Nanorobotit ovat teoreettisia mikroskooppisia laitteita, jotka on mitattu nanometriasteikolla (1 nm vastaa yhtä millimetrin miljoonasosaa). Kun ne on täysin ymmärretty hypoteettisesta vaiheesta, he työskentelisivät atomi-, molekyyli- ja solutasolla suorittaakseen tehtäviä sekä lääketieteen että teollisuuden aloilla, jotka ovat tähän asti olleet tieteiskirjallisuutta.
Muutaman sukupolven kuluttua syöpädiagnoosille saatetaan tarjota uusi vaihtoehto kemoterapialle, perinteiselle sädehoidolle, joka tappaa paitsi syöpäsoluja myös terveitä ihmissoluja aiheuttaen hiustenlähtöä, väsymystä, pahoinvointia, masennusta ja monia muita oireita. Nanolääketieteen harjoittava lääkäri tarjoaisi potilaalle injektion erityistyyppisestä nanorobotista, joka etsisi syöpäsoluja ja tuhoisi ne, hajottaen taudin lähteellä ja jättäen terveet solut koskemattomiksi. Vaikeuksien laajuus potilaalle olisi olennaisesti pistos käsivarteen. Henkilö, joka saa nanoroboottisen hoidon, voisi odottaa, että hänellä ei ole tietoisuutta niiden sisällä toimivista molekyylilaitteista, paitsi terveyden nopeasta parantamisesta.
Nanolääketieteen nanorobotit ovat niin pieniä, että ne voivat helposti kulkea ihmiskehon läpi. Tiedemiehet raportoivat, että nanorobotin ulkopuoli rakennetaan todennäköisesti hiiliatomeista timanttirakenteessa sen inerttien ominaisuuksien ja lujuuden vuoksi. Erittäin sileät pinnat vähentävät kehon immuunijärjestelmän laukaisun todennäköisyyttä, jolloin nanorobotit voivat jatkaa toimintaansa esteettömästi. Glukoosi tai luonnolliset kehon sokerit ja happi voivat olla käyttövoiman lähde, ja nanorobotissa on tehtävänsä mukaan muita biokemiallisia tai molekyylisiä osia.
Nykyisten teorioiden mukaan nanoroboteilla on vähintään alkeellinen kaksisuuntainen viestintä; reagoi äänisignaaleihin; ja voi vastaanottaa virtaa tai jopa ohjelmoida uudelleen ohjeita ulkoiselta lähteeltä ääniaaltojen kautta. Erikoisten paikallaan olevien nanorobottien verkko saattaa olla strategisesti sijoitettu koko kehoon, joka kirjaa jokaisen aktiivisen nanorobotin ohi ja raportoi sitten tulokset, jolloin käyttöliittymä voi seurata kaikkia kehon laitteita. Lääkäri ei voinut vain seurata potilaan edistymistä, vaan muuttaa nanorobottien ohjeet in vivo siirtyäkseen toiseen paranemisvaiheeseen. Kun tehtävä on suoritettu, nanorobotit huuhdellaan pois kehosta.
Molekulaarinen nanoteknologia (MNT), nanolääketieteen sateenvarjotiede, suunnittelee nanorobotteja, jotka valmistetaan nanotehtaissa, jotka eivät ole suurempia kuin keskimääräinen pöytätulostin. Nanotehtaissa käytettäisiin nanomittakaavan työkaluja, jotka pystyvät rakentamaan nanorobotteja tiukkojen vaatimusten mukaisesti. Suunnittelu, muoto, koko ja tyyppi, atomit, molekyylit ja tietokonepohjaiset komponentit olisivat tehtäväkohtaisia. Raaka-aine nanorobottien valmistamiseksi olisi lähes maksutonta ja prosessi käytännössä saastumaton, jolloin nanorobotit olisivat erittäin edullinen ja erittäin houkutteleva tekniikka.
Ensimmäisen sukupolven nanorobotit täyttävät todennäköisesti hyvin yksinkertaiset tehtävät ja kehittyvät tieteen edistyessä. Niitä ohjataan paitsi rajoitetulla suunnittelutoiminnolla myös ohjelmoinnin ja edellä mainitun akustisen signaloinnin avulla, joita voidaan käyttää erityisesti nanorobottien sammuttamiseen.
Robert A.Freitas Jr., kirjan Nanomedicine kirjoittaja, antaa meille esimerkin eräästä lääketieteellisestä nanorobotista, jonka hän on suunnitellut ja joka toimisi punasoluna. Se koostuu hiiliatomeista timanttikuviossa, joka luo pohjimmiltaan pienen, pallomaisen painesäiliön, jossa on “molekyylien lajitteluroottorit”, jotka peittävät hieman yli kolmanneksen pinnasta. Karkean analogian vuoksi nämä molekyylit toimisivat kuin melat jokiveneessä, jotka tarttuvat happi- (O2) ja hiilidioksidimolekyyleihin (CO2), jotka sitten siirtäisivät nanorobotin sisärakenteeseen.
Koko nanorobotti, jonka Freitas kutsui respirosyytiksi, koostuu 18 miljardista atomista, ja siihen mahtuu jopa 9 miljardia O2- ja CO2-molekyyliä eli hieman yli 235 kertaa ihmisen punasolujen kapasiteetti. Tämä lisääntynyt kapasiteetti on mahdollista, koska timanttirakenne tukee suurempia paineita kuin ihmissolu. Nanorobotin anturit laukaisivat molekyyliroottorit joko vapauttamaan kaasuja tai keräämään ne ympäröivien kudosten tarpeiden mukaan. Freitas selittää, että terve annos näitä nanorobotteja, jotka ruiskutetaan potilaalle liuoksessa, antaisi kenellekin mahdollisuuden istua mukavasti veden alla takapihan altaan lähellä lähes neljä tuntia tai juosta täydellä nopeudella 15 minuuttia ennen hengittämistä.
Vaikka mahdolliset lääketieteelliset ja jopa sotilaalliset sovellukset näyttävät ilmeisiltä tälle yksinkertaiselle nanorobotityypille, vaikutukset jokapäiväiseen elämään ovat myös kiehtovia. Kuvittele sukellusta ilman säiliötä tai säädintä, mutta parvi hengityssoluja verenkierrossa; tai vuoden 2030 olympialaisissa, jolloin super-urheilijoita ei ehkä skannata lääkkeiden, vaan nanoroboottisen lisäyksen vuoksi.
Vaikka lääketieteessä käytettävillä nanoroboteilla on runsaasti lupauksia sairauksien hävittämisestä ikääntymisprosessin kääntämiseen (rypyt, luumassan menetys ja ikään liittyvät olosuhteet ovat kaikki hoidettavissa solutasolla), nanorobotit ovat myös ehdokkaita teollisiin sovelluksiin. Suurissa parvissa ne saattavat puhdistaa ilman hiilidioksidista, korjata otsonireiän, kuurata epäpuhtauksien veden ja palauttaa ekosysteemimme.
Varhaiset teoriat teoksessa The Engines Of Creation (1986), ”nanoteknologian isän” Eric Drexlerin, pitivät nanorobotteja itsensä replikoituvina. Tämä ajatus on nyt vanhentunut, mutta tuolloin kirjoittaja tarjosi varoitukseksi pahimman skenaarion. Pakenevat mikroskooppiset nanobugsit purkavat eksponentiaalisesti ainetta solutasolla saadakseen enemmän kopioita itsestään – tilanne, joka voisi nopeasti pyyhkiä pois kaiken maapallon elämän muuttamalla sen “harmaaksi”. Tämä epätodennäköinen, mutta teoreettisesti toteutettavissa oleva ekoofagi aiheutti vastareaktion ja rahoituksen saartamisen. Ajatus itsensä replikoituvista nanobugsista juurtui nopeasti moniin suosittuihin tieteiskirjallisiin aiheisiin, kuten Star Trekin nanoalieniin, Borgiin.
Vuosien mittaan MNT-teoria kehittyi edelleen poistamalla itsestään replikoituvat nanorobotit. Tämä heijastuu Drexlerin myöhemmässä teoksessa Nanosystems (1992). Tarve valvoa enemmän nanokoneiden prosessia ja asemaa on johtanut mekaanisempaan lähestymistapaan, jättäen vain vähän mahdollisuuksia paeta biologisia prosesseja.
Nanorobotit ovat valmiita tuomaan seuraavan vallankumouksen tekniikassa ja lääketieteessä korvaamalla raskaan ja myrkyllisen teollisuuskauden ja avaamalla ihmiskunnan uskomattomille mahdollisuuksille. Mutta vaikka harmaa karhu ei ole enää keskeinen huolenaihe, tutkijat ja vahtikoiraryhmät harkitsevat vakavasti yhä enemmän mahdollisia vaaroja ja nanoteknologian väärinkäyttöä.