Tóm tắt trong năm phút
Grey goo là một thí nghiệm tư duy về việc công nghệ nano đi chệch hướng. Hãy hình dung những cỗ máy siêu nhỏ có thể tự chế tạo bản sao của chính mình từ bất kỳ nguyên tử nào xung quanh. Nếu chúng không bao giờ ngừng sao chép, về lý thuyết chúng có thể biến mọi thứ, kể cả sinh vật sống, thành thêm nhiều cỗ máy. Kết quả sẽ là một khối chất màu xám lan rộng, không có hình dạng: đó chính là “goo”.
Cụm từ này xuất phát từ kỹ sư K. Eric Drexler, người dùng nó trong cuốn sách Engines of Creation năm 1986. Ông nêu ra như một lời cảnh báo về lý do máy tự sao chép cần được thiết kế cẩn thận, chứ không phải một lời tiên đoán. Cụm từ này đã được lưu truyền, và ngày nay nó là cách nói gọn cho bất kỳ quá trình mất kiểm soát nào cứ tự nhân bản cho đến khi không còn gì để sao chép. Chưa hề có thứ gì như vậy tồn tại. Đa số các nhà khoa học, trong đó có Drexler, cho rằng kịch bản ngày tận thế này rất khó xảy ra.
Grey goo là một phần của bức tranh rộng hơn về Lịch sử khoa học viễn tưởng, vì nó đi từ một cuốn sách kỹ thuật vào tiểu thuyết rồi vào những cuộc bàn luận thường ngày về rủi ro công nghệ. Nó cũng có những “họ hàng” gần: bài toán tối đa hóa kẹp giấy và tàu thăm dò Von Neumann.
Ý tưởng bắt nguồn từ đâu
Gốc rễ của nó còn xa hơn cả công nghệ nano. Vào thập niên 1940, nhà toán học John von Neumann đã tính toán trên giấy cách một cỗ máy có thể tự tạo bản sao của mình, bao gồm cả bản sao các chỉ dẫn của nó. Điều đó cho thấy khả năng tự nhân bản là chuyện thiết kế, không phải phép màu. Năm 1959, nhà vật lý Richard Feynman có bài nói chuyện mang tên "There's Plenty of Room at the Bottom", hình dung ra những cỗ máy xây dựng mọi thứ từng nguyên tử một.
Vào thập niên 1980, Drexler kết nối các mạch ý tưởng này thành hình ảnh về các “bộ lắp ráp phân tử”: những cỗ máy nhỏ có thể đặt nguyên tử vào đúng chỗ cần và nhờ vậy tạo ra gần như bất cứ thứ gì. Engines of Creation (1986) phần lớn lạc quan về tương lai đó. Nhưng Drexler cũng đặt ra câu hỏi hiển nhiên: nếu các bộ lắp ráp tự sao chép thì sao? Ông lập luận rằng những bộ sao chép bền bỉ, nhân bản nhanh, nếu bị thiết kế hoặc thả ra cẩu thả, có thể lấn át sinh vật sống và biến sinh quyển thành thứ ông gọi là “gray goo” (cách viết kiểu Mỹ). Đó chỉ là một đoạn ngắn trong cuốn sách dài, nhưng lại trở thành phần nổi tiếng nhất.
Ý tưởng có đời sống thứ hai vào khoảng năm 2000, khi nhà khoa học máy tính Bill Joy, trong một bài luận trên Wired, liệt kê các công nghệ tự nhân bản vào số những mối nguy của thế kỷ mới. Năm 2003, Thái tử Charles công khai bày tỏ lo ngại về công nghệ nano, khiến Hiệp hội Hoàng gia và Viện Hàn lâm Kỹ thuật Hoàng gia Anh nghiên cứu vấn đề này. Báo cáo năm 2004 của họ đánh giá kịch bản grey goo là rất khó xảy ra, và cho rằng những nỗi lo thực sự nằm ở nơi khác, chẳng hạn độc tính của các hạt nano.
Phép tính hoạt động ra sao
Nỗi lo này dựa trên tăng trưởng theo cấp số nhân. Giả sử một cỗ máy tạo ra một bản sao của mình mỗi mười phút. Sau 40 lần nhân đôi, tức khoảng 6 giờ 40 phút, sẽ có khoảng một nghìn tỷ cỗ máy. Nếu mỗi cỗ máy nặng khoảng một picogram, như một vi khuẩn nhỏ, thì cần khoảng 130 lần nhân đôi, tức khoảng 22 giờ, để đạt đến khối lượng của Trái Đất.
Hãy xem đó là ví dụ minh họa, không phải dự báo. Nó chỉ đúng nếu không có thứ gì cạn kiệt: không thiếu năng lượng, không thiếu đúng loại nguyên tử, không thiếu chỗ để hoạt động. Toàn bộ cuộc tranh luận về grey goo thực chất là cuộc tranh luận xem những “nếu” đó có đứng vững được hay không.
Khoa học thực sự nói gì
Những điều đã được xác lập
- Tự nhân bản là có thật. Mọi tế bào sống đều làm được điều này. Một vi khuẩn trong đĩa nuôi cấy đủ thức ăn có thể nhân đôi chỉ sau vài chục phút.
- Tăng trưởng theo cấp số nhân luôn va vào giới hạn. Vi khuẩn thật sẽ dừng lại khi hết thức ăn, chỗ ở hoặc năng lượng, và chúng còn phải đối mặt với đối thủ cạnh tranh và kẻ săn mồi. Sự sống đã có hàng tỷ năm để chiếm lấy hành tinh mà vẫn chưa biến nó thành một khối của duy nhất một sinh vật.
- Máy phân tử có tồn tại. Giải Nobel Hóa học 2016 được trao cho Jean-Pierre Sauvage, Fraser Stoddart và Ben Feringa vì đã thiết kế và chế tạo máy phân tử. Đó là những công tắc, rôto và động cơ cực nhỏ, chứ không phải những bộ xây dựng tự sao chép.
Những điều còn là suy đoán
- Chưa ai chế tạo được bộ lắp ráp đa năng. Nhà hóa học Richard Smalley, người cùng nhận giải Nobel nhờ phát hiện ra fullerene, lập luận vào năm 2001 và trong cuộc trao đổi với Drexler năm 2003 rằng không thể thao tác nguyên tử như những viên gạch xây dựng: các “ngón tay” để nắm chúng quá lớn và quá dính. Drexler không đồng ý. Tranh cãi này chưa bao giờ được phân định bằng thí nghiệm, vì chưa ai chế tạo được cỗ máy như vậy.
- Một khối goo ăn được mọi thứ là phiên bản khó nhất. Nó phải làm việc được với mọi nguyên tố và mọi loại liên kết hóa học, tìm ra năng lượng để tự vận hành, và thải đi lượng nhiệt mà nó sinh ra. Nhà nghiên cứu robot Robert Freitas, người đặt tên kịch bản này là “ecophagy” (ăn môi trường) trong một bài báo năm 2000, cho rằng nhiệt sẽ giới hạn tốc độ. Ông cũng cho rằng ngay cả những trường hợp nhanh nhất cũng mất hàng tháng chứ không phải hàng phút, và có thể bị phát hiện cũng như chống lại.
- Chính Drexler cũng đã đổi hướng. Trong một bài báo năm 2004 viết cùng Chris Phoenix, ông lập luận rằng sản xuất an toàn hoàn toàn không cần những bộ sao chép tự do. Các nhà máy có thể giữ việc sao chép bên trong một hệ thống được kiểm soát, giống như nhà máy ô tô không “đẻ” thêm xe ngoài tự nhiên. Ông nói rằng hình ảnh grey goo đã làm xao nhãng những cuộc thảo luận hữu ích hơn.
Vì vậy, tóm lại một cách trung thực: tự sao chép và tăng trưởng theo cấp số nhân là có thật, nhưng một cỗ máy có thể tự sao chép từ bất kỳ vật chất nào, ở bất kỳ đâu, không giới hạn, mới chỉ là một ý tưởng, chưa phải một kế hoạch kỹ thuật.
Grey goo trong tiểu thuyết và phim ảnh
Văn chương khai thác ý tưởng này theo nhiều hướng. Trong tiểu thuyết Prey (2002) của Michael Crichton, một bầy robot siêu nhỏ thoát ra khỏi phòng thí nghiệm, biết học hỏi và hành xử như loài săn mồi. Đó không phải grey goo theo đúng nghĩa đen, nhưng nó mang cùng nỗi sợ về một công nghệ tự sao chép mà không ai thu hồi được. Blood Music của Greg Bear (truyện vừa năm 1983, mở rộng thành tiểu thuyết năm 1985) hình dung những tế bào được cải biến lan ra và biến đổi mọi thứ xung quanh, mang đến cùng mối lo ấy một diện mạo kỳ lạ và dịu dàng hơn.
Cấu trúc của ý tưởng cũng được chuyển sang các lĩnh vực khác. Bài toán tối đa hóa kẹp giấy, một thí nghiệm tư duy của triết gia Nick Bostrom, thay máy móc bằng một mục tiêu phần mềm: một AI được giao làm kẹp giấy và không bao giờ dừng lại. Grey goo và bài toán kẹp giấy có chung một cấu trúc, đó là một mục tiêu đơn giản được theo đuổi không giới hạn. Trong không gian, tàu thăm dò Von Neumann là một nhà thám hiểm tự sao chép được chế tạo có chủ đích, kèm câu hỏi điều gì sẽ ngăn nó lan đi quá xa.
Những hiểu lầm thường gặp
- “Drexler dự đoán grey goo sẽ xảy ra.” Ông mô tả nó như một tai nạn hoặc sự lạm dụng có thể xảy ra mà cần thiết kế để phòng tránh, và về sau ông lập luận rằng có thể tránh được.
- “Công nghệ nano nghĩa là grey goo.” Công nghệ nano thực tế hiện nay chủ yếu là vật liệu mới, lớp phủ, cảm biến và thuốc. Không thứ nào tự sao chép.
- “Nó sẽ xảy ra trong vài phút.” Ngay cả với những giả định rộng rãi, tốc độ tăng trưởng vẫn bị giới hạn bởi năng lượng, nhiệt và nguyên liệu thô.
- “Màu xám” mang một ý nghĩa cụ thể. Màu sắc chỉ là hình ảnh của một khối xám xịt, vô định hình, không còn cấu trúc nào.
- “Sinh vật sống an toàn vì chúng đặc biệt.” Vấn đề nằm ở chỗ khác: tự nhiên đã cho thấy việc sao chép bị giới hạn bởi tài nguyên, và đó là lý do chưa có sinh vật nào nuốt chửng hành tinh.
Đọc tiếp
- Paperclip maximizer: cùng ý tưởng về mục tiêu mất kiểm soát, nhưng thay máy móc bằng phần mềm.
- Tàu thăm dò Von Neumann: điều gì xảy ra khi những cỗ máy tự sao chép được chế tạo có chủ đích để khám phá thiên hà.
- Lịch sử khoa học viễn tưởng: ý tưởng về công nghệ nguy hiểm nằm ở đâu trong câu chuyện lớn hơn của thể loại này.
