Нанотехнологии в борьбе против старения

Как я подробно описывал в книге «Transcend. Девять шагов на пути к вечной жизни»⁹³, человечество сейчас проходит последние этапы первой эпохи продления жизни. Сейчас перед нами стоит задача по максимуму использовать накопленные знания по диетологии и фармакологии для поддержания здоровья. В этих областях постоянно появляются новые открытия, и лично я уже на протяжении нескольких десятков лет придерживаюсь определенного плана по сохранению здоровья.

В 2020-х годах мы вступим во вторую фазу исследований, направленных на продление жизни, которая заключается в интеграции биотехнологий с ИИ. Нам предстоит разработать и протестировать передовые методы терапии с помощью виртуальных моделей живых организмов. Первые подобные опыты уже проводятся, и все указывает на то, что подобные методы позволят нам открывать эффективные виды лекарств за считаные дни вместо долгих лет.

В 2030-х годах наступит третья фаза радикального продления жизни: время, когда нанотехнологии помогут нам преодолеть ограничения нашего биологического тела. В этот период мы сможем значительно увеличить продолжительность жизни человека, которая сейчас ограничена 120 годами⁹⁴.

Единственным человеком, перешагнувшим порог 120 лет (что подтверждено документально), стала француженка по имени Жанна Кальман ⁹⁵. Когда она умерла, ей было 122 года. Почему никому не удавалось прожить дольше? Можно было бы предположить, что причина кроется в теории вероятностей: пожилые люди подвержены высокому риску погибнуть от болезни Альцгеймера, инсульта, сердечного приступа, онкологических заболеваний; после достаточного количества лет воздействия этих рисков каждый в итоге от чего-нибудь умирает. Но оказалось, что дело в другом. Статистика по страховым случаям показывает, что в диапазоне от 90 до 110 лет риск умереть в следующем году для среднестатистического человека ежегодно увеличивается на 2 %-ных пункта⁹⁶. Например, типичный американец в возрасте 97 лет не доживет до 98 с вероятностью 30 %; но когда ему исполнится 98, риск не дожить до 99 составит уже 32 %. Однако начиная со 110-летнего возраста риск смерти растет каждый год на 3,5 %-ных пункта.

Врачи выдвинули гипотезу, согласно которой в возрасте около 110 лет в человеческом теле начинаются процессы разрушения, принципиально отличающиеся от возрастных изменений у пожилых людей более молодого возраста⁹⁷. Старение супердолгожителей, то есть людей старше 110 лет, не ограничивается только усилением общих рисков, характерных для старшего возраста. Хотя риски умереть от обычных заболеваний, безусловно, присутствуют, их рост для очень пожилых людей может даже замедляться. К ним, однако, добавляются новые проблемы, такие как отказ почек или нарушения дыхания. Часто они возникают внезапно, без очевидной связи с образом жизни или какими-либо заболеваниями. Просто организм начинает отказывать.

В последнее десятилетие ученые и инвесторы проявляют особый интерес к этой теме. Одним из самых авторитетных специалистов в области биогеронтологии является Обри ди Грей, основатель фонда LEV (Longevity Escape Velocity, или «Скорость убегания от старости»)⁹⁸. По мнению Обри ди Грея, старение организма можно сравнить с износом автомобильного двигателя – это постепенное накопление повреждений в процессе нормального функционирования системы. В человеческом теле такие повреждения возникают в результате двух основных процессов: метаболизма в клетках (расхода энергии для поддержания жизни) и клеточного деления (механизма самовоспроизводства). В ходе метаболизма внутри и снаружи клеток накапливаются отходы, а также значительный ущерб наносится окислением, что можно сравнить с ростом ржавчины на машинах.

Пока мы молоды, наши тела в состоянии эффективно избавляться от отходов и быстро устранять ущерб. Но с возрастом общее количество делений клеток увеличивается, и ошибки постепенно накапливаются. Рано или поздно повреждения в клетках начинают возникать быстрее, чем организм успевает их чинить.

Когда человеку семьдесят, восемьдесят или девяносто, эти повреждения, вероятно, вызовут один фатальный сбой задолго до того, как смертельных болезней станет несколько. Так что, если медицина найдет способ излечить восьмидесятилетнего человека от онкологического заболевания, которое привело бы его к неминуемой смерти, этот человек имеет все шансы прожить еще лет десять, прежде чем его убьет что-то другое. Однако рано или поздно в организме начинает разрушаться все, и попытки лечить возрастные проявления больше не будут иметь успеха. Согласно теории побега от старения, единственной надеждой остается найти решение проблемы старения как такового. Исследовательский фонд инженерных стратегий замедления старения (SENS) предложил соответствующий план действий, однако его реализация займет десятилетия⁹⁹.

Проще говоря, нам необходимо научиться восстанавливать повреждения, вызванные старением, на уровне отдельных клеток и тканей. Существует несколько подходов к решению этой задачи, но наиболее перспективной мне кажется идея использования нанороботов, которые будут проникать в организм и выполнять «ремонт» прямо на месте. Это не сделает людей бессмертными. Мы все еще сможем погибнуть в результате несчастного случая, но риски, связанные с возрастом, перестанут увеличиваться. Это позволит огромному числу людей жить дольше 120 лет, оставаясь полностью здоровыми.

Нам даже не обязательно ждать, пока эти технологии достигнут совершенства. Если мы доживем до того времени, когда инновации в науке о старении будут ежегодно увеличивать продолжительность нашей жизни на один год, у нас появится запас времени, чтобы дождаться, пока нанотехнологии разберутся со всеми остаточными явлениями старения в нашем организме. Это и будет означать, что мы достигли скорости убегания от старения¹⁰⁰. Вот почему утверждение Обри ди Грея, что первый человек, который доживет до 1000 лет, скорее всего, уже родился, не кажется безумным. Если к 2050 году благодаря нанотехнологиям нам удастся решить часть проблем, с которыми сталкиваются 100-летние люди, и продлить им жизнь до 150 лет, у нас будет время до 2100 года, чтобы понять, какая помощь им понадобится к этому возрасту. ИИ уже будет играть ведущую роль в исследованиях, так что прогресс в медицине будет идти экспоненциально быстрыми темпами. Таким образом, у нас есть все основания строить смелые прогнозы, как бы шокирующе они ни звучали для нашего сознания, привыкшего к линейному развитию.

На протяжении многих лет я беседовал с разными людьми о возможности продления жизни и заметил, что эта идея встречает некоторое сопротивление. Люди огорчаются, когда узнают, что кто-то ушел из жизни после болезни, но когда им говоришь о возможности увеличить продолжительность жизни для всех людей в целом, они оказываются к этому не готовы. «Жизнь слишком сложна, чтобы длиться вечно» – вот что нередко приходится слышать. Однако люди, как правило, не хотят умирать прямо сейчас, когда бы их об этом ни спросили, разве что они испытывают невыносимую боль, будь то физическую или душевную. Если бы им довелось испытать улучшение качества жизни во всех ее проявлениях, как мы подробно обсуждали в главе 4, большинство их опасений были бы развеяны. Ведь продление жизни человека неизбежно повлечет за собой ее улучшение.

Чтобы понять, как продление жизни улучшает ее качество, перенесемся на столетие назад. В 1924 году ожидаемая продолжительность жизни в США составляла 58 с половиной лет. Это значит, что дети, рожденные в тот год, по статистике должны были умереть в 1982-м¹⁰¹. Однако качество медицинской помощи настолько выросло, что многие из них дожили до 2000-х или даже 2010-х и успели насладиться жизнью на пенсии во времена дешевых авиабилетов, безопасных автомобилей, интернета и кабельного телевидения. Что касается детей, родившихся в 2024-м, технические новшества будут развиваться и добавлять годы к их сроку жизни гораздо быстрее, чем для людей прошлого века. Помимо невероятного материального благополучия, их ждет богатая культура: искусство, музыка, литература, телевидение и видеоигры, созданные человечеством за эти дополнительные годы. Но самое главное – они смогут проводить больше времени с семьей и друзьями в атмосфере любви и заботы. Именно это, на мой взгляд, придает жизни подлинный смысл.

Но каким образом нанотехнологии помогут нам в этом? Мне кажется, ставку следует сделать на нанороботов. Их можно конструировать из алмазоидных блоков, которые будут нести на себе датчики, манипуляторы, компьютеры, средства связи и, быть может, даже аккумуляторы¹⁰². Воображение рисует нанороботов в виде микроскопических подводных лодок, стремительно несущихся по кровеносным сосудам; но физические законы, действующие на таких масштабах, требуют совсем другого подхода. На этом уровне вода является сильным растворителем, а молекулы оксидантов могут нанести вред нанороботам, так что придется использовать материалы, способные противостоять этим агрессивным условиям, такие как алмазоиды.

В отличие от полноразмерных подводных лодок, которые плавно скользят сквозь толщу воды, для наноразмерных объектов динамика будет определяться силами вязкого трения¹⁰³. Представьте, каково это – плыть сквозь арахисовое масло! Чтобы преодолеть эти препятствия, нанороботам необходимы новые способы передвижения. Кроме того, нанороботы едва ли смогут иметь на борту достаточный запас энергии или вычислительные ресурсы для выполнения задач в автономном режиме. Поэтому они должны уметь получать энергию из окружающей среды и либо выполнять команды извне, либо координироваться друг с другом для проведения расчетов.

Для поддержания организма в рабочем состоянии и профилактики проблем со здоровьем необходимо огромное количество нанороботов, каждый из которых будет размером с биологическую клетку. Согласно самым надежным оценкам, тело человека состоит из нескольких десятков триллионов клеток¹⁰⁴. Если мы решим выделить по одному нанороботу на сотню клеток, общее количество роботов составит несколько сот миллиардов. Однако пока сложно сказать, какое соотношение будет оптимальным. Может оказаться, что продвинутые нанороботы будут эффективно работать, даже если их будет не в сто, а в тысячи или десятки тысяч раз меньше, чем клеток в организме.

Одним из проявлений старения является ухудшение работы органов. Поэтому главная цель нанороботов – восстановить и дополнить их функции. Помимо расширения нашей новой коры, о чем мы говорили в главе 2, нанороботы будут помогать внутренним органам эффективно выделять различные вещества в кровоток (или лимфатическую систему) или, наоборот, выводить их из крови¹⁰⁵. Например, легкие насыщают кровь кислородом и избавляют ее от углекислого газа¹⁰⁶. Печень и почки фильтруют токсины¹⁰⁷. В пищеварительном тракте происходит всасывание питательных веществ¹⁰⁸. Поджелудочная железа и другие органы вырабатывают гормоны, которые влияют на обмен веществ¹⁰⁹. Нарушения в гормональном обмене могут приводить к заболеваниям, таким как диабет. (Уже существуют устройства¹¹⁰, которые постоянно измеряют уровень инсулина в крови и автоматически вводят нужную дозу, почти как поджелудочная железа)¹¹¹. Нанороботы будут постоянно контролировать уровень жизненно важных веществ в организме и при необходимости корректировать его. Они также помогут сохранить структуру органов. Это позволит человеку оставаться здоровым неограниченно долго. Возможно, в будущем нанороботы смогут и вовсе стать заменой биологическим органам, если будет необходимо.

Однако нанороботы способны на большее, чем просто поддержание нормальной работы организма. С их помощью можно будет устанавливать более выгодную для нас концентрацию определенных веществ в крови, чем обеспечивают наши собственные органы. Например, человеку может понадобиться скорректировать уровень гормонов, чтобы стать более работоспособным и внимательным или чтобы ускорить процессы заживления и восстановления. А если удастся улучшить качество сна¹¹², это тоже будет своего рода «продлением жизни». Выделяя на сон семь часов за ночь вместо восьми, мы фактически получаем столько дополнительных часов бодрствования, сколько предоставили бы нам пять лишних лет жизни!

Рано или поздно использование нанороботов для поддержания здоровья и оптимизации работы организма поможет нам в принципе предотвращать наступление серьезных заболеваний. Но, конечно, в переходный период, когда нанороботы будут доступны, но еще не получат широкого распространения, придется иметь дело, например, с онкологическими заболеваниями, которые по-прежнему будут диагностироваться.

Онкологические заболевания так тяжело поддаются лечению отчасти потому, что каждая раковая клетка в состоянии самовоспроизводиться. Чтобы победить рак, нужно уничтожить все клетки без исключения¹¹³. Иммунная система зачастую может справиться с начальными стадиями деления раковых клеток, но когда опухоль уже сформировалась, она приобретает механизмы защиты от иммунных сил организма. Даже если лечение уничтожит большинство раковых клеток, оставшиеся могут привести к образованию новой опухоли. Наибольшие шансы пережить терапию имеют клетки, относящиеся к подгруппе раковых стволовых клеток¹¹⁴.

В последние 10 лет были достигнуты значительные успехи в лечении онкологических заболеваний, и еще больше открытий будет сделано с помощью ИИ в ближайшем будущем. Однако пока мы все равно используем довольно грубые методы лечения. Химиотерапия не всегда эффективно уничтожает рак и может серьезно повредить здоровые клетки по всему организму¹¹⁵. Это не только вызывает тяжелейшие побочные эффекты у многих пациентов, но и ослабляет иммунную систему, делая ее уязвимой перед новыми угрозами. Даже современная иммунотерапия и специализированные лекарства не обеспечивают необходимой эффективности и избирательности¹¹⁶. С другой стороны, медицинские нанороботы могли бы исследовать каждую клетку в отдельности, определяя, здорова та или нет, а потом уничтожить все злокачественные. Это можно сравнить с работой автомеханика, которого я упоминал в начале этой главы. Как только нанороботы научатся избирательно восстанавливать или уничтожать клетки в организме, мы обретем полный контроль над нашей биологией, а медицина станет точной наукой, к чему мы всегда стремились.

Кроме того, мы сможем управлять своим геномом. Когда клетка делится естественным образом, ядро каждой новой клетки получает копию ДНК¹¹⁷. Если молекула ДНК группы клеток оказалась повреждена, единственный способ исправить это – обновить ДНК в каждой клетке¹¹⁸. Это дает определенное преимущество биологическим существам: случайные мутации в генетическом коде отдельных клеток не нанесут фатального ущерба всему организму. Если бы любые изменения в ядре одной клетки мгновенно распространялись по всему телу, мы бы не смогли выжить. Однако децентрализация биологической системы, обеспечивающая ее устойчивость, становится большой проблемой для тех существ, которые, подобно нам, научились более-менее эффективно редактировать ДНК в одной клетке, но пока не имеют в своем распоряжении нанотехнологий, которые бы позволили скопировать внесенные изменения во все остальные клетки организма.

Если бы генетическим кодом каждой клетки управлял центральный сервер, как это происходит в компьютерных сетях, мы могли бы изменять ДНК, просто рассылая обновления с этого «главного компьютера». Чтобы реализовать такую возможность, нам нужно дополнить ядро каждой клетки новой составляющей, созданной с применением нанотехнологий. Эта система будет получать код ДНК с центрального сервера и вырабатывать последовательность аминокислот в соответствии с полученной программой¹¹⁹. Под «центральным сервером» я подразумеваю централизованную сеть распределения, а не единственный компьютер, с которым будут напрямую связаны все нанороботы. Физические ограничения инженерных систем на наноуровне могут в итоге потребовать более распределенной системы связи. Однако даже если по всему человеческому телу будут установлены сотни или тысячи микроскопических устройств, достаточно, впрочем, крупных, чтобы поддерживать сложные протоколы связи, такая сеть все равно будет гораздо более централизованной, чем существующая сейчас, где десятки триллионов клеток функционируют автономно.

Остальные звенья в цепи производства белков, такие как рибосомы, также могут быть усовершенствованы похожим образом. В результате мы сможем просто выключать неисправное ДНК, относится ли оно к раку или наследственным проблемам. Нанокомпьютер, который будет управлять этим процессом, также сможет держать под контролем биологические алгоритмы, регулирующие эпигенетику – процесс активации и экспрессии генов¹²⁰. В начале 2020-х годов остается много нерешенных вопросов, связанных с экспрессией генов. Однако к появлению нанороботов ИИ позволит нам создать настолько детальные модели этого явления, что те смогут качественно им управлять. Такая технология позволит заодно предотвратить или компенсировать накопление ошибок трансляции ДНК, что является одной из основных причин старения¹²¹.

Нанороботы также будут полезны для устранения неотложных угроз нашему организму: уничтожения бактерий и вирусов, предотвращения аутоиммунных реакций, прочистки закупоренных артерий. В недавних экспериментах, проведенных в Стэнфордском и Мичиганском университетах, были созданы наночастицы, которые могут обнаруживать моноциты и макрофаги, вызывающие атеросклеротическое поражение, и уничтожать их¹²². Умные нанороботы смогут действовать гораздо эффективнее. На начальном этапе любое лечение будет назначаться врачом, но в дальнейшем оно будет осуществляться в фоновом режиме. Нанороботы будут выполнять свои задачи и предоставлять людям отчет о своей работе через интерфейс на основе ИИ.

По мере того как ИИ будет все глубже понимать анатомию и физиологию человека, у нас появится возможность отправлять нанороботов для устранения проблем на клеточном уровне на самых ранних стадиях, задолго до того, как их смогли бы обнаружить современные врачи. В ряде случаев это позволит предотвратить заболевания, причины которых в 2023 году нам еще не известны. Например, четверть всех ишемических инсультов является криптогенной, то есть мы не знаем, почему они произошли¹²³. Но что-то должно было их вызвать. Нанороботы, патрулирующие сердечно-сосудистую систему, могли бы выявить небольшие бляшки или повреждения, которые потенциально могут привести к образованию тромбов. Они могли бы растворить эти бляшки или сигнализировать о развитии ишемии, если бы та протекала бессимптомно.

Как и в случае с гормональной системой, имея в распоряжении наноматериалы, мы можем не ограничиваться восстановлением нормального функционирования организма, а наделить его способностями, которые были бы недостижимы в рамках биологии. Живые существа ограничены в скорости и силе, поскольку они состоят из белков. Хотя молекулы белков расположены в трехмерном пространстве, по своей сути они представляют собой одномерные нити из аминокислот, сложенные определенным образом¹²⁴. Искусственные наноматериалы не будут связаны этими ограничениями. Нанороботы, построенные из алмазоидных шестеренок и роторов, будут в тысячи раз быстрее и сильнее, чем биологические объекты. А тщательно продуманные схемы обеспечат их эффективное функционирование¹²⁵.

Обладая такими уникальными свойствами, они способны даже стать полноценной заменой нашей крови. Роберт Фрайтас, сооснователь Университета Сингулярности и известный нанотехнолог, разработал искусственную красную кровяную клетку, которая называется «респироцит»¹²⁶. Согласно расчетам Фрайтаса, человек, кровь которого содержит респироциты, мог бы задержать дыхание на четыре часа¹²⁷. Кроме того, в будущем мы сможем создать искусственные легкие, которые будут более эффективно насыщать кровь кислородом, чем дыхательная система, подаренная нам природой. А сердце из наноматериалов избавит человека от риска инфаркта и значительно снизит частоту остановки сердца при травмах.

Нанороботы также позволят людям менять свой внешний вид, как никогда раньше. В виртуальном пространстве чатов и видеоигр люди уже могут назначить себе любой аватар. Это способ самовыражения и проявления креативности, которым многие пользуются. Внешний вид, одежда, пол и возраст виртуального персонажа не обязательно соответствуют реальным параметрам пользователя. Аватар может даже представлять собой существо другого биологического вида. Интересно будет посмотреть, как это явление отразится в реальном мире, когда нанотехнологии позволят людям преобразовывать свои физические тела. Будут ли радикальные косметические изменения так же популярны, как сейчас в играх? Или же психологические и общественные факторы заставят людей быть более консервативными в выборе своего облика?

Однако самой важной задачей нанотехнологий станет совершенствование нашего мозга, который в конце концов будет состоять на 99,9 % из искусственных материалов. Этого можно добиться двумя путями. Во-первых, мы можем постепенно внедрять нанороботов в мозговую ткань, чтобы они исправляли поломки и замещали неработающие нейроны. Второй способ – подключить мозг к компьютерам. Это позволит нам управлять машинами напрямую и, кроме того, расширит нашу новую кору за счет интеграции облачных вычислительных мощностей. Как мы подробно обсудили в главе 2, это повлечет за собой более глубокие изменения, чем просто увеличение объема памяти и ускорение мышления.

Увеличение количества слоев новой коры настолько повысит уровень абстрактного мышления, что сейчас нам это кажется недостижимым. Чтобы получить примерное представление, вообразите, что вы научились легко и ясно манипулировать в уме десятимерными объектами. Нечто подобное может произойти и с другими аспектами нашего мышления. Для сравнения, кора больших полушарий, преимущественно состоящая из неокортекса, содержит около 16 миллиардов нейронов, занимая объем примерно 0,5 литра¹²⁸. Структура наноразмерной механической вычислительной системы Ральфа Меркла, о которой говорилось ранее в этой главе, теоретически может позволить разместить более 80 квинтиллионов логических элементов в том же объеме вещества. Выигрыш в скорости будет просто невероятным: нейроны мозга млекопитающих посылают электрохимические сигналы с частотой в среднем один раз в секунду, в то время как нанотехнологичные вычислительные системы будут выполнять от ста миллионов до одного миллиарда операций в секунду¹²⁹. Даже если на практике удастся добиться гораздо меньших показателей, очевидно, что подобные технологии позволят цифровым расширениям нашего мозга (работающим на искусственных материалах) значительно превзойти биологическую основу как в объеме памяти, так и в производительности.

По моим оценкам, вычислительная мощность человеческого мозга, измеренная на уровне нейронов, составляет порядка 10¹⁴ операций в секунду. В 2023 году за 1000 долларов можно было приобрести устройство, способное выполнять 130 триллионов операций в секунду¹³⁰. Если мы экстраполируем тенденцию 2000–2023 годов, то увидим, что к 2053-му компьютер стоимостью 1000 долларов будет способен выполнять в 7 миллионов раз больше вычислений в секунду, чем человеческий мозг¹³¹. Если, как я предполагаю, для полноценной симуляции сознания окажется достаточно моделировать лишь часть нейронов, не пытаясь имитировать работу нейронов, отвечающих за функционирование внутренних органов, то мы достигнем нужной скорости вычислений еще на несколько лет раньше. Даже если для создания точной симуляции сознания потребуется учесть поведение каждой молекулы белка в каждом нейроне, что кажется маловероятным, через несколько десятилетий мы все равно сможем себе это позволить – и многие из нас успеют увидеть результат. Дело в том, что скорость, с которой мы движемся к этой цели, определяется фундаментальными экспоненциальными тенденциями. И даже если наши предположения относительно сложности моделирования самих себя окажутся слишком оптимистичными, этот факт не сильно повлияет на сроки достижения успеха.

В 2040-х и 2050-х годах мы полностью перестроим свое тело и разум, чтобы получить уникальные возможности, которые недоступны биологическим системам, в том числе в плане резервного копирования и выживания. Когда нанотехнологии достигнут совершенства, мы сможем создавать себе тела по своему желанию: будем бегать быстрее и дальше, плавать и дышать под водой, как рыбы, даже вырастим крылья, если захотим. Мы будем мыслить в миллионы раз быстрее, но что еще важнее, мы не будем зависеть от сохранности ни одного из своих тел в плане выживания нашей личности.