위대한 생명 공학 미래
DARPA 펜타곤 생물학자들은 죽음을 무찌르고, 합성 복제체를 생성하고, 장애가 있는 사이보그 계급을 미군에 공급할 것을 약속합니다
2,9월 초, 미 국방고등연구계획국(DARPA, 펜타곤의 첨단 연구단)은 새로운 생명공학 부서인 생물기술 사무소를 개설한다고 발표했습니다. 그의 임무는 전염병을 퇴치하는 것부터 합성 군인을 만드는 것까지 국가 안보에 생물학을 사용하는 것입니다. 동시에, 다음 회계 연도의 부서 예산이 XNUMX 억 달러로 공개되었습니다.
DARPA가 혁신의 주요 대장간이라는 점은 부인할 수 없습니다. 기관의 본질은 미국의 군사 기술이 항상 경쟁사보다 더 발전할 수 있도록 지속적으로 보장하는 것입니다. 다음은 기관의 최근 이니셔티브 중 일부입니다. 로봇 ATLAS 및 기타 여러 유형의 로봇 공학 실제 촉각을 전달하는 스마트 보철물; 인공 신경망 프로그래밍 - 사실 인간 두뇌의 인지 기능을 기반으로 하는 컴퓨터입니다. 마치 XNUMX년대의 고전적인 사이버펑크 소설의 페이지에서 정확히 가져온 것처럼 이러한 기술적 경이로움을 배경으로, 일종의 자가 학습 슈퍼컴퓨터의 설계는 더 이상 놀라운 일이 아닙니다. 미래에 본격적인 인공 지능이 만들어지면 IT 기업이 아니라 펜타곤의 어두운 천재들 (그런데 인터넷의 조상이기도 함)이 할 것입니다.
DARPA는 이전에 생명공학에 적절한 관심을 기울였지만 지금까지 이 학제간 분야의 모든 연구를 조정할 특별 부서가 없었습니다. 이것이 "점점 더 역동적인 생물학과 물리학의 교차점을 탐구"하기 위해 만들어진 생명공학 개발청이 수정하도록 설계된 것입니다.
DARPA 국장 Arati Prabhakar는 XNUMX월 말 하원 의원들과의 연설에서 "생물학은 자연의 궁극적인 혁신가이며, 혁신에 베팅하는 기관이 영감과 영감을 얻기 위해 이 복잡한 상호 연결의 주인에게 의지하지 않는 것은 어리석은 일입니다. 단서."
“오늘날 생물학은 국방 기술의 미래를 대표하는 핵심 과학 분야에서 그 자리를 차지하고 있습니다. 생명 공학 사무소의 프로그램은 단일 세포에서 유기체 및 개체군에 이르기까지 다양합니다. 신경 신호가 전달되는 시점부터 재채기를 거듭하는 새로운 바이러스가 행성 전체에 퍼지는 시점까지. 생명 공학 사무소는 매우 복잡한 자연 과정의 메커니즘을 연구하고 국방 목적에 적용될 수 있음을 보여줄 것입니다.”라고 DARPA 보도 자료는 말합니다.
"Russian Planet"은 새로운 부서의 가장 유망한 프로그램에 대해 알게되었습니다.
아, "상처에서 피가 난다"고 말하지 마세요. 이것은 야생입니다!
생명 공학 사무소의 우선 순위 중 하나는 다양한 유형의 부상 후 미군 병사의 하이테크 재활입니다. 미 육군 외과 연구소(U.S. Army Institute of Surgical Research)에 따르면 전장에서의 주요 사망 원인은 실혈입니다. 이 문제를 해결하기 위해 여러 DARPA 연구가 설계되었습니다. 군대는 출혈을 멈추기 위해 가장 간단한 거즈 붕대보다 더 완벽한 것은 아직 없습니다. 혈액이 멈추지 않으면 붕대를 거의 즉시 교체해야 하기 때문에 그 효과는 매우 낮습니다. 숨은 출혈을 그 자리에서 멈출 수 있는 방법은 절대 없습니다. 따라서 많은 병사들이 전장에서뿐만 아니라 의료 부대로가는 도중에 사망합니다.
아라티 프라바카르.
스타트업 RevMedx는 최근 부풀어 출혈을 막는 센티미터 크기의 키토산 스폰지로 상처 부위를 채우는 변형된 주사기를 발표했습니다. 그러나 이것은 외부 출혈을 멈출뿐입니다. DARPA 전문가들은 더 나아가 소위 "정체 시스템"의 생성을 발표했습니다. 지금까지 이것이 복강으로의 출혈을 막는 "거품 재료"라는 것만 알려져 있습니다. FDA는 휴대용 주사 장치의 첫 번째 프로토타입을 승인하려고 합니다.
출혈을 피할 수 없더라도 부서의 또 다른 발전은 생명을 위협하지 않게 만들어 출혈로 인한 저산소증의 위협으로부터 군대를 완화시킬 것입니다. 과학자들은 몸에서 일어나는 생리적 과정을 늦추는 황화수소를 기반으로 한 약물을 연구하고 있습니다. 동물 실험에서 황화수소가 기관의 산소 필요성을 감소시키는 것으로 나타났으며, 이는 혈액 손실을 유발하는 급성 부족입니다. 그러한 물질을 주입하면 전투기가 수혈을 기다리면서 전장에서 치명적인 혈액 손실을 입은 후 보낼 수 있는 시간이 크게 연장됩니다. 따라서 그들은 DARPA에서 군인이 스스로 주사하고 "동면과 같은 상태"에 들어가 의료 지원을 위해 무혈 상태로 최대 며칠까지 기다릴 수 있기를 희망합니다.
장애인 사이보그
기관 직원은 미국 당국이 제공하는 거의 무한한 기회를 잘 알고 있으며 허위 겸손으로 고통받지 않습니다. 예를 들어, 고급 보철물 개발 프로그램은 "Revolutionizing prosthetics"라는 숨기지 않고 호출됩니다. 그것은 2006년에 다시 시작되었지만 지금은 생명 공학 사무소의 통제하에 있습니다.
그 동안 연구원들은 의족보다 의학적으로나 공학적으로 훨씬 더 어려운 의수를 설계하느라 바빴습니다. 혁신적인 보철물 중 하나인 Arm System Gen-3는 이미 FDA에서 합법화되었습니다. 이 부서의 웹사이트에 따르면 이러한 "고급 메카트로닉스 팔다리"는 실제 인간 손의 기능에 처음으로 접근한 것입니다. 프로그램의 목표는 이름보다 훨씬 더 도발적입니다. 그리고 DARPA는 그것들을 전혀 숨기지 않습니다. 앞으로 미국에는 장애 재향 군인이 없지만 대열에 장애인이있을 것입니다.
프로그램 설명에 따르면 "보철 혁명의 일환으로 보철 상지의 기능이 개선되어 언젠가는 팔을 잃은 군인이 복무할 수 있습니다."라고 설명되어 있습니다.
특정 작업 중에는 절단 환자와 하반신 마비 환자를 위한 마인드 컨트롤 보철물과 뇌-컴퓨터 인터페이스의 생성이 있습니다. 31월 XNUMX일 NPR의 Marketplace에서 Arathi Prabhakar는 생명 공학자들이 이미 이 분야에서 큰 발걸음을 내디뎠다고 말했습니다. 대뇌 피질 미세 전극 기술의 최근 몇 년 동안의 성과는 신경계와 신체의 사이버네틱 부분 사이의 연결을 매우 강력하게 만들어 사고 제어 보철물이 점차 일상적인 사용에 들어가고 있으며 협력하는 환자는 이미 펜타곤의 "신뢰할 수 있는 신경 인터페이스 시스템"을 사용하고 있습니다. 향후 연구는 "사지 제어에 대한 더 많은 정보를 처리할 수 있는 주변 인터페이스의 잠재력을 향상시켜 절단 환자에게 더 많은 기능을 제공할 것"입니다. 신경과학자들은 신호가 양방향으로 전달되도록 노력하고 있습니다. 즉, 보철물이 마음에 의해 제어될 뿐만 아니라 촉각 신호를 신경계로 다시 보내 진정한 물리적 접촉을 느끼게 합니다.
인공 로봇 팔을 가진 장애인. 사진: DARPA
“뇌 수술에 동의한 사지 마비가 있는 지원자가 있습니다. 우리는 운동 영역의 뉴런을 제어하고 새롭고 매우 복잡한 인공 로봇 팔을 제어하도록 방향을 바꾸는 피질에 칩을 배치하는 것에 대해 이야기하고 있습니다. 어떤 의미에서 우리는 문을 열었습니다. 인간의 두뇌와 나머지 세계를 연결하는 것입니다. DARPA 국장이 말했습니다.
별도의 프로그램이 메모리 복구 전용입니다. 의사들에 따르면 2000년 이후로 270명 이상의 미군이 다양한 복잡성의 외상성 뇌 손상을 입어 작업 기억력이 저하되거나 완전히 기능 장애를 일으켰다고 합니다. 문제의 규모에도 불구하고 효과적인 치료법은 현재 존재하지 않습니다. 이들의 기억력을 회복하기 위해 생명공학과에서는 "데이터 처리(데이터 처리), 수학적 모델링 및 최신 인터페이스"를 결합한 종합 신경 기술을 연구하고 있습니다. 그 결과는 뇌의 특정 영역의 신경 자극을 통해 병사들에게 기억을 회복시키는 "삽입형 신경 장치"가 되어야 합니다.
또 다른 이니셔티브는 전투 작전을 수행한 군인들 사이에서 매우 흔한 외상 후 스트레스 장애(PTSD, "베트남 증후군")를 없애는 것을 목표로 합니다. 최선의 경우 우울증과 편두통으로 이어지고 최악의 경우 귀환하는 군대에서 침략이나 자살로 이어집니다. 약물과 정신 요법과 같은 현대적인 접근 방식은 이 심각한 정신 증후군의 최악의 증상을 완화할 수 있을 뿐입니다. 군의관들은 뇌에 신경 자극제를 이식하여 PTSD도 완전히 물리치기를 희망합니다.
DARPA는 신경과학 연구의 일환으로 윤리적, 법적, 사회적 영향에 대해 전문가 패널과 상의합니다(또는 적어도 그렇게 믿도록 제안합니다). Prabhakar는 이러한 연구 중 일부가 재활뿐만 아니라 건강한 전투기의 뇌 수정을 목표로 할 것이라는 점을 배제하지 않습니다.
“뇌가 복잡한 시스템과 어떻게 상호작용하는지 이해한다면 정보를 사람이 더 잘 흡수할 수 있도록 정보가 어떻게 제시되어야 하는지 정확히 이해할 수 있을 것입니다. 인간 두뇌의 복잡성과 주변 세계의 복잡성 사이에서 상호 작용하는 근본적이고 새로운 방식을 배우기 시작하는 미래가 될 것입니다.”라고 혁신 기관 책임자는 말합니다.
인간-기계 인터페이스는 로봇에 의해 제어되도록 조정될 수 있습니다. 그리고 엔지니어가 이미 오늘날 마인드 컨트롤 민간 쿼드콥터를 개발하고 있다면 DARPA에서 조만간 중성자 인터페이스를 통해 군사적으로 제어할 것으로 기대하지 않는 이유는 무엇입니까? 드론?
마인드컨트롤 쿼드콥터.
그리고 합성의 잿더미에서 리플리컨트를 만들었습니다.
이 기관은 차세대 방어 기술이 자연적, 생물학적 생명에서 힌트를 얻을 것이라고 장담하고 있습니다. 생명 공학 사무소의 가장 중요한 작업 영역 중 하나는 합성 생물학이 될 것입니다. 에이전시는 살아있는 세포의 칵테일을 기반으로 전에는 존재하지 않았던 알려지지 않은 특성을 가진 생물학적 물질을 생산하기 위한 일종의 미친 유전 공장을 시작할 것으로 예상합니다. , 단백질 및 DNA. 목표는 첫 번째로 차세대 기계 및 전기 장치에 사용될 인공적이지만 살아있는 초물질을 만들고 두 번째로 현재 상상하기 어려운 기능을 가진 새로운 생명체를 말 그대로 창조하는 것입니다. 그러나 이것은 XNUMX월 말에 과학자들이 역사 인류 합성 "디자이너" 염색체.
열린 부서 직원의 견고한 부분은 생명 공학자로 구성되었습니다. "생물 공학은 인간 생활의 많은 영역에 영향을 미칠 수 있는 강력한 기술"이기 때문에 펜타곤 생물학자들은 신중하게 이론적 기반을 준비하려고 합니다. 점차적으로 "생물학을 공학 실습으로 변환하고 도구, 기술, 방법론 및 인프라를 준비합니다." 실험실의 생명 공학 프로그램은 연구의 높은 안전성과 "바람직하지 않은 미생물 방출" 방지에 기여하는 합성 생물학, 유전체학 및 단백질체학의 최신 개발을 사용합니다. 분명히 DAPRA는 좀비 종말의 위험에 대해 들었습니다.
모든 예방 조치에도 불구하고 생명 공학자들은 이미 야심 찬 프로젝트 이상을 발표했습니다. 가장 신비한 프로그램 중 하나는 Biochronicity라는 작업 제목입니다. 생명 공학자들에 따르면, “생체 시계는 인체의 거의 모든 기능을 조절”하지만 세포 주기, 신진 대사, 노화 및 세포 사멸에 정확히 어떤 영향을 미치는지에 대해서는 아직 명확한 이해가 없습니다. 분명히 부서는 인간의 신진 대사와 노화를 잠식하여 통제하고 군인의 전투 효율성과 지구력을 배가시킬 것입니다. 신체적 부상 후 재생과 질병에 대한 면역 측면에서 모두.
몇 년 전, 펜타곤이 불멸의 합성 생명체를 만드는 DARPA 바이오디자인 프로그램은 이미 센세이션을 일으켰습니다. "진화의 무작위성"을 극복하는 것이 목표로 명시되어 있습니다. "바이오디자인"은 유전공학과 분자생물학을 통해 자연적 진화 발달의 예측 불가능성을 감소시킬 것입니다. 이 영역에는 세포 사멸 신호(…)에 대한 저항성을 증가시키는 인위적으로 설정된 분자 반응이 포함됩니다.” 일반적으로 공포의 경우와 같이 가장 위협적인 시나리오에서 에이전시의 계획이 잘못되는 경우 피조물은 원격으로 활성화할 수 있는 자기 파괴를 위한 특수 트리거 분자를 가지고 있습니다. 마더보드 기술 블로그의 저자는 “전쟁에 참여할 리플리컨트를 만들 수 있는데 왜 기계 로봇이 필요한가요? 우리는 펜타곤의 잠재적 인조 병사들에 대해 많이 듣지 못했지만, 내년도 바이오디자인 프로그램에 19,3만 달러가 책정되어 있습니다."
질병 없는 세상
기관의 역학 부서는 전염병을 예방하고 가상의 치명적인 세계적 유행병(공상과학 재난 영화의 또 다른 인기 주제)의 영향을 완화하는 방법을 찾을 것입니다. 과학자들은 질병 발병의 예측 불가능성이 전염병의 출현과 확산의 역학에 대한 우리의 이해 부족의 분명한 신호라고 믿습니다.
미국 국립 알레르기 및 전염병 연구소에 따르면 지난 20년 동안 보고된 모든 병원체 중 44%가 RNA 바이러스입니다. 1년 H1N2009(돼지독감) 유행처럼 변화하는 환경에 적응할 수 있도록 돌연변이율이 매우 높습니다. 또한, 타의 추종을 불허하는 임질 변종의 경우처럼 감염이 점진적으로 약물 내성을 가지게 되면서 가장 강력한 항생제도 무용지물이 될 수 있습니다.
"Prophecy"라는 멋진 이름을 가진 프로그램은 미래의 바이러스 돌연변이를 예측하기 위해 바이러스의 진화를 연구합니다. 궁극적인 목표는 미래에 인류를 위협할 수 있는 질병에 대한 "선제적" 약물과 백신을 만드는 것입니다. 생물학자들은 물론 수학적 모델이 아니라 상당히 실험적으로 바이러스의 진화를 예측할 것입니다. 실제로 에이전시는 바이러스를 번식시킬 것입니다. 위험한 병원체는 실험실에서 배양되고 그들이 거치는 모든 돌연변이 단계를 통해 진단됩니다. 이 정보를 바탕으로 이 질병 또는 저 질병이 어떤 방향으로 진화할지 예측이 가능해집니다. 바이러스 학자들은 실험실에서 "이미 자연적으로 발생하고 문서화 된 바이러스 돌연변이"만 복제하려고 할 것이라고 겸허하게 언급합니다. 아마도 자연 환경에서 지구상에 존재하지 않는 바이러스를 실수로 생성하지 않도록 할 것입니다.
생명 공학 사무소의 "성배"가 무엇인지 묻자 DARPA 책임자는 이렇게 요약했습니다. 이것은 인간의 두뇌와 상호 작용하고 인지 기능의 신비를 푸는 새로운 방법입니다. 그리고 우리는 전염병의 확산보다 앞서 나갈 수 있는 기술이 이미 있다고 확신합니다.”
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