перейти на мобильную версию сайта
да
нет

Состояние науки Искусственная жизнь, розыск преступников с помощью комаров, роботы-футболисты и еще 16 достижений современной науки

«Афиша» составила неполный список удивительных достижений науки, которые уже случились или скоро произойдут, — и попыталась рассказать о них доступным языком.

архив

1. Искусственные части тела

1. Искусственные части тела

бионика, протезирование, медицина, офтальмология

Механические протезы уже подключаются к человеческому организму и могут обмениваться сигналами с нервной системой. Существуют бионические руки, которые даже сейчас сильнее и быстрее настоящих. И прототипы бионических линз с электронным изображением, способные в будущем заменить экраны компьютеров. Другие технологии движутся в сторону изображения, которое будет висеть перед глазом. Технически это не очень сложно: либо создается проекция из небольшого устройства над глазом, либо в контактную линзу встраивается экран.

 

Дэвид Гоу

основатель компании Touch Bionics

«Одна из наших последних разработок, бионическая рука i-Limb, во многом даже превосходит настоящую человеческую руку. Она быстрее, может поднимать более тяжелые вещи, плавно двигаться. И уж точно она производит меньше шума, чем существующие протезы. Технология новая, и она постоянно развивается — мы даже думаем, не придется ли специально снижать возможности нашей искусственной руки. Это вопрос этики, и он касается всего того, что работает лучше, чем человеческий организм, — ведь пациент может навредить себе или окружающим. Эта штука действительно может быть опасной! Мы должны относиться к этому особенно серьезно еще и потому, что протез нужно соединять непосредственно с человеческим телом: он не должен быть слишком тяжелым — в частности, чтобы никак не повредить опорно-двигательную систему».

 

Бабак Парвиз

профессор Вашингтонского университета, создатель бионической линзы

«Контактные линзы с виртуальными дисплеями (их еще называют «бионические глаза») обладают огромным потенциалом. Водитель или пилот, ­например, будет иметь возможность проецировать перед собой показатели приборов, а геймеры и интернет-пользователи могут быть куда менее стесненными в своих движениях. Даже мы сами не до конца представляем, как все это можно ­использовать, только предлагаем базовую технологию. Плюс ко всему эти линзы не только смогут позволить человеку приобрести «суперзрение», но и, наоборот, дадут заглянуть внутрь себя, чтобы, например, оценить важные показатели организма. Пока мы работаем с дисплеями на несколько пикселей, но перспективы многообещающие».

 

Оглавление

1. Искусственные части тела 11. Лекарства от всех болезней
2. Бозон Хиггса 12. Искусственный мозг
3. Климат по заказу 13. Программирование детей и взрослых
4. Розыск людей по ДНК 14. Киборги
5. Ядерная энергия в стакане 15. Искусственные органы
6. Нанороботы 16. Колонизация планет
7. Биологическое топливо 17. Отмена старения
8. Роботы-футболисты 18. Распознавание мыслей
9. Искусственная жизнь 19. Человек летающий
10. Автономные машины

2. Бозон Хиггса

2. Бозон Хиггса

физика, большой адронный коллайдер, квантовая теория поля, стандартная модель

В принципе, результатом работы Большого адронного коллайдера может стать примерно что угодно — от открытия новых измерений и вселенных до создания черной дыры, в которую провалится планета Земля. Однако главная цель его создания — обнаружение и исследование бозона Хиггса, существующей пока только гипотетически элементарной частицы, которая должна доказать правомерность так называемой Стандартной модели, описывающей практически все виды взаимодействия элементарных частиц. Проще говоря, ее открытие способно перевернуть наши представления о том, как устроена Вселенная.

 

Брайан Кокс

физик, сотрудник Большого адронного коллайдера, автор книги «Чудеса Вселенной» и одноименной серии передач на канале Discovery

«Главный вопрос — это происхождение и масса Вселенной. Правда главный — потому что это важнейшая часть квантовой теории поля, которая, в свою очередь, описывает наше представление о трех из четырех главных сил природы. Если задаться вопросом, как мы вообще представляем себе устройство Вселенной, то окажется, что базовых вещей всего две. Это теория относительности, которая описывает гравитацию (самую слабую силу во Вселенной, от нее зависят форма пространства и времени и все такое прочее), — и квантовая теория поля, которая описывает все остальное. В частности — то, откуда в принципе появляется материя. Сами понимаете, это страшно важно. Соответственно, существует теория хиггсовского механизма и возникающего в нем бозона Хиггса. И наша задача — подтвердить ее или опровергнуть. На данном этапе у нас есть несколько намеков на то, что теория верна, но намеки — это не научный термин; я очень надеюсь, что в течение нескольких месяцев мы сможем дать абсолютно точный ответ. По крайней мере в первый раз у нас есть хоть какое-то подтверждение, что все наши предположения — это не бессмыслица: недавние эксперименты показали, что в определенных обстоятельствах наблюдаются явления, которые без бозона Хиггса не могли бы происходить; кроме того, у нас есть приблизительная масса в 140 гигаэлектронвольт — и это тоже совпадает с расчетами массы бозона. Что может случиться дальше? Ну, от этой маленькой частицы зависит вся теория. В частности, мы, возможно, наконец поймем, что такое темная материя: из нее на 96 процентов состоит Вселенная, и мы пока не знаем о ней почти ничего. Мы также, возможно, поймем, что такое темная энергия, благодаря которой Вселенная расширяется. Кроме того, теория Хиггса пока не объясняет существование высшего кварка, сверхтяжелой элементарной частицы, которая в 180 раз тяжелее протона, — и мы не знаем почему. Ну и так далее. Это как дверь, которая была закрыта десятилетиями. Меня часто спрашивают: ну ладно, вам, физикам, это важно, но причем тут мы, обычные парни? Да притом. Теория, которой мы занимаемся, касается фундаментальных свойств природы — и она может изменить все: технологии, химию, биологию, что угодно. Я бы сравнил нынешний период в развитии науки с тем, что мы имели в конце XIX века. Тогда тоже казалось, что осталось узнать какие-то мелочи — что такое атомы, спектр света. Но когда мы их узнали — оказалось, что это полностью меняет мир, в котором мы живем. Мы получили квантовую теорию, теорию ­относительности — ту базу, благодаря которой во многом стал возможен XX век. И сейчас, мне кажется, мы на пороге подобного взрыва. И он станет возможен благодаря Большому адронному коллайдеру».

 

Оглавление

1. Искусственные части тела 11. Лекарства от всех болезней
2. Бозон Хиггса 12. Искусственный мозг
3. Климат по заказу 13. Программирование детей и взрослых
4. Розыск людей по ДНК 14. Киборги
5. Ядерная энергия в стакане 15. Искусственные органы
6. Нанороботы 16. Колонизация планет
7. Биологическое топливо 17. Отмена старения
8. Роботы-футболисты 18. Распознавание мыслей
9. Искусственная жизнь 19. Человек летающий
10. Автономные машины

3. Климат по заказу

3. Климат по заказу

геоинженерия, метеорология, глобальное потепление, химия

Человек уже давно меняет макроклимат — в основном к худшему. Геоинженерия возникла в противовес — для того чтобы вернуть климат в исходное положение. Делать это можно разными способами: от распыления в стратосфере двуокиси серы, которая поглощает солнечную радиацию, до насыщения океана ионами железа, чтобы стимулировать фотосинтез и размножение фитопланктона (и, как следствие, уменьшить содержание углекислого газа в воздухе). В 2013 году комиссия ООН решит, стоит ли использовать геоинженерию для борьбы с глобальным потеплением.

 

Ученые предложили создать плавучие станции, которые бы выбрасывали в облака соленую морскую воду. За счет этого повысится их способность отражать солнечные лучи

Пол Крутцен

профессор департамента атмосферной химии Университета Макса Планка, лауреат Нобелевской премии по химии

«Мы живем в новой геологической эре — антропоцене. Человек стал очень сильно влиять на климат: это началось с изобретением паровых машин, примерно в 1880-х годах. Тогда содержание метана, углекислого газа и оксидов азота поползло вверх. Колебания в составе атмосферы — это нормально, природа так или иначе обеспечивает их сама. Но я бы не рассчитывал на то, что сама природа поможет нам нивелировать те негативные эффекты, в возникновении которых мы и повинны. Можем ли мы что-то сделать с парниковым эффектом и глобальным потеплением? Да — прежде всего нам надо выбрасывать в атмосферу меньше углекислого газа. Переходить на альтернативные источники энергии. Но еще мы можем постараться как-то изменить свойства атмосферы, заставить ее отражать больше солнечной энергии, насыщая атмосферу, например, соединениями серы. В естественных условиях это делают вулканы, но мы не можем их контролировать. Мы с коллегами разрабатываем компьютерные модели, рассчитывающие последствия таких воздействий. И вы знаете, в компьютере это все работает очень неплохо. Температура на самом деле нормализуется».

 

Оглавление

1. Искусственные части тела 11. Лекарства от всех болезней
2. Бозон Хиггса 12. Искусственный мозг
3. Климат по заказу 13. Программирование детей и взрослых
4. Розыск людей по ДНК 14. Киборги
5. Ядерная энергия в стакане 15. Искусственные органы
6. Нанороботы 16. Колонизация планет
7. Биологическое топливо 17. Отмена старения
8. Роботы-футболисты 18. Распознавание мыслей
9. Искусственная жизнь 19. Человек летающий
10. Автономные машины

4. Розыск людей по ДНК

4. Розыск людей по ДНК

генетика, криминалистика, генетический паспорт

Генетика дает неограниченные возможности для идентификации личности и прогнозирования болезней. По анализам ДНК уже ловят преступников, а в скором времени у них могут появиться генетические паспорта. Пока подобные технологии используют с осторожностью. Елена Ванина поговорила с генетиком Павлом Ивановым, лаборатория которого работает с самыми сложными криминальными случаями.

 

— Что такое генетический паспорт?

— Это понятие ввели специалисты, чтобы люди, не связанные с наукой, понимали, о чем идет речь. Формы у этого паспорта могут быть самые разные. Главное — генетические характеристики невозможно подделать. Окурок, который найден на месте преступления, курил убийца или кто-то другой? Метод генетической экспертизы позволяет дать на это очень точный ответ.

— Что вносится в этот паспорт? Это же не расшифровка генома конкретного человека?

— Обычно достаточно и отдельного участка. Но 99,9% ДНК у всех людей абсолютно одинаковые. Поэтому прикладные генетики ищут наиболее информативные участки ДНК. И если мы создадим базы, где будут храниться образцы ДНК преступников, мы ускорим работу в разы.

— А ошибки в таком анализе быть не может?

— Вероятность очень небольшая. Но одно дело, когда сидит живой человек, у него взяли кровь свежую, проанализировали. А если это полуразложившийся труп? Или застиранные следы крови? Могут быть искажения или неадекватные результаты. ДНК тоже подвержена распаду. Это высокие технологии. И относиться к этому анализу нужно именно так. Иначе последствия будут травматические, и мы знаем такие примеры.

— Вы имеете в виду случай с Владимиром Макаровым, которого обвинили в изнасиловании собственной дочери?

— Да. Это ужасно.

— Вы ведь проводили повторную экспертизу, которая показала, что на самом деле никаких следов спермы ни Макарова, ни кого другого обнаружено не было?

— Нашу экспертизу следствие не приняло. Видимо, их устраивает тот результат. У нас очень подробно рассказано, что первая экспертиза была неверной, ее следует признать ничтожной. И результаты нужно аннулировать.

— А что все-таки произошло в первый раз? Была какая-то ошибка на уровне ДНК или чистой воды человеческий фактор и эксперт неверно интерпретировал данные, которые получил?

— Теоретически вопрос может быть поставлен так: тот, кто это делал, он квалифицированный человек? Если вы говорите — да, у нее отличная квалификация, пятнадцать лет стажа, она прошла у нас курс тематического усовершенствования, она является моей аспиранткой. Я не могу сказать, что она человек не грамотный. Иначе мне придется съесть свою шляпу. Но. Если человек все-таки грамотный, выходит, что он подонок. Потому что он знал, какие результаты он получил. Логика, к сожалению, только такая.

Павел Иванов был одним из первых ученых в стране, кто стал заниматься генетическими анализами применительно к криминалистике

— Что вам нужно, чтобы провести генетическую экспертизу? Кровь, ноготь, волос?

— Сейчас для такого анализа нам достаточно одной клетки человека, содержащей ДНК. Но это сложная задача. Вот у нас есть след на телефонной трубке. И криминалистам нужно узнать, кто именно брал эту трубку.

— Просто взяв трубку в руку, мы оставляем на ней свою ДНК?

— Да. Клетки с эпителия попадают на трубку — и все. Это называется «контактные следы». Даже по найденной одежде можно установить, кому она принадлежит. Без всяких видимых пятен — не обязательно, чтобы там было пятно крови. Так вот, телефонную трубку брали человек десять — и как выделить из них ту клетку, которая нужна? Сейчас есть такой метод: сделать смыв генетического материала с орудия преступления на специальную подложку. Дальше — клетки по ней распределяются и визуализируются на большом экране так, что вы можете видеть каждую из них. Потом вы берете что-то в виде фломастера и на экране обводите те клетки, которые вас интересуют. Система позволяет в режиме реального времени нажать кнопку, и микроскопический лазерный луч вырежет именно ту клетку, которая вам нужна. И все — у вас есть отдельная от других клетка, которую можно анализировать. И про нее можно сказать, чья она конкретно. Десять клеток так вырезали и увидели, что пять из них от одного человека, а пять от другого.

— Но если от человека не осталось физически никаких следов, если он просто дышал в комнате, можно как-то следы его обнаружить?

— Можно по крайней мере ответить на вопрос, был ли он в этой комнате. Есть уже сейчас довольно экзотические экспертизы, с помощью которых, например, однажды установили, что в этом помещении держали заложника. Там поймали комара, из комара добыли человеческую кровь, проанализировали — и оказалось, что это кровь именно того человека, которого искали. Если человек кашлянул, этого тоже может быть достаточно.

— Выходит, когда вы проводите исследования, нужно думать, относится этот материал к преступлению или нет. Ведь вокруг столько ненужных клеток может оказаться.

— Когда мы идем на чувствительные анализы, мы должны работать в стерильных условиях. Люди ходят, разговаривают, кашляют. Этот фон ничтожный, но мы его чувствуем. Можно случайно во время анализов вдруг увидеть в результатах кого-то из работников.

 

 

— Это биология. Может получиться через сто лет, а может не получиться через три месяца

 

 

— Поэтому у вас на двери лаборатории табличка висит: «Вход людям без генетического паспорта запрещен»?

— Ну это шутка, конечно. Но вообще, все люди, которые работают на экспериментах, протипированы, и у всех есть такие паспорта. Например, расследуется уголовное дело, и следы не очевидные. Какие-то мелкие следы крови есть, но есть еще и следы самого подозреваемого, кто-то обнимался с ним, кто-то в плечо плакал, прислонялся лицом. И мы не знаем, чьи следы важны, а чьи нет. Кто это? Преступник? Жертва? Исследователь? И здесь, повторюсь, и нам, и следствию нужно быть очень осторожными.

— Вам подходят старые вещественные доказательства? Из пятна крови, которому пять лет, можно извлечь нужную клетку?

— Послушайте, ну мы же кости Романовых идентифицировали! А они пролежали в земле 90 лет. Есть примеры, когда египетских мумий типировали. Это биология. Может получиться через сто лет, а может не получиться через три месяца. Зависит от того, в каких условиях материал хранился.

— С помощью пластической хирургии сейчас преступник может измениться до неузнаваемости. Вы говорите, что генетический паспорт подделать нельзя. В будущем это будет так же?

— Считается, что фальсифицировать его очень трудно. Но в будущем, скорее всего, будет возможно. По мере развития клонирования возникает опасность, что такие копированные клетки ДНК можно будет использовать для фальсификации вещественных доказательств. То есть можно будет подбросить нужное биологическое вещество на место преступления.

— Но так, чтобы кто-то влез в мою ДНК и поменял код, — это невозможно?

— Нет, можно заменить только ту часть, которая осталась на вещественном доказательстве. Как-то ее изменить или заменить на другую. Или специальными реагентами уничтожить. Генетика — наука быстрая, и уже были предложены подходы, которые, если это случится, позволят отличать реальную ДНК от искусственной. Так же как в природном продукте есть витамины, а в искусственном их нет. Здесь примерно то же самое.

— Генетическая экспертиза сейчас — это долгая процедура?

— Если нужно, можно работать день и ночь и сделать это за сутки. Можно вообще сделать анализ с помощью роботов. Это используется в случаях массовых катастроф или терактов. Падения самолетов — мы с ними работаем. Там известно число лиц, и мы должны определить, что останки всех людей найдены. Но часто возникает вопрос — не было ли на борту кого-то еще, кто не заявлен в списках. При таких авариях очень много фрагментов тел. Тысячи фрагментов. И все их до единого нужно проанализировать, чтобы исключить теракт. Именно для этого и есть роботы, которые позволяют за полтора-два часа обработать сотню образцов. У лаборантов и экспертов это бы заняло много дней.

— Можно предположить, что эти самые роботы в будущем позволят определять, кому принадлежит ДНК, не отходя от места преступления?

— Уже сейчас есть так называемые экспертные чемоданчики, которые позволяют весь цикл генетических исследований проводить в поле. Это очень дорого. Один такой чемоданчик стоит как хорошо укомплектованная лаборатория. Сейчас, кстати, для криминалистических целей пытаются чуть-чуть расширить традиционную сферу анализа — учатся прогнозировать по ДНК какие-то черты внешности. Для оперативных целей очень важно знать хоть что-то о подозреваемом: пол, возраст, этническая принадлежность.

— Это по ДНК можно определить?

— По ДНК все можно определить в конечном итоге. Это общая характеристика человека. Вся. Полная.

Первоначально метод генетической экспертизы назвали генетической дактилоскопией. Ученые поясняли, что, так же как при анализе отпечатков пальцев, в генах легко усмотреть специфический рисунок, который для нетренированного взгляда больше всего напоминает бар-код

— Сейчас генетический паспорт предлагают делать не только преступникам. Многие клиники предлагают пройти диагностику, после которой тебе составят паспорт, где будет прописано, к каким болезням у тебя есть генетическая предрасположенность…

— Генетические консультации — это принципиально другой жанр. Там смотрят особые гены, которые связаны с болезнями, наследственностью, предрасположенностями. А мы эти гены намеренно не смотрим. Судебные тесты направлены на нейтральные гены, которые с болезнями никак не связаны.

— То есть получаются два абсолютно разных документа?

— Совершенно верно. Если мы дойдем до того, что в качестве характеристики человека будут брать весь геном и будут просто соответствующие средства машинного анализа, когда в одном случае вам нужно определить совпадение с каким-то человеком, в другом — определить продолжительность жизни, тогда это будет один документ.

 

 

— Ученые понимали, что атомная энергия приведет к изобретению оружия массового поражения. Но они же не остановились

 

 

— Есть при этом такое мнение, что, если в какой-то момент генетическая паспортизация станет все-таки обязательной для всех, устройство общества в целом изменится. Если в моей карточке будет записано, что у меня будет со здоровьем и психикой, в нее явно захотят заглянуть страховые службы и работодатели…

— Работодатель, конечно, заинтересован в здоровом сотруднике больше, чем в больном. Потому что если этот больной у него на работе заболеет, придется оплачивать огромную страховку. А если заболевание можно будет увязать как-то еще и с профессиональной деятельностью? Конечно, работодателям захочется эту информацию получить. Дело в том, что любая корреляция не стопроцентная, это путь для спекуляций. Вам говорят: может быть, а может быть — нет. Ну так я лучше с вами связываться не буду, потому что мало ли что.

— Это же такой генетический фашизм на самом деле получается.

— Этого все и боятся. Это вещь обоюдоострая. Она как пользу несет, так и может привести к проблемам. Для таких анализов нужно понимать всю сложность общественного устройства. Для чего мы это делаем? Как это может быть использовано. Но мы же знаем, что прогресс не остановить. С атомной энергией ученые тоже понимали, что это приведет к изобретению оружия массового поражения. Но они же не остановились. Когда что-то открыли, останавливаться поздно. Все, поезд ушел.

— То есть мы приходим к извечной мысли, что то, насколько правильно будут генетические данные использоваться, зависит от того, насколько правильно будет устроено само общество?

— Конечно. Ведь мы боимся, что ядерное оружие попадет в руки отморозков? Боимся. Генетика может быть страшна только с социальной точки зрения. Если это будет общество ангелов без крыльев, они будут знать, кто потенциально может повредиться, и будут беречь его, мазать молоком и медом.

— А если это будет другое общество?

— Тогда будут кричать: Акела промахнулся. И в итоге сожрут.

 

Оглавление

1. Искусственные части тела 11. Лекарства от всех болезней
2. Бозон Хиггса 12. Искусственный мозг
3. Климат по заказу 13. Программирование детей и взрослых
4. Розыск людей по ДНК 14. Киборги
5. Ядерная энергия в стакане 15. Искусственные органы
6. Нанороботы 16. Колонизация планет
7. Биологическое топливо 17. Отмена старения
8. Роботы-футболисты 18. Распознавание мыслей
9. Искусственная жизнь 19. Человек летающий
10. Автономные машины

5. Ядерная энергия в стакане

5. Ядерная энергия в стакане

физика, термоядерный синтез

Неуправляемый термоядерный синтез существует — это атомная бомба. Плюсы управляемого синтеза очевидны: если энергию взрыва использовать не для разрушения, а с большей пользой, человечество получит мощнейшие источники энергии. Это возможно и сейчас, проблема заключается в неэффективности — пока что количество получаемой энергии меньше, чем количество, которое приходится тратить на синтез. Сейчас главная задача ученых — доказать, что эти исследования экономически и технически оправданы. Возможно, экспериментальный реактор появится в 2017 году во Франции.

 

Эд Моузес

директор Национальной лаборатории инициирования США

«Энергия термоядерного синтеза — это долгосрочное решение. Такой вид неиссякаемого — ну почти неиссякаемого — топлива, который еще и не оставляет никаких загрязнений углеродного происхождения. Наш проект уже на грани того, чтобы полноценно запуститься. Для наших целей мы используем топливные капсулы, а также самый большой, наиболее высокоэнергетический, мощнейший и точнейший лазер из всех когда-либо построенных — он останется таковым еще на долгие годы. Когда мы говорим о «воспламенении», то имеем в виду создание контролируемого термоядерного пламени в лаборатории — такого маленького Солнца на Земле. Коммерческая версия этой идеи может быть реализована где-то в 2030 году. Людям кажется, что у нас ничего не получится, потому что эта идея не сработала в шестидесятые, но и мобильных телефонов, знаете ли, в шестидесятых тоже не было. Мы именно что создадим энергию — как завещал нам Эйнштейн».

 

Оглавление

1. Искусственные части тела 11. Лекарства от всех болезней
2. Бозон Хиггса 12. Искусственный мозг
3. Климат по заказу 13. Программирование детей и взрослых
4. Розыск людей по ДНК 14. Киборги
5. Ядерная энергия в стакане 15. Искусственные органы
6. Нанороботы 16. Колонизация планет
7. Биологическое топливо 17. Отмена старения
8. Роботы-футболисты 18. Распознавание мыслей
9. Искусственная жизнь 19. Человек летающий
10. Автономные машины

6. Нанороботы

6. Нанороботы

кибернетика, нанотехнологии, робототехника, медицина

Полезный выхлоп нанотехнологий — роботы размером в одну миллионную метра. Их можно будет запускать в сосуды и чистить кровь. А можно — использовать в боевых действиях. Над технологиями работают General Electric и Hewlett-Packard, существуют десятки патентов. Объем инвестиций исчисляется миллиардами долларов.

 

Роберт Фрейтас

старший исследователь Института молекулярного производства в Пало-Альто

«Медицина использует массу технологий — от анестезии и рентгена до фармакогеномики и генной терапии. Но в настоящее время мы не умеем помещать части человеческих клеток именно туда, где они должны быть; реорганизовывать их так, чтобы достигать физиологически нормального состояния организма. Просто нет инструментов для такой работы. Тут и возникают нанотехнологии, которые помогут нам создать машины размером с бактерию, обладающие своими собственными моторами, манипуляторами и сенсорами. Эти нанороботы должны проникать с кровотоком в любой самый мелкий капилляр — и выполнять работу. Например, один из роботов — по имени «Микробоед» — мог бы уничтожать бактерии, как это делают иммунные клетки, только эффективнее. Или же можно представить себе робота под названием «Хромаллоцит», который занимался бы хромосомной трансплантологией — заменой поврежденных хромосом на искусственно созданные. Для этого нам потребуются нанофабрики, которые могли бы собирать углеродных нанороботов, — и мы над этим работаем. Первая задача — научиться соединять атомы углерода в нужной последовательности и получать новые «детали». Как раз из них можно будет создавать нанофабрики — а за ними последуют и роботы».

 

Оглавление

1. Искусственные части тела 11. Лекарства от всех болезней
2. Бозон Хиггса 12. Искусственный мозг
3. Климат по заказу 13. Программирование детей и взрослых
4. Розыск людей по ДНК 14. Киборги
5. Ядерная энергия в стакане 15. Искусственные органы
6. Нанороботы 16. Колонизация планет
7. Биологическое топливо 17. Отмена старения
8. Роботы-футболисты 18. Распознавание мыслей
9. Искусственная жизнь 19. Человек летающий
10. Автономные машины

7. Биологическое топливо

7. Биологическое топливо

химия, энергетика

Энергию и сейчас получают из сахара и кукурузы. Химик Дэниел Ноцера с помощью искусственного фотосинтеза создает то же органическое топливо — получается у него это в 10 раз эффективнее, чем у природы.

 

Дэниел Ноцера

профессор химии Рутгерского университета

«Мир не сможет быть чистым и безопасным, если мы не научимся контролировать энергию, которую используем. В следующие сорок лет нам понадобится больше энергии, чем та, которую может выработать любой из известных нам источников. Меня всегда интересовал солнечный свет как способ дать миру энергию. Когда мы выяснили, как превратить воду в кислород и водород, используя солнечный свет, мы сначала не поверили сами себе. Это было слишком здорово! Мы перепробовали много комбинаций веществ и в результате нашли удачное сочетание: электрод из оксида олова, допированного фтором, совместно с кобальт-фосфатным катализатором позволял эффективно получать кислород из воды при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении. Совмещаем его с другим электродом для получения водорода — и вода вместе с энергией солнечного света, преобразованной в электричество, превращается в источник топлива. Что это значит? Когда солнце светит, его можно брать и использовать, но когда оно заходит, начинаются проблемы. Если я сохраню солнечную энергию в зарядном устройстве, я смогу пользоваться ею и ночью, и когда угодно. Мы просто сделали так, что солнце может быть доступно постоянно. Теперь мы знаем, как превратить ваш дом в генератор энергии и источник топлива одновременно. Днем вы используете солнечные батареи на крыше, а часть этой энергии идет на разложение воды на кислород и водород. А ночью кислород и водород поступают в топливный элемент в подвале, и вы продолжаете пользоваться энергией, как вам удобно».

 

Оглавление

1. Искусственные части тела 11. Лекарства от всех болезней
2. Бозон Хиггса 12. Искусственный мозг
3. Климат по заказу 13. Программирование детей и взрослых
4. Розыск людей по ДНК 14. Киборги
5. Ядерная энергия в стакане 15. Искусственные органы
6. Нанороботы 16. Колонизация планет
7. Биологическое топливо 17. Отмена старения
8. Роботы-футболисты 18. Распознавание мыслей
9. Искусственная жизнь 19. Человек летающий
10. Автономные машины

8. Роботы-футболисты

8. Роботы-футболисты

робототехника, кибернетика, спорт

С 1997 года проводится соревнование RoboCup, объявленное с целью развития исследований в области искусственного интеллекта; цель, если в пределе, — чтобы роботы выиграли чемпионат мира по футболу 2050 года. Не факт, что так оно и будет, но RoboCup исправно проводится каждый год — в прошлом году он состоялся в Сингапуре; участвовали 500 команд из 40 стран.

 

Пока рост андроидного человека, которого учат играть в футбол, — 20 сантиметров. Одно из последних достижений — роботы-футболмсты научились падать так, чтобы детали не выходили из строя

Виктор Пахомов

руководитель российской команды RoboCup, сотрудник Института механики МГУ

«Когда заявили, что роботы в 2050 году выиграют чемпионат мира по футболу, в этом не было никакого подтекста — просто придумали дату, и все. В конце 1990-х казалось, что будет развитие, роботы создавались, робототехника серьезно развивалась, но в нулевых все зашло в тупик, дальше непонятно, куда двигаться. Все, что реально было разработать, вроде разработано. Андроидные человечки в RoboCup могут найти мячик, подойти, ударить, немного взаимодействовать друг с другом. Искусственный интеллект перестали развивать, потому что нет спроса. А главное, ­конечно, пропала красивая идея, выдохлась — ну непонятно, зачем нужна футбольная команда роботов. Формально чемпионаты RoboCup продолжаются, но там ничего нового за последние десять лет не происходило. Российская команда больше не участвует. Была мода на робочеловечков — и прошла. Может, все-таки в ближайшее время будут изменения, но произойдут плавно. Сейчас не нужно, чтобы роботы разговаривали, нужно, чтобы пол был чистый. Поэтому появились роботы-уборщики. Роботов, которых описывали в литературе и фантастике, нет. Даже если появляется инвестор, который хочет развития, результатов он все равно не видит. Это все грустно, но так».

 

Оглавление

1. Искусственные части тела 11. Лекарства от всех болезней
2. Бозон Хиггса 12. Искусственный мозг
3. Климат по заказу 13. Программирование детей и взрослых
4. Розыск людей по ДНК 14. Киборги
5. Ядерная энергия в стакане 15. Искусственные органы
6. Нанороботы 16. Колонизация планет
7. Биологическое топливо 17. Отмена старения
8. Роботы-футболисты 18. Распознавание мыслей
9. Искусственная жизнь 19. Человек летающий
10. Автономные машины

9. Искусственная жизнь

9. Искусственная жизнь

биология, расшифровка генома

В 2007 году американский ученый Крейг Вентер полностью расшифровал геном человека. В 2010-м, используя искусственный геном, он создал первую искусственную клетку. «Афиша» публикует интервью Крейга Вентера журналу Der Spiegel — о научных достижениях, неандертальцах и главном враге и сопернике Фрэнсисе Коллинзе.

 

— Когда светила генетики занялись расшифровкой человеческого генома, вы были их главным врагом. Они называли вас Франкенштейном, кровососом, Дартом Вентером и засранцем. Почему на вас так реагируют?

— Ну никому же не нравится быть побежденным — при помощи превосходящего интеллекта, планирования и технологий. Люди расстраиваются. Расшифровка генома должна была стать важнейшим этапом в истории биологии. Миллиарды государственных денег, направленные на один-единственный проект, — в биологии мы раньше никогда не видели такого. А потом приходит какой-то одиночка и побеждает всех, кто работал над этим годами. Нет ничего удивительного в том, что им это не понравилось.

— Кажется, ваши оппоненты боялись того, что вы захотите прибылей и превратите геном в частную собственность.

— Это полная чушь, и вы это знаете. Первоначально Фрэнсис Коллинз и другие люди, занятые в проекте «Человеческий геном», заявляли, что мои методы никогда не сработают. Когда они начали понимать, что были неправы, то перешли к личным нападкам и выдумали все эти штуки про владение данными о геноме. Все это абсурд. Зато это помогает продавать газеты.

— Исследования генома не всех радуют. Вы можете понять всеобщее беспокойство?

— Существуют две группы людей. Одни хотят знать информацию, другие предпочитают жить, как страусы, с головой в песке — ничего не зная. Страх основан на идиотской вере в то, что знающие последовательность ДНК обладают знанием обо всех аспектах жизни.

 

 

— Я разместил свой геном в интернете. Кое-кто считал, что страшнее ничего и быть не может. И что? Ничего не произошло

 

 

— То есть важность расшифровки генома в итоге не так уж и велика?

— Именно. Могу это утверждать, исходя из собственного опыта. Я разместил свой геном в интернете. Кое-кто считал, что страшнее ничего и быть не может. И что? Ничего не произошло.

— Расшифровка вашего генома показала лишь то, что воск в ваших ушах зачастую влажный.

— Это вы сами сказали. А что еще я узнал из собственного генома? Самую малость. Мы даже не могли с точностью судить о цвете моих глаз по моему геному.

— То есть проект «Человеческий геном» пока что практически не принес пользу медицине?

— Принес нулевую пользу, давайте будем точны.

— Он хотя бы дал нам какое-то новое знание?

— Конечно. Одиннадцать лет назад мы не знали, сколько генов имеется у людей. Многие оценивали эту цифру в районе 100000, некоторые доходили до 300000. Мы рассорились со многими, когда объявили, что генов в районе 40000! А потом оказалось, что их еще вполовину меньше.

— Почему так много времени уходит на то, чтобы применить результаты геномных исследований в медицине?

— Потому что на самом деле мы ничего не вывели из генома, помимо каких-то вероятностей. Как можно использовать увеличение риска на один или три процента в клинике? Эта информация бесполезна. Существовали ложные надежды. Возьмем синдром Луи-Бара, к примеру — ужасная болезнь. Нервная система вырождается, люди с этой болезнью часто умирают в 13–15 лет. Причина в дефекте одного лишь гена, но этот ген детерминирует развитие. Если ваше тело построено неправильно, вы не сможете принять волшебную таблетку, чтобы перестроить его. Мы всегда рассматривали отдельные гены, потому что это все, что у нас было. Когда люди теряют ключи ночью, они их ищут под уличным фонарем. Почему? Потому что там можно хоть что-то рассмотреть.

 

 

— Вы хотите увидеть город, скажем, Валенсию, а видите только стол в баре

 

 

— Но ключи на самом деле где-то в темноте?

— Точно. Почему люди думали, что человеческих генов так много? Потому что они предполагали, что на каждый признак найдется свой единичный ген. Если вам нужно излечить жадность, то вы меняете ген жадности, верно? Или ген зависти, который, думается, куда опаснее. Но выходит, что мы довольно сложно устроены. Если вам нужно узнать, почему кто-то заболевает Альцгеймером или раком, то недостаточно посмотреть на один ген. Для этого нужно видеть всю картину. Все равно что вы хотите увидеть город, скажем, Валенсию, а видите только стол в баре. Вы заметите ржавчину, но ничего не сможете узнать о Валенсии — кроме того что воздух, возможно, соленый. В случае генома мы находимся на том же уровне понимания. Мы не знаем ничего.

— Так, а наступит время, когда всю эту информацию можно будет собрать с целью получения реальных врачебных результатов?

— Для того чтобы это произошло, нам нужно куда больше информации: о химии вашего тела, вашей физиологии, всей истории болезней, о вашем мозге и вообще о всей вашей жизни. Нам бы понадобилось осуществить такую процедуру миллион раз на множестве людей и потом указать на корреляцию этих данных с генетической информацией.

— Приведет ли это в итоге к персонализированной медицине, которую всегда обещали генетики? Каждый человек получит персональное лечение, специально подстроенное под его генетический код?

— Еще одна из этих идиотских идей, с которыми все носились. «Ой, мы знаем ваш геном, теперь мы сделаем для вас вот это лекарство». Все совсем не так. Этому не бывать. Гораздо важнее использовать информацию из генома, говорящую о персональных рисках, и уменьшать их. Как бы то ни было, теперь у нас в распоряжении то, что станет одним из важнейших инструментов для интерпретации человеческого генома: первая синтетическая клетка. Она позволит нам ставить такие вопросы, которые были раньше недоступны.

— Когда прогресс в чтении генома застопорился, вы решили заняться переписыванием кода. Вы полностью секвенировали геном бактерии и использовали его в другой клетке. Как поживает тот микроб, которого вы создали?

— Лежит на полочке в холодильнике, все у него отлично. Мы сохраним его для истории.

— Вы поместили код в геном этой клетки. Его кто-нибудь расшифровал?

— Это первый геном в мире, включающий в себя адрес электронной почты. Пятьдесят ученых взломали код и написали нам об этом.

— Многие боятся того, что произойдет, если люди создадут новые формы жизни. Постоянно толкуют о том, что вы играете в Бога.

— Да, и мне это тоже кажется пугающим. Я ведь могу прочитать ваш геном, понимаете? Никто не был способен этого сделать за всю историю. Но дело не в божественных возможностях, дело в силе науки. Настоящая проблема состоит в том, что представление о науке в нашем обществе страшно поверхностно. Если мы хотим иметь достаточно воды, еды и энергии, не разрушив полностью планету, нам надо опираться на качественную науку.

— Некоторые ученые не исключают для себя веру в Бога. Фрэнсис Коллинз, например.

— Ему разбираться с этими тараканами, а не мне. Для меня есть либо вера, либо наука.

— То есть вы не считаете Коллинза настоящим ученым?

— Назовем его правительственным администратором.

— Чего дальше можно ждать от ваших исследований?

— Ну целей несколько. Нам нужно начать с создания мельчайших, простых клеток. Человеческая клетка слишком сложна — мы не имеем никакого представления о том, как она работает. Мы даже не знаем, как работает простейшая бактериальная клетка. Мы хотим узнать, каковы минимально необходимые компоненты для создания клетки, и для этого мы удалим все те гены, которые не являются принципиально важными. Но также мы пытаемся создать новые формы жизни для производства энергии, утилизации углекислого газа или производства химикатов.

— Сколько времени занимает создание таких новых форм клеток?

— Прямо сейчас у нас есть технологии для создания нескольких штук в день, а цель — создавать миллион в день.

— Когда ваши клетки научатся производить топливо для наших машин?

— А также пластик, асфальт, масло для нагревателей… Все, что мы производим из нефти, с какого-то момента будет создаваться бактериями или другими клетками. Случится это через пять, десять или двадцать лет, неясно. Почему у нас нет топлива, производимого бактериями, прямо сейчас — ну кроме спирта? Потому что нет такого пути эволюции, который привел бы к появлению организма, вырабатывающего большое количество биотоплива из CO₂. Мы должны его создать.

— Exxon Mobil по крайней мере впечатлены вашим видением…

— Да, они инвестируют 600 миллионов долларов в проект. Хорошая цифра, круглая. Все, что вам нужно, — это несколько новаторских идей и независимый источник финансирования, чтобы позволить делать вещи, о которых другие люди могут только мечтать.

— От расшифровки первого бактериального генома до завершения работы с человеческим геномом прошло восемь лет. Сколько времени пройдет от создания первой искусственной бактерии до создания первого синтетического человека?

— Пока что у нас нет причин синтезировать человеческие клетки. Я, например, фанат работы, сделанной какое-то время назад: там занимались дешифровкой генома неандертальца. Но ведь нам не нужно еще больше неандертальцев, правда? Нам и так их хватает.

 

Оглавление

1. Искусственные части тела 11. Лекарства от всех болезней
2. Бозон Хиггса 12. Искусственный мозг
3. Климат по заказу 13. Программирование детей и взрослых
4. Розыск людей по ДНК 14. Киборги
5. Ядерная энергия в стакане 15. Искусственные органы
6. Нанороботы 16. Колонизация планет
7. Биологическое топливо 17. Отмена старения
8. Роботы-футболисты 18. Распознавание мыслей
9. Искусственная жизнь 19. Человек летающий
10. Автономные машины

10. Автономные машины

10. Автономные машины

роботы, искусственный интеллект, кибернетика

Такие машины сейчас тестируют по всему миру. Помимо американских военных ученых тесты проводят Volvo, Volkswagen, Audi, BMW, General Motors, Nissan и Google — многие из них собираются начать продавать такие машины к 2020 году. Год назад микроавтобусы итальянской компании VisLab проехали без водителей 13000 километров от Пармы до Шанхая — в блоге экспедиции описываются встречи с российскими гаишниками, не понимающими, куда пропал водитель.

 

Себастьян Тран

профессор вычислительной и электротехники Стэнфордского университета, один из создателей Google Street View и разработчик проекта Google Driveless Car

«Для меня совершенно очевидно, что в будущем автомобили будут самоуправляемыми. Я уверен, что лет так через пятьдесят — а то и раньше — мы будем активно внедрять технологию, благодаря которой ваша машина станет одновременно и вашим личным шофером. Я и мои коллеги уже близки к этому. Как никогда. Я потерял в автокатастрофе близкого друга, когда нам было всего восемнадцать. А сколько людей в мире ежегодно гибнет из-за своих же ошибок? Глупо. Обидно. Я не хочу мириться с этим — и вот что я придумал. Вы садитесь в машину, называете конечную точку маршрута и занимаетесь своими делами — она сама доставит вас, куда следует. Фактически машиной управляет робот, который никогда не устанет, не будет считать ворон и не напьется. Естественно, самое сложное — это научить такого робота принимать правильные решения в самых разных ситуациях. На крыше машины установлено вращающееся устройство — это глаза. Спереди и сбоку расположена система радаров. А если мы откроем багажник, то увидим мозг нашего робота — кучу коробочек с проводами и разъемами. В частности, в его памяти хранится обширная база данных Google Maps, необходимая для навигации».

 

Оглавление

1. Искусственные части тела 11. Лекарства от всех болезней
2. Бозон Хиггса 12. Искусственный мозг
3. Климат по заказу 13. Программирование детей и взрослых
4. Розыск людей по ДНК 14. Киборги
5. Ядерная энергия в стакане 15. Искусственные органы
6. Нанороботы 16. Колонизация планет
7. Биологическое топливо 17. Отмена старения
8. Роботы-футболисты 18. Распознавание мыслей
9. Искусственная жизнь 19. Человек летающий
10. Автономные машины

11. Лекарства от всех болезней

11. Лекарства от всех болезней

медицина, вирусы

Болезнь Паркинсона

Главные победы: усовершенствованы нейро- и радиохирургические методы лечения, позволяющие ослабить некоторые из симптомов заболевания. Внедрен метод нейростимуляции, при котором электроды вводятся в мозг, а система управления ими — под кожу. Очень перспективным выглядит использование стволовых клеток, имплантируемых на место погибших нейронов.

Главные проблемы: до сих пор не существует адекватного лечения, большинство методов так или иначе устраняют лишь отдельные симптомы. Идеального препарата нет и не может быть, а результаты клинических исследований терапии путем введения генов до сих пор не опубликованы.

Главный герой: Майкл Дж.Фокс, он же Марти МакФлай из «Назад в будущее». Фокс и Мохаммед Али на протяжении долгого времени привлекают общественное внимание к этой проблеме, а основанный актером фонд остается важным источником финансирования исследований.

Майкл Дж.Фокс

актер

«Есть 30000 патологических состояний и заболеваний, которые предположительно могут быть вылечены с помощью стволовых клеток. Такая возможность в принципе существует. Вот только у конгресса нет на это денег».

 

Болезнь Альцгеймера

Главные победы: их мало. На данный момент одобрено только 4 препарата, но ни один из них не тормозит развития заболевания. Возможно, перспективным методом лечения можно считать иммунотерапию, направленную против отложения особого белка, амилоида. Эта технология разрабатывается во многих научных центрах — для объединения накопившейся информации был создан мощный открытый портал alzforum.org.

Главные проблемы: наиболее часто встречающаяся форма приобретенного слабоумия наращивает темпы своего распространения параллельно с увеличением продолжительности жизни населения планеты. По худшим прогнозам, к середине века число больных превысит 100 миллионов человек. Отсутствие понимания причин и механизмов развития заболевания не позволяет медикам поспевать за его распространением.

Главный герой: в отсутствие героев живых предпочтение отдается тем, чьи достижения в прошлом активно используются для изучения заболевания и ныне. Английская писательница Айрис Мердок последние свои романы писала в момент развития болезни Альцгеймера. Ее тексты стали объектом для изучения когнитивных нарушений на основе анализа общей структуры, синтаксиса, лексического разнообразия. Так, например, уменьшение словарного запаса, обилие повторов и неопределенных местоимений были связаны с ухудшением памяти. На основе этих закономерностей появилась диагностика заболевания на доклиническом этапе по текстовому анализу.

Cэр Теренс Пратчетт

писатель

«Я беседовал по крайней мере с тремя людьми, вылечившимися от опухолей головного мозга. С излечившимися от болезни Альцгеймера — никогда. Я шокирован тем фактом, что на исследования болезни Альцгеймера выделяется менее 3% от того финансирования, что идет на исследования рака»

 

ВИЧ

Главные победы: в развитых странах заметно снизились заболеваемость и смертность, предположительная продолжительность жизни инфицированных уже составляет 20–40 лет. Есть перспективы у исследования генотипа, определяющего устойчивость к ВИЧ-инфицированию, — то есть выявление «генов-кандидатов» и контролируемых ими путей антивирусной защиты.

Главные проблемы: доказанных случаев полного уничтожения вируса в организме человека нет — хотя спекуляции на эту тему вроде новости об излечении звезды «Лейкерс» Мэджика Джонсона пользуются популярностью. Все успехи имеют сугубо локальный характер и почти недоступны для развивающихся стран — по экономическим причинам. По данным последнего доклада ООН, в мире уже более 34 миллионов инфицированных, по показателям смертности болезнь остается в первой десятке, а адекватное лечение получает меньше половины больных.

Главные герои: меняются чуть ли не каждый день — на данный момент это две группы ученых. Первая, под начальством Патрика Киссера из Университета Юты, исследует синтетические гликопротеины лектины, способные связываться с ВИЧ и препятствовать его проникновению в клетки. Вторая — ею руководит профессор Луис Пикер из Орегона — создала вакцину, элиминирующую вирус иммунодефицита обезьян на основе измененного с помощью генной инженерии цитомегаловируса. Клинические испытания аналога могут начаться через три года.

Элиас Зеруни

экс-директор Национального института здоровья США

«В середине 80-х, когда мы впервые столкнулись с проблемой ВИЧ-инфекции, 50% пациентов были уже на терминальной стадии заболевания. Мы предполагали, что уже в очень скором времени около 80% наших больничных коек будут заполнены ВИЧ-инфицированными. Но мы добились успеха в разработке эффективной антиретровирусной терапии. Да, препараты крайне дороги, но я и еще сто раз потратил бы эти 12 миллиардов долларов, вместо того чтобы видеть, как умирают 200 тысяч молодых людей»

 

Сахарный диабет 2-го типа

Главные победы: последние годы активно начинают использоваться аналоги инсулина различного периода действия, позволяющие максимально удобно подстроить терапию под режим жизни человека. Были разработаны дозаторы-помпы с интегрированными устройствами для постоянного измерения уровня сахара в крови и программами автоматического расчета вводимой дозы. Мечты о создании искусственной поджелудочной железы уже не кажутся фантастикой. Активно исследуется влияние на обмен глюкозы инкретинов — гормонов желудочно-кишечного тракта.

Главные проблемы: в 2006 году сахарный диабет стал четвертым (после малярии, туберкулеза и ВИЧ) заболеванием, по борьбе с пандемией которого ООН приняла специальную резолюцию. По данным Всемирной организации здравоохранения, количество больных к 2030 году составит около 430 миллионов человек. В отличие от сахарного диабета 1-го типа, являющегося по своей сути агрессией организма по отношению к собственным клеткам, диабет 2-го типа — болезнь цивилизации, мало двигающейся и вредно питающейся (это подчеркивает и доходчивый англоязычный неологизм diabesity, «диабетожирение»). Правда, стоит отметить, что число страдающих ожирением заметно превышает число диабетиков — то есть здесь работают и генетические механизмы.

Главные герои: множество научных центров ведут исследования в совершенно разных направлениях. Наиболее фундаментальным можно считать открытие Дугласом Коулманом и Джеффри Фридманом гормона лептина, вырабатывающегося в жировой ткани и вызывающего подавление секреции инсулина и снижение чувствительности ткани к его воздействию.

Элиас Зеруни

экс-директор Национального института здоровья США

«Хронические заболевания — это новый вызов для нас на ближайшие 30 лет. Мы научились справляться с острыми краткосрочными состояниями, в том числе и инфекционной природы, но что делать с эпидемией ожирения, связанного с развитием сахарного диабета 2-го типа? Диабет приводит к сердечно-сосудистым, нефрологическим, даже офтальмологическим осложнениям. Таким образом, фастфуд определяет ход нашей эволюции»

 

Онкология

Главные победы: это самая востребованная и, как следствие, лучше всего финансируемая область инновационных исследований в медицине — экспериментальным методам лечения можно посвятить труд объемом с Большую советскую энциклопедию. Множество методов опирается на понимание первопричины онкопроцесса: так, в 2006 году Харальд цур Хаузен получил Нобелевскую премию за открытие роли папилломных вирусов в развитии рака шейки матки, что весьма кстати совпало с началом применения соответствующей вакцины. На данный момент зарегистрированы еще две вакцины — для борьбы с раком почки и предстательной железы. Крайне интересной выглядит перспектива использования анаэробных бактерий для, буквально, поедания опухоли изнутри. Программы скрининга на ранних стадиях заболевания, в свою очередь, тоже достигли замечательной эффективности.

Главные проблемы: многообразие и сложная взаимосвязь причин развития опухолей; теоре­тическая невозможность устранить влияние окружающей среды и практическая невозможность победить вредные привычки.

Главные люди: большинство людей всегда убеждены, что награды дают не тому и не за то, но в медицине они остаются достаточно точным мерилом научной влиятельности. В 2009 году Николас Лайдон и Брайан Друкер получили премию Ласкера за открытие препарата точечной терапии повсеместно фатального до того момента хронического миелолейкоза; Аксель Ульрих в 2010 году получил премию Вольфа за изучение факторов новообразования сосудов в опухолях.

Аксель Ульрих

молекулярный биолог

«Если мы научимся использовать технологию определения точечной цели, на которую может быть направлено наше лечение, то борьба с опухолями станет крайне эффективной: рак станет обычной хронической болезнью, что позволит пациентам жить нормальной жизнью»

 

Персонализированная терапия

Главные победы: первый значительный шаг к разработке персонализированной терапии (лечения, которое зависит от индивидуальных генетических особенностей человека) был сделан в 2005 году, когда профессор Джордж Черч запустил Проект персонального генома. Это позволило каждому из 10000 добровольцев получить максимальную информацию об особенностях собственного генотипа — и, как следствие, о возможных рисках развития болезней. На сегодняшний день генотипирование используют для подбора адекватной дозы препарата при лечении нарушений свертываемости крови, для оценки функциональной активности ферментов, влияющих на метаболизм лекарств, для точечной терапии рака молочной железы и яичников.

Главные проблемы: информация об индивидуальных рисках и предрасположенностях вызвала нездоровый интерес у работодателей и страховых компаний, что вполне может грозить возникно­вением дискриминации по генотипу: в США уже принят закон о запрете на использование генетической информации для оценки будущей работоспособности пациента. На данный момент разработка каждого препарата целесообразна только в отношении незначительного числа сложных и редких заболеваний (гемофилия, рассеянный склероз). Фармацевтические компании рассчитывают на то, что персональная терапия сведет роль врача до посреднической.

Главный герой: вышеупомянутый Джордж Черч, американский молекулярный генетик, профессор Гарварда. Черч стоял у истоков секвенирования генома человека в 1980-е годы.

Джордж Черч

молекулярный генетик, профессор Гарварда

«У нас есть 32 генома добровольцев, на которых мы тестируем наше программное обеспечение. Мой геном, вероятно, один из самых скучных. Крайне интересен, например, номер 6, так как там присутствует аллель гена, определяющего развитие гипертрофической кардиомиопатии. Что это значит? В один прекрасный день во время игры в баскетбол он может упасть замертво. Но пока это не является стандартом диагностики. Ну мы и рекомендовали ему стандартное дообследование»

 

Оглавление

1. Искусственные части тела 11. Лекарства от всех болезней
2. Бозон Хиггса 12. Искусственный мозг
3. Климат по заказу 13. Программирование детей и взрослых
4. Розыск людей по ДНК 14. Киборги
5. Ядерная энергия в стакане 15. Искусственные органы
6. Нанороботы 16. Колонизация планет
7. Биологическое топливо 17. Отмена старения
8. Роботы-футболисты 18. Распознавание мыслей
9. Искусственная жизнь 19. Человек летающий
10. Автономные машины

12. Искусственный мозг

12. Искусственный мозг

искусственный интеллект, биология

Разработки искусственного мозга делятся на три части: исследования возможностей человеческого мозга (это помогает в поиске лекарства от Альцгеймера и Паркинсона), дискуссии относительно того, возможно ли создать робота, который по своим способностям не отличается от человека (на данный момент кажется, что нельзя), и создание машины, эмулирующей работу мозга (по прогнозам, такая машина появится через 10–15 лет).

 

Анри Маркрам

директор проекта Blue Brain в Федеральной политехнической школе Лозанны

«Сейчас мы за один лишь год получаем столько информации о строении мозга, сколько не получили за весь XX век, например, каждые 12 месяцев публикуется порядка 50000 статей на эту тему. Проект Blue Brain был запущен, помимо прочего, для лучшей организации этого процесса. Мы хотим создать современную компьютерную исследовательскую среду, которая позволит конструировать модели мозга и составляющих его структур, а также симулировать отдельные процессы мозговой деятельности — как в норме, так и при патологии. И не только у человека, но и у животных. Если мы хотим узнать, как ведет себя какой-то белок внутри мозга, нам нужно иметь возможность поместить его в эту систему, чтобы поиграть с такой моделью. То есть мы варьируем тысячи параметров и смотрим, как именно она реагирует на то или иное воздействие. Blue Brain — это не моделирование в классическом понимании, а своего рода реверсивное проектирование. Мы пытаемся разобрать по полочкам и стандартизировать данные о мозге, чтобы иметь возможность экспериментировать с ними: искать корреляции и на основе полученных данных создавать инструменты, способные открывать новые биологические явления. Мы рассчитываем, что это пригодится фармацевтике и образованию, да и обычным пользователям, которые хотят узнать больше о том, как они думают».

 

Оглавление

1. Искусственные части тела 11. Лекарства от всех болезней
2. Бозон Хиггса 12. Искусственный мозг
3. Климат по заказу 13. Программирование детей и взрослых
4. Розыск людей по ДНК 14. Киборги
5. Ядерная энергия в стакане 15. Искусственные органы
6. Нанороботы 16. Колонизация планет
7. Биологическое топливо 17. Отмена старения
8. Роботы-футболисты 18. Распознавание мыслей
9. Искусственная жизнь 19. Человек летающий
10. Автономные машины

13. Программирование детей и взрослых

13. Программирование детей и взрослых

генная инженерия, генная терапия, медицина, клонирование

Генная инженерия в будущем позволит программировать собственных детей, выявляя генетические предрасположенности и меняя их на другие. Существуют известные эксперименты: родителям было известно, что вероятность возникновения рака груди их ребенка 80%. Они искусственно простимулировали производство яйцеклеток, оплодотворили их и выбрали те, где такой опасности не было. Генная терапия позволяет вносить изменения в ДНК живого человека. Слепого британского пациента таким образом в 2007 году сделали зрячим, заменив ему поломанный ген на исправный.

 

В своей лаборатории Сергей Киселев выращивает искусственные клетки и ищет лекарства от Паркинсона, рака, Альцгеймера и других сложно излечимых болезней

Сергей Киселев

руководитель отдела эпигенетики Института общей генетики им. Вавилова РАН, доктор биологических наук, профессор, лауреат премии Правительства РФ

О флуоресцирующих свинках

Зеленых флуоресцирующих свинок придумали ученые, которые в 2008 году получили Нобелевскую премию по химии «за открытие и развитие зеленого флуоресцентного белка». Исходно белок этот находится в кораллах и морских звездах, живущих глубоко-глубоко в пучине, куда не проникает солнечный свет. Там они выглядят скучно и блекло. Но если их поднять на поверхностность, они начинают светиться. Происходит это из-за того, что у них есть гены, кодирующие белки, которые в ультрафиолете источают чудесное сияние. Ученым это показалось очень забавным. Они этот ген проклонировали, изучили его структуру и стали активно использовать, вводя в разные клетки млекопитающих. Например, чтобы отслеживать бактериальные клетки. Это ведь очень удобно: вы можете визуально пометить потомство одной клетки и проследить, какое потомство от нее пошло и куда. Для этого надо просто осветить всю популяцию ультрафиолетом и посмотреть, какая ее часть светится, а какая нет.

 

О стволовых клетках

Все то же самое можно провернуть со стволовыми клетками. Мы берем стволовую клетку, вводим в нее этот ген, потом отправляем в организм — мышки, рыбки, свинки — и смотрим, где обнаружатся ее светящиеся потомки: куда они попали, в какие ткани, в какие органы и как в действительности они выполняют работу, которую должны выполнять. Зачем нужны флуоресцирующие поросята? Затем, что человек почти свинья. Болеем мы одинаково, ткани и иммунология у нас близкие, кожи похожие. Вот только глаза другие и питаемся по-разному. Есть даже поговорка: человек не свинья — все съест. Плюс свинья — это донор для трансплантаций. А вы думали, откуда берутся все эти донорские сердечные клапаны и прочие ксеноорганы? Потому генетикам и интересно, как все эти свиные части функционируют. А технология «зазеленения» может помочь сблизить характерные гены иммунной системы свиньи и человека. Чтобы не было отторжения трансплантата, чтобы в результате родилась свинья, сердце которой идеально подходит человеку. Это все реально — и это все уже делается.

 

О работе

Что сказать о своей работе, я даже не знаю. Пытаемся делать все. Проводим любые генетические манипуляции с клетками, результаты которых в будущем, возможно, принесут пользу и будут использоваться в терапии. Я, например, считаю очень важным поиск новых лекарств. Есть неизлечимые заболевания — Паркинсон, Альцгеймер, Хантингтон, все нейрогенеративные болезни, диабеты, а лекарств от них нет. Взять хотя бы болезнь Паркинсона: вследствие неких генетических причин одни нейрональные клетки не продуцируют ростовой фактор для других, и нейроны дохнут. И понятно же, что человеку, если у него нет никаких физиологических проявлений болезни, даже в голову не придет обратиться к врачу. А ведь нужно всего-то заблаговременно диагностировать болезнь, а потом, используя «больные» нейроны, подобрать для них лекарство. Реализовать это было практически невозможно, как получить «больные» нейроны у живого человека? Сегодня все проще. Мы можем взять кусочек кожи — с любого места, хоть с попы, где не видно, — получить из него нейроны (генетически это одни и те же клетки, просто одни стали нейронами, а другие кожей) и провести на них тестирование нового лекарственного средства. Это тест-системы ближайшего будущего, пока их очень мало. Но случаются счастливые моменты. Например, два года назад в одном американском журнале была статья о наследственной нейродегенеративной болезни, из-за которой у людей гибли моторные нейроны, что приводило к деградации и довольно скорой смерти. Почему — непонятно. Что сделали исследователи? Они взяли кусочки кожи этих людей, получили из них моторные нейроны, посмотрели, какие гены там работают, сравнили, как эти же гены работают в здоровых нейронах, нашли тот ген, что работает неправильно, и попутно вычислили, какое из существующих химических соединений может нормализовать его работу. То есть нашли лекарство. Сейчас рассматривается вопрос о его клинических испытаниях, после чего препарат будет запущен в производство.

 

Выведенные клетки хранятся в контейнерах при низких температурах

О трансплантации

Или — пожалуйста — другая история, про трансплантацию. Анемия Фанкони, опять-таки генетическое заболевание, в результате которого страдают клетки кровеносной системы, развивается онкология — и в 30–40 лет смерть. Исследование проводили испанские ученые: взяли кусочек кожи больного, всячески изучили, а потом взяли да ввели в клетки вместо гена, что работал неправильно, ген правильный. И все — функция полностью восстановилась в клетках того же самого пациента. То есть, грубо говоря, ученые выяснили, что донор не нужен, человека можно вылечить его же клетками. В России все это можно делать. Пока еще можно. Сейчас обсуждается закон «О биомедицинских клеточных технологиях», и он вполне себе инквизиционный. Ни в одной другой стране мира такого закона нет. Я согласен, что должны быть некие правила, но сейчас же все очень быстро развивается. А теперь представьте себе федеральный закон: чтобы изменить в нем хотя бы одно слово, сколько лет потребуется? Такой закон лишит российских граждан возможности пользоваться клеточными технологиями, разработанными как здесь, так и за рубежом. Причина проста. Проще запретить, чем научиться регулировать. А Минздраву проще переложить все на плечи депутатов, которые еще меньше, чем сам Минздрав, понимают про клеточные технологии, а потом тыкать пальцем: мол, это они, это они все сделали. Кстати, в России запрещено клонирование. Хотя все знают, что женщины есть результат неудачного клонирования. Конечно, и во времена Ветхого Завета технология была далека от совершенства. Потеря одной хромосомы — и аллес! Я шучу. На самом деле здорово получилось. Но это не значит, что технологию не надо развивать и совершенствовать».

 

Оглавление

1. Искусственные части тела 11. Лекарства от всех болезней
2. Бозон Хиггса 12. Искусственный мозг
3. Климат по заказу 13. Программирование детей и взрослых
4. Розыск людей по ДНК 14. Киборги
5. Ядерная энергия в стакане 15. Искусственные органы
6. Нанороботы 16. Колонизация планет
7. Биологическое топливо 17. Отмена старения
8. Роботы-футболисты 18. Распознавание мыслей
9. Искусственная жизнь 19. Человек летающий
10. Автономные машины

14. Киборги

14. Киборги

кибернетика, искусственные органы, медицина

То, про что любили снимать фантастические фильмы в начале 1990-х, осуществляется на практике уже сейчас. Профессор Университета Рединга Кевин Уорвик вживил себе в руку электроды, и теперь его нервная система обменивается информацией с компьютером. Имеется также механическая рука, повторяющая все действия Уорвика. Другой пример — художник Нил Харбиссон, способный видеть мир лишь в оттенках серого, подключил к себе устройство, озвучивающее цвета.

 

Помимо вживления в собственную руку электродов Кевин Уорвик создал крысоробота — конструкцию, внутри которой собраны тысячи нейронов, полученных из мозга крысы. Крысоробот значительно умнее обычного грызуна

Нил Харбиссон

художник

«При помощи «айборга» я слышу цвета — каждой точке спектра соответствует свой звук. В моей голове вроде как ошибка программного обеспечения: глаза в порядке, но мозг не может обработать информацию о цвете. Подростком я носил только черно-белую одежду — какой смысл надевать то, что я не могу оценить? Теперь я покупаю красные носки, потому что мне нравится, как они звучат. Раньше я рисовал довольно прямолинейно: вставал перед предметом и изображал ровно то, что видел перед собой. Теперь я пишу куда больше абстрактных работ, ощущаю полную свободу в искусстве. К примеру, я изобразил столицы Европы в виде двухцветных квадратов: Братислава — желтая и бирюзовая, Андорра — темно-зеленая и цвета фуксии. Люди раньше говорили мне, что все города серые и унылые — но это не так, они цветные. И сами люди — они не черные или белые. Они оранжевые! Сейчас, когда я слушаю музыку или сажусь за пианино, я тоже слышу цвета — а живопись воспринимаю как ноты на холсте. Мне кажется, благодаря этой технологии глухие смогут писать песни, а слепые — рисовать».

 

Оглавление

1. Искусственные части тела 11. Лекарства от всех болезней
2. Бозон Хиггса 12. Искусственный мозг
3. Климат по заказу 13. Программирование детей и взрослых
4. Розыск людей по ДНК 14. Киборги
5. Ядерная энергия в стакане 15. Искусственные органы
6. Нанороботы 16. Колонизация планет
7. Биологическое топливо 17. Отмена старения
8. Роботы-футболисты 18. Распознавание мыслей
9. Искусственная жизнь 19. Человек летающий
10. Автономные машины

15. Искусственные органы

15. Искусственные органы

биология, медицина, трансплантология

Ученые выращивают искусственные органы из стволовых клеток. Будут они, предположительно, значительно лучше оригинальных. В Америке доктор Энтони Атала уже вырастил искусственный мочевой пузырь и собирается также создать печень, сердце, почку и яички. Ученый Паоло Маккиарини, который вырастил и этим летом пересадил искусственную трахею, в ближайшее время будет заниматься подобными исследованиями в России — в Кубанском медицинском университете.

 

Выращивать можно не только мочевые пузыри, поэтому регенеративная медицина способна решить проблему донорства

Энтони Атала

директор Института регенеративной медицины Университета Уэйк-Форест

«Составные части наших организмов нередко выходят из строя — но нам не хватает органов для трансплантации. Поэтому мы развиваем регенеративную медицину, пытаясь разработать подходы к созданию и трансплантации органов и тканей. Для этого можно применить биологически совместимые материалы, но есть возможность использовать и собственно клетки — или скомбинировать эти подходы. В первом случае основа из биоматериала имплантируется в организм: это помогает клеткам создавать нужную структуру. Такие биологические каркасы можно использовать для выращивания органов и вне организма — здесь в создании трансплантата задействуются стволовые клетки. Все, что для этого необходимо — это «духовка», где поддерживается температура 37° по Цельсию и содержание кислорода на уровне 95%. Мы научились извлекать органы, удалять из них поврежденные клетки, сохраняя соединительные ткани, и выращивать на их основе новый орган. Мы развиваем технологию, позволяющую печатать органы на трехмерном принтере. Это хорошо работает, например с костями. А наша заветная цель — научиться выращивать сложные органы. Такие как почки. Также мы разрабатываем методы, которые по­зволят восстанавливать поврежденные ткани при помощи автоматического сканера».

 

Оглавление

1. Искусственные части тела 11. Лекарства от всех болезней
2. Бозон Хиггса 12. Искусственный мозг
3. Климат по заказу 13. Программирование детей и взрослых
4. Розыск людей по ДНК 14. Киборги
5. Ядерная энергия в стакане 15. Искусственные органы
6. Нанороботы 16. Колонизация планет
7. Биологическое топливо 17. Отмена старения
8. Роботы-футболисты 18. Распознавание мыслей
9. Искусственная жизнь 19. Человек летающий
10. Автономные машины

16. Колонизация планет

16. Колонизация планет

космонавтика, физика

Чуть ли не главная мечта последнего полувека до сих пор далека от исполнения. Исключение составляет Луна: через 20–30 лет свои базы на ней собираются построить Америка, Россия, Япония, Китай и Индия. Что касается остального, то уже активно изучаются возможности исследования Венеры (где средняя температура 460 градусов по Цельсию, а атмосферное давление в 92 раза выше, чем на Земле) и Меркурия (где нет атмосферы, день длится в 176 раз дольше, чем на Земле, и до которого практически невозможно долететь). По Марсу последние десять лет ездят марсоходы, но колонизация тоже не планируется. Впрочем, кое-что делается: в Москве проводится эксперимент под названием «Марс-500». Несколько добровольцев из России, Италии, Франции и Китая находятся в замкнутом пространстве 520 дней — столько времени занимает полет на Марс туда и обратно. Условия максимально приближены к реальным. За 20 дней до конца полета Елена Ванина навестила космонавтов.

 

«Все, гайз, в открытый космос уходим. Гудбай, Земля», — обращается капитан к команде, выводя корабль на орбиту с помощью пластмассовых ручек, прибитых к деревянному столу. На мониторе компьютера космический корабль удаляется от Земли. Мужчины в синих комбинезонах внимательно смотрят на картинку, отхлебывая чай из кружек. Китаец, итальянец и француз молчат. Русские перешучиваются. Идут дни. Мужчины в шортах и майках расхаживают по космическо­му кораблю. Завтракают кашей и сыром. Ужинают замороженной рыбой и консервами. Играют в нарды и шахматы. Учатся китайским ругательствам и каллиграфии. Проводят сложные медицинские исследования. Высаживаются на Марс, который ­заменяет комната, засыпанная песком с ультракрасным освещением. Видео, похожее на историю про космос, снятую пятилетними детьми, — это отчет с масштабного медицинского эксперимента, цель которого проверить, с какими психологическими и физическими проблемами могут столкнуться космонавты, отправившиеся в долгое космическое путешествие.

 

Внутри коричневого павильона слева находится планета Марс. Перед тем как высадиться на нее, космонавты полтора месяца провели в специальном отсеке, имитирующем посадочный модуль

В залитом осеннем солнцем зале советского исследовательского института стоит огромный бюст Гагарина. На стенах фотографии великих физиологов и биологов. Полное отсутствие видимой жизни придает Институту медико-биологических проблем какую-то таинственность. «Они там», — указывает пальцем вниз похожий на итальянского актера Олег Волошин, сотрудник программы «Марс-500». Внизу лабиринт из железных и пластмассовых павильонов, похожих на увеличенные гаражи-ракушки. Станцию в конце шестидесятых проектировал Королев, но для эксперимента к старым комплексам пристроили еще несколько. Один из них — планета Марс, на которую высаживались добровольцы. Каюты, тренажерный зал, оранжерея, где можно вырастить базилик и петрушку, медицинский комплекс, столовая, холодильная камера, командный пункт, компьютерные станции, посадочный модуль — этот имитатор космического корабля одновременно и огромный, и крошечный, если в его стенах нужно провести полтора года своей жизни. «Послушайте, да неплохо им там, — говорит сотрудница проекта, — кровати удобные, каюты отдельные, кормят-поят. А уж прошлым летом им там точно лучше жилось».

 

Чем дальше воображаемые космонавты удалялись от воображаемой Земли, тем сложнее была устроена связь между кораблем и центром. Так же, как и в космосе, она была не прямой, а с задержкой в двадцать минут в одну сторону. В эксперименте все было спланировано так, чтобы добровольцы были постоянно чем-то заняты, но свободного времени все равно оставалось слишком много. В этом на самом деле и была одна из основных целей эксперимента: понять, что может помочь космонавту, находящемуся в заточении долгие месяцы, не впасть в тяжелую депрессию. «Вначале им было легче. Нравилось в скафандре походить, высадка на Марс была. А сейчас… — ответственный за эксперимент Александр Суворов ненадолго задумывается. — Понимаете, самое тяжелое в таких экспериментах — это монотонность. Просыпаешься утром и думаешь, что тебя ждет? А ждет тебя то же самое». Искусственно воссозданная атмосфера, искусственный свет и ни одного окна, ведущего во внешний мир. О том, что на Земле наступило лето или осень, они узнают в основном из писем друзей. «Они получают новости, но два раза в неделю и с задержкой, смотрят спортивные соревнования, но также с задержкой. У них очень большая фильмотека, аудиокниги. Врачи, которые у нас среди участников, сказали в самом начале: «А пришлите-ка нам медицинскую энциклопедию». Ну мы перезаписали и отправили». Каждый развлекал себя, как мог. Кто-то (ученые почему-то не раскрывают, кто именно) ударился в спорт, кто-то учил английский, кто-то валялся на диване. «У них у всех была свобода выбора, но лежать весь эксперимент нельзя, двигаться нужно. Иначе мышцы отвыкают работать», — рассказывает Суворов. Тяжелей всего было китайцу Вану Юэ, Ване, как его тут называют сотрудники. «К нашему Ване один раз его девушку привозили из Китая, чтобы они могли по телефону пообщаться. Тяжело ему было, один он, молодой самый, но китайцы же такие — жаловаться не привыкли. Партия сказала: надо, значит — все. Выполняй», — говорит сотрудница проекта. Зато на родине Ван Юэ превратился в национального героя, его бесконечно показывают в новостях, включают в списки космических программ и печатают на футболках, как Джеки Чана.

 

«Ван Юэ писал, что скучает по рису и что не понимает, как можно сразу съесть столько макарон. Но выбирать-то было особенно не из чего. Еда — это тоже часть эксперимента, — говорит Суворов. — Тут важна каждая мелочь. Сколько в такой полет потребуется воды и еды, как будет реагировать организм на перегрузки и изоляцию, какие одежда и белье лучше подходят. Там на борту около ста медицинских приборов. Психологи развернули мощную программу, опросники из пятисот вопросов составляли, чтобы понять, как они на что реагируют. Мы смотрели, как они ходят, дышат, слышат, как двигаются их мышцы». Пятьсот двадцать дней — это очень долго. За это время, например, можно раз восемь не торопясь обогнуть землю на океанском лайнере. Сорваться способен любой, поэтому в контракте у каждого участника был пункт: покинуть эксперимент без объяснения причины можно в любой момент. Прошло чуть меньше пятисот дней, но никто так и не вышел.

Этот эксперимент — идеальное реалити-шоу. Во всех помещениях, кроме кают и туалета, висят видеокамеры. За изображением круглосуточно следят врач и технический инженер. «Как раз наша смена была, когда им отключили вообще все», — рассказывает техник Владимир. Это была одна из нештатных ситуаций, которую смоделировали специально. На два дня в тренажере пропали свет и отопление, холодильные камеры с едой начали течь. Важно было понять, как психологически перенесут уставшие мужчины дополнительные внешние раздражители. Вместо того чтобы запаниковать, они достали фонари, настольные игры и несколько часов подряд играли в шашки.

 

Мы ждем «окна». Так на местном жаргоне называется сеанс связи с космонавтами. Между кораблем и центром наблюдения проведена телефонная линия, но пользоваться ею можно только в определенные часы. «Сегодня все заняты на работе. Так что говорить будете с Сухробом», — строго сообщает психолог проекта. На кухне по ту сторону монитора появляется улыбчивый человек в шортах и футболке. Сухробу Камолову тридцать семь лет, он профессиональный хирург и во время своего добровольного заключения изучает, какие заболевания может вызвать длительная изоляция. Сухроб много смеется и не выглядит особенно замученным. Самое тяжелое, признается он, каждый день видеть эти деревянные стены: «Когда летом мои родственники прислали мне фотографии с отдыха, я думал, что все — терпение кончилось. Но самый тяжелый момент был на четвертом месяце. Я вдруг осознал, что впереди еще год. Мог в принципе сорваться, но справился». В то, что шестеро мужчин могут прожить полтора года в замкнутом пространстве без единого конфликта, поверить довольно сложно, но Сухроб говорит, что, хотя тяжелые моменты и были, обошлось без драк: «Знаете, есть пословица — «Я не знал, что и в космосе из мухи может вырасти слон». Если ты сам себя не погасишь, то любое пламя может разгореться очень страшно». Вечерами они смотрели кино или играли в Counter Strike. «Это самая безбашенная игра, в которую все могут рубиться часами напролет, для нее никакие специальные навыки не нужны», — Сухроб снова хохочет в трубку. Я спрашиваю, чего он так радуется. «К концу полета у всех настроение отличное. Скоро на волю». Еще он рассказывает, что в этой изоляции переоценил всю жизнь; что жена, хоть и знала, где он и с кем, все равно злилась; что больше всего русские мужчины на борту скучают по хорошему мясу. «Было у вас хоть в какой-то момент ощущение, что вы не на Земле, а в космосе?» — спрашиваю. «Послушайте, — бортовой врач даже перестает улыбаться, — журналисты очень любят задавать этот вопрос. Мы что, ненормальные? Мы взрослые люди, мы не давали своего согласия на то, чтобы лететь на Марс, или на то, что мы будем делать вид, что летим на Марс. Мы давали свое согласие на участие в психологическом эксперименте. Я прекрасно понимал, что я на Земле. Что за мной постоянно смотрят десятки человек — и психологи, и врачи».

Через двадцать дней они выйдут из своего космического бункера, еще какое-то время займет реабилитация. В центре боятся, что даже улица с машинами в первые дни может быть для них огромным потрясением. Сеанс связи заканчивается. Женщина-психолог строго стучит по циферблату. «Самое тоскливое здесь — что нет ни деревьев, ни солнца. Когда они на Марс полетят — пусть подумают об этом. Голограмму, что ли, соорудят, чтобы можно было на берегу моря посидеть», — добавляет Сухроб на прощание. В ближайшие лет пятьдесят настоящий полет на Марс вряд ли состоится: есть все шансы успеть.

 

Оглавление

1. Искусственные части тела 11. Лекарства от всех болезней
2. Бозон Хиггса 12. Искусственный мозг
3. Климат по заказу 13. Программирование детей и взрослых
4. Розыск людей по ДНК 14. Киборги
5. Ядерная энергия в стакане 15. Искусственные органы
6. Нанороботы 16. Колонизация планет
7. Биологическое топливо 17. Отмена старения
8. Роботы-футболисты 18. Распознавание мыслей
9. Искусственная жизнь 19. Человек летающий
10. Автономные машины

17. Отмена старения

17. Отмена старения

биология, медицина, бессмертие

Борьба со старением — область науки с рекордным количеством жуликов. Тем не менее конкретные направления существуют. Наталья Кострова узнала о них у координатора фонда «Наука за продление жизни» Марии Коноваленко.

 

— Чем занимается ваш фонд?

— Мы трансгуманисты. Наша главная задача — решить проблему смерти. Люди умирают. Смерть — это плохо.

— Разве? А я думаю, что смерть — это так надо.

— Как вы, думают довольно много людей. У людей в сознании не актуализирована проблема смерти. Cтавятся барьеры, чтобы не развивался страх смерти. Невозможно же все время жить в страхе?

— А трансгуманисты живут в страхе?

— Трансгуманисты говорят, что смерть — это проблема и ее нужно решать.

— Большинство генетиков настроено скептически по поводу человеческого бессмертия. Говорят, что это попросту невозможно.

— Да, возражений большое количество. И самое якобы серьезное — вопрос о перенаселении Земли. Почему-то никто не хочет понять, что перенаселение маловероятно. Вон в Японии людей живет столько же, сколько и в России, а территории у них во сколько раз меньше?

— То есть никто не говорит: «Ребята, вы чего-то загоняетесь»?

— Такого нет. Ничто не говорит нам о том, что бессмертие невозможно. Более того, в природе существуют бессмертные организмы. Например, медуза Turritopsis nutricula, которая очень медленно стареет, а умирает, как правило, только потому, что ее раздавили или съели. Мы можем научиться продлевать жизнь за счет изучения эволюционной генетики таких существ. Если получится понять всю соль — почему они стареют медленнее, как работает их геном, то сможем подобрать терапию и для людей.

— Долгожители, по-вашему, скорее всего, сбой в системе?

— Нет, это люди, которые отличаются от нас более высокой стрессоустойчивостью генов. По статистике, большинство долгожителей курит. Я видела фильм, в котором был английский 105-летний дедушка. Его попросили пять минут пробежать, так он после каждого километра опрокидывал пинту пива и выкуривал сигарету. Это не значит, что курение ведет к продлению жизни, но это говорит о том, что система защиты организма у деда работает очень хорошо. Бухать, курить, все что угодно — ничего ему не будет.

 

 

— Эксперимент проводили на старых мышах

 

 

— Михаил Батин говорил, что рост продолжительности жизни будет идти за счет достижений биомедицины. Означает ли это, что фактически удлинить жизнь можно будет, принимая какие-то суперэффективные лекарства?

— Да, геропротекторы. Вообще, у нас все гены делятся на хорошие, активация которых приводит к продлению жизни, и плохие, которые нужно, наоборот, блокировать, подавлять. К примеру, ген TOR надо блокировать, и с этой задачей прекрасно справляется рапамицин — иммуносупрессор, который прописывают людям после пересадки почек. Эксперимент проводили на старых мышах: на 600-й день жизни им начали давать рапамицин. Эффект: на 14% продление жизни у самок, на 9% у самцов. Теперь все это нужно опробовать на человеке: какие дозы, какие режимы, какие сочетания, а может, максимальный эффект мы получим, только если введем рапамицин вместе с мелатонином и т.д. Это все абсолютно реально.

— То есть вы на сто процентов уверены, что бессмертие возможно?

— В том, что люди будут бессмертными, нет никакого сомнения. Единственный вопрос — когда.

— Я без шуток.

— Какие уж тут шутки! Я хочу, например, успеть.

— А вам сколько лет?

— Мне 25.

— А мне 35. Успею?

— А вот этого я не знаю.

 

Оглавление

1. Искусственные части тела 11. Лекарства от всех болезней
2. Бозон Хиггса 12. Искусственный мозг
3. Климат по заказу 13. Программирование детей и взрослых
4. Розыск людей по ДНК 14. Киборги
5. Ядерная энергия в стакане 15. Искусственные органы
6. Нанороботы 16. Колонизация планет
7. Биологическое топливо 17. Отмена старения
8. Роботы-футболисты 18. Распознавание мыслей
9. Искусственная жизнь 19. Человек летающий
10. Автономные машины

18. Распознавание мыслей

18. Распознавание мыслей

психология, нейрофизиология

Некоторые результаты работы мозга действительно можно считывать. Это не значит, что люди умеют расшифровывать мысли, скорее — электрические сигналы, которые производит мозг. Скажем, сейчас можно двигать с помощью мысли курсор, зажигать или выключать свет и выполнять другие элементарные операции. Психологи Марсель Джаст и Том Митчелл заявили, что вот-вот научатся идентифицировать доброту, лицемерие и любовь. Лаборатория нейрокомпьютерных интерфейсов в МГУ занимается созданием устройств, которые позволяют печатать без рук и разрабатывают протезы, которые управляются силой мысли. Екатерина Дементьева встретилась с профессором Александром Капланом и расспросила его о том, что смогут делать наши головы в ближайшие годы.

 

[альтернативный текст дляизображения]

За пару сотен долларов можно купить устройство Emotiv EPOC — с помощью него можно, например, играть с компьютером в  пинг-понг без рук

 

— Чем занимается ваша лаборатория?

— У нас классическая кафедра физиологии. В коридоре заметили, как пахнет? Это наши коллеги напротив работают с крысами. Наша лаборатория называется «Лаборатория нейрокомпьютерных интерфейсов». Вот тут у нас бокс, для того чтобы оградить зону эксперимента от внешних влияний — света, звука. В нем сидит испытуемый в специальном кресле. Если бы мы могли просверлить дырочку в черепе и какие-то датчики опустить прямо в мозг, это было бы очень хорошо.

— Как в знаменитом эксперименте с мартышкой, которая управляла роботом.

— Да, но у нас возможности ограничены максимально аккуратным отношением к человеку. Никаких неудобств. Поэтому мы используем регистрацию электрических сигналов с поверхности головы. Просто прикладываем датчик на волосы и прижимаем резиновой шапочкой. Вообще, это очень простая техника, которая используется во всех поликлиниках, — называется электроэнцефалография. И таким образом мы получаем отголоски работы мозга. По этим отголоскам можно диагностировать некоторые заболевания, например эпилепсию. Система регуляции организма так устроена, что можно много чего контролировать, даже боль. Но дело в том, что иногда не за что зацепиться. Внутренние состояния мозга мы не чувствуем и не знаем, в какую сторону там все регулировать. Поэтому ученые придумали регистрировать электрический сигнал и показывать его прямо на экране компьютера человеку: «Вот смотри, если будет выше немножко — это плохо, старайся сделать ниже. Человек видит, как работает его мозг. Называется «обратная биологическая связь».

— А какие бывают способы изменить ритмы собственного мозга? Пойти прочитать стихотворение Пушкина или выпить вишневого компота?

— Это правильный вопрос. Поскольку сигнал перед глазами, человек начинает пробовать. Кто-то одно состояние вызовет, кто-то другое, все по-разному. Я стараюсь подумать, что у меня теплеют руки, думаю, смотрю на экран — поднимается альфа-ритм, и вместе с этим приходит успокоение. Мы пошли, как и некоторые исследователи на Западе, дальше. Мы подумали, что если этот сигнал поддается влиянию человека, почему бы не использовать его как команду каким-нибудь устройствам. Сделал ритм выше — включился свет в комнате, ниже — выключился. Но объекты должны быть настроены. Я не могу сейчас в этой комнате свет прибавить, потому что нет приемника моих альфа-волн. Это техническая связь, не мистическая. Мы стартовали с работами 6–7 лет назад. У нас была экзотическая идея, которую никто еще не исследовал в мире. Раз уж человек может регулировать сигналы мозга, давайте соединим их с монитором. У монитора цвет регулируется всего тремя движками: голубой, красный, зеленый. Манипулируя ими, можно создавать любые образы. Мы знаем, что у каждого человека есть цветовые предпочтения. Если он соединен с монитором — пусть сделает предпочтительный цвет. Интересно, сможет ли в такой ситуации мозг начать командовать экраном монитора, причем без осознания человека? Оказалось, что это возможно. Мозг начинает подбирать цвет, хотя человек этого даже не знает. С этого момента мы начали разрабатывать разные устройства, например буквопечаталку. Буквопечаталка очень привлекательна тем, что человек не трогает клавиатуру, сидит перед экраном и набирает текст, получается, силой мысли. Слова мы угадать не можем, мысли мы прочитать не можем. Но мы можем прочитать намерения человека — буква за буквой.

 

 

— Если бы мы могли просверлить дырочку в черепе и какие-то датчики опустить прямо в мозг, это было бы очень хорошо

 

 

— Насколько я знаю, похожие устройства уже можно купить — есть, например, intendiX, где на экране мерцают буквы, и компьютер понимает, на какой букве концентрируется смотрящий.

— Я вам сейчас наш продукт покажу. Вот, это интерфейс «мозг — компьютер», я его соединяю через USB с ноутбуком, отсюда идут электроды ко мне на голову. Все, я могу печатать. Несколько компаний такие выпускают — другое дело, насколько они надежно отшлифованы. У большинства таких продуктов случаются 1–2 ошибки на одну правильную букву. У нас сейчас 5% ошибок — столько же, сколько машинистка делает, работая руками.

— Где еще ваш интерфейс можно применить?

— У нас сделан гипертекстовый справочник — он для разных вещей. Например — поиск лекарств. Вы думаете: у меня болит голова, смотрите симптом, дальше раскрывается — хорошо, а как она болит? В передней части, в нижней, периодически? Говорите: во фронтальной области, раскрывается следующая часть, следующая… Как в фантастических фильмах, где вы просто смотрите, а информация быстро-быстро подбирается. Это возможно с нашими алгоритмами. Главная область внедрения — медицина. Медицина дает деньги для основных работ, чтобы облегчить жизнь людям, которые обездвижены. Например, парализованный человек не может ничего сказать, потому что не движется ни язык, ни руки, даже невозможно иногда моргнуть глазом. Мозг при этом может быть здоровым. Человек, который потерял все, открывает в себе новую жизнь.

Александр Каплан не умеет читать мысли, но знает, как считывать электрические сигналы, которые поступают из мозга, — и этого знания вполне достаточно, для того чтобы изменить нашу жизнь

— А у оборонной промышленности есть интерес к нейробиологическим исследованиям? Я смотрела новости Агентства по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США — у них есть проект Silent Talk, интерфейс, в котором два человека общаются между собой, не произнося ни слова вслух.

— Оборонное ведомство США имеет совершенно открытое финансирование гражданских проектов, все его расходы известны налогоплательщикам, под публикациями о разработках в рамках этого проекта внизу написано: «финансируется DARPA». Эти сведения нам хорошо известны, но суммы там другие — например, Университет Джона Хопкинса получил 34 миллиона как раз на такой протез. На один протез. Поэтому, конечно, нам тяжело соревноваться даже с одним университетом. А сумма, общая сумма, по сведениям, около миллиарда долларов. А кроме протезов есть еще и так называемые экзоскелеты — это для армии, когда на каждый сустав человека накладывается механический сустав с моторчиками, и получается, можно поднять тяжесть гораздо большую, чем это доступно обычному человеку.

— То есть можно стать Суперменом?

— Да, экзоскелетоны уже есть. Человеку просто закрепляются эти штучки на липучках или защелках, как латы раньше надевали. Это не только для солдат важно — для служб спасения, например. Раньше управление было сложным, а теперь возможно его сделать прямо от мозга. Сделать более органично, естественно. Но это такие очень специфические области, а есть и области для народа. Например, компьютерные игры — это очень большое поле для внедрения таких интерфейсов «мозг — компьютер». Ваш журнал, наверное, тоже пишет о том, что компьютерные игры — это не очень полезно.

 

 

— Буквопечаталка очень привлекательна тем, что человек не трогает клавиатуру, сидит перед экраном и набирает текст, получается, силой мысли

 

 

— Мы, наоборот, за игры, у нас и рубрика такая есть.

— Игровые компании и связанные с ними бизнесы делают свое дело, но мы должны себе отдавать отчет: что развивают компьютерные игры, особенно у детей? Только быстроту реакции, больше ничего. И при этом эксплуатируется азарт. Для солдата это важно, а для обычной жизни — нет. Впустую уходит время, расшатываются механизмы внимания. Смотрите, что предлагает интерфейс «мозг — компьютер»: управление игрой, пусть той же стрельбой, передается не пальцам, а мозгу. Чтобы быстро и хорошо сработать, ты должен владеть сигналом, владеть мозгом, фактически владеть собой. Совершенно другая получается картина. Это означает — победить несобранность, невнимательность, это концентрация внутри себя — то, что годами пытаются развить занимающиеся аутотренингом, медитацией. У нас были контакты с крупными российскими компаниями, продающими тут большую часть игр с Запада. И нет проблемы ввести туда это управление, но они не хотят рисковать, им проще продавать так.

— Из области фантастики: возможно ли, что человек сам начнет работать вайфай-передатчиком и люди образуют групповой разум, как у Стивена Кинга?

— Нет, здесь все достаточно приземленно. Мы можем передавать команды. Все эти разговоры о телепатии, телекинезе — у мозга нет энергетики, чтобы передать мысль на большие расстояния. Но с появлением вот таких устройств, как интерфейс «мозг — компьютер», появляется возможность передавать на большое расстояние, но не мысли, а команды, заранее предусмотренные этими алгоритмами. И да, может быть антенка, можно передавать по воздуху. Мы можем сделать интерфейс «мозг — компьютер — мозг», есть связующее устройство — передавайте команды другому человеку. Только эти команды будут не внутрь мозга высаживаться, потому что неизвестно, куда там подключаться, и вряд ли будет известно. Информационный контакт с мозгом установить невозможно. Вот перед нами ноутбук — мы не можем осуществить информационный контакт с его процессором, там сорок миллионов элементов. Создавший это конструктор с чертежами мог бы подпаяться к каким-то местам, но в отношении мозга — где этот конструктор с его чертежами?

 

Оглавление

1. Искусственные части тела 11. Лекарства от всех болезней
2. Бозон Хиггса 12. Искусственный мозг
3. Климат по заказу 13. Программирование детей и взрослых
4. Розыск людей по ДНК 14. Киборги
5. Ядерная энергия в стакане 15. Искусственные органы
6. Нанороботы 16. Колонизация планет
7. Биологическое топливо 17. Отмена старения
8. Роботы-футболисты 18. Распознавание мыслей
9. Искусственная жизнь 19. Человек летающий
10. Автономные машины

19. Человек летающий

19. Человек летающий

физика, кибернетика

Первыми джетпаки — летающие рюкзаки — стали разрабатывать ученые Третьего рейха в конце Второй мировой. Сейчас на практике их используют в основном космонавты, а пытавшаяся их разрабатывать американская армия отказалась от исследований и предпочитает вертолеты. Одна из главных проблем — человеческое тело плохо переносит такие полеты. Впрочем, отдельные энтузиасты по-прежнему верят в крылья и активно их продвигают: швейцарец Ив Росси с помощью джетпака перелетел Ла-Манш.

 

Ив Росси

летчик и изобретатель

«Идея состоит в следующем — у нас есть топливо, реактивные двигатели и складное полужесткое крыло из углеродного волокна длиной порядка трех метров, которое мы специально разработали для этой затеи. Я называю свою концепцию «Реактивный человек». Это что-то вроде мини-самолета, в котором фюзеляж — я сам. Есть несколько батарей, устройство подачи газа для ­запуска двигателей, масло для смазки турбин. А маленькая ручка позволяет мне устанавливать элероны в различное положение. Для подъема или снижения я также могу изменять положение системы ремней безопасности. Ну и, конечно, не стоит забывать про парашют: ведь я вовсе не отчаянный камикадзе, как можно подумать. В общем, здесь все как в настоящем самолете, с одним забавным отличием: я и есть самолет. Моя цель — длительный полет в горизонтальной плоскости, именно так. Очень важно, чтобы успешным был старт. В самом начале, при выходе из самолета на большой высоте, крыло моего джетпака начинает раскрываться в обе стороны. Происходит это не то что бы очень синхронно — и я всегда волнуюсь, сработает ли все до конца. Ощущать полет — это прекрасно. Представьте, как вы свободно парите в воздухе, а потом вдруг резко давите на газ, смотрите прямо перед собой и рассекаете пространство. Неописуемо».

 

Оглавление

1. Искусственные части тела 11. Лекарства от всех болезней
2. Бозон Хиггса 12. Искусственный мозг
3. Климат по заказу 13. Программирование детей и взрослых
4. Розыск людей по ДНК 14. Киборги
5. Ядерная энергия в стакане 15. Искусственные органы
6. Нанороботы 16. Колонизация планет
7. Биологическое топливо 17. Отмена старения
8. Роботы-футболисты 18. Распознавание мыслей
9. Искусственная жизнь 19. Человек летающий
10. Автономные машины

Котик «Афиши Daily» присылает ровно одну хорошую новость в день. Его всегда можно прогнать и отписаться.
Пссс! Не хотите немного классной рассылки? Подписывайтесь
Ошибка в тексте
Отправить