Кросспост в http://community.livejournal.com/ru_cosmos/600844.html и в http://community.livejournal.com/ru_transhuman/202247.html
Довольно часто встречаются высказывания, что космонавтика сейчас не несет значительных и очевидных выгод для NBIC-технологий, а потому не приоритетна. Далее представлен сценарий, показывающий обратное. По этому сценарию, космонавтика может на 10-20 лет приблизить прорыв типа Сингулярности. Что может спасти от смерти сотни миллионов людей, возможно и вас в том числе.
Данный сценарий подразумевает автоматизированную колонизацию Луны с построением лунной промышленности. Вся промышленность Земли обладает свойством самовоспроизводства. Для построения самовоспроизводимой лунной промышленности нужно как можно сильнее уменьшить размеры и массу оборудования, чтобы его можно было транспортировать на Луну. Насколько это сложная задача? Гипотетические нанороботы имеют размер менее кубического сантиметра. На Луну можно было бы доставить 1000 тонн оборудования. По весу это всего три Международные Космические Станции. Итого, минимальная самовопроизводимая промышленность может быть как минимум на шесть-девять порядков больше гипотетического наноробота, что реализовать значительно проще наноробота.
Допустим, такая промышленность создана и запущена на Луну, развернута и начинает производство с целью дальнейшего расширения производства. Пусть срок удвоения массы и производительности промышленности – около полугода. Тогда за 10-20 лет промышленность может покрыть солнечными батареями всю поверхность Луны и приступить к следующему этапу – научно-технологической эксплуатации Луны.
Эксплуатация подразумевает построение максимально большого количества процессоров, которое сможет работать на доступной солнечной энергии. Сколько электроэнергии теоретически доступно на Луне? Давайте сравним с Землей. Радиус Луны – около 1750 км, Земли – около 6400 км. Итого, площадь поверхности Луны примерно в 13 раз меньше. Но из-за отсутствия атмосферы, плотность потока солнечной энергии на Луне в несколько раз больше, чем в среднем по Земле http://ru.wikipedia.org/wiki/Солнечная_энергетика. За счет отсутствия водной поверхности, Луна получает примерно столько же солнечной энергии, сколько вся суша Земли. Но люди используют намного меньше энергии, чем поступает на Землю от Солнца. Например, в год http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_energy на Землю поступает 3 850 000 Екзаджоулей солнечной энергии, потребляется человечеством энергии всех видов около 490, а в виде электричества – лишь около 60 Екзаджоулей. Пусть на Луне будет использоваться 1000 000 Экзаджоулей электроэнергии в год – это в 15 000 раз больше, чем потребляют электроэнергии люди.
Далее можно подумать о доле электроэнергии, которая тратится людьми на вычисления. Это менее 10%. Можно принять, что данное соотношение не изменится – так как на Луне также нужно будет постоянно перестраивать промышленность, переплавлять процессоры в новые модели.
Человечество для научных вычислений использует менее 5% доступных вычислительных мощностей. Итого: 15 000-кратное превосходство по электроэнергии * 20кратное превосходство по целевому применению компьютеров = увеличение научно-исследовательских вычислительных возможностей человечества примерно в 300 000 раз. При непрекращающемся действии закона Мура, при скорости удвоения вычислительной мощности, равной 1.25 года, и при работе на Луне моделей компьютеров, примерно соответствующим земному соотношению энергоэффективности, человечеству понадобится более 20 лет, чтобы получить тот уровень вычислительных мощностей, который мог бы быть доступен на Луне уже сейчас. Такие гигантские вычислительные мощности пригодились бы в биологии, вычислительной химии/физике/инженерном деле/нанотехнологиях, для исследования и моделирования человеческого мозга, для отработки моделей ИИ, для запуска генетических алгоритмов по эволюционному отбору лучших алгоритмов в любой области (хотя бы в области того же ИИ). Например, разработчики http://ru.wikipedia.org/wiki/Blue_Brain_Project утверждают, что их суперкомпьютер сможет моделировать человеческий интеллект лишь после 2018 года. А сейчас можно было бы моделировать уже сотни человеческих интеллектов. Это все с высокой долей вероятности дало бы ускорения по NBI, незатронутой оставалось бы только область Cogno. Высокая вероятность прорыва в любой из NBI дало бы отдачу и в C. Такие гигантские вычислительные мощности можно было бы использовать и в других проектах. От рендеринга фильмов, которые длятся часами, до архивирования гор информации с земли – например, данных видеонаблюдения.
Насколько сложно создать все необходимое оборудование для пересылки на Луну? Для этого нужно учесть:
0) Данный проект не сложнее, чем вся космонавтика до того. На заре становления космонавтики люди чертили трехмерные устройства на двухмерной бумаге без возможности быстрой отмены, без контроля пересечений и без цифрового моделирования прочности, без автоматического сохранения промежуточных версий чертежей, без обмена информацией по сети. Не было Автокадов и других САПР, не были разработаны новые материалы, не были исследованы действия солнечной радиации на материалы, не был известен состав лунного грунта, не были отработаны солнечные батареи, не были отработаны средства дальней космической связи, не были отработаны системы космической навигации, не были отработаны автоматизированные роботы и т. п. и т. д.
0) Данный проект не сложнее, чем вся космонавтика до того. На заре становления космонавтики люди чертили трехмерные устройства на двухмерной бумаге без возможности быстрой отмены, без контроля пересечений и без цифрового моделирования прочности, без автоматического сохранения промежуточных версий чертежей, без обмена информацией по сети. Не было Автокадов и других САПР, не были разработаны новые материалы, не были исследованы действия солнечной радиации на материалы, не был известен состав лунного грунта, не были отработаны солнечные батареи, не были отработаны средства дальней космической связи, не были отработаны системы космической навигации, не были отработаны автоматизированные роботы и т. п. и т. д.
1) Доступность специалистов. Большую часть работ могли бы производить специалисты, почти бесполезные для обычных NBIC. Например, какой-нибудь Институт Сварки, специалисты по металлообработке, специалисты по другой неорганической химии, специалисты по сопромату и т. п. Те специалисты, которых в СССР было в избытке, и которые затем переквалифицировались в продавцов ширпотреба.
2) на Земле одновременно разрабатываются, создаются, внедряются и эксплуатируются многие копии производств – например, производства многих моделей легковых автомобилей, многих моделей тракторов, грузовиков, умножить на производства в нескольких странах, умножить на разные фирмы внутри одной страны. Для Луны можно было бы обойтись лишь однократным дублированием (для сохранения некоторой конкуренции). Это значительно удешевляет задачу и высвобождает громадное количество специалистов и ресурсов.
3) На Земле производства вынуждены непрерывно бороться за каждый процент эффективности и прибыльности – ради выживания в конкурентной борьбе. Простейшие схемы, как правило, давно испробованы – и идет борьба сложнейших устройств, дорогих в разработке. Для Луны, первые версии промышленности можно создавать с менее строгими требованиями по эффективности, сложности и т. п., за счет чего будет выигрыш во времени разработки, в стоимости разработки и эксплуатации, и при снижении рисков.
4) Хотя Луна выдвигает множество условий, отсутствующих на Земле, также множество ограничений ослабевают. От экологических и акустических до условий прочности.
5) развертывание производства и выход на самодостаточность – поэтапные. Сначала на Луну поставляется производство самых материало- и энергозатратных продуктов, затем, по мере расширения производства, можно повышать специализацию, усложнять его. Так, скорее всего, собственно микропроцессорное производство будет налажено одним из последних – после получения солнечных батарей, обработки металла и создания электродвигателей. Такая очередность дает экономию.
6) Слаженность производства. Для примера рассмотрим современные игровые приставки. Playstation 3 вышла в 2006м году. Компьютерные видеокарты за это время ускорялись в 2 раза каждый год (по данным AMD). То есть, их скорость выросла примерно в 16 раз. То же самое можно сказать про объемы компьютерной памяти. Современные компьютеры располагают 4 Гб ОП, а не 256 Мб, как Playstation 3. Но по качеству графики, компьютерные игры догнали консольные лишь сейчас. В чем же дело? Производители приставочных игр могут оптимизировать свои программы до последнего байта в каждой сцене. А производители игр для ПК должны учитывать самые разные конфигурации. А за такую универсальность надо платить. Промышленность на Луне может быть крайне специализированной, а потому простой в разработке. Ей не нужно уметь строить самолеты, подводные лодки, унитазы, шить одежду и выпускать человеческие мониторы. Не нужно уметь быстро перенастраивать производство с солнечных батарей на что-то еще.
7) Радиация, пагубно влияющая на процессоры, не является непреодолимой проблемой. Кроме стандартной для серверов коррекции ошибок на лету, компьютеры можно глубоко закапывать. Давление грунта на той же глубине на Луне меньше, чем на Земле. Возникает проблема отвода тепловой энергии с глубины. Это может быть циркулирующая жидкость или газ. Но на поверхности ведь все заняли солнечные батареи? Не обязательно. В областях, далеких от экватора, не вся поверхность занята солнечными батареями. А с экваториальных областей, электроэнергию можно передавать на неосвещенную сторону Луны, где тепло будет очень эффективно рассеиваться в космос. С учетом сверхнизкой температуры на теневой стороне, передавать ток можно через сверхпроводники. И не забывайте, что Луна намного меньше Земли. Еще один метод экономии – произвести на Луне процессоров в несколько раз больше, чем доступно для них электроэнергии, за счет чего всю электроэнергию смогут потребить компьютеры, расположенные сравнительно близко к освещенной стороне Луны. Другой вариант – перемещать все или некоторые процессоры вслед за движением Солнца. Для этого даже на экваторе нужна небольшая скорость – (2*3.14*1700 км)/(30 дней*24 часов)=15 км/час. Перемещение в условии меньшего притяжения и отсутствия атмосферы эффективнее, чем на Земле.
8) Стоимость. Для сравнения: гипотетические бывшие пилотируемые полеты на Луну стоили «135 миллиардов в долларах 2005 года» http://ru.wikipedia.org/wiki/Аполлон_(программа). Годовой военный бюджет США – более $500 млрд. Отстегнуть половину – за несколько лет будет значительная сумма. Почему программа «Аполлон» была такой дорогой? В немалой степени из-за разработки новой ракеты. Нужна была новая большая ракета, потому что:
а) не были отработаны технологии стыковки в космосе (в данном случае их заменит стыковка на лунной поверхности)
б) необходимость вернуть людей с грузом на Землю
в) несколько людей задают большие размеры – системы обеспечения, место для жизни и т. п.
В данном случае можно использовать уже существующие надежные и дешевые ракеты, например, Союзы. Можно лишь ускорить и удешевить их выпуск, еще более автоматизировав их сборку.
9) Управление – в основном автоматическое, а также – с Земли.
Это было 40 лет назад. Компьютеры были в триллион раз медленнее.
Для самых часто повторяющихся процессов, для самых отработанных – автоматика. Для редко повторяющихся и сложно автоматизируемых – человек. Редкая повторяемость требует меньшего количества людей (основную часть времени занимают часто повторяющиеся процессы). Автоматика может лишь отключать производство при обнаружении аварийной ситуации и ожидать вмешательства людей.
10) Задержка передачи данных. Для большинства результатов научных вычислений, которые длятся часами, двухсекундная задержка в передаче данных незначительна. Пропускная способность – также.
11) Изменение освещенности Луны может сильно повлиять на земные биологические процессы. Можно построить специализированные зеркала, которые вместо рассеянного света будут концентрировано перенаправлять часть солнечного света на Землю. По прикидкам – несколько процентов от получаемого Луной.
12) После реализации второго этапа – начало промышленной и научной эксплуатации – на Луне можно начинать осуществлять следующие этапы. Построить большие горы и строения (меньше гравитация + нет ветра – большие возможные размеры), которые будут содержать солнечные батареи и выполнять двоякую роль. Увеличивать выработку электроэнергии за счет увеличения площади Луны, и за счет раскрытия-закрытия солнечных батарей – ускорять вращение Луны. Это ускорение будет незаметным на первых порах, но очень важно для массового запуска грузов на орбиту.
13) Построение электромеханической разгонной трассы, и начало массового вывода вещества на орбиту. Основной плюс – можно значительно увеличить полщадь солнечных батарей, еще на порядок-второй увеличить количество доступных вычислений за сравнительно короткое время. Приблизить некоторые вычислительные мощности к Земле, удешевить и интенсифицировать обмен информацией с Землей. Для этого не нужны сверхтехнологии. Не сильно отличающиеся от тех, при помощи которых колонизирована Луна.
14) Построение технологического пояса вокруг Земли. Оптимизация земного климата. В Сахаре так жарко, что там ничего не растет. Прекрасно: создаем над Сахарой затемнение, а освободившуюся квоту теплового и светового потока перенаправляем на Россию, Аляску и другие территории. Производительность биосферы в этих странах резко возрастает. Если днем излишне жарко – можно немного затемнить территорию. Нигде нету больше жары и засухи – не только уничтожающей посевы, но даже просто некомфортной. Можно только изредка повышать температуру для тренировки. Зимой, напротив – нигде нету запредельных холодов. Урожаи гарантировано не пропадут. В странах типа России урожайность можно повысить до европейского уровня. Страны типа Израиля превращаются из засушливых в нормальные. Так как над южным и северными полюсами итак ничего не растет, то им можно либо вообще перекрыть поступление света, чтобы использовать квоту где-то в другом месте, либо сделать нормальный климат. В результате, можно было бы безболезненно повысить количество населения Земли на порядок, что дало бы большее количество ученых и ускорение НТП.
15) Такой технологический пояс – защита от астероидов и сильных солнечных вспышек, которые могут повредить Земле.
16) Оптимизация образования дождей. Большая часть дождей на Земле выпадает в океанах, а не на суше. Что можно сделать: охладить океан на несколько градусов, зато продлить дни около берегов (например, Северного Ледовитого), чтобы получать больше дождей на суше при том же тепловом потоке.
17) За счет возможности концентрировать солнечную энергию, и передавать ее из космоса разными способами (не обязательно видимым светом), можно ускорить масштабные технологические проекты. От мелких проектов типа недостроенных каналов ( http://ru.wikipedia.org/wiki/Тайский_канал ) до более масштабных типа трансматериковых железных дорог (http://pda.warandpeace.ru/ru/news/view/36485/ ) и до самых масштабных по формированию материков.
18) Зачем формировать новые материки?
а) Оптимизация климата. В страны типа Узбекистана дожди не доходят, из-за чего там возникают нешуточные политические конфликты, уже сейчас приводящие к транспортной блокаде некоторых стран типа Таджикистана (гугл site:warandpeace.ru таджикистан узбекистан вода), и в других странах тоже (http://www.warandpeace.ru/ru/analysis/vprint/43367/). Искусственные материки оптимального размера могут решить эту проблему.
б) Увеличение площади суши. За счет такой оптимизации и чередования суши с водой, можно будет получить то же удельное количество дождей на большей территории.
в) Научные исследования и добыча полезных ископаемых. За время транспортировки больших объемов вещества самые ценное будет извлекаться и оставаться в обороте.
