поводу программного обеспечения, используемого для управления процессом 3D-печати. Потенциал для шпионажа и кибернетических злоупотреблений очевиден. Враги попытаются украсть программные файлы, которые обеспечивают 3D-принтеры инструкциями. В случае успеха враг получит доступ к информации о том, как производить критически важные военные компоненты или даже основные системы вооружения, что значительно облегчит его усилия по выявлению слабых мест этих систем. Конечно, это может работать в обе стороны. Защитник может создать "горшочек с медом", содержащий несовершенные конструкции, которые могут обернуться против врага, когда тот попытается их использовать.

Конечно, хакер также может внедрить вредоносное ПО в программное обеспечение автоматизированного проектирования (CAD) 3D-принтера, нарушив процесс AM. Это может проявиться в сбое производства или изготовлении некачественных деталей. Такую подделку киберданных может оказаться трудно предотвратить или даже определить, когда она произошла.

 

Резюме

За последние годы в аддитивном производстве был достигнут значительный прогресс в обеспечении повышенной гибкости, значительной экономии и больших возможностей для инноваций по сравнению с субтрактивным производством. Уже говорят о "4D-печати": печати изделий, способных менять форму или функцию с течением времени в ответ на изменения в окружающей среде. Хотя препятствия для роста АМ остаются - например, угроза, связанная с коррупцией в производственном программном обеспечении, - его общие перспективы выглядят многообещающими. АМ не вытеснит субтрактивное производство в ближайшее время, но, похоже, ему суждено увеличить свою долю рынка по сравнению с СМ, сохраняя при этом потенциал для значительного улучшения и, возможно, преобразования военной логистики.

 

Бионауки: CRISPR и "точная" биологическая война

Несколько лет назад Национальная академия наук, инженерии и медицины США собрала группу экспертов для оценки угрозы биологической войны. По завершении отчета председатель группы Майкл Империал, микробиолог из Мичиганского университета, заявил: "Правительство США должно уделять пристальное внимание этой быстро развивающейся области, так же как оно уделяло внимание достижениям в области химии и физики в эпоху холодной войны". Он предупредил о новых опасностях на горизонте, признав при этом: «Невозможно предсказать, когда произойдут конкретные благоприятные события; сроки будут зависеть от коммерческих разработок, академических исследований и даже конвергентных технологий, которые могут появиться за пределами этой области».

В широком смысле, возникающая биоугроза проявляется в нескольких формах. Одна из них связана с воссозданием известных патогенных вирусов, таких как оспа. Также могут быть получены редкие заразные вирусы, против которых у населения может быть слабый иммунитет и для которых не хватает вакцин. Существующие вирусы также могут быть модифицированы подобно естественным мутациям, чтобы представить их в новых формах. Еще один источник беспокойства связан с растущим потенциалом создания синтетического биооружия.

Рассмотрение всего спектра существующих и возникающих угроз биологической войны выходит далеко за рамки данной книги. Основное внимание здесь уделено синтетической биологии в целом и крупному прорыву в бионауках в частности, известному как CRISPR-Cas9.

Британское Королевское общество определяет "синтетическую биологию" как область исследований, включающую «проектирование и создание новых искусственных биологических путей, организмов или устройств, или переделку существующих естественных биологических систем». Биотехнология предполагает заставить клетки производить белки, которые они обычно не производят, путем вырезания гена из одного организма и вставки его в другой. Дизайн белков и синтез дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) сегодня позволяют производить белки, которые по отдельности или вместе делают то, чего не делает природа. Возможность синтезировать ДНК по частям появилась в конце 1980-х годов. Возможность создавать ДНК с нуля позволила инженерам по метаболизму объединять гены из разных организмов для построения новых путей, что открывало перспективу создания молекул, недоступных для химии. Синтез ДНК стал более широко доступен в начале 2000-х годов, а первая международная конференция по синтетической биологии состоялась в Массачусетском технологическом институте в 2004 году.

Рост исследований в области синтетической биологии стал возможен благодаря использованию достижений молекулярной биологии и генной инженерии с опытом других отраслей биологии, а также химических и физических наук. Вычислительные мощности, более совершенное программное обеспечение для машинного обучения и анализа изображений и данных, и даже 3D-печать - все это вносит ключевой вклад в развитие синтетической биотехнологии.

 

CRISPR-Cas9

Несколько лет назад я участвовал в совещании по новым технологиям в Центре новой американской безопасности в центре Вашингтона, округ Колумбия. Центр - это общественно-политический институт, известный как "мозговой центр", специализирующийся на вопросах национальной безопасности. Среди присутствующих был Роберт Ворк, который недавно покинул пост заместителя министра обороны. Мы с Бобом знакомы уже несколько десятилетий, и я был рад оказаться напротив него за столом переговоров.

Во время вступительной дискуссии обсуждались уже знакомые технологии, такие как направленная энергия, гиперзвуковые двигатели и робототехника. Затем разговор перешел к тому, что называется "CRISPR".

Я понятия не имел, что такое CRISPR.

Глядя через стол, я видел, как Боб понимающе кивал, когда коллега говорил о своих опасениях, что CRISPR может стать "переломным моментом" в решении проблем безопасности, стоящих перед Соединенными Штатами. Боб согласился, отметив, что этот вопрос привлек внимание на самом высоком уровне администрации Обамы.

Мой подход в таких ситуациях, когда я совершенно не понимаю, что происходит, заключается в том, чтобы внимательно слушать разговор в надежде, что в конце концов он расскажет о том, что обсуждается в понятных мне терминах.

Не повезло.

После того, что показалось вечностью - вероятно, пять минут или около того - я наклонился к Бобу и спросил, sotto voce, "Боб, что такое CRISPR?".

"Редактирование генов!" - прошептал он в ответ. "Это техника редактирования генов, которая революционизирует биологические науки".

Было ясно, что мне предстоит серьезная домашняя работа.

Боб, как это почти всегда бывает, оказался прав. Перспективы разрушительных достижений в области синтетической биологии получили серьезный толчок после открытия нового метода редактирования генов, основанного на молекуле CRISPR-Cas9 или просто CRISPR. CRISPR расшифровывается как Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Это уникальные последовательности ДНК, встречающиеся у некоторых бактерий и других микроорганизмов. Эти последовательности, а также расположенные рядом с ними гены, называемые "CRISPR-ассоциированными" (или "Cas") генами, образуют иммунную систему, которая защищает от вирусов и других форм инфекционной ДНК.

Система CRISPR идентифицирует, разрезает и удаляет ДНК. Наиболее изученная система CRISPR связана с белком Cas9, отсюда "CRISPR-Cas9". В 2012 и 2013 годах исследователи начали модифицировать CRISPR-Cas9 и использовать его для редактирования геномов растений, животных и микроорганизмов. (Геном - это весь набор ДНК организма, включающий все его гены). CRISPR представляет собой значительное улучшение по сравнению с другими подобными технологиями по простоте использования, скорости, эффективности и стоимости. Он работает путем объединения фермента (Cas9, нуклеаза), который разрезает ДНК, с направляющей частью генетического материала - направляющей РНК (рибонуклеиновая кислота) - для определения места