Biolozi DARPA -e iz Pentagona obećavaju da će pobijediti smrt, stvoriti sintetičke replike i osigurati američkoj vojsci nizove kiborga sa invaliditetom
Početkom aprila, Američka agencija za napredne odbrambene istraživačke projekte (DARPA, napredno istraživačko odjeljenje Pentagona) najavila je otvaranje novog biotehnološkog odjeljenja, Ureda za biološke tehnologije. Njegova misija je staviti biologiju u službu nacionalne sigurnosti, od poražavanja epidemija do stvaranja sintetičkih vojnika. Istovremeno je objavljen budžet odjela za sljedeću fiskalnu godinu - 2,9 milijardi dolara.
Status DARPA -e kao vodećeg izvora inovacija je neporeciv. Suština agencije je da stalno osigurava da je američka vojna tehnologija uvijek naprednija od svojih konkurenata. Neke od nedavnih inicijativa agencije uključuju: stvaranje humanoidnih robota ATLAS i mnogih drugih vrsta robotike; pametne proteze koje će prenijeti prave taktilne osjećaje; programiranje umjetnih neuronskih mreža - zapravo, računari zasnovani na kognitivnim funkcijama ljudskog mozga. Na pozadini ovih tehnoloških čuda, preuzetih upravo sa stranica klasičnih cyberpunk romana osamdesetih, više nije iznenađujuće dizajnirati samo neku vrstu superračunara za samoučenje. Ako se u budućnosti stvori punopravna umjetna inteligencija, to neće raditi IT korporacije, već mračni geniji Pentagona (koji su, inače, i rodonačelnici interneta).
DARPA je i ranije posvećivala dužnu pažnju biotehnologiji, ali do sada nisu imali namjenski odjel za koordinaciju svih istraživanja u ovoj interdisciplinarnoj oblasti. Upravo to namjerava ispraviti Uprava za razvoj biotehnologije, koja je osnovana da "istražuje sve dinamičnije presjeke biologije i fizike".
Direktor DARPA -e Arathi Prabhakar, govoreći krajem marta pred kongresmenima u Zastupničkom domu, rekao je da je „biologija krajnji inovator prirode, a za svaku agenciju koja se oslanja na inovacije bilo bi glupo ne obratiti se ovom gospodaru složeni odnosi za inspiraciju i tragove."
„Danas biologija zauzima svoje mjesto među glavnim naukama koje predstavljaju budućnost odbrambene tehnologije … Programi biotehnološkog ureda kreću se u najširem rasponu: od pojedinačnih ćelija do organizama i njihovih populacija; od vremena s kojim se prenosi nervni signal do vremena s kojim će se novi virus kihanja nakon kihanja proširiti planetom. Ured za biotehnologiju proučit će izuzetno složene mehanizme prirodnih procesa i pokazati da se oni mogu primijeniti u svrhe nacionalne odbrane”, navodi se u saopćenju za javnost DARPA-e.
Russian Planet se upoznao sa najperspektivnijim programima novog odjela odjela.
Ah, ne govori: "Krv iz rane." Ovo je divlje
Jedno od prioritetnih područja rada biotehnološkog ureda je visokotehnološka rehabilitacija američkih vojnika nakon ozljeda različitih vrsta. Prema Institutu za kirurška istraživanja američke vojske, vodeći uzrok smrti na bojnom polju je gubitak krvi. Nekoliko studija DARPA ima za cilj rješavanje ovog problema. Vojska i dalje nema ništa savršenije od jednostavnog zavoja od gaze za zaustavljanje krvarenja. Njegova učinkovitost je izuzetno niska, jer ako krv ne prestane, zavoj se mora promijeniti gotovo odmah. Ne postoji način da se zaustavi latentno krvarenje na mjestu. Stoga mnogi vojnici ginu ne samo na bojnom polju, već i u transportu na putu do sanitetske jedinice.
Arati Prabhakar.
Nedavno je startap kompanija RevMedx najavila modificiranu špricu koja ispunjava područje rane 1-inčnim spužvama od hitozana koje nabubre i blokiraju krvarenje. Ali samo vanjsko krvarenje prestaje na ovaj način. Specijalisti DARPA -e otišli su dalje i najavili stvaranje takozvanog "sistema zastoja" - do sada je samo poznato da je to "pjenasti materijal" koji zaustavlja krvarenje čak i u trbušnoj šupljini. FDA će uskoro odobriti prvi prototip prijenosnog uređaja za ubrizgavanje.
Čak i ako se gubitak krvi ne može izbjeći, drugi razvoj odjela učinit će ga ne tako opasnim po život, spasivši vojsku od prijetnje hipoksije uzrokovane krvarenjem. Naučnici rade na lijeku na bazi sumporovodika, čije ubrizgavanje usporava fiziološke procese u tijelu. Tijekom ispitivanja na životinjama utvrđeno je da sumporovodik smanjuje potrebu za organima u kisiku, čiji akutni nedostatak uzrokuje gubitak krvi. Injekcija takve tvari značajno će produžiti vrijeme koje borac može provesti nakon fatalnog gubitka krvi na bojnom polju, čekajući transfuziju. Tako se nadaju da će u DARPA -i vojnik moći ubrizgati injekciju, ući u "stanje hibernacije" i čekati iscrpljenu medicinsku pomoć - do nekoliko dana.
Kiborzi sa invaliditetom
Zaposleni u agenciji dobro su svjesni gotovo neograničenih mogućnosti koje im pružaju američke vlasti i ne pate od lažne skromnosti. Na primjer, program za razvoj naprednih proteza naziva se bez problema - „Revolucioniranje protetike“. Pokrenut je još 2006. godine, ali je sada potpuno pod kontrolom biotehnološkog ureda.
Sve ovo vrijeme istraživači su bili zaposleni dizajniranjem proteza za ruke, koje su s medicinskog i inženjerskog gledišta mnogo teže od umjetnih nogu. Jednu od revolucionarnih proteza, Arm System Gen-3, već je legalizirala FDA. Prema web stranici agencije, ovi "napredni mehatronički udovi" prvi su se približili funkcionalnosti pravih ljudskih ruku. Ciljevi programa su još izazovniji od imena. A DARPA ih uopće ne krije: u budućnosti u Sjedinjenim Državama neće biti veterana s invaliditetom, ali u redovima će biti i osoba s invaliditetom - samo robotskih.
"U sklopu Protetske revolucije, funkcionalnost proteza za gornje udove poboljšava se tako da se jednog dana vojnici koji su izgubili ruke mogu vratiti u službu", kaže se u programu.
Specifični zadaci uključuju stvaranje proteza kontroliranih umom i sučelja za neuroračunala za amputirane i paralitičke osobe. Na NPR -ovoj pijaci 31. marta, Arati Prabhakar rekla je da su biotehnolozi već učinili ogroman korak u ovoj oblasti. Napredak u tehnologiji kortikalne mikroelektrode učinio je vezu između živčanog sistema i kibernetičkih dijelova tijela toliko jakom da proteze s kontrolom mišljenja postupno postaju svakodnevica, a pacijenti koji surađuju već koriste "pouzdan sistem neurointerfejsa" Pentagona. Buduća istraživanja "poboljšat će kapacitet perifernih sučelja za obradu još više informacija o kontroli udova, što će amputiranima dati još više funkcionalnosti". Neurofiziolozi rade na tome da signal dobiju u oba smjera - tako da protezom ne upravlja samo um, već i sama šalje taktilne signale natrag u nervni sistem, izazivajući osjećaj pravog fizičkog dodira.
Osoba s invaliditetom s protetičkim robotskim rukama. Fotografija: DARPA
“Imamo dobrovoljce sa paralizom sva četiri ekstremiteta koji su pristali na operaciju mozga. Radi se o postavljanju čipa na korteks koji kontrolira neurone motoričke zone i preusmjerava ih na kontrolu novih, visoko sofisticiranih protetskih robotskih ruku. U određenom smislu, otvorili smo vrata - vezu između ljudskog mozga i ostatka svijeta. Pustite mašti na volju da vidite koliko će nas ovo odvesti”, rekao je direktor DARPA -e.
Poseban program posvećen je oporavku memorije. Prema liječnicima, od 2000. godine više od 270.000 američkih vojnika zadobilo je ozljede glave različite složenosti koje su dovele do pogoršanja ili potpune disfunkcije radne memorije. Uprkos veličini problema, trenutno ne postoje efikasni tretmani. Kako bi im vratili memoriju, biotehnološki ured radi na multidisciplinarnoj neurotehnologiji koja kombinira "obradu podataka, matematičko modeliranje i najnovija sučelja". Rezultat bi trebao biti "implantabilni neuronski uređaj" koji će vojnicima vratiti memoriju neurostimulacijom određenih područja mozga.
Druga inicijativa ima za cilj uklanjanje posttraumatskog stresnog poremećaja (PTSP, "vijetnamski sindrom"), koji je izuzetno čest među vojnicima koji su prošli borbe. U najboljim slučajevima dovodi do depresije i migrene, u najgorim - do izbijanja agresije među vojnicima koji se vraćaju kući, ili samoubojstva. Suvremeni pristupi - lijekovi i psihoterapija - mogu samo ublažiti najgore simptome ovog teškog mentalnog sindroma. Vojni ljekari nadaju se da će u potpunosti pobijediti i PTSP ugradnjom neurostimulatora u mozak.
U sklopu svog istraživanja neuronauke, DARPA se savjetuje (barem sugerira da tako vjeruje) sa stručnim povjerenstvom o etičkim, pravnim i društvenim implikacijama. Prabhakar ne isključuje da će neka od ovih istraživanja imati za cilj ne samo rehabilitaciju, već i promjenu mozga zdravih boraca.
“Ako shvatimo kako mozak stupa u interakciju sa složenim sistemima, možda ćemo razumjeti kako tačno treba pružiti informacije osobi kako bi je mogla bolje usvojiti. Ovo će biti budućnost u kojoj ćemo početi učiti radikalno nove načine interakcije između složenosti ljudskog mozga i složenosti svijeta oko nas”, kaže šef inovacijske agencije.
Sučelja čovjek-stroj mogu se prilagoditi za upravljanje robotima. A ako danas inženjeri već razvijaju civilni četvorokopter sa kontrolom uma, zašto onda ne bismo očekivali da će prije ili kasnije vojni bespilotni letjelice biti kontrolirani putem neutronskih sučelja iz DARPA-e?
Quadcopter kontroliran umom.
I stvorili su replikanta od sintetičke prašine
Agencija se kladi da će sljedeća generacija odbrambene tehnologije slijediti primjer prirodnog, biološkog života. Sintetička biologija postat će jedno od najvažnijih područja rada biotehnološkog ureda - agencija očekuje pokretanje svojevrsne lude genetske biljke za proizvodnju ranije nikad postojećih bioloških materijala s neistraženim svojstvima na bazi koktela živih stanica, proteina i DNK. Cilj je stvoriti, prvo, umjetne, ali žive supermaterijale koji će se koristiti za sljedeću generaciju mehaničkih i električnih naprava, i drugo, doslovno stvoriti nove oblike života s funkcionalnošću koju je trenutno teško zamisliti. Ali ovo ne zvuči tako fantastično, s obzirom na to da su krajem marta naučnici najavili stvaranje prvog sintetičkog "dizajnerskog" hromozoma u istoriji čovječanstva.
Bioinženjeri su činili značajan dio osoblja novootvorenog odjeljenja. Budući da je "biološko inženjerstvo moćna tehnologija koja može utjecati na mnoga područja" ljudskog života, biolozi iz Pentagona namjeravaju pažljivo pripremiti teorijsku osnovu - postupno "pretvarajući biologiju u inženjersku praksu, pripremajući alate, tehnologije, metodologije i infrastrukturu". Programi bioinženjeringa u laboratorijima koriste najnovija dostignuća u sintetičkoj biologiji, genomici i proteomiki, što doprinosi visokoj sigurnosti istraživanja i sprječavanju "neželjenog oslobađanja mikroorganizama". Očigledno, DAPRA je mnogo čula o opasnostima zombi apokalipse.
Unatoč svim mjerama opreza, bioinženjeri su već najavili više od ambicioznih projekata. Jedan od najmisterioznijih programa odvija se pod probnim naslovom Biohroničnost. Prema bioinženjerima, iako "biološki sat regulira gotovo sve funkcije u ljudskom tijelu", još uvijek nema jasne ideje kako točno utječu na stanični ciklus, metabolizam, starenje i staničnu smrt. Očigledno je da će odjel zadirati u metabolizam i starenje osobe, stavljajući ih pod kontrolu i uvelike povećavajući borbenu sposobnost i izdržljivost vojnika - kako u smislu regeneracije nakon tjelesnih ozljeda, tako i imuniteta na bolesti.
Prije nekoliko godina, program DARPA Biodesign, u kojem Pentagon stvara ništa manje besmrtna sintetička stvorenja, već je napravio veliki odjek. Cilj je prevladati „slučajnost evolucije“: „Biodizajn koristi sustav inženjerskih metoda u kombinaciji s biotehnologijom i sintetičkom kemijskom tehnologijom za stvaranje novih korisnih svojstava. Biodizajn će smanjiti nepredvidivost prirodnog evolucijskog razvoja putem genetskog inženjeringa i molekularne biologije. Ovo područje uključuje umjetno usmjerene molekularne odgovore koji povećavaju otpornost na signale ćelijske smrti (…)”. U slučaju da plan agencije krene po zlu u najugroženijem scenariju, kako to obično biva u užasu, stvorena bića imaju poseban molekul okidača za samouništenje, koji se može aktivirati na daljinu. Kao što autor tehnološkog bloga Motherboard piše: „Zašto su nam potrebni mehanički roboti kada možete stvoriti replikanta za sudjelovanje u ratovima? Nismo čuli mnogo o potencijalnim sintetičkim vojnicima Pentagona, ali 19,3 miliona dolara i dalje je dodijeljeno programu Biodesign sljedeće godine."
Svijet bez bolesti
Epidemiološko krilo agencije tražit će načine za sprječavanje epidemija i ublažavanje posljedica hipotetičke smrtonosne globalne pandemije (još jedan popularan zaplet naučnofantastičnih filmova o katastrofama). Naučnici vjeruju da je nepredvidivost izbijanja bolesti jasan znak našeg lošeg razumijevanja dinamike pojave i širenja epidemija.
Prema američkom Nacionalnom institutu za alergije i zarazne bolesti, 44% svih patogena prijavljenih u posljednjih 20 godina su RNA virusi. Karakteriše ih izuzetno visoka stopa mutacija, što im omogućava da se prilagode promenljivom okruženju, kao što se dogodilo u pandemiji H1N1 („svinjski grip“) 2009. godine. Osim toga, čak i najjači antibiotici mogu postati beskorisni jer infekcije postupno razvijaju rezistenciju na lijekove, kao što je slučaj s nepobjedivim sojem gonoreje.
Program sa zvučnim naslovom "Proročanstvo" proučava evoluciju virusa kako bi predvidio buduće virusne mutacije. Krajnji cilj je stvaranje "preventivnih" lijekova i vakcina za bolesti koje mogu ugroziti čovječanstvo u budućnosti. Biolozi će predvidjeti evoluciju virusa, naravno, ne na matematičkim modelima, već na potpuno eksperimentalan način. Zapravo, agencija će se baviti uzgojem virusa. Opasni patogeni uzgajat će se u laboratoriji i dijagnosticirati u svim fazama mutacija kroz koje prođu. Na temelju ovih informacija bit će moguće predvidjeti u kojem će se smjeru razvijati ova ili ona uobičajena bolest. Virolozi ponizno napominju da će u laboratorijskim uvjetima pokušati ponoviti samo one "virusne mutacije koje su se već prirodno dogodile i dokumentirane" - vjerojatno kako bi ih uvjerile da neće slučajno stvoriti virus koji čak ne postoji na planeti u prirodnom obliku okruženje ….
Na pitanje šta biotehnološki ured ima Sveti gral, direktor DARPA -e je rezimirao: „Ovo je nova klasa materijala sa svojstvima koja nikada prije ne bismo dobili. Ovo je novi način interakcije s ljudskim mozgom i rješavanje misterija kognitivnih funkcija. Uvjereni smo da već postoje tehnike koje će nam omogućiti da nadmašimo širenje zaraznih bolesti."
