Формула вічного життя буде відкрита через 30 років

Генна інженерія, нанороботи і штучний інтелект: своїми революційними ідеями технологічні концерни скасовують дію законів біології. Їхня мета — безсмертя.

Серія статей CHIP:як штучний інтелект (ШІ) кидає виклик   Людство

стоїть на порозі великих змін. Технологічні концерни, військові та дослідницькі лабораторії працюють над створенням цифрового надінтеллекту, який з космічною швидкістю змінить все на світі: суспільство, життя і навіть смерть людини. Що нас чекає попереду: ідилія чи останні дні людства? Поки що ми не вирішили, яким шляхом будемо йти. У новій серії статей наш журнал розповість про те, до чого може призвести така революція штучного інтелекту, про його неймовірні можливості і підводні камені.

• Частина 1. Створення надразуму: що чекає людство, коли з’явиться штучний інтелект?
  
  • Частина 2. Формула вічного життя буде відкрита через 30 років
  
  • Частина 3. Нейронні мережі розумніші за людину
  
  ? • Частина 4. Ласкаво просимо в машину: чи небезпечний штучний інтелект і як його зупинити?

Реймонду Курцвейлу потрібно протриматися ще пару десятків років. Американець хоче стати безсмертним. За його оцінкою в 2040-х роках люди зможуть технічно вдосконалити себе, розширити і відтворити дух і тіло. Часу Курцвейлу може і не вистачити: він народився 12 лютого 1968 року. Однак у керівника технічних розробок Google приховано ще пара козирів або іншими словами «пара пігулок у банку». Щодня він ковтає сотню таблеток з такими активними речовинами, як лютеїн, глутатіон і коензим Q10, щоб захистити свої клітини від вільних радикалів. Раніше Курцвейл приймав 250 таблеток на день.

Все більше молодості в меншій кількості таблеток? За словами Маттіаса Платцера, лікаря з Інституту дослідження старіння імені Лейбніца (Інституту імені Фріца Ліпмана) в Єні, не все так просто: «На даний момент немає способу зупинити біологічне старіння. Єдиним методом, який спадає мені на думку, міг би стати сон у замороженому стані, але я не можу дійсно рекомендувати його своєму колезі, оскільки немає гарантій, що можна буде знову прокинутися «.

Тим не менш, у Курцвейла є хороший шанс на те, що він дотягне хоча б до бета-фази його «Людства 2.0». Адже середня тривалість життя в багатому суспільстві зараз зростає на два-три місяці на рік. Це, в першу чергу, пояснюється поліпшеними умовами життя, наприклад, завдяки прогресу в медицині, гігієні та харчуванні. Однак максимальний вік не збільшується. В історії створення світу в Старому Завіті позначена цифра, яка дійсна і донині: «І сказав Господь: не вічно Духу Моєму бути нехтованою людиною; тому що вони плоть; нехай будуть дні їх сто двадцять років «. Так єдино відомою довгожителькою, яка офіційно досягла 120-річного віку є француженка Жанна Луїза Кальман, яка народилася в 1875 і померла в 1997 році.

Рекомендації з харчування не належать до першочергових занять Платцера. 61-річний вчений разом з невеликою групою колег займається в Єні дослідженням ДНК, що визначає структуру всіх живих організмів. Мета групи полягає в наступному: вони хочуть з’ясувати, як гени керують процесом старіння. Генна інженерія за останні двадцять років зробила феноменальний стрибок, але при цьому вчені знаходяться лише на початку шляху.

Реймонд Курцвейл вважає, що перша половина століття буде відзначена трьома пов’язаними один з одним революціями: штучного інтелекту, наноробототехніки і якраз генетики. Цей технологічний «тріумвірат» в наступні роки буде втручатися в біологічні процеси і зробить можливим злиття людини і машини. У результаті ця гармонія повинна привести ні до чого іншого, як до людського безсмертя. Курцвейл виходить з того, що розвиток по всіх трьох галузях йде в геометричній прогресії, що безумовно підтверджується успіхами в роботі над штучним інтелектом і нанороботами. А як же справи в генетиці?

У 1990 році політики і дослідницькі установи США дали старт проекту з вивчення людського геному. Його амбітна мета була позначена як повне встановлення послідовності геному людини до 2005 року, тобто ідентифікація послідовності пар підстав ДНК на окремих хромосомах.

Генетика: початковий код біології

ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) зберігає спадкову інформацію і є вихідним пунктом у дослідженні біологічних процесів, до яких належать і такі захворювання, як рак. Більше тисячі вчених з 40 країн приєдналися до цього гігантського проекту — частково досить нерішуче. Багато дослідників вважали проект безперспективним, інші передбачали, що запланованих 15 років буде недостатньо.

І здавалося, що скептики мають рацію: через рік була визначена послідовність лише кількох десятитисячних часток; відчуття краху витало в повітрі, часовий графік розцінювався як нездійсненний. Підсумки роботи до середини наміченого терміну в 1998 році на перший погляд представлялися такими ж скромними: близько трьох відсотків. Але фахівці давно знали, яка динаміка в дослідженнях ДНК повинна була скластися завдяки новим інструментам встановлення послідовності, і три відсотки відповідають зростанню до 100 протягом семи років.

У 2001 році, всього трьома роками пізніше, значна частина геному була розшифрована. Дослідники перевели структуру ДНК в початкові літери її основних компонентів: аденіна, тиміна, гуаніну та цитозину. У них в руках був код людського життя. Весь проект обійшовся в 2,7 мільярдів доларів США. На початку 2000-х років вартість визначення повної послідовності оцінювалася в 100 мільйонів, а сьогодні вона становить близько 1000 доларів США. Проект розшифровки людського геному став віхою в біології, хімії і навіть інформатиці. Щоб мати можливість використання даних у дослідженнях старіння або в медичних цілях, наступним кроком має стати визначення ідентичності, положення і поведінки кожного окремого гена.

Літерний еліксир життя

Маттіас Платцер з Інституту імені Фріца Ліпмана брав участь у роботі команди, що займалася розшифровкою геному людини. Часто вживаний як синонім термін «декодування» він вважає неправильним: «Завдяки визначенню послідовності нам відома черговість чотирьох нуклеотидів у хромосомах. Комбінація цих чотирьох генних літер тепер представлена у вигляді тексту довжиною в 3,2 мільярда знаків. Але генетика — це не наука про тексти, а наука про те, як з цього виходить сукупність всіх біологічних ознак організму «.

В якості слушного етапу на шляху до розуміння великого цілого слідує генетична корекція, маніпуляції або переміщення генів. Особливо ефективним інструментом тут став CRISPR/Cas — молекулярно-біологічний метод, розроблений у 2012 році. За його допомогою можна швидко і без великих витрат додавати, видаляти і замінювати окремі компоненти ДНК. CRISPR/Cas — це подальша революція в генетиці, в якій рекорди і чудові ступені стали повсякденністю.

Коротке життя, довге ім «я

Наука поки не досягла рівня, що дозволяє виробляти маніпулятивні втручання в людський геном. Але для фундаментальних досліджень це зовсім і не потрібно. Дослідники Інституту імені Фріца Ліпмана, які хочуть знати, як генетично функціонує процес старіння, просто почали збирати новий пазл: розшифрували геном променеперою риби, званої нотобранхом Фурцера, чия латинська назва — Nothobranchius furzeri — звучить не менш загадково.

Тривалість життя цієї маленької рибки є найменшою серед хребетних, яких можна утримувати в лабораторних умовах. Вона являє собою ідеальний об’єкт вивчення для вчених, що займаються питаннями старіння, оскільки навіть в найкращих умовах живе всього від чотирьох до дванадцяти місяців, за 4-6 тижнів досягає статевої зрілості і старіє дуже швидко.

Розшифровка є ще одним важливим кордоном для біомедицини, оскільки майже всі гени риби представлені і у людини. Тепер вчені по всьому світу можуть цілеспрямовано викликати мутації на основі геному, вільно наданого у вигляді пакету даних, і таким чином досліджувати вплив окремих генів на старіння риби і за аналогією — людини.

Вже майже десять років N. Furzeri служить як зразок для дослідників процесів старіння. Майже стільки ж з деякими перервами ведеться робота над визначенням черговості в Інституті імені Фріца Ліпмана. Як і вся гігантська вчена спільнота при дослідженні людського геному, невелика команда Платцера за це десятиліття зробила великий ривок у розвитку завдяки вдосконаленим інструментам і методам: «Ефективність підвищилася на п’ять, можливо, навіть шість порядків. Технології визначення черговості давно переступили закон Мура, підйом набагато більш стрімкий, ніж у мікроелектроніці «.

Рею Курцвейлу як первосвященику експоненціального прогресу було б приємно це чути. Однак наскільки реалістичними є його тези про зміну геному? Курцвейл розглядає кожен окремий ген як одну з 23 000 комп’ютерних програм, які представляють дизайн нашої біології: «Не дуже часто буває так, що програма використовується без оновлень багато років, не кажучи вже про тисячоліття».

Платцер в якості заперечень говорить про те, що генетику не варто розглядати тільки як комп’ютерну програму з передбачуваними процесами: «Складність процесу, в рамках якого відбувається перетворення генетичної інформації на біологічну ознаку, набагато вища, оскільки на біологічну індивідуальність впливає і взаємодія з навколишнім середовищем. Ми говоримо не тільки про інформаційну теорію, але і про неймовірну безліч стохастичних процесів »

.Конечно ж, жоден вчений не буде працювати протягом десяти років над вивченням однієї маленької рибки з довгою назвою, якщо він не сподівається досягти конкретного прогресу в біології людини, будь то більш якісне, більш довге або взагалі вічне життя.

«Безсмертя веде до кінця еволюції»

Однак, перш за все, перепрограмуванню архітектури людської клітини протидіє невирішене питання щодо своєчасності та етичної прийнятності втручання в буквений еліксир життя. Для Курцвейла це лише питання часу, поки не буде вичерпано весь потенціал генетичної науки: «Досвід клонування вищих видів тварин можна буде легко перенести на людину, і як тільки технологія знайде зрілість і надійність, етичні бар’єри практично зникнуть».

Тим не менш, він виступає не за повне клонування людини, а за так зване терапевтичне клонування для виняткового продовження життя: виготовлення тканин з молодих клітин для заміни дефектних тканин і органів без хірургічного втручання. Дослідник-генетик Платцер вважає, що через стрімкий прогрес все ближче і застосування результатів досліджень на людях: «Такі технології, як CRISPR/Cas, пробуджують у науковому світі величезні надії на можливість проведення маніпуляцій з генами без великих побічних ефектів. Але залишається гострим наступне питання: чи можу я як вчений втручатися в таку складну систему, як людський геном, не маючи можливості точної оцінки всіх наслідків? » З іншого боку, людство вже наразило себе на небезпеку: «Це стосується еволюції». Мине від п’яти до п’ятнадцяти років, і перепрограмування людської ДНК стане реальністю.

Платцер вважає фантазії Курцвейла щодо безсмертя гідними обговорення, але нерозважливими за своєю суттю: «Біологічний принцип нескінченного життя — це винахід з дуже високою мотивацією. Безсмертя веде до застою, до кінця еволюції «. Таким чином, Курцвейл і дослідник-генетик не так вже й сильно розходяться в думці. Американець розглядає технологію як частину еволюції, але вважає, що приблизно через 30 років настане унікальна технологічна подія, яку можна буде назвати «інтелектуальним вибухом». Тобто, з його точки зору, еволюція не опиниться в стані застою, а відсуне біологію на другий план.

У роботодавця Курцвейла, холдингу Alphabet, до якої належить Google, цілі відділи працюють над проектом вічного життя. У 2013 році глава концерну Ларрі Пейдж оголосив про заснування Calico — фірми, що займається генними технологіями, яка переслідує конкретну мету, що полягає в пошуку формули довговічної молодості. Того ж року Google запустив проект Life Sciences (GLS, тепер: Verily); відділ розробляє нові біотехнології під керівництвом Ендрю Конрада, молекулярного біолога і піонера досліджень ВІЛ.

Наноробототехніка: «Внутрішній простір»

У полюванні за проектами, які дійсно змінюють світ, або, як їх називає Google, за «польотами на Місяць» (Moonshots), цифрові контактні лінзи Конрада — це тільки сигнал мисливського рогу. За допомогою мікроскопічних сенсорів лінзи вимірюють рівень цукру в крові і через радіосигнал підключаються до програми.

«Польотом на Місяць» можна однозначно назвати винахід нанобота. У порівнянні з можливостями медичного застосування цієї машини розміром у мільйонні частки міліметра науково-фантастичний фільм «Внутрішній простір» виглядає дуже застарілим. Частинки в нано- або трохи більшому мікро-діапазоні проковтуються в капсулі або вводяться в організм у вигляді ін’єкції і потім контролюють систему кровообігу. Рецептори або антитіла на їх поверхні забезпечують з’єднання ботів з білками та іншими молекулярними клітинами.

Зараз Verily проводить експерименти зі штучними організмами, але вже дозволено застосування на людях. У середньостроковій перспективі повинні розпізнаватися хвороби, лікування яких буде проводитися безпосередньо в порушених клітинах. Корекція збоїв у ДНК та інверсія процесу старіння також стоять на порядку денному каліфорнійської компанії.

Наступний крок Курцвейл бачить у технічному розширенні людського розуму в напрямку безсмертя: «Розумні наноботи будуть не інвазивно проникати в наш мозок, взаємодіяти з нашими біологічними нейронами і таким чином розширювати наш інтелект». За уявленнями Курцвейла, мільярди ботів будуть проникати в мозок через щільні контакти з перешкодами у вигляді крові та мозкової речовини і забезпечувати пряму комунікацію з іншими людьми і комп’ютерами, що, втім, буде приблизно одним і тим же.

Чи стане коли-небудь ця утопія реальністю, не знає ніхто, і, як зазвичай у випадку з Курцвейлом, багато вчених морщать ніс. Щоправда, 1995 року більшість фахівців сумнівалися в тому, що всього через два десятиліття буде можливим створення транзисторів у встановленому нанодієзоні.

Плавання в болоті

Загалом нанотехнології обіцяють надзвичайний фізичний потенціал, цілі 3D-світи можуть виникнути з нових матеріалів. Так само як генні технології приблизно 20 років тому, наноробототехніка тепер пробуджує дослідницький дух по всьому світу, постійно з’являються нові ідеї і розробки.

Ключовими проблемами є приведення в русі та керування машинами, які набагато менше кров’яних тілець. Для них просування по організму являє собою таку ж важку працю, як плавання в болоті для людини. Особливо складно даються рухи в клітинній плазмі. Ідея власного приводного механізму є складно здійсненною вже тому, що в такому розмірному діапазоні акумулятор виявиться абсолютно неефективним. Зараз найпростішим видається введення частинок у вигляді ін’єкцій поблизу запеленгованої ділянки тіла і їх подальший напрямок за допомогою магнітів. Тому у багатьох наноботів, не тільки у Verily, ядро з оксиду заліза. Однак вчена спільнота відрізняється оригінальністю. Університет штату Пенсільванія наводить своїх ботів, які, правда, знаходяться в дещо більшому розмірному діапазоні, в рух по кровоносній системі за допомогою ультразвуку. Хвилі забезпечують їх постійне обертання навколо своєї осі і рух по зигзагоподібній траєкторії подібно роботам-пилососам, коли вони натикаються на клітинні структури.

На мікроскопічний двигун з цинку робить ставку Каліфорнійський університет; він вступає в реакцію зі шлунковим соком, виникає потік бульбашок кисню, в якому частинки дрейфують всередині організму. А Інститут інтелектуальних систем імені Макса Планка в Штутгарті проводить експерименти з приводними механізмами у формі мушлі, а також з нанопропелером, який приводиться в рух за допомогою магніту.

Штучний інтелект: машини, які навчаються все життя

Як нейронні мережі вчаться мислити

Концепція нейронних мереж була розроблена Уорреном Мак-Каллоком і Уолтером Піттсом ще в 1943 році. На відміну від старих комп’ютерів, нейронна мережа є самонавчальною, тобто вона здатна генерувати взаємозв’язки з невідомих їй даних. Правда, для тренування мережі потрібно якомога більше даних. Навчання можна контролювати, узгоджуючи дані з бажаними вихідними значеннями. При неконтрольованому навчанні мережа, навпаки, отримує якусь ввідну затравку і повинна сама побачити, що з усім цим робити.

Хоча підтримуване навчання теж не виявляє бажаного висновку: чи правильний результат чи ні, зате можливо визначити тенденцію. Невеликі винагороди за проміжні успіхи або стягнення при невдачах підстьобують мережу. Натхнення мережа отримує від таких мікробіологічних механізмів зворотного зв’язку, як розподіл дофаміну при прийнятті правильних рішень. За допомогою підтримуваного навчання штучний інтелект, розроблений лабораторією DeepMind компанії Google, навчився грати в старі ігри Atari і зміг розробити виграшні стратегії, не знаючи цих ігор.

Фахівці з генетики і наноробототехніки створюють для високотехнологічної еліти в Силіконовій долині перехідні технології для вступу у вічне життя. Вони поки стоять біля самих витоків, і невдачі теж неминучі. Третій напрямок у дослідженнях, які повинні в результаті перевернути з ніг на голову закони біології, вже пройшов цю нижчу точку.

Після великої ейфорії в 1960-х і 1970-х роках штучний інтелект пережив «довгу зиму» аж до початку нового тисячоліття. І сьогодні багато людей проявляють скептицизм, коли мова йде про успіхи в роботі над штучним інтелектом. Для багатьох інформаційних і технологічних компаній штучний інтелект давно став Священним Граалем. Холдинг Alphabet вважається найбільшим у світі концерном, що займається питаннями штучного інтелекту. Facebook, Twitter, Amazon, Alibaba і Baidu також концентруються на глибокому вивченні нейронних мереж.

Розквіт цієї науки про машини став можливим вже завдяки експоненційному зростанню функціональності апаратного забезпечення та накопичення даних. Однак ідея бере свій початок ще в кам’яному столітті цифрових технологій, їй майже стільки ж років, скільки і комп’ютеру. «Глибинне навчання» (Deep Learning) орієнтується на уявні процеси в мозку, коли інформація пропускається через нейрони на різних рівнях програми, якщо ті, хто проводить сигнали, досягають відповідного стану активації. У людей цей сигнал виникає в результаті біохімічних процесів, в машині — через порівняльну оцінку у формі численних значень.

Такі класичні експертні системи, як діагностичні комп’ютери, ґрунтуються на символічному інтелекті, тобто вони розпізнають зв’язки в межах однієї моделі з правил і даних, які для них створює людина. Нейронні мережі належать до символічного штучного інтелекту, вони самі вивчають