I biologi del Pentagono della DARPA si impegnano a sconfiggere la morte, generare replicanti sintetici e fornire all'esercito americano file di cyborg disabili
All'inizio di aprile, l'Agenzia per i progetti di ricerca avanzata della difesa degli Stati Uniti (DARPA, l'ala di ricerca avanzata del Pentagono) ha annunciato l'apertura di una nuova divisione di biotecnologia, il Biological Technologies Office. La sua missione è mettere la biologia al servizio della sicurezza nazionale, dalla sconfitta delle epidemie alla creazione di soldati sintetici. Allo stesso tempo, è stato annunciato il budget del dipartimento per il prossimo anno fiscale: $ 2,9 miliardi.
Lo status di DARPA come prima fonte di innovazione è innegabile. L'essenza dell'agenzia è garantire continuamente che la tecnologia militare statunitense sia sempre più avanzata rispetto ai suoi concorrenti. Alcune delle recenti iniziative dell'agenzia includono: la creazione dei robot umanoidi ATLAS e molti altri tipi di robotica; protesi intelligenti che trasmetteranno vere sensazioni tattili; programmazione di reti neurali artificiali - infatti, computer basati sulle funzioni cognitive del cervello umano. Sullo sfondo di queste meraviglie tecnologiche, prese esattamente dalle pagine dei classici romanzi cyberpunk degli anni Ottanta, non sorprende più progettare solo una sorta di supercomputer autoapprendente. Se in futuro verrà creata un'intelligenza artificiale a tutti gli effetti, non sarà fatto dalle società informatiche, ma dai geni oscuri del Pentagono (che, tra l'altro, sono anche i progenitori di Internet).
La DARPA ha prestato la dovuta attenzione alle biotecnologie prima, ma fino ad ora non aveva un dipartimento dedicato per coordinare tutte le ricerche in questo campo interdisciplinare. Questo è esattamente ciò che l'Autorità per lo sviluppo delle biotecnologie, che è stata istituita per "esplorare le intersezioni sempre più dinamiche tra biologia e fisica", intende correggere.
Il direttore della DARPA Arathi Prabhakar, parlando alla fine di marzo di fronte ai membri del Congresso alla Camera dei rappresentanti, ha affermato che "la biologia è l'ultimo innovatore della natura, e per qualsiasi agenzia che si affida all'innovazione, sarebbe sciocco non rivolgersi a questo maestro di relazioni complesse per ispirazione e indizi."
“Oggi la biologia si colloca tra le principali scienze che rappresentano il futuro della tecnologia di difesa… I programmi dell'ufficio biotecnologie spaziano nella più ampia gamma: dalle singole cellule agli organismi e alle loro popolazioni; dal momento in cui viene trasmesso il segnale nervoso al momento in cui un nuovo virus dello starnuto dopo uno starnuto si diffonderà in tutto il pianeta. L'ufficio delle biotecnologie studierà i meccanismi estremamente complessi dei processi naturali e dimostrerà che possono essere applicati a fini di difesa nazionale , ha affermato in un comunicato stampa della DARPA.
Russian Planet ha conosciuto i programmi più promettenti del nuovo dipartimento del dipartimento.
Ah, non dire: "Sangue da una ferita". Questo è selvaggio
Una delle aree prioritarie del lavoro dell'ufficio di biotecnologia è la riabilitazione ad alta tecnologia dei soldati militari statunitensi dopo lesioni di vario tipo. Secondo l'US Army Institute for Surgical Research, la principale causa di morte sul campo di battaglia è la perdita di sangue. Diversi studi DARPA mirano a risolvere questo problema. I militari non hanno ancora niente di più perfetto di una semplice benda di garza per fermare l'emorragia. La sua efficacia è estremamente bassa, perché se il sangue non si ferma, la benda deve essere cambiata quasi immediatamente. Non c'è alcun modo per fermare l'emorragia latente sul posto. Pertanto, molti soldati muoiono non solo sul campo di battaglia, ma anche durante il trasporto verso l'unità medica.
Arati Prabhakar.
Recentemente, la startup RevMedx ha annunciato una siringa modificata che riempie l'area della ferita con spugne di chitosano da 1 pollice che si gonfiano e bloccano il sanguinamento. Ma solo il sanguinamento esterno si ferma in questo modo. Gli specialisti della DARPA sono andati oltre e hanno annunciato la creazione del cosiddetto "sistema di stasi" - finora si sa solo che si tratta di un "materiale in schiuma" che ferma l'emorragia anche nella cavità addominale. La FDA sta per approvare il primo prototipo di un dispositivo di iniezione portatile.
Anche se la perdita di sangue non può essere evitata, un altro sviluppo del dipartimento lo renderà meno pericoloso per la vita, salvando i militari dalla minaccia dell'ipossia causata dall'emorragia. Gli scienziati stanno lavorando su un farmaco a base di idrogeno solforato, la cui iniezione rallenta i processi fisiologici nel corpo. Nel corso dei test sugli animali, è stato riscontrato che l'idrogeno solforato riduce la necessità di organi in ossigeno, la cui carenza acuta provoca la perdita di sangue. L'iniezione di una tale sostanza prolungherà significativamente il tempo che un combattente può trascorrere dopo una fatale perdita di sangue proprio sul campo di battaglia, in attesa di una trasfusione. Quindi, sperano in DARPA, il soldato sarà in grado di iniettarsi da solo, entrare in uno "stato di letargo" e aspettare che l'aiuto medico si disattivi - fino a diversi giorni.
Cyborg disabili
I dipendenti dell'agenzia sono ben consapevoli delle opportunità quasi illimitate fornite loro dalle autorità statunitensi e non soffrono di falsi pudori. Ad esempio, un programma per lo sviluppo di protesi avanzate viene chiamato senza intoppi - "Protesi rivoluzionarie". È stato lanciato nel 2006, ma ora è completamente sotto il controllo dell'ufficio biotech.
Per tutto questo tempo, i ricercatori sono stati impegnati a progettare protesi per le mani, che sono molto più difficili da un punto di vista medico e ingegneristico rispetto alle gambe artificiali. Una delle protesi rivoluzionarie, l'Arm System Gen-3, è già stata legalizzata dalla FDA. Secondo il sito web dell'agenzia, questi "arti meccatronici avanzati" sono stati i primi ad avvicinarsi alla funzionalità delle vere mani umane. Gli obiettivi del programma sono ancora più impegnativi del nome. E la DARPA non li nasconde affatto: in futuro non ci saranno veterani disabili negli Stati Uniti, ma ci saranno disabili nei ranghi, solo robot.
"Nell'ambito della Rivoluzione protesica, la funzionalità delle protesi degli arti superiori viene migliorata in modo che un giorno i militari che hanno perso le braccia possano tornare in servizio", afferma il programma.
Compiti specifici includono la creazione di protesi a controllo mentale e interfacce neurocomputer per amputati e paralitici. Sul Marketplace di NPR il 31 marzo, Arati Prabhakar ha affermato che i biotecnologi hanno già compiuto un enorme passo avanti in questo settore. I progressi nella tecnologia dei microelettrodi corticali hanno reso la connessione tra il sistema nervoso e le parti del corpo cibernetico così forte che le protesi controllate dal pensiero stanno gradualmente diventando una routine quotidiana e i pazienti che collaborano stanno già utilizzando "l'affidabile sistema di neurointerfaccia" del Pentagono. La ricerca futura "migliorerà la capacità delle interfacce periferiche di elaborare ancora più informazioni sul controllo degli arti, il che darà agli amputati ancora più funzionalità". I neurofisiologi stanno lavorando per ottenere il segnale in entrambe le direzioni, in modo che la protesi non sia controllata solo dalla mente, ma invii essa stessa segnali tattili al sistema nervoso, provocando una sensazione di genuino tocco fisico.
Una persona disabile con braccia robotiche protesiche. Foto: DARPA
“Abbiamo volontari con paralisi di tutti e quattro gli arti che hanno acconsentito alla chirurgia cerebrale. Si tratta di posizionare un chip sulla corteccia che controlla i neuroni della zona motoria e li reindirizza a controllare nuovi bracci robotici protesici altamente sofisticati. In un certo senso, abbiamo aperto la porta: la connessione tra il cervello umano e il resto del mondo. Lascia correre la tua immaginazione per vedere quanto lontano ci porterà , ha detto il direttore della DARPA.
Un programma separato è dedicato al recupero della memoria. Secondo i medici, dal 2000, più di 270.000 soldati americani hanno subito lesioni alla testa di varia complessità, che hanno portato a un deterioramento oa una completa disfunzione della memoria di lavoro. Nonostante l'entità del problema, attualmente non esistono trattamenti efficaci. Per ripristinare la loro memoria, l'ufficio biotecnologico sta lavorando a una neurotecnologia multidisciplinare che combina "elaborazione dei dati, modelli matematici e interfacce all'avanguardia". Il risultato dovrebbe essere un "dispositivo neurale impiantabile" che restituirà la memoria ai soldati neurostimolando alcune aree del cervello.
Un'altra iniziativa è finalizzata all'eliminazione del disturbo da stress post-traumatico (PTSD, "Sindrome del Vietnam"), estremamente comune tra i soldati che hanno attraversato i combattimenti. Nel migliore dei casi, porta a depressione ed emicrania, nel peggiore a scoppi di aggressione tra i soldati che tornano a casa o al suicidio. Gli approcci moderni - farmaci e psicoterapia - possono solo alleviare i peggiori sintomi di questa grave sindrome mentale. Anche i medici militari sperano di sconfiggere completamente il disturbo da stress post-traumatico impiantando un neurostimolatore nel cervello.
Come parte della sua ricerca sulle neuroscienze, la DARPA si consulta (almeno suggerisce di crederlo) con un gruppo di esperti sulle implicazioni etiche, legali e sociali. Prabhakar non esclude che alcune di queste ricerche saranno mirate non solo alla riabilitazione, ma anche alla modifica del cervello di combattenti sani.
“Se comprendiamo come il cervello interagisce con i sistemi complessi, forse capiremo come dovrebbero essere fornite esattamente le informazioni a una persona in modo che possa assimilarle meglio. Questo sarà il futuro in cui inizieremo a imparare modi radicalmente nuovi di interazione tra la complessità del cervello umano e la complessità del mondo che ci circonda , afferma il capo dell'agenzia per l'innovazione.
Le interfacce uomo-macchina possono essere adattate per essere controllate da robot. E se oggi gli ingegneri stanno già sviluppando un quadricottero civile controllato dalla mente, allora perché non ci aspettiamo che i droni militari vengano controllati tramite interfacce di neutroni da DARPA prima o poi?
Quadricottero a controllo mentale.
E hanno creato un replicante dalla polvere sintetica
L'agenzia scommette che la prossima generazione di tecnologie di difesa seguirà l'esempio della vita naturale e biologica. La biologia sintetica diventerà una delle aree di lavoro più importanti dell'ufficio biotecnologie: l'agenzia prevede di lanciare una sorta di folle pianta genetica per la produzione di materiali biologici mai esistiti con proprietà inesplorate basato su un cocktail di cellule viventi, proteine e DNA. L'obiettivo è creare, in primo luogo, supermateriali artificiali ma viventi che verranno utilizzati per la prossima generazione di gadget meccanici ed elettrici, e in secondo luogo, creare letteralmente nuove forme di vita con funzionalità che al momento è difficile immaginare. Ma questo non sembra così fantastico, considerando che alla fine di marzo gli scienziati hanno annunciato la creazione del primo cromosoma sintetico "designer" nella storia dell'umanità.
I bioingegneri costituivano una parte consistente del personale della suddivisione di nuova apertura. Poiché "l'ingegneria biologica è una tecnologia potente che può influenzare molte aree" della vita umana, i biologi del Pentagono intendono preparare con cura una base teorica - gradualmente "trasformare la biologia in pratica ingegneristica, preparando strumenti, tecnologie, metodologie e infrastrutture". I programmi di bioingegneria nei laboratori utilizzano gli ultimi sviluppi in biologia sintetica, genomica e proteomica, che contribuiscono all'elevata sicurezza della ricerca e alla prevenzione del "rilascio indesiderato di microrganismi". Apparentemente, DAPRA ha sentito molto parlare dei pericoli di un'apocalisse zombie.
Nonostante tutte le precauzioni, i bioingegneri hanno già annunciato progetti più che ambiziosi. Uno dei programmi più misteriosi viene eseguito con il titolo provvisorio Biochronicity. Secondo i bioingegneri, sebbene "l'orologio biologico regoli quasi tutte le funzioni del corpo umano", non c'è ancora un'idea chiara di come influenzino esattamente il ciclo cellulare, il metabolismo, l'invecchiamento e la morte cellulare. Apparentemente, il dipartimento invaderà il metabolismo e l'invecchiamento di una persona, mettendoli sotto controllo e aumentando notevolmente la capacità di combattimento e la resistenza dei soldati, sia in termini di rigenerazione dopo lesioni fisiche che di immunità alle malattie.
Diversi anni fa, il programma DARPA Biodesign, in cui il Pentagono crea creature sintetiche non meno immortali, ha già fatto colpo. L'obiettivo è superare la “casualità dell'evoluzione”: “Il biodesign utilizza un sistema di metodi ingegneristici in combinazione con la biotecnologia e la tecnologia chimica di sintesi per creare nuovi attributi utili. Il biodesign ridurrà l'imprevedibilità dello sviluppo evolutivo naturale attraverso l'ingegneria genetica e la biologia molecolare. Quest'area comprende risposte molecolari dirette artificialmente che aumentano la resistenza ai segnali di morte cellulare (…)”. Nel caso in cui il piano dell'agenzia vada storto nello scenario più minaccioso, come di solito accade nell'orrore, gli esseri creati hanno una speciale molecola trigger per l'autodistruzione, che può essere attivata a distanza. Come scrive l'autore del blog tecnologico Motherboard, Perché abbiamo bisogno di robot meccanici quando puoi creare un replicante per partecipare alle guerre? Non abbiamo sentito molto sui potenziali soldati sintetici del Pentagono, ma il prossimo anno sono ancora stanziati 19,3 milioni di dollari per il programma Biodesign”.
Un mondo senza malattie
L'ala epidemiologica dell'agenzia cercherà modi per prevenire le epidemie e mitigare le conseguenze di un'ipotetica pandemia globale mortale (un'altra trama popolare dei film catastrofici di fantascienza). Gli scienziati ritengono che l'imprevedibilità delle epidemie sia un chiaro segno della nostra scarsa comprensione delle dinamiche dell'emergenza e della diffusione delle epidemie.
Secondo l'Istituto nazionale statunitense per le allergie e le malattie infettive, il 44% di tutti i patogeni segnalati negli ultimi 20 anni sono virus a RNA. Sono caratterizzati da tassi di mutazione estremamente elevati, che consentono loro di adattarsi a un ambiente in evoluzione, come è successo nella pandemia H1N1 ("influenza suina") del 2009. Inoltre, anche gli antibiotici più potenti possono diventare inutili man mano che le infezioni sviluppano gradualmente resistenza ai farmaci, come nel caso dell'invincibile ceppo della gonorrea.
Il programma dal titolo clamoroso "Prophecy" studia l'evoluzione dei virus per prevedere future mutazioni virali. L'obiettivo finale è la creazione di farmaci e vaccini "preventivi" per malattie che potrebbero minacciare l'umanità in futuro. I biologi prediranno l'evoluzione virale, ovviamente, non su modelli matematici, ma in modo completamente sperimentale. In effetti, l'agenzia sarà impegnata nell'allevamento di virus. Gli agenti patogeni pericolosi saranno coltivati in laboratorio e diagnosticati in tutte le fasi delle mutazioni attraverso le quali passano. Sulla base di queste informazioni, sarà possibile prevedere in quale direzione si evolverà questa o quella malattia comune. I virologi notano umilmente che in condizioni di laboratorio cercheranno di ripetere solo quelle "mutazioni virali che si sono già verificate naturalmente e sono documentate" - probabilmente per convincerli che non creeranno accidentalmente un virus che non esiste nemmeno sul pianeta in modo naturale ambiente. …
Alla domanda su cosa l'ufficio biotech abbia il Santo Graal, il direttore della DARPA ha riassunto: “Questa è una nuova classe di materiali con proprietà che non avremmo mai ricevuto prima. Questo è un nuovo modo di interagire con il cervello umano e risolvere i misteri delle funzioni cognitive. E siamo fiduciosi che ci siano già tecniche che ci permetteranno di superare la diffusione delle malattie infettive».
