САМОРАЗМНОЖАЮЩИЕСЯ, ЭВОЛЮЦИОНИРУЮЩИЕ, НАНОРАЗМЕРНЫЕ МАШИНЫ И ИХ РОЛЬ В ПРОЦЕССЕ ОСВОЕНИЯ ВСЕЛЕННОЙ

© А.В.Колесников
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и научное прогнозирование"
2014 г.

Пока на современном уровне развития техники нам доступна для непосредственного исследования космическими аппаратами лишь Солнечная система. Однако важнейшим стратегическим приоритетом человечества все же является исследование и освоение дальнего космоса, иных звездных миров Галактики. В этом, собственно, состояла главная пророческая идея К.Э. Циолковского. Однако доставить живых людей на реактивных приборах к иным, даже ближайшим звёздным мирам вряд ли удастся. Иное дело, наноразмерные объекты — наследственный материал и наномашины. Это даёт основание задуматься о концепции колонизации иных миров путём транспортировки через межзвёздное пространство не «готовых», живых организмов, а лишь наследственного материала с последующей «распечаткой» биологических объектов уже непосредственно на месте назначения. То есть, космические путешественники-колонисты будущего должны будут преодолеть межзвездные расстояния в нерожденном состоянии. При всей кажущейся фантастичности, это, вероятно, едва ли не единственная реальная возможность воплощения мечты Циолковского о расселении человечества по Галактике.

Особая роль в этой фантастической пока схеме должна принадлежать машинам, на которые ляжет основная функция первичного исследования и освоения места прибытия, а также последующей инкубации и выращивания земных организмов в условиях иной планеты. Но возможно ли создать такие машины? Некоторые соображения, основанные на мыслительных моделях, а также анализе современных технических достижений, особенно в области нанотехнологий, дают определенные основания для оптимизма.

Прежде всего, для осуществления каких-либо значимых действий, а тем более масштабных преобразований на иной планете заброшенные туда наноразмерные машины должны обладать способностью к самостоятельному размножению. Проблема самовоспроизводящихся автоматов ставилась в свое время еще Джоном фон Нейманом. При упоминании о самовоспроизводящихся машинах не следует непременно представлять себе робот-манипулятор, который каким-то образом вытачивает и собирает свои собственные детали, собирая из них свои копии. Такой робот должен хорошо знать своё собственное устройство. Однако живые организмы способны самовоспроизводиться, вовсе не зная, как они устроены. А ведь в принципе живые организмы, по существу есть те же наномашины, только, очень совершенные. Это становится возможным, благодаря молекулярной самоорганизации, а также принципу построения живых организмов из самоподобных блоков по рекурсивным алгоритмам. То есть, упрощенно говоря, построение организма осуществляется путём многократного повторения одной и той же процедуры, запускающей саму себя на разных масштабных уровнях и с несколько различными значениями управляющих параметров. Последнее обстоятельство приводит к тому, что воспроизводимая этой процедурой по сути одна и та же структурная деталь в зависимости от масштаба и места положения способна несколько модифицироваться и принимать внешне и функционально несколько различные формы. Таковы, например, ствол, ветви, листья и цветы на дереве. Данный принцип был озвучен ещё Гёте в его трактатах о метаморфозе растений и животных, а впоследствии получил своё дальнейшее развитие в современной фрактальной геометрии.

Наноразмерные искусственные объекты весьма сложно создавать на основе традиционных технологических подходов, то есть путем внешнего манипулирования деталями при помощи рук или специальных манипуляторов. Здесь на первое место выступают самоорганизационные механизмы и процессы самосборки структур из взаимодействующих между собой молекулярных частиц. Таким образом, детали саморазмножающихся машин должны расти как бы сами собой подобно кристаллам. При этом структурная организация их тел должна основываться на фрактальных формах и строиться рекурсивно. Процесс должен инициироваться некими микроструктурными факторами, определяющими его характер и дальнейшее течение, а в итоге должен приводить к образованию «на концах ветвей» тех же самых микроструктурных факторов, «семян» или инициаторов следующего поколения.

Принципиально, что структурные элементы в процессе индивидуального развития отдельного объекта, а также инициирующие элементы следующего поколения, являющиеся итогом этого индивидуального развития, способны претерпевать модификации. Речь идет о наличии изменчивости в популяции. Размножающиеся наномашины могут иметь несколько различную форму, подобно снежинкам, а, следовательно, и несколько различный функционал. Изменчивость же делает возможной и даже неизбежной их приспособительную эволюцию на основе естественного отбора.