Biolodzy z Pentagonu z DARPA zobowiązują się pokonać śmierć, stworzyć syntetyczne repliki i dostarczyć armii amerykańskiej rzędy niepełnosprawnych cyborgów
Na początku kwietnia amerykańska Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych Obrony (DARPA, skrzydło badawcze Pentagonu) ogłosiła otwarcie nowego działu biotechnologii, Biura Technologii Biologicznych. Jej misją jest oddanie biologii na służbę bezpieczeństwa narodowego, od zwalczania epidemii po tworzenie syntetycznych żołnierzy. Jednocześnie ogłoszono budżet departamentu na kolejny rok podatkowy – 2,9 mld USD.
Status DARPA jako wiodącego źródła innowacji jest niezaprzeczalny. Istotą agencji jest ciągłe dbanie o to, aby amerykańska technologia wojskowa była zawsze bardziej zaawansowana niż jej konkurenci. Niektóre z ostatnich inicjatyw agencji obejmują: stworzenie humanoidalnych robotów ATLAS i wielu innych rodzajów robotyki; inteligentne protezy, które przekażą prawdziwe wrażenia dotykowe; programowanie sztucznych sieci neuronowych – a właściwie komputerów opartych na funkcjach poznawczych ludzkiego mózgu. Na tle tych technologicznych cudów, zaczerpniętych właśnie z kart klasycznych powieści cyberpunkowych lat osiemdziesiątych, nie dziwi już zaprojektowanie jakiegoś rodzaju samouczącego się superkomputera. Jeśli w przyszłości powstanie pełnoprawna sztuczna inteligencja, nie zrobią tego korporacje IT, ale mroczni geniusze Pentagonu (którzy, nawiasem mówiąc, są także protoplastami Internetu).
DARPA już wcześniej zwracała należytą uwagę na biotechnologię, ale do tej pory nie miała dedykowanego działu koordynującego wszystkie badania w tej interdyscyplinarnej dziedzinie. Właśnie to ma naprawić Urząd ds. Rozwoju Biotechnologii, który został powołany do „badania coraz bardziej dynamicznych skrzyżowań biologii i fizyki”.
Dyrektor DARPA Arathi Prabhakar, przemawiając pod koniec marca przed kongresmenami w Izbie Reprezentantów, powiedział, że „biologia jest ostatecznym innowatorem natury i dla każdej agencji, która polega na innowacjach, byłoby głupotą nie zwracać się do tego mistrza złożone relacje dla inspiracji i wskazówek.”
„Dzisiejsza biologia zajmuje miejsce wśród głównych nauk reprezentujących przyszłość technologii obronnych… Programy biura biotechnologicznego obejmują najszerszy zakres: od pojedynczych komórek po organizmy i ich populacje; od momentu przekazania sygnału nerwowego do czasu, w którym nowy wirus kichania po kichnięciu rozprzestrzeni się po całej planecie. Biuro biotechnologiczne zbada niezwykle złożone mechanizmy procesów naturalnych i wykaże, że można je zastosować do celów obronnych kraju”- powiedział w komunikacie prasowym DARPA.
Russian Planet zapoznała się z najbardziej obiecującymi programami nowego działu departamentu.
Ach, nie mów: „Krew z rany”. To jest dzikie
Jednym z priorytetowych obszarów pracy biura biotechnologicznego jest nowoczesna rehabilitacja żołnierzy amerykańskich po różnego rodzaju urazach. Według Instytutu Badań Chirurgicznych Armii Stanów Zjednoczonych główną przyczyną śmierci na polu bitwy jest utrata krwi. Kilka badań DARPA ma na celu rozwiązanie tego problemu. Wojsko wciąż nie ma nic doskonalszego niż prosty bandaż z gazy, który zatrzymuje krwawienie. Jego skuteczność jest niezwykle niska, ponieważ jeśli krew się nie zatrzyma, bandaż trzeba zmienić niemal natychmiast. Nie ma żadnego sposobu na zatrzymanie utajonego krwawienia. Dlatego wielu żołnierzy ginie nie tylko na polu bitwy, ale także w transporcie w drodze do jednostki medycznej.
Arati Prabhakar.
Niedawno firma startowa RevMedx ogłosiła zmodyfikowaną strzykawkę, która wypełnia obszar rany 1-calowymi gąbkami chitozanowymi, które puchną i blokują krwawienie. Ale w ten sposób zatrzymuje się tylko krwawienie zewnętrzne. Specjaliści DARPA poszli dalej i zapowiedzieli stworzenie tzw. „układu stazy” – na razie wiadomo tylko, że jest to „materiał piankowy”, który tamuje krwotok nawet do jamy brzusznej. FDA wkrótce zatwierdzi pierwszy prototyp przenośnego urządzenia do wstrzykiwania.
Nawet jeśli nie da się uniknąć utraty krwi, kolejny rozwój oddziału sprawi, że nie będzie on tak zagrażał życiu, ratując wojsko przed groźbą niedotlenienia spowodowanego krwawieniem. Naukowcy pracują nad lekiem na bazie siarkowodoru, którego wstrzyknięcie spowalnia procesy fizjologiczne w organizmie. W trakcie badań na zwierzętach stwierdzono, że siarkowodór zmniejsza zapotrzebowanie narządów na tlen, którego ostry niedobór powoduje utratę krwi. Wstrzyknięcie takiej substancji znacznie wydłuży czas, jaki wojownik może spędzić po śmiertelnej utracie krwi na polu bitwy, czekając na transfuzję. W ten sposób mają nadzieję, że w DARPA żołnierz będzie mógł zrobić sobie zastrzyk, wejść w "stan hibernacji" i czekać na wykrwawienie pomocy medycznej - do kilku dni.
Niepełnosprawne cyborgi
Pracownicy Agencji doskonale zdają sobie sprawę z niemal nieograniczonych możliwości, jakie dają im władze USA i nie cierpią z powodu fałszywej skromności. Na przykład program do opracowywania zaawansowanych protez nazywa się bez problemu - „Rewolucyjna protetyka”. Został uruchomiony w 2006 roku, ale teraz jest całkowicie pod kontrolą biura biotechnologicznego.
Przez cały ten czas naukowcy byli zajęci projektowaniem protez dłoni, które z medycznego i inżynierskiego punktu widzenia są znacznie trudniejsze niż sztuczne nogi. Jedna z rewolucyjnych protez, Arm System Gen-3, została już zalegalizowana przez FDA. Według strony internetowej agencji, te „zaawansowane mechatroniczne kończyny” jako pierwsze zbliżyły się do funkcjonalności prawdziwych ludzkich rąk. Cele programu są jeszcze trudniejsze niż nazwa. A DARPA wcale ich nie ukrywa: w przyszłości w Stanach Zjednoczonych nie będzie niepełnosprawnych weteranów, ale w szeregach będą osoby niepełnosprawne – tylko robotyczne.
„W ramach rewolucji protetycznej poprawia się funkcjonalność protez kończyny górnej, aby pewnego dnia żołnierze, którzy stracili ręce, mogli wrócić do służby” – mówi program.
Konkretne zadania obejmują tworzenie protez sterowanych umysłem i interfejsów neurokomputerowych dla osób po amputacji i paralityków. Na giełdzie NPR 31 marca Arati Prabhakar powiedział, że biotechnologowie zrobili już ogromny krok w tej dziedzinie. Postępy w technologii mikroelektrod korowych sprawiły, że połączenie między układem nerwowym a cybernetycznymi częściami ciała jest tak silne, że protezy sterowane myślami stają się stopniowo codzienną rutyną, a współpracujący z nimi pacjenci już korzystają z „niezawodnego systemu neurointerfejsów” Pentagonu. Przyszłe badania „poprawią zdolność interfejsów peryferyjnych do przetwarzania jeszcze większej ilości informacji na temat kontroli kończyn, co zapewni osobom po amputacji jeszcze większą funkcjonalność”. Neurofizjolodzy pracują nad uzyskaniem sygnału w obu kierunkach – tak, aby proteza była nie tylko kontrolowana przez umysł, ale sama wysyłała sygnały dotykowe z powrotem do układu nerwowego, powodując wrażenie prawdziwego fizycznego dotyku.
Osoba niepełnosprawna z protezowymi ramionami robota. Zdjęcie: DARPA
„Mamy ochotników z paraliżem wszystkich czterech kończyn, którzy zgodzili się na operację mózgu. Chodzi o umieszczenie chipa w korze mózgowej, który kontroluje neurony strefy motorycznej i przekierowuje je do sterowania nowymi, wysoce wyrafinowanymi protezowymi ramionami robota. W pewnym sensie otworzyliśmy drzwi - połączenie między ludzkim mózgiem a resztą świata. Puść wodze wyobraźni, aby zobaczyć, jak daleko nas to zaprowadzi”- powiedział dyrektor DARPA.
Odrębny program jest dedykowany do odzyskiwania pamięci. Według lekarzy od 2000 roku ponad 270 000 amerykańskich żołnierzy doznało urazów głowy o różnym stopniu złożoności, które doprowadziły do pogorszenia lub całkowitej dysfunkcji pamięci operacyjnej. Pomimo ogromu problemu, obecnie nie istnieją żadne skuteczne metody leczenia. Aby przywrócić im pamięć, biuro biotechnologiczne pracuje nad multidyscyplinarną neurotechnologią, która łączy „przetwarzanie danych, modelowanie matematyczne i najnowocześniejsze interfejsy”. Rezultatem powinno być „wszczepialne urządzenie neuronowe”, które przywróci pamięć żołnierzom poprzez neurostymulację pewnych obszarów mózgu.
Inna inicjatywa ma na celu wyeliminowanie zespołu stresu pourazowego (PTSD, „Vietnam Syndrome”), który jest niezwykle powszechny wśród żołnierzy, którzy przeszli przez walki. W najlepszych przypadkach prowadzi do depresji i migren, w najgorszym do wybuchów agresji wśród powracających do domu żołnierzy lub samobójstwa. Nowoczesne podejścia – leki i psychoterapia – mogą jedynie złagodzić najgorsze objawy tego ciężkiego zespołu psychicznego. Lekarze wojskowi mają nadzieję na całkowite pokonanie PTSD poprzez wszczepienie neurostymulatora do mózgu.
W ramach badań neurologicznych DARPA konsultuje się (przynajmniej sugeruje, że w to wierzy) z panelem ekspertów na temat implikacji etycznych, prawnych i społecznych. Prabhakar nie wyklucza, że niektóre z tych badań będą miały na celu nie tylko rehabilitację, ale także modyfikację mózgów zdrowych wojowników.
„Jeżeli zrozumiemy, w jaki sposób mózg oddziałuje ze złożonymi systemami, być może zrozumiemy, jak dokładnie należy przekazać osobie informacje, aby mogła je lepiej przyswoić. To będzie przyszłość, w której zaczniemy uczyć się radykalnie nowych sposobów interakcji między złożonością ludzkiego mózgu a złożonością otaczającego nas świata”- mówi szef agencji innowacji.
Interfejsy człowiek-maszyna mogą być przystosowane do sterowania przez roboty. A jeśli dzisiejsi inżynierowie już opracowują sterowany umysłem cywilny kwadrokopter, to dlaczego nie spodziewamy się, że wojskowe drony będą prędzej czy później sterowane przez interfejsy neutronowe od DARPA?
Quadkopter sterowany umysłem.
I stworzyli replikę z syntetycznego pyłu
Agencja obstawia, że następna generacja technologii obronnych pójdzie za przykładem naturalnego, biologicznego życia. Biologia syntetyczna stanie się jednym z najważniejszych obszarów pracy biura biotechnologii - agencja spodziewa się uruchomić rodzaj szalonej rośliny genetycznej do produkcji nigdy wcześniej nieistniejących materiałów biologicznych o nieodkrytych właściwościach w oparciu o koktajl żywych komórek, białek i DNA. Celem jest stworzenie, po pierwsze, sztucznych, ale żywych supermateriałów, które będą wykorzystywane w nowej generacji gadżetów mechanicznych i elektrycznych, a po drugie, dosłownie stworzenie nowych form życia o funkcjonalności, którą w tej chwili trudno sobie wyobrazić. Ale to nie brzmi tak fantastycznie, biorąc pod uwagę, że pod koniec marca naukowcy ogłosili stworzenie pierwszego w historii ludzkości syntetycznego „projektanta” chromosomu.
Bioinżynierowie stanowili znaczną część personelu nowo otwartego pododdziału. Ponieważ „inżynieria biologiczna jest potężną technologią, która może mieć wpływ na wiele dziedzin” ludzkiego życia, biolodzy z Pentagonu zamierzają starannie przygotować podstawy teoretyczne – stopniowo „przekształcając biologię w praktykę inżynierską, przygotowując narzędzia, technologie, metodologie i infrastrukturę”. Programy bioinżynierii w laboratoriach wykorzystują najnowsze osiągnięcia biologii syntetycznej, genomiki i proteomiki, które przyczyniają się do wysokiego bezpieczeństwa badań i zapobiegania „niepożądanemu uwalnianiu mikroorganizmów”. Najwyraźniej DAPRA wiele słyszała o niebezpieczeństwach apokalipsy zombie.
Pomimo wszystkich środków ostrożności, bioinżynierowie ogłosili już więcej niż ambitne projekty. Jeden z najbardziej tajemniczych programów działa pod wstępnym tytułem Biochroniczność. Według bioinżynierów, chociaż „zegar biologiczny reguluje prawie wszystkie funkcje w ludzkim ciele”, wciąż nie ma jasnego pojęcia, jak dokładnie wpływają one na cykl komórkowy, metabolizm, starzenie się i śmierć komórek. Podobno oddział wkroczy na metabolizm i starzenie się człowieka, poddając go kontroli i znacznie zwiększając zdolność bojową i wytrzymałość żołnierzy – zarówno w zakresie regeneracji po urazach fizycznych, jak i odporności na choroby.
Kilka lat temu program DARPA Biodesign, w którym Pentagon tworzy nie mniej nieśmiertelne syntetyczne stworzenia, zrobił już furorę. Celem jest przezwyciężenie „losowości ewolucji”: „Biodesign wykorzystuje system metod inżynieryjnych w połączeniu z biotechnologią i technologią chemii syntetycznej w celu stworzenia nowych użytecznych atrybutów. Bioprojektowanie zmniejszy nieprzewidywalność naturalnego rozwoju ewolucyjnego poprzez inżynierię genetyczną i biologię molekularną. Obszar ten obejmuje sztucznie ukierunkowane odpowiedzi molekularne, które zwiększają odporność na sygnały śmierci komórki (…)”. W przypadku, gdyby plan agencji nie powiódł się w najbardziej groźnym scenariuszu, jak to zwykle bywa w horrorze, stworzone istoty mają specjalną cząsteczkę wyzwalającą samozniszczenie, którą można aktywować zdalnie. Jak pisze autor bloga poświęconego technologii Motherboard: „Po co nam roboty mechaniczne, skoro można stworzyć replikę do udziału w wojnach? Niewiele słyszeliśmy o potencjalnych syntetycznych żołnierzach Pentagonu, ale 19,3 miliona dolarów jest nadal przeznaczonych na program Biodesign w przyszłym roku.
Świat bez chorób
Skrzydło epidemiologiczne agencji będzie szukało sposobów na zapobieganie epidemiom i łagodzenie skutków hipotetycznej śmiertelnej globalnej pandemii (kolejny popularny wątek filmów katastroficznych science fiction). Naukowcy uważają, że nieprzewidywalność wybuchów chorób jest wyraźnym znakiem naszego słabego zrozumienia dynamiki powstawania i rozprzestrzeniania się epidemii.
Według amerykańskiego Narodowego Instytutu Alergii i Chorób Zakaźnych 44% wszystkich patogenów zgłoszonych w ciągu ostatnich 20 lat to wirusy RNA. Charakteryzują się niezwykle wysokimi wskaźnikami mutacji, co pozwala im przystosować się do zmieniającego się środowiska, jak miało to miejsce w 2009 r. podczas pandemii H1N1 („świńskiej grypy”). Ponadto nawet najsilniejsze antybiotyki mogą stać się bezużyteczne, ponieważ infekcje stopniowo rozwijają lekooporność, jak ma to miejsce w przypadku niepokonanego szczepu rzeżączki.
Program o głośnym tytule „Prophecy” bada ewolucję wirusów, aby przewidzieć przyszłe mutacje wirusowe. Ostatecznym celem jest stworzenie „zapobiegających” leków i szczepionek na choroby, które mogą zagrażać ludzkości w przyszłości. Biolodzy będą oczywiście przewidywać ewolucję wirusów nie na podstawie modeli matematycznych, ale w sposób całkowicie eksperymentalny. W rzeczywistości agencja będzie zajmować się hodowlą wirusów. Niebezpieczne patogeny będą hodowane w laboratorium i diagnozowane na wszystkich etapach mutacji, przez które przechodzą. Na podstawie tych informacji będzie można przewidzieć, w jakim kierunku rozwinie się ta lub inna powszechna choroba. Wirusolodzy pokornie zauważają, że w warunkach laboratoryjnych będą starali się powtórzyć tylko te „mutacje wirusowe, które już wystąpiły naturalnie i są udokumentowane” – prawdopodobnie po to, by przekonać ich, że nie stworzą przypadkowo wirusa, który nawet nie istnieje na planecie w warunkach naturalnych. środowisko…
Zapytany, co biuro biotechnologiczne ma Świętego Graala, dyrektor DARPA podsumował: „To nowa klasa materiałów o właściwościach, jakich nigdy byśmy nie otrzymali. To nowy sposób interakcji z ludzkim mózgiem i rozwiązywania tajemnic funkcji poznawczych. Jesteśmy przekonani, że istnieją już techniki, które pozwolą nam wyprzedzić rozprzestrzenianie się chorób zakaźnych.
