一场五角大楼的豪赌 美国大力推动生物学研究

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目前，美国国防部高级研究计划局（DARPA）正在大力推动生物学研究，但一些科学家质疑其高风险手段能否奏效。

DARPA资助、约翰斯·霍普金斯大学开发的仿生假肢

图片来源：Zackary Canepari

当Geoffrey Ling提及技术的未来时，他的观念可谓天马行空。Ling热切地描绘了这样一个世界：人们的寿命远远超过自然长度，意识能被下载到外部的“硬盘驱动器”里。“未来20年，我们的大脑将能高速旋转。我们已经进入了这一领域。”

接受过神经学培训的Ling还是一位陆军上校和美国国防部高级研究计划局（DARPA）首个生物基金办公室主任。DARPA于2014年4月启动的生物技术办公室（BTO）致力于支持各种天马行空的技术设想，从为士兵设计的动力外骨骼到能控制精神疾病的大脑植入物。DARPA在其他领域的计划同样“疯狂”。

1957年，苏联先于美国发射了世界第一颗人造卫星Sputnik。1年后，美国成立DARPA，该机构的任务是预防此类突然事件再次发生。因此，BTO的项目管理者能够不经过同行评议等复杂过程自由地将数百万美元投入到大胆的项目中。而且，通过在技术研发阶段就与申请者密切合作，该机构旨在帮助相关技术渡过死亡难关——从基础研究到商业化应用。

而这个咄咄逼人且高风险的策略已经取得了惊人成功，其中最著名的是该机构在上世纪70年代研发的互联网技术。这些成功极大地鼓舞了能源部能源高级研究计划局（ARPA-E）等一系列模仿者。ARPA-E主要致力于资助高风险的可替代能源研究。

但有人怀疑DARPA的全速前进模式也能适用于生物学领域。他们认为，生命系统更加复杂，存在大量未知或难以控制及设计的变数。而且，由于该机构的生物学研究直接适用于人类，因此相关研究充满了伦理关注。例如，旨在生产更绿色生物燃料的合成有机物也可能制造爆炸物，而治疗伤员的脑刺激技术也可能用于提高战斗力。

得克萨斯州生物政策顾问Edward Hammond想知道，DARPA在与研究人员接触时是否心怀不轨。“你不知道DARPA的真实想法是什么。”他说，“它们非常善于寻找那些能解决其感兴趣问题的人。”

虽然如此，许多生物学家依然乐意从国防部（DOD）获得经费以进行创新计划，例如研发更好的修复技术和改善精神健康疗法等。而Ling强调，DARPA理解这些担忧：BTO的每个项目都设有生物伦理咨询委员会。此外，他表示，如果幻想的生物技术不可避免，那么DARPA的职责是投资它们，加快研发进程。

“有人认为这是可怕的。”他说，“但我认为这令人兴奋。”

快速反应

自2001年以来，DARPA开始信奉生物科学。当时，炭疽病毒被寄给媒体办公室和国会议员，引发了公众对生物恐怖主义的恐慌。随后的阿富汗和伊拉克战争，促使该机构资助神经学、心理学和大脑—计算机界面，以帮助受伤的退伍军人。到2013年，与生物有关的项目数量增加，DARPA决定统一加强这些计划。自然，时任DARPA 科学部副主任的Ling接手了这个新办公室和2.88亿美元的年度经费。

华盛顿州科学史学家George Dyson表示，该办公室当然会加速研究，原因之一是迅速完成任务的军队文化，纵观计算机等DARPA正在进行的项目，“军方总是迅速资助他们感兴趣的东西”。

一个好的案例是DARPA对总统奥巴马2013年提议的人脑创新计划的反应。该计划是一个备受瞩目的多机构合作计划，致力于理解大脑线路。在资金分配方案出台前，国立卫生研究院（NIH）花费数月时间设计了一个10年战略计划，科学基金会（NSF）则开展了一个相关研究项目竞赛。而DARPA却迅速汇集5000万美元经费，投入到几个5年项目中。

目前，这些项目已移交给BTO。例如，一个名为“恢复快速存储”的项目，致力于研发一种刺激设备，帮助脑损伤士兵恢复记忆能力。另一个名为SUBNETS的项目，正在研发一种能治疗7种精神病和神经失调的大脑植入物。作为第一步，这两个项目将监控接受了临时电极植入的癫痫患者的大脑活动。这些电极植入到患者的癫痫发作初始位置。研究者要求患者进行记忆训练或执行涉及神经通路的记忆任务——这些过程可能受到成瘾或抑郁等的损害，并记录下电路模式。

但取得成功仍需时间。“毫无疑问，这是非常野心勃勃的计划。”SUBNETS项目联合领导者、加州大学旧金山分校神经外科医生Edward Chang说，“我不认为会有人天真地认为能在未来5年轻松地解决这些问题。”

独特模式

另外，DARPA的资助过程也让那些习惯了普通机构的细致同行评议过程的研究人员感到不安。在DARPA，大多数权力属于项目管理者，他们周旋于学术机构、产业界和海陆空三军之间。他们还能独自设计创新计划，邀请研究者申请执行该项目，并从中选择他们认为可能完成目标的团队。然后，他们会在执行过程中与研究者合作，指导项目进程。

DARPA会严格要求其经费接受者的工作，一旦未能完成时间表，经费会被迅速削减。例如，2007年，DARPA开始了一个名为RealNose的项目：开发具有嗅觉感受器的人工狗鼻子，以侦测化学武器等有气味物品。但3年后，在了解到受体蛋白在室温下过于不稳定后，该机构扼杀了这个项目。

BTO副主任Alicia Jackson表示，跟随DARPA安排的研究人员通常能够自由地发表其结果，极少的项目会被归于秘密等级。但DARPA经费接受者也要放弃部分自由：例如，如果他们在研发过程中意外发现有趣的问题，也不能用DARPA的经费继续研究。

“最初，它是在文化方面的改变。”SUBNETS项目负责人之一、麻省综合医院神经外科医生Emad Eskandar说。不过，他与同伴、神经医生Darin Dougherty认为，DARPA的监督能促使项目更好地运行下去。“这帮助我们专注于项目，并不断向前发展。”Dougherty说。

进军生物领域

当然，Ling决心证明DARPA的模式也同样能作用于生物科学领域。其中一个让他津津乐道的成功是仿生假肢。该假肢由DARPA与生物技术公司DEKA共同研发，能获取大脑运动皮层发射来的电脉冲信号，然后将这些信号翻译成恰当的行为。它能帮助穿戴者完成一些复杂任务，例如处理软水果和攀岩等。

去年，美国食品药品监督管理局批准了这一设备，DEKA公司表示，目前正在进行商业化生产。DARPA与约翰斯·霍普金斯大学等机构也合作研发了类似假肢。所有这些假肢正在癫痫患者身上进行试验，以期大脑植入物能将他们的意图转化为支配假肢的电脉冲信号。

BTO还接管了DARPA的健康项目，其中包括试图将能捕食其他细菌的细菌植入抗菌药物。而其他项目则有更明显的军事用途，例如，能提高士兵力量和速度的外骨骼。一个名为“叙事网络”的项目则在研究大脑如何对不同的故事和命令作出反应，这将有助于说服受侵袭的村民接受美国军队的援助，或促使恐怖分子脱离组织。

Ling和同事怀揣着这样的理念：越脱离现实越好。“我们在寻找说‘是’而非‘不是’的方式。”他说。

但对于所有这些突破性进展，没有证据显示DARPA的快速跟进方式比同行评议筛选更有优势。而且，与NSF和NIH等机构不同，DARPA不会公开其经费，也不会进行内部分析，以决定项目管理者是否选择了最好的团队和资助了最好的科学。

屏蔽此推广内容　　但如果DARPA不放慢节奏以评估其成功与否，那它会评估其项目对社会的影响吗？Ling说是的，并指出伦理学家会对BTO的项目进行指导。尽管如此，仍有研究人员表示怀疑。俄勒冈健康与科学大学退休神经学家Curtis Bell担心脑刺激等技术会被用来控制人类，这类似20世纪中叶用来处理麻烦囚犯的脑前额叶切除术

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但Ling认为，DARPA需要毫不犹豫地跳出争议：如果美国不这么做，其他人也会这么做。“我们唯一能做的就是做这件事。在某种程度上，我们也要思考如何减轻它们的不良后果。”

Ling表示，他计划在明年能进一步扩展其办公室，以获得其他领域的惊人发现。目前，BTO有11位项目管理者，专门负责从传染病到自然生态系统等诸多领域的创新，并试图扩展到更遥远的领域，例如古生物学和天文学等。Ling表示，一位小行星专家将能帮助开发应对外太空威胁的项目以及寻找其他星球上的生命迹象。“毫无疑问，这将是人类历史上最令人激动的科学新闻。我也希望那是由DARPA资助的。”他说。

来源：中国科学报