Каковы возможные характеристики биоцифровой системы? Основываясь на первоначальных сигналах, характеристики биоцифровой системы могут включать: - демократизацию - децентрализацию - географическое распространение - масштабируемость - настраиваемость - зависимость от данных Ниже описываются все потенциальные характеристики биоцифровой системы и их потенциальное влияние.
Демократизация
До недавнего времени клеточная биология и биотехнология в основном разрабатывались и производились в стерильных лабораториях и на специализированных заводах с использованием дорогостоящего оборудования и опыта.
Теперь достижения в области программного обеспечения и оборудования снимают эти ограничения с бионаук и биотехнологического производства. Возможность удаленного управления системами и передачи наборов инструкций в цифровой форме, а также более высокий уровень автоматизации перемещают биологическое производство ближе к потребителям.
Например, заказываемые по почте биоинженерные комплекты или наборы CRISPR позволяют биохакерам приобретать и практиковать генетическое изменение дома. Ряд относительно доступных онлайн-опций для потребителей включает «Набор для начинающих генетического дизайна» за 30 долларов США, позволяющий новичку вставить ген в медузу, чтобы она светилась, не вставая с кухонного стола.50 Другой набор CRISPR позволяет покупателям вносить изменения в геном бактерий, которые могут размножаться, за 159 долларов США.51 Третий набор для начинающих «молекулярной биологии и генной инженерии» стоит менее 170 долларов США.52
Снижение стоимости секвенирования генома — еще один пример того, что биотехнологии становятся более доступными. Первое полное секвенирование генома (чтение всех 3 миллиардов пар оснований) в 2003 году заняло 13 лет и стоило более 3 миллиардов долларов США. К 2016 году цена упала примерно до 1000 долларов США. В июле 2019 года стоимость процедуры составляла 599 долларов США, а компания Veritas Genetics, занимающаяся персональной генетикой, прогнозирует, что к 2022 году она снизится до менее 200 долларов США.53 В результате появился потребительский рынок генотипирования (которое секвенирует менее 1% генома), призванный поддержать людей, интересующихся своим наследием или получением целевой информации о здоровье, типичным примером которого являются такие сервисы, как 23andme.com.
Децентрализация
Мы можем увидеть более децентрализованное производство по мере увеличения возможностей синтетической биологии. Продукты, которые необходимо было создавать или извлекать в определенном географическом месте, можно было бы производить более широко, поскольку люди становятся лучше в сборке — или выращивании — органических и неорганических соединений с помощью более быстрых, дешевых и настраиваемых химических и биологических процессов.
Это включает в себя возможность создавать продукты питания и конструировать мясо без необходимости в пахотных землях.54 Выращенное в лаборатории мясо — клетки, которые развиваются для производства мышечных клеток и культивируемого мяса в контролируемой среде — может стать переломным моментом в децентрализации множества отраслей от сельского хозяйства до судоходства.
Японская биотехнологическая компания Spiber разработала генетически модифицированный белок под названием Brewed Protein55, который можно использовать в качестве текстиля в индустрии моды или как прочный материал в строительной и автомобильной промышленности. А биомасса, произведенная локально биореакторами на основе водорослей56, улавливающими углекислый газ, может быть преобразована в такие продукты, как топливо, пластик и косметика.
Географическое распространение
Децентрализация может позволить экономикам, испытывающим нехватку природных ресурсов, конкурировать с богатыми ресурсами странами за производство товаров, используя биоцифровые технологии для производства материалов, которые ранее приходилось импортировать.
Растущий интерес к исследованиям с открытым исходным кодом и общедоступным исследованиям может способствовать быстрому географическому распространению. В более общем плане, распространение биоцифровых знаний может происходить быстро, если есть готовность делиться информацией. Некоторые исследователи разрешают доступ ко всем своим данным. Например, пионеры биоинженерии из Вашингтонского университета коммерциализируют недавние прорывы в области 3D-органов. Через свою компанию Volumetric они сделали все исходные данные из своих экспериментов с 3D-печатными сосудистыми сетями общедоступными.57
Масштабируемость
Быстрое масштабирование возможно как в цифровом, так и в биологическом мире. Данные можно быстро копировать, а простые биологические организмы, как правило, легко воспроизводятся. Это означает, что дополнительная единица продукции в обеих областях может быть создана быстро и легко.
Другими словами, биоцифровая экономика может характеризоваться очень низкими предельными издержками производства. При условии конкуренции между поставщиками эта характеристика может значительно снизить стоимость многих биоцифровых товаров или услуг для потребителей.
Низкие предельные издержки производства и простота тиражирования также означают, что инновации в биоцифровой экономике конвергенции могут быть высокомасштабируемыми.
Настройка
Биологические системы одновременно просты и сложны. Как динамические системы, они могут реагировать непредвиденными способами или вызывать множественные воздействия, которые нелегко отделить. Эта сложность является особенностью биологических систем, а не ошибкой, поскольку она означает, что системы могут быть высокоадаптируемыми и разнообразными. Это говорит о том, что может быть много путей к получению желаемых результатов и, следовательно, потенциал для высокой степени настройки.
Подходы к производству и устройства могут использовать эту сложность для получения нескольких индивидуальных биологических результатов из отдельных систем. Например, экономия на масштабе позволяет компаниям, разрабатывающим синтетическую биологию, производить сотни различных организмов и результатов с помощью схожих процессов.58
В контексте здравоохранения один из примеров биологической сложности отражается в нашем расширяющемся понимании человеческого микробиома — триллионов нечеловеческих бактерий, живущих в наших телах и на них, которые, по оценкам, равны или превосходят наши собственные человеческие клетки. Наш микробиом влияет на множество различных аспектов нашей жизни, от пищеварения до настроения и запаха тела. Биоцифровые терапии, нацеленные на микробиомы, персонализированные для максимальной эффективности, могут появиться первыми.
Опора на данные
Технологии и приложения, в которых реализована биоцифровая конвергенция, не смогут работать без большого количества данных. Например, область биоинформатики использует цифровые инструменты и анализ данных для понимания биологических систем,59 включая развертывание алгоритмов глубокого обучения для анализа изображений клеток с целью обнаружения закономерностей, которые люди не смогли бы распознать.60 Такие методы, как секвенирование генов следующего поколения, требуют огромных объемов данных, что создает новые проблемы с обменом, архивированием, интеграцией и анализом этих данных.61
Прогнозируется, что мировой рынок биоинформатики вырастет с 7,73 млрд долларов США в 2018 году до 13,50 млрд долларов США в 2023 году при совокупном годовом темпе роста 14,5%.62 Темпы роста данных для обеспечения этого расширения могут превзойти этот показатель.
Требуемые данные сильно различаются. Вверх по течению производственных процессов данные также могут быть важным активом в виде геномов, фенотипов и экологических контекстов разнообразного набора людей и широкого спектра уникальных организмов. Биоразведка уже является важным аспектом разработки лекарств и может повысить свою значимость — и спровоцировать больше споров в здравоохранении.63
Поэтому полный потенциал биоцифровой конвергенции может потребовать постоянного потока данных. Сбор, управление, обмен и регулирование этих данных могут стать ресурсоемким процессом и более развитой отраслью сами по себе.
Каковы некоторые первоначальные политические вопросы?
Динамика биоцифрового мира, описанная выше — демократизация, децентрализация, географическое распространение, масштабируемость, настройка и зависимость от данных — может потребовать от отдельных лиц, правительств, организаций и промышленности изменить способ их работы. Policy Horizons изучит потенциальные последствия биоцифровой конвергенции в предстоящем углубленном исследовании прогнозирования. В следующем разделе освещаются некоторые первоначальные политические вопросы, касающиеся экономической, социальной, экологической, геополитической и управленческой сфер.
Экономика
Могут ли традиционные конкурентные преимущества, основанные на ресурсах, исчезнуть? Производственные системы — их структура, кто их контролирует и кто получает выгоду от их стоимости — могут заметно измениться во время биоцифровой конвергенции.
Спрос на многие традиционные товары, включая сырье, может упасть, если мы разработаем биологически полученные альтернативы. Переход к распределенному биоинженерному производству может снизить главенство земли или другого распределения природных ресурсов между странами и регионами.
Демократизация и децентрализация производства могут бросить вызов странам, регионам, сообществам и предприятиям, которые полагались на скудные природные ресурсы или уникальные географические факторы для производства товаров и услуг. Производители, которые полагаются на близость или особый доступ к в настоящее время скудным ресурсам, могут оказаться под давлением необходимости разрабатывать или внедрять новые технологии и подходы64, чтобы оставаться конкурентоспособными. Необходимо ли адаптировать системы образования и обучения для устранения потенциальных пробелов в навыках? Производство и конечное использование биоцифровых технологий могут стать проще, но их проектирование и разработка могут оставаться технически сложными. Как цифровые, так и биологические навыки могут стать востребованными по мере прогресса биоцифровой конвергенции, и те, кто может действовать на стыке этих двух, могут быть очень востребованы. Спрос на таланты может превысить предложение, по крайней мере временно. Как могут выглядеть структуры защиты данных и интеллектуальной собственности в биоцифровую эпоху? Потенциальное влияние биоцифровых услуг может подстегнуть сдвиги в национальных или глобальных режимах прав интеллектуальной собственности, особенно в ответ на появляющиеся прорывные методы лечения, инновации в сельском хозяйстве, которые особенно важны для продовольственной безопасности, и подходы, которые могут смягчить изменение климата.
Правила интеллектуальной собственности и защиты данных могут стать узкими местами в биоцифровом мире, как стимулируя, так и ограничивая инновации. В качестве альтернативы, демократизированный доступ к биоцифровым инструментам может способствовать воспроизводству многих фирменных биоцифровых инноваций с использованием параллельных, но различных подходов, увеличивая конкуренцию и уменьшая ренту, генерируемую интеллектуальной собственностью. Как политика может способствовать созданию конкурентной деловой среды в биоцифровом мире? Платформы могут играть важную роль в мире, где биологические и цифровые системы тесно связаны, как это было с онлайн-рекламой, социальными сетями и электронной коммерцией. Политика в отношении данных может повлиять на то, будут ли крупные организации иметь преимущество в биоцифровой экономике, основанное на исключительных возможностях доступа, покупки, управления и защиты больших объемов данных.
Зависящая от данных природа биоцифровой конвергенции означает, что спрос на данные может существенно возрасти — особенно данные о людях, животных, растениях и бактериях. Крупные платформы потенциально могут собирать и контролировать большие объемы информации о людях, их контексте и природном мире. Некоторые платформы могут попытаться получить ценность, управляя закрытой биоцифровой экосистемой.
«Будущее уже не то, что было раньше»
Биоцифра может разворачиваться множеством способов, и будущее, в котором биоцифра станет частью человеческого существования, может быть совсем другим. Следующие повествования, хотя и гипотетические, описывают сценарии, которые могут возникнуть по мере сближения биологических и цифровых систем. _____________________________ Радикальное продление жизни: после десятилетия моделирования биохимии человека с использованием машинного обучения азиатская компания стала первой, кто разработал и запатентовал радикальную терапию продления жизни. Основанная на изменении генома человека в клетках по всему телу, терапия резко замедляет клеточную деградацию, добавляя пользователям до 15 лет здоровой жизни, но эффективна только для людей моложе 40 лет. Лечение продается по всему миру по цене 10 миллионов долларов США за курс. Более 5000 пациентов регистрируются на лечение в течение первого месяца после объявления, включая, как сообщается, 120 канадцев. Вдохновлено: отчетом Barclays Beyond 100 о долголетии65(https://privatebank.barclays.com/news-and-insights/beyond-100/beyond-100-impact-of-longevity-on-family-future-and-investments/) _____________________________ Еда, адаптированная под вашу уникальную пищеварительную систему: одна из самых быстрорастущих компаний в секторе продуктов питания использует анализ микробиома для создания персонализированных и динамичных планов питания. Разрабатывая еду точно для вашего тела — и триллионы нечеловеческих организмов, которые входят в состав вашего микробиома — MyBestBiome обещает, что у вас будет больше энергии и вы будете чувствовать себя лучше. Кроме того, 90% животного белка получаются устойчивым образом из специально выведенных насекомых. В чем подвох? Вы должны предоставить компании доступ и права на данные обо всем вашем биоме, чтобы получить продукт и его предполагаемые преимущества для здоровья. Вдохновлено: Диеты должны быть персонально адаптированы к вашему кишечному микробиому, говорится в исследовании, Food Design To Feed the Human Gut Microbiota66(https://www.abc.net.au/news/science/2015-11-20/diets-should-be-tailored-to-persons-gut-microbiome-study/6956436, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5951603/) _____________________________ Кошмар Neurotech: У ведущего канадского супермаркета плохой год. Он оказался втянут в скандал из-за нескольких особенностей своей программы лояльности. Программа «Your Choice» предлагает специальные скидки и упреждающий заказ, если вы предоставите ей полный доступ к своему «цифровому близнецу» — по сути, предоставив ей полный доступ к вашей жизни и деятельности. Утечка внутреннего отчета предполагает, что эти данные используются в сочетании с навязчивыми нейротехнологиями, чтобы побудить участников потреблять больше. В центре скандала тот факт, что супермаркет по сути продает доступ к разуму участников «Your Choice», передавая на аутсорсинг целенаправленную манипуляцию потребителями в огромных масштабах. Вдохновлено: К новым правам человека в эпоху нейронауки и нейротехнологий67(https://lsspjournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40504-017-0050-1)
Социальное
Могут ли социальные установки измениться в сторону здоровья и образа жизни? Что значит быть здоровым, может измениться во время биоцифровой конвергенции, повлияв на социальные отношения. Сегодня здоровье в основном ассоциируется со способностью избегать болезней и заниматься полным спектром человеческой деятельности.
В биоцифровой конвергенции подробные опосредованные знания о человеческом теле, микробиоме и биологических функциях могут создать новые возможности для понимания и влияния на наше здоровье. Максимизация здоровья может включать широкий спектр более точных поведенческих и связанных с питанием вмешательств. По мере того, как данные становятся более доступными, здоровье может стать символом статуса. Доступ и финансирование ноотропов (препаратов для улучшения работы мозга) могут поднять вопросы социальной политики.
В то время как достижения могут значительно улучшить здоровье, некоторые могут воспринимать улучшенные биоцифровые технологии как способ смягчения последствий нездорового образа жизни. Какие политики могут помочь решить проблему неравенства в сфере здравоохранения? Биоцифровая конвергенция может ускорить разработку технологий, которые повышают человеческие возможности выше нормы, будь то с помощью лекарств, пищевых добавок, протезов или нейротехнологий. Неравномерный доступ к дорогостоящим технологиям может еще больше усугубить экономическое неравенство.
Хотя неравномерный доступ может повлиять на обездоленные и уязвимые группы, демократизация биоцифровых медицинских продуктов и услуг может компенсировать часть этого разрыва. Например, если мы сможем производить спасающие или улучшающие жизнь лекарства безопасно, надежно и дешево, неравенство в сфере здравоохранения может соответственно уменьшиться. Какие политики могут способствовать укреплению доверия между партнерами и заинтересованными сторонами? Биоцифровая конвергенция опирается на широкий спектр биологических данных, которые могут изменить то, как граждане относятся к компаниям, предоставляющим услуги. Отношения между фирмами и отдельными лицами могут потребовать более высокого уровня доверия, поскольку фирмы ищут доступ к весьма интимным данным о нашей жизни и телах.
Например, человеческие «цифровые близнецы» могут стать ценными активами за пределами здравоохранения. Социальным службам, системе правосудия, экологическим службам и поставщикам образовательных услуг может потребоваться доверие, управление и действия в отношении все более интимных данных, которые касаются людей и окружающего их мира.
Общественно приемлемая политика в отношении данных может иногда способствовать биоцифровой конвергенции, а иногда создавать препятствия. Легкость, с которой многие стороны могут извлекать или использовать персональные данные, связанные с геномом, биомом, маркерами здоровья и контекстом отдельного человека, может создать новые требования к регулированию, выходящие за рамки существующих законов о защите личной медицинской информации. Поскольку генетическое секвенирование становится дешевле и более распространенным, проблемы конфиденциальности, которые в значительной степени ограничивались системой правосудия и страховыми практиками, могут возникнуть в других областях человеческой деятельности.
Повсеместное генетическое секвенирование может иметь последствия для конфиденциальности и согласия для семей и сообществ, учитывая, что ДНК-тест одного человека предоставляет информацию о его биологических родственниках. Коренные общины на протяжении десятилетий были лидерами в разработке ориентированной на сообщество этики исследований, особенно касающихся генетической и медицинской информации.68 Правительствам, возможно, следует выйти за рамки индивидуальной конфиденциальности и рассмотреть концепцию коллективной конфиденциальности, особенно когда генетические данные могут повлиять на права или свободы других лиц.
Экология
Какие изменения могут произойти в землепользовании и природной среде? Биоцифровая конвергенция может изменить наши инструменты и ценности, связанные с землей и природной средой.
Если спрос сместится от некоторых традиционно производимых видов сырья, цены на их ресурсы могут смягчиться, что приведет к изменениям в землепользовании. Промышленные районы могут вырасти в цене за счет сельскохозяйственных земель, в то время как районы с особым биоразнообразием могут обрести новую ценность и значимость, если они предложат данные, экологические услуги и сырье для биоразведки.
Масштаб климатической проблемы может сделать геоинженерию и биоинженерию более привлекательными и осуществимыми. Выпуск индивидуальных микроорганизмов может помочь сделать торфяники более эффективными в поглощении углекислого газа.69
Биоцифра может изменить траекторию в сторону устойчивости и круговой экономики, более эффективно используя материалы и снижая воздействие производства и добычи ресурсов на окружающую среду. Например, Fraunhofer IGB разработала новый подход к производству биопластиков, которые являются биоразлагаемыми и безопасными для использования в пищу. Получающиеся в результате неорганико-органические гибридные полимеры предотвращают воздействие газов и паров на пищевые продукты и могут применяться как для биопластмассовой, так и для бумажной упаковки, что позволяет полностью биоразлагаемым продуктам с покрытием (например, для упаковки еды на вынос).70
Геополитика
Какая политика необходима для конкуренции в глобальном биоцифровом мире? Экономические преимущества биоцифровой конвергенции уже стимулируют национальную конкуренцию, а также усилия по защите отраслей и предотвращению иностранных поглощений отечественных инноваций в некоторых странах. Например, ряд сделок с участием иностранных инвесторов в американских биотехнологических фирмах потерпел крах после того, как в 2018 году Конгрессом были подписаны поправки к Закону об управлении обзором рисков иностранных инвестиций. Поправки, администрируемые Комитетом по иностранным инвестициям в США, ограничивают международные инвестиции в американские биотехнологические фирмы.71
Страны также могут начать конкурировать на основе строгости и скорости получения регулирующих разрешений. Некоторые страны могут попытаться привлечь инвестиции, предлагая нормативную среду, благоприятствующую быстрому биоцифровому прогрессу, потенциально за счет преобладающих биоэтических норм и практик, применяемых в других местах. Что необходимо для защиты безопасности граждан в биоцифровом мире? Синтетическая биология может включать множество технологий двойного назначения, потенциально применяемых как в гражданских, так и в военных целях. Микроорганизмы могут производить болезнетворные агенты или токсины. Управление вредоносным использованием технологий, особенно тех, которые распределены, в биоцифровом мире уже является проблемой.72
Биологическая безопасность может быть важна в мире, который зависит от биоцифровых систем. Например, инициатива Safe Genes DARPA направлена на разработку инструментов для контроля, противодействия и, возможно, отмены последствий редактирования генома, включая генные драйвы, в биологических системах.73
Существует также потенциал для вредоносного, безрассудного или случайного выпуска смертельных лабораторных вирусов. Например, вирусолог из Университета Альберты смог использовать методы синтетической биологии для воссоздания лошадиной оспы (вируса, похожего на оспу), сшивая ДНК, заказанную по почте, чтобы соответствовать последовательности генома лошадиной оспы, опубликованной в 2006 году.74
Управление
Как регулирование и разработка политики могут учитывать общественные опасения по поводу биоцифровых достижений? Существует важное различие между тем, что технологически возможно, и тем, что социально приемлемо. Биоцифровая конвергенция может выявить пробелы и отставания в политике и регулировании как внутри правительств, так и между ними. Она также может предоставить возможности для новых интегрированных и гибких нормативных подходов к биоцифровым системам, подобно другим новым технологиям, которые позволяют системам управления быть более гибкими.75
Социальная лицензия может иметь решающее значение для пути технологических и нормативных разработок, особенно когда она связана с воспроизводством человека и продовольственными системами. Например, различия в правовом и социальном ответе на ГМ-культуры, обусловленные различными философскими подходами к управлению рисками и различной динамикой власти между частным и государственным секторами, привели к очень разным нормативным средам между Северной Америкой и Европой.76 Нормативные барьеры для входа могут повлиять на более мелких операторов, особенно в сферах продовольствия и здравоохранения, которые строго регулируются и основаны на юрисдикциях.
Социальные опасения часто влияют на нормативные системы и процессы реформ, особенно в отношении безопасности, ценообразования, доступа и трудовых прав. А социальная лицензия часто может быть более мощным стимулом, чем правовые средства или принуждение, в обеспечении соблюдения требований.77 Взгляды на биоцифровые технологии могут различаться в разных группах, а многочисленные этические традиции, включая взгляды и знания коренных народов78, могут помочь сформировать продуманные ответы. Подходит ли текущая налоговая структура для биоцифрового мира? Характеристики цифровой сферы могут распространиться на биоцифровую сферу, что затруднит отслеживание и сбор налогов. Это, в свою очередь, может создать проблемы относительно того, что облагается налогом и в какой юрисдикции79. Ценность потенциального лицензирования биоцифрового товара исходит из его компонентов, а не из совокупного конечного продукта. Это может ограничить возможности властей оценивать и взимать налог с продажи конечного продукта, потенциально снижая общий объем поступлений налога на добавленную стоимость. Необходимо ли переоценивать государственные финансовые системы, чтобы они были устойчивыми в биоцифровом мире? Помимо преимуществ более долгой жизни, увеличение продолжительности жизни может бросить вызов налоговой, социальной безопасности, здравоохранению и жилищным системам, если преимущества для здоровья от биоцифровой конвергенции будут значительными. Пенсионные фонды, расходы на государственное здравоохранение и жилье для пожилых людей могут иметь как положительные, так и отрицательные последствия. Вопросы, связанные с политикой, возникающие в результате биоцифровой конвергенции
Экономические
- Могут ли традиционные конкурентные преимущества, основанные на ресурсах, исчезнуть? - Необходимо ли адаптировать системы образования и обучения для устранения потенциальных пробелов в навыках? - Как могут выглядеть структуры владения данными и интеллектуальной собственности в биоцифровую эпоху? - Как политика может способствовать созданию конкурентной деловой среды в биоцифровом мире? Социальные - Какая политика может способствовать укреплению доверия между заинтересованными сторонами? - Какая политика может помочь избежать потенциального роста неравенства в области здравоохранения? - Может ли произойти сдвиг в общественном отношении к здоровью и образу жизни? Экологические - Какие изменения могут произойти в землепользовании и природной среде? Геополитические - Какая политика необходима для конкуренции в глобальном биоцифровом мире? - Что необходимо для защиты безопасности граждан в биоцифровом мире?
Заключение
- Мы можем оказаться на пороге долгосрочной биоцифровой трансформации нашей экономики, общества, институтов и окружающей среды. Эта биоцифровая конвергенция может нарушить то, как мы производим и потребляем товары и услуги, взаимодействуем друг с другом, поддерживаем и улучшаем наши тела, получаем и обрабатываем данные, принимаем решения и управляем нашим местом в экосистемах.
В конце 1970-х и начале 1980-х годов канадцы и политики начали понимать, что цифровая эпоха уже близко. Первопроходцы воспользовались возможностями, осознали проблемы и инициировали искусную политику, которая приносила пользу на протяжении десятилетий. Сейчас может быть время сделать аналогичные инвестиции и принять продуманные решения, чтобы провести Канаду через начало биоцифровой конвергенции.
Policy Horizons рассчитывает на сотрудничество с партнерами и заинтересованными сторонами для разработки политически значимого прогнозирования в этой области.
Благодарности
Policy Horizons возглавляет область форсайта, называемую биоцифровой конвергенцией. Этот обзорный документ является начальной основой для предстоящего углубленного исследования форсайта. По мере появления этой новой области мы продолжим изучать вероятные будущие биоцифровой конвергенции и политические вопросы, которые могут возникнуть.
Команда проекта по исследованию биоцифровой конвергенции
Маркус Баллингер, менеджер Стеффен Кристенсен, старший аналитик форсайта Николас Дэвис, SWIFT Partners Sàrl Кристель Ван дер Элст, генеральный директор Пьер-Оливье ДеМарше, аналитик форсайта Авалин Диотт, аналитик форсайта Эрик Уорд, старший директор >>Marcus Ballinger, Manager Steffen Christensen, Senior Foresight Analyst Nicholas Davis, SWIFT Partners Sàrl Kristel Van der Elst, Director General Pierre-Olivier DesMarchais, Foresight Analyst Avalyne Diotte, Foresight Analyst Eric Ward, Senior Director
[10] Hyojin Kim, Daniel Bojar, and Martin Fussenegger. “A CRISPR/Cas9-based central processing unit to program complex logic computation in human cells”, PNAS April 9, 2019, https://doi.org/10.1073/pnas.1821740116
[11] Nethaji J.Gallage and Birger Lindberg Møller. “Vanillin–Bioconversion and Bioengineering of the Most Popular Plant Flavor and Its De Novo Biosynthesis in the Vanilla Orchid.” Molecular Plant Volume 8, Issue 1, 5 January 2015: 40-57. https://doi.org/10.1016/j.molp.2014.11.008
[12] The belief that “living organisms are fundamentally different from non-living entities because they contain some non-physical element or are governed by different principles than are inanimate things.” https://en.wikipedia.org/wiki/Vitalism
[32] Paul F. South et al. “Synthetic glycolate metabolism pathways stimulate crop growth and productivity in the field”. Science. Vol 363, Issue 6422, (January 2019)
[37] Xufeng Liu et al. “Modular engineering for efficient photosynthetic biosynthesis of 1-butanol from CO2 in cyanobacteria”. Energy and Environmental Science, 2019.
[39] Christian Dunn, Nathalie Fenner, Anil Shirsat and Chris Freeman, “Options for Geoengineering the Climate via Microorganisms: A Peatland Case Study”, (2016). https://www.caister.com/hsp/abstracts/climate/12.html “Climate Change and Microbial Ecology: Current Research and Future Trends”, Caister Academic Press, U.K., (2016) 185-200. https://doi.org/10.21775/9781910190319.12
[43] Wang Wei Lee et al. “A neuro-inspired artificial peripheral nervous system for scalable electronic skins”. Science Robotics, Vol. 4, Issue 32, July 17, 2019.
[59] “Introduction to Bioinformatics. In: Yousef M., Allmer J. (eds miRNomics: MicroRNA Biology and Computational Analysis. Methods in Molecular Biology (Methods and Protocols)”, vol 1107. Humana Press, Tolga Can. (2014)
[63] Bioprospecting – the search for naturally occurring chemical compounds and biological material – is an activity currently applied to non-human organisms. The importance of large datasets related to the biology and behaviour of individuals means that bioprospecting could be extended to humans as well, with researchers and firms actively looking to sample specific racial, ethnic or cultural groups for specific genes or micro-biome characteristics. Padma Nambisan. “Protection of Traditional Knowledge Associated with Genetic Resources. In: An Introduction to Ethical, Safety and Intellectual Property Rights Issues in Biotechnology.” 345-356. (2017) https://doi.org/10.1016/B978-0-12-809231-6.00016-8.
[64] “Process development in photobioreactors”, Fraunhofer IGB, accessed August 5, 2019 https://www.igb.fraunhofer.de/en/research/ competences/environmental-iotechnology/microalgae/processdevelopment-in-photobioreactors.html
[68] The First Nations Principles of OCAP®, First Nations Information Governance Centre, accessed October 9, 2019. https://fnigc.ca/OCAP
[69] Christian Dunn, Nathalie Fenner, Anil Shirsat and Chris Freeman. “Options for Geoengineering the Climate via Microorganisms: A Peatland Case Study. In: Climate Change and Microbial Ecology: Current Research and Future Trends (Edited by: Jürgen Marxsen).” Caister Academic Press, U.K. (2016): 185-200. https://doi.org/10.21775/9781910190319.12
[72] “A Proposed Framework for Identifying Potential Biodefense Vulnerabilities Posed by Synthetic Biology: Interim Report”, National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. Washington, DC: The National Academies Press. (2017) https://doi.org/10.17226/24832
[77] Neil Gunningham, Robert A. Kagan and Dorothy Thornton. “Social License and Environmental Protection: Why Businesses Go Beyond Compliance.” Law and Social Inquiry, Volume 29, Issue 2 Spring 2004: 307-341 https://doi.org/10.1111/j.1747-4469.2004.tb00338.x
[78] New Zealand’s requirement to take Maori perspectives into account in regulating gene editing, described in M. Hudson, A. Mead, D. Chagné, N. Roskruge, S. Morrison, P. Wilcox, A. Andrew. “Indigenous Perspectives and Gene Editing in Aotearoa New Zealand.” Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, Volume 7, 2019 https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbioe.2019.00070/full
[79] “In a world of 3D printing, how will you be taxed?”, EY Global, 26 April 2018, https://www.ey.com/en_gl/trust/in-a-world-of-3d-printing–how-will-you-be-taxed
CoolMeNation
:Hope AND Change
Изучение биоцифровой конвергенции - Продолжение
Основываясь на первоначальных сигналах, характеристики биоцифровой системы могут включать:
- демократизацию
- децентрализацию
- географическое распространение
- масштабируемость
- настраиваемость
- зависимость от данных
Ниже описываются все потенциальные характеристики биоцифровой системы и их потенциальное влияние.
Демократизация
До недавнего времени клеточная биология и биотехнология в основном разрабатывались и производились в стерильных лабораториях и на специализированных заводах с использованием дорогостоящего оборудования и опыта.Теперь достижения в области программного обеспечения и оборудования снимают эти ограничения с бионаук и биотехнологического производства. Возможность удаленного управления системами и передачи наборов инструкций в цифровой форме, а также более высокий уровень автоматизации перемещают биологическое производство ближе к потребителям.
Например, заказываемые по почте биоинженерные комплекты или наборы CRISPR позволяют биохакерам приобретать и практиковать генетическое изменение дома. Ряд относительно доступных онлайн-опций для потребителей включает «Набор для начинающих генетического дизайна» за 30 долларов США, позволяющий новичку вставить ген в медузу, чтобы она светилась, не вставая с кухонного стола.50 Другой набор CRISPR позволяет покупателям вносить изменения в геном бактерий, которые могут размножаться, за 159 долларов США.51 Третий набор для начинающих «молекулярной биологии и генной инженерии» стоит менее 170 долларов США.52
Снижение стоимости секвенирования генома — еще один пример того, что биотехнологии становятся более доступными. Первое полное секвенирование генома (чтение всех 3 миллиардов пар оснований) в 2003 году заняло 13 лет и стоило более 3 миллиардов долларов США. К 2016 году цена упала примерно до 1000 долларов США. В июле 2019 года стоимость процедуры составляла 599 долларов США, а компания Veritas Genetics, занимающаяся персональной генетикой, прогнозирует, что к 2022 году она снизится до менее 200 долларов США.53 В результате появился потребительский рынок генотипирования (которое секвенирует менее 1% генома), призванный поддержать людей, интересующихся своим наследием или получением целевой информации о здоровье, типичным примером которого являются такие сервисы, как 23andme.com.
Децентрализация
Мы можем увидеть более децентрализованное производство по мере увеличения возможностей синтетической биологии. Продукты, которые необходимо было создавать или извлекать в определенном географическом месте, можно было бы производить более широко, поскольку люди становятся лучше в сборке — или выращивании — органических и неорганических соединений с помощью более быстрых, дешевых и настраиваемых химических и биологических процессов.Это включает в себя возможность создавать продукты питания и конструировать мясо без необходимости в пахотных землях.54 Выращенное в лаборатории мясо — клетки, которые развиваются для производства мышечных клеток и культивируемого мяса в контролируемой среде — может стать переломным моментом в децентрализации множества отраслей от сельского хозяйства до судоходства.
Японская биотехнологическая компания Spiber разработала генетически модифицированный белок под названием Brewed Protein55, который можно использовать в качестве текстиля в индустрии моды или как прочный материал в строительной и автомобильной промышленности. А биомасса, произведенная локально биореакторами на основе водорослей56, улавливающими углекислый газ, может быть преобразована в такие продукты, как топливо, пластик и косметика.
Географическое распространение
Децентрализация может позволить экономикам, испытывающим нехватку природных ресурсов, конкурировать с богатыми ресурсами странами за производство товаров, используя биоцифровые технологии для производства материалов, которые ранее приходилось импортировать.Растущий интерес к исследованиям с открытым исходным кодом и общедоступным исследованиям может способствовать быстрому географическому распространению. В более общем плане, распространение биоцифровых знаний может происходить быстро, если есть готовность делиться информацией. Некоторые исследователи разрешают доступ ко всем своим данным. Например, пионеры биоинженерии из Вашингтонского университета коммерциализируют недавние прорывы в области 3D-органов. Через свою компанию Volumetric они сделали все исходные данные из своих экспериментов с 3D-печатными сосудистыми сетями общедоступными.57
Масштабируемость
Быстрое масштабирование возможно как в цифровом, так и в биологическом мире. Данные можно быстро копировать, а простые биологические организмы, как правило, легко воспроизводятся. Это означает, что дополнительная единица продукции в обеих областях может быть создана быстро и легко.Другими словами, биоцифровая экономика может характеризоваться очень низкими предельными издержками производства. При условии конкуренции между поставщиками эта характеристика может значительно снизить стоимость многих биоцифровых товаров или услуг для потребителей.
Низкие предельные издержки производства и простота тиражирования также означают, что инновации в биоцифровой экономике конвергенции могут быть высокомасштабируемыми.
Настройка
Биологические системы одновременно просты и сложны. Как динамические системы, они могут реагировать непредвиденными способами или вызывать множественные воздействия, которые нелегко отделить. Эта сложность является особенностью биологических систем, а не ошибкой, поскольку она означает, что системы могут быть высокоадаптируемыми и разнообразными. Это говорит о том, что может быть много путей к получению желаемых результатов и, следовательно, потенциал для высокой степени настройки.Подходы к производству и устройства могут использовать эту сложность для получения нескольких индивидуальных биологических результатов из отдельных систем. Например, экономия на масштабе позволяет компаниям, разрабатывающим синтетическую биологию, производить сотни различных организмов и результатов с помощью схожих процессов.58
В контексте здравоохранения один из примеров биологической сложности отражается в нашем расширяющемся понимании человеческого микробиома — триллионов нечеловеческих бактерий, живущих в наших телах и на них, которые, по оценкам, равны или превосходят наши собственные человеческие клетки. Наш микробиом влияет на множество различных аспектов нашей жизни, от пищеварения до настроения и запаха тела. Биоцифровые терапии, нацеленные на микробиомы, персонализированные для максимальной эффективности, могут появиться первыми.
Опора на данные
Технологии и приложения, в которых реализована биоцифровая конвергенция, не смогут работать без большого количества данных. Например, область биоинформатики использует цифровые инструменты и анализ данных для понимания биологических систем,59 включая развертывание алгоритмов глубокого обучения для анализа изображений клеток с целью обнаружения закономерностей, которые люди не смогли бы распознать.60 Такие методы, как секвенирование генов следующего поколения, требуют огромных объемов данных, что создает новые проблемы с обменом, архивированием, интеграцией и анализом этих данных.61Прогнозируется, что мировой рынок биоинформатики вырастет с 7,73 млрд долларов США в 2018 году до 13,50 млрд долларов США в 2023 году при совокупном годовом темпе роста 14,5%.62 Темпы роста данных для обеспечения этого расширения могут превзойти этот показатель.
Требуемые данные сильно различаются. Вверх по течению производственных процессов данные также могут быть важным активом в виде геномов, фенотипов и экологических контекстов разнообразного набора людей и широкого спектра уникальных организмов. Биоразведка уже является важным аспектом разработки лекарств и может повысить свою значимость — и спровоцировать больше споров в здравоохранении.63
Поэтому полный потенциал биоцифровой конвергенции может потребовать постоянного потока данных. Сбор, управление, обмен и регулирование этих данных могут стать ресурсоемким процессом и более развитой отраслью сами по себе.
Каковы некоторые первоначальные политические вопросы?
Динамика биоцифрового мира, описанная выше — демократизация, децентрализация, географическое распространение, масштабируемость, настройка и зависимость от данных — может потребовать от отдельных лиц, правительств, организаций и промышленности изменить способ их работы.Policy Horizons изучит потенциальные последствия биоцифровой конвергенции в предстоящем углубленном исследовании прогнозирования. В следующем разделе освещаются некоторые первоначальные политические вопросы, касающиеся экономической, социальной, экологической, геополитической и управленческой сфер.
Экономика
Могут ли традиционные конкурентные преимущества, основанные на ресурсах, исчезнуть?Производственные системы — их структура, кто их контролирует и кто получает выгоду от их стоимости — могут заметно измениться во время биоцифровой конвергенции.
Спрос на многие традиционные товары, включая сырье, может упасть, если мы разработаем биологически полученные альтернативы. Переход к распределенному биоинженерному производству может снизить главенство земли или другого распределения природных ресурсов между странами и регионами.
Демократизация и децентрализация производства могут бросить вызов странам, регионам, сообществам и предприятиям, которые полагались на скудные природные ресурсы или уникальные географические факторы для производства товаров и услуг. Производители, которые полагаются на близость или особый доступ к в настоящее время скудным ресурсам, могут оказаться под давлением необходимости разрабатывать или внедрять новые технологии и подходы64, чтобы оставаться конкурентоспособными.
Необходимо ли адаптировать системы образования и обучения для устранения потенциальных пробелов в навыках?
Производство и конечное использование биоцифровых технологий могут стать проще, но их проектирование и разработка могут оставаться технически сложными. Как цифровые, так и биологические навыки могут стать востребованными по мере прогресса биоцифровой конвергенции, и те, кто может действовать на стыке этих двух, могут быть очень востребованы. Спрос на таланты может превысить предложение, по крайней мере временно.
Как могут выглядеть структуры защиты данных и интеллектуальной собственности в биоцифровую эпоху?
Потенциальное влияние биоцифровых услуг может подстегнуть сдвиги в национальных или глобальных режимах прав интеллектуальной собственности, особенно в ответ на появляющиеся прорывные методы лечения, инновации в сельском хозяйстве, которые особенно важны для продовольственной безопасности, и подходы, которые могут смягчить изменение климата.
Правила интеллектуальной собственности и защиты данных могут стать узкими местами в биоцифровом мире, как стимулируя, так и ограничивая инновации. В качестве альтернативы, демократизированный доступ к биоцифровым инструментам может способствовать воспроизводству многих фирменных биоцифровых инноваций с использованием параллельных, но различных подходов, увеличивая конкуренцию и уменьшая ренту, генерируемую интеллектуальной собственностью.
Как политика может способствовать созданию конкурентной деловой среды в биоцифровом мире?
Платформы могут играть важную роль в мире, где биологические и цифровые системы тесно связаны, как это было с онлайн-рекламой, социальными сетями и электронной коммерцией. Политика в отношении данных может повлиять на то, будут ли крупные организации иметь преимущество в биоцифровой экономике, основанное на исключительных возможностях доступа, покупки, управления и защиты больших объемов данных.
Зависящая от данных природа биоцифровой конвергенции означает, что спрос на данные может существенно возрасти — особенно данные о людях, животных, растениях и бактериях. Крупные платформы потенциально могут собирать и контролировать большие объемы информации о людях, их контексте и природном мире. Некоторые платформы могут попытаться получить ценность, управляя закрытой биоцифровой экосистемой.
«Будущее уже не то, что было раньше»
Биоцифра может разворачиваться множеством способов, и будущее, в котором биоцифра станет частью человеческого существования, может быть совсем другим. Следующие повествования, хотя и гипотетические, описывают сценарии, которые могут возникнуть по мере сближения биологических и цифровых систем._____________________________
Радикальное продление жизни: после десятилетия моделирования биохимии человека с использованием машинного обучения азиатская компания стала первой, кто разработал и запатентовал радикальную терапию продления жизни. Основанная на изменении генома человека в клетках по всему телу, терапия резко замедляет клеточную деградацию, добавляя пользователям до 15 лет здоровой жизни, но эффективна только для людей моложе 40 лет. Лечение продается по всему миру по цене 10 миллионов долларов США за курс. Более 5000 пациентов регистрируются на лечение в течение первого месяца после объявления, включая, как сообщается, 120 канадцев.
Вдохновлено: отчетом Barclays Beyond 100 о долголетии65(https://privatebank.barclays.com/news-and-insights/beyond-100/beyond-100-impact-of-longevity-on-family-future-and-investments/)
_____________________________
Еда, адаптированная под вашу уникальную пищеварительную систему: одна из самых быстрорастущих компаний в секторе продуктов питания использует анализ микробиома для создания персонализированных и динамичных планов питания. Разрабатывая еду точно для вашего тела — и триллионы нечеловеческих организмов, которые входят в состав вашего микробиома — MyBestBiome обещает, что у вас будет больше энергии и вы будете чувствовать себя лучше. Кроме того, 90% животного белка получаются устойчивым образом из специально выведенных насекомых. В чем подвох? Вы должны предоставить компании доступ и права на данные обо всем вашем биоме, чтобы получить продукт и его предполагаемые преимущества для здоровья.
Вдохновлено: Диеты должны быть персонально адаптированы к вашему кишечному микробиому, говорится в исследовании, Food Design To Feed the Human Gut Microbiota66(https://www.abc.net.au/news/science/2015-11-20/diets-should-be-tailored-to-persons-gut-microbiome-study/6956436, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5951603/)
_____________________________
Кошмар Neurotech: У ведущего канадского супермаркета плохой год. Он оказался втянут в скандал из-за нескольких особенностей своей программы лояльности. Программа «Your Choice» предлагает специальные скидки и упреждающий заказ, если вы предоставите ей полный доступ к своему «цифровому близнецу» — по сути, предоставив ей полный доступ к вашей жизни и деятельности. Утечка внутреннего отчета предполагает, что эти данные используются в сочетании с навязчивыми нейротехнологиями, чтобы побудить участников потреблять больше. В центре скандала тот факт, что супермаркет по сути продает доступ к разуму участников «Your Choice», передавая на аутсорсинг целенаправленную манипуляцию потребителями в огромных масштабах.
Вдохновлено: К новым правам человека в эпоху нейронауки и нейротехнологий67(https://lsspjournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40504-017-0050-1)
Социальное
Могут ли социальные установки измениться в сторону здоровья и образа жизни?Что значит быть здоровым, может измениться во время биоцифровой конвергенции, повлияв на социальные отношения. Сегодня здоровье в основном ассоциируется со способностью избегать болезней и заниматься полным спектром человеческой деятельности.
В биоцифровой конвергенции подробные опосредованные знания о человеческом теле, микробиоме и биологических функциях могут создать новые возможности для понимания и влияния на наше здоровье. Максимизация здоровья может включать широкий спектр более точных поведенческих и связанных с питанием вмешательств. По мере того, как данные становятся более доступными, здоровье может стать символом статуса. Доступ и финансирование ноотропов (препаратов для улучшения работы мозга) могут поднять вопросы социальной политики.
В то время как достижения могут значительно улучшить здоровье, некоторые могут воспринимать улучшенные биоцифровые технологии как способ смягчения последствий нездорового образа жизни.
Какие политики могут помочь решить проблему неравенства в сфере здравоохранения?
Биоцифровая конвергенция может ускорить разработку технологий, которые повышают человеческие возможности выше нормы, будь то с помощью лекарств, пищевых добавок, протезов или нейротехнологий. Неравномерный доступ к дорогостоящим технологиям может еще больше усугубить экономическое неравенство.
Хотя неравномерный доступ может повлиять на обездоленные и уязвимые группы, демократизация биоцифровых медицинских продуктов и услуг может компенсировать часть этого разрыва. Например, если мы сможем производить спасающие или улучшающие жизнь лекарства безопасно, надежно и дешево, неравенство в сфере здравоохранения может соответственно уменьшиться.
Какие политики могут способствовать укреплению доверия между партнерами и заинтересованными сторонами?
Биоцифровая конвергенция опирается на широкий спектр биологических данных, которые могут изменить то, как граждане относятся к компаниям, предоставляющим услуги. Отношения между фирмами и отдельными лицами могут потребовать более высокого уровня доверия, поскольку фирмы ищут доступ к весьма интимным данным о нашей жизни и телах.
Например, человеческие «цифровые близнецы» могут стать ценными активами за пределами здравоохранения. Социальным службам, системе правосудия, экологическим службам и поставщикам образовательных услуг может потребоваться доверие, управление и действия в отношении все более интимных данных, которые касаются людей и окружающего их мира.
Общественно приемлемая политика в отношении данных может иногда способствовать биоцифровой конвергенции, а иногда создавать препятствия. Легкость, с которой многие стороны могут извлекать или использовать персональные данные, связанные с геномом, биомом, маркерами здоровья и контекстом отдельного человека, может создать новые требования к регулированию, выходящие за рамки существующих законов о защите личной медицинской информации. Поскольку генетическое секвенирование становится дешевле и более распространенным, проблемы конфиденциальности, которые в значительной степени ограничивались системой правосудия и страховыми практиками, могут возникнуть в других областях человеческой деятельности.
Повсеместное генетическое секвенирование может иметь последствия для конфиденциальности и согласия для семей и сообществ, учитывая, что ДНК-тест одного человека предоставляет информацию о его биологических родственниках. Коренные общины на протяжении десятилетий были лидерами в разработке ориентированной на сообщество этики исследований, особенно касающихся генетической и медицинской информации.68 Правительствам, возможно, следует выйти за рамки индивидуальной конфиденциальности и рассмотреть концепцию коллективной конфиденциальности, особенно когда генетические данные могут повлиять на права или свободы других лиц.
Экология
Какие изменения могут произойти в землепользовании и природной среде?Биоцифровая конвергенция может изменить наши инструменты и ценности, связанные с землей и природной средой.
Если спрос сместится от некоторых традиционно производимых видов сырья, цены на их ресурсы могут смягчиться, что приведет к изменениям в землепользовании. Промышленные районы могут вырасти в цене за счет сельскохозяйственных земель, в то время как районы с особым биоразнообразием могут обрести новую ценность и значимость, если они предложат данные, экологические услуги и сырье для биоразведки.
Масштаб климатической проблемы может сделать геоинженерию и биоинженерию более привлекательными и осуществимыми. Выпуск индивидуальных микроорганизмов может помочь сделать торфяники более эффективными в поглощении углекислого газа.69
Биоцифра может изменить траекторию в сторону устойчивости и круговой экономики, более эффективно используя материалы и снижая воздействие производства и добычи ресурсов на окружающую среду. Например, Fraunhofer IGB разработала новый подход к производству биопластиков, которые являются биоразлагаемыми и безопасными для использования в пищу. Получающиеся в результате неорганико-органические гибридные полимеры предотвращают воздействие газов и паров на пищевые продукты и могут применяться как для биопластмассовой, так и для бумажной упаковки, что позволяет полностью биоразлагаемым продуктам с покрытием (например, для упаковки еды на вынос).70
Геополитика
Какая политика необходима для конкуренции в глобальном биоцифровом мире?Экономические преимущества биоцифровой конвергенции уже стимулируют национальную конкуренцию, а также усилия по защите отраслей и предотвращению иностранных поглощений отечественных инноваций в некоторых странах. Например, ряд сделок с участием иностранных инвесторов в американских биотехнологических фирмах потерпел крах после того, как в 2018 году Конгрессом были подписаны поправки к Закону об управлении обзором рисков иностранных инвестиций. Поправки, администрируемые Комитетом по иностранным инвестициям в США, ограничивают международные инвестиции в американские биотехнологические фирмы.71
Страны также могут начать конкурировать на основе строгости и скорости получения регулирующих разрешений. Некоторые страны могут попытаться привлечь инвестиции, предлагая нормативную среду, благоприятствующую быстрому биоцифровому прогрессу, потенциально за счет преобладающих биоэтических норм и практик, применяемых в других местах.
Что необходимо для защиты безопасности граждан в биоцифровом мире?
Синтетическая биология может включать множество технологий двойного назначения, потенциально применяемых как в гражданских, так и в военных целях. Микроорганизмы могут производить болезнетворные агенты или токсины. Управление вредоносным использованием технологий, особенно тех, которые распределены, в биоцифровом мире уже является проблемой.72
Биологическая безопасность может быть важна в мире, который зависит от биоцифровых систем. Например, инициатива Safe Genes DARPA направлена на разработку инструментов для контроля, противодействия и, возможно, отмены последствий редактирования генома, включая генные драйвы, в биологических системах.73
Существует также потенциал для вредоносного, безрассудного или случайного выпуска смертельных лабораторных вирусов. Например, вирусолог из Университета Альберты смог использовать методы синтетической биологии для воссоздания лошадиной оспы (вируса, похожего на оспу), сшивая ДНК, заказанную по почте, чтобы соответствовать последовательности генома лошадиной оспы, опубликованной в 2006 году.74
Управление
Как регулирование и разработка политики могут учитывать общественные опасения по поводу биоцифровых достижений?Существует важное различие между тем, что технологически возможно, и тем, что социально приемлемо. Биоцифровая конвергенция может выявить пробелы и отставания в политике и регулировании как внутри правительств, так и между ними. Она также может предоставить возможности для новых интегрированных и гибких нормативных подходов к биоцифровым системам, подобно другим новым технологиям, которые позволяют системам управления быть более гибкими.75
Социальная лицензия может иметь решающее значение для пути технологических и нормативных разработок, особенно когда она связана с воспроизводством человека и продовольственными системами. Например, различия в правовом и социальном ответе на ГМ-культуры, обусловленные различными философскими подходами к управлению рисками и различной динамикой власти между частным и государственным секторами, привели к очень разным нормативным средам между Северной Америкой и Европой.76 Нормативные барьеры для входа могут повлиять на более мелких операторов, особенно в сферах продовольствия и здравоохранения, которые строго регулируются и основаны на юрисдикциях.
Социальные опасения часто влияют на нормативные системы и процессы реформ, особенно в отношении безопасности, ценообразования, доступа и трудовых прав. А социальная лицензия часто может быть более мощным стимулом, чем правовые средства или принуждение, в обеспечении соблюдения требований.77 Взгляды на биоцифровые технологии могут различаться в разных группах, а многочисленные этические традиции, включая взгляды и знания коренных народов78, могут помочь сформировать продуманные ответы.
Подходит ли текущая налоговая структура для биоцифрового мира?
Характеристики цифровой сферы могут распространиться на биоцифровую сферу, что затруднит отслеживание и сбор налогов. Это, в свою очередь, может создать проблемы относительно того, что облагается налогом и в какой юрисдикции79. Ценность потенциального лицензирования биоцифрового товара исходит из его компонентов, а не из совокупного конечного продукта. Это может ограничить возможности властей оценивать и взимать налог с продажи конечного продукта, потенциально снижая общий объем поступлений налога на добавленную стоимость.
Необходимо ли переоценивать государственные финансовые системы, чтобы они были устойчивыми в биоцифровом мире?
Помимо преимуществ более долгой жизни, увеличение продолжительности жизни может бросить вызов налоговой, социальной безопасности, здравоохранению и жилищным системам, если преимущества для здоровья от биоцифровой конвергенции будут значительными. Пенсионные фонды, расходы на государственное здравоохранение и жилье для пожилых людей могут иметь как положительные, так и отрицательные последствия.
Вопросы, связанные с политикой, возникающие в результате биоцифровой конвергенции
Экономические
- Могут ли традиционные конкурентные преимущества, основанные на ресурсах, исчезнуть?- Необходимо ли адаптировать системы образования и обучения для устранения потенциальных пробелов в навыках?
- Как могут выглядеть структуры владения данными и интеллектуальной собственности в биоцифровую эпоху?
- Как политика может способствовать созданию конкурентной деловой среды в биоцифровом мире?
Социальные
- Какая политика может способствовать укреплению доверия между заинтересованными сторонами?
- Какая политика может помочь избежать потенциального роста неравенства в области здравоохранения?
- Может ли произойти сдвиг в общественном отношении к здоровью и образу жизни?
Экологические
- Какие изменения могут произойти в землепользовании и природной среде?
Геополитические
- Какая политика необходима для конкуренции в глобальном биоцифровом мире?
- Что необходимо для защиты безопасности граждан в биоцифровом мире?
Заключение
- Мы можем оказаться на пороге долгосрочной биоцифровой трансформации нашей экономики, общества, институтов и окружающей среды. Эта биоцифровая конвергенция может нарушить то, как мы производим и потребляем товары и услуги, взаимодействуем друг с другом, поддерживаем и улучшаем наши тела, получаем и обрабатываем данные, принимаем решения и управляем нашим местом в экосистемах.В конце 1970-х и начале 1980-х годов канадцы и политики начали понимать, что цифровая эпоха уже близко. Первопроходцы воспользовались возможностями, осознали проблемы и инициировали искусную политику, которая приносила пользу на протяжении десятилетий. Сейчас может быть время сделать аналогичные инвестиции и принять продуманные решения, чтобы провести Канаду через начало биоцифровой конвергенции.
Policy Horizons рассчитывает на сотрудничество с партнерами и заинтересованными сторонами для разработки политически значимого прогнозирования в этой области.
Благодарности
Policy Horizons возглавляет область форсайта, называемую биоцифровой конвергенцией. Этот обзорный документ является начальной основой для предстоящего углубленного исследования форсайта. По мере появления этой новой области мы продолжим изучать вероятные будущие биоцифровой конвергенции и политические вопросы, которые могут возникнуть.Команда проекта по исследованию биоцифровой конвергенции
Маркус Баллингер, менеджерСтеффен Кристенсен, старший аналитик форсайта
Николас Дэвис, SWIFT Partners Sàrl
Кристель Ван дер Элст, генеральный директор
Пьер-Оливье ДеМарше, аналитик форсайта
Авалин Диотт, аналитик форсайта
Эрик Уорд, старший директор
>>Marcus Ballinger, Manager
Steffen Christensen, Senior Foresight Analyst
Nicholas Davis, SWIFT Partners Sàrl
Kristel Van der Elst, Director General
Pierre-Olivier DesMarchais, Foresight Analyst
Avalyne Diotte, Foresight Analyst
Eric Ward, Senior Director
Коммуникации
Марьям Алам, консультант по коммуникациям
Нелли Леонидис, менеджер
Ален Пикетт, графический дизайнер
Надя Звежховска, редактор
>>Maryam Alam, Communications Advisor
Nelly Leonidis, Manager
Alain Piquette, Graphic Designer
Nadia Zwierzchowska, Editor
Мы хотели бы поблагодарить наших коллег Имрана Аршада, Паскаля Луи и Клаудию Менесес за их поддержку в этом проекте.
Мы с нетерпением ждем сотрудничества с партнерами и заинтересованными сторонами в исследовании биоцифровой конвергенции.
Сноски / Endnotes
[1] Kevin Warwick. “Implications and consequences of robots with biological brains.” Ethics and Information Technology. (2010): 223-234 https://www.researchgate.net/publication/225865087_Implications_and_consequences_of_robots_with_biological_brains
[2] Josh L. Morgan and Jeff W. Lichtman. “Digital tissue and what it may reveal about the brain.” BMC Biology. (2017). https://bmcbiol.biomedcentral.com/track/pdf/10.1186/s12915-017-0436-9
[3] Elon Musk, Neuralink. “An integrated brain-machine interface platform with thousands of channels.” (2019). https://www.biorxiv.org/content/10.1101/703801v2.full
[4] Toffler Associates. “Bio-Digital Convergence: The Human as Critical Infrastructure?” (2016). https://www.tofflerassociates.com/vanishingpoint/biodigital-convergence-the-human-as-critical-infrastructure
[5] Emily Matchar. “Turning Dragonflies Into drones.” Smithsonian (2017). https://www.smithsonianmag.com/innovation/turning-dragonfliesdrones-180962097/
[6] Travis M. Andrews. “Navy grants $750,000 to develop bomb-sniffing locusts.” Washington Post (2016). https://www.washingtonpost.com/news/morning-mix/wp/2016/07/06/navy-grants-750000-to-develop-cyborg-locusts-to-sniff-out-bombs/
[7] Kate O’Riordan. “Revisiting Digital Technologies: Envisioning Biodigital Bodies.” (2011). https://www.researchgate.net/publication/272554346_Revisiting_Digital_Technologies_Envisioning_Biodigital_Bodies
[8] Victor Tangermann. “Scientists Gene-Edited Tequila Bacteria To Make Cannabinoids.” Neoscope, Futurism.com. March 27, 2019, https://futurism.com/scientists-gene-edited-tequila-bacteria-cannabinoids
[9] Ian Sample. “World’s first living organism with fully redesigned DNA created.” The Guardian, May 15, 2019, https://www.theguardian.com/science/2019/may/15/cambridge-scientists-create-worlds-first-living-organism-with-fully-redesigned-dna
[10] Hyojin Kim, Daniel Bojar, and Martin Fussenegger. “A CRISPR/Cas9-based central processing unit to program complex logic computation in human cells”, PNAS April 9, 2019, https://doi.org/10.1073/pnas.1821740116
[11] Nethaji J.Gallage and Birger Lindberg Møller. “Vanillin–Bioconversion and Bioengineering of the Most Popular Plant Flavor and Its De Novo Biosynthesis in the Vanilla Orchid.” Molecular Plant Volume 8, Issue 1, 5 January 2015: 40-57. https://doi.org/10.1016/j.molp.2014.11.008
[12] The belief that “living organisms are fundamentally different from non-living entities because they contain some non-physical element or are governed by different principles than are inanimate things.” https://en.wikipedia.org/wiki/Vitalism
[13] “Printeria: Team Valencia”. IGEM, accessed August 5, 2019, http://2018.igem.org/Team:Valencia_UPV
[14] “CRISPR babies: more details on the experiment that shocked the world,” New Scientist, accessed August 28, 2019, https://www.newscientist.com/article/2186911-crispr-babies-more-details-on-the-experiment-that-shocked-the-world/
[15] “Molecular biology meets computer science tools in new system for CRISPR,” Phys. org, accessed August 28, 2019, https://phys.org/news/2016-01-molecular-biology-science-tools-crispr.html
[16] “Adaptive Assistance for Improved Well-Being and Productivity at Work,” SAP, accessed August 28, 2019, https://news.sap.com/2018/10/sap-emotiv-adaptive-assistance-well-being-productivity-work/
[17] “People spent $1.9 billion last year on apps to keep their brains sharp as they age—here’s what actually works,” MarketWatch, accessed August 28, 2019, https://www.marketwatch.com/story/older-americans-spent-19-billion-last-year-on-apps-to-keep-their-brains-sharp-heres-what-actually-works-2019-05-24
[18] “Guardant’s liquid biopsy matches tissue testing in lung cancer,” Vantage, accessed August 28, 2019, https://www.evaluate.com/vantage/articles/news/trial-results/guardants-liquid-biopsy-matches-tissue-testing-lung-cancer
[19] “The Self-Powered Sensor That Could Enable Remote Medical Monitoring”, DZone, accessed August 28, 2019, https://dzone.com/articles/the-self-powered-sensor-that-could-enable-remote-m
[20] “Amazon’s new patent will allow Alexa to detect a cough or a cold”, TheNextWeb, accessed August 28, 2019, https://thenextweb.com/artificial-intelligence/2018/10/15/amazons-new-patent-will-allow-alexa-to-detect-your-illness/
[21] “AI gives reliable coma outcome prediction”, MedicalXpress, accessed August 28, 2019, https://medicalxpress.com/news/2019-06-ai-reliable-coma-outcome.html
[22] “New Progress in the Biggest Challenge With 3D Printed Organs”, SingularityHub, accessed August 28, 2019, https://singularityhub.com/2019/05/07/new-progress-in-the-biggest-challenge-with-3d-printed-organs/
[23] “Lab-Grown Kidneys Shown to Be Fully Functional in Animal Recipients”, ScienceAlert, accessed August 28, 2019, https://www.sciencealert.com/lab-grown-kidneys-shown-to-be-fully-functional-in-animal-recipients
[24] “Man Meets Machine: What It Means to Be A Biohacker”, Thrillist, accessed August 28, 2019, https://www.thrillist.com/tech/nation/man-meets-machine-what-it-means-to-be-a-biohacker
[25] Elon Musk, Neuralink. “An integrated brain-machine interface platform with thousands of channels”. BioRxiv. (2019) https://doi.org/10.1101/703801
[26] “Bionic Limbs ‘learn’ To Open A Beer”, Wired, accessed August 28, 2019, https://www.wired.com/story/bionic-limbs-learn-to-open-a-beer/
[27] “Implanted Brain-Computer Interface (BCI) Devices for Patients with Paralysis or Amputation – Non-clinical Testing and Clinical Considerations”. FDA. (2019). https://www.fda.gov/regulatoryinformation/search-fda-guidance-documents/implanted-brain-computer-interface-bci-devices-patients-paralysis-or-amputation-non-clinical-testing
[28] “AI protein-folding algorithms solve structures faster than ever”, Nature, accessed August 28, 2019 https://www.nature.com/articles/d41586-019-01357-6
[29] “Can bio-printing tumour cells, become a treatment against cancer?”, 3DNatives.com, accessed August 28, 2019 https://www.3dnatives.com/en/bio-printing-tumour-treatment-cancer-180920184/
[30] Timothy Revell. “Tiny robots crawl through mouse’s stomach to heal ulcers”. New Scientist. (2017) https://www.newscientist.com/article/2144050-tiny-robots-crawl-through-mouses-stomach-to-heal-ulcers/
[31] “MIT researchers apply AI techniques to predict clinical trial outcomes”, Clinical Trials Arena, accessed August 28, 2019, https://www.clinicaltrialsarena.com/news/mit-researchers-apply-ai-techniques/
[32] Paul F. South et al. “Synthetic glycolate metabolism pathways stimulate crop growth and productivity in the field”. Science. Vol 363, Issue 6422, (January 2019)
[33] Anna Nowogrodzki, “The automatic-design tools that are changing synthetic biology”. Nature, (December 2018) https://www.nature.com/articles/d41586-018-07662-w
[34] “Biology By Design”, Ginkgo Bioworks, accessed August 28, 2019, https://www.ginkgobioworks.com/
[35] “Scientists Use Machine Learning to Speed Up Biofuel Production”, R&D, accessed August 28, 2019, https://www.rdmag.com/article/2018/06/scientists-use-machine-learning-speed-biofuel-production
[36] “A ‘biomultimeter’ lets scientists measure RNA and protein production in real time”, Lincoln Laboratory MIT, accessed October 17, 2019, https://www.ll.mit.edu/news/biomultimeter-lets-scientists-measure-rna-and-protein-production-real-time
[37] Xufeng Liu et al. “Modular engineering for efficient photosynthetic biosynthesis of 1-butanol from CO2 in cyanobacteria”. Energy and Environmental Science, 2019.
[38] “Target Malaria proceeded with a small-scale release of genetically modified sterile male mosquitoes in Bana, a village in Burkina Faso”, Target Malaria, accessed August 28, 2019, https://targetmalaria.org/target-malaria-proceeded-with-a-small-scale-release-of-genetically-modified-sterile-male-mosquitoes-in-bana-a-village-in-burkina-faso/
[39] Christian Dunn, Nathalie Fenner, Anil Shirsat and Chris Freeman, “Options for Geoengineering the Climate via Microorganisms: A Peatland Case Study”, (2016). https://www.caister.com/hsp/abstracts/climate/12.html
“Climate Change and Microbial Ecology: Current Research and Future Trends”, Caister Academic Press, U.K., (2016) 185-200. https://doi.org/10.21775/9781910190319.12
[40] “What is FluTracking?”, FluTracking, accessed August 28, 2019, https://info.flutracking.net/
[41] “With a “hello,” Microsoft and UW demonstrate first fully automated DNA data storage”, Microsoft Innovation Stories, accessed August 28, 2019, https://news.microsoft.com/innovation-stories/hello-data-dna-storage/
[42] “CRISPR used to build dual-core computers inside human cells”, New Atlas, accessed August 28, 2019, https://newatlas.com/crispr-cell-computer/59336/
[43] Wang Wei Lee et al. “A neuro-inspired artificial peripheral nervous system for scalable electronic skins”. Science Robotics, Vol. 4, Issue 32, July 17, 2019.
[44] “Process development in photobioreactors.” Fraunhofer IGB, accessed August 5, 2019 https://www.igb.fraunhofer.de/en/research/competences/environmental-biotechnology/microalgae/process-development-in-photobioreactors.html
[45] “Taking Biotech to the Next Level with Laboratory Automation”, LabioTech.eu, accessed August 28, 2019, https://labiotech.eu/features/biotech-laboratory-automation/
[46] Dyllan Furness. “Robot farmers have successfully planted and harvested barley by themselves”. Digital Trends, (2017), accessed August 28, 2019, https://www.digitaltrends.com/cool-tech/robot-farmers-harvest-barley/
[47] Cesar de la Fuente-Nunez. “Toward Autonomous Antibiotic Discovery”. Systems; Washington Vol. 4, Iss. 3, (2019).
[48] “Blockchain becomes a ‘source of truth’ for biopharma”, MedCityNews, accessed August 28, 2019, https://medcitynews.com/2018/12/blockchain-becomes-a-source-of-truth-for-biopharma/
[49] “Gets 250.000 US$ to grow ethical meat in the lab”, University of Oslo, accessed August 28, 2019, https://www.med.uio.no/imb/english/about/news-and-events/news/2019/250000-dollars-from-gfi.html
[50] “Genetic Design Starter Kit – Glowing Jellyfish Bacteria”, The Odin, accessed August 5, 2019, http://www.the-odin.com/colorbacteria/
[51] “DIY CRISPR Kit”, The Odin, accessed August 5, 2019 http://www.theodin.com/diy-crispr-kit/
[52] “Genetic Engineering Home Lab Kit”, The Odin, accessed August 5, 2019 http://www.the-odin.com/genetic-engineering-home-lab-kit/
[53] “Next in the Genomics Revolution: The Era of the “Social Genome”, Veritas, accessed August 21, 2019, https://www.veritasgenetics.com/next-genomics-revolution-era-social-genome
[54] “Researchers using tissue engineering to create lab-grown meat. Phys.Org.” University of Bath, March 20, 2019. https://phys.org/news/2019-03-tissue-lab-grown-meat.html
[55] Mai Lide, “Japan bio venture to sell jacket made with synthetic protein textile”, Kyodo New, August 29, 2019, accessed September 18th, 2019, https://english.kyodonews.net/news/2019/08/1a3e6ab4b4c7-japan-bio-venture-to-sell-jacket-made-with-synthetic-protein-textile.html
[56] “Hypergiant Industries Launches Eos Bioreactor: A Prototype Bioreactor for Commercial and Personal Carbon Sequestration”, PR Newswire, September 17, 2019, accessed September 18th, 2019, https://www.prnewswire.com/news-releases/hypergiant-industries-launches-eos-bioreactor-a-prototype-bioreactor-for-commercial-and-personal-carbon-sequestration-300919790.html
[57] “Bioengineers have cleared a major hurdle on the path to 3D printing replacement organs”. Innovation Toronto. May 4, 2019, https://www.innovationtoronto.com/2019/05/bioengineers-have-cleared-a-major-hurdle-on-the-path-to-3d-printing-replacement-organs/
[58] “About”, Gingko Bioworks, accessed August 5, 2019, https://www.ginkgobioworks.com/about/
[59] “Introduction to Bioinformatics. In: Yousef M., Allmer J. (eds miRNomics: MicroRNA Biology and Computational Analysis. Methods in Molecular Biology (Methods and Protocols)”, vol 1107. Humana Press, Tolga Can. (2014)
[60] Sarah Webb. “Deep learning for biology”, Nature, 554, 555-557 (2018). https://www.nature.com/articles/d41586-018-02174-z
[61] Rashmi Tripathi, Pawan Sharma, Pavan Chakraborty & Pritish Kumar Varadwaj. “Next-generation sequencing revolution through big data analytics”, Frontiers in Life Science. Volume 9, Issue 2. (2016) https://doi.org/10.1080/21553769.2016.1178180
[62] “Global Bioinformatics Market 2018-2023”. Research and Markets. September 20, 2018, accessed August 5, 2019, https://www.globenewswire.com/news-release/2018/09/20/1573558/0/en/Global-Bioinformatics-Market-2018-2023-Growing-Demand-for-Nucleic-Acid-and-Protein-Sequencing-Due-to-Reduction-in-Sequencing-Cost-and-Technological-Advancement.html
[63] Bioprospecting – the search for naturally occurring chemical compounds and biological material – is an activity currently applied to non-human organisms. The importance of large datasets related to the biology and behaviour of individuals means that bioprospecting could be extended to humans as well, with researchers and firms actively looking to sample specific racial, ethnic or cultural groups for specific genes or micro-biome characteristics. Padma Nambisan. “Protection of Traditional Knowledge Associated with Genetic Resources. In: An Introduction to Ethical, Safety and Intellectual Property Rights Issues in Biotechnology.” 345-356. (2017) https://doi.org/10.1016/B978-0-12-809231-6.00016-8.
[64] “Process development in photobioreactors”, Fraunhofer IGB, accessed August 5, 2019 https://www.igb.fraunhofer.de/en/research/ competences/environmental-iotechnology/microalgae/processdevelopment-in-photobioreactors.html
[65] “Beyond 100: Whitepaper”, Barclays. November 23, 2018, https://privatebank.barclays.com/news-and-insights/beyond-100/beyond-100-impact-of-longevity-on-family-future-and-investments/
[66] “Food Design to Feed the Human Gut Microbiota”, PMC. March 22, 2018, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5951603/
[67] “Towards new human rights in the age of neuroscience and neurotechnology”, BMC. 26 April 2017, https://lsspjournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40504-017-0050-1
[68] The First Nations Principles of OCAP®, First Nations Information Governance Centre, accessed October 9, 2019. https://fnigc.ca/OCAP
[69] Christian Dunn, Nathalie Fenner, Anil Shirsat and Chris Freeman. “Options for Geoengineering the Climate via Microorganisms: A Peatland Case Study. In: Climate Change and Microbial Ecology: Current Research and Future Trends (Edited by: Jürgen Marxsen).” Caister Academic Press, U.K. (2016): 185-200. https://doi.org/10.21775/9781910190319.12
[70] “Whitepaper: Biological Transformation and the Bioeconomy.” Fraunhofer. (2019) https://www.fraunhofer.de/content/dam/zv/en/Publications/Brochures/whitepaper-biological-transformation-and-bioeconomy.pdf.
[71] Steve Dickman. “US Crackdown On Foreign Biotech Investment Makes Us Poorer, Not Safer.” Forbes, May 24, 2019, accessed August 5, 2019, https://www.forbes.com/sites/stevedickman/2019/05/24/us-crackdown-on-foreign-biotech-investment-makes-us-poorer-notsafer/#333027e35581
[72] “A Proposed Framework for Identifying Potential Biodefense Vulnerabilities Posed by Synthetic Biology: Interim Report”, National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. Washington, DC: The National Academies Press. (2017) https://doi.org/10.17226/24832
[73] “Safe Genes”, DARPA, accessed August 5, 2019, https://www.darpa.mil/program/safe-genes
[74] David Kushner. “Synthetic Biology Could Bring a Pox on Us All”, Wired. March 25, 2019, accessed August 5, 2019 https://www.wired.com/story/synthetic-biology-vaccines-viruses-horsepox/
[75] “Agile Governance: Reimagining Policy-making in the Fourth Industrial Revolution”, Whitepaper. World Economic Forum. (2018) http://www3.weforum.org/docs/WEF_Agile_Governance_Reimagining_Policymaking_4IR_report.pdf
[76] Jessica Lau. “Same Science Different Policies. Signal to Noise, Regulating Genetically Modified Foods in the U.S. and Europe.” Harvard University. August 9, 2015. http://sitn.hms.harvard.edu/flash/2015/same-science-different-policies/
[77] Neil Gunningham, Robert A. Kagan and Dorothy Thornton. “Social License and Environmental Protection: Why Businesses Go Beyond Compliance.” Law and Social Inquiry, Volume 29, Issue 2 Spring 2004: 307-341 https://doi.org/10.1111/j.1747-4469.2004.tb00338.x
[78] New Zealand’s requirement to take Maori perspectives into account in regulating gene editing, described in M. Hudson, A. Mead, D. Chagné, N. Roskruge, S. Morrison, P. Wilcox, A. Andrew. “Indigenous Perspectives and Gene Editing in Aotearoa New Zealand.” Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, Volume 7, 2019 https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbioe.2019.00070/full
[79] “In a world of 3D printing, how will you be taxed?”, EY Global, 26 April 2018, https://www.ey.com/en_gl/trust/in-a-world-of-3d-printing–how-will-you-be-taxed