Tôi biết đến khái niệm tự nhân bản lần đầu khi còn nhỏ. Cuốn sách sinh học tôi đọc giải thích rằng các loài virus phát triển bằng cách chiếm giữ tế bào con người để tự sao chép chính nó, còn vi khuẩn phát triển bằng cách phân đôi và nhân rộng. Nếu để tự do sinh sôi suốt nhiều tháng hay nhiều năm, số lượng vi khuẩn trong một tập đoàn có thể tăng lên dữ dội, phủ đầy cả Trái Đất.
Ban đầu, tôi thấy khả năng tự nhân bản không kiểm soát như vậy có vẻ phi lý, nhưng về sau nó dần có vẻ hợp lý. Virus rốt cuộc chỉ là một phân tử lớn có khả năng tự sinh sản. Nhưng nếu một nhúm phân tử này tập hợp trong mũi, trong vòng một tuần chúng có thể khiến bạn cảm lạnh. Một phân tử đơn độc có thể sẽ nhanh chóng nhân bản lên thành hàng ngàn tỷ bản sao của chính nó - đủ khiến bạn hắt xì. Thực ra, tất cả chúng ta đều khởi đầu sự sống từ duy nhất một tế bào trứng được thụ tinh bên trong cơ thể người mẹ, nhỏ bé đến nỗi mắt thường không thể nhìn thấy. Nhưng sau chín tháng ngắn ngủi, tế bào bé nhỏ đó trở thành một con người. Như vậy, ngay cả sự sống của con người cũng phụ thuộc vào sự phát triển theo cấp số nhân của tế bào.
Đó chính là sức mạnh của tự nhân bản, nền tảng của sự sống. Và bí mật của sự tự nhân bản nằm trong phân tử ADN. Có hai tính năng nổi bật khiến phân tử thần kỳ này khác với mọi phân tử còn lại: thứ nhất, nó có thể chứa một lượng thông tin khổng lồ; thứ hai, nó có thể sinh sản. Nhưng máy móc cũng có thể bắt chước hai tính năng này.
Ý tưởng về máy móc tự nhân bản cũng lâu đời như thuyết tiến hóa. Không lâu sau khi Darwin xuất bản cuốn sách đột phá On the Origin of Species (Nguồn gốc các loài), Samuel Butler đã viết bài báo Darwin Among the Machines (Darwin giữa máy móc), ông dự đoán rằng một ngày kia, máy móc cũng sẽ biết sinh sản và bắt đầu tiến hóa theo như lý thuyết của Darwin.
John von Neumann, người sáng lập một số ngành toán, trong đó có lý thuyết trò chơi, đã từng cố gắng xây dựng hướng tiếp cận toán học với máy móc tự nhân bản trong thập niên 1940 và 1950. Ông bắt đầu với câu hỏi: “Cỗ máy tự nhân bản nhỏ nhất là gì?”, rồi chia vấn đề ra từng bước. Thí dụ, bước đầu tiên là thu thập các khối xây dựng vào một cái thùng lớn (tựa như các khối Lego với nhiều dạng tiêu chuẩn khác nhau). Tiếp theo, bạn cần tạo một thiết bị lắp ghép có khả năng kết nối hai khối với nhau. Thứ ba, bạn viết chương trình có thể ra lệnh cho thiết bị lắp ghép này biết nối những phần nào và theo thứ tự nào. Bước thứ ba này sẽ mang tính then chốt. Bất cứ ai từng chơi lắp ghép đều biết ta có thể tạo ra những cấu trúc phức tạp và tinh vi nhất chỉ từ một số chi tiết - miễn là bạn biết ghép chúng với nhau chính xác. Von Neumann muốn xác định số thao tác nhỏ nhất mà một thiết bị lắp ghép cần thực hiện để tạo ra bản sao của chính nó.
Nhưng cuối cùng von Newmann từ bỏ dự án đặc biệt này. Nó phụ thuộc vào rất nhiều giả định tùy ý, gồm cả số khối chính xác được sử dụng và hình dạng của chúng, do đó rất khó để phân tích trên phương diện toán học.
