Сценарий серая слизь

Серая слизь — ужастик о бесконтрольно размножающихся наноботах.

Если у нас есть микроскопические машины, которые могут использовать все что угодно в качестве строительного материала, которые могут строить копии самих себя, то их можно применять для лечения всех болезней и наступления Сингулярности. Но что будет, если они выйдут из-под контроля?

Грубо говоря, колония микроорганизмов, могущая из всего изготавливать копии себя и не занимающиеся ничем другим, превратят все в копии себя. Металл, стекло, здания, асфальт, людей, земную кору, всю планету. В конце останется лишь огромный сгусток этих самых микроорганизмов. Вслед за Эриком Дрекслером мы называем получившийся шмат микробов размером с Землю серой слизью.

Откуда может взяться такой ужас? Вариант 1: его могут создать искусственно какие-то апокалиптические маньяки. Вариант 2: серая слизь — это своего рода рак нанороботов. Знаете, как называется, когда в обычной живой клетке случайно сбивается какая-то программа и она начинает вести себя как болезнетворный паразит? Правильно, это называется злокачественной опухолью. А теперь представьте, что программа сбивается не у скромной человеческой клетки, а у универсального нанита, который может разбирать и собирать любую материю. И чем более сложны и вариативны программы у этих нанороботов, и чем больше их самих, тем выше вероятность, что случайная неправильная инструкция запустит «нанорак». Введение такого сценария помогает добавить сбалансированности технологии, которая без него кажется манчкински-волшебной — активным программируемым нанороботам. С вероятностью спонтанного возникновения «серой слизи» такие нанороботы превращаются в опасный и запретный приём, который может сделать всё, но который допустимо использовать только в крайних случаях. Также такой сценарий помогает автору объяснить, почему нанороботы в сеттинге существуют, но сингулярность ещё не наступила: их искусственно ограничивают, чтобы свести риск к абсолютному минимуму.

Вариант серой слизи — наномашины или микроорганизмы, умеющие перерабатывать в себя только живую органическую материю — более правдоподобен и более осмыслен в военном отношении (материальные ценности оставляет нетронутыми). Но менее ужасным он от этого не становится.

Если же серая слизь воспроизводится неограниченно, но централизованно, то это приводит нас к смежному тропу: Горшочек, не вари!

Примеры[править]

Литература[править]

• Александр Беляев, «Вечный хлеб» — одноименная питательная биомасса. В результате утечки куска «хлеба» из лаборатории разные ушлые личности наладили его самопальное «выращивание», а затем и торговлю им по всему миру. Но выяснилось, что летом, когда в воздухе больше питательных веществ, а все реакции в тепле идут интенсивнее, бактерии растут быстрее. Люди перестали успевать съедать половину, чтобы к следующему дню выросла новая. В итоге хлеб начал бесконтрольно расти, ломать дома, давить их жителей, перекрывать дороги, заполнять океаны… Еще немного — и он затянул бы всю планету.
• «Зона смерти» — скорги являются вышедшими из под контроля нанороботами, чьё предназначение — терраформировать Марс. Они просто не знают что делать с планетой, на которой уже есть жизнь. Плюс к этому можно добавить аномальную энергию Пятизонья, и вот вам результат. Если неосторожный человек позволит себе заразиться скоргами, то в скором порядке станет сталтехом — киборгом-зомби. Автомобили превратились в механоидов — роботов с повадками животных. А растения производят всё новых скоргов. Единственное спасение для человечества — скорги не могут функционировать за пределами Пятизонья, так как им нужна та самая аномальная энергия.
  • Небольшое уточнение в том, что скорги — коктель из пяти типов нанитов, которые предполагалось использовать для колонизации. Тут и добывающие полезные ископаемые, и создающие растительность, и медицинские, и чинящие технику. Представьте, что будет с человеком, если из него будут пытаться добыть ископаемые, вырастить на нём растения, вылечить и починить! Как раз то самое.
• Майкл Крайтон «Рой» — собственно, нанороботы на свободе.
• Станислав Лем «Непобедимый» — не так чтоб «нано», но мелкие роевые роботы, эволюционно специализированные на уничтожение крупных механизмов или организмов.
  • Его же рассказ «Темнота и плесень».
• Грег Бир «Музыка, звучащая в крови» — учёный экспериментирует с созданием разумных бактерий, а позже разумных лейкоцитов — бактерии всё же слишком примитивны, а в качестве резервуара использует себя. У него получилось. Сначала лейкоциты дают своей «вселенной» сверхспособности (с точки зрения окружающих), перестраивая её по своему разумению. Однако затем приходят к выводу, что их «вселенная» тоже жива и разумна — тогда почему бы не взять её под полный контроль? А ведь есть вселенные и за пределами «их вселенной»… Главгерой в итоге придумывает собственное решение парадокса Ферми.
• Рейнольдс Аластер «Дождь забвения». Наноботов выпустили в воду и атмосферу для контроля и регулирования погоды. Но они вскоре начали глючить, тучи не разгоняли, течения не поворачивали, а в Бискайском заливе нарисовали неприличный рисунок из фитопланктона. Для исправления… правильно — выпустили новых нанороботов, потом еще и еще. Через два года экспериментов было уже 8 поколений нанороботов, и в итоге непристойный рисунок исчез. Нанороботы его съели, потом принялись за рыбу. Через два дня стали пожирать органику на суше, и через сутки на Земле не осталось ничего живого.
• Евгений Лукин «Юность кудесника». В одной из новелл выясняется, что стальная блоха — вражеский наноробот, ловко нейтрализованный Левшой. В другой новелле вся наша Вселенная — раковая опухоль в некоем мегаорганизме. Хэппи-энд — опухоль неоперабельная, так что ещё поживём.
• У него же «Сталь разящая» — вариация на тему лемовского «Непобедимого». Сошедшие с ума противопехотные комплексы калечат или убивают всякого, кто возьмёт в руки металл, воспринимая любого человека с металлическим предметом в руках (или на теле) как вооружённого солдата.
• Шуваев в «Цветке Камнеломки» обосновывает принципиальную невозможность выживания «вольных» наномашин — и тут же демонстрирует целое сообщество таковых. А потом ещё и упоминает некую «шипучую язву» как вид нанотех-оружия.
• Олег Дивов «Симбионты». Медицинские самособирающиеся наноботы. Довольно подробно описана опасность gray goo.
• Ричард К. Морган «Сломленные ангелы» — к месту лагеря отряда сбрасывают конгломерации микромашин, способных адаптироваться к вредному воздействию, собираясь в различные конструкты (например, огромные кузнечики с орудиями), вследствие чего становятся малоуязвимы. Для восстановления своей численности запрограмированны использовать все неорганические материалы, в том числе и стеки с памятью. Так двоих членов отряда постигла окончательная смерть.
• Лавкрафт же Говард наш Филиппыч, «Сияние извне»! Природа сияния точно не раскрывается, но всё живое оно превращает как раз-таки в сабж.

Кино[править]

• «День, когда Земля остановилась» (современный римейк) — пришельцы намереваются уничтожить человечество за то, что оно плохо обращается с животными и растениями. Способ уничтожения — именно выпускание серого облака, которое начинает все разбирать (очевидно, облако с наномашинами).
• «Бросок Кобры». Нанороботы пожирающие металл — главное оружие главного злодея. Судя по тому, что метал не остаётся валяться кучей мусора, нанороботы создают таких же нанороботов из съеденного железа. Единственный способ остановить их, это дать команду отключения со специального пульта управления.

Телесериалы[править]

• «Звёздные врата: первый отряд» — низшие формы репликаторов.
• «Порталы». Мертворождённый сериал от Джорджа Мартина, состоящий из одного пилотного эпизода. В одобренной продюсерами версии второй после нашего мир лишился нефти, т.к. бактерии, созданные для очистки воды от нефтяных пятен, что называется, дорвались. В оригинальном сценарии, изданном на русском в ретроспективе автора, вторым миром был ядерный постапокалипсис.

Мультсериалы[править]

• «Утиные истории» — серия «Атака металлических клещей». Клещи, способные есть только металл и неконтролируемо размножаться, съедают всё золото Скруджа и боевую оболочку Уткоробота.
• Futurama. Микроскопические копии Бендера в эпизоде «Бендерама».
• Гаргульи — сабж сбегает из австралийского филиала корпорации Ксанатоса, однако потом находит общий язык с исправившимся Динго.

Аниме, манга и ранобэ[править]

• Galaxy Express 999 — одна планета превратилась в кисель, а потом и вовсе погибла, съеденная бактериями, выведенными одним крепко чокнутым учёным. Потом заразили вагон, куда он сел. К счастью есть начали со сцепки со следующим — вагон улетел в космос.

Видеоигры[править]

• «SOMA». Структурный гель становится частью живых организмов, превращая тех в сумасшедших зомби, помещенных на этом геле. Рыбки, люди — всё.
• «Вкусная планета» — играем за комок серой слизи с глазками. Игра начинается с поедания рисовых зернышек, а заканчивается пожиранием Вселенной. Как вариант (во второй части), начинается с поедания бактерий, кончается поеданием черепах на которых Вселенная (уже новая) стоит.
• «Космические рейнджеры 2: Доминаторы» — доминатор Террон. «Я превращаю всю материю, живую и неживую, разумную и неразумную, в свой вид».
• Horizon: Zero Dawn. Просто Horizon: Zero Dawn. Дальше спойлеры.
• The Surge: в конце первой игры на свободу вырываются неуправляемые, из-за злонамеренных ручек одного яйцеголового, наномашины. В продолжении они тоже есть. И еще можно добавить, что местная слизь не серая а темно-синяя.
• Warframe — техноцит, одна из попыток одолеть… Владеющих Разумом. Каким образом он должен был работать изначально, непонятно, но в итоге получился зомби-апокалипсис, способный путешествовать между планетами на метеоритах и обладающий развитым ИИ со способностью говорить. Уже после того, как техноцит получил прозвище «Заражение», с помощью какой-то его более-менее управляемой разновидности стали производить заглавных варфреймов из недобровольцев.

Нестандартные примеры[править]

• Grey Goo: местная слизь — разведывательная система людей, заброшенная и забытая, которая внезапно заявила о себе. Однако, как выясняется в кампании за слизь, её цель — не сожрать всё, а воссоединиться со своими частями в других мирах, чтобы дать отпор уничтожающей всё на своём пути Тишине.
• xkcd — в одном из комиксов наноботы сожрали 40 % Земли, и тупо остановились. Оказалось, что у них просто кончились IP-адреса.
• Subterrain: Изначально Минерва представляла собой культуру медицинских наноботов, сконструированных главным героем, доктором Уэстом, с одной целью — вылечить свою жену от редкой формы склероза (они должны были чистить бляшки в постоянном режиме). Свои исследования он проводил в лабораториях марсианской колонии на деньги своего благодетеля, Мюррея, создателя и хозяина этой колонии. Вскоре после первых успехов, Уэст угодил в тюрьму из-за подстроенной нечистоплотным коллегой гибели подопытного и Минерва досталась Мюррею. Тот решил использовать ее для своей идеи-фикс, — переделки людей в марсиан — Homo Novus, не только сильных, но и способных процветать в суровых марсианских условиях без скафандров (начав, естественно, с себя). Работа проводилась бесчеловечными методами, в итоге группа ученых, работавших над проектом подняла мятеж и ходе которого произошла утечка наноботов, превратившая основной объект разработки — Мюррея в марсианина, а остальных жителей марсианской колонии в неразумных монстров.
• Ashes of Singularity: еще круче, ибо здесь в роли серой слизи выступают… сами люди. Если коротко: люди изобрели ИИ по имени Гелия, с её помощью быстро развились и вскоре расстались с материальной оболочкой, загрузившись на компьютрониумную матрицу. И как оказалось, чем больше компьютрониума, тем шире границы сознания, а жадность людская, как известно, величина бесконечная. Люди перемололи Землю, потом Луну, в итоге начали пожирать галактику. Гелия попросила людей на время прекратить, пока она не найдёт способ покинуть галактику, на что большинство её, вполне закономерно, послало подальше. Где-то с этого момента и начинается игра.
• «Серая слизь» Гарроса-Евдокимова — серой слизью секта «Новый ковчег» называет людей, утонувших в море информации, рекламы и общество в целом. Один из них совершает самоубийство, оставив предсмертную записку: «Жить в серой слизи и быть серой слизью полагаю недостойным и противоестественным».
• «Пикник на обочине» — один из артефактов Зоны, «ведьмин студень». Не серая, а синяя, и не слизь, а непонятно что. Тем не менее, «когда они открыли контейнер манипуляторами, „студень“ пошел через металл и пластик, как вода через промокашку, вырвался наружу, и все, с чем он соприкасался, превращалось опять же в „студень“. Погибло тридцать пять человек, больше ста изувечено, а все здание лаборатории приведено в полную негодность… теперь „студень“ стек в подвалы и нижние этажи».
• Питер Гамильтон «Звёздная дорога» — аверсия: Зант очень смахивает на подобное и превращает всё в своё подобие, но активны лишь куски весом не менее двух сотен тонн, кроме того он создаёт порталы сквозь которые проваливается из космоса на планету, которую он собирается пожрать.
• И снова наше всё Лавкрафт. Руле из «Заброшенного дома» после смерти дистанционно вампирит жертв и у себя в могиле от этого растёт, при этом механически превращаясь в студень. Человека, уснувшего прямо на могиле, впитывает целиком, кто спит подальше — просто мрут от истощения. Убивается кислотой — его тело похоже смешивается с ней и потому разъедается в разы быстрее, чем в реальной жизни. Ну и кто он больше — сабж или монстр-жижица?
• Plague Inc. — нановирус. Пожирает не всё, а ведёт себя как обычные биологические микропаразиты (бактерии/вирусы/грибки), но суть бесконтрольного размножения остаётся.

См. также[править]

• Машина Судного дня
• Космическая зараза

Се́рая слизь — гипотетический сценарий конца света, связанный с успехами молекулярных нанотехнологий и предсказывающий, что неуправляемые самореплицирующиеся нанороботы поглотят всю биомассу Земли, выполняя свою программу саморазмножения (данный сценарий известен под названием «экофагия»).

Как правило, термин используется в популярной прессе или научной фантастике. В худших постулируемых сценариях, требующих больши́х, способных к космическим полётам машин, материя вне Земли также обращается в серую слизь. Под этим термином понимается большая масса самовоспроизводящихся наномашин, которые не обладают структурой в большом масштабе, которая может оказаться, а может и не оказаться подобной слизью. Бедствие случается по причине преднамеренного включения Машины судного дня или от случайной мутации в самореплицирующихся наномашинах, используемых в других целях, но созданных для работы в естественной среде.

Определение серой слизи[]

Термин впервые был использован пионером молекулярной нанотехнологии Эриком Дрекслером в его книге «Машины созидания» (1986). В главе 4 («Машины изобилия»), Дрекслер иллюстрирует и экспоненциальный рост, и врожденные ограничения, описывая наномашины, которые могут работать только при наличии специального сырья:

«Представьте, что подобный репликатор, плавающий в бутылке с химикатами, делает свои копии… Первый репликатор собирает свою копию за одну тысячную секунды, затем уже два репликатора собирают ещё два за другую тысячную долю, теперь уже четыре собирают ещё четыре, а восемь собирают ещё восемь. Через десять часов их уже не тридцать шесть, а 68 миллиардов. Менее чем за день они наберут вес в тонну, менее чем за два дня они будут весить больше, чем Земля, ещё за четыре часа их вес превысит массу Солнца и всех планет вместе взятых — если только бутылка с химикатами не опустеет задолго до того времени».

Дрекслер описывает серую слизь в главе 11 («Машины разрушения»):

«…ранние ассемблерные репликаторы могут превзойти самые совершенные современные организмы. „Растения“ с „листьями“ не более эффективными, чем сегодняшние солнечные батареи, могли бы выиграть конкуренцию у настоящих растений, заполняя биосферу несъедобной листвой. Прочные, всеядные „бактерии“ могли бы выиграть конкуренцию у настоящих бактерий: они бы могли распространяться ветром как пыльца, стремительно размножаясь и превратив биосферу в пыль за считанные дни. Опасные репликаторы легко могли бы быть слишком прочными, маленькими и быстро распространяющимися, чтобы мы могли остановить их — по крайней мере, без предварительной подготовки. У нас и без того хватает проблем с вирусами и фруктовыми мушками».

Дрекслер отмечает, что геометрический рост, который делает возможным самовоспроизводство, по своей природе ограничен доступностью подходящего сырья.

Дрекслер использовал термин «серая слизь» не для того, чтобы указать на цвет или структуру, а чтобы подчеркнуть разницу между «превосходством» в терминах человеческих ценностей и «превосходством» в терминах конкурентного успеха:

«Несмотря на то, что массы неконтролируемых репликаторов не обязаны быть ни серыми, ни слизеобразными, термин „серая слизь“ подчеркивает, что репликаторы, способные уничтожить жизнь, могут быть не такими вдохновляющими, как единственный вид лопуха. Они могут оказаться „превосходящими“ в эволюционном смысле, но это не обязательно делает их ценными».

Робертом Фрейтасом для описания возможного сценария развития биосферы при выходе нанотехнологий из-под контроля был предложен термин экофагия (en:Ecophagy, от греч. Οικος — дом и Φαγος пожирающий). Этот сценарий (также известный под названием «проблема серой слизи») предполагает, что никем не контролируемые самовоспроизводящиеся нанороботы буквально «съедят» всё живое вещество на планете. Нужно отметить, что этот термин может применяться по отношению к любому явлению или процессу, способному коренным образом изменить биосферу — ядерной войне, резкому сокращению биоразнообразия, чрезмерному размножению одного вида. Такие события, как считают учёные, могут привести к экоциду — то есть нарушить способность биосферы к самовосстановлению. Другие же считают, самые вероятные причины гибели биосферы куда более банальны. Они указывают, что путь развития на котором человечество в настоящее время находится (неуклонный рост человеческой популяции и постепенное увеличение площади антропогенно изменённых территорий) неизбежно ведёт к экоциду.

Работа, в которой впервые был употреблён термин «экофагия» была опубликована в апреле 2000 года под названием «Пределы вызванной нанороботами экофагии»

Кажется, что самая очевидная и ранее замеченная опасность, связанная с использованием нанотехнологий заключается в том, что самовоспроизводящиеся нанороботы, способные существовать во внешней среде, смогут быстро переработать всё живое вещество Земли (биосферу) в огромное количество собственных копий. Эта опасность получила название проблемы серой слизи, хотя, некоторые исследователи для описания этого сценария часто используют термин экофагия. ^[1]

Интересные факты[]

• В 2004 году Дрекслер, автор термина «серая слизь», заявил, что такой сценарий маловероятен. Сегодня он считает, что наномашины, обладающие способностью к саморепликации, вряд ли когда-нибудь получат широкое распространение ^[2].

См. также[]

• Нанотехнология
• Наноробот
• Силикатные бактерии
• Лёд-девять
• Репликаторы (Звёздные врата)
• Умная пыль
• Киберпанк
• Нанопанк

Ссылки[]

• Нановойны, серая слизь.
• Работу «Second Life» нарушила «серая слизь».
• Р.Фрейтас. Проблема Серой Слизи.
• Опасности молекулярного производства.

Примечания[]

Литература[]

Научно-популярные книги[]

• Э. Дрекслер. Машины созидания (1986).

Художественные произведения[]

• М. Крайтон. Рой.
• С. Лем. «Осмотр на месте»
• С. Лем. «Непобедимый» .
• С. Лукьяненко. Рассказ «Нечего делить».
• С. Кинг. Серая дрянь
• Лексс (Второй сезон, руки Мантрида)
• Беляев, Александр Романович. «Вечный хлеб», 1928
• Гаррос-Евдокимов. «Серая Слизь», 2004

Проблема Серой Слизи

В классическом сценарии «серой слизи» Эрика Дрекслера вышедшие из-под контроля нанотехнологические репликаторы истребляют всю жизнь на Земле. Данная статья Роберта Фрейтаса представляет собой первый количественный технический анализ этого катастрофического сценария, а также предлагает ряд возможных решений. Она была написана частично в ответ на опасения, недавно высказанные Биллом Джоем.

Изначально эта статья была опубликована в апреле 2000 года под названием «Некоторые пределы глобальной экофагии биоядными нанорепликаторами, с рекомендациями для государственной политики» (Some Limits to Global Ecophagy by Biovorous Nanoreplicators, with Public Policy Recommendations). Оригинальная версия вышла в апреле 2000г. Здесь приводится сокращённая версия с сайта KurzweilAI.net от 20 марта 2001г.

Краткое содержание.

Максимальная скорость глобальной экофагии биоядными саморазмножающимися нанороботами фундаментальным образом ограничена следующими факторами: применяемой стратегией репликации; максимальной скоростью распространения подвижных репликаторов; доступной энергией и требуемыми химическими элементами; гомеостатическим сопротивлением биологической экосообществ к экофагии; пределами теплового загрязнения, связанного с экофагией; и, что важнее всего, нашей решимостью и готовностью остановить их.

Предполагая, что нынешние и предвидимые в будущем рассеивающие энергию системы требуют ~ 100 Мдж/кг для химических реакций (наиболее вероятно для биоядных систем), мы получим, что довольно медленная экофагия даст примерно 4°C к глобальному потеплению (что находится примерно на уровне немедленного обнаружения современными климатологическими средствами) и потребует примерно 20 месяцев для завершения; более быстрые устройства-экофаги будут работать с большим выделением тепла, что позволит контролирующим властям быстрее их заметить. Все исследованные сценарии экофагии могут быть обнаружены средствами бдительного мониторинга, позволяя в силу этого быстро развернуть эффективные защитные инструменты.

Введение.

Недавние дискуссии [1] о возможных опасностях, связанных с будущими технологиями, такими как искусственный интеллект, генная инженерия и молекулярная нанотехнология, сделали очевидным то, что необходим интенсивный теоретический анализ основных рисков окружающей среде со стороны молекулярной нанотехнологии (MNT). Никаких систематических исследований рисков и ограничений MNT технологий пока не предпринималось. Эта статья представляет собой первую попытку начать этот аналитический процесс с применением количественных методов.

Возможно, впервые обнаруженная и наиболее известная опасность молекулярной нанотехнологии – это опасность, что самореплицирующиеся нанороботы, способные автономно функционировать в естественной среде, могут быстро превратить естественную среду (то есть биомассу) в собственные копии (то есть наномассу) по всей планете. Этот сценарий обычно называется «проблемой серой слизи», но, пожалуй, более правильно мог бы быть назван «глобальной экофагией».

Как Дрекслер впервые предупредил в «Машинах Созидания» [2]:

«Растения» с «листьями», не более эффективными, чем сегодняшние солнечные элементы, могли бы выиграть в конкурентной борьбе с настоящими растениями, наводняя биосферу несъедобной листвой. Точно также всеядные «бактерии» могли бы победить в конкуренции настоящих бактерий: они могли бы распространиться, как летящая пыльца, стремительно размножаясь и сведя биосферу в пыль за считанные дни. Опасные репликаторы могли бы легко быть слишком жесткими, маленькими и быстро распространяющимися, чтобы их можно было остановить — по крайней мере, если мы не сделаем никаких приготовлений. А у нас и так достаточно проблем с контролем над вирусами и фруктовыми мушками.

Среди знатоков нанотехнологий эта угроза стала известна как «проблема серой слизи». Хотя массы неконтролируемых репликаторов не обязаны быть серыми и склизкими, термин серая слизь подчёркивает, что репликаторы, способные уничтожить жизнь, могут быть не более вдохновляющими, чем ползучий сорняк. Они могут быть превосходными в эволюционном смысле, но это не делает их ценными.

Угроза серой слизи делает одну вещь абсолютно ясной: Мы не можем себе позволить определённого рода аварии с реплицирующимися ассемблерами.

Серая слизь определённо была бы печальным концом человеческих приключений на Земле, значительно худшим, чем огонь или лёд, и при этом она могла бы произойти из одной-единственной аварии в лаборатории.

Ледерберг [3] отмечает, что мир микробов развивается в быстром темпе, и предполагает, что наше выживание зависит от принятия «более микробной точки зрения». Возникновение новых инфекций, таких как ВИЧ и вирус Эбола, демонстрирует, что у нас пока очень мало знаний о том, как естественные или технологические вмешательства в окружающую среду могут запускать мутации в известных организмах или неизвестных существующих организмах [81], создавая ограниченную форму «зелёной слизи» [92].

Однако будет нелегко построить биоядных нанороботов, способные к всепоглощающей экофагии, и их конструирование потребует исключительного внимания к множеству сложных требований и тактических задач. Такие биопожиратели могут появиться только после длительного периода целенаправленных сконцентрированных усилий, или как результат намеренных экспериментов, направленных на создание искусственной жизни общего назначения, возможно, с использованием генетических алгоритмов, и очень маловероятно, что они возникнут исключительно в результате аварии.

Угроза экофагии.

Классическая молекулярная нанотехнология [2], [4] предвидит создание наномашин в основном сконструированных из богатых углеродом алмазоподобных материалов – даймонидов. Другая полезная нанохимия может включать в себя богатый алюминием сапфир (Al₂O₃), богатые бором (BN) или титаном материалы (TiC) и подобные им. TiC имеет наивысшую возможную рабочую температуру среди обычных материалов (точка плавления ~ 3410°K [5]), и, хотя алмаз может поцарапать TiC, TiC может быть использован для плавления алмаза.

Однако атомы Al, Ti и B гораздо более распространены в земной коре, чем в биомассе (81,300 ppm, 4400 ppm и 3 ppm, соответственно [5]), то есть в человеческом теле (0.1 ppm, 0 ppm, and 0.03 ppm [6]), что уменьшает прямую угрозу экофагии от таких систем. С другой стороны, углерод в тысячу раз менее распространён в земной коре (320 ppm, в основном карбонаты), чем в биосфере (~230,000 ppm).

Более того, возможность превращения литосферы в наномеханизмы не является главным поводом для беспокойства, поскольку обычные скалы содержат относительно мало источников энергии. Например, содержание естественных радиоактивных изотопов в скальных породах земной коры имеет значительные разброс, как функция их геологического происхождения и истории региона, но в основном находится в пределах 0.15-1.40 милиГр/год mGy/yr [7], давая мощность порядка 0.28-2.6×10^-7 Вт/м³, в предположении, что горные породы имеют плотность, приблизительно равную средней земной плотности (5522 кг/м³ [5]).

Этого крайне недостаточно для питания нанороботов, способных к значительной активности; современные конструкции наномашин в основном требуют энергетических мощностей порядка 10⁵-10⁹ Вт/м³ для того, чтобы достичь эффективных результатов [6]. (Биологические системы обычно функционируют с мощностями 10²-10⁶ Вт/м³ [6].)

Солнечная энергия не доступна под земной поверхностью, и средний поток геотермального тепла составляет только 0.05 Вт/м² на земной поверхности [6], что составляет только малую часть от солнечной энергии.

Гипотетические абиотические запасы нефти в земной коре [16], вероятно, не могут дать достаточной энергии для роста наномассы репликаторов по причине отсутствия окислителей глубоко под землёй, хотя были описаны потенциально большие популяции геобактерий [10-16], и в принципе некоторые необычные, хотя весьма ограниченные бактериальные источники энергии тоже могут быть заняты нанороботами.

Например, некоторые анаэробные бактерии используют металлы (вместо кислорода) в качестве акцепторов электронов [13], превращая железо из минералов вроде пироксена или оливина в железо в более окисленной форме в магнитных минералах вроде магнетита и маггемита, и используют геохемически возникающий водород, чтобы превращать СО2 в метан [11]. Подземные бактерии в отложениях Атрим Шейл производят 1.2 ×10⁷ м³/день природного газа (метана), потребляя остатки водорослей возрастом 370 млн. лет [17].

Также проводились эксперименты по биорекультивации в фирме Envirogen и в других, в ходе которых питающиеся загрязнениями бактерии намеренно вводились в землю, чтобы метаболизировать органические яды; в ходе полевых исследований выяснилось, что трудно заставить бактерии двигаться сквозь подземные водоносные слои, поскольку негативно заряженные клетки склонны склеиваться с позитивно заряженными оксидами железа в почве [18].

Однако главная тревога относительно экофагии состоит в том, что неудержимое распространение нанороботов-репликаторов или «реплиботов» превратит всю биосферу на поверхности Земли (то есть экосистему всех живых организмов на поверхности Земли) в искусственные материалы некого рода – особенно, материалы вроде них самих, иначе говоря, в ещё большие количества самореплицирующихся наноробтов.

Поскольку продвинутые нанороботы могут быть сконструированы в основном из богатых углеродом алмазоподобных материалов [4], и поскольку ~12% всех атомов в человеческом теле (что типично для биологии в целом) – это атомы углерода, или ~23% по весу, запас углерода во всей земной биомассе может оказаться достаточным для самопроизводства конечной массы реплицирующихся алмазоидных нанороботов порядка ~0.23 Mbio, где Mbio – полный вес земной биомассы.

В отличие от большинства естественных материалов, биомасса может служить как источника углерода, так и источника энергии для репликации наномашин. Нанороботы-экофаги могут считать живые организмы в качестве естественных накопителей углерода, а биомассу – в качестве ценной руды для добычи углерода и энергии. Разумеется, биосистемы, из которых выделен весь углерод, больше не могут быть живыми, но вместо этого будут безжизненной химической грязью.

Другие возможные сценарии.

Были обнаружены четыре других сценария, которые могут привести непрямым образом к глобальной экофагии. Мы их рассмотрим ниже. Во всех случаях раннее обнаружение кажется возможным при достаточном уровне подготовки, и адекватная защита легко представима при использовании молекулярных нанотехнологий сопоставимой сложности.

Серый Планктон.

Существование 1-2 ×10¹⁶ кг [24] подводных запасов углерода на материковых окраинах в виде клатратов метана и подобного же количества (3.8 ×10¹⁶ кг) растворённого в воде углерода в форме CO₂ представляет собой запас углерода более чем на порядок больший глобальной биомассы.

Метан и CO₂ в принципе могут реагировать, образуя чистый углерод и воду, плюс 0,5 МДж/кг энергии. (Некоторые исследователи изучают возможность уменьшить эффект парниковых газов, закачивая жидкий [44] или твёрдый [45] CO₂ на дно океана, что потенциально может облегчить задачу морским реплиботам по метаболизму запасов метана.)

Кислород также может быть транспортирован с поверхности в микробаках под давлением посредством системы транспорта, основанной на плавучести, в которой превращение хлатрата метана в наномассу будет происходить на морском дне.

Последующая колонизация богатой углеродом наземной экосистемы огромной и голодной массой выросших на морском дне репликаторов называется сценарием «серого планктона».

(Фитопланктон, имеющий размеры в 1-200 микрометров, состоит из частиц наиболее ответственных за изменение оптических свойств океанской воды по причине сильного поглощения этими клетками голубых и красных частей оптического спектра [37].)

Если контроль не будет вестись около морского дна во время основного цикла репликации нанороботов, то естественное отношение числа живых клеток к числу нанороботов окажется больше на много порядков величины, что требует более тщательных усилий по подсчёту. Осуществляющие подсчёт нанороботы могут быть использованы для обнаружения, отключения, опрыскивания или разрушения устройств серого планктона

Серая пыль (Поедатели воздуха — Aerovores)

Традиционные конструкции алмазоидной наномашинерии [4] используют 8 основных химических элементов, при этом все они присутствуют в атмосфере в значительных количествах [46]. (Кремний присутствует в воздухе в виде микроскопической пыли, которая содержит ~28% Si в случае скальных пород [5], при средней концентрации пыли в атмосфере ~0.0025 mg/m³.) Потребность в относительно редких в атмосфере элементах значительно ограничивает потенциальную наномассу и скорость роста летающих репликаторов.

Однако отметьте, что одна из классических конструкций наноробота имеет более 91% CHON по весу. И хотя это будет крайне трудно сделать, теоретически возможно, что репликаторы будут сделаны почти целиком из CHON, и в этом случае такие устройства могут реплицироваться относительно быстро с использованием только атмосферных ресурсов и солнечную энергию. Всемирное покрывало из летающих в воздухе репликаторов или «аэроворосов» (воздухоядных), которое блокирует весь солнечный свет, было названо сценарием «серой пыли» [47]. (Уже было несколько экспериментов с выпуском в воздух рекомбинантных бактерий [48].)

Наиболее эффективной стратегией борьбы с ними будет выброс в воздух несамореплицирующихся нанороботов, снабжённых клейками микро неводами.

В качестве альтернативного метода борьбы легко можно представить летающие или базирующиеся на земле системы атмосферной фильтрации, которые позволят осуществлять более быструю фильтрацию. Например, поскольку сила тяги изменяется пропорционально квадрату скорости при увеличении размеров ячейки сетки в 10 000 раз при снижении скорости в 100 раз, суммарная сила тяги остаётся неизменной, но полное прокачивание атмосферы происходит в 100 раз быстрее, например, за ~15 минут.

Серый лишайник.

Колонии грибов и водорослей в симбиозе, известные как лишайники (которых некоторые называют формой подвоздушной биоплёнки) находятся среди первых растений, которые начинают расти на голом камне, помогая формированию почвы путём разъедания скал [55]. Микробные сообщества литобионтов, такие как корковые скальные лишайники, проникают в минеральные поверхности на глубины до 1 см, используя комплексное растворение, селективный транспорт и процессы рекристаллизации, иногда называемые термином «биологическое выветривание» [56].

Колонии эпилитических (живущих на поверхности скал) микроскопических бактерий создают слой патины толщиной 10 микрон на скалах в пустынях (называемой «пустынная ржавчина» [57]) и содержат следовые количества оксидов Mn и Fe, которые помогают обеспечить защиту от тепла и УФ-радиации [57-59].

В теории, реплицирующиеся нанороботы могут быть почти полностью сделаны их неалмазоидных материалов, включая неуглеродные химические элементы, такие как кремний, алюминий, железо, титан и кислород. Последующая экофагия живущих на поверхности живых существ злонамеренно запрограммированной популяцией неуглеродных эпилитических репликаторов является сценарием «серого лишайника».

Непрерывный прямой учёт образцов с земной поверхности почти наверняка обеспечит ранее обнаружение, поскольку минералогические нанороботы будут легко отличимы от инертной скалы и от органических микробов в верхних 3-8 см почвы.

Злонамеренная экофагия.

Более опасные сценарии включают в себя экофагические атаки, которые предприняты не для превращения биомассы в наномассу, но, в первую очередь, для уничтожения биомассы. Оптимальная злонамеренная стратегия экофагической атаки, по-видимому, включает двухфазный процесс.

На первой фазе начальные семена реплиботов широко распространяются в окрестностях биомассы, на которую они нацелены, реплицируясь максимально скрытным образом до некоторого критического размера популяции и потребляя материал местной окружающей среды, чтобы набрать наномассу. На второй фазе уже большая популяция реплиботов прекращает размножение, и действует исключительно ради своей главной цели – разрушения. В общем, эта стратегия может быть описана как Строить/ Разрушать.

В фазе строительства опасных «злоботов» («badbots»), предполагаемые их технологические эквиваленты, защитные «доброботы» («goodbots») имеют, по крайней мере, три важных тактических преимущества перед своими соперниками:

1. Подготовка – защитные агентства могут заранее произвести и накопить подавляюще большие количества защитных инструментов (желательно, не самореплицирующихся), то есть доброботов, которые могут быть немедленно размещены по первому признаку угрозы, с минимальным дополнительным риском для среды.

2. Эффективность – в то время как злоботы должны одновременно реплицироваться и защищать себя от атак (активно или сохраняя невидимость), доброботы могут сконцентрироваться исключительно на атаке злоботов (например, по причине своего подавляющего численного превосходства при раннем размещении) и в силу этого иметь меньшие операционные расходы и более высокую эффективность в достижении своих целей, при прочих равных.

3. Эффект рычага – в отношении материалов, энергии, времени и сложности меньше ресурсов, вообще говоря, требуется, чтобы ограничить, ослабить или разрушить сложную машину, чем требуется, чтобы построить или реплицировать настолько же сложную с нуля (например, одна маленькая бомба может уничтожить большую фабрику по производству бомб; одна маленькая ракета может уничтожить большой корабль).

Наиболее выгодно бороться со злонамеренной угрозой экофагии, когда она всё ещё находится на своей стадии строительства. Это требует предвидения и преданности интенсивному контролю со стороны оборонных ведомств.

Заключение и рекомендации для государственной политики.

Наименьший возможный биоядный нанорепликатор имеет молекулярный вес ~1 гигадальтона (1 дальтон примерно равен массе атома водорода) и минимальное время репликации порядка 100 секунд, что в теории позволяет глобальной экофагии закончится всего на всего за примерно 10 000 секунд. Однако такое быстрое реплицирование создаёт немедленно обнаружимую температурную подпись, позволяющую быстро разместить эффективные оборонительные инструменты – до того, как будет нанесён значительный ущерб экосистеме.

Такие оборонительные инструменты будут генерировать своё собственное тепловое загрязнение во время оборонительных операций. Это не должно ограничить защитную стратегию значительным образом, поскольку опрыскивание, отключение и разрушение работающего нанорепликатора должно потреблять гораздо меньше энергии, чем потребляется нанорепликатором в течение одного цикла репликации, и, следовательно, такие оборонительные операции являются по сути эндотермическими.

Экофагия, которая происходит на уровне порога современного климатического обнаружения, добавляя примерно ~4°C к глобальному потеплению, может потребовать ~20 месяцев на своё завершение, и этого времени достаточно для раннего предупреждения о необходимости изготовить эффективную защиту.

Экофагия, которая развивается достаточно медленно, чтобы избежать лёгкого обнаружения с помощью мониторинга температуры, потребует много лет для своего завершения, и всё же может быть замечена с помощью контроля на местах, и может быть, по крайней мере, частично преодолена благодаря более быстрому росту биомассы в силу естественных гомеостатических компенсаторных механизмов, присущих земным экосистемам.

Непрямая экофагия, выполняемая с помощью популяции реплиботов, заранее выращенных в небиологическом субстрате, может быть избегнута благодаря тщательному термическому мониторингу и прямому взятию образцов из соответствующих земных ниш с целью поиска растущих и возможно опасных популяций нанороботов на стадии пред-экофагии.

Конкретные рекомендации для государственной политики, исходящие из результатов проведённого анализа, включают:

1. Немедленный международный мораторий на все эксперименты в области искусственной жизни, выполняемые на небиологических носителях. В этом контексте «искусственная жизнь» определяется как автономно питающиеся репликаторы, за исключением чисто биологических реализаций (которые уже покрыты рекомендациями Национального института здоровья [65] и тактически применяются во всём мире), а также за исключением программных симуляций, которые носят исключительно подготовительный характер и должны продолжаться. Альтернативные «врождённо безопасные» стратегии репликации, такие как «широковещательная архитектура» [66], уже хорошо известны.

2. Непрерывной всеобъемлющее наблюдение земной поверхности в инфракрасных лучах с геостационарных спутников, как для того, чтобы контролировать имеющиеся запасы биомассы, так и для обнаружения (и последующего расследования) любых быстро растущих искусственных горячих точек. Это может быть расширением нынешних или предлагающихся систем мониторинга Земли (например, системы мониторинга Земли НАСА [67] и программ удалённого наблюдениями за болезнями [93]), изначально созданных для изучения и предсказания глобального потепления, изменений в землепользовании и так далее – изначально использующих не наномасштабные технологии. Другие методы обнаружения также возможны и требуются дальнейшие исследования, чтобы идентифицировать и правильно рассчитать полный список альтернатив.

3. Инициация долговременной исследовательской программы с целью обретения знаний и возможностей, необходимых для противодействия репликаторам-экофагам, включая построение сценариев и анализ угроз с численными симуляциями, анализ мер и контрмер, теорию и проектирование глобальных систем мониторинга, способных быстро детектировать и реагировать, протоколы определения свой-чужой, и, в конце концов, конструирование адекватных нанороботных системных оборонительных возможностей и инфраструктуры.

Связанная с этим долговременная рекомендация состоит в инициации создания глобальной всеобъемлющей системы экосферного контроля на местах, могущей включать в себя возможные сигнатуры активности нанороботов (например, изменения в концентрации парниковых газов), отбор образцов на предмет обнаружения нанороботов на земле, в море и в воздухе, что гарантировано темпом развития новых возможностей молекулярных нанотехнологий.

автор:Роберт Фрейтас

автор перевода:Алексей Турчин

Изначально эта статья была опубликована в апреле 2000 года под названием «Некоторые пределы глобальной экофагии

Источник: http://www.proza.ru/2007/11/07/59

Проблема Серой Слизи

В классическом сценарии «серой слизи» Эрика Дрекслера вышедшие из-под контроля нанотехнологические репликаторы истребляют всю жизнь на Земле. Данная статья Роберта Фрейтаса представляет собой первый количественный технический анализ этого катастрофического сценария, а также предлагает ряд возможных решений. Она была написана частично в ответ на опасения, недавно высказанные Биллом Джоем.

Изначально эта статья была опубликована в апреле 2000 года под названием «Некоторые пределы глобальной экофагии биоядными нанорепликаторами, с рекомендациями для государственной политики» (Some Limits to Global Ecophagy by Biovorous Nanoreplicators, with Public Policy Recommendations). Оригинальная версия вышла в апреле 2000г. Здесь приводится сокращённая версия с сайта KurzweilAI.net от 20 марта 2001г.

Краткое содержание.

Максимальная скорость глобальной экофагии биоядными саморазмножающимися нанороботами фундаментальным образом ограничена следующими факторами: применяемой стратегией репликации; максимальной скоростью распространения подвижных репликаторов; доступной энергией и требуемыми химическими элементами; гомеостатическим сопротивлением биологической экосообществ к экофагии; пределами теплового загрязнения, связанного с экофагией; и, что важнее всего, нашей решимостью и готовностью остановить их.

Предполагая, что нынешние и предвидимые в будущем рассеивающие энергию системы требуют ~ 100 Мдж/кг для химических реакций (наиболее вероятно для биоядных систем), мы получим, что довольно медленная экофагия даст примерно 4°C к глобальному потеплению (что находится примерно на уровне немедленного обнаружения современными климатологическими средствами) и потребует примерно 20 месяцев для завершения; более быстрые устройства-экофаги будут работать с большим выделением тепла, что позволит контролирующим властям быстрее их заметить. Все исследованные сценарии экофагии могут быть обнаружены средствами бдительного мониторинга, позволяя в силу этого быстро развернуть эффективные защитные инструменты.

Введение.

Недавние дискуссии [1] о возможных опасностях, связанных с будущими технологиями, такими как искусственный интеллект, генная инженерия и молекулярная нанотехнология, сделали очевидным то, что необходим интенсивный теоретический анализ основных рисков окружающей среде со стороны молекулярной нанотехнологии (MNT). Никаких систематических исследований рисков и ограничений MNT технологий пока не предпринималось. Эта статья представляет собой первую попытку начать этот аналитический процесс с применением количественных методов.

Возможно, впервые обнаруженная и наиболее известная опасность молекулярной нанотехнологии – это опасность, что самореплицирующиеся нанороботы, способные автономно функционировать в естественной среде, могут быстро превратить естественную среду (то есть биомассу) в собственные копии (то есть наномассу) по всей планете. Этот сценарий обычно называется «проблемой серой слизи», но, пожалуй, более правильно мог бы быть назван «глобальной экофагией».

Как Дрекслер впервые предупредил в «Машинах Созидания» [2]:

«Растения» с «листьями», не более эффективными, чем сегодняшние солнечные элементы, могли бы выиграть в конкурентной борьбе с настоящими растениями, наводняя биосферу несъедобной листвой. Точно также всеядные «бактерии» могли бы победить в конкуренции настоящих бактерий: они могли бы распространиться, как летящая пыльца, стремительно размножаясь и сведя биосферу в пыль за считанные дни. Опасные репликаторы могли бы легко быть слишком жесткими, маленькими и быстро распространяющимися, чтобы их можно было остановить — по крайней мере, если мы не сделаем никаких приготовлений. А у нас и так достаточно проблем с контролем над вирусами и фруктовыми мушками.

Среди знатоков нанотехнологий эта угроза стала известна как «проблема серой слизи». Хотя массы неконтролируемых репликаторов не обязаны быть серыми и склизкими, термин серая слизь подчёркивает, что репликаторы, способные уничтожить жизнь, могут быть не более вдохновляющими, чем ползучий сорняк. Они могут быть превосходными в эволюционном смысле, но это не делает их ценными.

Угроза серой слизи делает одну вещь абсолютно ясной: Мы не можем себе позволить определённого рода аварии с реплицирующимися ассемблерами.

Серая слизь определённо была бы печальным концом человеческих приключений на Земле, значительно худшим, чем огонь или лёд, и при этом она могла бы произойти из одной-единственной аварии в лаборатории.

Ледерберг [3] отмечает, что мир микробов развивается в быстром темпе, и предполагает, что наше выживание зависит от принятия «более микробной точки зрения». Возникновение новых инфекций, таких как ВИЧ и вирус Эбола, демонстрирует, что у нас пока очень мало знаний о том, как естественные или технологические вмешательства в окружающую среду могут запускать мутации в известных организмах или неизвестных существующих организмах [81], создавая ограниченную форму «зелёной слизи» [92].

Однако будет нелегко построить биоядных нанороботов, способные к всепоглощающей экофагии, и их конструирование потребует исключительного внимания к множеству сложных требований и тактических задач. Такие биопожиратели могут появиться только после длительного периода целенаправленных сконцентрированных усилий, или как результат намеренных экспериментов, направленных на создание искусственной жизни общего назначения, возможно, с использованием генетических алгоритмов, и очень маловероятно, что они возникнут исключительно в результате аварии.

Угроза экофагии.

Классическая молекулярная нанотехнология [2], [4] предвидит создание наномашин в основном сконструированных из богатых углеродом алмазоподобных материалов – даймонидов. Другая полезная нанохимия может включать в себя богатый алюминием сапфир (Al₂O₃), богатые бором (BN) или титаном материалы (TiC) и подобные им. TiC имеет наивысшую возможную рабочую температуру среди обычных материалов (точка плавления ~ 3410°K [5]), и, хотя алмаз может поцарапать TiC, TiC может быть использован для плавления алмаза.

Однако атомы Al, Ti и B гораздо более распространены в земной коре, чем в биомассе (81,300 ppm, 4400 ppm и 3 ppm, соответственно [5]), то есть в человеческом теле (0.1 ppm, 0 ppm, and 0.03 ppm [6]), что уменьшает прямую угрозу экофагии от таких систем. С другой стороны, углерод в тысячу раз менее распространён в земной коре (320 ppm, в основном карбонаты), чем в биосфере (~230,000 ppm).

Более того, возможность превращения литосферы в наномеханизмы не является главным поводом для беспокойства, поскольку обычные скалы содержат относительно мало источников энергии. Например, содержание естественных радиоактивных изотопов в скальных породах земной коры имеет значительные разброс, как функция их геологического происхождения и истории региона, но в основном находится в пределах 0.15-1.40 милиГр/год mGy/yr [7], давая мощность порядка 0.28-2.6×10^-7 Вт/м³, в предположении, что горные породы имеют плотность, приблизительно равную средней земной плотности (5522 кг/м³ [5]).

Этого крайне недостаточно для питания нанороботов, способных к значительной активности; современные конструкции наномашин в основном требуют энергетических мощностей порядка 10⁵-10⁹ Вт/м³ для того, чтобы достичь эффективных результатов [6]. (Биологические системы обычно функционируют с мощностями 10²-10⁶ Вт/м³ [6].)

Солнечная энергия не доступна под земной поверхностью, и средний поток геотермального тепла составляет только 0.05 Вт/м² на земной поверхности [6], что составляет только малую часть от солнечной энергии.

Гипотетические абиотические запасы нефти в земной коре [16], вероятно, не могут дать достаточной энергии для роста наномассы репликаторов по причине отсутствия окислителей глубоко под землёй, хотя были описаны потенциально большие популяции геобактерий [10-16], и в принципе некоторые необычные, хотя весьма ограниченные бактериальные источники энергии тоже могут быть заняты нанороботами.

Например, некоторые анаэробные бактерии используют металлы (вместо кислорода) в качестве акцепторов электронов [13], превращая железо из минералов вроде пироксена или оливина в железо в более окисленной форме в магнитных минералах вроде магнетита и маггемита, и используют геохемически возникающий водород, чтобы превращать СО2 в метан [11]. Подземные бактерии в отложениях Атрим Шейл производят 1.2 ×10⁷ м³/день природного газа (метана), потребляя остатки водорослей возрастом 370 млн. лет [17].

Также проводились эксперименты по биорекультивации в фирме Envirogen и в других, в ходе которых питающиеся загрязнениями бактерии намеренно вводились в землю, чтобы метаболизировать органические яды; в ходе полевых исследований выяснилось, что трудно заставить бактерии двигаться сквозь подземные водоносные слои, поскольку негативно заряженные клетки склонны склеиваться с позитивно заряженными оксидами железа в почве [18].

Однако главная тревога относительно экофагии состоит в том, что неудержимое распространение нанороботов-репликаторов или «реплиботов» превратит всю биосферу на поверхности Земли (то есть экосистему всех живых организмов на поверхности Земли) в искусственные материалы некого рода – особенно, материалы вроде них самих, иначе говоря, в ещё большие количества самореплицирующихся наноробтов.

Поскольку продвинутые нанороботы могут быть сконструированы в основном из богатых углеродом алмазоподобных материалов [4], и поскольку ~12% всех атомов в человеческом теле (что типично для биологии в целом) – это атомы углерода, или ~23% по весу, запас углерода во всей земной биомассе может оказаться достаточным для самопроизводства конечной массы реплицирующихся алмазоидных нанороботов порядка ~0.23 Mbio, где Mbio – полный вес земной биомассы.

В отличие от большинства естественных материалов, биомасса может служить как источника углерода, так и источника энергии для репликации наномашин. Нанороботы-экофаги могут считать живые организмы в качестве естественных накопителей углерода, а биомассу – в качестве ценной руды для добычи углерода и энергии. Разумеется, биосистемы, из которых выделен весь углерод, больше не могут быть живыми, но вместо этого будут безжизненной химической грязью.

Другие возможные сценарии.

Были обнаружены четыре других сценария, которые могут привести непрямым образом к глобальной экофагии. Мы их рассмотрим ниже. Во всех случаях раннее обнаружение кажется возможным при достаточном уровне подготовки, и адекватная защита легко представима при использовании молекулярных нанотехнологий сопоставимой сложности.

Серый Планктон.

Существование 1-2 ×10¹⁶ кг [24] подводных запасов углерода на материковых окраинах в виде клатратов метана и подобного же количества (3.8 ×10¹⁶ кг) растворённого в воде углерода в форме CO₂ представляет собой запас углерода более чем на порядок больший глобальной биомассы.

Метан и CO₂ в принципе могут реагировать, образуя чистый углерод и воду, плюс 0,5 МДж/кг энергии. (Некоторые исследователи изучают возможность уменьшить эффект парниковых газов, закачивая жидкий [44] или твёрдый [45] CO₂ на дно океана, что потенциально может облегчить задачу морским реплиботам по метаболизму запасов метана.)

Кислород также может быть транспортирован с поверхности в микробаках под давлением посредством системы транспорта, основанной на плавучести, в которой превращение хлатрата метана в наномассу будет происходить на морском дне.

Последующая колонизация богатой углеродом наземной экосистемы огромной и голодной массой выросших на морском дне репликаторов называется сценарием «серого планктона».

(Фитопланктон, имеющий размеры в 1-200 микрометров, состоит из частиц наиболее ответственных за изменение оптических свойств океанской воды по причине сильного поглощения этими клетками голубых и красных частей оптического спектра [37].)

Если контроль не будет вестись около морского дна во время основного цикла репликации нанороботов, то естественное отношение числа живых клеток к числу нанороботов окажется больше на много порядков величины, что требует более тщательных усилий по подсчёту. Осуществляющие подсчёт нанороботы могут быть использованы для обнаружения, отключения, опрыскивания или разрушения устройств серого планктона

Серая пыль (Поедатели воздуха — Aerovores)

Традиционные конструкции алмазоидной наномашинерии [4] используют 8 основных химических элементов, при этом все они присутствуют в атмосфере в значительных количествах [46]. (Кремний присутствует в воздухе в виде микроскопической пыли, которая содержит ~28% Si в случае скальных пород [5], при средней концентрации пыли в атмосфере ~0.0025 mg/m³.) Потребность в относительно редких в атмосфере элементах значительно ограничивает потенциальную наномассу и скорость роста летающих репликаторов.

Однако отметьте, что одна из классических конструкций наноробота имеет более 91% CHON по весу. И хотя это будет крайне трудно сделать, теоретически возможно, что репликаторы будут сделаны почти целиком из CHON, и в этом случае такие устройства могут реплицироваться относительно быстро с использованием только атмосферных ресурсов и солнечную энергию. Всемирное покрывало из летающих в воздухе репликаторов или «аэроворосов» (воздухоядных), которое блокирует весь солнечный свет, было названо сценарием «серой пыли» [47]. (Уже было несколько экспериментов с выпуском в воздух рекомбинантных бактерий [48].)

Наиболее эффективной стратегией борьбы с ними будет выброс в воздух несамореплицирующихся нанороботов, снабжённых клейками микро неводами.

В качестве альтернативного метода борьбы легко можно представить летающие или базирующиеся на земле системы атмосферной фильтрации, которые позволят осуществлять более быструю фильтрацию. Например, поскольку сила тяги изменяется пропорционально квадрату скорости при увеличении размеров ячейки сетки в 10 000 раз при снижении скорости в 100 раз, суммарная сила тяги остаётся неизменной, но полное прокачивание атмосферы происходит в 100 раз быстрее, например, за ~15 минут.

Серый лишайник.

Колонии грибов и водорослей в симбиозе, известные как лишайники (которых некоторые называют формой подвоздушной биоплёнки) находятся среди первых растений, которые начинают расти на голом камне, помогая формированию почвы путём разъедания скал [55]. Микробные сообщества литобионтов, такие как корковые скальные лишайники, проникают в минеральные поверхности на глубины до 1 см, используя комплексное растворение, селективный транспорт и процессы рекристаллизации, иногда называемые термином «биологическое выветривание» [56].

Колонии эпилитических (живущих на поверхности скал) микроскопических бактерий создают слой патины толщиной 10 микрон на скалах в пустынях (называемой «пустынная ржавчина» [57]) и содержат следовые количества оксидов Mn и Fe, которые помогают обеспечить защиту от тепла и УФ-радиации [57-59].

В теории, реплицирующиеся нанороботы могут быть почти полностью сделаны их неалмазоидных материалов, включая неуглеродные химические элементы, такие как кремний, алюминий, железо, титан и кислород. Последующая экофагия живущих на поверхности живых существ злонамеренно запрограммированной популяцией неуглеродных эпилитических репликаторов является сценарием «серого лишайника».

Непрерывный прямой учёт образцов с земной поверхности почти наверняка обеспечит ранее обнаружение, поскольку минералогические нанороботы будут легко отличимы от инертной скалы и от органических микробов в верхних 3-8 см почвы.

Злонамеренная экофагия.

Более опасные сценарии включают в себя экофагические атаки, которые предприняты не для превращения биомассы в наномассу, но, в первую очередь, для уничтожения биомассы. Оптимальная злонамеренная стратегия экофагической атаки, по-видимому, включает двухфазный процесс.

На первой фазе начальные семена реплиботов широко распространяются в окрестностях биомассы, на которую они нацелены, реплицируясь максимально скрытным образом до некоторого критического размера популяции и потребляя материал местной окружающей среды, чтобы набрать наномассу. На второй фазе уже большая популяция реплиботов прекращает размножение, и действует исключительно ради своей главной цели – разрушения. В общем, эта стратегия может быть описана как Строить/ Разрушать.

В фазе строительства опасных «злоботов» («badbots»), предполагаемые их технологические эквиваленты, защитные «доброботы» («goodbots») имеют, по крайней мере, три важных тактических преимущества перед своими соперниками:

1. Подготовка – защитные агентства могут заранее произвести и накопить подавляюще большие количества защитных инструментов (желательно, не самореплицирующихся), то есть доброботов, которые могут быть немедленно размещены по первому признаку угрозы, с минимальным дополнительным риском для среды.

2. Эффективность – в то время как злоботы должны одновременно реплицироваться и защищать себя от атак (активно или сохраняя невидимость), доброботы могут сконцентрироваться исключительно на атаке злоботов (например, по причине своего подавляющего численного превосходства при раннем размещении) и в силу этого иметь меньшие операционные расходы и более высокую эффективность в достижении своих целей, при прочих равных.

3. Эффект рычага – в отношении материалов, энергии, времени и сложности меньше ресурсов, вообще говоря, требуется, чтобы ограничить, ослабить или разрушить сложную машину, чем требуется, чтобы построить или реплицировать настолько же сложную с нуля (например, одна маленькая бомба может уничтожить большую фабрику по производству бомб; одна маленькая ракета может уничтожить большой корабль).

Наиболее выгодно бороться со злонамеренной угрозой экофагии, когда она всё ещё находится на своей стадии строительства. Это требует предвидения и преданности интенсивному контролю со стороны оборонных ведомств.

Заключение и рекомендации для государственной политики.

Наименьший возможный биоядный нанорепликатор имеет молекулярный вес ~1 гигадальтона (1 дальтон примерно равен массе атома водорода) и минимальное время репликации порядка 100 секунд, что в теории позволяет глобальной экофагии закончится всего на всего за примерно 10 000 секунд. Однако такое быстрое реплицирование создаёт немедленно обнаружимую температурную подпись, позволяющую быстро разместить эффективные оборонительные инструменты – до того, как будет нанесён значительный ущерб экосистеме.

Такие оборонительные инструменты будут генерировать своё собственное тепловое загрязнение во время оборонительных операций. Это не должно ограничить защитную стратегию значительным образом, поскольку опрыскивание, отключение и разрушение работающего нанорепликатора должно потреблять гораздо меньше энергии, чем потребляется нанорепликатором в течение одного цикла репликации, и, следовательно, такие оборонительные операции являются по сути эндотермическими.

Экофагия, которая происходит на уровне порога современного климатического обнаружения, добавляя примерно ~4°C к глобальному потеплению, может потребовать ~20 месяцев на своё завершение, и этого времени достаточно для раннего предупреждения о необходимости изготовить эффективную защиту.

Экофагия, которая развивается достаточно медленно, чтобы избежать лёгкого обнаружения с помощью мониторинга температуры, потребует много лет для своего завершения, и всё же может быть замечена с помощью контроля на местах, и может быть, по крайней мере, частично преодолена благодаря более быстрому росту биомассы в силу естественных гомеостатических компенсаторных механизмов, присущих земным экосистемам.

Непрямая экофагия, выполняемая с помощью популяции реплиботов, заранее выращенных в небиологическом субстрате, может быть избегнута благодаря тщательному термическому мониторингу и прямому взятию образцов из соответствующих земных ниш с целью поиска растущих и возможно опасных популяций нанороботов на стадии пред-экофагии.

Конкретные рекомендации для государственной политики, исходящие из результатов проведённого анализа, включают:

1. Немедленный международный мораторий на все эксперименты в области искусственной жизни, выполняемые на небиологических носителях. В этом контексте «искусственная жизнь» определяется как автономно питающиеся репликаторы, за исключением чисто биологических реализаций (которые уже покрыты рекомендациями Национального института здоровья [65] и тактически применяются во всём мире), а также за исключением программных симуляций, которые носят исключительно подготовительный характер и должны продолжаться. Альтернативные «врождённо безопасные» стратегии репликации, такие как «широковещательная архитектура» [66], уже хорошо известны.

2. Непрерывной всеобъемлющее наблюдение земной поверхности в инфракрасных лучах с геостационарных спутников, как для того, чтобы контролировать имеющиеся запасы биомассы, так и для обнаружения (и последующего расследования) любых быстро растущих искусственных горячих точек. Это может быть расширением нынешних или предлагающихся систем мониторинга Земли (например, системы мониторинга Земли НАСА [67] и программ удалённого наблюдениями за болезнями [93]), изначально созданных для изучения и предсказания глобального потепления, изменений в землепользовании и так далее – изначально использующих не наномасштабные технологии. Другие методы обнаружения также возможны и требуются дальнейшие исследования, чтобы идентифицировать и правильно рассчитать полный список альтернатив.

3. Инициация долговременной исследовательской программы с целью обретения знаний и возможностей, необходимых для противодействия репликаторам-экофагам, включая построение сценариев и анализ угроз с численными симуляциями, анализ мер и контрмер, теорию и проектирование глобальных систем мониторинга, способных быстро детектировать и реагировать, протоколы определения свой-чужой, и, в конце концов, конструирование адекватных нанороботных системных оборонительных возможностей и инфраструктуры.

Связанная с этим долговременная рекомендация состоит в инициации создания глобальной всеобъемлющей системы экосферного контроля на местах, могущей включать в себя возможные сигнатуры активности нанороботов (например, изменения в концентрации парниковых газов), отбор образцов на предмет обнаружения нанороботов на земле, в море и в воздухе, что гарантировано темпом развития новых возможностей молекулярных нанотехнологий.

автор:Роберт Фрейтас

автор перевода:Алексей Турчин

Изначально эта статья была опубликована в апреле 2000 года под названием «Некоторые пределы глобальной экофагии

Источник: http://www.proza.ru/2007/11/07/59

Среди концепций, описывающих гипотетические версии конца света, присутствует та, согласной которой современная цивилизация станет жертвой размножающейся как бактерии «серой слизи». Этим термином приверженцы данной теории называют неуправляемых, саморазмножающихся с бешеной скоростью нанороботов-ассемблеров, которые обеспечивая своё существование, смогут преобразовывать всю естественную среду планеты Земля (биомассу) в свои собственные копии (наномассу).

Авторы

О возможном «восстании» продуктов молекулярных нанотехнологий, чьи мизерные размеры сопоставимы с параметрами молекулы (менее 100 нм), впервые упоминал в своих исследованиях математик, логик и один из пионеров квантовой физики Джон фон Нейман. Именно поэтому в некоторых источниках этих нанороботов называют машинами фон Неймана.

В то же время автором термина «серая слизь», как и её популяризатором, является один из основоположников нанотехнологий Эрик Дрекслер, который в 1986 году описал сценарий её победы над человечеством в монографии «Машины создания».

Что это такое?

Чтобы понять, в чём состоит опасность «серой слизи» стоит обратиться к 4 главе вышеназванной книги, озаглавленной как «Машины изобилия». В ней учёный повествует о неком роботе репликаторе, то есть машине, способной при наличии сырья для питания самовоспроизводиться в колоссальном количестве.

Дабы читатели могли представить себе темп экспоненциального роста, с которым размножается «серая слизь», Дрекслер смоделировал особую гипотетическую ситуацию. Он предложил представить, будто в бутыль с особыми химикатами поместили самовоспроизводящегося робота, который за 1000 секунд собирает свою собственную копию. Так вот в первую 1000 секунд 1 робот создаёт 1 свою копию, а затем уже 2 робота за те же 1000 секунд создают уже 2 свои копии, далее уже «работают» 4 робота и так по нарастающей. В итоге всего за 10 часов у первого репликатора будет свыше 68 миллиардов клонов, чуть меньше дня потребуется, чтобы масса «серой слизи» равнялась одной тонне. Менее двух дней уйдёт на то, чтобы её вес превысил массу планеты Земля, а следующих 4 часа будет достаточно, чтобы они превзошли по тяжести всю Солнечную систему. Этот необратимый процесс воспроизведения будет продолжаться до тех пор, пока в бутылке не иссякнет химический раствор, пригодный для их подпитки.

В 11 главе этого же произведения, названной Дрекслером «Машины разрушения», было отмечено, что, несмотря на крошечность размером, репликаторы могли бы представлять собой весьма прочные «организмы», справиться с которыми без предварительной подготовки человечество бы не смогло.

Футурологи в научно-фантастических работах предполагают, что самопроизвольная, неконтролируемая людьми репликация наномашин возможна при преднамеренном приведении в действие Машины судного дня. Альтернативными причинами спонтанного запуска конца света из-за разрастания «серой слизи» могут стать банальная мутация нанороботов, используемых в иных целях, тривиальная ошибка научного сотрудника или авария в лаборатории.

Почему «серая слизь»?

Назвав виновника конца света «серой слизью», Дрекслер вовсе не преследовал цель указать подобным образом на его цвет или субстанции. Он всего лишь желал продемонстрировать миру, что даже с таким ничтожным с точки зрения гуманистических ценностей названием самовоспроизводящиеся наноорганизмы смогут уничтожить жизнь на планете. Проиграв в патетике термина, «серая слизь» несомненно, выиграла бы в эволюционном смысле.

Вместе с тем в 2000 году Роберт Фрейтас в статье «Некоторые пределы на глобальную экофагию биоподобными нанорепликаторами, с советами политикам», рассматривая сценарий конца света с участием нанороботов-ассемблеров, ввёл понятие экофагия, что в переводе с греческого обозначает «пожиратель дома».

Кроме «серой слизи» в экофагных сценариях конца света упоминаются: «серый лишайник», «серый планктон» (нанороботы, «выросшие» в водах Мирового океана и вышедшие на землю), и «серая пыль» (летающие нанороботы, наделённые способностью поедать воздух).

Опасность и польза

Когда в прессе с завидным постоянством стали появляться статьи о «серой слизи» с апокалипсическими последствиями Дрекслер пересмотрел свои взгляды на целесообразность создания самореплицирующихся роботов для прогресса нанотехнологий.

В 2004 году в журнале «Nanotechnology» появилась заметка, в которой он настаивал на том, что создание подобных наномашин в промышленном масштабе неоправданно трудоёмкий, высокотехнологический и малоэффективный процесс. Учёный утверждал, что сценарий конца света с участием «серой слизи» маловероятен в ближайшем будущем, а потому эта теория не должна мешать развитию нанотехнологий, приносящих пользу в разных сферах жизнедеятельности.

Нанотехнолог Роберт Фрейтас уверен, что биопожиратели-ассемблеры способны возникнуть только в результате разработок и экспериментов, ориентированных на создание искусственной жизни общего назначения.

К слову, озабоченность относительно исходящих от современных наноразработок рисков для социума и окружающей среды выражал принц Чарльз, обратившийся в 2004 году в Лондонское королевское общество за оценкой реальной угрозы от нанодеятельности. В своём отчёте научные сотрудники заверили наследника английского престола в безопасности нанопроектов, а также заявили, что на современном этапе развития создание самореплицирующихся машин невозможно, это удел поколений из далёкого будущего.

Хотя их коллеги из американского NASA доказали, что учёным вполне под силу сконструировать репликатор и сегодня, однако для того, чтобы его действия привели к глобальной катастрофе необходимо специально спроектировать его разрушителем, сам он таковым не станет.

Именно поэтому исследователи не прекращают свои изыскания в перспективной наноотрасли, способной создать мизерных роботов, как для проведения важных медицинских операций, так и для отправки их на сверхмалых автономных кораблях в космос для изучения галактик.
источник