Виртуальный ты. Как создание цифровых близнецов изменит будущее человечества

Есть и другие вопросы, которые следует рассмотреть. Мы ищем данные, которые можно измерить где угодно, с использованием одного оборудования, в одинаковых условиях и по одним и тем же протоколам. Даже разные люди, использующие разное оборудование, должны прийти к схожим результатам в одинаковых условиях[34]. Нам необходимо собирать эти данные эффективным и современным способом: науку всегда подстегивает разработка новых инструментов, таких как микроскопы, секвенаторы и сканеры. Существуют также проблемы с курированием, хранением и защитой данных. И, конечно же, возникают практические вопросы по обработке всех этих данных: даже самый мощный компьютер, который появится в ближайшие десятилетия, не сможет смоделировать молекулярный уровень человеческого тела, который, по оценкам, состоит из примерно от 20 000 000 000 000 000 000 000 000 до 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 молекул.

<p>Мерило себя</p>

Интуитивно кажется разумным предположить, что, чтобы создать виртуальную версию, нам нужно знать о вас все, что только можно. Но измерить состояние всех молекулярных ингредиентов (не говоря уже обо всех составляющих вас атомах) – непростая задача. Сколько же данных будет достаточно? Хватит ли знания, что ваше тело состоит примерно из 20 000 генов? Или что в нем трудится замечательный коллектив из 37,2 триллиона клеток[35]? Или что ваш мозг весит 3 фунта и требует около 20 Вт энергии? Или что молекулы в вашем теле представляют собой различные смеси из примерно 60 атомов разных видов (элементов), включая 25 г магния, содержащегося в костях и мышцах, 1,6 мг кобальта, содержащегося в витамине B₁₂, 4 мг селена и 96 г хлора[36]

? Или что нужно около 10¹¹ бит (100 000 000 000 бит), чтобы выразить сканирование вашего тела длиной до 1 мм? Или что понадобится 10³² бит (единица, за которой следуют 32 нуля) информации, чтобы описать ваше тело с атомарным разрешением?

Данные не равнозначны. Особенно показательные данные включают «эмерджентные» свойства, которые отражают коллективное поведение большого числа микроскопических составляющих, где сумма качественно отличается от поведения частей. Свою первую книгу мы начали с австрийского физика Людвига Больцмана (1844–1906), продемонстрировавшего, как свойства жидкостей и газов возникают из поведения составляющих их молекул, что помогло открыть область, которую сегодня называют статистической механикой. Питер Слоот, который работает с Питером в Амстердамском университете, описывает эмерджентность с точки зрения взаимодействующих элементов, адаптирующихся к среде, которую сами помогают создать[37]. Пол Нерс определяет эмерджентность как взаимодополняемость: высокие уровни биологического описания (например, уровень клетки) ограничивают события, которые происходят на низких уровнях (например, среди молекул жизни). «В результате, – сказал он нам, – вы никогда не сможете построить жизнь просто снизу вверх»[38].

Из множества примеров в биологии, где целое больше суммы частей, наиболее яркими являются сама жизнь и сознание. Хотя мозг может быть счастливым, его нейроны не ограничены эмоциями. Точно так же бактерия жива, а составляющие ее молекулы – нет. Даже если бы мы знали все молекулярные детали организма, вплоть до последнего атома, мы не могли бы сказать, что это и есть рецепт живого существа.

Следствием эмерджентности является то, что переносить знание обо всем с одного уровня описания (октиллионы атомов, составляющих тело) на другой (например, одна клетка) – непрактично, не нужно и все равно недостаточно. И если бы мы попытались смоделировать движения сердца, начав с атомного уровня, мы бы обнаружили, что моделирование может занять целую вечность, даже с использованием самых мощных компьютеров. Нет смысла создавать идеальную – в редукционистском смысле – модель сердца вплоть до последнего атома, если одно виртуальное сердцебиение этой модели занимает тысячелетия.

Наука о сложности также говорит нам, что видеть каждую деталь не нужно[39]. Мы интуитивно знаем это, потому что медицина иногда концентрируется на элементарных вопросах, таких как уровень натрия или железа, но диагностика обычно фокусируется на высоких уровнях описания: от рентгена костей до артериального давления и частоты сердечных сокращений. Чтобы понять науку о человеке, нам нужно гораздо меньшее количество данных с низких (то есть наименьших) уровней, чем кажется. Более того, сосредоточив внимание на каждом листике, ветке и дереве, мы легко можем упустить лес.