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第二部 可能的轮廓第四章 富足的发动机 　　如果每件工具，在你命令它时，或者按照它本身的意愿，都可以去做它能做的事……那么就既不需要学徒也不需要奴隶了。　　——亚里士多德　　　　1981年3月27日，CBS新闻里提到了一位NASA科学家说工程师们可以在20年内制造出可以自复制的机器人，用在太空或地面上。这类机器可以复制自身，并且复制品可以被用来制造有用的产品。他对此深信不疑，只是不清楚何时能造出它们，他是非常正确的。　　从1951年，John von Neumann（约翰·冯·诺依曼）概述了自复制机器的原理后，科学家就普遍承认了它们的可能性。在1953年沃森和克里克描述了DNA的结构，显示了生物体是如何传递信息并指导它们自身的建造的。生物学家由此掌握了很多细胞内的分子机器是如何工作的知识。发现它们遵循von Neumann描述的原理。象飞鸟证明了飞行的可能性一样，生命也普遍证明了自复制的可能性，至少是通过分子机器系统。那个NASA科学家，脑袋里的确有点特别的东西。　　叮当作响的复制机　　生物自复制机，例如病毒，细菌，植物，和人，使用分子机器。人造自复制机可以使用体积技术来代替，利用我们现在的体积技术，工程师们可以用来制造自复制机，在分子技术到来之前。　　关于神奇的“生命力”的古老神话（加上认为熵增加会导致万物灭亡的错误观念）产生了一个meme，认为自复制机与自然规律冲突。这当然是错的，生物化学家们都知道细胞是怎样复制的，并且没有任何魔法在里面。而且，他们发现了组成细胞机器的所有原材料，供应的能量，和完成工作的指令。细胞确实在复制，机器人也能复制。　　自动化的进步将自然而然地带领我们走向机械自复制机，无论是否设定了一个特别的目标。竞争的压力使我们发展了自动化，工厂对人工劳动的需求将会减少。富士-法纳克已经在一个工厂内实现了每天24小时不停的制造，而只有19个工人轮班值日，晚上则无人值守。这个工厂每月生产250台机器，其中100台是机器人。　　最终，机器人可以做所有的机器人的组装工作，还可以组装其它的设备，制造需要的部件，开采矿山，开动发电机，为各种工厂供应原料和能源，等等。虽然这样的分布式工厂网络还不能组装能怀孕的机器人，但可以形成一个自扩张，自复制的系统。虽然组装机突破将必然在工业实现完全自动化之前到来，但是在此方向上的现代进步将朝向一种巨大的，叮当作响的复制机。　　但是这样的系统如何能在没有人干预的情况下维护和修复自己呢？　　想象一个自动化的工厂既能测试部件又可以组装设备。未通过测试的坏的部件被扔掉或者投入再循环。如果这个工厂同时还能制造机器的部件，那么维修也是简单的：只要拆开坏的机器，测试所有部件，替换损坏的部件，然后再把它们组装起来就行了。一个更有效的系统可以诊断问题而不用测试所有的部件，但这并不是必须的。　　一个由机器人维持的巨大的工厂体系可以是有用的但是却是笨拙的。使用更聪明的设计和最小化不同的部件，原材料，工程师们可以把一个自复制系统装到一个盒子里——但是这个盒子可能还是很巨大，因为它必须囊括所有制造和组装各种部件的设备。有多少种不同的部件？和它自身所有的一样多。要造一个能生产和组装这么多部件的机器又需要多少部件和原材料呢？这很难估计，但是基于今日技术的系统将使用电子芯片，而制造这些玩艺儿可不是一个小复制机器可以办到的。　　野兔可以自复制，但是它们需要预制的部件诸如维生素分子，可以从食物中得到这些使得它们只需较少的分子机器，而不必制造所有的东西。同样的，机械复制机也可以使用预制的芯片而不用去制造它们。它独特的“饮食”需求将使它融入一个机器的“生态环境”中，并加以限制。在一个NASA赞助的研究项目中，工程师们提议把这样的半复制机用在太空领域，使得太空工业可以仅接受一小部分从地球上带来的复杂部件就可以运作。　　由于基于体积技术的复制机必须制造和组装它们的部件，所以它们必须包括所有的制造部件和组装部件的机器。这就凸显了分子复制机的优势：它们的部件是原子，而原子是早就预备好了的。　　分子复制机　　细胞可以复制，它们的机器复制它们的DNA，指导它们的核糖体机器去用简单分子建造其它的机器。这些机器和分子都活动于一个液体袋子里。袋子的膜可以让燃料分子，以及建造纳米机器，DNA，和膜本身的部件进来；把废料和坏的元件排出去。细胞通过复制膜内部的分子部件，把它们分成两块，然后收缩成两个包来复制自己。人造复制机可以用相似的方法来制造，但是使用组装机来代替核糖体。通过这种途径，我们就可以建造类细胞复制机，而不用受限于由柔软的，潮湿的蛋白质分子制造的分子机器了。　　但是工程师们似乎更希望发展另外的复制途径。进化不能轻易地改变细胞的基本结构，但是这种结构是有缺陷的。例如神