平常我们看到一辆卡车，它能装运几十吨的货物，远远超过了我们人类所能达到的力量。正是有了各种大型机械，我们人类才能开山洞、筑大坝、架大桥、建高楼，才能有我们今天丰富多彩的物质文明。可是这些机器尽管力量很大，它们也有不足。如果你让这些机器每次搬运几个原子它们可能无法做到，因为它们本身比原子大得太多了。然而，蓬勃发展的纳米技术正在努力建造这样的机器。
你可曾想过利用纳米机器将可以一次一个原子地制作钻石吗？从表面上看，这样的说法不现实：某一项技术的用途多得令人难以置信，它可以治疗疾病，延缓衰老，清除体内废物，增加人类的食品供应，分解各种废物，为你打扫房间，消灭害虫。而且，这只是开始。然而这恰恰就是纳米技术支持者预测能够实现的现实，甚至是可能在21世纪上半叶结束之前就变成现实的预言。
尽管有关纳米技术的想法听起来很难理解，但它确实属于主流科学，遍布全世界的实验室都在设法使其发挥作用。事实上，早在1959年，被认为是爱因斯坦之后拥有最高智慧的理论物理学家理查德·费曼发表了一个题为《底部有很大空间》的谈话，在谈话中他提到也许有一天人们会造出几千个原子组成的微型工具。
这样一台机器的好处有很多。它可以使用分子甚至是单个原子作为基本构件，建设规模最小的建筑工程。这就意味着人类可以从零开始制造几乎任何东西。因为化学和生物学说到底就是分子结构的改变和原子重排，而制造只不过是聚集大量原子并使它们组成有用物品的过程。
事实上，每个细胞都是活生生的纳米机器的例子。它们不仅可以将养分转变成能量，还能根据DNA上的信息制造并输出蛋白质和酶。
但是，由于细胞各自具有固有的功能，使用生物技术制造纳米机器很受限制。而纳米技术的预测者们却有许多雄心勃勃的想法。设想中的一种纳米机器可以把天然碳分子逐个排列，制成完美无缺的钻石；另一种机器可将有毒物质的分子逐个分解；一种可以在人体血液中运动的装置，它能发现并分解血管壁上沉积的胆固醇：还有一种装置可将剪下的杂草改造成面包。事实上，世界上从电脑到汽车的每一件实物都是由分子或原子组成的，而纳米机器原则上可以制造出所有这些物品。
当然，从理论到实践是一个相当艰巨和困难的过程。但是，纳米科学家和工程师们已经证明，可以利用扫描隧道电子显微镜等工具移动原子个体，使它们形成在自然界中永远不可能存在的排列方式，比例为百亿分之一的世界地图，或一把琴弦只有50纳米粗的亚显微镜吉他。他们还设计了由几十个分子构成的微型齿轮和发动机。
纳米技术的专家期望在25年内超越这些科学的预测，制造出真正的、实用的纳米机器，这些机器具有可以操纵分子的微型“手指”和指挥这些手指如何寻找、如何改造所需原材料的微型电脑。这些手指完全可以由碳纳米管制成。碳纳米管是1991年发现的一种管状的碳结构，其强度是钢的100倍，直径只有头发的5万分之一。
纳米机器中电脑也可以由纳米管制成，纳米管既可以用做晶体管，也可以用做接晶体管的导线。电脑也可以由DNA制成，通过改变这些DNA的结构，可以使其执行人为的指令。如果配备了适当的软件，并具备充分的灵活性，纳米机器人可以制造任何东西。
纳米机器人
我们平时常见的机器和工具，最小能够达到的程度，是以我们的肉眼可以看见的外形为依据的。1986年，美国福赛特研究所的德雷克斯勒博士在自己的著作《创世的引擎》中提出了分子纳米技术的概念。他所说的分子纳米技术，就是使组合分子的机器实用化；从而可以任意组合所有种类的分子，并可以做出任何种类的分子结构。仅就他提倡的分子纳米技术来说，其后并未取得重大进展。他的观点是，微型机器可以利用自然界中存在的所有廉价材料制造任何东西。这种观点在专家的议论中出现，显得太离奇了。但从另一个角度看，他却揭示了一个人类在21世纪中将会大规模进军的领域——微观机器人领域。
自机器人间世以来，人们已一致公认机器人是“解放人类的工具”。那么，什么样的机器才称得上是机器人呢？一般说来，机器人是指靠自身动力并有控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”
机器人是一个总称，它种类繁多，按发展过程可以分为三代；第一代指只有“手”的机器人，以固定程序或可编程序工作，不具有外界信息的反馈。这种机器人也称“示教再现型”机器人。第二代对外界信息有反馈能力，具有触觉、视觉、听觉等功能，叫“感觉型”机器人，又称“适应型”机器人。第三代具有高度的适应性，有自行进行学习、推理、决策、规划等功能，这种机器人被称为“智能型”机器人。
微型机器人又称为“明天的机器人”，它是机器人研究领域的一颗新星，它同智能机器人一起成为科学追求的目标。发展微型和超微型机器人的指导思想非常简单：某些工作若用一台结构庞大、价格昂贵的大型机器人去做，不如用成千上万个非常低廉的细小而极简单的机器人去完成，这正如一大群蝗虫去“收割”一片庄稼，要比使用一台大型联合收割机快。微型机器人的发展依赖于微加工工艺、微传感器、微驱动器和微结构四个支柱。这四个方面的基础研究有三个阶段：器件开发阶段、部件开发阶段、装置和系统开发阶段。现已研制出直径20微米、长150微米的饺链连杆，200微米×200微米的滑块结构，以及微型的齿轮、曲柄、弹簧等。贝尔实验室已开发出一种直径为400微米的齿轮，在一张普通邮票上可以放6万个齿轮和其他微型器件。德国卡尔斯鲁核研究中心的微型机器人研究所，研究出一种新型微加工方法，这种方法是X射线深刻蚀、电铸和塑料膜铸的组合，深刻蚀厚度是。10～1000微米。
微型机器人的发展，是建立在大规模集成电路制造技术的基础上的。微驱动器、微传感器都是在集成电路技术基础上用标准的光刻和化学腐蚀技术制成的。不同的是集成电路大部分是二维刻蚀的，而微型机器人则完全是三维的。微型机器人和超微型机器人已逐步形成一个牵动众多领域向纵深发展的新兴学科。
微型机器人可以在原子级水平上工作。例如，外科医生能够遥控微型机器人做毫米级视网膜开刀手术，在眼球运动的条件下，进行切除弹性网膜或个别病理细胞，接通切断的神经，在病人体内或血管中穿行，发现癌细胞立即把它们杀死以及刮去主动脉上堆积的脂肪等。用微型机器人胃镜可以放进胃内对胃进行全面检查。
微型机器人的作业能力达到了分子、原子级水平，已远远超过了艺术家在头发丝上作画的程度了。微型机器人还可以用于精密制造业的加工，用它制造存储量更大的电脑存储芯片，以及加工精度极高的“超平面磨床”等。
应用微型机器人技术，可以便各种各样的航天测量变得更为轻巧，磁带录音机之类的家用电器也会变得更加小巧和多用，电视屏幕可以做得既大又薄，其上各点的光亮度，可以用微型机器人自动控制。微型机器人也将使机械学发生一场革命。