Det amerikanska försvarsdepartementet har en unik vetenskaplig avdelning DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) - byrån för Advanced Defense Research Projects.
De forskare som arbetar här kallas de mörka genierna i Pentagon, och byrån själv är den främsta smeden för revolutionära innovationer. Med en enorm finansiering (3,2 miljarder dollar per år) kan byrån stödja alla projekt - även om det verkar ha kommit från sidorna i en fantasyroman.
Konstgjorda soldater
DARPA grundades 1958 som svar på lanseringen av den första konstgjorda jordsatelliten i Sovjetunionen. Det har cirka 240 anställda, som var och en arbetar som en del av sitt eget lilla team och hanterar ett av de lovande problemen.
Enskilda DARPA-projekt finansieras som regel med 10 till 40 miljoner dollar, genomförandet beräknas i genomsnitt i 2-3 år. Upp till 10 entreprenörorganisationer och 1-2 universitet kan vara involverade i arbetet. Projektledarens lön är minst 130 tusen dollar per år, en forskares lön - från 90 till 150 tusen dollar, beroende på utsikterna för hans forskning.
Mule robotar
Kampanjvideo:
Men i verkligheten kan lönerna för DARPA-anställda säkert höjas minst två gånger - genom ytterligare bonusar och bidrag.
Cirka 5% av forskningen är topphemlig, information om resten publiceras på webbplatsen
byråer - så att forskare kan bli bekanta med sina ämnen och erbjuda sina tjänster.
2011 meddelade byrån öppnandet av en ny avdelning - byrån för biologiska teknologier. Hans uppgift är att ställa biologi till tjänst för nationell säkerhet, fram till skapandet av konstgjorda soldater.
DARPA-chef Arati Prabhakar, som talade med de amerikanska kongressmedlemmarna, sa att biologin nu är i framkant för projekt som representerar försvars teknologins framtid.
Vad erbjuder biologiska projekt från de hemliga genierna i Pentagon världen?
Varelser med en evig livslängd
Ett av projekten som utvecklas av DARPA, kallad BioDesign ("Bio-design"). Dess mål är att skapa levande och andningsbara varelser.
Det antas att sådana organismer kommer att fullständigt lyda sina herrar och kan leva nästan för evigt, om det inte är beslutat att det är dags för dem att dö.
Enligt DARPA-chefer använder projektet de senaste framstegen inom bioteknik. Det betonas att celler i en artificiell organisme kommer att ha resistens mot åldrande och dödsprocesser (cancerceller har liknande egenskaper).
Information om skaparens skapare kommer att registreras i dess DNA, tack vare vilket forskare hoppas kunna undvika fångar av odödliga organismer av fienden. På samma sätt är det planerat att genomföra fullständig underordning av konstgjorda varelser - sekvensen av deras handlingar kommer också att registreras i DNA.
Om varelsen kommer ut ur kontrollen avser DARPA att tillhandahålla en "cellomkopplare", vars åtgärd kommer att leda till omedelbar död av organismen. Det är riktigt, hur detta är planerat att implementeras är fortfarande okänt.
För att göra BioDesign-projektet till en framgång kommer DARPA att investera 20 miljoner dollar i syntetisk biologi och 7,5 miljoner dollar i genomanalys och modifieringsforskning.
Protesen är som en vanlig hand
Bland de specifika uppgifterna som sticker ut är skapandet av sinnestyrda hand- och benproteser. Forskare från Johns Hopkins University har med stöd av DARPA tagit ett stort steg på detta område. En av de revolutionära proteserna, kallad Arm System Gen-Z ("3rd Generation System Bracket"), har redan inspekterats och licensierats av det amerikanska departementet för hälsovård.
Byråns webbplats säger att sådana konstgjorda extremiteter är helt nära funktionerna hos riktiga mänskliga händer. Detta har underlättats genom framsteg inom tekniken för speciella mikroelektroder, som är implanterade i huvudet och ger en koppling mellan nervsystemet och konstgjorda kroppsdelar.
Forskare arbetar för närvarande för att säkerställa att protesen inte bara styrs av hjärnan utan också skickar signaler till nervsystemet självt, vilket orsakar en känsla av verklig fysisk funktion.
Dessutom är detta långt ifrån det första projektet för att skapa konstgjorda lemmar så nära som möjligt i dag. I synnerhet finns proteser redan, kommandon till vilka överförs av elektriska signaler genom muskler. Erfarenheterna från forskare vid University of Pittsburgh med makaker är också kända och skickar mentala kommandon till en mekanisk hand som skalade bananer för dem.
Den grundläggande nyheten i protesen, skapad av forskare vid Johns Hopkins University, är att för första gången implanterades ett neuralt gränssnitt i den mänskliga hjärnan. DARPA avsatte 34,5 miljoner dollar för genomförandet av projektet.
Fem frivilliga testade proteser som väger cirka nio kilo, ungefär samma som en vanlig mänsklig hand. Protesen har 22 frihetsgrader, inklusive oberoende rörelser för varje finger, och viss feedback, särskilt - separata beröringsfunktioner.
Forskare vid California Institute of Technology och University of Pittsburgh stöder denna forskning genom att skapa mikrokretsar med elektroder som liknar små hårstrån - med målet att avsevärt förlänga livslängden, utan vilka patienter är dömda att regelbundet utsätta sig för allvarliga risker för periodisk hjärnkirurgi.
Bone Fusion Kitt
Ett annat mål med DARPA-forskningen är att skapa konstgjorda, men ändå levande material som kitt eller kitt för att behandla benfrakturer. Efter att fusionen av benvävnad med öppna frakturer tar lång tid behöver patienten ofta många operationer och långvarig behandling.
DARPA har lanserat ett program som heter Fracture Putty, där forskare skapar ett aktivt material som, när det appliceras på eller runt ett öppet fraktur, återställer benbärande egenskaper inom några dagar.
Det skapar en slags benliknande struktur, och när sprickan läkar, sönderdelas den till ofarliga absorberbara produkter.
Om experimentet är framgångsrikt kommer benläkningsprocessen att reduceras drastiskt. Det är riktigt, inom ramen för projektet, måste forskare lösa ett antal tekniska problem. Till exempel måste nya absorberbara lim skapas som kommer att ha samma mekaniska egenskaper som benvävnad - liksom biomaterial som skapar en benliknande inre struktur.
En värld utan sjukdom
Men kanske det mest ambitiösa projektet från DARPA-byrån är relaterat till önskan att helt utrota smittsamma sjukdomar. Enligt amerikansk statistik är 44% av alla registrerade patogener RNA-virus (det vill säga deras genetiska information kodas i ribonukleinsyramolekyler som finns i cellerna i alla levande organismer).
I synnerhet är influensa- och hepatitvirus RNA-virus. De kännetecknas av höga mutationsgrader och förmågan att anpassa sig till en föränderlig miljö, som hände i Pandemic H1N1 (”svininfluensa” 2009). Men det viktigaste är att även de mest kraftfulla antibiotika blir värdelösa i kampen mot dem, eftersom infektioner har lärt sig att snabbt anpassa sig till dem.
Prophecy-programmet undersöker utvecklingen av virus. Det slutliga målet är att skapa läkemedel för att bekämpa sjukdomar som kan hota mänskligheten i framtiden. Redan flera laboratorier på byråns instruktioner bedriver uppfödning av virus och diagnostisering av deras mutationer.
exoskeleton
Forskare är övertygade om att på grundval av dessa uppgifter mycket snart kommer det att vara möjligt att exakt förutsäga i vilken riktning denna eller den vanliga sjukdomen kommer att utvecklas - och att läkemedlet i god tid för att bekämpa den kommer att undvika spridningen av sjukdomen.
Detta är naturligtvis bara en liten del av DARPA: s biologiska forskning. Kemikalier har redan testats att, när de injiceras i kroppen utan kirurgi, läker inre sår och blödning.
Det finns ett projekt vars utveckling gör det möjligt för personer med synskador att köra bil - med hjälp av elektroniska sensorer monterade i handskar. En flexibel och lätt stöddräkt utvecklas, vilket helt eliminerar skador i alla typer av aktiviteter.
Nästan alla de revolutionära teknologierna för de hemliga genierna i Pentagon ser till en början otroligt ut. Men deras framgångsrika implementering kan förändra mänsklighetens liv i framtiden.
Nikolay MIKHAILOV