Формула вечной жизни будет открыта через 30 лет
Генная инженерия, нанороботы и искусственный интеллект: своими революционными идеями технологические концерны отменяют действие законов биологии. Их цель – бессмертие.
Серия статей CHIP: как искусственный интеллект (ИИ) бросает вызов миру
Человечество стоит на пороге великих перемен. Технологические концерны, военные и исследовательские лаборатории работают над созданием цифрового сверхинтеллекта, который с космической скоростью изменит все на свете: общество, жизнь и даже смерть человека. Что нас ждет впереди: идиллия или последние дни человечества? Пока что мы не решили, каким путем будем идти. В новой серии статей наш журнал расскажет о том, к чему может привести такая революция искусственного интеллекта, о его невероятных возможностях и подводных камнях.• Часть 1. Создание сверхразума: что ждет человечество, когда появится искусственный интеллект?
• Часть 2. Формула вечной жизни будет открыта через 30 лет
• Часть 3. Нейронные сети умнее человека?
• Часть 4. Добро пожаловать в машину: опасен ли искусственный интеллект и как его остановить?
Рэймонду Курцвейлу нужно продержаться еще пару десятков лет. Американец хочет стать бессмертным. По его оценке в 2040-х годах люди смогут технически усовершенствовать себя, расширить и воспроизвести дух и тело. Времени Курцвейлу может и не хватить: он родился 12 февраля 1968 года. Однако у руководителя технических разработок Google припрятано еще пара козырей или другими словами «пара пилюль в банке». Каждый день он глотает сотню таблеток с такими активными веществами, как лютеин, глутатион и коэнзим Q10, чтобы защитить свои клетки от свободных радикалов. Раньше Курцвейл принимал 250 таблеток в день.
Все больше молодости в меньшем количестве таблеток? По словам Маттиаса Платцера, врача из Института исследования старения имени Лейбница (Института имени Фрица Липмана) в Йене, не все так просто: «На данный момент нет способа остановить биологическое старение. Единственным методом, который приходит мне в голову, мог бы стать сон в замороженном состоянии, но я не могу действительно рекомендовать его своему коллеге, поскольку нет гарантий, что можно будет снова проснуться».
Тем не менее, у Курцвейла есть хороший шанс на то, что он дотянет хотя бы до бета-фазы его «Человечества 2.0». Ведь средняя продолжительность жизни в богатом обществе сейчас растет на два-три месяца в год. Это, в первую очередь, объясняется улучшенными условиями жизни, например, благодаря прогрессу в медицине, гигиене и питании. Однако максимальный возраст не увеличивается. В истории сотворения мира в Ветхом Завете обозначена цифра, которая действительна и по сей день: «И сказал Господь: не вечно Духу Моему быть пренебрегаемым человеками; потому что они плоть; пусть будут дни их сто двадцать лет». Так единственно известной долгожительницей, официально достигшей 120-летнего возраста является француженка Жанна Луиза Кальман, родившаяся в 1875 и скончавшаяся в 1997 году.
Рекомендации по питанию не относятся к первоочередным занятиям Платцера. 61-летний ученый вместе с небольшой группой коллег занимается в Йене исследованием ДНК, определяющей структуру всех живых организмов. Цель группы состоит в следующем: они хотят выяснить, как гены управляют процессом старения. Генная инженерия за последние двадцать лет совершила феноменальный скачок, но при этом ученые находятся лишь в начале пути.
Рэймонд Курцвейл полагает, что первая половина столетия будет отмечена тремя связанными друг с другом революциями: искусственного интеллекта, наноробототехники и как раз генетики. Этот технологический «триумвират» в последующие годы будет вмешиваться в биологические процессы и сделает возможным слияние человека и машины. В итоге эта гармония должна привести ни к чему иному, как к человеческому бессмертию. Курцвейл исходит из того, что развитие по всем трем отраслям идет в геометрической прогрессии, что определенно подтверждается успехами в работе над искусственным интеллектом и нанороботами. А как же обстоят дела в генетике?
В 1990 году политики и исследовательские учреждения США дали старт проекту по изучению человеческого генома. Его амбициозная цель была обозначена как полное установление последовательности генома человека до 2005 года, то есть идентификация последовательности пар оснований ДНК на отдельных хромосомах.
Генетика: исходный код биологии
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) сохраняет наследственную информацию и является исходным пунктом в исследовании биологических процессов, к которым относятся и такие заболевания, как рак. Более тысячи ученых из 40 стран присоединились к этому гигантскому проекту — отчасти весьма нерешительно. Многие исследователи считали проект бесперспективным, другие предсказывали, что запланированных 15 лет будет недостаточно.
И казалось, что скептики правы: через год была определена последовательность лишь нескольких десятитысячных долей; ощущение краха витало в воздухе, временной график расценивался как невыполнимый. Итоги работы к середине намеченного срока в 1998 году на первый взгляд представлялись такими же скромными: около трех процентов. Но специалисты давно знали, какая динамика в исследованиях ДНК должна была сложиться благодаря новым инструментам установления последовательности, и три процента соответствуют росту до 100 в течение семи лет.
В 2001 году, всего тремя годами позднее, значительная часть генома была расшифрована. Исследователи перевели структуру ДНК в начальные буквы ее основных компонентов: аденина, тимина, гуанина и цитозина. У них в руках был код человеческой жизни. Весь проект обошелся в 2,7 миллиардов долларов США. В начале 2000-х годов стоимость определения полной последовательности оценивалась в 100 миллионов, а сегодня она составляет около 1000 долларов США. Проект расшифровки человеческого генома стал вехой в биологии, химии и даже информатике. Чтобы иметь возможность использования данных в исследованиях старения или в медицинских целях, следующим шагом должно стать определение идентичности, положения и поведения каждого отдельного гена.
Буквенный эликсир жизни
Маттиас Платцер из Института имени Фрица Липмана участвовал в работе команды, занимавшейся расшифровкой генома человека. Часто употребляемый в качестве синонима термин «декодирование» он считает неправильным: «Благодаря определению последовательности нам известна очередность четырех нуклеотидов в хромосомах. Комбинация этих четырех генных литер теперь представлена в виде текста длиной в 3,2 миллиарда знаков. Но генетика — это не наука о текстах, а наука о том, как из этого получается совокупность всех биологических признаков организма».
В качестве дельнейшего этапа на пути к пониманию большого целого следует генетическая коррекция, манипуляции или перемещение генов. Особенно эффективным инструментом здесь стал CRISPR/Cas — молекулярно-биологический метод, разработанный в 2012 году. С его помощью можно быстро и без больших затрат добавлять, удалять и заменять отдельные компоненты ДНК. CRISPR/Cas — это дальнейшая революция в генетике, в которой рекорды и превосходные степени стали повседневностью.
Короткая жизнь, длинное имя
Наука пока не достигла уровня, позволяющего производить манипулятивные вмешательства в человеческий геном. Но для фундаментальных исследований это вовсе и не требуется. Исследователи Института имени Фрица Липмана, которые хотят знать, как генетически функционирует процесс старения, просто начали собирать новый пазл: расшифровали геном лучеперой рыбы, называемой нотобранхом Фурцера, чье латинское название — Nothobranchius furzeri — звучит не менее загадочно.
Продолжительность жизни этой маленькой рыбки является наименьшей среди позвоночных, которых можно содержать в лабораторных условиях. Она представляет собой идеальный объект изучения для ученых, занимающихся вопросами старения, поскольку даже в самых лучших условиях живет всего от четырех до двенадцати месяцев, за 4-6 недель достигает половой зрелости и стареет очень быстро.
Расшифровка является еще одним важным рубежом для биомедицины, поскольку почти все гены рыбы представлены и у человека. Теперь ученые по всему миру могут целенаправленно вызывать мутации на основе генома, свободно предоставляемого в виде пакета данных, и таким образом исследовать влияние отдельных генов на старение рыбы и по аналогии — человека.
Уже почти десять лет N. Furzeri служит в качестве образца для исследователей процессов старения. Почти столько же с некоторыми перерывами ведется работа над определением очередности в Институте имени Фрица Липмана. Как и все гигантское ученое сообщество при исследовании человеческого генома, небольшая команда Платцера за это десятилетие сделала большой рывок в развитии благодаря усовершенствованным инструментам и методам: «Эффективность повысилась на пять, возможно, даже шесть порядков. Технологии определения очередности давно перешагнули закон Мура, подъем гораздо более стремительный, чем в микроэлектронике».
Рэю Курцвейлу как первосвященнику экспоненциального прогресса было бы приятно это слышать. Однако насколько реалистичны его тезисы об изменении генома? Курцвейл рассматривает каждый отдельный ген как одну из 23 000 компьютерных программ, которые представляют дизайн нашей биологии: «Не очень часто бывает так, что программа используется без обновлений много лет, не говоря уже о тысячелетиях».
Платцер в качестве возражений говорит о том, что генетику не стоит рассматривать только как компьютерную программу с предсказуемыми процессами: «Сложность процесса, в рамках которого происходит преобразование генетической информации в биологический признак, намного выше, поскольку на биологическую индивидуальность влияет и взаимодействие с окружающей средой. Мы говорим не только об информационной теории, но и о невероятном множестве стохастических процессов».
Конечно же, ни один ученый не будет работать на протяжении десяти лет над изучением одной маленькой рыбки с длинным названием, если он не надеется достичь конкретного прогресса в биологии человека, будь то более качественная, более долгая или вообще вечная жизнь.
«Бессмертие ведет к концу эволюции»
Маттиас Платцер, исследователь старения и генетик
Однако, прежде всего, перепрограммированию архитектуры человеческой клетки противодействует нерешенный вопрос относительно своевременности и этической приемлемости вмешательства в буквенный эликсир жизни. Для Курцвейла это лишь вопрос времени, пока не будет исчерпан весь потенциал генетической науки: «Опыт клонирования высших видов животных можно будет легко перенести на человека, и как только технология обретет зрелость и надежность, этические барьеры практически исчезнут».
Тем не менее, он выступает не за полное клонирование человека, а за так называемое терапевтическое клонирование для исключительного продления жизни: изготовление тканей из молодых клеток для замены дефектных тканей и органов без хирургического вмешательства. Исследователь-генетик Платцер считает, что из-за стремительного прогресса все ближе и применение результатов исследований на людях: «Такие технологии, как CRISPR/Cas, пробуждают в научном мире огромные надежды на возможность проведения манипуляций с генами без больших побочных эффектов. Но остается острым следующий вопрос: могу ли я как ученый вмешиваться в такую сложную систему, как человеческий геном, не имея возможности точной оценки всех последствий?» С другой стороны, человечество уже подвергло себя опасности: «Это относится к эволюции». Пройдет от пяти до пятнадцати лет, и перепрограммирование человеческой ДНК станет реальностью.
Платцер считает фантазии Курцвейла относительно бессмертия достойными обсуждения, но безрассудными по своей сути: «Биологический принцип бесконечной жизни — это изобретение с очень высокой мотивацией. Бессмертие ведет к застою, к концу эволюции».
У работодателя Курцвейла, холдинга Alphabet, к которой принадлежит Google, целые отделы работают над проектом вечной жизни. В 2013 году глава концерна Ларри Пейдж объявил об основании Calico — фирмы, занимающейся генными технологиями, которая преследует конкретную цель, заключающуюся в поиске формулы долговечной молодости. В том же году Google запустил проект Life Sciences (GLS, теперь: Verily); отдел разрабатывает новые биотехнологии под руководством Эндрю Конрада, молекулярного биолога и пионера исследований ВИЧ.
Наноробототехника: «Внутреннее пространство»
В охоте за проектами, которые действительно меняют мир, или, как их называет Google, за «полетами на Луну» (Moonshots), цифровые контактные линзы Конрада — это только сигнал охотничьего рога. С помощью микроскопических сенсоров линзы измеряют уровень сахара в крови и через радиосигнал подключаются к приложению.
«Полетом на Луну» можно однозначно назвать изобретение нанобота. В сравнении с возможностями медицинского применения этой машины размером в миллионные доли миллиметра научно-фантастический фильм «Внутреннее пространство» выглядит очень устаревшим. Частицы в нано- или немного большем микро-диапазоне проглатываются в капсуле или вводятся в организм в виде инъекции и затем контролируют систему кровообращения. Рецепторы или антитела на их поверхности обеспечивают соединение ботов с белками и другими молекулярными клетками.
В настоящее время Verily проводит эксперименты с искусственными организмами, но уже разрешено применение на людях. В среднесрочной перспективе должны распознаваться болезни, лечение которых будет производиться непосредственно в затронутых клетках. Коррекция сбоев в ДНК и инверсия процесса старения также стоят на повестке дня калифорнийской компании.
Следующий шаг Курцвейл видит в техническом расширении человеческого разума в направлении бессмертия: «Умные наноботы будут не инвазивно проникать в наш мозг, взаимодействовать с нашими биологическими нейронами и таким образом расширять наш интеллект». По представлениям Курцвейла, миллиарды ботов будут проникать в мозг через плотные контакты с преградами в виде крови и мозгового вещества и обеспечивать прямую коммуникацию с другими людьми и компьютерами, что, впрочем, будет примерно одним и тем же.
Станет ли когда-нибудь эта утопия реальностью, не знает никто, и, как обычно в случае с Курцвейлом, многие ученые морщат нос. Правда, в 1995 году большинство специалистов сомневались в том, что всего через два десятилетия будет возможным создание транзисторов в установленном нанодиапазоне.
Плавание в болоте
В целом нанотехнологии обещают необычайный физический потенциал, целые 3D-миры могут возникнуть из новых материалов. Так же как генные технологии примерно 20 лет назад, наноробототехника теперь пробуждает исследовательский дух по всему миру, постоянно появляются новые идеи и разработки.
Ключевыми проблемами являются приведение в движении и управление машинами, которые намного меньше кровяных телец. Для них продвижение по организму представляет собой такой же тяжелый труд, как плавание в болоте для человека. Особенно сложно даются движения в клеточной плазме. Идея собственного приводного механизма является сложно выполнимой уже потому, что в таком размерном диапазоне аккумулятор окажется абсолютно неэффективным. Сейчас самым простым представляется введение частиц в виде инъекций вблизи запеленгованного участка тела и их последующее направление с помощью магнитов. Поэтому у многих наноботов, не только у Verily, ядро из оксида железа.
На микроскопический двигатель из цинка делает ставку Калифорнийский университет; он вступает в реакцию с желудочным соком, возникает поток пузырьков кислорода, в котором частицы дрейфуют внутри организма. А Институт интеллектуальных систем имени Макса Планка в Штутгарте проводит эксперименты с приводными механизмами в форме раковины, а также с нанопропеллером, который приводится в движение с помощью магнита.
Искусственный интеллект: машины, которые учатся всю жизнь
Как нейронные сети учатся мыслить
Концепция нейронных сетей была разработана Уорреном Мак-Каллоком и Уолтером Питтсом еще в 1943 году. В отличие от старых программируемых компьютеров нейронная сеть является самообучаемой, то есть она способна генерировать взаимосвязи из неизвестных ей данных. Правда, для тренировки сети нужно как можно больше данных. Обучение можно контролировать, согласовывая вводимые данные с желаемыми выходными значениями. При неконтролируемом обучении сеть, напротив, получает некую вводную затравку и должна сама увидеть, что со всем этим делать.
Хотя поддерживаемое обучение тоже не выявляет желаемого вывода: правильный ли результат или нет, зато возможно определить тенденцию. Небольшие вознаграждения за промежуточные успехи или взыскания при неудачах подстегивают сеть. Вдохновение сеть получает от таких микробиологических механизмов обратной связи, как распределение дофамина при принятии правильных решений. С помощью поддерживаемого обучения искусственный интеллект, разработанный лабораторией DeepMind компании Google, научился играть в старые игры Atari и смог разработать выигрышные стратегии, не зная этих игр.
Специалисты по генетике и наноробототехнике создают для высокотехнологичной элиты в Силиконовой долине переходные технологии для вступления в вечную жизнь. Они пока стоят у самых истоков, и неудачи тоже неизбежны. Третье направление в исследованиях, которые должны в итоге перевернуть с ног на голову законы биологии, уже прошло эту низшую точку.
После большой эйфории в 1960-х и 1970-х годах искусственный интеллект пережил «долгую зиму» вплоть до начала нового тысячелетия. И сегодня многие люди проявляют скептицизм, когда речь идет об успехах в работе над искусственным интеллектом. Для многих информационных и технологических компаний искусственный интеллект давно стал Священным Граалем. Холдинг Alphabet считается крупнейшим в мире концерном, занимающимся вопросами искусственного интеллекта. Facebook, Twitter, Amazon, Alibaba и Baidu также концентрируются на глубоком изучении нейронных сетей.
Расцвет этой науки о машинах стал возможным уже благодаря экспоненциальному росту функциональности аппаратного обеспечения и накопления данных. Однако идея берет свое начало еще в каменном веке цифровых технологий, ей почти столько же лет, сколько и компьютеру. «Глубинное обучение» (Deep Learning) ориентируется на мыслительные процессы в мозге, когда информация пропускается через нейроны на различных уровнях программы, если проводящие сигналы достигают соответствующего состояния активации. У людей этот сигнал возникает в результате биохимических процессов, в машине — через сравнительную оценку в форме численных значений.
Такие классические экспертные системы, как диагностические компьютеры, основываются на символическом интеллекте, то есть они распознают связи в пределах одной модели из правил и данных, которые для них создает человек. Нейронные сети относятся к символическому искусственному интеллекту, они сами изучают предмет, распознавая образец и выводя из этого собственные правила — с определенными рисками, например, в том, что касается возможности воспроизведения данных.
Образцовые методы
Символический интеллект можно было бы рассматривать как ребенка из богатой семьи, который, будучи изолированным словно в золотой клетке, должен дома выучить язык — по учебникам и определенному плану. Это потребует больших затрат, но наверняка даст приемлемые теоретические знания.
«Глубинное обучение» как перспективное направление в разработке искусственного интеллекта в идеале просто «отправило бы ребенка на улицу». Раньше это не принесло бы успеха: семья жила в уединенном поместье, расположенном в местности, где редко можно было встретить людей. Но теперь семьи живут в большом городе, где многие люди говорят на требуемом языке. По повторяющимся моделям бесед в повседневном общении ребенок учится изъясняться на этом языке. И он учится обращаться с информационными моделями в целом, то есть может понимать и совершенно иные вещи. Иногда это приводит к тому, что ребенок приобретает навыки, которые не так хорошо даются родителям.
Центральная фигура в изучении принципов «глубинного обучения» родом из Германии. Подробнее об этом, а также о возникновении сверхинтеллекта речь пойдет в 3 части серии наших публикаций: «Устаревающая модель под названием «Человек», которую мы опубликуем через неделю.
Серия статей CHIP: как искусственный интеллект (ИИ) бросает вызов миру
Человечество стоит на пороге великих перемен. Технологические концерны, военные и исследовательские лаборатории работают над созданием цифрового сверхинтеллекта, который с космической скоростью изменит все на свете: общество, жизнь и даже смерть человека. Что нас ждет впереди: идиллия или последние дни человечества? Пока что мы не решили, каким путем будем идти. В новой серии статей наш журнал расскажет о том, к чему может привести такая революция искусственного интеллекта, о его невероятных возможностях и подводных камнях.• Часть 1. Создание сверхразума: что ждет человечество, когда появится искусственный интеллект?
• Часть 2. Формула вечной жизни будет открыта через 30 лет
• Часть 3. Нейронные сети умнее человека?
• Часть 4. Добро пожаловать в машину: опасен ли искусственный интеллект и как его остановить?
ФОТО: компании-производители; elsar77 (Aufm.), alanphillips (kl. Bild re.)/iStockphoto.com