Заключение и рекомендации для государственной политики

Наименьший возможный биоядный нанорепликатор имеет молекулярный вес ~1 гигадальтона (1 дальтон примерно равен массе атома водорода) и минимальное время репликации порядка 100 секунд, что в теории позволяет глобальной экофагии закончится всего на всего за примерно 10 000 секунд. Однако такое быстрое реплицирование создаёт немедленно обнаружимую температурную подпись, позволяющую быстро разместить эффективные оборонительные инструменты – до того, как будет нанесён значительный ущерб экосистеме.

Такие оборонительные инструменты будут генерировать своё собственное тепловое загрязнение во время оборонительных операций. Это не должно ограничить защитную стратегию значительным образом, поскольку опрыскивание, отключение и разрушение работающего нанорепликатора должно потреблять гораздо меньше энергии, чем потребляется нанорепликатором в течение одного цикла репликации, и, следовательно, такие оборонительные операции являются по сути эндотермическими.

Экофагия, которая происходит на уровне порога современного климатического обнаружения, добавляя примерно ~4°C к глобальному потеплению, может потребовать ~20 месяцев на своё завершение, и этого времени достаточно для раннего предупреждения о необходимости изготовить эффективную защиту.

Экофагия, которая развивается достаточно медленно, чтобы избежать лёгкого обнаружения с помощью мониторинга температуры, потребует много лет для своего завершения, и всё же может быть замечена с помощью контроля на местах, и может быть, по крайней мере, частично преодолена благодаря более быстрому росту биомассы в силу естественных гомеостатических компенсаторных механизмов, присущих земным экосистемам.

Непрямая экофагия, выполняемая с помощью популяции реплиботов, заранее выращенных в небиологическом субстрате, может быть избегнута благодаря тщательному термическому мониторингу и прямому взятию образцов из соответствующих земных ниш с целью поиска растущих и возможно опасных популяций нанороботов на стадии пред-экофагии.

Конкретные рекомендации для государственной политики, исходящие из результатов проведённого анализа, включают:

1. Немедленный международный мораторий на все эксперименты в области искусственной жизни, выполняемые на небиологических носителях. В этом контексте «искусственная жизнь» определяется как автономно питающиеся репликаторы, за исключением чисто биологических реализаций (которые уже покрыты рекомендациями Национального института здоровья [65] и тактически применяются во всём мире), а также за исключением программных симуляций, которые носят исключительно подготовительный характер и должны продолжаться. Альтернативные «врождённо безопасные» стратегии репликации, такие как «широковещательная архитектура» [66], уже хорошо известны.

2. Непрерывной всеобъемлющее наблюдение земной поверхности в инфракрасных лучах с геостационарных спутников, как для того, чтобы контролировать имеющиеся запасы биомассы, так и для обнаружения (и последующего расследования) любых быстро растущих искусственных горячих точек. Это может быть расширением нынешних или предлагающихся систем мониторинга Земли (например, системы мониторинга земли НАСА [67] и программ удалённого наблюдениями за болезнями [93]), изначально созданных для изучения и предсказания глобального потепления, изменений в землепользовании и так далее – изначально использующих не наномасштабные технологии. Другие методы обнаружения также возможны и требуются дальнейшие исследования, чтобы идентифицировать и правильно рассчитать полный список альтернатив.

3. Инициация долговременной исследовательской программы с целью обретения знаний и возможностей, необходимых для противодействия репликаторам-экофагам, включая построение сценариев и анализ угроз с численными симуляциями, анализ мер и контрмер, теорию и проектирование глобальных систем мониторинга, способных быстро детектировать и реагировать, протоколы определения свой-чужой, и, в конце концов, конструирование адекватных нанороботных системных оборонительных возможностей и инфраструктуры.

Связанная с этим долговременная рекомендация состоит в инициации создания глобальной всеобъемлющей системы экосферного контроля на местах, могущей включать в себя возможные сигнатуры активности нанороботов (например, изменения в концентрации парниковых газов), отбор образцов на предмет обнаружения нанороботов на земле, в море и в воздухе, что гарантировано темпом развития новых возможностей молекулярных нанотехнологий.

Благодарности:

The author thanks Robert J. Bradbury, J. Storrs Hall, James Logajan, Markus Krummenacker, Thomas McKendree, Ralph C. Merkle, Christopher J. Phoenix, Tihamer Toth-Fejel, James R. Von Ehr II, and Eliezer S. Yudkowsky for helpful comments on earlier versions of this manuscript; J. S. Hall for the word "aerovore"; and R. J. Bradbury for preparing the hypertext version of this document.

Литература:

1. Bill Joy, "Why the future doesn't need us," Wired (April 2000); response by Ralph Merkle, "Text of prepared comments by Ralph C. Merkle at the April 1, 2000 Stanford Symposium organized by Douglas Hofstadter".

2. K. Eric Drexler, "Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology," Anchor Press/Doubleday, New York, 1986. See:.

3. Joshua Lederberg, "Infectious History," Science288(14 April 2000):287-293.

4. K. Eric Drexler, Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and Computation, John Wiley & Sons, NY, 1992.

5. Robert C. Weast, Handbook of Chemistry and Physics, 49th Edition, CRC, Cleveland OH, 1968.

6. Robert A. Freitas Jr., Nanomedicine, Volume I, Landes Bioscience, Georgetown, TX, 1999. See at: http://www. nanomedicine.com.

7. Edward L. Alpen, Radiation Biophysics, Second Edition, Academic Press, New York, 1998.

8. Walter M. Elsasser, "Earth," Encyclopedia Britannica 7 (1963):845-852.

9. G. Buntebarth, A. Gliko, "Heat Flow in the Earth's Crust and Mantle," in A.S. Marfunin, ed., Advanced Mineralogy, Volume 1: Composition, Structure, and Properties of Mineral Matter: Concepts, Results, and Problems, Springer-Verlag, New York, 1994, pp. 430-435.

10. Karsten Pedersen, "The deep subterranean biosphere," Earth Sci. Rev. 34(1993):243-260.

11. Todd O. Stevens, James P. McKinley, "Lithoautotrophic Microbial Ecosystems in Deep Basalt Aquifers," Science270(20 October 1995):450-454; see also: G. Jeffrey Taylor, "Life Underground," PSR Discoveries, 21 December 1996.

12. Stephen Jay Gould, Life's Grandeur: The Spread of Excellence from Plato to Darwin, Jonathan Cape, 1996.

13. Bill Cabage, "Digging Deeply," September 1996.

14. James K. Fredrickson, Tullis C. Onstott, "Microbes Deep Inside the Earth," Sci. Am. 275(October 1996):68-73.

15. Richard Monastersky, "Deep Dwellers: Microbes Thrive Far Below Ground," Science News151(29 March 1997):192-193.

16. Thomas Gold, The Deep Hot Biosphere, Copernicus Books, 1999; "The deep, hot biosphere," Proc. Natl. Acad. Sci. 89(1992):6045-6049. See also: P.N. Kropotkin, "Degassing of the Earth and the Origin of Hydrocarbons," Intl. Geol. Rev. 27(1985):1261-1275.

17. Karl Leif Bates, "Michigan's natural gas fields: Blame it on underground bacteria," The Detroit News, 12 September 1996.

18. JoAnn Gutin, "Making Bacteria Move," Princeton Weekly Bulletin, 17 November 1997.

19. Robert A. Freitas Jr., William P. Gilbreath, eds., Advanced Automation for Space Missions, Proceedings of the 1980 NASA/ASEE Summer Study held at the University of Santa Clara, Santa Clara, CA, June 23-August 29, 1980; NASA Conference Publication CP-2255, November 1982.

20. R.K. Dixon, S. Brown, R.A. Houghton, A.M. Solomon, M.C. Trexler, J. Wisniewski, "Carbon Pools and Flux of Global Forest Ecosystems," Science263(14 January 1994):185-190.

21. Christopher B. Field, Michael J. Behrenfeld, James T. Randerson, Paul Falkowski, "Primary Production of the Biosphere: Integrating Terrestrial and Oceanic Components," Science 281(10 July 1998):237-240.

22. Peter M. Vitousek, Harold A. Mooney, Jane Lubchenco, Jerry M. Melillo, "Human Domination of Earth's Ecosystems," Science277(25 July 1997):494-499.

23. Colin J. Campbell, Jean H. Laherrere, "The End of Cheap Oil," Scientific American 278(March 1998):78-83; Robert G. Riley Enterprises, "World Petroleum Reserves," 1999; L.F. Ivanhoe, "Future world oil supplies: There is a finite limit," World Oil, October 1995.

24. James P. Kennett, Kevin G. Cannariato, Ingrid L. Hendy, Richard J. Behl, "Carbon Isotopic Evidence for Methane Hydrate Instability During Quaternary Interstadials," Science 288(7 April 2000):128-133.

25. World Coal Institute, "Coal--Power for Progress," Third Edition, January 1999, Statistics Canada, "World Coal Reserves," 1996; "U.S. Coal Reserves: 1997 Update," February 1999, Energy Information Administration, Washington, DC.

26. F.J. Millero, "Thermodynamics of the carbon dioxide system in the oceans," Geochim. Cosmochim. Acta59(1995):661-677; see also F.J. Millero, "Carbon Dioxide in the South Pacific".

27. Michael T. Madigan, John M. Martinko, Jack Parker, eds., Brock's Biology of Microorganisms, 9th Edition, Prentice-Hall, NJ, 1999; Kenneth J. Ryan, ed., Sherris Medical Microbiology: An Introduction to Infectious Diseases, 3rd Edition, McGraw-Hill, New York, 1994.

28. ORNL, "Major World Ecosystem Complexes Ranked by Carbon in Live Vegetation," April 1997.

29. J.H. Martin, The IronEx Group, "Testing the iron hypothesis in the ecosystems of the equatorial Pacific Ocean," Nature 371(1994):123-129; Sallie W. Chisholm, "The iron hypothesis: Basic research meets environmental policy," Rev. Geophys. 33(1995):Supplement. See also: "Extra iron makes blue deserts bloom," New Scientist 152(12 October 1996).

30. Richard W. Hughes, Ruby & Sapphire, RWH Publishing, Boulder CO, 1997.

31. F. Albert Cotton, Geoffrey Wilkinson, Advanced Inorganic Chemistry: A Comprehensive Text, Second Edition, John Wiley & Sons, New York, 1966.

32. Ralph C. Merkle, personal communication, 22 March 2000.

33. P.G. Jarvis, Tree Physiol.2(1986):347-.

34. Oliver L. Phillips et al, "Changes in the Carbon Balance of Tropical Forests: Evidence from Long-Term Plots," Science282(16 October 1998):439-442.

35. S. Fan, M. Gloor, J. Mahlman, S. Pacala, J. Sarmiento, T. Takahashi, P. Tans, "A Large Terrestrial Carbon Sink in North America Implied by Atmospheric and Oceanic Carbon Dioxide Data and Models," Science 282(16 October 1998):442-446.

36. D. Stramski, D.A. Kiefer, "Light Scattering by Microorganisms in the Open Ocean," Prog. Oceanogr.28(1991):343.

37. Curtis D. Mobley, "Chapter 43. The Optical Properties of Water," in Michael Bass, ed., Handbook of Optics, Volume I, McGraw-Hill, Inc., New York, 1995, pp. 43.3-43.56.

38. Neil A. Campbell, Jane B. Reece, Lawrence G. Mitchell, Biology--Interactive Study Guide, Benjamin/Cummings Science, San Francisco, CA, 1999. See also: Paul Broady, "BIOL 113--Diversity of Life," lecture notes.

39. William B. Whitman, David C. Coleman, "Prokaryotes: the unseen majority," Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 94(June 1998):6578-6583.

40. B.R. Strain, J.D. Cure, eds., Direct Effects of Increasing Carbon Dioxide on Vegetation, Publ. ER-0238, U.S. Department of Energy, Washington, DC, 1985; R.J. Luxmoore, R.J. Norby, E.G. O'Neill, in Forest Plants and Forest Protection, 18th Intl. Union of Forestry Research Organizations (IUFRO), World Congress, Div. 2, 1987, IUFRO Secretariate, Vienna, 1987, Vol. 1, pp. 178-183; P.S. Curtis, B.G. Drake, P.W. Leadley, W.J. Arp, D.F. Whigham, Oecologia 78(1989):20; D. Eamus, P.G. Jarvis, Adv. Ecol. Res. 19(1989):1; P.G. Jarvis, Philos. Trans. R. Soc. London B 324(1989):369; R.J. Norby, E.G. O'Neill, New Phytol.117(1991):515.

41. Christian Korner, John A. Arnone III, "Responses to Elevated Carbon Dioxide in Artificial Tropical Ecosystems," Science257(18 September 1992):1672-1675.

42. Eric T. Sundquist, "The Global Carbon Dioxide Budget," Science 259(12 February 1993):934-941.

43. Hubertus Fischer, Martin Wahlen, Jesse Smith, Derek Mastroianni, Druce Deck, "Ice Core Records of Atmospheric CO2 Around the Last Three Glacial Terminations," Science 283(12 March 1999):1712-1714.

44. Peter G. Brewer, Gernot Friederich, Edward T. Peltzer, Franklin M. Orr Jr., "Direct Experiments on the Ocean Disposal of Fossil Fuel CO2," Science 284(7 May 1999):943-945; "Ocean studied for carbon dioxide storage," 10 May 1999.

45. C.N. Murray, L. Visintini, G. Bidoglio, B. Henry, "Permanent Storage of Carbon Dioxide in the Marine Environment: The Solid CO2 Penetrator," Energy Convers. Mgmt.37(1996):1067-1072.

46. Dennis K. Killinger, James H. Churnside, Laurence S. Rothman, "Chapter 14. Atmospheric Optics," in Michael Bass, Eric W. Van Stryland, David R. Williams, William L. Wolfe, eds., Handbook of Optics, Volume I: Fundamentals, Techniques, and Design, Second Edition, McGraw-Hill, Inc., New York, 1995, pp. 44.1-44.50.

47. Ralph C. Merkle, personal communication, 6 April 2000.

48. Guy R. Knudsen, Louise-Marie C. Dandurand, "Model for Dispersal and Epiphytic Survival of Bacteria Applied to Crop Foliage," paper presented at the 7th Symposium on Environmental Releases of Biotechnology Products: Risk Assessment Methods and Research Progress, 6-8 June 1995, Pensacola, FL.

49. Jake Page, "Making the Chips that Run the World," Smithsonian 30(January 2000):36-46.

50. A. Borghesi, G. Guizzetti, "Graphite (C)," in Edward D. Palik, ed., Handbook of Optical Constants of Solids II, Academic Press, New York, 1991, pp. 449-460.

51. B. Ranby, J.F. Rabek, Photodegradation, Photo-oxidation and Photostabilization of Polymers, John Wiley & Sons, New York, 1975.

52. William S. Spector, ed., Handbook of Biological Data, W.B. Saunders Company, Philadelphia PA, 1956.

53. W.J. Kowalski, William Bahnfleth, "Airborne Respiratory Diseases and Mechanical Systems for Control of Microbes," HPAC (July 1998).

54. M. Edmund Speare, Wayne Anthony McCurdy, Allan Grierson, "Coal and Coal Mining," Encyclopedia Britannica5(1963):961-975; Helmut E. Landsberg, "Dust," Encyclopedia Britannica7(1963):787-791; and Gerrit Willem Hendrik Schepers, "Pneumonoconiosis," Encyclopedia Britannica 18(1963):99-100.

55. T.H. Nash, Lichen Biology, Cambridge University Press, Cambridge, 1996.

56. W.W. Barker, J.F. Banfield, "Biologically- versus inorganically-mediated weathering: relationships between minerals and extracellular polysaccharides in lithobiontic communities," Chemical Geology132(1996):55-69; J.F. Banfield, W.W. Barker, S.A. Welch, A. Taunton, "Biological impact on mineral dissolution: Application of the lichen model to understanding mineral weathering in the rhizosphere," Proc. Nat. Acad. Sci. (USA) 96(1999):3404-3411. See also: W.W. Barker, "Interactions between silicate minerals and lithobiontic microbial communities (lichens),".

57. Ronald L. Dorn, Theodore M. Oberlander, "Microbial Origin of Desert Varnish," Science 213(1981):1245-1247; R.L. Dorn, "Rock varnish," Amer. Sci. 79(1991):542-553.

58. W.W. Barker, S.A. Welch, S. Chu, J.F. Banfield, "Experimental observations of the effects of bacteria on aluminosilicate weathering," Amer. Mineral.83(1998):1551-1563.

59. S.A. Welch, W.W. Barker, J.F. Banfield, "Microbial extracellular polysaccharides and plagioclase dissolution," Geochim. Cosmochim. Acta 63(1999):1405-1419.

60. K.L. Temple, A.R. Colmer, "The autotrophic oxidation of iron by a new bacterium, Thiobacillus ferrooxidans," J. Bacteriol. 62(1951):605-611.

61. P.A. Trudinger, "Microbes, Metals, and Minerals," Minerals Sci. Eng. 3(1971):13-25; C.L. Brierley, "Bacterial Leaching," CRC Crit. Rev. Microbiol. 6(1978):207-262; "Microbiological mining," Sci. Am. 247(February 1982):44-53.

62. A. Okereke, S.E. Stevens, "Kinetics of iron oxidation by Thiobacillus ferrooxidans," Appl. Environ. Microbiol. 57(1991):1052-1056.

63. Verena Peters, Peter H. Janssen, Ralf Conrad, "Transient Production of Formate During Chemolithotrophic Growth of Anaerobic Microorganisms on Hydrogen," Curr. Microbiol. 38(1999):285-289.

64. Mark S. Coyne, "Lecture 24--Biogeochemical Cycling: Soil Mineral Transformations of Metals," Agripedia: Introductory Soil Biology; "Lecture 3--Soil as a Microbial Habitat: Microbial Distribution," Agripedia: Introductory Soil Biology.

65. "NIH Guidelines for Research Involving Recombinant DNA Molecules," January 1996 revision.

66. Ralph C. Merkle, "Self-replicating systems and low cost manufacturing," in M.E. Welland, J.K. Gimzewski, eds., The Ultimate Limits of Fabrication and Measurement, Kluwer, Dordrecht, 1994, pp. 25-32.

67. "Links to Earth Observing System (EOS) Data and Information."

68. Paul E. Tiegs, "Design and Operating Factors Which Affect Emissions from Residential Wood-Fired Heaters: Review and Update," 22 June 1995; Stephen Black, A.B. Donaldson, "Some Observations on Operation of a Diesel Engine With Ethanol and Ethanol-Water Blends and Combustion Air Preheat," Spring 1998; A. Ngaloken Gintings et al, "The relationship between waste wood management and the risk of transboundary haze from forest fire," 17 December 1998.

69. World Resources Institute, World Resources 1988-89, Basic Books, Inc., New York, 1988, p. 169; EPA, Federal Register 61(13 December 1996):657-63.

70. Sankar Chatterjee, The Rise of Birds: 225 Million Years of Evolution, Johns Hopkins University Press, Baltimore, MD, 1997.

71. Paul R. Ehrlich, David S. Dobkin, Darryl Wheye, "Adaptations for Flight," 1988.

72. H. J. Morowitz, M. E. Tourtellotte, "The Smallest Living Cells," Sci. Am. 206(March 1962):117-126; H.J. Morowitz, Prog. Theoret. Biol. 1(1967):1.

73. A. R. Mushegian, E. V. Koonin, "A minimal gene set for cellular life derived by comparison of complete bacterial genomes," Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 93(17 September 1996):10268-10273.

74. R. Himmelreich, H. Hilbert, H. Plagens, E. Pirkl, B.C. Li, R. Herrmann, "Complete sequence analysis of the genome of the bacterium Mycoplasma pneumoniae," Nucleic Acids Res. 24(15 November 1996):4420-4449.

75. C. B. Williams, Patterns in the Balance of Nature and Related Problems in Quantitative Ecology, Academic Press, London, 1964.

76. C. W. Sabrosky, "How many insects are there?" in Insects, The Yearbook of Agriculture, U.S. Department of Agriculture, Washington, DC, 1952.

77. "Numbers of Insects (Species and Individuals)," Department of Entomology, National Museum of Natural History.

78. Nelson Thompson, "Biology/Entomology 173. Insect Physiology, Spring 1998, Lecture 17: Respiration," 6 November 1997; "Some biological problems involving diffusion."

79. J. Storrs Hall, personal communication, 6 May 2000.

80. U.S. Bureau of the Census, Statistical Abstract of the United States: 1996, 116th Edition, Washington, DC, October 1996.

81. "...there are dozens of HIV-like viruses in wild monkey populations, and if natural transfer of AIDS viruses from chimpanzees to monkeys has already occurred, there is no reason why it should not happen again." Beatrice Hahn, Howard Hughes Medical Institute scientist, quoted in: Declan Butler, "Analysis of polio vaccine could end dispute over how AIDS originated," Nature 404(2 March 2000):9.

82. "Recycled Tires for a Building System," 1999; "Annual Form 10-KSB Report," The Quantum Group, Inc., 31 December 1998; "Return Trip: How To Recycle the Family Car," 1994.

83. "Solar Radiation Data Manual for Flat-Plate and Concentrating Collectors: 30-Year Average of Monthly Solar Radiation, 1961-1990, Spreadsheet Portable Data Files," DOE Renewable Resource Data Center.

84. George M. Hidy, The Winds: The Origins and Behavior of Atmospheric Motion, D. Van Nostrand Company, Princeton, NJ, 1967.

85. Evan R.C. Reynolds, Frank B. Thompson, eds., Forests, Climate, and Hydrology: Regional Impacts, United Nations University Press, Tokyo, Japan, 1988; see: "Effect of surface cover on land surface processes."

86. Map of roughness parameter due to vegetation in the U.K.;.

87. PSUBAMS Model, "Dual roughness regimes," April 1997.

88. Horace Robert Byers, Synoptic and Aeronautical Meteorology, McGraw-Hill Book Company, New York, 1937.

89. Mindaugas Zickus, "Influence of Meteorological Parameters on the Urban Air Pollution and its Forecast: Section 2.6.4 Vertical temperature gradient," Ph.D. Thesis, 1999.

90. Joseph Morgan, Introduction to University Physics, Volume One, Allyn and Bacon, Inc., Boston, MA, 1963.

91. Reporting on Climate Change: Understanding the Science. "Chapter 3. Greenhouse Gases, Some Basics," Environmental Health Center, National Safety Council, Washington, DC, November 1994, ISBN 0-87912-177-7.

92. Robert J. Bradbury, personal communication, 8 May 2000.

93. B. Lobitz, L. Beck, A. Huq, B. Wood, G. Fuchs, A.S.G. Faruque, R. Colwell, "Climate and infectious disease: Use of remote sensing for detection of Vibrio cholerae by indirect measurement," Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 97(2000):1438-1443.

94. Shodor Education Foundation, "Air Quality Meteorology, Session 5. Scales of Motion," 1996; "Jet Stream Analyses and Forecasts at 300 mb." Join the discussion about this article on Mind·X!

CRN. Опасности молекулярного производства

Center of responsible nanothechnology. Dangers of Molecular Manufacturing

http://www.crnano.org/dangers.htm

перевод: А.В.Турчин

http://www.proza.ru/texts/2008/04/08/430.html

Молекулярное производство (МП) будет значительным технологическим прорывом, сравнимым, возможно, с индустриальной революцией, однако сжатым во времени до нескольких лет. Это может нарушить многие аспекты жизни общества и политики. Сила этих технологий может побудить две соревнующиеся нации вступить в разрушительную и опасную гонку вооружений. Оружие и устройства для наблюдения могут быть сделаны маленькими, дешёвыми, сильными и очень многочисленными. Дешёвое производство и копирование чужих образцов может привести к экономическим потрясениям. Излишнее использование сверхдешёвых продуктов может привести к значительному ущербу окружающей среде. Попытки контролировать эти и другие риски могут привести к злоупотреблению ограничениями, или создать спрос на черном рынке, что создало бы много новых рисков и было бы практически неостановимо; небольшого размера нанофабрики были бы очень удобным объектом для контрабанды и крайне опасным. Имеет место несколько крайне серьёзных рисков – включая несколько принципиально разных типов рисков – которые не могут быть предотвращены все вместе с помощью одного и того же подхода. Простые и односторонние решения не будут работать. Правильный ответ на эти риски вряд ли появится без тщательного предварительного планирования.