May 22nd, 2018

«Это новый способ заглянуть внутрь человеческих клеток»

За много лет работы биологи разработали огромную библиотеку клеточных структур и соответствующих им данных. Изучение конкретных областей живой клетки включает поэтапный подход, определяющий, как отдельные части работают с другими, и клеточную маркировку. Институт клеточных наук Аллена запустил первую предиктивную 3D-модель живой клетки человека — Allen Integrated Cell — и она может «полностью изменить игру», по мнению ученых.


«Это новый способ заглянуть внутрь человеческих клеток», говори Рик Хорвиц, исполнительный директор Института клеточных наук Аллена. «Это похоже на наблюдение за всей клеткой в первый раз. В будущем это повлияет на открытие лекарств, исследование болезней и то, как мы выстраиваем фундаментальные исследования с участием человеческих клеток».

Чтобы создать прорывную модель, ученые провели редактирование генов огромного собрания живых клеток людей, чтобы включить флуоресцентные белковые метки, которые подсвечивают конкретные структуры внутри клеток. Ученые сделали десятки тысяч снимков светящихся клеток и использовали ИИ для создания вероятностной модели, которая предсказывает наиболее вероятную форму и расположение структур в любой клетке в зависимости от формы плазматической мембраны и ядра.

Затем ученые применили к этим снимкам другой алгоритм машинного обучения, который использовал то, что узнал из клеток с флуоресцентными метками, для поиска клеточных структур в клетках без флуоресцентных меток. Объединив все данные, система смогла произвести изображения, которые выглядят почти идентичными изображениям, полученным с помощью традиционной флуоресцентной микроскопии, которая может быть дорогостоящей и токсичной.

«До сих пор наша способность видеть происходящее внутри человеческих клеток была очень ограниченной», говорит Майкл Эловиц, профессор биологии, биоинженерии и прикладной физики в Калифорнийском технологическом институте. «Раньше мы могли видеть только те белки, которые выборочно отмечали. Но Allen Integrated Cell — это идеальный бесплатный обед. Мы имеем «шведский стол» из различных белков и органелл, ничего конкретно не подсвечивая. Это открывает совершенно новый и мощный способ изучения клеточной биологии».

Напомним, ранее ученые также научились исследовать работу CRISPR за пределами человеческих клеток — в пробирке.

CRISPR-на-чипе

CRISPR, дитя современной биологии, растет не по дням, а по часам. Он вырос из непонятной части бактериальной защитной иммунной системы в инструмент для лечения генетических заболеваний, улучшения микроорганизмов, улучшения производства пищи и уничтожения вредителей. С тех пор, как ученые приняли на вооружение этот инструмент для редактирования генов и начали использовать его на клетках млекопитающих, CRISPR был забаррикадирован за клеточными мембранами. Технология редактирования генов творит свою магию, отсекая кусочки неисправной ДНК и вставляя здоровую замену. Все эти действия по вырезанию и вставке сегментов проходили в живых клетках. До сих пор.


На прошлой неделе в журнале CRISPR Journal было опубликовано исследование, наконец-то освободившее CRISPR от его клеточной тюрьмы. Заменив компоненту «ножниц» CRISPR альтернативной версией, ученые из Института редактирования генов в Делавере разработали новую систему CRISPR, которая может резать свободно плавающую ДНК в пробирке.

Для помощи в проведении реакций пробирка заполняется клеточными экстрактами: набором ферментов и других биомолекул, необходимых для работы CRISPR.

В чем же прорыв?


Заставить CRISPR работать за пределами клетки может показаться странной академической задачей, но при разработке системы ученые держали в уме две определенные цели.

Во-первых, этот инструмент позволяет ученым одновременно делать несколько генетических врезок, в то время как предыдущие версии были ограничены редактированием ДНК в пределах одного гена. Это отличные новости для персонализированной медицины, особенно диагностики рака; многие виды рака имеют мутации в нескольких местах, которые отвечают на разное лечение по-разному.

Перед началом лечения врачи часто отправляют биопсийный образец опухоли пациента на секвенирование ДНК. Этот важный шаг помогает выявить множество генетических мутаций, приводящих к росту или распространению конкретной опухоли.

С помощью нового инструмента ученые могут точно имитировать эти мутации в синтетических фрагментах ДНК в пробирке, по сути воссоздавая рак в безопасной, контролируемой среде. Это дает ученым доступ к биологическим путям, затронутым мутациями, и может помочь в создании персонализированной стратегии лечения.

Что еще более впечатляет, такого рода диагностику можно провести всего за один день. «Это особенно важно для диагностики, связанной с раком, когда счет идет на минуты или часы», говорит автор исследования доктор Эрик Кмиец.

Кмиец не первым увидел в CRISPR инструмент диагностики. О том, что помимо генной терапии CRISPR может мощно показать себя в диагностике, было понятно давно. Ранее мы писали о том, что две группы ученых представили тесты DETECTR и SHERLOCK, которые эффективно охотятся на вирусы Зика, денге или опасные штаммы ВПЧ, которые приводят к раку шейки матки.

Кмиец утверждает, что его изобретение требует «значительно» меньше времени, чтобы подтвердить рак вне тела, в основном из-за способности вносить несколько редакций одновременно.

Осознав потенциал и рентабельность CRISPR как диагностического инструмента, Кмиец и его коллеги уже ищут коммерческого партнера для разработки технологи «CRISPR-на-чипе» для диагностики рака.

Если отложить в сторону непосредственные приложения, команда ученых также надеется расширить терапевтические возможности CRISPR до гораздо более широкого набора заболеваний человека. Существующие инструменты CRISPR идеально подходят для лечения болезней, вызванных мутациями в одном гене, таких как серповидноклеточная анемия или болезнь Хантингтона. Но поскольку работа Кмиеца нацелена на несколько генов одновременно, она может потенциально привести к лечению болезней с более сложным генетическим происхождением — множественных мутаций во множестве генов — если эти мутации хорошо охарактеризованы.


Изоляция CRISPR в пробирке имеет и другой плюс: она позволяет ученым четко понять, что происходит до, во время и после редактирования. И поскольку клинические испытания CRISPR активно продвигаются, важно понимать, как сделать технологию более точной и эффективной.

CRISPR уже многого добился, но неудобная правда заключается в том, что ученые пока не совсем уверены, как инструмент работает, попадая в клетку. Как инструменты взаимодействуют с другими биокомпонентами в клетке? Он отсекает только целевую ДНК или же его ножницы могут пойти вразнос в определенных обстоятельствах?

«Когда вы работаете с CRISPR внутри клетки, вы работаете в черном ящике, в котором не можете наблюдать за механизмами, которые делают эти потрясающие вещи», говорит Кмиец. «Вы можете видеть результаты, то есть изменения генов, но как вы к этому пришли — не обязательно, а это важно для того, чтобы убедиться в безопасности CRISPR для лечения пациентов».

Ограничивая CRISPR серией биохимических реакций в тестовой пробирке, ученые предлагают способ рассмотреть сложные молекулярные взаимодействия, которые проходят во время разреза ДНК, замены генов и других процессов. Подход — исключительно редукционистский. Но он позволяет бесклеточной системе работать подобно Arduino, экспериментировать с возможностями CRISPR и создавать новые биологические инструменты, которые и представить трудно.


Институт редактирования генов практически сразу столкнулся с проблемой, разрабатывая свою бесклеточную систему.

Проблемным ребенком оказался Cas9, ножничный белок, который используется в системах CRISPR. Когда ученые замешали его с плазмидной ДНК — типом циркулярной ДНК, которую ученые часто используют для доставки генов в клетки — в пробирке, белок был абсолютно неактивен.

Выяснилось, что Cas9 нужно заменить на Cpf1 (он же Cas12a), другой член растущей библиотеки Cas-белков. Впервые открытый в 2015 году, Cpf1 уже доказал свою пользу в создании трансгенных мышей и корректировке мутации, вызывающей мышечную дистрофию. Не так давно Cpf1 использовался в системе DETECTR для борьбы с вирусами, вызывающими рак. У этого белка светлое будущее: компания Editas, редактирующая гены, лицензировала его для дальнейшей разработки в 2016 году.

Обмен сработал. Система CRISPR-Cpf1 пришла в действие в тестовой пробирке. В ходе нескольких экспериментов ученые доказали, что свободная от клетки система может повторить большинство редакций, которые CRISPR вносит внутри клетки. Что примечательно, ножницы сработали немного не так, как у Cas9. Когда Cas9 делает разрез, он оставляет сверхгладкие «обрубленные концы» на разрезанной ДНК. Это затрудняет ввод новых кусочков генетического материала. Поскольку концы очень гладкие, инструментарий требует точного выравнивания заменяющего блока ДНК, чтобы он скользнул на место.

И напротив, Cpf1 оставляет «липкие» концы. Эти кусочки ДНК выступают как плечи, словно скотч поддерживающие захват заменяющей ДНК. Возможно, именно поэтому Cpf1 работает лучше, чем Cas9, в пробирке, но это еще предстоит проверить.

Система Кмиеца — лишь один из примеров того, как далеко продвинулся CRISPR. Поскольку CRISPR продолжает расти, его разработчики обещают нам много нового, чего мы даже и представить не можем.

@Илья Хель

На взгляд робота

Благодаря развитию компьютерного зрения машины стремительно обретают фантастические способности. Они ориентируются в пространстве, узнают предметы, понимают смысл изображений, рисуют картины, создают трёхмерные модели и карты. О том, каким будет мир виртуальной реальности и прозревших роботов, мы поговорили с Виктором Лемпицким, руководителем группы компьютерного зрения в Сколтехе.

Забавно наблюдать за движениями человека в очках виртуальной реальности, но куда забавнее самому быть этим человеком. Я расхаживаю по лаборатории компьютерного зрения в VR-очках, принимая разные позы: то присяду, то наклонюсь, то хитро изогнусь, пытаясь обмануть систему. Но система не поддаётся. Рисованный трёхмерный мир вокруг меня остаётся неподвижным, словно я и впрямь переместился в мультяшное пространство. Благодаря картинке-маркеру на полу лаборатории смартфон внутри очков безошибочно ориентируется и контролирует своё местоположение даже не в трёх, а в шести измерениях: есть три степени свободы для координат в пространстве и ещё три — для наклонов и поворотов.


Виктор Лемпицкий — кандидат физико-математических наук, доцент Сколковского института науки и технологий. Защитил диссертацию по прикладной математике в МГУ им. М. В. Ломоносова, работал исследователем в «Яндексе», Оксфордском университете и кембриджской лаборатории Microsoft.

— Определение местоположения — одна из ключевых задач машинного зрения, — объясняет Виктор Лемпицкий, когда я снимаю очки. — Это важно не только для конструирования виртуальной реальности, но и в целом для робототехники, для автономных автомобилей. Или, например, для того чтобы определять положение камеры, снимающей сцену, создавать трёхмерные конфигурации.


[Виктор Лемпицкий] Да, и все уже привыкли к мысли, что её задача — научить машину извлекать информацию из картинок. Например, мы помогаем биологам в обработке потока изображений, поступающих с микроскопа,— это совместный проект с MIT. По этим картинкам можно получить самую разную статистику: количество клеток, их размеры, родство.

Но в последнее время мы всё чаще задумываемся о другой задаче: как генерировать картинки? Дисциплина, которая называлась компьютерной графикой, сейчас трансформируется под влиянием стремительного прогресса в машинном обучении. Раньше компьютерные изображения создавали люди, а теперь машины.

[КШ] Что же они создают?

[ВЛ] Вы наверняка видели Prizma— приложение, которое перерисовывает фотографии в стилистике того или иного художника. Мы, кстати, аналог такого приложения сделали до Prizma и даже выложили его код в публичный доступ.

А ещё мы, например, создали технологию для перенаправления взгляда людей, изображённых на фотографии или любой другой картинке: они могут смотреть, куда вы захотите. Мы с «Медузой» запустили в Telegram бот — присылаете ему фото, всё остальное нейросеть делает сама.

[КШ] Как её этому обучали?

[ВЛ] Как обычно: показывали много пар глаз с идентифицированным направлением взгляда. Для этого, конечно, нам пришлось сначала помучить студентов, да и самим помучиться — снимая людей, которые следили за точкой на экране.

Восстание нейросетей

[ВЛ] В последние годы в области компьютерного зрения произошла настоящая революция — такие бывают не чаще чем раз в полвека. Свёрточные нейросети в виде, близком к современному, возникли в конце 1980-х. Но лишь в нашем веке появились необходимые для революции компьютерные мощности вроде графических процессоров. А также большие данные, в частности выборки размеченных изображений вроде ImageNet, на которых нейросеть можно обучать.

Очень важные изменения произошли в науке в целом. Так, гораздо популярнее стало открытое программное обеспечение, появилась целая культура открытого кодирования. В результате радикально сократилось время с момента, когда что-то придумано, до момента, когда это могут воспроизвести другие. И научные публикации теперь почти сразу выкладываются в свободный доступ на сайт Arxiv.org, а раньше, чтобы узнать о достижениях коллег, приходилось дожидаться ближайшей крупной конференции, которая могла быть через полгода.

Эти процессы здорово ускорили эволюцию технологий. Раньше мы узнавали новости на конференциях, теперь они мгновенно разносятся Фейсбуком и Твиттером. И на конференции все собираются, зная, кто что сделал. Это важнейший, не побоюсь этого слова, гносеологический сдвиг, который кардинально ускорил процесс научного познания и прогресса в самых разных исследовательских областях. В итоге работать стало гораздо интереснее, но делать это приходится намного интенсивнее, в атмосфере настоящей научной гонки.



[КШ] Революция уже произошла, она в самом разгаре или только начинается?

[ВЛ] Не знаю. Это как если б вы жили в 1918-м и кто-то спросил, закончилась ли революция. Такие вещи можно увидеть только из будущего. К тому же сейчас людей трудно удивить чем-то новым, вызвать вау-эффект. Все слишком привыкли к прорывам, которые следуют один за другим.

[КШ] Ну а где мы можем увидеть плоды этой революции, кроме как в новых айфонах, распознающих хозяина по фотографии?

[ВЛ] Возьмите поиск по изображениям в Гугле или Яндексе. Никакого сравнения с тем, что было пять лет назад! А когда вы загружаете изображения в Фейсбук, соцсеть распознаёт на них лица ваших друзей.

[КШ] С распознаванием объектов строго определённого типа всё понятно, а насколько нейросети в целом способны понять, что изображено на картинке?

[ВЛ] Пока нейросети не могут распознать нюансы и оттенки смысла, понять юмор или настроение, оценить изящество композиции и оригинальность сюжета. Зато объекты, изображённые на картинке, нейросети определяют не хуже людей. Это и есть основной результат случившейся революции.

Робот учит сам себя

[КШ] Как будет эволюционировать дальше компьютерное зрение, чего ему не хватает в первую очередь?

[ВЛ] Нейросети значительно хуже людей распознают действия на видео. Отчасти из-за того, что очень тяжело вручную разметить огромное количество обучающих видеороликов. Для обозначения многих действий и жестов и слов-то не существует, эти процессы сложно раздробить на отдельные понятия. В области 3D-карт улиц и помещений, других 3D-моделей пространства радикального прорыва тоже пока не было.

Ну и, конечно, большая область, о которой мы с вами уже начинали говорить, — это создание нейросетью изображений. Распознавание и создание картинок — связанные друг с другом процессы. Если мы умеем генерировать изображения, то можем сделать нужное их количество для обучения распознающей сети. В Apple, например, так нарабатывали обучающие данные для модуля, который отслеживает взгляд. И наоборот, если машина хорошо определяет образы, то распознающая сеть может оценить, насколько реалистичными получились объекты у генерирующей сети. Это так называемый принцип противоборствующих сетей — целая область в машинном обучении.

[КШ] Странно звучит: машина генерирует данные, потом на них же и учится. Недавно было сообщение о новой версии AlfaGo — она училась уже не на реальных партиях, а просто играла в го сама с собой и в итоге намного превзошла предшественницу.

[ВЛ] Да, это очень популярное нынче направление. За последний год технологии компьютерного зрения тоже продвинулись в этом направлении. Всё чаще используется обучение на синтетических данных. Или вот ещё очень популярная задача — обучение со смещением без учителя. Это ситуация, когда есть два набора данных для обучения: один сгенерирован машиной и подробно размечен, другой взят из реальной практики, но не размечен. С помощью этих двух наборов нужно обучить нейросеть. Мы тоже занимаемся этой темой — пытаемся понять, как лучше сделать.



Жизнь в виртуальном мире

[КШ] Чего вы ждёте в ближайшем будущем от развития технологий компьютерного зрения?

[ВЛ] Скоро они станут обыденным явлением, тем, что в англоязычном мире называют commodity—"продукт потребления". Мы ожидаем, что компьютеры научатся не только видеть происходящее, но и понимать, что именно они видят. А при необходимости — менять изображение. Вы смотрели видеоролик, где речь Обамы сгенерирована машиной и он произносит то, чего в реальности не говорил? Мы привыкнем к тому, что не надо доверять всему, что видишь своими глазами и слышишь своими ушами.

[КШ] Надеюсь, будет и такая нейросеть, которая сможет отделить правду от вымысла...

[ВЛ] Это будет ещё одна гонка брони и снаряда. Другой важной чертой будущего станет обретение роботами зрения — это нужно не только для ориентации в пространстве, но и для манипуляций с предметами. Ну и, конечно, автономный транспорт — одно из ключевых применений компьютерного зрения.

[КШ] У вас нет ощущения, что вы приближаете антиутопию — общество тотального контроля?

[ВЛ] Думаю, что компьютерное зрение здесь далеко не главное. Гораздо важнее контроль за потоками данных с вашего компьютера и смартфона — он, этот контроль, уже есть, и довольно серьёзный. Да и вообще не в технологиях дело — вон в Англии везде понатыканы камеры, система скоординированного наблюдения отлажена очень неплохо, но разве это делает британское общество таким уж несвободным? Дело тут точно не в компьютерном зрении, а в том, как эта информация используется.

[КШ] А как насчёт другой страшилки — что всё будут делать роботы, а мы уйдём в виртуальные миры?

[ВЛ] Прежде говорили, что поколение наших родителей уйдёт в телевизор, наше — в мир компьютерных игр, следующее — в смартфоны. Сейчас взрослые опасаются, что молодёжь растворится в виртуальной реальности. Но я склонен согласиться с историком-медиевистом Ювалем Харари, который в книге Sapiens очень убедительно показывает, что жизнь в виртуальном мире — это не новейший сдвиг по фазе, а базовое свойство человека, можно сказать, то, что делает нас Homo sapiens.



Опубликовано в журнале «Кот Шрёдингера» №1-2 (39-40) за январь-февраль 2018 г.

Империум и второе начало термодинамики

Для любой хоть сколь-нибудь упорядоченной философии характерно наличие некоторого головного несущего стержня, удерживающего на себе основной вес всей конструкции, к которому так или иначе прикрепляется любой ее модуль. Имя этому несущему стержню – стратегический смысл, т.е. понимание того зачем это все нужно, от которого уже отталкиваются при разработке стратегий и тактик поведения. К сожалению, покамест попытки раскрыть этот стратегический смысл с рациональных позиций довольно скудны в количестве и неполны по качеству, так или иначе упираясь в ограничения второго начала термодинамики, а стратегические смыслы иррациональных (метафизических, религиозных) систем уже давно устарели и потеряли эффективность. Империум, базируясь на примате разума, обязан решить проблему стратегического смысла в рациональном ключе, и потому нам так или иначе придется схватиться со вторым началом термодинамики.

Иррациональные системы смыслообразования

Но для начала, думаю, нужно будет таки обосновать непригодность для наших целей более ранних иррациональных систем смыслообразования, ныне представленных в основном культами официального (религии) или неофициального (секты) толка. Для той части публики, которая более-менее квалифицирована в социальной инженерии, обоснование подобного будет без сомнения излишним, и такие читатели могут смело перейти к сущностной части статьи, но мы должны учитывать, что нынче чрезмерно большое количество актуальных лидеров общественного мнения пытаются отталкиваться в своих построениях от устаревших иррациональных стратегических смыслов, и прочесть сие для них может быть зело полезным.

Первая критическая точка систем иррациональных смыслообразований заключается в их несовместимости с рациональными доказательствами, т.е. фактологически или хотя бы логически. По существу, рационально доказать необходимость того или иного целеполагания на базе иррациональных систем невозможно, можно только убедить в этом при помощи разных суггестивных приемов или силой заставить держать сомнения при себе. На ранних этапах функционирования социальных систем эти методы суггестии в массе более-менее работали, но с развитием информационных инструментов, увеличения структурной и процессуальной сложности социумов, скорости и мощности информационных потоков эти суггестивные приемы стали утрачивать свою эффективность, и ныне имеют хоть и ненулевую оную, но явно недостаточную для сколь-нибудь заметного результата. Реального, а не распильно-пиарного, естественно. Проигрыш религиозных (да и иррациональных в целом) систем более современным инструментам суггестии на сегодня не просто явный, но и оглушительный.

Второй критической точкой иррациональных систем смыслообразования является их ярко выраженная биологичность в мотивационных схемах, т.е. использование животного, а не антропного принципа стимулирования. Например, в качестве стимулов религии предлагают бессмертие и отсутствие неприятностей в раю (мотивация самосохранения), пир в Вальхалле (мотивация еды), сотни гурий (мотивация размножения), признание заслуг и восседание рядом с главным супердоминантом-божеством (мотивация доминантности). Правда, в некоторых культах с мотивацией размножения (чаще в вопросах, касаемых спаривания) есть некоторые особенности, и разработчики или руководство культов любят уделять этому повышенное внимание, регламентируя кому в каких позах и в какие дырки. Но сие обусловлено скорее их личными половыми проблемами и девиациями чем технологическими нуждами культа, т.к. имеется достаточное количество примеров вполне работоспособных культов, где половые мотивации используются также просто и без излишнего вокруг них ажиотажа как и, например, еды или отдыха (сохранения энергии). Опора на биологические типы стимулирования была более-менее оправдана в условиях ресурсной избыточности, незначительности антропогенного влияния на среду обитания, малой скорости информационных потоков и низкой плотности потоков энергетических. Но уже начиная с индустриальной фазы социального развития, главная опора на биологические типы стимулов ведет к слишком сильному нарушению техно-био-гуманитарного баланса, потере ресурсной и экологической устойчивости, сверхбыстрому накоплению социальных противоречий и энтропии, что делает социальную систему чрезвычайно хрупкой. Опять же, как и в случае с суггестивными практиками, биологическую стимуляцию допустимо и даже нужно использовать в социальном конструировании. Но для социальных систем, достигших некоторого уровня сложности, уже нельзя полагаться на них как на главную опору, а лишь как вспомогательную, и главной опорой должны стать стимулы антропного типа (например, мотивация творчества). А иррациональные системы неспособны работать с таковыми в принципе, делегируя творчество лишь напрямую супердоминантам-божествам, или в лучшем случае смертным супердоминантам вроде пророков, римских пап, карл марксов, королей и прочих «наше все» в красивых шапках со множеством перьев, которые по функционалу и семантике в этих философских системах мало отличны от бессмертных божественных аналогов.

И третьей критической точкой иррациональных систем смыслообразования является их высокий конфликтный потенциал, взаимная несовместимость (причем, чем более они близки по смыслу, тем более склонны к конфликтам и жестким склокам). Можно было бы счесть это смешным, если не знать какое множество людей пострадали от этого. Причина проста: они претендуют на идентичную или сходную «экологическую нишу» и неспособность к глубокой интеграции, в лучшем случае возможны ситуативные союзы против общих врагов. Причина сего проста как двери: иррациональные системы изначально построены на конфликтном типе групповой солидарности, т.е. на разделении своих и чужих, где под чужими в явной или завуалированной форме подразумеваются враги, подлежащие искоренению по мере сил и возможностей. Причем технологически не так уж важен состав и критерии групп – кафиры ли, буржуи, неверные или остроконечники. В этом отношении управляемость и групповая солидарность как добрых христиан, так и сатанистов обусловлена одними и теми же внутренними механизмами, разница лишь в конкретных внешних признаках, вроде обрядов. Это опять же было не особо критично на ранних этапах развития социумов, когда та или иная социальная система разрабатывала под себя те или иные философские системы (религии, например), и в ее рамках использовалась преимущественно она же. Но с началом укрупнения социальных систем и, как следствие, появления в рамках одной социальной системы значимых групп с разными иррациональными философиями - это вылазит боком, причем чем дальше тем больше, т.к. социумы попадают в порочную вилку выбора из двух зол:

- усиление смыслов снижает внутригрупповую агрессивность и увеличивает солидарность на индивидуальном уровне (бойся Бога и греха, люби ближнего), но увеличивает внутригрупповую агрессивность и снижает солидарность на межконфессиональном (мой Бог круче твоего);

- ослабление смыслов наоборот снижает внутригрупповую агрессивность и увеличивает солидарность на межконфессиональном уровне (главное, что мы граждане страны Х), но увеличивает агрессивность и снижает солидарность на уровне индивидуальном (если Бога нет, то все позволено);

Выйти из этой ловушки, находясь в логике (вернее, ее отсутствии) иррационального смыслообразования, невозможно в принципе; можно только балансировать на грани скатывания туда или сюда, подгадывая где в том или ином случае будет меньше издержек.

Вышеназванные критические точки приводят к однозначному выводу: для решения стоящей перед нами и проектом Империума сложной социоинженерной задачи иррациональные системы смыслообразования в качестве центрального стержня непригодны. Они пригодны для некоторых второстепенных вспомогательных задач, но не более. Более-менее удовлетворительно они работали лишь на ранних этапах развития социальных систем, на низких уровнях сложности; на современном, и тем более перспективном уровне сложности они уже не «пашут», вылазят кучами системных баов и несовместимостей. И личными предпочтениями тут прикрываться тоже неуместно: это вопрос не личный, а прежде всего технический и инженерный. Это рядовому юзеру позволительно руководствоваться своими предпочтениями и душевным комфортом, разработчик же должен решать прежде всего социоинженерную задачу. Для добросовестного разработчика это вопрос не личный, а прежде всего технический.

Второе начало термодинамики

Ныне же после вынужденного отвлечения на небольшой ликбез, мы можем перейти к сути нашего вопроса. С момента своего открытия главной проблемой для рационального смыслообразования стало второе начало термодинамики. В попытках как-то преодолеть его в научном мире даже родилась грустная шутка о том, что термодинамика – это такая вздорная тетка, которую все недолюбливают, но которая в итоге всегда оказывается права. Грусть этой шутки вызывает то, что по известным закономерностям в закрытой термодинамической системе идет необратимое накопление энтропии, т.е. приведение вещества ко все более равновесному состоянию со средой, что в конечном итоге приведет к полной победе энтропии и потере организации всеми известными структурами. Да, это произойдет не завтра и даже не послезавтра, но все равно это разносит вдребезги любой смысл, так как что ни делай и как не крутись, но все равно в конечном итоге все закончится тотальным разложением, лептонной пустыней или всеобщей сингулярностью. При таких раскладах в любой цели провисает главное – ее смысл и надежда на то, что все это не напрасно. Какая тогда разница: победит сейчас Россия, США, или вообще Гондурас вдруг покажет удаль молодецкую, всех свернет в бараний рог и станет гегемоном? Итог все равно будет одинаковый. В таком случае нет рациональной причины метаться и достигать каких-то системных целей, можно только сделать свое существование максимально веселым и занимательным, а там хоть потоп и трава не расти. Нетрудно заметить, что сей нехитрый вывод является основой доминирующей на сегодня философской системы, одна из разновидностей которой известна под общим мемом «либерализм». Хоть надо сказать и то, что любые формы корпоративизма (в т.ч. и то, что известно под мемом «патриотизм») являются на поверку тем же гедонизмом, разве что они стремятся сделать максимально веселым и занимательным существование какой-то группы, а не отдельного индивида. Групповой тусовочный гедонизм хоть и несколько лучше индивидуального, но ненамного.

Мы опять приходим к тому что можно использовать только биологические типы стимулирования (удовольствия), а мы ведь помним, что на высоких уровнях системной сложности, плотности энергопотока и скорости инфопотока неизбежно приведут социум к краху и деградации до тех уровней сложности, на которых стабильность будет соблюдаться и иррациональные системы смыслообразования смогут справляться со своими задачами. Сейчас же у них нет шансов: «либерализм» или «корпоративизм» без труда разобьет их, так как при некоторых условиях и через некоторое время (до исчерпания ресурсных возможностей и критического накопления социальной энтропии) они таки могут работать на более высоких уровнях социальной сложности.

Я рискую навлечь на себя гнев многих патриотически настроенных людей, для которых победа в Великой Отечественной – дело святое. Но это достижение русской цивилизации, и я близко не ставлю вровень с тем, о чем пойдет разговор ниже. Более того даже десять таких побед подряд по своему значению для будущего Человечества и, возможно всей Вселенной, сущий мизер по сравнению с ним. Человеческие жертвы, страдания, героизм – это все было, но судьба многих народов изобилует героизмом и жертвами, история полна сражениями и войнами, в том числе не на жизнь, а на смерть, и победителями таких сражений тоже были весьма и весьма многие (ну кому-то же надо было побеждать, в конце-то концов). А истинную ценность имеют те достижения, которые помогают выйти из кризисов всему человечеству, наполнив его новыми смыслами. У эллинов это Сократ, у Китая - Конфуций в осевом времени, у иудеев – Моисей, у Ромейской империи – Христос (немногим народам удавалось дважды отличиться, тем более прокатившись на чужой знаменитости. Греки могут гордиться!), у арабов - Моххамед, у французов - Руссо и Вольтер, у германцев - Гете, Кант и Шиллер (Лютера не считаю, он скорее пешка и зицпредседатель настоящих реформаторов чем реальный разработчик). Много было проблем и много было решений, предложенных теми или иными народами, но системно и значимо бросить вызов самому второму началу термодинамики и безысходности на рациональном и научном уровне до сих пор осмелились только русские. Видимо, для этого и правда нужно было обладать некоторой долей русской бесшабашности чтобы надеяться победить то, что победить считается невозможным.

Русский Космизм

Истоки русского космизма, или же ноосферного коммунизма, тянутся из второй половины XIX – начала XX века (или даже из XVIII века, если считать М.В.Ломоносова) из среды исследователей и мыслителей, которых вряд ли можно связать с тем, что в те времена (да и сейчас, к сожалению) считалось мейнстримом. Даже коммунизмом это направление мысли стали называть чтобы подогнать действительно выдающиеся труды В.И.Вернадского к мейнстриму 20-х годов XX века, хотя по сути с марксизмом это имело мало общего. Основой марксизма, как и большинства философий XVIII-XIX веков,была классическая механика и естествознание, но то, что мы сейчас называем русским космизмом, базировалось на куда более прогрессивном подходе; и хотя в те времена этот подход только-только нащупывался, сейчас мы можем с полной уверенностью заявить, что это были попытки построить понимание реальности и задач человечества на общесистемном подходе.


Это были первые попытки нащупать закономерности того, что мы сегодня называем общей теорией систем, синергетикой, кибернетикой, теорией сложности и самоорганизации. Разница между механистическим подходом мышления и подходом общесистемным столь же разительна, как между мышлением традиционным религиозным и собственно позитивистским механистическим. Механистическое мышление оперирует цепочками причинно-следственных связей, порождаемых взаимодействием объектов под действием энергии. Общесистемное мышление оперирует куда более сложными понятиями, у него не просто цепочки причинно-следственных связей, но сложная и взаимоувязанная сетка детерминации с нелинейными обратными связями, и кроме объектов и энергии в общесистемном подходе впервые появляется нечто еще, нечто чудесное и неуловимое для механики – понятие структуры, алгоритма, организации, т.е. чего-то такого, что не сводится лишь к материи и энергии, ибо свойства системы не сводятся к сумме свойств ее элементов. Нам следует запомнить сие, ибо это будет крайне важным для разрешения проблемы второго начала термодинамики.

Эта фундаментальная разница между механистическим и общесистемным подходами не дает нам возможности напрямую связывать русский космизм и ноосферный коммунизм с тем, что называлось марксизмом и классическим коммунизмом в 20-30-е годы, хотя стоит признать, что они насквозь пронизаны идеями социалистического Красного проекта. Также в качестве ликбеза стоит огласить что Красный проект – это гораздо более обширное понятие чем марксизм и коммунизм, которые являются лишь одной из его разновидностей, причем, на мой взгляд, далеко не самой проработанной и удачной.

Целая плеяда выдающихся исследователей и мыслителей, работавших в рамках общесистемного подхода, подарили нам надежду на то, что второе начало термодинамики может быть преодолено за счет антиэнтропийных процессов. Среди этой плеяды можно выделить Н.Ф. Федорова, Н.А.Умова, А.А.Богданова, С.А.Подолинского, Э.С.Бауэра, К.Э.Цилоковского, В.И.Вернадского, П.Г.Кузнецова и многих других. Они смело поставили человеку высокую планку его космического предназначения, и они выявили то, что вопреки второму началу термодинамики живая материя способна увеличивать свою сложность и со временем демонстрирует все менее и менее равновесное состояние со средой. Это было великим прорывом, ибо показывало, что закономерности второго начала термодинамики соблюдаются далеко не всегда. Воодушевление исследователей этим открытием было велико, и даже были попытки сформулировать т.н. третье начало термодинамики, постулирующее возможность преодоления энтропии, в которой жизнь преуспевает все сильнее, рождая из геосферы биосферу, из биосферы антропосферу, а из нее и ноосферу. Но все-таки исследования были неполными, не до конца систематизированными, и потому содержали серьезный недостаток: преодоление энтропии биотой на Земле, несмотря на всю чудесность этого факта, не означает возможности ее преодоления в масштабе всей Вселенной. Антиэнтропийные процессы на Земле происходят не в закрытой, а в открытой термодинамической системе с притоком энергии извне от излучения Солнца. Таким образом, была доказана возможность локального преодоления энтропии, но не глобального. И когда догорит наше Солнце, уже ничто не сможет преодолеть энтропию на нашей планете. Да, мы можем переселиться на другие планеты к тому времени, но и светила других миров не вечны. Мы можем научиться использовать энергию ядерного синтеза самостоятельно без звезд, но рано или поздно пригодная к синтезу материя закончится, и у нас останется лишь железо – срединный элемент, чьи ядра не могут быть синтезированы или расщеплены с выделением энергии, а лишь с поглощением оной. Как бы мы не изгалялись, все равно мы упремся в энтропию, мы сможем до предела снизить ее и отложить на довольно продолжительное время, но финал будет все тот же. Так неужели у этой задачи нет решения? Неужели у нас нет иного выхода кроме деградации и скатывания на более примитивные уровни организации ради разрешения накопленных противоречий? Неужели невозможно стратегическое смыслообразование в рациональном ключе? Я так не думаю.

Третий компонент вещества

Важным преимуществом общесистемного подхода перед механистическим стало то, что на общесистемном уровне стал заметен класс параметров, которые при механистическом подходе не отлавливаются. Как уже было сказано выше, это параметры, связанные с характеристиками системы, а не только ее элементов, отвечающие за понятие структуры, алгоритма, организации вещества, способные оказывать значимое влияние на его поведение, и в то же время напрямую не связанные ни с массой вещества, ни с его энергией. Нетрудно заметить, что этот новый класс показателей характеризует прежде всего информационную компоненту вещества. Нынче в цифровую эпоху даже обыватели понимают важность информации во множестве процессов, но в те времена, когда общесистемный подход только начинал свое восхождение, сие было весьма неочевидным, и тем более применительно к микрообъектам. И именно тут мы отыщем понимание того, как может быть преодолена энтропия в глобальном масштабе и в замкнутой термодинамической системе.


Компонентами (параметрами) вещества в общесистемном подходе становятся не только масса и энергия, но также и его информация, которую мы в большинстве случаев можем фиксировать как структуру вещества или другие параметры информационной природы. Уже одно то, что частица «знает» с чем, при каких условиях и как именно она может взаимодействовать означает, что она содержит в себе информационную компоненту даже на самом базовом, мелком и фундаментальном уровне. Потому что если она вдруг этого «не знает» (не содержит информации), то и взаимодействовать с другим веществом не сможет, т.е. в нашем понимании она просто не существует в нашей Вселенной. Тут мы имеем ситуацию вполне характерную и для других компонентов вещества, т.е. и для массы, и для энергии, а именно невозможность взаимодействия вещества с другим, если у него хотя бы один из компонентов (параметров) имеет нулевое значение.

Пока не очень понятно является ли при таких условиях вещество какой-то отдельной сущностью от пространства или же просто одной из его производных, имеющих в разных точках несколько другие параметры. Учитывая деформирование пространства под действием вещества, скорее всего мы имеем дело именно со вторым вариантом, и любая материя в конечном итоге является «пустотой», т.е. тем же пространством, просто хитрым образом организованным. Правда, в этом случае пространство уместно называть не «пустотой», а «полнотой», что ли? Но это не суть важно. Важно то, что мы похоже нашли способ обойти второе начало термодинамики, причем по ходу дела для этих целей вроде как ломаем и первое начало термодинамики вместе с законом сохранения материи.

Это не значит, что сии закономерности не соблюдаются. Очень даже соблюдаются, причем на нашей памяти вполне себе исправно. Тем не менее нам известен как минимум один факт того, когда закономерности сохранения материи были не у дел – это Большой взрыв. Конечно, лично Большой взрыв никто из людей не видел, но красное смещение спектров разлетающихся галактик, реликтовое излучение и тяжелые элементы сверхмассивных звезд первой генерации, из которых состоит и наша планета, говорят об этом событии весьма красноречиво. И это значит, что закон сохранения материи является не фундаментальной всеобщей закономерностью, но частным случаем неких более фундаментальных и общих законов бытия, нам покамест неизвестных. Однако уже известным мы можем полагать то, что закон сохранения материи при некоторых обстоятельствах может не соблюдаться.

И можно даже догадаться за счет чего именно закон сохранения может не действовать: за счет пресловутого третьего информационного компонента вещества, который не учитывается при механистическом подходе. Мы ведь помним, что все компоненты вещества в принципе являются взаимозаменяемыми, т.е. при некоторых обстоятельствах можно конвертировать один параметр вещества в другой, в т.ч. этот фокус как-то можно провернуть и с информацией. И в отличие от массы и энергии, мы достоверно знаем, что можем генерировать новую информацию, а стало быть, наработав ее нужное количество, возможно будет как-то конвертировать ее в нужную нам массу и энергию. А значит, таким образом, мы можем получать необходимый приток вещества внутри закрытой термодинамической системы, т.е. преодолевать энтропию в глобальном масштабе без притока энергии извне! Конечно, мы пока не знаем, как именно это можно будет сделать, но зато знаем, что для этого есть принципиальная возможность. А значит отныне мы можем работать со стратегическим смыслообразованием в рациональном ключе, ибо теперь у нас есть надежда, что все это в конечном итоге не напрасно. У нас теперь есть надежда преодолеть второе начало термодинамики и обусловленную оным энтропию за счет генерирования информации.

Дело Гармонии

И хоть точные подробности процесса конвертации нам покамест неизвестны, мы все-таки можем судить о том, в каком приблизительно ключе мы должны строить свое поведение, чтобы наработать заветную информацию, ибо далеко не вся она подойдет для наших целей, но только та, что помогает преодолевать энтропию на общесистемном уровне. Речь должна идти не просто об увеличении сложности чего-либо, но о наращивании полезной структурной сложности. Для понимания того, что именно можно считать полезным увеличением структурной сложности, нам опять нужно прибегнуть к общесистемному подходу, чтобы выяснить какие задачи прежде всего должна решать сгенерированная информация, для чего нам нужно прояснить какие вообще у организованных систем есть базовые задачи и проблемы. Основными универсальными задачами устойчивых динамичных неравновесных систем, которые, собственно, и участвуют в антиэнтропийных процессах, являются перманентное разрешение проблем падающего возврата, отложенной дисфункции и роста давления среды.

Падающий возврат - это процесс исчерпания ресурсной базы. В ходе этого процесса в первую очередь система использует легкодоступные источники ресурсов, но по мере их исчерпания она вынуждена использовать все более и более труднодоступные, в результате чего возврат полезного ресурса на единицу затраченных усилий все время падает пока не достигает уровня нецелесообразности добычи новых ресурсов, т.к. для добычи ресурса системе нужно затратить ресурсов больше чем польза добытого. Эта проблема отражается и в ресурсном потолке (например, исчерпании углеводородного энергоуклада), и в кризисе поместной системы (окончание земель для раздачи), и в конечности спроса для капитализма, и в конечности роста долгов, и снижения ставок рефинансирования для эмиссионного кредитования спроса. Для разрешения этой проблемы при невозможности экстенсивного захвата новых источников система должна либо модернизироваться чтобы получить доступ к принципиально новым источникам ресурсов, либо деградировать и, скорее всего, умереть, т.е. потерять накопленную структурную сложность.

Отложенная дисфункция - это процесс утраты эффективности ранее успешных стратегий поведения и механизмов работы системы вследствие ее генезиса. Выражается в том, что ранее приемлемые и работоспособные технологии, системы стимулов, социальных институтов и знаний перестают выполнять свои функции из-за изменений в самой системе. В качестве примера можно привести кризис осевого времени, когда вследствие роста и усложнения поселений, ставших многоплеменными полисами с множеством торговых связей, а также открытия железа и создания железного оружия (бронзовым эффективно сражаться могли только очень сильные люди - богатыри, более легким железным - любой среднестатистический мужчина) перестали работать родоплеменные формы социальных отношений и средства сдерживания внутривидовой агрессии. Решением стали философские прорывы Сократа (в Средиземноморской ойкумене, в индокитайской примерным аналогом был Конфуций), из которых выросли формальная логика, демократии, системы права и упорядоченные религиозные системы, в т.ч. и авраамические в итоге. Эта же проблема вылезла при развитии НТП в падение эффективности религий, кризис схоластики и т.д. Эта же проблема ныне представлена кризисом бюрократических систем управления (что корпоративных, что государственных), кризисом идеологий и смыслов. Если система не может вовремя выработать новые и эффективные стратегии и механизмы, то деградирует и чаще всего погибает. Например, Ассирийская и Вавилонская цивилизации погибли, не сумев разрешить эту проблему в осевом времени.

Рост давления среды - впрочем, из названия и так понятно, что это за проблема. Выражается в том, что окружающие систему структуры не стоят на месте, а изменяются, эволюционируют и становятся более быстрыми, зубастыми и умными. В природе это экологическая связка хищник-жертва, которая вынуждает обе стороны активно участвовать в эволюционной гонке вооружений, чтобы не вылететь из нее на очередном повороте. В рамках конкуренции социальных систем это выражается в необходимости вовремя наращивать свою технологическую и организационную мощь, чтобы защитить себя и свои ресурсы от других социумов. Даже если вы успешно решили предыдущие две проблемы, но не можете решить третью, то уже довольно скоро над своим огородиком, который вы охраняли при помощи дедовской трехлинейки (которую раньше даже все боялись, особенно в руках деда), вы обнаружите звездный крейсер соседа и его боевых роботов. Ну, а дальше ваша судьба зависит от снисходительности соседа. Кстати, индийцам, индейцам и китайцам в свое время со снисходительностью европейцев как-то не повезло. Системы, не сумевшие справиться с давлением среды, вылетают из эволюционной гонки. Таким образом, увеличение структурной сложности можно считать полезным, если это помогает вовремя и позитивно решать указанные выше системные проблемы. Важно подчеркнуть, что переход к решению своих системных проблем за счет угнетения других систем (паразитирование) нельзя считать позитивным решением, так как это, во-первых, не решает проблему на системном уровне, а только на индивидуальном, и во-вторых, это таит в себе большую опасность попадания в стратегическую ловушку паразитирования. В отличие от связки хищник-жертва, которая со временем ведет к взаимному структурному усилению обоих экологических звеньев, связка паразит-жертва ведет к взаимному структурному ослаблению, т.е. потере полезной структурной сложности как жертвы (через угнетение), так и самого паразита (через атрофию полезных качеств).


Полезной структурную сложность (т.е. информацию) можно считать только в том случае, если она увеличивает жизнеспособность системы и ее адаптивность, т.е. увеличивает ее способность к антиэнтропийным процессам. Жизнеспособность - это умение справиться с текущими задачами выживания, а адаптивность - это способность приспосабливаться к изменениям среды. (Кстати, системы, которые жертвуют перспективной адаптивностью в угоду текущей жизнеспособности, в итоге долго на белом свете не заживаются – до первого более-менее значимого изменения условий, посему увлечение узкой специализацией может сыграть крайне скверную шутку, даже на форме локального процветания). Накопление полезной структурной сложности тождественно эволюции. Работу, направленную на увеличение полезной структурной сложности, философия Империума называет делом Гармонии.

Но кроме полезной структурной сложности, разумеется, есть еще и вредная. Несложно догадаться, что она жизнеспособность систем и их адаптивность соответственно снижает. Этот процесс увеличивает, а не снижает энтропию, он тождественен дегенерации, и в философии Империума отождествляется с губительными силами или Хаосом. Различие между Гармонией и Хаосом состоит не в личных предпочтениях, не в субъективщине и не вкусовщине. Они имеют четкие объективные критерии, которые можно оценить количественно и посчитать. Эти понятия намертво привязаны к математическому (объективному) понятию оптимальности, и именно от него ведется отсчет для определения спасительных гармоничных или губительных хаотичных поступков.

Таким образом, Империум получает универсальный и объективный показатель для различения добра и зла. И, разумеется, при этической оценке необходимо учитывать суммарные значения гармоничных и хаотичных изменений для как можно большего количества систем на как можно более высоком организационном уровне. Тот поступок, который будет вносить суммарно наибольшие гармоничные изменения и минимальные хаотичные, будет наиболее этичным, ибо наилучшим образом служит общему делу Гармонии.

В этом отношении философия Империума впервые на передний план социоинженерной работы выдвигает антропные типы стимулирования, а именно мотивацию творчества, которая становится одним из основных требований к разумным существам и их главным инструментом в противостоянии энтропии. Имея рациональную систему смыслообразования, мы впервые получаем возможность создавать социальные системы на базе не просто суггестии (т.е. по сути обмана в том или ином виде), а на базе понимания участниками общества необходимости и важности задач и своего личного вклада в общее дело. Мы сможем использовать не конфликтные типы солидарности (свои-чужие), а прежде всего проектные, т.е. в при рациональном смыслообразовании люди могут дружить не против кого-то, а ради чего-то, не в ситуативных союзах против общих противников, а на долгосрочной основе ради общего дела. Рациональное смыслообразование позволит нам, дорогие принцессы, наконец-то перешагнуть через невежество, получить общую этическую систему без необходимости обмана, и обеспечить так необходимый антропологический поворот, направляя Человечество лучшим из путей – путем Гармонии. Всегда верный, чешу вас за ушками.

С.А.Зотов,

член Президиума РКО

Мои твиты

Collapse )</lj-cu

Кто такие Русские | Ясна

Кто такие Русские | Ясна

Начнем с географии… БольшАя часть России на территории Восточной Европы есть большая-пребольшая, обширная, просторная Равнина. По-русски она так и называется – Во...

Posted by Oleg A. Chagin on 22 май 2018, 20:43

from Facebook