Шрифт:
Станислав Лем
Вирусы машин, животных и людей
"Вирус" дословно означает "яд". Предшественницей вирусной эпидемии, угрожающей компьютерам, была запрограммированная в 1984 году A. K. Dewndey игра "Core Wars". Возможность получения ее фатального потомства заметили уже только пользователи игры. Помню, как впервые в журнале "New Yorker" я читал о "Computer Crime": в то время о компьютерных вирусах еще не было и речи.
Вирусы грубо можно разделить на три класса:
I. Программы, которые "заражают" другие программы, модифицируя их таким образом, чтобы "зараженные" содержали копию вируса. Но собственно сам вирус, в узком значении этого понятия, программой не является, потому что самостоятельно как "software" ничего не может сделать. Он может быть скорее "нагрузкой" или "паразитом" программы. Такой вирус может считаться чем-то вроде добавленного к программе модуля.
II. "Черви". Это действительно программы, которые могут самостоятельно переноситься от одного компьютера к другому, а, следовательно, "размножаются", имея "жизненные циклы" как у "червей" типа человеческого или животного солитера. Программы, среди которых они разместились, они не изменяют в таком же смысле, в каком солитер не изменяет человека.
III. "Троянские кони". Это тоже самостоятельные программы, которые,
В общем говоря, проблема компьютерных вирусов является одной из бесчисленных разновидностей "деструктивной изобретательности", которая кому-то выгодна (и в этом неким образом присуща всему биологическому, так как все организмы, сложные или простые, "направлены друг к другу" и ничего не делают такого, что бы не служило их жизнедеятельности за чужой или личный счет) или безразлична. Трава в общем не деструктивна, вирус табачной мозаики является вредителем подобно грозному вирусу иммунодефицита, вызывающему СПИД. О том, как он появился и откуда в течение "информационной эволюции" появились смертельно опасные для нас вирусы, я хотел бы поговорить немного позже, но уже сейчас можно сказать, что им в их развитии никакого "коварного намерения" нельзя приписать. Где нет человека, нет никакого намерения, понимаемого как такое желание, от которого можно было бы отказаться: намерения, без его сознательного приятия, не существует в природе. Действия инстинктов (паука, скорпиона) являются ненамеренными, потому что инстинкты работают таким образом, что организмы должны вести себя так, а не иначе. Я пишу об этом потому, что, в общих чертах, вирусы машин (компьютеры являются машинами, преобразовывающими информацию, также, как моторы являются машинами, преобразовывающими энергию) можно разделить на такие, которые кому-то для чего-то служат, позволяют влезть в атакуемую информационную систему, украсть данные, которыми можно после этого с выгодой для себя распорядиться, и т. д.), и на такие ("Микеланджело"), которые, кроме того, что в определенный день или час уничтожают информацию, закодированную в машинах, ничему не послужат и ничего не сделают.
Вирусы, задачей которых является исключительно уничтожение, являются, естественно, результатом такой изобретательности человека, которая, вместо того чтобы творить, проникает (старается проникнуть) через любую оборону и имеет только деструктивные цели. И очень плохо, что этот, абстрактно зарожденный, отросток нашей изобретательности просто имеет (как менее изысканный, но более жестокий) корни в привлекательности для нас ЗЛА. О чем не говорится или что не запоминается. Мечтой "хакера" может быть и мировая атомная война, вызванная благодаря его умению вторгнуться в наилучшим образом защищенную систему каких-нибудь генеральных штабов.
Вирусы живых организмов всегда возникают в результате естественной эволюции, как и все живые организмы, равно как паразитирующие, так и живущие "за чужой счет" не так явно. У них нет собственного обмена веществ. Они вынуждают клетки хозяина создавать необходимые вирусу молекулярные соединения, вызывая смерть или повреждение целых комплексов ткани, распространяются, в свою очередь, в организме и обычно различными путями переносятся на подобные организмы. (Из этого следует вирусное заболевание, эпидемия, а в случае СПИДа - современная пандемия). Вирусы считаются посредническим звеном между мертвой и живой материей, потому что, с одной стороны, способны, благодаря "порабощению" хозяина, размножаться, а, с другой стороны, выделенные, могут кристаллизоваться (не все так просто, как вирус табачной мозаики; существуют также вирусы-бактерии, например, так называемые fagi beta).
Сейчас подхожу к сути вопроса. Имеется два существенных сходства между вирусами организмов и компьютеров: деление вируса на две части и, так называемый, "период латенции". Вирус состоит из протеиновой оболочки и находящейся внутри "наследственной субстанции". Его молекулярные внешние "датчики" устанавливают надлежащий контакт с объектом до инфицирования. Цепь нуклеиновых кислот при удачной "постановке на якорь" впрыскивается в клетку хозяина, и затем вирус утрачивает свою идентичность как малая самостоятельная система. Потому что он внедряется в клеточные процессы, чаще всего, в процессы ядра клетки (ДНК) хозяина, чтобы использовать их в своих целях. Латенция - это период скрытия инфекции. Вирус сначала должен осуществить этап активного внешнего вмешательства, в общих чертах, приводящий к тому, что он перерабатывает определенным образом и определенное количество молекулярных составляющих атакуемой клетки до тех пор, пока она, поддавшись атаке, не начнет производство элементов построения вируса, который в нее вторгся; заканчивается все в результате распадом и смертью клетки хозяина, а поколение вирусов-потомков атакует следующие ткани системы. Этапы же эволюции компьютерных вирусов характеризуются либо специализацией, либо, наоборот, своего рода универсализацией, то есть или они с каждым разом все успешнее борются с защитой (потому, что есть специальные антивирусные программы), или они могут быть "заразны" для более широкого спектра различных программ. В принципе, однако, речь обычно идет обо всех компьютерах, существующих в данный момент на рынке, и которые в состоянии имитировать самую простую систему, каковой является машина Тьюринга, а это значит, что все базируется на последовательной работе. Сегодня вирусы еще не могут результативно взяться за программы, создаваемые для параллельно работающих компьютеров, по той простой причине, что такие компьютеры в большей степени являются мечтой, чем реальностью. Мозг (любой, не только мозг человека) работает по правилу, озвученному Джоном фон Нейманном: НАДЕЖНАЯ система (устойчивая к авариям), построенная из НЕНАДЕЖНЫХ элементов (подверженных авариям). В параллельном компьютере именно широко разветвленная сеть соединений между отдельными "воротами" ДОЛЖНА делать возможной ликвидацию локальных аварий, потому что, если одна дорога будет закрыта, то какой-то другой, окольной, сигнал пройдет. Но сегодня такая действенная противоаварийная антивирусная система еще не доступна для широкого применения...
Кажущееся стороннему наблюдателю сходство "гонки вооружений" между вирусами и организмами является заблуждением, порожденным нашей естественной склонностью к антропоморфизму
поведения всего живого. Речь и о том, что специализация вирусных программ, а также антивирусных, означает в информатике расширение функциональных возможностей, являющееся результатом усовершенствований (имеем ведь "защитную прививку", инсталлированную в систему, которая должна заменять каждое отклонение от желаемой функции, есть "дезинфекторы", которые удаляют, или ликвидируют, распознанный вирус, есть "карантин", то есть время ожидания для выявления активизации вируса - правда, вирус может иметь встроенный календарно-часовой датчик долгосрочного радиуса действия, поэтому "карантин" не является надежной гарантией).А как обстоят дела с этой проблемой, перенесенной в область живых организмов? Здесь следует выделить, по крайней мере, две области.
I. В пятидесятые годы для борьбы с кроликами, которые, размножившись, уничтожали в Австралии пастбища овец, применялись вирусы, вызывающие смертельные заболевания у кроликов. В результате 90% кроликов вымерло, но успех оказался кратковременным, потому что уже в 60-е годы популяция кроликов полностью восстановилась. А кролики, которые выжили, стали нечувствительны к миксоматозе. Вполне вероятно, что подобное течение может иметь и пандемия человечества, атакуемого вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). Но тяжело согласиться с призраком смерти 90% населения Земли, после которого остальные 10% уже не умирали бы от СПИДа.
Общий же принцип такой: молодые, т. е. рано, с точки зрения эволюции, появившиеся паразиты, очень агрессивны. Их агрессивность (вирулентность) несет смерть атакуемым жертвам, а также является угрозой для них самих, потому что, если бы все жертвы погибли, то паразиты вместе с ними тоже полностью бы исчезли. Поэтому с течением времени устанавливается динамичное равновесие между паразитами и хозяевами в эволюции, и "старые" паразиты "дают жить" своим хозяевам в своих же интересах. Понятно, что такой результат "игры на выживание" не следует из "расчета", на который ни бактерии или вирусы, ни овцы или обезьяны не способны: это равновесие следует из того факта, что выживает тот, кто ведет себя РАССУДИТЕЛЬНО, хотя у него нет "головы для обдумывания стратегии поведения". Камушки гравия, имеющие округлую форму, передвигаются в реке дальше всех не потому, что они самые быстрые, но потому, что вынос гравия зависит от сопротивления грунта. Однако, эти явления наивному человеку дают возможность думать, что "Кто-то" обдумал тактику. С ВИЧ обстоит следующим образом: это один из многих представителей класса retro virinae (без собственного ДНК), а этим классом до открытия генов новообразований (онкогенов) и ВИЧ вирусологи не интересовались, потому что у них были "более важные темы" для исследований. Науке сейчас мстит огромное увеличение количества "тем", о котором я, как о грозящей "мегабитовой бомбе", писал в "Сумме технологии" 33 года назад.
II. Лес рубят - щепки летят. Все вирусы являются отпрысками геномов растений и животных, отпрысками, "щепками", которые, благодаря естественному отбору и селекции, получили относительную самостоятельность, которая позволяет им выживать благодаря тому, что они живут как "невинные пассажиры-безбилетники" животных видов (или растительных), или становятся так или иначе болезнетворными. Похоже обстояли дела и с опасным сегодня ВИЧ. Общий предок ВИЧ появился где-то в конце мелового периода, то есть около 70 миллионов лет назад, когда разделение класса млекопитающих на существующие сейчас ряды еще не состоялось. Линия, ведущая прямо к ВИЧ, отделилась, когда предки широконосых обезьян переместились на южноамериканский континент (с окончанием эоцена). Вирусы так долго сосуществовали с обезьянами, что сейчас уже не приносят им никаких недомоганий. Таким вот образом коэволюция, длящаяся много миллионов лет, приводит к "мирному сосуществованию" паразита и хозяина. Но только где-то в нашем или в предыдущем столетии началось заражение людей в Африке вирусами обезьян: скорее всего, в связи с охотой на них. Это вызвало очень сложные пассажи типа "обезьяны-человек-обезьяны", пока не привело к чисто местным заболеваниям, но так как ранняя смертность в Африке была высока и без участия ВИЧ, эти вирусы не были ранее обнаружены. Только середина 20 века спровоцировала неожиданное и массовое увеличение миграции на земном шаре: вирусы перенеслись на Гаити и в США, а также на остальную часть планеты. То, чем они больше всего поразили медицину, был их период латенции, который, как нам уже известно, может превышать и 10 лет выжидания. Почему? Приписывание этим вирусам какой-то дьявольской стратегии, которая сводит на нет все ранние диагностики и приводит почти к 97-99-процентной смертности, является нашим заблуждением. Просто мы приписываем вирусам умения, обусловленные теорией игр и ее тактикой, в то время как решение загадки до банального просто. И даже тривиально. ВИЧ, как ретровирус, располагает только рибонуклеидами (РНК), и по этой матрице воссоздает типовые нуклеотиды ДНК, и только они дают ему возможность дальше размножаться и в этом суть, так как точность "ретро", т.е. "обратного" перевода с РНК на ДНК, не очень хороша, и даже отличается высокой ошибочностью. Одна ошибка приходится на 1700 нуклеотидов, а это действительно много. По этой причине в штаммах возникают очень вирулентные разновидности, которые приводят к смерти носителей и благодаря латенции облегчают заражение новых жертв.
Что же, в свою очередь, приводит к такой высокой вирулентности? Здесь срабатывает высокая изменчивость генной регуляции поведения вируса... У этого вируса есть три гена - tat, rev и nef; два первых регулируют его экспрессию, т.е просто управляют очередными шагами его развития (в зараженной клетке). В то время как nef является тормозом тех двух генов: negative expression factor. Это он приводит к "репрессиям экспрессии", то есть это то, что мы склонны назвать "состояние долгого выжидания". Ген nef находится в конце (терминале) нити РНК. Пока это "тормоз" действует нормально, предвирусов (вирионов) мало, обнаружить иммунные тельца в крови уже зараженного невозможно, инфекция называется "молчащей" или "скрытой". "Нормальные" штаммы вируса, оснащенные nef как "тормозом", не вызывают иммунных нарушений, не приводят к СПИДу. Но, как уже говорилось, слишком "примитивна" репликационная точность вируса, с течением времени стихийно возникающие ошибки приводят, в конце концов, к нарушениям (мутационным) "тормоза". Не имеющие "тормоза" вирусы начинают стихийно размножаться, возникает позитивная сероконверсия (т. е. в крови можно легко обнаружить вирусы), и жертва "едет" прямо в СПИД, то есть в сторону агонии. Период скрытой инфекции можно обозначить примерно, как время ожидания серии "красный выигрывает" в Монте-Карло, или время на получение определенной комбинации (шлем в бридже, три шестерки в бросках тремя костями и т. п.). Период "молчащей инфекции" составляет для ВИЧ1 4-14 лет, для ВИЧ2 - до 24 лет...