美国DARPA“最神秘”的生命科学引擎

DARPA官网

潘 展|撰文

提到美国国防高级研究计划局（DARPA），很多人首先想到的是互联网、GPS、隐身技术，以及人工智能。

事实上，这家成立于冷战时期的机构，还孕育着美国最激进的生物科技研发计划。而承担这些任务的，正是DARPA旗下最年轻、也是近年来发展最快的部门——生物技术办公室（BTO）。

从脑机接口、AI设计蛋白，到合成生物学、生物制造，再到战场医疗和农业安全，BTO几乎覆盖了现代生物技术的所有前沿方向，也成为美国国防科技战略的重要组成部分。

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DARPA：美国“高风险、高回报”科研的代表

DARPA成立于1958年，源于苏联发射第一颗人造卫星“斯普特尼克1号”后，美国希望建立一个能够提前布局颠覆性技术的机构，避免再次遭遇“技术突袭”。

利用光信号在活细胞内直接操控DNA与RNA的合成过程概念图，图源DARPA官网

与美国国家科学基金会（NSF）或美国国立卫生研究院（NIH）不同，DARPA并不建设实验室，也很少长期资助基础研究，而是充当“科技总设计师”。其项目聚焦国家安全需求，资助高风险、高回报研究，项目周期通常为3—5年。最大特点是项目经理拥有极大自主权，可快速组建跨机构团队，一旦达到目标，项目即结束，成果转交军方、企业或其他政府机构继续发展。

过去60多年，DARPA推动了一系列改变世界的技术，ARPANET（互联网前身）、GPS等只是其中最具代表性的技术之一。此外，还包括自动驾驶、语音识别以及现代人工智能的一系列基础技术。

DARPA的6大技术办公室，图源DARPA官网

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BTO的核心目标与代表性资助项目

如今，DARPA拥有多个技术办公室，而BTO则负责生命科学方向。长期以来，DARPA的生命科学研究分散在不同部门。随着基因组学、合成生物学、神经科学和人工智能快速发展，五角大楼意识到，生物学正在成为继信息技术之后的新一轮战略技术平台。

因此，DARPA于2014年正式成立BTO，将分散的生命科学项目统一管理，希望利用生物学、工程学等跨学科融合，开发具有革命性的技术，解决未来战争和国家安全中的重大问题。

成立后的BTO迅速成为DARPA增长最快的技术办公室之一，其研究范围早已超越传统医学，而是覆盖整个生物经济体系。目前，BTO主要围绕三大研究方向开展工作：

一是构建“生物数据工厂”。这是近年来BTO最重要的发展方向，目标是像训练大语言模型一样，让AI学习生命系统规律，构建生物基础模型，实现自动化实验室与生成大规模生物数据、序列设计与功能预测，甚至构建虚拟细胞。这一方向与当前AI制药、AI蛋白设计的发展高度契合，也代表着美国希望建立下一代数字生物学基础设施。

二是提升战场医疗能力。这是BTO最具国防特色的任务，研究内容包括战场快速诊断、生化威胁检测、创伤救治、士兵身体与认知能力增强、康复和功能恢复等。例如，目前正在推进的ABC项目，希望研发适用于战场环境的新型麻醉技术；AWARE项目则探索通过药物和设备，在睡眠不足情况下安全提升士兵警觉性，而不产生明显副作用或依赖性。

三是建设未来生物制造体系。BTO认为，未来战争不仅比拼武器，更比拼供应链。因此，其重点发展分布式生物制造、生物材料、微生物制造平台等。目标是在偏远地区甚至战场前线，实现药物、蛋白质、材料等关键物资的按需制造，提高后勤保障能力。

BTO正在资助的代表性项目，图源：DARPA官网

作为DARPA的组成部分，BTO同样并不从事实验研究。它更像一家专注于生物领域前沿科技投资的“项目管理机构”。这种“小机构、大网络”的模式，使DARPA能够快速整合全美创新资源，并不断更新研究方向。

成立十余年来，BTO已支持数十项具有代表性的前沿计划。包括脑机接口，推动高带宽神经接口研究，为假肢控制、人机协同和神经疾病治疗奠定基础；研发高度灵活的智能仿生义肢，使截肢患者能够完成精细动作（Revolutionizing Prosthetics）；利用人工智能自动阅读海量癌症文献，构建疾病机制模型，为科研人员提出新的研究假设（Big Mechanism）；开发分布式、按需生产蛋白质和生物药物的新型制造体系，以缩短疫苗、抗体等关键生物制品的供应时间（RPM））。

此外，近年来BTO还推出了农业防御（Ag×BTO）、微生物保存（AMPHORA）、材料防护（Arcadia）等新计划，将研究范围扩展至农业、生物制造、生态安全等领域。

虽然DARPA的使命服务于国家安全，但其许多成果最终都会进入民用领域。尤其是在人工智能与生命科学深度融合的背景下，BTO越来越像美国打造未来“生物经济”的战略引擎：一方面满足国防需求，另一方面通过高风险投入培育下一代通用生物技术平台。

成立仅十余年的BTO已经成为DARPA最具活力的技术办公室之一。它正试图把生物学转化为一种可编程、可设计、可制造的工程体系。它的布局折射出一个清晰趋势：未来国家竞争，不仅是芯片和人工智能的竞争，也是生物技术与人工智能深度融合能力的竞争。对于全球科研界而言，BTO既是美国前沿科技创新的重要窗口，也是观察未来生命科学发展方向的重要风向标。

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