今年2月,DARPA國防技術辦公室發布廣泛機構公告,項目名稱為“無線電生物”(RadioBio),項目編號為HR001117S0021,征集業界對生物電磁信號傳遞的創新性研究方案,并準備投資研究。
1、研究目標
RadioBio計劃的目標是確定是否在生物系統之間存在有意圖的信號傳輸現象,若存在,將確定有關傳輸機理以及傳遞的信息,探索這些自然“天線”的結構和功能如何能夠在噪聲和雜波背景環境下產生和接收信息。
2、項目背景
100多年來,生物學家一直在研究細胞以及各種生物系統之間的通信,對細胞間的化學信號傳遞進行了深入研究。當前,化學信號傳遞作為大量生化過程的基本組成的觀點已被普遍接受。然而,生物系統是由物理實體組成的,許多實體不斷被充入電荷,并處于運動之中,因此會產生電磁波。在單個細胞內,不同的生物結構在大范圍空間維度(從納米級到米級)存在,同時存在類似大范圍的現象學時間尺度(皮秒級“萬億分之一秒”到分鐘級)。這些空間和時間尺度與物質多樣性和個體生物結構相結合,不可避免地存在大范圍電磁波譜與生物系統的相互作用。另外,各種生物結構與人工諧振結構以及天線類似,并可能對電磁輻射產生類似的響應。
這些相互作用的結果已經為人所知,包括視覺、光合作用、生物發光、神經網絡、磁導航。但是關于生物系統KHz到THz頻段電磁交互作用的信息非常有限。一些理論文獻,有些是10年之前的,證明各種電磁交互的可行性,包括THz與DNA的交互。THz輻射是來自細胞膜的輻射,KHz是來自系統體的輻射。同時,各種實驗證明了Hz到皮赫茲(PHz)范圍電磁場對細胞和組織影響的初步證據。而且,對特定的生物結構進行了假設,如扮演開關、二極管、變壓器、放大器的角色。然而,以前公開的結果都沒有明確斷定生物系統間的電磁信號傳輸是否存在。另外,許多實驗在用參數化或定量方式研究時都沒有成功,沒有用實驗方法對量化的理論預測進行測試,也沒有對系統誤差進行有效控制。