外媒盤點五角大樓實驗室成果:人造血液、有觸覺的假肢

2021-01-15 參考消息

參考消息網8月16日報導 西班牙《趣味》月刊4月號文章稱,網際網路和全球定位系統(GPS)是美國國防部高級研究項目局(DARPA)的昔日成果,現在它又憑藉救援機器人、人造血液和類人假體等新成果再次給人們帶來驚喜。

未來機器人

在人們對於機器人搶佔人類就業崗位感到越來越擔心的時候,美國國防部高級研究項目局還在計劃用機器人取代人類,但卻是從事一些對人類來說過於危險的任務,比如深入災難現場進行救援等。

在項目局看來,2011年日本福島核電站事故就是人類需要作出回應的證明。於是,它想到的最好方法就是舉辦機器人挑戰賽。這項國際性賽事的目的是促進災難救援機器人的研發。

人們所熟悉的機器人基本上都具備能夠在可控環境下承擔特定任務的自動裝置。但是,救援機器人必須能適應各種突發狀況和不安全的環境。因此,在今年春季舉辦的新一屆機器人挑戰賽上,新添了很多挑戰項目,比如在彎曲線路上駕駛高爾夫車、轉動閥門、爬升、移走瓦礫堆和爬梯子等。

從參賽的23支隊伍的比賽情況看,機器人的技能還有很大提升空間。奪得200萬美元大獎的機器人是由韓國團隊開發的名為「Hubo」的機器人。它的多功能性使其能夠在需要的時候直立行走,而在其他情況下可以自動切換到輪式行走。

美國國防部高級研究項目局還參與了其他類型機器人的研發,如世界上跑得最快的獵豹機器人,其時速可以達到每小時50公裡,超過了牙買加「飛人」博爾特每小時45公裡的人類最快速度。

控制大腦的移植體

在美國總統歐巴馬2013年宣布「腦計劃」(BRAIN)時,美國國防部高級研究項目局立刻做出回應。項目局負責人表示,了解人類大腦的各項功能可以為新一代信息處理系統的設計提供靈感,還能修復腦部損傷,開發新的診斷和治療手段,並研製用於恢復創傷的設備。項目局表示十分看好BRAIN計劃,並打算拿出5億美元預算,這僅僅是用於2014年的研究。

軍人是最易受到腦部損傷的人群,這也是DARPA決定與該研究計劃合作的原因。2000年以來,美軍方當中被診斷為顱腦創傷的人超過了27萬。這種慢性疾病難以恢復,且缺少治療手段。

DARPA提出的解決方案是恢復活躍記憶計劃(RAM)。該計劃負責人賈斯廷·桑切斯指出,這項計劃主要致力於開發神經假體,用於填補受損大腦區域的空白。植入體有助於形成新的大腦記憶,並促進對現有記憶的儲存。神經假體在大腦中的作用通過電子刺激,但對於它的有效性尚存疑問。

DARPA的另一個用來治療創傷後壓力的計劃被稱為「新興療法的系統神經技術」。在不到1年的時間裡,DARPA已經開發出了樣品和一個微縮硬體。最初的臨床試驗在7名患者身上展開。

該計劃的目的不止於此。麻薩諸塞州總醫院研究員亞歷克·威傑指出,「計劃的目標是要構建一個能夠調解情緒的裝置」。他領導的團隊是RAM計劃基金最大的受益者之一。這一計劃成功後,美國將擁有可以治療七大心理疾病的技術,包括成癮症和抑鬱症等。

有血有肉的假肢

除了壓力和神經創傷,軍人也要暴露於可能會導致失去四肢的各種直接威脅當中。因此,2006年DARPA推出了「革命性假肢」計劃,並於去年宣布,已經成功讓一名28歲的年輕人恢復了觸覺。這名年輕人過去十年來因為骨髓損傷一直處於癱瘓狀態。

研究人員用一隻假手使這名年輕人恢復了部分自主性。新的機器手直接連接到大腦皮層,讓他可以通過大腦支配手的活動,就和真的四肢一模一樣。

雖然此前已經有過大腦控制的假肢,但DARPA的最大進步在於「關閉了迴路」,也就是雙方向的神經刺激。為了能通過大腦支配假肢活動,大腦需要傳送信號到假肢,但是為了獲得觸覺,這種神經刺激還必須反方向地發出反饋信號。DARPA研製的假肢的傳感器符合每個手指的指壓,從而形成電子刺激並傳遞至大腦,從而提供了觸覺。

DARPA研製的有觸覺的假肢並非第一例。2014年,美國藥管局批准了「DEKA手臂系統」上市銷售。這種手臂系統通俗地被稱為「盧克」,即《星球大戰》中天行者盧克的機械臂。雖然這種機器手臂沒有觸覺,但可以藉助植入的傳感器幫助使用者完成大部分動作。在藥管局批准其上市時指出,DARPA是讓夢想成真的地方。

新鮮的人造血液

任何一位RH陰性O型血的捐獻者都知道,流淌在他們血管中的血液是世界上最令人垂涎的東西,因為它適用於任何需要輸血的人。但是在戰場上,卻很難找到一位合適的捐獻者,因此DARPA決定,在他們的研究計劃中必須包括人造血液。

這就是2008年批准的「血液基因轉變」項目。這個200萬美元預算的項目的目的是通過器皿培養造血系統,產生新的紅細胞。在推出該項目以前,1單位的人造血液成本為8.18萬歐元。在DARPA的資助下,負責該項目的阿泰裡奧西特生物技術公司在2010年宣布,已經將成本降低至4500歐元。

這項技術源於臍帶。一條臍帶大約可以製造出20個單位的可用血液,而通常每一次輸血平均需要6個單位血液。目前,該項目集中於提高紅細胞功能的研究。(編譯/王萌)

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