¿Alternativas semifactibles a la electrónica de silicio para una sonda Von Neumann?
Descargo de responsabilidad: esta es una publicación cruzada modificada de mi publicación en el sitio de Worldbuilding SE , adaptada para adaptarse mejor a la comunidad de exploración espacial.
Algunos antecedentes
Una sonda de Von Neumann (VNP) es una sonda de ciencia ficción que explora el universo de manera autorreplicante: encuentra un lugar para recrearse a sí mismo, realiza la extracción y el procesamiento necesarios para duplicar cada parte de sí mismo y luego envía el duplicar para comenzar el ciclo de nuevo. Los VNP se han asociado con la paradoja de Fermi .
Investigaciones sobre el montaje que conozco
Ha habido varias exploraciones sobre la idea de un VNP, con diversos grados de alcance. Es importante destacar que todos ellos parecen tener la barrera fundamental de la producción de chips de silicio.
- Proyecto de automatización avanzada para misiones espaciales de la NASA : una inmersión profunda en la viabilidad de crear una fábrica autorreplicante en la luna. En teoría, la mayoría de los componentes podían fabricarse in situ, pero en términos de electrónica, Wikipedia describe que "se especificó un fabricante de microchips más especulativo y más complejo para producir la computadora y los sistemas electrónicos, pero los diseñadores también dijeron que podría resultar práctico para enviar los chips desde la Tierra como si fueran "vitaminas".
- RepRap y Snappy : impresoras 3D impresas en 3D : estos proyectos son bastante geniales, pero están limitados porque no pueden imprimir ninguno de los componentes electrónicos. Snappy, por ejemplo, ha alcanzado un máximo de alrededor del 70 % de piezas impresas en 3D. Supongo que este problema existiría también para los CNC y las máquinas de sinterización de metal sinterizado.
Posibles soluciones
A mi modo de ver, la producción de chips de silicio está lejos de ser alcanzable para un VNP en este punto de la tecnología, ya que producir una sala limpia y una fábrica de productos electrónicos a gran escala requeriría un VNP del tamaño de ciudades o más grandes. Asumiré que la tecnología electrónica de grafeno tampoco es práctica, ya que todavía está en pañales y probablemente también necesitaría condiciones de sala limpia.
Con esto en mente, ¿existen alternativas algo prácticas a la electrónica de silicio que podrían usarse para un VNP? Tecnología de tubos de vacío, transistores neumáticos en lugar de eléctricos, computadoras mecánicas, ¿algo más? Énfasis en la practicidad de los diseños.
Respuestas
Como dije en un comentario, creo que esta pregunta podría pertenecer a la construcción de mundos. Sin embargo, aquí hay una propuesta de cómo podría resolver el problema.
Creo que las válvulas (tubos de vacío) serían muy fáciles de fabricar utilizando una tecnología relativamente simple, ciertamente en comparación con la fabricación de semiconductores. Para una sonda que pasa su tiempo en un vacío extremo o que está dispuesta a realizar la autorreplicación en un vacío bastante extremo, también son deliciosamente fáciles de evacuar; de hecho, para cualquier parte del sistema que viva en un vacío extremo todo el tiempo. Es posible que no necesite envolventes en absoluto, ciertamente no para componentes que solo necesitan cambiar, como las partes de una computadora digital.
Otra ventaja sería que el sistema sería muy resistente a la radiación y otras agresiones que dañan la electrónica en el espacio.
Las desventajas significativas serían los requisitos de energía. La confiabilidad a largo plazo también podría ser un problema, aunque esto podría resolverse con suficiente investigación.
Esto parece una idea loca, pero tal vez no sea tan loca como parece. Una de las razones por las que parece una locura es que los procesadores modernos tienen miles de millones de transistores, y una máquina hecha con miles de millones de válvulas sería enorme. Pero, si aceptamos la tesis de Church-Turing (que ciertamente es cierta para las capacidades de cualquier computadora moderna), y estamos dispuestos a que nuestro cálculo sea lento (lo que podría ser perfectamente aceptable para una sonda que (o la descendencia de la cual ) necesita durar millones de años), entonces podemos vivir con computadoras con un número relativamente pequeño de componentes activos. Lo que limita la computación es realmente la memoria ., no el tamaño de la parte activa de la máquina. Sería posible construir una máquina con solo unos pocos miles de componentes activos, pero con una memoria enorme, que sería perfectamente capaz de calcular cualquier cosa que quisiera, solo que con bastante lentitud.
Por supuesto, esto podría verse como simplemente llevar el problema a otra parte, a la construcción de una memoria muy grande, de bajo consumo (idealmente sin consumo de energía, excepto cuando se lee o escribe), memoria extremadamente confiable. Sin embargo, sospecho que esto aún puede ser mucho más factible que la fabricación de semiconductores. Por ejemplo, la cinta cumple con algunos de estos requisitos (tan grande como desee, energía cero cuando no se lee, probablemente no sea lo suficientemente confiable, probablemente todavía bastante complicado de hacer).