Виртуальный ты. Как создание цифровых близнецов изменит будущее человечества

Чтобы ускорить прогресс с виртуальным человеком, биологии нужно больше теории. Под этим мы подразумеваем нечто вполне конкретное: математические структуры, способные объяснить известные факты; уравнения, формулы и соотношения, раскрывающие взаимосвязь между величинами и параметрами, соответствующими вещам, которые мы можем измерить в реальном мире; и математические структуры, которые подкреплены экспериментами и строгим статистическим анализом результатов и практичны в использовании, если выражены в компьютерной программе. Под этим мы подразумеваем, что они должны иметь возможность превращать данные в прогнозы и предоставлять эти прогнозы до того, как они станут реальностью.

Работа продолжается, но для завершения второго шага потребуется культурная революция в науке. Мы надеемся увидеть больше студентов-биологов, способных понять теорию динамических систем, больше теоретических работ в биологических и медицинских журналах и больше попыток превратить качественное понимание биологии в количественное. Чтобы многочисленные попытки интеграции вычислений, больших данных и экспериментов позволили получить полезные знания, необходимо уделять больше внимания биологической теории.

Большие данные, полученные в результате экспериментов, имеют первостепенное значение, в этом нет никаких сомнений. Однако влияние всех этих данных уменьшается без теории. Хотя слепые подходы к работе с большими данными применяются быстрее и проще, теория и механистические объяснения имеют решающее значение, если мы хотим выяснить, верны ли корреляции в данных, чтобы мы могли преобразовать интригующие ассоциации в фундаментальное понимание.

Разработать теорию, отражающую математическую квинтэссенцию биологии, трудно из-за чрезвычайной сложности живых существ. Несмотря на это, после работ Ходжкина и Хаксли было много успехов. Более того, в четвертой главе мы увидим, что при разумном использовании ИИ может помочь в разработке моделей[131]. Теперь мы готовы сделать следующий шаг. Моделирование на цифровых компьютерах, основанное на данных и экспериментах, собранных пчелами Бэкона, является «третьей ногой науки» и третьим ингредиентом виртуального человека.

Глава 3 От аналогового человека к цифровому

«Захоти мы назвать главное предположение в мире, постоянно приводящее нас к попыткам понять жизнь, мы бы назвали атомы: из них состоит все, и все, что делают живые существа, можно понять с точки зрения дрожи и колебаний атомов».

РИЧАРД ФЕЙНМАН[132]

В течение прошлого столетия вычислительная техника развивалась с невиданной для любой другой технологии скоростью, открыв новые возможности для науки и медицины, не в последнюю очередь благодаря цифровым двойникам. Компьютеры играют центральную роль на третьем этапе, необходимом для создания виртуального человека. Они уже регулярно используются для оживления математических теорий, которые могут описать работу человеческого тела, вплоть до «дрожи и колебаний» составляющих его атомов, как это представил Ричард Фейнман (1918–1988).

Хотя эквивалентом сегодняшних ученых являются пчелы Бэкона, компьютер глубоко изменил их отношения с муравьями и пауками. Этот инструмент предоставил муравьям возможность манипулировать огромным количеством данных, позволил паукам исследовать обширную паутину разума и помог пчелам смешивать данные и рассуждения в предсказаниях о том, что может произойти в организме, делая прогнозы более простыми и эффективными, и в гораздо больших масштабах, чем было возможно прежде.

Что бы вывел из всего этого Бэкон? Он вполне мог быть знаком с «компьютером», поскольку самое раннее письменное использование этого слова можно найти в книге английского поэта Ричарда Брейтуэйта 1613 г. В The Yong Mans Gleanings Брейтуэйт пишет: «Я прочитал самый настоящий компьютер Времени и лучшего Арифметика, который когда-либо существовал». Com происходит от латинского слова «вместе», а puter – от латинского putare, что означает «думать или наводить порядок во время ведения счетов»: во времена Бэкона компьютером назывался человек, производивший вычисления.

В каком-то смысле Бэкон не удивился бы, узнав, что математику можно механизировать. Он верил в ipsa scientia potestas est – «знание – сила» – и поддерживал необходимость научного прогресса. В 1625 г. он написал эссе Of Innovations и назвал время «величайшим новатором». Прошло достаточно времени с тех пор, как Бэкон написал эти слова, и способность его пчел манипулировать знаниями теперь в необычайной степени усилена компьютером.