matveychev_oleg (matveychev_oleg) wrote,
matveychev_oleg
matveychev_oleg

Categories:

Мировой интеллектуал Ф.Дайсон о будущем


Фримен Дайсон соавтор Фейнмана по квантовой теории поля, номинант на Нобелевскую премию (он оказался четвертым в списке соапвторов, а премию дают максимум  трем), почетный доктор ряда университетов и академий, яркий и оригинальный интеллектуал совремнности, входящий десятку  самых умных современников, согласно различным рейтингам.
Дананя лекция была прочитана еще в  2004 году в Нью Джерси.
 На русском вышла в  журнале "Что нового в науке и технике"  № 1 за 2005 год

Разговор пойдет о биотехнологиях и социальной справедливости. Мне кажется абсолютно само собой разумеющимся, что биотехнологии фундаментально и во многих отношениях изменят наш мир в течение на­чинающегося столетия, что нашему миру самым отча­янным образом недостает социальной справедливости и что на нас на всех лежит обязанность использовать возможности, даваемые биотехнологией для достиже­ния целей социальной справедливости. И все-таки я больше люблю иметь дело с типичными примерами, не­жели с абстрактными принципами. Поэтому мое вы­ступление будет построено на нескольких сюжетах, ка­сающихся возможного будущего.
Всего таких сюжeтов восемь. Один их них о предсказании, которое осущеcтвилось. Еще один о предсказании, которое оказалось ложным. Остальные шесть о предсказаниях, которые могут оказаться истинными, а могут оказаться ложными. Жизнь - это игра случая, и то же можно сказать о науке. Чаще всего наука не может сказать нам, что про­изойдет. Но наука дает нам шанс, что произойдет то, что без науки никогда бы не произошло. Если мы проявим мудрость и правильно воспользуемся возможностями, предлагаемыми нам наукой, то покидаемый нами мир окажется немного лучше, чем тот, в который мы пришли. Нам не надо сейчас договариваться о том, что это «лучше» означает. Достаточно лишь согласиться, что это «лучше» включает некоторое смягчение тех ко­лоссальных несправедливостей и того колоссального неравенства, которыми мир изобилует сегодня.

1.Бытовые биотехнологии
Итак, первый сюжет о «приручении» биотехнологий. Я состою в комитете при Национальной академии наук с неуклюжим названием «Комитет по технологическим достижениям и предотвращению их применения с био­террористическими целями и угрозы биологической войны». Мы обсуждаем там со всей подобающей серьезностью апокалипсические сценарии развития событий, начало которым может быть положено использованием биологического оружия или иным злоупотреблением биоотехнологий. Мой первый сюжет родился, когда я ду­мал о том, как можно оживить наши дискуссии. Вставив его в свой доклад, я меньше всего ожидал, что комитет сoгласится с ним и даже включит в официальный отчет.
Пятьдесят лет назад в Принстоне я был свидетелем того, как математик Джон фон Нейман конструировал и собирал первый электронный компьютер, выполняющий некие операции в соответствии с заложенной программой. Фон Нейман не изобретал электронного ком­пьютера. В Пенсильванском университете один уже был за пять лет до этого и назывался ENIAC. То, что придумал фон Нейман, называется теперь software, программная начинка, позволяющая компьютеру быть до­статочно гибким и исполнительным. Именно комбина­ция «железа» и набитой на перфокартах «начинки» поз­воляла одной и той же машине и предсказывать погоду, и рассчитывать рост популяций живых существ, и тестировать различные проекты водородной бомбы.
Фон Нейман понимал, что его изобретение изменит мир. Он понимал, что потомки его машины станут незаменимы и в науке, и в бизнесе, и в государственном управле­нии. Но в его мыслях о будущем компьютер всегда предстaвлялся дорогим и громоздким. В его воображении компьютеры занимали центральное положение в струк­туре крупных исследовательских лабораторий или от­раслей промышленности. Он не мог представить себе компьютеры, уменьшающиеся в размерах и дешевеющие настолько, что с их помощью домашние хозяйки смoгyт заполнять налоговые декларации, а школьники ­ - выполнять домашние задания. Он совершенно не мог представить себе возникновения компьютерных игр как доминирующей черты повседневной жизни XXI ве­ка. Из-за компьютерных игр наши внуки растут теперь в неизбывной привязанности к компьютерам. Во благо или во зло, в беде или в процветании, пока смерть нас не разлучит, люди и компьютеры отныне связаны друг с другом более прочными узами, чем мужья и жены.

Какое отношение имеет эта история про фон Ней­мана, его компьютер и компьютерные игры к биотех­нологиям? А вот какое: существует близкая аналогия между представлениями фон Неймана о будущей роли компьютеров в интеграции и централизации и сего­дняшним общественным отношением к генной инженерии, как к делу крупных фармацевтических и агро­промышленных корпораций, подобных Monsanto. Об­щественное мнение склонно не доверять Monsanto, потому что Monsanto хочет вводить гены ядовитых пе­стицидов в продовольственные сельскохозяйствен­ные культуры; точно так же мы были склонны не дове­рять фон Нейману, потому что он хотел использовать свой компьютер для проектирования водородной бомбы. Вполне вероятно, что генная инженерия будет ос­таваться спорной и непопулярной до тех пор, пока она остается централизованной и сосредоточенной в pуках крупных корпораций.
Я вижу возможность более благоприятных перспек­тив для биотехнологической промышленности на пути, по которому пошло развитие вычислительной техники, - том самом пути, который проглядел фон Нейман, - на пути превращения громоздкого промышленного обору­дования в компактную бытовую технику. Первый шаг на этом пути не так давно уже был сделан, а именно тогда, когда в зоомагазинах появились генетически модифи­цированные тропические рыбки новых ярких окрасок. Для дальнейшего внедрения биотехнологий в быт их предстоит адаптировать для потребителя.
Недавно я провел замечательный день на Филадельфийском цве­точном шоу, крупнейшем в мире среди зрелищ такого рода, где цветоводы из разных стран показывали ре­зультаты своих трудов. Потом я посетил шоу рептилий в Сан-Диего, столь же впечатляющее зрелище, на кото­ром демонстрировались достижения селекционеров другого рода. Филадельфия показывает совершенство среди роз и орхидей, а Сан-Диего показывает совер­шенство среди ящериц и змей. Главная проблема для дедушки, пришедшего на шоу рептилий с внуком - вер­нуться домой с внуком, но без змеи. Каждая роза, или орхидея, или ящерица, или змея - это плод увлеченной и искусной работы. Тысячи людей, любителей и про­фессионалов всецело посвящают им свою жизнь. Пред­ставьте теперь, что случится, когда этим людям станут доступны методы генной инженерии. Появятся про­стые в употреблении наборы, с помощью которых вся­кий садовник сможет модифицировать гены своих роз и орхидей. Или такие же наборы для любителей голу­бей, попугаев, ящериц, змей, позволяющие до беско­нечности разнообразить этих животных. Любители со­бак и кошек, конечно же, получат свои наборы тоже.

Генная инженерия, однажды попав в руки детей и домашних хозяек, вызовет настоящий взрыв в разно­образии новых живых существ вместо заполнивших бесконечные поля монокультур, предпочитаемых большими корпорациями. Новые виды будут возни­кать и размножаться, занимая место тех, что были уничтожены монокультурным сельским хозяйством и промышленным развитием. Конструирование генома станет формой досуга, новым видом искусства, столь же творческим, как рисование или скульптура. Не­многие из этих новых существ окажутся шедеврами, но все они принесут радость своим создателям, а нашей флоре и фауне - разнообразие.
Последним шагом в приручении биотехнологии станут игры, устроенные примерно так же, как компьютерные, но которые позволят дошкольникам играть с настоящими семенами и яйцами, а не с их изображениями на экране. Играя в такие игры, дети научатся доверять тем существам, которых они выращивают. Победите­лем станет тот, кому удастся создать модифицированное зерно, из которого вырастет самый колючий кактус, или модифицированное яйцо, из которого вьлупится самый симпатичный динозавр. Эти игры окажут­ся связанными с грязью и возможной опасностью. Потребуются правила и установления, предохраняющие наших детей от угроз, которые они могут создавать для себя и для окружающих.

Прежде чем внедрение биотехнологий в быт примет массовый характер, мы должны будем ответить на пять важных вопросов. Первый: на какой стадии его можно будет еще остановить? Второй: понадобится ли его ос­танавливать? Третий: когда остановка будет невозмож­на или нежелательна, какие потребуются для него необ­ходимые ограничения? Четвертый: какова должна быть процедура установления этих ограничений? Пятый: на каком уровне эти ограничения должны вменяться как обязательные - на внутринациональном или на между­народном? При изучении каждого из этих пяти вопро­сов аналогия между компьютерными технологиями и биотехнологиями снова окажется полезной.
Большин­ство людей, использующих бытовые биотехнологии с преступными целями, окажутся, вероятно, мелкой ры­бешкой, вроде несовершеннолетних хакеров, распрост­раняющих
вирусы в интернете. Молодые люди, облада­ющие навыками биохакера, также окажутся полезными национальным властям или международным органам для обнаружения и обезвреживания любой крупной противозаконной деятельности. В далекой перспекти­ве, когда биотехнологии распространятся по всему ми­ру, наши шансы избежать крупномасштабного биотер­роризма будут связаны именно с возможно широким об­меном информацией о последних достижениях.
На этом мое обращение к биовоенному комитету за­канчивалось. Как вы видите, в нем больше задавалось вопросов, чем предлагалось ответов. И все они опира­лись на прогнозы. Я раздавал предсказания налево и на­право, с большой свободой пользуясь будущим време­нем. Я рассказал свою историю, как будто она была правдивой. Но я оставляю вам судить, насколько вы хо­тите ей верить. Только помните, что это всего лишь ис­тория, а не прогноз.

2. Дарвинистская интерлюдия
Моя вторая история связана еще с одним заседанием, на котором я недавно присутствовал. Оно проходило в городе Портленд, штат Орегон. Это заседание называ­лось OSCON по первым буквам от Ореn Source Convention (Соглашение об открытом коде) и было го­раздо менее формальным и более приятным. Его орга­низовала группа людей, называющих себя «гиками» (geek - человек, одержимый страстью ко всему совре­менному, чаще всего специализируется на компьюте­рах). Многие из них бросили колледж и создали собственные программистские фирмы. Всего на этой встрече было около тысячи гиков, большинство из них были людьми юными, склонными к авантюрам и интересующимися множеством других вещей, кроме своего будущего богатства.
Одного из тех, с кем я там познако­мился, звали Брюстер Кале, и он был основателем пред­приятия, называющегося Internet Archive. Он поставил перед собой цель собрать и оцифровать литературу все­го мира, на разных языках, и через интернет сделать ее доступной для всех желающих. У него был хороший старт - три базы данных в Сан-Франциско, Амстердаме и Александрии на сайте античной литературы. Он соби­рается создать еще две - в Индии и Китае. Каждая его ба­за должна содержать полную копию всего архива, так что наследие мировой литературы выживет, даже если четыре из пяти будут плохо поддерживаться или разру­шаться. Архив будет охватывать сто миллионов томов, или несколько петабайт информации. Один петабайт ­это миллиард мегабайт. При современных средствах хранения информации для этого нужна комната сред­них размеров, а ее содержание обойдется значительно дешевле, чем большая библиотека, необходимая для размещения такого количества книг.
Кале объединяла с другими участниками встречи об­щая вера в программное обеспечение с открытым ис­ходным кодом. Это означает, что их компании исполь­зуют и производят компьютерные программы, исход­ный текст которых доступен каждому, как у операцион­ных систем UNIX или LINUX, и всякий желающий мо­жет его свободно копировать и модифицировать. Все участники встречи питали стойкое отвращение к ком­паниям вроде Мicrоsоft за то, что те держат в секрете исходные тексты своих программ. По их наблюдениям, защищенные авторским правом программы Билла Гейт­са полны «дыр». В «открытом софте» «дыр» гораздо меньше, потому что пользователям разрешается их «латать»; более того, такая «штопка» даже приветствуется. Для них путь к достижению свободного от ­«дыр» и удобного для пользователя программного обеспечения - в свободном распределении интеллектуальной собственности. Внутри этого сообщества мы полагаемся на успехи друг друга, избегая общих ошибок.

В Портленде я говорил о сходстве, которое я вижу между движением «открытого кода» в мире программирования и движением «открытого генома» в мире био­логии. Точно так же, как индустрия программирования делится между «открытым кодом» с одной стороны и Биллом Гейтсом с другой, мир биотехнологий делится между международным исследовательским сообществом, верящим в открытые базы данных с одной стороны и Крейгом Вентером и Уильямом Хейзелтином с другой. Вентер и Хейзелтин основали компании Celera Genomics и Ниmап Genome Sciences, чтобы делать деньги, продавая доступ к своим базам данных, которы­ми они владеют как частные лица. Обе компании много инвестировали в исследования и опубликовали боль­шую часть своих открытий. Но они остаются привер­женцами частного владения интеллектуальной собственностью. Подобно Биллу Гейтсу Вентер и Хейзелтин филантропы, но они, как и Билл Гейтс, филантропы на своих условиях. Они ни за что не выпустят из своих рук курицу, несущую золотые яйца.
Я говорил собравшимся приверженцам «открытого кода» еще об одной разновидности кооперативности у биологов. Вдобавок к созданию свободного доступа к своим генетическим базам данных, они могут обмени­ваться генами. Если различные члены сообщества полу­чают равный доступ к одним и тем же генам физически, то выражение «открытый код» получает новое значе­ние. Свободно обмениваясь генами, биологическое со­общество пожнет те же преимущества, что и сторонни­ки «открытого кода», обменивающиеся программным обеспечением. Я тогда предположил, что такой свобод­ный обмен позволит за несколько десятилетий повто­рить всю историю жизни на Земле, на которую потре­бовались миллиарды лет.

Карл Везе (Carl R.Woese) - крупнейший эксперт в мире по микробиологической таксономии. Он изучал родословные мик­робов, прослеживая сходства и различия в их геномах, и обнаружил крупномасштабную структуру дерева жиз­ни, в котором все живые существа происходят от трех первичных корней. Он опубликовал полемиче­скую и многое объясняющую статью под заголовком «Новая биология для нового столетия». Она появилась в июньском номере за 2004 год журнала Microbiology and Molecular Biology Reviews. (и позже Biology's next revolution, Nature, 24 Jan 2007 -- NW)

Его главный тезис состо­ит в том, что редукционистская биология, практиковав­шаяся на протяжении последних ста лет, безнадежно ус­тарела и что новую синтетическую биологию следует строить на основе понятий «сообщество» и «экосисте­ма» вместо «генов» и «молекул». Несколько в стороне от этой основной темы он поднимает не менее важный и глубокий вопрос: когда началась дарвиновская эволю­ция? Под «дарвиновской эволюцией» он подразумеваетэволюцию в том смысле, в каком ее понимал Дарвин: ос­нованную на борьбе за выживание не скрещивающихся между собой видов. У него есть доказательства, что дарвиновскую эволюцию невозможно проследить до само­го момента возникновения жизни. Сравнение геномов древнейших родов живых существ обнаруживает масси­рованную передачу генетической информации от одно­го рода к другому. В те начальные времена превалировал процесс - он называет его «горизонтальная передача гена» - обмена генами между несвязанными друг с другом видами. И чем дальше мы уходим во времени, тем отчетливее он превалирует.
Ко всему, что пишет Карл Везе, даже если это явные спекуляции, следует относиться серьезно. В своей ста­тьe о «новой биологии» он постулирует «золотой век» додарвиновской жизни, когда горизонтальная передача генов была всеобщей и отдельных видов не существовало. Жизнь тогда представляла собой сообщество разнообразных клеток, делящихся своей гентической информацией, так что удачный химический трюк или каталитический процесс, «придуманный» одним существом, мог быть унаследован всеми. Эволюция была общим делом, все сообщество достигало высшей метаболической и репродуктивной эффективности, когда в нем распределялись гены наиболее эффективных кле­ток. Эволюция могла быть быстрой. Новые химические средства могли развиваться одновременно очень непо­хожими клетками, работающими параллельно, и затем собираться в некой единой клетке благодаря горизон­тальной передаче генов. Но вдруг, в один недобрый день, некая клетка, напоминающая примитивную бакте­рию, случайно обогнала своих соседей на один шаг по эффективности. Эта клетка, на три миллиарда лет пред­восхищая Билла Гейтса, обособилась от сообщества и спрятала свои преимущества. Ее потомки образовали первый вид, зарезервировав свою интеллектуальную собственность исключительно для своего частного ис­пользования. Обладая превосходящей эффективнос­тью, вид продолжал процветать и эволюционировать независимо, в то время как все остальное сообщество продолжало свою коммунальную жизнь. Прошло еще несколько миллионов лет, и еще одна клетка отделилась от сообщества, образовав новый вид. Так оно и продолжалось до тех пор, пока от сообщества ничего не оста­лось и вся жизнь не оказалось поделенной на виды. На­чалась дарвинистская интерлюдия.

Дарвинистская интерлюдия длится уже два или три миллиарда лет. Наверное, она заметно затормозила ход эволюции. Базисные биохимические механизмы жизни эволюционировали очень быстро на протяже­нии первых нескольких сотен миллионов лет додар­виновской эры и очень мало изменились в течение последующих двух миллиардов лет микробиологичес­кой эволюции. Дарвиновская эволюция очень мед­ленна, потому что отдельные виды, однажды возник­нув, медленно развиваются. Дарвиновская эволюция требует, чтобы существующие виды подчистую выми­рали, чтобы их могли замещать новые виды.
Ход эво­люции на последних стадиях дарвиновской интерлю­дии удалось ускорить благодаря трем инновациям. Первой стало половое размножение, реализовавшее горизонтальную передачу генов внутри одного вида. Второй инновацией стала многоклеточная организа­ция, которая открыла целый новый мир всевозмож­ных форм и функций. Третья инновация связана с формированием мозга, открывшем еще один новый мир - координированных ощущений и действий - и до­стигшем своего пика в эволюции глаз и рук. На протя­жении всей дарвиновской интерлюдии случайным образом открывались новые возможности для эволю­ционных опытов благодаря массовому истреблению видов в результате извержений вулканов или столк­новений с астероидами.
Сейчас, по прошествии трех миллиардов лет, дарви­новская интерлюдия закончилась. Она разделяет два периода горизонтальной передачи генов. Эпоха дарви­новской эволюции, основанной на борьбе видов за вы­живание, пришла к концу около десяти тысяч лет на­зад, когда один-единственный вид, Ноmо Sapiens, на­чал доминировать в биосфере и реорганизовывать ее. С того времени культурная эволюция сменила биологи­ческую в качестве основной движущей силы прогресса. Культурная эволюция идет не по дарвиновским зако­нам. Культуры в значительно большей степени распространяются благодаря горизонтальной передаче идей, чем путем генетического наследования. Культурная эволюция, темпы которой в тысячу раз превосходят темпы эволюции дарвиновской, привела нас в новую эру культурной взаимозависимости, которую мы назы­ваем «глобализацией». И вот теперь, в течение послед­них тридцати лет, Ноmо Sapiens возродил древнюю до­дарвиновскую практику горизонтальной передачи ге­нов, с легкостью передавая гены микробов растениями животным и размывая границы между видами. Мы быстро переносимся в постдарвиновскую эру, когда ви­ды прекратят свое существование, принципы «откры­того кода» будут управлять обменом генами, а эволю­ция жизни снова станет коммунальной. Таков финал в моем втором сюжете. (прогноз понемногу сбывается - NW, 2007)

З. Биология «открытого кода» и солнечная энергия
Мой третий сюжет - о взаимосвязях биологии «откры­того кода» и солнечной энергии. Я исхожу из предполо­жения, что в постдарвиновскую эпоху биотехнологии займут свое место в быту подобно тому, как компьютер­ные технологии нашли в нем свое место в течение по­следних тридцати лет. Едва вырастет поколение детей, так же хорошо разбирающихся в биотехнических иг­рах, как наши внуки сейчас разбираются в компьютер­ных играх, и биотехнологии перестанут казаться чем-то чужим и враждебным. В эпоху биологии «открытого ко­да» магия генов станет доступной каждому обладающе­му воображением и элементарным навыком ее исполь­зования. Тем самым для биотехнологии окажется от­крытым путь к основному руслу экономического разви­тия, чтобы помочь разрешить некоторые социальные проблемы и улучшить условия существования человече­ского общества на Земле.
Растение - это существо, использующее энергию сол­нечного света, чтобы преобразовывать воду, углекис­лый газ и другие простые химические соединения в корни, листья и цветы. Чтобы жить, ему нужно соби­рать солнечный свет. Но использует его растение с очень низким кпд. Наиболее эффективные сельскохо­зяйственные культуры, такие как сахарный тростник или кукуруза, перерабатывают в химическую энергию около одного процента падающего на них солнечного света. У силиконовых солнечных батарей, изготовлен­ных искусственно, этот показатель намного лучше. КПД ячеек силиконовой батареи, преобразовывающей свет в электроэнергию, - 15 процентов, а электрическая энергия может быть преобразована в химическую без особых потерь.
Мы вполне можем себе представить что в будущем, когда искусство генной инженерии будет в достаточной степени освоено, будет возможно выра­щивать культуры с силиконовыми листьями, способны­ми крнвертировать солнечный свет в химическую энер­гии с кпд, вдесятеро превышающим кпд природного растения. Эти искусственные сельскохозяйственные культуры потребуют вдесятеро меньшей площади поса­док для производства того же количества биомассы. ­Они будут усиленно использовать солнечную энергию, не занимая лишней земли. На вид они будут почти таки­ми же, как природные растения, только их листья будут черными, а не зелеными. И вот вопрос, который я хочу задать: сколько времени нам понадобится на выращива­ние растений с черными листьями?

Если бы естественная эволюция растений направля­лась потребностью использовать солнечную энергию свысоким КПД, то листья всех растений давно уже были бы черными. Очевидно, эволюцию определяли другие факторы, в частности потребность избегать перегрева­ния. Для растения, растущего в условиях жаркого кли­мата, важно обладать способностью отражать как мож­но больше солнечного света, не используемого для рос­та. Там в нем нет недостатка и нет необходимости ис­пользовать его с максимальным КПД. Хлорофилл в лис­тьях растений эволюционировал таким образом, что он поглощает только полезные красную и синюю компо­ненты, отражая зеленую. Так можно объяснить, почему у тропических растений зеленые листья. Но эта логика не объясняет, почему зеленые листья и у северных рас­тений, растущих там, где солнечного света мало. Навер­ное, в таких местах, как Аляска или Исландия, нет опас­ности перегрева, и растения с черными листьями, эф­фективнее использующие солнечный свет, были бы ус­тойчивее в процессе эволюции. По каким-то непонят­ным причинам естественных растений с черными лис­тьями все-таки никогда не было. Почему? Возможно, мы не поймем причин, по которым природа избегала этого пути, пока не пойдем по нему сами.
После того как мы пройдем этот путь до конца и со­здадим леса чернолиственных растений, использую­щих солнечный свет вдесятеро эффективнее, чем при­родные, мы окажемся перед лицом новой связки при­родоохранных проблем. Кто получит право выращи­вать чернолиственные растения? Останутся ли они ис­кусственно культивируемыми или будут вторгаться в природную экологию, постепенно изменяя ее? Что де­лать с силиконовыми отходами, производимыми эти­ми растениями? Будем ли мы в состоянии спроектиро­вать и организовать целую экологию микробов, гри­бов и червей, питающихся силиконом, чтобы сбалан­сировать чернолиственные растения и остальную при­роду, создав в ней циклы круговорота силикона? Сей­час уже ясно, что XXI век принесет с генной инжене­рией новые мощные средства манипулирования био­сферой. Вместе с ними возникнут и новые проблемы, и новая ответственность.

ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ
Tags: биология, будущее, нанотехнологии, наука, прогноз, хай-тек
Subscribe
promo matveychev_oleg february 3, 2019 18:05 70
Buy for 100 tokens
Эта книга — антидот, книга-противоядие. Противоядие от всяческих бархатных революций и майданов, книга «анти-Джин Шарп», книга «Анти-Навальный». Мы поставили эксперимент. Когда книга была написана, но еще не издана, мы дали ее почитать молодому поклоннику…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic
  • 2 comments