Anar al contingut

Màquina autorreplicante

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià
Una forma simplificada de màquina autorreplicante

Una màquina autorreplicante és una construcció artificial que és teòricament capaç de fabricar una còpia de sí mateixa en forma autònoma, usant matèries primeres preses de l'ambient que la rodeja.

El concepte de màquines autorreplicantes ha segut propost i examinat per Homer Jacobsen, Edward F. Moore, Freeman Dyson, John von Neumann i en temps més recents per K. Eric Drexler en el seu llibre sobre nanotecnología, Motors de la Creació i per Robert Freitas i Ralph Merkle en el seu artícul Kinematic Self-Replicating Machines (en espanyol: Màquines autorreplicantes Cinemàtiques)[1] que va proporcionar el primer anàlisis comprensiu de tot l'espai de disseny de replicadores. Una màquina autorreplicante és, com el nom ho sugerix, un sistema autorreplicante artificial que està basat en automatisació i tecnologia de gran escala convencional.

El desenroll futur de tal tecnologia ha segut posada com a protagonista i part integral de varis plans que involucren el minat de llunas i anells asteroides per minerals i atres materials, la creació de fàbriques llunars i inclús la construcció de satèlits d'energia solar en l'espai. La possiblement mal denominada sonda de von Neumann[2] és un eixemple teòric de tal màquina. Von Neumann també va treballar en lo que ell cridava constructor universal, una màquina autorreplicante que operaria en un ambient celular autómata.

Certs térmens idiosincrático són trobats ocasionalment en la lliteratura. Per eixemple, el terme "replicador sorollós" ho va usar Drexler[3] per a distinguir als sistemes replicantes de macroescala dels nanorrobots microscòpics o "ensambladors" que la nanotecnología poden fer possible, pero el terme és informal i rarament s'usa en les discussions populars o tècniques. Els replicadores també han segut cridats "màquines von Neumann" per l'autor John von Neumann, qui va anar el primer en estudiar rigorosament l'idea. Pero este terme és menys específic i també es referix a una arquitectura computacional completament diferent proposta per von Neumann, aixina que el seu us es desaconsella quan la precisió és important. El mateix von Neumann va usar el terme "constructor universal" per a descriure tals màquines autorreplicantes.


Els historiadors de les màquines ferramentes, inclús abans de l'era del control numèric, algunes voltes parlaven figurativamente de les màquines ferramentes com una classe de màquines que és única per la seua habilitat de "reproduir-se a sí mateixes",[4] per lo que ells volien dir l'habilitat de fer còpies de totes les seues parts. No obstant, implícit en tals discussions està el fet de que un ser humà estaria controlant els processos de cort (o, posteriorment, a lo manco de la planeación i la programació d'elles) i després l'ensamblage d'estes parts. Lo mateix és veritat sobre els RepRaps, que són una atra classe de màquines algunes voltes mencionades en referència a la "autorreplicación" no autònoma. En contrast, les màquines que són verdaderament autorreplicantes en forma autònoma són el principal foc de discussió en este artícul.

Concepte bàsic

[editar | editar còdic]

Una màquina autorreplicante necessitaria tindre la capacitat d'obtindre energia i matèria primera, processar i transformar la matèria primera en components finals, i després ensamblarlos en una còpia de sí mateixa. Ademés, per a una autoreplicación completa, deu, partint des de zero, produir totes les seues parts des de la més menuda, com per eixemple, rodament, conectors i tots els components necessaris no important lo delicat o complex. És poc provable que tot açò poguera ser contingut en una sola estructura única, pero podria ser possible per a un grup de màquines cooperant entre sí o d'una fàbrica autómata que siga capaç de fabricar totes les màquines que la comprenen.

La fàbrica podria produir robots miners per a extraure o recolectar matèria primera, robots constructors per a ensamblar noves màquines, i robots de reparació per a fer la mantención dels seus propis components per a enfrontar la deterioració i desgast natural del seu funcionament, tot açò sense intervenció o direcció de sers humans. La ventaja d'este sistema yacer en la seua habilitat per a expandir la seua pròpia capacitat ràpidament i sense esforç humà adicional. En essència, l'inversió inicial requerida per a construir el primer dispositiu autorreplicante tindria una recuperació infinita gran sense cap cost adicional de mà d'obra.

Tals màquinas no violen cap llei física, i les tecnologies bàsiques necessàries per a alguns dels dissenys i propostes més detallats ya existixen.

Història del concepte

[editar | editar còdic]

El concepte general de les màquines artificials capaces de produir còpies de sí mateixes es remonta cap a a lo manco centenars d'anys. Una de les primeres referències és una anècdota respecte al filòsof René Descartes, qui li va sugerir a la reina Cristina de Suècia que el cos humà podria ser considerat una màquina, ella li va respondre apuntant a un rellonge i li va ordenar "veja que produïxca fills".[5] Vàries atres versions d'esta anecdòtica resposta existixen. Samuel Butler va propondre en la seua novela Erewhon de l'any 1872, que les màquines ya eren capaces de reproduir-se a sí mateixes pero l'home era el feya això,[6] i agregava que les "màquines que reproduïen maquinària no reproduïen màquines de la seua pròpia classe".[7]


En 1802 William Paley va formular el primer argument teleológico conegut presentant màquines produint a atres màquines,[8] sugerint que l'argumente de quí originalment va construir el primer rellonge no tenia validea si es podia demostrar que el rellonge era capaç de fabricar una còpia de sí mateixa.[9] L'estudi científic de màquines autorreplicantes va ser anticipat per John Bernal tan tempranamente com en l'any 1929[10] i per matemàtics tals com Stephen Kleene qui va començar a desenrollar la teoria de la recursión en la década dels anys 1930.[11] Molt del seu treball final va ser motivat per l'interés en els algoritmes i processament de l'informació més que en l'implementació física de tal sistema.

Model cinemàtic de von Neumann

[editar | editar còdic]

Una proposta conceptual detallada per a un sistema autorreplicante físic no-biològic va ser propost per primera volta pel matemàtic John von Neumann en unes charrades realisades entre 1948 i 1949, quan ell va propondre un model d'un autómata autoreproductor cinemàtic com un experiment mental.[12][13] El concepte d'una màquina autorreplicante física de Von Neumann solament va ser tractat en forma abstracta, en una màquina hipotètica usant un "mar" o almagasenament de recanvis com la seua font de matèria primera. La màquina tenia un programa almagasenat en una cinta de memòria que la dirigia a recobrar les parts des d'este "mar" usant un manipulador, ensamblándolas a continuació en un duplicat de sí mateixa, per a després copiar els continguts de la seua cinta de memòria en la de la màquina recent duplicada. La màquina va ser ideada com composta per tan poc com huit tipos diferents de components; quatre elements llògics que enviaven i rebien estímuls i quatre elements mecànics usats per a proporcionar un esquelet estructural i movilitat. Mentres cualitativamente ingeniós, von Neumann estava evidentment insatisfet en este model de màquina autorreplicante per les dificultats d'analisar-ho en rigor matemàtic. Ell va proseguir a desenrollar un model autorreplicante inclús més abstracte basat en un autómata celular.[14] El seu concepte cinemàtic original va permanéixer poc conegut fins que va ser popularisat en un número de Scientific American de l'any 1955.[15]

Plantes vivents artificials de Moore

[editar | editar còdic]

En 1956 el matemàtic Edward F. Moore va propondre la primera sugerència pràctica coneguda d'una màquina autorreplicante real, també publicada en la Scientific American.[16][17] Les "plantes vivents artificials" de Moore varen ser propostes com a màquines capaces d'usar aire, aigua i sol com a matèria primera i obtindre la seua energia de la llum solar per mig d'una bateria solar o un motor de vapor. Ell va seleccionar la costa com l'hàbitat inicial per a tals màquines, donant-los un fàcil accés als químics de l'aigua salada, i va sugerir que generacions posteriors de la màquina podrien ser dissenyades per a surar lliurement sobre la superfície de l'oceà com una barcaces factories autorreplicantes o podrien ser colocades en un terreny baldío desert que no tinguera utilitat per a propòsits industrials. Els autorreplicantes serien "collits" per les seues parts components per a ser usats per la humanitat en atres màquines no autorreplicantes.

Sistemes replicantes de Dyson

[editar | editar còdic]

El següent major desenroll del concepte de màquines autorreplicantes va ser una série d'experiments proposts per físic Freeman Dyson en la seua charrada Vanuxem de 1970.[18][19] Ell va propondre tres aplicacions a gran escala de màquines autorreplicantes. La primera era enviar un sistema autorreplicante a la lluna Encélado de Saturn, que ademés de produir còpies de sí mateixa estaria programada per a fabricar i llançar naus espacials de càrrega propulsadas per una vés-la solar. Estes naus espacials transportarien blocs de gèl de Encélado a Mart, a on ells serien usats para terraformar el planeta. La seua segona proposta va ser un sistema de fàbriques alimentades per energia solar dissenyades per a un ambient terrestre desértico, i la tercera era un "kit de desenroll industrial" basat en este replicador que podria ser venut a països en desenroll per a proporcionar-li a estos una capacitat industrial del tipo que desijaren. Quan Dyson va revisar i reimprimió la seua charrada de 1979 ell va agregar propostes per a una versió modificada de les plantes vivents marines artificials que estava dissenyada per a destilar i almagasenar aigua dolça per a us humà[20] i per a el "Astrochicken".

Automatisació alvançada per a missions espacials

[editar | editar còdic]
Una concepció artística d'una fàbrica llunar robòtica "auto-desarrollable"

En 1980, inspirat per un "Taller de Noves Direccions" de 1980 portat a terme en Wood's Hole, la NASA va conduir un estudi d'estiu conjunt en l'American Society for Engineering Education, ASEE titulat Automatisació Alvançada per a Missions Espacials per a produir una proposta detallada de fàbriques autorreplicantes que desenrollarien els recursos de la Lluna sense el requeriment de llançaments adicionals o de treballadors humans en terreny. L'estudi va ser conduït en la Santa Clara University i es va desenrollar entre el 23 de juny i el 29 d'agost, en l'informe final publicat en 1982.[21] El sistema propost tindria que ser capaç d'incrementar exponencialment la capacitat productiva i el disseny podria ser modificat per a construir sondes autorreplicantes per a explorar la galàxia.

El disseny de referència incloïa menuts carros elèctrics controlats per computadora desplaçant-se en rieles a l'interior de la fàbrica, "màquines pavimentadoras" mòvils que usaven grans espills parabòlics per a enfocar la llum del sol en el regolito llunar per a fondre-ho i sinterizarlo en una superfície dura capaç de ser usada com a base per a construir sobre ella, i carregadors frontals robòtics para mineria a cel obert. El regolito llunar en bruto seria refinat per una varietat de tècniques, principalment lixiviación en àcit fluorhídric. Grans transports en una varietat de braços manipuladors i ferramentes varen ser proposts en els constructors que juntarien tot en noves fàbriques de parts i peces produïts per la seua "pare".

L'energia seria proporcionada per una "coberta" de celes solars recolzades en pilars. L'atra maquinària seria colocada baix esta coberta.


Un "robot de fundició" usaria ferramentes de esculpido i plantilles per a fabricar mòles d'algeps. L'algeps va ser seleccionat degut a que els mòles són fàcils de fabricar, es poden fer parts de precisió en bons acabaments, l'algeps pot ser fàcilment reciclat despuix de ser usat en un forn, calfant-ho i traent l'aigua. El robot buidaria en mòles la major part de les peces ya siga de roca fosa no conductiva (basalt) o de metals refinats. Un sistema de tallat i soldat en un làser de diòxit de carbono també estava inclós.

Un fabricant de microchip més especulatiu, més complex va ser especificat per a produir el computador i els sistemes electrònics, pero els dissenyadors també varen dir que seria més pràctic enviar-los des de la Terra com si foren "vitamines".

Un estudi de 2004 recolzat per l'Institut de Conceptes Alvançats de la NASA va dur esta idea més allà.[22] Alguns experts estan començant a considerar a les màquines autorreplicantes per al minat d'asteroides.

La major part dels estudis de disseny estaven interessats en un sistema químic simple, flexible per al processament dels minerals i les diferències entre la proporció d'elements necessaris per al replicador, i la proporció disponible en el regolito llunar. L'element que més llimita la taxa de creiximent era el clor, necessari per a processar el regolito per a obtindre alumini. El clor és molt rar en el regolito llunar.

Replicadores Auxones de Lackner-Wendt

[editar | editar còdic]

En 1995, inspirat per les sugerències de Dyson de 1970, de sembrar els deserts deshabitats de la Terra en màquines autorreplicantes per al desenroll industrial, Klaus Lackner i Christopher Wendt varen desenrollar un bosqueig més detallat per a tal sistema.[23][24][25] Ells varen propondre una colónia de robots mòvils cooperadores d'un tamany d'entre 10–30 cm funcionant sobre rieles de ceràmica electrificados al voltant d'equip de fabricació estacionario i camps de celes solars. La seua proposta no incloïa un complet anàlisis dels requeriments de material del sistema, pero descrivien un ingeniós método per a extraure els dèu elements químics més comuns trobats en la capa superior del sol desértico (Na, Fe, Mg, Si, Ca, Tu, Al, C, O2 i H2) usant processos carbotérmicos d'alta temperatura. Esta proposta va ser popularisada en la revista Discover, caracterisant un equip d'desalinización alimentat per energia solar usat per a irrigar el desert en que el sistema estava basat.[26] Ells varen cridar a les seues màquines "Auxons", del vocablo grega auxein que significa "cultivar".

Atres referències

[editar | editar còdic]
  • Una cantitat de paleses han segut otorgades per a conceptes de màquines autorreplicantes.[27] The most directly relevant include Plantilla:US patent "Autogeneric system" Inventor: Davis; Dannie E. (Elmore, AL) (March 1988), Plantilla:US patent "Self reproducing fonamental fabricating machines (F-Units)" Inventor: Collins; Charles M. (Burke, VA) (August 1997), Plantilla:US patent " Self reproducing fonamental fabricating machine system" Inventor: Collins; Charles M. (Burke, VA)(June 1998); Collins' PCT:[28] and Plantilla:US patent "Method and system for self-replicating manufacturing stations" Inventors: Merkle; Ralph C. (Sunnyvale, CA), Parker; Eric G. (Wylie, TX), Skidmore; George D. (Pla, TX) (January 2003).
  • En 1995, Nick Szabo va propondre un desafiu per a construir un replicador a macroescala usant kits de robot de la marca Llec i parts bàsiques similars.[29] Szabo va escriure que esta aproximació era més senzilla que prèvies propostes per a replicadores a macroescala, pero va predir exitosamente que inclús este método no duria a un replicador a macroescala dins de dèu anys.
  • En 2004, Robert Freitas i Ralph Merkle varen publicar la primera revisió comprensiva del camp de la autorreplicación (del com molt del material en este artícul es deriva, en permís dels autors), en el seu llibre màquines autorreplicantes cinemàtiques, que inclou més de 3000 referències de lliteratura.[1] Este llibre va incloure un nou disseny d'ensamblador molecular,[30] una introducció a les matemàtiques de la replicació,[31] i el primer anàlisis comprensiu de tot l'espai de disseny de replicadores.[32]

Vore també

[editar | editar còdic]

Referències

[editar | editar còdic]
  1. ↑ 1,0 1,1 Freitas, Robert A. (2004). Kinematic Self-Replicating Machines, Georgetown, Texas: Landes Bioscience. ISBN 1-57059-690-5.
  2. ↑ «3.11». Molecularassembler.com. Consultat el 16 de setembre de 2009.
  3. ↑ 3,0 3,1 «Engines of Abundance (Chapter 4) Clanking Replicators». Engines of Creation. Archivat des d'el original, el 7 d'agost de 2011. Consultat el 30 de juliol de 2011.
  4. ↑ Colvin 1947, pàg. 6–7.
  5. ↑ Scientific American.285
    38–39. Existixen moltes atres variacions d'esta anecdòtica resposta.
  6. ↑ «1». Molecularassembler.com. Consultat el 16 de setembre de 2009.
  7. ↑ Author: Samuel Butler. «Erewhon, Chapter 24, The book Of the Machines». Nzetc.org. Consultat el 16 de setembre de 2009.
  8. ↑ «1». Molecularassembler.com. Consultat el 16 de setembre de 2009.
  9. ↑ Paley, William (1802). «Chapter i, Section 1», Natural Theology: or Evidences of the Existence and Attributes of the Deity, Collected from the Appearances of Nature, E. Goodale. ISBN 0576291668.; [enllaç trencat] See also: (1998) Michael Ruse (ed.). Philosophy of Biology, pp. 36–40.; Nature.414(6861)doi:10.1038/35104715.
  10. ↑ «The World, the Flesh and the Devil: An Enquiry into the Future of the Three Enemies of the Rational Soul».
  11. ↑ «1». Molecularassembler.com. Consultat el 16 de setembre de 2009.
  12. ↑ von Neumann (1966). A. Burks (ed.). The Theory of Self-reproducing Automata, Urbana, IL: Univ. of Illinois Press. ISBN 0598377980.
  13. ↑ «2.1». Molecularassembler.com. Consultat el 16 de setembre de 2009.
  14. ↑ «2.1.3». Molecularassembler.com. Consultat el 16 de setembre de 2009.
  15. ↑ Scientific American.192(4)
    58–67.doi:10.1038/scientificamerican0455-58.
  16. ↑ Scientific American.195(4)
    118–126.doi:10.1038/scientificamerican1056-118.
  17. ↑ «3.1». Molecularassembler.com. Consultat el 16 de setembre de 2009.
  18. ↑ Freeman J. Dyson, "The twenty-first century," Vanuxem Lecture delivered at Princeton University, 26 February 1970.
  19. ↑ «3.6». Molecularassembler.com. Consultat el 16 de setembre de 2009.
  20. ↑ Dyson (1979). Chapter 18: Thought Experiments, New York: Harper and Row, pp. 194–204.
  21. ↑ (1982) Robert Freitas, William P. Gilbreath (ed.). Advanced Automation for Space Missions.
  22. ↑ http://www.niac.usra.edu/studies/883toth-Fejel.html
  23. ↑ (1995).Mathl. Comput. Modelling.21(10)
    55–81.doi:10.1016/0895-7177(95)00071-9.
  24. ↑ Lackner, Klaus S., and Wendt, Christopher H., "Self-reproducing machine systems for global scale projects," Document LA-UR-93-2886, 4th International Conference and Exposition on Engineering, Construction and Operations in Space/Conference and Exposition/Demonstrations on Robotic for Challenging Environments, Albuquerque, New Mexico, 26 February - 3 March 1994
  25. ↑ «3.15». Molecularassembler.com. Consultat el 16 de setembre de 2009.
  26. ↑ Discover.
    64–72.
  27. ↑ «3.16». Molecularassembler.com. Consultat el 16 de setembre de 2009.
  28. ↑ Organisació Mundial de la Propietat Intelectual. «WO1996020453 - SELF REPRODUCING FUNDAMENTAL FABRICATING MACHINES (F-UNITS)». PATENTSCOPE. Consultat el 2025-04-09.
  29. ↑ «Macroscale Replicator». Archivat des d'el original, el 7 de març de 2006. Consultat el 7 de març de 2007.
  30. ↑ «4.11.3». Molecularassembler.com. Consultat el 16 de setembre de 2009.
  31. ↑ «5.9». Molecularassembler.com. Consultat el 16 de setembre de 2009.
  32. ↑ «5.1.9». Molecularassembler.com. Consultat el 16 de setembre de 2009.

Bibliografia

[editar | editar còdic]


Referències

[editar | editar còdic]


Obtingut de «https://www.lenciclopedia.org/w/index.php?title=Màquina_autorreplicante&oldid=828382»