DARPA Pentagon -bioloë belowe om die dood te oorwin, sintetiese replikante voort te bring en aan die Amerikaanse leër rye Cyborg -gestremdes te voorsien
Vroeg in April kondig die US Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA, die voorste navorsingsvleuel van die Pentagon) die opening van 'n nuwe afdeling vir biotegnologie, die Biological Technologies Office, aan. Die missie daarvan is om biologie in diens van die nasionale veiligheid te stel, van die verslaan van epidemies tot die skep van sintetiese soldate. Terselfdertyd is die begroting van die departement vir die volgende boekjaar aangekondig - $ 2,9 miljard.
DARPA se status as 'n uitstekende bron van innovasie is onmiskenbaar. Die essensie van die agentskap is om voortdurend te verseker dat Amerikaanse militêre tegnologie altyd meer gevorderd is as sy mededingers. Sommige van die onlangse inisiatiewe van die agentskap sluit in: die skepping van die humanoïde ATLAS -robotte en vele ander tipes robotika; slim prostese wat ware tasbare gewaarwordinge sal oordra; kunsmatige neurale netwerke te programmeer - eintlik rekenaars gebaseer op die kognitiewe funksies van die menslike brein. Teen die agtergrond van hierdie tegnologiese wonders, presies uit die bladsye van die klassieke cyberpunk-romans van die tagtigerjare, is dit nie meer verbasend om net 'n soort selfleer-superrekenaar te ontwerp nie. As daar in die toekoms 'n volwaardige kunsmatige intelligensie geskep word, sal dit nie deur IT-korporasies gedoen word nie, maar deur die donker genieë van die Pentagon (wat terloops ook die voorvaders van die internet is).
DARPA het voorheen behoorlik aandag gegee aan biotegnologie, maar tot dusver het hulle nie 'n toegewyde departement gehad om alle navorsing op hierdie interdissiplinêre gebied te koördineer nie. Dit is presies wat die Ontwikkelingsowerheid vir Biotegnologie, wat ingestel is om die steeds meer dinamiese kruisings van biologie en fisika te ondersoek, bedoel is om reg te stel.
Arathi Prabhakar, direkteur van DARPA, het einde Maart voor die kongreslede in die Huis van Verteenwoordigers gesê: 'biologie is die uiterste innoveerder van die natuur, en vir enige agentskap wat op innovasie steun, is dit dwaas om nie na hierdie meester van komplekse verhoudings vir inspirasie en leidrade."
“Biologie neem vandag sy plek in tussen die belangrikste wetenskappe wat die toekoms van verdedigingstegnologie verteenwoordig … Die programme van die biotegnologiekantoor wissel in die grootste omvang: van individuele selle tot organismes en hul populasies; vanaf die tydstip waarop die senuweesignaal oorgedra word tot die tydstip waarop 'n nuwe niesvirus na 'n nies oor die hele planeet sal versprei. Die kantoor vir biotegnologie sal die uiters ingewikkelde meganismes van natuurlike prosesse bestudeer en aantoon dat dit vir nasionale verdedigingsdoeleindes toegepas kan word,”lui 'n persverklaring van DARPA.
Russian Planet maak kennis met die mees belowende programme van die nuwe departement van die departement.
Ag, moenie sê: "Bloed uit 'n wond nie." Dit is wild
Een van die prioriteitsgebiede van die biotegnologiekantoor se werk is die hoëtegnologiese rehabilitasie van Amerikaanse militêre soldate na verskeie beserings. Volgens die Amerikaanse weermaginstituut vir chirurgiese navorsing is bloedverlies die grootste oorsaak van dood op die slagveld. Verskeie DARPA -studies is daarop gemik om hierdie probleem op te los. Die weermag het nog niks meer perfek as 'n eenvoudige gaasverband om bloeding te stop nie. Die doeltreffendheid daarvan is uiters laag, want as die bloed nie stop nie, moet die verband byna onmiddellik verander word. Daar is geen manier om latente bloeding in die plek te stop nie. Daarom sterf baie soldate nie net op die slagveld nie, maar ook tydens vervoer op pad na die mediese eenheid.
Arati Prabhakar.
Onlangs het die opstartonderneming RevMedx 'n aangepaste spuit aangekondig wat die wondarea vul met 1-duim chitosansponse wat swel en bloeding blokkeer. Maar slegs eksterne bloeding stop op hierdie manier. DARPA -spesialiste het verder gegaan en die skepping van die sogenaamde 'stasis -stelsel' aangekondig - tot dusver is dit net bekend dat dit 'n 'skuim materiaal' is wat bloeding selfs in die buikholte stop. Die FDA gaan binnekort die eerste prototipe van 'n draagbare inspuittoestel goedkeur.
Selfs as die verlies van bloed nie vermy kan word nie, sal 'n ander ontwikkeling van die departement dit nie so lewensgevaarlik maak nie, wat die weermag sal red van die bedreiging van hipoksie as gevolg van bloeding. Wetenskaplikes werk aan 'n geneesmiddel gebaseer op waterstofsulfied, waarvan die inspuiting die fisiologiese prosesse in die liggaam vertraag. Tydens die toetse op diere is gevind dat waterstofsulfied die behoefte aan organe in suurstof verminder, waarvan 'n akute tekort bloedverlies veroorsaak. Die inspuiting van so 'n stof sal die tyd wat 'n vegter kan spandeer aansienlik verleng na 'n noodlottige bloedverlies op die slagveld en wag op 'n oortapping. So hoop hulle in DARPA dat die soldaat homself kan inspuit, in 'n "winterslaapstaat" kan gaan en kan wag tot mediese hulp ontbloot word - tot 'n paar dae.
Gestremde cyborgs
Werknemers van die agentskap is deeglik bewus van die byna onbeperkte geleenthede wat die Amerikaanse owerhede aan hulle bied en ly nie aan valse beskeidenheid nie. Byvoorbeeld, 'n program vir die ontwikkeling van gevorderde prosteses word sonder probleme genoem - "Revolutionizing Prosthetics". Dit is in 2006 van stapel gestuur, maar is nou heeltemal onder beheer van die biotegniekantoor.
Die hele tyd was navorsers besig met die ontwerp van handproteses, wat uit mediese en ingenieursoogpunt baie moeiliker is as kunsbene. Een van die revolusionêre prostese, die Arm System Gen-3, is reeds deur die FDA gewettig. Volgens die webwerf van die agentskap was hierdie "gevorderde mechatroniese ledemate" die eerstes wat naby die funksionaliteit van regte mensehande gekom het. Die doelwitte van die program is selfs meer uitdagend as die naam. En DARPA verberg hulle glad nie: in die toekoms sal daar geen veterane met gestremdhede in die Verenigde State wees nie, maar daar sal gestremdes in die geledere wees - net roboties.
"As deel van die prostetiese rewolusie word die funksionaliteit van prostese van die boonste ledemate verbeter, sodat dienspligtiges wat hul arms verloor het, weer in diens kan wees," lui die program.
Spesifieke take sluit in die skep van verstandsbeheerde prostese en neurokomputer-koppelvlakke vir amputees en verlamdes. Op 31 Maart op NPR se Marketplace het Arati Prabhakar gesê dat biotegnoloë reeds 'n groot stap op hierdie gebied geneem het. Die vooruitgang in die kortikale mikro-elektrode tegnologie het die verband tussen die senuweestelsel en die kybernetiese liggaamsdele so sterk gemaak dat denkbeheerde prostese geleidelik 'n daaglikse roetine word, en pasiënte wat saamwerk, gebruik reeds die Pentagon se "betroubare neuro-koppelvlakstelsel". Toekomstige navorsing "sal die kapasiteit van perifere koppelvlakke verbeter om nog meer inligting oor ledemaatbeheer te verwerk, wat die ampute nog meer funksionaliteit sal gee."Neurofisioloë werk daaraan om die sein in beide rigtings te kry - sodat die prostese nie net deur die verstand beheer word nie, maar self stuur tasbare seine terug na die senuweestelsel, wat 'n gevoel van ware fisiese aanraking veroorsaak.
'N Gestremde persoon met robotiese arms. Foto: DARPA
'Ons het vrywilligers met verlamming van al vier ledemate wat ingestem het tot 'n breinoperasie. Dit gaan oor die plasing van 'n chip op die korteks wat die neurone van die motoriese sone beheer en hulle herlei om nuwe, hoogs gesofistikeerde robotiese arms te beheer. In 'n sekere sin het ons die deur oopgemaak - die verband tussen die menslike brein en die res van die wêreld. Laat u verbeelding vryloop om te sien hoe ver dit ons sal neem,”het die direkteur van DARPA gesê.
'N Afsonderlike program is toegewy aan geheueherstel. Volgens dokters het meer as 270 000 Amerikaanse soldate sedert 2000 hoofbeserings van verskillende kompleksiteit opgedoen, wat gelei het tot 'n agteruitgang of 'n volledige disfunksie van die werkgeheue. Ten spyte van die omvang van die probleem, bestaan daar tans geen effektiewe behandelings nie. Om hul geheue te herstel, werk die biotegniekantoor aan 'n multidissiplinêre neurotegnologie wat 'dataverwerking, wiskundige modellering en vooraanstaande koppelvlakke' kombineer. Die resultaat moet 'n "inplantbare neurale toestel" wees wat geheue vir soldate herstel deur sekere neurostimulasies van die brein.
'N Ander inisiatief is daarop gemik om post-traumatiese stresversteuring (PTSV, "Viëtnam-sindroom") uit te skakel, wat baie algemeen voorkom onder soldate wat die geveg deurgemaak het. In die beste gevalle lei dit tot depressie en migraine, in die ergste geval - tot uitbarstings van aggressie onder die soldate wat terugkeer, of tot selfmoord. Moderne benaderings - dwelms en psigoterapie - kan slegs die ergste simptome van hierdie ernstige geestesindroom verlig. Militêre dokters hoop om PTSD ook heeltemal te verslaan deur 'n neurostimulator in die brein in te plant.
As deel van sy neurowetenskaplike navorsing, konsulteer DARPA (ten minste stel dit voor) met 'n deskundige paneel oor etiese, regs- en sosiale implikasies. Prabhakar sluit nie uit dat sommige van hierdie navorsing nie net gerig is op rehabilitasie nie, maar ook op die aanpassing van die brein van gesonde vegters.
'As ons verstaan hoe die brein met komplekse stelsels reageer, sal ons miskien verstaan hoe presies inligting aan 'n persoon verskaf moet word, sodat hy dit beter kan assimileer. Dit is die toekoms waarin ons radikaal nuwe maniere van interaksie tussen die kompleksiteit van die menslike brein en die kompleksiteit van die wêreld om ons sal begin leer,”sê die hoof van die innovasie -agentskap.
Menslike-masjien-koppelvlakke kan heel moontlik aangepas word om deur robotte beheer te word. En as ingenieurs vandag reeds 'n geestesbeheerde burgerlike quadrocopter ontwikkel, waarom verwag ons dan nie dat militêre hommeltuie vroeër of later via neutron-koppelvlakke van DARPA beheer sal word nie?
Verstandsbeheerde quadcopter.
En hulle het 'n replikant gemaak van sintetiese stof
Die agentskap wed dat die volgende generasie verdedigingstegnologie die voorbeeld van 'n natuurlike, biologiese lewe sal volg. Sintetiese biologie sal een van die belangrikste werkgebiede van die kantoor vir biotegnologie word - die agentskap verwag om 'n soort kranksinnige genetiese plant te begin vir die vervaardiging van biologiese materiale wat voorheen nog nooit bestaan het nie, met onontginde eienskappe, gebaseer op 'n mengsel van lewende selle, proteïene en DNA. Die doel is om eerstens kunsmatige, maar lewendige supermateriale te skep wat gebruik sal word vir die volgende generasie meganiese en elektriese toestelle, en tweedens om letterlik nuwe lewensvorme te skep met funksies wat op die oomblik moeilik is om voor te stel. Maar dit klink nie so fantasties nie, aangesien wetenskaplikes aan die einde van Maart aangekondig het dat die eerste sintetiese "ontwerper" chromosoom in die geskiedenis van die mensdom geskep is.
Bioingenieurs maak 'n aansienlike deel uit van die personeel van die nuut geopende onderafdeling. Aangesien 'biologiese ingenieurswese 'n kragtige tegnologie is wat baie gebiede' van die menslike lewe kan beïnvloed, is die Pentagon -bioloë van voorneme om 'n teoretiese basis noukeurig voor te berei - geleidelik 'omskep biologie in ingenieurswese, gereedskap, tegnologie, metodologieë en infrastruktuur'. Programme vir bioingenieurswese in laboratoriums gebruik die nuutste ontwikkelings in sintetiese biologie, genomika en proteomika, wat bydra tot die hoë veiligheid van navorsing en die voorkoming van "ongewenste vrystelling van mikroörganismes". Blykbaar het DAPRA baie gehoor oor die gevare van 'n zombie -apokalips.
Ondanks al die voorsorgmaatreëls, het bioingenieurs reeds meer as ambisieuse projekte aangekondig. Een van die mees geheimsinnige programme loop onder die voorlopige titel Biochronicity. Volgens bioingenieurs, hoewel 'die biologiese klok byna alle funksies in die menslike liggaam reguleer', is daar steeds geen duidelike idee hoe dit die selsiklus, metabolisme, veroudering en seldood presies beïnvloed nie. Die departement sal klaarblyklik die metabolisme en veroudering van 'n persoon inmeng, dit onder beheer plaas en die gevegsvermoë en uithouvermoë van soldate aansienlik verhoog - beide in terme van wedergeboorte na fisiese besering en immuniteit teen siektes.
'N Paar jaar gelede het die DARPA Biodesign -program, waarin die Pentagon nie minder onsterflike sintetiese wesens skep nie, reeds 'n plons gemaak. Die doel is om die 'ewekansigheid van evolusie' te oorkom: 'Biodesign gebruik 'n stelsel van ingenieursmetodes in kombinasie met biotegnologie en sintetiese chemiese tegnologie om nuwe nuttige eienskappe te skep. Bioontwerp verminder die onvoorspelbaarheid van natuurlike evolusionêre ontwikkeling deur middel van genetiese ingenieurswese en molekulêre biologie. Hierdie gebied bevat kunsmatig gerigte molekulêre reaksies wat weerstand teen seldoodseine verhoog (…)”. As die plan van die agentskap in die dreigendste scenario skeefloop, soos gewoonlik met afgryse, het geskepte wesens 'n spesiale snellermolekule vir selfvernietiging, wat op afstand geaktiveer kan word. Soos die skrywer van die tegnologieblog Motherboard skryf: 'Waarom het ons meganiese robotte nodig as u 'n replikant kan skep om aan oorloë deel te neem? Ons het nog nie veel gehoor van potensiële Pentagon -sintetiese soldate nie, maar $ 19,3 miljoen word volgende jaar nog aan die Biodesign -program toegewys."
'N Wêreld sonder siektes
Die epidemiologiese vleuel van die agentskap sal maniere soek om epidemies te voorkom en die gevolge van 'n hipotetiese dodelike wêreldwye pandemie te versag (nog 'n gewilde plot van science fiction -rampfilms). Wetenskaplikes glo dat die onvoorspelbaarheid van siekte -uitbrake 'n duidelike teken is van ons swak begrip van die dinamika van die ontstaan en verspreiding van epidemies.
Volgens die Amerikaanse nasionale instituut vir allergie en aansteeklike siektes is 44% van alle patogene wat die afgelope 20 jaar aangemeld is, RNA -virusse. Hulle word gekenmerk deur uiters hoë mutasiesyfers, wat hulle toelaat om aan te pas by 'n veranderende omgewing, soos gebeur het tydens die H1N1 -pandemie in 2009 ("varkgriep"). Boonop kan selfs die sterkste antibiotika nutteloos word namate infeksies geleidelik geneesmiddelweerstand ontwikkel, soos die geval is met die onoorwinlike stam van gonorree.
Die program met die dawerende titel "Profesie" bestudeer die evolusie van virusse om toekomstige virale mutasies te voorspel. Die uiteindelike doelwit is die skep van "voorkomende" middels en entstowwe vir siektes wat die mensdom in die toekoms kan bedreig. Bioloë gaan natuurlik virale evolusie voorspel, nie op wiskundige modelle nie, maar op 'n heeltemal eksperimentele manier. Die agentskap sal trouens besig wees met die teel van virusse. Gevaarlike patogene word in die laboratorium verbou en gediagnoseer in alle stadiums van mutasies waardeur hulle gaan. Op grond van hierdie inligting sal dit moontlik wees om te voorspel in watter rigting hierdie of daardie algemene siekte sal ontwikkel. Viroloë neem nederig op dat hulle in laboratoriumtoestande slegs die "virale mutasies wat reeds natuurlik voorkom en gedokumenteer is" sal probeer herhaal - waarskynlik om hulle te oortuig dat hulle nie per ongeluk 'n virus sal skep wat nie eens op die planeet bestaan nie. omgewing ….
Op 'n vraag oor wat die biotegniekantoor met die Heilige Graal het, het die direkteur van DARPA opgesom: 'Dit is 'n nuwe klas materiaal met eienskappe wat ons nooit tevore sou ontvang het nie. Dit is 'n nuwe manier om met die menslike brein te kommunikeer en die raaisels van kognitiewe funksies op te los. En ons is vol vertroue dat daar reeds tegnieke is wat ons in staat sal stel om die verspreiding van aansteeklike siektes te oortref."
