Gotowi na życie wieczne?

Badania genetyczne, nanorobotyka i sztuczna inteligencja: oto rewolucyjne idee, za jakimi podążają koncerny technologiczne pragnące pokonać siły natury. Ich głównym celem jest nieśmiertelność.

Ray Kurzweil musi wytrzymać jeszcze kilka dziesięcioleci – Amerykanin pragnie stać się nieśmiertelny. Według jego własnych szacunków w piątej dekadzie trwającego wieku będziemy w stanie za pomocą środków technicznych optymalizować, rozwijać i powielać nasze ciała i umysły. Technicznemu guru Google’a może zabraknąć czasu – 12 lutego skończył 68 lat – ale nie zamierza on poddawać się bez walki i wciąż ma kilka asów w rękawie albo raczej tabletek w apteczce. Kurzweil codziennie łyka setki tabletek zawierających substancje takie jak luteina, glutation czy ubichinon, mających chronić jego organizm przed wolnymi rodnikami. Jakiś czas temu świat obiegła informacja, że przyjmuje 250 pigułek na dzień, jednak można przypuszczać, że jego „prawo przyspieszającego zwrotu” działa również w dziedzinie przeciwdziałania procesom starzenia się.

Coraz więcej młodości w coraz mniejszej liczbie tabletek? To nie takie proste. „Obecnie nie znamy metody pozwalającej zahamować biologiczne starzenie się” – wyjaśnia dr Matthias Platzer, biolog z Leibnitzowskiego Instytutu Badań nad Starzeniem się – Instytutu im. Fritza Lipmanna (FLI) w Jenie. „Jedyny sposób, jaki przychodzi mi do głowy, to hibernacja, jednak nie do końca mógłbym polecić ją Rayowi Kurzweilowi, bo naprawdę trudno powiedzieć, czy udałoby się go obudzić”.

Ray Kurzweil

Ray Kurzweil

Mimo wszystko Kurzweil ma szansę dożyć przynajmniej beta-testów wymarzonego „człowieczeństwa 2.0”. Co roku średnia długość życia w krajach rozwiniętych wydłuża się obecnie o dwa, trzy miesiące. To zasługa przede wszystkim lepszych warunków życia, na jakie składają się postęp w naukach medycznych, wzrost higieny i zdrowsze odżywianie. Maksymalny wiek pozostaje jednak bez zmian. Słowa Księgi Rodzaju wciąż pozostają w mocy: „Wtedy Bóg rzekł: «Nie może pozostawać duch mój w człowieku na zawsze, gdyż człowiek jest istotą cielesną: niechaj więc żyje tylko sto dwadzieścia lat»”. Platzer chyli czoła przed Mojżeszem: „Do dziś nie potrafimy nic więcej”.

Porady żywieniowe i biblijne egzegezy nie należą do głównego obszaru zainteresowań Platzera. Ten 61-latek, przewodząc niewielkiemu zespołowi naukowców, prowadzi badania nad DNA – biologicznym zapisem projektu każdego żywego organizmu. Ich celem jest poznanie sposobu, w jaki geny sterują procesami starzenia się. W ciągu ostatnich dwudziestu lat w genetyce dokonał się fenomenalny postęp, ale mimo to naukowcy wciąż są bliżej początku niż końca pracy.

Ray Kurzweil wierzy, że w pierwszej połowie trwającego stulecia nastąpią trzy powiązane ze sobą rewolucje w dziedzinie sztucznej inteligencji, nanorobotyki oraz właśnie genetyki. Ten technologiczny triumwirat miałby w nadchodzących latach umożliwić ingerowanie w procesy biologiczne i połączenie człowieka z maszyną, czego ostatecznym efektem nie byłoby nic innego jak nieśmiertelność. Futurolog wychodzi z założenia, że tempo rozwoju we wszystkich trzech dziedzinach rośnie wykładniczo. Bez wątpienia dotyczy to sztucznej inteligencji i nanorobotyki, ale co z genetyką?

Genetyka: Biologiczny kod źródłowy

Koszt odcyfrowania genomu pojedynczej osoby błyskawicznie spadł. Rozwój w tej dziedzinie postępuje szybciej niż w przemyśle półprzewodnikowym.

Koszt odcyfrowania genomu pojedynczej osoby błyskawicznie spadł. Rozwój w tej dziedzinie postępuje szybciej niż w przemyśle półprzewodnikowym.
W 1990 roku przez amerykańskich polityków oraz jednostki badawcze został rozpoczęty „Projekt poznania ludzkiego genomu (HGP)”. Jego ambitnym celem było ustalenie do 2005 roku pełnej sekwencji genomu człowieka, czyli kolejności komplementarnych par zasad na poszczególnych chromosomach. W DNA (kwasie deoksyrybonukleinowym) zapisane są dziedziczone informacje, dlatego stanowi on punkt wyjścia do badań nad wieloma procesami biologicznymi, do których zaliczają się również liczne choroby, na przykład nowotwory. Do szeroko zakrojonego projektu dołączyło ponad tysiąc naukowców z czterdziestu krajów. Wielu z nich miało wątpliwości – niektórzy sądzili, że badania nie mają szans powodzenia, a inni powątpiewali, czy założone 15 lat wystarczy do osiągnięcia celu.
Wydawało się, że sceptycy zatriumfują – w ciągu roku udało się zbadać zaledwie ułamek promila sekwencji genomu, nad projektem zawisło widmo klęski, a harmonogram odrzucono jako zupełnie nieosiągalny. Również bilans po upływie połowy założonego okresu badań przedstawiony w 1998 roku na pierwszy rzut oka nie napawał optymizmem: zaawansowanie prac wynosiło zaledwie trzy procent. Specjaliści już od dawna zdawali sobie jednak sprawę z tego, jaką dynamikę postępu w dziedzinie genetyki przynoszą nowe narzędzia do sekwencjonowania DNA – niepozorne trzy procent oznaczało kilkusetkrotne przyspieszenie prac w ciągu siedmiu lat.

W 2001 roku, zaledwie trzy lata później, analizowanie genomu było już w zasadzie zakończone. Badacze przetłumaczyli sekwencję DNA na ciąg liter odpowiadających tworzącym go zasadom: adeninie, tyminie, guaninie i cytozynie. Powstał więc kod ludzkiego życia. Cały projekt kosztował 2,7 mld dolarów. Do początku XXI wieku koszt sekwencjonowania genomu pojedynczej osoby spadł do 100 milionów dolarów, a dziś sięga zaledwie tysiąca dolarów. Realizacja „Projektu poznania ludzkiego genomu” to milowy krok nie tylko w dziedzinie biologii i chemii, ale również informatyki. Aby wykorzystać zdobyte informacje do badania procesów starzenia się czy do celów medycznych, trzeba teraz rozpoznać pojedyncze geny i ustalić ich położenie w ciągu DNA oraz funkcję.

Litery ludzkiego życia

Matthias Platzer uczestniczył w pracach nad odcyfrowaniem genomu człowieka. Jako biolog bada wpływ DNA na procesy starzenia się.

Matthias Platzer uczestniczył w pracach nad odcyfrowaniem genomu człowieka. Jako biolog bada wpływ DNA na procesy starzenia się.

Matthias Platzer był członkiem jednego z zespołów pracujących nad odcyfrowaniem ludzkiego genomu. Często wykorzystywane zamiennie określenie „odszyfrowanie” uważa za niepoprawne: „Dzięki sekwencjonowaniu poznaliśmy kolejność czterech nukleotydów w chromosomach. Zapisaliśmy ją w postaci tekstowej jako ciąg kombinacji czterech liter odpowiadających tym nukleotydom, liczący 3,2 mld znaków. Przedmiotem genetyki nie jest jednak tekst sam w sobie, ale to, w jaki sposób wyłaniają się z niego wszystkie cechy biologiczne organizmu”. Kolejnym etapem na drodze do zrozumienia wielkiej całości jest inżynieria genetyczna, czyli modyfikowanie i przesuwanie genów. Szczególnie efektywnym narzędziem okazała się opracowana w 2012 roku metoda CRISPR/Cas, działająca na poziomie molekularnym. Umożliwia ona szybkie i niedrogie wstawianie, usuwanie i zastępowanie fragmentów DNA. Metoda CRISPR/Cas przyniosła kolejną rewolucję w dziedzinie genetyki, w której każdego dnia notowane są nowe odkrycia i rekordy.

Długa nazwa, krótkie życie

Matthias Platzer uczestniczył w pracach nad odcyfrowaniem genomu człowieka. Jako biolog bada wpływ DNA na procesy starzenia się.

Matthias Platzer uczestniczył w pracach nad odcyfrowaniem genomu człowieka. Jako biolog bada wpływ DNA na procesy starzenia się.
Naukowcy wciąż są jednak daleko od ingerowania w genom człowieka. Nie jest to zresztą konieczne do prowadzenia badań podstawowych. Badacze z FLI, chcąc zrozumieć działanie procesów starzenia na poziomie genetycznym, po prostu zabrali się za nową łamigłówkę: odcyfrowują genom ryby karpieńcokształtnej o tajemniczej łacińskiej nazwie Nothobranchius furzeri. Ta niepozorna rybka żyje najkrócej spośród wszystkich znanych kręgowców, które da się hodować w laboratorium. Jest więc idealnym obiektem badań nad starzeniem się, bo nawet w najlepszych warunkach przeżywa zaledwie od czterech do dwunastu miesięcy, dojrzewa płciowo w ciągu od czterech do sześciu tygodni i bardzo
szybko osiąga stadium starości. Odcyfrowanie genomu ryby stanowi następny milowy krok w dziedzinie biomedycyny, gdyż niemal wszystkie jej geny znajdują się również w genomie człowieka. Bazując na zapisie genomu udostępnionym w formie cyfrowej na wolnej licencji, naukowcy z całego świata mogą wprowadzać celowe mutacje i w ten sposób obserwować wpływ pojedynczych genów na starzenie się ryby, a więc – przez analogię – również człowieka.

N. furzeri służy badaczom starzenia się jako organizm modelowy już od co najmniej dziesięciu lat. Niemal równie długo, choć z przerwami, FLI prowadzi prace nad sekwencjonowaniem. Podobnie jak ogromna społeczność naukowców badająca genom człowieka, mały zespół Platzera w ciągu dekady poczynił ogromne postępy za sprawą coraz doskonalszych narzędzi i metod. „Wydajność zwiększyła się o pięć, może nawet sześć rzędów wielkości. W przypadku rozwoju technologii sekwencjonowania krzywa wzrostu efektywności jest znacznie bardziej stroma niż ta dla mikroelektroniki, ilustrująca słynne prawo Moore’a, „.

Zapewne Ray Kurzweil – najwyższy kapłan postępu wykładniczego – chciałby to usłyszeć. Ale czy jego przewidywania dotyczące modyfikowania cech dziedzicznych okażą się trafne? Kurzweil traktuje każdy gen jako jedną z 23 000 linijek kodu składających się na projekt „człowiek”: „Zbyt często zdarza nam się nie aktualizować oprogramowania przez kilka lat, więc cóż dopiero mówić o tysiącleciach ewolucji naszego kodu”.
Platzer ripostuje, że nie można stawiać znaku równości między zapisem genetycznym a programem komputerowym zwracającym przewidywalny rezultat: „Złożoność procesów, za sprawą których informacja genetyczna przekształca się w cechę biologiczną, jest znacznie większa, ponieważ biologiczna indywidualność zależy również od oddziaływania otoczenia. Mówimy nie tylko o teorii informacji, ale również o niewiarygodnej liczbie procesów stochastycznych”.
Oczywiście żaden naukowiec nie zajmowałby się przez dekadę małą rybką o długiej nazwie, gdyby nie spodziewał się, że doprowadzi to do konkretnego postępu w dziedzinie biologii człowieka: poprawi jakość ludzkiego życia, wydłuży je albo wręcz pozwoli nam żyć wiecznie. Przeprogramowaniu budowy ludzkich komórek stoi jednak w pierwszej kolejności na przeszkodzie wciąż nierozwiązana kwestia tego, czy i kiedy ingerowanie w kod genetyczny człowieka stanie się akceptowalne z punktu widzenia etyki.

Zdaniem Kurzweila wykorzystanie pełnego potencjału badań nad DNA jest tylko kwestią czasu: „Metody klonowania zwierząt wyższych można łatwo zastosować do człowieka, a kiedy technologia dojrzeje i stanie się bezpieczna, bariera etyczna niemal zaniknie”. Dążąc do ekstremalnego przedłużenia życia, Kurzweil nie jest jednak zwolennikiem powielania całych organizmów ludzkich, lecz tzw. klonowania terapeutycznego, które polega na tworzeniu tkanek z młodych komórek i zastępowaniu nimi uszkodzonych tkanek oraz organów bez ingerencji chirurgicznej. Jako genetyk, Platzer uważa, że błyskawiczny postęp sam w sobie przybliża zastosowanie inżynierii genetycznej u ludzi: „Techniki takie jak CRI-SPR/Cas budzą w świecie nauki ogromne nadzieje na możliwość dokonywania manipulacji genetycznych bez większych skutków ubocznych. To bardzo ryzykowna kwestia: czy jako naukowiec mogę ingerować w tak złożony system jak ludzki genom, nie będąc w stanie dokładnie ocenić wszystkich skutków?”. Z drugiej strony ludzkość od zawsze śmiało zwraca wzrok ku temu, co niebezpieczne: „To część ewolucji”. Już za pięć,piętnaście lat przeprogramowywanie ludzkiego DNA stanie się rzeczywistością.

Marzenia Platzera o nieśmiertelności są zdaniem Kurzweila warte dyskusji, ale w gruncie rzeczy absurdalne: „Biologiczna zasada przemijającego życia jest niezwykle motywującym wynalazkiem. Nieśmiertelność prowadzi do zastoju, oznacza koniec ewolucji”.

Paradoksalnie prognozy Kurzweila nie są jednak sprzeczne z obiekcjami genetyka. Amerykanin traktuje postęp techniczny jako część ewolucji, jednak uważa, że za około trzydziestu lat osiągniemy osobliwość technologiczną, czyli stan, który można opisać jako eksplozję inteligencji. Z jego punktu widzenia ewolucja nie stanęłaby więc w miejscu, za to z powodu jej powolności biologia straciłaby na znaczeniu.

Nanorobotyka: Podróż do wnętrza siebie

Pracodawca Kurzweila, holding Alphabet, do którego należy również Google, finansuje całe działy zajmujące się projektem „nieśmiertelność”. W 2013 roku jego szef Larry Page ogłosił założenie spółki Calico, działającej w branży inżynierii genetycznej z bardzo konkretnym celem odkrycia formuły wiecznej młodości. W tym samym roku uruchomiono Google Life Sciences (GLS, dziś: Verily) – dział firmy zajmujący się nowymi rozwiązaniami w dziedzinie biotechnologii, kierowany przez Andrew Conrada, biologa molekularnego i pioniera badań nad HIV. Prowadzone przez jego zespół polowanie na „moonshots” – projekty, które naprawdę zmienią świat – dopiero się rozkręca, a pierwszym produktem jest cyfrowa soczewka kontaktowa wyposażona w miniaturowe czujniki stężenia cukru we krwi. Wyniki pomiarów są bezprzewodowo przesyłane do appu w smartfonie.

Znacznie większe wrażenie robi nanobot – maszyna o możliwościach, przy których pomysły twórców filmu science fiction „Interkosmos” wydają się bardzo trywialne. Urządzenie, którego wielkość mierzona jest w nanometrach bądź nieco większych mikrometrach, połyka się w postaci kapsułki albo wstrzykuje do krwi, żeby wykorzystać je do badania układu krążenia. Receptory i przeciwciała na powierzchni nanobota umożliwiają mu wiązanie się z cząsteczkami białek bądź innych substancji chemicznych. Obecnie Verily prowadzi eksperymenty na sztucznych organizmach, jednak przymierza się już do pierwszych prób na ludziach. W średnim okresie nanoboty mają diagnozować choroby i leczyć je na poziomie zainfekowanych komórek. Kalifornijczycy chcą też przystosować je do modyfikowania DNA oraz przeciwdziałania procesom starzenia się.

Aby nanoboty mogły przemieszczać się naczyniami krwionośnymi, potrzebują napędu. W Instytucie Systemów Inteligentnych Maxa Plancka w Stuttgarcie eksperymentuje się z mikrośmigłami.

Aby nanoboty mogły przemieszczać się naczyniami krwionośnymi, potrzebują napędu. W Instytucie Systemów Inteligentnych Maxa Plancka w Stuttgarcie eksperymentuje się z mikrośmigłami.

W wizji Kurzweila kolejnym krokiem jest rozwinięcie ludzkiego umysłu w kierunku nieskończoności: „Inteligentne nanoboty, nieinwazyjnie wprowadzane do naszych mózgów, będą oddziaływały bezpośrednio na naturalne neurony, żeby uczynić nas bardziej inteligentnymi”. Miliardy maszyn mają przenikać do mózgu poprzez złącza ścisłe między komórkami tworzącymi barierę krew-mózg i umożliwiać quasi-telepatyczną komunikację z innymi osobami oraz komputerami (o ile będzie jeszcze istniała jakaś granica oddzielająca jedne od drugich). Nikt nie wie, czy ta utopia stanie się rzeczywistością – jak to bywa z pomysłami Kurzweila, wielu naukowców zbywa je wątpiącym wzruszeniem ramion. Ale w 1995 roku większość ekspertów nie wierzyło, że w ciągu dwóch dekad będziemy w stanie produkować tranzystory wielkości kilku nanometrów.

Pływanie w bagnie

Nanotechnologia ma olbrzymi potencjał – z innowacyjnych materiałów będzie można tworzyć zupełnie nowe fizyczne obiekty. Tak jak genetyka dwie dekady temu, dziś nanorobotyka budzi na całym świecie pragnienie odkrywania, a badania naukowe przynoszą wciąż nowe koncepcje i wynalazki. Kluczowe problemy do rozwiązania to napęd oraz systemy sterowania. Chodzi przecież o urządzenia, które są znacznie mniejsze od pojedynczych krwinek. Docieranie do każdego zakamarka ludzkiego organizmu jest dla nich równie męczące jak dla człowieka pływanie w bagnie. Szczególnie wiele energii wymaga ruch w plazmie komórkowej. Trudno wyposażyć je we własne źródło napędu, choćby dlatego że akumulator takiej wielkości byłby zupełnie niewydajny.

Kamień milowy w dziedzinie sztucznej inteligencji: w 2011 roku Watson zatriumfował w teleturnieju

Kamień milowy w dziedzinie sztucznej inteligencji: w 2011 roku Watson zatriumfował w teleturnieju „Jeopardy”, wymagającym posługiwania się językiem naturalnym. Dziś superkomputer IBM pomaga w wyborze metody terapii chorych na raka płuc.

Obecnie najprostszym wyjściem wydaje się wstrzyknięcie nanobota w pobliżu wybranej części ciała i sterowanie nim z zewnątrz za pomocą magnesu. W tym celu większość takich maszyn, nie tylko tych produkowanych przez Verily, wyposaża się w rdzeń z tlenku żelaza. Naukowcom nie można jednak odmówić pomysłowości: zespół z Uniwersytetu Stanu Pensylwania zbudował nieco większe roboty, mierzone w mikrometrach, które przemierzają ludzki układ krwionośny napędzane ultradźwiękami. Pod wpływem fal maszyna stale obraca się wokół własnej osi, odbijając się od struktur komórkowych tak jak robot sprzątający po natrafieniu na ścianę. Badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego stawiają na mikrosilniki z elementami z cynku – w wyniku jego reakcji z kwasem żołądkowym wydzielają się bąbelki wodoru, które unoszą urządzenie. Z kolei w Instytucie Systemów Inteligentnych Maxa Placka w Stuttgarcie eksperymentuje się z mechanizmami napędowymi przypominającymi muszle, a także z nanośmigłami napędzanymi przez magnes.

Technologiczna elita z Doliny Krzemowej uważa genetykę i nanorobotykę za przepustkę do życia wiecznego. Dziedziny te są jednak wciąż w powijakach i na pewno nie uda się uniknąć niepowodzeń. Trzecia gałąź badań, która ma postawić na głowie prawa biologii, ma już za sobą moment zapaści. Po okresie zachłyśnięcia się perspektywą powstania sztucznej inteligencji w latach 60. i 70. nastąpił w tej dziedzinie długi zastój, który potrwał aż do początku nowego millenium. Jeszcze dziś wiele osób macha ręką, kiedy mówi się o postępie w pracach badawczych. Jednak sztuczna inteligencja już dawno urosła do rangi świętego Graala koncernów technologicznych i informatycznych.

Za największy z nich uchodzi Alphabet, holding Google’a. Głębokim uczeniem maszynowym w sieciach neuronowych zajmują się również Facebook, Twitter, Amazon, Alibaba czy Baidu. Praktyczne zastosowanie tej technologii stało się możliwe dopiero dzięki niepohamowanemu wykładniczemu wzrostowi wydajności systemów komputerowych oraz objętości zbiorów danych. Jej idea pochodzi jednak z informatycznej ery kamienia łupanego, jest niemal tak stara jak sam komputer. Głębokie uczenie maszynowe przypomina procesy zachodzące w ludzkim mózgu: informacje są kierowane przez neurony na różne warstwy programowe, kiedy sygnały sterujące osiągają odpowiedni stan aktywacji.

U ludzi sygnały te mają naturę biochemiczną – maszyny wykorzystują zamiast tego ciągi liczb. Tradycyjne systemy eksperckie, takie jak komputery diagnostyczne, bazują na inteligencji symbolicznej, czyli rozpoznawaniu związków w granicach modelu złożonego z danych i relacji między nimi. Sam model musi zostać stworzony przez człowieka. Sieci neuronowe są reprezentacją sztucznej inteligencji podsymbolicznej: same organizują elementy, rozpoznają wśród nich relacje i na tej podstawie autonomicznie formułują wzory. Istnieje tu pewne ryzyko, na przykład związane z tym, że wyniki takiej analizy mogą być zupełnie niezrozumiałe dla człowieka.

Wzorowe metody

Inteligencję symboliczną można porównać do dziecka z bogatej rodziny, które – zamknięte w domu niczym w złotej klatce – ma nauczyć się języka, korzystając z podręczników i pomocy naukowych. Będzie to wymagało wiele pracy, ale zapewne się uda.

Chcąc zastosować głębokie uczenie, będące rodzajem inteligencji podsymbolicznej, należałoby po prostu wypuścić dziecko na ulicę. Dawniej nie dałoby to większych efektów, bo nasza hipotetyczna rodzina żyłaby w odludnym miejscu, gdzie rzadko kiedy zapuszczają się przechodnie. W miarę postępu technicznego przeprowadziła się jednak do gwarnej metropolii, w której interesującym ją językiem włada wiele osób. Dzięki temu, analizując powtarzalne schematy konwersacji w codziennych sytuacjach, dziecko nauczyłoby się komunikować za jego pomocą. Przy okazji poznałoby ogólniejsze zasady rozpoznawania wzorów w strumieniu informacji, co ułatwiłoby mu zdobywanie kolejnych umiejętności. Tyle tylko że rodzicom nie zawsze podoba się to, czego ich pociecha przypadkowo się nauczy.

Chociaż w rozwój sztucznej inteligencji inwestują przede wszystkim amerykańskie firmy, jedna z najważniejszych postaci zajmujących się tą gałęzią nauki pochodzi z Europy. Więcej o niej, a także o drodze do superinteligencji opowiemy w kolejnym numerze, w trzeciej części naszego cyklu.