Nella nanotecnologia, l'auto-replicazione è un processo in cui dispositivi i cui diametri sono su scala atomica, dell'ordine dei nanometri, creano copie di se stessi. Un nanometro è 10-9 metri o un milionesimo di millimetro. Affinché l'auto-replicazione avvenga in modo costruttivo, devono essere soddisfatte tre condizioni.
Il primo requisito è che ogni unità sia una macchina specializzata chiamata nanorobot, una delle cui funzioni è costruire almeno una copia di se stessa durante la sua vita operativa. (Ogni unità dovrebbe anche avere qualche altra funzione, a meno che lo scopo previsto dell'aggregato non sia quello di causare il caos generando l'equivalente meccanico di un tumore canceroso.) Un ipotetico esempio di un nanorobot costruttivamente autoreplicante è un anticorpo artificiale. Oltre a riprodursi, cerca e distrugge gli organismi patogeni.
Il secondo requisito è l'esistenza di tutta l'energia e gli ingredienti necessari per costruire un certo numero minimo di copie complete del nanorobot in questione. Idealmente, le quantità di ciascun ingrediente dovrebbero essere tali da essere consumate nella proporzione corretta. Se si intende che il processo sia finito, quando il numero desiderato di nanorobot è stato costruito, non dovrebbero esserci quantità inutilizzate di qualsiasi ingrediente rimanente.
Il terzo requisito è che l'ambiente sia controllato in modo che il processo di replica possa procedere in modo efficiente e senza malfunzionamenti. Turbolenze eccessive, temperature estreme, radiazioni intense o altre circostanze avverse potrebbero impedire il corretto funzionamento dei nanorobot e causare l'interruzione o il fallimento del processo. Gli scrittori di fantascienza hanno suggerito che le mutazioni potrebbero verificarsi in una sofisticata comunità nanorobotica autoreplicante, dando origine all'equivalente macchina della selezione naturale. Un tale processo potrebbe essere utilizzato per creare una colonia di robot autosufficiente e in evoluzione su un pianeta extraterrestre.
Vedi anche assemblaggio esponenziale, nanotecnologia, assemblaggio posizionale e autoassemblaggio.