Biolozi DARPA -e iz Pentagona obećavaju pobijediti smrt, stvoriti sintetičke replike i osigurati američkoj vojsci nizove kiborga s invaliditetom
Početkom travnja američka Agencija za napredne obrambene istraživačke projekte (DARPA, napredno istraživačko krilo Pentagona) najavila je otvaranje nove biotehnološke jedinice, Ureda za biološke tehnologije. Njegova je misija staviti biologiju u službu nacionalne sigurnosti, od poražavanja epidemija do stvaranja sintetičkih vojnika. Istodobno je objavljen proračun odjela za sljedeću fiskalnu godinu - 2,9 milijardi dolara.
Status DARPA -e kao glavnog izvora inovacija je neporeciv. Bit agencije je neprestano osiguravanje 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, računala temeljena na kognitivnim funkcijama ljudskog mozga. Na pozadini ovih tehnoloških čuda, preuzetih točno sa stranica klasičnih cyberpunk romana osamdesetih, više ne čudi dizajn samo neke vrste superračunala za samoučenje. Ako se u budućnosti stvori punopravna umjetna inteligencija, to neće učiniti IT korporacije, već mračni geniji Pentagona (koji su, usput rečeno, i rodonačelnici interneta).
DARPA je i prije posvećivala dužnu pozornost biotehnologiji, ali do sada nisu imali namjenski odjel za koordinaciju svih istraživanja na ovom interdisciplinarnom području. Upravo to namjerava ispraviti Uprava za razvoj biotehnologije, koja je osnovana radi "istraživanja sve dinamičnijih sjecišta biologije i fizike".
Ravnatelj DARPA -e Arathi Prabhakar, govoreći krajem ožujka pred kongresmenima u Zastupničkom domu, rekao je kako 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 znanostima koje predstavljaju budućnost obrambene tehnologije … Programi biotehnološkog ureda kreću se u najširem rasponu: od pojedinačnih stanica do organizama i njihove populacije; od vremena s kojim se prenosi živčani signal do vremena s kojim će se novi virus kihanja nakon kihanja proširiti cijelim planetom. Biotehnološki ured proučit će iznimno složene mehanizme prirodnih procesa i pokazati da se oni mogu primijeniti u nacionalne obrambene svrhe”, stoji u priopćenju za javnost DARPA-e.
Russian Planet upoznao se s najperspektivnijim programima novog odjela odjela.
Ah, nemoj reći: "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 još nema ništa savršenije od jednostavnog zavoja od gaze za zaustavljanje krvarenja. Njegova je učinkovitost iznimno 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 startup tvrtka 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 "sustava zastoja" - zasad je samo poznato da je to "pjenasti materijal" koji zaustavlja krvarenje čak i u trbušnu šupljinu. 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. Znanstvenici 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 produljiti vrijeme koje borac može provesti nakon fatalnog gubitka krvi točno na bojnom polju, čekajući transfuziju. Tako će se, nadaju se u DARPA -i, vojnik moći ubrizgati, ući u "stanje hibernacije" i čekati na liječničku pomoć - do nekoliko dana.
Kiborzi s invaliditetom
Zaposlenici agencije 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., 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 puno teže od umjetnih nogu. Jednu od revolucionarnih proteza, Arm System Gen-3, već je legalizirala FDA. Prema web stranici agencije, ti "napredni mehatronički udovi" prvi su se približili funkcionalnosti pravih ljudskih ruku. Ciljevi programa još su izazovniji od imena. A DARPA ih uopće ne skriva: u budućnosti u Sjedinjenim Državama neće biti veterana s invaliditetom, ali u redovima će biti invalida - 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 neuroračunala za amputirane i paralitičke osobe. Na NPR -ovoj tržnici 31. ožujka Arati Prabhakar rekla je da su biotehnolozi već učinili ogroman korak u ovom području. Napredak u tehnologiji kortikalne mikroelektrode učinio je vezu između živčanog sustava i kibernetičkih dijelova tijela toliko jakom da misaono kontrolirane proteze postupno postaju svakodnevica, a pacijenti koji surađuju već koriste "pouzdan sustav neurointerfekta" 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 živčani sustav, izazivajući osjećaj istinskog 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. Unatoč veličini problema, trenutno ne postoje učinkoviti tretmani. Kako bi im vratio memoriju, biotehnološki ured radi na multidisciplinarnoj neurotehnologiji koja kombinira "obradu podataka, matematičko modeliranje i najsuvremenija sučelja". Rezultat bi trebao biti "implantabilni neuronski uređaj" koji će vojnicima vratiti memoriju neurostimulacijom određenih područja mozga.
Druga je inicijativa usmjerena na uklanjanje posttraumatskog stresnog poremećaja (PTSP, "vijetnamski sindrom"), koji je iznimno čest među vojnicima koji su prošli borbe. U najboljim slučajevima vodi do depresije i migrene, u najgorim - do izljeva agresije među vojnicima koji se vraćaju kući, ili samoubojstva. Suvremeni pristupi - lijekovi i psihoterapija - mogu samo ublažiti najgore simptome ovog teškog mentalnog sindroma. Vojni liječnici nadaju se da će i potpuno pobijediti PTSP ugradnjom neurostimulatora u mozak.
U sklopu svog istraživanja neuroznanosti, DARPA se konzultira (barem sugerira da tako vjeruje) sa stručnim povjerenstvom o etičkim, pravnim i društvenim implikacijama. Prabhakar ne isključuje da će neka od ovih istraživanja biti usmjerena ne samo na rehabilitaciju, već i na promjenu mozga zdravih boraca.
„Ako shvatimo kako mozak stupa u interakciju sa složenim sustavima, možda ćemo razumjeti kako točno 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 voditeljica agencije za inovacije.
Sučelja čovjek-stroj mogu se prilagoditi za upravljanje robotima. A ako danas inženjeri već razvijaju civilni četverokopter 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 obrambene tehnologije slijediti primjer prirodnog, biološkog života. Sintetička biologija postat će jedno od najvažnijih područja rada biotehnološkog ureda - agencija očekuje pokretanje svojevrsne sulude genetske biljke za proizvodnju prethodno nikad postojećih bioloških materijala s neistraženim svojstvima na temelju 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, a drugo, doslovno stvoriti nove oblike života s funkcionalnošću koju je trenutno teško zamisliti. No, ovo ne zvuči tako fantastično, s obzirom na to da su krajem ožujka znanstvenici najavili stvaranje prvog sintetičkog "dizajnerskog" kromosoma u povijesti 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 pridonosi 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 najtajanstvenijih programa odvija se pod probnim naslovom Biochronicity. 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 borbene sposobnosti i izdržljivost vojnika - kako u smislu regeneracije nakon tjelesnih ozljeda, tako i imunosti 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 sintetskom kemijskom tehnologijom za stvaranje novih korisnih svojstava. Biodizajn će genetskim inženjeringom i molekularnom biologijom smanjiti nepredvidivost prirodnog evolucijskog razvoja. Ovo područje uključuje umjetno usmjerene molekularne odgovore koji povećavaju otpornost na signale stanične smrti (…)”. U slučaju da plan agencije krene po zlu u najugroženijem scenariju, kako to obično biva u užasu, stvorena bića imaju posebnu molekulu okidača za samouništenje, koja 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 milijuna dolara i dalje se dodjeljuje programu Biodesign sljedeće godine."
Svijet bez bolesti
Epidemiološko krilo agencije tražit će načine za sprječavanje epidemija i ublažavanje posljedica hipotetičke smrtonosne globalne pandemije (još jedna popularna radnja znanstvenofantastičnih filmova o katastrofama). Znanstvenici vjeruju da je nepredvidljivost 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. Karakteriziraju ih iznimno visoke stope mutacija koje im omogućuju prilagodbu promjenjivom okolišu, kao što se dogodilo u pandemiji H1N1 ("svinjska gripa") 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 zvučnog naziva "Proročanstvo" proučava evoluciju virusa kako bi predvidio buduće virusne mutacije. Krajnji cilj je stvaranje "preventivnih" lijekova i cjepiva za bolesti koje bi mogle 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 laboratoriju 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 dogodile prirodno i dokumentirane" - vjerojatno kako bi ih uvjerile da neće slučajno stvoriti virus koji čak ne postoji na planetu u prirodnom obliku okoliš ….
Na pitanje što biotehnološki ured ima Sveti gral, ravnatelj DARPA -e je sažeo: „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."
