Натан Мирволд: Может ли лазер положить конец малярии?

Мы изобретаем. Моя компания изобретает самые разные новые технологии в разных областях. Мы делаем это по нескольким причинам. Мы изобретаем для удовольствия — изобретать очень интересно — и для извлечения прибыли. Эти две причины взаимосвязаны, потому что извлечение прибыли занимает время, и если это не интересно, то времени на это не найдётся. Итак, мы этим занимаемся, изобретениями ради удовольствия и прибыли мы занимаемся этим большую часть времени, но у нас также есть программа гуманитарных изобретений. Наши лучшие изобретатели задаются вопросом: «Есть ли задачи, которые мы знаем, как решить и в решении которых нуждается мир?» — и решают их нашим способом: драматическим, сумасшедшим, нестандартным способом. Билл Гейтс один из самых умных из наших парней, которые работают над этими проблемами, а ещё он спонсирует эту работу. Спасибо ему. Я кратко опишу несколько наших проблем и несколько проблем, к которым мы разрабатываем решения.

Вакцинация — одна из ключевых технологий в здравоохранении, фантастическая технология. Однако в развивающихся странах вакцины часто портятся ещё до использования, потому что они должны храниться в холоде. Практически все вакцины должны храниться в холодильнике. Они быстро портятся без холода, а без стабильной электросети нет холода, поэтому дети умирают. Важны не потери вакцины, важно то, что дети остаются не привитыми. Это один из способов перемещения вакцин: коробки из пенопласта. Их переносят люди, а также перевозят грузовички. У нас есть другое решение. Каждая из этих пенопластовых коробок держит холод примерно 4 часа.

Нам кажется, что этого недостаточно. Поэтому мы придумали вот такую штуку. Холод сохраняется 6 месяцев без питания, вообще без электричества, потому что оно теряет меньше половины ватта. Это прототип второго поколения. Прототип третьего поколения прямо сейчас тестируется в Уганде. Мы придумали это по двум основным причинам: Первая, это очень похоже на криогенный сосуд Дьюара, в котором хранится жидкий азот или гелий. У него превосходная изоляция, давайте применим её здесь. Другая идея своеобразна, т.е. внутрь нельзя попасть. Если его открыть и залезть внутрь, то туда попадёт тепло, и всё, конец. Поэтому внутри эта машина выглядит как автомат с газировкой. Она выдаёт отдельные маленькие ампулы. Простая идея, и мы надеемся, она изменит способ распространения вакцин в Африке и во всём мире.

Перейдём к малярии. Малярия — крупнейшая проблема в здравоохранении. Эстер Дуфло немного о ней говорил. Двести миллионов человек в год. Каждые 43 секунды в Африке умирает ребёнок, 27 умрут, пока я выступаю. Нам, в этой стране, никогда не понять, что это значит для близких. Другим замечанием Эстер было то, что мы реагируем на такие трагедии как землетрясение на Гаити, а это — постоянная проблема. Что мы можем с этим сделать? В течение многих лет были опробованы многие способы борьбы с малярией. Можно распылять. Однако есть экологические сложности. Можно лечить и информировать людей. Это работает, однако там, где зверствует малярия, нет хорошего здравоохранения. Вакцина была бы отличным решением, но их ещё не придумали. Люди пытались долгое время. Есть пара интересных кандидатов. Это очень сложная цель для вакцины. Можно раздавать москитные сетки, и они очень эффективны при использовании. Но их не всегда используют. Ими ловят рыбу. Их не всем хватает. Москитные сетки эффективны при эпидемии, но малярию не уничтожить сетками.

Малярия — чрезвычайно сложная болезнь. О ней можно говорить часами. Она примерно как мыльная опера: они любят друг друга, затем погружаются в вашу печень, затем проникают в клетки крови... Это очень сложная болезнь, но это и делает её интересной, и поэтому мы над ней работаем. Есть много потенциальных решений. Одно — лучшая диагностика. Мы надеемся в этом году получить прототипы этих устройств. Оно автоматически диагностирует малярию, также как глюкозу в крови диабетика: берёте каплю крови, помещаете туда и читаете диагноз. Сейчас нужна сложная лабораторная процедура, требующая нескольких микроскопных снимков, анализируемых специалистом.

С другой стороны, было бы здорово обойтись без забора крови. Если посмотреть сквозь глаз, или на сосуды на белке глаза, это можно сделать напрямую, совсем без забора крови, или же через лунки ногтя. Если посмотреть сквозь ногти, можно увидеть сосуды, а как только видны сосуды, мы думаем, можно разглядеть и малярию. Её можно заметить из-за молекулы под названием гемозоин [малярийный пигмент]. Её производит малярийный паразит, и это очень интересное кристаллическое вещество. Как минимум для физиков твёрдого тела. С ней можно сделать много интересного.

Это наша лаборатория фемтосекундного лазера. Он создаёт импульсы света длительностью в фемтосекунду. Это очень, очень, очень короткий период. Это импульс света длиной примерно в одну длину волны светы, т.е. это целая кучка фотонов прилетающих одновременно. Это создаёт очень высокую пиковую мощность, и позволяет делать очень интересные вещи. Например, можно обнаружить гемозоин. Это изображение эритроцитов, и теперь можно показать, где находится гемозоин и малярийные паразиты внутри эритроцитов. Используя этот приём и другие оптические приёмы, мы думаем, что сможем диагностировать малярию. Ещё у нас есть другая терапия, связанная с гемозоином и малярией: способ, позволяющий в острых случаях извлечь малярийных паразитов и отфильтровать их из крови. Примерно так же, как и диализ, но для избавления от паразитов.

Это наш тысячеядерный суперкомпьютер. Мы — программисты, и практически для любой поставленной проблемы мы будет искать программное решение. Одна из проблем в лечении или уничтожении малярии — найти самое эффективное решение. Мы слышали о москитных сетках раньше. Можно потратиться на сетки. Можно распылять. Можно применять лекарства. Это всё разные способы, с разной степенью эффективности. Как отличить? С помощью суперкомпьютера, мы создали лучшую в мире модель малярии, сейчас мы вам её покажем.

Мы выбрали Мадагаскар. У нас есть все дороги, все деревни, практически каждый сантиметр Мадагаскара. У нас данные об осадках, и о температуре. Это очень важно, потому что влажность и осадки указывают на зоны застоявшейся воды, где размножаются москиты. Это готовит почву для дальнейшей работы. Затем нужно подумать о москитах, создать их модель, и модель их появления и исчезновения. В итоге, получается вот это. Это малярия, распространяющаяся по Мадагаскару. Это последние дни сезона дождей. Сейчас проходит сухой сезон. Она практически исчезает в сухое время, потому что москитам негде размножаться. Конечно, на следующий год всё заново. Делая такие симуляции, мы хотим уничтожить или контролировать малярию много раз виртуально, прежде чем делать что-то реально. Мы сможем просчитать экономические эффекты: сколько сетей и сколько опрыскивателя нужно? Или социальные эффекты: что будет в случае беспорядков?

Мы также изучаем нашего врага. Это запись москита на высокоскоростную камеру. Через мгновение, мы увидим поток воздуха. Мы визуализируем поток воздуха вокруг крыльев москита с помощью мелких частиц, подсвеченных лазером. Понимая, как москиты летают, мы надеемся понять, как лишить их этой возможности. Один из способов — ДДТ. Это настоящая реклама. Такое нельзя выдумать. Когда-то это было основным методом, и многие страны избавились от малярии с помощью ДДТ. Например, США. В 1935, в США было 150 000 заболеваний малярией в год, но ДДТ и огромные усилия в здравоохранении позволили от неё избавиться.

Поэтому мы подумали: «Всё это концентрируется на плазмодии, на малярийном паразите. А что можно сделать с москитом? Давайте его убьём домашними электроприборами». Звучит глупо, но в каждом из этих устройств есть кое-что интересное, что можно использовать. В лазерном проигрывателе есть очень дешёвый голубой лазер. В лазерном принтере есть зеркальный гальванометр, который очень точно направляет лазер. Он делает те маленькие точки на странице. И конечно, есть обработка сигналов и цифровые камеры. Что если это совместить и застрелить их лазерами?

(Смех)

(Аплодисменты)

В нашей компании, это называется «время облизать мизинец».

(Смех)

А что, если получится? Оставьте неверие в стороне на минутку, и давайте подумаем, что случится, если мы сможем это сделать. Мы сможем защитить ценные места, например больницы. Госпитали полны больными малярией. Они больны, и не могут хорошо защитить себя от москитов. Их нужно защитить. Конечно, в этом случае можно защитить и свой двор. И фермеры могут защитить свои посевы, чтобы продать их в Whole Foods, потому что наши фотоны 100% чисты и экологичны. (Смех) Они абсолютно естественны.

Дальше — ещё интереснее. Если ты очень умный, то можно осветить крылья насекомого лазером, прежде чем его убивать, и послушать частоту взмахов крыльев, и измерить размер. А затем решить: «Убивать его или не убивать?» Закон Мура сделал вычисления дешёвыми настолько, что можно посчитать цену жизни каждого отдельного насекомого, и решить: казнить или помиловать. (Смех) Оказывается, мы убиваем только самок москитов. Только они опасны. Москиты пьют кровь только чтобы отложить яйца. Москиты питаются нектаром, из цветов — в лаборатории мы кормим наших изюмом — но самкам нужна кровь. Звучит сумасшедше, верно? Хотите посмотреть?

Аудитория: Да-а-а!

Натан Мирволд: Наши юристы предупреждают: [Не смотрите на лазер оставшимся глазом] (Смех) Немного подумав, мы решили, что будет проще показать на несмертельном лазере. Итак, Эрик Йохансон, сделавший устройство, кстати, по частям с eBay, и Паблос Хольман вот там, у него в баке есть москиты. Устройство вот тут. Вместо смертельного лазера, который выдаёт очень краткий импульс, мы покажем вам зелёную лазерную указку, которая следит за москитом некоторое время, иначе будет плохо видно. Эрик, продолжай.

Эрик Йохансон: У нас здесь бак с москитами, с обратной стороны сцены. А здесь — экран компьютера, на котором можно видеть летающих москитов. И если Паблос немного поворошит москитов, мы увидим, как они летают. Это довольно простая задача обработки изображений, давайте я покажу, как это работает. Можно видеть, как насекомые отслеживаются прямо в полёте, довольно интересно. Мы может подсветить их лазером. (Смех) Это маломощный лазер, который может считать частоту взмахов крыльев. Мы может услышать, как москиты летают.

НМ: Вы слышите взмахи крыльев москита.

ЭЙ: Наконец, давайте покажем, как это выглядит. Можно видеть, как летают подсвеченные москиты. Это — сильно замедленное, чтобы увидеть, что происходит. А здесь — в ускоренном режиме. Эта система была сделана для TED для демонстрации технической возможности сборки такой системы и сейчас мы ищем пути удешевления этой системы для использования в Африке и в других частях света.

(Аплодисменты)

НМ: Было бы неинтересно показать всё это и не показать, что бывает, когда мы попадаем. (Смех) (Смех) Это радует. (Смех) Это один из первых. Мощность высоковата. (Смех) Секунду ждём и вот следующий. И ещё один. Бах. Что интересно, мы убиваем их всё время, но нам никогда не удавалось остановить взмахи. Мышцы крыльев очень надёжны. Мы взрываем крылья, а мышцы крыльев продолжают работать.

У меня всё. Спасибо большое.

(Аплодисменты)