Глава 3

Турбоускорение: экспоненциальные технологии

Реальность виртуальная и дополненная

В 2001 г. психолог из Стэнфордского университета и пионер технологий виртуальной реальности Джереми Бейленсон упаковал большинство своих лабораторных инструментов, погрузил в самолет и вылетел в Вашингтон, округ Колумбия. Направлялся он в Федеральный судебный центр, чтобы провести для судей конференцию на тему прикладных возможностей виртуальной реальности в зале судебных заседаний. А поскольку один раз увидеть лучше, чем сто раз услышать, Бейленсон решил: пусть судьи наденут очки виртуальной реальности и пройдутся по дощечке над пропастью.

Дощечка существовала только в виртуальной реальности. Программа воспроизводила зал, где проходила конференция, в мельчайших подробностях — вплоть до ворсинок ковра на полу и потеков на окнах, — и именно это увидели «подопытные» судьи, водрузив на свои носы очки виртуальной реальности. А потом Бейленсон нажал кнопочку, и у них под ногами разверзлась пропасть. Небольшая, метров девять в глубину и три в ширину, а через нее перекинута узенькая дощечка. Игра заключалась в том, чтобы пройти над пропастью по дощечке, что и проделывал один судья, пока не ступил чуть левее середины дощечки.

И, само собой, заскользил в пропасть.

Судья был старше 60 лет и весил более 120 кг. А поскольку игра моделировала и силу земного притяжения, в восприятии судьи все его килограммы внезапно ухнули на дно пропасти. Случись нечто подобное в реальном мире, вам оставалось бы только дернуться к противоположному краю пропасти, вытянувшись почти горизонтально, в отчаянной надежде ухватиться за какой-нибудь выступ на той стороне.

Такое телодвижение судья и проделал.

«Он бросил тело вперед под углом сорок пять градусов, — рассказывал Бейленсон. — В сторону выступавшего углом стола, а на нем [стоял] мой компьютер».

Но все хорошо, что хорошо кончается. Судья отделался легким испугом, а Бейленсон блестяще продемонстрировал, какие фокусы с чувствами выкидывает presence — «эффект присутствия», как называют специалисты погружение в виртуальную реальность. Если она грамотно спроектирована, подознание в силу своей нейробиологии не способно распознать, что мы в Матрице. Если пикселей не видно, а программа точно воспроизводит поле зрения человека и все детали окружающего пространства, начиная с теней от предметов и заканчивая движениями, наш мозг верит в иллюзию. Вот почему, собственно, федеральные судьи и бросались на столы.

Эффект присутствия — недавнее изобретение. На протяжении всей истории наши жизни протекали в пространстве, пределы которого определялись физическими законами и опосредовались нашими пятью чувствами. Виртуальная реальность переписывает эти правила. Она позволяет нам оцифровать чувственный опыт и телепортировать наши чувства в созданный компьютером мир, в котором реальность ограничена только нашим воображением.

Как и искусственный интеллект, виртуальная реальность как концепция известна с 1960-х гг.. Ее рассвет, хотя он и обернулся фальстартом, приходится на 1980-е гг., когда стали появляться самые первые «потребительские» VR-системы. В 1989 г., еще до эпохи айфонов, вы, имея свободные 250 000 долл., могли приобрести EyePhone — шлем виртуальной реальности, сконструированный Джароном Ланье и его компанией VPL (кстати, именно Ланье ввел в оборот термин «виртуальная реальность»). К сожалению, поддерживающий­ EyePhone компьютер был размерами с небольшой холодильник, а сам шлем отличался громоздкостью, неудобством и в секунду создавал всего пять кадров, т. е. работал в шесть раз медленнее, чем средней руки телевизор тех времен.

К началу 1990-х шумиха вокруг виртуальной реальности сошла на нет, и VR вступила в 20-летнюю стадию дезориентации. Тем не менее технология активно развивалась. К рубежу нового тысячелетия она достигла такой убедительности, что запросто обманула чувства судьей, осторожно ступавших по виртуальной дощечке через виртуальную пропасть. Но в 2000-х гг. конвергенция между наращивающими мощность игровыми движками и ПО для отрисовки сцен на основе ИИ столкнула VR-технологию со стадии дезориентации на стадию разрушения, и VR-вселенная открылась для бизнеса­.

Стартапы начали рождаться пачками. Их скупали. В 2012 г. Facebook наделал немало шума, выложив 2 млрд долл. за VR-компанию Oculus Rift. В 2015 г. в авторитетном блоге Venture Beat сообщили, что на рынке, куда за год обычно приходило не больше десятка новых игроков, годовой приток новичков внезапно скакнул до 234. А 2017-й стал рекордным для Samsung: компания продала 3,65 млн VR-шлемов, и это, мягко говоря, не прошло незамеченным, ведь все, кому не лень, — от Apple и Google до Cisco и Microsoft — бросились изучать возможности виртуальной реальности.

Вскоре появились VR-технологии, использующие смартфон, что снизило входной барьер на рынок до 5 долл. К 2018 г. в продаже появились первые беспроводные адаптеры, VR-шлемы, независимые от компьютера также мобильные шлемы. 2018-й примечателен и тем, что Google и LG удвоили число пикселей на квадратный дюйм и повысили скорость обновления данных с 5 кадров в секунду, как было у VPL Ланье, до более чем 120.

Примерно в то же время VR-системы начали нацеливаться скорее на эмоции, чем на зрительные образы. Предлагаемый HEAR360 всенаправленный бинауральный (стерео) микрофон и набор программного обеспечения записывает стереозвук во всех направлениях. Это означает, что к иммерсивному (создающему полную иллюзию погружения) видеоряду теперь добавился иммерсивный звук. Технологии передачи осязательных ощущений тоже стали доступны — на потребительском рынке уже появились тактильные перчатки, жилеты и костюмы. Излучатели запахов, компьютерные имитаторы вкуса и сенсоры всех прочих ощущений — включая считыватели мозговых волн — активно совершенствуются, чтобы виртуальное присутствие стало не просто правдоподобным, а очень-очень правдо­подобным.

Растет число желающих погрузиться в виртуальные среды. Как свидетельствует исследование компании eMarketer, в 2017 г. ежемесячное число пользователей составляло 22 млн человек, а в 2018 г. — уже 35 млн. К середине 2020-х гг. рынок VR, по расчетам специалистов, будет оцениваться примерно в 35 млрд долл., и едва ли найдется хоть одна сфера, не затронутая виртуальной реальностью.

В части II мы подробнее изучим, как и в какую сторону виртуальная реальность трансформирует рынки, от развлечений до здравоохранения. А пока рассмотрим только одну сферу — образование. Виртуальная реальность в корне меняет учебный процесс. Со времен демонстрации виртуальной пропасти федеральным судьям Джереми Бейленсон и его группа в Стэнфорде два десятка лет исследовали возможность с помощью VR добиваться изменений в поведении человека. Так, команда Бейленсона разработала виртуальную реальность, позволяющую пользователю на себе испытать, что такое расизм, сексизм или иная форма дискриминации в обществе. Например, после того как пользователь прочувствует, каково быть пожилым, или бездомным, или живущей в Балтиморе на улице афроамериканкой, у него отмечаются устойчивые перемены в поведении, в частности прибавляется эмпатии и понимания.

«Виртуальная реальность — не просто очередное медийное переживание (опосредованный чужой опыт), — подчеркивал Бейленсон в речи перед студентами Школы права Нью-Йоркского университета в 2010 г. — Если VR выполнена качественно, она дает реальный жизненный опыт. А в целом наши результаты показывают, что VR обеспечивает больший поведенческий сдвиг, вызывает больше участия и влияет на пользователя сильнее, чем любые другие традиционные медиа».

Но прогресс в сфере виртуальной реальности несравним по масштабам с достижениями в сфере AR — дополненной реальности. В 2016 г., когда число скачиваний многопользовательской игры Nintendo Pokemon GO перевалило за миллиард, дополненная реальность решительно перешагнула на стадию разрушения. А Apple сделала следующий рывок в два прыжка: во-первых, предложила публике инструментарий AR-разработчика, при помощи которого любой желающий сможет создавать предложения для своей платформы, а во-вторых, купила компанию Akonia Holographics, производящую тончайшие прозрачные линзы для умных очков.

Предпринимательское сообщество тоже приобщилось к пиршеству. На момент написания этих строк на краудфандинговом сайте AngelList были выставлены 1800 разнообразных AR-стартапов. Как прогнозируют эксперты, к 2021 г. вся эта бурная бизнес-деятельность в сфере AR повысит стоимость данного рынка более чем до 133 млрд долл.

Хотя дополненная реальность сегодня не так дешева, как виртуальная (пока), за 100 долл. вы сможете купить AR-шлем Leap Motion для начинающих, а за 3000 долл. — высококлассные очки смешанной реальности Microsoft HoloLens. То же и с ИЛС — индикаторами на лобовом стекле, отображающими данные приборной панели перед глазами водителя. Прогнозируют, что эта AR-технология первой пойдет в народ: если сейчас ИЛС устанавливают на автомобилях класса люкс, то очень скоро включат в стандартную комплектацию моделей эконом-класса.

Дополненная реальность позволяет школьникам изучать как виртуальные объекты, так и целые виртуальные миры. На городских улицах она создает новый тип и опыт обучения, поскольку каждое здание проецирует в ваше поле зрения факты из своей истории. Розничная торговля подняла использование AR на еще более высокий уровень. Вы голодны, но стеснены в средствах? Ваши AR-линзы покажут вам все дежурные блюда, предлагаемые закусочными и кафе в квартале, причем вместе с потребительскими рейтингами. В промышленной сфере AR-тренажеры обучают нас управлять самыми разными типами машин, в том числе пилотировать. Музеи сегодня предлагают посетителям экспозиции, оснащенные и улучшенные за счет AR. Риелторы организуют для клиентов виртуальные AR-туры по продаваемым объектам недвижимости. В здравоохранении AR позволяет хирургам­ «заглядывать внутрь» закупоренных артерий, а студентам-медикам — рассматривать послойные срезы виртуального трупа.

Так что первому игроку приготовиться — федеральные судьи уже бросаются вам наперерез.

Трехмерная печать

Да будет вам известно, что самая дорогостоящая логистическая цепочка во вселенной имеет протяженность всего-то около 388 км. Строго говоря, это цепочка пополнения запасов, свое начало она берет в Центре управления полетами на Земле и тянется в космос, к астронавтам на борту Международной космической станции (МКС). Дороговизна снабжения обусловлена весом. Вырвать предмет из лап земного притяжения и закинуть на орбиту стоит 10 000 долл. за фунт груза (порядка 22 000 долл. за килограмм). И поскольку между посещениями МКС обычно проходит по несколько месяцев, значительная площадь драгоценных внутренних помещений МКС забита всевозможными запчастями. Выходит, самая дорогая в истории человечества цепочка поставок образовала самую экзотическую свалку в космосе.

В книге «Без тормозов» мы рассказывали о компании Made In Space — первой, которая взялась решить проблему пополнения запасов МКС. Компания ставила себе целью сконструировать 3D-принтер, работающий в условиях невесомости. Прошло несколько лет, и Made In Space уже в космосе. Вот почему, когда в одной из экспедиций на МКС 2018 г. космонавт сломал палец, экипажу не пришлось заказывать ему с Земли лангетку и несколько месяцев ожидать доставки. Космонавты включили 3D-принтер, загрузили в него немножко пластика, нашли в инструкциях предмет, называемый «лангетка», и напечатали его. Такой уровень «производства по требованию» превосходит все, что мы видели.

Но пришли мы к этому не сразу.

Самые первые 3D-принтеры появились еще в 1980-х гг.. Они были громоздки, медлительны и трудно программируемы, чуть что ломались, а печатать могли только из одного материала — пластика. Сегодняшние освоили­, считай, почти всю периодическую таблицу Менделеева. Мы можем печатать объекты из сотен разных материалов, притом в полном цвете — из металлов, резины, пластика, стекла, бетона и даже более сложных материалов (клеток, кожи, шоколада). А уж разнообразие объектов, которые мы можем напечатать, чем дальше, тем больше поражает воображение. От авиационных реактивных двигателей до жилых комплексов, от электронных плат до протезов конечностей. 3D-принтеры воспроизводят объекты невероятной сложности, и чем дальше, тем больше сокращаются сроки печати.

Для промышленности это огромное благо. 3D-печать по сути подразумевает работу под заказ, что устраняет необходимость запасов и тягот по их складированию, перемещению и пр. Технология 3D-печати всего-то и требует, что места для исходных материалов и самого принтера, делая все прочее ненужным — цепочки поставок, транспортные сети, кладовые, складские помещения и т. п. Только эта экспоненциальная технология одним шагом к прогрессу поставила под угрозу всю 12-триллионную обрабатывающую промышленность.

Оглянуться не успели.

До начала 2000-х гг. 3D-принтеры были чрезвычайно дорогостоящими устройствами, их цены исчислялись сотнями тысяч долларов. Сегодня их цена меньше 1000 долл. за штуку. Вместе со снижением цены повышалась производительность, а тут в действие включилась и конвергенция, продвигая 3D-печать на новые рынки.

Пару лет назад, например, израильская компания Nano Dimension соединила 3D-печать и вычисления, и получился первый в мире коммерческий 3D-принтер электронных плат, позволяющий разрабатывать и тестировать прототипы новых продуктов за какие-то часы взамен прежних месяцев. Другой пример: конвергенция 3D-печати и энергетики. Здесь уже налажено производство аккумуляторов, ветровых турбин и фотоэлектрических элементов, а это три самых дорогостоящих компонента в революции возобновляемой энергетики. Аналогично воздействие 3D-технологии и на транспортную отрасль. Двигатели всегда относились к числу сложнейших агрегатов на свете. В свое время усовершенствованный турбовинтовой двигатель General Motors содержал 855 деталей, фрезерованных каждая по своему профилю. Сегодня при технологии 3D-печати их число сократилось до 12. Преимущества? Десятки, если не сотни килограммов снижения веса и 20%-ное уменьшение расхода топлива.

Еще один многообещающий перекресток экспоненциальных технологий — 3D-печать и биотехнологии. Первый напечатанный 3D-способом протез появился в 2010 г. Сегодня их печать в больницах поставлена на поток. В 2018 г. иорданский госпиталь внедрил у себя программу, способную за сутки изготовить и индивидуально подогнать протез пациенту с ампутированной конечностью, причем всего за 20 долл. А благодаря тому, что 3D-принтеры научились печатать электронные схемы, появляются компании вроде Unlimited Tomorrow и Open Bionics, которые продают многозахватные бионические протезы по совсем не бионическим ценам.

Скоро от замены частей тела мы дойдем до замены органов. В 2002 г. ученые частного университета Уэйк-Форест напечатали на 3D-принтере первую в мире искусственную почечную ткань, способную фильтровать кровь и производить мочу. В 2010 г. расквартированная в Сан-Диего компания биопечати Organovo создала первый кровяной сосуд. Сегодня компания Prellis Biologics с рекордной скоростью печатает капилляры, а Iviva Medical печатает искусственные почки. Вот почему в прогнозах 2023-й называют годом, когда на рынке появятся 3D-отпечатанные внутренние органы человека.

Еще быстрее технология 3D-печати влияет на строительство. Так, в 2014 г. китайская компания WinSun меньше чем за сутки напечатала на 3D-принтере десять рассчитанных на одну семью домов, причем себестоимость каждого не превысила и 5000 долл. Через несколько месяцев та же компания за выходные напечатала пятиэтажный жилой комплекс. Другая китайская компания в 2017 г. объединила технологию 3D-печати с модульным строительством и за 90 дней возвела 57-этажный небоскреб. В 2019 г. калифорнийская Mighty Buildings скомбинировала достижения в области 3D-печати с робототехникой и достижениями материаловедения и умудрилась совершить то, на что никто еще не рисковал замахнуться: с помощью 3D-печати построила несколько домов на одну семью, причем их итоговая цена оказалась втрое ниже, а затраты на рабочую силу — вдесятеро меньше, чем по отраслевым нормам; при этом компания не нарушила ни единой нормы строительного кодекса США.

И все же именно история парня по имени Бретт Хаглер ярче всего иллюстрирует преобразовательную мощь 3D-печати. Через пару лет после катастрофического землетрясения на Гаити в 2010 г. Хаглер посетил страну. Он был потрясен тем, что по прошествии такого долгого времени десятки тысяч гаитянцев всё еще живут в палаточных лагерях. Хаглер решил придумать, как использовать новейшие технологии, чтобы обеспечить самым отчаянно нуждающимся постоянную крышу над головой. Он основал некоммерческую организацию New Story, привлек капитал на научные исследования, уговорив группу инвесторов, известных под названием Builders, и сконструировал 3D-принтер на солнечной энергии, способный работать в наихудших экологических условиях, какие только можно вообразить. Он начал со скоростью один дом за двое суток «печатать» на этом агрегате жилье площадью от 37 до 74 м² и ценой соответственно от 6000 до 10 000 долл. (в зависимости от места расположения и расходных материалов). Причем не какие-то убогие бараки, а симпатичные современного дизайна домики, опоясанные верандами.

Осенью 2019 г. компания New Story развернула в Мексике строительство первого в мире квартала, целиком и полностью отпечатанного на 3D-принтере. Планируется отдать или продать (за счет доступных любому карману беспроцентных займов, погашаемых микровзносами) 50 жилых домов нуждающимся в жилье. «Все ясно и так, — говорит Хаглер. — Кров относится к числу базовых потребностей человека. Удовлетворишь ее — улучшится и все остальное: здоровье, благополучие, доход, уровень образования детей. 3D-печать дает нам мощнейший инструмент для победы над бедностью. Только от нас зависит, применять его или нет».

Блокчейн

За недолгое время своего существования блокчейн обзавелся некоторым количеством восхитительно колоритных прозвищ. Его называли экспоненциальной технологией счетоводства, самым потрясающим в истории человечества­ решением для бухучета и концом правительства в том виде, в каком мы его знаем. Проще говоря, это инновационная технология, отметившая свое рождение тем, что поспособствовала возникновению цифровой валюты.

Цифровая валюта, т. е. представление, что единицы и нули мы можем заменить долларами и центами, впервые была предложена в 1983 г. Но многие увидели преграду ее развитию в труднопреодолимой, как тогда казалось, «проблеме двойного расходования». Речь, если коротко, вот о чем: если у вас есть долларовая купюра и вы передаете ее приятелю; тогда у вашего приятеля есть эта купюра. А если у вас есть цифровой доллар и вы передаете его приятелю — и сущность этой валюты составляют единички и нолики, — что мешает вам передать приятелю копию купюры, а настоящую оставить себе? Именно так это работает, когда вы делитесь чем-то цифровым. Скажем, вы отправляете электронное письмо. Ваш компьютер сохраняет оригинал, а адресату посылает копию. Для переписки это очень здорово, а для денежных расчетов крайне скверно. Это и есть проблема двойного расходования, а биткоин как раз и создали для того, чтобы ее решить.

Биткоин появился в 2008 г., когда в онлайновой статье, авторы которой всё еще неизвестны и прикрываются псевдонимом Сатоси Накамото, была предложена пиринговая (одноранговая) цифровая платежная система, позволяющая совершать платежи без участия финансового института. Годом позже в свободном доступе появилось программное обеспечение для биткоинов. Но поскольку они не были в обращении как расчетная единица, а только добывались путем майнинга, не было никакой возможности назначить им денежный эквивалент. В 2010 г. проблему решил Ласло Ханьец, купив две пиццы — стоившие 25 долл. — за 10 000 биткоинов. Получается, что, исходя из стоимости двух пицц, каждый биткоин на тот момент оценивался в 0,0025 долл. А в 2019 г. он уже стоил немногим меньше 15 000 долл.^, 

Однако настоящую революцию произвели не сами биткоины, а заложенная в их основу технология — блокчейн. Это распределенный дополняемый разрешенный прозрачный цифровой реестр. По порядку рассмотрим каждую из этих характеристик. Итак, распределенный означает, что это совместно используемая дополняемая база данных (она содержит информацию обо всех транзакциях участников системы) и каждый участник этой сети располагает копией этого реестра. Дополняемый означает, что всякий раз, когда кто-нибудь вводит в реестр новую информацию, меняются реестры всех участников. Разрешенный в том же смысле, в каком дозволены деньги, — каждый, кто хочет, может ими пользоваться. Наконец, характеристика прозрачный относится ко всей системе и означает, что каждый участник сети может видеть каждую транзакцию — так, собственно, и решается проблема двойного расходования.

А реальным новшеством во всем этом стал способ записи транзакций в цифровом реестре. В рамках традиционной финансовой сделки, когда деньги переходят со счета на счет, всегда нужна третья, доверенная сторона: например, если я выписываю вам чек, то третья сторона, как правило, банк, должна дать гарантию, что на моем счету достаточно средств для этой операции. Криптовалюты этого посредника из процесса расчетов исключают, а вместо его гарантий транзакцию подтверждает (проверяет на достоверность) каждый включенный в сеть компьютер. Как только транзакция признана действительной, запись о ней упаковывается со всеми другими записями в так называемый блок, который затем добавляется к записям всех предыдущих блоков (отсюда в слове blockchain появилась chain — «цепочка»).

Устраняя посредника и переводя бухгалтерский учет на цифровые рельсы, технология блокчейн проделывает с банками то же, что в свое время интернет со СМИ: лишает потрохов. Для начала он создает банковскую функцию там, где ее раньше не существовало. Блокчейн, как говорилось выше, — технология разрешенная, и значит, у сотен миллионов людей, не имеющих на данный момент банковских счетов, появилось место, где они могут хранить свои деньги. Accenture в недавнем отчете оценила эту возможность в 308 млрд долл.

Блокчейн также предлагает легкий способ переводить деньги, в том числе между странами. Сейчас рынок международных переводов оценивается в 600 млрд долл. И со всей этой уймы денег свои пенки снимают те самые «доверенные» посредники вроде Western Union, забирающие с каждого перевода немаленький процент в свою пользу.

Но, что еще важнее, многие люди потому не имеют банковского счета, что находятся на нелегальном положении и не могут официально подтвердить свою личность. Блокчейн и здесь приходит на помощь, поскольку присуждает человеку цифровой ID (идентификатор), или цифровой паспорт, который в дальнейшем сопровождает его на просторах интернета. В чем тут польза? В возможности самостоятельно распоряжаться персональными данными. А кроме того, блокчейн мог бы поспособствовать честному голосованию и точному подсчету голосов. Наконец, еще один плюс в том, что, если вы позволяете привязать свою личность к ID, появляется шанс и оценить вашу репутацию. А это, помимо прочего, дает возможность пользоваться сервисом равноправного райдшеринга, который сегодня требует доверенной третьей стороны — Uber или Lyft.

Технология блокчейна способна подтверждать не только личность, но и любой актив — например, гарантирует, что за бриллиантом в подаренном вам на помолвку колечке не тянется кровавый след. Другая прикладная возможность блокчейна — свидетельства на право собственности на землю. Это особенно актуально в свете того, что многие люди на планете проживают на земле, которой не владеют или владеют нелегально. Возьмем для примера Гаити. Из-за землетрясений, произвола диктаторского режима и принудительных эвакуаций попытка установить, у кого в законной собственности находится тот или иной клочок земли, завлекает человека в безнадежную юридическую трясину. Зато земельный кадастр на основе блокчейна регистрировал бы все проводившиеся с той или иной собственностью сделки, что позволило бы по цепочке добраться до первого выписанного свидетельства на право собственности и установить первоначального владельца.

Регистрация земельных прав подводит нас к еще одному преимуществу блокчейна: в него может быть встроена программа, называемая смарт-контрактом или умным контрактом. Для чего он нужен, легко понять на примере спортивных тотализаторов. На данный момент для азартных игр в интернете нужна «доверенная третья сторона» — сайт, гарантирующий выплаты по ставкам. Но двое игроков могут заранее договориться о надежном источнике, которому они как арбитру доверят судить о результатах ставок — предположим, это спортивный раздел в газете New York Times, — и тогда они создадут блокчейновый контракт, позволяющий им играть друг с другом, а дальше система будет определять, чья ставка победила, опираясь на сведения спортивного раздела Times, и в порядке расчетов по ставкам автоматически переводить деньги со счета проигравшего на счет выигравшего. А умным контрактом эта программа называется потому, что способна сама себя выполнять, не требуя участия человека.

Именно по вышеперечисленным причинам мы наблюдаем взрывной рост блокчейна. Так, по состоянию на 2018 г. финансовые гиганты, подобные J. P. Morgan, Goldman Sachs и Bank of America, масштабно разворачивают криптостратегии. Первичные размещения «коинов», или ICO, представляющие собой блокчейновую версию краудсорсинга (о нем мы подробно поговорим в ), тоже переживают бурный рост; по состоянию на 2018 г. рынок ICO оценивался в 10 млрд долл. Проще говоря, отрасль, около десяти лет назад проклюнувшаяся в виде покупки двух пицц, к 2025 г., по расчетам компании Gartner, достигнет стоимости 176 млрд долл., а в 2030 г. может перешагнуть и отметку в 3,1 трлн долл.

Если мы хотим представить, куда все это нас ведет, стоит обсудить еще одно достоинство блокчейна: он способен стать мостиком между двумя мирами. Так, основанная технологическим новатором Эриком Пулье компания Vatom Inc. применяет блокчейн для создания «смарт-объектов», которые с позиций налогообложения представляют собой нечто вроде нового класса активов и способа перемещать ценности между реальным и виртуальным мирами. Хотелось бы описать все это понятным языком, но тут обнаруживается закавыка. Мы пока не выработали терминов для описания возможностей, которые открывают перед нами эти «умные объекты».

Разберемся в вопросе послойно.

На самом базовом уровне умный объект — это объект цифровой, под который подложен уровень блокчейна. Использование блокчейна гарантирует, что объект, имеющий представление на уровне блокчейна, уникален. Например, если у вас есть футбольная карточка Тома Брэди и она прокачана­ программой vAtomic, то можете быть уверены, что она единственная в своем роде. Если вы отдадите ее мне, эта редкость будет у меня, а у вас уже нет. Иными словами, программа придает виртуальному объекту физическую предметность.

Рассмотрим следующий уровень. Предположим, вы гуляете по Нью-Йорку с умными очками на носу и видите рекламный билборд, а на нем изображены шесть бутылочек кока-колы. Наводите свой телефон на билборд и кликаете, совершая покупку. И вдруг одна из шестерых бутылочек с билборда перепрыгивает на ваш телефон. Оп-па, на билборде вы видите теперь только пять бутылочек, потому что шестая в виде умного объекта уже припрятана в чуланчике на вашем смартфоне. Тут стоит иметь в виду два момента. Во-первых, заполучить бутылочку кока-колы на свой телефон можно и без скачивания приложения или захода на сайт. Просто наводите телефон и кликаете, а остальное программа доделает сама. К тому же вы получаете не цифровую копию бутылки с билборда, а настоящую колу. На билборде после клика остается всего пять бутылочек, а одна уже в вашем телефоне. Можете зайти в бар и заслать ее на телефон бармена. И он выдаст вам настоящую бутылочку с настоящей колой. Видите, умный объект в данном случае работает как купон. И всё же мы сталкиваемся с любопытной штукой: обменяв цифровую кока-колу на реальную, вы переместили ценность из цифрового мира в физический.

Цифровые объекты еще и изменяемы. Если продолжить пример с бутылкой кока-колы, то предположим, что вместо бармена вы отдали ее приятелю. И тут выясняется, что Coca-Cola проводит тайную кампанию. Если передать свою бутылочку другу, то в момент, когда она с вашего телефона перелетит на его, бутылок станет две. И теперь он сможет одну виртуальную бутылочку-«приз» обменять у бармена на реальную, а другую отдать своей подружке.

Но и на этом странности не кончаются. Умные объекты умны еще и потому, что вооружены искусственным интеллектом, а следовательно, обучаемы и обладают памятью. Предположим, вам нужен новый костюм. Вы идете в магазин и совершаете покупку. Вместе с костюмом вам выдают и его цифровую копию. Никаких форм заполнять не потребуют и прочей канители тоже; костюм сразу появится в вашем телефоне. Мало того, костюм появится в вашем смартфоне под ручку с фильмом, рассказывающим о происхождении каждой ниточки в каждой ткани, из которой пошит ваш костюм. И не потому появляется это кино, что кто-то так заранее спрограммировал; просто костюм сам по себе умный, и пока его шили, он изучил свою, хм, автобиографию. Почему это важно? Да потому, что блокчейн дает вам убедительное доказательство, что ни один элемент вашей одежды не был произведен с использованием детского труда.

Продвинемся еще на шаг вперед. В силу наличия ИИ-уровня умные объекты не сидят на одном месте. Они ведут себя не столько как неодушевленные объекты, сколько как некая форма жизни, и могут по своему желанию перемещаться по цифровому миру. Предположим, вы компания Microsoft и хотите нанять гейм-дизайнера, чтобы он разрабатывал вам фэнтези-игру. И вы проектируете умный пламенеющий меч, заточенный под поиск в соцсетях людей, которые страстно увлечены фэнтези, криптографией, гейм-дизайном и обладают какими-то другими нужными вам качествами. И обнаруживается в сетях некий Джон Смит, по всем статьям лучший кандидат на место. Правда, сейчас он отдыхает на Багамах. Гуляет по пляжу с умными очками на носу: они знакомят его с историей этих мест и в частности пляжа, по которому он бродит. И вдруг, откуда ни возьмись, из поднебесья прилетает огромный пламенеющий меч и раз! — втыкается в песок прямо у его ног. Само собой, он пытается выдернуть меч из песка. Но тот даже не шелохнется. Ага, на рукоятке что-то замерцало: смотри-ка, циферки, аж 16 штук. Померцали-померцали и погасли. Но Джон ведь у нас криптограф и сразу догадывается, что это головоломка. Он расщелкивает ее как орешек, произносит вслух ответ и без труда вытаскивает меч из песка. Но в следующий миг это уже не меч, а розовенький дракончик, который нашептывает Джону, что того выбрали на вакансию гейм-дизайнера в Microsoft, и не желает ли он подать заявку на место.

Можно рассказать еще очень много подобных историй. Умные объекты не просто перекидывают мостик между мирами, но и вносят в наш мир элемент игры. Если блокчейн — технология из области научной фантастики, ставшая научным фактом, то умные объекты, судя по всему, поворачивают процесс вспять, затягивая реальный мир в мир научной фантастики.

Материаловедение и нанотехнологии

В 1870 г. у Томаса Эдисона возникла загвоздка с «наукой о материалах». К тому времени ученые уже знали, что, если пропускать электрический ток через определенные металлы, они нагреваются и начинают излучать свет. И Эдисон сообразил, что, сумей он найти нужный материал — с минимальным объемом отработанного тепла, малым энергопотреблением, но достаточно долговечный, чтобы не разрушаться под действием электрического тока, — он мог бы сконструировать первую электрическую лампочку.

Правда, поиски заняли изрядное время.

Руководствуясь чуть больше, чем своим наитием изобретателя, Эдисон на протяжении года и двух месяцев перепробовал более 1600 различных материалов, прежде чем остановил выбор на угольном волокне, способном продержаться под напряжением 14,5 часа. Через несколько лет он внес усовершенствование, заменив нить бамбуковой, и тем самым продлил срок службы своей электрической лампочки до 1200 часов. Но в 1904 г. в движение пришли рыночные силы, и другие новаторы тоже заинтересовались новинкой. Их стараниями появились лампочки, которые светили ярче и работали дольше за счет вольфрамовой нити накаливания — и это означало, что 1600 интуитивных экспериментов Эдисона привели его к решению далеко не оптимальному, да и продержалось оно всего считаные десяти­летия.

А сегодня инженеры могут перескочить через этап экспериментаторства за верстаком наугад и уже не довольствоваться неоптимальными решениями. Пришедшие на смену лабораторным пробиркам кремниевые микросхемы позволяют проводить сколько угодно виртуальных научных экспериментов со свойствами новых материалов и за какие-то часы достигать того, на что раньше уходили месяцы, а то и годы. Иными словами, сегодня мы переживаем революцию в материаловедении.

Как и намекает название, материаловедение сосредоточено на открытии и разработке новых материалов. Эта наука выросла из физики и химии, таблица Менделеева служит лавкой, откуда она черпает продукты для своей стряпни, а законы физики — поваренной книгой. Но слишком разнообразен­ выбор продуктов, а рецепты чересчур сложны, и потому наука о материалах весьма медлительна — так уж сложилось исторически. Литий-ионные аккумуляторы, на которых сегодня работает все, от смартфонов до беспилотных автомобилей, были впервые предложены в 1970-х гг., но до рынка добрались только в 1990-х, а стадии зрелости достигли лишь в последние несколько лет. Но такой медленный темп разработок не устраивал президента Барака Обаму.

В июне 2011 г., выступая в Университете Карнеги — Меллона, президент США провозгласил инициативу «Геном материала» — общенациональные меры по использованию методов разработки с открытым исходным кодом и искусственного интеллекта с целью вдвое ускорить темпы инноваций в области материаловедения. Обама считал, что ускорение темпов в инновационной сфере крайне важно для глобальной конкурентоспособности США и что именно в материаловедении кроются ответы на важнейшие вызовы в сферах экологически чистой энергетики, национальной безопасности и благополучия человека.

И это сработало.

Применение ИИ для картирования сотен миллионов возможных комбинаций химических элементов — водорода, бора, лития, углерода и т. п. — позволило получить в рамках объявленной Обамой инициативы колос­сальную базу данных, и теперь ученые могут по примеру джазовых импровизаций сочетать различные элементы периодической таблицы Менделеева. «За последние несколько лет, — объясняет Джефф Карбек, глава отделения перспективных материалов в компании Deloitte Consulting, — мы с помощью высокопроизводительных вычислений и квантовой механики смогли, опираясь на десять тысяч материалов с понятными нам свойствами, прогнозировать свойства новых, еще не созданных. [Через несколько лет], если вам вдруг понадобится коленный имплант нового поколения, ИИ просмотрит в нашей базе данных все доступные материалы и поможет выбрать те, которые обеспечат изделию наибольшие безопасность и надежность».

Благодаря инициативе «Геном материала» у нас появился новый тип карты физического мира. Она помогает ученым получать новые комбинации элементов­ быстрее, чем за всю историю науки, и создавать новые элементы, которых мы прежде не видели. А широкий ассортимент доступных технологических инструментов повышает эффективность создания новых материалов, дает нам возможность работать в масштабах и на уровнях, прежде нам недоступных, в том числе атомном, и теперь новый материал можно формировать атом за атомом. Благодаря этим инструментам удалось создать метаматериалы, которые используются в углеволокнистых композитах, предназначенных для облегченных транспортных средств, улучшенные сплавы для реактивных двигателей большей долговечности, а также биоматериалы для протезирования суставов. Мы видим настоящие прорывы в способах хранения энергии и квантовых вычислениях. В робототехнике новые материалы позволяют нам создавать искусственные мышцы для мягких человекоподобных роботов — вспомните андроидов из сериала «Мир Дикого Запада».

Улучшенные материалы позволяют создавать и более совершенные устройства. «Вздумай вы в 1980 г. собрать сегодняшний смартфон, — объяс­няет директор по технологиям Applied Materials Омкарам Наламасу, — это влетело бы вам примерно в 110 млн долл., а само устройство получилось бы высотой 14 м и потребляло бы две сотни киловатт электроэнергии… Вот вам могущество прогресса в материаловедении».

Но, пожалуй, самые значимые успехи наблюдаются в солнечной энергетике. Сейчас у средней панели солнечных батарей «КПД преобразователя» — он показывает, какая доля собранной солнечной энергии может быть преобразована в электрическую, — колеблется в районе 16% при себестоимости 3 долл. за ватт. Зато перовскит, фоточувствительный кристалл и один из новых материалов, потенциально способен повысить вышеназванный КПД до 66%, а это вдвое больше, чем теоретически способны собирать фотоэлементы на основе кремния. Ингредиенты, из которых состоит перовскит, широко доступны, а их соединение в требуемую кристаллическую структуру обходится недорого. В каком направлении, спросим мы, действуют вышеупомянутые факторы? Все вместе они обеспечат доступную по цене солнечную энергию всем и каждому.

Нанотехнология — передний край материаловедения, область, где манипуляции с материалами переходят на наноуровень. Это сверхмалые масштабы­, в миллион раз меньше размеров муравья, в восемь тысяч раз меньше красной кровяной клетки и в два с половиной раза меньше молекулы ДНК. Понятие нанотехнологии, как считают многие, ввел физик Ричард Фейнман, произнося в 1959 г. свою знаменитую речь «Внизу полным-полно места». Однако о себе как о науке нанотехнология заявила в 1987 г. с выходом в свет книги Эрика Дрекслера «Машины создания». У Дрекслера описаны самовоспроизводящиеся наномашины — имеются в виду машины крошечного размера, способные строить другие машины. А поскольку они программируемы, их можно настроить так, чтобы они производили больше своих подобий или чего угодно. А поскольку это происходит на атомарном уровне, машины-нанороботы могут запросто «раздергать» на атомы материалы любого типа — почву, воду, воздух — и использовать их как сырье или строительный материал для конструирования чего угодно. Как считает Дрекслер, в этом мире затянутую ряской лужицу можно «реорганизовать» в цельнолитое кольцо с бриллиантом в несколько каратов.

С тех пор прогресс шел семимильными шагами, и сегодня на рынке мы видим много всевозможных нанопродуктов. Надоело снова и снова складывать одежду? Нанодобавки к волокнам ткани — и готово, она не мнется и пятна к ней не пристают. Лень мыть окна? Не вопрос, наклеиваем на стекло специальную нанопленку, и пожалуйста — ваше окно само себя отмывает, проводит электричество и приобретает противоотражательное свойство. Хотите, чтобы ваш дом собирал солнечную энергию? И это можно: уже есть нанопокрытия, впитывающие солнечную энергию. Благодаря наноматериалам уменьшается вес автомобилей, самолетов, бейсбольных бит, шлемов, велосипедов, чемоданов, электроинструментов — список можно продолжать до бесконечности. Ученые в Гарвардском университете сконструировали трехмерный нанопринтер, способный печатать миниатюрные батарейки шириной меньше миллиметра. И если вам не нравятся эти громоздкие VR-очки, нет проблем: сегодня с помощью нанотехнологий ученые создают умные контактные линзы с разрешением, вшестеро превышающим аналогичный показатель у современных смартфонов.

Но то ли еще будет! Прямо сейчас в медицине наноботы, осуществляющие направленную доставку лекарственного средства в целевые ткани, доказывают свою особую практическую полезность при лечении рака. Дела еще более чудные творятся в области вычислений. Не так давно биоинженер из Гарварда сохранил 700 терабайтов информации в одном грамме ДНК. На экологическом фронте тоже интересно: теперь ученые могут забирать углекислый газ из атмосферы и перерабатывать в сверхпрочные углеродные нановолокна, применяемые как сырье для обрабатывающей промышленности. Если мы сможем масштабировать процесс — на солнечной энергии, — то производственная система площадью 10% пустыни Сахары могла бы за десятилетие снизить содержание диоксида углерода в атмосфере до доиндуст­риальных уровней. Прикладные применения нанотехнологии бесчисленны. Их число в нашей жизни быстро растет. За следующие десять лет воздействие очень-очень маленького примет масштабы поистине колоссальные. В части II мы будем изучать, как эти новшества затронут главные аспекты жизни общества. Но прежде чем переходить к этой увлекательной теме, обратимся к особому классу материалов — основному строительному материалу живой ткани: клеткам, генам, белкам, — и посмотрим, какие перемены они вносят в биотехнологию.

Биотехнология

1970-е были милостивы к Джону Траволте. Хотя он удачно засветился в кино еще в 1972 г., большое внимание публики привлек к себе в 1975 г. ролью в телесериале «С возвращением, Коттер». Однако в ранге истинной кинозвезды он утвердился в 1976 г., когда сыграл главную роль в трижды номинировавшейся на «Эмми» телевизионной драме «Под колпаком».

В основу фильма легла судьба Дэвида Веттера — мальчика из Техаса, страдавшего генетическим заболеванием под названием «Х-сцепленный тяжелый комбинированный иммунодефицит», которое уничтожает иммунную систему. Жить в подобном состоянии, с фактически бездействующим иммунитетом, возможно только внутри искусственного пузыря, который поддерживает стерильную среду и не пропускает внутрь ни единого микроба. Все, что попадает в такой пузырь — вода, пища, одежда, — должно быть сначала простерилизовано. Для страдающего подобным заболеванием — а его еще называют синдром «мальчика в пузыре», — даже вдыхать обычный воздух смертельно опасно.

Года за четыре до того, как Траволта отправился «под колпак», в журнале Science появилась статья, утверждавшая, что новый метод лечения дает надежду пациентам с тяжелым комбинированным иммунодефицитом и другими генетическими заболеваниями. Метод назывался «генная терапия» и представлял собой идею хоть и необычную, но полезную. Генетические болезни вызываются мутациями в ДНК, и для излечения предлагалось заменить их на верные фрагменты. Или, как выражаются компьютерщики, пофиксить баги.

Да, но как как доставить верные фрагменты ДНК в клетку?

Вот тут-то на помощь приходят вирусы. Эти микроскопические паразиты прекрасно чувствуют себя в организме, поскольку внедряют в клетки свой генетический материал и заставляют их реплицировать свою ДНК; это как если силой захватить конвейер и гнать левую продукцию. Генная терапия ставит себе на службу этот процесс: изымает дефектные участки из генетического кода вируса и на их место ставит здоровые фрагменты ДНК. Как только вирус вводит здоровые ДНК в хозяйскую клетку, сначала исчезают первые симптомы заболевания, а потом и оно само.

Генная терапия обещала гигантские выгоды, но науке пришлось с ней помучиться. Прошло два десятилетия, прежде чем удалось разработать первые способы лечения, но тогда-то и начались трудности. В 1999 г. 18-летний парень по имени Джесси Гелсинджер, страдавший редким нарушением обмена веществ, принял участие в проводившихся Пенсильванским университетом клинических испытаниях генно-терапевтического препарата. Причем заболевание парня было не смертельным. Сочетание строжайшей диеты и ежедневный прием 32 пилюль позволяли держать в узде его симптомы. Но новый метод обещал Джесси полное излечение, и он подписался на добровольное участие в испытаниях. Через четверо суток после первой инъекции Гелсинджер не излечился. Он умер. И первым вписал свое имя в список жертв иммунной терапии.

На этом злоключения, увы, не закончились. Прошло не очень много времени после трагедии с Гелсинджером, как во Франции в ходе клинических испытаний генной терапии для лечения синдрома «мальчика в пузыре» у двоих из десятерых детей развилась лейкемия. И FDA тут же приостановила все клинические испытания генной терапии до особого распоряжения. Смертельный удар по ней нанес случившийся в 2001 г. крах доткомов, поскольку заработанными в интернете средствами как раз и питались стартапы в сфере генной терапии. На стадии дезориентации она угодила в коварную ловушку, от которой веяло безысходностью. Многие считали, что из нее уже не выбраться.

И все же избавление пришло — спасибо углубленным научным исследованиям.

Хотя сама генная терапия на время выпала из поля общественного внимания, научные исследования продолжались. Наконец, 18 апреля 2019 г. генная терапия вырвалась из тени и ошеломила общество сенсационным объявлением: синдром «мальчика в пузыре» удалось излечить. Выздоровели десять младенцев, родившихся с этой патологией, — проще говоря, без иммунитета. И не просто облегчить симптомы. Не просто взять их под контроль. До терапии иммунитет у младенцев фактически отсутствовал. После терапии он появился. Болезнь ушла.

Не отстает генная терапия и в лечении других заболеваний. Учитывая, что на сегодня более 50 препаратов уже добрались до завершающей стадии клинических испытаний, мы видим, как появляются методы устранения заболеваний, до сих пор считавшихся неизлечимыми. Однако генная терапия — всего лишь одно из частных направлений в рамках крупных сдвигов в биотехнологии.

Биотехнология строится на применении биологии в качестве технологии. Она превращает «элементарные единицы» биологической жизни — гены, белки, клетки — в инструменты борьбы за жизнь, ее физическое улучшение. А начинается все это в самом буквальном смысле с человеческого организма, т. е. совокупности от 30 до 40 триллионов клеток, функционирование которых и определяет состояние нашего здоровья. Более того, каждая клетка содержит 3,2 млрд букв от вашей матери и 3,2 млрд букв от вашего отца — это и есть ваша ДНК, геном, программа, в которой закодировано все, что делает вас вами. В ней закодированы цвет ваших волос и глаз, как и значительная часть вашей личности, предрасположенность к болезням, продолжительность вашей жизни и много чего еще.

До недавнего времени нам было трудно «прочесть» эти буквы, не говоря о том, чтобы понять, какую роль они играют. Именно такую цель ставил проект «Геном человека» — завершившиеся в 2001 г. научно-исследовательские работы, продлившиеся десять лет и стоившие 100 млн долл. Но с тех пор цена таких исследований резко пошла вниз и по темпам падения уже втрое опережает закон Мура. Сегодня секвенировать человеческий геном возможно всего за несколько дней, а стоит это меньше 1000 долл. А еще через несколько лет компании вроде Illumina обещают проделывать эту операцию всего лишь за час и по цене 100 долл.

В чем значение того факта, что секвенирование генома становится быстрее и дешевле? В том, что это полностью переписывает правила игры. Задумайтесь: ведь существует всего несколько основных способов излечить клетку. Генная терапия заменяет дефектные или добавляет отсутствующие фрагменты ДНК в клетке, инструменты редактирования генома, например CRISPR-Cas9, позволяют чинить ДНК внутри этой клетки, а терапия стволовыми клетками заменяет дефектную клетку целиком. Благодаря ускорившемуся секвенированию генома все эти новшества сейчас выходят на рынок­.

Инструмент редактирования генома CRISPR-Cas9, например, теперь служит нам потенциальным оружием против генетических заболеваний. Технически это инженерный инструмент, позволяющий целенаправленно выбирать поврежденные участки генетического кода, а затем переписывать соответствующую ДНК. Хотите удалить участок, вызывающий мышечную дистрофию? Да запросто. Находим его в геноме, пускаем в ход CRISPR-Cas9, чик-чик-чик — и проблема решена.

Но что еще важнее, технология CRISPR дешева, быстра и проста в применении. За последние пять лет она стала самым популярным способом редактирования генома. А недавно ученые из Гарварда продемонстрировали CRISPR 2.0, редактор следующего поколения, обладающий исключительной точностью. Он способен выцелить одну-единственную буковку в одной-единственной цепочке ДНК. А что, спросите вы, толку в какой-то одной буковке, когда их там 3,2 млрд? «Из более чем 50 тыс. генетических мутаций, чья связь с заболеваниями человека на сегодня считается установленной, — объясняет на страницах LA Times возглавлявший работу над новой технологией биохимик из Гарвардского университета Дэвид Лю, — 32 тысячи вызваны заменой всего лишь одной пары оснований в участке ДНК на другую­».

Инструмент CRISPR применяют еще и для инжиниринга зародышевой линии, что позволяет редактировать ДНК будущего ребенка еще на стадии эмбриона — представляете, дизайнерские такие детки. Хотя инжиниринг зародышевой линии остается спорным — вспоминается давний фильм «Гаттака» и прочее в том же духе, — он мог бы избавлять семьи от бича таких тяжелейших заболеваний, как муковисцидоз и серповидно-клеточная анемия, и засчитаться медицине как достижение такой же значимости, как в прошлом веке вакцины.

Это мы еще не касались стволовых клеток. Организму они служат одним из главных механизмов репарации, поскольку обладают замечательной способностью развиваться в клетки любого другого типа; она-то и позволяет организму использовать их для починки любой поврежденной ткани. По такому же принципу действует и терапия на основе стволовых клеток.

На сегодняшний день в США есть всего несколько одобренных для лечебной практики терапий стволовыми клетками, но это без учета гигантского объема работы в медицинских лабораториях по всему миру. Ученые открывают и пробуют новые методы лечения рака, диабета, артрита, сердечно-сосудистых заболеваний и макулярной дегенерации сетчатки, репарации костной ткани, противоболевой терапии, лечения неврологических заболеваний, аутоиммунных состояний, ожогов и кожных заболеваний, слепоты и много другого.

Но самое важное во всем этом — не сами стволовые клетки, генная терапия или CRISPR, а объединенная мощь всех этих методик, и их конвергенция, в которой и заключен наибольший потенциал.

Вероятно, самым значимым последствием этой конвергенции станет пациент-персонифицированная медицина, или, как ее еще называют, «N-of-1 medicine». При таком подходе каждый метод лечения подобран конкретно под ваши индивидуальные особенности — ваш геном, транкриптом, протеом (белковую карту), микробиом и пр. Это невиданный доселе уровень профилактической медицины. Вы будете знать, какие продукты питания, добавки, режимы физических нагрузок и упражнений идеально подходят именно вам. Вы получите представление об особенностях микрофлоры вашего организма и о том, какими диетами поддерживать ее в добром здравии. Вы будете знать, к каким заболеваниям более всего предрасположены, и сможете вовремя принять меры, чтобы предотвратить их. Это будет эпоха беспримерно персонифицированного здравоохранения, когда элементарные единицы жизни станут инструментами ее продления, и тогда из нашей памяти начнут стираться многие заболевания, терзавшие предшествующие поколения человечества.

Отправить