簡介
可以利用鐵、銅、鋁、矽、碳等這樣的常見元素作為原料，以太陽能作為能源，通過自我繁殖使自己的數量以倍數遞增的新型機器。一台變成兩台，兩台變成四台，然後是八台、十六台。這像是一個細胞一樣不停地分裂，而無窮無盡的太陽能將會讓它們不停地繁殖下去，直到被制止為止。實現原理
在20世紀40年代晚期，馮·諾依曼在加利福尼亞州帕賽迪納的海克森研討班上做的一系列演講說道：任何能夠自我繁殖的系統，都應該同時具有兩個基本功能。第一，它必須能夠構建某一個組成元素和結構與自己一致的下一代；第二，它需要能夠把對自身的描述傳遞給下一代。他把這兩個部分分別叫做“通用構造器”和“描述器”，而描述器又包括了一個“通用機器”和保存在通用機器能夠讀取的介質上的描述信息。只要有合適的原料，通用構造器就可以根據描述器的指示，生產出下一台機器，並且把描述的信息也傳遞給這台新機器。隨後，新機器啟動，再進入下一個循環。1953年，沃森和克里克發現DNA完全具備馮·諾依曼所提出的兩個要求。而現在，我們雖然還沒有設計出能夠真正完全複製的機器，但是使用馮·諾依曼的思路的自我複製產品的確已經存在——電腦病毒就是其中最廣為人知的一種。
發展歷程
提出
洛斯阿拉莫斯國家實驗室（Los Alamos National Laboratory）哥倫比亞大學地球工程中心的教授，克勞斯· 拉克納爾（Klaus Lackner）和他的朋友，威斯康星大學的粒子物理學家克里斯多福·文特（Christopher Wendt），在探討解決全球變暖問題時候，提出的自我繁殖機器的想法。這個機器以鐵、銅、鋁、矽、碳這樣的常見元素為原料，太陽能為能源完成自我繁殖。這種機器可以把空氣中的二氧化碳轉變成碳酸鈣——石灰石、漢白玉、白堊等，解決了從空氣中提取二氧化碳然後變成固體驚人的工作量和資源的難題。但是，這種機器只是當時的一種構想，自我複製的實現還是當時沒有解決的一個難題。
奧克松斯（Auxons）
奧克松斯（Auxons），這是從希臘語的“auxein”借過來的，意思是“成長”。克勞斯·拉克納爾和克里斯多福·文特按照馮·諾依曼的思路構想的首個自我繁殖機器。最初的原型機安裝了高溫熔爐用來獲取需要的金屬原料，並且打算把它放到獲得大量的原料和能量的沙漠裡。它的功能是生產足夠整個世界使用的電能、改善全球氣候、甚至是改變大片區域的地貌，這些對於數億個太陽能機器來說，完全不在話下。雖然沒有看到概念圖，但奧克松斯看起來應該跟Wall·E差不多……雖然即使是現在奧克松斯看起來還是有點過於精密。它相當於將一條現代化的生產線全塞到一個小箱子裡面去，用目前的技術水平來實現它，還是有些難度。這個項目並沒有贏得所有人的叫好聲。有人擔心這種機器將會破壞沙漠地區的生態平衡，從而導致不可預測的結果。畢竟我們對於我們生活的這個星球了解得遠遠不夠。結果會怎么樣，現在還很難說。 《探索》雜誌在1995年將奧克松斯評選為“能夠改變世界的七個主意”之一。
方塊機器人
2005年5月11日，康奈爾大學的科學家們展示的由幾塊方塊構成的機器人，它會尋找附近的方塊，然後拼成一個和它一模一樣的傢伙。這些方塊每個都是10厘米見方，外表看起來一模一樣。把四個方塊摞在一起，它就變成了一個非常簡單的機器人。每一個方塊中都有一塊晶片，裡面存儲著拼裝的指令，並且通過控制方塊表面的電磁鐵來完成各種動作。
這種機器人的前景很不錯。我們可以想像由數十個或者數百個這種基本單位組成的機器人，當其中的某個單位壞掉的時候，可以很容易地替換。只要生產過程足夠簡單，這種機器人的成本會很低，而用途幾乎是無窮無盡的。也許有一天，這種機器人會自己生產基本單位，然後一切都不用我們操心了。
reprap
2008年7月，切爾滕納姆科學節（Cheltenham Science Festival）上，英國巴斯大學的艾德里安·鮑耶（Adrian Bowyer）和紐西蘭科學家維克·奧利弗（Vik Oliver）公布的一個叫做“RepRap”的機器人。這台方方正正的機器看起來像一個鞋架，完全看不出我們夢想的那種機器人的影子。不過，它可以自我繁殖——雖然並不完全。
RepRapRepRap可以通過電腦的指令來製造實體的零件，然後由操作者手工裝配。它的核心部件就是一個三維列印噴頭，使用融化的塑膠來製造零件，或者使用融化的低熔點合金來列印電路。因為並非所有的部件都可以用塑膠或者這種合金來製作的，因此一些零件不得不採用其他材質。這距離我們想像的那種自我複製機器人似乎有點遠。
它所使用的三維印表機並不是什麼新東西。三維印表機的原理和傳統噴墨印表機很像，只不過它的噴頭能夠在水平和垂直兩個方向上移動，從而塑造出三維的形象。現在已經有了一些成熟的產品，但是價格卻一直高高在上。在這方面，RepRap有優勢得多。
RepRap的設計目的是改善那些落後國家和地區的現狀，鮑耶希望這種產品的大規模套用能夠為落後國家提供一些製造業的就業機會。只需要一個RepRap和足夠多的標準零件，你就可以擁有無數個。然後，你就有了一條自己的生產線。 這個項目是完全開放和免費的。任何人都可以下載相關的使用說明書，使用它製造出來的產品也不需要支付任何版稅。
納米機器人
通過直接利用合適的分子原子或者利用DNA自我複製特徵進行自我繁殖的納米級別機器人。它們可以在人體內工作，通過殺滅病毒、病菌來治療疾病、通過提高供氧量來改善體質，甚至延緩衰老治療癌症。1959年，諾貝爾獎獲得者、物理學家費曼曾經做過一次名為“在物質底層有大量空間”的演講。他預言，人類將可以把分子甚至原子做為基礎原料，在最微觀的空間構建物質。例如，我們可以把碳原子一個一個排列成鑽石。世界是由原子構成的。理論上，納米機器可以構建所有的物體。費曼的預言很快成真了。1991年，
IBM公司的一個研發小組在一塊鎳板上，通過掃描隧道顯微鏡用35個氙原子拼出了“IBM”的字樣隨後，工程師們又製造出了幾個納米大小的齒輪、剪刀、螺鏇槳這類東西，但是卻一直沒有找到好的馬達來驅動它們。如果打算在這樣小的尺度上製造機器，工程師就需要向生物學家取經了。生物學家在這方面有所突破，他們發現生物體記憶體在著天然的分子馬達，生物體的一切定向運動都與它有關。而不同類別的分子馬達也有不同之處，有的用兩條“腿”邁步前進，有的還分成了“定子”和“轉子”。有了這些東西，那些納米級的零件就可以被驅動了。對分子馬達的控制現在已經有了一些進展，用分子馬達驅動納米級別的機器很快就會成為現實。但是以現在的技術水平，生產這樣的機器成本實在太高，最好的辦法還是採用自我複製的方式。不過就現階段而言，這種機器還不能指望很快出現。雖然最近這樣的研究成果已經出現在學術期刊和科學雜誌上，但是距離真正的套用，還有不小的距離。
預測危害
可以自我繁殖的機器可以帶來前所未有的方便，但是自我繁殖失控的也將帶來巨大的麻煩。當機器自我繁殖失控時候，它的數量將沒有控制的增大。2004年，有一本叫做《運動學的自我複製機器》（Kinematic Self-Replicating Machines）的書出版了。那本書的封面上是一片草原，上面擠滿了兔子。這個封面像是一個警告，在提醒我們無限繁殖會導致什麼樣的可怕狀況。機器和兔子不同。兔子需要食物，需要排泄，需要自己的領地。當繁衍太多時，會因為生態的崩潰而大批死亡，最後重新恢復平衡。而機器不需要，當它的繁殖失去控制時，我們只能眼睜睜地看著它們吞噬所及的一切，而且每個周期都會增加一倍的數量。針對自我繁殖機器的擔心由來已久，甚至出現了了一個專有名詞“灰霧”（Gary Goo），專門用來描述世界被不停複製的納米機器吞噬的場景。1986年，埃里克·德雷克斯勒（Eric Drexler）的《造物引擎》（Engines of Creation）一書中首先提出了這個名詞，這種情形想來非常可怕，但是實際上並不太可能發生。我們在每一台機器上面都安裝了一個開關一樣，任何一台能夠複製的機器必然也有一個停止複製的控制機制。在我們體內，正常的細胞每分裂一次，線粒體的端粒就會縮短一次，當斷於臨界長度時，細胞就不再分裂，而會衰老死亡。計算機軟體中往往也有這樣的計數器程式，特別是在一些試用版軟體中。同樣的，對於自我複製的機器，也可以採用類似的技術來防止其無限制地複製下去。但是還是有很多未知數。萬一某個頭髮蓬亂穿著白大褂或者梳著油光水滑髮型穿著昂貴三件套西裝的傢伙故意釋放了這種無限繁殖的機器呢？萬一機器在某天突然擁有自我意識，變成了天網，甚或將我們的世界變成了The Matrix呢？這些都是可能發生的。
