Tech Tales: Recenzia Caren Gussoff's The Birthday Problem.

Aké sú šance na apokalypsu nanobotov?

Dnešní nanotechnológovia snívajú o malých robotoch, ktorí by mohli liečiť – alebo spôsobiť – obrovské problémy.

Drobné hračky technológov terorizujú Tacomu

U Caren Gussoffovej Narodeninový problém, autor využíva túto skutočnosť na vytvorenie postapokalyptického sveta pre nás, ktorý ukazuje široké možnosti nanotechnológie.  Odohrávajúce sa v Seattli koncom 21. storočia, Narodeninový problém opisuje svet, ktorý všade dosiahol sen biomedicínskych inžinierov: vynález lekárskych nanobotov nazývaných „MaGo“ bots sľuboval liek na všetky ľudské choroby a záruku celoživotnej mladosti a vitality. Nikto nežije večne, ale s robotmi MaGo každý zomiera mladý v zrelom veku.

Kým sa niečo nepokazí a nový kmeň robotov spôsobí smrteľné ochorenie mnohých ľudí. Pôvod robotov a ich bizarné psychiatrické účinky na ich obete sú skúmané očami širokej škály postáv, ktorých príbehy sa nepravdepodobne prelínajú spôsobom, vďaka ktorému sa román cíti ako prechod medzi bizarným svetom. Seinfeld a Cesta.

Technologické a literárne prvky Gussoffovej práce sa sústreďujú na myšlienku, že vo veľkých rojoch sa to, čo je nepravdepodobné pre jedného jednotlivca, stáva pravdepodobné v rámci skupiny. Toto je uvedené v názve; „Narodeninový problém“ je klasický myšlienkový experiment v štatistike. Ak je na večierku X ľudí, aká je pravdepodobnosť, že zdieľajú narodeniny?

Aké sú šance?

Väčšina ľudí je prekvapená, keď sa dozvie, že pravdepodobnosť je vysoká aj pre malé skupiny – napokon, existuje len 366 možností. Pri tejto myšlienke neočakávaných efektov v roji sa prepletené dejové línie rôznych postáv prekrývajú – aj keď si to postavy neuvedomujú.  Narodeninový problém, rovnako ako jeho menovec, nám pripomína, že keď je dostatok premenných, naše bezvýznamné činy majú väčšie následky, ako očakávame.

Dáva zmysel, že veľké siete ľudí by mali zložité a niekedy katastrofálne náhodné interakcie. Platí rovnaká teória chaosu aj pre nanoroboty? Aj keď to nikdy nebolo vyslovene povedané, Narodeninový problém naznačuje, že keď sa zabávame do pokročilých technológií, pravdepodobnosť katastrofy môže byť vyššia, než si myslíme.

Skutočný svet nanotechnológií informuje príbeh

Gussoff, bývalý učiteľ prírodných vied, robil veľa koncepčného výskumu nanorobotiky a chápe, že veľa malých strojov spolupracujúcich môže priniesť veľký efekt. Roboty MaGo sú zjednodušené stroje s niekoľkými riadkami kódu, ale môžu byť naprogramované tak, aby využívali spoluprácu na dosiahnutie hlavných medicínskych cieľov a ako by toto programovanie mohlo zmutovať, aby tieto ciele prevrátilo. Ako virológ som videl, ako sa nanostroje môžu vyvinúť, aby spolupracovali na systémový účinok. Gussoff má pravdu.

Hovoril som s Gussoffom o tom, ako vymyslela roboty MaGo, a ona spojila komplexnú tapisériu zdrojov. Spočiatku skombinovala pôvodný výskumný dokument o dlhovekosti s vynikajúcim prehľadom nanomedicíny z roku 2009, "Vplyv nanotechnológie na dodávku liekov," od Omida C. Farokhzada a Roberta Langera, obaja z MIT-Harvard Center for Nanotechnology Excellence. 

Keď si Gussoff uvedomil, že nanotechnológia môže priniesť lieky predlžujúce život, predstavil si čo inak mohli robiť a zrodili sa roboty MaGo. Dala si veľa práce s hľadaním učebníc, ktoré boli dostupné a mali dobré predstavy o budúcnosti nanotechnológií. Ona odporúča Dizajn nanomedicínskych zariadení a systémov: výzvy, možnosti, vízie, upravil Frank Boehm, generálny riaditeľ spoločnosti zaoberajúcej sa nanomedicínskymi technológiami. Ak sa zaujímate o nanomedicínsku technológiu, stojí to za kryciu cenu 170 dolárov.

V tom istom čase sa Gusoff pozrela na to, ako sa míňajú doláre na výskum a všimla si, že to, čo nazýva „sexy“ stavy, „...tie, ktoré ovplyvňujú náš vonkajší vzhľad, alebo tie, ktoré útočia na „žiaducu“ časť tela, dostávajú najviac dolárov – Prosté a jednoduche." Pri vytváraní robotov MaGo, ktorí korigujú tieto „sexy“ stavy a slúžia ako fontána mladosti, spojila tieto medicínske ciele s princípmi, ktoré sa naučila v literatúre o nano-inžinierstve. V jej svete ľudská dychtivosť riešiť tieto „sexy“ choroby spôsobila, že sme prehliadli dôsledky, z ktorých vychádzala aj na základe výskumu nanomedicíny. 

Keď sa s ňou o tom porozprávate, začnete si uvedomovať, že to, čo bolo vytlačené Narodeninový problém je len malým zlomkom Gussoffovho chápania nanomedicíny. Otázkou však zostáva: zodpovedá jej predstavivosť v dobrom alebo v zlom skutočným možnostiam nanomedicíny?

Skutoční nanoroboti...sú vyrobené z DNA?

Jeden z mojich osobných obľúbených projektov nanomedicíny v reálnom svete je práca o Dr Ido Bachelet at Izraelská univerzita Bar Ilan.  Dr. Bachelet používa techniku ​​nazývanú „DNA origami“ na vytvorenie nanostrojov z DNA. Je úžasné, čo sa dá s touto technológiou urobiť. Komplexné spínače a stroje v týchto nanostrojoch sú schopné vykonávať sofistikované úlohy, ako je prenášanie nákladu toxických chemoterapeutických liekov priamo do nádorových buniek a uvoľnenie ich nákladu až vtedy, keď sú si istí, že sa dostali do bunky, ktorú lekár chce zabiť. 

A to je len tá najjednoduchšia úloha, ktorú podľa doktorky Bacheletovej jeho nanostroje dokážu. Podobne ako v prípade robotov MaGo, programovanie strojov DNA Dr. Bacheletovej tak, aby fungovali ako roj podobný mravcom, by mohlo viesť k rôznym druhom fantazijných medicínskych technológií. Z hlavy si viem predstaviť kmeň týchto nanorobotov, ktorí by nahradili zlyhaný imunitný systém pacientov s AIDS. Alebo stroje, ktoré by dokázali napraviť škody spôsobené degeneratívnymi ochoreniami mozgu skôr, než sa z nich stane problém. Možnosti sú nekonečné, ale ak vás zaujíma viac, Dr. Bachelet odvádza skvelú prácu, keď vysvetľuje svoju prácu v tejto prednáške z TEDMED Israel.

Nemôžeme však vylúčiť negatívne možnosti nanomedicíny, ktoré Gussoff vo svojom románe uvádza. Majú DNA nanoroboty doktorky Bacheletovej možnosť zabiť nás všetkých? To nie je hlúpa otázka – pracujúci medicínski nanoroboti budú mať napokon veľa spoločného s mikróbmi, ktoré nám spôsobujú choroby – ale má to jednoduchú odpoveď: DNA origami je starostlivý proces miešania krátkych reťazcov DNA. laboratórne prostredie. Tieto stroje DNA sa samy nereplikujú, a preto nemajú šancu náhodnej mutácie, ktorá je prítomná v niečom ako roboty MaGo. Preto nanoroboti Dr. Bacheletovej nemôžu splodiť nečakané a nepravdepodobné potomstvo zabijakov ako v Narodeninový problém.

Kovové stroje: tiež možnosť

Napriek tomu, stroje DNA nie sú to, čo si väčšina ľudí predstaví, keď niekto povie „nanoroboty“. Namiesto toho táto myšlienka vyvoláva kovové a kremíkové stroje na malých váhach a roboty MaGo Narodeninový problém sú založené na tomto modeli. Práca na tomto druhu robota je stále v plienkach, ale je to oblasť aktívneho a nadšeného výskumu. 

Medzitým sa pracuje aj na projektoch robotiky v plnom rozsahu „roje“ robotov, ktoré dokážu spolupracovať, aby dosiahli veľké veci.  Existujú vojenské, výrobné a letecké aplikácie, ale keďže sa robotická technológia zmenšuje, nie je dôvod, aby tieto technológie navrhovania roja nemali medicínske využitie. Ak má však Gussoff pravdu, bude dôležité zahrnúť ochranné opatrenia, ktoré obmedzia samoreplikáciu takýchto lekárskych robotov alebo im aspoň zabránia v nebezpečných mutáciách.

Nanotechnológia nás môže urobiť nesmrteľnými

Úprimne povedané, potenciálne pozitívne výhody sú príliš veľké na to, aby sme sa nepokúšali túto technológiu vyvinúť. Pokiaľ budeme rozumní pri zahrnutí bezpečnostných opatrení, ktoré zabránia katastrofe, ako je tá, ktorá je uvedená v Narodeninový problém, dá sa veľa získať. Lekárske nanoroboty nemajú len potenciál liečiť choroby; mohli by tiež za chodu manipulovať s naším metabolizmom, aby sme boli v živote dlhšie, produktívnejší a vo všeobecnosti spokojnejší a efektívnejší. To pravdepodobne zmení veľa vecí v spoločnosti, za predpokladu, že máme vedecké poznatky, ktoré môžeme použiť, keď budú nanostroje pripravené na hlavný vysielací čas.

Výskum ľudskej dlhovekosti už zhromažďuje informácie na použitie v nanomedicíne. Každý deň pribúdajú nové články o predĺžení života, a hoci je nemožné to tu všetko zhrnúť, jedným príkladom je nedávne odhalenie že ladiaca aktivita enzýmu AMPK, ktorý sa nachádza u ľudí a mnohých iných zvierat, predĺžila životnosť ovocných mušiek o 30 %. 

Práve teraz tieto informácie nie sú užitočné pre ľudské zdravie, pretože nemáme technológiu na to, aby sme sa dostali do buniek a zapínali a vypínali gény podľa vlastného uváženia. S pokrokmi v nanomedicíne, ktoré sa podobajú na roboty MaGo Narodeninový problém, tento druh vedomostí by sa dal použiť na realistické predĺženie ľudského života. Môže to však chvíľu trvať – dúfajme, že sa všetci dožijeme dňa, ktorý nám umožní žiť večne.

Mohli by nás naozaj všetkých zabiť?

Samozrejme, nemôžeme diskutovať o týchto tradičnejších mechanických nanorobotoch Narodeninový problém bez toho, aby sme diskutovali aj o pravdepodobnosti negatívnych výsledkov pre nich – menovite o pravdepodobnosti, že roje robotov nás nakoniec všetkých zabijú. Nezdá sa to tak pritiahnuté za vlasy, aj keď sa stroje nedokážu replikovať. V skutočnosti sa v posledných mesiacoch objavil „duch v stroji“. Medzinárodná vesmírna stanica vypustila celkovo štyri malé satelity, nazývané CubeSats, bez akéhokoľvek ľudského podnetu. CubeSats sú súčasťou „rojovej“ strategickej vedeckej misie, ale zvyčajne vyžadujú ľudský príkaz na spustenie. Ak sa nudia a spúšťajú sa, môže to človeku trochu znepríjemniť vyhliadky na využitie rojov robotov v medicíne.  Narodeninový problém zasahuje do tohto nepohodlia.

Nemyslím si však, že by sa Gussoff pokúšal hrať na tento nepokoj, aby nás odstrašil od vývoja nanomedicíny. Dobré technopokalypsové príbehy o ľudskej arogancii nie sú o vyhýbaní sa novej technológii. Technopokalypsa sci-fi je o pohľade pred skokom – nie o úplnom vyhýbaní sa skoku. V žiadnom prípade nie Narodeninový problém odsúdiť nanotechnológiu. V skutočnosti ho mnoho postáv naďalej používa, aby sa udržali nažive, a to aj napriek spôsobu, akým nečestné nanotechnológie rozbili ich svet na kusy. Namiesto toho je komentár tejto práce o nanotechnológii varovaním. Ako sa veci momentálne majú, peniaze na výskum sú zle prideľované na povrchné príčiny, a ak si nie sme vedomí a opatrní, mohli by sme vyvinúť niečo s nebezpečnými následkami. Odkazom je opatrnosť – nie moratórium na nanomedicínu.

Apokalypsa odvrátená

To znamená, že sa príliš neobávam. Lekárski výskumníci majú tendenciu mať takéto obavy v popredí svojich myslí. Na rozdiel od toho, čo si možno myslíte z bondoviek, nikto nechce byť doktorom, ktorý skončil svet. Komunita lekárskeho inžinierstva má veľa regulácií a ja si predstavujem, že klinické skúšky budú konštruované tak, aby boli tieto produkty bezpečné, a nie drobní jazdci apokalypsy. Medzi apokalyptickými scenármi, ktoré ma držia v noci hore, sú nanotechnológie, vďaka ktorým sme všetci samovražední, dosť nízko. Napriek tomu je to celkom zaujímavé čítanie s literárnym kalibrom, ktorý zodpovedá klasickej, ocenenej sci-fi.

V skutočnosti, keď som to čítal, pripomenulo mi to roztrieštený svet velikána Neala Stephensona Diamantový vek, ktorá sa zameriava aj na budúcnosť nanotechnológií. naopak, Narodeninový problém je menej agresívny a obsahuje rozmanitejšie obsadenie postáv pozostávajúce z ľudí mnohých rás, náboženstiev a sexuálnych orientácií. Rovnováha medzi pohlaviami je tiež dobre dosiahnutá. Ak sa vám páčilo Diamantový vek, ale chcete niečo s aktualizovaným zmyslom pre reprezentáciu a nanotechnológiu podľa súčasnej vedy, budete milovať Narodeninový problém.

dohromady Narodeninový problém má čo pridať do futuristickej konverzácie o nanotechnológii a nanorobotike. Jeho úzky technologický rozsah umožňuje skúmať skutočné ľudské problémy a potenciálne nebezpečenstvá, ktorým budú musieť inžinieri nanotechnológií zabrániť prostredníctvom dobrého dizajnu. Núti nás zamýšľať sa nielen nad nepravdepodobnými účinkami nanorobotiky, ale aj nad nepravdepodobnými účinkami našich vlastných činov. Široký ľudský záber a prekrývajúce sa dejové línie vytvárajú živý, dýchajúci príbeh, ktorý pôsobí, akoby sa odohrával v skutočnej budúcnosti. Keď čitateľ prechádza tým, čo si Gussoff predstavoval, reflektuje naše vlastné vízie budúcnosti už dnes a umožňuje nám uvažovať o tom, ako futurizmus roku 2014 bude formovať svet – či budeme opatrní pri tom, čo vyvíjame, alebo dovolíme ambíciám sme na nebezpečnom území? Nesprávnych desaťtisíc riadkov kódu môže znamenať veľký rozdiel.