Об эксперте: Джо Дэвис, американский ученый-биолог, научный сотрудник факультета биологии MIT и Гарвардской медицинской школы, основатель био-арта и автор множества необычных проектов. Весной 2020 года выступил как приглашенный лектор студенческой программы Moove от СКОЛКОВО и МТС.
— В чем преимущества записи данных в ДНК от других возможных технологий? Например, некоторые заявляют, что в будущем перспективным хранилищем могут стать низкомолекулярные метаболиты (сахара, аминокислоты и т.д.) или 3D-оптическая память.
— Во-первых, информационная плотность цифровых молекулярных архивов — (например, в ДНК) имеет огромные преимущества перед всеми конкурентами. В настоящее время хранение данных в ДНК обеспечивает плотность до 10¹⁸ байт на кубический мм — как минимум, в шесть раз больше, чем возможности любого другого носителя, доступного сегодня.
Во-вторых, системы хранения данных в ДНК уже проверены временем и поставляются в комплекте с набором репаративных (восстановительных) ферментов, белков и нуклеиновых кислот, а также надежными «контейнерами» комнатной температуры (клетками), которые приучены выживать в практически любой окружающей среде.
Мы с коллегами недавно продемонстрировали, как можно хранить информацию на очень недорогом и чрезвычайно надежном носителе — Halobacterium salinarum.
Это архея (одноклеточный организм без ядра и каких-либо мембранных органелл), обитающая в условиях высокой солености. Исследования показали, что природа хранит данные именно в этом формате уже сотни миллионов лет. Впечатляющий срок, не правда ли?
Должен отметить, что способность ДНК усваивать данные быстро развивается вместе с технологиями ее секвенирования (чтения) и синтеза (записи). Я убежден, что эта технология заменит интернет. Весь наземный биом может стать нашим общим форумом, «доской объявлений».
Сторонники хранения цифровой информации в метаболитах утверждают, что закодированные массивы могут сохраняться без изменений в течение «месяцев или лет», что не идет ни в какое сравнение с периодами «геологического времени» при хранении информации в микроорганизмах.
Трехмерные оптические «диски памяти» продемонстрировали плотность информации, сравнимую с Blu-ray. Их можно создавать из плавленого кварца — материала, известного своей высокой химической стабильностью и стойкостью, что позволит в нормальных условиях сохранять материалы нетронутыми в течение «геологического времени». Но эта технология, вероятно, останется довольно дорогой, и пока на массовый рынок не вышло ни одного коммерческого продукта, основанного на принципе трехмерного оптического хранения данных. Плотность информации Blu-Ray впечатляет, но она все еще на порядок меньше плотности информации, переносимой ДНК.
— В одной из своих лекций вы говорили, что записанная по методу ДНК информация может сохраняться тысячи и даже миллионы лет. Но при этом многие футурологи говорят, что человечеству, по крайней мере в том виде, в котором оно существует сейчас, осталось на этой планете не так много времени. То есть информация, вероятно, переживет нас. Для кого мы тогда планируем настолько долго сохранять все эти данные?
— Я бы сказал, что стоит хранить информацию в целости и сохранности до тех пор, пока жив род человеческий. Ученые обсуждают прогнозы выживаемости Homo sapiens с учетом многих факторов, но, если исключить катастрофическую возможность самоуничтожения, прогнозы последних нескольких десятилетий говорят, что мы проживем еще от 5 тыс. до 7-8 млн лет.
Среди представителей животного царства люди уникальны тем, что понимают собственную смертность. Это особое знание и заставляет нас задумываться над тем, что именно род человеческий может оставить своим далеким потомкам.
Мой отец однажды сказал: поскольку фотоны оставляют свои следы абсолютно на всем, тень от облака навсегда оставит свой след на камне. Он предсказывал, что рано или поздно мы создадим инструменты с достаточным разрешением, позволяющие обнаружить эти следы, а также понять что, подобно тени от облака, мы тоже накладываем свой отпечаток на все, что встречаем — и на живое, и на неживое. Он назвал это нашей «термодинамической душой».
Мы всегда будем пытаться оставить свой след — неважно, будет это попыткой общения с потомками человека разумного или с какой-то другой сущностью, которой суждено стать нашим соседом во времени и пространстве.
Взять идею Microvenus (проект Джо Дэвиса, осуществленный в 1980-х годах. Тогда ученый поместил закодированное изображение древнегерманской руны в геном кишечной палочки. — РБК Тренды). Она заключалась в том, чтобы исследовать возможности биологии в отправке огромного числа сообщений на многие тысячи световых лет и, соответственно, долгие периоды времени. Те способы, которые сейчас считаются наиболее желательными для хранения цифровых данных, очень похожи, а иногда и идентичны способам, которые имеют решающее значение для межзвездных коммуникаций.
— Кстати о них. Некоторые визионеры надеются, что вскоре мы сможем колонизировать планеты, и возможно, этот путь — единственный в вопросе выживания Homo sapiens. Как вы думаете, поможет ли в будущем технология записи данных в ДНК общению людей, которые останутся на Земле с теми, кто будет жить, например, на Марсе? С «соседями» на других планетах?
— Когда (или, скорее, если) человечество зайдет в процессе колонизации планет так далеко, что оптическая и радиочастотная связь окажется непригодной — скажем, при колонизации планетных систем в отдаленных районах галактики — то даже связь со скоростью света будет занимать время, сравнимое с геологическими периодами. Колонистам, прежде всего, понадобится что-то вроде «варп-драйва», фантастического двигателя деформации пространства, чтобы добраться туда. В настоящее время это настолько маловероятно, что я не думаю, что у нас возникнет подобная проблема в ближайшие тысячелетия. И что бы я ни спрогнозировал сейчас, это будет выглядеть, как если бы Галилей предложил почтовых голубей в качестве средства связи XXI века.
— В дискуссиях о существующих технологиях хранения данных постоянно встает вопрос об их кибербезопасности. Будет ли новая технология безопасной с точки зрения взлома, неправомерного использования?
— Любая технология может оказаться уязвимой, однако внести изменения в широко распространенные биологические архивы будет гораздо сложнее, чем взломать цифровые архивы в интернете.
Взлом биологического архива равносилен изменению генома каждой рыбы в море или каждого насекомого на Земле. Трудности такого вмешательства будут усугубляться необходимостью генетически изменить все организмы, захороненные глубоко под землей, или организмы, взвешенные в отдельных кристаллах соли. Злонамеренное вмешательство, конечно, может быть очень искусным, но, на мой взгляд, все известные сейчас методики и практики «хакинга» просто устареют.
— Вы также известны как художник и основатель биоарта или «сайнс-арта». Вы поместили карту Млечного пути в мышиное ухо, поэзию Гете внутрь генома бактерий. Какова цель таких проектов? Это для современников или данные работы тоже нацелены на передачу такой новой формы искусства потомкам?
— Я не думаю, что кто-то становится художником просто потому, что так решил. Если выбор возможен, то мы скорее склоняемся к тому, чтобы заняться чем-то более практичным — бухгалтерским учетом например, или адвокатурой. Вы художник, потому что вы не можете им не быть. Это и дар, и проклятие. И поскольку это, по сути, дар невольный, вы творите в соответствии со своим собственным особым видением — для себя и для тех, кому подобное по душе.
— Как вы считаете, что представляет реальную угрозу человечеству — внеземные существа, умные роботы, которых мы сами же создадим, природные катаклизмы, которые мы спровоцируем?
— Мы слышали много апокалиптических сценариев: что-то такое упадет с неба и уничтожит всех. Или люди задохнутся в результате вредных выбросов в атмосферу из-за неумеренного аппетита человечества к добыче энергии. Или начнется дестабилизация демократии, а за этим обрушатся экономики. А ведь еще есть пандемии, и много чего другого. Мы живем в очень опасном мире, и в нем есть масса пугающих теорий. Чем более опасным он становится, тем больше ужасных мыслей у нас появляется. В этом, собственно, и проблема.
В философии, психологии и социальных науках есть принцип под названием «Эффект Пигмалиона» — он о том, как наши верования становятся реальностью.
В греческой мифологии Пигмалион был гениальным скульптором, который влюбился в Галатею — мраморную скульптуру, которую сам создал. Пигмалион так страдал, что боги сжалились над ним и оживили скульптуру.
Проще говоря, наши представления о других влияют на наши поступки, что, в свою очередь, влияет на представления других о нас и провоцирует их на действия, которые только усиливают наши предположения. «Эффект Пигмалиона» — это самосбывающееся пророчество: если вы решаете, что пятница, 13-е — плохой день, то, скорее всего, он таким и будет.
Суть в том, что уж коли наши представления становятся реальностью, нам бы лучше полагаться на тех немногих, у кого эти представления оптимистичные. Я бы сказал, основная угроза человечеству состоит в том, что таких оптимистичных людей может оказаться недостаточно.
— Согласны ли вы с британским геронтологом Обри ди Греем в том, что мы можем жить вечно?
— Перспективы увеличения продолжительности жизни, скорее всего, потребуют значительных изменений человеческой физиологии. Возможно, настолько серьезных, что можно будет говорить о новом виде гоминида. Человеческая репродуктивность, очевидно, должна будет сократиться, нам придется пожертвовать целыми пластами инноваций и творчества, предназначенных для будущих поколений.
Мне также кажется, что увеличение продолжительности жизни коснется далеко не всех людей. Оно будет идти рука об руку с еще большим разделением населения на имущих и неимущих.
Справедливо и разумно ли «выкупать» наши жизни ценой жизни всех наших потомков? Вряд ли. Все же, нравится нам это или нет, но смерть придает смысл человеческой жизни.
— Как вы думаете, каким будет обычный день человека через 50 лет?
— Один друг мне как-то сказал, что, противореча всем законам физики, я застрял в будущем, но у нас достаточно проблем с пониманием того, что представляет собой «настоящее». Нейронные сигналы передаются со скоростью 16 миль/час, т.е. мозгу требуется 22 миллисекунды, чтобы осознать, что только что произошло. И к этому добавляются различные другие временные разрывы, которые присущи человеческому сенсорному аппарату, они могут достигать нескольких десятых секунды.
Сознание всегда вынуждено опираться на прошлое. Все остальное — либо воспоминания, либо предсказания, а и те, и другие, как известно, могут быть ошибочными.
Подписывайтесь и читайте нас в Яндекс.Дзене — технологии, инновации, эко-номика, образование и шеринг в одном канале.