인체 버전 2.0
2003년 2월 16일, Ray Kurzweil 저
앞으로 수십 년 안에, 이미 진행 중인 우리 몸의 육체적, 정신적 시스템의 급진적인 업그레이드가 나노봇을 이용해 우리의 장기를 증강하고 궁극적으로는 대체할 것이다. 우리는 이미 영양과 보충제를 통해 대부분의 퇴행성 질병을 예방하는 방법을 알고 있다. 이는 떠오르는 생명공학 혁명으로 가는 다리가 될 것이며, 이는 다시 나노기술 혁명으로 가는 다리가 될 것이다. 2030년까지 인간 뇌의 역설계가 완료되고 비생물학적 지능이 우리의 생물학적 뇌와 융합될 것이다.
섹스는 이미 그 생물학적 기능과 크게 분리되었다. 대부분의 경우, 우리는 친밀한 소통과 관능적 쾌락을 위해 성행위에 참여하지, 번식을 위해서는 아니다. 반대로, 우리는 육체적 성관계 없이도 아기를 만들 수 있는 다양한 방법을 가지고 있지만, 대부분의 생식은 여전히 성행위에서 비롯된다. 사회의 모든 부문에서 용인되지는 않지만, 성의 생물학적 기능으로부터의 이러한 분리는 주류에 의해 쉽게, 심지어 열렬히 채택되었다.
그렇다면 사회적 친밀감과 관능적 즐거움을 모두 제공하는 또 다른 활동인 식사에 대해서는 왜 생물학으로부터 목적을 분리하지 않을까? 오늘날 우리는 이를 위한 초보적인 방법들을 가지고 있다. Bayer의 Precose와 같은 전분 차단제는 복합 탄수화물의 흡수를 부분적으로 막아주고, Chitosan과 같은 지방 차단제는 지방 분자와 결합해 소화관을 통과하게 하며, Sucralose나 Stevia와 같은 설탕 대체제는 칼로리 없이 단맛을 제공한다. 이러한 현대 기술에는 각각 한계와 문제가 있지만, 세포 수준에서 과도한 칼로리 흡수를 차단하는 보다 효과적인 차세대 약물이 개발되고 있다.
그러나 식사의 감각적 측면을 본래의 생물학적 목적, 즉 영양분을 혈류에 공급하여 수조 개의 세포에 전달하는 것으로부터 분리하기 위한 소화 과정의 보다 근본적인 재설계를 고려해 보자. 이러한 영양소에는 포도당(탄수화물에서 유래), 단백질, 지방과 같은 칼로리(에너지 함유) 물질과 비타민, 무기질, 파이토케미컬과 같이 다양한 대사 과정을 위한 구성요소와 촉매 효소를 제공하는 수많은 미량 분자들이 포함된다.
풍요의 시대
소화 과정의 복잡한 경로에 대한 우리의 지식은 빠르게 확장되고 있지만, 아직 완전히 이해하지 못하는 부분이 많이 있다. 한편으로 소화는 다른 주요 인체 생물학적 시스템과 마찬가지로 그 복잡성과 교묘함이 놀랍다. 우리 몸은 급격히 변화하는 조건에도 불구하고 생존에 필요한 복잡한 자원을 추출해내는 한편, 수많은 독소를 걸러내는 일도 해낸다.
반면에 우리 몸은 매우 다른 시대에 진화했다. 특히 우리의 소화 과정은 우리가 처한 상황과는 극적으로 다른 상황에 최적화되어 있다. 우리의 생물학적 유산의 대부분 동안, 다음 먹이 사냥이나 수렵의 계절(그리고 비교적 최근의 짧은 기간 동안에는 다음 파종기)이 재앙적으로 척박할 가능성이 높았다. 그래서 우리 몸이 가능한 모든 칼로리를 붙잡는 것이 타당했다. 오늘날 이 생물학적 전략은 극도로 역효과적이다. 우리의 시대에 뒤떨어진 신진대사 프로그래밍은 비만의 현대적 전염병의 기반이 되며, 관상동맥 질환, 제2형 당뇨병과 같은 퇴행성 질환의 병리학적 과정에 연료를 공급한다.
최근까지만 해도(진화의 시간 척도에서), 나와 같은 노인들(나는 1948년생)이 씨족의 제한된 자원을 소모하는 것은 종의 이익에 부합하지 않았다. 진화는 짧은 수명을 선호했다. 불과 2세기 전만 해도 기대수명은 37세에 불과했다. 그래서 이 제한된 자원을 젊은이들, 그들을 돌보는 이들, 그리고 격렬한 육체노동을 할 수 있을 만큼 강건한 이들에게 바칠 수 있었다.
우리는 지금 물질적으로 풍요로운 시대에 살고 있다. 대부분의 일은 육체적 수고보다는 정신적 노력을 필요로 한다. 한 세기 전에는 미국 노동력의 30%가 농장에서 일했고, 또 다른 30%는 공장에 배치되었다. 이 두 수치는 현재 모두 3% 미만이다. 항공사 승무원에서 웹 디자이너에 이르기까지 오늘날 직업 범주의 상당 부분은 한 세기 전에는 존재하지 않았다. 2003년경, 우리는 우리 문명의 기하급수적으로 증가하는 지식 기반에 계속 기여할 기회를 가지고 있는데, 우연히도 이는 우리 종의 독특한 속성이다. 그것도 아이 기르는 시기를 훨씬 지난 후에도 말이다.
우리 종은 이미 기술을 통해 생명주기의 "자연적" 순서를 증강했다. 약물, 보충제, 사실상 모든 신체 시스템을 위한 교체 부품, 그리고 많은 다른 개입들 말이다. 우리는 이미 엉덩이, 무릎, 어깨, 팔꿈치, 손목, 턱, 치아, 피부, 동맥, 정맥, 심장 판막, 팔, 다리, 발, 손가락, 발가락을 대체할 장치를 가지고 있다. 더 복잡한 장기(예: 우리의 심장)를 대체하는 시스템이 작동하기 시작하고 있다. 우리가 인체와 뇌의 작동 원리를 배우면서, 우리는 곧 훨씬 더 즐겁고, 더 오래 지속되며, 고장, 질병, 노화에 대한 민감성 없이 더 잘 수행되는 훨씬 우수한 시스템을 설계할 수 있는 위치에 서게 될 것이다.
예술가이자 문화 촉매제인 Natasha Vita-More는 이러한 시스템 중 하나인 Primo Posthuman이라는 개념적 설계를 선도했는데, 이는 이동성, 유연성, 초장수를 위해 설계되었다. 여기에는 AI와 교차된 나노봇이 있는 의족 신피질을 갖춘 글로벌 네트 연결을 위한 메타두뇌, 색조와 질감 변경 가능성을 위한 바이오센서가 있는 태양 보호 스마트 피부, 고감도 감각과 같은 혁신이 포함된다.
인체 2.0 버전 소개
우리는 단번에 인체 2.0 버전을 설계하지는 않을 것입니다. 그것은 이미 진행 중인 점진적 과정이 될 것입니다. 2.0 버전은 웅장한 프로젝트이지만, 궁극적으로는 우리의 모든 육체적, 정신적 시스템을 급진적으로 업그레이드하는 결과를 낳게 될 것이며, 우리는 한 번에 하나씩 순차적으로 그것을 구현할 것입니다. 현재의 지식을 바탕으로, 우리는 이미 이 비전의 각 측면을 달성하기 위한 수단을 만질 수 있고 느낄 수 있습니다.
이런 관점에서, 소화계에 대한 고찰로 돌아가 봅시다. 우리는 이미 우리가 먹는 음식의 성분에 대해 상당히 포괄적인 그림을 가지고 있습니다. 우리는 이미 정맥 영양 공급(먹을 수 없는 사람들을 위한)을 사용하여 먹지 않고도 생존할 수 있는 수단을 가지고 있지만, 혈류로 물질을 넣고 빼는 기술의 현재 한계를 감안할 때, 이것이 분명히 즐거운 과정은 아닙니다.
개선의 다음 단계는 약물과 보충제의 형태로 대부분 생화학적일 것이며, 이는 과도한 칼로리 흡수를 차단하고 최적의 건강을 위해 대사 경로를 재프로그래밍할 것입니다. 우리는 이미 영양과 보충제의 포괄적인 프로그램을 통해 심장병, 뇌졸중, 제2형 당뇨병, 암과 같은 대부분의 퇴행성 질환을 예방할 수 있는 지식을 가지고 있습니다. 이는 제가 개인적으로 하고 있는 것이며, 다가오는 책(테리 그로스만 박사와 공동 저술한 "긴 인생을 위한 짧은 안내서")에서 설명할 것입니다. 저는 우리의 현재 지식을 생명공학 혁명의 완전한 개화로 가는 다리로 보며, 이는 차례로 나노기술 혁명으로 가는 다리가 될 것입니다.
모든 것은 나노봇에 관한 것
영화 "졸업"의 유명한 장면에서, 벤자민의 멘토는 단 한 마디로 그에게 경력에 대한 조언을 해줍니다. "플라스틱." 오늘날, 그 단어는 "소프트웨어"나 "생명공학"일 수 있겠지만, 앞으로 몇 십년 후에는, 그 단어는 "나노봇"일 가능성이 높습니다. 나노봇, 즉 혈구 크기의 로봇은 우리의 소화계를 급진적으로 재설계하고, 부수적으로 거의 모든 것을 재설계할 수단을 제공할 것입니다.
중간 단계에서, 소화관과 혈류 속의 나노봇은 우리에게 필요한 정확한 영양분을 지능적으로 추출하고, 우리의 개인 무선 근거리 통신망을 통해 필요한 추가 영양분과 보충제를 요청하며, 우리가 먹는 나머지 음식을 제거를 위해 통과시킬 것입니다.
이것이 미래적으로 보인다면, 지능형 기계가 이미 우리의 혈류로 들어오고 있다는 점을 명심하세요. 다양한 진단 및 치료 응용 분야를 가진 혈류 기반 "생물학적 미세전자기계 시스템"(bioMEMS)을 만들기 위한 수십 개의 프로젝트가 진행 중입니다. BioMEMS 장치는 병원균을 지능적으로 정찰하고 매우 정밀한 방식으로 약물을 전달하도록 설계되고 있습니다.
예를 들어, 시카고 일리노이대학교의 한 연구원은 7나노미터의 작은 구멍만 있는 작은 캡슐을 만들었습니다. 구멍은 인슐린이 조절된 방식으로 나오게 하지만 캡슐 안의 췌장 랑게르한스섬 세포로 항체가 침투하는 것을 막아줍니다. 이러한 나노공학 장치는 1형 당뇨병에 걸린 쥐를 치료했으며, 같은 방법론이 인간에게 효과가 없을 이유가 없습니다. 유사한 시스템은 파킨슨병 환자의 뇌에 도파민을 정확하게 전달하고, 혈우병 환자에게 응고 인자를 제공하며, 암 약물을 종양 부위에 직접 전달할 수 있습니다. 새로운 설계는 프로그램된 시간과 신체 위치에서 화물을 방출할 수 있는 최대 20개의 물질 포함 저장소를 제공합니다.
미시간대학교 전기공학과 켄살 와이즈 교수는 신경 질환을 가진 환자의 전기적 활동을 정밀하게 모니터링할 수 있는 작은 신경 탐침을 개발했습니다. 향후 설계에서는 뇌의 정확한 위치에 약물을 전달할 것으로 기대됩니다. 일본 도호쿠대학교의 이시야마 가즈시는 미세 크기의 회전 나사를 사용하여 작은 암 종양에 약물을 전달하는 마이크로머신을 개발했습니다.
샌디아 국립연구소에서 개발한 특히 혁신적인 마이크로머신은 열리고 닫히는 턱을 가진 실제 마이크로 치아가 있어 개별 세포를 포획한 다음 DNA, 단백질 또는 약물과 같은 물질을 이식할 수 있습니다. 이미 bioMEMS와 신체와 혈류로 들어갈 마이크로 및 나노 규모의 기계를 개발하기 위한 다른 접근법에 대한 최소 4개의 주요 과학 회의가 있습니다.
궁극적으로, 각 사람에게 필요한 개별화된 영양분(수백 가지의 파이토케미컬 포함)은 완전히 이해되고 쉽고 저렴하게 이용할 수 있게 될 것이므로, 우리는 더 이상 음식에서 영양분을 추출하는 데 신경 쓸 필요가 없을 것입니다. 오늘날 우리가 관계적이고 감각적인 만족을 위해 일상적으로 섹스에 참여하는 것처럼, 우리는 음식 섭취를 혈류에 영양분을 공급하는 기능과 분리할 기회를 얻게 될 것입니다.
이 기술은 2020년대에는 상당히 성숙할 것입니다. 특수 대사 나노봇에 의해 영양분이 혈류에 직접 도입될 것입니다. 무선 통신을 사용하는 혈류와 신체의 센서는 매 순간 필요한 영양분에 대한 동적 정보를 제공할 것입니다.
이 기술을 설계할 때 주요 문제는 이러한 나노봇이 신체 안팎으로 이동하는 수단이 될 것입니다. 위에서 언급했듯이, 오늘날 우리가 가진 정맥 카테터와 같은 기술은 개선의 여지가 많습니다. 나노봇 기술의 중요한 이점은 단순한 약물이나 영양 보충제와 달리 나노봇은 어느 정도 지능을 가지고 있다는 것입니다. 그들은 자신의 재고를 추적할 수 있고, 영리한 방식으로 우리 몸을 들락날락할 수 있습니다. 한 가지 시나리오는 우리가 벨트나 속옷과 같은 특수 "영양 의복"을 착용하는 것입니다. 이 의복은 피부나 다른 신체 구멍을 통해 우리 몸을 들락날락하는 영양분을 함유한 나노봇으로 가득 차 있을 것입니다.
기술 발전의 이 단계에서, 우리는 원하는 대로, 즐거움과 미식적 만족을 주는 것은 무엇이든 먹을 수 있게 될 것이며, 그럼으로써 맛, 질감, 향을 위해 제한 없이 요리 예술을 탐구할 수 있을 것입니다. 동시에, 우리는 완전히 별개의 과정을 사용하여 혈류에 최적의 영양분 흐름을 제공할 것입니다. 한 가지 가능성은 우리가 먹는 모든 음식이 이제 혈류로의 어떤 흡수 가능성과도 단절된 소화관을 통과하는 것입니다.
이것은 우리의 결장과 장 기능에 부담을 줄 것이므로, 더 정제된 접근 방식은 배설 기능을 없앨 것입니다. 우리는 작은 쓰레기 압축기처럼 작동하는 특수 제거 나노봇을 사용하여 이를 달성할 수 있을 것입니다. 영양 나노봇이 영양 의복에서 우리 몸으로 이동할 때, 제거 나노봇은 반대 방향으로 갈 것입니다. 우리는 주기적으로 영양 의복을 새것으로 교체할 것입니다. 누군가는 우리가 배설 기능에서 어느 정도 즐거움을 얻는다고 지적할 수 있지만, 대부분의 사람들은 그것 없이도 기꺼이 지낼 것이라고 저는 생각합니다.
궁극적으로 우리는 특별한 의복이나 명시적인 영양 자원을 신경 쓸 필요가 없게 될 것입니다. 계산이 결국 어디에나 편재하고 이용 가능해질 것이라는 점처럼, 기본적인 대사 나노봇 자원도 우리 환경 곳곳에 내장될 것입니다. 게다가, 이 시스템의 중요한 측면은 신체 내부에 필요한 모든 자원의 충분한 예비량을 유지하는 것이 될 것입니다. 우리의 1.0 버전 신체는 이를 매우 제한된 범위에서만 수행합니다. 예를 들어, 우리 혈액에는 몇 분 분량의 산소가, 글리코겐과 다른 저장소에는 며칠 분량의 칼로리 에너지가 저장되어 있습니다. 2.0 버전은 실질적으로 더 많은 예비량을 제공하여, 우리가 대사 자원과 훨씬 더 오랫동안 분리될 수 있게 해줄 것입니다.
일단 완성되면, 우리는 더 이상 우리 소화계의 1.0 버전이 전혀 필요하지 않게 될 것입니다. 저는 위에서 우리가 이러한 기술들을 채택하는 것이 신중하고 점진적일 것이라고 지적했습니다. 그래서 우리는 이 기술들이 처음 도입될 때 구식 소화 과정을 포기하지 않을 것입니다. 우리 대부분은 1.0 버전을 기꺼이 포기하기 전에 소화계 2.1 버전이나 심지어 2.2 버전을 기다릴 것입니다. 결국, 사람들은 1세대 워드프로세서가 도입되었을 때 타자기를 버리지 않았습니다. 사람들은 CD가 나온 후에도 수년 동안 비닐 레코드 컬렉션을 간직했습니다(저도 아직제 것이 있습니다). 사람들은 여전히 필름 카메라를 고수하고 있지만, 조류는 빠르게 디지털 카메라의 편으로 돌아서고 있습니다.
그러나 이러한 새로운 기술은 궁극적으로 우위를 점하게 되며, 오늘날 타자기를 소유한 사람은 거의 없습니다. 우리의 재설계된 신체에도 같은 현상이 일어날 것입니다. 급진적으로 재설계된 위장관에서 필연적으로 발생할 합병증을 해결하면, 우리는 점점 더 그것에 의존하게 될 것입니다.
프로그래밍 가능한 혈액
우리가 (작동 원리를 배우면서) 다양한 신체 시스템을 역설계함에 따라, 우리는 극적인 개선을 제공하는 새로운 시스템을 설계할 수 있는 위치에 서게 될 것입니다. 이미 포괄적인 개념적 재설계의 대상이 된 널리 퍼진 시스템 중 하나는 우리의 혈액입니다.
"나노의학"(분자 규모의 공학을 통해 우리의 생물학적 시스템을 재설계하는 것)의 선두 주창자 중 한 명이자 같은 이름의 책의 저자인 로버트 프라이타스는 Zyvex Corp.의 연구 과학자입니다. 프라이타스의 야심찬 원고는 우리의 생물학적 유산을 재건축하기 위한 포괄적인 로드맵입니다. 프라이타스의 설계 중 하나는 우리의 적혈구를 인공 "호흡구"로 대체(또는 증강)하는 것인데, 이는 우리가 숨을 쉬지 않고도 4시간 동안 숨을 참거나 15분 동안 최고 속도로 전력질주할 수 있게 해줄 것입니다. 우리의 대부분의 생물학적 시스템과 마찬가지로, 우리의 적혈구는 산소 공급 기능을 매우 비효율적으로 수행하며, 프라이타스는 최적의 성능을 위해 이를 재설계했습니다. 그는 인상적인 세부 사항으로 많은 물리적, 화학적 요구 사항을 해결했습니다.
이 개발이 운동 경기에서 어떻게 다루어질지 보는 것은 흥미로울 것입니다. 아마도 호흡구와 유사한 시스템의 사용은 올림픽 대회에서 금지될 것이지만, 그러면 우리는 중학교 체육관의 십대들이 일상적으로 올림픽 선수들을 능가하는 광경을 보게 될 것입니다.
프라이타스는 생물학적 혈소판보다 최대 1,000배 더 빠르게 지혈(출혈 제어)을 달성할 수 있는 마이크론 크기의 인공 혈소판을 구상하고 있습니다. 프라이타스는 항생제보다 수백 배 더 빠르게 특정 감염을 파괴하기 위해 소프트웨어를 다운로드하고, 약물 내성의 제한 없이 모든 세균, 바이러스, 진균 감염에 효과적일 나노로봇 미생물포식자(백혈구 대체물)에 대해 설명합니다.
저는 개인적으로 (현미경을 통해) 제 백혈구가 병원체를 둘러싸고 삼키는 것을 지켜보았고, 이 자연스러운 과정의 놀라운 느림에 충격을 받았습니다. 우리의 혈액을 수십억 개의 나노로봇 장치로 대체하는 것은 개발, 정제, 규제 승인의 긴 과정을 필요로 하겠지만, 우리는 이미 우리의 생물학적 신체에서 사용되는 놀랍지만 매우 비효율적인 방법보다 실질적인 개선을 설계할 개념적 지식을 가지고 있습니다.
심장을 가지든, 가지지 않든
제 타격 목록에 있는 다음 장기는 심장입니다. 그것은 놀라운 기계이지만, 여러 가지 심각한 문제가 있습니다. 그것은 수많은 고장 모드에 노출되어 있으며, 우리의 잠재적 장수에 근본적인 약점을 나타냅니다. 심장은 보통 신체의 나머지 부분보다 훨씬 먼저, 그리고 종종 매우 조기에 고장 납니다.
인공심장이 작동하기 시작하고 있지만, 더 효과적인 접근 방식은 심장을 아예 없애는 것이 될 것입니다. 프라이타스의 설계 중에는 자체 이동성을 제공하는 나노로봇 혈구 대체물이 있습니다. 혈액 시스템이 자체 이동으로 움직인다면, 중앙 집중식 펌핑에 필요한 극심한 압력의 공학적 문제를 제거할 수 있습니다. 우리가 혈액 공급으로 나노봇을 주고받는 수단을 완성함에 따라, 우리는 또한 우리 혈액 공급을 구성하는 나노봇을 지속적으로 교체할 수 있습니다.
에너지는 현미경 크기의 수소 연료전지에 의해 공급될 것입니다. 연료전지 기술을 개척하고 있는 많은 회사 중 하나인 Integrated Fuel Cell Technologies는 이미 현미경 크기의 연료전지를 만들었습니다. 그들의 1세대 설계는 집적 회로에 수만 개의 연료전지를 제공하며 휴대용 전자 기기에 전력을 공급하기 위한 것입니다.
호흡구가 산소 공급에 대한 크게 확장된 접근을 제공함에 따라, 우리는 나노봇을 사용하여 산소를 제공하고 이산화탄소를 제거함으로써 폐를 제거할 수 있는 위치에 설 것입니다. 어떤 사람은 우리가 호흡에서 즐거움을 얻는다고 지적할 수 있습니다(심지어 배설보다 더!). 이 모든 재설계와 마찬가지로, 우리는 분명히 이러한 기술이 우리의 자연 시스템을 증강하는 중간 단계를 거칠 것이므로, 우리는 두 세계의 장점을 모두 누릴 수 있습니다. 그러나 궁극적으로는 실제 호흡의 복잡성과 우리가 가는 곳마다 숨 쉴 수 있는 공기가 필요하다는 요구사항을 계속할 이유가 없을 것입니다. 우리가 정말로 호흡을 그렇게 즐겁게 느낀다면, 우리는 이 감각적 경험을 가상으로 하는 방법을 개발할 것입니다.
우리는 또한 혈액과 다른 대사 경로로 흘러 들어가는 화학 물질, 호르몬, 효소를 생산하는 다양한 장기가 필요하지 않게 될 것입니다. 우리는 이미 이러한 물질 중 많은 것의 생물학적으로 동일한 버전을 만들고 있으며, 우리는 몇 십 년 안에 모든 생화학적으로 관련된 물질을 일상적으로 만들 수 있는 수단을 갖게 될 것입니다. 이러한 물질들은(우리가 여전히 필요로 하는 한) 나노봇에 의해 전달될 것이며, 오늘날 우리의 "자연" 시스템이 하는 것처럼(예를 들어, 췌장의 랑게르한스섬 세포에 의한 인슐린 수치 조절) 필요한 수준을 유지하고 균형을 잡기 위해 지능형 생체 피드백 시스템에 의해 제어될 것입니다. 우리가 대부분의 생물학적 장기를 제거하고 있기 때문에, 이러한 물질 중 상당수는 더 이상 필요하지 않을 수 있으며, 나노로봇 시스템에 필요한 다른 자원으로 대체될 것입니다.
마찬가지로, 신장과 같이 혈액에서 불순물을 걸러내는 장기도 나노로봇 기반 제거 서비스로 대체될 수 있습니다.
우리가 어디에 있는지 고려해 보는 것이 중요합니다. 우리는 심장, 폐, 적혈구와 백혈구, 혈소판, 췌장, 갑상선과 모든 호르몬 생산 기관, 신장, 방광, 간, 하부 식도, 위, 소장, 대장, 직장을 제거했습니다. 이 시점에서 우리에게 남아 있는 것은 골격, 피부, 성기, 입과 상부 식도, 그리고 뇌입니다.
골격은 안정적인 구조물이며, 우리는 이미 그것이 어떻게 작동하는지에 대해 합리적인 이해를 하고 있습니다. 우리는 오늘날 그것의 부분을 교체하고 있지만, 이를 위한 우리의 현재 기술에는 심각한 한계가 있습니다. 상호 연결된 나노봇은 골격을 증강하고 궁극적으로 대체할 수 있는 능력을 제공할 것입니다. 오늘날 골격의 일부를 교체하려면 고통스러운 수술이 필요하지만, 내부에서 나노봇을 통해 교체하는 것은 점진적이고 비침습적인 과정이 될 수 있습니다. 인간 골격 2.0 버전은 매우 강하고 안정적이며 자가 수리가 가능할 것입니다.
우리는 간이나 췌장과 같은 많은 장기의 부재를 알아차리지 못할 것인데, 이는 우리가 그것들의 기능을 직접 경험하지 않기 때문입니다. 그러나 피부는 우리가 실제로 유지하고 싶어 하는 기관이거나, 적어도 우리는 그 기능을 유지하고 싶어 할 것입니다. 1차 및 2차 성기를 포함하는 피부는 의사소통과 쾌락의 중요한 기능을 제공합니다. 그럼에도 불구하고, 우리는 궁극적으로 물리적, 열적 환경 효과로부터 더 큰 보호를 제공하면서 친밀한 의사소통과 쾌락에 대한 우리의 능력을 향상시키는 새로운 나노공학 유연 소재로 피부를 개선할 수 있을 것입니다. 같은 관찰이 우리가 식사 행위를 경험하는 데 사용하는 소화계의 나머지 측면인 입과 상부 식도에도 적용됩니다.
인간 뇌의 재설계
역설계와 재설계 과정은 우리 몸에서 가장 중요한 시스템인 뇌도 포함할 것입니다. 뇌는 적어도 다른 모든 장기를 합친 것만큼 복잡하며, 우리 유전 코드의 약 절반이 그 설계에 할애되어 있습니다. 뇌를 하나의 기관으로 간주하는 것은 오해입니다. 그것은 실제로 우리 진화의 우연한 산물인 정교한 계층 구조로 상호 연결된 정보 처리 기관의 복잡한 집합체입니다.
인간 뇌의 작동 원리를 이해하는 과정은 이미 순조롭게 진행 중입니다. 뇌 스캐닝과 뉴런 모델링의 기본 기술은 우리의 전반적인 인간 뇌 기능에 대한 지식과 마찬가지로 기하급수적으로 확장되고 있습니다. 우리는 이미 인간 뇌를 구성하는 수백 개의 영역 중 20여 개에 대한 상세한 수학적 모델을 가지고 있습니다.
신경 이식의 시대도 순조롭게 진행 중입니다. 우리는 급속히 증가하는 뇌 영역 목록에 대해 인간 뇌와 신경계의 역설계(즉, "신경형태학적" 모델링)에 기반한 뇌 이식물을 가지고 있습니다. 성인이 되어 청각을 잃은 제 친구는 이제 청각 신경계와 직접 연결되는 장치인 인공 달팽이관 덕분에 다시 전화 통화를 할 수 있습니다. 그는 주파수 구별 수준이 천 단계인 새 모델로 교체할 계획인데, 이는 그가 다시 음악을 들을 수 있게 해줄 것입니다. 그는 지난 15년 동안 머릿속에서 같은 멜로디가 계속 재생되어 왔다며 한탄하면서 새로운 곡을 듣기를 고대하고 있습니다. 현재 설계 중인 차세대 인공 달팽이관은 "정상" 청력을 크게 뛰어넘는 수준의 주파수 구별을 제공할 것입니다.
MIT와 하버드의 연구자들은 손상된 망막을 대체할 신경 이식물을 개발하고 있습니다. 파킨슨병 환자를 위한 뇌 이식물은 뇌의 배쪽후핵과 시상하핵 영역과 직접 소통하여 이 질병의 가장 파괴적인 증상을 역전시킵니다. 뇌성마비와 다발성 경화증 환자를 위한 이식물은 배쪽외측시상과 소통하며 떨림 조절에 효과적이었습니다. 이러한 치료법을 개척하는 데 도움을 주고 있는 미국 의사 릭 트로쉬는 "뇌를 특정 신경전달물질을 증강하거나 억제하는 화학 물질을 추가하는 수프처럼 취급하는 것이 아니라, 이제 우리는 그것을 회로처럼 취급하고 있다"고 말합니다.
생물학적 정보 처리의 습식 아날로그 세계와 디지털 전자 기기 사이의 통신 브리지를 제공하기 위해 다양한 기술이 개발되고 있습니다. 독일 막스 플랑크 연구소의 연구자들은 양방향으로 뉴런과 통신할 수 있는 비침습적 장치를 개발했습니다. 그들은 개인용 컴퓨터에서 살아있는 거머리의 움직임을 제어하여 그들의 "뉴런 트랜지스터"를 시연했습니다. 유사한 기술이 거머리 뉴런을 재연결하고 간단한 논리 및 산술 문제를 수행하도록 설득하는 데 사용되었습니다. 과학자들은 현재 전자 장치와 뉴런을 연결하기 위해 반도체 물질의 작은 결정을 사용하는 "양자점"이라고 불리는 새로운 설계를 실험하고 있습니다.
이러한 발전은 신경 손상과 척수 손상이 있는 사람들의 끊어진 신경 경로를 재연결할 수 있는 가능성을 제공합니다. 오랫동안 신경은 사용하지 않으면 점차 퇴화하기 때문에 이러한 경로를 재생하는 것은 최근에 부상당한 환자에게만 가능할 것이라고 여겨졌습니다. 그러나 최근의 발견은 오래된 척수 손상 환자를 위한 신경보철 시스템의 실현 가능성을 보여줍니다. 유타대학교의 연구자들은 장기 사지마비 환자 그룹에게 다양한 방식으로 사지를 움직이도록 요청한 다음 자기공명영상(MRI)을 사용하여 그들의 뇌 반응을 관찰했습니다. 비록 그들의 사지로 가는 신경 경로가 수년 동안 비활성 상태였지만, 사지를 움직이려고 할 때 그들의 뇌 활동 패턴은 비장애인에서 관찰되는 것과 매우 유사했습니다.
따라서 우리는 마비된 사람(예: 크리스토퍼 리브)의 뇌에 의도된 움직임과 관련된 뇌 패턴을 인식하도록 프로그래밍되고 그 후 적절한 근육 움직임 순서를 자극하는 센서를 배치할 수 있을 것입니다. 근육이 더 이상 기능하지 않는 환자의 경우, 손상된 근육을 대체하기 위해 팽창과 수축을 할 수 있고 실제 또는 인공 신경에 의해 활성화될 수 있는 "나노전기기계" 시스템(NEMS)에 대한 설계가 이미 존재합니다.
우리는 사이보그가 되고 있다
우리는 기술과 점점 더 친밀해지고 있습니다. 컴퓨터는 처음에는 흰 가운을 입은 기술자들이 관리하는 냉방 장치가 있는 방에 있는 대형 원격 기계로 시작했습니다. 그 후 그들은 우리의 책상 위로, 그 다음에는 팔 아래로, 그리고 이제는 주머니 속으로 들어왔습니다. 곧, 우리는 일상적으로 그것들을 우리 몸과 뇌 안에 넣을 것입니다. 궁극적으로 우리는 생물학적인 것보다 비생물학적인 것이 더 많아질 것입니다.
심각한 질병과 장애를 극복하는 데 있어 매력적인 이점은 이러한 기술을 빠른 속도로 유지할 것이지만, 의료 적용은 단지 초기 채택 단계일 뿐입니다. 기술이 확립됨에 따라, 인간 잠재력 확장을 위해 그것들을 사용하는 데는 장벽이 없을 것입니다. 제 견해로는, 우리의 잠재력을 확장하는 것이 바로 우리 종의 주된 특징입니다.
게다가, 모든 기반 기술은 가속화되고 있습니다. 계산 능력은 지난 세기 내내 이중 지수적 속도로 성장해 왔으며, 3차원 컴퓨팅의 힘을 통해 이번 세기에도 그렇게 할 것입니다. 통신 대역폭과 뇌 역설계 속도 또한 빨라지고 있습니다. 한편, 제 모델에 따르면 기술의 크기는 10년마다 선형 차원당 5.6의 비율로 줄어들고 있으며, 이는 2020년대에 나노기술이 어디에나 있게 될 것입니다.
이번 10년이 끝날 무렵, 컴퓨팅은 우리가 가지고 다녀야 하는 별도의 기술로서 사라질 것입니다. 우리는 일상적으로 안경과 콘택트 렌즈에서 망막에 직접 쓰여지는 시야 전체를 아우르는 고해상도 이미지를 갖게 될 것입니다(국방부는 이미 워싱턴주 보셀에 본사를 둔 Microvision이라는 회사의 이와 유사한 기술을 사용하고 있습니다). 우리는 언제 어디서나 인터넷에 매우 고속으로 무선 연결될 것입니다. 이 모든 것을 위한 전자 장치는 우리 옷에 내장될 것입니다. 2010년경, 이러한 매우 개인적인 컴퓨터는 우리가 완전 몰입형 시청각 가상현실 환경에서 서로 만날 수 있게 해줄 뿐만 아니라 항상 위치 및 시간 특정 정보로 우리의 시야를 증강시켜 줄 것입니다.
2030년까지, 전자 장치는 분자 크기의 회로를 활용할 것이며, 인간 뇌의 역설계는 완료될 것이고, bioMEMS는 bioNEMS(생물학적 나노전기기계 시스템)로 진화할 것입니다. 우리 뇌의 모세 혈관을 통과하는 수십억 개의 나노봇(나노 규모의 로봇)이 서로 통신하는 것은 물론 우리의 생물학적 뉴런 및 인터넷과 통신하는 것이 일상적일 것입니다. 한 가지 적용 분야는 우리의 모든 감각을 포괄하는 완전 몰입형 가상현실을 제공하는 것입니다. 우리가 가상현실 환경에 들어가고 싶을 때, 나노봇은 실제 환경에 있는 것처럼 우리 뇌가 받을 신호로 실제 감각에서 오는 신호를 대체할 것입니다.
우리는 우리에게 익숙한 지구상의 세계뿐만 아니라 지구상의 대응물이 없는 세계를 포함하여 선택할 수 있는 다양한 가상 환경을 갖게 될 것입니다. 우리는 이러한 가상의 장소로 갈 수 있을 것이며, 비즈니스 협상에서부터 관능적 만남에 이르기까지 실제(및 시뮬레이션된) 다른 사람들과 어떤 종류의 상호작용도 할 수 있을 것입니다. 가상현실에서 우리는 외모를 바꾸고 다른 사람이 될 수 있기 때문에 단일 성격에 국한되지 않을 것입니다.
경험 전송기
"경험 전송기"는 사람들이 오늘날 웹캠에서 침실 이미지를 내보내는 것처럼 그들의 전체 감각 경험의 흐름뿐만 아니라 그들의 감정 반응의 신경학적 상관물을 웹에 내보낼 것입니다. 영화 "말코비치가 되다"의 플롯 개념처럼, 다른 사람의 감각-감정 빔에 연결하여 다른 사람이 되는 것이 어떤 느낌인지 경험하는 것이 인기 있는 소일거리가 될 것입니다. 또한 선택할 수 있는 방대한 양의 저장된 경험이 있을 것입니다. 가상 환경 설계와 저장된 완전 몰입형 경험 창조는 새로운 예술 형태가 될 것입니다.
2030년경 나노봇의 가장 중요한 적용 분야는 문자 그대로 우리의 마음을 확장하는 것이 될 것입니다. 오늘날 우리는 겨우 1000억 개의 뉴런 간 연결로 제한되어 있습니다. 우리는 나노봇 통신을 통해 가상 연결을 추가함으로써 이를 증강시킬 수 있을 것입니다. 이는 우리에게 패턴 인식 능력, 기억력, 전반적인 사고 능력을 크게 확장할 기회를 제공할 뿐만 아니라 강력한 형태의 비생물학적 지능과 직접 인터페이스할 수 있게 해줄 것입니다.
비생물학적 지능이 우리 뇌에서 발판을 마련하면(우리가 이미 넘어선 임계값), 정보 기반 기술의 가속화되는 특성처럼 기하급수적으로 성장할 것이라는 점을 주목하는 것이 중요합니다. 1인치 크기의 나노튜브 회로(실험실에서 더 작은 규모로 이미 작동하고 있음)는 인간 뇌보다 최소 100만 배는 더 강력할 것입니다. 2040년까지, 우리 지능의 비생물학적 부분은 생물학적 부분보다 훨씬 더 강력해질 것입니다. 그러나 그것은 여전히 인간-기계 문명의 일부일 것인데, 인간 지능에서 파생되었기 때문입니다. 즉, 인간(또는 인간이 만든 기계)에 의해 만들어지고 적어도 부분적으로는 인간 신경계의 역설계에 기반할 것입니다.
스티븐 호킹은 최근 독일 잡지 Focus와의 인터뷰에서 몇 십 년 내에 컴퓨터 지능이 인간을 능가할 것이라고 언급했습니다. 그는 "인공 두뇌가 인간 지능에 반대하기보다는 기여할 수 있도록 뇌와 컴퓨터 사이의 직접적인 연결을 가능하게 하는 기술을 최대한 빨리 개발해야 한다"고 주장했습니다. 호킹은 그가 추천하는 개발 프로그램이 순조롭게 진행되고 있다는 점에 위안을 얻을 수 있습니다.
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과연?
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