自然界中生物体的协同行为启发了人造微纳米机器的设计，这种人造微纳米机器通常模仿生物群体运动的方法和对环境的响应。设计和开发微纳米机器的协同行为将带来同步操作、多任务处理和对各种环境适应性等多种优势。类似于生物系统中的宏观组织，可以假设个体之间的相互作用遵循简单的规则，并且它们感知和响应环境的能力对于实现微纳米机器之间的协同行为至关重要。

有鉴于此，中国矿业大学王虹教授等人，着重从个体-个体和个体-环境相互作用两个方面来综述了微纳米机器的协同行为。

本文要点

1）首先从个体-个体和个体-环境相互作用两方面介绍了微纳米机器的协同行为的研究进展。然后对可能有助于在微纳米机器之间诱导协同行为的相互作用进行了分类和说明。

2）经过十多年的研究，微纳米机器的发展已经到了需要强调群体层面行为而不仅仅是个体层面性能的地步。协同行为相对于个体行为具有多种优势，例如群体的协同并行操作可以高效完成单个微纳米机器难以胜任的任务。群体的协同行为来自于微纳米机器与其同伴以及它们所处的环境的相互作用。

3）尽管在群体行为方面做出了相当大的努力，但对微纳米机器协同行为的研究仍处于萌芽阶段。为了设计一种具有精确控制的微纳米机器群，群体中的每个单元都应该具有传感、信息处理、运动和通信的能力。受当前的微纳米加工技术的限制，微纳米机器的结构仅限于具有简单几何形状和部件的微纳米物体。为实现群体级层次行为，许多方面都有待进一步改进。在同伴交互方面，现有的微纳米机器之间的简化交互已经不能满足协同行为的要求。相互作用过程中的随机性对群体的精确控制提出了挑战。

总之，通过强调在设计和相互作用方面取得的进展，该工作有望促进以协同方式工作的人工微纳米机器的设计。

参考文献：

Hong Wang et al. Coordinated behaviors of artificial micro/nanomachines: from mutual interactions to interactions with the environment. Chem. Soc. Rev., 2020.

DOI: 10.1039/C9CS00877B

https://doi.org/10.1039/C9CS00877B