Povești tehnice: Trecerea în revistă a lui Caren Gussoff The Birthday Problem.

Care sunt șansele unei apocalipse a nanoboților?

Nanotehnologii de astăzi visează roboți minusculi care ar putea vindeca - sau cauza - probleme uriașe.

Jucăriile minuscule ale tehnologilor terorizează Tacoma

La Caren Gussoff Problema zilei de naștere, autorul folosește acest fapt pentru a construi o lume post-apocaliptică pentru noi, care să prezinte posibilitățile largi ale nanotehnologiei.  Amplasat în Seattle pe la sfârșitul secolului 21, Problema zilei de naștere descrie o lume care a realizat visul inginerilor biomedicali de pretutindeni: inventarea nanoboților medicali numiți roboți „MaGo” promitea un leac pentru toate bolile umane și o garanție a tinereții și vitalității pe tot parcursul vieții. Nimeni nu trăiește pentru totdeauna, dar cu roboții MaGo, toată lumea moare tânără la o vârstă înaintată.

Până când ceva nu merge bine și o nouă tulpină de bot îmbolnăvește o mulțime de oameni. Originile roboților și efectele lor psihiatrice bizare asupra victimelor lor sunt explorate prin ochii unui grup larg de personaje ale căror povești se împletesc în mod improbabil într-un mod care face ca romanul să se simtă ca un crossover între Lumea Bizarro. Seinfeld și Drumul.

Elementele tehnologice și literare ale operei lui Gussoff se centrează ambele pe ideea că, în roiuri mari, ceea ce este puțin probabil pentru un individ devine probabil în cadrul grupului. La aceasta se face aluzie în titlu; „Problema de naștere” este un experiment de gândire clasic în statistică. Dacă există un număr X de persoane la o petrecere, care sunt șansele ca ei să împartă ziua de naștere?

Care sunt sansele?

Majoritatea oamenilor sunt surprinși să afle că șansele sunt mari chiar și pentru grupuri mici - la urma urmei, există doar 366 de opțiuni. Jucând această idee a efectelor neașteptate într-un roi, poveștile împletite ale diferitelor personaje se suprapun toate – chiar dacă personajele nu își dau seama.  Problema zilei de naștere, ca și omonim, ne amintește că atunci când există suficiente variabile, acțiunile noastre nesemnificative au consecințe mai mari decât ne așteptăm.

Este logic ca rețele mari de oameni să aibă interacțiuni aleatorii complexe și uneori dezastruoase. Aceeași teorie a haosului se aplică nanoroboților? Deși nu este niciodată declarat direct, Problema zilei de naștere sugerează că, pe măsură ce ne străduim în tehnologii avansate, șansele unei catastrofe pot fi mai mari decât credem.

Nanotehnologia din lumea reală informează povestea

Gussoff, un fost profesor de științe, a făcut o mulțime de cercetări conceptuale despre nanorobotică și înțelege că multe mașini mici care lucrează împreună pot produce un efect mare. Boții MaGo sunt mașini simpliste, cu puține linii de cod, dar pot fi programați să folosească cooperarea pentru a atinge obiective medicale majore și modul în care acea programare s-ar putea muta pentru a perverti aceste obiective. Ca virolog, am văzut cum nanomașinile pot evolua pentru a coopera pentru un efect sistemic. Gussoff înțelege bine.

Am vorbit cu Gussoff despre modul în care a conceput roboții MaGo și a împletit o tapiserie complexă de surse. Inițial, ea a combinat o lucrare de cercetare originală privind longevitatea cu o excelentă lucrare de revizuire a nanomedicinei din 2009, „Impactul nanotehnologiei asupra livrării de medicamente”, de Omid C. Farokhzad și Robert Langer, ambii de la Centrul MIT-Harvard pentru Excelență în Nanotehnologie. 

Dându-și seama că nanotehnologia poate oferi medicamente care prelungesc viața, Gussoff și-a imaginat ce altfel puteau face și s-au născut roboții MaGo. Ea a muncit mult pentru a găsi manuale care erau accesibile și aveau idei bune despre viitorul nanotehnologiei. Ea recomandă Proiectare de dispozitive și sisteme nanomedicale: provocări, posibilități, viziuni, editat de Frank Boehm, CEO al unei companii de tehnologie nanomedicală. Merită din plin prețul de acoperire de 170 USD dacă sunteți interesat de tehnologia nanomedicală.

În același timp, Gusoff a aruncat o privire asupra modului în care sunt cheltuiți dolarii din cercetare și a observat că ceea ce ea numește condiții „sexy”, „...cele care ne afectează aspectul exterior sau cele care atacă o parte „dezirabilă” a corpului obțin cei mai mulți dolari— pur si simplu." În crearea roboților MaGo, care corectează aceste condiții „sexy” și servesc drept o fântână a tinereții, ea a combinat aceste obiective medicale cu principiile pe care le-a învățat în literatura de nano-inginerie. În lumea ei, nerăbdarea umană de a rezolva aceste boli „sexy” ne-a făcut să trecem cu vederea consecințele, pe care le-a bazat și pe cercetările sale în nanomedicină. 

Vorbind cu ea despre asta, începi să realizezi că ceea ce a fost tipărit Problema zilei de naștere este doar o mică parte din înțelegerea nanomedicinei lui Gussoff. Dar întrebarea rămâne: imaginația ei, la bine sau la rău, se potrivește cu posibilitățile din lumea reală ale nanomedicinei?

Nanoroboții adevărați... sunt făcuți din ADN?

Unul dintre proiectele mele preferate de nanomedicină din lumea reală este munca lui Dr. Ido Bachelet at Universitatea Bar Ilan din Israel.  Dr. Bachelet folosește o tehnică numită „ADN origami” pentru a construi nanomașini din ADN. Este uimitor ce se poate face cu această tehnologie. Întrerupătoarele și mașinile complexe din aceste nanomașini sunt capabile să îndeplinească sarcini sofisticate, cum ar fi transportarea unor încărcături utile de medicamente toxice pentru chimioterapie direct la celulele tumorale și eliberarea încărcăturii lor doar atunci când sunt siguri că au ajuns la o celulă pe care medicul vrea a ucide. 

Și aceasta este cea mai simplă sarcină pe care Dr. Bachelet spune că o pot face nanomașinile sale. Similar cu roboții MaGo, programarea mașinilor ADN ale Dr. Bachelet pentru a funcționa ca un roi asemănător furnicilor ar putea duce la tot felul de tehnologie medicală fantezie. Din capul meu, îmi pot imagina o tulpină a acestor nanoroboți care ar înlocui sistemele imunitare eșuate ale pacienților cu SIDA. Sau mașini care ar putea repara daunele cauzate de bolile degenerative ale creierului înainte ca acestea să devină o problemă. Posibilitățile sunt nesfârșite, dar dacă ești interesat de mai multe, Dr. Bachelet face o treabă grozavă explicând munca sa în această discuție de la TEDMED Israel.

Cu toate acestea, nu putem ignora posibilitățile negative ale nanomedicinei pe care Gussoff le ridică în romanul ei. Nanoroboții ADN ai Dr. Bachelet au posibilitatea să ne omoare pe toți? Aceasta nu este o întrebare prostească - nanoroboții medicali care lucrează vor avea multe în comun cu microbii care ne îmbolnăvesc, la urma urmei - dar are un răspuns simplu: origami ADN este un proces atent de amestecare a unor fire scurte de ADN în un cadru de laborator. Aceste mașini ADN nu se auto-replica și, prin urmare, nu au șansa de mutație aleatorie care este prezentă în ceva asemănător roboților MaGo. Prin urmare, nanoroboții Dr. Bachelet nu pot produce descendenți ucigași neaștepți și improbabili ca în Problema zilei de naștere.

Mașini metalice: de asemenea, o opțiune

Totuși, mașinile ADN nu sunt ceea ce cred cei mai mulți oameni când cineva spune „nanoroboți”. În schimb, ideea evocă mașini din metal și siliciu la scară mică și roboții MaGo Problema zilei de naștere se bazează pe acel model. Lucrarea la acest tip de robot este încă la început, dar este o zonă de cercetare activă și entuziastă. 

Între timp, se lucrează și la proiecte de robotică la scară largă „roi” de roboți care pot coopera pentru a realiza lucruri mărețe.  Există aplicații militare, de producție și aerospațiale, dar pe măsură ce tehnologia robotică devine mai mică, nu există niciun motiv pentru care aceste tehnologii de proiectare a roiurilor să nu aibă aplicații medicale. Dacă Gussoff are dreptate, totuși, va fi important să se includă măsuri de protecție, care să limiteze auto-replicarea unor astfel de roboți medicali sau cel puțin să îi împiedice să se mute în moduri periculoase.

Nanotehnologia ne-ar putea face nemuritori

Sincer, potențialele beneficii pozitive sunt prea mari pentru ca noi să nu încercăm să dezvoltăm această tehnologie. Atâta timp cât suntem inteligenți să includem măsuri de protecție care să evite un dezastru precum cel prezentat în Problemă cu ziua de naștere, sunt multe de câștigat. Nanoroboții medicali nu au doar potențialul de a vindeca boli; ar putea, de asemenea, să ne manipuleze metabolismul, din mers, pentru a ne face să trăim mai mult, mai productivi și, în general, mai mulțumiți și mai eficienți în viața noastră. Este posibil să schimbe multe lucruri despre societate, cu condiția să avem cunoștințele științifice pe care să le aplicăm atunci când nanomașinile sunt pregătite pentru prime time.

Cercetările privind longevitatea umană acumulează deja informații pentru a fi utilizate în nanomedicine. Există noi lucrări despre extinderea vieții în fiecare zi și, deși este imposibil să rezumați totul aici, un exemplu este recenta revelație acea activitate de ajustare a enzimei AMPK, găsită la oameni și la multe alte animale, a prelungit durata de viață a muștelor de fructe cu 30%. 

Momentan, aceste informații nu sunt utile pentru sănătatea umană, deoarece nu avem tehnologie care să intre în celule și să pornească și să oprească genele după bunul plac. Cu progrese în nanomedicină care seamănă cu roboții MaGo Problema zilei de naștere, acest tip de cunoștințe ar putea fi aplicat extinderii realiste a vieții umane. Ar putea dura ceva timp, totuși – sperăm că vom trăi cu toții pentru a vedea ziua care ne va permite să trăim pentru totdeauna.

Ne-ar putea ucide pe toți cu adevărat?

Desigur, nu putem discuta despre acești nanoroboți mecanici mai tradiționali Problema zilei de naștere fără să discutăm și despre probabilitatea unor rezultate negative pentru ei - și anume, șansa ca roiuri de roboți să ne omoare în cele din urmă pe toți. Nu pare atât de exagerat, chiar dacă mașinile nu se pot autoreplica. De fapt, în ultimele luni, o „fantomă în mașină” pe Stația Spațială Internațională a lansat un total de patru sateliți mici, numit CubeSats, fără nicio indemnizare umană. CubeSats fac parte dintr-o misiune științifică a strategiei „roi”, dar, în mod normal, necesită o comandă umană pentru a fi lansate. Dacă se plictisesc și se lansează, ar putea face o persoană puțin inconfortabilă cu privire la perspectivele de a folosi roiuri de roboți în medicină.  Problema zilei de naștere atinge acel disconfort.

Totuși, nu cred că Gussoff încearcă să joace cu această neliniște pentru a ne speria să dezvoltăm nanomedicină. Poveștile bune de tehnopocalipsă despre orgoliul uman nu sunt despre a sta departe de noile tehnologii. Science-fiction tehnopocalipsă este despre a privi înainte de a sări – nu despre a evita saltul cu totul. În niciun moment nu o face Problema zilei de naștere condamna nanotehnologia. De fapt, multe personaje continuă să-l folosească pentru a se menține în viață, în ciuda modului în care nanotehnologia necinstită le-a sfâșiat lumea. În schimb, comentariul acestei lucrări despre nanotehnologie este un avertisment. Așa cum stau lucrurile acum, banii din cercetare sunt alocați prost pentru cauze superficiale și, dacă nu suntem conștienți și atenți, am putea dezvolta ceva cu consecințe periculoase. Mesajul este prudență – nu un moratoriu asupra nanomedicinei.

Apocalipsa evitată

Acestea fiind spuse, nu sunt prea îngrijorat. Cercetătorii medicali tind să aibă astfel de preocupări în fruntea lor. Contrar a ceea ce ai putea crede din filmele Bond, nimeni nu vrea să fie doctorul care a sfârşit lumea. Comunitatea ingineriei medicale are o mulțime de reglementări așa cum este și îmi imaginez că studiile clinice vor fi realizate pentru a face aceste produse sigure, mai degrabă decât micii călăreți ai apocalipsei. Printre scenariile apocaliptice care mă țin treaz noaptea, nanotehnologia care ne face pe toți sinucigași este destul de jos. Totuși, oferă o lectură destul de interesantă, cu un calibru literar care se potrivește cu o ficțiune științifico-fantastică clasică, premiată.

De fapt, când am citit-o, mi-a adus în minte lumea fragmentată a lui Neal Stephenson Epoca Diamantului, care se concentrează și pe un viitor nanotehnologic. În contrast, Problema zilei de naștere este mai puțin agresiv și conține o distribuție mai diversă de personaje constând din oameni de mai multe rase, religii și orientări sexuale. Echilibrul de gen este, de asemenea, bine realizat. Daca ti-a placut Epoca diamantului, dar vrei ceva cu un simț actualizat de reprezentare și nanotehnologie informată de știința actuală, o să-ți placă Problema zilei de naștere.

În total, Problema zilei de naștere are multe de adăugat la conversația futuristă despre nanotehnologie și nanorobotică. Domeniul său tehnologic restrâns permite investigarea problemelor umane reale și a potențialelor pericole pe care inginerii în nanotehnologie vor trebui să le prevină printr-un proiect bun. Ne obligă să ne gândim nu numai la efectele improbabile ale nanoroboticii, ci și la efectele improbabile ale propriilor noastre acțiuni. Sfera umană largă și poveștile suprapuse creează o poveste vie, plină de aer, care pare că are loc într-un viitor real. Pe măsură ce cititorul traversează ceea ce și-a imaginat Gussoff, acesta reflectă asupra propriilor noastre viziuni asupra viitorului de astăzi și ne permite să ne întrebăm cum va modela lumea futurismul din 2014 - vom fi atenți la ceea ce dezvoltăm sau vom permite ambițiilor să ia ne intrăm pe un teritoriu periculos? Zece mii de linii greșite de cod ar putea face toată diferența.