60年前的后人类创想：赛博格与太空｜CyberDaily

作者：MANFRED E. CLYNES 和 NATHAN S. KLINE

（经航天许可重印，1960 年 9 月）

摘要：改变人的身体机能以满足外星环境的要求比在太空为他提供地球环境更合乎逻辑。可以扩展人类无意识、自我调节控制的人造生物系统是一种可能性。——1960年《赛博格和太空》

太空旅行不仅在技术上而且在精神上都在挑战人类，因为它需要人类积极参与下一次生物进化。因此，未来的科学进步，可用于允许人类生存在与我们现知自然环境截然不同的环境中。

通过增加对稳态功能的了解，使人的身体能适应任何环境下的任务也都将变得更容易，其中控制论方面才刚刚开始被理解和研究。在过去，进化带来了身体机能的改变以适应不同的环境。从现在开始，通过对人类现有的生存方式进行适当的生化、生理和电子植入，在不改变遗传的情况下，将有可能在一定程度上实现这一目标。在生物体中发现的稳态机制旨在在生物体的特定环境中提供稳定的运行。生物机制为人体环境问题提供的三种成功替代解决方案的例子是人类、冬眠动物和变温鱼（具有血液的生物体，可以承受环境温度）。

还为另一个问题——呼吸开发了各种生物解决方案。哺乳动物、鱼类、昆虫和植物都有不同的解决方案，具有固有的局限性，但非常适合它们的操作领域。如果有机体希望生活在这个领域之外，那么显然存在“无法克服”的问题。

然而，问题真的不可逾越吗？如果一条鱼想在陆地上生活，它不可能轻易做到。然而，如果能找到一种特别聪明和足智多谋的鱼，他研究了大量的生物化学和生理学，是一位工程师和控制论大师，并且拥有一流的实验室设施，那么这条鱼就可以想象有能力设计一种可以让他在陆地上生活并很容易呼吸空气的仪器。

同样，很明显，在不久的将来，我们将拥有足够的知识来设计仪器控制系统，这将使我们的身体能够做同样困难的事情。人类现在所关心的环境是空间环境。从生物学上讲，要让人类在太空环境中充分生活，需要进行哪些改变？封装在某种外壳中的人造大气只是暂时的，而且是危险的暂时性，因为我们将自己置于与只有少量水且在陆地上生活的鱼相同的环境。泡沫太容易破裂了。

太空旅行中存在的生物学问题是多种多样的。长期太空航行，所涉及的飞行时间不是数天、数月或数年，而是可能长达数千年，最终将成为人类面临的艰难的现实，因此，人们必须考虑由此产生的生理和心理条件。

下面对这些进行了审查。在某些情况下，我们提出了可能可以利用目前可用的知识和技术设计的解决方案。其他解决方案是对未来的预测，其本质必须类似于科幻小说。举例来说，可能有比呼吸更有效的方式来执行呼吸系统的功能，而呼吸在太空中变得很麻烦。在不久的将来提出的一种解决方案相对简单：不要呼吸。

如果人类尝试部分适应空间条件，而不是坚持随身携带整个“自然环境”装备，就会出现许多新的可能性。然后，人们开始考虑整合整体外源装置以带来生物变化，这可能是人类体内平衡机制所必需的，以使得他能够生活在自然空间中。自主神经系统和内分泌腺在人体内合作以维持其生存所需的多种平衡。他们在没有意识控制的情况下这样做，尽管他们很容易受到这种影响。在外星条件下对这些自动反应进行必要的重新调整需要控制理论的帮助，以及广泛的生理知识。

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创建自我调节的人机系统需要哪些设备？这种自我调节必须在没有意识的情况下发挥作用，以便与身体自身的自主稳态控制合作。控制，对于外源性扩展的组织复合体，无意识地作为一个集成的稳态系统起作用，我们提出了“赛博格（Cyborg）”这个术语。赛博格特意结合了外源成分，扩展了生物体的自我调节控制功能，以使其适应新环境。

如果人类在太空中，除了驾驶他的飞行器外，还必须不断地检查事物并进行调整，以保持自己的生命，那么他就成了机器的奴隶。赛博格以及他自己的稳态系统的目的是提供一个组织系统，在其中自动和无意识地处理这些类似机器人的问题，让人类自由探索、创造、思考和感受.

人们想象中的赛博格-1960

一种有助于考虑已经可用的半机械人结构的装置是由 S. Rose 开发的巧妙的渗透压泵胶囊，用于以生物速率连续缓慢注射生化活性物质。胶囊被整合到生物体中，并允许在特定器官以连续可变的速率施用选定的药物，而无需生物体方面的任何关注。胶囊已经上市，可在 200 天内提供低至 0.01 毫升/天的剂量，并且没有理由不能大幅延长这一时间。该装置已用于兔子和大鼠，以及用于人体连续肝素注射。当注射器埋在动物体内时，没有注意到对健康的不利影响。早在五年前，一个长7厘米、直径1.4厘米、重15克的注射器就成功地埋在了150-250杜松子酒的老鼠皮下。第 27 页上的照片显示了一只体重为 220 克的老鼠，并带有原位注射器。

渗透压泵胶囊与传感和控制机制的结合可以形成一个连续的控制回路，作为身体自身自主控制的辅助手段。以这种方式，这些控制可以在各种环境条件下更改为所需的性能特征。如果确定了这些特征，那么今天可以通过选择合适的药物来建立这样的系统。

例如，可以感测收缩压，将其与基于遇到的空间条件的参考值进行比较，并通过让感测压力和参考压力之间的差异控制肾上腺素能药物或血管扩张药物的给药来进行调节。当然，任何这样的系统都以我们知道在各种空间条件下什么是最佳血压为先决条件。

虽然很难为“自然的、人类的生理和心理表现设定每个限制”，但我们可以将在瑜伽或催眠等控制条件下表现出的能力降至最低。想象力被肌肉控制所拉伸，即使是瑜伽学院的本科生是有能力的，催眠本身可能被证明在太空旅行中占有一席之地，尽管关于分离、指令的概括和执行控制的放弃等现象还有很多需要学习的地方。

我们现在正在研究一种可以大大增强催眠能力的新制剂，以便药理学和催眠方法可以共生。

现在让我们将注意力转向太空旅行中涉及的一些特殊生理和心理问题，看看赛博格动力学如何帮助更好地理解和利用人类的自然能力。

对于持续时间相对较短或中等的几周或什至几个月的飞行，让宇航员持续保持清醒和完全警觉似乎是可取的。为此目的，通过使用称为精神激励剂的那组药物和辅助药物来扩展正常功能是当今的现实。在持续一两个月的飞行中，如果使用此类药物，在正常环境中每天只需要不超过几个小时的睡眠。测试表明，在这种制度下，效率往往会提高，而不是降低，并且扩展使用似乎完全可行。

赛博格的一个子系统将包括一个检测辐射水平的传感器和一个玫瑰渗透泵的改进，它会自动注入适当剂量的保护性药物。AF 航空医学学院的实验已经表明，将氨乙基异硫脲和半胱氨酸联合施用于猴子会增加抗辐射性。

在长时间太空飞行的情况下，估计人类每天消耗 10 磅燃料——2 磅氧气、4 磅液体和 4 磅食物——构成了一个主要问题。在一年或更长时间的飞行中，假设飞行器运行良好，将有除非出现紧急情况，否则宇航员几乎没有理由长时间清醒。在如此长的航程中，低温（降低体温）似乎是一种理想的状态，以减少新陈代谢，从而减少人类的“燃料”消耗。单独或与药物联合使用外部冷却、降低动静脉分流中的血液温度和冬眠（通过垂体控制）似乎都提供了尝试获得和维持这种状态的可能性。通过影响热量调节中心来控制温度比改变参考水平更可取。

在太空中呼吸是一个问题，因为快速环境不会提供必要的氧气，而呼吸会消除所需的二氧化碳并涉及热量和水分的损失。能够通过去除碳和氧气再循环将二氧化碳还原为其组分的反向燃料电池将消除肺呼吸的必要性。这种以太阳能或核能为动力的系统将取代肺，使我们所知道的呼吸变得不必要。如果环境允许，停止燃料电池操作，传统呼吸仍然是可能的。

在去除或转化有害物质后，通过从输尿管到静脉循环的分流，可以在很大程度上维持宇航员的体液平衡。胃肠道的消毒，加上静脉内或直接胃内喂养，可以将粪便清除减少到最低限度，甚至可以再利用。

人们想象中的可在太空活动的赛博格-1960

在体温降低的情况下，某些酶系统往往比其他酶系统更活跃。药物或化学试剂对这种酶活性的影响程度尚未得到系统研究，但毫无疑问，它们将发挥重要作用。由于代谢受酶控制，因此存在几种有趣的可能性。例如，有可能通过体外辐射将某些生物体从需氧状态转变为厌氧状态，并通过研究酶系统的变化，使它们适应最终的人类使用。以同样的方式，可以研究其他类型的选定气氛。

由于失重导致前庭功能紊乱导致的定向障碍或不适可以通过使用药物、暂时排出内淋巴液或完全填充腔体以及其他涉及化学控制的技术来解决。催眠也可用于控制前庭功能。

控制系统理论在生物学中的应用已经在心血管系统的多种稳态功能的研究中产生了足够富有成效的成果，以表明通过赛博格技术改变系统的可能性。目前可用的药物，例如肾上腺素、利血平、洋地黄、苯丙胺等，通过 Rose 注射器给药，提供了一种改变心血管功能以使其适应特定环境的可能性。改变大脑内部或外部的特定稳态参考和电刺激，作为调节心率的手段或影响选定的大脑中心以控制心血管功能，是其他可能性。

长时间的陡峭或有限的活动会对肌肉张力产生有害影响。虽然体温和新陈代谢的降低可能会降低问题的严重程度，但似乎有必要进一步研究萎缩的化学原因，以开发足够的药物保护，以帮助在长时间的太空航行中保持肌肉张力。

缺乏氛围会产生与我们熟悉的情况截然不同的视觉感知条件。应该注意提供一种媒介，它可以重现我们习惯的一些扭曲，并且宇航员可以在起飞前适应这种扭曲。部分问题来自寻找足够的参考系，在这方面，影响自运动（和虚幻运动）的因素可能会对空间感知问题产生影响。因此需要研究药物是否会影响自运动。

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在低于 60 毫米汞柱的压力下，人的血液开始在正常体温下沸腾。因此，如果他要在没有压力服的情况下冒险离开他的航天器，必须找到一些方法将他的正常工作温度降低到他的流体蒸气压不大于内部组织压力的程度。这也是为什么降低体温对于避免使用收缩压力服。

虽然人类需要在真实极端温度下保护太空船或太空站，但也可能存在处于或接近人类耐受极限的中间条件。通过使用保护性塑料海绵衣服和已经存在的化学物质来控制反射和吸收，这些化学物质会改变色素沉着并提供有效的光化射线保护，应该可以保持所需的体温。需要的是一种光敏、化学调节的系统，它会根据自身的反射率进行调整，以保持所需的温度。

重力和惯性力与分子力之比的变化将改变移动模式等。体温控制和药物的其他用途可能会在比地球上更大或更小的重力条件下改善功能。

化学物质和温度变化也可能会延迟或促进空间磁场的特定影响。

不是感觉剥夺，而是感觉不变，或感觉刺激缺乏变化，这可能是宇航员的烦恼。在迄今为止的大多数感觉剥夺实验中，感觉不变性导致了不适，并在极端情况下导致了类似精神病的状态的发生。更重要的可能是行动的不变性、剥夺或限制，因为在许多此类实验中，受试者都提到了“对行动的渴望”。对情境进行结构化以使行动具有有意义的感官反馈应该可以减少这些困难。在这里，药物可以再次在减少由此产生的紧张局势方面发挥有用的作用。没有证明这种行为是有目的的行为或没有机会做出适当反应的感官刺激都是非常令人不安的。

尽管采取了所有的谨慎措施，但在长途太空航行的某个地方仍有很大的可能性可能会发生精神病发作，这是目前无法完全设计伺服机构的一种情况。虽然含有一种高效吩噻嗪和利血平的紧急渗透泵可能是完整的太空人工具包的一部分，但经历精神病发作的个人经常否认他的思维过程、情绪或行为异常，可能阻止他自愿接受药物治疗。出于这个原因，如果监测是充分的，则应准备好从地球远程触发药物给药或由同伴（如果车辆上有机组人员）触发给药。

还必须考虑由于不可预见的事故可能导致的极度疼痛或痛苦的偶然性。因此，如果宇航员觉得有必要，他应该能够选择一种无意识状态。药物或电子诱导的延长睡眠似乎是最好的解决方案。

人们展现未来的赛博格-1968

显然存在同样多的受药理影响的医学问题，由于篇幅有限，这里没有讨论。其中包括恶心、眩晕、晕车、色情需求、振动耐受性等。

然而，那些被选中进行讨论的人提供了一个关于半机械人在太空旅行方面意味着什么的迹象。虽然一些提议的解决方案可能看起来很奇特，但应该注意的是，苏联技术文献中引用了许多相同领域的研究。因此，我们发现苏联人提出先验氧饱和度作为解决航天器发射后最初几分钟呼吸问题的方法；报告药物和手术引起的前庭功能改变；研究知觉，开展视觉中眼球运动规律的研究；发现降低温度有助于解决压力问题等。

通过使人类适应环境而不是相反来解决载人航天飞行中涉及的许多技术问题，不仅标志着人类科学进步的重要一步，而且很可能为人类的精神提供了一个新的更大的维度。

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