Космические саморепликаторы

[GraY25]

Вообще-то чуть ли не со времён Больцмана противники эволюционного учения утверждали, что оно, дескать, противоречит второму началу термодинамики.

Оно бы противоречило если бы система была замкнутой. Но рассматриваемая система в общем, включая поток энергии Солнца вообще не похожа на замкнутую.
Да и даже в замкнутой системе никто не мешает снизить энтропию локально. Вон в углу комнаты стоит холодильник и в нём это происходит непрерывно.

Возвращаясь к теме топика, - я бы не стал вообще муссировать тему "эволюции".
Если оставить в стороне вопросы "зачем это вообще нужно" - в процессе размножения зондов естественно необходимо предусмотреть механизм адаптации их конструктива под условия, которые изначально не рассматривались и могут измениться, (ибо предусмотреть всё нельзя, да и просто "предусмотреть очень многое" - накладно)
Абстрактный пример: единственный источник ресурсов в системе - спутник планеты гиганта который находится в сильном радиационном поясе.

Реализовать возможность к адаптации можно, предусмотрев интеллектуальный агент, который включается в действие при необходимости и меняет изначальный проект. Эволюция ли это - нет, просто заложенный потенциал к изменению.

[Rattus]

ТО есть у бактерий и вирусов условия роста не различные?

Снаружи - разумеется различные, а вот внутри клетки стремятся поддерживать их как можно более одинаковыми (гомеостаз). Впрочем, это не мешает успешно и довольно просто получать достаточно точные копии нужных фрагментов нуклеиновых кислот в миллиардах экземпляров в пробирке при ПЦР...

И да, у снежинок одинаковых нет, потому, что нет одинаковых "центров" роста.

Не поэтому, а потому что рост снежинки - процесс достаточно длительный (десятки минут) и выбор того или иного паттерна (например расти прямо или дать ветвление) в каждый момент зависит от температуры и сопутствующих параметров среды: https://www.iflscience.com/are-no-two-snowflakes-really-alike-and-if-not-why-not-71994

в процессе размножения зондов естественно необходимо предусмотреть механизм адаптации их конструктива под условия, которые изначально не рассматривались и могут измениться

В масштабе малоизвестной планеты или целой звёздной системы и без традиционного дарвиновского механизма таким механизмом может быть только искусственный интеллект, притом весьма сильный.
Какова может быть элементная база, на которой он может быть реализован и размер производственной инфраструктуры для неё - вопрос для размышления техноэнтузиастам.

[alex_semenov]

Про шабрение.
Этой технологии до сих пор не было найдено замены потому что в такой замене не было экономической необходимости.
Всё машиностроение, использующее точность изготовления в условную 1, опирается на измерительные инструменты, сами изготовленные с точностью до 0.01. Но чтобы изготовить эти инструменты с такой точностью, вам нужна некая база, с точностью до 0.0001. И так как база для базы - очень штучное производство, то нет необходимости тут что-то сильно менять или автоматизировать. Затраты не стоят того.
Отсюда, как я думаю, феномен "незаменимости".
Конечно, если влоб пытаться научить машину тому, что делают люди, это сложно. Ну например, играть в теннис или футбол робота как человек до сих пор "неподъемная" задача. То же и с шабрением. Ничего необычного и нового. Потому что проблему пытаются решить "в лоб".

Мне вот интересно. Заводы на Тайване изготавливают микросхемы с размером "узора"  в 2 нм. Машины, которые там используются - они тоже опираются на ручное шабрение? Да, конечно. Нет сомнения. Но что интересно. Не уж то рука человека ответственна за такую точность литографии? Именно рука слесаря-шабеба* выдерживает 2 нм?


* всё закипело по натури вовнутрях
 и я меж рог чуть-чуть его не двинул!
 Но нас сознанию учили в лагерях
 и я сдержался, даже ШАБЕРА не вынул!

[MenFrame]

Мне вот интересно. Заводы на Тайване изготавливают микросхемы с размером "узора"  в 2 нм. Машины, которые там используются - они тоже опираются на ручное шабрение? Да, конечно. Нет сомнения. Но что интересно. Не уж то рука человека ответственна за такую точность литографии? Именно рука слесаря-шабеба* выдерживает 2 нм?

Я думаю там и после станины много инструментов точного позиционирования, которые компенсируют ее дефекты.

[alex_semenov]

Обобщая саморепликаторы.
ТЕОРЕТИЧЕСКИ, есть два способа рпеликации (их называют больше, но я думаю все они сводятся к этим двум).

Простой и я его назову "прямым", когда у вас есть оригинал и вы с него делаете тупую копию, просто как-то тупо (механически просто) делая  копию к оригинала.

Сложный способ репликации, непрямой. Когда "оригинал" физически не существует, а существует в виде ЯЗЫКОВОЙ МОДЕЛИ (любой инженерный чертёж - это описание на специальном по-сути "векторном" языке). И должна быть сложная система изготовления физических копий этого оригинала.

Так вот. Только в МИКРОМИРЕ (вернее нано, из квантовых кубиков-атомов-молекул) вы можете делать "простые" копии без накопления "размывающей" погрешности от копии к копии (там погрешности могут быть только дискретными, так называемыми "мутациями"). В макромере сделав копию с оригинала, потом с этой копии еще копию, потом копию с копии с копии... и т.д. вы получите "дурную эвоюцию" или "аналоговое" размывание оригинала. У вас невозможна в макоромире простая репликация.
Это то, что, как мне кажется чётко понимает Ратус. И я с ним согласен. Макромир, неквантовый, классический мир на процесс саморепликации накладывает отпечаток энтропии... (не потому ли некоторым частицам можно двигаться назад во времени согласно диаграммам Фейнмана, а нам - нельзя? Дурной вопрос для длительной медитации)
Но

Есть второй способ. Сложный. Снятия РЕАЛЬНОЙ копии с ИДЕАЛЬНОГО "оригинала". При этом, оригинал НИКОГДА не может быть точной копией идеала. Поэтому на чертежах ставят не только ИДЕАЛЬНЫЙ размер, но и допуск (интервалы отклонений) размеров.



Каждая реальная копия с витруального идеала получается неточной копией. Она будет уникальной (два атома водорода или кислорода в наномире будут идеально одинаковыми, а вот два простейших вала или даже шарика для шарикоподшипника - никогда не являются идеальной копией друг друга). Но инженеров эта реальная неидеальность не волнует. Главное чтобы данная деталь машины была в пределах заданных допусков, что означает ее виртуальную идеальность. Тогда машина собранная из физически неидаельных деталей будет работать инженерно-идеально (как задумано). И вся эпоха машин демонстрирует РАБОТОСПОСОБНОСТЬ этого принципа И репликация (с техдокументации в металл) - успешна (если возникают проблемы в ходе испытаний, уточняют идеальную модель, сужают границы допусков не обязательно размеры, возможно это допуски на качество материалов).
Да, всегда возникают погрешности.
Но во-первых. Эти погрешности НЕСУЩЕСТВЕННЫ.
Во-вторых они НЕ НАКПЛИВАЮТЬСЯ как в случае простого примитивного копирования с оригинала (да и как в таком случае скопировать марку стали, например?)
То есть.
Да, действительно. Жизнь, саморепликатор мог зародиться ТОЛЬКО на наноуровне. Там и только там.
Потому что там ему появится было комбинаторно проще (вселенная Мазура большая но не бесконечно большая и мозг Больцмана в ней так же невероятен).
Алфавиту (идеалу, софтверу) легче всего было превратиться "в металл" (в хардвер) именно в квантовом мире (который к тому же еще и обесечивает там ему эволюцию)
Но это не значит что мы не можем  делать функционально неразличимы копии, то есть то же же самое сделать и с очень большими наборами  частиц в макромире (условно, аналоговом мире). Просто для этого там должен был появится ЦИФРОВОЙ "носитель идеала". Долгое время это был ум человека, поэтому  даже изобретя алфавит и  символическую алгебру (явный признак цифровой обработки) без нас это всё не могло реплицироваться. Но недавно мы научились делать ЛИНГВИСТИЧЕСКИЕ МАШИНЫ, которые делают то же самое без нас.
И вот это - решающий шаг к МАКРО-саморепликаторам, без которых те невозможны.
А как преодолеть при этом все мелкие сложности - это уже детали.
Да, такое копирование куда сложней (неочевидней) прямого. Но это не означает  невозможность макросаморепликаторов (без участия человека). Просто куда большая сложность процесса. Но не невозможность.
Да, есть проблема эталона.
И если эту проблему пытаться решать влоб, как это сделано для человека, то это всё равно что строить паровоз с ногами... Сложно и глупо.  Так как саморепликатор это по-сути производственная экономика сама в себе то "сложно и глупо" означает "неокупаемо" то есть "невозможно".
Но это не означает что нет обходных путей. Глядя каких чудес мы добиваемся с оптикой (~300 нм) и лазерами я почти не сомневаюсь что проблема машиностроительного эталона для макросаморепликатора решается просто хорошо и изящно. Вообще дар лазера по-идее не меньший дар чем дар универсального вычислителя (физически это всё дары на макроуровне квантовой физики твёрдого тела). Мы просто не достигли дна всего тут возможного.

[alex_semenov]

Я думаю там и после станины много инструментов точного позиционирования, которые компенсируют ее дефекты.

То есть существуют методы добиться на НЕТОЧНОЙ базе куда большей точности. Так?
А что лежит в основе этого?
Как люди в прошлом, без компьютеров добивались феноменальной точности?
Умом. Голь на выдумка хитра... Но как это можно обобщить?
Это называется "цифровая обработка".
Виртуальные вычисления и есть та идеальная (с нулевой погрешностью) база, опираясь на котрую носитель этой виртуальности (скажем так) может добиться в реальности какой угодно для себя точности в своём макромире (в микро ему противится уже принцип неопределённости).

[Rattus]

Заводы на Тайване изготавливают микросхемы с размером "узора"  в 2 нм.

Современные названия техпроцесса - чистый маркетинг. Реальное же разрешение EUV-литографов последнего поколения - 13 нм. Минимальный размер наименьших элементов современных микросхем - 6 нм.

Машины, которые там используются - они тоже опираются на ручное шабрение? Да, конечно. Нет сомнения.

Да - в исходном сообщении есть видео из новости с преподавателем слесарного искусства Ричардом Кингом - оно как раз оттуда - с заводов Тайваня.

Как люди в прошлом, без компьютеров добивались феноменальной точности?

Как писал там же: измерительный винт точностью 25 нанометров был создан Иосифом Уитвортом двести лет тому назад - а это и есть почти высота рибосомы - главной клеточной машины-интерпретатора, переводящей последовательность букв наследственности - нуклеотидов в последовательность деталей молекулярных машин - аминокислот.

Не уж то рука человека ответственна за такую точность литографии?

Я думаю там и после станины много инструментов точного позиционирования, которые компенсируют ее дефекты.

То есть существуют методы добиться на НЕТОЧНОЙ базе куда большей точности. Так? А что лежит в основе этого?

Чтобы добиться такой точности по критерию Релея требуется изготавливать зеркала с допуском 1,7 нм. Чего достигают с помощью лазерной дефектоскопии. Но сами эти лазеры и оптика для них сначала должны быть изготовлены таки да - инструментами точного машиностроения. И только использовав их практически по полной, можно получить новый инструмент, где свойства достаточно чистого и "прямого" когерентного излучения таки эмерджентно позволят повысить точность ещё - до физического предела. (Хотя предел чисто линейного разрешения не тут, а в детекторах гравитационно-волновых интерферометров.)
Но, как уже отмечал - не раньше того: лазер нужной чистоты и линзы требуемой прямоты в гараже на коленке с пол пинка не собирается.

Главное чтобы данная деталь машины была в пределах заданных допусков, что означает ее виртуальную идеальность. Тогда машина собранная из физически неидеальных деталей будет работать инженерно-идеально (как задумано). И вся эпоха машин демонстрирует РАБОТОСПОСОБНОСТЬ этого принципа

Да, собственно именно поэтому колесный транспорт ездит, а крылатый летает - причём далеко не один раз в одну сторону с одним и тем же набором деталей. Это, на самом деле далеко нетривиальное, неинтуитивное явление - самая суть "магии" индустриальной инженерии, открытой Модсли и Уитвортом, которая, чем больше узнаёшь о реальной сложности машин и механизмов, тем больше удивляет.

как в таком случае скопировать марку стали, например?

Вот кстати да - это ведь уже не инженерия, а химия по сути. И там помогают явления фазовых переходов: открыто кипящая вода не нагреется выше 100°С на уровне моря, а при переборе углерода сталь моментально превратится в чугун, который отличить сразу по выходу не составит каких-то особых проблем.

Недавно мы научились делать ЛИНГВИСТИЧЕСКИЕ МАШИНЫ, которые делают то же самое без нас. И вот это - решающий шаг к МАКРО-саморепликаторам, без которых те невозможны. А как преодолеть при этом все мелкие сложности - это уже детали.

Это было бы прекрасно, но, как уже не раз писал - "гладко было на бумаге..." И первое что тут смущает - негативный опыт самого опытного инженера - живой природы, которая, как опять таки уже писал, так и не смогла избавиться от своего универсального посредника - РНК: не смогла внедрить машинерию прямой трансляции ДНК в белок, хотя это бы могло и повысить эффективность клеточной машинерии и её защищённость от многих вирусов, и при этом тому вроде как (!) не видится каких-то серьёзных биохимических препятствий. Но - нет. И это очень настораживает.

[MenFrame]

РНК: не смогла внедрить машинерию прямой трансляции ДНК в белок, хотя это бы могло и повысить эффективность клеточной машинерии и её защищённость от многих вирусов, и при этом тому вроде как (!) не видится каких-то серьёзных биохимических препятствий. Но - нет. И это очень настораживает.

Видимо на это было мало времени, аппарат транскрипции эволюционировал пока не накопилось много критически важных генов которые на этот аппарат завязаны.

[Rattus]

аппарат транскрипции эволюционировал

"Аппарат транскрипции" - это всего 1 (один) фермент - РНК-полимераза, который нацелен на везде одни и те же промоторные последовательности (1-2) длиной в шесть нуклеотидов, причём не строго.
В ходе трансляции рибосома по матричной РНК едет в том же направлении, что РНК-полимераза строит матричную РНК с антисмысловой цепи ДНК (поэтому у прокариот эти процессы могут идти параллельно как на конвеере). И не видно никаких серьёзных препятствий, чтобы рибосоме садиться сразу на "кодирующую" цепь ДНК и транслировать в белок ту же последовательность. Главное препятствие в дальнейшем пути такой "оптимизации" состоит в том, что ключевые функции самого аппарата трансляции выполняет РНК - большая и малая рибосомальные, транспортные и малые регуляторные. Ну допустим самый древний процесс - соединение аминоскислот в пептидную цепь - транспептидацию - можно делать белковыми же пептид-синтетазами (хотя нужно сначала их иметь максимально широкоуниверсальными в отношении субстрата), распознавать сами нуклеотиды - допустим как-то так. Но нужно ещё представить между ними какой-то интерфейс, причём такой, чтобы ферменты не "зажёвывали" в процессе сами себя, ибо химически представляют собой то же вещество. Значит нужно их активные участки скорее всего как-то ещё предварительно химически модифицировать - в итоге такая система, если она вообще возможна, получается в разы, если не на порядки более громоздкая и медленная чем с РНК как универсальным посредником между наследственной информацией и инфраструктурной машинерией.

И это если не принимать во внимание естественный тезис необратимости истории:

накопилось много критически важных генов которые на этот аппарат завязаны

который в нашем первом приближении с разрешенным "разумным дизайном с нуля", разумеется, не очень релевантен.
Приведённые рассуждения таким образом наглядно показывают, что очевидные на первый взгляд способы оптимизации давно отлаженных систем на деле нередко могут приводить к прямо противоположному результату.