Зонды фон Неймана: осуществимы или нет?

Нет, мы не знаем. Как видите, мы даже надежно приземлиться не можем.

Эксперты по робототехнике и искусственному интеллекту говорят, что «сложно — легко, а легко — сложно».

• Задачи, которые сложны для человека (например, игра в шахматы, доказательство математических теорем или выполнение операции миллион раз одним и тем же способом), легко ИИ/роботам.
• Задачи, простые для человека (например, ходьба, наливание жидкости в чашку, распознавание объектов в окружающей среде), сложны для роботов и ИИ.

Это потому, что для решения этих «легких» задач мы используем структуры мозга, оптимизированные в течение миллионов лет эволюции. Шахматы сложны для людей, потому что нам нужно построить структуры мозга, чтобы их обрабатывать.

После решения «сложных задач», таких как шахматы, ИИ обещал решить «легкие задачи» в течение десятилетия, еще в 1980 году. Только сейчас мы приближаемся, и это еще не все.

Еще одной огромной проблемой будет приспособляемость. Роботу нужно будет выяснить, как добывать то, что доступно, и преобразовывать его в то, что необходимо. Распознавать закономерности и учиться. Еще одна простая/сложная задача. Мы плохо представляем себе, как мы распознаем закономерности.

После многих лет исследований теперь у нас есть очень специализированные роботы, такие как беспилотный автомобиль. Нужен робот-геолог, который может ходить, видеть, понимать геологический процесс (находить перспективные участки), строить бур, добывать руду, проектировать и строить обогатительную фабрику (адаптируя ее к особенностям местной руды). Видеть?

Солнечная энергия жизнеспособна только достаточно близко к солнцу. Далеко, вам нужно что-то другое. «Вояджеры» питаются от РИТЭГов , работающих десятилетиями и далеко от Солнца. Но это не возобновляемая энергия, как солнечная, поэтому роботу нужно будет найти и добыть подходящую руду для перезарядки. Действительно сложно.

И нам определенно не хватает необходимого уровня искусственного интеллекта для питания такого робота.

И лучшее место для тренировок — это Луна. Удобно близко и дешево приземлиться из-за низкой гравитации.

Изменить, отвечая на комментарии: Да, я знаю о быстрых улучшениях в ИИ (даже если я не слежу за этой областью, в свое время я даже выучил ПРОЛОГ). Проблема в том, что для успеха нам нужны улучшения на несколько порядков во многих различных областях:

• Ракетная промышленность, чтобы построить значительно более эффективные ракетные двигатели (чтобы получить лучшее ускорение на том же топливе или лучшее соотношение полезной нагрузки)
• Космические технологии (строить огромные космические корабли со всем необходимым оборудованием)
• автоматизация производства (ИИ должен будет проектировать производственные предприятия)
• AI, чтобы решить проблему земли/восстановления/пополнения запасов/запуска.

Небольшой полезный груз должен будет приземлиться на планету (и не приземлиться просто роботом-исследователем, а приземлиться на производственный завод), найти полезные ресурсы и построить производственный объект для производства запасных частей (изнашивающихся) и нового космического корабля, как только что приземлившегося. , включая его заправку и запуск на орбиту. В автоматическом режиме без участия человека, при устранении всех сбоев. Мы пытаемся понять, как это сделать здесь, на Земле (и пока не уверены). Такой зонд должен был бы выяснить, как сделать это на неизвестной планете, с неизвестным климатом, с использованием неизвестных сырьевых ресурсов, в автоматическом режиме, без нашего участия.

(Два года спустя):

Добывать ресурсы было бы проще всего с астероидов: не нужно бороться с гравитацией, атмосферой и надоедливыми аборигенами (включая микробы). Но починить все, что может пойти не так, было бы самой сложной частью.

После многовекового межзвездного полета зонд должен найти путь вокруг следующей звездной системы, обнаружить хорошие ресурсы (астероиды с нужными материалами), приземлиться на них (что займет десятилетия) и использовать их для устранения накопленного ущерба. Теоретически все решаемо, но...

Как говорится: «В теории нет разницы между теорией и практикой. На практике она есть». :-)

С другой точки зрения, все это не является неразрешимым. Через жалкие несколько столетий все связанные с этим проблемы будут решены и тривиальны. Любая цивилизация с такой технологией должна быть в состоянии отправить несколько таких самовоспроизводящихся зондов ко всем звездным системам Млечного Пути максимум за несколько десятков миллионов лет (Галактика всего 100 тысяч световых лет в поперечнике), даже если зонды будут летать со скоростью всего 1% от скорости света. .

Так что вопрос не в том, "возможны ли такие зонды" - потому что они будут через несколько столетий, а в том, "почему мы не можем их обнаружить?" Какие препятствия могут помешать такой цивилизации, как наша, выжить в следующие несколько столетий, чтобы быть способной делать такие вещи? Страшная мысль.

Нет, даже не близко.

Самое близкое, что у нас есть к машине фон Неймана, — это наша собственная индустриальная цивилизация.

Последний раз, когда это «реплицировалось», возможно, была колонизация + индустриализация Америки, где британская промышленная революция повторялась более 100 лет в ее колониях.

Он существует в паразитическом состоянии вне биологической «машины» мировой экосистемы и не в состоянии обеспечить все свои входы. Есть основания полагать, что при этом он наносит серьезный ущерб мировой экосистеме, а нынешняя индустриальная цивилизация не является устойчивой.

(Примеры вида паразитизма: он полагается на экосистему для гидрологии, кислорода, удаления отходов, кормления людей, которые работают в ней, обеспечивает биологическое сырье и такие материалы, как древесина, потребляет тысячи лет созданного экосистемой верхнего слоя почвы для производства еда и др.)

Вся индустриальная цивилизация способна добывать сырье из земли, транспортировать его, перерабатывать, контролировать его качество и производить новые средства для всего вышеперечисленного.

Зонд фон Неймана в основном должен быть в состоянии выполнить весь описанный выше цикл без поддержки окружающих.

Даже такая простая вещь, как майнинг, становится сложной. Инструменты изнашиваются или повреждаются, и вам необходимо иметь возможность ремонтировать и/или заменять их без (пока) доступа к сырью. Поиск хороших мест для добычи требует ресурсов. Создание новых инструментов требует ресурсов. Устранение поломок на заводе требует ресурсов.

3D-печать — это шаг к этому, но он далек от завершения. Сегодня 3D-принтеры используют материалы с высокой степенью обработки и не могут производить многие собственные компоненты (например, печатные платы).

Устройства для производства электронных устройств построить не так-то просто. В современной цивилизации мы справляемся с этим за счет массового производства — мы вкладываем много ресурсов и технологий в строительство огромных эффективных заводов, которые используют высокоочищенное и рафинированное «сырье» и производят специализированные компоненты с низкими затратами. Эти специализированные компоненты собираются вместе и используются для производства более сложных вещей, а также помогают сделать фабрики следующего поколения дешевле, эффективнее и мощнее.

Нам пришлось бы начинать с нуля. Создавайте до смешного простые и огромные логические платы для управления неуклюжими фабриками, которые могут помочь производить неэффективные инструменты, чтобы собирать больше ресурсов быстрее, чем они изнашиваются, возвращать эти ресурсы обратно на фабрики и работать над созданием лучшей фабрики с большей точностью, которую можно использовать для создавайте более совершенные схемы и более тщательно контролируйте процесс. Все время надеясь, что наш "устаревший" зонд не сломается безвозвратно, прежде чем он сможет снять свои обязанности.

На Земле мы бы начали с того, что группа людей собирала вещи вручную, тестировала их, отбрасывала неудачи и брала лучшие инструменты для создания следующего поколения инструментов.

Нет, я не думаю, что мы еще там. Не только это, но и машина, которая может воспроизводить себя и быть полезной для других вещей, требует многого. Машины изготавливаются из МНОГИХ различных материалов с очень широким диапазоном производственных технологий.

Для изготовления стальной руки требуются совсем другие методы, чем для создания панелей солнечной энергии или микропроцессоров.

То, что я считаю гораздо более вероятным, было бы самоуправляемым космическим кораблем/фабрикой. Он может приземляться/выходить на орбиту астероидов, иметь специализированных роботов для добычи необходимых материалов и их доставки обратно. У него будут области, которые могут создавать различные части и иметь возможность модифицировать их по мере необходимости для создания широкого спектра роботов и разработки новых, если возникнет необходимость (либо сама по себе, либо удаленно из новой потребности человека). Я предполагаю, что одна из этих машин-строителей также сможет управлять строительством другой, но я думаю, что очень маловероятно, что у вас будет робот типа C3PO, который будет делать копии самого себя из сырья, потому что на самом деле это не будет пригодится для чего-нибудь еще.

Это было бы больше похоже на ульи, «королеву» с множеством различных специализированных «рабочих».

Он может создать «рабочую бригаду», чья работа состоит в том, чтобы создавать большие солнечные панели для сбора энергии для ближайшей космической станции, чтобы обеспечить ее большей мощностью. Можно создать другую команду для постройки большего количества космических станций и т. д.

Первая 3D-печать, сделанная в космосе , была частью самого принтера. Цель всего эксперимента - суметь изготовить запасные части оборудования на борту МКС с минимальной помощью с Земли, а принтер включен в список оборудования.

Остаются вопросы о том, какие детали можно распечатать на 3D-принтере, как собрать детали, где найти сырье, но технологии идут в сторону самовоспроизведения.

Написав коротенькую статью о своем первом курсе универа, я сделал вывод, что основные проблемы с щупами будут в надежности. Не только с точки зрения механической функциональности, но и с точки зрения программирования. Если бы вы представили, что при репликации каждого зонда возникнет некоторая степень ошибки передачи или повреждения. Обычно этим можно пренебречь, но если мы увеличим это до галактических или межгалактических масштабов, даже минутная ошибка может увеличиться и нарушить работу будущих поколений зондов.

Для получения дополнительной информации я бы посоветовал вам начать с: Исследования Галактики с помощью направленных самовоспроизводящихся зондов и их последствия для парадокса Ферми - Мартин Барлоу.

Я предполагаю, что ответ заключается в том, что у нас до сих пор нет технологии. Но мы не так уж далеки от этого. И что это возможно.

Чтобы сделать функциональную фабрику из любого достаточно сложного компонента, требуется много человеческого контроля, работы и управления. Во многих промышленных областях по-прежнему существуют важные этапы, где человек на месте незаменим. Нам нужно будет переосмыслить и перепланировать их, чтобы они хотя бы минимально работали с дистанционным управлением, учитывая временную задержку из-за скорости света.

Кроме того, нам все еще нужно много органических веществ в промышленности, включая пластик, резину и топливо для сжигания, чтобы плавить металлы. Получение таких материалов в космосе пока выходит за рамки наших возможностей, но ненамного.

И я не знаю, сможем ли мы эффективно генерировать тепло в космосе, чтобы плавить металлы без кислорода или просто приближаясь к Солнцу.

Это должно быть выполнимо, если вы потратите триллион долларов на этот проект и получите 20 лет на проведение необходимых исследований. Но в данный момент это невыполнимо. И вам по-прежнему нужны люди для дистанционного управления машинами здесь с Земли, потому что ИИ по-прежнему отстой и вряд ли значительно улучшится за это время. Мы до сих пор не можем этого сделать даже здесь, на Земле, но, честно говоря, больше всего потому, что нам это сейчас не нужно.

Если бы мне пришлось выбирать место для выполнения этих действий, я думаю, что лучшим местом будет Марс, за которым следуют Луна, Меркурий и Титан. Что касается астероидов или комет, очень маловероятно, что у какого-либо астероида или кометы достаточно ресурсов для этого, но после колонизации, скажем, тысячи астероидов и налаживания эффективной логистики между ними это должно быть возможно, но будет намного сложнее, чем удержать его. на одной планете или луне и потребует гораздо больше времени и технологий.

Краткий ответ: нет, но скоро да.

Искусственный интеллект и адаптируемость не проблема, множество проектов в настоящее время направлены на то, чтобы сделать роботов достаточно надежными, чтобы они могли адаптироваться к любой ситуации, имитируя поведение животных, а некоторые из них весьма успешны, как, например, знаменитый Big Dog от Boston Dynamics (и это был старый проект, они сделали гораздо больше в последнее время). Отказ от ответственности: я занимаюсь исследованиями в области искусственного интеллекта и вычислительной нейронауки.

Проблема заключается в автономном производстве и программировании роботов. Еще многое предстоит сделать, но сейчас мы ближе, чем когда-либо, с 3D-принтерами, и такие проекты, как RepRap , направлены на создание полностью автоматически воспроизводимых 3D-принтеров (которые уже могут печатать оптические волокна и схемы), которые затем могут быть моторизованы и роботизированы. сделать движущихся «3D-принтеров-роботов». Эта цель явно достижима, и даже НАСА и ЕКА серьезно рассматривают возможность удаленного строительства полностью внеземных баз, начиная с лунной базы (см. Также « Строительная печать » в Википедии).

Дополнительная информация: насколько мне известно, самые большие текущие проблемы 3D-принтеров заключаются НЕ в создании схем (это уже возможно с модами RepRap и некоторых коммерческих принтерах), а скорее в том, как создавать спроектированные вращательные двигатели (вещь, которая управляет положением 3D-принтеров). головки принтера) и расширить количество материалов, которые может использовать один единственный принтер (то есть: вы уже можете печатать почти любым материалом, о котором мечтаете, от пластика до металла и песка и даже молекул и живых клеток, но вам нужен отдельный принтер для каждого типа материала).

Если вам нужна дополнительная информация о том, что в настоящее время могут делать 3D-принтеры, вы можете проверить этот слайд, который покажет вам множество других применений, таких как 3D-печать мяса in vitro и 3D-печать живых легких и других органов: 3D-принтеры, биопринтеры и физ .

Таким образом, суть в том, что нет, это невозможно, но это произойдет вскоре, как только эти технические проблемы будут решены, и, учитывая большое количество команд и известных учреждений, работающих над этим, это может произойти раньше, чем ожидалось.

Это возможно, потому что они уже существуют. Сырье собиралось в такие машины без всякого интеллекта или других машин, соединяющих их вместе. Как давным-давно заметил один астрофизик, достаточно большой объем газа, содержащего только гелий и водород, в конечном итоге сам по себе приведет к возникновению машин фон Неймана.

Мы можем быть близки к тому, чтобы построить такие машины, но тогда нам нужно создавать вещи на молекулярном уровне. Причина в том, что машина, построенная из макроскопических деталей, будет подвержена распаду, и если она слишком сильно разложится, то выйдет из строя. Таким образом, он должен иметь возможность восстанавливать себя, используя инструменты, которые сами подвержены распаду, и машины, необходимые для изготовления этих инструментов, также будут подвержены распаду и т. д. и т. д. Если вы внимательно проанализируете проблему здесь, вы обнаружите, что это проблема деградации во все меньших и меньших масштабах, так что вам, естественно, придется использовать мельчайшие строительные блоки материи, которые не распадаются.

Самый эффективный способ сделать это — использовать уже существующие машины фон Неймана для создания новых.

Мы определенно на правильном пути: http://sservi.nasa.gov/articles/japan-plans-2-billion-robot-moon-base-by-2020/ **

Подводя итог, Япония в настоящее время работает над серией роботов, которые смогут добывать/извлекать материалы локально на Луне, обрабатывать их, а затем использовать обработанные материалы для строительства лунной базы, в которой роботы будут «жить».

Конечно, чтобы добраться оттуда до зондов фон Неймана, потребуется гораздо больше работы. Например, роботы не смогут производить процессоры. Но дело в том, что это первый шаг. Здесь, на Земле, автомобили, процессоры и многое другое уже в основном производятся роботами. Принимая во внимание все обстоятельства, я бы сказал, что при наличии достаточного количества денег, времени и усилий мы, вероятно, уже находимся в технологической точке, где это возможно.

**эта статья немного освещает детали, но есть много информации об этом проекте.

Это то, что они назвали бы технологией, меняющей правила игры. Чтобы дать вам представление о технологии, которая изменит правила игры, взгляните на массовую обработку, поезд, телефон, прессу Гутенбурга, компьютер, Интернет. Все эти вещи уступили место многим другим инновациям.

Мы близки? Мы, безусловно, добились значительного прогресса в этом смысле за последние несколько лет. 3D-принтеры являются наиболее прогрессивным изобретением, поскольку они буквально позволяют превращать жидкость в твердые детали, а это означает, что вы можете создавать их по мере необходимости, а не предварительно изготавливать детали. Это сравнимо с разницей между оборудованием и программным обеспечением в том смысле, что, хотя аппаратное обеспечение является фиксированным, программное обеспечение может быть разработано для выполнения любых вычислений с использованием этого оборудования, даже вычислений для выполнения задач, которые нам не требуются в наши дни.

Я считаю, что истинное преимущество во всем этом именно в этом: возможность создавать то, что вам нужно, не зная, что вам понадобится в будущем. Если бы у нас была технология такого типа, мы могли бы буквально строить космические станции, которые могли бы строиться в космосе. В конце концов, вы можете создавать станции на Марсе, которые изначально могут строить только дополнительные модули и достаточно материала для их изготовления.

Однако то, о чем вы говорите, выходит за рамки этого, если вы можете в это поверить. Даже машина, которая может создавать модули из материала, не может создать собственную копию из-за высокого уровня сложности. Самое близкое, к чему мы подошли, все еще очень сильно зависит от уже созданных отдельных компонентов.

Если начать буквально только с ресурсов, доступных вам на Марсе, вы будете сильно ограничены. Напоминаю, что сегодня даже для постройки автомобиля требуются собранные компоненты со всего земного шара, а также металлы и другие материалы, добытые в шахтах. Если мы даже не можем построить автомобильный аккумулятор, используя материалы, которые легко найти в радиусе 1 километра на поверхности земли, богатой ресурсами, вы можете увидеть типы проблем, которые могут возникнуть у самовоспроизводящегося робота, чтобы построить что-то значительное. сложнее, чем батарея.

В заключение, возможно, мы ищем не в том месте. Кажется, что этот тип технологии трудно реализовать из-за многих ограничений ресурсов и сложности, и это никогда не было достигнуто раньше. Однако не совсем верно, что это никогда не было достигнуто ранее. Природа — прекрасный пример самовоспроизводящегося робота, и она все время была у нас под носом. Возможно, тогда верным способом создания самовоспроизводящихся роботов будет генетически сконструированная биомасса, предназначенная для полного использования всех доступных минералов.

Представьте себе дерево, в котором нет домика на дереве, но это дом на дереве. Если бы мы смогли достичь такого мастерства, мы могли бы легко создать что-то, что могло бы самовоспроизводиться, мало чем отличаясь от того, как самовоспроизводятся деревья. Я считаю, что если мы когда-нибудь и достигнем этой цели, то не за счет использования ресурсов, которых обычно нет в воздухе и на земле. Хотя это требует нового мышления. Насколько я знаю, современные генетические инновации включают генетически модифицированные бактерии для выполнения полезных задач. Я думаю, мы должны выглядеть крупнее.

Я помню, как один из участников дискуссии сказал: «У нас это уже есть. Мы называем их ошибками ».

Развивающаяся воспроизводящая система будет решать проблемы методом случайных проб. У вас есть достаточно большой образец, сделав его микроскопическим. Короче, жизнь. Создайте экстремофила, чтобы он жил на астероиде. Затем провести вечность, пытаясь избавиться от него.

Дело в том, что вы не будете делать крошечные машины, для которых нужны огромные фабрики и фабрики. Как они могут размножаться? Вместо этого вы генетически конструируете живые клетки, используя природу в качестве отправной точки. Будет то, что я описываю в этом ответе , с дальнейшим оформлением выращивания готовой продукции, а также собственной инфраструктуры. Готовой продукцией будут очищенные элементы и все, что вы заказываете, чтобы изготовить для вас, включая «семена» для отправки на другие астероиды и кометы.