Recientemente, un robot llamado Philae aterrizó suavemente con bastante seguridad en el cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko, luego tomó algunas fotos y obtuvo otra información interesante que se envió a la Tierra. Esto reveló mi curiosidad con respecto a nuestra tecnología actual y lo que es posible hacer con ella, ahora.
Específicamente, mi pregunta está en el título. ¿Tenemos la tecnología y los conocimientos suficientes para fabricar sondas de Von Neumann, es decir, una población de máquinas autorreplicantes que puedan realizar todas las tareas necesarias para una replicación completa, incluida la extracción y el procesamiento de materias primas en componentes de máquinas funcionales y ensamblarlos en nuevas máquinas? Se permite que una máquina realice tareas específicas (es decir, cada máquina no tiene que ser omnipotente en relación con el proceso de replicación o cualquier otro proceso).
Se pueden pasar nuevas instrucciones a estos robots cuando sea necesario.
No es necesario que sea a nanoescala. En realidad, cualquier escala es deseable, siempre que "funcione". La escala de las máquinas puede modificarse más adelante.
La eficiencia (en un sentido muy amplio) no es un problema, siempre y cuando "funcione", y se puede aumentar más tarde porque el tiempo no es un problema.
La energía no será un problema, dependiendo de la energía renovable a largo plazo (editar: como se ha señalado en las respuestas, las sondas de energía solar no parecen ser una opción lejos del sol. Entonces, ¿qué?)
Tal "cosa" puede tener un buen uso en la Tierra, pero también podría enviarse al espacio y, con el tiempo suficiente, colonizar lentamente todo el sistema solar, utilizando la energía solar como fuente principal de energía, por ejemplo, pero tal vez cosechando energía química y materiales de asteroides, cometas y posiblemente otros planetas y satélites.
Mientras pregunto si es posible o no hacerlo con nuestra tecnología y conocimientos actuales, no me importa si es útil o no.
No me importa el dinero ni el tiempo necesario para hacerlo realidad.
Solo quiero saber si es posible o no, y por qué?
Si piensa y responde que "sí", podemos hacerlo ahora, cualquier lista ordenada si es posible de tecnología actual potencial útil/necesaria para hacer que todo esto sea real es bienvenida.
No dude en editar (pero mantener un registro de) mi texto si cree que mejoraría su comprensión.
No, no lo hacemos. Como puede ver, ni siquiera podemos aterrizar de manera confiable.
Los expertos en robótica e inteligencia artificial dicen que "lo difícil es fácil y lo fácil es difícil".
Es que para resolver esas tareas "fáciles" utilizamos estructuras cerebrales optimizadas durante millones de años de evolución. El ajedrez es difícil para los humanos porque necesitamos construir estructuras cerebrales para procesarlo.
Después de resolver "problemas difíciles" como el ajedrez, la IA prometió resolver "problemas fáciles" en una década, allá por 1980. Solo que ahora nos estamos acercando y todavía no hemos llegado.
Otro gran problema sería la adaptabilidad. Robot necesitaría descubrir cómo extraer lo que está disponible y transformarlo en lo que se necesita. Reconocer patrones y aprender. Otro problema fácil/difícil. Tenemos muy poca idea de cómo reconocemos los patrones.
Después de muchos años de investigación, ahora tenemos robots muy especializados, como un automóvil sin conductor. Necesitamos un geólogo robot que pueda caminar, ver, comprender el proceso geológico (para encontrar sitios prospectivos), construir perforaciones, extraer mineral, diseñar y construir una planta de procesamiento (adaptándola a las peculiaridades del mineral local). ¿Ver?
La energía solar es viable solo lo suficientemente cerca del sol. Lejos, necesitas algo diferente. Los Voyagers funcionan con RTG , funcionando durante décadas y lejos del sol. Pero no es energía renovable como la solar, por lo que el robot necesitaría encontrar y extraer el mineral adecuado para recargar. Realmente complicado
Y definitivamente carecemos del nivel necesario de inteligencia artificial para impulsar tal robot.
Y el mejor lugar para entrenar es Moon. Convenientemente cerca y barato para aterrizar, debido a la baja gravedad.
Editar, respondiendo a los comentarios: Sí, estoy al tanto de las rápidas mejoras en la IA (incluso si no sigo el campo de cerca, en el pasado incluso aprendí PROLOG). El problema es que para tener éxito, necesitamos mejoras de varios órdenes de magnitud en muchas áreas diferentes:
Una pequeña carga útil tendría que aterrizar en el planeta (y no solo para aterrizar un simple robot explorador, sino para aterrizar una planta de fabricación), encontrar recursos explotables y construir instalaciones de fabricación para fabricar piezas de repuesto (desgaste) y una nueva nave espacial como recién aterrizada , incluido el suministro de combustible y su lanzamiento a la órbita. En régimen automático, sin intervención humana, mientras se reparan todas las averías. Estamos tratando de descubrir cómo hacerlo aquí en la Tierra (y aún no estamos seguros). Tal sonda tendría que encontrar la manera de hacerlo en un planeta desconocido, con un clima desconocido, usando materias primas desconocidas, en régimen automático, sin intervención nuestra.
(Dos años más tarde):
Los recursos mineros serían más fáciles de los asteroides: no tienes que luchar contra el pozo de gravedad, la atmósfera y los molestos nativos (incluidos los microbios). Pero reparar todas las cosas que pueden salir mal sería la parte más difícil.
Después de un vuelo interestelar de siglos, la sonda tiene que encontrar su camino alrededor del próximo sistema estelar, detectar buenos recursos (asteroides con los materiales adecuados), aterrizar en ellos (lo que llevará décadas) y usarlos para reparar el daño acumulado. Todo es teóricamente solucionable, pero...
Como dice el refrán: "En teoría, no hay diferencia entre teoría y práctica. En la práctica, la hay". :-)
Desde el otro punto de vista, nada de eso es irresoluble. En unos pocos siglos míseros, todos los problemas relacionados serían resueltos y triviales. Cualquier civilización con tal tecnología debería ser capaz de enviar algunas de estas sondas autorreplicantes a todos los sistemas estelares en la Vía Láctea en solo unas pocas docenas de millones de años como máximo (Galaxy tiene solo 100K LY de ancho), incluso si las sondas vuelan solo 1% de la velocidad de la luz .
Entonces, la pregunta no debería ser "¿son factibles tales sondas", porque lo serán en unos pocos siglos, pero la pregunta real es: "¿por qué no podemos detectar ninguna?" ¿Qué obstáculos pueden impedir que una civilización como la nuestra sobreviva los próximos siglos, para ser capaz de hacer tales cosas? Pensamiento aterrador.
No, ni siquiera cerca.
Lo más parecido que tenemos a una máquina Von Neumann es nuestra propia civilización industrial.
La última vez que se "replicó" podría ser la colonización+industrialización de las Américas, donde la revolución industrial británica se repitió durante más de 100 años en sus colonias.
Existe en un estado parasitario fuera de la "máquina" biológica del ecosistema mundial y no puede proporcionar todos sus insumos. Hay razones para creer que está causando un daño grave al ecosistema mundial al hacer esto, y la civilización industrial actual no es sostenible.
(Ejemplos del tipo de parasitismo: depende del ecosistema para la hidrología, el oxígeno, la eliminación de desechos, la alimentación de los humanos que operan dentro de él, el suministro de materia prima biológica y materiales como la madera, el consumo de miles de años del suelo superior generado por el ecosistema para producir comida, etc)
Toda la civilización industrial es capaz de extraer materias primas del suelo, transportarlas, procesarlas, controlar su calidad y producir nuevos medios para hacer lo anterior.
Básicamente, una sonda de Von Neumann tiene que poder hacer todo el ciclo anterior sin el soporte circundante.
Incluso algo tan simple como la minería se vuelve difícil. Las herramientas se desgastan o se dañan, y debe poder repararlas y/o reemplazarlas sin (hasta ahora) acceso a las materias primas. Encontrar buenas ubicaciones para minar requiere recursos. Construir nuevas herramientas requiere recursos. Lidiar con averías en las fábricas requiere recursos.
La impresión 3D es un paso hacia esto, pero está lejos de estar completo. Las impresoras 3D actuales aceptan materiales altamente procesados y no pueden producir muchos de sus propios componentes (como placas de circuitos).
Los dispositivos para fabricar dispositivos electrónicos no son tan fáciles de construir. En la civilización moderna, manejamos esto mediante la producción en masa: invertimos una gran cantidad de recursos y tecnología en la construcción de enormes fábricas eficientes que toman "materias primas" altamente purificadas y refinadas y producen componentes especializados a bajo costo. Estos componentes especializados se reúnen y utilizan para producir cosas más complejas y ayudan a que la próxima generación de fábricas sea más económica, más eficiente y más capaz.
Tendríamos que empezar de cero. Construya tableros lógicos ridículamente simples y enormes para controlar fábricas torpes que pueden ayudar a producir herramientas ineficientes para reunir más recursos más rápido de lo que se desgastan, devolver esos recursos a las fábricas y trabajar en la construcción de una fábrica mejor con más precisión, que se puede utilizar para construir mejores circuitos y controlar el proceso más de cerca. Todo el tiempo con la esperanza de que nuestra sonda "heredada" no se descomponga de manera irreparable antes de que pueda cumplir con sus funciones.
En la Tierra, comenzaríamos con un grupo de humanos ensamblando cosas a mano, probándolas, descartando las fallas y tomando las mejores herramientas para construir la próxima generación de herramientas.
No, no creo que hayamos llegado todavía. No solo eso, sino que una máquina que pueda replicarse a sí misma y ser útil para otras cosas es mucho pedir. Las máquinas están hechas de MUCHOS materiales diferentes con una amplia gama de técnicas de fabricación.
Hacer un brazo de acero requiere técnicas muy diferentes a las de crear paneles de energía solar o microprocesadores.
Lo que consideraría mucho más probable sería una nave espacial/fábrica autodirigida. Podría aterrizar/orbitar asteroides, tener robots especializados para extraer los materiales necesarios y traerlos de vuelta. Podría tener áreas que pudieran crear las diferentes partes y poder modificarlas según sea necesario para construir una amplia gama de robots y diseñar otros nuevos si surge la necesidad (ya sea por sí mismo o de forma remota a partir de una nueva necesidad humana). Supongo que una de estas máquinas constructoras también sería capaz de dirigir la construcción de otra, pero creo que es muy poco probable que tengas un robot tipo C3PO que haga copias de sí mismo a partir de materias primas porque en realidad no sería útil para cualquier otra cosa.
Estos serían más como colmenas, una 'Reina' con muchos 'trabajadores' especializados diferentes.
Podría construir un 'equipo de trabajo' cuyo trabajo sea crear grandes paneles solares para recolectar energía para una estación espacial cercana para ayudar a proporcionar más energía. Se podría crear una tripulación diferente para construir más estaciones espaciales, etc.
La primera impresión 3D realizada en el espacio fue una parte de la propia impresora. El objetivo de todo el experimento es poder fabricar repuestos de equipos a bordo de la ISS con una asistencia mínima desde tierra, y la impresora está incluida en la lista de equipos.
Todavía hay preguntas sobre qué partes son imprimibles en 3D, cómo ensamblar partes, dónde encontrar materia prima, pero la tecnología va hacia la autorreplicación.
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
Supongo que la respuesta es que todavía no tenemos la tecnología. Pero no estamos muy lejos de eso. Y eso es posible.
Para hacer una fábrica funcional de cualquier componente lo suficientemente complejo, se requiere mucha supervisión humana, trabajo y gestión. Todavía hay fases importantes en muchas áreas industriales donde un humano in-loco es indispensable. Tendríamos que repensarlos y replanificarlos para que sean al menos mínimamente viables con control remoto, teniendo en cuenta el retraso de tiempo debido a la velocidad de la luz.
Además, todavía necesitamos una gran cantidad de materia orgánica en la industria, incluido el plástico, el caucho y el combustible para quemar y fundir los metales. La obtención de tales materiales en el espacio aún está más allá de nuestras capacidades, pero no por mucho.
Y no sé si podemos generar calor de manera eficiente en el espacio para derretir metales sin oxígeno, o simplemente acercándonos al Sol.
Esto debería ser factible si obtiene un billón de dólares para gastar en este proyecto y tiene 20 años para hacer cualquier investigación que sea necesaria. Pero en este momento, esto no es factible. Y aún necesitarías humanos para controlar remotamente las máquinas aquí desde la Tierra, porque la IA todavía apesta y es poco probable que mejore significativamente en ese tiempo. Todavía no podemos hacer eso, incluso aquí en la Tierra, pero para ser sincero, esto se debe principalmente a que no lo necesitamos ahora.
Si tuviera que elegir un lugar para realizar esas actividades, creo que Marte es el mejor lugar, seguido de la Luna, Mercurio y Titán. Sobre asteroides o cometas, es muy poco probable que algún asteroide o cometa tenga los recursos suficientes para eso, pero después de colonizar, digamos mil asteroides y establecer una logística eficiente entre ellos, esto debería ser posible, pero será mucho más difícil que mantenerlo. en un solo planeta o luna y requerirá mucho más tiempo y tecnología.
Respuesta corta: no, pero pronto sí.
La inteligencia artificial y la adaptabilidad no son un problema, muchos proyectos apuntan actualmente a hacer robots lo suficientemente robustos para adaptarse a cualquier situación, imitando el comportamiento de los animales, y algunos tienen bastante éxito como el famoso Big Dog de Boston Dynamics (y este era un proyecto antiguo, han hecho mucho más últimamente). Descargo de responsabilidad: Estoy investigando en Inteligencia Artificial y Neurociencia Computacional.
El problema reside en la producción y programación autónoma de robots. Todavía queda mucho por hacer, pero ahora estamos más cerca que nunca con las impresoras 3D, y proyectos como RepRap tienen como objetivo hacer impresoras 3D totalmente autorreplicables (que ya pueden imprimir fibras ópticas y circuitos), y que luego podrían ser motorizadas y robotizadas. para hacer móviles "3D-impresoras-robots". Este objetivo es claramente alcanzable, e incluso la NASA y la ESA lo están considerando seriamente para construir de forma remota bases completamente extraterrestres, comenzando con una base lunar (ver también Impresión de edificios en Wikipedia).
Información adicional: hasta donde yo sé, los mayores desafíos actuales de las impresoras 3D NO son hacer circuitos (ya es posible con mods RepRap y algunas impresoras comerciales), sino más bien cómo hacer motores de rotación diseñados (lo que controla la posición del cabeza de la impresora) y ampliar la cantidad de material que puede usar una sola impresora (es decir, ya puede imprimir prácticamente cualquier material con el que sueñe, desde plástico hasta metal y arena e incluso moléculas y células vivas, pero necesita un impresora diferente para cada tipo de material).
Si desea obtener más información sobre lo que las impresoras 3D pueden hacer actualmente, puede consultar esta diapositiva que le mostrará muchos otros usos, como la impresión 3D de carne in vitro y pulmones vivos y otros órganos impresos en 3D: impresoras 3D, bioimpresoras y fisicos _
Entonces, la conclusión es que no, esto no es posible, pero pronto lo será tan pronto como se resuelvan esos desafíos técnicos, y dada la importante cantidad de equipos e instituciones notables que trabajan en ello, puede ser antes de lo esperado.
Es posible porque ya existen. Las materias primas se ensamblaron en tales máquinas sin ninguna inteligencia u otras máquinas que las ensamblaran. Como señaló un astrofísico hace mucho tiempo, un volumen lo suficientemente grande de gas que contenga solo helio e hidrógeno eventualmente dará lugar a máquinas de Von Neumann por sí solo.
Es posible que estemos cerca de poder construir tales máquinas, pero luego necesitamos construir cosas desde el nivel molecular. La razón es que una máquina construida a partir de partes macroscópicas estará sujeta a descomposición, y una vez que se deteriore demasiado, no funcionará correctamente. Por lo tanto, debe poder repararse a sí mismo utilizando herramientas que están sujetas a descomposición, y las máquinas necesarias para fabricar esas herramientas también estarán sujetas a descomposición, etc., etc. Si analiza cuidadosamente el problema aquí, encontrará que hay es un problema con la degradación a escalas cada vez más pequeñas, por lo que naturalmente terminas teniendo que usar los bloques de construcción más pequeños de materia que no se descomponen.
La forma más eficiente de hacerlo sería utilizar las máquinas de Von Neumann que ya existen para construir otras nuevas.
Definitivamente vamos por buen camino: http://sservi.nasa.gov/articles/japan-plans-2-billion-robot-moon-base-by-2020/ **
Para resumir, Japón está trabajando actualmente en una serie de robots que podrán minar/extraer materiales localmente en la luna, procesarlos y luego usar los materiales procesados para construir una base lunar para que los robots "vivan".
Por supuesto, llegar desde allí a las sondas Von Neumann requerirá mucho más trabajo. Los robots no van a poder fabricar procesadores, por ejemplo. Pero el punto es que este es el primer paso. Aquí en la Tierra, los automóviles y los procesadores, y MUCHAS otras cosas, ya están fabricados principalmente por robots. A fin de cuentas, diría que con suficiente dinero, tiempo y esfuerzo, probablemente ya estemos tecnológicamente en el punto en que esto es factible.
** ese artículo es un poco ligero en los detalles, pero hay mucha información disponible sobre este proyecto.
Esto es lo que ellos llamarían una tecnología que cambia el juego. Para darle una idea de lo que sería una tecnología revolucionaria, eche un vistazo al procesamiento en masa, el tren, el teléfono, la prensa de Gutenburg, la computadora, Internet. Todas estas cosas han dado paso a muchas más innovaciones por venir.
¿Estamos cerca? Ciertamente hemos avanzado mucho en ese sentido en los últimos años. Las impresoras 3D son los inventos más progresistas, ya que literalmente le permiten transformar líquidos en partes sólidas, lo que significa que puede construirlo según lo necesite en lugar de tener partes prefabricadas. Esto es comparable a la diferencia entre el hardware y el software en que, si bien el hardware es fijo, el software se puede diseñar para realizar cualquier cálculo utilizando ese hardware, incluso el cálculo para realizar tareas que no necesitamos en la actualidad.
Creo que la verdadera ventaja de todo esto es exactamente esta: la posibilidad de crear lo que necesitas sin saber qué es lo que necesitarás en el futuro. Si tuviéramos este tipo de tecnología, literalmente podríamos construir estaciones espaciales que podrían construirse en el espacio. Eventualmente, podría crear estaciones en Marte que inicialmente solo tengan la capacidad de construir más módulos y suficiente material para hacerlos.
Sin embargo, de lo que estás hablando va más allá de esto, si puedes creerlo. Incluso una máquina que podría construir módulos a partir de material no puede construir una copia de sí misma debido al nivel de complejidad involucrado. Lo más cerca que hemos llegado todavía depende en gran medida de los componentes individuales que ya se están creando.
Comenzar literalmente solo con los recursos disponibles para usted en Marte, estaría muy limitado. Les recuerdo que incluso para construir un automóvil hoy en día se requieren componentes construidos de todo el mundo y se requieren metales y otros materiales que se han recolectado en las minas. Si ni siquiera podemos construir una batería de automóvil utilizando los materiales que se encuentran fácilmente en un radio de 1 kilómetro en la superficie de la tierra, por rica que sea en recursos, puede ver los tipos de problemas que un robot autorreplicante podría tener para construir algo significativo. más complicado que una batería.
Para concluir, tal vez estemos buscando en el lugar equivocado. Parece que este tipo de tecnología es difícil de lograr debido a las muchas limitaciones de recursos y complejidad, y nunca antes se había logrado. Sin embargo, no es del todo cierto que nunca antes se haya logrado. La naturaleza es el ejemplo perfecto de un robot autorreplicante, y ha estado bajo nuestras narices todo el tiempo. Quizás entonces, la verdadera forma de lograr robots autorreplicantes sería diseñar genéticamente una biomasa que esté diseñada para aprovechar al máximo todos los minerales disponibles.
Imagina un árbol que no contiene una casa del árbol pero es la casa del árbol. Si podemos lograr ese tipo de dominio, podríamos crear fácilmente algo que podría autorreplicarse, no del todo diferente de cómo se autoreplican los árboles. Creo que si alguna vez logramos este objetivo, no será mediante el uso de recursos que no se encuentran comúnmente en el aire y en la tierra. Aunque esto requiere una nueva forma de pensar. Que yo sepa, la innovación genética moderna implica la ingeniería genética de bacterias para realizar tareas útiles. Creo que deberíamos parecer más grandes.
Recuerdo que un panelista dijo: "Ya tenemos eso. Los llamamos bichos ".
Un sistema de reproducción en evolución resolverá los problemas mediante pruebas aleatorias. Tienes una muestra lo suficientemente grande haciéndolas microscópicas. En resumen, la vida. Diseñar un extremófilo para que viva en un asteroide. Luego pasa la eternidad tratando de deshacerte de él.
El punto es que no fabricará máquinas diminutas que requieran fábricas y fábricas enormes. ¿Cómo pueden reproducirse? En su lugar, modifica genéticamente células vivas, utilizando la naturaleza como punto de partida. Será lo que describo en esta respuesta , con el diseño adicional de productos terminados en crecimiento, así como su propia infraestructura. Los productos terminados serían elementos refinados y lo que usted ordene que sea fabuloso para usted, lo que incluye "semillas" para enviar a otros asteroides y cometas.
ratones
Ansible
Rodolfo
usuario
supermejor
phil
almo
gaboroso