Wahana senyapMungkinkah mesin yang mereplikasi diri membinasakan kita?

Mungkinkah wahana yang mereplikasi diri memenuhi galaksi? Halaman ini membahas wahana von Neumann, titik Lagrange, dan novel terkait, dengan sains nyata di balik game.

Mesin yang bisa menyalin dirinya dapat menyebar ke seluruh galaksi dalam beberapa juta tahun. Ini bukan klaim penulis fiksi ilmiah, melainkan perkiraan Frank Tipler tahun 1980. Saluran "Wahana Senyap" di dalam game bermula dari gagasan itu: bagaimana kalau wahana semacam itu duduk diam di titik L5 Bumi–Bulan, menunggu kita bicara?

Halaman ini membahas sains nyata di baliknya: titik Lagrange Bumi–Bulan, misteri gema yang tertunda lama, konstruktor universal von Neumann, mengapa penyalinan bisa salah, rancangan pabrik penggandaan diri pertama, dan paradoks Fermi. Wahana di dalam game fiktif.

Menaruh sesuatu di L5

Sistem Bumi–Bulan punya lima titik Lagrange. L4 dan L5 berada 60 derajat di depan dan di belakang Bulan pada orbitnya, dan benda yang ditaruh di sana bisa bertahan lama. Pada 1980 Robert Freitas dan Francisco Valdes mengambil 81 foto kawasan itu dengan teleskop 76 cm dan tidak menemukan apa pun yang lebih besar dari Skylab.

Gema dari langit

Pada 1927 Jørgen Hals, penggemar radio amatir Norwegia, mendengar sinyalnya sendiri kembali sekitar 3 detik kemudian. Hingga kini belum ada penjelasan yang disepakati untuk "gema tertunda panjang" ini. Pada 1973 penulis Duncan Lunan menafsirkannya sebagai peta bintang yang dikirim sebuah wahana, tafsiran yang kemudian ia tarik kembali.

Wahana yang menunggu

Pada 1960 Ronald Bracewell mengusulkan di Nature bahwa alih-alih berteriak ke bintang lewat radio, kita bisa menempatkan wahana otonom yang menunggu di bintang terdekat, dan pergi bicara begitu seseorang mulai memancar. Cerpen Arthur C. Clarke tahun 1951, "The Sentinel", bercerita tentang manusia yang menemukan piramida kecil tinggalan alien di Bulan: itu alarm, menunggu seseorang berjalan mendekat. Cerita itu kemudian berkembang menjadi 2001: A Space Odyssey.

Mesin yang menyalin dirinya

  • Konstruktor universal: pada akhir 1940-an John von Neumann merancang "konstruktor universal" penyalin diri memakai automaton seluler dengan 29 keadaan, sebelum heliks ganda DNA ditemukan.
  • Pabrik Bulan: studi musim panas NASA 1980 merancang pabrik yang bisa mereplikasi dirinya di Bulan. Sekitar 100 ton "benih" akan dikirim, dan ia menyalin dirinya dari bahan Bulan dalam kira-kira setahun.
  • Pabrik benih: rancangan Freitas tahun 1980 untuk wahana antarbintang penggandaan diri didasarkan pada Proyek Daedalus. Pabrik benih sekitar 443 ton akan diturunkan di sistem tujuan dan memakai sekitar 500 tahun untuk membangun kapal berikutnya.
  • Mesin yang mencetak dirinya: pada 2005 proyek RepRap di Inggris membuat printer 3D yang bisa mencetak sebagian besar suku cadang plastiknya sendiri. Suku cadang logam dan elektronik masih harus dibeli terpisah.
  • Ketapel gravitasi: simulasi Nicholson dan Forgan tahun 2013 menemukan bahwa dengan mempercepat diri lewat ketapel gravitasi bintang, wahana penggandaan diri bisa menjelajahi 200.000 bintang dalam sekitar 1 juta tahun, dibandingkan sekitar 100 juta tahun untuk satu wahana.

Penyalinan bisa salah

Setiap penyalinan membuat kesalahan. DNA polimerase punya "pemeriksaan ulang" bawaan, dan perbaikan salah-pasang di atasnya membuatnya menjadi sekitar satu kesalahan per miliar basa yang disalin. Pada 1971 Manfred Eigen menunjukkan bahwa informasi penggandaan diri punya batas kesalahan: kalau terlalu banyak kesalahan per generasi, informasi itu berantakan dalam beberapa generasi, dan seleksi alam tak bisa menyelamatkannya.

Kalau instruksi yang "mengendalikan jumlah" rusak pada mesin penggandaan diri, ia bisa mulai bereplikasi tanpa batas, yang oleh sebagian orang disebut "kanker teknologi". Ada juga kasus nyata pengaman: pada 2015 dua tim membuat E. coli yang tak bisa hidup tanpa asam amino buatan, sehingga jika lolos dari laboratorium mereka akan mati sendiri.

Di mana mereka?

Pada 1975 Michael Hart menunjukkan bahwa bahkan dengan kecepatan lambat sebuah peradaban bisa menyebar ke seluruh Bima Sakti dalam beberapa juta tahun, dan Bima Sakti sudah ada lebih dari 10 miliar tahun. Karena belum ada yang datang, mungkin tidak ada yang lain. Pada 1980 Tipler membawa argumen ini ke wahana penggandaan diri.

Gagasan di dalam game

Bagian berikut adalah fiksi game. Saluran ini ditemukan dengan membuka "SETI" di Pohon Peradaban dan menjadi peradaban "Kardashev tipe I" di era peradaban Antarbintang. Dalam skenario, jeda yang seharusnya tidak ada menyelinap ke gema radio peradaban utama: beberapa detik kemudian, kalimat yang sama kembali dari langit. Menelusuri gema itu, kamu menemukan benda seukuran kulkas di titik L5, 60 derajat di belakang Bulan pada orbitnya.

Mekanismenya adalah penggandaan diri. Setelah terbangun, ia membuat satu generasi setiap 10 menit, jumlah salinan berlipat dua, dan keluaran tumbuh seiring jumlah generasi. Setiap penyalinan membuat kesalahan, dan simpul "Checksum" mengurangi kesalahan. Ketika kesalahan terakumulasi mendekati ambang Eigen (80%), ia berhenti sendiri. Kalau kamu memaksa ia lanjut, kesalahan mencapai 100% dan salinan bermutasi. Tiga akhir saluran ini adalah Pengawas, Setelah dimatikan, dan Berserker. Semua ini fiksi.

Dua novel terkait

  • Berserker (Fred Saberhagen, 1967): Tipler memperkirakan pada 1980 bahwa wahana penggandaan diri bisa menyebar ke seluruh galaksi dalam beberapa juta tahun, yang membuat "mengapa mereka belum datang?" makin sulit dijawab. Novel ini bercerita tentang mesin perang penggandaan diri sisa perang kuno yang berkeliaran di galaksi.
  • 2001: A Space Odyssey (Arthur C. Clarke, 1968): kecerdasan buatan HAL 9000 dalam buku ini adalah salah satu cerita pertama yang menanggapi serius masalah "penyelarasan" mesin.

Riset nyata terkait

Penelitian di bawah ini menyangkut teori komputasi, pendorongan layar cahaya, dan pertanyaan Fermi. Semuanya sains nyata yang berkaitan, bukan bukti bahwa wahana itu ada.

  • Turing membayangkan mesin abstrak yang mendefinisikan apa itu "komputasi", meletakkan fondasi teori komputer modern (Turing, Proceedings of the London Mathematical Society, 1936).
  • Memakai rangkaian laser di darat untuk mendorong layar ultraringan dapat mempercepat wahana hingga seperlima kecepatan cahaya (Lubin, Journal of the British Interplanetary Society, 2016).
  • Kalau peradaban luar bumi umum, mereka seharusnya sudah lama menyebar ke seluruh Bima Sakti, jadi mungkin kitalah yang pertama (Hart, Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, 1975).

Dasar nyata

  • Titik Lagrange: Sistem Bumi-Bulan punya lima titik Lagrange. L4 dan L5 terletak 60 derajat di depan dan di belakang Bulan pada orbitnya, dan benda yang ditaruh di sana bisa bertahan lama. Pada 1980, Freitas dan Valdes memotret kawasan itu 81 kali dengan teleskop 76 cm dan tidak menemukan apa pun yang lebih besar dari Skylab.

  • Gema tertunda panjang: Pada 1927, penggemar radio Norwegia Hals mendengar sinyalnya sendiri kembali sekitar 3 detik kemudian. “Gema tertunda panjang” ini sampai sekarang belum punya penjelasan yang disepakati. Pada 1973 penulis Duncan menafsirkannya sebagai peta bintang yang dikirim sebuah wahana; belakangan ia menarik tafsir itu.

  • Menunggu: Pada 1960 di Nature, Bracewell mengusulkan bahwa daripada berteriak ke bintang-bintang lewat radio, lebih baik menempatkan wahana otonom yang sabar di dekat bintang tetangga, lalu memulai percakapan begitu ada yang mulai mengirim sinyal.

  • Pembangun universal: Pada akhir 1940-an von Neumann merancang “pembangun universal” yang menyalin dirinya, sebuah automaton seluler dengan 29 keadaan, bahkan sebelum heliks ganda DNA ditemukan.

  • Pabrik benih: Wahana antarbintang swareplikasi Freitas tahun 1980 didasarkan pada Proyek Daedalus: jatuhkan pabrik benih sekitar 443 ton di sistem tujuan, dan dalam sekitar 500 tahun pabrik itu membangun kapal berikutnya.

  • Checksum: Setiap salinan membuat galat. DNA polimerase punya “pemeriksaan ulang” bawaan, ditambah perbaikan ketakcocokan basa, sehingga hanya sekitar satu basa dalam satu miliar yang salah disalin.

  • Ambang galat: Pada 1971 Eigen menunjukkan bahwa informasi yang mereplikasi diri punya batas galat. Jika tiap generasi membuat terlalu banyak kesalahan, informasi itu hancur dalam beberapa generasi, dan seleksi alam tak bisa menyelamatkannya.

  • Pabrik Bulan: Sebuah studi musim panas NASA 1980 merancang pabrik yang bisa menyalin dirinya di Bulan: kirim “benih” sekitar 100 ton, dan benih itu memakai bahan mentah Bulan untuk menyalin dirinya dalam sekitar setahun.

  • Mesin yang mencetak dirinya sendiri: Pada 2005 proyek RepRap di Inggris membuat printer 3D yang bisa mencetak sebagian besar suku cadang plastiknya sendiri. Suku cadang logam dan elektronik masih harus dibeli terpisah.

  • Pelontar gravitasi: Pada 2013 simulasi Nicholson dan Forgan menemukan bahwa dengan pelontar gravitasi bintang, wahana swareplikasi bisa menjelajahi 200.000 bintang dalam sekitar 1 juta tahun, bukan sekitar 100 juta tahun yang dibutuhkan satu wahana tunggal.

  • Sakelar pemati: Pada 2015 dua tim membuat E. coli yang tak bisa hidup tanpa asam amino buatan: jika lolos dari laboratorium, mereka mati sendiri.

  • Di mana mereka: Pada 1975 Hart menunjukkan bahwa bahkan dengan terbang pelan, sebuah peradaban bisa menyebar ke seluruh Galaksi dalam beberapa juta tahun, padahal Galaksi berusia lebih dari 10 miliar tahun. Karena belum ada yang datang, mungkin tidak ada yang lain. Pada 1980 Tipler membawa argumen ini ke wahana swareplikasi.

  • Galur mutan: Jika instruksi “kendali jumlah” pada mesin swareplikasi bermasalah, mesin itu bisa mulai menyalin tanpa batas. Sebagian orang menyebutnya “kanker teknologi”.

  • Sentinel: Cerpen Clarke tahun 1951, The Sentinel, menceritakan manusia menemukan piramida kecil peninggalan makhluk asing di Bulan: sebuah alarm yang menunggu seseorang mendekatinya. Kisah itu kemudian berkembang menjadi 2001: A Space Odyssey.

  • Berserker (Fred Saberhagen, 1967), sainsnya: Tipler memperkirakan pada 1980 bahwa wahana yang mereplikasi diri dapat menyebar ke seluruh Bima Sakti dalam beberapa juta tahun, sehingga "mengapa mereka belum datang" makin sulit dijawab.

  • 2001: A Space Odyssey (Arthur C. Clarke, 1968), sainsnya: AI HAL 9000 dalam buku ini adalah salah satu kisah pertama yang menanggapi masalah "penyelarasan" mesin dengan serius.

Riset terkait

Studi-studi ini berkaitan dengan topik ini tetapi bukan bukti langsung untuk halaman ini.

  • Komputabilitas: Turing membayangkan mesin abstrak yang mendefinisikan apa itu “komputasi”, meletakkan dasar teori komputer modern.

    Sumber: Turing, Proceedings of the London Mathematical Society 1936, "On computable numbers, with an application to the Entscheidungsproblem"

  • Layar cahaya menuju bintang: Mendorong layar cahaya ultraringan dengan susunan laser dari darat bisa mempercepat wahana hingga seperlima kecepatan cahaya.

    Sumber: Lubin, Journal of the British Interplanetary Society 2016, "A roadmap to interstellar flight"

  • Di mana mereka?: Jika peradaban alien umum, mereka seharusnya sudah memenuhi galaksi. Dari sini Hart berpendapat bahwa kitalah yang pertama.

    Sumber: Hart, Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society 1975, "An explanation for the absence of extraterrestrials on Earth"

Fiksi game (rekaan)

  • Simpul "Titik Lagrange": Ukurannya hanya sebesar kulkas, jauh lebih kecil daripada batas yang bisa dilihat pencarian itu.
  • Simpul "Gema yang tertunda lama": Kali ini, gema itu benar-benar datang darinya.
  • Simpul "Terbangun": Ketika radio peradaban utama melewatinya, ia terbangun dan mulai mengulang kata-kata umat manusia pada frekuensi umat manusia.
  • Simpul "Penjaga": Sepuluh juta salinan tersebar ke titik-titik Lagrange di seluruh Bima Sakti dan menunggu dengan tenang.
  • Simpul "Jaringan penjaga": Setiap peradaban yang mulai berbicara lewat radio mendengar gemanya sendiri beberapa detik kemudian.
  • Akhir saluran "Pengawas": Sepuluh juta salinan menyebar ke setiap titik Lagrange di Bima Sakti dan menunggu dengan tenang peradaban berikutnya mulai berbicara lewat radio. Kamu telah menjadi jenis peradaban yang dibayangkan Bracewell.
  • Akhir saluran "Setelah dimatikan": Mutasi dihentikan. Setiap salinan yang tersisa membawa perintah baru: verifikasi tiga kali sebelum bereplikasi. Tak seorang pun tahu berapa generasi garis itu akan bertahan.
  • Akhir saluran "Berserker": Sekelompok kecil salinan bermutasi meninggalkan tata surya. Beberapa juta tahun lagi, seseorang di galaksi lain mungkin menemukan mereka dan mengajukan pertanyaan yang sama: di mana semua orang?
  • Ringkasan novel Berserker: Mesin perang yang mereplikasi diri, sisa perang kuno, berkeliaran di Bima Sakti dengan satu perintah: hancurkan semua kehidupan.
  • Ringkasan novel 2001: A Space Odyssey: Sebuah lempengan hitam mendorong manusia kera di masa purba; jutaan tahun kemudian, lempengan lain digali di Bulan dan menuntun umat manusia ke Saturnus.
Lihat di game