Tech Tales: Hersiening van Caren Gussoff se The Birthday Problem.

Wat is die kans op 'n nanobot-apokalips?

Vandag se nanotegnoloë droom klein robotte uit wat groot probleme kan genees of veroorsaak.

Tegnoloë se klein speelgoed terroriseer Tacoma

In Caren Gussoff s'n Die verjaarsdagprobleem, die skrywer gebruik daardie feit om 'n post-apokaliptiese wêreld vir ons te bou wat die wye moontlikhede vir nanotegnologie ten toon stel.  Gestel in Seattle rondom die laat 21ste eeu, Die Verjaarsdag Probleem beskryf 'n wêreld wat die droom van biomediese ingenieurs oral bereik het: die uitvinding van mediese nanobotte genaamd "MaGo"-botte het 'n kuur vir alle menslike siektes beloof en 'n waarborg van lewenslange jeugdigheid en vitaliteit. Niemand leef vir ewig nie, maar met die MaGo-bots sterf almal jonk op 'n rype ouderdom.

Totdat iets skeefloop, en 'n nuwe stam van bot baie mense dodelik siek maak. Die bots se oorsprong, en hul bisarre psigiatriese uitwerking op hul slagoffers, word ondersoek deur die oë van 'n wye groep karakters wie se stories onwaarskynlik vervleg op 'n manier wat die roman laat voel soos 'n Bizarro World crossover tussen Seinfeld en Die Pad.

Die tegnologiese en literêre elemente van Gussoff se werk fokus beide op die idee dat in groot swerms, wat onwaarskynlik is vir een individu, waarskynlik binne die groep word. Hierop word in die titel gesinspeel; die "Verjaardagprobleem" is 'n klassieke gedagte-eksperiment in statistiek. As daar X aantal mense by 'n partytjie is, wat is die kans dat hulle 'n verjaarsdag deel?

Wat is die kanse?

Die meeste mense is verbaas om te hoor dat die kans groot is, selfs vir klein groepe - daar is immers net 366 opsies. Deur hierdie idee van onverwagte effekte in 'n swerm af te speel, oorvleuel die verweefde storielyne van die verskillende karakters almal – selfs al besef die karakters dit nie.  Die Verjaarsdag Probleem, soos sy naamgenoot, herinner ons dat wanneer daar genoeg veranderlikes is, ons onbeduidende optrede groter gevolge het as wat ons verwag.

Dit maak sin dat groot netwerke mense komplekse, en soms rampspoedige, ewekansige interaksies sal hê. Is dieselfde chaosteorie van toepassing op nanorobotte? Alhoewel dit nooit reguit gestel word nie, Die Verjaarsdag Probleem dui daarop dat terwyl ons met gevorderde tegnologie besig is, die kans op 'n ramp groter kan wees as wat ons dink.

Real World Nanotech lig die storie in

Gussoff, 'n voormalige wetenskaponderwyser, het baie konseptuele navorsing oor nanorobotika gedoen en verstaan ​​dat baie klein masjiene wat saamwerk 'n groot effek kan lewer. Die MaGo-bots is simplistiese masjiene met min reëls kode, maar hulle kan geprogrammeer word om samewerking te gebruik om groot mediese doelwitte te bereik, en hoe daardie programmering kan muteer om daardie doelwitte te verdraai. As 'n viroloog het ek gesien hoe nanomasjiene kan ontwikkel om saam te werk vir sistemiese effek. Gussoff kry dit reg.

Ek het met Gussoff gepraat oor hoe sy die MaGo-bots bedink het, en sy het 'n komplekse tapisserie van bronne saamgeweef. Aanvanklik het sy 'n oorspronklike navorsingsartikel oor lang lewe gekombineer met 'n uitstekende 2009 nanomedisyne-oorsigvraestel, "Impak van nanotegnologie op dwelmlewering," deur Omid C. Farokhzad en Robert Langer, albei van die MIT-Harvard Sentrum vir Nanotegnologie Uitnemendheid. 

Met die besef dat nanotegnologie lewensverlengende middels kan lewer, het Gussoff hom voorgestel wat anders hulle kon doen, en die MaGo-bots is gebore. Sy het baie werk gedoen om handboeke te vind wat toeganklik was en het goeie idees gehad oor die toekoms van nanotegnologie. Sy beveel aan Nanomediese toestel- en stelselontwerp: uitdagings, moontlikhede, visies, geredigeer deur Frank Boehm, uitvoerende hoof van 'n nanomiese tegnologiemaatskappy. Dit is die $170-dekkingsprys werd as jy in nanomiese tegnologie belangstel.

Terselfdertyd het Gusoff gekyk na hoe navorsingsdollars bestee word en opgemerk dat wat sy "sexy" toestande noem, "...diegene wat ons uiterlike voorkoms beïnvloed, of diegene wat 'n 'wenslike' liggaamsdeel aanval, die meeste dollars kry— eenvoudig en eenvoudig.” Met die skep van die MaGo-bots, wat hierdie "sexy" toestande regstel en as 'n fontein van jeug dien, het sy hierdie mediese doelwitte gekombineer met beginsels wat sy in die nano-ingenieursliteratuur geleer het. In haar wêreld het menslike gretigheid om hierdie “sexy” siektes op te los, veroorsaak dat ons die gevolge oor die hoof gesien het, wat sy ook gegrond het op haar navorsing oor nanogeneeskunde. 

As jy met haar hieroor praat, begin jy besef dat dit wat in gedruk is Die Verjaarsdag Probleem is net 'n klein fraksie van Gussoff se nanomedisyne-begrip. Maar die vraag bly: pas haar verbeelding, ten goede of ten kwade, by nanogeneeskunde se werklike moontlikhede?

Regte Nanorobotte...word van DNA gemaak?

Een van my persoonlike gunsteling werklike nanogeneeskundeprojekte is die werk van Dr Ido Bachelet at Israel se Bar Ilan Universiteit.  Dr. Bachelet gebruik 'n tegniek genaamd "DNA origami" om nanomasjiene uit DNA te bou. Dit is ongelooflik wat met hierdie tegnologie gedoen kan word. Komplekse skakelaars en masjinerie in hierdie nanomasjiene is in staat om gesofistikeerde take uit te voer, soos om loonvragte van giftige chemoterapiemiddels direk na tumorselle te dra, en om hul vrag eers vry te stel wanneer hulle seker is dat hulle 'n sel bereik het wat die dokter wil om dood te maak. 

En dit is net die eenvoudigste taak wat Dr Bachelet sê sy nanomasjiene kan doen. Soortgelyk aan die MaGo-bots, kan die programmering van Dr. Bachelet se DNA-masjiene om as 'n mieragtige swerm te werk, allerhande fantasie mediese tegnologie tot gevolg hê. Van die bokant van my kop kan ek my 'n stam van hierdie nanorobotte voorstel wat die mislukte immuunstelsels van vigspasiënte sal vervang. Of masjiene wat die skade wat veroorsaak word deur degeneratiewe breinsiektes kan herstel voordat dit ’n probleem word. Die moontlikhede is eindeloos, maar as jy in meer belangstel, Dr. Bachelet doen 'n goeie werk om sy werk in hierdie toespraak van TEDMED Israel te verduidelik.

Ons kan egter nie die negatiewe moontlikhede van nanomedisyne wat Gussoff in haar roman opper, verontagsaam nie. Het Dr. Bachelet se DNA-nanorobotte die moontlikheid om ons almal dood te maak? Dit is nie 'n simpel vraag nie - werkende mediese nanorobotte sal tog baie gemeen hê met die mikrobes wat ons siek maak - maar dit het 'n eenvoudige antwoord: DNS-origami is 'n versigtige proses om kort DNS-stringe in te meng. 'n laboratorium-omgewing. Hierdie DNA-masjiene repliseer nie self nie, en daarom het hulle nie die kans op ewekansige mutasie wat in iets soos die MaGo-bots voorkom nie. Daarom kan Dr. Bachelet se nanorobotte nie onverwagte en onwaarskynlike moordende nageslag voortbring soos in Die Verjaarsdag Probleem.

Metaalmasjiene: ook 'n opsie

Tog is DNS-masjiene nie waaraan die meeste mense dink wanneer iemand "nanorobotte" sê nie. In plaas daarvan tower die idee metaal- en silikonmasjiene op klein skale op, en die MaGo-bots van Die Verjaarsdag Probleem is op daardie model gebaseer. Werk aan daardie soort robot is nog in sy kinderskoene, maar dit is 'n gebied van aktiewe en entoesiastiese navorsing. 

Intussen word daar ook aan volskaalse robotika-projekte gewerk “swerms” robotte wat kan saamwerk om groot dinge te bereik.  Daar is militêre, vervaardigings- en lugvaarttoepassings, maar namate robotika-tegnologie kleiner word, is daar geen rede dat hierdie swermontwerptegnologieë nie mediese toepassings sal hê nie. As Gussoff egter reg is, sal dit belangrik wees om veiligheidsmaatreëls in te sluit wat die selfreplisering van sulke mediese robotte beperk, of ten minste verhoed dat hulle op gevaarlike maniere muteer.

Nanotegnologie kan ons onsterflik maak

Om eerlik te wees, die potensiële positiewe voordele is te groot vir ons om nie hierdie tegnologie te probeer ontwikkel nie. Solank ons ​​intelligent is om veiligheidsmaatreëls in te sluit wat 'n ramp vermy soos die een wat in die Verjaarsdag Probleem, daar is baie om te wen. Mediese nanorobotte het nie net die potensiaal om siektes te genees nie; hulle kan ook ons ​​metabolisme manipuleer, op die vlieg, om ons langer lewendig, meer produktief, en oor die algemeen meer tevrede en doeltreffend in ons lewens te maak. Dit sal waarskynlik baie dinge oor die samelewing verander, mits ons die wetenskaplike kennis het om toe te pas wanneer hulle nanomasjiene gereed is vir die beste tyd.

Navorsing oor menslike langlewendheid is reeds besig om inligting in te samel om in nanomedisyne te gebruik. Daar is elke dag nuwe referate oor lewensverlenging, en hoewel dit onmoontlik is om dit alles hier op te som, een voorbeeld is die onlangse openbaring daardie aanpassingsaktiwiteit van die ensiem AMPK, wat in mense en baie ander diere voorkom, het die lewensduur van vrugtevlieë met 30% verleng. 

Op die oomblik is hierdie inligting nie nuttig vir menslike gesondheid nie, want ons het nie tegnologie om in selle in te gaan en gene na goeddunke aan en af ​​te skakel nie. Met vooruitgang in nanogeneeskunde wat soos die MaGo-bots in lyk Die verjaarsdagprobleem, hierdie soort kennis kan toegepas word op realistiese menslike lewensverlenging. Dit kan egter 'n rukkie neem - hopelik sal ons almal lewe om die dag te sien wat ons toelaat om vir ewig te lewe.

Kan hulle ons almal REGTIG doodmaak?

Natuurlik kan ons nie hierdie meer tradisionele meganiese nanorobotte bespreek nie Die Verjaarsdag Probleem sonder om ook die waarskynlikheid van negatiewe uitkomste vir hulle te bespreek – naamlik die kans dat swerms robotte ons almal uiteindelik sal doodmaak. Dit lyk nie so vergesog nie, selfs al kan die masjiene nie self repliseer nie. Trouens, in die afgelope paar maande het 'n "spook in die masjien" op die Internasionale Ruimtestasie het 'n totaal van vier klein satelliete gelanseer, genoem CubeSats, sonder enige menslike aansporing. Die CubeSats is deel van 'n "swerm" strategie wetenskaplike missie, maar hulle vereis gewoonlik 'n menslike opdrag om te begin. As hulle verveeld raak en hulself van stapel stuur, kan dit 'n mens 'n bietjie ongemaklik maak oor die vooruitsigte om swerms robotte in medisyne te gebruik.  Die Verjaarsdag Probleem tik op daardie ongemak.

Ek dink egter nie dat Gussoff op hierdie ongemak probeer speel om ons af te skrik vir die ontwikkeling van nanomedisyne nie. Goeie tegnopokalipsverhale van menslike hubris gaan nie daaroor om weg te bly van nuwe tegnologie nie. Technopocalypse-wetenskapfiksie gaan daaroor om te kyk voordat ons spring - nie om die sprong heeltemal te vermy nie. Op geen stadium nie Die Verjaarsdag Probleem veroordeel nanotegnologie. Trouens, baie karakters gebruik dit steeds om hulself aan die lewe te hou, ten spyte van die manier waarop skelm nanotegnologie hul wêreld uitmekaar geskeur het. In plaas daarvan is hierdie werk se kommentaar op nanotegnologie 'n waarskuwing. Soos dinge tans staan, word navorsingsgeld swak aan oppervlakkige oorsake toegewys, en as ons nie selfbewus en versigtig is nie, kan ons iets met gevaarlike gevolge ontwikkel. Die boodskap is versigtigheid—nie 'n moratorium op nanomedisyne nie.

Apokalips afgeweer

Dit gesê, ek is nie te bekommerd nie. Mediese navorsers is geneig om bekommernisse soos hierdie op die voorgrond van hul gedagtes te hê. Anders as wat jy dalk van Bond-rolprente dink, wil niemand die dokter wees wat die wêreld beëindig het nie. Die mediese ingenieursgemeenskap het baie regulering soos dit is, en ek stel my voor dat kliniese proewe gebou sal word om hierdie produkte veilig te maak eerder as klein ruiters van die apokalips. Onder die apokaliptiese scenario's wat my snags wakker hou, maak nanotegnologie ons almal selfmoordrange redelik laag. Tog sorg dit vir 'n bietjie interessante leeswerk, met 'n literêre kaliber wat pas by 'n paar klassieke, bekroonde wetenskapfiksie.

Om die waarheid te sê, terwyl ek dit gelees het, het dit die versplinterde wêreld van Neal Stephenson se grote herinner Diamanttydperk, wat ook sentreer op 'n nanotegnologie-toekoms. In kontras met, Die Verjaarsdag Probleem is minder aggressief van die muur af en bevat 'n meer diverse groep karakters wat bestaan ​​uit mense van baie rasse, gelowe en seksuele oriëntasies. Geslagsbalans word ook goed bereik. As jy daarvan gehou het Die Diamanttydperk, maar wil iets hê met 'n opgedateerde sin van voorstelling en nanotegnologie wat deur die huidige wetenskap ingelig is, sal jy mal daaroor Die Verjaarsdag Probleem.

Geheel en al, Die Verjaarsdag Probleem het baie om by te voeg tot die futuristiese gesprek rondom nanotegnologie en nanorobotika. Die nou tegnologiese omvang daarvan laat die ondersoek van werklike menslike kwessies en potensiële gevare toe wat nanotegnologie-ingenieurs deur goeie ontwerp sal moet voorkom. Dit dwing ons om nie net oor die onwaarskynlike uitwerking van nanorobotika te dink nie, maar ook oor die onwaarskynlike uitwerking van ons eie optrede. Die wye menslike omvang en oorvleuelende storielyne sorg vir 'n lewende, asemhalende verhaal wat voel of dit in 'n ware toekoms afspeel. Soos die leser deurkruis wat Gussoff hom voorgestel het, reflekteer dit op ons eie toekomsvisies vandag, en laat ons wonder oor hoe 2014 se futurisme die wêreld gaan vorm—sal ons versigtig wees oor wat ons ontwikkel, of sal ons toelaat dat ambisies neem ons in gevaarlike gebied? Die verkeerde tienduisend reëls kode kan die verskil maak.