생명공학이란 무엇입니까?

현대 생명공학이란 무엇인가?

현대 생명공학의 등장은 1970년대에 시작되어 이제 첨단기술 집단 사이에서 눈부시게 멋진 작품이 되었다. 이 기술은 군사 및 민간의 이중 용도로 사용되며 광범위한 응용 가능성을 가지고 있습니다. 이는 인류가 직면한 식량, 건강, 에너지, 환경 및 기타 문제를 해결하는 새로운 수단을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 군대의 전투 효율성과 생존 가능성을 크게 향상시키는 새로운 길을 열어줄 수 있습니다. 현대생명공학기술의 심층적인 발전과 폭넓은 응용은 컴퓨터기술혁명에 이은 금세기의 또 하나의 중요한 기술혁명이며, 현대군사기술혁명의 새로운 힘이다.

기본 의미

현대 생명공학은 생명 과학을 기반으로 하며 유기체(또는 생물학적 조직, 세포 및 기타 구성 요소)의 특성과 기능을 사용하여 기대되는 성능을 갖춘 제품을 설계하고 구성합니다. 물질이나 새로운 균주, 그리고 공학적 원리가 결합되어 제품을 가공, 생산하거나 서비스를 제공하는 종합 기술입니다. 이 기술은 다음과 같은 의미를 담고 있습니다: 유기체의 유전 유전자를 변형 또는 재조합하고 재조합 유전자를 세포에서 발현시켜 인간이 필요로 하는 새로운 물질을 단순하고 일반적인 생체분자로부터 생산하는 유전 기술; 원료에서 출발하여 최적의 경로를 설계하고, 적절한 효소를 선택하고, 필요한 기능성 제품을 합성하는 공학기술: 생물학적 세포를 사용하여 제품을 대량으로 가공 및 제조(예: 발효)하는 생물학적 생산기술, 광학 또는 기계 시스템은 생체분자가 포착한 정보를 증폭하고 전송하기 위해 연결됩니다. 빛으로 변환합니다. 전기적 또는 기계적 정보의 생물학적 결합 기술. 생물학적 거대분자의 미세 구조와 나노미터(즉, 100만분의 1밀리미터) 규모의 기능과의 관계를 연구합니다. 그리고 구조를 수정하여 분자 장치를 조립하는 데 사용합니다. 나노생명공학: 시뮬레이션된 유기체 또는 생물학적 시스템. 조직 및 장기 기능구조 등의 생체모방 기술

독특한 장점

——생산을 위한 간단한 원자재. 유기체가 동화작용을 할 때 대부분 쉽게 구할 수 있는 물질(공기, 물, 식물, 미네랄 등)을 원료로 사용하며, 햇빛을 에너지원으로 사용한다. 또한 무궁무진하다.

——안전성과 높은 신뢰성. 일반적인 생화학 반응은 더 적은 에너지 투입, 온화한 반응 조건, 간단한 공정 및 장비, 우수한 작동 안전성을 요구하는 효소의 촉매 작용 하에서 수행됩니다. 생물학적 시스템이 물질을 합성할 때 먼저 디옥시리보핵산의 유전정보를 리보핵산으로 전사한 다음 리보핵산을 합성의 주형으로 사용합니다. 과정이 복잡하더라도 오류 발생 가능성이 최소화되고 부산물이 발생하지 않습니다. 더 중요한 것은 생물학적 시스템이 오류를 자동으로 감지 및 수정하고, 자동화된 합성 및 생산을 수행하며, 높은 생산 신뢰성을 달성할 수 있다는 것입니다.

——제품에 특별한 활동이 있습니다. 생체분자는 일반적으로 정확하고 민감한 인식 능력, 효율적인 검색 능력, 강력한 결합 특성 등과 같은 소위 "생체특이 기능"이라는 특수 활동을 생체분자에 부여하는 복잡한 미세 구조를 가지고 있습니다. 제어 유전자를 개선하기 위해 유전 기술을 사용한 후에는 이러한 특성이 크게 향상됩니다.

——시스템이 컴팩트합니다. 생물학적 시스템의 정보 코드, 모듈 및 제조 조립 메커니즘은 모두 분자 수준에서 완벽한 방식으로 자체 조립됩니다. 이로 인해 생물학적 시스템(예: 안구, 뇌 등)이 유사한 기능을 가진 인공 전자, 광학 또는 기계 시스템보다 훨씬 더 컴팩트해집니다. 바이오커플링 기술을 이용하여 일부 생물학적 시스템과 설계된 장치를 결합할 수 있거나, 나노바이오기술이나 자기조립 기술을 이용하여 제조할 수 있다면 장치의 크기를 크게 줄일 수 있습니다.

——인간의 능력을 향상하거나 확장하는 데 도움이 됩니다. 바이오의학을 사용하면 인간의 뇌와 장비의 결합을 통해 인간의 치료 효과와 질병 저항성을 향상시킬 수 있으며, 인간의 능력을 확장하고 인간-기계 인터페이스 운영의 어려움을 줄일 수 있습니다.

군사적 응용

1980년대부터 미국과 기타 선진국에서는 다양한 첨단 역량에 대한 군대의 요구를 충족시키기 위해 군사 생명공학을 적극적으로 연구하고 개발하기 시작했습니다. 현재 연구 중이거나 예상되는 주요 군사 응용 분야는 -

정보 탐지 측면에서: 효소, 항체, 세포 등을 사용하여 다양한 생물학적, 화학적, 전투요인은 컴퓨터와 협력하여 최선의 방호 및 치료 방안을 신속하게 제안할 수 있으며, 폭발물 및 로켓 추진체의 휘발 및 열화를 감지하여 적의 지뢰 재고를 파악하는 데에도 사용할 수 있습니다. 포탄, 폭탄, 미사일 등의 수와 위치 생체 공학 기술을 사용하여 제조된 다양한 정보 수집 시스템은 탐지, 감시 및 탐색 기능을 크게 향상시킬 수 있습니다. 시각 탐지기를 모방한 전자 개구리 눈 레이더는 다양한 형태의 항공기를 신속하게 식별할 수 있습니다. 배들. 미사일 및 기타 움직이는 물체를 식별할 수 있으며 비행 특성을 기반으로 실제 미사일과 가짜 미사일을 식별할 수 있습니다. "플라이 아이(fly eye)" 카메라는 센티미터당 최대 4,000라인의 해상도로 한 번에 1,000장 이상의 사진을 촬영할 수 있어 효과적인 정찰이 가능합니다. 도구, 개, 올빼미 및 기타 동물을 시뮬레이션합니다. 야간 투시 기능이 있는 장치는 저조도에서도 지상 또는 공중 표적을 검색할 수 있습니다. 과학자들은 "스네이크 아이(Snake Eye)" 적외선 포지셔닝 원리를 기반으로 한 적외선 유도 공대공 미사일을 개발했습니다. 이제 사람들은 박쥐의 강력한 원리를 기반으로 하는 새로운 박쥐형 간섭 방지 초정밀 전감도 레이더를 개발했습니다. 간섭 방지 능력. 개 코의 메커니즘을 기반으로 만들어진 모조 후각 센서인 "전자 개"는 과산화물 유독가스의 천만분의 1만 감지할 수 있습니다. 안테나.

위에 나열된 생체 공학 탐지기의 대부분은 수동 생체 공학 장치라는 점은 주목할 가치가 있습니다. 생명공학의 발달로 생물계의 작동원리를 철저히 이해하고, 유전공학과 생체분자공학기술을 통한 생체분자의 변형과 생체분자전자기술 등 능동생체공학 방법의 활용을 통해 우리는 반드시 다음과 같은 일을 할 수 있을 것이다. 보다 나은 성능의 제품을 만들어 보세요. 생물학적 구조가 더 콤팩트해지고, 다양한 정보 감지 장치의 크기가 더 작아졌습니다. 현재 미국, 일본, 유럽, 러시아 등이 능동 생체공학 기술 개발에 힘쓰고 있다.

정보 처리 측면에서: 연구에 따르면 단백질 분자로 만들어진 생물학적 컴퓨터는 크기가 작고 무게도 가볍기만 한 것이 아닙니다. 낮은 에너지 소비와 강력한 환경 적응성. 컴퓨팅 속도와 저장 용량은 기존 컴퓨터보다 수억배 높으며, 인간의 두뇌와 동일한 분석력을 갖고 있다. 판사. 연상, 기억 등의 지능. 성공적인 개발은 반드시 군사정보 획득을 가능하게 할 것이다. 변화를 질적으로 처리합니다. 미국. 일본, 유럽, 러시아는 오랫동안 이 분야에 대해 낙관적이었습니다. 지난 10년 동안 그들은 단백질 병렬 프로세서 및 신경망과 같은 프로토타입 장치를 개발했습니다. 예를 들어 일부 러시아 군용 레이더는 박테리오로돕신 단백질 프로세서를 사용합니다. 미국은 3~5년 안에 이런 컴퓨터를 대량 생산할 수 있을 것으로 추산되는데, 필요한 생체재료는 유전공학을 통해 변형된 박테리아를 이용해 대량생산이 가능하기 때문에 반도체 컴퓨터에 비해 가격도 저렴할 것으로 예상된다.

통합 지휘통제 측면에서 생물컴퓨터의 소형화와 저비용화 추세는 지휘센터와 네트워크 노드뿐만 아니라 모든 무기를 가능하게 한다. 모든 군인은 컴퓨터를 보유할 수 있으며 "전장 전체는 대형 컴퓨터 플랫폼과 같습니다." 이를 통해 정보 처리, 실시간 정보 흐름을 최적화하고 정보 수집, 전송, 처리, 저장 및 사용을 통합하고 명령을 형성합니다. 및 방어 계층 감소 평면적인 "네트워크" 명령 시스템은 정보 전송 속도와 시스템 생존성을 향상시키고 의사 결정과 실시간 명령을 분산시키는 데 사용됩니다.

정보전 방어: 생명공학은 위장과 스텔스 분야에서 놀라운 능력을 보여주었습니다. 예를 들어, "변색 지질"의 표피의 변색 메커니즘에 대한 연구를 통해 변색 의류를 만들 수 있는 변색 단백질 섬유가 개발되거나 이 원리를 기반으로 환경에 따라 변화하는 생물학적 페인트를 개발하여 시설에 적용할 수 있으며, 장비, 무기, 플랫폼, 헬멧을 사용하여 변장할 수 있습니다. 일부 적외선 흡수체는 생명공학을 통해 합성될 수도 있습니다. 자외선 및 기타 파장을 흡수하는 생물학적 물질(예: 레티노산 폴리머, Schiff 염기염 폴리에틸렌)은 신호를 줄이거나 제거하여 스텔스 목적을 달성하고 차세대 고효율 전투 시스템을 제공할 수 있습니다.

무기 플랫폼의 정보화 수준을 향상시키기 위해 생물학적 컴퓨터, 바이오 센서 또는 생체 공학 탐지기를 사용하는 것 외에도 재래식 무기 및 장비에는 생명 공학을 사용하여 경량 및 고성능 소재를 제공할 수 있습니다. 갑옷용 고경도 보호. 보호복 제조에 사용되는 고인성 바이오세라믹. 낙하산 및 복합재료에 강선보다 인장강도가 뛰어난 개량 거미줄, 타이어, 개스킷 등에 사용되는 우수한 물리화학적 특성을 지닌 바이오 엘라스토머, 철강을 대체할 수 있는 바이오플라스틱. 다양한 환경 접착제; 생물학적 지능 구조를 모방한 스마트 소재; 연체동물 표피를 모방한 조개류 및 순록 뿔의 구조를 모방한 생체공학 갑옷 소재; 제조 과정에서 생체 공학 기술을 사용하면 플랫폼의 성능과 생존성도 향상될 수 있습니다. 돌고래의 몸체 모양과 각 부분의 비율을 모방하여 제작된 신형 핵잠수함은 속도를 20~25% 증가시켰습니다. 어뢰는 인공 돌고래 가죽으로 감싸서 물의 저항을 절반으로 줄일 수 있습니다. 미군은 현재 가오리와 전기 뱀장어의 이동 원리를 모방하여 잠수함의 전통적인 껍질을 탄성 피부로 대체하고 있습니다. 물고기는 교묘하게 몸을 숨기고 갑자기 적을 공격할 수 있는 잠수함이기도 하다.

생명공학을 활용해 개발된 스마트 무기 유도 시스템은 정밀 유도 기술의 발전을 더욱 지능적인 방향으로 촉진할 것이다. 미군이 플라이아이(Fly Eye) 비전 원리를 바탕으로 개발 중인 '플라이 아이(Fly Eye)' 유도 시스템은 표적의 움직임 매개변수와 위치 정보를 바탕으로 미사일의 비행 상태를 자동으로 제어하고 표적을 추적, 공격할 수 있다. 미사일 탑재 마이크로 바이오컴퓨터는 음파, 전파, 가시광선, 적외선, 레이저, 심지어 냄새까지 모든 직간접적 표적 정보를 활용해 미사일이 표적을 자율적으로 탐색, 식별, 위치 파악 및 공격할 수 있도록 지원함으로써 미사일의 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다. 미사일의 명중 정확도.

비살상 무기 생명공학을 이용하면 많은 치명적이지 않은 무기도 생산할 수 있습니다. 예를 들어, 기름이 오염될 수 있습니다. 군용 장비의 플라스틱, 고무 및 기타 합성 또는 천연 물질을 빠르게 분해할 수 있는 윤활제 또는 생물학적 활성 물질, 군용 통신 장비 및 컴퓨터에 심각한 간섭을 일으킬 수 있는 효소, 컴퓨터 칩 소재 등을 먹을 수 있는 미생물

이동적이고 유연한 물류 지원을 제공합니다.

생물학적 효소나 미생물을 이용해 폭발물을 생산합니다. 탄약이나 추진제는 온화한 조건에서 수행할 수 있고 작동하기에 안전하며 구성이 더 안정적입니다. 트리코박터 루브럼(Trichobacter rubrum)과 전분의 작용을 이용하여 수소를 생산할 수 있으며, 소비되는 전분 1g당 5리터의 수소를 생산할 수 있습니다. 소량의 전분을 운반하여 장기, 장거리 및 이동 작업을 수행할 수 있습니다. 발효 기술을 사용하면 이동 부대에 보존 및 휴대가 용이한 고에너지 캡슐 영양 식품을 제공할 수 있습니다.

식량이 부족한 특별한 경우에는 고효율 식물 셀룰라아제를 사용하여 식물의 뿌리, 줄기, 잎을 군인들이 쉽게 소화하고 흡수할 수 있는 영양이 풍부한 포도당으로 전환할 수 있습니다. 군대가 임무를 수행할 때 물은 필수적입니다. 생명공학을 이용해 생산된 생체고분자 구배막은 비음용수에 포함된 유해 물질(방사성 오염물질 포함)을 신속하게 여과할 수 있습니다. 생명공학은 군사 환경을 관리하는 데에도 이상적인 방법입니다. 생물학적 효소를 사용하여 생화학전 물질을 세척하는 것은 속도가 빠르고 인체와 장비에 해를 끼치지 않습니다. 방사성 폐기물 및 독성 물질을 처리하기 위해 미생물을 사용하는 것은 효율성이 높고 2차 오염이 적으며 투자가 적습니다. 군의학 분야에서는 생명공학을 활용해 야전수술에 필요한 고품질 인공혈액을 생산할 수 있다. 인공뼈, 인공피부, 상처접착제 등

지난 10여년 동안 미국, 일본, 러시아, 일부 유럽 국가들은 생명공학의 발전을 매우 중시하고 군사적 응용을 적극적으로 추진해 왔으며 그 중 미국이 가장 활발하다. 연구 중. 미 국방부는 1989년부터 매년 국방핵심기술계획에 이를 포함시켰다. 미국 국방부도 군생명공학 연구를 강화하기 위해 국방생명공학운영위원회를 설치했다. 현재 미군의 생명공학 연구는 매우 광범위하며, 주로 군용 생물의학, 바이오센서, 생물재료, 군사 환경의 생물학적 처리, 생물분자 전자기술, 생체공학 분야에 집중되어 있다.