Читать книгу "Кибержизнь. Контуры медицины будущего - Александр Шишонин"

В какой-то момент мне удалось осознать, что полноценное целостное математическое компьютерное моделирование работы организма на молекулярном уровне не представляется возможным из-за гигантского, не поддающегося никакому исчислению, количества деталей, которые в свою очередь могут взаимодействовать между собой совершенно различными способами. Вся эта бесконечность вариаций молекулярного взаимодействия сводит к нулю пользу от применения к моделированию организма в целом методов статистической математики.

Ключевая мысль, которая позволила приблизиться к теоретической возможности, несмотря на огромное количество деталей, всё-таки создать качественную целостную математическую картину жизнедеятельности организма, возникла в моем сознании во время прочтения, уже упомянутой ранее, книги Шкловского «Вселенная, жизнь, разум». В ней автор рассказывает одну историю, произошедшую на первой конференции SETI.

Остановимся на этом случае более подробно. Во время выступления один из учёных докладывал, что главное в науке – это количество накопленной информации, поэтому чем больше мы сможем обрабатывать и хранить информации, тем умнее и могущественнее мы будем становиться. На что один из академиков, входящих в президиум, очень интересно это утверждение развенчал: «Можно я задам один вопрос? Вы утверждаете, что самое важное – это информация и её количество. Чем больше количество информации, тем умнее мы становимся. Тем глубже проникаем в тайны природы. Тогда объясните, как это соотнести с тем фактом, что Эйнштейн в своё время придумал формулу E = mc2. Сколько информации содержится в этой формуле?»

Эта ситуация красочно описывает тенденции, властвующие в науке и в наше время высоких технологий, ракет и электронных микроскопов. Самые передовые и просвещенные группы учёных современности, опираясь на финансовые и компьютерные возможности, начинают декларировать, что самое главное и самое нужное – это создать компьютеры, способные с мгновенной скоростью обрабатывать сверхгигантские массивы данных, при этом утверждая, что это и есть путь успеха и научных прорывов. Ученые, применяющие такие подходы, в некотором роде обрели леность ума: вместо того, чтобы путем сильнейшего напряжения умственных способностей (так называемых «научных мучений») пытаться вскрыть с помощью скальпеля разума структуру реальности, они предпочитают просто сваливать в мощнейшую информационную машину, как в мусорное ведро, гигантские массивы big data. При этом они утверждают, что чем громаднее и глубже будет это «ведро», тем больше тайн природы откроется нашему взору. Я, честно говоря, не понимаю, на что они при этом надеются.

Можно абсолютно чётко утверждать, что это тупиковый путь. В данный исторический период этот вариант развития науки исчерпал себя почти полностью. Правда, он принес при этом немалые плоды человечеству. А вот дальнейшие научные горизонты будут покоряться лишь тем искателям, которые сделают ставку не на обработку сверхбольших массивов информации, а на поиск алгоритмов правильного функционирования и циркулирования информации в системе. Алгоритм может быть самый простой – E = mc2. Но сколько информации будет циркулировать по этому алгоритму? Да сколько угодно! Самое интересное, что сколько бы мы не накачивали информацией такой алгоритм, то всегда нам будет помогать понимание того, что за идею он собой представляет.

Так вот, в математическом моделировании биологических систем самое важное – это найти общий (надорганизменный) алгоритм протекания потоков информации. Вот что самое важное! Но как нащупать эти алгоритмы?

Ответ пришел от Путилова! Когда я натолкнулся на его формулировку нулевого начала термодинамики, я понял, что это и есть тот основополагающий физический принцип, который позволяет при его применении к моделированию биологических систем выявлять уже сами биологические алгоритмы. Этот принцип стоит над биологией и проявляется в биологии.

Путилов Константин Анатольевич – крупный советский физик, методист, опытнейший педагог, выдающийся специалист в области молекулярной физики и термодинамики, доктор физико-математических наук, профессор, родился 29 апреля 1900 г. в г. Мехов Келецкой губернии.

В 1918 г. окончил Пензенское реальное училище. В 1919–1923 гг. служил добровольцем в рядах Красной Армии, был инструктором, лектором и инспектором политуправлений на Урале и на Кавказе. Очень рано начал научную деятельность. Еще до поступления в университет он принимал активное участие в работе семинара по молекулярной физике на физическом факультете МГУ. В 1926 г. поступил на физико-математический факультет Московского университета. В период учебы опубликовал ряд научных работ и вскоре успешно защитил дипломную работу по теме «К электрической теории молекулярных сил». Впоследствии эти исследования послужили основой при разработке нового раздела физики, названного им молекулярной термодинамикой. Еще будучи студентом, он читал лекции по курсу физики в Центральном институте повышения квалификации педагогов. В 1930 г. с отличием окончил физико-математический факультет Московского государственного университета по специальности «Теоретическая физика». Свои исследования по термодинамике К.А. Путилов начал с уточнения основных понятий и законов и развил систему воззрений, которые были обобщены в цикле лекций, прочитанных им в 1938 г. На основе этих лекций им была издана книга «Лекции по термодинамике». Итогом всей его работы в области термодинамики была почти законченная рукопись «Термодинамика», которая была подготовлена к печати и опубликована в 1971 г. уже после его смерти. К исследованиям К.А. Путилова относятся также его работы по температурной зависимости насыщенного пара, по свойствам металлов, по теории двигателей. В разные годы он заведовал кафедрами физики многих институтов: Московского авиационного института (1943–1944), Высшего технического училища им. Н.Э. Баумана и др. Был научным консультантом в Институте прикладной минералогии. Опубликовал около 310 научных трудов в отечественных и зарубежных журналах. Автор нескольких изобретений и первого отечественного фундаментального учебника по курсу физики для высших учебных заведений. Первое издание этого учебника вышло в 1934 г.

Мало кто знает, что Константин Анатольевич являлся одним из вдохновителей идеи создания гидрореактивного двигателя. Все работы по конструированию долгое время были строго засекречены. На заре «холодной войны» постановлением Сталина в срочном порядке была развернута работа Специальной научно-исследовательской лаборатории по гидрореактивным двигателям №1, которую возглавил Путилов.

Константин Анатольевич был талантливым преподавателем. У него был удивительный дар превращать любого студента в исследователя, находившего нетрадиционные решения. Так, для определения минимального сопротивления самолета Путилов предложил в аэродинамической трубе с восходящим потоком горячего воздуха поместить модель, облепленную воском. Под воздействием тепла и силы тяжести воск растекался, образуя оптимальную форму модели.

Одним из важнейших столпов современной термодинамики является принцип термодинамической допустимости Путилова, который гласит: «в термодинамике допустимо пользоваться какими угодно воображаемыми идеализированными по своим свойствам телами и приспособлениями, без риска применяя эти представления в рассуждениях прийти к неверным результатам, если предварительно доказано, что их реализация, как бы ни были неправдоподобны их свойства, не противоречила бы ни первому, ни второму началу термодинамики». В термодинамике достаточно распространено использование для мысленных экспериментов разного рода воображаемые идеализированные тела, приспособления и механизмы. То обстоятельство, что такой подход не приводит к противоречию между теорией и опытными данными позволило К. А. Путилову сформулировать данный принцип.