DARPA Pentagon -biologer lover at erobre døden, gyde syntetiske replikanter og give den amerikanske hær rækker af Cyborg -handicappede
I begyndelsen af april meddelte US Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA, Pentagons forskningsfløj) åbningen af en ny bioteknologisk division, Biological Technologies Office. Dens mission er at stille biologien til tjeneste for den nationale sikkerhed, fra at besejre epidemier til at skabe syntetiske soldater. Samtidig blev budget for afdelingen for det næste regnskabsår annonceret - $ 2,9 mia.
DARPA's status som en førende kilde til innovation er ubestridelig. Agenturets essens er løbende at sikre, at amerikansk militær teknologi altid er mere avanceret end konkurrenterne. Nogle af agenturets nylige initiativer omfatter: oprettelsen af de humanoide ATLAS -robotter og mange andre former for robotteknologi; smarte proteser, der vil formidle reelle taktile fornemmelser; programmering af kunstige neurale netværk - faktisk computere baseret på den kognitive funktion i den menneskelige hjerne. På baggrund af disse teknologiske vidundere, nøjagtigt taget fra siderne i firsernes klassiske cyberpunk-romaner, er det ikke længere overraskende at designe bare en slags selvlærende supercomputer. Hvis der i fremtiden skabes en fuldgyldig kunstig intelligens, vil det ikke blive gjort af it-virksomheder, men af Pentagons mørke genier (som i øvrigt også er internettets forfædre).
DARPA har før haft behørig opmærksomhed på bioteknologi, men indtil nu havde de ikke en dedikeret afdeling til at koordinere al forskning på dette tværfaglige område. Det er netop det, som Bioteknologisk Udviklingsmyndighed, der blev oprettet for at "udforske de stadigt mere dynamiske skæringspunkter mellem biologi og fysik," har til formål at rette op.
DARPA -direktør Arathi Prabhakar, der talte i slutningen af marts foran kongresmedlemmer i Repræsentanternes Hus, sagde, at “biologi er naturens ultimative innovator, og for ethvert bureau, der er afhængig af innovation, ville det være tåbeligt ikke at henvende sig til denne mester i komplekse relationer til inspiration og spor."
”I dag indtager biologien sin plads blandt de vigtigste videnskaber, der repræsenterer fremtidens forsvarsteknologi … Bioteknologikontorets programmer spænder i det bredeste område: fra individuelle celler til organismer og deres populationer; fra det tidspunkt, hvor nervesignalet overføres til det tidspunkt, hvor et nyt nysevirus efter et nys vil spredes over hele planeten. Bioteknologikontoret vil undersøge de ekstremt komplekse mekanismer ved naturlige processer og demonstrere, at de kan anvendes til nationale forsvarsformål,”hedder det i en pressemeddelelse fra DARPA.
Russian Planet stiftede bekendtskab med de mest lovende programmer i den nye afdeling i afdelingen.
Ah, sig ikke, "Blod fra et sår." Det er vildt
Et af de prioriterede områder i bioteknologikontorets arbejde er højteknologisk rehabilitering af amerikanske militærsoldater efter skader af forskellige typer. Ifølge US Army Institute for Surgical Research er den største dødsårsag på slagmarken blodtab. Flere DARPA -undersøgelser har til formål at løse dette problem. Militæret har stadig intet mere perfekt end en simpel gasbindforbindelse for at stoppe blødningen. Dens effektivitet er ekstremt lav, for hvis blodet ikke stopper, skal bandagen ændres næsten øjeblikkeligt. Der er slet ingen måde at stoppe latent blødning på plads. Derfor dør mange soldater ikke kun på slagmarken, men også i transport på vej til den medicinske enhed.
Arati Prabhakar.
For nylig annoncerede opstartsvirksomheden RevMedx en modificeret sprøjte, der fylder sårområdet med 1-tommer chitosansvampe, der hæver og blokerer blødning. Men kun ekstern blødning stopper på denne måde. DARPA -specialister gik videre og annoncerede oprettelsen af det såkaldte "stasis system" - indtil videre er det kun kendt, at der er tale om et "skummateriale", der stopper blødning selv i bughulen. FDA godkender snart den første prototype af en bærbar injektionsenhed.
Selvom tab af blod ikke kan undgås, vil en anden udvikling af afdelingen gøre det ikke så livstruende og redde militæret fra truslen om hypoksi forårsaget af blødning. Forskere arbejder på et lægemiddel baseret på hydrogensulfid, hvis injektion bremser de fysiologiske processer i kroppen. I løbet af forsøg med dyr blev det konstateret, at hydrogensulfid reducerer behovet for organer i ilt, hvis akutte mangel forårsager blodtab. Indsprøjtningen af et sådant stof vil betydeligt forlænge den tid, en fighter kan bruge efter dødeligt blodtab lige på slagmarken og vente på en transfusion. Således håber de i DARPA, at soldaten vil være i stand til at injicere sig selv, gå ind i en "dvaletilstand" og vente på lægehjælp udblødt - op til flere dage.
Handicappede cyborgs
Agenturets medarbejdere er godt klar over de næsten ubegrænsede muligheder, som de amerikanske myndigheder giver dem, og lider ikke af falsk beskedenhed. For eksempel kaldes et program til udvikling af avancerede proteser uden problemer - "Revolutionerende proteser". Det blev lanceret tilbage i 2006, men er nu fuldstændig under kontrol af biotek -kontoret.
Hele denne tid har forskere haft travlt med at designe håndproteser, som er meget vanskeligere fra et medicinsk og teknisk synspunkt end kunstige ben. En af de revolutionære proteser, Arm System Gen-3, er allerede blevet legaliseret af FDA. Ifølge agenturets websted var disse "avancerede mekatroniske lemmer" de første, der kom tæt på funktionaliteten af ægte menneskehænder. Programmets mål er endnu mere udfordrende end navnet. Og DARPA skjuler dem slet ikke: i fremtiden vil der ikke være handicappede veteraner i USA, men der vil være handicappede i rækken - bare robotikere.
"Som en del af proteserevolutionen forbedres funktionaliteten af proteser i overekstremiteterne, så en dag at servicemænd, der har mistet deres arme, kan vende tilbage til tjeneste," siger programmet.
Specifikke opgaver omfatter oprettelse af sindestyrede proteser og neurocomputer-grænseflader til amputerede og paralytiske. På NPR's markedsplads den 31. marts sagde Arati Prabhakar, at bioteknologer allerede har taget et stort skridt på dette område. Fremskridt inden for kortikal mikroelektrodteknologi har gjort forbindelsen mellem nervesystemet og cybernetiske kropsdele så stærk, at tankestyrede proteser gradvist bliver en daglig rutine, og patienter, der samarbejder, bruger allerede Pentagons "pålidelige neurointerfacesystem". Fremtidig forskning "vil forbedre perifere grænsefladers kapacitet til at behandle endnu flere oplysninger om lemmekontrol, hvilket vil give amputerede endnu mere funktionalitet."Neurofysiologer arbejder på at få signalet i begge retninger - så protesen ikke kun styres af sindet, men den selv sender taktile signaler tilbage til nervesystemet, hvilket forårsager en fornemmelse af ægte fysisk berøring.
En handicappet person med robotarme. Foto: DARPA
”Vi har frivillige med lammelse af alle fire lemmer, der har accepteret hjernekirurgi. Det handler om at placere en chip på cortex, der styrer neuronerne i motorzonen og omdirigerer dem til at kontrollere nye, meget sofistikerede protetiske robotarme. På en måde har vi åbnet døren - forbindelsen mellem den menneskelige hjerne og resten af verden. Lad din fantasi løbe vild for at se, hvor langt dette vil bringe os,”sagde direktøren for DARPA.
Et separat program er dedikeret til hukommelsesgendannelse. Ifølge læger har mere end 270.000 amerikanske soldater siden 2000 modtaget hovedskader af forskellig kompleksitet, hvilket har ført til en forringelse eller fuldstændig dysfunktion i arbejdshukommelsen. På trods af problemets størrelse findes der i øjeblikket ingen effektive behandlinger. For at genoprette deres hukommelse arbejder biotek -kontoret på en tværfaglig neuroteknologi, der kombinerer "databehandling, matematisk modellering og banebrydende grænseflader." Resultatet skulle være en "implanterbar neural enhed", der vil gendanne hukommelse til soldater ved at neurostimulere visse områder af hjernen.
Et andet initiativ har til formål at eliminere posttraumatisk stresslidelse (PTSD, "Vietnam Syndrome"), som er ekstremt almindelig blandt soldater, der har været igennem kampene. I de bedste tilfælde fører det til depression og migræne, i værste fald - til aggressionsudbrud blandt de hjemvendte soldater eller selvmord. Moderne tilgange - medicin og psykoterapi - kan kun lindre de værste symptomer på dette alvorlige mentale syndrom. Militære læger håber også fuldstændig at besejre PTSD ved at implantere en neurostimulator i hjernen.
Som en del af sin neurovidenskabelige undersøgelse konsulterer DARPA (i det mindste foreslår at tro det) med et ekspertpanel om etiske, juridiske og sociale implikationer. Prabhakar udelukker ikke, at noget af denne forskning ikke kun vil være rettet mod rehabilitering, men også mod at ændre hjernen hos raske krigere.
”Hvis vi forstår, hvordan hjernen interagerer med komplekse systemer, vil vi måske forstå, hvordan information præcist skal gives til en person, så han bedre kan assimilere den. Dette bliver fremtiden, hvor vi vil begynde at lære radikalt nye måder at interagere mellem kompleksiteten af den menneskelige hjerne og kompleksiteten i verden omkring os,”siger chefen for innovationsbureauet.
Grænseflader mellem mennesker og maskiner kan meget vel tilpasses til at blive styret af robotter. Og hvis ingeniører allerede i dag udvikler en tankekontrolleret civil quadrocopter, hvorfor forventer vi så ikke, at militære droner bliver kontrolleret via neutroninterfaces fra DARPA før eller siden?
Sindskontrolleret quadcopter.
Og de skabte en replikant af syntetisk støv
Agenturet satser på, at den næste generation af forsvarsteknologi vil følge eksemplet med naturligt, biologisk liv. Syntetisk biologi bliver et af de vigtigste arbejdsområder for bioteknologikontoret - agenturet forventer at lancere en slags vanvittig genetisk plante til produktion af biologiske materialer, der aldrig har eksisteret, med uudforskede egenskaber baseret på en cocktail af levende celler, proteiner og DNA. Målet er at skabe for det første kunstige, men levende supermaterialer, der vil blive brugt til den næste generation af mekaniske og elektriske gadgets, og for det andet at bogstaveligt talt skabe nye livsformer med funktionalitet, der er svært at forestille sig i øjeblikket. Men det lyder ikke så fantastisk, i betragtning af at forskerne i slutningen af marts annoncerede oprettelsen af det første syntetiske "designer" -kromosom i menneskehedens historie.
Bioingeniører udgjorde en væsentlig del af personalet i den nyåbnede underafdeling. Da "biologisk teknik er en kraftfuld teknologi, der kan påvirke mange områder" i menneskelivet, har Pentagons biologer til hensigt at omhyggeligt forberede et teoretisk grundlag - gradvist "omdanne biologi til ingeniørpraksis, forberede værktøjer, teknologier, metoder og infrastruktur." Bioingeniørprogrammer i laboratorier anvender den seneste udvikling inden for syntetisk biologi, genomik og proteomik, som bidrager til høj sikkerhed inden for forskning og forebyggelse af "uønsket frigivelse af mikroorganismer". Tilsyneladende har DAPRA hørt meget om farerne ved en zombie -apokalypse.
På trods af alle forholdsregler har bioingeniører allerede annonceret mere end ambitiøse projekter. Et af de mest mystiske programmer kører under den foreløbige titel Biochronicity. Selvom "det biologiske ur regulerer næsten alle funktioner i menneskekroppen", er der ifølge bioingeniører stadig ingen klar idé om, hvordan de præcist påvirker cellens cyklus, stofskifte, aldring og celledød. Tilsyneladende vil afdelingen gribe ind på stofskiftet og ældningen af en person, sætte dem under kontrol og i høj grad øge soldaternes kampevne og udholdenhed - både hvad angår regenerering efter fysisk skade og immunitet mod sygdom.
For flere år siden har DARPA Biodesign -programmet, hvor Pentagon skaber ikke mindre udødelige syntetiske væsener, allerede stødt. Målet er at overvinde "evolutionens tilfældighed": "Biodesign bruger et system af tekniske metoder i kombination med bioteknologi og syntetisk kemisk teknologi til at skabe nye nyttige egenskaber. Biodesign vil reducere uforudsigeligheden af naturlig evolutionær udvikling gennem genteknik og molekylærbiologi. Dette område omfatter kunstigt styrede molekylære reaktioner, der øger modstanden mod celledødssignaler (…)”. I tilfælde af at agenturets plan går galt i det mest truende scenario, som det normalt er rædsel, har skabte væsener et særligt udløsermolekyle for selvdestruktion, som kan aktiveres eksternt. Som forfatteren af den tech -blog Motherboard skriver: “Hvorfor har vi brug for mekaniske robotter, når du kan oprette en replikant for at deltage i krige? Vi har ikke hørt meget om potentielle Pentagon -syntetiske soldater, men 19,3 millioner dollars afsættes stadig til Biodesign -programmet næste år."
En verden uden sygdom
Agenturets epidemiologiske fløj vil lede efter måder at forhindre epidemier og afbøde konsekvenserne af en hypotetisk dødelig global pandemi (et andet populært plot af science fiction -katastrofefilm). Forskere mener, at sygdomsudbrudets uforudsigelighed er et klart tegn på vores dårlige forståelse af dynamikken i fremkomsten og spredningen af epidemier.
Ifølge US National Institute of Allergy and Infectious Diseases er 44% af alle patogener, der er rapporteret i løbet af de sidste 20 år, RNA -vira. De er kendetegnet ved ekstremt høje mutationshastigheder, som gør det muligt for dem at tilpasse sig et miljø i forandring, som det skete i H1N1 -pandemien i 2009 ("svineinfluenza"). Derudover kan selv de stærkeste antibiotika blive ubrugelige, da infektioner gradvist udvikler lægemiddelresistens, som det er tilfældet med den uovervindelige stamme af gonoré.
Programmet med den rungende titel "Profeti" studerer udviklingen af vira for at forudsige fremtidige virale mutationer. Det endelige mål er oprettelsen af "præventive" lægemidler og vacciner mod sygdomme, der kan true menneskeheden i fremtiden. Biologer kommer til at forudsige viral evolution, selvfølgelig ikke på matematiske modeller, men på en helt eksperimentel måde. Faktisk vil agenturet være involveret i avl af vira. Farlige patogener vil blive dyrket i laboratoriet og diagnosticeret på alle stadier af mutationer, hvorigennem de passerer. Baseret på disse oplysninger vil det være muligt at forudsige i hvilken retning denne eller den almindelige sygdom vil udvikle sig. Virologer bemærker ydmygt, at de i laboratorieforhold kun vil forsøge at gentage de "virale mutationer, der allerede er forekommet naturligt og er dokumenteret" - sandsynligvis for at overbevise dem om, at de ikke ved et uheld vil oprette en virus, der ikke engang eksisterer på planeten i en naturlig miljø ….
På spørgsmålet om, hvad biotekontoret har den hellige gral, opsummerede direktøren for DARPA:”Dette er en ny klasse materialer med egenskaber, som vi aldrig ville have modtaget før. Dette er en ny måde at interagere med den menneskelige hjerne og løse mysterierne om kognitive funktioner. Og vi er overbeviste om, at der allerede er teknikker, der giver os mulighed for at overgå udbredelsen af infektionssygdomme."
