Живые технологии
Живая технология — это область технологий , функциональность и полезность которой черпаются из свойств, которые делают природные организмы живыми (см. жизнь ). Ее можно рассматривать как технологическую подобласть как искусственной жизни , так и сложных систем , и она имеет отношение не только к биотехнологии, но и к нанотехнологиям , информационным технологиям , искусственному интеллекту , экологическим технологиям и социально-экономическим технологиям для управления человеческим обществом .
Обзор
[ редактировать ]Живая технология в широком смысле определяется как технология, которая черпает свою полезность прежде всего из своих свойств, подобных жизни. Живые технологии «характеризуются надежностью, автономностью, энергоэффективностью, устойчивостью, локальным интеллектом, самовосстановлением, адаптацией, самовоспроизведением и эволюцией - всеми свойствами, которых нет у нынешних технологий, но которыми обладают живые системы». [ 1 ] Таким образом, потенциальная полезность технологий, призванных стать более похожими на жизнь, проистекает из свойств самой жизни. [ 2 ] [ 3 ]
Слово « технология » от греческого techne обычно ассоциируется с физическими технологиями, такими как искусственный интеллект, смартфоны или генно-инженерные организмы. Но есть и более древнее значение. Согласно определению Джейкоба Бигелоу 1829 года, технология может описывать процесс, приносящий пользу обществу. В этом смысле социальные институты, такие как правительства и системы здравоохранения, можно рассматривать и изучать как технологии. Физические технологии можно определить как инструменты преобразования материи, энергии или информации для достижения наших целей, тогда как социальные технологии — это инструменты для организации людей для достижения наших целей. Согласно этому определению, наши социальные институты, экономика и законы — это технологии, которые, как и физические технологии, можно изучать и совершенствовать. [ 4 ] В самом широком смысле живые технологии — это технологии, обладающие свойствами, характеризующими живые процессы.
История
[ редактировать ]Термин «живая технология» был придуман Марком Бедо, Джоном Маккаскиллом, Норманом Паккардом и Стин Расмуссеном в 2001 году с целью создания центра живых технологий. [ 5 ] Идеи в основном выросли из концептуальных основ искусственной жизни и сложных систем , но с инженерным акцентом, где инженерия направлена на разработку технологий с реалистичными свойствами, в основном с использованием подходов проектирования «снизу вверх».
На основе идей живых технологий был инициирован ряд проектов, в том числе проект, спонсируемый Европейской комиссией, «Программируемая искусственная эволюция клеток» (PACE), [ 6 ] который частично выступил соавтором Европейского центра живых технологий ( ECLT ) в Венеции, Италия, в 2004 году. Кроме того, проект сборки протоклеток в Национальной лаборатории Лос-Аламоса, США, был основан на этих идеях и также спонсировался в 2004 году. Затем последовали проекты, спонсируемые ЕС, включая конкурс предложений ЕС по технологиям жизни в 2009 году. В 2007 году Центр фундаментальных технологий жизни (FLinT) [ 1 ] была основана в Университете Южной Дании при поддержке Датского национального научного фонда (Grundforskningsfonden). Флагманский проект ЕС, основанный на дальнейшем развитии живых технологий, «Устойчивые программируемые живые технологии» (SPLiT), был представлен в 2010 году и вошел в число 15 лучших предложений, но не получил финансирования.
Очевидно, что технологии, особенно в последние годы, стали более похожими на жизнь и более интеллектуальными. Это позволяет технологиям стать более мощными и решать социальные задачи, будучи менее разрушительными для окружающей среды, более устойчивыми, менее подверженными сбоям и более близкими к человеческим потребностям и принятым способам взаимодействия. Ожидается, что это развитие будет продолжаться.
Исследования и спектр живых технологий
[ редактировать ]Перспективы и методы исследования живых технологий обычно направлены снизу вверх, а не сверху вниз. Таким образом, основное внимание уделяется инженерному проектированию без явного плана, что означает, что желаемые свойства системы возникают в результате взаимодействия подсистем. Целью разработки живых технологий является создание систем, которые будут адаптивными и могут развиваться открытым способом с течением времени, как это видно в экологических системах. Развитие живых технологий ставит ряд этических проблем, которые частично необходимо решать в процессе инженерного проектирования, а частично посредством законодательства.
Как и в случае с биотехнологией , существует ряд технологий, которые можно рассматривать как версии живых технологий. Ниже приведен список, начиная с довольно тривиальных версий и заканчивая более современными и сложными версиями. Обычно этот термин широко понимается как применимый к технологии, которая не просто обладает живыми свойствами или включает в себя жизнь, но скорее технология, основная функциональность которой вытекает из ее живых свойств.
- Использование живых организмов для функциональности, не связанной с жизненными свойствами (например, управление ростом дерева, чтобы оно стало мостом).
- Использование живых организмов без модификации для функциональности, которая по своей сути использует свойства, подобные жизни (например, пивоварение ).
- Модификация живых организмов для получения новых функциональных возможностей ( биотехнология , биоинженерия , генная инженерия , синтетическая биология )
- Создание новой технологии, независимой от существующих живых организмов, функциональность которых зависит от свойств жизни.
- протоклетки, [ 7 ] охватывающий ряд реализаций:
- Сборка неживой материи с образованием живой клетки [ 8 ] (все еще нереализованная исследовательская концепция).
- Создание везикул с присущими им свойствами, подобными жизни, такими как метаболизм и подвижность. [ 9 ] [ 10 ]
- Создание везикул, наполненных компонентами, полученными из живых клеток. [ 11 ]
- Модификация существующих клеток с помощью полного программируемого генома. [ 12 ]
- Синергетические комбинации электронных, химических и биологических компонентов. [ 13 ] , [ 14 ]
- протоклетки, [ 7 ] охватывающий ряд реализаций:
- Социальные и социотехнические системы
- Организации и учреждения, уделяющие особое внимание своим жизненным свойствам.
- Небиохимические реализации технологий со свойствами, близкими к жизни, например, Всемирная паутина.
Открытые проблемы
[ редактировать ]Этические проблемы с живыми технологиями
[ редактировать ]Этические проблемы в живых технологиях бывают нескольких видов: (i) вопросы, связанные с созданием живых существ, таких как искусственные клетки (ii) вопросы безопасности, связанные с выбросом в окружающую среду веществ, потенциально способных к распространению (iii) экологические проблемы, связанные с сохранением биоразнообразия, дикой природы и конфиденциальности. (iv) вопросы владения и ответственности за действия, связанные с текущими процессами, а не с материальными объектами.
Первому вопросу было уделено пристальное внимание в ходе проекта ПАСЕ. [ 15 ] в результате чего был разработан руководящий документ [ 16 ]
Инженерные живые технологии
[ редактировать ]- снизу вверх против сверху вниз
- дизайн без чертежа
- инженерная открытость
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Центр фундаментальных живых технологий
- ^ Бедо, М.; Хансен, П; Парк, Э; Расмуссен, С., ред. (2010). Живые технологии: 5 вопросов . Автоматическая пресса/VIP.
- ^ Бедо, М; Маккаскилл, Дж; Паккард, Н.; Расмуссен, С (2010). «Живая технология: использование жизненных принципов в технологиях». Искусственная жизнь . 16 (1). Массачусетский технологический институт Пресс: 89–97. дои : 10.1162/артл.2009.16.1.16103 . ПМИД 19857142 . S2CID 1493535 .
- ^ Бейнхокер, Э. (2006). Происхождение богатства: эволюция, сложность и радикальная перестройка экономики . Случайный домашний бизнес.
- ^ Предложение Центра живых технологий
- ^ Итоговый отчет проекта ПАСЕ.
- ^ Расмуссен, С; Бедо, М; Чен, Л; Димер, Д; Кракауэр, Д; Паккард, Н.; Стадлер, П., ред. (2008). Протоклетки: соединение неживой и живой материи . МТИ Пресс.
- ^ Расмуссен, Стин; Чен, Ляохай; Нильссон, Мартин; Абэ, Сигеаки (2003). «Соединение неживой и живой материи». Искусственная жизнь . 9 (3): 269–316. дои : 10.1162/106454603322392479 . ПМИД 14556688 . S2CID 6076707 .
- ^ Ханчик, Мартин М.; Тойота, Таро; Икегами, Такаши; Паккард, Норман; Сугавара, Тадаши (2007). «Химия жирных кислот на границе раздела масло-вода: самодвижущиеся капли нефти». Журнал Американского химического общества . 129 (30): 9386–9391. дои : 10.1021/ja0706955 . ПМИД 17616129 .
- ^ Ганчик, Мартин (2011). «Метаболизм и подвижность в пребиотических структурах» . Философские труды Королевского общества B: Биологические науки . 366 (1580): 2885–2893. дои : 10.1098/rstb.2011.0141 . ПМК 3158922 . ПМИД 21930579 .
- ^ Нуаро, Винсент; Либчабер, Альберт (2004). «Везикулярный биореактор как шаг к сборке искусственных клеток» . Труды Национальной академии наук . 101 (51): 17669–17674. Бибкод : 2004PNAS..10117669N . дои : 10.1073/pnas.0408236101 . ПМК 539773 . ПМИД 15591347 .
- ^ Гибсон, генеральный директор; Бендеры, Джорджия; Аксельрод, КЦ; Азвери, Дж.; Алжир, Массачусетс; Муди, М.; Мотиг, Миннесота; Вентер, Дж.К.; Смит, ХО; Хатчинсон, Калифорния (2008). «Одноэтапная сборка в дрожжах 25 перекрывающихся фрагментов ДНК для формирования полного синтетического генома Mycoplasmagentitalium» . Труды Национальной академии наук . 105 (51): 20404–20409. Бибкод : 2008PNAS..10520404G . дои : 10.1073/pnas.0811011106 . ПМК 2600582 . ПМИД 19073939 .
- ^ Маккаскилл, Джон. «MICREAgents: микроскопические химически активные электронные агенты» . МИКРЕАгенты .
- ^ Маккаскилл, Джон; фон Кедровски, Гюнтер; Ом, Юрген; Майр, Пьер; Кронин, Ли; Уиллнер, Итамар; Германн, Андреас; Степанек, Франтишек; Паккард, Норман; Уиллс, Питер (2012). «Микромасштабные химически активные электронные агенты». Международный журнал нетрадиционных вычислений . 8 (4): 289–299.
- ^ «Интегрированный проект ЕС в сфере ИТ: FP6-IST-FET-002035 | ОТЧЕТ ПАСЕ | Джон Маккаскилл» .
- ^ https://www.biomip.org/pacereport/the_pace_report/Ethics_final/PACE_ethics.pdf [ только URL-адрес PDF ]