| Blog |

Free PNGs

Кинематические самовоспроизводящиеся машины

Перевод статьи - Kinematic Self-Replicating Machines

Автор(ы) - Robert A. Freitas Jr, Ralph C. Merkle

Источник оригинальной статьи:

http://www.molecularassembler.com/KSRM.htm

 

 

© 2004 Роберт А. Фрейтас-младший и Ральф С. Меркл. Все права защищены.

 

 

Предпочтительная литературная ссылка для кинематических самовоспроизводящихся машин:

Роберт А. Фрейтас-младший, Ральф С. Меркл, Кинематические самовоспроизводящиеся машины, Landes Bioscience, Джорджтаун, Техас, 2004; http://www.MolecularAssembler.com/KSRM.htm

 

 

Краткий обзор кинематических самовоспроизводящихся машин:

Кинематические самовоспроизводящиеся машины ( Landes Bioscience , 2004). Эта книга предлагает общий обзор обширной теоретической и экспериментальной литературы, относящейся к физическим самовоспроизводящимся системам и самовоспроизведению. Основное внимание здесь уделяется самовоспроизводящимся машинным системам. Самое главное, нас интересуют кинематические самовоспроизводящиеся машины: системы, в которых действительные физические объекты, а не просто паттерны информации, осуществляют собственное воспроизведение. После кратковременного всплеска активности в 1950-х и 1980-х годах в 1990-х годах в области проектирования кинематических воспроизводящих систем возник новый интерес с появлением признания осуществимости молекулярной нанотехнологии. В этой области наблюдается возрождение исследовательской деятельности с 1999 года, когда исследователи пришли к выводу, что воспроизводящиеся системы достаточно просты, чтобы можно было проводить экспериментальные лабораторные демонстрации работающих устройств.

Прочтите, что другие говорят об этой книге...

См. Немецкий перевод главы 1 (HTML)

 

 

Приобретите печатную копию кинематических самовоспроизводящихся машин:

Landes Bioscience (теперь доступно со значительной скидкой перед публикацией)
Amazon.com (в твердом переплете )
Barnes & Noble (в твердом переплете )

 

 

Обзоры кинематических самовоспроизводящихся машин (КСРМ):

  1. Dr. A. Bowyer, Engineering Becomes Biology, Amazon.com, 11 November 2006. Полный текст (HTML)
  2. Moshe Sipper, Book Review,Artificial Life 12(Winter 2006):187-188. Полный текст (PDF)
  3. Via Nanotechnology to the Stars,” Centauri Dreams, 14 October 2005. Полный текст (HTML)
  4. Tihamer Toth-Fejel, Best Book Ever Written on Self-Replicating Machines, Amazon.com, 6 December 2004. Полный текст (HTML)
  5. “Newsline: New Robotics Books,” Robotics Today 17(Fourth Quarter, 2004):11. Полный текст (HTML )
  6. J. Storrs Hall, “An encyclopedia of self-replicating machines,” Foresight Update, No. 54, 5 August 2004, p. 8. Полный текст (HTML)
  7. Prepublication comments from 59 Technical Reviewers of KSRM, 2003. Полный текст (HTML)

 

 

Цитаты кинематических самовоспроизводящихся машин (КСРМ):

  1. Сол Гриффит, Дэн Голдуотер, Джозеф М. Джейкобсон, « Робототехника: самовоспроизведение из случайных частей » , Nature 437 (29 сентября 2005 г.): 636. Полный текст (PDF)
  2. Виктор Зыков, Эфстатиос Митилинаиос, Брайант Адамс, Ход Липсон, «Робототехника: самовоспроизводящиеся машины » , Nature 435 (12 мая 2005 г.): 163–164. Аннотация (HTML)

 

 

Кинематические самовоспроизводящиеся машины

© 2004 Роберт А. Фрейтас-младший и Ральф С. Меркл . Все права защищены.

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Посвящение ..... Локальная копия (HTML)

Содержание ..... Локальная копия (HTML)

Список рисунков ..... Локальная копия (HTML)

Список таблиц ..... Локальная копия (HTML)

Предисловие и благодарность ..... Локальная копия (HTML)

Открытие котировок ..... Локальная копия (HTML)

 

Глава 1.  Концепция самореплицирующихся машин ..... Локальное копирование (HTML)

 

Глава 2.  Классическая теория машинной репликации ..... Локальное копирование (HTML)

2.1   Вклад фон Неймана ..... Локальная копия (HTML)

     2.1.1   Логическая организация саморепликации ..... Локальное копирование (HTML)

     2.1.2   Кинематическая модель машинной репликации ..... Локальное копирование (HTML)

     2.1.3   Модель Cellular Automaton (CA) машинной репликации ..... локального копирования (HTML)

     2.1.4   Ограничения модели клеточного автомата фон Неймана ..... Локальное копирование (HTML)

     2.1.5   Дизайн для неизменяемости ..... Локальное копирование (HTML)

2.2   Последующая работа над вычислительными моделями саморепликации ..... Локальное копирование (HTML)

     2.2.1   Клеточные автоматические модели саморепликации ..... Локальное копирование (HTML)

     2.2.2   Вычислительное моделирование с непрерывным пространством и виртуальной физикой ..... Локальное копирование (HTML)

2.3   Альтернативные модели машинной репликации ..... Локальное копирование (HTML)

     2.3.1   Упрощенная репликация автомата фон Неймана ..... Локальное копирование (HTML)

     2.3.2   Репликация автомата фон Неймана с диверсификацией ..... Локальное копирование (HTML)

     2.3.3   Вариант Тэтчер: выведение структуры..... Локальная копия (HTML)

     2.3.4   Репликация с помощью анализа компонентов ..... Локальное копирование (HTML)

     2.3.5   Репликация машины без описания ..... Локальная копия (HTML)

     2.3.6   Неавтономная репликация машины ..... Локальное копирование (HTML)

     2.3.7   Embodied Evolution: Алгоритмическая репликация ..... Локальное копирование (HTML)

 

 

Глава 3.  Репликаторы макромасштабных кинематических машин ..... Локальное копирование (HTML)

3.1   Искусственные живые растения Мура (1956) ..... Локальная копия (HTML)

3.2   Неестественное состояние жизни Браунинга (1956, 1978) ..... Локальная копия (HTML)

3.3   Репликаторы блоков Пенроуза (1957-1962) ..... Локальная копия (HTML)

3.4   Репликатор игрушечного поезда Jacobson Locomotive (1958) ..... Локальная копия (HTML)

3.5   Плавающий электромеханический репликатор Моровица (1959 г.) ..... Локальная копия (HTML)

3.6   Терраформирующие репликаторы Dyson (1970, 1979) ..... Локальная копия (HTML)

3.7   Самовоспроизводящаяся автоматизированная промышленная фабрика (с 1973 г. по настоящее время) ..... Локальная копия (HTML)

3.8   Макромасштабные кинематические клеточные автоматы (с 1975 г. по настоящее время) ..... Локальная копия (HTML)

3.9   Системы космического производства с начальной загрузкой (с 1977 г. по настоящее время) ..... Локальное копирование (HTML)

3.10   Машина Санта-Клауса Тейлора (1978) ..... Локальная копия (HTML)

3.11   Репликатор межзвездного зонда Freitas (1979–1980) ..... Локальная копия (HTML)

3.12   Магазин самовоспроизводящихся телеуправляемых машин Брэдли (1980) ..... Локальная копия (HTML)

3.13   Летнее исследование НАСА по самовоспроизводящимся системам (1980-1982 гг.) ..... Локальная копия (HTML)

     3.13.1   Демонстрация возможности репликации роботов НАСА ..... Локальная копия (HTML)

     3.13.2   Самовоспроизводящиеся лунные фабрики ..... Локальная копия (HTML)

          3.13.2.1   Система репликации единиц фон Тизенхаузена ..... Локальная копия (HTML)

          3.13.2.2   Система репликации Freitas Factory ..... Локальная копия (HTML)

3.14   Репликатор атомного сепаратора Freitas (1981) ..... Локальная копия (HTML)

3.15   Репликаторы Lackner-Wendt Auxon (1995) ..... Локальная копия (HTML)

3.16   Патенты Коллинза на репродуктивную механику (1997–1998) ..... Локальная копия (HTML)

3.17   Электромеханические репликаторы Lohn (1998) ..... Локальная копия (HTML)

3.18   Самовоспроизводящаяся строительная машина Moses (1999–2001) ..... Локальная копия (HTML)

3.19   Самовоспроизводящиеся роботы для космической солнечной энергетики (2000 г.) ..... Локальная копия (HTML)

3.20   Трехмерная сплошная печать (с 2000 г. по настоящее время) ..... Локальное копирование (HTML)

3.21   Самовосстанавливающиеся роботы Bererton (2000–2004 гг.) ..... Локальная копия (HTML)

3.22   Программа Brooks Living Machines (с 2001 г. по настоящее время) ..... Локальное копирование (HTML)

3.23   Самовоспроизводящиеся роботы LEGO® группы Chirikjian (2001-2003 гг.) ..... Локальная копия (HTML)

     3.23.1   Прототип 1 (2001 г.) ..... Локальная копия (HTML)

     3.23.2 Самовоспроизводящиеся роботы с   дистанционным управлением (2002 г.) ..... Локальная копия (HTML)

     3.23.3   Полуавтономный самовоспроизводящийся робот (2002 г.) ..... Локальная копия (HTML)

     3.23.4   Автономный репликатор Suthakorn-Cushing-Chirikjian (2002-2003) ..... Локальная копия (HTML)

3.24   Концепция самовоспроизводящейся лунной фабрики Chirikjian (2002) ..... Локальная копия (HTML)

3.25   Фаза I исследований самовоспроизводящихся систем NIAC (2002–2004 гг.) ..... Локальная копия (HTML)

     3.25.1 Саморасширяющиеся машины   Lipson (2002 г.) ..... Локальная копия (HTML)

     3.25.2   Чирикджянские самовоспроизводящиеся лунные фабрики (2003–2004 гг.) ..... Локальная копия (HTML)

     3.25.3   Роботизированный экопоэзис Тодда на Луне (2003-2004) ..... Локальная копия (HTML)

     3.25.4   Кинематические клеточные автоматы Тота-Фейеля (2003–2004 гг.) ..... Локальная копия (HTML)

3.26   Робосферная самоподдерживающаяся роботизированная экология (2002–2004 гг.) ..... Локальная копия (HTML)

3.27   Репликаторы плазматических клеток Лозняну-Сандуловичу (2003 г.) ..... Локальная копия (HTML)

3.28   Griffith Mechanical Самореплицирующиеся строки (2003-2004) ..... Локальная копия (HTML)

3.29   Самовоспроизводящаяся роботизированная лунная фабрика (SRLF) (2003-2004) ..... Локальная копия (HTML)

 

 

Глава 4.  Репликаторы микромасштабных и молекулярно-кинематических машин ..... Локальное копирование (HTML)

4.1   Молекулярная самосборка и автокатализ для саморепликации ..... Локальное копирование (HTML)

     4.1.1   Самособирающиеся пептиды, порфирины, нуклеотиды и ДНК ..... Локальная копия (HTML)

     4.1.2   Самособирающиеся кристаллические тела ..... Локальная копия (HTML)

     4.1.3   Самособирающиеся дендримеры ..... Локальная копия (HTML)

     4.1.4   Самособирающиеся ротаксаны и катенаны ..... Локальная копия (HTML)

     4.1.5   Самостоятельная сборка механических частей и конформационных переключателей ..... Локальная копия (HTML)

     4.1.6   Автокатализ и автокаталитические сети ..... Локальное копирование (HTML)

4.2   Рибосомы: молекулярная позиционная сборка для саморепликации ..... Локальное копирование (HTML)

4.3   Естественные биологические репликаторы ..... Локальная копия (HTML)

     4.3.1   Прионы ..... Локальная копия (HTML)

     4.3.2   Вироиды ..... Локальная копия (HTML)

     4.3.3   Вирусы ..... Локальная копия (HTML)

     4.3.4   Прокариотические клетки ..... Локальная копия (HTML)

     4.3.5   Плазмиды ..... Локальная копия (HTML)

     4.3.6   Эукариотические клетки ..... Локальная копия (HTML)

     4.3.7   Митохондрии ..... Локальная копия (HTML)

     4.3.8   Крупные многоклеточные ..... Локальная копия (HTML)

4.4   Искусственные биологические репликаторы (с 1965 г. по настоящее время) ..... Локальная копия (HTML)

4.5   Сборка биомолекулярных позиционных частей (с 1994 г. по настоящее время) ..... Локальная копия (HTML)

     4.5.1   Позиционная сборка с использованием ДНК ..... Локальное копирование (HTML)

     4.5.2   Позиционная сборка с использованием белков ..... Локальное копирование (HTML)

     4.5.3   Позиционная сборка с использованием микробов и вирусов ..... Локальное копирование (HTML)

     4.5.4   Позиционная сборка с использованием других биологических средств ..... Локальное копирование (HTML)

4.6   Иерархический механический цех Фейнмана (1959) и микросборка ..... Локальная копия (HTML)

4.7   Плечи Электронный микрообрабатывающий репликатор (1960-1965) ..... Локальная копия (HTML)

4.8   Молекулярные ленточные черви Лэнга (1974–1978) ..... Локальная копия (HTML)

4.9   Молекулярные ассемблеры Drexler (1981–1992) ..... Локальная копия (HTML)

     4.9.1   Универсальный ассемблер Drexler (1986) ..... Локальная копия (HTML)

     4.9.2   Drexler Extruding Tube Assembler (1988) ..... Локальная копия (HTML)

     4.9.3   Система репликации Drexler Nanofactory (1991–1992) ..... Локальная копия (HTML)

     4.9.4   Гран-при Фейнмана (Foresight Institute) ..... Локальная копия (HTML)

4.10   Молекулярные ассемблеры Merkle (1991-2000) ..... Локальная копия (HTML)

     4.10.1   Общий ассемблер Merkle (1992–1994) ..... Локальная копия (HTML)

     4.10.2   Сборщик углеводородов в кожухе Merkle (1998–2000 гг.) ..... Локальная копия (HTML)

4.11   Сборщики экструдированных кирпичей (1992-2003 гг.) ..... Локальная копия (HTML)

     4.11.1   Минимальный ассемблер Drexler (1992) ..... Локальная копия (HTML)

     4.11.2   Merkle Replicating Brick Assembler (1995–1997) ..... Локальная копия (HTML)

     4.11.3   Углеводородный молекулярный ассемблер Merkle-Freitas (2000–2003 гг.) ..... Локальная копия (HTML)

          4.11.3.1   Краткое описание ..... Локальная копия (HTML)

          4.11.3.2   Выдавливание объекта продукта ..... Локальное копирование (HTML)

          4.11.3.3   Архитектура вещания для управления ..... локальным копированием (HTML)

          4.11.3.4   Подсистемы ассемблера углеводородов ..... Локальная копия (HTML)

4.12   Универсальный ассемблер Bishop Overtool (1995–1996) ..... Локальная копия (HTML)

4.13   Предложенное Годдардом исследование моделирования ассемблера (1996 г.) ..... Локальная копия (HTML)

4.14   Система сборки массивов наноманипуляторов Zyvex (1997–1999) ..... Локальная копия (HTML)

4.15   Bishop Rotary Assembler (1998) ..... Локальная копия (HTML)

4.16   Система репликации Hall Factory (1999 г.) ..... Локальная копия (HTML)

4.17   Zyvex Exponential Assembly (2000) ..... Локальная копия (HTML)

4.18   Двухфазный ассемблер Freitas (2000) ..... Локальная копия (HTML)

4.19   Phoenix Primitive Nanofactory (2003) ..... Локальная копия (HTML)

4.20   Zyvex Microscale Assemblers (2003) ..... Локальная копия (HTML)

 

 

Глава 5.  Проблемы проектирования репликации кинематических машин ..... Локальное копирование (HTML)

5.1   Общая таксономия репликаторов ..... Локальная копия (HTML)

     5.1.1   Классификация репликаторов Докинза (1976 г.) ..... Локальная копия (HTML)

     5.1.2   Критические подсистемы живых систем Миллера (1978) ..... Локальная копия (HTML)

     5.1.3   Пространство выживания Hasslacher-Tilden MAP (1994–1995) ..... Локальная копия (HTML)

     5.1.4   Классификация репликаторов Сатмари (1995–2000 гг.) ..... Локальная копия (HTML)

     5.1.5   Sipper POE Model of Bio-Inspired Hardware Systems (1997) ..... Локальная копия (HTML)

     5.1.6   Классификация репродюсеров по Тейлору (1999 г.) ..... Локальная копия (HTML)

     5.1.7   Bohringer et al Таксономия микросборки (1999) ..... Локальная копия (HTML)

     5.1.8   Категоризация самовоспроизводящихся роботов по Сутакорну-Чирикджяну (2002–2003 гг.) ..... Локальное копирование (HTML)

     5.1.9   Карта Фрейтаса-Меркле проектного пространства кинематического репликатора (2003–2004 гг.) ..... Локальная копия (HTML)

          5.1.9.A   Управление репликацией ..... Локальное копирование (HTML)

          5.1.9.B   Информация о репликации ..... Локальная копия (HTML)

          5.1.9.C   Субстрат репликации ..... Локальная копия (HTML)

          5.1.9.D   Структура репликатора ..... Локальная копия (HTML)

          5.1.9.E   Пассивные части ..... Локальная копия (HTML)

          5.1.9.F   Активные субъединицы ..... Локальная копия (HTML)

          5.1.9.G   Энергетика репликатора ..... Локальная копия (HTML)

          5.1.9.H   Кинематика репликатора ..... Локальное копирование (HTML)

          5.1.9.I   Процесс репликации ..... Локальная копия (HTML)

          5.1.9.J   Производительность репликатора ..... Локальное копирование (HTML)

          5.1.9.K   Структура продукта ..... Локальная копия (HTML)

          5.1.9.L   Возможность развития ..... Локальное копирование (HTML)

5.2   Время репликации и масса репликатора ..... Локальная копия (HTML)

5.3   Минимальный и максимальный размер кинематических репликаторов ..... Локальная копия (HTML)

5.4   Гипотеза об эффективном масштабировании репликатора ..... локальное копирование (HTML)

5.5   Заблуждение субстрата..... Локальная копия (HTML)

5.6   Теория замыкания и инженерия замыкания ..... Локальное копирование (HTML)

5.7   Массово-параллельное молекулярное производство ..... Локальное копирование (HTML)

5.8   Программные симуляторы для роботов и автоматизированного производства ..... Локальное копирование (HTML)

5.9   Краткое математическое введение в самовоспроизводящиеся системы... Локальное копирование (HTML)

     5.9.1   Кролики Фибоначчи ..... Локальная копия (HTML)

     5.9.2   Стратегии экспоненциально-кинематической саморепликации ..... Локальное копирование (HTML)

     5.9.3   Ограничения экспоненциальной кинематической саморепликации ..... Локальное копирование (HTML)

     5.9.4   Производительность систем конвергентной сборки Nanofactory ..... Локальное копирование (HTML)

     5.9.5   Масштабирование по степенному закону в конвергентных сборочных системах нанофабрик ..... Локальная копия (HTML)

     5.9.6   Компромиссы при проектировании специализации процесса сборки Nanofactory ..... Локальное копирование (HTML)

5.10   Репликаторы и искусственный интеллект (ИИ) ..... Локальное копирование (HTML)

5.11   Репликаторы и общественная безопасность ..... Локальное копирование (HTML)

 

 

Глава 6.  Мотивы для создания машинного репликатора молекулярного масштаба ..... Локальное копирование (HTML)

6.1   Первоначальные мотивы для обучения ..... Локальная копия (HTML)

6.2   Аргументы в пользу сфокусированных усилий по проектированию… Локальное копирование (HTML)

     6.2.1   Дизайн предшествует созданию ..... Локальное копирование (HTML)

     6.2.2   Демонстрация возможности ..... Локальная копия (HTML)

     6.2.3   Уточнение предложения ..... Локальная копия (HTML)

6.3   Аргументы против сфокусированных усилий по проектированию... Локальное копирование (HTML)

     6.3.1   Молекулярные ассемблеры слишком опасны ..... Локальная копия (HTML)

     6.3.2   Молекулярные ассемблеры «невозможны» ..... Локальная копия (HTML)

     6.3.3   Ассемблеры еще не были продемонстрированы ..... Локальная копия (HTML)

     6.3.4   Ранний дизайн не ускорит разработку… Локальное копирование (HTML)

     6.3.5   Ассемблеры ничем не лучше обычных альтернатив..... Локальное копирование (HTML)

     6.3.6   Потенциальные ошибки проектирования делают анализ бесполезным по своей сути ..... Локальная копия (HTML)

     6.3.7   Макромасштабное оборудование не будет работать в наномасштабе ..... Локальное копирование (HTML)

     6.3.8   Дизайн слишком очевиден ..... Локальная копия (HTML)

6.4   Конкретные цели сфокусированных усилий по проектированию ..... Локальное копирование (HTML)

     6.4.1   Демонстрация возможностей молекулярного ассемблера или нанофабрики ..... Локальная копия (HTML)

     6.4.2   Пример простого проекта ..... Локальная копия (HTML)

     6.4.3   Пример подходящего дизайна ..... Локальная копия (HTML)

     6.4.4   Пример доброкачественного дизайна ..... Локальная копия (HTML)

     6.4.5   Внедрение принципов хорошего дизайна ..... Локальное копирование (HTML)

     6.4.6   Системы и предложения для будущих исследований ..... Локальное копирование (HTML)

6.5   Сосредоточение внимания на молекулярных ассемблерах ..... Локальное копирование (HTML)

 

Приложение A.   Данные о времени репликации и массе репликатора ..... Локальная копия (HTML)

 

Приложение B. Замечания по проектированию некоторых аспектов молекулярного ассемблера Меркла-Фрейтаса ..... Локальная копия (HTML)

B.1 Геометрический вывод размеров ассемблера ..... Локальная копия (HTML)

B.2 Некоторые ограничения масштабируемости ассемблера ..... Локальное копирование (HTML)

B.3 Производство в газовой фазе и в фазе растворителя ..... Локальная копия (HTML)

B.4 Акустический преобразователь для питания и управления ..... Локальная копия (HTML)

     B.4.1 Выбор акустической частоты ..... Локальная копия (HTML)

     B.4.2 Физическое описание акустического преобразователя и диапазонов давления ..... Локальная копия (HTML)

     B.4.3 Динамика потока жидкости в поршне ..... Локальная копия (HTML)

          B.4.3.1 Объемная жидкость и ламинарные потоки ..... Локальная копия (HTML)

          B.4.3.2 Расслоение плотности ограниченной жидкости из-за пристеночных сил сольватации ..... Локальная копия (HTML)

          B.4.3.3 Работа поршня в режимах десорбции и вязкости ..... Локальная копия (HTML)

               B.4.3.3.1 Природа физисорбированного монослоя ..... Локальная копия (HTML)

               B.4.3.3.2 Определенные рабочие режимы ..... Локальная копия (HTML)

               B.4.3.3.3 Работа в режиме десорбции ..... Локальная копия (HTML)

               B.4.3.3.4 Работа в вязком режиме ..... Локальная копия (HTML)

               B.4.3.3.5 Физисорбция и десорбция молекул нерастворителя ..... Локальная копия (HTML)

     B.4.4 Тепловое расширение, акустическая кавитация и резонанс ..... Локальная копия (HTML)

          B.4.4.1 Термическое расширение в алмазных стенках ..... Локальная копия (HTML)

          B.4.4.2 Переходная кавитация ..... Локальная копия (HTML)

          B.4.4.3 Стабильная кавитация ..... Локальная копия (HTML)

          B.4.4.4 Акустический нагрев ..... Локальное копирование (HTML)

          B.4.4.5 Акустический крутящий момент и потоковая передача жидкости ..... Локальное копирование (HTML)

          B.4.4.6 Формирование ударной волны ..... Локальная копия (HTML)

     B.4.5 Энергоэффективность и стоимость энергии молекулярного производства ..... Локальная копия (HTML)

B.5 Жесткость стены при внешнем акустическом воздействии, тепловом шуме или столкновении ..... Локальная копия (HTML)

B.6 Жесткость стены во время внутренних механических воздействий ..... Локальная копия (HTML)

B.7 Загрязнение стен сублимацией и механической депассивацией ..... Локальная копия (HTML)