Наука о сложности также говорит нам, что видеть каждую деталь не нужно[39]. Мы интуитивно знаем это, потому что медицина иногда концентрируется на элементарных вопросах, таких как уровень натрия или железа, но диагностика обычно фокусируется на высоких уровнях описания: от рентгена костей до артериального давления и частоты сердечных сокращений. Чтобы понять науку о человеке, нам нужно гораздо меньшее количество данных с низких (то есть наименьших) уровней, чем кажется. Более того, сосредоточив внимание на каждом листике, ветке и дереве, мы легко можем упустить лес.
Хотя наши знания о том, как работает человеческое тело, зависят от понимания его составных частей, очень важно осознавать, как все эти части работают вместе, если мы хотим ухватить его эмерджентные свойства. Даже если мы поймем роль ДНК в клетке (в настоящее время мы понимаем лишь небольшую часть ее функций) и функцию этой клетки в органе, это не означает, что мы сможем выяснить физиологию организма, поскольку на каждую клетку влияет активность клеток других тканей, органов и систем органов. Когда речь идет о патогенах, таких как вирусы, нам также необходимо понимать их перемещение между организмами, как при пандемии. А еще есть способы, которыми организмы взаимодействуют друг с другом, будь то вирус в хозяине, человек в деревне или избирательный округ в обществе, которое само по себе является огромным субъектом. Роджер Хайфилд является соавтором целой книги Supercooperators о том, как и почему люди являются видом, наиболее склонным к сотрудничеству[40].
И даже если не брать это в расчет, на все уровни организации влияют окружающая среда, диета и образ жизни: воздействие солнечного света, стресс, фастфуд и физические упражнения. С самых первых дней моделирования физиологии человека мы обнаружили доказательства «нисходящей причинности», то есть того, как воздействие на высокие уровни организации тела может изменить способ использования генов в клетках. Мы можем быть носителями генов, повышающих риск развития диабета 2-го типа, но если мы соблюдаем здоровую диету и достаточно занимаемся спортом, болезнь может не развиться. Точно так же кто-то может нести гены, которые снижают риск развития рака легких, но постоянное курение все равно имеет катастрофические последствия. Биология человека – это больше чем просто сумма природы и воспитания.
От порядка к хаосу
Появление новых организованных атрибутов и структур из взаимодействующей системы клеток, тканей и органов в данной среде – светлая сторона теории сложности. Однако существует и темная сторона в форме так называемого динамического хаоса. Он накладывает еще одно ограничение на то, в какой степени мы можем превратить данные о человеческом теле в его понимание.
Динамический хаос – не то же самое, что случайность. На самом деле это тонкая форма порядка, освобожденная от оков периодичности и предсказуемости. Хаос может возникнуть из обманчиво простых на вид уравнений, содержащих ключевой ингредиент – нелинейность, когда изменение результата не пропорционально изменению входных данных. Примеров нелинейности предостаточно: от скачка температуры, вызывающего отключение котла, до воя, возникающего, когда микрофон подносится слишком близко к источнику звука. Нелинейность может привести к хаосу, когда точное поведение невозможно предсказать в долгосрочной перспективе.
Хаос является обычным явлением: от непредсказуемых колебаний маятника до капризов погоды[41]. Хаос таится и внутри тела. Проблема динамического хаоса заключается в том, что, если вы не вводите данные с бесконечной точностью (что невозможно), эти сложные нелинейные взаимодействия делают невозможными точные долгосрочные прогнозы. Таким образом, хотя вам не обязательно знать все о теле, чтобы его смоделировать, когда нам придется формулировать прогнозы с точки зрения вероятностей, небольшие изменения в данных могут привести к большим, непредсказуемым результатам.
Инструментальные данные
Чтобы определить, в какой степени мы хотим охватить всю сложность человеческого тела и сделать первый шаг к виртуальному двойнику, нам нужно думать о данных как об инструменте, а не о репрезентации. По той же причине карты различаются в деталях в зависимости от цели их применения: путешественнику необходимо видеть каждое поле и тропинку, а пилоту самолета нужна карта местности, аэропортов, воздушных пространств и маяков. Точно так же уровень детализации, который нам необходим, чтобы сделать первый шаг к созданию виртуального человека, зависит от того, какие задачи мы хотим решить.
40
Nowak, M. A. & Highfield, R. Supercooperators: Altruism, Evolution, and Why We Need Each Other to Succeed (Canongate, 2011).
41
Toker, D., Sommer, F. T. & D’Esposito, M. A simple method for detecting chaos in nature. Commun. Biol. (2020). https://doi.org10.1038/s42003-019-0715-9.