Biologi DARPA iz Pentagona se zavezujejo, da bodo premagali smrt, ustvarili sintetične replikante in ameriški vojski zagotovili niz kiborgov invalidov
V začetku aprila je ameriška agencija za napredne obrambne raziskovalne projekte (DARPA, napredno raziskovalno krilo Pentagona) napovedala odprtje novega biotehnološkega oddelka, urada za biološke tehnologije. Njegovo poslanstvo je postaviti biologijo v službo nacionalne varnosti, od premagovanja epidemij do ustvarjanja sintetičnih vojakov. Hkrati je bil objavljen proračun oddelka za naslednje proračunsko leto - 2,9 milijarde dolarjev.
Status DARPA kot glavnega vira inovacij je nesporen. Bistvo agencije je v nenehnem zagotavljanju, da je ameriška vojaška tehnologija vedno naprednejša od konkurentov. Nekatere nedavne pobude agencije vključujejo: ustvarjanje humanoidnih robotov ATLAS in številnih drugih vrst robotike; pametne proteze, ki bodo prenašale prave otipne občutke; programiranje umetnih nevronskih omrežij - pravzaprav računalniki, ki temeljijo na kognitivnih funkcijah človeških možganov. Ob ozadju teh tehnoloških čudes, vzetih natanko s strani klasičnih romanov o kiberpank-u iz osemdesetih let, ni več presenetljivo oblikovati le nekakšen samoučni superračunalnik. Če se v prihodnosti ustvari polnopravna umetna inteligenca, tega ne bodo storile IT-korporacije, ampak temni geniji Pentagona (ki so, mimogrede, tudi predniki interneta).
DARPA je že prej posvečal ustrezno pozornost biotehnologiji, vendar doslej niso imeli namenskega oddelka za usklajevanje vseh raziskav na tem interdisciplinarnem področju. Ravno to naj bi popravljala Uprava za razvoj biotehnologije, ki je bila ustanovljena za "raziskovanje vedno bolj dinamičnih stičišč biologije in fizike".
Direktor DARPA Arathi Prabhakar je konec marca pred kongresniki v predstavniškem domu dejal, da je "biologija končni inovator narave in da bi bilo za vsako agencijo, ki se opira na inovacije, neumno, da se ne obrne na tega mojstra zapleteni odnosi za navdih in namige."
»Danes ima biologija svoje mesto med glavnimi vedami, ki predstavljajo prihodnost obrambne tehnologije … Programi urada za biotehnologijo segajo v najširšem razponu: od posameznih celic do organizmov in njihovih populacij; od časa, s katerim se prenaša živčni signal, do časa, s katerim se bo nov virus kihanja po kihanju razširil po vsem planetu. Urad za biotehnologijo bo preučil izjemno zapletene mehanizme naravnih procesov in pokazal, da jih je mogoče uporabiti za namene nacionalne obrambe, «je zapisano v sporočilu za javnost DARPA.
Ruski planet se je seznanil z najbolj obetavnimi programi novega oddelka oddelka.
Ah, ne reci: "Kri iz rane." To je divje
Eno izmed prednostnih področij dela biotehnološke pisarne je visokotehnološka rehabilitacija vojakov ZDA po različnih vrstah poškodb. Po podatkih ameriškega inštituta za kirurške raziskave je vodilni vzrok smrti na bojišču izguba krvi. Številne študije DARPA so namenjene reševanju tega problema. Vojska še vedno nima nič bolj popolnega kot preprost povoj iz gaze, ki ustavi krvavitev. Njegova učinkovitost je izredno nizka, saj je treba povoj skoraj takoj zamenjati, če se kri ne ustavi. Sploh ni mogoče ustaviti latentne krvavitve. Zato mnogi vojaki ne poginejo le na bojišču, ampak tudi v transportu na poti do sanitetne enote.
Arati Prabhakar.
Pred kratkim je zagonsko podjetje RevMedx objavilo spremenjeno brizgo, ki napolni območje rane z 1-palčnimi hitozanskimi gobami, ki nabreknejo in blokirajo krvavitev. Toda le zunanja krvavitev se tako ustavi. Strokovnjaki DARPA so šli še dlje in napovedali ustvarjanje tako imenovanega "sistema zastoja" - doslej je znano le, da je to "penast material", ki ustavi krvavitev celo v trebušno votlino. FDA bo kmalu odobrila prvi prototip prenosne brizgalne naprave.
Tudi če se izgubi krvi ne moremo izogniti, bo zaradi drugega razvoja oddelka smrtno nevarna, vojska pa se bo rešila pred grožnjo hipoksije, ki jo povzroča krvavitev. Znanstveniki delajo na zdravilu na osnovi vodikovega sulfida, katerega vbrizgavanje upočasni fiziološke procese v telesu. Med preskusi na živalih je bilo ugotovljeno, da vodikov sulfid zmanjšuje potrebo po organih po kisiku, katerega akutno pomanjkanje povzroči izgubo krvi. Vbrizgavanje takšne snovi bo znatno podaljšalo čas, ki ga lahko borec preživi po usodni izgubi krvi tik na bojišču in čaka na transfuzijo. Tako upajo, da si bo v DARPA vojak lahko sam vbrizgal injekcijo, vstopil v "stanje mirovanja" in čakal na izčrpano zdravniško pomoč - do nekaj dni.
Kiborgi invalidi
Zaposleni v agenciji se dobro zavedajo skoraj neomejenih priložnosti, ki jim jih ponujajo oblasti ZDA, in ne trpijo zaradi lažne skromnosti. Na primer, program za razvoj naprednih protez se imenuje brez težav - "Revolucioniranje protetike". Uveden je bil leta 2006, zdaj pa je popolnoma pod nadzorom biotehnološke pisarne.
Ves ta čas so raziskovalci zaposleni pri oblikovanju ročnih protez, ki so z medicinskega in inženirskega vidika veliko težje kot umetne noge. Eno od revolucionarnih protez, Arm System Gen-3, je že legalizirala FDA. Glede na spletno stran agencije so ti "napredni mehatronski udi" prvi prišli blizu funkcionalnosti pravih človeških rok. Cilji programa so še bolj zahtevni kot ime. In DARPA jih sploh ne skriva: v prihodnje v ZDA ne bo več invalidov, bodo pa v vrstah - samo roboti.
"V okviru protetične revolucije se funkcionalnost protez za zgornje okončine izboljšuje, tako da se bodo nekega dne lahko vojaki, ki so izgubili roke, vrnili v službo," pravi program.
Posebne naloge vključujejo ustvarjanje protez, nadzorovanih z umom, in nevroračunalniških vmesnikov za amputirance in paralitike. Arati Prabhakar je na tržnici NPR 31. marca dejal, da so biotehnologi na tem področju že naredili velik korak. Zaradi napredka v tehnologiji kortikalne mikroelektrode je povezava med živčnim sistemom in kibernetičnimi deli telesa postala tako močna, da miselno nadzorovane proteze postopoma postajajo vsakodnevna rutina, bolniki, ki sodelujejo, pa že uporabljajo "zanesljiv sistem nevromesnikov" Pentagona. Prihodnje raziskave "bodo izboljšale zmogljivost perifernih vmesnikov za obdelavo še več informacij o nadzoru okončin, kar bo amputirancem dalo še več funkcionalnosti."Nevrofiziologi si prizadevajo, da bi signal dobili v obe smeri - tako da protezo ne nadzira samo um, ampak sama pošilja taktilne signale nazaj v živčni sistem, kar povzroča občutek pristnega fizičnega dotika.
Invalid s protetičnimi robotskimi rokami. Foto: DARPA
»Imamo prostovoljce s paralizo vseh štirih okončin, ki so pristali na operacijo možganov. Gre za namestitev čipa na skorjo, ki nadzoruje nevrone motorične cone in jih preusmerja v nadzor nad novimi, zelo izpopolnjenimi protetičnimi robotskimi rokami. V nekem smislu smo odprli vrata - povezavo med človeškimi možgani in ostalim svetom. Pustite domišljiji, da vidite, kako daleč nas bo to pripeljalo, «je dejal direktor DARPA.
Ločen program je namenjen obnovitvi pomnilnika. Po mnenju zdravnikov je od leta 2000 več kot 270.000 ameriških vojakov prejelo poškodbe glave različne kompleksnosti, zaradi katerih je prišlo do poslabšanja ali popolne disfunkcije delovnega spomina. Kljub obsežnosti problema trenutno ne obstaja učinkovito zdravljenje. Za obnovitev spomina biotehniška pisarna dela na multidisciplinarni nevrotehnologiji, ki združuje "obdelavo podatkov, matematično modeliranje in vrhunske vmesnike". Rezultat bi morala biti "vsadljiva nevronska naprava", ki bo vojakom povrnila spomin z nevrostimulacijo določenih področij možganov.
Druga pobuda je namenjena odpravi posttravmatske stresne motnje (PTSP, »vietnamski sindrom«), ki je izjemno pogosta med vojaki, ki so šli skozi bojevanje. V najboljših primerih vodi v depresijo in migrene, v najslabših - v izbruhe agresije med vojaki, ki se vračajo domov, ali v samomor. Sodobni pristopi - zdravila in psihoterapija - lahko ublažijo le najhujše simptome tega hudega duševnega sindroma. Tudi vojaški zdravniki upajo, da bodo z vsaditvijo nevrostimulatorja v možgane popolnoma premagali PTSP.
DARPA se v okviru svojih nevroznanstvenih raziskav posvetuje (vsaj predlaga, da tako verjamejo) s strokovnjaki o etičnih, pravnih in družbenih posledicah. Prabhakar ne izključuje, da bodo nekatere od teh raziskav namenjene ne le rehabilitaciji, ampak tudi spreminjanju možganov zdravih borcev.
»Če razumemo, kako možgani sodelujejo s kompleksnimi sistemi, bomo morda razumeli, kako natančno je treba človeku zagotoviti informacije, da jih bo lahko bolje usvojil. To bo prihodnost, v kateri se bomo začeli učiti radikalno novih načinov interakcije med kompleksnostjo človeških možganov in kompleksnostjo sveta okoli nas, «pravi vodja inovacijske agencije.
Vmesniki človek-stroj se lahko prilagodijo za upravljanje z roboti. In če danes inženirji že razvijajo civilno štirikontropter, nadzorovan z umom, zakaj potem ne pričakujemo, da bodo vojaški brezpilotni letali prej ali slej nadzorovani prek nevtronskih vmesnikov iz DARPA?
Quadcopter z nadzorom uma.
Iz sintetičnega prahu so ustvarili replikant
Agencija stavi, da bo naslednja generacija obrambne tehnologije sledila zgledu naravnega, biološkega življenja. Sintetična biologija bo postala eno najpomembnejših področij delovanja biotehnološke pisarne - agencija pričakuje, da bo lansirala nekakšno noro genetsko rastlino za proizvodnjo prej nikoli obstoječih bioloških materialov z neraziskanimi lastnostmi na osnovi koktajla živih celic, beljakovin in DNK. Cilj je ustvariti, prvič, umetne, a žive supermateriale, ki bodo uporabljeni za naslednjo generacijo mehanskih in električnih pripomočkov, in drugič, dobesedno ustvariti nove oblike življenja s funkcionalnostjo, ki si jo je trenutno težko predstavljati. A to ne zveni tako fantastično, glede na to, da so znanstveniki konec marca napovedali nastanek prvega sintetičnega "oblikovalskega" kromosoma v zgodovini človeštva.
Bioinženirji so predstavljali znaten del osebja na novo odprtega oddelka. Ker je "biološki inženiring močna tehnologija, ki lahko vpliva na številna področja" človeškega življenja, nameravajo biologi Pentagona skrbno pripraviti teoretično podlago - postopoma "preoblikovati biologijo v inženirsko prakso, pripraviti orodja, tehnologije, metodologije in infrastrukturo". Programi bioinženiringa v laboratorijih uporabljajo najnovejše dosežke v sintetični biologiji, genomiki in proteomiki, ki prispevajo k visoki varnosti raziskav in preprečevanju "neželenega sproščanja mikroorganizmov". Očitno je DAPRA veliko slišala o nevarnostih zombi apokalipse.
Kljub vsem previdnostnim ukrepom so bioinženirji že napovedali več kot ambiciozne projekte. Eden najbolj skrivnostnih programov poteka pod okvirnim naslovom Biochronicity. Po mnenju bioinženirjev, čeprav "biološka ura ureja skoraj vse funkcije v človeškem telesu", še vedno ni jasne predstave, kako natančno vplivajo na celični cikel, presnovo, staranje in celično smrt. Očitno bo oddelek posegel v metabolizem in staranje osebe, s čimer bo dal nadzor in močno povečal bojno sposobnost in vzdržljivost vojakov - tako v smislu regeneracije po telesnih poškodbah kot imunosti na bolezni.
Pred nekaj leti je program DARPA Biodesign, v katerem Pentagon ustvarja nič manj nesmrtna sintetična bitja, že navdušil. Cilj je premagati "naključnost evolucije": "Biodesign uporablja sistem inženirskih metod v kombinaciji z biotehnologijo in sintetično kemijsko tehnologijo za ustvarjanje novih uporabnih lastnosti. Biodizajn bo z genskim inženiringom in molekularno biologijo zmanjšal nepredvidljivost naravnega evolucijskega razvoja. To področje vključuje umetno usmerjene molekularne odzive, ki povečajo odpornost na signale celične smrti (…)”. V primeru, da se načrt agencije zmoti v najbolj grozečem scenariju, kot je običajno v grozi, imajo ustvarjena bitja posebno sprožilno molekulo za samouničenje, ki jo je mogoče aktivirati na daljavo. Kot piše avtor tehnološkega bloga Motherboard: "Zakaj potrebujemo mehanske robote, če lahko ustvarite replikanta za sodelovanje v vojnah? O potencialnih sintetičnih vojakih Pentagona nismo slišali veliko, vendar bo prihodnje leto programu Biodesign še vedno namenjenih 19,3 milijona dolarjev."
Svet brez bolezni
Epidemiološko krilo agencije bo iskalo načine za preprečevanje epidemij in ublažitev posledic hipotetične smrtonosne svetovne pandemije (še en priljubljen zaplet znanstvenofantastičnih filmov o katastrofah). Znanstveniki menijo, da je nepredvidljivost izbruhov bolezni jasen znak našega slabega razumevanja dinamike nastanka in širjenja epidemij.
Po podatkih ameriškega nacionalnega inštituta za alergije in nalezljive bolezni je 44% vseh patogenov, o katerih so poročali v zadnjih 20 letih, virusi RNA. Zanje je značilna izjemno visoka stopnja mutacij, ki jim omogoča prilagajanje na spreminjajoče se okolje, kot se je zgodilo v pandemiji H1N1 ("prašičja gripa") leta 2009. Poleg tega lahko tudi najmočnejši antibiotiki postanejo neuporabni, saj okužbe postopoma razvijejo odpornost na zdravila, kot je to pri nepremagljivem sevu gonoreje.
Program z odmevnim naslovom "Prerokba" preučuje razvoj virusov za napovedovanje prihodnjih virusnih mutacij. Končni cilj je ustvarjanje "preventivnih" zdravil in cepiv za bolezni, ki bi lahko ogrozile človeštvo v prihodnosti. Biologi bodo napovedali evolucijo virusa, seveda ne na matematičnih modelih, ampak na povsem eksperimentalni način. Dejansko se bo agencija ukvarjala z vzrejo virusov. Nevarne patogene bodo gojili v laboratoriju in jih diagnosticirali v vseh fazah mutacij, skozi katere prehajajo. Na podlagi teh podatkov bo mogoče predvideti, v katero smer se bo razvijala ta ali ona skupna bolezen. Virologi ponižno ugotavljajo, da bodo v laboratorijskih razmerah poskušali ponoviti le tiste "virusne mutacije, ki so se že pojavile naravno in so dokumentirane" - najverjetneje jih prepričajo, da po naključju ne bodo ustvarile virusa, ki na planetu sploh ne obstaja v naravnem okolju. okolje ….
Na vprašanje, kaj ima biotehnološka pisarna sveti gral, je direktor DARPA povzel: »To je nov razred materialov z lastnostmi, ki jih prej nikoli ne bi dobili. To je nov način interakcije s človeškimi možgani in reševanje skrivnosti kognitivnih funkcij. Prepričani smo, da že obstajajo tehnike, ki nam bodo omogočile prehitevanje širjenja nalezljivih bolezni."
