DARPA Pentagona biologi apņemas iekarot nāvi, nārsto sintētiskos replikantus un nodrošina Amerikas armiju ar invalīdu rindām
Aprīļa sākumā ASV aizsardzības progresīvo pētījumu projektu aģentūra (DARPA, Pentagona virzošais pētniecības spārns) paziņoja par jaunas biotehnoloģiju nodaļas - Bioloģisko tehnoloģiju biroja - atvēršanu. Tās misija ir nodot bioloģiju valsts drošības dienestam - no epidēmiju pārvarēšanas līdz sintētisko karavīru radīšanai. Tajā pašā laikā tika paziņots departamenta budžets nākamajam fiskālajam gadam - 2,9 miljardi ASV dolāru.
DARPA kā vadošā inovāciju avota statuss ir nenoliedzams. Aģentūras būtība ir nepārtraukti nodrošināt, ka ASV militārās tehnoloģijas vienmēr ir progresīvākas nekā tās konkurenti. Dažas no aģentūras jaunākajām iniciatīvām ir šādas: humanoīdu ATLAS robotu un daudzu citu veidu robotikas izveide; gudras protēzes, kas nodos īstas taustes sajūtas; mākslīgo neironu tīklu programmēšana - patiesībā datori, kuru pamatā ir cilvēka smadzeņu kognitīvās funkcijas. Ņemot vērā šos tehnoloģiskos brīnumus, kas ņemti tieši no astoņdesmito gadu klasisko kiberpanku romānu lappusēm, vairs nav pārsteidzoši izstrādāt tikai kaut kādu pašmācības superdatoru. Ja nākotnē tiks radīts pilnvērtīgs mākslīgais intelekts, to veiks nevis IT korporācijas, bet gan Pentagona tumšie ģēniji (kuri, starp citu, ir arī interneta priekšteči).
DARPA iepriekš ir pievērsusi pienācīgu uzmanību biotehnoloģijām, taču līdz šim viņiem nebija speciālas nodaļas, kas koordinētu visus pētījumus šajā starpnozaru jomā. Tieši to ir paredzēts labot Biotehnoloģijas attīstības pārvaldei, kas tika izveidota, lai "izpētītu arvien dinamiskākos bioloģijas un fizikas krustojumus".
DARPA direktors Arathi Prabhakar, runājot marta beigās Kongresmeņu priekšā Pārstāvju palātā, sacīja, ka “bioloģija ir dabas galvenais novators, un jebkurai aģentūrai, kas paļaujas uz inovācijām, būtu muļķīgi negriezties pie šī sarežģītas attiecības iedvesmai un pavedieniem."
“Šodien bioloģija ieņem savu vietu starp galvenajām zinātnēm, kas pārstāv aizsardzības tehnoloģiju nākotni … Biotehnoloģiju biroja programmas ir visplašākajā diapazonā: no atsevišķām šūnām līdz organismiem un to populācijām; no brīža, kad tiek pārraidīts nervu signāls, līdz laikam, kad jauns šķaudīšanas vīruss pēc šķaudīšanas izplatīsies pa visu planētu. Biotehnoloģiju birojs pētīs ārkārtīgi sarežģītos dabisko procesu mehānismus un parādīs, ka tos var izmantot valsts aizsardzības nolūkos,”teikts DARPA paziņojumā presei.
Russian Planet iepazinās ar daudzsološākajām departamenta jaunās nodaļas programmām.
Ak, nesaki: "Asinis no brūces." Tas ir mežonīgi
Viena no biotehnoloģiju biroja prioritārajām jomām ir ASV militāro karavīru augsto tehnoloģiju rehabilitācija pēc dažāda veida traumām. Saskaņā ar ASV armijas ķirurģisko pētījumu institūta datiem, galvenais nāves cēlonis kaujas laukā ir asins zudums. Vairāku DARPA pētījumu mērķis ir atrisināt šo problēmu. Militārpersonām joprojām nav nekas ideālāks par vienkāršu marles pārsēju, lai apturētu asiņošanu. Tās efektivitāte ir ārkārtīgi zema, jo, ja asinis neapstājas, pārsējs ir jāmaina gandrīz nekavējoties. Nav iespējams apturēt latento asiņošanu. Tāpēc daudzi karavīri iet bojā ne tikai kaujas laukā, bet arī transportā ceļā uz medicīnas vienību.
Arati Prabhakar.
Nesen starta uzņēmums RevMedx paziņoja par modificētu šļirci, kas piepilda brūces zonu ar 1 collu hitozāna sūkļiem, kas uzbriest un bloķē asiņošanu. Bet tikai ārējā asiņošana apstājas šādā veidā. DARPA speciālisti devās tālāk un paziņoja par tā saucamās "stasis sistēmas" izveidi - līdz šim ir zināms tikai tas, ka tas ir "putu materiāls", kas aptur asiņošanu pat vēdera dobumā. FDA drīzumā apstiprinās portatīvās injekcijas ierīces pirmo prototipu.
Pat ja no asins zuduma nevar izvairīties, cita departamenta attīstība padarīs to ne tik bīstamu dzīvībai, glābjot armiju no asiņošanas izraisītiem hipoksijas draudiem. Zinātnieki strādā pie zālēm, kuru pamatā ir sērūdeņradis, kuru ievadīšana palēnina fizioloģiskos procesus organismā. Veicot testus ar dzīvniekiem, tika konstatēts, ka sērūdeņradis samazina vajadzību pēc orgāniem skābeklī, kura akūts trūkums izraisa asins zudumu. Šādas vielas injicēšana ievērojami pagarinās laiku, ko cīnītājs var pavadīt pēc nāvējoša asins zuduma tieši kaujas laukā, gaidot asins pārliešanu. Tādējādi viņi cer, ka DARPA karavīrs varēs injicēt sevi, iekļūt "ziemas guļas stāvoklī" un gaidīt medicīnisko palīdzību, kas tiks izlaista - līdz vairākām dienām.
Invalīdi kiborgi
Aģentūras darbinieki labi apzinās gandrīz neierobežotās iespējas, ko viņiem sniedz ASV varas iestādes, un necieš no viltus pieticības. Piemēram, uzlaboto protēžu izstrādes programma tiek saukta bez aizķeršanās - “revolucionārā protezēšana”. Tas tika palaists 2006. gadā, bet tagad to pilnībā kontrolē biotehnoloģijas birojs.
Visu šo laiku pētnieki ir bijuši aizņemti, izstrādājot roku protēzes, kas no medicīnas un inženierijas viedokļa ir daudz grūtāk nekā mākslīgās kājas. Viena no revolucionārajām protēzēm-Arm System Gen-3-jau ir legalizēta FDA. Saskaņā ar aģentūras tīmekļa vietni, šīs "uzlabotās mehatroniskās ekstremitātes" bija pirmās, kas tuvojās reālu cilvēka roku funkcionalitātei. Programmas mērķi ir vēl izaicinošāki nekā nosaukums. Un DARPA tos nemaz neslēpj: nākotnē Amerikas Savienotajās Valstīs nebūs veterānu invalīdu, bet rindās būs invalīdi - tikai roboti.
"Protezēšanas revolūcijas ietvaros tiek uzlabota augšējo ekstremitāšu protēžu funkcionalitāte, lai kādu dienu karavīri, kuri zaudējuši rokas, varētu atgriezties dienestā," teikts programmā.
Īpaši uzdevumi ietver prāta kontrolētu protēžu un neirodatoru saskarņu izveidi amputētiem un paralītiskiem. 31. martā vietnē NPR Marketplace Arati Prabhakar teica, ka biotehnologi jau ir spēruši milzīgu soli šajā jomā. Kortikālo mikroelektrodu tehnoloģiju attīstība ir padarījusi tik spēcīgu saikni starp nervu sistēmu un kibernētiskajām ķermeņa daļām, ka domu kontrolētas protēzes pamazām kļūst par ikdienas rutīnu, un pacienti, kas sadarbojas, jau izmanto Pentagona "uzticamo neirointerface sistēmu". Turpmākie pētījumi "uzlabos perifēro saskarņu spēju apstrādāt vēl vairāk informācijas par ekstremitāšu kontroli, kas amputētajiem piešķirs vēl lielāku funkcionalitāti."Neirofiziologi strādā, lai iegūtu signālu abos virzienos - lai protēzi kontrolētu ne tikai prāts, bet tā pati sūtītu taustes signālus atpakaļ uz nervu sistēmu, izraisot patiesa fiziska pieskāriena sajūtu.
Invalīds ar robotu roku protēzēm. Foto: DARPA
“Mums ir brīvprātīgie ar visu četru ekstremitāšu paralīzi, kuri ir piekrituši smadzeņu operācijai. Tas ir par mikroshēmas ievietošanu garozā, kas kontrolē motora zonas neironus un novirza tos, lai kontrolētu jaunas, ļoti sarežģītas protēžu robotu rokas. Savā ziņā mēs esam atvēruši durvis - saikni starp cilvēka smadzenēm un pārējo pasauli. Ļauj vaļu iztēlei, lai redzētu, cik tālu tas mūs aizvedīs,”sacīja DARPA direktors.
Atmiņas atjaunošanai ir veltīta atsevišķa programma. Pēc ārstu teiktā, kopš 2000. gada vairāk nekā 270 000 amerikāņu karavīru ir guvuši dažādas sarežģītības pakāpes galvas traumas, kas izraisījušas darba atmiņas pasliktināšanos vai pilnīgu disfunkciju. Neskatoties uz problēmas apjomu, pašlaik nav efektīvas ārstēšanas. Lai atjaunotu viņu atmiņu, biotehnoloģijas birojs strādā pie daudznozaru neirotehnoloģijas, kas apvieno "datu apstrādi, matemātisko modelēšanu un vismodernākās saskarnes". Rezultātam vajadzētu būt "implantējamai neironu ierīcei", kas atjaunos karavīru atmiņu, neirostimulējot noteiktas smadzeņu zonas.
Citas iniciatīvas mērķis ir novērst posttraumatiskā stresa traucējumus (PTSD, "Vjetnamas sindroms"), kas ir ārkārtīgi izplatīts karavīru vidū. Labākajā gadījumā tas noved pie depresijas un migrēnas, sliktākajā gadījumā - uz agresijas uzliesmojumiem starp mājās atgriezušajiem karavīriem vai pašnāvību. Mūsdienu pieejas - narkotikas un psihoterapija - var mazināt tikai šī smagā garīgā sindroma vissliktākos simptomus. Militārie ārsti cer arī pilnībā uzvarēt PTSD, implantējot smadzenēs neirostimulatoru.
Neirozinātnes pētījumu ietvaros DARPA konsultējas (vismaz iesaka tam ticēt) ar ekspertu grupu par ētiskām, juridiskām un sociālām sekām. Prabhakars neizslēdz, ka daži no šiem pētījumiem būs vērsti ne tikai uz rehabilitāciju, bet arī uz veselīgu cīnītāju smadzeņu pārveidošanu.
“Ja mēs sapratīsim, kā smadzenes mijiedarbojas ar sarežģītām sistēmām, iespējams, sapratīsim, kā tieši informācija būtu jāsniedz personai, lai tā varētu to labāk asimilēt. Tā būs nākotne, kurā mēs sāksim apgūt radikāli jaunus mijiedarbības veidus starp cilvēka smadzeņu sarežģītību un apkārtējās pasaules sarežģītību,”saka inovāciju aģentūras vadītājs.
Cilvēka un mašīnas saskarnes var labi pielāgot robotiem. Un, ja šodien inženieri jau izstrādā prāta kontrolētu civilo kvadrokopteru, tad kāpēc mēs negaidām, ka agrāk vai vēlāk militārie bezpilota lidaparāti tiks vadīti, izmantojot DARPA neitronu saskarnes?
Prāta vadīts kvadkopters.
Un viņi izveidoja replikantu no sintētiskiem putekļiem
Aģentūra der, ka nākamās paaudzes aizsardzības tehnoloģijas sekos dabiskās, bioloģiskās dzīves paraugam. Sintētiskā bioloģija kļūs par vienu no svarīgākajām biotehnoloģiju biroja darba jomām - aģentūra plāno uzsākt sava veida neprātīgu ģenētisko augu, lai ražotu agrāk neeksistējušus bioloģiskus materiālus ar neizpētītām īpašībām, pamatojoties uz dzīvo šūnu, olbaltumvielu un kokteiļu kokteili. DNS. Mērķis ir radīt, pirmkārt, mākslīgus, bet dzīvus supermateriālus, kas tiks izmantoti nākamās paaudzes mehāniskiem un elektriskiem sīkrīkiem, un, otrkārt, burtiski radīt jaunas dzīvības formas ar funkcionalitāti, kuru šobrīd ir grūti iedomāties. Bet tas neizklausās tik fantastiski, ņemot vērā, ka marta beigās zinātnieki paziņoja par pirmās sintētiskās "dizainera" hromosomas izveidi cilvēces vēsturē.
Bioinženieri veidoja būtisku daļu jaunatvērtajā apakšnodaļā. Tā kā "bioloģiskā inženierija ir spēcīga tehnoloģija, kas var ietekmēt daudzas cilvēka dzīves jomas", Pentagona biologi plāno rūpīgi sagatavot teorētisko pamatu - pakāpeniski "pārveidot bioloģiju par inženierijas praksi, sagatavojot instrumentus, tehnoloģijas, metodiku un infrastruktūru". Bioinženierijas programmās laboratorijās tiek izmantoti jaunākie sasniegumi sintētiskajā bioloģijā, genomikā un proteomikā, kas veicina augstu pētniecības drošību un "nevēlamas mikroorganismu izdalīšanās" novēršanu. Acīmredzot DAPRA ir daudz dzirdējusi par zombiju apokalipses briesmām.
Neskatoties uz visiem piesardzības pasākumiem, bioinženieri jau ir paziņojuši par vairāk nekā vērienīgiem projektiem. Viena no noslēpumainākajām programmām darbojas ar provizorisku nosaukumu Biohronicity. Saskaņā ar bioinženieru teikto, lai gan "bioloģiskais pulkstenis regulē gandrīz visas cilvēka ķermeņa funkcijas", joprojām nav skaidras idejas, kā tieši tie ietekmē šūnu ciklu, vielmaiņu, novecošanos un šūnu nāvi. Acīmredzot departaments iejauksies cilvēka vielmaiņā un novecošanā, pakļaujot viņu kontrolei un ievērojami palielinot karavīru kaujas spējas un izturību - gan atjaunošanās pēc fiziskām traumām, gan imunitātes ziņā.
Pirms vairākiem gadiem programma DARPA Biodesign, kurā Pentagons rada ne mazāk nemirstīgas sintētiskas radības, jau ir radījusi šļakatu. Mērķis ir pārvarēt “evolūcijas nejaušību”: “Biodesign izmanto inženiertehnisko metožu sistēmu kombinācijā ar biotehnoloģiju un sintētisko ķīmisko tehnoloģiju, lai radītu jaunus noderīgus atribūtus. Biodizains samazinās dabiskās evolūcijas attīstības neparedzamību, izmantojot gēnu inženieriju un molekulāro bioloģiju. Šajā jomā ietilpst mākslīgi virzītas molekulāras atbildes, kas palielina izturību pret šūnu nāves signāliem (…)”. Gadījumā, ja aģentūras plāns sagraujas visdraudīgākajā scenārijā, kā tas parasti notiek šausmās, radītajām būtnēm ir īpaša pašiznīcināšanas sprūda molekula, kuru var aktivizēt attālināti. Kā raksta tehnoloģiju emuāra Motherboard autore: “Kāpēc mums nepieciešami mehāniski roboti, ja jūs varat izveidot replikantu, lai piedalītos karos? Mēs neesam daudz dzirdējuši par potenciālajiem Pentagona sintētiskajiem karavīriem, bet 19,3 miljoni ASV dolāru joprojām tiek piešķirti Biodesign programmai nākamajā gadā."
Pasaule bez slimībām
Aģentūras epidemioloģiskais spārns meklēs veidus, kā novērst epidēmijas un mazināt hipotētiskas nāvējošas globālās pandēmijas sekas (vēl viens populārs zinātniskās fantastikas katastrofu filmu sižets). Zinātnieki uzskata, ka slimību uzliesmojumu neparedzamība ir skaidra pazīme mūsu sliktajai izpratnei par epidēmiju rašanās un izplatības dinamiku.
Saskaņā ar ASV Nacionālā alerģijas un infekcijas slimību institūta datiem 44% no visiem patogēniem, par kuriem ziņots pēdējo 20 gadu laikā, ir RNS vīrusi. Viņiem raksturīgs ārkārtīgi augsts mutāciju līmenis, kas ļauj viņiem pielāgoties mainīgajai videi, kā tas notika 2009. gada H1N1 (“cūku gripas”) pandēmijā. Turklāt pat spēcīgākās antibiotikas var kļūt bezjēdzīgas, jo infekcijām pakāpeniski attīstās zāļu rezistence, kā tas ir gadījumā ar neuzvaramo gonorejas celmu.
Programma ar skanīgo nosaukumu "Prophecy" pēta vīrusu attīstību, lai prognozētu turpmākās vīrusu mutācijas. Galīgais mērķis ir "profilaktisku" zāļu un vakcīnu radīšana slimībām, kas nākotnē var apdraudēt cilvēci. Biologi gatavojas prognozēt vīrusu evolūciju, protams, nevis pēc matemātiskiem modeļiem, bet pilnīgi eksperimentālā veidā. Faktiski aģentūra nodarbosies ar vīrusu audzēšanu. Bīstami patogēni tiks audzēti laboratorijā un diagnosticēti visos mutāciju posmos, caur kuriem tie iziet. Pamatojoties uz šo informāciju, būs iespējams paredzēt, kādā virzienā attīstīsies šī vai tā kopējā slimība. Virologi pazemīgi atzīmē, ka laboratorijas apstākļos viņi mēģinās atkārtot tikai tās "vīrusu mutācijas, kas jau ir notikušas dabiski un ir dokumentētas" - iespējams, lai pārliecinātu viņus, ka viņi nejauši neradīs vīrusu, kas uz planētas pat neeksistē vide ….
Uz jautājumu, kas biotehnoloģijas birojā ir Svētais Grāls, DARPA direktors rezumēja: “Šī ir jauna materiālu klase ar īpašībām, kuras mēs nekad iepriekš nebūtu saņēmuši. Tas ir jauns veids, kā mijiedarboties ar cilvēka smadzenēm un atrisināt kognitīvo funkciju noslēpumus. Un mēs esam pārliecināti, ka jau ir metodes, kas ļaus mums pārspēt infekcijas slimību izplatību."
