Страница:
Несмотря на сложность, устройство будет очень небольшим. Нанокомпьютеры будут меньше чем синапсы, а соединения, построенные ассемблерами, будут тоньше, чем аксоны и дендриты мозга. Тонкие провода и маленькие переключатели будут делать для компактных схем, а плотно упакованные схемы ускорят потоки электронных сигналов, сокращая расстояния, которые сигналы должны проходить. Похоже, что структура, подобная мозгу будет умещаться меньше, чем в кубический сантиметр (как это обсуждается в Примечаниях). Более короткие пути для сигналов тогда соединятся с более быстрой передачей, и в результате этого получится устройство более чем в десять миллионов раз быстрее человеческого мозга.
Только проблема охлаждения могла бы ограничивать такие машины и замедлять средние скорости работы. Представьте себе консервативную конструкцию, которая в миллион раз быстрее чем мозга и рассеивает в миллион раз больше тепла. Система представляет собой блок, построенный ассемблерами из сапфира, размером с кружку кофе, изрешечённый системой каналов охлаждения. Труба равного диаметра, по которой поступает под высоким давлением вода, прикручивается к его вершине, проталкивая охлаждающую воду через каналы к подобной трубе слива, выходящей через низ. Мощные кабели питания и пучки оптоволокна для каналов данных тянутся с его боков.
Кабели обеспечивают пятнадцать мегаватт электроэнергии. Труба с водой отводит появляющееся в результате тепло вовне потоком в "три тонны в минуту "кипящей воды. Оптические волокна передают не много не мало, сразу миллион телевизионных каналов. Они обеспечивают коммуникации с другими системами ИИ, с симуляторами для конструирования и с ассемблерными системами, которые строят структуры для окончательного тестирования. Каждые десять секунд система сжирает почти два киловатта-дня электрической энергии (что сейчас стоит около доллара). Каждые десять секунд система выполняет столько же работы, сколько человек-инженер за восемь часов в день в течение года (что сейчас стоит десятки тысяч долларов). За час она выполняет работу столетий. Для всей своей деятельности система работает в тишине, которая нарушается только потоком охлаждающей воды.
Мы затронули вопрос чистой скорости мысли, но что можно сказать о её сложности? Кажется маловероятным, что разработка ИИ остановится на сложности единственного человеческого разума. Как отмечает Джон Маккарти, лаборатория ИИ Стэнфорда, если мы можем разместить эквивалент одного человеческого разума в металлический череп, мы можем разместить в здании эквивалент десяти тысяч работающих в кооперации умов. (А большая современная электростанция могла бы обеспечивать достаточно энергии для каждого, чтобы он думал в десять тысяч раз быстрее, чем человек.) К идее быстродействующего инженерного интеллекта добавьте идею быстродействующих команд.
Разработка систем ИИ будет замедлена в своей работе необходимостью выполнять эксперименты, но не настолько, насколько можно было бы ожидать. Инженеры сегодня должны выполнять много экспериментов, потому что балк-технология трудноуправляема. Кто может заранее точно сказать, как новый сплав будет себя вести когда его будут ковать, а потом изогнут миллион раз? Маленькие трещины ослабляют металл, но детали обработки определяют их природу и последствия.
Поскольку ассемблеры будут создавать объекты по точным спецификациям, непредсказуемости оптовой технологии можно будет избежать. Разработчики (будь то человеческий разум или ИИ) далее будут экспериментировать только тогда, когда проведение эксперимента быстрее или дешевле чем вычисление, или (более редкий случай), когда отсутствует базовое знание.
Системы ИИ с доступом к наномашинам многие эксперименты будут выполнять стремительно. Они разработают устройство за секунды, а воспроизводящиеся ассемблеры его построят без многих задержек (заказ специальных частей, их отгрузка и т. п.), которые являются бедой проектов сегодня. Построить экспериментальное устройство масштаба ассемблера, нанокомпьютера или живой клетки будет занимать лишь минуты, а наноманипуляторы будут делать миллион движений в секунду. выполнение миллиона обычных экспериментов одновременно будет легко. Таким образом, вопреки задержкам с экспериментированием, системы автоматизированного проектирования будут продвигать технологию вперёд с ошеломительной скоростью.
От прошлого к будущему, тогда, вероятный рисунок приближающейся способности выглядит примерно так. На протяжение целых временных эпох, жизнь продвигалась вперёд растянутым во времени, медленным темпом, который определялся эволюцией генов. Разум с языком подхватили темп, ускоренный гибкостью мимов. Изобретение методов науки и технологии ещё ускорило продвижение, заставив мимы эволюционировать быстрее. Рост богатства, образования и населения – лучшие физические и интеллектуальные инструменты, продолжили эту тенденцию ускорения на протяжение нашего века.
Автоматизация разработки ускорит темп еще больше. Автоматизированное проектирование улучшится, помогая людям-инженерам генерировать и проверять идеи быстрее, чем когда-либо. Преемники EURISKO сократят сроки проектирования, предлагая проекты и заполняя детали инноваций, вносимых человеком. С какого-то момента полностью автоматизированные системы проектирования станут двигаться вперёд сами по себе.
Параллельно, молекулярная технология разовьется и вызреет, чему будут помогать продвижения в автоматизированном проектировании. Тогда системы ИИ, построенные ассемблерами, дадут еще более стремительное автоматизированную разработку, развивая технологические идеи в темпе, устанавливаемом системами в миллион раз более быстрыми, чем человеческий мозг. Скорость продвижения технологии вперёд тогда ускорится огромнейшим скачком вперёд: за короткое время многие области технологии пододвинутся к своим ограничениям, установленным законом природы. Тогда продвижение в этих областях остановится на очень высоком уровне достижений.
Эта трансформация – головокружительная перспектива. За ней, если мы выживем, лежит мир воспроизводящихся ассемблеров, способных делать всё, что им говорят делать, без необходимости в человеческом труде. За ней, если мы выживем, лежит мир с системами автоматизированного проектирования, способными направить ассемблеры создавать устройства, на пределе возможного, близко к конечным границам технического совершенства.
В конечном счете, некоторые ИИ системы будут иметь и большие технические способности и социальные способности, необходимые, чтобы понимать человеческую речь и желания. Если ей дать достаточно энергии, материалов и ассемблеров, такая система могла бы вероятно называться «машиной-джином» Она произведёт всё, что вы просите, арабская сказка и "О чем вы просите, это произведет, Аравийская легенда и универсальный здравый смысл подсказывают, чтобы мы воспринимали опасности таких машин создания действительно очень серьезно.
Появление решающих крупных достижений в техническом и социальном ИИ займёт годы. Как сказал Марвин Мински, "умеренно "умеренноинтеллектуальные машины ближайшего будущего обещают только давать нам богатство и комфорт неустанных, послушных и недорогих слуг." Большинство систем, называемых ИИ, не думают и не учатся, они являются только грубой выжимкой из знаний и умений экспертов, сохраненных, упакованных и распространяемых для консультаций.
Но прибудет и подлинный ИИ. Удерживать его вне наших ожиданий означало бы жить в мире фантазии. Ожидать ИИ – ни оптимистично, ни пессимистично: как всегда, оптимизм исследователей – пессимизм технофоба. Если мы не готовимся к их прибытию, системы социального ИИ могли бы поставить серьёзную угрозу: подумайте об ущербе, причиняемом всего лишь человеческим интеллектом террористов и демагогов. Подобным образом системы технического ИИ могли бы дестабилизировать мировой баланс в военной сфере, давая одной стороне неожиданное и огромное преимущество. С надлежащей подготовкой, однако, искусственный интеллект мог бы помочь нам строить будущее, которое работает – для Земли, для людей, и для продвижения интеллекта во вселенную. Глава 12 подсказывает подход как часть более общего вопроса управления трансформацией, которую принесут ассемблеры и ИИ.
Зачем нужно обсуждать опасности сегодня? Потому что уже не слишком рано начать разрабатывать институты, способные иметь дело с такими вопросами. Технический ИИ появляется сегодня и каждое его продвижение вперёд ускорит гонку технологий. Искусственный интеллект – всего лишь одна из многих мощных технологий, которыми мы должны научиться управлять, каждая из которых добавляет что-то к сложной смеси угроз и возможностей.
Глава 6. МИР ВНЕ ЗЕМЛИ
Новая космическая программа
Космос и усовершенствованная технология
Изобилие
Общество с положительной суммой
ЗЕМЛЯ – лишь маленькая часть мира, а остальная часть мира будет важна для нашего будущего. В терминах энергии, материалов и пространства для роста космос – это почти всё. В прошлом инженерные проекты как правило завершались завоеванием нового пространства. В будущем открытые границы космоса расширят человеческий мир. Успехи в ИИ и нанотехнологии будут играть решающую роль.
Чтобы понять космос как границу, для людей это заняло века. Наши предки когда-то видели ночное небо, как черный купол с крошечными искорками, светом, который посылают боги. Они не могли себе представить космическое путешествие, потому что они даже не знали, что космос существует.
Мы теперь знаем, что космос существует, но немного людей уже понимают его ценность. Едва ли это удивительно. Наши умы и культуры развивались на этой планете, и мы только начали воспринимать идею границы дальше неба.
Только в этом столетии такие мечтательные конструкторы как Герман Оберт и Роберт Годдард показали, что ракеты могли бы достичь космоса. Они были в этом уверены, потому что имели достаточно знаний о топливе, двигателях, емкостях и конструкциях, чтобы вычислить, что могли бы делать многоступенчатые ракеты. Однако в 1921 году в Нью-Йорк Таймз журналист в передовой статье упрекал Годдарда за идею, что ракеты могли бы летать через пространство без воздуха, от которого они бы отталкивались, и не далее как в 1956 году британский Королевский астроном фыркал, что "Космические путешествия – полная чепуха." Это лишь показало, что журналисты, пишущие передовицы и астрономы не теми экспертами, которых надо было спрашивать о космических аппаратах. В 1957 году первый спутник вышел на орбиту Земли, за которым последовал Юрий Гагарин. В 1969 году мир стал свидетелем высадки на Луну.
Однако мы заплатили цену за невежество. Так как пионеры космической технологии испытали недостаток в том, чтобы каким-то образом публично выставить свои доказательства, они были вынуждены утверждать отправные пункты снова и снова ("Да, ракеты будут работать в вакууме … Да, они действительно достигнут орбиты…"). Занятые защитой самых основ полётов в космос, у них было мало времени обсудить их последствия. Таким образом, когда Спутник поразил мир и привёл в замешательство Соединённые Штаты, люди были неподготовлены: на тот момент не было широких дебатов, чтобы сформировать стратегию для космического пространства.
Некоторые из пионеров понимали, что делать: построить космическую станцию и космический корабль многократного использования, затем оттуда отправиться на Луну или на астероиды за ресурсами. Но шум взволнованных политических деятелей быстро потопил их предложения, а американские политические деятели требовали большой, легкой для понимания цели. Таким образом был рожден проект Аполлон, гонка, чтобы высадить американского гражданина в самом близком месте, где можно воткнуть флаг. Проект Аполлон обошел построение космической станции и космического челнока, вместо этого создавая гигантские ракеты, способные достичь Луну одним большим прыжком. Проект был великолепен, он дал ученым некоторую информацию, и он принёс большую отдачу благодаря продвижениям в технологии, но по сути, это был выстрел в холостую. Налогоплательщики это видели, конгрессмены это видели, и космическую программу свернули.
Когда проект Аполлон реализовывался, старые мечты господствовали в общественном мнении, и это были простые, романтичные мечты о заселении других планет. Тогда инструменты робота рассеяли мечту об одетой в джунгли Венере, в действительности оказавшейся духовкой во всю планету яда высокого давления. Они стёрли линии, которые начертили на Марсе земные астрономы, и с ними ушли и каналы, и марсиане. Вместо них оказался Марс кратеров и каньонов и сухой летающей пыли. По направлению к Солнцу от Венеры лежит испеченную скала Меркурия; дальше к звёздам от Марса лежат булыжники и лёд. Планеты варьируются от мёртвых к смертельно опасным, и мечта о новых Землях отступила к удалённым звёздам. Космос казался мёртвой целью.
Рассмотрите высокую стоимость выхода на орбиту сегодня – тысячами долларов за килограмм. Откуда она происходит? Наблюдателю запуска челнока, потрясённому рёвом и напуганному пламенем, ответ кажется очевидным: топливо должно стоить кучу денег. Даже авиалинии платят примерно половину своих операционных издержек за топливо. Ракета напоминает лайнер – она сделана из алюминия и начинена двигателями, системами управления и электроникой – но топливо составляет почти всю её массу, когда она стоит на взлётном поле. Таким образом можно ожидать, что на топливо приходится порядком более половины операционных издержек ракеты. Но это ожидание ошибочно. В полёте на Луну на стоимость топлива, которое было необходимо, чтобы достичь орбиты, приходилось менее чем миллион долларов – несколько долларов за килограмм, отправленный на орбиту, лишь малая доля процента всех затрат. Даже сегодня топливо остаётся незначительной частью стоимости космического полёта.
Почему полёт в космос стоит настолько дороже, чем авиарейс? Отчасти, потому что космический корабль не делается серийно; это вынуждает изготовителей покрывать их затраты на разработку из продаж только нескольких единиц, и делать те немногие единицы вручную по высокой стоимости. Далее, большинство космических кораблей выбрасывается после одного использования, и даже челноки летают только несколько раз в год – их стоимость не может быть распространена на несколько рейсов в день в течение многих лет, в то время как стоимость воздушных лайнеров может. Наконец, затраты космопорта сейчас распределяются только на несколько полётов в месяц, тогда как большие аэропорты могут распределять свои издержки на многие тысячи. Всё это сходится воедино, чтобы сделать полёт в космос обескураживающе дорогим.
Но исследования аэрокосмической компании Боинг (это – люди, которые обеспечили большую часть мира недорогими реактивными транспортными средствами) показывают, что флот, состоящий из челноков действительно многократного использования, на которых летают и которые поддерживаются подобно воздушным лайнерам, снизил бы стоимость выхода на орбиту в 50 раз и более.
Космос предлагает обширные возможности для промышленности. Хорошо известны преимущества спутников связи и наблюдений с орбиты за космическими и земными объектами. Будущие спутники связи будут достаточно мощны, чтобы связываться с ручными станциями на земле, принеся окончательную мобильность в телефонных услугах. Компании уже предпринимают усилия, чтобы извлечь преимущество нулевой гравитации для выполнения тонких процессов сепарации, чтобы делать улучшенные фармацевтические препараты; другие компании планируют выращивать улучшенные электронные кристаллы. За годы до того как ассемблеры вступят в производство материалов, инженеры будут использовать космическую среду, чтобы расширить возможности балк-технологии. Космическая промышленность будет обеспечивать растущий рынок для услуг запуска кораблей, снижая издержки по запуску. Падение издержек по запуску в свою очередь будет стимулировать рост космической промышленности. Ракетный транспорт на земную орбиту наконец станет экономически оправданным.
Космические проектировщики и предприниматели уже смотрят далее земной орбиты на ресурсы солнечной системы. Однако в дальнем космосе ракеты быстро станут слишком дорогим средством транспортировки – они будут сжирать топливо, которое само должно было транспортироваться ракетой в космос. Ракеты на сжигаемом топливе стары как китайские фейерверки, намного старше "флага, усыпанного звёздочками". Они развились по естественным причинам: компактные, мощные и полезные для военных, они могут пробиваться сквозь воздух и противодействовать сильной гравитации. Однако космическим инженерам известны альтернативы.
Транспортным средствам не требуется огромных взрывов энергии, чтобы двигаться через свободный от трения вакуум космоса. Маленькие силы могут медленно и устойчиво разгонять транспортное средство до огромных скоростей. Поскольку энергия имеет массу, солнечный свет, попадающий в тонкое зеркало – солнечный парус, обеспечивает такую силу. Притяжение гравитации Солнца обеспечивает другую силу. Вместе давление света и гравитация могут носить космические корабли в любое место Солнечной системы и обратно. Только жар вблизи Солнца и сопротивление атмосфер планет будут ограничивать путешествия, заставляя паруса избегать эти места.
НАСА изучило солнечные паруса, разработанные, чтобы их везти в космос в ракетах, но они должны быть довольно тяжелы и прочны, чтобы выдержать нагрузку запуска и разворачивания. В конце концов инженеры будут изготавливать паруса в космосе, используя структуры с высоким отношением прочности к массе для поддержки зеркал из тонкой металлической плёнки. Результатом будет "световой парус", высокоэффективный тип солнечного паруса. После ускорения в течение года световой парус может достичь скорости сто километров в секунду, оставляя самые быстрые сегодняшние ракеты далеко позади.
Если вы вообразите сеть графито-волокных нитей, сплетаемую паучью сеть шириной в километры, с промежутками между нитями размером с футбольное поле, вы будете на правильном пути, чтобы представить себе структуру светового паруса. Если вы изобразите промежутки, соединенные тонкими светоотражающими плоскостями из алюминиевой фольги тоньше чем мыльный пузырь, вы будете иметь неплохое представление, как он выглядит: большое количество отражающих поверхностей, прочно связанных друг с другом и образующих обширную слегка колеблющуюся мозаику зеркал. Теперь изобразите груз, висящий на сети как парашютист с парашюта, в то время как центробежные силы держат подвешенные на сети зеркала натянутыми и плоскими в вакууме, и вы получите почти достоверную картину.
Чтобы построить световой парус с помощью балк-технологии, мы должны научиться делать их в космосе; их обширные отражатели будут слишком тонки, чтобы пережить запуск корабля в космос и разворачивание. Нам придётся строить структур каркаса, производить тонкую плёнку отражателей, и использовать удалённо управляемые манипуляторы в космосе. Но проектировщики космических программ уже намереваются овладеть созданием конструкций, производством и робототехникой для других космических приложений. Если мы построим световой парус в начале космического развития, в этом начинании будут использоваться эти умения и при этом не будет требоваться запуск в космос большого количества материала. Хотя каркас и будет занимать огромную площадь, он (вместе с материалами для большого количества парусов) будет достаточно лёгок, чтобы вывести его на орбиту за один или два полёта космического челнока.
Средства производства паруса произведут паруса дешево. Паруса, если их один раз построить, использовать будет дёшево: у них будет немного критических движущихся частей, небольшая масса, и нулевое потребление топлива. Они будут крайне сильно отличаться от ракет по форме, функции и стоимости эксплуатации. На самом деле вычисления подсказывают, что издержки будут отличаться в пользу световых парусов приблизительно в тысячу раз.
Сегодня большая часть людей рассматривает остальную часть солнечной системы как огромную и недоступную. Она и правда обширна; также как и Земле, будут требоваться месяцы, чтобы сплавать с парусом туда и обратно. Однако её очевидная недоступность меньше относится к расстоянию, чем к стоимости перемещения с помощью ракет.
Световые паруса смогут преодолеть барьер стоимости, открывая дверь в Солнечную систему. Световые паруса будет делать другие планеты более достижимыми, но это не сделает планеты намного более полезными: они останутся смертоносными пустынями. Гравитация планет будет препятствовать световым парусам спускаться на их поверхность и будет препятствовать развитию промышленности на их поверхности. Вращающиеся космические станции могут имитировать гравитацию, если это необходимо, но привязанная к планете станция избежать её не способна. Что ещё хуже, атмосферы планет блокируют солнечную энергию, распространяют пыль, подвергают металл коррозии, нагревают холодильники, охлаждают печи и сдувают все вещи. Даже безвоздушный Марс вращается, создавая препятствие для солнечного света в течение половины времени, и имеет достаточно гравитации, чтобы почти полностью задерживать солнечный свет. Световые паруса быстры и могут работать без устали, но не прочны.
Огромная и непреходящая ценность космоса находится в его запасах вещества, энергии и пространства. Планеты занимают место и задерживают энергию. Материальные ресурсы, которые они располагают, размещены неудобно. Астероиды, напротив, – это летающие горы ресурсов, которые имеют орбиты, проходящие через всю солнечную систему. Некоторые пересекаются с орбитой Земли; некоторые даже столкнулись с Землей, оставив на ней кратеры. Разработка астероидов на полезные ископаемые выглядит реальной. Нам могут понадобиться ревущие ракеты, чтобы выводить что-то в космос, но метеориты доказывают, что целые горы могут сваливаться из космоса, и, подобно космическим челнокам, объекты, падающие из космоса, не обязательно сгорают по пути вниз. Отправка посылок с материалами с астероидов на Землю с приземлением на соляных отмелях будет стоить немного.
Даже маленькие астероиды велики в человеческих понятиях: они содержат миллиарды тонн ресурсов. Некоторые астероиды содержат воду и вещество, похожее на нефтяной сланец. Некоторые состоят просто из обычного камня. Некоторые содержат металл, содержащий редкоземельные элементы, элементы, которые погрузились так глубоко, что их трудно достать, очень давно, в период формирования металлического ядра Земли: эта сталь из метеоритов – прочный, стойкий сплав железа, никеля и кобальта, обладает значительным содержанием металлов платиновой группы и золота. Кусок шириной в километр этого материала (а их много), содержит драгоценных металлов стоимостью на несколько триллионов долларов, вперемешку с таким количеством никеля и кобальта, чтобы обеспечить земную промышленность на много лет.
Солнце заливает космос легко собираемой энергией. Каркас размером в квадратный километр, содержащий отражатели из металлической плёнки, соберет более чем миллиард ватт солнечного света, там нет ни облаков, ни ночи. В невозмутимости космоса, где не бывает погодных явлений, тончайший коллектор будет прочен как дамба гидроэлектростанции. Так как Солнце выделяет столько же энергии за микросекунду, сколько всё человечество сейчас использует за год, энергия ещё на протяжении некоторого времени не будет ограниченным ресурсом.
Наконец, сам космос предлагает пространство для жизни. Когда-то люди понимали жизнь в космосе как жизнь на планетах. Они воображали куполообразные города, построенные на планетах, мертвые планеты, медленно преобразуемые в планеты, подобные Земле, и планеты, похожие на Землю, до которых долетают за годы звёздных полётов. Но планета – это как покупка комплекта товаров – обычно они предлагают не ту гравитацию, атмосферу, продолжительность дня и местоположение.
Только проблема охлаждения могла бы ограничивать такие машины и замедлять средние скорости работы. Представьте себе консервативную конструкцию, которая в миллион раз быстрее чем мозга и рассеивает в миллион раз больше тепла. Система представляет собой блок, построенный ассемблерами из сапфира, размером с кружку кофе, изрешечённый системой каналов охлаждения. Труба равного диаметра, по которой поступает под высоким давлением вода, прикручивается к его вершине, проталкивая охлаждающую воду через каналы к подобной трубе слива, выходящей через низ. Мощные кабели питания и пучки оптоволокна для каналов данных тянутся с его боков.
Кабели обеспечивают пятнадцать мегаватт электроэнергии. Труба с водой отводит появляющееся в результате тепло вовне потоком в "три тонны в минуту "кипящей воды. Оптические волокна передают не много не мало, сразу миллион телевизионных каналов. Они обеспечивают коммуникации с другими системами ИИ, с симуляторами для конструирования и с ассемблерными системами, которые строят структуры для окончательного тестирования. Каждые десять секунд система сжирает почти два киловатта-дня электрической энергии (что сейчас стоит около доллара). Каждые десять секунд система выполняет столько же работы, сколько человек-инженер за восемь часов в день в течение года (что сейчас стоит десятки тысяч долларов). За час она выполняет работу столетий. Для всей своей деятельности система работает в тишине, которая нарушается только потоком охлаждающей воды.
Мы затронули вопрос чистой скорости мысли, но что можно сказать о её сложности? Кажется маловероятным, что разработка ИИ остановится на сложности единственного человеческого разума. Как отмечает Джон Маккарти, лаборатория ИИ Стэнфорда, если мы можем разместить эквивалент одного человеческого разума в металлический череп, мы можем разместить в здании эквивалент десяти тысяч работающих в кооперации умов. (А большая современная электростанция могла бы обеспечивать достаточно энергии для каждого, чтобы он думал в десять тысяч раз быстрее, чем человек.) К идее быстродействующего инженерного интеллекта добавьте идею быстродействующих команд.
Разработка систем ИИ будет замедлена в своей работе необходимостью выполнять эксперименты, но не настолько, насколько можно было бы ожидать. Инженеры сегодня должны выполнять много экспериментов, потому что балк-технология трудноуправляема. Кто может заранее точно сказать, как новый сплав будет себя вести когда его будут ковать, а потом изогнут миллион раз? Маленькие трещины ослабляют металл, но детали обработки определяют их природу и последствия.
Поскольку ассемблеры будут создавать объекты по точным спецификациям, непредсказуемости оптовой технологии можно будет избежать. Разработчики (будь то человеческий разум или ИИ) далее будут экспериментировать только тогда, когда проведение эксперимента быстрее или дешевле чем вычисление, или (более редкий случай), когда отсутствует базовое знание.
Системы ИИ с доступом к наномашинам многие эксперименты будут выполнять стремительно. Они разработают устройство за секунды, а воспроизводящиеся ассемблеры его построят без многих задержек (заказ специальных частей, их отгрузка и т. п.), которые являются бедой проектов сегодня. Построить экспериментальное устройство масштаба ассемблера, нанокомпьютера или живой клетки будет занимать лишь минуты, а наноманипуляторы будут делать миллион движений в секунду. выполнение миллиона обычных экспериментов одновременно будет легко. Таким образом, вопреки задержкам с экспериментированием, системы автоматизированного проектирования будут продвигать технологию вперёд с ошеломительной скоростью.
От прошлого к будущему, тогда, вероятный рисунок приближающейся способности выглядит примерно так. На протяжение целых временных эпох, жизнь продвигалась вперёд растянутым во времени, медленным темпом, который определялся эволюцией генов. Разум с языком подхватили темп, ускоренный гибкостью мимов. Изобретение методов науки и технологии ещё ускорило продвижение, заставив мимы эволюционировать быстрее. Рост богатства, образования и населения – лучшие физические и интеллектуальные инструменты, продолжили эту тенденцию ускорения на протяжение нашего века.
Автоматизация разработки ускорит темп еще больше. Автоматизированное проектирование улучшится, помогая людям-инженерам генерировать и проверять идеи быстрее, чем когда-либо. Преемники EURISKO сократят сроки проектирования, предлагая проекты и заполняя детали инноваций, вносимых человеком. С какого-то момента полностью автоматизированные системы проектирования станут двигаться вперёд сами по себе.
Параллельно, молекулярная технология разовьется и вызреет, чему будут помогать продвижения в автоматизированном проектировании. Тогда системы ИИ, построенные ассемблерами, дадут еще более стремительное автоматизированную разработку, развивая технологические идеи в темпе, устанавливаемом системами в миллион раз более быстрыми, чем человеческий мозг. Скорость продвижения технологии вперёд тогда ускорится огромнейшим скачком вперёд: за короткое время многие области технологии пододвинутся к своим ограничениям, установленным законом природы. Тогда продвижение в этих областях остановится на очень высоком уровне достижений.
Эта трансформация – головокружительная перспектива. За ней, если мы выживем, лежит мир воспроизводящихся ассемблеров, способных делать всё, что им говорят делать, без необходимости в человеческом труде. За ней, если мы выживем, лежит мир с системами автоматизированного проектирования, способными направить ассемблеры создавать устройства, на пределе возможного, близко к конечным границам технического совершенства.
В конечном счете, некоторые ИИ системы будут иметь и большие технические способности и социальные способности, необходимые, чтобы понимать человеческую речь и желания. Если ей дать достаточно энергии, материалов и ассемблеров, такая система могла бы вероятно называться «машиной-джином» Она произведёт всё, что вы просите, арабская сказка и "О чем вы просите, это произведет, Аравийская легенда и универсальный здравый смысл подсказывают, чтобы мы воспринимали опасности таких машин создания действительно очень серьезно.
Появление решающих крупных достижений в техническом и социальном ИИ займёт годы. Как сказал Марвин Мински, "умеренно "умеренноинтеллектуальные машины ближайшего будущего обещают только давать нам богатство и комфорт неустанных, послушных и недорогих слуг." Большинство систем, называемых ИИ, не думают и не учатся, они являются только грубой выжимкой из знаний и умений экспертов, сохраненных, упакованных и распространяемых для консультаций.
Но прибудет и подлинный ИИ. Удерживать его вне наших ожиданий означало бы жить в мире фантазии. Ожидать ИИ – ни оптимистично, ни пессимистично: как всегда, оптимизм исследователей – пессимизм технофоба. Если мы не готовимся к их прибытию, системы социального ИИ могли бы поставить серьёзную угрозу: подумайте об ущербе, причиняемом всего лишь человеческим интеллектом террористов и демагогов. Подобным образом системы технического ИИ могли бы дестабилизировать мировой баланс в военной сфере, давая одной стороне неожиданное и огромное преимущество. С надлежащей подготовкой, однако, искусственный интеллект мог бы помочь нам строить будущее, которое работает – для Земли, для людей, и для продвижения интеллекта во вселенную. Глава 12 подсказывает подход как часть более общего вопроса управления трансформацией, которую принесут ассемблеры и ИИ.
Зачем нужно обсуждать опасности сегодня? Потому что уже не слишком рано начать разрабатывать институты, способные иметь дело с такими вопросами. Технический ИИ появляется сегодня и каждое его продвижение вперёд ускорит гонку технологий. Искусственный интеллект – всего лишь одна из многих мощных технологий, которыми мы должны научиться управлять, каждая из которых добавляет что-то к сложной смеси угроз и возможностей.
Глава 6. МИР ВНЕ ЗЕМЛИ
Ту перевернутую чашу мы зовём Небом; под ним, в кишащем курятнике мы бы жили и умирали.
Омар Каям
Новая космическая программа
Космос и усовершенствованная технология
Изобилие
Общество с положительной суммой
ЗЕМЛЯ – лишь маленькая часть мира, а остальная часть мира будет важна для нашего будущего. В терминах энергии, материалов и пространства для роста космос – это почти всё. В прошлом инженерные проекты как правило завершались завоеванием нового пространства. В будущем открытые границы космоса расширят человеческий мир. Успехи в ИИ и нанотехнологии будут играть решающую роль.
Чтобы понять космос как границу, для людей это заняло века. Наши предки когда-то видели ночное небо, как черный купол с крошечными искорками, светом, который посылают боги. Они не могли себе представить космическое путешествие, потому что они даже не знали, что космос существует.
Мы теперь знаем, что космос существует, но немного людей уже понимают его ценность. Едва ли это удивительно. Наши умы и культуры развивались на этой планете, и мы только начали воспринимать идею границы дальше неба.
Только в этом столетии такие мечтательные конструкторы как Герман Оберт и Роберт Годдард показали, что ракеты могли бы достичь космоса. Они были в этом уверены, потому что имели достаточно знаний о топливе, двигателях, емкостях и конструкциях, чтобы вычислить, что могли бы делать многоступенчатые ракеты. Однако в 1921 году в Нью-Йорк Таймз журналист в передовой статье упрекал Годдарда за идею, что ракеты могли бы летать через пространство без воздуха, от которого они бы отталкивались, и не далее как в 1956 году британский Королевский астроном фыркал, что "Космические путешествия – полная чепуха." Это лишь показало, что журналисты, пишущие передовицы и астрономы не теми экспертами, которых надо было спрашивать о космических аппаратах. В 1957 году первый спутник вышел на орбиту Земли, за которым последовал Юрий Гагарин. В 1969 году мир стал свидетелем высадки на Луну.
Однако мы заплатили цену за невежество. Так как пионеры космической технологии испытали недостаток в том, чтобы каким-то образом публично выставить свои доказательства, они были вынуждены утверждать отправные пункты снова и снова ("Да, ракеты будут работать в вакууме … Да, они действительно достигнут орбиты…"). Занятые защитой самых основ полётов в космос, у них было мало времени обсудить их последствия. Таким образом, когда Спутник поразил мир и привёл в замешательство Соединённые Штаты, люди были неподготовлены: на тот момент не было широких дебатов, чтобы сформировать стратегию для космического пространства.
Некоторые из пионеров понимали, что делать: построить космическую станцию и космический корабль многократного использования, затем оттуда отправиться на Луну или на астероиды за ресурсами. Но шум взволнованных политических деятелей быстро потопил их предложения, а американские политические деятели требовали большой, легкой для понимания цели. Таким образом был рожден проект Аполлон, гонка, чтобы высадить американского гражданина в самом близком месте, где можно воткнуть флаг. Проект Аполлон обошел построение космической станции и космического челнока, вместо этого создавая гигантские ракеты, способные достичь Луну одним большим прыжком. Проект был великолепен, он дал ученым некоторую информацию, и он принёс большую отдачу благодаря продвижениям в технологии, но по сути, это был выстрел в холостую. Налогоплательщики это видели, конгрессмены это видели, и космическую программу свернули.
Когда проект Аполлон реализовывался, старые мечты господствовали в общественном мнении, и это были простые, романтичные мечты о заселении других планет. Тогда инструменты робота рассеяли мечту об одетой в джунгли Венере, в действительности оказавшейся духовкой во всю планету яда высокого давления. Они стёрли линии, которые начертили на Марсе земные астрономы, и с ними ушли и каналы, и марсиане. Вместо них оказался Марс кратеров и каньонов и сухой летающей пыли. По направлению к Солнцу от Венеры лежит испеченную скала Меркурия; дальше к звёздам от Марса лежат булыжники и лёд. Планеты варьируются от мёртвых к смертельно опасным, и мечта о новых Землях отступила к удалённым звёздам. Космос казался мёртвой целью.
Новая Космическая Программа
Новая космическая программа возникла из руин старых. Новое поколение защитников темы космоса, инженеров и предпринимателей, теперь стремится сделать космос границей, которой он должен был быть с самого начала – местом для развития и использования, не для пустых политических жестов. они уверены в успехе, потому что развитие космического пространства не требует прорывов в науке или технологии. Зато человеческая раса могла бы завоёвывать космос, применяя технологии двадцатилетней давности, а избегая пустых полётов, мы могли бы вероятно делать это с прибылью. Различная деятельность в космосе не обязательно должна быть дорогой.Рассмотрите высокую стоимость выхода на орбиту сегодня – тысячами долларов за килограмм. Откуда она происходит? Наблюдателю запуска челнока, потрясённому рёвом и напуганному пламенем, ответ кажется очевидным: топливо должно стоить кучу денег. Даже авиалинии платят примерно половину своих операционных издержек за топливо. Ракета напоминает лайнер – она сделана из алюминия и начинена двигателями, системами управления и электроникой – но топливо составляет почти всю её массу, когда она стоит на взлётном поле. Таким образом можно ожидать, что на топливо приходится порядком более половины операционных издержек ракеты. Но это ожидание ошибочно. В полёте на Луну на стоимость топлива, которое было необходимо, чтобы достичь орбиты, приходилось менее чем миллион долларов – несколько долларов за килограмм, отправленный на орбиту, лишь малая доля процента всех затрат. Даже сегодня топливо остаётся незначительной частью стоимости космического полёта.
Почему полёт в космос стоит настолько дороже, чем авиарейс? Отчасти, потому что космический корабль не делается серийно; это вынуждает изготовителей покрывать их затраты на разработку из продаж только нескольких единиц, и делать те немногие единицы вручную по высокой стоимости. Далее, большинство космических кораблей выбрасывается после одного использования, и даже челноки летают только несколько раз в год – их стоимость не может быть распространена на несколько рейсов в день в течение многих лет, в то время как стоимость воздушных лайнеров может. Наконец, затраты космопорта сейчас распределяются только на несколько полётов в месяц, тогда как большие аэропорты могут распределять свои издержки на многие тысячи. Всё это сходится воедино, чтобы сделать полёт в космос обескураживающе дорогим.
Но исследования аэрокосмической компании Боинг (это – люди, которые обеспечили большую часть мира недорогими реактивными транспортными средствами) показывают, что флот, состоящий из челноков действительно многократного использования, на которых летают и которые поддерживаются подобно воздушным лайнерам, снизил бы стоимость выхода на орбиту в 50 раз и более.
Космос предлагает обширные возможности для промышленности. Хорошо известны преимущества спутников связи и наблюдений с орбиты за космическими и земными объектами. Будущие спутники связи будут достаточно мощны, чтобы связываться с ручными станциями на земле, принеся окончательную мобильность в телефонных услугах. Компании уже предпринимают усилия, чтобы извлечь преимущество нулевой гравитации для выполнения тонких процессов сепарации, чтобы делать улучшенные фармацевтические препараты; другие компании планируют выращивать улучшенные электронные кристаллы. За годы до того как ассемблеры вступят в производство материалов, инженеры будут использовать космическую среду, чтобы расширить возможности балк-технологии. Космическая промышленность будет обеспечивать растущий рынок для услуг запуска кораблей, снижая издержки по запуску. Падение издержек по запуску в свою очередь будет стимулировать рост космической промышленности. Ракетный транспорт на земную орбиту наконец станет экономически оправданным.
Космические проектировщики и предприниматели уже смотрят далее земной орбиты на ресурсы солнечной системы. Однако в дальнем космосе ракеты быстро станут слишком дорогим средством транспортировки – они будут сжирать топливо, которое само должно было транспортироваться ракетой в космос. Ракеты на сжигаемом топливе стары как китайские фейерверки, намного старше "флага, усыпанного звёздочками". Они развились по естественным причинам: компактные, мощные и полезные для военных, они могут пробиваться сквозь воздух и противодействовать сильной гравитации. Однако космическим инженерам известны альтернативы.
Транспортным средствам не требуется огромных взрывов энергии, чтобы двигаться через свободный от трения вакуум космоса. Маленькие силы могут медленно и устойчиво разгонять транспортное средство до огромных скоростей. Поскольку энергия имеет массу, солнечный свет, попадающий в тонкое зеркало – солнечный парус, обеспечивает такую силу. Притяжение гравитации Солнца обеспечивает другую силу. Вместе давление света и гравитация могут носить космические корабли в любое место Солнечной системы и обратно. Только жар вблизи Солнца и сопротивление атмосфер планет будут ограничивать путешествия, заставляя паруса избегать эти места.
НАСА изучило солнечные паруса, разработанные, чтобы их везти в космос в ракетах, но они должны быть довольно тяжелы и прочны, чтобы выдержать нагрузку запуска и разворачивания. В конце концов инженеры будут изготавливать паруса в космосе, используя структуры с высоким отношением прочности к массе для поддержки зеркал из тонкой металлической плёнки. Результатом будет "световой парус", высокоэффективный тип солнечного паруса. После ускорения в течение года световой парус может достичь скорости сто километров в секунду, оставляя самые быстрые сегодняшние ракеты далеко позади.
Если вы вообразите сеть графито-волокных нитей, сплетаемую паучью сеть шириной в километры, с промежутками между нитями размером с футбольное поле, вы будете на правильном пути, чтобы представить себе структуру светового паруса. Если вы изобразите промежутки, соединенные тонкими светоотражающими плоскостями из алюминиевой фольги тоньше чем мыльный пузырь, вы будете иметь неплохое представление, как он выглядит: большое количество отражающих поверхностей, прочно связанных друг с другом и образующих обширную слегка колеблющуюся мозаику зеркал. Теперь изобразите груз, висящий на сети как парашютист с парашюта, в то время как центробежные силы держат подвешенные на сети зеркала натянутыми и плоскими в вакууме, и вы получите почти достоверную картину.
Чтобы построить световой парус с помощью балк-технологии, мы должны научиться делать их в космосе; их обширные отражатели будут слишком тонки, чтобы пережить запуск корабля в космос и разворачивание. Нам придётся строить структур каркаса, производить тонкую плёнку отражателей, и использовать удалённо управляемые манипуляторы в космосе. Но проектировщики космических программ уже намереваются овладеть созданием конструкций, производством и робототехникой для других космических приложений. Если мы построим световой парус в начале космического развития, в этом начинании будут использоваться эти умения и при этом не будет требоваться запуск в космос большого количества материала. Хотя каркас и будет занимать огромную площадь, он (вместе с материалами для большого количества парусов) будет достаточно лёгок, чтобы вывести его на орбиту за один или два полёта космического челнока.
Средства производства паруса произведут паруса дешево. Паруса, если их один раз построить, использовать будет дёшево: у них будет немного критических движущихся частей, небольшая масса, и нулевое потребление топлива. Они будут крайне сильно отличаться от ракет по форме, функции и стоимости эксплуатации. На самом деле вычисления подсказывают, что издержки будут отличаться в пользу световых парусов приблизительно в тысячу раз.
Сегодня большая часть людей рассматривает остальную часть солнечной системы как огромную и недоступную. Она и правда обширна; также как и Земле, будут требоваться месяцы, чтобы сплавать с парусом туда и обратно. Однако её очевидная недоступность меньше относится к расстоянию, чем к стоимости перемещения с помощью ракет.
Световые паруса смогут преодолеть барьер стоимости, открывая дверь в Солнечную систему. Световые паруса будет делать другие планеты более достижимыми, но это не сделает планеты намного более полезными: они останутся смертоносными пустынями. Гравитация планет будет препятствовать световым парусам спускаться на их поверхность и будет препятствовать развитию промышленности на их поверхности. Вращающиеся космические станции могут имитировать гравитацию, если это необходимо, но привязанная к планете станция избежать её не способна. Что ещё хуже, атмосферы планет блокируют солнечную энергию, распространяют пыль, подвергают металл коррозии, нагревают холодильники, охлаждают печи и сдувают все вещи. Даже безвоздушный Марс вращается, создавая препятствие для солнечного света в течение половины времени, и имеет достаточно гравитации, чтобы почти полностью задерживать солнечный свет. Световые паруса быстры и могут работать без устали, но не прочны.
Огромная и непреходящая ценность космоса находится в его запасах вещества, энергии и пространства. Планеты занимают место и задерживают энергию. Материальные ресурсы, которые они располагают, размещены неудобно. Астероиды, напротив, – это летающие горы ресурсов, которые имеют орбиты, проходящие через всю солнечную систему. Некоторые пересекаются с орбитой Земли; некоторые даже столкнулись с Землей, оставив на ней кратеры. Разработка астероидов на полезные ископаемые выглядит реальной. Нам могут понадобиться ревущие ракеты, чтобы выводить что-то в космос, но метеориты доказывают, что целые горы могут сваливаться из космоса, и, подобно космическим челнокам, объекты, падающие из космоса, не обязательно сгорают по пути вниз. Отправка посылок с материалами с астероидов на Землю с приземлением на соляных отмелях будет стоить немного.
Даже маленькие астероиды велики в человеческих понятиях: они содержат миллиарды тонн ресурсов. Некоторые астероиды содержат воду и вещество, похожее на нефтяной сланец. Некоторые состоят просто из обычного камня. Некоторые содержат металл, содержащий редкоземельные элементы, элементы, которые погрузились так глубоко, что их трудно достать, очень давно, в период формирования металлического ядра Земли: эта сталь из метеоритов – прочный, стойкий сплав железа, никеля и кобальта, обладает значительным содержанием металлов платиновой группы и золота. Кусок шириной в километр этого материала (а их много), содержит драгоценных металлов стоимостью на несколько триллионов долларов, вперемешку с таким количеством никеля и кобальта, чтобы обеспечить земную промышленность на много лет.
Солнце заливает космос легко собираемой энергией. Каркас размером в квадратный километр, содержащий отражатели из металлической плёнки, соберет более чем миллиард ватт солнечного света, там нет ни облаков, ни ночи. В невозмутимости космоса, где не бывает погодных явлений, тончайший коллектор будет прочен как дамба гидроэлектростанции. Так как Солнце выделяет столько же энергии за микросекунду, сколько всё человечество сейчас использует за год, энергия ещё на протяжении некоторого времени не будет ограниченным ресурсом.
Наконец, сам космос предлагает пространство для жизни. Когда-то люди понимали жизнь в космосе как жизнь на планетах. Они воображали куполообразные города, построенные на планетах, мертвые планеты, медленно преобразуемые в планеты, подобные Земле, и планеты, похожие на Землю, до которых долетают за годы звёздных полётов. Но планета – это как покупка комплекта товаров – обычно они предлагают не ту гравитацию, атмосферу, продолжительность дня и местоположение.