Вопросы к биологии 21-го века
Я составил список вопросов, которые, на мой взгляд, должны быть решены биологией, с некоторым упором на нейронауку, в 21-м веке. Я хотел бы поучаствовать в решении некоторых из них. Вопросы отсортированы по предположительной хронологии их удовлетворительного решения.
1. Notetaking
Мой файл с заметками появился в 2003-м году и сейчас имеет размер 17 мегабайт plain text [1]. Клавиатура сейчас это самый быстрый способ обмена смыслами с компьютерами, компьютерная память надежнее человеческой. Написание текста, списков, таблиц и их последующее многократное редактирование на протяжении многих лет - особенный способ мышления, более приспособленный для долговременных планов, сложных задач и самоанализа, чем то, чем мы снабжены от природы, даже в сопровождении бумаги и ручки[2]. Важность этого подхода осознается все большим числом людей, появились заметочники Evernote, OneNote, airtable, notion, но их больше интересует взимание арендной платы за доступ людей к собственной памяти, чем механизмы долговременной работы мозга и как их можно оптимизировать, используя обычный компьютер.
2. Чтение
Аналогично самый эффективный способ приобретения знаний при наличии обычного компьютера, флибусты, либгена и сцайхаба (крупнейший вклад «русского мира» в мировую культуру с 1991) - чтение. Быстрые движения глаз, распознавание и достраивание сигналов с сетчатки в визуальной коре, ко-эволюционировавшие вместе с читателями, всеми образованными людьми нескольких тысячелетий, типографика и способы представления информации - все это сложное культурное достижение, метод обработки собственного мозга, требующий серьезных тренировок и регулярной практики с 3-5 лет[#]. Как и все остальное в организме и мозге, эта крайне ценная система легко выходит из строя, вплоть до современной пандемии клипового мышления и неспособности к чтению текстов длиннее этой статьи. Неспособность погрузиться в deep work[3] по восприятию печатного текста книжного размера приводит к тому, что люди вынуждены потреблять информацию, например, с ютуба, где максимальная скорость воспроизведения x2.0, что заметно уступает читалкам, специализированным для восприятия информации слепыми. Эта новая инвалидность, уже поставившая под угрозу существование технологической цивилизации, должна получить свои исследования и свое лечение.
3. AI-supervised обучение
Процесс обучения вовлекает массу тонких химических и электрических процессов в мозгу, обладающих своей кинетикой и хаотичностью, безжалостных к проблемам с метаболизмом и мотивацией. Наш вид неспособен запоминать информацию ни со скоростью, ни с объемом, ни с надежностью обычных устройств для майнинга Chia[4]. Даже рекорды отдельных представителей[5] далеко превосходят то, что доступно среднему школьнику. Вместе с тем, любая деятельность, двигающая прогресс, требует объемного образования. Мы могли бы поручить задачу персонализации наиболее эффективного осваивания онтологии и фактологии, выработки навыков, интеллектуальных и моторных[6], искусственному интеллекту. Кое-что уже сделано в этом направлении (тренировки оперативной памяти n-back, интервальные повторения Anki, персональный граф обучения Knewton), многое еще предстоит.
4. Синтетические растения
Определенно будет продолжаться кропотливая и необходимая работа по совершенствованию сельскохозяйственных культур. Есть надежда на достижения, связанные с неуязвимостью растений к паразитам[7]; максимальной утилизацией мощности падающего солнечного излучения в химический градиент съедобной части; логистическим удобством этой съедобной части (чтобы плоды сами запрыгивали в грузовик). Возможно, найдется воля и для создания сортов, способных остановить, а то и обратить опустынивание, например, в Сахеле[8] и азиатских пустынях[9]. Возможно, получится даже собрать океанские мусорные острова[10] роем ксеноботов[11].
5. Искусственное мясо
Еще в 60-х годах остроумный колумнист New Scientist под псевдонимом Дэвид Джоунс, известный советскому читателю по книге «Изобретения Дедала»[12], предлагал выращивать мясо без трат на метаболизм (ответственный за немалую часть парникового эффекта![13]) и несъедобные части животных, путем растягивания ампутированного слоновьего хобота в питательном растворе. Разрабатываемые сейчас бифштексы из волокон клеточных культур пока уступают по вкусовым качествам и текстуре трупам выведенных нами животных видов[14]. Однако экологическая нагрузка, которую создает животноводство по сравнению с тоже далеко не безобидным земледелием, настоятельно требует решений, которым вряд ли станет для нашего всеядного вида пропаганда тотального вегетарианства.
6. Выращивание органов
Полноценное решение задачи искусственного мяса, с пролиферацией и морфологией, может открыть путь и к выращиванию полноценных человеческих органов из его собственного клеточного материала. Прощай, цирроз! С точки зрения инженерии соматические ткани достаточно примитивны и изолированы, сердце просто насос, легкие просто газовая мембрана, почки просто водный фильтр, зубы просто резец, глаза просто светорегистрирующая матрица с линзой. Однако, тромб, инфекция, отравление или рак в любом из них с хорошей вероятностью приводят к гибели целого человека или серьезному падению его качества жизни. Семь пересадок сердца, которые перенес Дэвид Рокфеллер ради 102 лет паразитической жизни[15], станут доступны любому. Пока что целый комплекс проблем, связанных с сопряжением кровеносной, нервной, иммунной системы будущего организма с его запасным органом отделяют нас от того, чтобы сделать наши горячие сердца и чистые руки расходником.
7. Искусственная утроба
Выращивать в автоклаве можно не только отдельные органы, но и целых людей. Сотни миллионов лет у K-стратегов[16] не было для выращивания потомства из половой клетки более защищенного от невзгод места, чем внутренности. Заготовка живого существа становилась заложником метаболизма, гомеостаза, механических повреждений матери, а затем и, как правило, травматичного для обоих процесса выворачивания внутренностей во внешний мир. Мать получала долговременную уязвимость, не ликвидируемую даже введенными большевиками в декабре 1917 года декретными отпусками[17]. Наш вид уверенно считает красотой такие черты развившегося зародыша, как симметричность (отсутствие механических проблем и паразитарного влияния на морфологию в утробе), пропорциональное телосложение (профицит снабжения питательными веществами и отсутствие метаболических проблем в утробе и немного после) и высокий уровень половых гормонов (стероидов, которые подавляют иммунитет и демонстрируют, согласно концепции гандикапа[18], высококачественный набор генов, успешно противостоящий стандартной инфекционной нагрузке в утробе). Да засуньте вы его уже в автоклав с программным управлением, у всех, и особенно женщин, жизнь станет проще и лучше[19].
8. Сон
Я пишу эти строки и меня неумолимо клонит в сон. Треть жизни мы проводим в бессознательном, беззащитном перед комарами состоянии. Две трети в попытках заработать себе на бетонную коробку, в которой это можно делать. Похоже, что только очень малая доля (REM-фаза) этого времени нужна нервной системе на консолидацию памяти. Депривация сна приводит к смерти примерно через 10 дней от негативных метаболических соматических эффектов (боюсь, мы это знаем не только про мышей), впрочем, и эффект одного дня достаточно впечатляющ[20]. Одна из теорий сна, висцеральная[#], полагает, что сон это вынужденное выделение центральной нервной системы на коррекцию метаболических нарушений. Акулы, вынужденные двигаться для жаберного дыхания, умеют выделять ее отдельно полушариями, по очереди, сохраняя так подвижность и сознание[21]. Как мы знаем, ЦНС не самый блестящий вычислитель, ее можно было бы попробовать заменить на нейрочипы, аналоги которых позволяют протезировать людей чувствительными роборуками.
9. Усталость и ясность мышления
Наш организм избыточно заточен под экономию энергии. Все решения эволюции в отношении нашего вида сводились к тому, что идеальная жизнь это очнулся на секунду, протянул руку к холодильнику за майонезом, размножился, и в 30 умер. Но еще обязательно надо много бегать и разнообразно питаться, потому что в пещерах холодильников с майонезом не было. Исключительно энергозатратная нервная ткань[22] насильно вырубается при любых признаках гипогликемии первой, хотя перед человечеством в неафриканских странах давно уже стоит обратная нехватке калорий проблема[23]. Среди программистов, активно нагружающих свою нервную систему, популярно самоопределение «машина по преобразованию кофе в код». Глупо побеждать сон, чтобы, не смыкая глаз, проводить всю жизнь в усталом тумане?
10. Восстановление пластичности мозга
Среда обитания животных не слишком разнообразна: это ешь, от этого убегай, с этим спаривайся. Биохимия мозга, универсальной обучающейся системы, способной отразить всю Вселенную в 2 килограмма, имея с гулькин нос рецепторов, это учла, воткнув где-то деградацию learning rate из explore (пластичность) в exploit[24] (миелинизация? перинейрональная сеть?) за несколько лет. Дети-маугли, воспитанные животными, теряют способность обучиться речи[25], а после трех уже поздно[26]. После 30 сильно падает fluid intelligence[27], способность к обучению и рейтинг на топкодере. Поисковый запрос «кетамин и 60 герц» показывает, что, возможно, решение этой проблемы висит гораздо ниже, чем мы, закостеневшие стариканы, думаем[28].
11. Диабет и аутоиммунные заболевания
Иммунитет одна из самых хитрых систем нашего организма, и ломается он тоже самыми хитрыми способами. Возможно, мы сможем отладить его системную динамику in silico, раз уж эволюция in vivo за миллионы лет не справилась. Попутно с хорошими шансами забудем про рассеянный склероз.
12. Полчаса без дыхания
Ныряльщики за жемчугом отлично помнят, что через 3 минуты гипоксии ЦНС превращается в мертвую ЦНС, и страшно завидуют Ихтиандру и дельфинам, которые могут не дышать по полчаса. Соматические клетки начинают нервничать без кислорода только часа через полтора. За три минуты вас может заметить человек, который, возможно, слышал на работе или уроках ОБЖ про непрямой массаж сердца. За полчаса стая квадрокоптеров, вызванная фитнес-браслетом, может доставить вас на операционный стол центральной городской больницы. Кое-какие изобретения природы, сделанные для наших старших братьев по разуму, стоит позаимствовать.
Я убежден, что до наступления всемирного коммунизма не стоит ожидать решения задач ниже. Слишком сложны затрагиваемые системы; слишком печально положение испанских ученых, получающих 1800 евро и вынужденных поэтому перекладывать решение проблемы коронавируса на атлетичные плечи Рональдо[29]; слишком велико стремление фарм-гигантов отбивать затраты на исследования, проведенные в университетах и купленные вместе с университетскими стартапами[30][31][32]; слишком мало доверие людей к вакцинам с 5G чипами и невоспроизводимым 50-90 процентам публикаций в области медицины, биологии и психологии, особенно если рядом пробегали табачные компании[33]; слишком редко специалисты по машинному обучению или высокопроизводительным вычислениям идут в биологию вместо финтеха или разработки шпионских систем для маркетологов[34]; слишком тревожен этот мир, в котором на бюджет Пентагона можно было бы трижды уничтожить голод на всей планете[35]. И две трети из перечисленного выше-то сделают китайцы.
13. Старение
Человек смертен, а порой внезапно смертен. Все мы под богом ходим и там будем. Никуда не деться от смерти и налогов. Люди придумали много фраз, чтобы не учить биологию и не исследовать, а затем обращать старение, незнакомое гидрам, половине черепах, изрядно подмоченное голыми землекопами. Потом оказалось, что можно просто мыть руки перед приемом родов[36]. Просто разобраться, что за вещества выделяют грибы, конкурируя с бактериями за место под солнцем[37]. Просто прививать мелких гаденышей убитым полиомиелитом с гидроксидом алюминия[38]. Просто жрать статины и откладывать инфаркт на 20 лет. Смерть каждого из 100 миллиардов[39] раньше живших людей на их совести. Но с 8 миллиардами оставшихся можно и отправиться в бесконечные путешествия по Мультиверсу, времени на скуку не будет. В чудесном многосерийном фильме «Открытая книга», посвященном грибам, бактериям и людям, есть самая запоминающаяся в кинематографе роль без слов, посмотрите его для начала путешествия.
Почему мы стареем? Неидеальное восстановление длины теломер на концах хромосом[40][41]? Накопление метаболических сбоев от окислительных выхлопов митохондрий[42]? Генная программа kill-switch[43]? Нейродегенеративные процессы, приводящие к разрушению нейрорегуляции гомеостаза? Увеличение доли сенесцентных клеток[44]? Что-то еще? Все сразу? Мы не знаем. Надо посадить пару миллионов умных постдоков и разобраться. Удивительно многого можно добиться, если посадить пару миллионов людей за биологию, а не на пропагандистские ботофермы или на предсказание биржевого ГСЧ[45].
14. Конец эволюции
To welcome challenge, genetic variation
Stop the machines, prepare to die[46]
Человек давно не определяется генами. Даже самые значимые генетические различия между нами, такие как принадлежность к одной из 4 рас, 3 из которых негроидные, служат предметом для обсуждения только у врачей-генетиков, ну и еще в самых культурно отсталых странах мира. А вот мешают жить они нам достаточно часто. В здоровый образ жизни входят здоровый дух, физические упражнения, правильное питание, гигиена, вежливость к окружающим (позволяет экономить на стоматологах). Давайте занесем туда и здоровые гены, не создающие неудобств.
А если уж мы сконструировали достаточно удобный геном, стоит попробовать помешать стерве-энтропии мейоза и вирусам туда лазить со своими ценными исправлениями. Бактерии придумали, например, зацикливать свою ДНК[47], чтобы копировать ее от начала до конца, а не как получится, с блэкджеком и трисомиями[48]. Пригодится копирование без ошибок и в целевых синтетических организмах - мы же не хотим, чтобы они эволюционировали и перестали подчиняться нашим управляющим сигналам?
Недавно корпорация Pfizer достала из широких штанин в широкий доступ modRNA, где РНКшная буква У заменена на псевдоуридин[49], чтобы вызывать иммунный ответ, но не размножаться. Возникает законный вопрос, так ли уж нам, якобы разумным существам, нужно иметь общий генетический код со странными молекулами, плавающими в летучих мышах, если мы этих летучих мышей в основном метаболизируем в желудке до неразмножающихся запчастей? И да, делать автоклавных детей похожими сразу на обоих родителей можно и на компьютере, при дизайне.
15. Истребление, восстановление, реинтродукция, восстановление биомассы видов
Человек существенно влияет на биосферу Земли[50], приводит к вымиранию одних видов, росту биомассы других[51], сокращению третьих. Увы, во многих случаях направление антропогенного влияния не совпадает с нашими желаниями. Я полагаю, что стоит тотально истребить такие виды, как возбудители бешенства, COVID-19, малярии[52], туберкулеза, кори и коклюша[53], ВИЧ, клещей; восстановить биомассу китов[54], рыб[55] [56], насекомых-опылителей[57][58], катастрофически подорванную человеком; восстановить и вернуть обратно в живую природу некоторые виды[59], которые не сумели сосуществовать с жаждой человека к прибыли. Так ли нужна нам птица додо? Не факт. Но определенно нужны методы.
16. Интропроектор, нейроинтерфейс, аугментация
Вы, скорее всего, со мной не согласитесь, но компьютеры это здорово, особенно без анальных зондов от корпораций и владеющих ими спецслужб[60]. Они появились, чтобы разгрузить наши логарифмические линейки от тяжелой работы по созданию атомной бомбы, которая излечила человечество от тотальных войн, развязываемых до этого классом эксплуататоров каждые лет 30. Компьютеры оказались чудесными посредниками между нами и техносферой, в которой мы живем.
Увы, наш канал общения с ними - большой монитор на столе и сотня кнопочек или крохотный монитор в кармане и жирный палец. Даже очки, проецирующие отвратное изображение в глаз, кажутся на этом фоне приветом из будущего. Удовлетворительное (лучше монитора и без очков) устройство, подающее сигнал на сетчатку, в зрительный нерв или прямо в визуальную кору, я невыговариваемо окрестил «интропроектор».
Канал ввода у нас достаточно толстый, мы его почти весь отфильтровываем до «нет тигра», «нет тигра», «все еще нет тигра». Канал вывода же настоящая боль, любой писатель, программист или 2D/3D художник согласится с этим. Говорю я со скоростью до 1000 символов в минуту, печатаю до 400, и никакие успехи STT-движков[61] не сделают эти процессы менее утомительными. Штырь (или что-то другое), который позволит хотя бы десятикратную от этой скорость, можно будет, наконец, без иронии назвать «нейроинтерфейс».
Если мы видим информацию от компьютера со скоростью мысли, создаем информацию в компьютере со скоростью мысли, почему бы не сделать компьютер частью своего мозга? Финальную стадию эволюции HCI/BCI я обозвал «аугментация». С ней любой грамотный человек (то есть умеющий программировать[62]) просто будет думать одну и ту же мысль на более пригодном для нее вычислителе, как сейчас мы крутим ифы на CPU, а перемножаем тензоры на GPU[63].
17. Выращивание/репарация мозга
TED-доклад "The most important lesson from 83,000 brain scans"[64] открыл глаза многим людям, как много печальных явлений в нашей жизни, таких как наркомания, психические проблемы, насилие, преступность, являются следствием органических повреждений мозга, выглядящих на фМРТ как «молчащие» зоны поврежденных или мертвых нейронов. Сигнальные нейроны почти не восстанавливаются и остаются с нами всю жизнь после рождения. Коннектом мозга на многие порядки сложнее подключений внутренних органов. Внутренний орган можно заменить целиком, а вот выполнить рекомендованную многим в школьных тетрадях процедуру «СМ - смени мозги» нельзя. Поэтому это та же задача, что и выращивание органов, но со звездочкой-двумя.
18. Космический человек
Допустим, мы перестали стареть, можем вырастить-восстановить любую клетку нашего организма и умеем тюнить метаболизм компьютером. Давайте делать это автоматически внутри организма со скоростью повреждений, наносимых нам солнечной радиацией[65] за пределами нашей земной колыбели[66]. Да, мы все еще не сможем погулять по солнечной стороне Меркурия (мы термолизуемся), залезть в черную дыру (нас размакаронит, Гаргантюа[67][68] не считаем), выпить голубого нептунианского (нас превратит в кашу замерзшая внутриклеточная вода), поиграть в бейсбол с макрообъектом на встречной траектории (порвем скафандр и мама накажет). Зато сможем неограниченно долго жить на космической станции, не крутя педали, ходить по любой твердой поверхности в легком термо- и химически изолирующем скафандре. Из всей Вселенной для нас останутся недоступными только самые дьявольские места либо с излучением, разрушающим гетероструктуры атомного масштаба, либо с гравитацией, которая их расплющивает. Долго лететь до альфа Центавра? Год на разгон с 1g, 3 года в полете, год на торможение. Долго ли лететь до края видимой Вселенной? 23 года собственного времени[69].
В этом месте происходит действие моей повести «Привет из 21-го века», по сюжету 2080-й год.
19. Радиомозг
Допустим, мы умеем выращивать клетки мозга и бесшовно сопрягать их с полупроводниковыми вычислительными устройствами. Компьютеры мощны и разносторонни, но наша личность, выросшая на приматной wet-культуре, все еще ограничена 2 килограммами нервной ткани в черепной коробке. А если вырастить тонну мозга в бункере и подключить его через нейроинтерфейс по вайфаю к мозгу, гуляющему на ногах? Эта идея, доведенная до абсурда, называется то Jupiter Brains[70], то Солярис. Но вполне может получиться интересно.
20. Прямой метаболизм
Мы кладем внутрь себя под килограмм белков-жиров-углеводов в день, окисляем их кислородом воздуха, а потом выводим. В космосе очень неудобно добывать одни химические вещества и утилизировать другие, да и есть занятия поинтереснее. Чтобы доставить на МКС 2.5 тонны печенек, Союз-Прогресс жрет почти 300 тонн керосина[71], хотя мощность ее солнечных батарей 110 кВт, чего хватило бы на энергетические потребности тысячи людей. Если бы мы смогли напрямую запитать клеточные процессы имаго, пусть и через ту же АТФ, от электроэнергии, это бы сильно упростило нам работу и жизнь в космосе - вставил пальцы в розетку и сыт. Что ж это за человек такой, не ест, не спит, не стареет, а внутре у него РИТЭГ? Человек светлого будущего [72].
21. Нейроуправление морфологией
Без нашего участия в организме происходят мириады процессов. Какие-то белки экспрессируются в разных концентрациях, какие-то клетки делятся, сменяя другие, какие-то биологи методами синтетического морфогенеза выращивают дрозофил с любым конечным количеством лапок, влияя на концентрации веществ, управляющие делением клеток так, чтобы руки росли откуда положено[73]. А если завернуть экспрессию этих веществ на волевой, сознательный контроль через нервную систему? Не нравится форма носа? Не беда, через неделю отрастет другой. Привет, Тонкс! Вечно не хватает рук под то, чтобы держать одновременно паяльник, лупу, плату и чесать новый нос? Займусь отращиванием еще одной пары рук, за пару месяцев справлюсь. Это будет наш первый шаг по превращению в программируемую материю[74].
22. Терраформирующие синтетические экосистемы
Не то чтобы космическому человеку с прямым метаболизмом от аннигиляционного источника энергии обязательно нужна была атмосфера с 20% кислорода в каждом гравитационном колодце и березки[75], но когда начинаешь синтезировать экосистемы, становится трудно остановиться. Такие тектонические изменения не будут происходить быстро, но бессмертным некуда спешить. Я считаю достаточным доводом в пользу того, чтобы в конце 21-го века начать терраформирование и озеленение Марса синтетическими организмами, фразу «во-первых, это красиво».
Прогресс 20-го века определялся конструкциями, которые мы создавали для изменения мира вокруг. Я думаю, что прогресс 21-го века будет определяться тем, как мы научимся менять себя. И свое общество.
1. Notetaking
Мой файл с заметками появился в 2003-м году и сейчас имеет размер 17 мегабайт plain text [1]. Клавиатура сейчас это самый быстрый способ обмена смыслами с компьютерами, компьютерная память надежнее человеческой. Написание текста, списков, таблиц и их последующее многократное редактирование на протяжении многих лет - особенный способ мышления, более приспособленный для долговременных планов, сложных задач и самоанализа, чем то, чем мы снабжены от природы, даже в сопровождении бумаги и ручки[2]. Важность этого подхода осознается все большим числом людей, появились заметочники Evernote, OneNote, airtable, notion, но их больше интересует взимание арендной платы за доступ людей к собственной памяти, чем механизмы долговременной работы мозга и как их можно оптимизировать, используя обычный компьютер.
2. Чтение
Аналогично самый эффективный способ приобретения знаний при наличии обычного компьютера, флибусты, либгена и сцайхаба (крупнейший вклад «русского мира» в мировую культуру с 1991) - чтение. Быстрые движения глаз, распознавание и достраивание сигналов с сетчатки в визуальной коре, ко-эволюционировавшие вместе с читателями, всеми образованными людьми нескольких тысячелетий, типографика и способы представления информации - все это сложное культурное достижение, метод обработки собственного мозга, требующий серьезных тренировок и регулярной практики с 3-5 лет[#]. Как и все остальное в организме и мозге, эта крайне ценная система легко выходит из строя, вплоть до современной пандемии клипового мышления и неспособности к чтению текстов длиннее этой статьи. Неспособность погрузиться в deep work[3] по восприятию печатного текста книжного размера приводит к тому, что люди вынуждены потреблять информацию, например, с ютуба, где максимальная скорость воспроизведения x2.0, что заметно уступает читалкам, специализированным для восприятия информации слепыми. Эта новая инвалидность, уже поставившая под угрозу существование технологической цивилизации, должна получить свои исследования и свое лечение.
3. AI-supervised обучение
Процесс обучения вовлекает массу тонких химических и электрических процессов в мозгу, обладающих своей кинетикой и хаотичностью, безжалостных к проблемам с метаболизмом и мотивацией. Наш вид неспособен запоминать информацию ни со скоростью, ни с объемом, ни с надежностью обычных устройств для майнинга Chia[4]. Даже рекорды отдельных представителей[5] далеко превосходят то, что доступно среднему школьнику. Вместе с тем, любая деятельность, двигающая прогресс, требует объемного образования. Мы могли бы поручить задачу персонализации наиболее эффективного осваивания онтологии и фактологии, выработки навыков, интеллектуальных и моторных[6], искусственному интеллекту. Кое-что уже сделано в этом направлении (тренировки оперативной памяти n-back, интервальные повторения Anki, персональный граф обучения Knewton), многое еще предстоит.
4. Синтетические растения
Определенно будет продолжаться кропотливая и необходимая работа по совершенствованию сельскохозяйственных культур. Есть надежда на достижения, связанные с неуязвимостью растений к паразитам[7]; максимальной утилизацией мощности падающего солнечного излучения в химический градиент съедобной части; логистическим удобством этой съедобной части (чтобы плоды сами запрыгивали в грузовик). Возможно, найдется воля и для создания сортов, способных остановить, а то и обратить опустынивание, например, в Сахеле[8] и азиатских пустынях[9]. Возможно, получится даже собрать океанские мусорные острова[10] роем ксеноботов[11].
5. Искусственное мясо
Еще в 60-х годах остроумный колумнист New Scientist под псевдонимом Дэвид Джоунс, известный советскому читателю по книге «Изобретения Дедала»[12], предлагал выращивать мясо без трат на метаболизм (ответственный за немалую часть парникового эффекта![13]) и несъедобные части животных, путем растягивания ампутированного слоновьего хобота в питательном растворе. Разрабатываемые сейчас бифштексы из волокон клеточных культур пока уступают по вкусовым качествам и текстуре трупам выведенных нами животных видов[14]. Однако экологическая нагрузка, которую создает животноводство по сравнению с тоже далеко не безобидным земледелием, настоятельно требует решений, которым вряд ли станет для нашего всеядного вида пропаганда тотального вегетарианства.
6. Выращивание органов
Полноценное решение задачи искусственного мяса, с пролиферацией и морфологией, может открыть путь и к выращиванию полноценных человеческих органов из его собственного клеточного материала. Прощай, цирроз! С точки зрения инженерии соматические ткани достаточно примитивны и изолированы, сердце просто насос, легкие просто газовая мембрана, почки просто водный фильтр, зубы просто резец, глаза просто светорегистрирующая матрица с линзой. Однако, тромб, инфекция, отравление или рак в любом из них с хорошей вероятностью приводят к гибели целого человека или серьезному падению его качества жизни. Семь пересадок сердца, которые перенес Дэвид Рокфеллер ради 102 лет паразитической жизни[15], станут доступны любому. Пока что целый комплекс проблем, связанных с сопряжением кровеносной, нервной, иммунной системы будущего организма с его запасным органом отделяют нас от того, чтобы сделать наши горячие сердца и чистые руки расходником.
7. Искусственная утроба
Выращивать в автоклаве можно не только отдельные органы, но и целых людей. Сотни миллионов лет у K-стратегов[16] не было для выращивания потомства из половой клетки более защищенного от невзгод места, чем внутренности. Заготовка живого существа становилась заложником метаболизма, гомеостаза, механических повреждений матери, а затем и, как правило, травматичного для обоих процесса выворачивания внутренностей во внешний мир. Мать получала долговременную уязвимость, не ликвидируемую даже введенными большевиками в декабре 1917 года декретными отпусками[17]. Наш вид уверенно считает красотой такие черты развившегося зародыша, как симметричность (отсутствие механических проблем и паразитарного влияния на морфологию в утробе), пропорциональное телосложение (профицит снабжения питательными веществами и отсутствие метаболических проблем в утробе и немного после) и высокий уровень половых гормонов (стероидов, которые подавляют иммунитет и демонстрируют, согласно концепции гандикапа[18], высококачественный набор генов, успешно противостоящий стандартной инфекционной нагрузке в утробе). Да засуньте вы его уже в автоклав с программным управлением, у всех, и особенно женщин, жизнь станет проще и лучше[19].
8. Сон
Я пишу эти строки и меня неумолимо клонит в сон. Треть жизни мы проводим в бессознательном, беззащитном перед комарами состоянии. Две трети в попытках заработать себе на бетонную коробку, в которой это можно делать. Похоже, что только очень малая доля (REM-фаза) этого времени нужна нервной системе на консолидацию памяти. Депривация сна приводит к смерти примерно через 10 дней от негативных метаболических соматических эффектов (боюсь, мы это знаем не только про мышей), впрочем, и эффект одного дня достаточно впечатляющ[20]. Одна из теорий сна, висцеральная[#], полагает, что сон это вынужденное выделение центральной нервной системы на коррекцию метаболических нарушений. Акулы, вынужденные двигаться для жаберного дыхания, умеют выделять ее отдельно полушариями, по очереди, сохраняя так подвижность и сознание[21]. Как мы знаем, ЦНС не самый блестящий вычислитель, ее можно было бы попробовать заменить на нейрочипы, аналоги которых позволяют протезировать людей чувствительными роборуками.
9. Усталость и ясность мышления
Наш организм избыточно заточен под экономию энергии. Все решения эволюции в отношении нашего вида сводились к тому, что идеальная жизнь это очнулся на секунду, протянул руку к холодильнику за майонезом, размножился, и в 30 умер. Но еще обязательно надо много бегать и разнообразно питаться, потому что в пещерах холодильников с майонезом не было. Исключительно энергозатратная нервная ткань[22] насильно вырубается при любых признаках гипогликемии первой, хотя перед человечеством в неафриканских странах давно уже стоит обратная нехватке калорий проблема[23]. Среди программистов, активно нагружающих свою нервную систему, популярно самоопределение «машина по преобразованию кофе в код». Глупо побеждать сон, чтобы, не смыкая глаз, проводить всю жизнь в усталом тумане?
10. Восстановление пластичности мозга
Среда обитания животных не слишком разнообразна: это ешь, от этого убегай, с этим спаривайся. Биохимия мозга, универсальной обучающейся системы, способной отразить всю Вселенную в 2 килограмма, имея с гулькин нос рецепторов, это учла, воткнув где-то деградацию learning rate из explore (пластичность) в exploit[24] (миелинизация? перинейрональная сеть?) за несколько лет. Дети-маугли, воспитанные животными, теряют способность обучиться речи[25], а после трех уже поздно[26]. После 30 сильно падает fluid intelligence[27], способность к обучению и рейтинг на топкодере. Поисковый запрос «кетамин и 60 герц» показывает, что, возможно, решение этой проблемы висит гораздо ниже, чем мы, закостеневшие стариканы, думаем[28].
11. Диабет и аутоиммунные заболевания
Иммунитет одна из самых хитрых систем нашего организма, и ломается он тоже самыми хитрыми способами. Возможно, мы сможем отладить его системную динамику in silico, раз уж эволюция in vivo за миллионы лет не справилась. Попутно с хорошими шансами забудем про рассеянный склероз.
12. Полчаса без дыхания
Ныряльщики за жемчугом отлично помнят, что через 3 минуты гипоксии ЦНС превращается в мертвую ЦНС, и страшно завидуют Ихтиандру и дельфинам, которые могут не дышать по полчаса. Соматические клетки начинают нервничать без кислорода только часа через полтора. За три минуты вас может заметить человек, который, возможно, слышал на работе или уроках ОБЖ про непрямой массаж сердца. За полчаса стая квадрокоптеров, вызванная фитнес-браслетом, может доставить вас на операционный стол центральной городской больницы. Кое-какие изобретения природы, сделанные для наших старших братьев по разуму, стоит позаимствовать.
Я убежден, что до наступления всемирного коммунизма не стоит ожидать решения задач ниже. Слишком сложны затрагиваемые системы; слишком печально положение испанских ученых, получающих 1800 евро и вынужденных поэтому перекладывать решение проблемы коронавируса на атлетичные плечи Рональдо[29]; слишком велико стремление фарм-гигантов отбивать затраты на исследования, проведенные в университетах и купленные вместе с университетскими стартапами[30][31][32]; слишком мало доверие людей к вакцинам с 5G чипами и невоспроизводимым 50-90 процентам публикаций в области медицины, биологии и психологии, особенно если рядом пробегали табачные компании[33]; слишком редко специалисты по машинному обучению или высокопроизводительным вычислениям идут в биологию вместо финтеха или разработки шпионских систем для маркетологов[34]; слишком тревожен этот мир, в котором на бюджет Пентагона можно было бы трижды уничтожить голод на всей планете[35]. И две трети из перечисленного выше-то сделают китайцы.
13. Старение
Человек смертен, а порой внезапно смертен. Все мы под богом ходим и там будем. Никуда не деться от смерти и налогов. Люди придумали много фраз, чтобы не учить биологию и не исследовать, а затем обращать старение, незнакомое гидрам, половине черепах, изрядно подмоченное голыми землекопами. Потом оказалось, что можно просто мыть руки перед приемом родов[36]. Просто разобраться, что за вещества выделяют грибы, конкурируя с бактериями за место под солнцем[37]. Просто прививать мелких гаденышей убитым полиомиелитом с гидроксидом алюминия[38]. Просто жрать статины и откладывать инфаркт на 20 лет. Смерть каждого из 100 миллиардов[39] раньше живших людей на их совести. Но с 8 миллиардами оставшихся можно и отправиться в бесконечные путешествия по Мультиверсу, времени на скуку не будет. В чудесном многосерийном фильме «Открытая книга», посвященном грибам, бактериям и людям, есть самая запоминающаяся в кинематографе роль без слов, посмотрите его для начала путешествия.
Почему мы стареем? Неидеальное восстановление длины теломер на концах хромосом[40][41]? Накопление метаболических сбоев от окислительных выхлопов митохондрий[42]? Генная программа kill-switch[43]? Нейродегенеративные процессы, приводящие к разрушению нейрорегуляции гомеостаза? Увеличение доли сенесцентных клеток[44]? Что-то еще? Все сразу? Мы не знаем. Надо посадить пару миллионов умных постдоков и разобраться. Удивительно многого можно добиться, если посадить пару миллионов людей за биологию, а не на пропагандистские ботофермы или на предсказание биржевого ГСЧ[45].
14. Конец эволюции
To welcome challenge, genetic variation
Stop the machines, prepare to die[46]
Человек давно не определяется генами. Даже самые значимые генетические различия между нами, такие как принадлежность к одной из 4 рас, 3 из которых негроидные, служат предметом для обсуждения только у врачей-генетиков, ну и еще в самых культурно отсталых странах мира. А вот мешают жить они нам достаточно часто. В здоровый образ жизни входят здоровый дух, физические упражнения, правильное питание, гигиена, вежливость к окружающим (позволяет экономить на стоматологах). Давайте занесем туда и здоровые гены, не создающие неудобств.
А если уж мы сконструировали достаточно удобный геном, стоит попробовать помешать стерве-энтропии мейоза и вирусам туда лазить со своими ценными исправлениями. Бактерии придумали, например, зацикливать свою ДНК[47], чтобы копировать ее от начала до конца, а не как получится, с блэкджеком и трисомиями[48]. Пригодится копирование без ошибок и в целевых синтетических организмах - мы же не хотим, чтобы они эволюционировали и перестали подчиняться нашим управляющим сигналам?
Недавно корпорация Pfizer достала из широких штанин в широкий доступ modRNA, где РНКшная буква У заменена на псевдоуридин[49], чтобы вызывать иммунный ответ, но не размножаться. Возникает законный вопрос, так ли уж нам, якобы разумным существам, нужно иметь общий генетический код со странными молекулами, плавающими в летучих мышах, если мы этих летучих мышей в основном метаболизируем в желудке до неразмножающихся запчастей? И да, делать автоклавных детей похожими сразу на обоих родителей можно и на компьютере, при дизайне.
15. Истребление, восстановление, реинтродукция, восстановление биомассы видов
Человек существенно влияет на биосферу Земли[50], приводит к вымиранию одних видов, росту биомассы других[51], сокращению третьих. Увы, во многих случаях направление антропогенного влияния не совпадает с нашими желаниями. Я полагаю, что стоит тотально истребить такие виды, как возбудители бешенства, COVID-19, малярии[52], туберкулеза, кори и коклюша[53], ВИЧ, клещей; восстановить биомассу китов[54], рыб[55] [56], насекомых-опылителей[57][58], катастрофически подорванную человеком; восстановить и вернуть обратно в живую природу некоторые виды[59], которые не сумели сосуществовать с жаждой человека к прибыли. Так ли нужна нам птица додо? Не факт. Но определенно нужны методы.
16. Интропроектор, нейроинтерфейс, аугментация
Вы, скорее всего, со мной не согласитесь, но компьютеры это здорово, особенно без анальных зондов от корпораций и владеющих ими спецслужб[60]. Они появились, чтобы разгрузить наши логарифмические линейки от тяжелой работы по созданию атомной бомбы, которая излечила человечество от тотальных войн, развязываемых до этого классом эксплуататоров каждые лет 30. Компьютеры оказались чудесными посредниками между нами и техносферой, в которой мы живем.
Увы, наш канал общения с ними - большой монитор на столе и сотня кнопочек или крохотный монитор в кармане и жирный палец. Даже очки, проецирующие отвратное изображение в глаз, кажутся на этом фоне приветом из будущего. Удовлетворительное (лучше монитора и без очков) устройство, подающее сигнал на сетчатку, в зрительный нерв или прямо в визуальную кору, я невыговариваемо окрестил «интропроектор».
Канал ввода у нас достаточно толстый, мы его почти весь отфильтровываем до «нет тигра», «нет тигра», «все еще нет тигра». Канал вывода же настоящая боль, любой писатель, программист или 2D/3D художник согласится с этим. Говорю я со скоростью до 1000 символов в минуту, печатаю до 400, и никакие успехи STT-движков[61] не сделают эти процессы менее утомительными. Штырь (или что-то другое), который позволит хотя бы десятикратную от этой скорость, можно будет, наконец, без иронии назвать «нейроинтерфейс».
Если мы видим информацию от компьютера со скоростью мысли, создаем информацию в компьютере со скоростью мысли, почему бы не сделать компьютер частью своего мозга? Финальную стадию эволюции HCI/BCI я обозвал «аугментация». С ней любой грамотный человек (то есть умеющий программировать[62]) просто будет думать одну и ту же мысль на более пригодном для нее вычислителе, как сейчас мы крутим ифы на CPU, а перемножаем тензоры на GPU[63].
17. Выращивание/репарация мозга
TED-доклад "The most important lesson from 83,000 brain scans"[64] открыл глаза многим людям, как много печальных явлений в нашей жизни, таких как наркомания, психические проблемы, насилие, преступность, являются следствием органических повреждений мозга, выглядящих на фМРТ как «молчащие» зоны поврежденных или мертвых нейронов. Сигнальные нейроны почти не восстанавливаются и остаются с нами всю жизнь после рождения. Коннектом мозга на многие порядки сложнее подключений внутренних органов. Внутренний орган можно заменить целиком, а вот выполнить рекомендованную многим в школьных тетрадях процедуру «СМ - смени мозги» нельзя. Поэтому это та же задача, что и выращивание органов, но со звездочкой-двумя.
18. Космический человек
Допустим, мы перестали стареть, можем вырастить-восстановить любую клетку нашего организма и умеем тюнить метаболизм компьютером. Давайте делать это автоматически внутри организма со скоростью повреждений, наносимых нам солнечной радиацией[65] за пределами нашей земной колыбели[66]. Да, мы все еще не сможем погулять по солнечной стороне Меркурия (мы термолизуемся), залезть в черную дыру (нас размакаронит, Гаргантюа[67][68] не считаем), выпить голубого нептунианского (нас превратит в кашу замерзшая внутриклеточная вода), поиграть в бейсбол с макрообъектом на встречной траектории (порвем скафандр и мама накажет). Зато сможем неограниченно долго жить на космической станции, не крутя педали, ходить по любой твердой поверхности в легком термо- и химически изолирующем скафандре. Из всей Вселенной для нас останутся недоступными только самые дьявольские места либо с излучением, разрушающим гетероструктуры атомного масштаба, либо с гравитацией, которая их расплющивает. Долго лететь до альфа Центавра? Год на разгон с 1g, 3 года в полете, год на торможение. Долго ли лететь до края видимой Вселенной? 23 года собственного времени[69].
В этом месте происходит действие моей повести «Привет из 21-го века», по сюжету 2080-й год.
19. Радиомозг
Допустим, мы умеем выращивать клетки мозга и бесшовно сопрягать их с полупроводниковыми вычислительными устройствами. Компьютеры мощны и разносторонни, но наша личность, выросшая на приматной wet-культуре, все еще ограничена 2 килограммами нервной ткани в черепной коробке. А если вырастить тонну мозга в бункере и подключить его через нейроинтерфейс по вайфаю к мозгу, гуляющему на ногах? Эта идея, доведенная до абсурда, называется то Jupiter Brains[70], то Солярис. Но вполне может получиться интересно.
20. Прямой метаболизм
Мы кладем внутрь себя под килограмм белков-жиров-углеводов в день, окисляем их кислородом воздуха, а потом выводим. В космосе очень неудобно добывать одни химические вещества и утилизировать другие, да и есть занятия поинтереснее. Чтобы доставить на МКС 2.5 тонны печенек, Союз-Прогресс жрет почти 300 тонн керосина[71], хотя мощность ее солнечных батарей 110 кВт, чего хватило бы на энергетические потребности тысячи людей. Если бы мы смогли напрямую запитать клеточные процессы имаго, пусть и через ту же АТФ, от электроэнергии, это бы сильно упростило нам работу и жизнь в космосе - вставил пальцы в розетку и сыт. Что ж это за человек такой, не ест, не спит, не стареет, а внутре у него РИТЭГ? Человек светлого будущего [72].
21. Нейроуправление морфологией
Без нашего участия в организме происходят мириады процессов. Какие-то белки экспрессируются в разных концентрациях, какие-то клетки делятся, сменяя другие, какие-то биологи методами синтетического морфогенеза выращивают дрозофил с любым конечным количеством лапок, влияя на концентрации веществ, управляющие делением клеток так, чтобы руки росли откуда положено[73]. А если завернуть экспрессию этих веществ на волевой, сознательный контроль через нервную систему? Не нравится форма носа? Не беда, через неделю отрастет другой. Привет, Тонкс! Вечно не хватает рук под то, чтобы держать одновременно паяльник, лупу, плату и чесать новый нос? Займусь отращиванием еще одной пары рук, за пару месяцев справлюсь. Это будет наш первый шаг по превращению в программируемую материю[74].
22. Терраформирующие синтетические экосистемы
Не то чтобы космическому человеку с прямым метаболизмом от аннигиляционного источника энергии обязательно нужна была атмосфера с 20% кислорода в каждом гравитационном колодце и березки[75], но когда начинаешь синтезировать экосистемы, становится трудно остановиться. Такие тектонические изменения не будут происходить быстро, но бессмертным некуда спешить. Я считаю достаточным доводом в пользу того, чтобы в конце 21-го века начать терраформирование и озеленение Марса синтетическими организмами, фразу «во-первых, это красиво».
Прогресс 20-го века определялся конструкциями, которые мы создавали для изменения мира вокруг. Я думаю, что прогресс 21-го века будет определяться тем, как мы научимся менять себя. И свое общество.