今年2月,DARPA国防技术办公室发布广泛机构公告,项目名称为“无线电生物”(RadioBio),项目编号为HR001117S0021,征集业界对生物电磁信号传递的创新性研究方案,并准备投资研究。
1、研究目标
RadioBio计划的目标是确定是否在生物系统之间存在有意图的信号传输现象,若存在,将确定有关传输机理以及传递的信息,探索这些自然“天线”的结构和功能如何能够在噪声和杂波背景环境下产生和接收信息。
2、项目背景
100多年来,生物学家一直在研究细胞以及各种生物系统之间的通信,对细胞间的化学信号传递进行了深入研究。当前,化学信号传递作为大量生化过程的基本组成的观点已被普遍接受。然而,生物系统是由物理实体组成的,许多实体不断被充入电荷,并处于运动之中,因此会产生电磁波。在单个细胞内,不同的生物结构在大范围空间维度(从纳米级到米级)存在,同时存在类似大范围的现象学时间尺度(皮秒级“万亿分之一秒”到分钟级)。这些空间和时间尺度与物质多样性和个体生物结构相结合,不可避免地存在大范围电磁波谱与生物系统的相互作用。另外,各种生物结构与人工谐振结构以及天线类似,并可能对电磁辐射产生类似的响应。
这些相互作用的结果已经为人所知,包括视觉、光合作用、生物发光、神经网络、磁导航。但是关于生物系统KHz到THz频段电磁交互作用的信息非常有限。一些理论文献,有些是10年之前的,证明各种电磁交互的可行性,包括THz与DNA的交互。THz辐射是来自细胞膜的辐射,KHz是来自系统体的辐射。同时,各种实验证明了Hz到皮赫兹(PHz)范围电磁场对细胞和组织影响的初步证据。而且,对特定的生物结构进行了假设,如扮演开关、二极管、变压器、放大器的角色。然而,以前公开的结果都没有明确断定生物系统间的电磁信号传输是否存在。另外,许多实验在用参数化或定量方式研究时都没有成功,没有用实验方法对量化的理论预测进行测试,也没有对系统误差进行有效控制。