Tech Tales: Überprüfung von Caren Gussoffs The Birthday Problem .

Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit einer Nanobot-Apokalypse?

Die heutigen Nanotechnologen träumen von winzigen Robotern, die große Probleme heilen oder verursachen könnten.

Die winzigen Spielzeuge der Technologen terrorisieren Tacoma

Bei Caren Gussoff Das Geburtstagsproblem, Der Autor nutzt diese Tatsache, um eine postapokalyptische Welt für uns aufzubauen, die die weiten Möglichkeiten der Nanotechnologie demonstriert.  Der Film spielt in Seattle gegen Ende des 21. Jahrhunderts. Das Geburtstagsproblem beschreibt eine Welt, die den Traum biomedizinischer Ingenieure überall verwirklicht hat: Die Erfindung medizinischer Nanobots namens „MaGo“-Bots versprach eine Heilung aller menschlichen Krankheiten und eine Garantie für lebenslange Jugendlichkeit und Vitalität. Niemand lebt ewig, aber mit den MaGo-Bots stirbt jeder jung im hohen Alter.

Bis etwas schief geht und ein neuer Bot-Stamm viele Menschen tödlich krank macht. Die Ursprünge der Bots und ihre bizarren psychiatrischen Auswirkungen auf ihre Opfer werden durch die Augen einer Vielzahl von Charakteren erforscht, deren Geschichten sich auf unwahrscheinliche Weise ineinander verflechten, sodass sich der Roman wie ein Crossover zwischen Bizarro World anfühlt Seinfeld und Die Straße.

Die technologischen und literarischen Elemente von Gussoffs Werk konzentrieren sich beide auf die Idee, dass in großen Schwärmen das, was für einen Einzelnen unwahrscheinlich ist, innerhalb der Gruppe wahrscheinlich wird. Darauf wird im Titel angespielt; Das „Geburtstagsproblem“ ist ein klassisches Gedankenexperiment der Statistik. Wenn X Personen auf einer Party sind, wie hoch sind die Chancen, dass sie einen gemeinsamen Geburtstag haben?

Was sind die Chancen?

Die meisten Leute sind überrascht zu erfahren, dass die Chancen selbst für kleine Gruppen hoch sind – schließlich gibt es nur 366 Optionen. Diese Idee von unerwarteten Effekten in einem Schwarm ausspielend, überlappen sich die miteinander verflochtenen Handlungsstränge der verschiedenen Charaktere – auch wenn die Charaktere es nicht merken.  Das Geburtstagsproblem, wie sein Namensvetter, erinnert uns daran, dass unsere unbedeutenden Handlungen größere Konsequenzen haben, als wir erwarten, wenn genügend Variablen vorhanden sind.

Es macht Sinn, dass große Netzwerke von Menschen komplexe und manchmal katastrophale zufällige Interaktionen haben. Gilt die gleiche Chaostheorie für Nanoroboter? Obwohl es nie direkt gesagt wird, Das Geburtstagsproblem deutet darauf hin, dass die Wahrscheinlichkeit einer Katastrophe höher sein kann, als wir denken, wenn wir uns mit fortschrittlichen Technologien beschäftigen.

Nanotech aus der realen Welt erzählt die Geschichte

Gussoff, ein ehemaliger Lehrer für Naturwissenschaften, hat viel konzeptionelle Forschung zur Nanorobotik betrieben und weiß, dass viele kleine Maschinen, die zusammenarbeiten, eine große Wirkung erzielen können. Die MaGo-Bots sind einfache Maschinen mit wenigen Codezeilen, aber sie können so programmiert werden, dass sie die Zusammenarbeit nutzen, um wichtige medizinische Ziele zu erreichen, und wie diese Programmierung mutieren könnte, um diese Ziele zu pervertieren. Als Virologe habe ich gesehen, wie sich Nanomaschinen entwickeln können, um für eine systemische Wirkung zusammenzuarbeiten. Gussoff macht es richtig.

Ich habe mit Gussoff darüber gesprochen, wie sie sich die MaGo-Bots vorgestellt hat, und sie hat einen komplexen Quellenteppich zusammengestellt. Zunächst kombinierte sie eine originelle Forschungsarbeit über Langlebigkeit mit einer hervorragenden Übersichtsarbeit zur Nanomedizin aus dem Jahr 2009. "Einfluss der Nanotechnologie auf die Arzneimittelabgabe", von Omid C. Farokhzad und Robert Langer, beide vom MIT-Harvard Center for Nanotechnology Excellence. 

Als Gussoff erkannte, dass Nanotechnologie lebensverlängernde Medikamente liefern könnte, stellte er sich vor, was sonst sie konnten es tun, und die MaGo-Bots waren geboren. Sie arbeitete viel daran, Lehrbücher zu finden, die zugänglich waren, und hatte gute Ideen zur Zukunft der Nanotechnologie. Sie empfiehlt Nanomedizinisches Geräte- und Systemdesign: Herausforderungen, Möglichkeiten, Visionen, herausgegeben von Frank Boehm, CEO eines nanomedizinischen Technologieunternehmens. Es ist den Preis von 170 $ auf jeden Fall wert, wenn Sie an nanomedizinischer Technologie interessiert sind.

Gleichzeitig warf Gusoff einen Blick darauf, wie Forschungsgelder ausgegeben werden, und stellte fest, dass das, was sie „sexy“ Bedingungen nennt, „… diejenigen, die unser äußeres Erscheinungsbild beeinflussen oder diejenigen, die einen ‚begehrenswerten‘ Körperteil angreifen, die meisten Dollars bekommen— schlicht und einfach." Bei der Entwicklung der MaGo-Bots, die diese „sexy“ Zustände korrigieren und als Jungbrunnen dienen, kombinierte sie diese medizinischen Ziele mit Prinzipien, die sie in der Nanotechnik-Literatur gelernt hatte. In ihrer Welt hat der menschliche Eifer, diese „sexy“ Krankheiten zu lösen, dazu geführt, dass wir die Folgen übersehen, was sie auch auf ihrer Forschung in der Nanomedizin begründet. 

Wenn du mit ihr darüber sprichst, beginnst du zu erkennen, was darin gedruckt wurde Das Geburtstagsproblem ist nur ein winziger Bruchteil von Gussoffs Nanomedizin-Verständnis. Aber die Frage bleibt: Passt ihre Vorstellungskraft wohl oder übel zu den realen Möglichkeiten der Nanomedizin?

Echte Nanoroboter ... bestehen aus DNA?

Eines meiner persönlichen Lieblingsprojekte in der realen Nanomedizin ist die Arbeit von Dr. Ido Bachelet at Israels Bar-Ilan-Universität.  Dr. Bachelet verwendet eine Technik namens „DNA-Origami“, um Nanomaschinen aus DNA zu bauen. Es ist erstaunlich, was mit dieser Technologie möglich ist. Komplexe Schalter und Maschinen in diesen Nanomaschinen sind in der Lage, anspruchsvolle Aufgaben auszuführen, wie zum Beispiel Nutzlasten toxischer Chemotherapeutika direkt zu Tumorzellen zu transportieren und ihre Fracht erst freizugeben, wenn sie sicher sind, dass sie eine Zelle erreicht haben, die der Arzt erreicht hat will töten. 

Und das ist nur die einfachste Aufgabe, die seine Nanomaschinen laut Dr. Bachelet erledigen können. Ähnlich wie bei den MaGo-Bots könnte die Programmierung von Dr. Bachelets DNA-Maschinen, die als ameisenartiger Schwarm operieren, zu allerlei fantasievoller medizinischer Technologie führen. Aus dem Stegreif kann ich mir einen Stamm dieser Nanoroboter vorstellen, der das versagende Immunsystem von AIDS-Patienten ersetzen würde. Oder Maschinen, die Schäden durch degenerative Hirnerkrankungen reparieren könnten, bevor sie zum Problem werden. Die Möglichkeiten sind endlos, aber wenn Sie an mehr interessiert sind, Dr. Bachelet leistet großartige Arbeit, indem er seine Arbeit in diesem Vortrag von TEDMED Israel erklärt.

Wir können jedoch die negativen Möglichkeiten der Nanomedizin, die Gussoff in ihrem Roman anspricht, nicht außer Acht lassen. Haben Dr. Bachelets DNA-Nanoroboter die Möglichkeit, uns alle zu töten? Das ist keine dumme Frage – arbeitende medizinische Nanoroboter werden schließlich viel mit den Mikroben gemeinsam haben, die uns krank machen – aber sie hat eine einfache Antwort: DNA-Origami ist ein sorgfältiger Prozess des Einmischens kurzer DNA-Stränge eine Laborumgebung. Diese DNA-Maschinen replizieren sich nicht selbst und haben daher nicht die Möglichkeit einer zufälligen Mutation, die in etwas wie den MaGo-Bots vorhanden ist. Daher können die Nanoroboter von Dr. Bachelet keine unerwarteten und unwahrscheinlichen Killer-Nachkommen wie in produzieren Das Geburtstagsproblem.

Metallmaschinen: ebenfalls eine Option

Dennoch sind DNA-Maschinen nicht das, woran die meisten Leute denken, wenn jemand „Nanoroboter“ sagt. Stattdessen beschwört die Idee Metall- und Siliziummaschinen in winzigen Maßstäben und die MaGo-Bots herauf Das Geburtstagsproblem basieren auf diesem Modell. Die Arbeit an dieser Art von Robotern steckt noch in den Kinderschuhen, aber es ist ein Bereich aktiver und begeisterter Forschung. 

Inzwischen wird auch an groß angelegten Robotikprojekten gearbeitet „Schwärme“ von Robotern, die zusammenarbeiten können, um Großes zu erreichen.  Es gibt Militär-, Fertigungs- und Luft- und Raumfahrtanwendungen, aber da die Robotertechnologie immer kleiner wird, gibt es keinen Grund, dass diese Schwarmdesign-Technologien keine medizinischen Anwendungen haben werden. Wenn Gussoff jedoch Recht hat, wird es wichtig sein, Sicherheitsvorkehrungen zu treffen, die die Selbstreplikation solcher medizinischer Roboter einschränken oder zumindest verhindern, dass sie auf gefährliche Weise mutieren.

Nanotechnologie könnte uns unsterblich machen

Ehrlich gesagt sind die potenziellen positiven Vorteile zu groß, um diese Technologie nicht zu versuchen und zu entwickeln. Solange wir klug vorgehen, wenn es darum geht, Sicherheitsvorkehrungen zu treffen, die eine Katastrophe wie die in der dargestellte vermeiden Geburtstagsproblem, es gibt viel zu gewinnen. Medizinische Nanoroboter haben nicht nur das Potenzial, Krankheiten zu heilen; Sie könnten auch unseren Stoffwechsel im Handumdrehen manipulieren, um uns langlebiger, produktiver und im Allgemeinen zufriedener und effektiver in unserem Leben zu machen. Das wird wahrscheinlich viele Dinge in der Gesellschaft verändern, vorausgesetzt, wir haben die wissenschaftlichen Erkenntnisse, die wir anwenden können, wenn die Nanomaschinen für die Hauptsendezeit bereit sind.

Die Forschung zur Langlebigkeit des Menschen sammelt bereits Informationen zur Verwendung in der Nanomedizin. Es gibt jeden Tag neue Artikel zur Lebensverlängerung, und obwohl es unmöglich ist, hier alles zusammenzufassen, Ein Beispiel ist die jüngste Offenbarung dass die Optimierung der Aktivität des Enzyms AMPK, das bei Menschen und vielen anderen Tieren vorkommt, die Lebensdauer von Fruchtfliegen um 30 % verlängerte. 

Im Moment sind diese Informationen für die menschliche Gesundheit nicht nützlich, weil wir keine Technologie haben, um in Zellen einzudringen und Gene nach Belieben ein- und auszuschalten. Mit Fortschritten in der Nanomedizin, die den MaGo-Bots in ähneln Das Geburtstagsproblem, Diese Art von Wissen könnte auf eine realistische Verlängerung des menschlichen Lebens angewendet werden. Es könnte jedoch einige Zeit dauern – hoffentlich werden wir alle den Tag erleben, an dem wir ewig leben können.

Könnten sie uns WIRKLICH alle töten?

Natürlich können wir diese traditionelleren mechanischen Nanoroboter nicht diskutieren Das Geburtstagsproblem ohne auch die Wahrscheinlichkeit negativer Folgen für sie zu diskutieren – nämlich die Möglichkeit, dass Schwärme von Robotern uns schließlich alle töten werden. Es scheint gar nicht so weit hergeholt, auch wenn sich die Maschinen nicht selbst replizieren können. Tatsächlich ist in den vergangenen Monaten ein „Geist in der Maschine“ aufgekommen Die Internationale Raumstation hat insgesamt vier kleine Satelliten gestartet, namens CubeSats, ohne menschliches Zutun. Die CubeSats sind Teil einer wissenschaftlichen „Schwarm“-Strategiemission, aber sie erfordern normalerweise einen menschlichen Befehl, um zu starten. Wenn sie sich langweilen und sich selbst starten, könnte es einer Person ein wenig unangenehm sein, Schwärme von Robotern in der Medizin einzusetzen.  Das Geburtstagsproblem greift auf dieses Unbehagen zurück.

Ich glaube jedoch nicht, dass Gussoff versucht, dieses Unbehagen auszunutzen, um uns davon abzuhalten, Nanomedizin zu entwickeln. In guten Technopokalypse-Geschichten menschlicher Hybris geht es nicht darum, sich von neuen Technologien fernzuhalten. Bei Technopocalypse-Science-Fiction geht es darum, zu schauen, bevor wir springen – nicht darum, den Sprung insgesamt zu vermeiden. Zu keinem Zeitpunkt Das Geburtstagsproblem Nanotechnologie verurteilen. Tatsächlich verwenden viele Charaktere es weiterhin, um sich am Leben zu erhalten, trotz der Art und Weise, wie schurkische Nanotechnologie ihre Welt auseinander reißt. Stattdessen ist der Kommentar dieser Arbeit zur Nanotechnologie eine Warnung. So wie die Dinge jetzt stehen, werden Forschungsgelder schlecht für oberflächliche Zwecke verwendet, und wenn wir nicht selbstbewusst und vorsichtig sind, könnten wir etwas mit gefährlichen Folgen entwickeln. Die Botschaft ist Vorsicht – kein Moratorium für die Nanomedizin.

Apokalypse abgewendet

Das heißt, ich bin nicht allzu besorgt. Medizinische Forscher neigen dazu, solche Bedenken im Vordergrund zu haben. Im Gegensatz zu dem, was man in Bond-Filmen vermuten könnte, will niemand der Arzt sein, der die Welt zerstört hat. Die medizintechnische Gemeinschaft hat ohnehin viele Vorschriften, und ich stelle mir vor, dass klinische Studien durchgeführt werden, um diese Produkte sicher zu machen, anstatt winzige Reiter der Apokalypse zu sein. Unter den apokalyptischen Szenarien, die mich nachts wach halten, macht Nanotechnologie uns alle selbstmörderisch ziemlich niedrig. Trotzdem ist es eine ziemlich interessante Lektüre mit einem literarischen Kaliber, das mit klassischer, preisgekrönter Science-Fiction mithalten kann.

Als ich es las, erinnerte es mich tatsächlich an die fragmentierte Welt von Neal Stephensons großen Diamantzeit, die ebenfalls eine nanotechnologische Zukunft in den Mittelpunkt stellt. Im Gegensatz, Das Geburtstagsproblem ist weniger aggressiv von der Wand und enthält eine vielfältigere Besetzung von Charakteren, die aus Menschen vieler Rassen, Religionen und sexuellen Orientierungen besteht. Auch das Geschlechtergleichgewicht ist gut erreicht. Falls es dir gefallen hat Das Diamantzeitalter, aber etwas mit einem aktualisierten Sinn für Repräsentation und Nanotechnologie wollen, das von der aktuellen Wissenschaft informiert ist, Sie werden es lieben Das Geburtstagsproblem.

Insgesamt, Das Geburtstagsproblem hat dem futuristischen Gespräch über Nanotechnologie und Nanorobotik viel hinzuzufügen. Sein enger technologischer Anwendungsbereich ermöglicht die Untersuchung echter menschlicher Probleme und potenzieller Gefahren, denen Ingenieure der Nanotechnologie durch gutes Design vorbeugen müssen. Es zwingt uns, nicht nur über die unwahrscheinlichen Auswirkungen der Nanorobotik nachzudenken, sondern auch über die unwahrscheinlichen Auswirkungen unseres eigenen Handelns. Der große menschliche Bereich und die sich überschneidenden Handlungsstränge sorgen für eine lebendige, atmende Geschichte, die sich anfühlt, als würde sie in einer realen Zukunft stattfinden. Während der Leser durch das geht, was Gussoff sich vorgestellt hat, reflektiert er unsere eigenen Visionen von der Zukunft heute und lässt uns darüber nachdenken, wie der Futurismus von 2014 die Welt prägen wird – werden wir vorsichtig sein mit dem, was wir entwickeln, oder werden wir zulassen, dass Ambitionen ankommen uns in gefährliches Gebiet? Die falschen zehntausend Codezeilen könnten den Unterschied ausmachen.