Robot Von Neumann de la máquina Von Neumann

Klaus Lackner es profesor en el Centro de Geoingeniería de la Universidad de Columbia. Hace muchos años trabajó en el Laboratorio Nacional de Los Álamos. Él y su amigo Christopher Wendt, físico de partículas de la Universidad de Wisconsin, estaban bebiendo cervezas y charlando. De repente surgió una idea: "¿Cómo solucionar el problema del calentamiento global?"

Todos saben que no es un asunto baladí. Planean convertir el dióxido de carbono del aire en carbonato de calcio: piedra caliza, mármol blanco, tiza, ese tipo de cosas. La cantidad de trabajo y recursos necesarios para extraer dióxido de carbono del aire y convertirlo en un sólido es asombrosa. No pueden esperar que nadie invierta ni financie del estado, por lo que tienen que buscar otros métodos.

Por ejemplo... un proceso de conversión totalmente automatizado. Consideremos una máquina. Puede copiarse a sí mismo. Convierte la energía solar en energía eléctrica necesaria. Tiene fácil acceso a las materias primas para elaborarlo. ¿Qué tal esto?

Suena genial. El número de máquinas aumentará en múltiplos: una máquina se convertirá en dos máquinas, dos máquinas se convertirán en cuatro máquinas, luego ocho máquinas y luego dieciséis máquinas. Esto es como una célula que sigue dividiéndose, y la interminable energía solar las mantendrá multiplicándose hasta que se detenga.

La energía solar no es un problema y las materias primas necesarias para una máquina no son más que elementos comunes como hierro, cobre, aluminio, silicio y carbono. Estas cosas están en todas partes y tienen que estar. extraído. Sólo había un problema: ¿Cómo hacer que la máquina se replicara a sí misma?

Esta pregunta alguna vez dejó perplejo a Descartes, pero ahora tenemos la respuesta. A finales de la década de 1940, von Neumann había resuelto inicialmente este problema. En ese momento, dio una serie de conferencias en el Seminario Hexon en Pasadena, California. La cuestión central a resolver era "¿Cómo puede una máquina replicarse a sí misma?"

Von Neumann Se cree que cualquier sistema. que pueda reproducirse debe tener dos funciones básicas al mismo tiempo. En primer lugar, debe poder construir la siguiente generación con un determinado elemento componente y una estructura coherente con ella misma; en segundo lugar, debe poder transmitir la descripción que hace de sí misma a la siguiente generación. Llamó a estas dos partes "constructor universal" y "descriptor", respectivamente, y el descriptor incluye una "máquina universal" e información de descripción almacenada en un medio que puede ser leído por la máquina general.

De esta forma, siempre que existan materias primas adecuadas, el constructor universal puede producir la siguiente máquina de acuerdo con las instrucciones del descriptor y pasar la información de la descripción a esta nueva máquina. Luego, la nueva máquina se pone en marcha y el ciclo comienza nuevamente.

Esta línea de pensamiento fue verificada por un descubrimiento sorprendente unos años más tarde. En 1953, Watson y Crick descubrieron que el ADN cumplía ambos requisitos de von Neumann. Ahora bien, aunque todavía no hemos diseñado una máquina que realmente pueda replicarse completamente, ya existen productos autorreplicantes que utilizan las ideas de von Neumann; los virus informáticos son los más conocidos.

Klaus Lackner y Christopher Winter pretendían realizar su trabajo siguiendo la línea de von Neumann. Llamaron al proyecto Auxons, tomando prestado de la palabra griega "auxein", que significa "crecer". En el prototipo inicial instalaron un horno de alta temperatura para obtener las materias primas metálicas necesarias y planearon arrojarlo al desierto. Allí, los Oxons pueden obtener muchas materias primas y energía, y nadie los molestará. Aunque no he visto el dibujo conceptual, en mi opinión, Oxons debería verse similar a Wall·E...

Sin embargo, por ahora, Oxons todavía parece un poco demasiado preciso. Equivale a meter una línea de producción moderna en una caja pequeña. Todavía es algo difícil de implementar con el nivel técnico actual. Pero sus creadores tienen confianza y esperan que la máquina se ponga en funcionamiento pronto.

Basta pensar en sus posibles usos: producir suficiente electricidad para todo el mundo, mejorar el clima global e incluso cambiar el paisaje de grandes áreas. Estos no son un problema para cientos de millones de máquinas alimentadas por energía solar.

Este proyecto no se ganó los elogios de todos. Algunas personas temen que tales máquinas destruyan el equilibrio ecológico de las zonas desérticas, lo que conducirá a resultados impredecibles. Después de todo, no sabemos lo suficiente sobre el planeta en el que vivimos. Es difícil decir cuál será el resultado.

La revista Discover nombró a Oxons como una de las "Siete ideas que podrían cambiar el mundo" en 1995. En efecto. Ya sea mejor o peor, las máquinas que se copian constantemente definitivamente cambiarán el mundo. El escritor checo Karel Capek escribió una obra de ciencia ficción en tres actos en 1920 llamada "Rosem Universal Robot". Esta es la primera vez que la gente escucha la palabra robot. Han pasado casi 90 años y los robots y productos relacionados se han convertido en una enorme industria. El ex presidente de Microsoft, Bill Gates, escribió un artículo en Scientific American en diciembre de 2006, afirmando que los robots se convertirán en otro producto tecnológico tan popular como las computadoras personales.

Aunque Bill Gates ha hecho muchas predicciones erróneas, ésta parece ser relativamente fiable. Los robots de higiene del hogar ya no son una rareza y algunas empresas han lanzado recientemente robots chef. Los niños sostenían coquetos dinosaurios robóticos y una señora robótica saludaba en la puerta del museo de ciencia y tecnología. Algunas personas incluso juran que para 2050 casarse con un robot será pan comido.

De hecho, las máquinas que pueden reproducirse no son infrecuentes; por ejemplo, nuestras líneas de montaje industriales. En este momento hay muchos robots invisibles en el mundo ocupados en las fábricas. Japón es el país con más robots industriales del mundo y la mitad de los robots industriales del mundo se encuentran en Japón. Esos robots eran diferentes de los que veíamos en los dibujos animados: parecían simplemente brazos mecánicos, sin rostros expresivos y con cuerpos tonificados y hermosos. Estos robots están soldando y ensamblando teléfonos celulares, computadoras y… más robots en líneas de producción día tras día, pero nuevamente sin conciencia de sí mismos. Este robot parece mucho más seguro. Quizás pronto podamos hacer esto también en casa.

En julio de 2008, en el Festival de Ciencias de Cheltenham, Adrian Bowyer de la Universidad de Bath en el Reino Unido y Vic Oliver, el científico neozelandés Vik Oliver anunciaron un robot llamado "RepRap". Esta máquina cuadrada parece un zapatero y no tiene ni idea del tipo de robot con el que soñamos. Sin embargo, puede reproducirse, aunque no del todo.

RepRap puede fabricar piezas físicas mediante instrucciones informáticas, para luego ensamblarlas manualmente por parte del operador. De hecho, su componente principal es una boquilla de impresión 3D, que utiliza plástico derretido para fabricar piezas o aleaciones fundidas de bajo punto de fusión para imprimir circuitos. Debido a que no todas las piezas pueden estar hechas de plástico o esta aleación, algunas piezas deben estar hechas de otros materiales. Esto parece un poco alejado del tipo de robots autorreplicantes que imaginamos.

En realidad, la impresora 3D que utiliza no es nada nuevo. El principio de una impresora 3D es muy similar al de una impresora de inyección de tinta tradicional, excepto que su boquilla puede moverse tanto en dirección horizontal como vertical para crear una imagen tridimensional. Ya hay algunos productos maduros, pero los precios siempre han sido altos. En este sentido, RepRap tiene una ventaja mucho mayor.

Esto viene determinado por su finalidad de diseño. RepRap está diseñado para mejorar la situación actual de los países y regiones atrasados. Bowyer espera que la aplicación a gran escala de este producto pueda brindar algunas oportunidades de empleo manufacturero para los países atrasados. Todo lo que necesitas es un RepRap y suficientes piezas estándar, y podrás tener innumerables de ellas. Entonces, tienes tu propia línea de producción.

Este proyecto es completamente abierto y gratuito.

Cualquiera puede descargar el manual de instrucciones y los productos fabricados con él no necesitan pagar regalías. Tal vez no pase mucho tiempo antes de que podamos producir productos pequeños como perchas y pantuflas en casa, y también podamos hacer algunos RepRap más para dárselos a otros.

O existe otra posibilidad. El 11 de mayo de 2005, científicos de la Universidad de Cornell mostraron varios cubos. Cada uno de estos cuadrados mide 10 centímetros cuadrados y se ve exactamente igual. Apila cuatro bloques y se convierte en un robot muy simple. Busca bloques cercanos y construye uno que se parece exactamente a él. Su diseñador dijo que hay un chip en cada bloque, que almacena las instrucciones de ensamblaje y completa varias acciones controlando los electroimanes en la superficie del bloque.

Las perspectivas de este tipo de robots son muy buenas. Podemos imaginar robots compuestos por docenas o cientos de estas unidades básicas, que pueden ser reemplazadas fácilmente cuando una de ellas se estropea. Mientras el proceso de producción sea lo suficientemente simple, el costo de dichos robots será muy bajo y los usos son casi infinitos. Quizás algún día los robots produzcan sus propias unidades básicas y no tengamos que preocuparnos por ellos. Imagina algo muy pequeño. Tiene aproximadamente 1/70.000 del diámetro de un cabello humano. Por cierto, eso es 1 nanómetro. Un nanómetro es una milmillonésima parte de un metro, que es aproximadamente 10 veces el diámetro de un átomo. En la escala de decenas a cientos de nanómetros, la gente quiere hacer cosas. Esto es nanotecnología.

En 1959, el físico y ganador del Premio Nobel Feynman (el libro "¡Basta, Sr. Feynman!" trata sobre este físico muy interesante) dio una vez una conferencia titulada "Hay mucho espacio en el fondo de la materia". Predijo que los humanos podrán utilizar moléculas e incluso átomos como materia prima básica para construir materia en el espacio más microscópico. Por ejemplo, podemos disponer los átomos de carbono uno encima del otro para formar un diamante. Después de todo, el mundo está hecho de átomos. En teoría, las nanomáquinas podrían construir cualquier cosa.

La predicción de Feynman pronto se hizo realidad. En 1991, un equipo de investigación y desarrollo de IBM utilizó un microscopio de efecto túnel para deletrear la palabra "IBM" utilizando 35 átomos de xenón en una placa de níquel. Posteriormente, los ingenieros crearon varios engranajes, tijeras, hélices y similares de tamaño nanométrico, pero nunca encontraron un buen motor para impulsarlos.

Si planean construir máquinas a una escala tan pequeña, los ingenieros tendrán que buscar el consejo de los biólogos. Los biólogos han logrado un gran avance en este sentido: han descubierto que en los organismos existen motores moleculares naturales y que todos los movimientos direccionales de los organismos están relacionados con ellos. Los diferentes tipos de motores moleculares también tienen diferencias. Algunos utilizan dos "patas" para avanzar y otros se dividen en "estatores" y "rotores". Con estas cosas, se pueden impulsar esas piezas a nanoescala.

Ha habido algunos avances en el control de motores moleculares, y su uso para impulsar máquinas a nanoescala pronto será una realidad. Sin embargo, con el nivel actual de tecnología, el costo de producir una máquina de este tipo es demasiado alto y la mejor manera es utilizar la autorreplicación.

La replicación de nanorobots será más sencilla. Pueden tomar directamente las moléculas o incluso los átomos correctos para construir una nueva versión de sí mismos, o simplemente aprovechar las propiedades autorreplicantes del ADN para crecer rápidamente de uno a miles de millones. Tanto la velocidad como el costo están fuera del alcance de otros procesos de fabricación. Estos pequeños pueden trabajar en el cuerpo humano para tratar enfermedades matando virus y gérmenes, mejorar la condición física aumentando el suministro de oxígeno e incluso retrasar el envejecimiento y tratar el cáncer. Piensa en esa película "El último día".

Sin embargo, en esta etapa, no se puede esperar que una máquina así aparezca pronto. Aunque los resultados recientes de investigaciones de este tipo han aparecido en revistas académicas y científicas, todavía queda un largo camino por recorrer antes de que se produzcan aplicaciones reales. Las nuevas tecnologías a menudo conllevan algo más que admiración.

Una máquina que pueda replicarse a sí misma puede brindar una comodidad sin precedentes, pero sus posibles problemas también son obvios: ¿Qué pasa si la autorreplicación se sale de control?

En 2004 se publicó un libro llamado "Máquinas cinemáticas autorreplicantes". La portada del libro mostraba una pradera llena de conejos. Esta portada es como una advertencia que nos recuerda las nefastas consecuencias de la reproducción ilimitada.

Las máquinas son diferentes a los conejos. Los conejos necesitan comida, necesitan hacer sus necesidades y necesitan su propio territorio. Cuando se reproducen demasiado, morirán en grandes cantidades debido al colapso ecológico y, finalmente, se restablecerá el equilibrio. La máquina no necesita hacerlo. Cuando su reproducción se sale de control, sólo podemos observar cómo devora todo lo que encuentra a su paso, duplicando su número en cada ciclo.

Las preocupaciones sobre las máquinas autorreplicantes han existido durante mucho tiempo, e incluso ha existido un término llamado "Gary Goo" para describir el escenario en el que el mundo es devorado por nanomáquinas que se replican constantemente. En 1986, Eric Drexler propuso por primera vez este término en su libro "Motores de la creación". Da mucho miedo pensar en esta situación, pero en realidad es poco probable que suceda.

Así como instalamos un interruptor en cada máquina, cualquier máquina que pueda copiar también debe tener un mecanismo de control para detener la copia. En nuestro cuerpo, cada vez que una célula normal se divide, los telómeros de las mitocondrias se acortan una vez. Cuando se acortan a una longitud crítica, las células ya no se dividirán, sino que envejecerán y morirán. Los programas informáticos suelen tener este tipo de programas de contraataque, especialmente en algunas versiones de prueba. De manera similar, en el caso de las máquinas autorreplicantes, se pueden utilizar técnicas similares para evitar que se repliquen indefinidamente.

Pero ¿y si este mecanismo falla? ¿Qué pasaría si un tipo con el pelo desgreñado y una bata blanca de laboratorio o un peinado engominado y un costoso traje de tres piezas desatara deliberadamente esta interminable máquina de reproducción? ¿Qué pasa si un día la máquina de repente se vuelve consciente de sí misma (personalmente, no tengo ninguna duda de que ese día llegará), se convierte en Skynet o incluso convierte nuestro mundo en The Matrix? Estas son todavía incógnitas. Sólo podemos poner nuestra esperanza en el ingenio de los científicos y asumir que cuando el mundo está al borde del colapso, ellos tienen la capacidad de volver a encarrilarlo.

Los científicos no evitan el peligro porque creen que pueden controlar sus creaciones. Hablando de eso, ¿no ha seguido toda la historia del desarrollo humano un camino similar?

Este artículo es una reimpresión de Science Squirrel Club con algunos cambios.