В ближайшие годы биоцифровые технологии могут быть вплетены в нашу жизнь так же, как сейчас цифровые технологии. Биологические и цифровые системы конвергентны и могут изменить то, как мы работаем, живем и даже развиваемся как вид. Это не просто технологическое изменение, это биоцифровое сближение может изменить наше понимание себя и заставить нас пересмотреть то, что мы считаем человеческим или естественным.
Биоцифровое сближение может глубоко повлиять на нашу экономику, наши экосистемы и наше общество. Готовность поддержать его, при этом управляя его рисками с осторожностью и чуткостью, сформирует то, как мы ориентируемся в социальных и этических соображениях, а также будет направлять политические и управленческие разговоры.
Руководствуясь своим мандатом, Policy Horizons Canada (Policy Horizons) намерена начать информированный и содержательный диалог о вероятном будущем биоцифровой конвергенции и политических вопросах, которые могут возникнуть. В этой первоначальной статье мы определяем и исследуем биоцифровую конвергенцию — почему важно изучать ее сейчас, ее характеристики, какие новые возможности могут возникнуть из нее, и некоторые первоначальные политические последствия. Мы хотим взаимодействовать с широким спектром партнеров и заинтересованных сторон по вопросу о том, как может выглядеть наше биоцифровое будущее, как эта конвергенция может повлиять на секторы и отрасли, и как могут развиваться наши отношения с технологиями, природой и даже самой жизнью.
Мы приветствуем ваши комментарии и участие и с нетерпением ждем более глубокого погружения в вопросы, поднятые в этой статье.
Кристель Ван дер Элст
Генеральный директор
Policy Horizons Canada
Краткое содержание
В конце 1970-х и начале 1980-х годов канадцы и политики начали понимать, что наступила цифровая эпоха. Первопроходцы воспользовались возможностями, боролись с трудностями и инициировали искусную политику, которая приносила пользу на протяжении десятилетий. Мы продолжаем видеть мощные эффекты цифровизации, и, несомненно, их будет еще больше. Но мы можем оказаться на пороге другого сбоя такого же масштаба. Цифровые технологии и биологические системы начинают объединяться и сливаться способами, которые могут глубоко разрушить наши предположения об обществе, экономике и наших телах. Мы называем это биоцифровой конвергенцией.
В этой статье излагается начальная структура для руководства предстоящей работой Policy Horizons по прогнозированию.
Три пути развития биоцифровой конвергенции
1. Полная физическая интеграция биологических и цифровых сущностей
2. Коэволюция биологических и цифровых технологий
3. Концептуальная конвергенция биологических и цифровых систем
Биоцифровая конвергенция открывает поразительно новые пути:
- Изменить людей — наши тела, разум и поведение
- Изменить или создать другие организмы
- Изменить экосистемы
- Воспринимать, хранить, обрабатывать и передавать информацию
- Управлять биологическими инновациями
- Структурировать и управлять производственными и поставочными цепочками
Возможные характеристики биоцифровой системы
- Демократизация
- Децентрализация
- Географическое распространение
- Масштабируемость
- Настройка
- Опора на данные
- Первоначальные вопросы, имеющие отношение к политике
Экономические
- Могут ли традиционные конкурентные преимущества, основанные на ресурсах, исчезнуть?
- Необходимо ли адаптировать системы образования и обучения для устранения потенциальных пробелов в навыках?
- Как могут выглядеть структуры защиты данных и интеллектуальной собственности в биоцифровую эпоху?
- Как политика может способствовать созданию конкурентной деловой среды в биоцифровом мире?
Социальный
- Могут ли социальные установки измениться в сторону здоровья и образа жизни?
- Какие политики могут помочь решить проблему неравенства в сфере здравоохранения?
- Какие политики могут способствовать укреплению доверия между партнерами и заинтересованными сторонами?
Экология
- Какие изменения могут произойти в землепользовании и природной среде?
Геополитика
- Какая политика необходима для конкуренции в глобальном биоцифровом мире?
- Что необходимо для защиты безопасности граждан в биоцифровом мире?
Управление
- Как регулирование и разработка политики могут учитывать общественные опасения по поводу биоцифровых достижений?
- Подходит ли текущая налоговая система для биоцифрового мира?
- Нужно ли пересматривать системы государственных финансов, чтобы они были устойчивыми в биоцифровом мире?
Что такое биоцифровая конвергенция?
Биоцифровая конвергенция — это интерактивное сочетание, иногда вплоть до слияния, цифровых и биологических технологий и систем. Policy Horizons изучает три способа, которыми происходит эта конвергенция.
1 Полная физическая интеграция биологических и цифровых сущностей
Цифровые технологии могут быть встроены в организмы, а биологические компоненты могут существовать как части цифровых технологий. Физическое сплетение, манипулирование и слияние биологического и цифрового создают новые гибридные формы жизни и технологий, каждая из которых функционирует в осязаемом мире, часто с повышенными возможностями.
Роботы с биологическим мозгом01 и биологические тела с цифровым мозгом02 уже существуют, как и интерфейсы человек-компьютер и мозг-машина03. Медицинское использование цифровых устройств у людей04, а также цифровые манипуляции с насекомыми, такими как беспилотные стрекозы05 и саранча-наблюдатель06, являются примерами объединения цифровых технологий с биологическими сущностями. Подключаясь к нервной системе и манипулируя нейронами, технологии могут быть добавлены к организму, чтобы изменить его функцию и цель. Новые человеческие тела и новые чувства идентичности07 могут возникнуть по мере продолжения конвергенции.
2 Коэволюция биологических и цифровых технологий
Этот тип биоцифровой конвергенции возникает, когда достижения в одной области генерируют значительные достижения в другой. Коэволюция биологических и цифровых наук и технологий обеспечивает прогресс в каждой области, который был бы невозможен в противном случае. Это может привести к биологическим и цифровым технологиям, которые разрабатываются как интегрированные или взаимодополняющие системы.
Сложные живые системы — бактерии, грибы, растения и животные, включая людей, — все чаще подвергаются изучению и пониманию с помощью цифровых инструментов и приложений, таких как машинное обучение. Это более глубокое понимание, обеспечиваемое цифровыми технологиями, означает, что биология подвергается влиянию и манипуляциям, которые были невозможны несколько лет назад.
Например, секвенирование генов в сочетании с искусственным интеллектом (ИИ) приводит к пониманию генетической экспрессии, которая затем используется для изменения существующих организмов с целью создания органических соединений новыми способами08 или даже полностью синтетических организмов09. Подход CRISPR/Cas9 и другие новые методы редактирования генов были бы невозможны без развития цифровых технологий и биоинформатики. Достижения в области цифровых технологий помогли продвижению биоцифровых технологий.10
Мы также видим более глубокое понимание биологии, что подпитывает прогресс в области биологических вычислений. Нейронные сети — компьютерные системы, разработанные на основе биологического мозга — являются примером того, как биологическое понимание формирует цифровые технологии.
Существует также размытость между тем, что считается естественным или органическим, и тем, что является цифровым, инженерным или синтетическим. Например, биосинтетическая ваниль создается с использованием феруловой кислоты, эвгенола и глюкозы в качестве субстратов, а также бактерий, грибков и дрожжей в качестве хозяев микробного производства. Хотя она не получена из растения ванили, в соответствии с законодательством США и ЕС о пищевых продуктах ее производство путем «микробных преобразований природных прекурсоров» позволяет маркировать ее как «натуральный ароматизатор».11
3 Концептуальная конвергенция биологических и цифровых систем
Третья форма биоцифровой конвергенции включает в себя сдвиг в перспективе, который может изменить наше фрейминг и подход к биологической и цифровой сферам, способствуя их слиянию.
По мере того, как мы продолжаем лучше понимать и контролировать механизмы, лежащие в основе биологии, мы можем увидеть отход от витализма — идеи о том, что живые и неживые организмы принципиально различны, поскольку считается, что они управляются разными принципами.12 Вместо этого, идея биологии как обладающей предсказуемыми и цифрово управляемыми характеристиками может стать все более распространенной в результате жизни в биоцифровую эпоху. Любой студент-биолог сегодня вырос в цифровом мире и может сознательно или подсознательно применять эту систему отсчета к биоинформатике и биологии в целом.
С цифровой точки зрения мы видим потенциальный сдвиг в противоположном направлении. Вычисления начались как средство получения предсказуемых, воспроизводимых и относительно простых результатов. По мере того, как цифровые технологии становились все более сложными и связанными, система начала имитировать характеристики биологического мира, что привело к понятию технологических экосистем. Биологические модели также используются для разработки цифровых инструментов, таких как ИИ на основе нейронных сетей.
Три пути развития биоцифровой конвергенции
1. Полная физическая интеграция биологических и цифровых сущностей
Цифровые технологии могут быть встроены в организмы, а биологические компоненты могут существовать как части цифровых технологий.
2. Коэволюция биологических и цифровых технологий
Коэволюция возникает, когда достижения в одной области порождают значительные достижения в другой.
3. Концептуальная конвергенция биологических и цифровых систем
Концептуальная конвергенция подразумевает сдвиг в перспективе, который может изменить наше представление и подход к биологическим и цифровым сферам, способствуя их слиянию.
Зачем изучать биоцифровую конвергенцию сейчас?
Существует достаточно сигналов, чтобы придать форму потенциальному биоцифровому будущему. Эти сигналы предполагают, что биологические науки и биотехнологии могут находиться на пороге периода быстрого расширения — возможно, аналогичного цифровым вычислениям около 1985 года.
В том году Microsoft представила Windows 1.0, Atari выпустила домашний компьютер Atari ST, и было зарегистрировано первое доменное имя
symbolics.com. Вычислительная техника вышла на массовый рынок, создавая ценность во многих типах организаций и контекстах, чем это было в течение десятилетий гигантских мэйнфреймов.
Биоцифровая конвергенция демонстрирует признаки похожей траектории — отхода от централизованных моделей фармацевтической и промышленной биотехнологии к широкому коммерческому и потребительскому использованию. Они варьируются от биопринтеров, которые создают органическую ткань, до машин синтетической биологии, которые можно запрограммировать на создание совершенно новых организмов. Например, Printeria — это универсальное биоинженерное устройство, которое автоматизирует процесс печати генетических цепей в бактериях. Предполагается, что он будет таким же простым в использовании, как и обычный настольный принтер, и, по прогнозам, будет стоить 1500 долларов США.13
Быстрый прогресс в области биологических технологий выиграл от низкой стоимости, широкой доступности и растущих возможностей цифровой обработки, хранения и связи.
Однако собственные уникальные и особые атрибуты биологической сферы одновременно влияют на цифровые системы. Новые формы биологических возможностей встраиваются в цифровые сети, а также в приложения и вычисления ИИ, делая их более эффективными и создавая новые возможности.
Биоцифровая конвергенция подразумевает переосмысление биологии как источника сырья и механизма для разработки инновационных процессов для создания новых продуктов, услуг и способов существования.
Сегодняшние быстрые темпы изменений и инноваций заставляют нас пересмотреть наше понимание и ожидания относительно биологических и цифровых систем. Конвергенция этих областей может вызвать системные изменения в разных секторах и иметь политические последствия. Правительства могут рассчитывать на то, что их призовут помочь управлять рисками и использовать возможности, которые могут возникнуть.
Доброе утро, биоцифровой.
Многие факторы могут повлиять на то, как технологии биоцифровой конвергенции могут повлиять на различные общества, страны, культуры, среды и людей по всему миру. Ниже приведен один из многих возможных рассказов, описывающих некоторые инновации в будущем биоцифровом мире.
Я просыпаюсь под солнечным светом и соленым прибрежным воздухом Адриатического моря. Я не живу где-то рядом со Средиземным морем, но мой искусственный интеллект, который также является моим консультантом по здоровью, назначил определенное качество воздуха, запах и интенсивность солнечного света для управления моим уровнем энергии по утрам и запрограммировал мою спальню на имитацию этого климата.
Свежие простыни, выращенные в моем здании из регенерирующих грибов, лучше, чем я себе представлял; я чувствую себя отдохнувшим и готовым к дню. Мне нужно проверить несколько вещей, прежде чем встать. Я отправляю мозговому сообщению, чтобы открыть приложение, которое контролирует мой уровень инсулина и обеспечивает оптимальную поддержку моей поджелудочной железы. Я не могу представить, что мне придется колоть себе иглы, как это делала моя мать в детстве. Теперь это микробная трансплантация, которая автоматически настраивается и сообщает о моем уровне.
Все выглядит в порядке, поэтому я проверяю цифровой интерфейс своего мозга, чтобы прочитать данные сна, которые были записаны и обработаны в режиме реального времени прошлой ночью. Мое терапевтическое приложение анализирует эмоциональные реакции, которые я выразил во время сна. Он предлагает мне выделить время на природе на этой неделе, чтобы поразмыслить над моим повторяющимся сном о том, что я заперт в коробке, и усилить полезную подсознательную нейронную активность. Мой ИИ рекомендует «день в лесу». Я думаю «хорошо», а мой ИИ и нейронный имплант делают все остальное.
Обзор моих кадров наблюдения с помощью жучков-роботов показывает, что моя квартира была в безопасности от злоумышленников (включая других жучков-роботов) прошлой ночью, но он уведомляет меня, что мое стадо маленьких киберстрекоз голодно. Они усердно собирали данные и следили за внешней средой всю ночь, но количество комаров и клещей, переносящих болезнь Лайма, на которых они обычно охотятся, чтобы пополнить свою энергию, было меньше, чем ожидалось. Подумав, я заказываю им немного питательной поддержки.
Мои ноги касаются регенеративного ковра, и я хватаю халат, хотя он мне не нужен для тепла. Моя квартира постепенно нагревается до комфортных 22 градусов, поскольку она циклически проходит через постоянно меняющуюся ежедневную рутину, которая держит меня в равновесии со временем суток и сезоном. Строительные нормы и инфраструктура домашней энергетики синхронизированы и требуют, чтобы все дома были автоматически регулируемыми для эффективности. Поскольку дома и здания являются биомиметическими и включают в себя живые системы для контроля климата, где это возможно, они постоянно фильтруют воздух и улавливают углерод. Я проверяю свою меру компенсации выбросов углерода, чтобы узнать, какой кредит я получу за вклад моего дома в правительственную программу по смягчению последствий изменения климата.
Направляясь в ванную, я останавливаюсь у окна, чтобы проверить ускоренный рост соседнего здания. Биологическая архитектура достигла новых высот, и синтетические древесные соединения с каждым днем становятся выше. Чтобы гарантировать, что здание выдержит даже самые сильные ветры, а также уменьшить раскачивание жилых помещений на верхних этажах, роботизированный 3D-принтер карабкается вокруг формирующейся конструкции и добавляет углеродоармированный биополимер, усиливая критические точки напряжения, определенные его массивом датчиков с поддержкой ИИ. Я рад, что они решили покрыть крышу этого здания огнестойким, генетически модифицированным красным кедром, поскольку городские лесные пожары стали проблемой.
Пока я чищу зубы, Джейми, мой персональный искусственный интеллект, спрашивает, хочу ли я, чтобы дрон-доставщик забрал молочный зуб моей дочери, который выпал два дня назад. Эпигенетические маркеры в детских зубах должны быть проанализированы и каталогизированы в нашем семейном генетическом блокчейне, чтобы претендовать на скидку на открытое здравоохранение, поэтому мне нужно сделать это сегодня.
Я заменяю умную наклейку, которая отслеживает химию моей крови, лимфатическую систему и работу органов в режиме реального времени. Трудно представить, какие затраты и страдания пришлось пережить людям, прежде чем персонализированная профилактическая медицина стала обычным явлением.
Кроме того, я признаю, что это звучит отвратительно, но хорошо, что муниципалитет берет образцы наших фекалий из канализационных труб. Это часть платформы для анализа данных о разнообразии питания, кишечных бактериях и использовании антибиотиков, чтобы помочь в скрининге общественного здравоохранения и борьбе с устойчивыми к антибиотикам штаммами бактериальных инфекций.
Предположительно, следующая загрузка для моей умной раковины позволит мне выбирать персонализированную биотическую смесь для моей дехлорированной питьевой воды.
Сегодняшний состав микробиома отображается на передней панели моего холодильника, когда я захожу на кухню. Он отслеживает устойчивые изменения по мере того, как я приближаюсь к среднему возрасту: сегодня он предлагает суп мисо как часть моего завтрака, потому что мой биом нуждается в большем разнообразии из-за недавнего стресса и плохого питания вчера вечером.
Здания в моем районе разделяют вертикальную ферму, поэтому я получаю углеродные кредиты, употребляя мисо, приготовленное из соевых бобов, выращенных на моей крыше и ферментированных моим холодильником.
Мой холодильник планирует производство большего количества мисо и некоторого количества кимчи в качестве подготовки к следующей неделе. Он также добавляет иммуностимулирующие ингредиенты в мой заказ продуктов, потому что мы приближаемся к сезону гриппа, и штамм, к которому я, вероятно, восприимчив, был обнаружен всего в нескольких кварталах от меня.
Я принимаю свою умную добавку, которая только что выскочила из моего биопринтера. Добавка корректирует дополнительные питательные вещества и микробы, которые мне нужны, и отправляет данные о моем организме обратно в мой биопринтер, чтобы скорректировать завтрашнюю добавку. Обратная связь между мной и моим биопринтером также хранит ежедневные данные в облаке для будущих профилактических показателей здоровья. Мониторинг моих триглицеридов в реальном времени важен, учитывая мои генетические маркеры.
Пока мой кофе наливается, я проверяю последний школьный проект моей дочери, который растет на прилавке всю прошлую неделю. Она выращивает печень для местного щенка, нуждающегося в помощи, в рамках своей инициативы по сочувствию в школе. Еще больше стволовых клеток также на пути к началу почки, потому что она хочет помочь большему количеству животных. Я беру свой кофе, сваренный из нового сертифицированного сорта зерен с отрицательным выбросом углерода, и сижу на диване минуту.
Похоже, что обработка питательными веществами, которую я нарисовал на поверхности дивана и стульев, позволила им омолодиться. Мне придется попробовать обработку на моих биопечатных кроссовках, так как они начинают изнашиваться.
Ого – неужели это время? У меня всего 10 минут до моей первой виртуальной встречи. Я затягиваю ремень на своем кресле для тренировки скелетно-мышечной силы, откидываюсь назад и вхожу в свое рабочее пространство. Сначала я слушаю отчет коллег, заканчивающих свой рабочий день на другом конце света. Я на мгновение вздрагиваю, когда думаю о том, как тесно мы все связаны в этой цифровой биосфере – а потом это проходит. Пусть день начнется.
Эта история может показаться неправдоподобной, однако все упомянутые технологии существуют в той или иной форме сегодня. Хотя они еще не доступны для коммерческого использования в представленной здесь форме, мир, в котором мы воспринимаем взаимодействие биологических и цифровых технологий как должное, уже начинает появляться.
Хотя это представление технологий, которые могут быть частью биоцифрового мира, оно не представляет единственно возможное будущее. Скорее, это воображаемая зарисовка, описывающая радикальные сдвиги, которые могут произойти в оптимистичном биоцифровом будущем. Могут существовать различные уровни доступа, принятия и альтернативные реальности.
Какие новые возможности возникают из биоцифровой конвергенции?
Мы уже сталкиваемся с объединением цифровых и биологических систем посредством новых продуктов, платформ, услуг и отраслей.
Биоцифровая конвергенция открывает поразительно новые способы:
- изменять людей — наши тела, разум и поведение
- изменять или создавать другие организмы
- изменять экосистемы
- воспринимать, хранить, обрабатывать и передавать информацию
управлять биологическими инновациями
- структурировать и управлять производственными и поставочными цепочками
Нет комментариев