Una màquina autoreproductora (en anglès, self-replicating machine) és una construcció artificial que és teòricament capaç de fabricar, de manera autònoma, una còpia de si mateixa amb primeres matèries preses de l'ambient que l'envolta. El concepte de màquines autoreproductores ha estat proposat 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 nanotecnologia, Motors de la Creació i per Robert Freitas i Ralph Merkle en el seu article Kinematic Self-Replicating Machines (en català: màquines cinemàtiques autoreproductores) que va proporcionar la primera anàlisi completa de tot l'espai de disseny de reproductors. El desenvolupament futur de tal tecnologia ha estat posada com a protagonista i part integral de diversos plans que involucren l'minat de llunes i anells asteroides per minerals i altres materials, la creació de fàbriques lunars i fins i tot la construcció de satèl·lits d'energia solar en l'espai. La possiblement mal anomenada sonda de von Neumann és un exemple teòric de tal màquina. Von Neumann també va treballar en el que ell anomenava constructor universal, una màquina autoreproductora que operaria en un ambient cel·lular autòmat.
Una màquina autoreproductora és, com el nom ho suggereix, un sistema autoreproductor artificial que està basat en automatització i tecnologia de gran escala convencional. Certs termes idiosincràtics són trobats ocasionalment en la literatura. Per exemple, el terme "reproductor sorollós" va ser usat una vegada per Drexler per distingir els sistemes reproductors de macroescala dels nanorobots microscòpics o " assembladors " que la nanotecnologia poden fer possible, però el terme és informal i és rarament usat per altres en les discussions populars o tècniques. Els replicadors també han estat anomenats " màquines von Neumann " per l'autor John von Neumann, qui va ser el primer a estudiar rigorosament la idea. Però aquest terme ("màquina de von Neumann ") és menys específic i també es refereix a una arquitectura computacional completament diferent proposada per von Neumann, així que el seu ús és desaconsellat quan la precisió és important. El mateix von Neumann va usar el terme constructor universal per descriure tals màquines autorreplicantes.
Els historiadors de les màquines eines, fins i tot abans de l'era del control numèric, algunes vegades parlaven figurativament de les màquines eines com una classe de màquines que és única causa de la seva habilitat de " reproduir a si mateixes ", pel que ells volien dir l'habilitat de fer còpies de totes les seves parts. No obstant això, implícit en aquestes discussions hi ha el fet que un ésser humà estaria controlant els processos de tall (o, posteriorment, almenys de la planificació i la programació d'elles) i després l'acoblament d'aquestes parts. El mateix és veritat sobre els RepRaps, que són una altra classe de màquines de vegades esmentades en referència a la "auto-reproducció" no autònoma. En contrast, les màquines que són veritablement autoreproductora en forma autònoma són el principal focus de discussió en aquest article.
Concepte bàsic Una màquina autoreproductora necessitaria tenir la capacitat d'obtenir energia i primera matèria, processar i transformar-la en components finals, i després acoblar en una còpia de si mateixa. A més, per a una autoreproducció completa, deu, partint des de zero, produir la seva totalitat des de la més petita, com ara, rodaments, connectors i tots els components necessaris no important el delicat o complex. És poc probable que tot això pogués ser contingut en una sola estructura única, però seria possible per a un grup de màquines cooperant entre si o d'una fàbrica autòmat que sigui capaç de fabricar totes les màquines que la comprenen.
La fàbrica podria produir robots miners per extreure o recol·lectar primera matèria, robots constructors per acoblar noves màquines, i robots de reparació per fer la manutenció dels seus propis components per enfrontar el deteriorament i desgast natural del seu funcionament, tot això sense intervenció o direcció d'éssers humans. L'avantatge d'aquest sistema rau en la seva habilitat per expandir la seva pròpia capacitat ràpidament i sense esforç humà addicional. En essència, la inversió inicial requerida per construir el primer dispositiu autoreproductor tindria una recuperació infinita gran sense cap cost addicional de mà d'obra.
Aquestes màquines no violen cap llei física, i les tecnologies bàsiques necessàries per a alguns dels dissenys i propostes més detallats ja existeixen.
Història del concepte El concepte de màquines artificials capaces de produir còpies de si mateixes es remunta cap a centenars d'anys. Una de les primeres referències és una anècdota respecte al filòsof René Descartes, qui li va suggerir a la reina Cristina de Suècia que el cos humà podria ser considerat una màquina, ella li va respondre apuntant a un rellotge i li ordenar " vegi que produeixi fills ". existeixen moltes altres variacions d'aquesta anecdòtica resposta. Diverses altres versions d'aquesta anecdòtica resposta existeixen. Samuel Butler va proposar en la seva novel·la Erewhon de l'any 1872, que les màquines ja eren capaces de reproduir-se a si mateixes però l'home era el feia això, i afegia que les " màquines que reproduïen maquinària no reproduïen màquines de la seva pròpia classe" .
En 1802 William Paley va formular el primer argument teleològic conegut presentant màquines produint a altres màquines, suggerint que l'argument de qui originalment va construir el primer rellotge no tenia validesa si es podia demostrar que el rellotge era capaç de fabricar una còpia de si mateix.; Edition, 1809) See also : ; l'estudi científic de màquines autorreplicantes va ser anticipat per John Bernal tan aviat com l'any 1929 i per matemàtics com ara Stephen Kleene qui va començar a desenvolupar la teoria de la recursió en la dècada dels anys 1930. Molt del seu treball final va ser motivat per l'interès en els algoritmes i processament de la informació més que en la implementació física d'aquest sistema.
Model cinemàtic de von Neumann Una proposta conceptual detallada per a un sistema autoreproductor físic no - biològic va ser proposat per primera vegada pel matemàtic John von Neumann en unes xerrades realitzades entre 1948 i 1949, quan ell va proposar un model d'un autòmat autoreproductor cinemàtic com un experiment mental. El concepte d'una màquina autoreproductora física de Von Neumann només va ser tractat en forma abstracta, amb una màquina hipotètica usant un "mar" o emmagatzematge de recanvis com la seva font de matèria primera. La màquina tenia un programa emmagatzemat en una cinta de memòria que la dirigia a recobrar les parts des d'aquest " mar" usant un manipulador, ensamblant-les a continuació en un duplicat d'ella mateixa, per a després copiar els continguts de la seva cinta de memòria a la de la màquina recentment duplicada. La màquina va ser ideada com composta per tan poc com vuit tipus diferents de components, quatre elements lògics que enviaven i rebien estímuls i quatre elements mecànics usats per a proporcionar un esquelet estructural i mobilitat. Mentre qualitativament enginyós, von Neumann estava evidentment insatisfet amb aquest model de màquina autorreplicant a causa de les dificultats d'analitzar amb rigor matemàtic. Ell va prosseguir a desenvolupar un model autorreplicant fins i tot més abstracte basat en un autòmat cel·lular. El seu concepte cinemàtic original va romandre poc conegut fins que va ser popularitzat en un número de Scientific American ' 'de l'any 1955.
Plantes vivents artificials de Moore El 1956 el matemàtic Edward F. Moore va proposar el primer suggeriment pràctica coneguda d'una màquina autorreplicant real, també publicada a la Scientific American . Les "plantes vivents artificials" de Moore van ser proposades com màquines capaces d'usar aire, aigua i sòl com a primera matèria i obtenir la seva energia de la llum solar per mitjà d'una bateria solar o motor de vapor. Ell va seleccionar la costa com l'hàbitat inicial per a aquestes màquines, donant-los un fàcil accés als químics de l'aigua salada, i va suggerir que generacions posteriors de la màquina podrien ser dissenyades per surar lliurement sobre la superfície de l'oceà com una barcassa factories autorreplicantes o podrien ser col·locades en un terreny erm desert que no tingués utilitat per a propòsits industrials. Els autorreplicantes serien " collits " per les seves parts components per a ser usats per la humanitat en altres màquines no autorreplicantes.
Sistemes replicants de Dyson El següent major desenvolupament del concepte de màquines autorreplicants va ser una sèrie d'experiments proposats per físic Freeman Dyson en la seva xerrada Vanuxem de 1970.Freeman J. Dyson, "The twenty-first century," Vanuxem Lecture delivered at Princeton University, 26 February 1970. Ell va proposar tres aplicacions a gran escala de màquines autorreplicants. La primera era enviar un sistema autorreplicant a la lluna Encélado de Saturn, que a més de produir còpies de si mateixa estaria programada per fabricar i llençar naus espacials de càrrega propulsades per una vela solar. Aquestes naus espacials transportarien blocs de gel de Encélado a Mart, on ells serien usats per terraformar el planeta. La seva segona proposta va ser un sistema de fàbriques alimentades per energia solar dissenyades per a un ambient terrestre desèrtic, i la tercera era un " kit de desenvolupament industrial" basat en aquest replicador que podria ser venut a països en desenvolupament per proporcionar a aquests una capacitat industrial del tipus que desitgessin. Quan Dyson va revisar i va reimprimir la seva xerrada de 1979 ell va agregar propostes per a una versió modificada de les plantes vivents marines artificials que estava dissenyada per destil·lar i emmagatzemar aigua dolça per a ús humà i per al " Astrochicken ".
Automatització avançada per a missions espacials El 1980, inspirat per un " Taller de Noves Direccions " de 1980 dut a terme en Wood s Hole, la NASA va conduir un estudi d'estiu conjunt amb la American Society for Engineering Education, renti titulat Automatització Avançada per Missions Espacials per produir una proposta detallada de fàbriques autorreplicantes que desenvoluparien els recursos de la Lluna sense el requeriment de llançaments addicionals o de treballadors humans en terreny. L'estudi va ser conduït a la Santa Clara University i es va desenvolupar entre el 23 de juny i el 29 d'agost, amb l'informe final publicat el 1982. el sistema proposat hauria de ser capaç d'incrementar exponencialment la capacitat productiva i el disseny podria ser modificat per construir sondes autorreplicantes per explorar la galàxia.
El disseny de referència incloïa petits carros elèctrics controlats per computadora desplaçant-se en rails a l'interior de la fàbrica, " màquines pavimentadores " mòbils que usaven grans miralls parabòlics per enfocar la llum del sol al regolit lunar per fondre i sinterizarlo en una superfície dura capaç de ser usada com a base per a construir -hi, i carregadors frontals robòtics per mineria a cel obert. El regolito lunar en brut seria refinat per una varietat de tècniques, principalment lixiviació amb àcid fluorhídric. Grans transports amb una varietat de braços manipuladors i eines van ser proposats amb els constructors que s'ajuntarien tot en noves fàbriques de parts i peces produïts pel seu "pare".
L'energia seria proporcionada per una " coberta" de cel·les solars recolzades en pilars. L'altra maquinària seria col·locada sota aquesta coberta.