¿Podrían estar prohibidas las sondas de Von Neumann por limitaciones tecnológicas?

La famosa paradoja de Fermi plantea una pregunta importante: si existen civilizaciones espaciales y no son extremadamente raras, ¿por qué no están ya aquí? Von Neumann propuso una sonda que vuela al sistema estelar más cercano, allí utiliza recursos locales y crea copias de sí mismo, que se envían en múltiples copias a las estrellas más cercanas. Incluso si la velocidad de viaje de tales sondas fuera bastante pequeña (~100 km/s), deberían poder colonizar toda la galaxia en unos pocos cientos de millones de años, un tiempo relativamente corto con respecto a su historia.

La autorreplicación parece ser un concepto bastante universal y si hay más de cientos de civilizaciones en la galaxia, al menos una debería intentarlo. Muy probablemente seríamos capaces de reconocerlo, si fuera el caso. Dado que no vivimos en la parte más antigua de la zona galáctica habitable, probablemente hubo tiempo suficiente para que evolucionaran otras civilizaciones.

               ingrese la descripción de la imagen aquí

      El GHZ [Galactic Habitable Zone]en el disco de la Vía Láctea basado en la tasa de formación de estrellas, la metalicidad (azul),
      el tiempo suficiente para la evolución (gris) y la ausencia de explosiones de supernovas que extinguen la vida (rojo). Los contornos blancos
      abarcan el 68% (interior) y el 95% (exterior) de los orígenes de las estrellas con el mayor potencial para albergar vida compleja en la actualidad.
      La línea verde de la derecha es la distribución por edades de la vida compleja y se obtiene integrando PAGS GRAMO H Z ( r , t ) sobre r
      [relative number of potentially suitable planetary systems as a function of space and time].
      Crédito de la imagen: La zona habitable galáctica y la distribución de edad de la vida compleja en la Vía Láctea , Lineweaver et al. (PDF).

De la ausencia de las sondas de Von Neumann, podemos concluir que la vida inteligente es extremadamente rara o que es muy difícil construir la sonda de Von Neumann.

Esta es exactamente mi pregunta: ¿Es posible que la construcción de la sonda Von Neumann simplemente no sea tecnológicamente viable?

Algunos retos a superar:

  • El viaje lleva decenas de miles de años, todo lo que hay a bordo debe sobrevivir funcional tanto tiempo o reconstruirse desde cero.
  • La inteligencia con la vida útil requerida podría no ser posible de construir.
  • Si se requiere reconstruir la maquinaria, debe hacerse con una carga útil bastante pequeña.
  • Debe existir una fuente de energía viable con la vida útil requerida para la sonda. (En otras palabras: la fusión podría no ser posible fuera de las estrellas).

Me doy cuenta de que estas son preguntas un poco especulativas. La razón por la que lo pregunto aquí es que me gustaría una respuesta seria que dé cuenta de las propiedades reales de la tecnología y los límites establecidos por la física, en lugar del general "todo lo que no esté estrictamente prohibido por las leyes de la física es posible", lo cual probablemente haría. recibir en muchos otros lugares.

Editar: una gran referencia a la paradoja de Fermi aquí .

Obviamente, no está prohibido por la física porque los humanos mismos son una tecnología inteligente autorreplicante que ha demostrado ser capaz de operar en el espacio con algunos equipos. En un sentido cósmico, las sondas de Von Neumann son solo una cuestión de compactar la unidad mínima autosuficiente. Supongo que no está claro que se pueda hacer sin sacrificios...
Por otro lado, los humanos no viajan entre estrellas y sus mentes no duran decenas de miles de años. ¿Podría estar allí la trampa?
Como señalan AlanSE y GdD, parece totalmente viable. Se trata de tecnología que no poseemos, por lo que es imposible de analizar. Pero incluso si fuera difícil, sería una cuestión de cuánto estaría dispuesta a invertir una civilización en la tarea, que es una cuestión de psicología alienígena. Teniendo en cuenta lo que podemos hacer en nuestro estado primitivo, y que sería una cuestión de construir solo un dispositivo exitoso, y que las bacterias sobreviven bien a los viajes interplanetarios, realmente parece que las barreras tecnológicas no son la respuesta.
La vida estúpida ha sobrevivido en la Tierra durante miles de millones de años, adaptándose a grandes cambios. Y la Tierra da una vuelta alrededor de la Vía Láctea cada 250 millones de años. Basta con ir a las estrellas más cercanas a medida que el Sol se acerca a ellas, para que las sondas de von Neumann sean viables y deberían estar en todas partes. Entonces, ya tenemos movimiento, tiempo y adaptabilidad. Entonces, a menos que seamos un milagro único, o que la primera sonda interestelar golpee una esfera de cristal, la conclusión es que están en todas partes, simplemente no podemos verlos porque 1) No sabemos qué buscar y 2) Nosotros todavía no he mirado bien.
Por cierto, ¿de dónde salió la imagen?
arxiv.org/ftp/astro-ph/papers/0401/0401024.pdf Probablemente debería eliminarlo debido a problemas de derechos de autor, ¿verdad?
"De la ausencia de las sondas de Von Neumann, podemos concluir que la vida inteligente es extremadamente rara o que es muy difícil construir la sonda de Von Neumann". O que la vida particular es acuática y no tiene acceso a las tecnologías del metal. ..O que se forma una sociedad que evita la tecnología por la creencia mística. ..O una sociedad tan estratificada que los ricos no tienen intención de dejar el planeta y los pobres ninguna oportunidad. ..O..
100 km/s es un orden superior a la velocidad máxima (Voyager 1 es de 17 km/s en relación con el Sol) alcanzada en distancias cósmicas por nuestra tecnología contemporánea
Si atribuye correctamente la imagen, debe ser de uso justo (indique la fuente, el autor)
@Todos: 100 km/s puede ser un poco más rápido que cualquier cosa que podamos lanzar prácticamente en este momento, pero sigue siendo increíblemente lento en lo que respecta a las distancias interestelares.
@briligg La única parte de la tecnología que diría que está más allá de la tecnología actual es la confiabilidad. No hay nada en una sonda Von Neumann que creo que pueda desconcertar a la NASA.
@Loren Pechtel: La cuestión de la fiabilidad o la cuestión de la capacidad de repararse a sí misma dentro de una carga útil razonable son exactamente los temas problemáticos que me gustaría investigar más, ya que no me parecen evidentemente factibles.
@LorenPechtel La autorreplicación en tales condiciones todavía parece bastante avanzada.
@LorenPechtel: Todavía estamos bastante lejos de los sistemas móviles autónomos de mina/fábrica capaces de crear circuitos integrados a partir de materias primas que localizan y extraen por sí mismos.
@Todos: Una publicación reciente enlaza con un documento sobre una sonda viable capaz de ~20 UA/año, que se convierte en unos 100 km/s utilizando el Sol para la maniobra de Obereth.
Una de las suposiciones centrales que hace en su pregunta es que actualmente no hay sondas de von Neumann. En la práctica, hace cien años, una nave espacial del tamaño de una luna podría haber visitado nuestro sistema solar, recolectado un par de asteroides y seguido adelante. En escala espacio-temporal, nuestra observación del universo es tan corta que es prácticamente cero. Si hubiera una pequeña sonda extrayendo algunos asteroides en este momento, es bastante dudoso que nos demos cuenta.
Los humanos somos sondas de Von Neumann. Tenemos la "tecnología" para "construir" humanos.
Los humanos no cruzan distancias interestelares y con la tecnología actual no pueden mantener colonias duraderas en otros sistemas estelares, por lo que no son realmente sondas de Von Neumann. Parece un complemento trivial a la capacidad de autorreplicación, pero no lo es. Hay varios órdenes de magnitud entre el cruce de distancias interestelares y la vida humana/tecnología.

Respuestas (3)

No hay razón para que no se pueda construir una sonda Von Neumann una vez que una civilización alcanza el nivel tecnológico apropiado, es una cuestión de deseo. Cuando una civilización se vuelve lo suficientemente avanzada, todo lo que necesita para construir cualquier cosa es un suministro de materia o energía, ya que una puede usarse para hacer la otra.

Cuando dices "la ausencia de sondas de Von Neumann", sospecho que estás cometiendo el error fundamental de la antropomorfización , asumiendo que otra vida tendría las mismas motivaciones que los humanos. Otras formas de vida pueden no querer colonizar el universo, o tener el deseo de explorar, por lo que pueden tener la tecnología pero no el deseo. O, si descubren otra especie, es posible que no quieran contacto, las especies que tienen la tecnología para explorar pueden no querer ser descubiertas, y cualquier inteligencia capaz de construir una sonda Von Neumann no tendría ningún problema en ocultárnosla. Entonces, el hecho de que no veamos cien sondas en este momento no significa que no existan o que no se puedan fabricar.

Después de todo, ¿nadie sabe cómo comenzó la vida en la Tierra? ¿Quizás estamos aquí porque hace miles de millones de años una antigua sonda Von Neumann sembró nuestro planeta con los ingredientes de la vida? No es una idea nueva.

De todos modos, una sonda Von Neumann solo tiene sentido si una civilización está limitada a velocidades inferiores a la luz y tiene una vida útil corta, y no haría ninguna suposición.

Gracias por su respuesta. Aunque no responde del todo a la pregunta, ya que no aborda las cuestiones de viabilidad tecnológica de las sondas. Su argumento de antropomorfización es probablemente para un debate diferente, pero no creo que sea el caso. Por dos razones: 1) Si algunas civilizaciones no construyen las sondas, se requiere solo una para tener consecuencias observables muy graves. 2) Si otras civilizaciones también son producto de la evolución darwiniana, deberían utilizar al menos estrategias básicas de supervivencia similares y luchar por el "dominio militar" como lo hacemos nosotros.
La evolución no garantiza el conflicto, cuando miras nuestro propio planeta hay muchos casos en los que han surgido estrategias de supervivencia simbiótica y cooperativa. De nuevo asumes que la vida será como nosotros.
A esta buena respuesta, también agregaría la suposición de Irigi de que "no vivimos en la parte más temprana de la zona galáctica habitable, probablemente hubo suficiente tiempo para que evolucionaran otras civilizaciones". puede que no sea correcto. Investigaciones recientes sobre la historia del universo y los estallidos de rayos gamma muestran que es posible que la vida compleja en la Tierra sea casi tan antigua como puede ser la vida compleja. Consulte economist.com/news/science-and-technology/… para ver un artículo que explica esto en detalle.
Estoy lo suficientemente avanzado como para considerar la cuestión de si una investigación de este tipo es inmoral y esa es otra razón por la que es posible que no los veamos. "Cualquier especie lo suficientemente avanzada como para construir una sonda de este tipo podría tener una objeción moral a enviar lo que es esencialmente un virus devorador de mundos al universo".
La moralidad es un concepto humano @Jasmine. Otras civilizaciones pueden tener creencias en las que la autorreplicación es un objetivo valioso.
¡Sí, pero seguro que no TODOS!

Habiendo escrito un breve artículo sobre este es mi primer año de universidad, llegué a la conclusión de que los principales problemas con las sondas serían la confiabilidad. No solo en términos de funcionalidad mecánica sino también en términos de programación. Si tuviera que imaginar que cuando cada sonda se replica, habría algún grado de error o corrupción en la transmisión. Esto normalmente sería insignificante, pero si escalamos esto a escalas galácticas o intergalácticas, incluso un error diminuto puede crecer e interrumpir futuras generaciones de sondas.

Para obtener más información, le sugiero que comience con: Exploración galáctica por sondas autorreplicantes dirigidas y sus implicaciones para la paradoja de Fermi - Martin Barlow

Un sistema de Von Neumann requeriría una rutina de corrección de errores al replicar. Mire la respuesta a esta pregunta: space.stackexchange.com/q/2053/4660 .
El almacenamiento de corrección de errores también es esencialmente un problema resuelto en estos días. Tiene FEC y ECC de bajo nivel en los medios de almacenamiento y las redes de transmisión, puede usar sumas de verificación y redundancia para detectar y recuperarse de la mayoría de los errores, y puede (si no es posible corregir los errores) cerrar una sonda por completo si algunos forma de verificación de cordura determina que no se puede lograr una copia perfecta. Esto es factible incluso en PC; por ejemplo, ZFS redundante con RAM ECC y limpiezas periódicas garantizarán prácticamente la integridad de los datos.

Un enfoque interesante para este problema es pensar en los requisitos para las sondas de Von Neumann y si hemos visto estas características en la naturaleza.

  • ¿Mil años más autorreplicación de alta fidelidad? El mecanismo celular de ADN/ARN + de la vida es bastante bueno para replicar la información y la maquinaria.

  • ¿Mil años más potencia “continua”? Estrellas, pero tal vez un problema de practicidad.

  • ¿Propulsión interestelar? Nada hace esto que sepamos - excepto Omuamua. Pero esto también es teóricamente imposible: sabemos cómo hacerlo ahora, pero solo necesitamos que sea más.

Según estos requisitos y lo que sabemos sobre el mundo, parece posible.

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