Оригинал материала находится по адресу www.computerra.ru/110665/life-in-silico/
20.11.2014

О правах животных in silico

Спасибо братьям Вачовски, нетривиальная идея «тотальной симуляции» нынче понимается и принимается даже людьми, далёкими от информатики. Многие готовы признать, а кто-то — уж не знаю, в шутку или всерьёз — даже верит, что и люди, и животные, и вообще всё нас окружающее, не более чем программы, исполняемые на гигантском суперкомпьютере, построенном иной цивилизацией. И тема вроде бы изучена вдоль и поперёк, в том числе популярной прессой, но кое-что от обывателя всё же утаили.

Речь о том, что сам человек уже подошёл к черте, за которой возможности нашей вычислительной техники оказываются достаточными для полной симуляции живых организмов. Приятно, сидя на диване с бутылочкой пива, поразмыслить, тварь я дрожащая цифровая так сказать или право имею. Но пора задуматься и вот над чем: не следует ли наделить равными правами тех существ, которых мы уже воссоздаём в своих цифровых симуляторах?

Примеров можно привести много, но мне особенно нравится один, который сейчас как раз на слуху. Я говорю о проекте OpenWorm. «Компьютерра» писала о нём пару лет назад, но с тех пор утекло немало воды и ещё больше байтов, так что я позволю себе повторить предысторию и суть.

Caenorhabditis elegans.

В природе — настоящей живой природе — есть такое существо, червь Caenorhabditis elegans (С.e). Длиной всего-то в миллиметр, живущий в почве, он обратил на себя пристальное внимание биологов в последней четверти прошлого века своей исключительной простотой. C.e «состоит» примерно из одной тысячи живых клеток (плюс-минус в зависимости от пола особи), в числе которых и три сотни нейронов, образующих его нервную систему («мозг»). Карта связей между нейронами (т.н. коннектом) учёными составлена. Добавьте к этому изученный геном и высокую скорость воспроизводства (каждые четыре дня) и вы поймёте, почему этот крохотный червь стал для биологов своего рода живой пробиркой или, что то же самое, «организмом-моделью». Учёные любят ставить на нём эксперименты: они примерно знают, что должно получиться в результате того или иного вмешательства, и имеют возможность быстро результат оценить.

В веке XXI за C.e взялись и вычислительные биологи. Несколько раз к нему подступались японцы — намеревавшиеся воссоздать нервную систему червя на компьютерах. Но даже с тремя сотнями нейронов и несколькими тысячами связей между ними, задача оказалась непростой и решить её удалось только отчасти. Дело в том, что хоть карта соединений-синапсов нарисована, параметры каждого синапса неизвестны. А ведь кроме нервных клеток нужно симулировать ещё и хотя бы некоторые другие клетки организма — например, мышечные (таких около сотни), чтобы посмотреть, будет ли симулированный червь вести себя подобно живому. Значит, необходима не только симуляция электрической и химической активности, но и механическая.

Фрагмент цифровой модели C.e, разрабатываемой в проекте OpenWorm.

Короче говоря, задача экстраординарная и для её решения потребовались экстраординарные меры: тут и вступает в игру OpenWorm. Это проект, построенный на принципах open source средствами open source (Eclipse, NeuroML и др.). Основали его учёные и энтузиасты (в том числе из России), принять участие может каждый желающий. Задачу — создание полного цифрового симулятора C.e — разбили на части и к настоящему моменту удалось решить некоторые из них: построить цифровую механическую модель червя, воссоздать нервную систему и мышцы. Методы порой используются не совсем честные (к примеру, неизвестные параметры подбираются опытным путём), но результаты уже впечатляют — и в следующем году отдельные компоненты планируется свести воедино, по крайней мере заставив цифрового червя двигаться в виртуальной песочнице.

Программа, впрочем, остаётся программой: не все готовы провести аналогию между живым существом и моделью на экране. Чтобы осознать, насколько близко мы подошли к симуляции жизни на компьютерах, стоит взглянуть ещё на один проект, с OpenWorm непосредственно связанный. Один из участников разработки цифрового червя (Timothy Busbice) собрал из конструктора Lego Mindstorms простецкого робота — но вместо программирования, «имплантировал» в него коннектом OpenWorm. Получился, строго говоря, не червь: у робота два независимых ведущих колеса вместо мышц, микрофон и сонар вместо носа, всего только пара тактильных датчиков. И тем не менее, двигаясь, он повторяет поведение червя: натыкаясь на преграду, притормаживает, виляет попой и т.д.

Да, симуляция далека от идеальной: тело не то, не тот набор «сенсоров», непонятно, насколько робот способен к обучению, не полностью воссоздана молекулярная сложность (даже в случае с нейронами дело не ограничивается электрическими импульсами). Но поведение робота требует признать: это живое существо, воссозданное в кремнии и металле. А раз так, необходимо сделать и следующий шаг: живое требует особого отношения!

Мы развиты достаточно, чтобы допустить, что некоторые фундаментальные права присущи не только человеку, но и другим живым существам. Ожесточённые дебаты, ведущиеся сейчас, в частности в Европе, обещают закончиться закреплением прав животных чуть ли не в конституции. А общий смысл прост: равноценность базовых потребностей. Например, боль способно испытывать почти всё живое — соответственно, и потребность её избежать, присущая другим существам, должна быть человеком уважаема.

Что такое боль? Штука сложная, спорная, как и всё живое. С точки зрения науки — это ощущение и эмоциональное переживание, связанное с возможным повреждением живой ткани. То есть не только сильное раздражение рецепторов и последующая передача информации по электрическим и химическим каналам, но и реакция на него. Вот почему для беспозвоночных вопрос чувствительности к боли особенно щекотлив (очень уж они примитивные!). Но по крайней мере для C.e вопрос изучен: этот червь чувствителен к экстремальным температурам и избегает их.

А теперь — попробуйте сформулировать, чем принципиально отличается червь in silico от червя in vivo? Боль и для того и для другого — всего лишь экстремальные импульсы в нейронном коннектоме (сознанием, а значит, эмоциями, они не наделены). Но раз так, не следует ли распространить права животных и на симулированного червя, и вообще симулированных живых существ? В частности, запретить причинять им беспричинные страдания?

Последствия будут… странными. Вычислительная биология питает прорывы в биологии классической: наблюдая за отличиями в поведении симулированного организма и живого, учёные проникают глубже в тайны живой природы. Но теперь, выходит, опыты над симулированными существами — вроде нашего цифрового C.e — придётся запретить или ограничить. Например, обязать учёных делать цифровое существо нечувствительным к боли, погружать его в «цифровой наркоз».

Смешно? Но взгляните на это под таким углом. Мы достигли великого могущества: научились если не создавать, то копировать живое. Однако, воспроизведя жизнь, почувствовали ли мы ответственность за неё? Кто дал нам право играться с жизнью, причинять страдания из прихоти? И — что за химический фашизм! — почему сострадание к белковым структурам не распространяется на идентичные функционально структуры полупроводниковые, цифровые?


OpenWorm,коннектом,нейрон,in_silico,жизнь,нематода,права_животных,симуляция,цифра,боль,Lego