В своем выступлении на Autodesk University в Москве Карлос Олгуин рассказал об очень любопытных исследованиях, которыми занимается его команда вместе с ведущими учеными мировых университетов. Речь шла о технологиях программирования вещества, как живого, так и неживого, самоорганизации различных структур, будущем и самособирающихся табуретках из IKEA. По следам презентации мне удалось задать Карлосу несколько дополнительных вопросов. Под катом наша беседа и видеозапись его выступления.— Карлос, что представляет собой проект «Киборг»(1), над которым вы работаете?
— Это мета-платформа для дизайна, анализа, симуляции, печати, автоматизации всех новых появляющихся областей, включая 3D-печать. Проект облачно-ориентирован, с его помощью мы хотим понизить «уровень доступа» для новых участников.
Сейчас в Интернете появляются и процветают удивительные новые бизнесы: социальные сети, облачные технологии. Но их бы не было, если бы самым развитым языком программирования был Ассемблер. Как компания-производитель ПО мы отслеживаем пути развития новых экономик и готовим инструменты, чтобы сделать такие области доступными для достаточно широкого круга исследователей и разработчиков. Мне кажется, это самое главное. Да, конечно, мы рассчитываем на финансовый успех, но мне кажется еще более важным обновление собственных представлений о том, как создавать ценности в современном мире, как делать их обновляемыми, уменьшать загрязнение окружающей среды, как с их помощью поднимать уровень жизни и так далее. Все это требует других, новых подходов к дизайну инструментов.
— В своей презентации вы показывали программируемую молекулярную модель, в которой красные и зеленые шарики по различным алгоритмам притягивались друг к другу и отталкивали друг друга, формируя некие подвижные структуры. Эта модель по своему поведению изрядно напоминала старую математическую игру «Жизнь» (Game of Life). Такая аналогия верна?
— Да, только мой пример был в 3D. Эта игра – тоже набор правил, из которого появляется некая система, один из примеров программирования вещества, неслучайно она называется Game of Life.
— Однако «Жизнь» характерна тем, что создаваемые в ней структуры рано или поздно неизбежно становятся достаточно стабильными (даже если и находятся в движении), а показанная модель постоянно видоизменялась.
– Все зависит от задаваемых правил, это решается программированием вещества. Структура может быть и стабильной, и постоянно изменяющейся, если задать нужные правила. Ну и еще – мы все состоим из хаоса молекул и клеток, которые пребывают в движении, постоянно сталкиваются друг с другом. Но из этого хаотического движения рождается порядок, так жизнь устроена в нано-масштабе, и, возможно, эти стабильные структуры в игре «Жизнь» на нано-уровне столь же неустойчивы. На самом деле, вы же все равно заметили структуру в продемонстрированном примере с красными и зелеными молекулами, так что, возможно, эта демонстрация точнее передает, что происходит в жизни, в наших телах, чем игра.
— Но если речь идет о крупномасштабной, а не клеточной, 4D-печати(2), то такая статичность важна – никто же не хочет, чтобы его самособравшаяся табуретка из ИКЕА ночью решила эволюционировать в торшер.
— Да, но нужно учитывать, что в таких моделях процессы происходят значительно медленнее, чем на молекулярном уровне, масштаб совершенно другой. Мы сами со временем меняемся, стареем, и в конце концов умираем. Но в конкретный момент времени мы вполне стабильны.
— Вы больше говорите о биопечати на нано-уровне, в медицине, а не о 4D-печати. Это связно с тем, что биопечать есть здесь и сейчас, а 4D-печать – это дело будущего?
— Ну, до окончательного «взросления» биопечати тоже еще остается время, возможно даже много лет, но уже сейчас у нее есть конкретные применения. Компании… так компания Organovo уже сейчас активно занимается этой технологией. Но мы находимся в движении, постоянно изучаем разные возможности, стараемся рассматривать направления, о которых до нас никто не думал. Так что, в целом, я бы сказал, что полноценная биопечать пока еще далека.
Но возвращаясь к вашему вопросу по поводу медицины – надо понимать, что в чистом виде печать клеток – не единственное применение биопечати. Уже печатают еду, например. Люди вроде Ли Краунинга (Lee Crowning) из Университета Глазго занимаются поиском иных применений биопечати. Он гений, у него полно идей в области печати химических соединений, например, индивидуальных лекарств. Его группа изобретает своеобразный конвейер: вы печатаете ткань тела, вы печатаете химическое соединение, вы смотрите, какое воздействие это химическое соединение окажет на ткань. Создается автоматический процесс, в котором можно воссоздать условия болезни и ее лечения, значительно ускорив открытие новых лекарств. На этом примере видно, что даже в медицине исследователи пока далеки от реализации тех многообещающих перспектив, которые уже видны. И я еще ничего не говорю про печать полноценных органов.
— Вы показывали масштабные модели, которые менялись в воде, как вы представляете себе их в реальной жизни? Ведь если мы говорим о клетках, то это живая материя, а, например, стул – неживая. Как технологии могут помочь в 4D-печати? Или пока слишком рано?
— И я, и многие исследователи рассматриваем сценарии, в которых создаются материалы, способные изменяться – не только собираться в заданную структуру, но и, например, расширяться, «лечить» себя или даже размножаться. В этом плане понятия «живая» и «неживая» материя становятся довольно расплывчатыми, разница только в биологическом и небиологическом происхождении. Материалы, обладающие такими характеристиками, когда они появятся (а их пока нет), тоже в принципе можно будет назвать «живыми». То, что мы показываем сейчас, что делает проф. Скайлар Тиббитс (Skylar Tibbits) из MIT, некоторые элементы, в частности самосборку, можно воспроизвести в неживых материалах, но это лишь вектор, и можно только пытаться представить, куда он в итоге нас приведет.
— А в чем роль Autodesk в этих процессах? Как вы видите свою вовлеченность в них?
— Мы хотим быть важнейшим «геном» в «геноме» будущих экономик, которые расцветут на основе подобных исследований. Чтобы это сделать, надо стремиться к демократизации этих технологий, чтобы больше ученых и студентов имели к ним доступ. Они могут создавать непредсказуемые вещи, скрещивая знания из разных областей. Для того, чтобы это происходило, нужны инструменты, общая платформа, и это то, что мы делаем в рамках Проекта «Киборг» (Project Cyborg).
— В презентации был скриншот, подписанный Molecular Maya – это какая-то специальная версия Maya для нано-моделей?
— Да, это плагин для Maya, который сделал Гел МакГилл (Gaël McGill) (3), но на самом деле мы хотим идти дальше, создать платформу, на которой можно будет исследовать и описывать эти новые области, а также объединять их. Сейчас биопечать нечасто включает в себя симуляцию процессов, для чего предназначена Molecular Maya, а мы хотим, чтобы подобные связи процветали в рамках Проекта «Киборг».
Видеозапись выступления Карлоса в Москве:
Примечания.
1. Проект «Киборг» — www.autodeskresearch.com/projects/cyborg
2. Крупномасштабная 4D-печать, она же human-scale 4D-printing: печать видимых глазу объектов, которые со временем претерпевают изменения. Например, стул из IKEA, который сам себя собирает, оказавшись в определенных условиях (на свету, в тепле и т.д.). Более сложные конструкции предполагают постоянные изменения. Четвертое измерение в названии – время.
3. Гел МакГилл (Gaël McGill) на своем сайте www.molecularmovies.com демонстрирует ролики, созданные с помощью Molecular Maya.
