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SCIENCE - NEO-EVHEMERISME - DONJONSDRAGONS

Les sondes de Von Neumann

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L'idée de vaisseau auto-réplicateur a été appliquée - en théorie - à plusieurs "tâches" distinctes. La variante particulière de cette idée appliquée à l'idée de l'exploration spatiale est connue comme une sonde de von Neumann. D'autres variantes incluent le Berserker et un navire terraformation de semoir automatisé.

JOHN VON NEUMANN

John von Neumann, né Neumann János Lajos le 28 décembre 1903 à Budapest, en Autriche-Hongrie, et mort le 8 février 1957 à Washington, aux États-Unis, est un mathématicien et physicien américano-hongrois. Il a apporté d'importantes contributions tant en mécanique quantique, qu'en analyse fonctionnelle, en théorie des ensembles, en informatique, en sciences économiques ainsi que dans beaucoup d'autres domaines des mathématiques et de la physique. Il a de plus participé aux programmes militaires américains.

Biographie

Aîné d'une fratrie de trois, il s'appelle tout d'abord Neumann János Lajos à Budapest en Autriche-Hongrie. Il est le fils de Neumann Miksa (Max Neumann), un avocat-banquier, et de Kann Margit (Marguerite Kann) qui font partie de l'élite économique de l'empire austro-hongrois, trouvant un écho favorable à ses desseins auprès de quelques intellectuels liés au mouvement des Lumières juif (la Haskala). Il ne prête guère attention à ses origines juives, sinon pour son répertoire de blagues.

John Von Neumann
John Von Neumann

János est un enfant prodige : à deux ans, il sait lire ; à six ans, il converse avec son père en grec ancien et peut mentalement faire la division d'un nombre à huit chiffres. Une anecdote rapporte qu'à huit ans, il a déjà lu les quarante-quatre volumes de l'histoire universelle de la bibliothèque familiale et qu'il les a entièrement mémorisés : doté d'une mémoire eidétique, il sera capable de citer de mémoire des pages entières de livres lus des années auparavant. Il entre au lycée luthérien de Budapest (Budapesti Evangélikus Gimnázium) qui était germanophone en 1911.

En 1913, son père achète un titre nobiliaire austro-hongrois et le jeune Neumann János devient margittai Neumann János, puis prend le nom Johann von Neumann qui sera anglicisé, dans les années 1930, en John von Neumann au moment de l'émigration aux États-Unis (alors que ses frères choisiront pour patronymes Newman et Vonneumann).

C'est âgé d'à peine 22 ans qu'il reçoit son doctorat en mathématiques (et en physique expérimentale et en chimie comme matières secondaires) de l'université de Budapest. En parallèle, il obtient un diplôme en génie chimique de l'École polytechnique fédérale de Zurich (à la demande de son père, désireux que son fils s'investisse dans un secteur plus rémunérateur que les mathématiques), et aussi sur les conseils de Theodore von Karman. Neumann ne fréquente ces deux universités que pour passer les examens. Il est le major de sa promotion pour les deux universités.

Entre 1926 et 1930, il est le plus jeune au monde à recevoir à 25 ans le titre de privatdozent à Berlin et à Hambourg. Il reçoit une bourse de la fondation Rockefeller pour travailler également à l'université de Göttingen (capitale mondiale à l'époque des mathématiques et de la physique théorique) avec Robert Oppenheimer sous la direction de David Hilbert. Durant cette « période allemande », l'une des plus fécondes de sa vie, il côtoie également Werner Heisenberg et Kurt Gödel.

En 1930, Neumann est professeur-invité à l’université de Princeton. Puis, de 1933 à sa mort en 1957, il est professeur de mathématiques à la faculté de l'Institute for Advanced Study qui vient d'être créée. Il y rejoint donc Albert Einstein et Kurt Gödel.

Il se marie une première fois en 1930, avec Mariette Kövesi avec laquelle il a une fille, Marina née en 1935 (plus tard professeur à l'université du Michigan et conseillère économique du président Nixon). Il aurait proposé le mariage à Mariette en remarquant : « On sera capables de s'amuser tous les deux, vu à quel point on aime boire ». Ils divorcent en 1937. Un an plus tard, John von Neumann épouse Klara Dan.

C'est un hédoniste et un bon vivant dont on dit qu'il sait tout compter, sauf les calories qu'il ingurgite. Il aime plaisanter et raconter des blagues salaces. Il regarde les jambes des femmes avec une telle insistance que certaines des secrétaires à Los Alamos mettent un carton ou une feuille de papier protectrice devant leur bureau.

En 1937, il est naturalisé américain. La guerre devenant inévitable, il s'oriente vers les mathématiques appliquées (statistiques, analyse numérique, balistique, détonique, hydrodynamique). Il développe la méthode de Monte-Carlo pour faire l'économie de temps de calcul et participe à la création des premiers ordinateurs pour raccourcir ce temps de calcul qui devient une ressource essentielle de la guerre moderne.

À partir de 1940 et jusqu'à sa mort, il est membre du comité consultatif scientifique du Ballistic Research Laboratory (laboratoire en recherches balistiques de l'US Army). De 1943 à 1955, il est consultant scientifique au Laboratoire national de Los Alamos et participe au projet Manhattan, calculant notamment la hauteur optimale de l'explosion pour assurer un impact optimum. Il entame ses travaux sur la logique probabiliste au lendemain d’une conférence Macy en 1946, où Walter Pitts avait présenté les modèles biologiques. Plus tard, avec Pitts et Warren McCulloch, il introduit une notion d’aléatoire dans les réseaux de façon à les rendre capables de fonctionner en présence d’erreurs et de bruits affectant les calculateurs élémentaires et leurs connexions. Son côté taquin se ressent sur les blagues qu'il fait répétitivement à Einstein, comme changer son billet de train pour la direction opposée.

En 1952, il devient membre du Comité consultatif général (General Advisory Committee) de la Commission américaine à l'énergie atomique (United States Atomic Energy Commission) dont il prend la direction en 1955. Il est l'un des théoriciens de la guerre froide et de la destruction mutuelle assurée.Il meurt en 1957 dans l'hôpital militaire du Walter Reed Army Medical Center, d'un cancer des os ou du pancréas, probablement causé par une surexposition aux rayons X lors d'essais sur la bombe A auxquels il a assisté dans le Pacifique ou lors de travaux sur des armes nucléaires au Laboratoire national de Los Alamos. Il est inhumé dans le cimetière de Princeton (en).

Contributions

À la logique mathématique

L'axiomatisation des mathématiques sur le modèle des éléments d'Euclide atteint des nouveaux degrés de rigueur et de profondeur à la fin du XIXe siècle, en particulier en arithmétique avec Richard Dedekind et Giuseppe Peano et en géométrie avec David Hilbert. Au tournant du XXe siècle, en revanche, la théorie des ensembles, la nouvelle branche des mathématiques créée en particulier par Georg Cantor, est fortement ébranlée par la découverte de paradoxes par Cantor lui-même, Cesare Burali-Forti et Bertrand Russell. En 1897, Burali-Forti découvre une construction qui conduira à ce que l'ensemble de tous les ordinaux n'a pas d'ordinal. Russell publie en 1903 son célèbre paradoxe au sujet des ensembles qui n'appartiennent pas à eux-mêmes.

Au cours des vingt années qui suivent, Ernst Zermelo, puis Abraham Adolf Fraenkel et Thoralf Skolem, montrent comment axiomatiser la théorie des ensembles de façon à éviter les paradoxes connus, tout en permettant la construction d'ensembles effectivement usités en mathématiques, en particulier les constructions de Cantor. Ceci aboutit finalement à la théorie ZFC (théorie de Zermelo-Fraenkel avec axiome du choix). Cependant ils n'excluent pas la possibilité d'ensembles qui, s'ils ne sont pas paradoxaux, semblent contre-intuitifs comme les ensembles qui appartiennent à eux-mêmes. Dans sa thèse de doctorat, von Neumann énonce l'axiome de fondation qui exclut en particulier cette éventualité, et permet surtout de hiérarchiser l'univers des ensembles. Il propose également la théorie des classes, une reformulation de la théorie ZFC, qui permet de parler de collections d'objets qui ne sont pas nécessairement des ensembles, de façon adéquate à une notion restée assez informelle chez Cantor. Cette théorie a ensuite été améliorée par Paul Bernays puis par Kurt Gödel. Elle est désormais connue sous le nom de théorie des ensembles de von Neumann–Bernays–Gödel (en abrégé, NBG).

Pour simplifier, on dira que l'axiome de fondation précise que les ensembles doivent être construits progressivement de sorte que, si un ensemble A appartient à un autre ensemble B, alors B est construit après A et B ne peut par conséquent pas appartenir à A. Afin de prouver que l'addition de ce nouvel axiome n'engendre pas de nouvelle contradiction (du type de Russell), von Neumann introduit une nouvelle méthode de démonstration, la méthode des modèles internes, qui fut illustrée ensuite par Gödel pour montrer la cohérence relative de l'hypothèse du continu, et qui est devenue essentielle dans la théorie des ensembles.

Avec cette méthode et la notion de classe, le système axiomatique de la théorie des ensembles semble totalement satisfaisant et adéquat aux intuitions de Cantor, mais la question se pose de savoir s'il est complet. Une réponse négative est apportée en 1930 par Gödel qui, au congrès international des mathématiques de Königsberg, annonce son premier théorème d'incomplétude : dans n'importe quelle théorie récursivement axiomatisable, cohérente et capable de « formaliser l'arithmétique », on peut construire un énoncé arithmétique qui ne peut être ni prouvé ni réfuté dans cette théorie. Von Neumann fut alors l'un des rares à comprendre ce résultat et ses conséquences, en particulier pour le programme de Hilbert auquel il adhérait comme beaucoup de mathématiciens de l'époque. Il fut capable dans le mois qui suivit la conférence de proposer à Gödel la conséquence suivante de son théorème : les systèmes axiomatiques, sous des conditions analogues, sont incapables de démontrer leur propre consistance. C'est le second théorème d'incomplétude de Gödel, que cependant ce dernier connaissait déjà. Il est probable que von Neumann fut pour beaucoup dans la reconnaissance des travaux de Gödel, et il fut toujours d'une grande aide pour ce dernier.On doit aussi à von Neumann la notion d'ensemble transitif, ainsi qu'une définition précise et simple de la notion de nombre ordinal en théorie des ensembles, qui permet en particulier la construction des entiers naturels (on parle alors d'ordinal de von Neumann, ou d'entier de von Neumann).

À la mécanique quantique

En 1900, David Hilbert présente sa liste des 23 problèmes dont le sixième porte sur l'axiomatisation de la physique. Dans les années 1930, la mécanique quantique est peu acceptée par les physiciens, pour des raisons tout autant philosophiques que techniques. D'un côté, le non-déterminisme quantique n'a pas été réduit en dépit des efforts d'Albert Einstein, d'un autre côté, la théorie est sous-tendue par deux formalisations heuristiques, concurrentes et équivalentes avec, d'une part, la formalisation matricielle de Werner Heisenberg et, d'autre part, l'approche par les équations différentielles ondulatoires d'Erwin Schrödinger. Il manque une formulation mathématique unique, unificatrice et satisfaisante de la théorie.

Von Neumann, en 1926, s'attaque à l'axiomatisation de la mécanique quantique et réalise rapidement qu'un système quantique peut être considéré comme un point dans un espace de Hilbert analogue de dimension 6N (où N est le nombre de particules, trois coordonnées spatiales et trois coordonnées canoniques). Les quantités physiques traditionnelles (position et énergie) peuvent être remplacées par des opérateurs linéaires dans ces espaces.La physique quantique est désormais réductible aux mathématiques des opérateurs hermitiens linéaires dans un espace de Hilbert. Par exemple, le fameux principe d'incertitude de Heisenberg selon lequel on ne peut déterminer à la fois la position et la vitesse d'une particule équivaut à la non-commutativité des deux opérateurs correspondants.

Cette formulation mathématique réconcilie Heisenberg et Schrödinger et von Neumann publie en 1932 son classique Les Fondements mathématiques de la mécanique quantique (Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik). Si cette axiomatisation plaît énormément aux mathématiciens pour son élégance, les physiciens lui préfèrent celle de Paul Dirac, publiée en 1930 et qui s'appuie sur une étrange fonction, la fonction δ de Dirac (laquelle est en fait une distribution, au sens que formalisera Laurent Schwartz quelques années plus tard). Cette théorie sera durement critiquée par von Neumann.

À l'économie

Jusqu'aux années 1930, l'économie (du moins les courants majeurs d'alors) utilise un grand nombre de données chiffrées mais sans réelle rigueur scientifique. Elle ressemble à la physique du XVIIe siècle : dans l'attente d'un langage et d'une méthode scientifique pour exprimer et résoudre ses problèmes. Alors que la physique classique a trouvé la solution dans le calcul infinitésimal, von Neumann propose pour l'économie, dans un souci axiomatique qui le caractérise, la théorie des jeux et la théorie de l'équilibre général.

Sa première contribution significative, en 1928, est le théorème du minimax qui énonce que, dans un jeu à somme nulle avec information parfaite (chaque joueur connaît les stratégies ouvertes à son adversaire et leurs conséquences), chacun dispose d'un ensemble de stratégies privilégiées (« optimales »). Entre deux joueurs rationnels, il n'y a rien de mieux à faire pour chacun que choisir une de ces stratégies optimales et s'y tenir.Von Neumann améliore par la suite sa théorie pour y inclure les jeux avec asymétrie d'information et les jeux avec plus de deux joueurs. Son travail aboutit en 1944 avec la publication, en collaboration avec Oskar Morgenstern, du célèbre : Théorie des jeux et comportements économiques (Theory of Games and Economic Behavior (en)).

Sa seconde contribution essentielle à la science économique est la solution, formulée en 1937, d'un problème formulé en 1874 par Léon Walras concernant l'existence d'un point d'équilibre dans les modèles mathématiques d'un marché basé sur l'offre et la demande. Il trouve la solution en appliquant le théorème du point fixe de Brouwer. L'importance toujours actuelle des travaux sur le problème de l'équilibre général et la méthodologie sous-jacente des théorèmes de point fixe est soulignée par l'attribution du prix « Nobel d'économie » en 1972 à Kenneth Arrow et 1983 à Gérard Debreu.

À l'armement atomique

En 1937, peu après l'obtention de la citoyenneté américaine, il s'intéresse aux mathématiques appliquées, devient rapidement l'un des principaux experts en matière d'explosifs et est conseiller de l'US Navy.

L'une de ses découvertes tient à ce que des bombes de « large dimension » ont un effet dévastateur plus important si elles explosent en hauteur plutôt qu'au sol. Cela sera mis en pratique lors de l'explosion des premières bombes atomiques les 6 et 9 août 1945 , von Neumann ayant calculé l'altitude précise pour maximiser l'étendue des dommages causés.

Dans le cadre du projet Manhattan, il est chargé du calcul des lentilles explosives nécessaires à la compression du noyau en plutonium de l'essai Trinity et de Fat Man, la bombe A larguée sur Nagasaki.

À cette époque, il fait également partie du comité chargé de sélectionner les cibles pour la bombe atomique. Le choix initial de von Neumann (le centre de Kyoto, capitale culturelle du Japon) est alors écarté par Henry Stimson, le ministre de la guerre. Roosevelt, président des États-Unis d'alors, a donné comme consigne formelle d'éviter de bombarder Kyoto, ville qui l'avait ébloui lors d'une visite avant la Seconde Guerre mondiale.Après-guerre, Robert Oppenheimer faisant la remarque que les physiciens avaient « connu le péché » en développant la bombe atomique se voit répliquer par von Neumann : « Parfois on confesse un péché pour s'en attribuer le crédit. »

Il travaille ensuite au développement de la bombe H. Si le dessin qu'il conçoit avec Klaus Fuchs n'est pas celui retenu, il est reconnu qu'il est un pas dans la bonne direction sur la voie poursuivie par Edward Teller et Stanislaw Ulam.

Pendant la guerre, le Laboratoire national de Los Alamos réunit l'élite intellectuelle juive centre-européenne qui a fui le nazisme, et particulièrement l'élite intellectuelle juive hongroise avec, outre John von Neumann, Paul Erdős, Eugene Wigner, Edward Teller, Leó Szilárd ou Gábor Dénes. Une blague circule alors dans les couloirs selon laquelle non seulement les martiens existent et qu'ils sont doués d'une intelligence surhumaine, mais ils prétendent venir d'un pays inconnu, la Hongrie, et parlent tous une langue inintelligible au reste de l'humanité.

Le développement des bombes A et H nécessite un nombre très important de calculs. C'est surtout dans ce domaine que l'apport de von Neumann va être essentiel.

À l'informatique

Von Neumann a donné son nom à l'architecture de von Neumann utilisée dans la quasi-totalité des ordinateurs modernes, l'apport d'autres collaborateurs de l'EDVAC en est par conséquent grandement minimisé (on citera J. Presper Eckert et John William Mauchly parmi d'autres). Cela est dû au fait qu'il est, en 1945, le rapporteur des travaux pionniers en la matière (First Draft of a Report on the EDVAC). Le modèle de calculateur à programme auquel son nom reste attaché et qu'il attribuait lui-même à Alan Turing, possède une unique mémoire qui sert à conserver les instructions et les données. Ce modèle, extrêmement innovant pour l'époque, est à la base de la conception de nombre d'ordinateurs.

L’architecture de von Neumann décompose l’ordinateur en quatre parties distinctes :

1. l’unité arithmétique et logique (UAL) ou unité de traitement, qui effectue les opérations de base ;

2. l’unité de contrôle, qui est chargée du séquençage des opérations ;

3. la mémoire, qui contient à la fois les données et le programme qui indique à l’unité de contrôle quels calculs faire sur ces données. La mémoire se divise en mémoire vive (programmes et données en cours de fonctionnement) et mémoire de masse (programmes et données de base de la machine) ;

4. les dispositifs d’entrées-sorties, qui permettent de communiquer avec le monde extérieur.

Depuis la publication du First draft of a report on the EDVAC par John von Neumann en juin 1945, la paternité de la machine de von Neumann est toutefois discutée. Les opinions divergent. Plusieurs pionniers sont mentionnés: Presper Eckert et John Mauchly (Université de Pennsylvania, Philadelphia), John von Neumann (Institute for Advanced Study, Princeton), Alan Turing (Université de Cambridge) et Konrad Zuse (Berlin). Un aperçu détaillé sur cette question litigieuse se trouve dans l’œuvre suivante : Herbert Bruderer, Konrad Zuse und die Schweiz : Wer hat den Computer erfunden? Charles Babbage, Alan Turing und John von Neumann, Oldenbourg Verlag. Un débat intéressant en cette matière s'est déroulé également entre Nancy Stern et Alice Burks.Von Neumann est le premier à envisager la notion de singularité technologique dans les années 1950.

À l'automatisme cellulaire

Il est également à l'origine du concept novateur d'automate cellulaire afin de construire les premiers exemples d'automates auto-reproductibles introduits dans son œuvre posthume Theory of Self Reproducing Automata et qui a inspiré le jeu de la vie.

Ce qu'en anglais on appelle une von Neumann machine est régi par les principes suivants :

1. Capable d'accomplir une tâche élémentaire ;

2. Capable de se multiplier pour accomplir cette tâche.

Ce modèle préfigure celui de la reproduction cellulaire et de l'ADN.

Vies sociale et politique

Von Neumann professe de son vivant un anticommunisme viscéral. Il est un collaborateur actif du complexe militaro-industriel américain, consultant pour la CIA et la RAND Corporation.

En 1956, peu avant son décès, il reçoit le prix Enrico Fermi.

Il meurt d'un cancer probablement provoqué par l'exposition aux radiations lors de tests d'explosion de la bombe atomique auxquels il assista. Son lit d'hôpital est sous haute surveillance militaire car on craint que, fortement drogué pour supporter la douleur, il ne divulgue accidentellement des secrets militaires dont il a eu connaissance.

Honneurs et récompenses en son honneur

L'IEEE décerne chaque année une médaille en l'honneur de von Neumann, la IEEE John von Neumann Medal.

Le John von Neumann Theory Prize de l'Institute for Operations Research and Management Science (INFORMS) récompense chaque année un individu ou un groupe pour des contributions fondamentales en recherche opérationnelle et en science du management.

La Société pour les mathématiques industrielles et appliquées (SIAM) décerne annuellement, depuis 1959, un prix intitulé la John von Neumann Lecture (de), attribué aux français Jean Leray en 1962, René Thom en 1976 et Jacques-Louis Lions en 1986.

Un cratère sur la lune ainsi que l'astéroïde (22824) von Neumann portent le nom de von Neumann.

LES SONDES DE VON NEUMANN

Théorie

En théorie, un vaisseau spatial auto-répliquateur pourrait être envoyé vers un système planétaire voisin, où il chercherait des matières premières (extrait des astéroïdes, des lunes, des géants de gaz, etc.) pour créer des répliques de lui-même. Ces répliques seraient ensuite envoyés à d'autres systèmes planétaires. La sonde "parent" d'origine pourrait alors poursuivre son objectif principal dans le système d'étoiles. Cette mission varie largement en fonction de la variante de vaisseau auto-réplication proposé.

Compte tenu de cette tendance, et sa ressemblance avec les modèles de reproduction des bactéries, il a été souligné que les machines de von Neumann pourraient être considérées comme une forme de vie. Dans sa courte histoire, "Lungfish", David Brin émet cette idée, soulignant que les machines auto-réplicatrices lancées par différentes espèces pourraient en fait être en concurrence (d'une manière darwinienne) pour les matières premières, ou même avoir des missions contradictoires. Si il y a suffisamment de « d'espèces », elles pourraient former un écosystème, ou – si elles étaient dotées d'une forme d'intelligence artificielle - une société. Elles pourraient même muter au bout de quelques milliers de génération.

La première analyse quantitative de l'ingénierie d'un tel vaisseau spatial a été publié en 1980 par Robert Freitas, dans lequel la conception non-répliquante du Projet Daedalus a été modifié pour inclure tous les sous-systèmes nécessaires pour l'auto-réplication. La stratégie de la conception a été d'utiliser la sonde pour délivrer une "graine" usine avec une masse d'environ 443 tonnes vers un site distant, l'usine a les « graines » pour produire de nombreuses copies d'elle même, pour augmenter sa capacité de production totale, sur une période de 500 ans , et ensuite utiliser le complexe industriel automatisé pour construire plusieurs sondes avec une usine à bord.

Il a été théorisé que le vaisseau auto-réplicateur utilisant des méthodes relativement classiques de Voyage interstellaire pourraient se propager dans toute une galaxie de la taille de la Voie Lactée en environ un demi-million d'années.

Les implications pour le paradoxe de Fermi

En 1981, Frank Tipler avança l'argument qui les intelligences extraterrestres n'existaient pas, sur la base de l'absence de sondes de von Neumann. Compte tenu de même un taux modéré de réplication et de l'histoire de la galaxie, ces sondes devraient déjà être répandues à travers l'espace et donc, nous devrions déjà en avoir rencontré. Etant donné que ce n'est pas le cas, cela montre que intelligences extraterrestres n'éxiste pas. Ceci est donc une résolution au paradoxe de Fermi.

Une réponse est venue de Carl Sagan et William Newman. Maintenant connu comme la réponse de Sagan, elle a souligné que, en fait, Tipler avait sous-estimé le taux de réplication, et que les sondes de von Neumann auraient déjà commencé à consommer la plupart de la masse de la galaxie. Toute espèce intelligente voudrait donc, selon Sagan et Newman, non pas concevoir des sondes de von Neumann, en premier lieu, mais tenteraient de détruire toutes les sondes de von Neumann trouvés dès qu'elles sont détectées. Comme Robert Freitas l'a souligné, la capacité supposée des sondes de von Neumann décrite est peu probable dans la réalité, et les systèmes de reproduction sont peu susceptibles d'être observable dans leurs effets sur notre système solaire ou sur la Galaxie dans son ensemble.

Une autre objection à la prévalence de sondes de von Neumann est que les civilisations du type qui pourraient créer de tels dispositifs peuvent avoir des durées de vie trop courtes, et se seraient autodétruites avant d'atteindre un stade aussi avancé, à travers des événements tels que la guerre biologique ou nucléaire, nano-terrorisme, épuisement de ressources, catastrophe écologique, ou pandémies.

Des solutions simples existent pour éviter le scénario de sur-réplication. Des émetteurs radio ou d'autres moyens de communication sans fil, pourraient être utilisés par les sondes programmées pour ne pas se reproduire au-delà d'une certaine densité (comme cinq sondes par cube parsec) limite ou arbitraire (comme dix millions par siècle), analogues à la limite Hayflick dans la reproduction des cellules. Le problème avec cette défense contre la réplication incontrôlée est qu'il ne nécessiterait qu'une seule dysfonctionnant pour commencer une reproduction illimitée pour mettre en échec toute l'approche - essentiellement un cancer technologique - à moins que chaque sonde ne possède également la capacité de détecter un tel dysfonctionnement dans ses voisins et met en œuvre un protocole rechercher et détruire. Une autre solution est basée sur la nécessité pour le chauffage de se chauffer pendant un long Voyage interstellaire. L'utilisation du plutonium comme source thermique limiterait la capacité de reproduction. Le vaisseau spatial n'aurait aucune programmation pour faire plus de plutonium, même s'il a trouvé les matières premières nécessaires. Une autre consiste à programmer l'engin avec une compréhension claire des dangers de la réplication incontrôlée.

Applications pour vaisseaux spatiaux auto-réplicants

Les détails des missions des vaisseaux auto-réplica,t peuvent varier considérablement selon les propositions , le seul trait commun est la nature même de l'auto-réplication.

Les sondes Von Neumann

Une sonde de von Neumann est un vaisseau spatial capable de se répliquer. Le concept est nommé d'après le mathématicien et physicien américain hongrois John von Neumann, qui a étudié rigoureusement le concept de machines auto-répliquant qu'il appelle « assembleur universel » et qui sont souvent dénommés « machines de von Neumann ». Alors que von Neumann n'a jamais appliqué son travail à l'idée de vaisseaux spatiaux, les théoriciens depuis lors l'ont fait.

Si une sonde auto-réplicatrice trouve des preuves de vie primitive (ou une culture de niveau primitif, faible), il pourrait être programmé pour rester en dormance, observer silencieusement, pour tenter de prendre contact (cette variante est connue comme une sonde Bracewell), ou même interférer avec ou guider l'évolution de la vie en quelque sorte.

Le physicien Paul Davies, de l'Arizona State University a même évoqué la possibilité d'une sonde reposant sur notre propre Lune, arrivé à un certain point dans l'ancienne préhistoire de la Terre et est resté pour surveiller la Terre, qui est très réminiscent de La Sentinelle d'Arthur C. Clarke.Une variante de la sonde interstellaire de von Neumann est celui de l'« Astrochicken », proposé par Freeman Dyson. Alors qu'il a les traits communs de l'auto-réplication, l'exploration et la communication avec son «port d'attache», Dyson a conçu l'Astrochicken d'explorer et d'exploiter au sein de notre propre système planétaire, et ne pas explorer l'espace interstellaire.

Le philosophe d'Oxford Nick Bostrom discute l'idée que des superintelligences futurs créeront des sondes Von Neumann interstellaires avec une capacité efficace et à « bas coût » de voyager.

Berserkers

Une variante du vaisseau auto-réplicant est le Berserker. Contrairement à la notion de la sonde bénigne, les Berserkers sont programmés pour rechercher et exterminer les formes de vie et des exoplanètes porteuses de vie chaque fois qu'ils en rencontrent.

Le nom est dérivé de la série de romans Berserker par Fred Saberhagen qui décrivent une guerre entre l'humanité et de telles machines. Saberhagen souligne (à travers l'un de ses personnages) que les navires de guerre Berserker dans ses romans ne sont pas des machines de von Neumann, mais le plus grand complexe de machines Berserker - y compris les chantiers navals automatisés - constituent une machine de von Neumann. Cela porte à nouveau le concept d'une écologie de machines de von Neumann, ou même une entité de ruche von Neumann.

Il est spéculé dans la fiction que les Berserkers pourrait être créé et lancé par une civilisation xénophobes (voir Anvil of Stars, par Greg Bear, dans les exemples ci-dessous dans la fiction) ou pourrait théoriquement "muter" d'une sonde plus bénigne. Par exemple, un navire de von Neumann conçu pour les processus de terraformation - Miner la surface d'une planète et d'ajuster son atmosphère à des conditions plus humaines - risquerait de mal fonctionner et d'attaquer des planètes habitées, tuant leurs habitants dans le processus de modification de l'environnement planétaire, pour ensuite s'auto- reproduire et distribuer plus de navires pour attaquer d'autres planètes.

Réplication de navires « semoir »

Pourtant, une autre variante de l'idée du vaisseau auto-réplicant est celle du navire de semoir. Ces vaisseaux peuvent stocker les modèles génétiques des formes de vie de leur monde d'origine, peut-être même de l'espèce qui l'a créé. Après avoir trouvé une exoplanète habitable, ou même une qui pourrait être terraformée, essaierait de reproduire ces formes de vie - soit à partir d'embryons stockés ou partir des informations stockées en utilisant la nanotechnologie moléculaire pour construire des zygotes avec des informations génétique locales.

Ces navires pourraient être des vaisseaux de terraformation, préparant les mondes pour une colonisation ultérieure par d'autres navires, ou - devraient-ils être programmés pour recréer, sensibiliser et d'éduquer les individus de l'espèce qui l'a créé - colonisateurs auto-réplicants. Les navires de semoir seraient une alternative appropriée aux navires de génération comme un moyen de coloniser des mondes trop loin pour voyager dans une vie.

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Bibliographie