DARPA Pentagon Biologists lovar att erövra döden, leka syntetiska replikanter och ge den amerikanska armén rader med Cyborg funktionshindrade
I början av april meddelade US Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA, Pentagons framåtgående forskningsflyg) att en ny bioteknikavdelning, Biological Technologies Office, öppnas. Dess uppdrag är att ställa biologin till nationell säkerhet, från att besegra epidemier till att skapa syntetiska soldater. Samtidigt tillkännagavs budgeten för avdelningen för nästa budgetår - 2,9 miljarder dollar.
DARPA: s status som främsta innovationskälla är obestridlig. Kärnan i byrån är att ständigt se till att amerikansk militär teknik alltid är mer avancerad än konkurrenterna. Några av byråns senaste initiativ inkluderar: skapandet av de humanoida ATLAS -robotarna och många andra typer av robotik; smarta proteser som förmedlar verkliga taktila förnimmelser; programmering av artificiella neurala nätverk - faktiskt datorer baserade på den kognitiva funktionen hos den mänskliga hjärnan. Mot bakgrund av dessa tekniska underverk, hämtade exakt från sidorna i åttiotalets klassiska cyberpunkromaner, är det inte längre överraskande att designa bara någon form av självlärande superdator. Om en fullfjädrad artificiell intelligens skapas i framtiden kommer den inte att göras av IT-företag, utan av Pentagons mörka genier (som för övrigt också är föregångare till Internet).
DARPA har ägnat vederbörlig uppmärksamhet åt bioteknik tidigare, men tills nu hade de inte en särskild avdelning för att samordna all forskning inom detta tvärvetenskapliga område. Det är just detta som bioteknikutvecklingsmyndigheten, som inrättades för att "utforska de allt mer dynamiska korsningarna mellan biologi och fysik," är avsedd att rätta till.
DARPA -chefen Arathi Prabhakar, som talade i slutet av mars inför kongressledamöter i representanthuset, sa att”biologi är naturens ultimata innovatör, och för varje byrå som förlitar sig på innovation är det dumt att inte vända sig till denna mästare i komplexa relationer för inspiration och ledtrådar."
”Idag tar biologin sin plats bland de huvudsakliga vetenskaper som representerar framtidens försvarsteknik … Programmen för bioteknologikontoret sträcker sig inom det bredaste området: från enskilda celler till organismer och deras populationer; från den tid med vilken nervsignalen överförs till den tid då ett nytt nysningsvirus efter en nysning kommer att spridas över hela planeten. Bioteknologikontoret kommer att studera de extremt komplexa mekanismerna i naturliga processer och visa att de kan tillämpas för nationella försvarsändamål,”säger han i ett pressmeddelande från DARPA.
Russian Planet fick bekanta sig med de mest lovande programmen på avdelningens nya avdelning.
Säg inte, "Blod från ett sår". Det här är vilt
Ett av de prioriterade områdena i bioteknikkontorets arbete är högteknologisk rehabilitering av amerikanska militärsoldater efter skador av olika slag. Enligt US Army Institute for Surgical Research är den främsta dödsorsaken på slagfältet blodförlust. Flera DARPA -studier syftar till att lösa detta problem. Militären har fortfarande inget mer perfekt än ett enkelt gasbindbandage för att stoppa blödningen. Dess effektivitet är extremt låg, för om blodet inte stannar måste bandaget bytas nästan omedelbart. Det finns inget sätt att stoppa latent blödning på plats. Därför dör många soldater inte bara på slagfältet, utan också i transporten på väg till den medicinska enheten.
Arati Prabhakar.
Nyligen tillkännagav startföretaget RevMedx en modifierad spruta som fyller sårområdet med 1-tums kitosansvampar som svullnar och blockerar blödning. Men bara yttre blödning slutar på detta sätt. DARPA -specialister gick längre och tillkännagav skapandet av det så kallade "stasis -systemet" - än så länge är det bara känt att detta är ett "skummaterial" som stoppar blödning även i bukhålan. FDA kommer snart att godkänna den första prototypen av en bärbar injektionsenhet.
Även om förlusten av blod inte kan undvikas, kommer en annan utveckling av avdelningen att göra det inte så livshotande och rädda militären från hotet om hypoxi orsakad av blödning. Forskare arbetar med ett läkemedel baserat på vätesulfid, vars injektion saktar ner de fysiologiska processerna i kroppen. Vid tester på djur visade det sig att vätesulfid minskar behovet av organ i syre, vars akuta brist orsakar blodförlust. Injektionen av ett sådant ämne kommer att avsevärt förlänga tiden som en fighter kan tillbringa efter dödlig blodförlust direkt på slagfältet i väntan på en transfusion. Således hoppas de i DARPA att soldaten kommer att kunna injicera sig själv, gå in i en "viloläge" och vänta på att medicinsk hjälp blöds ut - upp till flera dagar.
Handikappade cyborgar
Byråns anställda är väl medvetna om de nästan obegränsade möjligheterna som de amerikanska myndigheterna erbjuder dem och lider inte av falsk blygsamhet. Till exempel kallas ett program för utveckling av avancerade proteser utan problem - "Revolutionerande proteser". Det lanserades redan 2006, men är nu helt under kontroll av biotekskontoret.
Hela tiden har forskare haft fullt upp med att designa handproteser, som är mycket svårare ur medicinsk och teknisk synvinkel än konstgjorda ben. En av de revolutionerande proteserna, Arm System Gen-3, har redan legaliserats av FDA. Enligt byråns webbplats var dessa "avancerade mekatroniska lemmar" de första som kom nära funktionaliteten hos riktiga människohänder. Programmets mål är ännu mer utmanande än namnet. Och DARPA döljer dem inte alls: i framtiden kommer det inte att finnas några funktionshindrade veteraner i USA, men det kommer att finnas funktionshindrade i leden - bara robotar.
"Som en del av protetikrevolutionen förbättras funktionaliteten hos proteser i övre extremiteterna så att tjänstemän som förlorat sina armar en dag kan återvända till tjänst", säger programmet.
Specifika uppgifter inkluderar skapandet av sinneskontrollerade proteser och neurodatorgränssnitt för amputerade och paralytiska. På NPR: s marknadsplats den 31 mars sa Arati Prabhakar att biotekniker redan har tagit ett stort steg på detta område. Framsteg inom kortikal mikroelektrodteknik har gjort kopplingen mellan nervsystemet och cybernetiska kroppsdelar så stark att tankstyrda proteser gradvis blir en daglig rutin, och patienter som samarbetar använder redan Pentagons "pålitliga neurointerface-system". Framtida forskning "kommer att förbättra kapaciteten hos perifera gränssnitt för att behandla ännu mer information om lemkontroll, vilket kommer att ge amputerade ännu mer funktionalitet."Neurofysiologer arbetar för att få signalen i båda riktningarna - så att protesen inte bara styrs av sinnet, utan den skickar själv taktila signaler tillbaka till nervsystemet och orsakar en känsla av äkta fysisk beröring.
En handikappad person med protetiska robotarmar. Foto: DARPA
”Vi har volontärer med förlamning av alla fyra lemmarna som har gått med på hjärnkirurgi. Det handlar om att placera ett chip på cortex som styr neurons i motorzonen och omdirigerar dem för att styra nya, mycket sofistikerade protetiska robotarmar. På ett sätt har vi öppnat dörren - sambandet mellan den mänskliga hjärnan och resten av världen. Låt din fantasi springa iväg för att se hur långt detta kommer att ta oss, säger DARPA: s chef.
Ett separat program är avsett för minnesåterställning. Enligt läkare har mer än 270 000 amerikanska soldater sedan 2000 fått huvudskador av olika komplexitet, vilket har lett till en försämring eller fullständig dysfunktion i arbetsminnet. Trots problemets omfattning finns det för närvarande inga effektiva behandlingar. För att återställa minnet arbetar biotekskontoret med en tvärvetenskaplig neuroteknik som kombinerar "databehandling, matematisk modellering och avancerade gränssnitt". Resultatet bör vara en "implanterbar neural enhet" som kommer att återställa minnet för soldater genom att neurostimulera vissa områden i hjärnan.
Ett annat initiativ syftar till att eliminera posttraumatisk stressstörning (PTSD, "Vietnams syndrom"), vilket är extremt vanligt bland soldater som har gått igenom striderna. I de bästa fallen leder det till depression och migrän, i värsta fall - till aggressionsutbrott bland hemvändande soldater eller självmord. Moderna metoder - droger och psykoterapi - kan bara lindra de värsta symptomen på detta allvarliga psykiska syndrom. Militärläkare hoppas helt kunna besegra PTSD också genom att implantera en neurostimulator i hjärnan.
Som en del av sin neurovetenskapliga forskning, konsulterar DARPA (åtminstone föreslår att man tror det) med en expertpanel om etiska, juridiska och sociala konsekvenser. Prabhakar utesluter inte att en del av denna forskning inte bara kommer att rikta sig till rehabilitering, utan också att modifiera hjärnan hos friska krigare.
”Om vi förstår hur hjärnan interagerar med komplexa system, kanske vi kommer att förstå hur exakt information ska ges till en person så att han bättre kan tillgodogöra sig den. Detta kommer att vara framtiden där vi kommer att lära oss radikalt nya sätt att interagera mellan komplexiteten i den mänskliga hjärnan och komplexiteten i omvärlden, säger chefen för innovationsbyrån.
Gränssnitt mellan människa och maskin kan mycket väl anpassas för att styras av robotar. Och om ingenjörer idag redan utvecklar en tankekontrollerad civil quadrocopter, varför förväntar vi oss då inte att militära drönare ska styras via neutrongränssnitt från DARPA förr eller senare?
Sinnestyrd quadcopter.
Och de skapade en replikant av syntetiskt damm
Byrån satsar på att nästa generations försvarsteknik kommer att följa exemplet med naturligt, biologiskt liv. Syntetisk biologi kommer att bli ett av de viktigaste arbetsområdena för bioteknologikontoret - byrån räknar med att lansera en slags vansinnig genetisk växt för produktion av tidigare aldrig existerade biologiska material med outforskade egenskaper baserade på en cocktail av levande celler, proteiner och DNA. Målet är att för det första skapa konstgjorda men levande supermaterial som kommer att användas för nästa generation av mekaniska och elektriska prylar, och för det andra att bokstavligen skapa nya livsformer med funktionalitet som är svårt att föreställa sig för tillfället. Men det här låter inte så fantastiskt, med tanke på att forskare i slutet av mars tillkännagav skapandet av den första syntetiska "designer" -kromosomen i mänsklighetens historia.
Bioingenjörer utgjorde en betydande del av personalen i den nyöppnade underavdelningen. Eftersom "biologisk teknik är en kraftfull teknik som kan påverka många områden" i människolivet, avser Pentagons biologer noggrant att förbereda en teoretisk grund - gradvis "omvandla biologin till ingenjörspraxis, förbereda verktyg, teknik, metoder och infrastruktur." Bioingenjörsprogram i laboratorier använder den senaste utvecklingen inom syntetisk biologi, genomik och proteomik, som bidrar till hög säkerhet vid forskning och förebyggande av "oönskad frisättning av mikroorganismer". Tydligen har DAPRA hört mycket om farorna med en zombie -apokalyps.
Trots alla försiktighetsåtgärder har bioingenjörer redan meddelat mer än ambitiösa projekt. Ett av de mest mystiska programmen går under den preliminära titeln Biochronicity. Enligt bioingenjörer, även om "den biologiska klockan reglerar nästan alla funktioner i människokroppen", finns det fortfarande ingen klar uppfattning om hur de exakt påverkar cellcykeln, metabolism, åldrande och celldöd. Tydligen kommer avdelningen att inkräkta på ämnesomsättningen och åldrandet hos en person, sätta dem under kontroll och kraftigt öka soldaternas stridskapacitet och uthållighet - både när det gäller förnyelse efter fysisk skada och immunitet mot sjukdomar.
För flera år sedan har DARPA Biodesign -programmet, där Pentagon skapar inte mindre odödliga syntetiska varelser, redan gjort ett stänk. Målet är att övervinna "evolutionens slumpmässighet": "Biodesign använder ett system av tekniska metoder i kombination med bioteknik och syntetisk kemisk teknik för att skapa nya användbara attribut. Biodesign kommer att minska oförutsägbarheten i den naturliga evolutionära utvecklingen genom genteknik och molekylärbiologi. Detta område inkluderar artificiellt riktade molekylära svar som ökar motståndet mot celldödssignaler (…)”. I händelse av att byråns plan går snett i det mest hotfulla scenariot, som vanligtvis är fallet med skräck, har skapade varelser en speciell triggermolekyl för självförstörelse, som kan aktiveras på distans. Som författaren till teknikbloggen Moderkort skriver:”Varför behöver vi mekaniska robotar när du kan skapa en replikant för att delta i krig? Vi har inte hört mycket om potentiella Pentagonsyntetiska soldater, men 19,3 miljoner dollar avsätts fortfarande till Biodesign -programmet nästa år."
En värld utan sjukdom
Byråns epidemiologiska flygel kommer att leta efter sätt att förebygga epidemier och mildra konsekvenserna av en hypotetisk dödlig global pandemi (en annan populär handling av science fiction -katastroffilmer). Forskare tror att sjukdomsutbrottens oförutsägbarhet är ett tydligt tecken på vår dåliga förståelse för dynamiken i uppkomsten och spridningen av epidemier.
Enligt US National Institute of Allergy and Infectious Diseases är 44% av alla patogener som rapporterats under de senaste 20 åren RNA -virus. De kännetecknas av extremt höga mutationshastigheter, vilket gör att de kan anpassa sig till en föränderlig miljö, vilket hände under H1N1 -pandemin 2009 ("svininfluensan"). Dessutom kan även de starkaste antibiotika bli värdelösa eftersom infektioner gradvis utvecklar läkemedelsresistens, vilket är fallet med den oövervinnerliga stammen av gonorré.
Programmet med den rungande titeln "Profetia" studerar utvecklingen av virus för att förutsäga framtida virala mutationer. Det slutliga målet är att skapa”förebyggande” läkemedel och vacciner mot sjukdomar som kan hota mänskligheten i framtiden. Biologer kommer att förutsäga viral utveckling, naturligtvis, inte på matematiska modeller, utan på ett helt experimentellt sätt. Faktum är att byrån kommer att ägna sig åt avelsvirus. Farliga patogener kommer att odlas i laboratoriet och diagnostiseras vid alla stadier av mutationer genom vilka de passerar. Baserat på denna information kommer det att vara möjligt att förutsäga åt vilket håll den eller den vanliga sjukdomen kommer att utvecklas. Virologer noterar ödmjukt att de under laboratorieförhållanden bara kommer att försöka upprepa de "virala mutationer som redan har inträffat naturligt och är dokumenterade" - förmodligen för att övertyga dem om att de inte av misstag kommer att skapa ett virus som inte ens existerar på planeten i en naturlig miljö ….
På frågan om vad bioteknikbyrån har den heliga gralen sammanfattade direktören för DARPA:”Det här är en ny klass av material med egenskaper som vi aldrig skulle ha fått tidigare. Detta är ett nytt sätt att interagera med den mänskliga hjärnan och lösa mysterierna med kognitiva funktioner. Och vi är övertygade om att det redan finns tekniker som gör att vi kan överträffa spridningen av infektionssjukdomar."
