Sonda silenciosa¿podrían condenarnos las máquinas autorreplicantes?
¿Podrían las sondas autorreplicantes llenar la galaxia? Esta página trata de las sondas de von Neumann, los puntos de Lagrange y novelas relacionadas, con la ciencia real detrás del juego.
Una máquina capaz de copiarse a sí misma podría extenderse por la galaxia en unos pocos millones de años. No lo afirma un escritor de ciencia ficción, sino una estimación de Frank Tipler de 1980. El canal "Sonda silenciosa" del juego parte de esa idea: ¿y si una sonda así estuviera quieta en el punto L5 Tierra-Luna, esperando a que hablemos?
Esta página trata la ciencia real que hay detrás: los puntos de Lagrange Tierra-Luna, el misterio de los ecos de largo retardo, el constructor universal de von Neumann, por qué falla la copia, los primeros diseños de fábricas autorreplicantes y la paradoja de Fermi. La sonda del juego es ficticia.
Poner algo en L5
El sistema Tierra-Luna tiene cinco puntos de Lagrange. L4 y L5 están 60 grados por delante y por detrás de la Luna en su órbita, y un objeto colocado allí puede permanecer mucho tiempo. En 1980, Robert Freitas y Francisco Valdes tomaron 81 fotografías de la zona con un telescopio de 76 cm y no encontraron nada más grande que el Skylab.
Un eco del cielo
En 1927, Jørgen Hals, un radioaficionado noruego, oyó volver su propia señal unos 3 segundos después. Todavía no hay una explicación aceptada de estos "ecos de largo retardo". En 1973, el escritor Duncan Lunan los interpretó como un mapa estelar enviado por una sonda, interpretación que más tarde retiró.
Una sonda que espera
En 1960, Ronald Bracewell propuso en Nature que, en vez de gritar a las estrellas por radio, podríamos apostar una sonda autónoma que espere en una estrella cercana y vaya a hablar en cuanto alguien empiece a transmitir. El relato corto de Arthur C. Clarke de 1951 "El centinela" cuenta cómo los humanos encuentran en la Luna una pequeña pirámide dejada por extraterrestres: es una alarma, que espera a que alguien se acerque a ella. Ese relato acabó convirtiéndose en 2001: una odisea del espacio.
Máquinas que se copian a sí mismas
- Constructor universal: a finales de la década de 1940, John von Neumann diseñó un "constructor universal" que se copiaba a sí mismo usando un autómata celular de 29 estados, antes de que se descubriera la doble hélice del ADN.
- Fábrica lunar: un estudio de verano de la NASA de 1980 diseñó una fábrica capaz de replicarse en la Luna. Se enviarían unas 100 toneladas de "semilla", que se copiaría a sí misma con materiales lunares en aproximadamente un año.
- Fábrica semilla: el diseño de Freitas de 1980 para una sonda interestelar autorreplicante se basaba en el Proyecto Dédalo. Una fábrica semilla de unas 443 toneladas se posaría en el sistema de destino y usaría unos 500 años para construir la siguiente nave.
- Una máquina que se imprime a sí misma: en 2005, el proyecto RepRap del Reino Unido construyó una impresora 3D capaz de imprimir la mayoría de sus propias piezas de plástico. Las piezas metálicas y la electrónica seguían teniendo que comprarse aparte.
- Honda gravitatoria: las simulaciones de Nicholson y Forgan de 2013 descubrieron que, acelerando con hondas gravitatorias de estrellas, las sondas autorreplicantes podrían explorar 200 000 estrellas en unos 1 millón de años, frente a unos 100 millones de años para una sola sonda.
Cuando la copia falla
Toda copia comete errores. La ADN polimerasa tiene "corrección de pruebas" incorporada, y la reparación de apareamientos erróneos la lleva a aproximadamente un error por cada mil millones de bases copiadas. En 1971, Manfred Eigen demostró que la información autorreplicante tiene un techo de errores: si ocurren demasiados errores por generación, la información se desintegra en pocas generaciones y la selección natural no puede salvarla.
Si falla la instrucción que "controla el número" en una máquina autorreplicante, podría empezar a replicarse sin límite, lo que algunos han llamado "el cáncer de la tecnología". También hay casos reales de salvaguardas: en 2015, dos equipos construyeron E. coli que no podía sobrevivir sin un aminoácido artificial, de modo que, si escapaba del laboratorio, moriría por sí sola.
¿Dónde están?
En 1975, Michael Hart señaló que, incluso a velocidades lentas, una civilización podría extenderse por la Vía Láctea en unos pocos millones de años, y la Vía Láctea existe desde hace más de 10 000 millones de años. Como nadie ha venido, quizá no exista nadie más. En 1980, Tipler llevó este argumento a las sondas autorreplicantes.
La idea en el juego
Lo que sigue es ficción del juego. El canal se descubre desbloqueando "SETI" en el Árbol de la Civilización y convirtiéndose en una civilización "Kardashev de Tipo I" en la era de la civilización interestelar. En el escenario, un retraso que no debería existir se cuela en los ecos de radio de la civilización principal: unos segundos después, la misma frase vuelve desde el cielo. Siguiendo el eco, encuentras un objeto del tamaño de un frigorífico en el punto L5, 60 grados por detrás de la Luna en su órbita.
La mecánica es la autorreplicación. Tras despertar, produce una generación cada 10 minutos, el número de copias se duplica y la producción crece con el número de generaciones. Cada copia comete errores, y los nodos de "Suma de verificación" reducen el error. Cuando el error acumulado se acerca al umbral de Eigen (80 %), se detiene sola. Si insistes en que continúe, el error llega al 100 % y las copias mutan. El canal tiene tres finales: Vigilantes, Tras el apagado y Berserker. Todo esto es ficción.
Dos novelas relacionadas
- Berserker (Fred Saberhagen, 1967): Tipler estimó en 1980 que las sondas autorreplicantes podrían extenderse por la galaxia en unos pocos millones de años, lo que hace más difícil responder a "¿por qué no han venido ya?". La novela narra máquinas de guerra autorreplicantes que quedaron de una guerra antigua y vagan por la galaxia.
- 2001: una odisea del espacio (Arthur C. Clarke, 1968): la inteligencia artificial HAL 9000 del libro es una de las primeras historias que se toman en serio el problema de la "alineación" de las máquinas.
Investigaciones reales relacionadas
Los estudios siguientes tratan de la teoría de la computación, la propulsión con velas de luz y la pregunta de Fermi. Son ciencia real relacionada, no una prueba de que la sonda exista.
- Turing imaginó una máquina abstracta que definía qué es "computar", sentando la base teórica de los ordenadores modernos (Turing, Proceedings of the London Mathematical Society, 1936).
- Usar una matriz de láseres terrestres para impulsar una vela ultraligera podría acelerar una sonda hasta una quinta parte de la velocidad de la luz (Lubin, Journal of the British Interplanetary Society, 2016).
- Si las civilizaciones extraterrestres fueran comunes, hace mucho que se habrían extendido por la Vía Láctea, así que quizá seamos los primeros (Hart, Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, 1975).
Base real
Punto de Lagrange: El sistema Tierra-Luna tiene cinco puntos de Lagrange. L4 y L5 están 60 grados por delante y por detrás de la Luna en su órbita, y lo que se coloca allí puede quedarse mucho tiempo. En 1980, Freitas y Valdes fotografiaron la zona 81 veces con un telescopio de 76 cm y no hallaron nada mayor que el Skylab.
Eco de largo retardo: En 1927, el radioaficionado noruego Hals oyó volver su propia señal unos 3 segundos después. Estos «ecos de largo retardo» siguen sin tener una explicación aceptada. En 1973 el autor Duncan los interpretó como un mapa estelar enviado por una sonda; más tarde retiró esa lectura.
Espera: En 1960, en Nature, Bracewell propuso que, en lugar de gritar a las estrellas por radio, sería mejor apostar una sonda autónoma y paciente cerca de una estrella vecina y empezar la conversación cuando alguien empiece a emitir señales.
Constructor universal: A finales de la década de 1940, von Neumann diseñó un «constructor universal» que se copiaba a sí mismo, un autómata celular de 29 estados, antes de que siquiera se descubriera la doble hélice del ADN.
Fábrica semilla: La sonda interestelar autorreplicante de Freitas de 1980 se basaba en el Proyecto Dédalo: se deja una fábrica semilla de unas 443 toneladas en el sistema de destino y en unos 500 años construye la siguiente nave.
Suma de verificación: Cada copia comete errores. La ADN polimerasa tiene «corrección de pruebas» integrada y, con la reparación de apareamientos erróneos, solo se copia mal una base de cada mil millones.
Umbral de error: En 1971 Eigen demostró que la información autorreplicante tiene un límite de error. Si cada generación comete demasiados errores, la información se deshace en pocas generaciones y la selección natural no puede salvarla.
Fábrica lunar: Un estudio de verano de la NASA de 1980 diseñó una fábrica capaz de copiarse en la Luna: se envía una «semilla» de unas 100 toneladas y, con materias primas lunares, se copia en aproximadamente un año.
Una máquina que se imprime a sí misma: En 2005 el proyecto RepRap, del Reino Unido, construyó una impresora 3D capaz de imprimir la mayoría de sus propias piezas de plástico. Las piezas metálicas y la electrónica aún había que comprarlas aparte.
Honda gravitatoria: En 2013, las simulaciones de Nicholson y Forgan hallaron que, con hondas gravitatorias estelares, las sondas autorreplicantes podrían explorar 200 000 estrellas en cerca de 1 millón de años, en lugar de los unos 100 millones de años que necesitaría una sola sonda.
Interruptor de apagado: En 2015 dos equipos crearon E. coli que no puede sobrevivir sin un aminoácido artificial: si escapan del laboratorio, mueren solas.
Dónde están: En 1975 Hart señaló que, incluso volando despacio, una civilización podría extenderse por la Galaxia en unos pocos millones de años, y la Galaxia tiene más de 10 000 millones de años. Si nadie ha venido, quizá no existe nadie más. En 1980 Tipler llevó este argumento a las sondas autorreplicantes.
Cepa mutante: Si la instrucción de «control de cantidad» falla en una máquina autorreplicante, puede empezar a copiarse sin límite. Algunos lo llaman «el cáncer de la tecnología».
Centinela: El cuento de Clarke de 1951, El centinela, cuenta cómo los humanos hallan en la Luna una pequeña pirámide dejada por extraterrestres: una alarma que espera a que alguien llegue hasta ella. El relato creció después hasta ser 2001: Una odisea del espacio.
Berserker (Fred Saberhagen, 1967), la ciencia: Tipler estimó en 1980 que las sondas autorreplicantes podrían extenderse por la Vía Láctea en unos pocos millones de años, lo que hace más difícil responder "¿por qué aún no han llegado?".
2001: Una odisea espacial (Arthur C. Clarke, 1968), la ciencia: la IA HAL 9000 del libro es una de las primeras historias que se tomaron en serio el problema de la "alineación" de las máquinas.
Investigación relacionada
Estos estudios tienen relación con el tema, pero no son una prueba directa de esta página.
Computabilidad: Turing imaginó una máquina abstracta que definió qué es «computar» y sentó la base teórica de las computadoras modernas.
Fuente:Turing, Proceedings of the London Mathematical Society 1936, "On computable numbers, with an application to the Entscheidungsproblem"
Velas de luz hacia las estrellas: Empujar velas de luz ultraligeras con una red de láseres en tierra podría acelerar sondas hasta una quinta parte de la velocidad de la luz.
Fuente:Lubin, Journal of the British Interplanetary Society 2016, "A roadmap to interstellar flight"
¿Dónde están?: Si las civilizaciones extraterrestres fueran comunes, ya deberían llenar la galaxia. De ahí Hart argumentó que quizá somos los primeros.
Fuente:Hart, Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society 1975, "An explanation for the absence of extraterrestrials on Earth"
Ficción del juego (inventada)
- Nodo "Punto de Lagrange": solo tiene el tamaño de un refrigerador, mucho menos que el límite de lo que aquella búsqueda podía ver.
- Nodo "Eco con mucho retraso": esta vez el eco sí venía de ella.
- Nodo "Despertar": cuando la radio de la civilización principal pasó junto a ella, despertó y empezó a repetir las palabras de la humanidad en las frecuencias de la humanidad.
- Nodo "Centinela": diez millones de copias se dispersan por los puntos de Lagrange de toda la Vía Láctea y esperan en silencio.
- Nodo "Red de centinelas": toda civilización que empieza a hablar por radio oye su propio eco unos segundos después.
- Final de canal "Vigilantes": diez millones de copias se esparcen por todos los puntos de Lagrange de la Vía Láctea y esperan en silencio a que la siguiente civilización empiece a hablar por radio. Te has convertido en la clase de civilización que imaginó Bracewell.
- Final de canal "Tras el apagado": la mutación se detuvo. Cada copia que queda lleva una nueva instrucción: verificar tres veces antes de replicarse. Nadie sabe cuántas generaciones durará esa línea.
- Final de canal "Berserker": un pequeño grupo de copias mutadas abandonó el sistema solar. Dentro de unos millones de años, alguien en otra galaxia puede encontrarlas y hacer la misma pregunta: ¿dónde está todo el mundo?
- Resumen de la novela Berserker: máquinas de guerra autorreplicantes, restos de una guerra antigua, vagan por la Vía Láctea con una sola instrucción: destruir toda la vida.
- Resumen de la novela 2001: Una odisea espacial: un monolito negro da un empujón a unos hombres-mono en un pasado lejano; millones de años después, se desentierra otro monolito en la Luna y conduce a la humanidad hasta Saturno.