Tech Tales: рецензия на книгу Карен Гассофф « Проблема дня рождения» .

Каковы шансы апокалипсиса наноботов?

Сегодняшние нанотехнологи мечтают о крошечных роботах, которые могли бы решить или вызвать огромные проблемы.

Крошечные игрушки технологов терроризируют Такому

У Карен Гуссофф Проблема дня рождения, автор использует этот факт, чтобы построить для нас постапокалиптический мир, демонстрирующий широкие возможности нанотехнологий.  Действие происходит в Сиэтле примерно в конце 21 века. Проблема дня рождения описывает мир, в котором воплотилась мечта инженеров-биомедиков повсюду: изобретение медицинских нанороботов под названием «MaGo» обещало излечение от всех болезней человека и гарантию пожизненной молодости и жизненной силы. Никто не живет вечно, но с ботами MaGo все умирают молодыми в глубокой старости.

Пока что-то не пойдет наперекосяк, и новый штамм бота не заставит многих людей смертельно заболеть. Происхождение ботов и их причудливое психиатрическое воздействие на их жертв исследуются глазами широкого круга персонажей, чьи истории невероятно переплетаются таким образом, что роман кажется кроссовером Bizarro World между Сайнфельд и Дорога.

Технологические и литературные элементы работы Гуссоффа сосредоточены на идее о том, что в больших роях то, что маловероятно для одного человека, становится вероятным внутри группы. Об этом говорится в названии; «Проблема дня рождения» — классический мысленный эксперимент в статистике. Если на вечеринке X человек, какова вероятность того, что у них общий день рождения?

Каковы шансы?

Большинство людей удивляются, узнав, что шансы высоки даже для небольших групп — в конце концов, вариантов всего 366. Обыгрывая эту идею неожиданных эффектов в рое, переплетенные сюжетные линии различных персонажей перекрываются, даже если персонажи этого не осознают.  Проблема дня рождения, как и его тезка, напоминает нам, что когда переменных достаточно, наши незначительные действия имеют более серьезные последствия, чем мы ожидаем.

Имеет смысл, что большие сети людей будут иметь сложные, а иногда и катастрофические случайные взаимодействия. Применима ли та же теория хаоса к нанороботам? Хотя это никогда не говорилось прямо, Проблема дня рождения предполагает, что, пока мы балуемся передовыми технологиями, вероятность катастрофы может быть выше, чем мы думаем.

Нанотехнологии реального мира информируют историю

Гуссофф, бывший учитель естественных наук, провел много концептуальных исследований в области наноробототехники и понимает, что множество маленьких машин, работающих вместе, могут дать большой эффект. Боты MaGo — это упрощенные машины с несколькими строками кода, но их можно запрограммировать на использование сотрудничества для достижения основных медицинских целей, а также то, как это программирование может мутировать, чтобы извратить эти цели. Как вирусолог, я видел, как наномашины могут эволюционировать для достижения системного эффекта. Гусофф правильно понял.

Я поговорил с Гуссофф о том, как она задумала ботов MaGo, и как она сплела сложный гобелен источников. Первоначально она объединила оригинальную исследовательскую статью о долголетии с превосходным обзором наномедицины 2009 года. «Влияние нанотехнологий на доставку лекарств». Омид К. Фарохзад и Роберт Лангер, оба из MIT-Гарвардского центра передового опыта в области нанотехнологий. 

Понимая, что с помощью нанотехнологий можно создавать лекарства, продлевающие жизнь, Гусофф представил себе, что еще они могли сделать, и боты MaGo родились. Она проделала большую работу по поиску доступных учебников, в которых содержались хорошие идеи о будущем нанотехнологий. Она рекомендует Дизайн наномедицинских устройств и систем: проблемы, возможности, перспективы, под редакцией Фрэнка Бёма, генерального директора наномедицинской технологической компании. Если вы интересуетесь наномедицинскими технологиями, это стоит 170 долларов.

В то же время Гусофф взглянула на то, как тратятся доллары на исследования, и заметила, что то, что она называет «сексуальными» условиями, «…те, которые влияют на наш внешний вид, или те, которые атакуют «желаемую» часть тела, получают больше всего долларов… легко и просто." Создавая роботов MaGo, которые исправляют эти «сексуальные» состояния и служат источником молодости, она объединила эти медицинские цели с принципами, которые она узнала из литературы по наноинженерии. В ее мире человеческое стремление решить эти «сексуальные» болезни заставляло нас игнорировать последствия, которые она также основывала на своих исследованиях в области наномедицины. 

Разговаривая с ней об этом, начинаешь понимать, что напечатанное в Проблема дня рождения это лишь малая часть понимания наномедицины Гуссоффа. Но остается вопрос: соответствует ли ее воображение, к лучшему или к худшему, реальным возможностям наномедицины?

Настоящие нанороботы... сделаны из ДНК?

Один из моих любимых реальных проектов в области наномедицины — работа Доктор Идо Бачелет at Израильский университет Бар-Илан.  Доктор Бачелет использует технику, называемую «ДНК-оригами», для создания наномашин из ДНК. Удивительно, что можно сделать с помощью этой технологии. Сложные переключатели и механизмы в этих наномашинах способны выполнять сложные задачи, такие как доставка токсичных химиотерапевтических препаратов непосредственно к опухолевым клеткам и высвобождение их только тогда, когда они уверены, что достигли клетки, доступной врачу. хочет убить. 

И это только самая простая задача, с которой, по словам доктора Бачелет, могут справиться его наномашины. Как и в случае с ботами MaGo, программирование ДНК-машин доктора Бачелет для работы в виде муравьиного роя может привести к созданию всевозможных фантастических медицинских технологий. Навскидку я могу представить себе штамм этих нанороботов, который заменит отказавшую иммунную систему больных СПИДом. Или машины, которые могли бы восстановить повреждения, вызванные дегенеративными заболеваниями мозга, до того, как они станут проблемой. Возможности безграничны, но если вас интересует больше, Доктор Бачелет прекрасно объясняет свою работу в этом выступлении на TEDMED Israel.

Однако мы не можем сбрасывать со счетов негативные возможности наномедицины, которые Гуссофф поднимает в своем романе. Есть ли у ДНК-нанороботов доктора Бачелет возможность убить нас всех? Это не глупый вопрос — в конце концов, работающие медицинские нанороботы будут иметь много общего с микробами, вызывающими у нас болезни, — но на него есть простой ответ: ДНК-оригами — это тщательный процесс смешивания коротких нитей ДНК в лабораторная установка. Эти ДНК-машины не самореплицируются, и, таким образом, у них нет возможности случайной мутации, которая присутствует в чем-то вроде ботов MaGo. Следовательно, нанороботы доктора Бачелет не могут произвести неожиданное и невероятное потомство-убийцу, как в Проблема дня рождения.

Металлообрабатывающие станки: также вариант

Тем не менее, ДНК-машины — это не то, о чем думает большинство людей, когда кто-то говорит «нанороботы». Вместо этого идея вызывает в воображении металлические и кремниевые машины в крошечных масштабах, а роботы MaGo из Проблема дня рождения основаны на этой модели. Работа над таким роботом все еще находится в зачаточном состоянии, но это область активных и полных энтузиазма исследований. 

Параллельно разрабатываются полномасштабные проекты робототехники. «рои» роботов, которые могут сотрудничать для достижения великих целей.  Существуют военные, производственные и аэрокосмические приложения, но по мере того, как робототехника становится все меньше, нет никаких причин, по которым эти технологии роевого проектирования не будут иметь медицинского применения. Однако, если Гуссофф прав, будет важно включить меры безопасности, которые ограничивают самовоспроизведение таких медицинских роботов или, по крайней мере, предотвращают их опасную мутацию.

Нанотехнологии могут сделать нас бессмертными

Откровенно говоря, потенциальные положительные преимущества слишком велики, чтобы мы не пытались развивать эту технологию. Пока мы разумно относимся к включению мер безопасности, позволяющих избежать катастрофы, подобной той, что представлена ​​в Проблема Дня Рождения, есть много, чтобы получить. Медицинские нанороботы обладают потенциалом не только для лечения болезней; они также могли управлять нашим метаболизмом на лету, чтобы сделать нас более долгоживущими, более продуктивными и в целом более удовлетворенными и эффективными в нашей жизни. Это, вероятно, многое изменит в обществе, при условии, что у нас есть научные знания, которые можно применить, когда наномашины будут готовы к прайм-тайму.

Исследования долголетия человека уже собирают информацию для использования в наномедицинах. Каждый день появляются новые статьи о продлении жизни, и хотя здесь невозможно обобщить их все, одним из примеров является недавнее откровение что изменение активности фермента AMPK, обнаруженного у людей и многих других животных, увеличило продолжительность жизни плодовых мушек на 30%. 

Сейчас эта информация бесполезна для здоровья человека, потому что у нас нет технологий, позволяющих проникать в клетки и включать и выключать гены по желанию. С достижениями в области наномедицины, которые напоминают роботов MaGo в Проблема дня рождения, такого рода знания могут быть применены к реалистичному продлению человеческой жизни. Однако это может занять некоторое время — надеюсь, мы все доживем до дня, который позволит нам жить вечно.

Могут ли они ДЕЙСТВИТЕЛЬНО убить нас всех?

Конечно, мы не можем обсуждать этих более традиционных механических нанороботов в подробностях. Проблема дня рождения не обсуждая также вероятность негативных последствий для них, а именно вероятность того, что рои роботов в конечном итоге убьют всех нас. Это не кажется таким надуманным, даже если машины не могут самовоспроизводиться. Фактически, в последние несколько месяцев «призрак в машине» на Международная космическая станция запустила в общей сложности четыре малых спутника. под названием CubeSats, без какой-либо помощи со стороны человека. CubeSats являются частью научной миссии по стратегии «роя», но обычно для их запуска требуется человеческая команда. Если им становится скучно и они запускают себя, это может сделать человека немного неудобным в отношении перспектив использования роев роботов в медицине.  Проблема дня рождения упирается в этот дискомфорт.

Однако я не думаю, что Гуссофф пытается сыграть на этом беспокойстве, чтобы отпугнуть нас от разработки наномедицины. Хорошие истории технопокалипсиса о человеческой гордыне не о том, чтобы держаться подальше от новых технологий. Научная фантастика о технопокалипсисе о том, чтобы посмотреть, прежде чем прыгнуть, а не о том, чтобы вообще избежать прыжка. Ни в коем случае Проблема дня рождения осудить нанотехнологии. Фактически, многие персонажи продолжают использовать его, чтобы выжить, несмотря на то, как мошеннические нанотехнологии разрушили их мир. Напротив, комментарий этой работы о нанотехнологии является предупреждением. Сейчас обстоят дела так: деньги на исследования плохо выделяются на поверхностные причины, и если мы не будем самосознательны и осторожны, мы можем разработать что-то с опасными последствиями. Послание — осторожность, а не мораторий на наномедицину.

Апокалипсис предотвращен

Тем не менее, я не слишком беспокоюсь. Исследователи-медики, как правило, думают о подобных проблемах. Вопреки тому, что вы можете подумать из фильмов о Бонде, никто не хочет быть доктором, покончившим с миром. Медико-инженерное сообщество и так имеет множество правил, и я полагаю, что клинические испытания будут проводиться для того, чтобы сделать эти продукты безопасными, а не крошечными всадниками апокалипсиса. Среди апокалиптических сценариев, которые не дают мне спать по ночам, нанотехнологии, заставляющие всех нас совершать самоубийства, занимают довольно низкое место. Тем не менее, это довольно интересное чтение с литературным калибром, который соответствует какой-то классической, отмеченной наградами научной фантастике.

На самом деле, когда я ее читал, она напомнила о фрагментированном мире великого романа Нила Стефенсона. Алмазный век, которая также сосредоточена на нанотехнологическом будущем. Напротив, Проблема дня рождения менее агрессивно необычен и содержит более разнообразный состав персонажей, состоящий из людей многих рас, религий и сексуальных ориентаций. Гендерный баланс также хорошо достигается. Если вам понравилось Алмазный век, но хотите что-то с обновленным представлением и нанотехнологиями, основанными на современной науке, вам понравится Проблема дня рождения.

В общей сложности, Проблема дня рождения может многое добавить к футуристическому разговору о нанотехнологиях и наноробототехнике. Его узкий технологический охват позволяет исследовать реальные человеческие проблемы и потенциальные опасности, которые инженеры-нанотехнологи должны будут предотвратить с помощью хорошего дизайна. Это заставляет нас думать не только о невероятных эффектах нанороботов, но и о невероятных эффектах наших собственных действий. Широкий человеческий охват и перекрывающиеся сюжетные линии создают живую, дышащую историю, которая, кажется, происходит в реальном будущем. По мере того, как читатель знакомится с тем, что вообразил Гусофф, он размышляет о нашем собственном видении будущего сегодня и позволяет нам задуматься о том, как футуризм 2014 года изменит мир — будем ли мы осторожны в том, что мы разрабатываем, или мы позволим амбициям взять верх. нас на опасную территорию? Неправильные десять тысяч строк кода могут иметь решающее значение.