Alternative semi-realizzabili all'elettronica in silicio per una sonda Von Neumann?

Aug 21 2020

Disclaimer: questo è un cross-post modificato del mio post sul sito Worldbuilding SE , adattato per adattarsi meglio alla comunità di Space Exploration.

Qualche sfondo

Una sonda Von Neumann (VNP) è una sonda fantascientifica che esplora l'universo in modo auto-replicante: trova una posizione in cui ricrearsi, esegue l'estrazione e l'elaborazione necessarie per duplicare ogni parte di se stessa, quindi invia il duplicare per ricominciare il ciclo. I VNP sono stati associati al paradosso di Fermi .

Indagini sull'assemblea che conosco

Ci sono state varie esplorazioni nell'idea di un VNP, con diversi gradi di portata. È importante sottolineare che tutti sembrano avere la barriera fondamentale della produzione di chip di silicio.

  1. Della NASA avanzate di automazione per Space Missions proiettano - una profonda immersione nella possibilità di creare una fabbrica di auto-replicante sulla luna. La maggior parte dei componenti era teoricamente in grado di essere fabbricata in situ, ma in termini di elettronica, Wikipedia descrive che "un produttore di microchip più speculativo e più complesso è stato specificato per produrre il computer e i sistemi elettronici, ma i progettisti hanno anche affermato che potrebbe rivelarsi pratico per spedire le patatine dalla Terra come se fossero "vitamine" ".
  2. RepRap e Snappy : stampanti 3D stampate in 3D : questi progetti sono piuttosto interessanti, ma sono limitati in quanto non sono in grado di stampare alcuna parte elettronica. Snappy, ad esempio, ha raggiunto il picco di circa il 70% di parti stampate in 3D. Presumo che questo problema esista anche per i CNC e le macchine per la sinterizzazione di metalli sinterizzati con metallo.

Potenziali soluzioni

Per come la vedo io, la produzione di chip di silicio è lungi dall'essere realizzabile per un VNP a questo punto della tecnologia, dal momento che produrre una camera bianca e una fabbrica di elettronica su vasta scala richiederebbe un VNP delle dimensioni di una città o più grande. Presumo che anche la tecnologia elettronica al grafene sia poco pratica, poiché è ancora agli inizi e probabilmente avrebbe bisogno anche di condizioni di camera bianca.

Con questo in mente, ci sono alternative in qualche modo pratiche all'elettronica in silicio che potrebbero essere utilizzate per un VNP? Tecnologia del tubo a vuoto, transistor pneumatici anziché elettrici, computer meccanici, qualcos'altro? Enfasi sulla praticità dei disegni.

Risposte

2 tfb Aug 21 2020 at 16:30

Come ho detto in un commento, penso che questa domanda potrebbe appartenere alla costruzione del mondo. Ecco comunque una proposta su come potresti risolvere il problema.

Penso che le valvole (tubi a vuoto) sarebbero molto realizzabili utilizzando una tecnologia relativamente semplice, certamente rispetto alla produzione di semiconduttori. Per una sonda che trascorre il suo tempo nel vuoto assoluto o che è disposta a fare l'auto-replicazione in un vuoto abbastanza duro, allora sono anche deliziosamente facili da evacuare - in effetti per tutte le parti del sistema che vivono sempre nel vuoto duro potrebbe non aver bisogno di buste, certamente non per componenti che devono solo cambiare, come le parti di un computer digitale.

Un altro vantaggio sarebbe che il sistema sarebbe molto resistente alle radiazioni e ad altri insulti che danneggiano l'elettronica nello spazio.

Svantaggi significativi sarebbero i requisiti di alimentazione. Anche l'affidabilità a lungo termine potrebbe essere un problema, sebbene questo possa essere risolto con una ricerca sufficiente.

Sembra un'idea folle, ma forse non è così folle come sembra. Uno dei motivi per cui sembra folle è che i processori moderni hanno miliardi di transistor e una macchina composta da miliardi di valvole sarebbe enorme. Ma, se accettiamo la tesi di Church-Turing (che è certamente vera per le capacità di qualsiasi computer moderno), e siamo disposti che il nostro calcolo sia lento (il che potrebbe essere perfettamente accettabile per una sonda che (o la prole di cui ) deve durare per milioni di anni), quindi possiamo convivere con computer con un numero relativamente piccolo di componenti attivi. Ciò che limita il calcolo è in realtà la memoria , non quanto è grande la parte attiva della macchina. Sarebbe possibile costruire una macchina con solo poche migliaia di componenti attivi, ma una memoria enorme, che sarebbe perfettamente in grado di calcolare tutto ciò che ti piace, solo piuttosto lentamente.

Naturalmente questo potrebbe essere visto come semplicemente spingere il problema altrove, alla costruzione di una memoria molto grande, a bassa potenza (idealmente zero potenza tranne quando viene letta o scritta), estremamente affidabile. Tuttavia, sospetto che ciò possa essere ancora molto più realizzabile rispetto alla produzione di semiconduttori. Ad esempio, il nastro soddisfa alcuni di questi requisiti (grande quanto vuoi, potenza zero quando non viene letto, probabilmente non abbastanza affidabile, probabilmente ancora abbastanza complicato da realizzare).