Matryoshka Brain on Robert Bradburyn ehdottama hypoteettinen megarakenne , joka perustuu Dyson-sfääriin , jolla on valtava laskentateho. Tämä on esimerkki luokan B tähtikoneesta, joka käyttää koko tähden energiapotentiaalia tietokonejärjestelmän virtalähteenä [1] . Konseptin nimi tulee venäläisestä puisesta nukke- matrjoškasta [2] .
Robert Bradbury loi termin "matryoshka brain" vaihtoehdoksi termille "brain-Jupiter" - samanlainen käsite, mutta planeetan asteikolla eikä tähtien mittakaavassa ja optimoitu signaalin etenemisviiveen minimaaliselle tasolle. Matryoshka-aivojen suunnittelussa korostetaan nettokapasiteettia ja lähteestä (tähdestä) vastaanotetun energian maksimoimista, kun taas Jupiterin aivot on optimoitu laskentanopeuteen [3] .
Tällaisen rakenteen tulee koostua vähintään kahdesta (yleensä useammasta) Dyson -pallosta , jotka on rakennettu tähden ympärille ja jotka on sijoitettu sisäkkäin. Merkittävä osa kuorista muodostuu molekyylimittakaavan nanotietokoneista. Nämä tietokoneet saavat ainakin osittain energiaa tähden ja tähtienvälisen väliaineen välisestä vaihdosta. Kuori absorboi sisäpinnalleen säteilevää energiaa, käyttää sitä tietokonejärjestelmien virtalähteenä ja säteilee energiaa ulospäin. Jokaisen kuoren nanotietokoneet suunnitellaan toimimaan eri lämpötiloissa.
Kuten kaikki muutkin sotkeutuvat Dyson-pallot, tämä rakenne on painovoimaltaan epävakaa pitkällä aikavälillä. Teknisestä näkökulmasta tämän rakenteen rakentaminen vaatii valtavia kustannuksia, muun muassa siitä syystä, että kuorien rakentaminen vaatii materiaalin käyttöä merkittävästä osasta tähden planeettajärjestelmää, eikä siihen todennäköisesti yksinkertaisesti ole ratkaisua. realistisesti mahdollisten materiaalien suhteen. Lisäksi, koska energia häviää kaikissa laskelmissa lämmön muodossa, joka ei ole pienempi kuin Boltzmann-vakio jokaiselle bitille ja on verrannollinen lämpötilaan Landauer-periaatteen mukaisesti , ja tyhjiössä lämmönsiirto tapahtuu vain säteilyn avulla, monikerroksinen rakenne ei kasva. sen energiatehokkuutta.
On melko vaikea kuvitella niin valtavien laskentaresurssien mahdollisia sovelluksia. Yksi Charles Straussin Accelerando -romaanissa esittämistä ajatuksista on, että matryoshka-aivoilla voidaan luoda tarkka todellisuuden jäljitelmä tai siirtää ihmisen tietoisuus virtuaalitodellisuuteen [4] [5] . Damien Broderick ehdottaa, että matryoshka-aivot pystyvät mallintamaan kokonaisia vaihtoehtoisia universumeja [6] .
Futuristi ja transhumanisti Anders Sandberg kirjoitti esseen, jossa tarkasteltiin tämän suuruisten laskelmien vaikutuksia matryoshka-aivomaisilla koneilla, ja jonka julkaisi Institute for Ethics and New Technologies [7] .
Käsitteen kirjoittaja Robert Bradbury käytti sitä antologiassa Year Million : Science at the Far Edge of Knowledge , joka herätti kiinnostuksen Los Angeles Timesin ja Wall Street Journalin kolumnistit [8] [9] .
Ajatus massiivisista tietokonelaitteista tutkittiin Nick Bostromin esseessä The Philosophical Quarterlyssä . Bostrom väittää, että jos ihmiset vapaaehtoisesti kehittyvät posthumaaniseen vaiheeseen, ennen jokaista evoluution vaihetta vaadittaisiin laajamittaisia tietokonesimulaatioita , jotka edellyttävät koneita, kuten matryoshka-aivoja [10] . Raymond Kurzweil mainitsee tämän ajatuksen useita kertoja teoksessa The Singularity Is Near (2005), noudattaen samanlaista päättelyä. Hän huomauttaa, että olemassaolo tietokonemallin sisällä voi olla yhtä "todellista" kuin normaalissa biosfäärissä - jos sellainen ero ylipäätään voidaan tehdä [11] . Matryoshka-aivojen käsitettä käsitellään myös British Interplanetary Societyn huhtikuun 2003 numerossa [12] julkaistussa artikkelissa .
Brain-Jupiter on teoreettinen laskennallinen megarakenne, joka on planeetan kokoinen. Toisin kuin matryoshka-aivot, Jupiterin aivot on optimoitu minimoimaan signaalin etenemisviiveet ja niillä on kompakti rakenne. Tehon tuottaminen ja lämmön poistaminen tällaisessa järjestelmässä on merkittäviä haasteita.
Vaikka maanpäällisen planeetan tai kaasujättiläisen kokoista ja massaa olevaa kiinteää, tiheää esinettä ei voida rakentaa mistään tunnetusta materiaalista, tällainen rakenne voidaan rakentaa matalatiheyksiseksi hilaksi, jonka massa on verrattavissa suureen satelliittiin tai pieneen planeettaan, mutta huomattavasti suuremmalla tilavuudella, joko tiheänä, mutta ei kiinteänä rakenteena planeetan massan ja tiheyden kanssa (edellyttää sisäisen lämpötilagradientin hallintaa konvektion estämiseksi ).