مدل‌سازی قابلیت اطمینان در نانوربات‌های زیستی

نانورباتیک، به عنوان یکی از مهم‌ترین شاخه‌های فناوری نانو شامل طراحی، کنترل و برنامه‌نویسی ربات‌ها در مقیاس نانو می‌باشد. با کاربردی شدن بیونانوربات‌ها (نانوربات‌های زیستی)، دنیای علم پزشکی دگرگون خواهد شد. با به کارگیری این اجزای زیستی، نانوداروها می‌توانند وارد بدن شده و بخش‌های آسیب‌دیده را شناسایی و یا درمان کنند. علاوه برآن، همان‌طورکه می‌دانیم اشکالات و خطاها همه‌جا وجود داشته و می‌توانند روی سیستم‌ها تاثیر گذاشته و نتایج و اثرات نامطلوبی را درپی داشته باشند؛ بنابراین، نیازمند سیستم‌هایی هستیم که بتوانند این اشکال‌ها را تحمل کرده و هم چنان به عملکرد صحیح خود ادامه دهند؛ به‌چنین سیستم‌هایی، سیستم‌های تحمل‌پذیر اشکال می‌گویند. در این مقاله، به بررسی مشخصات تحمل‌پذیری اشکال در سیستم‌های بیونانورباتیک ‌پرداخته و راه‌کارهایی برای برطرف‌کردن این اشکال‌ها با استفاده از مفهوم افزونگی و مدل‌سازی قابلیت اطمینان با روش مارکوف ارائه می نماییم. در نهایت نیز برای اولین بار نانوربات‌های زیستی قابل اطمینانی با روش افزونگی سه‌پیمانه‌ای ارائه می شود که در مقایسه با ساختارهای موجود استحکام بیشتری داشته و در مقابله با اشکال‌ها و خطاها تحمل‌پذیری اشکال بیشتری دارند.

Reliability modeling in bio-nano robots

This study focuses on the state of the art in the field of bionanorobotics by describing various molecular level systems and associated design issues. Bionano robots are controllable machines at the nano meter or molecular scale that are composed of nanoscale components. With the modern scientific capabilities, it has become possible to attempt the creation of bionanorobotic devices and interface them with the macro world for control. There are countless such machines that exist in nature and there is an opportunity to build more of them by mimicking nature. Even if the field of nanorobotics is fundamentally different than that of macro robots due to the differences in scale and material, there are many similarities in design and control techniques that eventually could be projected and applied. A roadmap towards the progression of this field is proposed and some design concept and philosophies are illustrated. There are many applications for bionanorobotic systems and its biggest impact would be in the area of medicine. Also, this study utilizes the bionanorobots characteristics to design faulttolerant systems and reliability modeling that are more powerful in terms of implementing robust digital function.