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Nave espacial autorreplicante

El concepto de nave espacial autorreplicante , tal como lo imaginó el matemático John von Neumann , ha sido descrito por futuristas y ha sido discutido en una amplia gama de novelas e historias de ciencia ficción . Las sondas autorreplicantes a veces se denominan sondas de von Neumann. Las naves espaciales autorreplicantes imitarían o harían eco de las características de los organismos vivos o de los virus. [1]

Teoría

Von Neumann argumentó que la forma más eficaz de realizar operaciones mineras a gran escala, como extraer una luna entera o un cinturón de asteroides, sería mediante naves espaciales autorreplicantes, aprovechando su crecimiento exponencial . [2] En teoría, una nave espacial autorreplicante podría enviarse a un sistema planetario vecino, donde buscaría materias primas (extraídas de asteroides , lunas , gigantes gaseosos , etc.) para crear réplicas de sí misma. Estas réplicas luego se enviarían a otros sistemas planetarios. La sonda "madre" original podría entonces perseguir su objetivo principal dentro del sistema estelar. Esta misión varía mucho dependiendo de la variante de nave autorreplicante propuesta.

Dado este patrón, y su similitud con los patrones de reproducción de las bacterias, se ha señalado que las máquinas de von Neumann podrían considerarse una forma de vida. En su cuento "Lungfish" (ver Máquinas autorreplicantes en la ficción ), David Brin aborda esta idea, señalando que las máquinas autorreplicantes lanzadas por diferentes especies podrían en realidad competir entre sí (al estilo darwinista ) por la materia prima. , o incluso tener misiones conflictivas. Con una variedad suficiente de "especies", podrían incluso formar un tipo de ecología o, si también tuvieran una forma de inteligencia artificial , una sociedad. Incluso pueden mutar con incontables miles de "generaciones".

El primer análisis de ingeniería cuantitativa de una nave espacial de este tipo fue publicado en 1980 por Robert Freitas , [2] en el que se modificó el diseño no replicable del Proyecto Daedalus para incluir todos los subsistemas necesarios para la autorreplicación. La estrategia del diseño era utilizar la sonda para entregar una fábrica de "semillas" con una masa de aproximadamente 443 toneladas a un sitio distante, hacer que la fábrica de semillas produjera allí muchas copias de sí misma para aumentar su capacidad total de fabricación durante un período de 500 años. y luego utilizar el complejo industrial automatizado resultante para construir más sondas con una única fábrica de semillas a bordo cada una.

Se ha teorizado [3] que una nave estelar autorreplicante que utilice métodos teóricos relativamente convencionales de viaje interestelar (es decir, sin propulsión exótica más rápida que la luz y velocidades limitadas a una "velocidad de crucero promedio" de 0,1 c .) podría expandirse. a lo largo de una galaxia del tamaño de la Vía Láctea en tan solo medio millón de años.

Debate sobre la paradoja de Fermi

En 1981, Frank Tipler [4] planteó el argumento de que las inteligencias extraterrestres no existen, basándose en el hecho de que no se han observado las sondas von Neumann. Teniendo en cuenta incluso una tasa de replicación moderada y la historia de la galaxia, tales sondas ya deberían ser comunes en todo el espacio y, por lo tanto, ya deberíamos haberlas encontrado. Porque no lo hemos hecho, esto demuestra que las inteligencias extraterrestres no existen. Se trata, pues, de una solución a la paradoja de Fermi , es decir, a la pregunta de por qué no hemos encontrado todavía inteligencia extraterrestre si es común en todo el universo.

Una respuesta [5] vino de Carl Sagan y William Newman. Ahora conocida como Respuesta de Sagan , [ cita necesaria ] señaló que, de hecho, Tipler había subestimado la tasa de replicación y que las sondas von Neumann ya deberían haber comenzado a consumir la mayor parte de la masa de la galaxia. Por lo tanto, razonaron Sagan y Newman, cualquier raza inteligente no diseñaría sondas von Neumann en primer lugar, y trataría de destruir cualquier sonda von Neumann encontrada tan pronto como fuera detectada. Como ha señalado Robert Freitas [6] , la supuesta capacidad de las sondas von Neumann descritas por ambos lados del debate es poco probable en la realidad, y es poco probable que los sistemas que se reproducen más modestamente sean observables en sus efectos sobre nuestro sistema solar o la galaxia como tal. entero.

Otra objeción a la prevalencia de las sondas von Neumann es que las civilizaciones que potencialmente podrían crear tales dispositivos pueden tener una alta probabilidad de autodestrucción antes de ser capaces de producir tales máquinas. Esto podría ocurrir a través de eventos como guerra biológica o nuclear , nanoterrorismo , agotamiento de recursos , catástrofe ecológica o pandemias . Este obstáculo para la creación de sondas von Neumann es un candidato potencial para el concepto de Gran Filtro .

Existen soluciones simples para evitar el escenario de replicación excesiva. Las sondas programadas para no replicarse más allá de una determinada densidad (como cinco sondas por parsec cúbico ) o un límite arbitrario (como diez millones en un siglo), análogo al límite de Hayflick , podrían utilizar transmisores de radio u otros medios de comunicación inalámbrica. en la reproducción celular. Un problema con esta defensa contra la replicación incontrolada es que sólo se requeriría que una sola sonda funcionara mal y comenzara la reproducción sin restricciones para que todo el método fallara –esencialmente un cáncer tecnológico– a menos que cada sonda también tenga la capacidad de detectar tal mal funcionamiento en sus vecinas y implementa un protocolo de búsqueda y destrucción (que a su vez podría conducir a guerras espaciales entre sondas si las sondas defectuosas lograran primero multiplicarse hasta alcanzar números elevados antes de ser encontradas por las sólidas, que luego podrían tener programación para replicarse hasta alcanzar números coincidentes, de modo que como para controlar la infestación). Otra solución se basa en la necesidad de calentar las naves espaciales durante los viajes interestelares largos. El uso de plutonio como fuente térmica limitaría la capacidad de autorreplicación. La nave espacial no tendría programación para producir más plutonio incluso si encontrara las materias primas necesarias. Otra es programar la nave espacial con una comprensión clara de los peligros de una replicación incontrolada.

Aplicaciones para naves espaciales autorreplicantes

Los detalles de la misión de las naves autorreplicantes pueden variar ampliamente de una propuesta a otra, y el único rasgo común es la naturaleza autorreplicante.

Sondas von Neumann

Una sonda von Neumann es una nave espacial capaz de replicarse a sí misma. [2] Es una concatenación de dos conceptos: un constructor universal de Von Neumann (máquina autorreplicante) y una sonda (un instrumento para explorar o examinar algo). [ cita necesaria ] El concepto lleva el nombre del matemático y físico húngaro estadounidense John von Neumann , quien estudió rigurosamente el concepto de máquinas autorreplicantes a las que llamó "ensambladores universales" y a las que a menudo se hace referencia como " máquinas von Neumann ". [2] Se podría teorizar que tales construcciones comprenden cinco componentes básicos (las variaciones de esta plantilla podrían crear otras máquinas como las sondas Bracewell [ jerga ] ):

Andreas M. Hein y el autor de ciencia ficción Stephen Baxter propusieron diferentes tipos de sondas von Neumann, denominadas "Filósofo" y "Fundador", donde el propósito de la primera es la exploración y el de la segunda la preparación de futuros asentamientos. [7] [ se necesita una mejor fuente ]

La Iniciativa para Estudios Interestelares ha propuesto un concepto a corto plazo de una sonda autorreplicante , [ se necesita aclaración ] logrando alrededor del 70% de autorreplicación, basándose en tecnologías actuales y de corto plazo. [8]

Si una sonda autorreplicante encuentra evidencia de vida primitiva (o de una cultura primitiva de bajo nivel), podría programarse para permanecer inactiva, observar en silencio e intentar establecer contacto (esta variante se conoce como sonda Bracewell ), [ jerga ] o incluso interferir o guiar la evolución de la vida de alguna manera. [ cita necesaria ]

El físico Paul Davies de la Universidad de Adelaida ha "planteado la posibilidad de que una sonda se apoye en nuestra propia Luna ", habiendo llegado en algún momento de la prehistoria antigua de la Tierra y permaneciendo para monitorear la Tierra, un concepto que, según Michio Kaku , fue el que utilizó Stanley Kubrick. como base de su película, 2001: Una odisea en el espacio (aunque el director eliminó la escena del monolito relevante de la película). [9] El trabajo de Kubrick se basó en la historia de Arthur C. Clarke, " The Sentinel ", ampliada por la pareja en forma de novela que se convirtió en la base de la película [10] y por lo tanto el concepto de observatorio/sonda lunar de Davies también es considerado una reminiscencia de Clarke. [ cita necesaria ]

Una idea variante de la idea de la sonda interestelar von Neumann es la del " Astropollo ", propuesta por Freeman Dyson . [ cita necesaria ] Si bien tiene los rasgos comunes de autorreplicación, exploración y comunicación con su "base de operaciones", Dyson concibió el Astrochicken para explorar y operar dentro de nuestro propio sistema planetario , y no explorar el espacio interestelar. [ cita necesaria ]

Anders Sandberg y Stuart Armstrong argumentaron que lanzar la colonización de todo el universo accesible a través de sondas autorreplicantes está dentro de las capacidades de una civilización que abarca estrellas, y propusieron un enfoque teórico para lograrlo en 32 años, extrayendo recursos del planeta Mercurio. y construir un Dyson Swarm alrededor del Sol. [11]

berserkers

Una variante de la nave estelar autorreplicante es el Berserker . A diferencia del concepto de sonda benigna, los Berserkers están programados para buscar y exterminar formas de vida y exoplanetas portadores de vida cada vez que los encuentren.

El nombre se deriva de la serie de novelas Berserker de Fred Saberhagen que describe una guerra entre la humanidad y este tipo de máquinas. Saberhagen señala (a través de uno de sus personajes) que los buques de guerra Berserker en sus novelas no son máquinas von Neumann en sí mismas, pero el complejo más amplio de máquinas Berserker (incluidos los astilleros automatizados) constituye una máquina von Neumann. Esto trae nuevamente a relucir el concepto de una ecología de las máquinas de von Neumann, o incluso de una entidad colmena de von Neumann.

En la ficción se especula que los Berserkers podrían ser creados y lanzados por una civilización xenófoba (ver Anvil of Stars , de Greg Bear , en la sección En ficción a continuación) o teóricamente podrían "mutar" a partir de una sonda más benigna. Por ejemplo, una nave von Neumann diseñada para procesos de terraformación (minar la superficie de un planeta y ajustar su atmósfera a condiciones más amigables para los humanos) podría interpretarse como un ataque a planetas previamente habitados, matando a sus habitantes en el proceso de cambiar el entorno planetario, y luego autorreplicante para enviar más naves a "atacar" otros planetas.

Replicando naves sembradoras

Otra variante más de la idea de la nave espacial autorreplicante es la de la nave sembradora. Estas naves espaciales podrían almacenar los patrones genéticos de formas de vida de su mundo de origen, tal vez incluso de las especies que las crearon. Al encontrar un exoplaneta habitable , o incluso uno que pueda ser terraformado , intentaría replicar dichas formas de vida, ya sea a partir de embriones almacenados o de información almacenada utilizando nanotecnología molecular para construir cigotos con información genética variable a partir de materias primas locales. [12]

Tales naves podrían ser naves de terraformación, preparando mundos coloniales para una posterior colonización por otras naves, o –si estuvieran programadas para recrear, criar y educar a individuos de la especie que los creó– colonizadores autorreplicantes. Las naves sembradoras serían una alternativa adecuada a las naves generacionales como una forma de colonizar mundos demasiado distantes para viajar a ellos en una sola vida.

En ficción

Sondas von Neumann

berserkers

Replicando naves sembradoras

Ver también

Referencias

  1. ^ Piensa en grande (18 de octubre de 2012). "Michio Kaku: una nano nave hacia las estrellas". Mundo del diseño . Consultado el 25 de noviembre de 2022 .
  2. ^ abcd Freitas, Robert A. Jr. (1980). "Una sonda interestelar autorreproductora". Revista de la Sociedad Interplanetaria Británica . 33 : 251–264. Código Bib : 1980JBIS...33..251F.
  3. ^ "Comparación de estrategias Starprobe reproductoras y no reproductivas para la exploración galáctica". www.rfreitas.com .
  4. ^ "Los seres extraterrestres no existen", Revista trimestral de la Royal Astronomical Society , vol. 21, número 267 (1981)
  5. ^ Sagan, Carl y Newman, William: "El enfoque solipsista de la inteligencia extraterrestre", Revista trimestral de la Royal Astronomical Society , vol. 24, número 113 (1983)
  6. ^ Freitas, Robert A. Jr. (noviembre de 1983). "Inteligencia extraterrestre en el sistema solar: resolviendo la paradoja de Fermi". J. Br. Interplaneta. Soc . 36 : 496–500. Código Bib : 1983JBIS...36..496F.
  7. ^ Hein, Andreas M.; Baxter, Stephen (2018). "Inteligencia artificial para viajes interestelares". arXiv : 1811.06526 [física.pop-ph].
  8. ^ Borgue, Olivia; Hein, Andreas M. (2021). "Sondas autorreplicantes a corto plazo: un diseño conceptual". Acta Astronáutica . 187 . Elsevier BV: 546–556. arXiv : 2005.12303 . Código Bib : 2021AcAau.187..546B. doi :10.1016/j.actaastro.2021.03.004. ISSN  0094-5765. S2CID  218889518.
  9. ^ Kaku, Michio. "La Física de las Civilizaciones Extraterrestres". m< (mkaku.org) . Consultado el 21 de junio de 2019 .
  10. ^ Arturo C. Clarke. Arthur C. Clarke sobre su cuento que inspiró 2001: Una odisea en el espacio.
  11. ^ "La eternidad en seis horas: difusión intergaláctica de la vida inteligente y agudización de la paradoja de Fermi". Stuart Armstrong, Anders Sandberg, Instituto del Futuro de la Humanidad, Universidad de Oxford. 12 de marzo de 2013.
  12. ^ Tipler, Frank J. (1980). "Los seres inteligentes extraterrestres no existen". Revista trimestral de la Royal Astronomical Society . 21 : 268. Código bibliográfico : 1980QJRAS..21..267T.
  13. ^ El texto completo de la historia se ha publicado en el sitio web del autor en davidbrin.com. Archivado el 11 de enero de 2007 en Wayback Machine.