为了满足军事上及时和准确的双重要求,美国国防部大力投资开发了性能强大的电子和机械传感器,同时投入大量人力来维护和操作这些传感器。早在冷战时期,美国国防高级研究计划局(DARPA)一直开展相关的研发工作,开发了诸如 VELA 卫星和地震仪等技术,以确保老对手苏联遵守“禁止核试验条约”。

近六十年后的今天,对信息的需求同样迫切,不过国家安全形势和监控分布式活动的挑战变得更加复杂。军方的传统传感器并不能胜任全部任务

幸运的是,大自然无惧复杂问题的处理,提供了潜在的解决方案。DARPA 新的先进植物计划(APT)将看似简单的植物视为下一代情报收集者。该计划致力于设计在环境中可以自给自足的植物型传感器,并且能够使用现有硬件技术进行远程监控。

APT 计划旨在利用植物的自然机制来感知和响应环境刺激,并将其扩展到检测某些化学物质、病原体、辐射甚至电磁信号的存在。该计划的目标是修改植物的基因组,以便实现特定类型感应的编程,并在相关刺激下触发谨慎的响应机制,同时保证这样做不会影响植物本身的繁殖能力。如果该计划成功实现,它将提供一个无需(人造)能源的、耐用的、隐秘的、且能够广泛部署的新型传感平台。这样的传感器将不仅仅局限于军事用途,比如用于地雷识别与排除,或者过去战争和测试场所遗留的未爆炸的残留物。

DARPA APT 的项目经理 Blake Bextine 表示,“植物能够做到高度适应环境,自然地表现出对光照和温度等基本外界刺激的生理反应,而且在某些情况下对触觉、化学物质、病虫害和病原体也有生理反应。新兴的分子和建模技术或许能够重新编译这些检测和汇报能力,使其接受刺激的范围更广。这不仅开辟了新的情报网络,而且还减少了使用传统传感器带来的人力风险和成本。

DARPA 的 APT 计划意在修改多个复杂特征,赋予植物新的能力,使它们能够感知和汇报很多的刺激。其终极目标是力求做到尽可能少的修改。然而,该计划的成功与否取决于解决修改后的植物如何分配内部资源,并保证其在自然环境中赢得竞争。

过去这种类型的实验通过虹吸维持植物所需的资源,来降低植物适应性。APT 将继续努力改善植物收集和分配资源的方式,并优化其适应性,使修改后的植物与微生物、动物、昆虫和其他植物等自然应激物质之间能够产生相互作用,从而蓬勃发展。

“先进植物技术是以合成生物学计划为核心,与 DARPA 在该领域的其他工作一样,我们的目标是开发一个高效的迭代系统来设计、构建和测试模型,以便最终获得一个能够应用于各种场景的适应性强的(传感)平台,”Bextine 表示。

最终使用哪些植物,刺激和修改作为概念证明,将由相关科研人员向 APT 提议决定。

该计划的初步工作将在实验室、温室设施以及模拟自然环境中进行,遵守所有适用的联邦法规,并由生物安全委员会监督。如果研究成功,后续的真实环境试验将在美国农业部动植物卫生检验局的支持下,按照植物生物安全的所有标准规定进行。

APT 将依靠现有的基于地面、空中和太空的技术来远程监控植物的汇报工作。目前使用的系统已经能够从远距离测量植物温度、化学成分、反射率和植物体形等要素。APT 计划将不会资助新型监控硬件的开发,只依靠现有的硬件技术。

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编辑:Ren    校审:郝锕铀

参考:

https://www.darpa.mil/news-events/2017-11-17