Что такое нанотехнология?
Нанотехнология — это производственная технология будущего, обеспечивающая недорогие средства для полного контроля над структурой вещества.
(Понятия "нанотехнологая" и "молекулярная нанотехнологая" иногда используются по отношению к любым технологиям, действующим на субмикронном (1 микрон = 1000 нанометров) уровне, но мы будем использовать этот термин только применительно к технологиям, позволяющим манипулировать отдельными атомами. Иногда, для того, чтобы избежать неясности, используется более поздний термин "молекулярное производство".)
Нанотехнология сделает возможным создание гигагерцовых компьютеров размером меньше кубического микрона (одна миллиардная кубического миллиметра); машины для ремонта живых клеток; бытовые универсальные производственные устройства и устройства для переработки отходов; дешевые средства колонизации космоса и многое, многое другое.
Вообще говоря, основная идея нанотехнологии состоит в том, что практически любую химически стабильную структуру, которую можно описать, на самом деле, можно и построить. Эта идея берет свое начало еще в хрестоматийной речи Ричарда Фейнмана в 1959 году ("Там внизу полно места"), но лишь после детального анализа, проведенного Эриком Дрекслером в начале восьмидесятых, молекулярная нанотехнология стала самостоятельной областью науки и превратилась в долгосрочный технический проект. Последние несколько лет ознаменовались бурным ростом интереса к этой области и ростом инвестиций в нанотехнологию.
Дрекслер предложил идею "ассемблера", устройства, обладающего субмикроскопическим механическим манипулятором, контролируемым компьютером. Ассемблер будет способен захватывать и точно позиционировать химически активные структуры с тем, чтобы детально контролировать место, где будет происходить химическая реакция. Такой универсальный подход делает возможным создание больших объектов с атомарной точностью через последовательность тщательно контролируемых химических реакций, создавая эти объекты молекула за молекулой. Ассемблеры смогут и создавать свои копии, то есть размножаться, если их на это запрограммировать.
Поскольку они смогут копировать себя, ассеблеры будут дешевыми. Это становится понятным, если вспомнить, что многие другие продукты молекулярных машин — дрова, сено, картофель — стоят совсем мало. Работая в больших группах, ассемблеры и специализированные наномашины смогут создавать любые объекты с небольшими затратами. Обеспечив точное размещение каждого атома, они будут производить надежные продукты с высокой точностью. Неиспользованные молекулы будут контролироваться столь же тщательно, что сделает производственный процесс практически безотходным.
Реалистичность подобного подхода может быть проиллюстрирована на примере рибосом. Рибосомы производят все белки используемые в любых живых организмах на этой планете. Типичная рибосома сравнительно невелика (несколько тысяч кубических нанометров), но способна построить практически любой белок, последовательно соединяя аминокислоты (составные части белков) в определенном порядке. Для этого у рибосомы есть возможность выборочно захватывать определенную аминокислоту (точнее, возможность выборочно захватывать определенную транспортную РНК, которая, в свою очередь, химически связывается определенным ферментом с необходимой аминокислотой), захватывать растущий полипептид и заставлять выбранную аминокислоту реагировать с окончанием полипептида, присоединяясь к нему.
Аналогично, ассемблер будет строить произвольную молекулярную структуру, следуя последовательности инструкций. Однако ассемблер обеспечит возможность трехмерного позиционирования и произвольной пространственной ориентации молекулярных компонентов (аналогов отдельных аминокислот), присоединяемых к растущей сложной молекулярной структуре (аналогу растущего полипептида). Вдобавок, ассемблер сможет формировать различные виды химических связей, а не один вид (пептидную связь), как рибосома.
Одним из следствий существования ассемблеров станет то, что они будет дешевыми. Поскольку ассемблер можно запрограммировать на строительство практически любой структуры, в частности, его можно запрограммировать на строительство другого ассемблера. Таким образом, возможны самовоспроизводящиеся ассемблеры, вследствие чего, их стоимость будет состоять, главным образом, из стоимости сырья и энергии, необходимых для их производства.
Основная сложность с нанотехнологией — это проблема создания первого ассемблера. Существует несколько многообещающих направлений. Одно из них заключается в улучшении сканирующего туннельного микроскопа или атомно-силового микроскопа и достижении позционной точности и силы захвата, необходимых для того, чтобы мы могли с достаточной точностью устанавливать атомы и молекулы в пространстве. В этом направлении достигнут определенный прогресс; еще в 1990 году на первых страницах газет сообщалось о логотипе IBM, выложенном на никелевой подложке из 35 точно размещенных атомов ксенона.
Другой путь к созданию первого ассемблера ведет через химический синтез. Возможно спроектировать и синтезировать хитроумные химические компоненты, которые будут способны к самосборке в растворе.
И еще один путь ведет через биохимию. Рибосомы являются специализированными ассемблерами и мы можем использовать их для создания более универсальных ассемблеров. Серьезным препятствием на этом пути является проблема формирования пространственных молекул белков из их линейных полипептидных цепей (protein folding problem). Хотя общее решение этой проблемы может оказаться связанным с серьезными вычислительными трудностями, возможно, что удастся научиться предсказывать пространственную форму белка в некоторых специальных случаях, и набора этих предсказуемых белков может оказаться достаточно для создания универсального ассемблера.
То, что универсальные ассемблеры не противоречат химическим законам, было показано в книге Дрекслера "Наносистемы" (1992). В этой книге также было показано, что универсальные ассемблеры способны построить широкий спектр полезных объектов, включая сверхмощные компьютеры. На самом деле, практически любая структура, описанная с атомарной точностью и не противоречащая химическим законам, может быть построена молекулярными ассемблерами дешево и практически без отходов. Широко распространено убеждение, что развитая нанотехнология также сделает возможным оживление пациентов в криогенном анабиозе и загрузку сознания в компьютер [см. ""].
Хотя принципиальная возможность молекулярной нанотехнологии довольно хорошо обоснована, сложнее определить, сколько времени понадобится для ее появления. Среди экспертов распространено мнение, что первый универсальный ассемблер будет создан в районе 2017 года плюс-минус десять лет, но до полного согласия по этому вопросу далеко.
Поскольку последствия нанотехнологий столь обширны, необходимо, чтобы люди уже сейчас начали серьезно размышлять об этих вопросах. Злоупотребление нанотехнологиями может иметь разрушительные последствия; общество нуждается в выработке путей минимизации этого риска. [См. также ""]
Ссылки: Drexler, E. 1986. The Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology. Эрик Дрекслер. 1986. Машины созидания: Грядущая эра нанотехнологии. пер. М. Свердлова Drexler, E. 1992. Nanosystems, John Wiley & Sons, Inc., NY. Foresight Institute.
Что такое сверхразум?
Под сверхразумом понимается любой разум, значительно превосходящий лучшие умы человечества практически во всех областях, включая научные исследования, житейскую мудрость и социальные навыки.
Иногда различают слабый и сильный сверхразумы. Слабый сверхразум — это то, что получится, если бы можно было запустить человеческий мозг с увеличенной скоростью, возможно, посредством загрузки человеческого сознания в компьютер [см. ""]. Если рабочая частота загруженного сознания будет в тысячу раз больше, чем у биологического человеческого мозга, оно будет воспринимать реальность замедленной в тысячу раз. Это означает, что за определенное время оно сможет обдумать в тысячу раз больше мыслей, чем его натуральный двойник.
Сильный сверхразум — это разум, который не только быстрее, чем человеческий мозг, но и качественно превосходит его. Не важно, насколько вы ускорите мозг собаки, он не сравнится с человеческим мозгом. Некоторые полагают, что аналогичным образом может существовать сильный сверхразум, с которым не сможет сравниться ни один человеческий мозг, с какой бы скоростью он не работал. (Впрочем, отличие слабого сверхразума от сильного может оказаться не таким четким. Достаточно разогнанный человеческий мозг, который не делает никаких ошибок и имеет достаточно памяти (или чистой бумаги) в принципе может вычислить любую функцию, вычислимую по Тьюрингу. Алонзо Черч показал, что множество вычислимых по Тьюрингу функций совпадает с множеством механически вычислимых функций.)
Многие (хотя и не все) трансгуманисты уверены, что сверхразум будет создан в первой половине этого века. Для этого потребуются две вещи: аппаратное и программное обеспечение.
Когда производители процессоров разрабатывают следующее поколение чипов, они полагаются на закономерность, известную как "Закон Мура". Этот закон гласит, что скорость процессоров обычно удваивается каждые восемнадцать месяцев. Закон Мура охватывает все вычислительные устройства, начиная еще со старых механических калькуляторов. Если он будет действовать еще несколько десятков лет, то будут созданы компьютеры, эквивалентные по вычислительной мощности человеческому мозгу. Закон Мура сам по себе — это всего лишь экстраполяция, но этот вывод можно подкрепить, проанализировав физические ограничения и ознакомившись с исследованиями, ведущимися сегодня в лабораториях. Компьютеры с массовым параллелизмом — это еще один способ достичь вычислительной мощности уровня человеческого мозга даже без новых быстрых процессоров.
Что касается вопроса о программном обеспечении, прогресс в вычислительной неврологии даст нам понимание вычислительной архитектуры человеческого мозга и используемых им принципов обучения. Тогда мы сможем реализовать те же самые алгортимы на компьютере. Используя нейронные сети, мы сможем избежать необходимости программирования сверхразума: достаточно будет дать ему учиться на своем опыте так же, как это делает человеческий ребенок. Также можно использовать генетические алгоритмы и классические методы искусственного интеллекта, чтобы создать сверхразум, который может и не иметь никакого сходства с человеческим мозгом.
Появление сверхразума неизбежно нанесет серьезный удар по любому антропоцентрическому мировоззрению. Человеческий вид больше не будет самой разумной формой жизни в известной нам части Вселенной. Но гораздо важнее практические последствия. Создание сверхразума станет последним изобретением, которое людям потребуется сделать, поскольку сверхразумы смогут позаботиться о дальнейшем научно-техническом прогрессе гораздо эффективнее, чем это смогут сделать люди.
Перспектива появления сверхразума ставит много серьезных вопросов, над которыми пора серьезно задуматься уже сейчас, до фактического появления сверхразума. Главный вопрос заключается в том, что же можно предпринять для того, чтобы максимизировать шансы появления сверхразумов, которые не причинят людям вреда, а наоборот, помогут. Для того, чтобы найти ответ на этот вопрос, необходимы гораздо более широкие знания, чем те, которыми обладют исследователи в области искусственного интеллекта. Неврологи, экономисты, когнитологи, компьютерные специалисты, философы, социологи, научные фантасты, специалисты по военной стратегии, политики, законодатели и многие другие должны будут объединить свои знания, чтобы справиться с тем, что может оказаться самой важной задачей из тех, что когда-либо вставали перед человечеством.
Трансгуманисты обычно стремятся к тому, чтобы самим развиться и превратиться в сверхразумы. Существуют два пути, которыми они надеются сделать это: (1) Через последовательные модификации биологического мозга, возможно, используя ноотропные препараты, когнитивные технологии, компьютерные технологии (например, носимые компьютеры, интеллектуальных агентов, системы обработки информации, программы для визуализации и анализа данных и т. п.), нейроинтерфейсы и бионические мозговые имплантанты. (2) Через загрузку сознания.
Ссылки: Moravec, H. 1998. "When will computer hardware match the human brain?" Journal of Transhumanism. Vol. 1. Bostrom, N. 1998. "How Long Before Superintelligence?".International Journal of Futures Studies. Vol. 2. Also at Ник Бостром. 1998. "Сколько осталось до суперинтеллекта?", пер. М. Свердлова Kurzweil, R. 1999. The age of spiritual machines. Viking Press.
Что такое виртуальная реальность?
Виртуальная реальность — это окружение, которое вы ощущаете, не находясь в нем физически. Театр, опера, кино и телевидение — это все примитивные предвестники виртуальной реальности. Некоторые из этих (предвестников) виртуальных реальностей основаны на физических реальностях. К примеру, когда вы смотрите олимпийские игры по телевизору, вы можете сидеть у себя дома, но видеть и слышать практически то же самое, что вы увидели бы и услышали, если бы лично находились на соревнованиях. В других случаях, вы ощущаете окружения, эквивалента которым в физической реальности нет, как, например, когда смотрите мультфильм "Том и Джерри". Такие виртуальные реальности называют искусственными реальностями.
Степень погружения в виртуальную реальность во время просмотра телевизора довольно сильно ограничена (просмотр олимпийских игр по телевизору не может сравниться с присутствием на этих соревнованиях) по нескольким причинам. Во-первых, разрешение слишком низкое. У обычного телевизора недостаточно пикселей, чтобы обеспечить полную иллюзию восприятия. Телевидение высокой четкости (HDTV) улучшает ситуацию, но даже с самым лучшим экраном переферийные области сетчатки не стимулируются; трехмерного изображения тоже нет. Эти проблемы можно решить, используя носимый дисплей, который с помощью лазерного луча создает изображение прямо на вашей сетчатке. Также желательно использовать дополнительные сенсорные каналы — наушники со стереозвуком и, возможно, тактильный интерфейс. Еще одним важным элементом является интерактивность; просмотр телевизора — это пассивное переживание, но полная виртуальная реальность позволит манипулировать объектами, которые вы ощущаете. Для этого понадобятся сенсоры, измеряющие вашу реакцию, так что симуляция виртуальной реальности сможет соответствующим образом обновиться.
Примитивные виртуальные (и искусственные) реальности уже некоторое время существуют. Сначала они применялись в тренажерах для пилотов и военных. Сейчас они все чаще используются для развлечения в аркадных играх. Из-за того, что виртуальная реальность является вычислительно интенсивным процессом, симуляции пока очень грубые. Но с ростом вычислительной мощности и развитием сенсоров, аффекторов и дисплеев, виртуальная реальность начнет приближаться к физической реальности по уровню точности воспроизведения и интерактивности.
Виртуальная реальность создаст неограниченные возможности для творчества. Люди смогут создать искусственные виртуальные миры, которые не будут ограничены законами физики, но будут казаться участникам такими же реальными, как и физическая реальность. Люди будут путешествовать в эти миры для развлечения, для работы и для общения (и секса) с другими людьми, которые смогут физически находиться на другом континенте.
Что такое загрузка?
Загрузка (иногда называемая "загрузка сознания" или "реконструкция мозга") — это гипотетический процесс переноса сознания из биологического мозга в компьютер.
Идея заключается в том, что после сканирования синаптических структур мозга мы сможем реализовать с помощью электроники те же вычисления, что обычно происходят в нейронной сети мозга. Сканирование мозга с достаточным разрешением может быть выполнено путем разборки мозга атом за атомом с помощью нанотехнологии. Предлагаются и другие подходы, например, основанные на анализе структуры срезов мозга с помощью электронного микроскопа и программ автоматической обработки изображений.
Иногда различают загрузку с разрушением, при которой оригинал мозга уничтожается в процессе сканирования, и загрузку без разрушения, при которой оригинал мозга остается цел и невредим вместе с загруженной копией.
Вопрос о том, при каких условиях личная идентичность сохраняется во время загрузки с разрушением, остается предметом обсуждения. Большинство философов, изучавших эту проблему, полагают, что по крайней мере при некоторых условиях, загруженный в компьютер мозг будет вами. Суть в том, что вы живы, пока сохраняются определенные информационные структуры, такие как ваша память, ценности, отношения и эмоции; и не столь важно, реализованы ли они на компьютере или в той противной серой массе внутри вашего черепа.
Но сложности начинаются, если мы предположим, что сделано несколько одинаковых копий вашего загруженного в компьютер мозга. Какая из них это вы? Все они — вы или ни одна из них? У которой окажутся права на вашу собственность? Которая останется в браке с вашей женой/мужем? Возникает изобилие философских, юридических и этических проблем. Возможно, они окажутся в числе горячо обсуждаемых политических вопросов этого века.
Некоторые факты о загрузке:
Загрузка должна сработать для крионических пациентов, при условии, что их мозги были заморожены малоповрежденными. Загруженные смогут жить в искусственной реальности (то есть симулированном на компьютере окружении). Другой возможностью будет получение искусственных тел и сенсоров, с помощью которых они смогут вернуться к жизни в физической реальности. Субъективное время загруженных будет зависеть от скорости компьютеров, в которых они находятся. Сознания загруженных могут быть распределены по многим компьютерам в огромных сетях и они смогут регулярно делать свои резервные копии. Это должно позволить загруженным жить неограниченно долго. Для своего существования загруженные будут нуждаться в очень небольшом количестве ресурсов по сравнению с биологическими людьми, поскольку они не будут нуждаться ни в физической еде, ни в крыше над головой, ни в транспорте. Загруженные смогут размножаться необычайно быстро (просто копируя сами себя). Это означает, что мы можем очень быстро столкнуться с дефицитом ресурсов, если не ограничим размножение.
Что такое сингулярность?
Технологическая сингулярность — это гипотетический момент в будущем, когда технологическое развитие станет настолько стремительным, что график технического прогресса станет практически вертикальным. Эта концепция впервые была предложена Вернором Винджем, который полагает, что если мы сумеем избежать гибели цивилизации до этого, то сингулярность произойдет из-за прогресса в области искусственного интеллекта, интеграции человека с компьютером или других методов увеличения разума. Усиление разума, по мнению Винжа, в какой-то момент приведет к положительной обратной связи: более разумные системы могут создать еще более разумные системы и сделать это быстрее, чем первоначальные конструкторы-люди. Эта положительная обратная связь скорее всего окажется столь сильной, что в течение очень короткого промежутка времени (месяцы, дни или даже всего лишь часы) мир преобразится больше, чем мы можем это представить, и внезапно окажется населен сверхразумными созданиями.
С понятием сингулярности часто связывают идею о невозможности предсказать, что будет после нее. Постчеловеческий мир, который в результате появится, возможно, будет столь чуждым для нас, что сейчас мы не можем знать о нем абсолютно ничего. Единственным исключением могут быть фундаментальные законы природы, но даже тут иногда допускается существование еще не открытых законов (у нас пока нет теории квантовой гравитации) или не до конца понятых следствий из известных законов (путешествия через пространственные червоточины, создание "вселенных-младенцев", путешествия во времени и т. п.), с помощью которых постлюди смогут делать то, что мы привыкли считать физически невозможным.
Уже отмечалось, что то, что в какой-то момент непредсказуемо, может стать предсказуемым по мере приближения к событию. Человек, живший в 1950-е годы мог предвидеть сегодняшний мир в больших деталях, чем человек Возрождения, который, в свою очередь, мог предвидеть гораздо больше, чем какой-нибудь дикарь из каменного века. Поскольку горизонт предсказуемости отступает по мере нашего движения вперед во времени, возможно, что полного прыжка в неизвестность не будет никогда. На каждом этапе вы можете предвидеть многое из того, что должно произойти на следующем шаге, хотя конечный результат мог быть полностью скрыт от вас, когда вы смотрели с начальной точки.
Вопрос предсказуемости важен, поскольку, не имея возможности предсказать хотя бы некоторые последствия наших действий, нет никакого смысла в том, чтобы пытаться направить развитие в желательном направлении.
Трансгуманисты сильно расходятся в оценке вероятности сценария Винджа. Но практически все, кто полагает, что сингулярность будет, считают, что она произойдет в этом веке, и многие уверены, что это, скорее всего, случится в течение нескольких десятилетий.
Ссылки: Vinge, V. 1993. "The Coming Technological Singularity". А. Новоселов. Технологическая сингулярность как ближайшее будущее человечества. Hanson, R. (ed.) 1998. "A Critical Discussion of Vinge's Singularity Concept" Extropy Online.