Wie machbar ist es, ein Jupiter-Gehirn zu bauen, einen Computer von der Größe eines Planeten? Die Rechenleistung, die der Menschheit in den letzten Jahrzehnten zur Verfügung stehthat dramatisch zugenommen. Ihr Smartphone ist millionenfach leistungsfähiger als das NASA-Computer verwendet, um Astronauten auf der Apollo 11-Mission im Jahr 1969 zum Mond zu schicken. Computer sind zu einem festen Bestandteil unseres Lebens geworden und wurden zum Rückgrat unserer Kommunikation, Finanzen, Bildung, Kunst, Gesundheitsversorgung, Militär und UnterhaltungEs wäre schwer, einen Bereich unseres Lebens zu finden, auf den Computer keinen Einfluss haben.
Stellen Sie sich jetzt vor, wir bauen eines Tages einen Computer von der Größe eines ganzen Planeten. Und wir sprechen nicht von der Erde, sondern von größer, a Megastruktur so groß wie ein Gasriese wie Jupiter. Was würde es für den Menschen bedeuten, einen Computer dieser Größe mit einer absolut enormen, praktisch grenzenlosen Rechenleistung zu betreiben? Wie würde sich unser Leben verändern?die transformativen Auswirkungen von so viel Schwung, von der Energieerzeugung über Raumfahrt und Kolonisierung bis hin zu einer grundlegenden Veränderung der Lebensdauer und der Fähigkeiten zukünftiger Menschen.
Aber während Spekulationen dieser Art uns leicht in den Bereich der Fiktion führen können, was sind die bekannten Fakten über die Entwicklung eines so beeindruckenden Computers? Wie schwer wäre es?
Die Grenzen eines Jupiter-Gehirns
Der Aufbau eines Jupiter-Gehirns hängt von bestimmten Faktoren ab, die die Leistung eines Computers einschränken, wie vom schwedischen Computerneurowissenschaftler und Transhumanisten skizziertAnders Sandberg in seinem zukunftsweisenden 1999 Papier zu diesem Thema. Seine Arbeit mit dem Titel "The Physics of Informational Processing Superobjects: Daily Life Among the Jupiter Brains" konzentrierte sich auf die Bedingungen für den Bau eines so riesigen Computers. Wie Anders in seinem Artikel schreibt, gelten die "Gesetze der Physik".Beschränkungen für die Aktivitäten intelligenter Wesen ungeachtet ihrer Motivation, Kultur oder Technologie.“ Genauer gesagt, jede Zivilisation sei auch durch die Physik der Informationsverarbeitung eingeschränkt.
Die spezifischen physikalischen Einschränkungen, die Sanders bei der Überdimensionierung eines Computers festgestellt hat, sind die folgenden:
1. Verarbeitungs- und Speicherdichte
Die Elemente, aus denen ein Computer und seine Speichereinheiten bestehen, alle beteiligten Chips und Schaltkreise haben eine endliche Größe, die durch die Physik begrenzt ist. Diese Tatsache schafft „eine Obergrenze“ für die Verarbeitungs- und Speicherdichte jedes Computersystems.Mit anderen Worten, Sie können keine Computerteile erstellen, die kleiner als eine bestimmte Form sind, ab einer bestimmten Größe funktionieren sie nicht mehr zuverlässig.
2. Verarbeitungsgeschwindigkeit
Die Geschwindigkeit der Informationsverarbeitung oder des Speicherabrufs hängt davon ab, wie schnell elektrische Signale durch den Computer wandern können, bestimmt durch die „natürlichen Zeitskalen physikalischer Prozesse“, schreibt Sandberg.
3. Kommunikationsverzögerungen
Wenn wir einen riesigen Computer von der Größe eines Planeten bauen, kann es aufgrund der Lichtgeschwindigkeit zu Verzögerungen bei der Kommunikation zwischen seinen verschiedenen erweiterten Teilen kommen. Tatsächlich können sich die Verzögerungen umso länger anfühlen, je höher seine Verarbeitungsgeschwindigkeit istinterne subjektive Sicht“, wie der Wissenschaftler beschreibt. Wenn wir weniger Verzögerungen haben wollen, müssen die Distanzen im System so klein wie möglich sein oder die Kommunikation über große Distanzen nicht nutzen.
4. Energieversorgung
Wie Sie sich vielleicht vorstellen können, wäre ein extrem großes Computersystem ein großer Stromfresser. Berechnungen in diesem Umfang würden enorme Energiemengen und die Verwaltung der Wärmeableitung erfordern. Tatsächlich ist die Suche nach den Wärmeemissionen von großen Computersystemeneine mögliche Möglichkeit, den Himmel nach fortgeschrittenen außerirdischen Zivilisationen zu durchsuchen.
Sandberg schlägt einige Möglichkeiten vor, mit diesen Herausforderungen umzugehen. Während die Leistung und Geschwindigkeit einzelner Prozessoren Grenzen haben mögen, müssen wir uns darauf konzentrieren, parallele Systeme zu entwickeln, in denen alle unterschiedlichen Elemente im Einklang arbeiten. Er gibt dieBeispiel für das menschliche Gehirn, wo „selbst ziemlich langsame und ineffiziente Elemente ein sehr leistungsfähiges Computersystem erzeugen können.“
Die Verarbeitungsfaktoren und die Verzögerungen bei der Kommunikation müssen möglicherweise durch die Schaffung eines konzentrierteren und modulareren Computersystems behandelt werden. Unter anderem schlägt er vor, "reversibles Rechnen“ eine theoretische Form des Quantencomputings, bei der der Rechenprozess teilweise zeitreversibel ist einen genaueren Blick darauf, wie diese Art der Berechnung möglicherweise ohne zusätzlichen Energieaufwand möglich ist. Es werden keine Bits verwendetgelöscht und basiert auf reversibler Physik. Ein Beispiel hierfür wäre das Kopieren und Einfügen eines Datensatzes zusammen mit seiner Umkehrung. Solche Maschinen könnten möglicherweise unter Verwendung von reversiblen Schaltkreisen und logischen Boards sowie Quantenberechnungen gebaut werden, neben mehreren anderen von vorgeschlagenen AnsätzenSanders.
Technologien, die Sie benötigen würden
Einer der lustigsten Aspekte beim Versuch, ein Jupiter-Gehirn zu entwerfen, besteht darin, die Technologie herauszufinden, die erforderlich wäre, um diese Mammutaufgabe zu erfüllen. Abgesehen von der potenziellen Armee selbstreplizierender Schwärme von Nanorobotern, die eingesetzt werden müssten, um diese immense Leistung zu erbringenComputer zusammen; in einem Anhang zu seiner Arbeit schlägt Sanders ein Design vor, was nötig wäre, um ein Jupiter-Gehirn zu bauen, das er „Zeus“ nannte.
Zeus wäre eine Kugel mit einem Durchmesser von 11.184 Meilen 18.000 Kilometer, die etwa das 1,8-fache der Masse der Erde wiegt. Dieses Superobjekt würde aus Nanodiamanten namens bestehen. Diamanten. Diese würden ein Netzwerk von Knoten um einen zentralen Energiekern bilden, der aus Quantenpunktschaltungen und molekularen Speichersystemen besteht. Eine andere Möglichkeit, die Knoten zu organisieren und Informationen zu verteilen, könnte über einen Kortex „mit Verbindungen durch das Innere“ sein, den Sanders am meisten findet„volumeneffizient“ und am besten zum Kühlen.
Jeder Knoten wäre ein Verarbeitungselement, ein Speichersystem oder beides, die relativ unabhängig agieren sollen. Interne Verbindungen zwischen den Knoten wären optisch, unter Verwendung von Lichtwellenleitern/Wellenleitern oder unter Verwendung von „direktionalen Signalen, die durch Vakuum gesendet werden.“
Um die Kugel herum wäre ein konzentrischer Schild, dessen Funktion darin bestehen würde, vor Strahlung zu schützen und Wärme über Radiatoren in den Weltraum abzuleiten. Zeus würde von Kernfusionsreaktoren angetrieben, die auf der Außenseite dieses Schildes verteilt sind. Dies würde ein Jupiter-Gehirn besonders machenunterscheidet sich von anderen hypothetischen Megastrukturen wie aDyson-Kugel oder ein Matrioshka-Gehirn, das Zivilisationen vom Typ II auf der Kardashev-Skala theoretisch erschaffen könntenum Energie von Sternen zu nutzen.
Woher würden wir die Vorräte bekommen, um ein Jupiter-Gehirn herzustellen? Sanders schlägt vor, den Kohlenstoff in Gasriesenkernen oder durch zu sammelnSternheben, einer von mehreren hypothetischen Prozessen, die es Zivilisationen des Typs II ermöglichen würden, stellare Materie wiederzuverwenden.
Informations-Exoten
Wenn Computer in Planetengröße nicht genug Herausforderung sind, schlägt Sanders auch einige Informationsverarbeitungslösungen vor, die er selbst als „Exotica“ bezeichnete, da es sich um die Entwicklung oder rein theoretische Technologien handelt. Darunter die Verwendung von Quantencomputern, die nicht nur quantitativ sindaber „qualitativ leistungsfähiger als klassische Computer“.Femtoskala.
Schwarze Löcher könnten potenziell als Verarbeitungselemente verwendet werden, wenn sie keine Informationen zerstören, eine derzeit umstrittene Vorstellung. Wenn Informationen von Schwarzen Löchern über freigegeben werden Hawking-Strahlung, sie könnten möglicherweise als Informationsprozessoren angezapft werden, vermutet der Wissenschaftler.
Ein Netzwerk von Wurmlöchern, theoretische Tunnel, die entfernte Teile des Raum- und Zeitkontinuums verbinden, ist eine weitere noch zu beweisende hypothetische Struktur, die für die Informationsverarbeitung und Kommunikation als „äußerst nützlich“ dienen kann.
Simulation der Menschheit
Ein weiterer philosophischer Nugget, der in jeder Diskussion zu Hause wäre, die mit zu tun hat.Die Matrix ging auch aus Sandbergs Aufsatz hervor: Wenn eine Zivilisation wächst und ihre Informationsprozesse bis an die Grenzen physikalischer Gesetze und Technologien ausdehnt, wird es irgendwann „vorteilhaft in Bezug auf Flexibilität und Effizienz für individuelle Wesen, als Software zu existieren, anstatt als biologische Hardware."
Warum ist das so? Weniger der immer knapper werdenden Ressourcen wären erforderlich, um ein solches Wesen zu erhalten, das sich automatisch als Code entwickelt. Die Grenzen dieser virtuellen Existenz werden durch das Computersystem begrenzt, in dem es existiertwird auch verlängert“, schreibt Sanders.
Der schwedische Philosoph und Computer-NeurowissenschaftlerNick Bostrom schrieb ein mittlerweile berühmtes Papier über die Simulationshypothese mit dem Titel „Leben wir in einer Computersimulation?“ Darin schätzt er, dass die gesamte Gehirnaktivität aller Menschen, die jemals gelebt haben, irgendwo zwischen 10 liegen würde33 und 1036 Operationen. Im Vergleich dazu könnte ein Computer von der Größe eines Planeten wie ein Jupiter-Gehirn 10 ausführen42 Operationen pro Sekunde. Es wäre in der Lage, die gesamte menschliche Gehirnaktivität aller Zeiten zu simulieren, das gesamte Bewusstsein aller Menschen, die jemals gelebt haben, „indem es weniger als ein Millionstel seiner Rechenleistung für eine Sekunde nutzt“, schreibt Bostrom.
Sicher sind diese Technologien und ihre Implikationen zum jetzigen Zeitpunkt hochspekulativ, aber die Visualisierung der futuristischen Spielereien ist ein Schritt, um sie letztendlich Wirklichkeit werden zu lassen, wie es bei anderen technischen Entwicklungen geschehen ist. Wenn wir uns das vorstellen können, können wir vielleicht bauenes.