Живые машины

Технические и биологические науки долгое время развивались параллельными путями и подчинялись собственной логике развития. Однако в последнее время ученые находят все больше сходства между предметами физики и биологии. В сложных искусственных системах начинают работать законы живого мира. Термин «технический прогресс» пора менять на термин «эволюция».

Грань между живой и неживой природой становится все менее четкой.

В качестве одного из примеров «переходных» систем американский технологический журнал Wired предлагает рассматривать компьютерные вирусы. Сходство между вирусами компьютерными и биологическими сегодня не вызывает сомнений. Многие ученые относят биологические вирусы к царству «недожизни», называя их то деградировавшими потомками бактерий, то неклеточными формами жизни.

«Инстинкт самосохранения»

 Попадая в клетку, биологический вирус может встраиваться в ДНК, которая содержится в ядре, или начинает синтезировать вещества, информация о которых содержится в его собственной ДНК, с помощью внутриклеточных механизмов.

Примерно так же работает и компьютерный вирус, который становится опасным только после запуска компьютером вирусной программы. Способность к самовоспроизводству является отличительным свойством живых организмов, но тысячи компьютерных вирусов научились размножаться и распространяться самостоятельно. Они могут самостоятельно заражать сотни компьютеров, реализуя другое свойство живых организмов - стремление к захвату новых территорий. Для современных вирусов характерен и «инстинкт самосохранения», который проявляется в том, что вирус пытается прежде всего повредить потенциально опасные антивирусные программы. Именно так работает в живом мире вирус СПИДа, поражающий в первую очередь иммунную систему организма. Вирусы научились мимикрировать, то есть «притворяться» другими, безопасными или даже полезными программами. Раньше это свойство считали характерным только для представителей живого мира. Уже существуют «двуполые» вирусы (вирус RMNS), а также вирусы, моделирующие поведение многоклеточного организма, например макровирусы, состоящие из нескольких независимых макросов.

Наконец, компьютерные вирусы подвержены естественному отбору: самые простые и безобидные легко уничтожаются антивирусными программами, в то время как боле сложные и высокоорганизованные вирусы могут обойти защиту и «оставить потомство», то есть заразить еще несколько компьютеров.

Вирусы могут бороться за существование друг с другом. Если два червя одновременно заражают почтовую программу на одном компьютере, то «оставит потомство» тот вирус, который быстрее и полнее сможет воспользоваться программными ресурсами машины. И, безусловно, вирусы эволюционируют: каждое следующее поколение вирусов сложнее, умнее и лучше подготовлено к условиям окружающей среды, в которых им предстоит существовать.

К счастью, пока в царстве компьютерных вирусов не реализовано несколько других важных свойств живых организмов: в частности, вирусы могут себя копировать, но еще не научились самостоятельно мутировать.

Мутирующие хищники

Идея направленной мутации уже реализована в военных беспилотных разведывательных аппаратах системы Predator. Эти аппараты предназначены для проведения разведки в зоне боевых действий. Они способны передавать на командный пункт информацию о наличии войск противника в заданном районе, а также о характеристиках местности, погоде и потенциальных угрозах. Десятки этих аппаратов поддерживают постоянную связь между собой, при этом их передвижение в пространстве не управляется оператором с Земли, а зависит от двух переменных: каждый аппарат пытается получить данные о еще не обследованном участке пространства, но при этом старается держаться как можно дальше от других аппаратов. Сложение двух этих векторов и задает направление движения каждого Predator’а.

Интересна реакция управляющей системы на аварию одного из аппаратов, например, после атаки с Земли. Система проверяет, какие действия предпринимал аппарат перед тем, как был сбит, и вычисляет «алгоритм опасности». Затем она запрещает всем аппаратам, скажем, летать на определенной высоте или приближаться к наземным объектам, которые могут быть идентифицированы как человек с переносным зенитным комплексом. Система как бы «мутирует», меняя изначально заложенный алгоритм действий, подстраиваясь под изменившиеся условия окружающей среды. При этом человек - оператор системы - никак не участвует в разработке нового алгоритма.

Примерно так же популяция бактерий приобретает устойчивость к какому-нибудь антибиотику. Разница заключается в том, что «популяция» Predator’ов вырабатывает новые способности намного быстрее.

Искусственный иммунитет

Пока у машин отсутствуют стремление к самосохранению и система, блокирующая потенциально опасные команды. Впрочем, такое положение дел продлится недолго. Компания Net Integration Technologies предложила новую операционную систему Nitix, основанную на ядре Linux. В этой системе, которую сравнивают с иммунной системой человеческого организма, безопасность пользователя поставлена во главу угла.

Если к сети, управляемой Nitix, подключается компьютер, несущий вирус, пытающийся загрузить некий опасный код с определенного адреса, то система блокирует его действие. А дальше срабатывает принцип иммунитета: система запоминает URL-адрес, с которого была проведена попытка потенциально опасных действий, и передает его копию на все машины сети, блокируя в дальнейшем все попытки обращения по этому адресу.

Точно так же работает иммунитет и в человеческом организме: после контакта с вирусом в крови остаются антитела, которые мгновенно блокируют повторные попытки заражения. Аналогия с иммунитетом на этом не заканчивается. Когда человек заболевает инфекционным заболеванием, иммунная система активирует не только специфический, но и неспецифический иммунитет. В крови резко возрастает уровень иммуноглобулинов класса G, которые начинают уничтожать все потенциально опасные инородные тела. Система Nitix при подозрении на вирус перенаправляет все каналы передачи информации между компьютерами через брандмауэр, что немного снижает быстродействие системы, но зато обеспечивает высокую безопасность.

Свой - чужой

Другая важная способность живых организмов - умение узнавать себе подобных и обмениваться с ними информацией - реализована, например, в роботах Aibo компании Sony. Эти самообучающиеся собачки снабжены инфракрасными датчиками, которые позволяют им «вести беседу», во время которой каждая из них передает партнеру накопленную информацию.

В работах нобелевского лауреата Ильи Пригожина по динамике доказывается, что потоки информации между независимыми системами представляют собой отдельную систему более высокого уровня организации, нежели сами обменивающиеся системы. Это значит, что обмен информацией между отдельными компьютерами, включенными в одну сеть, оказывает на их функционирование куда большее влияние, чем, например, производительность их процессора.

Некогда крамольная мысль о том, что граница между живой и неживой природой не так уж отчетлива, начинает получать все больше подтверждений в современном мире. Неживой мир жив, и человечество с каждым днем будет все больше в этом убеждаться.