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biológico de la reproducción
la Uno mismo-réplica es cualquier proceso por el cual una cosa pudiera hacer una copia de sí mismo. Las células biológicas dadas ambientes convenientes, se reproducen por la división de célula . Durante la división de célula, la DNA se repliega y se puede transmitir al descendiente durante la reproducción . Los virus biológicos pueden reproducirse, pero solamente requisando la maquinaria reproductiva de células con un proceso de la infección. Los virus de computadora se reproducen usar el soporte físico y el software ya presentes en las computadoras. El Memes se reproduce usar la mente humana y cultiva como su maquinaria reproductiva.
Descripción
Teoría
La investigación temprana por el John Von Neumann estableció que una forma común de un Replicator tiene varias piezas:Un genoma, un acuerdo, representación generalmente error-resistente del algoritmo almacenado de los replicator. Biológico, ésta es la DNA .
Un sistema especializado de mecanismos para copiar y para reparar el genoma, usar los recursos recolectados por el cuerpo. Biológico, éste es algo como el Transcriptase .
Un cuerpo, que recolecta recursos y energía, e interpreta un algoritmo almacenado . Biológico, éstos son los ribosomas
Las excepciones a este patrón son posibles. Por ejemplo, los científicos han construido con éxito el ARN que se copia en un " environment" ésa es una solución de los monómeros y del transcriptase del ARN. En este caso, el cuerpo es el genoma, y los mecanismos especializados de la copia son externos.
Sin embargo, el caso posible más simple es que solamente existe un genoma. Sin una cierta especificación de los pasos de uno mismo-reproducción, un sistema del genoma-solamente es probablemente mejor caracterizado como algo como un cristal .
Clases de uno mismo-réplica
La investigación reciente ha comenzado a categorizar los replicators, basados a menudo en la cantidad de ayuda que requieren.Los replicators naturales del
tienen todos o la mayor parte de su diseño de fuentes no humanas. Tales sistemas incluyen formas de vida natural.
Los replicators autotróficos pueden reproducirse " en el wild". Minan sus propios materiales. Se conjetura que los replicators autotróficos no biológicos se podrían diseñar por los seres humanos, y podría aceptar fácilmente las especificaciones para los productos humanos.
los sistemas Uno mismo-reproductivos son los sistemas conjeturados que producirían copias de sí mismos de las materias de base industriales tales como barra y alambre de metal.
los sistemas de Uno mismo-junta montan copias de sí mismos de piezas finished, entregadas. Los ejemplos simples de tales sistemas se han demostrado en la escala macra.
El espacio del diseño para los replicators de la máquina es muy amplio. Un estudio comprensivo hasta la fecha por el Roberto Freitas y el Rafael Merkle ha identificado 137 dimensiones del diseño agrupadas en las categorías separadas una docena, incluyendo: (1) control de la réplica, (2) información de la réplica, (3) substrato de la réplica, (4) estructura de Replicator, (5) piezas de la voz pasiva, (6) subunidades del Active, (7) energética de Replicator, (8) cinemática de Replicator, (9) proceso de la réplica, (10) funcionamiento de Replicator, (11) estructura de producto, y (12) Evolvability.
Un programa de computadora de uno mismo-reproducción
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Quine (computación)
En el de informática un programa de computadora de uno mismo-reproducción es un programa de computadora que, cuando está ejecutado, hace salir su propio código. Esto también se llama un quine . Aquí está un programa del ejemplo en el lenguaje de programación del pitón:
a='a=%s;`de la impresión el a%% un `'; `de la impresión el a% un `
Un acercamiento más trivial es escribir un programa que haga una copia de cualquier corriente de los datos a los cuales se dirige, y después la dirija en sí mismo. En este caso el programa se trata como ambos código ejecutable, y como los datos que se manipularán.
Este acercamiento es común en la mayoría de los sistemas de uno mismo-repliegue, incluyendo vida biológica, y es más simple en que no requiere el programa contener una descripción completa de sí mismo.
En muchos lenguajes de programación un programa vacío sigue siendo un programa legal, que ejecuta sin producir errores o ninguna otra salida. La salida es así igual que el código fuente, así que el programa uno mismo-se está reproduciendo trivial.
Uno mismo-repliegue del embaldosado
En la geometría un embaldosado de uno mismo-repliegue es un patrón del embaldosado en el cual varios azulejos congruentes se pueden ensamblar juntos para formar un azulejo más grande que sea similar a la original. Éste es un aspecto del campo del estudio conocido como Tessellation . El " sphinx" El Hexiamond es el único de uno mismo-repliegue sabido Pentagon . Por ejemplo, cuatro tales pentágonos cóncavos se pueden ensamblar juntos para hacer uno con dos veces las dimensiones. Golomb acuñó los reptiles término para los embaldosados de uno mismo-repliegue.
Usos
Es una meta de largo plazo de algunas ciencias de ingeniería para alcanzar un clanking el replicator, un dispositivo material que pueda uno mismo-repliegue. La razón generalmente es alcanzar un bajo costo por artículo mientras que conserva la utilidad de un bueno manufacturado. Muchas autoridades dicen que en el límite, el coste de uno mismo-replegar artículos debe acercarse al coste-por-peso de madera o de otras sustancias biológicas, porque la uno mismo-réplica evita los costes del trabajo, capital y de la distribución en los productos manufacturados convencional.Un replicator artificial completamente nuevo es una meta a corto plazo razonable. Un estudio de la NASA puso recientemente la complejidad de un Clanking el replicator en aproximadamente la CPU del Pentium 4 de s de Intel de un '. Es decir, la tecnología es realizable con un grupo relativamente pequeño de la ingeniería en un de escala de tiempo comercial razonable en un coste razonable.
Dado actual el gran interés en biotecnología y los niveles del financiamiento en ese campo, las tentativas de explotar la capacidad replicativa de células existentes son oportunas, y pueden llevar fácilmente a las penetraciones y a los avances significativos.
Una variación de la réplica del uno mismo es de importancia práctica en la construcción del recopilador, en donde un problema similar del pollo y del huevo ocurre como en la réplica natural del uno mismo. Un recopilador (fenotipo ) puede ser aplicado en propio código fuente (genotipo ) que produce el recopilador sí mismo del recopilador. Durante el desarrollo del recopilador, ( transformado) una fuente modificada se utiliza para crear la generación siguiente del recopilador. Este proceso diferencia de la uno mismo-réplica natural en que el proceso es dirigido por un ingeniero, no por el tema sí mismo.
Uno mismo-réplica mecánica
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Uno mismo-repliegue de la máquina
Una meta importante en el campo de robustezas es la uno mismo-réplica de máquinas. Una máquina de Uno mismo-repliegue se conoce como " máquina de von Neumann, " aunque este término es ambiguo pues también refiere a una arquitectura de computadora también inventada por John Von Neumann. Puesto que todas las robustezas (por lo menos en tiempos modernos) tienen un número justo de las mismas características, una robusteza de uno mismo-repliegue (o posiblemente una colmena de robustezas) necesitaría hacer el siguiente:
obtiene los materiales de construcción
Nuevas piezas de la fabricación
Proporcionar una fuente de energía constante
Programar a nuevos miembros
No se ha construido a ninguÌn tal uno mismo-replicator completamente capaz todavía, aunque los sistemas capaces de una uno mismo-asamblea mucho más limitada bajo condiciones controladas se han demostrado.
En una escala nana, los ensambladores que pudo también ser diseñado uno mismo-repliegan bajo su propia energía. Esto, alternadamente, ha dado lugar al " " gris de las sustancias pegajosas ; versión del Armageddon, según lo ofrecido en las novelas tales de la ciencia ficción como la floración, la presa, y la repetición .
El instituto de la previsión ha publicado las pautas para los investigadores en uno mismo-réplica mecánica. Las pautas recomiendan que los investigadores utilizan varias técnicas específicas para evitar que los replicators mecánicos salgan del control, tal como usar una arquitectura de la difusión.
Para un artículo detallado sobre la reproducción mecánica como se relaciona con la edad industrial ver la producción en masa .
Campos que implican el estudio de la uno mismo-réplica
La mayor parte de la investigación ha ocurrido en algunas áreas:La biología estudia la réplica y replicators naturales, y su interacción. Éstas pueden ser una guía importante para evitar dificultades del diseño en maquinaria de uno mismo-repliegue.
El Memetics estudia ideas y cómo propagan en cultura humana. Memes requiere solamente pequeñas cantidades de material, y por lo tanto tiene semejanzas teóricas a los virus y se describe a menudo como viral.
La nanotecnologÃa o más exacto, la nanotecnologÃa molecular se refiere a hacer los ensambladores nanos de la escala de . Sin uno mismo-réplica, los costes del capital y de montaje de máquinas moleculares llegan a ser imposible grandes.
Recursos del espacio: La NASA ha patrocinado un número de estudios del proyecto para desarrollar el uno mismo-repliegue de mecanismos a los recursos del espacio de la mina. La mayor parte de estos diseños incluyen la maquinaria controlada por ordenador que se copia.
Seguridad de computadora : Muchos problemas de seguridad de la computadora son causados por los programas de computadora de uno mismo-reproducción que infectan las computadoras - gusanos de la computadora y virus de computadora
En la computación paralela, tarda un tiempo largo para cargar manualmente un nuevo programa en cada nodo de un racimo grande de la computadora o del sistema de la computación distribuida . Los nuevos programas automáticamente cargados usar los agentes móviles pueden ahorrar al administrador de sistema mucho tiempo y dar a usuarios sus resultados mucho más aprisa, mientras no salgan de control.
Uno mismo-réplica en industria
Exploración y fabricación de espacio
La meta de la uno mismo-réplica en sistemas de espacio es explotar granes cantidades de materia con un Massachusetts bajo del lanzamiento por ejemplo, una máquina de uno mismo-repliegue autotrófica podría cubrir una luna o un planeta con las células solares, y emite la energía a la tierra usar microondas. Una vez que es in place, la misma maquinaria que se construyó podría también producir las materias primas o los objetos manufacturados, incluyendo los sistemas de transporte para enviar los productos. El otro modelo de la máquina de uno mismo-repliegue se copiaría a través de la galaxia, devolviendo la información.Generalmente puesto que estos sistemas son autotróficos, son los replicators sabidos más difíciles y más complejos. Son también probablemente los más peligrosos, porque no requieren ninguna entradas de seres humanos para reproducirse.
Un estudio teórico clásico de replicators en espacio es el estudio el an o 80 de la NASA de replicators clanking autotróficos, corregido por el Roberto Freitas .
Mucho del estudio del proyecto fue referido a un sistema químico simple, flexible para procesar el regolito lunar, y a las diferencias entre el cociente de los elementos necesarios por el replicator, y los cocientes disponibles en regolito. El elemento limitador era la clorina, un elemento esencial para procesar el regolito para el aluminio . La clorina es muy rara en regolito lunar, y un índice substancialmente más rápido de reproducción podría ser asegurado importando cantidades modestas.
El diseño de la referencia especificó los pequeños carros eléctricos controlados por ordenador que funcionaban en los carriles. Cada carro podía tener una mano simple o una pequeña pala de la niveladora, formando una robusteza básica .
La energía sería proporcionada por un " canopy" de las células solares apoyadas en pilares. La otra maquinaria podía funcionar debajo del pabellón.
Un " " de la robusteza del bastidor ; utilizaría un brazo robótico con algunas herramientas sculpting para hacer que el enyesa moldes del que los moldes del yeso de son fáciles de hacer, y hacen partes exactas con buenos finales superficiales. La robusteza entonces echaría la mayor parte de las partes de la roca fundida non-conductive (basalto ) o de los metales purificados. Un horno eléctrico derritió los materiales.
Un " especulativo, más complejo; factory" de la viruta; fue especificado para producir la computadora y los sistemas electrónicos, pero los diseñadores también dijeron que puede ser que demuestre práctico enviar las virutas de la tierra como si fueran " vitamins".
Fabricación molecular
El Nanotechnologists particularmente cree que su trabajo no podrá probablemente alcanzar un estado de la madurez hasta que los seres humanos diseñen a ensamblador de uno mismo-repliegue de las dimensiones del nanómetro .Estos sistemas son substancialmente más simples que sistemas autotróficos, porque se proporcionan materias de base purificadas y energía. No tienen que reproducirlos. Esta distinción está en la raíz de algo de la controversia sobre si la fabricación molecular es posible o no. Muchas autoridades que la encuentran imposible están citando claramente las fuentes para los sistemas de uno mismo-repliegue autotróficos complejos. Muchas de las autoridades que la encuentran posible están citando claramente las fuentes para sistemas de uno mismo-junta mucho más simples, se han demostrado que. Mientras tanto, un LEGO - la robusteza autónoma construida capaz de seguir una pista preestablecida y de montar una copia exacta de sí mismo, a partir de cuatro externo-proporcionó componentes, fue demostrada experimental en 2003.
Simplemente el aprovechamiento de las capacidades replicativas de células existentes es escaso, debido a limitaciones en curso de biosíntesis de la proteína (también ver el listado para el ARN ). Se requiere qué es el diseño racional de un replicator enteramente nuevo con una gama mucho más amplia de las capacidades de la síntesis.
Para una discusión de otras bases químicas para los sistemas de uno mismo-repliegue hipotéticos, ver la bioquímica alternativa .
Asamblea industrial
Ver también
Vida artificialAstrochicken
Autopoiesis
Sistema complejo
Réplica de la DNA
Vida
Robusteza
Fabricación del espacio
Constructor universal
Virus
Máquina de Von Neumann
Uno mismo reconfigurable
Principio Anthropic final
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