自己複製宇宙船

フォン・ノイマン探査機は、自己複製が可能な宇宙船です。^{[ 2 ]}これは、フォン・ノイマン普遍構成機（自己複製機械）と探査機（何かを探索または調査するための機器）という2つの概念を組み合わせたものです。この概念は、ハンガリー系アメリカ人の数学者で物理学者のジョン・フォン・ノイマンにちなんで名付けられました。彼は「普遍アセンブラ」と呼んだ自己複製機械の概念を厳密に研究し、それらはしばしば「フォン・ノイマン機械」と呼ばれています。^{[ 2 ]}このような構造は、5つの基本コンポーネントから構成されると理論づけられています（このテンプレートのバリエーションにより、ブラスウェル探査機などの他の機械が作られる可能性があります）。

• プローブ：実際の探査機器と、構築物を誘導するための目標指向型AIを内蔵する。
• 生命維持システム：構造体を修復および維持するための機構。
• 工場：資源を収穫し、自己複製するための仕組み。
• メモリバンク：すべての構成要素のプログラムと、プローブによって取得された情報を保存します。
• エンジン：プローブを動かすためのモーター。

アンドレアス・M・ハインとSF作家のスティーブン・バクスターは、「哲学者」と「創設者」と呼ばれる異なるタイプのフォン・ノイマン探査機を提案した。前者の目的は探査であり、後者の目的は将来の入植地の準備である。^{[ 7 ]}

自己複製型探査機の近未来的な構想が、星間研究イニシアチブのオリビア・ボルグとアンドレアス・M・ハインによって提案された。現在の技術と近未来の技術に基づくと、この構想では探査機の質量の70%を自己複製することが可能となり、マイクロチップ、太陽電池、一般的な回路などの高度なコンポーネントは最初の探査機に搭載されることになる。^{[ 8 ]}

自己複製する探査機が原始的な生命（あるいは原始的で低レベルの文化）の証拠を発見した場合、休眠状態を維持したり、静かに観察したり、接触を試みたり（このタイプはブラスウェル探査機として知られている）、あるいは何らかの形で生命の進化に干渉したり、導いたりするようにプログラムされている可能性がある。

アデレード大学の物理学者ポール・デイヴィスは、「地球の太古の先史時代に月面に到着し、地球を監視するために留まっている探査機が、私たちの月面に存在している可能性」を提起した。ミチオ・カクによれば、この概念はスタンリー・キューブリックが映画『2001年宇宙の旅』の基礎として使用したものであった（ただし、監督は関連するモノリスのシーンを映画からカットした）。^{[ 9 ]}キューブリックの作品はアーサー・C・クラークの短編小説「センチネル」に基づいており、二人はそれを小説の形で拡張し、それが映画の基礎となった^{[ 10 ]。}そのため、デイヴィスの月探査機/観測所の概念もクラークを彷彿とさせると考えられている。

星間探査機フォン・ノイマンの構想の変形として、フリーマン・ダイソンが提唱した「アストロチキン」がある。^{[ 11 ]}自己複製、探査、そして「本拠地」との通信という共通の特徴はあるものの、ダイソンはアストロチキンを星間空間ではなく、冥王星までの地球の惑星系内で探査・運用するように構想した。 ^{[ 11 ]}

アンダース・サンドバーグとスチュアート・アームストロングは、自己複製する探査機によって到達可能な宇宙全体を植民地化することは、恒星間文明の能力の範囲内であると主張し、水星から資源を採掘し、太陽の周りにダイソン群を構築することによって、32年でそれを達成するための理論的アプローチを提案した。 ^{[ 12 ]}

自己複製型宇宙船の派生型としてバーサーカーがある。無害な探査機の概念とは異なり、バーサーカーは遭遇した生命体や生命を宿す系外惑星を探し出して絶滅させるようにプログラムされている。 ^{[ 13 ] [ 14 ]}

この名称は、フレッド・セイバーハーゲンによる小説シリーズ『バーサーカー』に由来する。このシリーズは、人類とこうした機械との戦争を描いている。セイバーハーゲンは（作中の登場人物の一人を通して）小説に登場するバーサーカー艦自体はフォン・ノイマン型機械ではないが、自動化された造船所を含むバーサーカー型機械の複合体全体がフォン・ノイマン型機械を構成していると指摘している。これは再び、フォン・ノイマン型機械の生態系、あるいはフォン・ノイマン型集合体という概念を想起させる。

フィクションでは、バーサーカーは排他的な文明によって作られ、打ち上げられる可能性があると推測されている（下記の「フィクション」のセクションにあるグレッグ・ベアの「星の金床」を参照）。あるいは理論的には、より穏やかな探査機から「突然変異」する可能性がある。^{[ 15 ]}例えば、惑星の表面を採掘し、その大気をより人間にとって好ましい条件に調整するテラフォーミングプロセス用に設計されたフォン・ノイマン船は、以前に人が住んでいた惑星を攻撃し、惑星環境を変える過程で住民を殺害し、その後自己複製してさらに多くの船を派遣して他の惑星を「攻撃」すると解釈できる。

自己複製する宇宙船のアイデアのもう一つのバリエーションは、種まき船である。このような宇宙船は、母星の生命体の遺伝子パターン、あるいはそれを創造した種の遺伝子パターンさえも保存するかもしれない。居住可能な系外惑星、あるいはテラフォーミング可能な惑星を発見すると、保存された胚から、あるいは分子ナノテクノロジーを用いて現地の原材料から様々な遺伝情報を持つ接合子を構築することで、そのような生命体を複製しようとするだろう。 ^{[ 16 ]}

こうした宇宙船は、植民惑星を他の宇宙船による後々の植民地化のために準備するテラフォーミング船となる可能性があり、あるいは、自らを創造した種族の個体を再生、育成、教育するようにプログラムされていれば、自己複製する植民者そのものとなる可能性もある。種まき船は、一生のうちに到達するには遠すぎる惑星を植民地化する手段として、世代宇宙船に代わる適切な選択肢となるだろう。

ジェラード・K・オニールは、 1981年の著書『2081：人類の未来への希望』の「第4部 ワイルドカード」の中で、プリマンと呼ばれる架空の地球外生命体について論じた。彼らはレプリケーターと呼ばれるフォン・ノイマン型探査機を用いて、天の川銀河を完全に探査するだろう。レプリケーター探査計画には、いくつかの重要な要素があった。

1. レプリケーターが目標の星系に到着すると、ビーコンを作動させ、その星系にレプリケーターが存在することを他のレプリケーターに知らせる。
2. レプリケーターは、標的とした恒星系の恒星の周回軌道上にある間、太陽光を物質と反物質に変換し、燃料として利用する。
3. レプリケーターは、近隣の恒星系を調査し、それらの恒星の周囲に既にレプリケーターが存在するかどうかを確認します。特定の恒星系にレプリケーターが見つからない場合、レプリケーターは自己複製を行い、その恒星系に新たなレプリケーターを送ります。
4. レプリケーターは、他のレプリケーターから送信されたメッセージの中継器として機能します。具体的には、他のレプリケーターからのメッセージを、中継元のレプリケーターよりもメッセージ送信元のレプリケーターから遠い位置にある他のレプリケーターへ中継します。
5. 星系に関する発見事項があれば、最寄りのすべてのレプリケーターにメッセージを送信して報告してください。定期的に（例えば100万年に1回）または重大な出来事が発生した際に更新してください。

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