Кристоф Адами: Да намериш живот, който не можеш да си представиш

Как да търсим извънземен живот, ако е нищо в сравнение с това, което знаем като живот? На TEDхUIUC Кристоф Адами показва как той използва своето проучване на извънземен живот -- само-умножаващи се компютърни програми -- за да намери следа, биоиндикатор, който е свободен от нашите предубеждения какво представлява живота.

И така аз имам странна кариера.

Знам това, защото хора идват при мен, примерно колеги,

и ми казват: "Крис, ти имаш странна кариера".

(Смях)

И аз ги разбирам,

защото започнах моята работа

като теоретичен ядрен физик.

Mислех за кваркове и глуони

и тежки йонови сблъсъци

и това беше когато бях на 14 години.

Не, не, не бях на 14 години.

Но след това,

аз всъщност си имах своя собствена лаборатория

в компютърния неврологичен отдел,

и не се занимавах с неврология.

По-късно, работих върху еволюционнa генетикa,

и билогия на системите.

Но днес ще ви говоря за нещо друго.

Ще ви говоря

за това как научих нещо за живота.

И всъщност аз бях ракетен учен.

Не бях наистина ракетен учен,

но работех

в лабораторията по реактивни двигатели

в слънчева Калифорния, където е топло;

а сега съм в средният Запад

и е студено.

Но беше едно невероятно преживяване.

Един ден един НАСА директор идва в офиса ми,

сяда и казва:

"Можеш ли да ни кажеш,

как да търсим живот извън Земята?

Това ме изненада,

защото всъщност бях нает

да работя върху квантови изчисления.

И все пак имах добър отговор.

Аз отговорих: "Нямам си представа."

И той ми каза: "Биоследи,

ние трябва да търсим за биоследа."

И аз казах: "Какво е това?"

И той отговори: "Това е изчислим феномен,

който ни позволява да означим

наличието на живот."

И аз: "Наистина ли?"

Защото не е толкова лесно?

Имам предвид, че има живот.

Не можем ли да използваме дефиниция,

като например, дефиниция дадена ни от Върховния Съд?"

И тогава се замислих, и казах:

"Да, ама дали наистина е толкова лесно?

Защото, да, ако видиш нещо като това,

тогава добре, ще го нарека живот --

без никакво съмнение.

Но има нещо друго."

И той продължи: "Така, това е също живот. И аз знам това."

С изключението на това, че ако също определиш живота

като неща които умират,

няма да имаш късмет с това нещо,

защото е всъщност един много странен организъм.

Расте до възрастен етап

и след това преминава в Беджамин Бътън фаза,

и всъщност се връща обратно и обратно,

докато не се превърне отново в малък ембрион,

и тогава започва отново да расте нагоре, и после пак надолу и нагоре -- като йо-йо --

и никога не умира.

И така всъщност е живот,

но всъщност не е

като живота, който ние сме си представяли.

И тогава виждаш нещо като това.

И той: ''Боже мой, каква форма на живот е това?''

Някой да знае?

Това не е всъщност живот, а кристал.

Значи, веднъж, започнеш ли да се вглеждаш все повече

в по-малките и по-малките неща --

значи този определен човек

е написал цяла статия и казал: ''Хей, това са бактерии.''

С изключение на това, че ако погледнеш малко по-отблизо,

виждаш, че всъщност това нещо е много по-малко за да бъде нещо подобно.

И така той беше убеден,

но реално повечето хора не са.

И тогава, разбира се,

НАСА направи едно голямо известие,

и президентът Клинтън даде прес-конференция,

във връзка с тази невероятна находка

от живот в един марсиански метеорит.

Само че понастоящем, тя е доста силно оспорвана.

Ако вземем показаното като урок,

става ясно, че всъщност може би не е толкова лесно.

Може би аз все пак имам нужда

от определение на живота,

за да мога да направя такова разграничение.

И така може ли живота да се определи?

И как да започнеш?

Разбира се,

взимаш Енциклопедия Британика и отваряш на Ж.

Не, разбира се че не това, търсиш в Google.

И може би ще попаднеш на нещо.

И на какво ще попаднеш --

и всичко което се отнася до неща, с които сме свикнали,

ще го захвърлиш.

И тогава може би ще попаднеш на нещо като това.

И се отнася до нещо сложно

с много и много концепции.

Кой на тази Земя ще напише нещо

толкова забъркано и сложно

и безсъдържателно?

О, и това всъщност е наистина една много важна поредица от концепции.

И така аз подчертавам само някои думи

и казвам определения като тези,

които се базират на неща, чиито основи не са

амино киселини или листа,

или каквото и друго да е, с което сме свикнали,

а всъщност се основава само на процеси.

И ако вземем това в предвид,

това всъщност беше в една книга, която написах и разказва за изкуствения живот.

И това обяснява защо на първо място

директора на НАСА беше всъщност в моя офис.

Защото идеята беше, че с концепции като тези,

ние всъщност вероятно можем да направим

форма на живот.

И ако сега се запитате:

''Какво на Земята е изкуствен живот?''

нека да ви дам една бърза обиколка

на как всичко това се случи.

То започна доста отдавна,

когато някой написа

един от първите успешни компютърни вируси.

И за тези от вас, които не са толкова възрастни,

нямате си на представа как тази инфекция работеше --

най-вече чрез тези флопи дискове.

Но интересното за тези компютърни вируси

беше, че ако се вгледате в бързината,

с която инфекцията работеше,

те показват това упорито поведение,

с което сте запознати от вируса на грипа.

И всъщност благодарение на това състезание

между хакери и дизайнери на операционни системи,

нещата вървяха напред и назад.

И резултата е нещо като дърво на живота

съставено от тези вируси,

филогения, която прилича много

на вида на живота с който сме свикнали, или поне на вирусно ниво.

И така, това живот ли е? Не и доколкото аз съм заинтересован.

Защо? Защото тези неща не могат сами да еволюират.

Фактически, те са написани от хакери.

Но тази идея беше отведена много бързо на следващо ниво,

когато един учен работещ в Научния Институт реши:

''Защо де не се опитаме да опаковаме тези малки вируси

в изкуствени светове вътре в комютъра

и ги оставим да еволюират?''

Това беше Стийн Расмусен.

Tой проектира система, но тя не проработи

защото вирусите постянно се унищожаваха един други.

Но там имаше един друг учен, който наблюдавал това, еколог.

И той си отишъл вкъщи и казал: ''Аз знам как да поправя това.''

Той написа системата Тиера,

и в моята книга, е наистина една от първите

истински изкуствени живи системи --

с изключение на това, че тези програми не можеха да растат по сложност.

След като се запознах и поработих малко над това,

ето до къде достигнах.

И аз реших да създадам система,

която да има всички характеристики които са нужни

за де се види еволюцията по сложност,

все повече и повече комплексни проблеми постоянно евлоюиращи.

И разбира се, тъй като наистина не знам как да пиша код, имах нужда от помощ в това.

Аз имах двама студенти

в Калифорнийски технологичен институт, които работеха с мен.

Това са Чарлс Офрия отляво, Тайтъс Браун отдясно.

Сега те са уважавани професори

в Мичиганският щатски университет,

но искам да ви уверя, че в миналото,

ние не бяхме уважаван екип.

И съм много щастлив, че никакви снимки не бяха запазени

от нас тримата заедно, където и да е.

Но каква е всъщност тази система?

Ами, не мога да навляза в много детайли,

но това, което може да видите тук са няколко от процесите.

Но това, на което исках да наблегна

е този вид популационна структура.

Има някъде около 10 000 програми намиращи се тук.

И различните видове са оцветени в различни цветове.

И както може да видите тук, има групи които растат една върху друга,

защото те се разпръскват.

Когато има програма,

която е по-добра в уцеляването на този свят,

поради каквато и да е мутация която е придобила,

тя ще се разпръсне върху другите и накара останалите да изчезнат.

Ще ви покажа един филм, където може да видите тази динамика.

И тези експерименти са започнати

с програми, които ние самите сме написали.

Ние пишем нашите собствени неща, копираме ги,

и сме изключително самодоволни.

И ги поставяме вътре, и виждате в момента,

че там има вълни и вълни от иновация.

Между другото, това е много ускорено,

и е нещо като хиляда генерации в секунда.

Но веднага системата откликва:

''Колко тъпа част от код е това?

Това може да бъде подобрено по толкова много начини

толкова бързо.''

И така може да видите вълни от нови видове

превземащи останалите.

И този вид активност продължава доста време,

докато основните лесни неща са превзети от тези програми.

И след това виждате нещо като застой,

където системата по същество чака

нов вид иновация, като тази,

която ще се разпространи

върху всички други останали иновации

и ще трие гените които е имала преди,

докато ново по-високо ниво на сложност е достигнато.

И този процес продължава и продължава и продължава.

Така това което виждаме тук

е една система, която живее

по начин, който ние знаем за живота.

Но това, което хората от НАСА всъщност искаха от мен

беше: '' Дали тези неща

имат биоследи?

Можем ли да измерим този вид живот?

Защото ако можем,

тогава може би имаме шанс наистина да открием живот някъде другаде,

без да сме повлияни

от неща като амино киселини.''

И аз казах: ''Ами, може би трябва да построим

една биоследа,

базираща се на живота като универсален процес.

Фактически, тя би трябвало да използва

концепциите, които бях проектирал,

просто за да видя

какво представлява една обикновена жива система."

И това което измислих --

първо трябва да ви въведа в идеята,

и може би това ще е смислов индикатор,

а не индикатор на живот.

И начина, по който ще направим това --

бих искал да намеря начин, по който да мога да различа

текст, който е бил написан от милиони маймуни,

и текст който се намира в нашите книги.

И бих искал да направя това по такъв начин,

че всъщност да няма нужда да знам как да чета езика,

защото съм сигурен че няма да мога.

Но поне да знам че там имa някакъв вид азбука.

Ето тук това е честотна диаграма,

за това колко често откриваме

всяка една от 26 букви от азбуката,

в текст написан от случайно подбрани маймуни.

И разбира се всяка една от тези букви

има приблизително същата честота.

Но ако се вгледаме в същото разпределение в английски текстове,

то изглежда ето така.

И да ви кажа, това е много ясно представено в английски текстове.

И ако се вгледам във френски текстове, изглежда малко по-различно,

или в италиански, или немски.

Те всичките си имат свои собствени разпределения на честотите,

но са добре изразени.

Няма значение дали пише за политика или наука.

Няма значение дали е поема

или е математически текст.

Това е една забелижима следа,

и е много стабилна.

Докато нашите книги се пишат на английски --

защото хората ги пренаписват и ги копират --

тя ще си остане там.

Това ме накара да се замисля,

защо да не се опитам да използвам тази идея

за да, не да различа произволни текстове

от текстове със специално значение,

но да различа самият факт, че има смисъл

в биомолекулите, които произвеждат живот.

Но първо трябва да се запитам:

какви са тези изграждащи блокове, като азбуката, елементи които ви показах?

Оказа се, че имаме много различни алтернативи

за тези различни поредици от изграждащи частици.

Ние можем да използваме амино киселини,

можем да използваме нуклеинови киселини, карбоксилни киселини, мастни киселини.

Всъщност, химията е много изобилна и нашето тяло използва много от тях.

И за да тестваме наистина тази идея,

аз първо разгледах амино киселините и някои други карбоксилни киселини.

И ето какъв е резултата.

Ето какво, всъщност, ще получите

ако, примерно, се вгледате в разпределението на амино киселините

върху една комета или в междузвездното пространство,

или всъщност в лаборатория

където може да се уверите, че в първоначаналната смесица

няма никакъв живот.

Това, което най-често може да намерите е глицин и после аланин,

и там може да има малки остатъци от другите.

И това също е много силно изразено --

в това, което може да се намери в системи като тази на Земята,

където има амино киселини,

но там няма никакъв живот.

Но ако примерно вземем пръст

и прокопаем през нея,

и след това я сложим в тези спектометри,

тогава там ще гъмжи от бактерии;

или вземем вода от където и да е на Земята,

тогава тя ще е пълна с живот,

и направим същият анализ;

спектъра ще изглежда съвсем различно.

Разбира се, там все още има глицин и аланин,

но всъщност, там има от тези тежки елементи, тези тежки амино киселини,

които са произведени,

защото са важни за организма.

И някои други,

които не са използвани в поредицата от 20,

те няма да се покажат въобще

в какъвто и да е вид концентрация.

И така това също се оказва доста силно изразено.

Няма значение какъв вид седимент използваме за да ги раздробим,

дали ще е бактерия или някакъв друг вид растения или животни.

Навсякъде където има живот,

ще получим този вид разпределение

а не някакво друго.

И може да се види не само в амино киселини.

Сега може да попитате:

"Добре, ами какво да кажем за тези авидиани?"

Авидианите, които са жителите в този компютърен свят

са перфекто щастливи, репликиращи се и растящи по сложност там.

Ето това е дистибуцията която получавате,

когато няма живот.

Те имат някъде около 28 от тези инструкции.

И ако има система, където те се заместват една с друга,

това прилича на маймуните, които използват пишеща машина.

Всяка една от тези инстукции има

приблизително една и съща честота.

Но ако сега вземете извадка от тези, които се повтарят,

както видяхте във видеото,

то тези изглеждат ето така.

Значи там има инструции,

които са много важни за тези организми,

и затова техните честоти ще бъдат много високи.

И там всъщност има инструкции,

които са използвани само веднъж, ако дали и толкова.

Тези последните са или отровни

или наистина трябва да се използват по-малко от произволно.

В този случай, честота е по-ниска.

И ако погледнем сега, дали това е една силна следа?

Мога да ви кажа че е,

защото този вид спектър, също като онзи, който видяхте при книгите,

и като онзи, който видяхте в амино киселините,

няма значение как променяте средата, той е много постоянен;

той ще отрази тази среда.

Сега ще ви покажа един малък експеримент, който проведохме.

И трябва да ви обясня,

върха на тази графика

ви показва разпределението на честотата, за която говорех.

Ето това е една неоживена среда,

където всяка инструкция се появява

с една и съща честота.

А ето тук отдолу ви показвам

темпа, с който те мутират в тази среда.

И започвам това с темп на мутациите, който е толкова висок,

че ако пуснете

една репликираща се програма,

която по принцип ще си расте щастливо

запълвайки цялата среда,

ако я пуснете вътре, тя веднага ще започне да мутира докато не умре.

Така че излиза, че няма живот

с такава бързина на мутацията.

Но ако понамаля малко топлината, така да се каже,

и там има един специфичен праг на жизненоспособност,

където ще е възможно

за повтарящите се да останат живи.

И наистина, ние започваме да пускаме тези неща

в средата постянно.

И нека да видим как изглежда това.

Първо нищо, нищо, нищо.

Твърде топло, твърде топло.

Сега прагът на жизненоспособност е достигнат,

и разпределението на честотата

се е променило драматично, и всъщност, стабилизирало.

И това, което направих бе,

аз бях малко лош, усилих топлината отново и отново.

И разбира се, те достигат прагът на жизненоспособност.

И ви го показвам отново, защото това е толкова хубаво.

Достигате прагът на жизненоспособността.

Разпределението се променя до ''жив!''

И тогава, когато достигнете този праг,

където темптото на мутацията е толкова високо,

че не може да се само-възпроизвеждате,

тогава не може да копирате информцията

и да я предавате на вашето поколение,

без да направите толкова много грешки,

че възможността за репликиране изчезва.

И тогава тази следа изчезва.

Какво научихме от това?

Ами, смятам, че научихме доста неща от това.

Едно от тях е,

че ние можем да мислим за живота

абстрактно --

и ако не говорим за неща като растения,

и не говорим за амино киселини,

и не говорим за бактерии,

но мислим по отношение на процеси --

тогава можем да започнем да мислим за живота,

не като нещо, което принадлежи само на Земята,

но, всъщност, като нещо, което може да съществува навсякъде.

Защото се отнася само до

тези концепции от информация,

за натрупване на информация

с физически основи --

всичко: частици, нуклеидни киселини,

всичко което е азбука --

и се осигурява, че има някакъв процес,

където тази информция може да бъде съхранена

за по-дълго отколкото очаквате

е необходимо за израждането на тази информация.

И ако може да направите това,

тогава ще имате живот.

И така, първото нещо което научихме

е това, че е възможно да определим живота

в рамките само на процеси,

без да се обръщаме към всички тези

видове неща, към които ние се придържаме,

доколкото се отнася до вида живот на Земята.

И това по един начин ни отдалечава отново,

както всички наши научни открития, или по-голямата част от тях --

това е този постянен опит да свалим хората от техния пиедестал --

от начина, по който ние се смятаме за специални, защото сме живи.

Ние можем да създадем живот. Можем да създадем живот в компютър.

Вярно, той е ограничен,

но сме се научили какво е нужно

за да го проектираме наистина.

И веднъж имайки това,

вече не е толкова трудна задача

да кажем, че ако разбираме основните процеси,

които не са отнасят до някои определени елементи,

тогава можем да излезем

и опитаме това в други светове,

да разберам какви видове химически процеси има там,

да разберем достатъчно за нормалната им химия,

за геохимията на планетата,

за да знаем как ще изглежда разпределението

при липсата на живот,

и тогава да потърсим големи отклонения от тези --

това нещо което стърчи, и казва:

''Този елемент наистина не трябва да бъде тук.''

Сега няма да знаем, че тогава там ще има живот,

но можем да кажем:

''Е, поне ще погледна по-отблизо този химически елемент

и ще видя от къде идва.''

И това може да е нашият шанс

да открием наистина живот,

когато не можем всъщност да го видим.

И така, това е наистина единственото послание,

в това, което ви представих.

Животът може да бъде по-малко мистериозен,

отколкото го изкарваме да бъде,

когато се опитваме да мислим за живот на други планети.

И ако премахнем мистерията на живота,

тогава смятам, че е малко по-лесно

за нас да помислим как живеем,

и как може би, ние не сме толкова специални, колкото си мислиме че сме.

И смятам да ви оставя с това.

Благодаря ви много.

(Аплодисменти)