Биолозите на DARPA от Пентагона обещават да победят смъртта, да създадат синтетични репликанти и да осигурят на американската армия редове с увреждания от киборг
В началото на април Американската агенция за напреднали изследователски проекти в областта на отбраната (DARPA, изследователското крило на Пентагона) обяви откриването на ново биотехнологично подразделение - Office of Biological Technologies. Мисията му е да постави биологията в услуга на националната сигурност, от побеждаването на епидемиите до създаването на синтетични войници. В същото време беше обявен бюджетът на отдела за следващата финансова година - 2,9 млрд. Долара.
Статутът на DARPA като водещ източник на иновации е неоспорим. Същността на агенцията е непрекъснато да гарантира, че американските военни технологии винаги са по -напреднали от своите конкуренти. Някои от последните инициативи на агенцията включват: създаването на хуманоидни роботи ATLAS и много други видове роботика; интелигентни протези, които ще предадат истински тактилни усещания; програмиране на изкуствени невронни мрежи - всъщност компютри, базирани на когнитивните функции на човешкия мозък. На фона на тези технологични чудеса, взети точно от страниците на класическите романи за киберпънк от осемдесетте, вече не е изненадващо да се проектира просто някакъв самоучещ се суперкомпютър. Ако в бъдеще се създаде пълноправен изкуствен интелект, това няма да се направи от IT корпорации, а от тъмните гении на Пентагона (които, между другото, също са родоначалници на Интернет).
DARPA е отделяло дължимото внимание на биотехнологиите и преди, но досега нямаха специален отдел, който да координира всички изследвания в тази интердисциплинарна област. Точно това има за цел да коригира Органът за развитие на биотехнологиите, създаден да „изследва все по -динамичните пресечни точки на биологията и физиката“.
Директорът на DARPA Арати Прабхакар, говорейки в края на март пред конгресмените в Камарата на представителите, заяви, че „биологията е най -добрият иноватор на природата и за всяка агенция, която разчита на иновации, би било глупаво да не се обърне към този майстор на сложни взаимоотношения за вдъхновение и улики."
„Днес биологията заема своето място сред основните науки, които представляват бъдещето на отбранителните технологии … Програмите на офиса по биотехнологии варират в най -широк диапазон: от отделни клетки до организми и техните популации; от времето, с което се предава нервният сигнал, до времето, с което нов кихащ вирус след кихане ще се разпространи по цялата планета. Биотехнологичният офис ще изучава изключително сложните механизми на естествените процеси и ще демонстрира, че те могат да бъдат приложени за целите на националната отбрана”, се казва в съобщение за пресата от DARPA.
Руската планета се запозна с най -обещаващите програми на новия отдел на катедрата.
А, не казвайте: „Кръв от рана“. Това е диво
Едно от приоритетните направления на работата на офиса по биотехнологии е високотехнологичната рехабилитация на американски военни войници след различни наранявания. Според Института за хирургически изследвания на американската армия водещата причина за смъртта на бойното поле е загубата на кръв. Няколко проучвания на DARPA са насочени към решаване на този проблем. Военните все още нямат нищо по -съвършено от обикновена превръзка от марля, която да спре кървенето. Ефективността му е изключително ниска, защото ако кръвта не спре, превръзката трябва да се смени почти незабавно. Изобщо няма начин да се спре латентното кървене на място. Следователно много войници умират не само на бойното поле, но и в транспорта по пътя към медицинското звено.
Арати Прабхакар.
Наскоро стартиращата компания RevMedx обяви модифицирана спринцовка, която запълва зоната на раната с 1-инчови хитозанови гъби, които набъбват и блокират кървенето. Но само външното кървене спира по този начин. Специалистите на DARPA отидоха по -далеч и обявиха създаването на т. Нар. "Система на застой" - засега е известно само, че това е "пянен материал", който спира кръвоизливи дори в коремната кухина. FDA скоро ще одобри първия прототип на преносимо инжекционно устройство.
Дори ако загубата на кръв не може да бъде избегната, друго развитие на отдела ще го направи не толкова животозастрашаващо, спасявайки военните от заплахата от хипоксия, причинена от кървене. Учените работят върху лекарство на базата на сероводород, чието инжектиране забавя физиологичните процеси в организма. В хода на тестове върху животни е установено, че сероводородът намалява нуждата от органи в кислород, чийто остър недостиг води до загуба на кръв. Инжектирането на такова вещество значително ще удължи времето, което един боец може да прекара след фатална загуба на кръв точно на бойното поле, в очакване на преливане. Така те се надяват в DARPA войникът да може да се инжектира сам, да влезе в „състояние на хибернация“и да изчака обезсилена медицинска помощ - до няколко дни.
Киборги с увреждания
Служителите на агенцията са наясно с почти неограничените възможности, които им предоставят властите на САЩ, и не страдат от фалшива скромност. Например програма за разработване на усъвършенствани протези се нарича без проблем - „Революция на протезирането“. Той стартира през 2006 г., но сега е изцяло под контрола на биотехнологичния офис.
През цялото това време изследователите са били заети с проектирането на ръчни протези, които са много по -трудни от медицинска и инженерна гледна точка, отколкото изкуствените крака. Една от революционните протези, Arm System Gen-3, вече е легализирана от FDA. Според уебсайта на агенцията тези „усъвършенствани мехатронни крайници“са първите, които се доближават до функционалността на истинските човешки ръце. Целите на програмата са още по -предизвикателни от името. И DARPA изобщо не ги крие: в бъдеще няма да има инвалиди в САЩ, но в редиците ще има хора с увреждания - просто роботизирани.
„Като част от протезата за протезиране, функционалността на протезите на горните крайници се подобрява, така че един ден военнослужещите, които са загубили ръцете си, да могат да се върнат на служба“, се казва в програмата.
Специфичните задачи включват създаването на протези, контролирани от ума, и интерфейси за неврокомпютри за ампутирани и паралитици. На Marketplace на NPR на 31 март Арати Прабхакар каза, че биотехнолозите вече са направили огромна стъпка в тази област. Напредъкът в кортикалната технология за микроелектроди направи връзката между нервната система и кибернетичните части на тялото толкова силна, че протезите с контролиран мисъл постепенно се превръщат в ежедневие, а пациентите, които си сътрудничат, вече използват „надеждната система за невроинтерфейс на Пентагона“. Бъдещите изследвания „ще подобрят капацитета на периферните интерфейси да обработват още повече информация за управлението на крайниците, което ще даде на ампутираните още повече функционалност“. Неврофизиолозите работят, за да получат сигнала в двете посоки - така че протезата не само да се контролира от ума, но тя сама изпраща тактилни сигнали обратно към нервната система, предизвиквайки усещане за истинско физическо докосване.
Инвалид с протезирани роботизирани ръце. Снимка: DARPA
„Имаме доброволци с парализа на четирите крайника, които са се съгласили на мозъчна операция. Става въпрос за поставяне на чип върху кората, който контролира невроните на моторната зона и ги пренасочва към контролиране на нови, много сложни протезни роботизирани ръце. В известен смисъл ние отворихме вратата - връзката между човешкия мозък и останалия свят. Оставете въображението си да се развихри, за да видите докъде ще ни отведе това “, каза директорът на DARPA.
Отделна програма е посветена на възстановяването на паметта. Според лекарите от 2000 г. повече от 270 000 американски войници са получили наранявания на главата с различна сложност, които са довели до влошаване или пълна дисфункция на работната памет. Въпреки мащаба на проблема, в момента не съществуват ефективни лечения. За да възстанови паметта им, биотехнологичният офис работи по мултидисциплинарна невротехнология, която комбинира „обработка на данни, математическо моделиране и най -съвременни интерфейси“. Резултатът трябва да бъде "имплантируемо невронно устройство", което ще възстанови паметта на войниците чрез невростимулиране на определени области на мозъка.
Друга инициатива е насочена към премахване на посттравматичното стресово разстройство (ПТСР, „Виетнамски синдром“), което е изключително често срещано сред войниците, преминали през боевете. В най -добрите случаи това води до депресия и мигрена, в най -лошите - до изблици на агресия сред завръщащите се домашни войници или самоубийство. Съвременните подходи - лекарства и психотерапия - могат да облекчат само най -лошите симптоми на този тежък психичен синдром. Военните лекари се надяват също да победят напълно ПТСР, като имплантират невростимулатор в мозъка.
Като част от изследванията си по неврология, DARPA се консултира (поне предполага да вярва в това) с експертна група по етични, правни и социални последици. Прабхакар не изключва, че някои от тези изследвания ще бъдат насочени не само към рехабилитация, но и към модифициране на мозъка на здрави бойци.
„Ако разберем как мозъкът взаимодейства със сложни системи, може би ще разберем как точно трябва да се предоставя информация на човек, за да може той да го усвои по -добре. Това ще бъде бъдещето, в което ще започнем да изучаваме коренно нови начини за взаимодействие между сложността на човешкия мозък и сложността на света около нас “, казва ръководителят на агенцията за иновации.
Интерфейсите човек-машина могат да бъдат адаптирани за управление от роботи. И ако днес инженерите вече разработват цивилен квадрокоптер, контролиран от ума, тогава защо не очакваме рано или късно военните дронове да бъдат управлявани чрез неутронни интерфейси от DARPA?
Управляван от ума квадрокоптер.
И те създадоха репликант от синтетичен прах
Агенцията залага, че следващото поколение отбранителни технологии ще последва примера на естествения, биологичния живот. Синтетичната биология ще се превърне в една от най -важните области на работа на биотехнологичния офис - агенцията очаква да пусне своеобразно безумно генетично растение за производство на никога несъществуващи биологични материали с неизследвани свойства на базата на коктейл от живи клетки, протеини и ДНК. Целта е да се създадат, първо, изкуствени, но живи суперматериали, които ще се използват за следващото поколение механични и електрически джаджи, и второ, буквално да се създадат нови форми на живот с функционалност, която е трудно да си представим в момента. Но това не звучи толкова фантастично, като се има предвид, че в края на март учените обявиха създаването на първата синтетична „дизайнерска“хромозома в историята на човечеството.
Биоинженерите съставляваха значителна част от персонала на новооткритото подразделение. Тъй като „биологичното инженерство е мощна технология, която може да засегне много области“на човешкия живот, биолозите от Пентагона възнамеряват внимателно да подготвят теоретична основа - постепенно „превръщайки биологията в инженерна практика, подготвяйки инструменти, технологии, методологии и инфраструктура“. Програмите за биоинженерство в лаборатории използват най -новите разработки в синтетичната биология, геномика и протеомика, които допринасят за високата безопасност на изследванията и предотвратяването на „нежелано освобождаване на микроорганизми“. Очевидно DAPRA е чувала много за опасностите от зомби апокалипсис.
Въпреки всички предпазни мерки, биоинженерите вече обявиха повече от амбициозни проекти. Една от най -загадъчните програми протича под предварителното заглавие Биохроничност. Според биоинженерите, въпреки че „биологичният часовник регулира почти всички функции в човешкото тяло“, все още няма ясна представа как точно те влияят върху клетъчния цикъл, метаболизма, стареенето и клетъчната смърт. Очевидно отделът ще посегне на метаболизма и стареенето на човек, като ги постави под контрол и значително ще увеличи бойната способност и издръжливостта на войниците - както по отношение на регенерацията след физическо нараняване, така и по отношение на имунитета към болести.
Преди няколко години програмата DARPA Biodesign, в която Пентагонът създава не по -малко безсмъртни синтетични същества, вече направи шум. Целта е да се преодолее „случайността на еволюцията“: „Биодизайнът използва система от инженерни методи в комбинация с биотехнологии и синтетични химически технологии за създаване на нови полезни атрибути. Биодизайнът ще намали непредсказуемостта на естественото еволюционно развитие чрез генното инженерство и молекулярната биология. Тази област включва изкуствено насочени молекулни отговори, които повишават устойчивостта към сигналите за клетъчна смърт (…)”. В случай, че планът на агенцията се обърка в най-заплашителния сценарий, както обикновено се случва при ужас, създадените същества имат специална молекула-спусък за самоунищожение, която може да се активира дистанционно. Както пише авторът на техническия блог Motherboard, „Защо имаме нужда от механични роботи, когато можете да създадете репликант, който да участва във войни? Не сме чували много за потенциалните войници на Пентагона, но 19,3 милиона долара все още са заделени за програмата Biodesign през следващата година."
Свят без болести
Епидемиологичното крило на агенцията ще търси начини за предотвратяване на епидемии и смекчаване на последиците от хипотетична смъртоносна глобална пандемия (друг популярен сюжет от научнофантастични филми за бедствия). Учените смятат, че непредсказуемостта на огнищата на болести е ясен знак за лошото ни разбиране на динамиката на появата и разпространението на епидемии.
Според Националния институт по алергия и инфекциозни болести на САЩ 44% от всички патогени, докладвани през последните 20 години, са РНК вируси. Те се характеризират с изключително високи нива на мутации, което им позволява да се адаптират към променящата се среда, както се случи през пандемията H1N1 („свински грип“) през 2009 г. В допълнение, дори най -силните антибиотици могат да станат безполезни, тъй като инфекциите постепенно развиват лекарствена резистентност, какъвто е случаят с непобедимия щам на гонореята.
Програмата с гръмкото заглавие "Пророчество" изучава еволюцията на вирусите, за да предскаже бъдещи вирусни мутации. Крайната цел е създаването на "превантивни" лекарства и ваксини срещу болести, които могат да застрашат човечеството в бъдеще. Биолозите ще предскажат еволюцията на вируса, разбира се, не по математически модели, а по напълно експериментален начин. Всъщност агенцията ще се занимава с размножаване на вируси. Опасни патогени ще се отглеждат в лаборатория и ще се диагностицират на всички етапи на мутации, през които преминават. Въз основа на тази информация ще бъде възможно да се предвиди в каква посока ще се развие това или онова общо заболяване. Вирусолозите смирено отбелязват, че в лабораторни условия те ще се опитат да повторят само онези „вирусни мутации, които вече са се появили естествено и са документирани“- вероятно за да ги убедят, че те няма да създадат случайно вирус, който дори не съществува на планетата в естествен вид околната среда ….
На въпроса какво има в биотехнологичния офис Светия Граал, директорът на DARPA обобщи: „Това е нов клас материали със свойства, които никога не бихме получили досега. Това е нов начин за взаимодействие с човешкия мозък и решаване на загадките на когнитивните функции. И ние сме уверени, че вече има техники, които ще ни позволят да изпреварим разпространението на инфекциозни заболявания."
