Von Neumannin luotain - ominaisuus[ selventää ] esimerkki hypoteettisesta konseptista , joka perustuu unkarilaissyntyisen amerikkalaisen matemaatikon ja fyysikon John von Neumannin työhön .
Von Neumann tutki laajasti ajatusta itsetoistuvista koneista , joita hän kutsui " yleiskokonaisuuksiksi ", joita usein kutsutaan " von Neumann-koneiksi ". Vaikka von Neumann ei koskaan katsonut työtään soveltuvan avaruusaluksen ideaan , myöhemmät teoreetikot[ selventää ] teki sen. Ajatusta itsestään replikoituvasta aluksesta on sovellettu ( teoriassa ) useisiin erityistehtäviin, ja tämän konseptin yksityiskohtainen kehitys avaruustutkimuksessa tunnetaan nimellä von Neumann -luotain . Muita merkittäviä muunnelmia ovat: Berserker ja Self-Reproducing Seeding Ship .
Teoreettisesti itseään replikoituva avaruusalus voitaisiin lähettää läheiseen tähtijärjestelmään , jossa se louhisi mineraaleja (louhien niitä asteroideista , luonnonsatelliiteista , kaasujättiläisistä jne.) luodakseen jäljennöksiä itsestään . Nämä kopiot lähetetään sitten muihin tähtijärjestelmiin toistaen prosessia eksponentiaalisesti . Alkuperäinen "emoluotain" täyttää edelleen alkuperäisen tarkoituksensa tähtijärjestelmässä. Nämä tehtävät voivat vaihdella huomattavasti ehdotetun itsekopioivan aluksen tyypin mukaan.
Ottaen huomioon tämän mallin samankaltaisuuden bakteerien kanssa, on huomautettu, että von Neumannin itsereplicoituvat koneet voidaan nähdä elämänmuotona . Tätä ajatusta kosketti David Brin tarinassaan Lungfish , joka osoittaa , kuinka eri lajien luomat itseään replikoivat koneet voivat kilpailla keskenään ( darwinilaisessa mielessä ) raaka-aineista tai niillä voi olla jopa päinvastaisia tehtäviä. Kun annetaan tarpeeksi " lajeja ", ne voivat jopa muodostaa ekologisen järjestelmän tai tekoälyn avulla yhteiskunnan . Ne voivat jopa muuntua tuhansien " sukupolvien " aikana.
On teoreettisesti todistettu, että itseään replikoituva alus, joka käyttää suhteellisen tavanomaisia teoreettisia tähtienvälisen matkan menetelmiä ( eli ilman eksoottisia superluminaalisia loimivoimansiirtoja ja matkalentonopeudella 0,1 valonnopeutta ) voi levitä Linnunradan kokoisen galaksin läpi vuonna vain puoli miljoonaa vuotta [1] .
Suhteellinen nopeus, jolla tällaiset itsereplikoituvat koneet voisivat tulvii galaksin, suurten teoreettisten esteiden puuttuminen niiden luomiselle ja von Neumann-luotainten havaittavan toiminnan puute on esitetty argumenttina Fermi-paradoksista käydyissä keskusteluissa : jos ne voidaan rakentaa ja ne voivat levitä niin nopeasti, niin ehkä se, että emme näe niitä, osoittaa, että olemme yksin galaksissamme .
Itsereplicoituvien alusten tehtävän yksityiskohdat voivat vaihdella merkittävästi eri projekteissa, ja niiden ainoa yhteinen piirre on itsekopiointi .
Von Neumann -luotaimen klassisessa versiossa luotain tutkii kohdejärjestelmäänsä ja välittää siitä tiedot takaisin järjestelmään, josta se on peräisin. Jos itseään lisääntyvä luotain havaitsee todisteita primitiivisestä elämästä (tai matalan tason primitiivisestä kulttuurista ), se voi ohjelman mukaan: passiivisesti levätä, tarkkailla hiljaa, yrittää ottaa yhteyttä (tätä muunnelmaa kutsutaan Bracewell-luotaimeksi ) , tai jopa häiritä elämän kehitystä tai ohjata sitä jollain tavalla.
Fyysikko Paul Davies Adelaiden yliopistosta on jopa ehdottanut mahdollisuutta, että luotain lepää Kuussamme , saapui sinne esihistoriallisina aikoina ja lähti tarkkailemaan Maata (katso Bracewellin luotain ja Sentinel-hypoteesi ).
Mielenkiintoinen muunnelma von Neumannin tähtienvälisen luotainideasta on Freeman Dysonin ehdottama "Astro Chicken" . Vaikka Astrohenilla on sellaisia ominaisuuksia kuin itsensä replikaatio, tutkiminen ja yhteys "tukikohtaan", se on tarkoitettu "asumaan" ja tutkimaan yhdessä planeettajärjestelmässä (Dysonin käsite olettaa omaamme), eikä tähtienvälisen avaruuden tutkimiseen. . On mielenkiintoista spekuloida tällaisen automaatin hyödyllisyydestä yhdessä sen tähtienvälisen sukulaisensa kanssa, joka voi käyttää "paikallisia" replikaattoreita keinona tutkia kohdejärjestelmää.
Itsereplikoituvan avaruusaluksen pelottavampi muunnelma on nimeltään Berserker . Toisin kuin turvallinen luotainkonsepti, Berserkerit on ohjelmoitu paikantamaan ja tuhoamaan kaikki löydetyt elämänmuodot ja asutut eksoplaneetat .
Termi tulee Fred Saberhagenin romaanien sarjasta , jotka kuvaavat jatkuvaa sotaa ihmiskunnan ja tällaisten koneiden välillä (katso Berserker ). Saberhagen paljastaa (yhden hahmon kautta), että hänen romaaneissaan berserkerilaivat eivät ole varsinaisia von Neumannin koneita , vaan monimutkainen joukko berserkerikoneita, mukaan lukien automaattiset telakat, muodostavat von Neumannin koneen. Tämä johtaa jälleen käsitykseen von Neumann-koneiden ekologisesta järjestelmästä tai jopa von Neumann-koneiden parvesta.
"Berserkersin" analogi - "Suppressive" - Alastair Reynoldsin "Cosmic Apocalypse" -tarinasarjan juonen avainelementti .
Spekuloidaan, että berserkerit voivat olla muukalaisvihamielisen sivilisaation luomia ja laukaisuja, tai ne voivat syntyä "muutoimalla" rauhallisempia luotainita tai hillitsemään mielen kosmista laajenemista (kuten Reynoldsin tarinoissa).
Toinen muunnelma itsestään replikoituvan avaruusaluksen ideasta on kylväjä . Tällainen laiva voi säilyttää geneettisiä näytteitä kotimaansa elämänmuodoista, ehkä jopa sen tekijöistä. Kun asuttava tai terraformoitavissa oleva eksoplaneetta löydetään , se yrittää replikoida näitä elämänmuotoja joko säilyneistä alkioista (katso alkioavaruuden kolonisaatio ) tai tallennetusta tiedosta käyttämällä molekyylinanoteknologiaa tsygoottien "kokoamiseksi" erilaisilla geneettisillä tiedoilla paikallisista raaka-aineista. Yksityiskohtainen kuvaus siemenaluksesta (jolla on rajoitettu itsekopiointikyky) löytyy Vernor Vingen novellista "The Far Sight" .
Tällaiset alukset voivat olla maanmuokkausaluksia, jotka valmistelevat maailmoja myöhempää kolonisaatiota varten muiden alusten toimesta, tai jos ne on ohjelmoitu luomaan uudelleen, kasvattamaan ja kouluttamaan ne luoneiden lajien jäseniä, tuottamaan itse kolonisoijat.
On huomattava, että tämän terraformaatio- ja kolonisaatiomallin ei tarvitse olla "automatisoitu". Miehitetyt tähtienväliset siirtomaa-alukset voivat seurata samanlaista mallia - ja niitä voidaan pitää yhdistettynä aluksena (Von Neumannin luotain/kylvökone), jossa replikointi suoritetaan käyttämällä eläviä asukkaita. Jotkut avaruusympäristön kannattajat väittävät, että tätä lähestymistapaa käyttävä sivilisaatio ei tarvitse planeettoja ollenkaan.
Myös automaattiset kylvöalukset löytyvät Andrey Lvovich Livadnyn kirjoista "Reserve Cosmodrome" ja "Absolute Enemy" . Mutta näissä teoksissa he esittävät Berserkerien roolia.