Pronalaženje oblika života koje ne možemo da zamislimo | Kristof Adami | TEDxUIUC

Kako da tragamo za vanzemaljskim životom ako ne liči ni na šta nama poznato? Kristof Adami objašnjava kako koristi svoja istraživanja o veštačkom životu -kompjuterskim programima koji se sami umnožavaju - da nađe obeležje, "biomarker", koje će biti oslobođeno svih naših predrasuda o tome šta predstavlja život.

Ja se bavim čudnim poslom.

Znam to zato što mi ljudi,
kolege na primer, prilaze

i kažu: "Krise, baviš se čudnim poslom."

(Smeh)

Razumem šta hoće da kažu,

jer sam počeo karijeru

kao teoretičar nuklearne fizike.

Razmišljao sam o kvarkovima i gluonima

i sudarima teških jona,

a imao sam samo 14 godina.

Ne, nisam imao 14 godina.

Ali posle toga

sam zapravo imao svoju laboratoriju

na departmanu za računarske neuronauke

a uopšte se nisam bavio neuronaukama.

Kasnije sam se bavio
evolucionom genetikom,

a potom biologijom sistema.

Ali danas ću vam govoriti o nečemu drugom.

Govoriću vam

o tome kako sam naučio nešto o životu.

A bio sam raketni naučnik.

Nisam baš bio raketni naučnik,

ali sam radio

u Laboratoriji za razvijanje
mlaznog pogona

u sunčanoj Kaliforniji, gde je toplo;

dok sada radim na srednjem Zapadu,

i hladno mi je.

Ali bilo je to jedno uzbudljivo iskustvo.

Jednog dana službenik NASA-e
je ušao u moju kancelariju,

seo i rekao --

to je moja kancelarija,

imao sam lepu, osunčanu kancelariju...
u svakom slučaju --

(Smeh)

Pitao je:

"Kris, možete li, molim vas, da nam kažete

kako da tražimo život van Zemlje?"

To me je iznenadilo

jer sam bio zaposlen tamo

kako bih radio na kvantnom računarstvu.

Ipak, imao sam veoma dobar
odgovor na njegovo pitanje.

Rekao sam: "Nemam pojma."

On mi je rekao: "Znakovi života,

treba da tragamo za znakovima života."

Ja sam pitao: "Šta je to?"

A on je rekao: "To su merljive pojave

koje nam ukazuju na prisustvo života."

Zapitao sam: "Stvarno?

Jer, znate, nije li to lako?

Mislim, mi imamo život.

Zar ne možete da primenite definiciju,

definiciju kakvu bi dao
Vrhovni Sud, na primer?"

Razmišljao sam malo o tome i rekao:

"Da li je zaista toliko lako?

Jer, da, kada vidite ovako nešto,

onda je u redu, to jeste život,

nema sumnje u to.

Ali evo nečega."

On će na to: "Da, u redu,
i to je život, znam to."

Ali, ako mislite da se život definiše

kao nešto što na kraju umire

onda s ovim nećete imati sreće,

jer je ovo jedan vrlo čudan organizam.

On postaje odrasla jedinka,

a onda prolazi kroz fazu "Bendžamin Baton"

zapravo, vraća se unazad

dok ponovo ne postane mali embrion,

a onda poraste ponovo, pa se vrati
unazad, pa ponovo raste - kao jo-jo,

i nikad ne umire.

Tako da, to jeste život,

ali nije baš

onakav kakvim ga zamišljamo.

A onda vidite nešto kao što je ovo.

On je upitao: "Bože, kakav je
pa ovo oblik života?"

Zna li neko?

Ovo zapravo nije živo, to je kristal.

Dakle, jednom kada počnete
da gledate i gledate

u sve manje i manje stvari...

Tako je ova osoba

napisala čitav članak, rekavši:
"Hej, ovo su bakterije."

Ali, kada pogledate malo bolje,

videćete, u stvari, da je ovo
suviše malo da bi bilo tako nešto.

Dakle, on je bio uveren,

ali, zapravo, većina ljudi nije bila.

A onda, naravno

NASA je objavila,

i predsednik Klinton je imao
konferenciju za štampu

vezanu za ovo neverovatno otkriće

života na marsovskom meteoritu.

Ipak, danas, ovo otkriće
je predmet rasprave.

Ako izvučete pouku iz svih ovih slika,

shvatićete da ovo zapravo
možda i nije tako lako.

Možda nam i treba

neka definicija života

kako bismo napravili razliku.

Pa može li život da se definiše?

Kako biste vi to uradili?

Naravno,

uzeli biste Enciklopediju Britaniku
i otvorili na slovo L.

Ne, naravno, ne biste uradili to,
već biste izguglali.

Tada biste možda dobili nešto.

A ako od toga što dobijete,

sve što govori o stvarima
na koje smo navikli

odbacite,

dobićete nešto ovako.

Ovo vam govori nešto komplikovano

i sadrži puno različitih koncepata.

Ko bi na ovom svetu napisao nešto

ovako nategnuto i kompleksno

i blesavo?

No, to je zapravo veoma,
veoma važan skup koncepata.

Istaći ću samo nekoliko reči,

a davanje takvih definicija

oslanja se na stvari koje nisu zasnovane

na aminokiselinama ili listovima

ili na bilo šta na šta smo navikli,

nego isključivo na procese.

Ako bacite pogled na to

videćete da je to iz moje knjige
koja se bavi veštačkim životom.

To objašnjava šta je taj službenik NASA-e
uopšte radio u mojoj kancelariji.

Zamisao je bila da sa takvim konceptima

možda i možemo da napravimo

oblik života.

A ako se pitate:

"Šta je, zaboga, veštački život?

pustite me da vam na brzinu pokažem

kako je do svega ovoga došlo.

Počelo je prilično davno

kada je neko napisao

jedan od prvih uspešnih
komjuterskih virusa.

Za one koji nisu dovoljno stari,

nemate pojma kako je
ova infekcija funkcionisala,

naime, preko disketa.

Ono što je zanimljivo kod ovih
kompjuterskih virusnih infekcija

je to da, ako pogledate
nivoe aktivnosti ovih infekcija,

dobićete ovaj talasasti prikaz

kakav smo navikli
da vidimo kod virusa gripa.

Ovo je rezultat "nadmetanja u naoružanju"

između hakera i dizajnera
operativnih sistema,

zato sve ide ovako napred-nazad.

Rezultat je neka vrsta porodičnog stabla

ovih virusa

prikaz razvoja koji prilično
podseća na prikaze

razvoja živog sveta na koje smo navikli,
barem na nivou virusa.

Je li to, dakle, život?
Ne, ako mene pitate.

Zašto? Zato što ove stvari
ne evoluiraju same od sebe.

Postoje hakeri koji ih pišu.

Ipak, ideja je vrlo brzo uznapredovala

kada je jedan naučnik koji je radio
u Naučnom institutu rekao:

"Zašto ne probamo
da spakujemo ove male viruse

u veštačke svetove unutar kompjutera

i pustimo ih da evoluiraju?"

Taj čovek je bio Stin Rasmusen.

On je dizajnirao ovaj sistem,
ali on zapravo nije radio,

jer su njegovi virusi stalno
uništavali jedni druge.

Sve ovo je posmatrao
drugi naučnik, ekolog.

Otišavši kući jednog dana, rekao je:
"Znam kako da rešim ovo."

Rezultat je bio "Tierra" sistem,

i u svojoj knjizi sam rekao
da je to jedan od prvih

zaista veštačkih "živih" sistema -

samo što ti programi
nisu zaista postajali složeniji.

Videvši ovaj rad i poradivši malo na tome,

uključio sam se u celu stvar.

Rešio sam da napravim sistem

koji sadrži sve potrebne osobine

koje dovode do evolucije složenosti,

sve složenije i složenije probleme
koji konstantno evoluiraju.

Naravno, pošto ja zaista ne umem
da sastavim kod, imao sam pomoć.

Imao sam dvojicu studenata

sa Kalifornijskog Instituta
za Tehnologiju koji su radili za mene.

Sa leve strane je Čarls Ofria,
sa desne Tajtus Braun.

Oni su danas ugledni profesori

na Državnom univerzitetu u Mičigenu,

ali, uverevam vas, u to vreme,

mi nismo bili ugledan tim.

Drago mi je što nijedna fotografija

nas trojice zajedno nije sačuvana.

Ali kakav je ovaj sistem?

Ne mogu baš da detaljišem,

ali ovde možete da vidite
neke od elemenata.

Ono na šta sam hteo da se fokusiram

je šema strukture populacije.

Ovde se nalazi oko 10.000 programa.

Različite vrste su obojene
različitim bojama.

Kao što vidite, grupe njih rastu
jedna preko druge,

šire se.

Kad god se pojavi program

koji bolje preživljava u ovom svetu,

koja god mutacija
da se pojavila kod njega,

raširiće se preko ostalih
i dovesti ih do istrebljenja.

Pokazaću vam film u kome
se vidi ta vrsta dinamike.

Ovakvi eksperimenti su počeli

sa programima koje smo mi sami napisali.

Pisali smo sopstvene programe,
umnožavali ih,

i veoma smo ponosni na sebe.

Stavili smo ih unutra i,
kao što se odmah vidi,

javljaju se talasi i talasi inovacije.

Usput, ovo je vrlo ubrzano,

nekih hiljadu generacija u sekundi.

Ali vrlo brzo, sistem kaže:

"Kakva je sad ovo glupost od koda?

Ovo se može unaprediti na toliko načina

i to veoma brzo."

Tako da vidite talase novih tipova

kako preovladavaju nad drugim tipovima.

Ovakva aktivnost traje prilično dugo,

sve dok svi programi ne razviju
one glavne lake funkcije.

Onda vidite nešto kao stagnaciju

u toku koje sistem čeka

neku novu inovaciju, kao što je ova,

koja će se proširiti

i nadvladati druge inovacije
koje su tu bile ranije,

obrisati gene koji su bili tu ranije

sve dok se novi, složeniji, tip ne pojavi.

Ovaj proces traje i traje i traje.

Dakle, ono što vidimo ovde

jeste sistem koji funkcioniše

na prilično sličan način na koji
smo navikli da život funkcioniše.

Ipak, ono što su me ljudi
iz NASA-e zapravo pitali

bilo je: "Da li ova "stvorenja"

daju znake života?

Možemo li da "izmerimo" ovaj oblik života?

Jer, ako možemo,

možda imamo šansu da zapravo
otkrijemo život negde drugde

i da pritom ne budemo ograničeni

stvarima kakve su aminokiseline."

Ja sam razmislio i rekao:
"Pa, ako uradimo ovo,

možda bi trebaloi da konstruišemo
prikaz znakova života

zasnovan na životu
kao univerzalnom procesu.

Zapravo, taj prikaz može da koristi
koncepte koje sam razvio

samo kako bih zabeležio

šta bi jednostavan živi sistem
mogao da predstavlja."

Ono što mi je palo na pamet,

da napravim uvod u ideju,

bi zapravo bio neki detektor značenja,

pre nego detektor života.

Način na koji bismo to postigli --

recimo, želim da saznam kako da razlikujem

tekst koji je napisalo milion majmuna,

od teksta koji je u knjigama.

I želeo bih to da uradim na takav način

da uopšte i ne moram da znam
da čitam na tom jeziku,

pošto sam siguran da neću znati.

Uvek mora da postoji neka vrsta alfabeta.

Dakle ovo je nivo učestalosti,

tj. koliko često se javlja

svako od 26 slova alfabeta

u tekstu koji su napisali neki majmuni.

Očigledno, svako od ovih slova

javlja se otprilike podjednako često.

Ali ako pogledate distribuciju slova
u tekstovima na engleskom,

nivo učestalosti je ovakav.

Kažem vam, ovaj nivo učestalosti
u tekstovima na engleskom je vrlo stalan.

Ako bi pogledali tekstove na francuskom,
bilo bi malo drugačije,

kao i u tekstovima
na italijanskom ili nemačkom.

U svakom su slova drugačije distribuirana,

ali nivo učestalosti je stalan.

Nije bitno da li tekst govori
o politici ili o nauci,

da li je u pitanju poezija

ili tekst o matematici,

ova slika je vrlo robusna i stabilna.

Dok god pišemo knjige na engleskom,

a ljudi ih stalno iznova
pišu i umnožavaju,

takva slika će biti prisutna.

To me je inspirisalo
da razmislim o sledećem -

dakle, šta ako pokušam
da primenim ovu ideju,

ne da bih razlučio nasumične tekstove

od onih koji imaju značenje,

već da bih otkrio da li postoji značenje

u biomolekulima koji sačinjavaju život.

Prvo moram da se zapitam:

šta su uopšte ove kockice, ovaj alfabet,
ovi elementi koje sam vam pokazao?

Ispostavilo se da ima
više različitih zamena

za ovaj set kockica.

To mogu biti aminokiseline,

nukleinske kiseline, karboksilne
kiseline, masne kiseline.

Zapravo, hemija je izuzetno bogata,
i naše telo koristi mnogo hemikalija.

Dakle, kako bismo testirali ovu ideju

morali smo prvo da ispitamo aminokiseline
i neke druge karboksilne kiseline.

I evo rezultata.

Evo, ovo se dobija

kada, na primer, ispitate
distribuciju aminokiselina

na nekoj kometi ili
u međuzvezdanom prostoru

ili u laboratoriji

za koju ste sigurni

da u njoj nema ničeg živog.

Ono što ćete naći su
uglavnom glicin i alanin

a ostalih kiselina ima u tragovima.

Ova slika je takođe vrlo konstantna -

ovo je ono što bismo našli
u sistemima nalik Zemlji

u kojima ima aminokiselina,

ali nema života.

Ali šta ako bismo uzeli malo zemlje

i kopali malo po njoj

i onda je stavili u ovaj spektrometar?

Pošto ima bakterija na sve strane.

Isti rezultat bi bio i sa vodom
uzetom bilo gde na Zemlji,

kada bi se sprovela ista analiza,

jer je i ona prepuna života;

spektar bi izgledao potpuno drugačije.

Naravno, glicin i alanin
bi još uvek bili tu,

ali bilo bi i teških elemenata,
teških aminokiselina,

koje se proizvode

zato što su od značaja za život organizma.

Neke druge

koje ne spadaju u dvadeset esencijalnih,

se uopšte ne bi pojavile
ni u kojoj koncentraciji.

Dakle, i ova slika je konstantna.

Nije bitno koji sediment je u pitanju,

da li su u pitanju bakterije
ili neke biljke ili životinje.

Gde god ima života

imaćete ovakvu distribuciju,

a ne ovakvu.

Ove razlike možemo očitati ne samo
kada su aminokiseline u pitanju.

Sada se možda pitate:

dakle šta sa ovim "Avidijancima"?

"Avidijanci" su stanovnici
kompjuterskog sveta

u kome su savršeno srećni
što se umnožavaju i postaju sve složeniji.

Dakle, ovo je prikaz distribucije
koji dobijamo

u slučaju da života nema.

Oni imaju 28 ovakvih instrukcija,

i ukoliko imamo sistem u kome
se one javljaju jedna za drugom,

sistem nema značenja -
kao majmuni sa kucaćim mašinama.

Svaka od instrukcija se pojavljuje

otprilike podjednako često.

Ali ako uzmemo skup ovih
stvorenja koja se množe

kao na snimku koji ste videli,

prikaz distribucije izgleda ovako.

Dakle, postoje neke instrukcije

koje su izuzetno važne za ove "organizme",

i one će se javljati učestalije.

A ima i onih instrukcija

koje se koriste samo jednom, ili nikad.

One su, dakle, ili otrovne,
ili ih treba koristiti ređe

nego što bi se pojavljivale
kada bi sve bilo nasumično.

Nivo učestalosti ovih instrukcija je niži.

Sada možemo da vidimo
da li zaista postoji neka šema.

Mogu vam reći da postoji,

jer smo ovakav spektar videli
na primeru sa knjigama,

kao i na primeru sa aminokiselinama,

i ne menja se kada promenite okruženje,
veoma je postojan;

i oslikava okruženje.

Pokazaću vam jedan mali
eksperiment koji smo napravili.

Moram da objasnim -

na vrhu ovog grafikona

prikazana je učestalost distribucije
elemenata o kojoj sam pričao.

Ovde imamo okolinu bez života

gde se svaka od instrukcija ponavlja

podjednako često.

A ispod je prikazan

nivo promene učestalosti
instrukcija u okolini.

Počeću eksperiment sa nivoom
promene dovoljno visokim

da, čak i ako bismo ubacili

program koji se umnožava

i koji bi inače rado porastao

i ispunio čitav svet,

on bi u ovom slučaju "umro" na licu mesta.

Dakle, život je nemoguć

kada je nivo mutacije ovakav.

Ali ako polako smanjim temperaturu,
da tako kažem,

dolazim do praga održivosti u životu

na kome bi bilo moguće

da program koji se umnožava preživi.

Dakle, ubacivaćemo ova stvorenja

u ovu čorbu sve vreme.

Pogledajmo kako to sve izgleda.

U početku: ništa, ništa, ništa.

Vrelo, vrelo.

Sada je prag održivosti dostignut,

a učestalost distribucije

značajno izmenjena, tj. stabilizovana.

A sada šta sam uradio?

Pa, bio sam nevaljao,
povećao sam temperaturu ponovo.

I naravno, dostigli smo prag održivosti.

Pokazujem vam ovo ponovo
jer je mnogo lepo.

Dostigli smo prag održivosti.

Prikaz distribucije instrukcija
se promeni u: "Živo!"

A onda, ako ponovo dođemo do tačke

na kojoj je nivo mutacije toliko visok

da se programi ne mogu samoumnožiti,

informacije se ne mogu preneti

na potomstvo

bez pravljenja toliko grešaka

da sama sposobnost umnožavanja nestaje.

Taj znak života je time izgubljen.

Šta možemo zaključiti iz toga?

Pa, mnogo toga.

Između ostalog, zaključićemo

da, ako smo u stanju da zamislimo život

u apstraktnom smislu,

ne kao biljke,

aminokiseline

ili bakterije,

već kao skup procesa,

možemo početi da gledamo na život

ne kao na nešto isključivo
svojstveno Zemlji,

već kao nešto što bi moglo
postojati bilo gde.

Zato što život ima veze,

pre svega, sa konceptima
vezanim za informacije,

za skladištenje informacija

u okviru fizičkog konteksta -

bitova, nukleinskih kiselina

bilo šta što predstavlja sistem znakova -

obavezno je i postojanje nekog procesa

koji omogućava da informacije
budu skladištene

mnogo duže nego što biste očekivali

da mogu odoleti vremenu.

Ako omogućimo tako nešto,

dobili smo život.

Dakle, prvo što smo zaključili

jeste da je život moguće definisati

i samo kao skup procesa,

bez ikakvog oslanjanja

na stvari na koje smo naviknuti

kada je u pitanju zemaljski život.

To nas na neki način udaljava,

kao i sva naša velika naučna otkrića
ili bar većina njih -

postepeno nas skida sa trona

naših ubeđenja kako smo
posebni jer smo živi.

Dakle, možemo da napravimo život.
Barem na kompjuteru.

Naravno, to je ograničen život,

ali smo tako naučili šta nam sve treba

da bismo ga konstruisali.

Jednom kad to budemo savladali

više neće biti tako teško zamisliti

da, pošto razumemo fundamentalne procese

koji se ne odnose ni na jedan
određeni kontekst,

možemo otići odavde

i ispitati druge svetove,

otkriti kakvi bi hemijski alfabeti
tamo mogli da postoje,

saznati nešto o njihovom
hemijskom sastavu,

odnosno geohemiji te planete,

kako bismo znali kako
nivoi distribucije izgledaju

u odsustvu života,

tada bismo mogli tragati
za odstupanjima od toga -

ukoliko naiđemo na nešto
što se izdvaja, recimo:

"Ovoj hemikaliji ovde nije mesto."

Nećemo tada biti sigurni da tu ima života,

ali moći ćemo da kažemo:

"Ispitaću ovu hemikaliju vrlo pažljivo

da vidim odakle potiče."

To može biti naša šansa da otkrijemo život

i kada život ne bude bio očigledan,

kao što sam vam pokazao.

Dakle, to je jedina poruka koju želim

da ponesete odavde.

Život postaje manje misteriozan

nego što nam se čini

kada pokušamo da ga zamislimo
na drugim planetama.

Ako uklonimo veo misterije
sa naše predstave o životu,

postaće nam lakše

da razmišljamo o tome kako mi živimo,

i shvatićemo da možda nismo toliko
posebni kao što smo oduvek mislili.

Mislite o tome.

I hvala vam puno.

(Aplauz)