一、小白劇場
小白：東哥，我前幾天去看了一個智慧機器人展覽，可真是大開眼界了。
大東：怎麼了？都有些什麼好玩的機器人啊？
小白：有摘蘋果的機器人，還有教小孩子畫畫的，各種各樣的，有趣得很啊！
大東：在科技時代，越來越多的機器人會代替人類完成一些工作。
小白：要是有那種可以進入人體，能治病的機器人就好了。
大東：哈哈哈，這樣的機器人已經有啦！
小白：天吶，是什麼機器人這麼厲害？
大東：是DNA奈米機器人，這種機器人透過特異性DNA適配體功能化。
小白：東哥，快來詳細講一講這個神奇的奈米機器人吧！
奈米機器人（圖片來自網路）
二、精準定位的奈米機器人
大東：“奈米機器人”是機器人工程學的一種新興科技，奈米機器人的研製採用了“分子奈米技術”（Molecular nanotechnology，簡稱MNT），所以稱為“奈米機器人”，又叫“分子機器人”。
小白：東哥，是什麼時候提出了這項技術呢？
大東：1959年率先提出奈米技術的設想是諾貝爾獎得主理論物理學家理查德·費曼。他率先提出利用微型機器人治病的想法。
小白：它是怎樣獲取人體內部的精細結構的呢？
大東：該技術利用掃描隧道顯微鏡獲取細胞膜和細胞表面的結構資訊。
奈米機器人結構示意圖（圖片來自網路）
小白：東哥，這種奈米機器人都有哪些應用呢？
大東：奈米機器人可以進入人體微觀世界，有望用於清除有害物質、修復損壞基因、啟用細胞能量、維護人體健康和延長人類壽命。
小白：天吶，這也太神奇了吧？！東哥，這項技術有什麼研究進展嗎？
大東：2019年，實現了納米機器人在活體（小鼠和豬）血管內穩定工作並高效完成定點藥物輸運功能。研究人員基於DNA奈米技術構建了自動化DNA機器人，在機器人內裝載了凝血蛋白酶——凝血酶。
小白：聽起來確實是醫學上的一大進步。
大東：2020年初，美國佛蒙特大學計算機科學家和塔夫茨大學生物學家共同創造出100%使用青蛙DNA的可程式設計的活體機器人 Xenobot，這可是人類首個活體機器人。
小白：東哥，活體機器人相比於普通的奈米機器人，有什麼優勢嗎？
大東：相比之下，使用XenoBot比傳統奈米機器人的優勢在於，XenoBot可以由患者自己的細胞製造。因為這些異種生物是由病人的細胞製造的，這意味著病人的身體不會排斥它們。
青蛙活體（圖片來自網路）
放大的活體機器人（圖片來自網路）
三、奈米機器人的安全機制
小白：這種奈米機器人也會像人體細胞一樣複製嗎？
大東：沒錯。設計的奈米機器人可以完成兩件事：執行它們的主要任務和製造出它們自身完美的複製體。
小白：它會不會像癌細胞那樣無限繁殖呢？
大東：正常情況下不會。在重大故障的情況下，奈米機器人的失活可以防止攜帶該特定奈米機器人的生物死亡或受到嚴重傷害。
小白：東哥，那它是使用怎樣的安全機制來實現正常運作的呢？
大東：為了確保奈米機器人即使在出現某些問題後仍能繼續正常執行，科學家提出了三種不同的方法來解決這個問題。一是使用奈米終止劑；二是使用看門狗定時器，三是實現類似於凋亡的機制。
小白：東哥，什麼是奈米終止劑啊？
大東：奈米終止劑的功能將消除不聽話的奈米機器人。它能與引發劑（或催化劑）或增長鏈迅速起反應，從而有效地破壞其活性，使聚合反應終止的物質。
小白：那看門狗還有凋亡機制又是什麼呢？
大東：看門狗定時器是一個關閉裝置的計時器，如果裝置達到零，它就會關閉裝置。凋亡是細胞自我破壞的過程，類似於某些生物細胞，可以對奈米機器人進行程式設計，使其在一定時間後自動消除自身。
大東：對於這個問題，有三種類型的安全措施，即反惡意軟體程式、校驗和、沒有後門的經過正式證明的系統。
小白：反惡意軟體程式是什麼呀？
大東：反惡意軟體程式有助於發現潛在的病毒或風險程式，保護計算機免受病毒、蠕蟲、特洛伊木馬的威脅。它能夠找到已知和未知的惡意軟體，無論它們是否已經感染了你的機器，或者防止它們設定。
小白：校驗和又是什麼呢？
大東：校驗和有助於安全管理人員檢驗資訊是否被改變。安全管理員需要識別奈米機器人中應保持不變的所有資訊，併為其計算校驗和，來判斷是否接到了所有的資料以及傳輸的資料是否正確。
小白：後門是什麼呢？
大東：後門程式一般是指那些繞過安全性控制而獲取對程式或系統訪問權的程式。在軟體的開發階段，程式設計師常常會在軟體內建立後門程式以便可以修改程式設計中的缺陷。但是，如果這些後門被其他人知道，或是在釋出軟體之前沒有刪除後門程式，那麼它就成了安全風險，容易被駭客當成漏洞進行攻擊。
小白：除此之外，還有什麼安全措施嗎？
大東：奈米機器人還需要實施常規的資訊保安措施，包括但不限於防火牆，資料包過濾和安全身份驗證（例如加密和安全密碼）。
小白：東哥，這些常規的安全措施都採用了什麼原理呢？
大東：防火牆主要是藉助硬體和軟體的作用於內部和外部網路的環境間產生一種保護的屏障，從而實現對計算機不安全網路因素的阻斷。資料包過濾器對所有透過它進出的資料包進行檢查，並阻止那些不符合既定規則資料包的傳輸。
小白：安全驗證是像我們平時輸入密碼一樣嗎？
大東：說對了一部分，安全驗證有很多種措施，安全密碼只是其中的一種，還可以利用技術手段把重要的資料變為亂碼（加密）傳送，到達目的地後再用相同或不同的手段還原（解密）。
未來的奈米機器人（圖片來自網路）
四、奈米機器人的安全缺陷
小白：東哥，奈米機器人的未來價值這麼大，那它會有什麼安全缺陷嗎？
大東：奈米技術植入物已經用於一些醫療，專家們說，他們應用的進步可能會對網路安全造成和物聯網面臨的威脅一樣大。
小白：有什麼安全問題嗎？
大東：可能存在功能隱患，比如緊急停止功能失效，無法停止；或者使能功能失效；安全軟限位失效，工作範圍超出限定空間；控制力功能失效，碰撞力超出人體閾值等。
小白：確實，這些問題一旦發生那後果可是不堪設想啊。
大東：除此之外，為了方便對機器人的遠端監控和維護，常嵌入遠端訪問系統。如果沒有正確配置，它們將暴露在網際網路上，其軟體和協議也可能會存在安全漏洞，受到攻擊後可能引發嚴重的後果。
小白：在這方面有什麼具體的例子嗎？
大東：2018年，美國食品和藥物管理局因擔心駭客攻擊而下令召回近50萬個起搏器，並需要進行韌體更新，以修補這些裝置的安全漏洞。
小白：這些惡意程式如何進入奈米計算機系統中的呢？
大東：與任何型別的基於計算機的裝置一樣，惡意的應用程式可以從內部奈米系統中出現。另一種破壞人類奈米植入物的方法是駭客在人體內建立一個由奈米顆粒組成的臨時網路。這個網路可以透過利用人體的分子通訊系統將奈米顆粒轉移到不同的位置來克服訊號衰減的問題。
小白：這也太可怕了吧！
大東：如今，即使是在一個新系統上，駭客也可以在膝上型電腦中載入執行時病毒，並獲得對計算機的根訪問許可權，這反過來又可以讓幾個人完全訪問奈米機器人。
五、應對措施
小白：既然奈米機器人存在這麼明顯的安全缺陷，那怎樣才能減少這種情況呢？
大東：在具體的安全功能設計和實現上，除了考慮緊急停止和使能兩個關鍵功能以外，還應考慮冗餘、元件平均危險失效時間、共因失效、故障診斷覆蓋率等。
小白：是啊，這樣就可以減少因零部件失效而引發的安全問題了。
大東：還應儘快深入開展奈米機器人安全攻防技術研究，對其進行檢測和風險評估，建立安全預警平臺，持續監測和保障人體與機器人網路安全。研發機構應加強對互動系統、作業系統、運動控制及導航系統的安全檢測，即使修復安全漏洞，避免攻擊者的非法破環。
小白：對的，東哥，監測也是必不可少的。
大東：當然除了網路安全問題，還要注意隱私資訊的保護，乙方被不法分子利用，引起社會危害。
小白：是啊，現在的高科技犯罪也越來越多了。
大東：為了確保奈米機器人的安全性，各國政府將需要採取適用於奈米機器人的使用者和製造商，醫生，政府機構的監管措施。
小白：確實如此，各方都應有相應的監督措施。
大東：措施的目的必須是雙重的，既要減少功能失調的奈米機器人的可能性，又要減少由奈米機器人引起的環境汙染。只有立法者具有較高的科學理解水平，才能實現這些目標。
小白：東哥，現在各國有相應的政策或法規嗎？
大東：目前還沒有。實際上，目前在美國和一些歐盟國家中，有關奈米技術的法規存在廣泛的辯論。
小白：怎麼說呢？
大東：有些人認為在科學清楚地理解奈米技術可能對人類產生的影響之前，應禁止使用奈米技術。也有人認為，禁止所有奈米技術的益處將小於其支持者的預期。
小白：是啊，目前奈米機器人技術還不完善，確實應該考慮它的利弊問題。
大東：雖然大家對這項技術褒貶不一。但辯論的雙方都可能會同意，所有國家必須起草並簽署一項國際條約，以禁止生產基於奈米技術的大規模毀滅性武器。
小白：希望各國能早日製定出相應的國際條約，共同維護奈米技術的安全發展。
參考文獻：
1。 《2018年度四大技術進步-研製出用於腫瘤治療的智慧型DNA奈米機器人》
http：//www。bulletin。cas。cn/zhuanti2018/ch/reader/view_news。aspx？id=20190314101654285
2。 《Xenobots一Living Programmable NanoRobots》
https：//medium。com/datadriveninvestor/xenobots-living-programmable-nanorobots-5896313f78f5
3。 《Hacking the Human Is the Next cyber Threat》
https：//www。afcea。org/content/hacking-human-next-cyber-threat
4。 《Information Security of Nanorobots》
https：//resources。infosecinstitute。com/topic/information-security-nanorobots/
中國科學院資訊工程研究所