Merhaba



Tasarımlarımız etrafımızda yaşayan sistemlerden çok daha farklı olacaksa yaklaşımımız ne olmalıdır? Kendini kopyalayan yapay sistemler üzerine ilk çalışma von Neumann tarafından 1940'larda yapıldı. 1980'de NASA'nın bir çalışmasının da katkısı olan sonraki çalışma von Neumann'ın temel görüşlerini doğruladı ve genişletti. Drexler tarafından yapılan daha yakın bir çalışma ile moleküler ölçekteki sistemler üzerindeki bu konsept akım ve uygulama sürdü.

Kendini kopyalayan sistemlerin aşırı bir gereksinimleri yoktur. "Kendini kopyalayan sistemler"in en basit örneği aşağıdaki bir satırlık C programıdır. Çalıştırıldığında kendisini belirli bir çıkış olarak yazar:

main(){char q=34,n=10,*a="main(){char q=34,n=10,*a=%c%s%c;printf(a,q,a,q,n);}%c";printf( a,q,a,q,n);}

Diğer 'kopyalayan' sistemlerin kendini kopyalamaya gerekmez. Bu en iyi tasvir eden bir yüzeyi inşa eden basit bir <u>eksponensiyal toplama</u> işlemidir. Bu işlem yüzey tamamen kaplanana kadar sağlanır, ancak geniş bir kopyalama desteği altyapısı gerekir. Bu, kopyalama işleminin başarılı olmasının garantisi için biyolojik kendini kopyalamanın tam zıttıdır.

Aşağıdaki tablo birkaç sistemin tasarım kompleksitesini gösterir.

Kendini kopyalayan sistemlerin kompleksitesi (bit):

Von Neumann'ın evrensel tasarımı ~500,000
Internet solucanı (Robert Morris, Jr., 1988) ~500,000
Mycoplasma genitalium 1,160,140
E. Coli 9,278,442
Drexler'ın toplayıcısı ~100,000,000
İnsan ~6,400,000,000
NASA Ay'a Seyahat Aracı 100,000,000,000 üstü


İnternet solucanının C kaynak kodunda bit sayısı olarak kompleksitesini yaklaşık olarak ölçmek kolaydır. Biyolojik sistemler için kompleksite DNA'daki temel çiftlerin sayısını 2 ile çarparak bulunur. İnsan için, haploid çiftlerinin sayısı, diploid'e tercih edilen sistemdir. NASA için 'Uzay Görevleri İleri Otomasyonu' önerilmiştir.

'Mycoplasma genitalium' kimyasal bir ortamda yaşayabilen iyi tanımlanmış en basit doğal sistemdir. Genomik kompleksitesi 1.160.140 bit (TIGR ile sayılmış 580.070 temel çifttin ikizi), bu bir disketin tam kapasitesinin yaklaşık onda biri olan 150 kilobayttan daha azdır. TIGR, basit bir yaşayan sistem için gereken gen sayısını minimuma düşürme Minimal Genom Projesi'ni destekler. Virüsler yaşayan bir sisteme enfekte olmak için en basit yapı iken ek moleküler yapıların desteğine gereksinirler. Bu nedenle tablonun dışında tutulmuşlardır.

Bu verilerden edinebilecek temek sonuç kendini kopyalayan sistemler ile basit tasarımların her ikisinin de iyi tasarımlanmış olmasıdır. Bu derece kompleks sistemlerinin tasarımı için önemli mühendislik çalışmaları gerekir, ancak bu kompleksite böyle sistemlerin inşasında kullanılan bilgisayar, uçak, v.s araçlardan daha büyük olmamalıdır.

Son bir nokta: bir sistem kendini kopyalayabilmeli ama diğer yapılar için hoş olmayacak ve kullanışsız olacak kadar çok fazla değil. Amaç düşük maliyetli, uyumlu ve geniş bir moleküler çevrede çalışabilecek yeniden programlanabilir kendini kopyalayan sistemler üretmektir. Bu ekonomik olarak çok geniş yelpazede ürünler üretilmesini sağlayacaktır.
Kompleks Bir Yapıda Fonksiyon Sistemleri

Eğer yapay kendini kopyalayan sistemler yanlızca dikkatlice kontrol edilen yapay yapılarda bir fonksiyon olarak bulunacaksa, insan vücudu ya da aynı karmaşıklık seviyesindeki kadar kompleks yapılarda nanoteknoloji uygulamalarını nasıl geliştirebiliriz?

Kendini kopyalayan sistemler düşük maliyet için bir anahtar iken, böyle sistem fonksiyonlarına dış dünyada gerek yoktur. Bunun yerine, kullanılacakları yere taşınarak yapay ve kontrol edilen basit bir yapı ve kaba olarak üretilebilir. İnsan vücudunda operasyon yapmak üzere tasarlanmış tıbbi araçlar kendini kopyalamazlar: onları kontrollü bir ortamda üretebiliriz ve sonra gerektiğinde hasta için kullanırız. Sonuç olarak; tıbbi araçlar aynı fonksiyona sahip olarak tasarlanmış ve kendini kopyalayan el aletlerinden daha basit, küçük ve daha etkili olacak. Bu sonuç genellikle: istenen fonksiyon için araç tasarımını için gerekli üretim araçlarını optimize etmeyi doğurur. Herşeyi yapabilen basit bir aracın etkinliği az ve tasarımı zor olacaktır.
Sonuç

Kendini kopyalama düşük maliyetli üretim için etkili bir yoldur. Çevremizdeki biyolojik sistemlerden öğrendiğimize göre kendini kopyalayan sistemler hakkında sezgilerimiz bizi üretim amaçları için tasarlanan kendini kopyalayan yapay sistemlerin özellik ve karakteristikleri konusunda ciddi olarak yanlış yollara sapabileceğimizi söylemektedir. Yapay sistemler programlanabilir bir kontrol altında biyolojik sistemlerin değişimlere cevap verdiğinden daha kesin ve uyumlu şekilde biyolojik olmayan geniş bir alanda üretimler (elmas gibi) yapabilmelidir. Aynı zamanda, tasarımları basit ve kolay olmalıdır. Bu sistemlerin kompleksitesi günümüzün mühendislik standartlarının ötesinde olmamalıdır.

Kendini Kopyalama ve Nanoteknoloji