Нашествие репликаторов фон Неймана

[Fortunatus]

Динь-динь-динь, есть будем скалы,
Воздух, уголь, металлы.

Артюр Рембо, "Праздник голода"

Прежде чем предлагать 50 или 500 решений парадокса Ферми - нужно его правильно сформулировать. И хорошая формулировка сама по себе отсеет добрую половину решений. Напомню три самые распространенные разновидности парадокса:

1) Мы не принимаем их сигналов. Почему?
2) Мы не наблюдаем их деятельности в космосе. Почему?
3) Они нас не колонизовали. Почему?

Все эти варианты плохи, потому что их исходные посылки неочевидны. "А вдруг принимаем, и наблюдаем, да не можем распознать? А вдруг колонизовали, да прячутся?"

Четвёртая, не столь популярная, формулировка в этом плане гораздо лучше:

4) Мы не наблюдаем действующих машин фон Неймана. Почему?

Решение типа "рак" для этой формы парадокса исключено. Репликаторов, очевидно, нет на Земле, нет на Луне, нет на планетах и астероидах, нет в экзопланетных системах, нет у звезд с пылевыми дисками, нет в молекулярных туманностях. В противном случае мы не наблюдали бы ни туманностей, ни дисков, ни планет, ни Луны, ни самих себя.

Для сомневающихся напомню: время пожирания репликаторами планеты равно t * log₂ M/m, где М - масса планеты, m - масса первого репликатора, t - время производства им одного потомка. При m = 1 кг и t = 1 день Земля была бы сожрана за 80 дней, Юпитер за 90, Солнце за 100, а Галактика (если ее собрать в кучку) за 130. Поэтому сомнения неуместны: в наблюдаемой Вселенной нейманов нет ТОЧНО, с гарантией.

Что вообще-то довольно странно. Потому что, как сейчас понятно, машины-репликаторы - единственный серьёзный способ колонизовать систему. Традиционная индустрия непозволительно дорога для космоса. (Напоминаю: мы во вселенной типа 000, никакой сверхэнергии). Если цивилизация не использует нейманов - она сидит дома, или в лучшем случае посылает исследовательские миссии.

Можно возразить: а если все цивилизации держат своих нейманов под контролем, не дают размножаться беспорядочно? На что последует стандартный ответ: если бы ХОТЬ ОДНА потеряла контроль, её репликаторы уже заполнили бы Вселенную.

Итак, "раки" исключены. И остаются только решения "лебедь" и "щука". Решение "лебедь" обосновано и просчитано Ричардом Кулишем: http://alex-semenov.livejournal.com/10824.html . Спорить с ним, казалось бы, невозможно. И всё-таки я как последовательная "щука" предложу своё решение. Бесконтрольные репликаторы не могут вырваться из своих систем никогда. Они обречены на взаимоуничтожение со стопроцентной гарантией.

Просчитать поведение репликторов гораздо легче, чем поведение цивилизаций. Они просты как бактерии, независимо от размеров. У них одна задача - размножаться, поглощая солнечную энергию (единственный разумный источник) и перерабатывая грунт небесных тел. Они мутируют (причём, видимо, чаще живых клеток) и подвержены естественному отбору. Но есть и ключевое отличие от живых. Нейманы без еды не умирают, а только перестают размножаться. Вот это маленькое отличие и решает всё.

(Продолжение следует)

[Fortunatus]

Дело в том, что не все нейманы будут поедателями грунта. Среди них неизбежно появятся хищники. Те, что будут строить потомков не из грунта, а из себе подобных.

Первый хищник может появиться путём мутации грунтоеда, но скорее это будет чистильщик-утилизатор, запрограммированный на переработку неисправных автоматов. Сначала будет кушать, как указано, неисправных, потом совершит открытие - исправных можно сделать неисправными.... Но всё это несущественные детали. Важно то, что хищничество ВЫГОДНЕЕ грунтоедения. Хищнику не надо тратить энергию и время на отсев пустой породы, на формовку деталей.... Хищники будут размножаться быстрее и эффективнее грунтоедов в разы. И гораздо раньше, чем грунтоеды сожрут планету, хищники сожрут их самих.

В живой природе этого не случилось бы. Включилась бы обратная связь "хищник-жертва", и в конце концов установилась бы стабильная экосистема с периодическими колебаниями численности. Но у репликаторов обратной связи нет. Хищники останутся в живых даже после того, как скушают всех грунтоедов. Что же они буду делать? Ясное дело, примутся друг за друга.

Переход к чисто хищнической популяции необратим. Если одна из генолиний хищников с голода перейдёт к грунтоедству, она мгновенно потеряет темп размножения и будет сожрана без остатка. Хищники будут есть ТОЛЬКО друг друга. И вымирать. Потому что потери при репликации неизбежны: съев, допустим, 10 особей, можно произвести лишь 9.

И в конце концов останется лишь один. Лучший из хищников. Наиболее адаптированный к хищничеству, высоко специализированный, а потому и не способный вернуться к грунтоедению. Впрочем, если и способный - что это изменит? Вся история начнётся сначала.

Итак, неймановские репликаторы обречены на вечное взаимопожирание. Их шансы вырваться из родительской системы ничтожны. И даже если они вырвутся, темп экспансии будет чрезвычайно низким. Ударную волну грунтоедов НЕИЗБЕЖНО будут сопровождать хищники. И экспансия будет тормозить сама себя. 13 миллиардов лет на Галактику может оказаться совсем мало. Что и объясняет отсутствие репликаторов в наблюдаемой Вселенной ничуть не хуже, чем гипотеза о редкости разумной жизни как таковой.

[gans2]

Несколько натяжек
 Грунтоеды-нойманята имеют неочевидные, но логичные ограничения:
1.для реакции нужны вспомогательные механизмы т.к. твердая фаза недоступна микроскопическим реакторам, а уж тем более наноразмерным. Серая слизь - бумажный тигр.
2.Универсальность означенных механизмов недостаточна для заглубления в толщу грунта и вообще , в отличие от ортодоксальной жизни, технобиология не озадачена размножением по умолчанию. Разница условий.
Это скорее гомеостат, а не носитель генов.
3."Мутации", приведшие к превращению утилизатора в хищника при характерных размерах нойманят (а мы уже открыли, что на уровне слизи копать не удастся) требуют проектирования. "Крабы по острову" не пойдут. Изменение размеров "вслепую" - это Вам не перебор "букв" в ДНК. Процесс на много порядков медленнее и хаотичнее. Цепочку удачных размеров перебором можно и не найти. А их еще надо изготовить и проверить.

Прямая аналогия  "если сделать как-нибудь так, то будет так же" - главная натяжка. Для техно жизни нужен техноразум, даже техноинстинкта не хватит проектировать. Дальнейшие спекуляции хищник-автотроф именно что спекуляции..

А "ударная волна" грунтоедов от звезды к звезде доставила неиллюзорно. Для того гены и одобрили разум, что бы оторватся от планеты. А тут безмозглые автопроектировщики самостоятельно подпрыгнув полетят, вырвастив себе СЖО, СБ и ТДУ.
ГАП.

[Fortunatus]

1. Я и не говорю о нано. Мне репликатор представляется как МАКРОскопическая полуразумная передвижная фабрика-матка, управляющая муравейником мелких мобильных роботов-разведчиков, бурильщиков, охранников и т. п.

2. "технобиология не озадачена размножением по умолчанию."
Да, но тут будет работать отбор по скорости размножения.

3. "Для техно жизни нужен технразум, даже техноинстинкта не хватит проектировать."
Достаточен узкоспециализированный ИИ. Называть его техноинстинктом или техноразумом - вопрос вкуса....

[Fortunatus]

А "ударная волна" грунтоедов от звезды к звезде доставила неиллюзорно. Для того гены и одобрили разум, что бы оторватся от планеты. А тут безмозглые автопроектировщики самостоятельно подпрыгнув полетят, вырвастив себе СЖО, СБ и ТДУ.
ГАП.

Естественно, первоначальные конструкторы сделают их способными к перелётам (в масштабах Койпера-Оорта хотя бы), иначе зачем было и огород городить.

[turchin]

Можно описать модель опережающего расселения в космосе с помощью следующей модели, которую я назвал «Саморазмножение против саморазрушения».
Основной защитой от гибели отдельных организмов и видов в живой природе является их способности к саморепликации и распространению по всё большему пространству. Текущее развитее технологий приводит к тому, что всё больший уровень опасности концентрируется в пределах Земли, в то время как экспансия за пределы Земли почти не происходит.
Однако эта ситуация изменится после ожидаемого в будущем открытия молекулярного производства, которое сделает возможным создание роботов-репликаторов, могущих размножаться в космосе (на поверхностях планет и астероидов). После этого они смогут довольно быстро заполнить Солнечную систему (за время от нескольких дней до нескольких лет в зависимости от сценария экспансии – если будет соревнование между несколькими державами за владение Солнечной системой, то в этом случае они будут стремиться разослать своих роботов-заселенцев как можно быстрее и как можно дальше).
По мере того, как Солнечная система будет заполняться, отношение энергии разрушения к заселённому объёму радикально изменится. Пространство будет преобладать, и тотальное уничтожение станет практически невозможным (за одни исключением).
Исключение это состоит в гипотетической возможности термоядерной детонации Юпитера или другой планеты Солнечной системы, содержащей достаточно дейтерия. Возможно, в недрах этих планет есть слои, достаточно обогащённые дейтерием для детонации. Однако, скорее, этот дейтерий должен быть дополнительно сконцентрирован, что можно сделать, незаметно отправив внутрь планеты-гиганта саморазмножающихся роботов, способных осуществлять сепарацию дейтерия. Взрыв планеты-гиганта приведёт к срыву нескольких десятков метров поверхности Земли и стерилизации поверхностей других небесных тел.
Однако его, вероятно, будет недостаточно, чтобы уничтожить всех роботов–репликаторов в Солнечной системе, так как они могут находится в тысячах километрах в глубине других планет-гигантов и под поверхностью астероидов, или на достаточном удалении от Солнечной системы в облаке Оорта и даже на пути к другим звёздам.
По мере распространения ударной волны роботов-репликаторов к внешним областям Солнечной системы и к ближайшим звёздам, а также по мере технологического освоения всё более быстрых средств транспорта, объём, заполненный возникшим на Земле разумом, будет возрастать, а шансы его уничтожения – падать.
Разумеется, он может нести, а может и не нести на себе элементы человеческого разума – например, генокод или симуляции. Разлетающиеся в разные стороны роботы-репликаторы не будут иметь физической власти друг над другом, поскольку для этого им бы потребовалась уметь путешествовать со скоростью в два раза превосходящую скорость их разлёта – но если такой способ будет найден, то и скорость разлёта увеличится. Если они были запущены из одного источника, они могут сохранять управляемость. Устаревшие модели репликаторов, если они не объединены с ИИ, могут быть обогнаны (и уничтожены) более новыми моделями, созданными в интеллектуальном центре Солнечной системы (не обязательно это будет Земля).
Конечно, это нет гарантирует безопасность от всех рисков – фазовый переход вакуума, отключение симуляции, столкновение с враждебными инопланетянами – действуют на очень большой объём. Также искусственная детонация Солнца, если она окажется возможной, могла бы уничтожить всех разлетающихся роботов-репликаторов на расстоянии до светового года.
Наше рассуждение основывается на том, что способность заселять объём (определяемой скоростью расселения) растёт быстрее, чем способность выделять энергию в одной точке (или ещё как-то на весь этот объём одновременно и сильно воздействовать.) Однако при этом надо допускать, что пропорционально скоростям распространения и репликации будут расти и способности выделять энергию, причём непредсказуемыми для нас сейчас способами (например, с помощью создания искусственных чёрных дыр и новых вселенных.)
Кроме того, плотность материи падает по мере удаления от Солнца, что замедляет экспансию, связанную с репликацией. Даже несколько удаляющихся с очень большой скоростью космических кораблей можно уничтожить, послав им вдогонку сконцентрированные лучи солнечного света: если всё Солнце обернуть сферой Дайсона из зеркал или лазеров, которая затем сможет направлять узко сфокусированный луч в одном направлении.
Большие корабли с людьми в любой космической войне будут слабыми и уязвимыми целями. Равно как и сама планета Земля.

[Kweni]

Роботы, поедающие планеты целиком - это ненаучная фантастика. Гравитация и сопутствующее давление, высокие температуры в недрах... а уж роботы, поедающие Солнце за 100 дней - это повод для весёлого раскатисстого смеха.

Репликаторы, питающиеся веществом, должны столкнуться с трудностями обогащения. Далеко не каждое вещество годится для построения роботов. И многие нужные вещества рассеяны в виде ничтожных примесей. Выделение примесей - сложнейшая техническая задача, которая до сих пор не решена. Кто её решит, получит миллиарды тонн золота, растворённые в морской в воде, в награду.

В солнечной системе, если брать астероиды обоих поясов - наиболее лакомый, с точки зрения слабой гравитации, кусок - самое большое число астероидов состоит из водно-аммиачно-метанового льда с примесями. Лёд - вещество хрупкое, легкоплавкое и летучее, для построения роботов непригодное. На втором месте всякие силикатные каменистые породы вроде хондритов. Входящий в их состав кремний важен при производстве микросхем, но корпус, подвижные части из кремния и силикатов не сделаешь - слишком хрупкие. Наконец, есть подходящие для этого железные астероиды, но их намного меньше.

Биологические репликаторы на Земле тоже сталкиваются с такими трудностями - если в морскую воду попадают минеральные удобрения, начинается массовое размножение водорослей и бактерий, которое раньше сдерживалось недостатком микроэлементов.

[Dem]

В космосе сепарация проблем не представляет. Просто нагрел, испарил и осадил - тривиальная перегонка.

[Fortunatus]

Роботы, поедающие планеты целиком - это ненаучная фантастика. Гравитация и сопутствующее давление, высокие температуры в недрах... а уж роботы, поедающие Солнце за 100 дней - это повод для весёлого раскатисстого смеха.

Естественно  Я привел эти цифры только для иллюстрации, что такое экспоненциальный рост. Настоящая пища - астероиды, кометы, кольца, пыль протопланетных дисков и плотных облаков.

[gans2]

1. Я и не говорю о нано. Мне репликатор представляется как МАКРОскопическая полуразумная передвижная фабрика-матка, управляющая муравейником мелких мобильных роботов-разведчиков, бурильщиков, охранников и т. п.

2. "технобиология не озадачена размножением по умолчанию."
Да, но тут будет работать отбор по скорости размножения.

3. "Для техно жизни нужен технразум, даже техноинстинкта не хватит проектировать."
Достаточен узкоспециализированный ИИ. Называть его техноинстинктом или техноразумом - вопрос вкуса....

Ну и всё.
Мутации жидкостного типа с перебором вариантов отменяются. Изменения под действием проектантов простыми не представляют. Эволюция путем инженерного перепроектирования - это назвается разумная деятельность. Метафора обезьян за пишушими машинками здесь применима, в отличие от живой эволюции. Буквы не размножаются. А главное  - не образуют симбионтов.
Все значимые эволюционные шаги произошли путем паразитирования и симбиоза. Внимательно выслушаю про паразитирующих роботов. 
А про конструкторов, оснастивших заранее микробульдозеры средствами перелета....
Я же говорю - ГАП. Генератор Авторского Произвола.

Обычные цивилизации что 000, что 100 типов освоивших технологии дешевого упорядочения хаоса хондр будут иметь подобные технобитопы.
"Вырвавшиеся" создадут коллизии кролики в Австралии, мыши против альбатросов.
Для развитых разумов это будет представлять опасность не более чем распространение домашних муравьев и крыс. А не имея собственного интеллекта вырватся за пределы ниши у них шансов будет не больше, чем у мышей, съевших всех альбатросов.
Ужас, конечно, но никак не ужас-ужас. :-)

А самое главное - мутагенез. Наномеханизмы могут менять информацию в генокоде. Выход  одно удачное изменение на квинтиллион ошибок - вполне в масштабе.
А теперь смасштабируйте это на макроскопическую полуразумную фабрику-матку, где любая "мутация" приводит к остановке всей цепочки производства. Это как "мутация" в коде Виндуса. Синий экран. Сколько продлится "эволюция"? С учетом перезагрузок. 

Я не могу Вам с Турчиным запретить боятся вместе (котенок по имени Гав (с) ). Но не придавайте себе такой серьезный вид. Линейку масштабную прикладывайте. Иногда бывает радикальное изменение с переменой масштаба.

[Kweni]

В космосе сепарация проблем не представляет. Просто нагрел, испарил и осадил - тривиальная перегонка.

Перегонка неуниверсальна. Многие вещества образуют азеотропные смеси и перегоняются вместе, не разделяясь.
К тому же перегонка тугоплавких пород вроде силикатов встретит много технических трудностей в вопросах охлаждения, удержания перегоняемых высокотемпературных испарений и прочего, многие из которых могут оказаться неразрешимыми.

[gans2]

всякие силикатные каменистые породы вроде хондритов. Входящий в их состав кремний важен при производстве микросхем, но корпус, подвижные части из кремния и силикатов не сделаешь - слишком хрупкие. Наконец, есть подходящие для этого железные астероиды, но их намного меньше.

Биологические репликаторы на Земле тоже сталкиваются с такими трудностями - если в морскую воду попадают минеральные удобрения, начинается массовое размножение водорослей и бактерий, которое раньше сдерживалось недостатком микроэлементов.

Настоящая пища - астероиды, кометы, кольца, пыль протопланетных дисков и плотных облаков.

Оба неправы.
Хондриты содержат всю таблицу Менделеева (в долях встречаемости во вселенной)- они не проходили сепарацию в гравитации. Да еще при достаточном объеме ограничения по микроэлементам обходятся аналогами даже. В отличие от "живых", технобиология имеет гандикап- разум вооруженный физикой. Он не завязан на решения предков по выбору ключевого металл для гемоглобина и может перепроектировать

Астероиды и кометы - да, кольца - ну его нафиг - опасно, а остальное  - не стоит начинать слишком рассеяно. Но главное - вся кухня должна иметь ЖИДКУЮ среду для существования. По фундаментальным физхимическим причинам. Так что будьте любезны: реактор, подвод тепла, отвод продуктов, преимущесство больших объемов над малыми и прочие скушные химико-технологические заморочки.

[Kweni]

Он не завязан на решения предков по выбору ключевого металл для гемоглобина

Решения предков обусловлены химическими свойствами атомов. Алюминий вместо железа ключевым металлом для гемоглобина никак не сделаешь.

Хондриты содержат всю таблицу Менделеева (в долях встречаемости во вселенной)

и поскольку самыми распространёнными элементами после улетучивания газов остаются кремний, кислород, железо, магний, алюминий и ещё несколько, то кроме десятка этих элементов ничего путного из хондритов не извлечёшь.

[gans2]

Экий Вы привиреда. Железа и алюминия ему маловато.... Этого достаточно для создания технобиологии. Мы ведь не жизнь воспроизводим, а проектируем. Металлы есть? Полупроводники есть? Вода есть?
- вперед!

[Kweni]

Конечно маловато! На земле железо добывают главным образом из оксидов – магнетита, гематита и проч.
В хондритах основной железосодержащий минерал – оливин, двойной силикат железа и магния. Извлечь из него железо не так–то просто.

А ещё в хондритах очень много серы. Сера – крайне вредная примесь, так как при выплавке стали частично переходит в неё и способствует хрупкости.

В результате – если бы добрые инопланетяне опустили на землю огромный хондрит, ни один инженер не взялся бы его использовать в качестве месторождения полезных ископаемых.

[gans2]

Это означает только то, что ТАМ будет радикально другая металлургия. И всё.
 Но хотя бы кислород, железо и кремний содержится в одной молекуле 

А про серу - это зря. "Иногда(!) ... присутствуют сульфиды железа".
http://www.astrolab.ru/cgi-bin/manager2.cgi?id=14&num=1302

"Темную окраску углистым хондритам в основном придает минерал магнетит (Fe3O4), "
http://selena.sai.msu.ru/Home/SolarSystem/meteorits/meteorits.htm

Долго искать железо не придется

[Fortunatus]

Ну что ж.... От имени Партии Щук выражаю искреннюю признательность оппонентам, доказывающим, что нейманы не могут вырваться из системы, или выйти из-под контроля, или жрать всё подряд....

Я-то хотел показать, что они не заселят Галактику, даже если всё это могут!  А если нет, то что ж.... Вы меня убедили! Щучья позиция ещё сильнее, чем я думал

Теперь по технической стороне. Возможны ли машины, работающие в жидкой магме? Для них сепарация элементов была бы куда проще, и они могли бы эффективно пожирать землеразмерные планеты.

[turchin]

2 коп:

для машин хорошо подходит углерод - см. материал алмазоид. значительную часть переработки, сепарации итд можно доверить генетически модифицированным живым клектам. нагрев - линзы, парники.

гравитационные колодцы с целью добычи нужных веществ надо тупо взрывать. то есть стоим на планете водородную бомбу в несколько километров размером и разносим планету на куски. после этого куски утилизируем. вё ж быстрее будет, чем строить на планете ракеты и по кусочку что то на орбиты выводить.

[gans2]

Теперь по технической стороне. Возможны ли машины, работающие в жидкой магме? Для них сепарация элементов была бы куда проще, и они могли бы эффективно пожирать землеразмерные планеты.

Нет.
Никакой предмет не может оставатся твердым в таких условиях. Можно фонтазировать о всяких полях и телекинезе, но вещество или сохраняет форму или не сохраняет.

[gans2]

гравитационные колодцы с целью добычи нужных веществ надо тупо взрывать. то есть стоим на планете водородную бомбу в несколько километров размером и разносим планету на куски. после этого куски утилизируем. вё ж быстрее будет, чем строить на планете ракеты и по кусочку что то на орбиты выводить.

Господяяя. Для Земли нужен астероид из антивещества 16 километров в диаметре помещенный в центр ядра. Чтобы преодолеть гравитацию всего собранного в Земле вещества. Это понятно? Что у Вас с оценочными способностями физических величин?