Технически приказки: Преглед на „Проблемът с рождения ден“ на Карън Гъсоф.

Какви са шансовете за нанобот апокалипсис?

Днешните нанотехнолози мечтаят за малки роботи, които биха могли да лекуват или причиняват огромни проблеми.

Малките играчки на технолозите тероризират Такома

В Карън Гъсоф Проблемът с рождения ден, авторът използва този факт, за да изгради пост-апокалиптичен свят за нас, който демонстрира широките възможности за нанотехнологиите.  Разположен в Сиатъл около края на 21 век, Проблемът с рождения ден описва свят, който постига мечтата на биомедицинските инженери навсякъде: изобретяването на медицински наноботи, наречени "MaGo" ботове, обещава лек за всички човешки болести и гаранция за младост и жизненост през целия живот. Никой не живее вечно, но с ботовете MaGo всички умират млади в дълбока старост.

Докато нещо не се обърка и нов вид бот разболява много хора фатално. Произходът на ботовете и техните странни психиатрични ефекти върху техните жертви се изследват през очите на широк набор от герои, чиито истории невероятно се преплитат по начин, който кара романа да се чувства като пресичане на Bizarro World между Зайнфелд намлява Пътят.

Технологичните и литературните елементи на работата на Гъсоф се съсредоточават върху идеята, че в големи рояци това, което е малко вероятно за един индивид, става вероятно в рамките на групата. Това се споменава в заглавието; "Проблемът с рождения ден" е класически мисловен експеримент в статистиката. Ако има X души на парти, какви са шансовете те да споделят рожден ден?

Какви са шансовете?

Повечето хора са изненадани да научат, че шансовете са високи дори за малки групи - в крайна сметка има само 366 опции. Възпроизвеждайки тази идея за неочаквани ефекти в рояк, преплетените сюжетни линии на различните герои се припокриват – дори ако героите не го осъзнават.  Проблемът с рождения ден, подобно на своя съименник, ни напомня, че когато има достатъчно променливи, нашите незначителни действия имат по-големи последствия, отколкото очакваме.

Логично е, че големите мрежи от хора ще имат сложни и понякога катастрофални произволни взаимодействия. Същата теория за хаоса важи ли и за нанороботите? Въпреки че никога не е заявено директно, Проблемът с рождения ден предполага, че докато се занимаваме с напреднали технологии, шансовете за катастрофа може да са по-високи, отколкото си мислим.

Нанотехнологиите от реалния свят информират историята

Гъсоф, бивш учител по природни науки, е направил много концептуални изследвания върху нанороботиците и разбира, че много малки машини, работещи заедно, могат да произведат голям ефект. Ботовете MaGo са опростени машини с няколко реда код, но те могат да бъдат програмирани да използват сътрудничество за постигане на основни медицински цели и как това програмиране може да мутира, за да изопачи тези цели. Като вирусолог видях как наномашините могат да се развият, за да си сътрудничат за системен ефект. Gussoff го разбира правилно.

Говорих с Gussoff за това как тя е замислила ботовете MaGo и тя изтъка сложна плетеница от източници. Първоначално тя комбинира оригинална изследователска статия за дълголетието с отличен преглед на наномедицината от 2009 г. „Въздействие на нанотехнологиите върху доставката на лекарства“, от Omid C. Farokhzad и Robert Langer, и двамата от MIT-Harvard Center for Nanotechnology Excellence. 

Осъзнавайки, че нанотехнологиите могат да доставят лекарства, удължаващи живота, Гъсоф си представи какво още те можеха да го направят и се родиха ботовете MaGo. Тя свърши много работа, намирайки учебници, които са достъпни и имат добри идеи за бъдещето на нанотехнологиите. Тя препоръчва Проектиране на наномедицински устройства и системи: предизвикателства, възможности, визии, редактиран от Франк Боем, главен изпълнителен директор на компания за наномедицински технологии. Заслужава си коричната цена от $170, ако се интересувате от наномедицинска технология.

В същото време Гъсоф погледна как се изразходват долари за научни изследвания и забеляза, че това, което тя нарича „секси“ условия, „…тези, които влияят на външния ни вид, или тези, които атакуват „желана“ част от тялото, получават най-много долари – ясно и просто.” При създаването на ботовете MaGo, които коригират тези „секси“ състояния и служат като извор на младост, тя комбинира тези медицински цели с принципи, които е научила в литературата по наноинженерство. В нейния свят човешкото нетърпение да разрешим тези „секси“ заболявания ни накара да пренебрегнем последствията, които тя също основава на своите изследвания в областта на наномедицината. 

Говорейки с нея за това, започвате да осъзнавате, че това, което е отпечатано в Проблемът с рождения ден е само малка част от разбирането на Гъсоф за наномедицината. Но остава въпросът: нейното въображение, за добро или лошо, отговаря ли на възможностите на наномедицината в реалния свят?

Истинските нанороботи... са направени от ДНК?

Един от любимите ми проекти за наномедицина в реалния свят е дело на Д-р Идо Бачелет at Израелският университет Бар Илан.  Д-р Бачелет използва техника, наречена „ДНК оригами“, за да изгради наномашини от ДНК. Удивително е какво може да се направи с тази технология. Сложните превключватели и машини в тези наномашини са в състояние да изпълняват сложни задачи, като например пренасяне на полезни товари от токсични лекарства за химиотерапия директно към туморните клетки и освобождаване на техния товар само когато са сигурни, че са достигнали клетка, която лекарят иска да убия. 

И това е най-простата задача, която д-р Бачелет казва, че неговите наномашини могат да изпълнят. Подобно на ботовете MaGo, програмирането на ДНК машините на д-р Бачелет да работят като мравеподобен рояк може да доведе до всякакви фантастични медицински технологии. На ума си мога да си представя разновидност на тези нанороботи, които биха заменили повредената имунна система на пациенти със СПИН. Или машини, които биха могли да поправят щетите, причинени от дегенеративни мозъчни заболявания, преди това да се превърне в проблем. Възможностите са безкрайни, но ако се интересувате от повече, Д-р Бачелет върши страхотна работа, обяснявайки работата си в този разговор от TEDMED Израел.

Не можем обаче да отхвърлим отрицателните възможности на наномедицината, които Гъсоф повдига в своя роман. Имат ли ДНК нанороботите на д-р Бачелет възможността да убият всички ни? Това не е глупав въпрос – все пак работещите медицински нанороботи ще имат много общо с микробите, които ни разболяват – но има прост отговор: ДНК оригами е внимателен процес на смесване на къси ДНК вериги в лабораторна обстановка. Тези ДНК машини не се самовъзпроизвеждат и по този начин нямат шанс за произволна мутация, която присъства в нещо като MaGo ботовете. Следователно нанороботите на д-р Бачелет не могат да произведат неочаквано и невероятно поколение убийци, както в Проблемът с рождения ден.

Метални машини: също опция

И все пак, ДНК машините не са това, за което повечето хора си представят, когато някой каже „нанороботи“. Вместо това идеята извиква метални и силиконови машини в малки мащаби и ботовете MaGo на Проблемът с рождения ден са базирани на този модел. Работата по този вид робот все още е в начален стадий, но това е област на активно и ентусиазирано изследване. 

Междувременно се работи и по пълномащабни проекти за роботика „рояци“ от роботи, които могат да си сътрудничат, за да постигнат велики неща.  Има военни, производствени и космически приложения, но тъй като технологията на роботиката става все по-малка, няма причина тези технологии за проектиране на рояк да нямат медицински приложения. Ако Gussoff е прав обаче, ще бъде важно да се включат предпазни мерки, които ограничават самовъзпроизвеждането на такива медицински роботи или поне да им попречат да мутират по опасни начини.

Нанотехнологиите могат да ни направят безсмъртни

Честно казано, потенциалните положителни ползи са твърде големи, за да не опитаме да разработим тази технология. Стига да сме интелигентни относно включването на предпазни мерки, които избягват бедствие като това, представено в Проблем с рождения ден, има много да се спечели. Медицинските нанороботи не само имат потенциала да лекуват болести; те също могат да манипулират нашия метаболизъм, в движение, за да ни направят по-дълголетни, по-продуктивни и като цяло по-удовлетворени и ефективни в живота си. Това вероятно ще промени много неща за обществото, при условие че разполагаме с научните познания, които да приложим, когато наномашините са готови за най-доброто време.

Изследванията върху човешкото дълголетие вече натрупват информация, която да се използва в наномедицините. Всеки ден има нови статии за удължаване на живота и въпреки че е невъзможно да се обобщи всичко тук, един пример е скорошното разкритие че променящата се активност на ензима AMPK, открит при хора и много други животни, удължава живота на плодовите мушици с 30%. 

В момента тази информация не е полезна за човешкото здраве, защото нямаме технология, която да влезе в клетките и да включва и изключва гени по желание. С напредъка в наномедицината, който прилича на ботовете MaGo в Проблемът с рождения ден, този вид знание може да се приложи за реалистично удължаване на човешкия живот. Въпреки това може да отнеме известно време - да се надяваме, че всички ще доживеем до деня, който ни позволява да живеем вечно.

Могат ли НАИСТИНА да ни убият всички?

Разбира се, не можем да обсъждаме тези по-традиционни механични нанороботи Проблемът с рождения ден без също така да обсъждаме вероятността от отрицателни резултати и за тях - а именно шанса рояци роботи в крайна сметка да убият всички ни. Не изглежда толкова пресилено, дори ако машините не могат да се самовъзпроизвеждат. Всъщност през последните няколко месеца „призрак в машината“ на Международната космическа станция изстреля общо четири малки сателита, наречен CubeSats, без човешка подкана. CubeSats са част от научна мисия на стратегия за „рояк“, но обикновено изискват човешка команда за изстрелване. Ако се отегчават и започват, това може да накара човек да се почувства малко неудобно относно перспективите за използване на рояци роботи в медицината.  Проблемът с рождения ден се докосва до този дискомфорт.

Не мисля обаче, че Гъсоф се опитва да играе на това безпокойство, за да ни изплаши от разработването на наномедицина. Добрите приказки за технопокалипсис за човешкото високомерие не са за това да стоите далеч от новите технологии. Научната фантастика за технопокалипсиса е за това да погледнем, преди да скочим, а не за избягване на скока изцяло. В нито един момент не го прави Проблемът с рождения ден осъждат нанотехнологиите. Всъщност много герои продължават да го използват, за да се запазят живи, въпреки начина, по който измамните нанотехнологии разкъсаха света им. Вместо това коментарът на тази работа за нанотехнологиите е предупреждение. Начинът, по който стоят нещата в момента, парите за научни изследвания не се разпределят за повърхностни каузи и ако не сме самосъзнателни и внимателни, можем да развием нещо с опасни последици. Посланието е предпазливост, а не мораториум върху наномедицината.

Предотвратен апокалипсис

Това каза, че не съм много притеснен. Медицинските изследователи са склонни да имат подобни опасения на преден план в умовете си. Противно на това, което може би си мислите от филмите за Бонд, никой не иска да бъде лекарят, сложил края на света. Общността на медицинското инженерство има много регулации и си представям, че клиничните изпитвания ще бъдат изградени, за да направят тези продукти безопасни, а не малки конници на апокалипсиса. Сред апокалиптичните сценарии, които ме държат буден през нощта, нанотехнологиите, правещи всички нас самоубийствени, се класират доста ниско. Все пак това е доста интересно четиво, с литературен калибър, който съответства на някои класически, награждавани научна фантастика.

Всъщност, докато го четях, ми напомняше фрагментирания свят на великия Нийл Стивънсън Диамантена епоха, който също се фокусира върху бъдещето на нанотехнологиите. За разлика от това, Проблемът с рождения ден е по-малко агресивен извън стената и съдържа по-разнообразен състав от герои, състоящи се от хора от различни раси, религии и сексуални ориентации. Балансът между половете също е добре постигнат. Ако сте харесали Диамантената ера, но искате нещо с актуализирано усещане за представяне и нанотехнологии, информирани от съвременната наука, ще ви хареса Проблемът с рождения ден.

Като цяло, Проблемът с рождения ден има какво да добави към футуристичния разговор около нанотехнологиите и нанороботиците. Неговият тесен технологичен обхват позволява изследване на реални човешки проблеми и потенциални опасности, които инженерите по нанотехнологии ще трябва да предотвратят чрез добър дизайн. Това ни принуждава да мислим не само за невероятните ефекти на нанороботиците, но и за невероятните ефекти от нашите собствени действия. Широкият човешки обхват и припокриващите се сюжетни линии създават жива, дишаща история, която се чувства сякаш се развива в реално бъдеще. Докато читателят пресича това, което Гъсоф си е представял, това отразява нашите собствени визии за бъдещето днес и ни позволява да се чудим как футуризмът от 2014 г. ще оформи света – ще внимаваме ли какво разработваме или ще позволим на амбициите да ни вземат в опасна територия? Грешните десет хиляди реда код могат да направят всичко различно.