300px|мини|десно|Једноставан облик саморепликације машине

Самореплицирајућа машина је врста аутономног робота који је способан да се аутономно репродукује користећи сировине које се налазе у окружењу, чиме показује саморепликацију на начин аналоган оном који се налази у природи. Концепт самореплицирајућих машина су унапредили и проучавали Хомер Џејкобсон, Едвард Ф. Мур, Фриман Дајсон, Џон фон Нојман, Конрад Цузе а у новије време К. Ерик Дрекслер у својој књизи о нанотехнологији, Машине стварања (енгл. Engines of Creation, који је сковао термин звечећи репликатор за такве машине) и Роберт Фреитас и Ралф Меркл у свом прегледу Кинематичке самореплицирајуће машине (енгл. Kinematic Self-Replicating Machines) који је пружио прву свеобухватну анализу целокупног дизајнерског простора репликатора. Будући развој ове технологије саставни је део неколико планова који укључују рударење месеца и астероидних појасева ради руде и других материјала, стварање лунарних фабрика, па чак и изградњу соларних сателита у свемиру. Фон Нојманова сонда један је теоретски пример такве машине. Фон Нојман је такође радио на ономе што је назвао универзалним конструктором, самореплицирајућој машини која би била способна да еволуира и коју је формализовао у окружењу целуларних аутомата. Значајно је да је Фон Нојманова шема саморепродукујућих аутомата претпоставила да отворена еволуција захтева да се наслеђене информације копирају и преносе на потомство одвојено од самореплицирајуће машине, што је увид који је претходио открићу структуре молекула ДНК од стране Вотсона и Крика и начина на који се она одвојено транслира и реплицира у ћелији.

Самореплицирајућа машина је вештачки самореплицирајући систем који се ослања на конвенционалну технологију великих размера и аутоматизацију. Концепт, који је први предложио Фон Нојман најкасније четрдесетих година 20. века, привукао је низ различитих приступа који укључују различите врсте технологије. У литератури се повремено могу наћи одређени идиосинкратски термини. На пример, термин звечећи репликатор (енгл. clanking replicator) Дрекслер је својевремено користио да би разликовао макроскопске реплицирајуће системе од микроскопских наноробота или „асемблера” које би нанотехнологија могла омогућити, али термин је неформалан и ретко га користе други у популарним или техничким расправама. Репликатори су такође називани „фон Нојмановим машинама” по Џону фон Нојману, који је први ригорозно проучавао ову идеју. Међутим, термин „фон Нојманова машина” је мање специфичан и такође се односи на потпуно неповезану рачунарску архитектуру коју је фон Нојман предложио, па се његова употреба не препоручује тамо где је тачност важна. Фон Нојман је користио термин универзални конструктор да опише такве самореплицирајуће машине.

Историчари машина алатки, чак и пре ере нумеричког управљања, понекад су фигуративно говорили да су машине алатке јединствена класа машина јер имају способност да „репродукују саме себе”. копирањем свих својих делова. У овим расправама се подразумева да би човек усмеравао процесе сечења (касније планирање и програмирање машина), а затим би састављао делове. Исто важи и за RepRap машине, које су још једна класа машина која се понекад спомиње у контексту такве неаутономне „саморепликације”. Такве расправе се односе на колекције машина алатки, а такве колекције имају способност да репродукују сопствене делове која је ограничена и ниска за једну машину, али расте до скоро 100% са колекцијама од само око десетак слично направљених, али јединствено функционалних машина, успостављајући оно што аутори Фреитас и Меркл називају материјалним или физичким затварањем. Енергетско затварање је следећа најтежа димензија за затварање, а контрола најтежа, уз напомену да не постоје друге димензије овог проблема. Насупрот томе, машине које се заиста аутономно самореплицирају (попут биолошких машина) главна су тема о којој се овде расправља и имале би затварање у свакој од три димензије.

Историја Општи концепт вештачких машина способних да производе сопствене копије датира уназад најмање неколико стотина година. Рана референца је анегдота везана за филозофа Ренеа Декарта, који је сугерисао краљици Кристини од Шведске да се људско тело може посматрати као машина; она је одговорила показујући на сат и наредивши „побрините се да он произведе потомство.” Постоји и неколико других варијација овог анегдотског одговора. Самјуел Батлер је у свом роману Еревон из 1872. године сугерисао да су машине већ способне да се репродукују, али да их је човек натерао на то, и додао да „машине које репродукују машинерију не репродукују машине по сопственој врсти”. У књизи Џорџ Елиот из 1879. године, Импресије Теофраста Сача (енгл. Impressions of Theophrastus Such), серији есеја које је написала у лику измишљеног научника по имену Теофраст, есеј „Сенке долазеће расе” (енгл. Shadows of the Coming Race) спекулисао је о самореплицирајућим машинама, при чему Теофраст пита „како да знам да оне на крају неће бити направљене да носе, или да саме по себи неће развити, услове за самоснабдевање, самопоправку и репродукцију”.

Године 1802. Вилијам Пејли је формулисао први познати теолошки аргумент који приказује машине које производе друге машине, сугеришући да питање ко је првобитно направио сат постаје беспредметно ако би се показало да је сат способан да произведе своју копију.; See also: ; Научно проучавање саморепродукујућих машина наговестио је Џон Бернал још 1929. године и математичари попут Стивена Клинија, који су почели да развијају теорију рекурзије тридесетих година 20. века. Већи део овог каснијег рада био је, међутим, мотивисан интересовањем за обраду информација и алгоритме, а не за физичку имплементацију таквог система. Током педесетих година 20. века изнети су предлози за неколико све једноставнијих механичких система способних за саморепродукцију — посебно од стране Лајонела Пенроуза.Lionel Penrose: Self-reproducing machines, Scientific American, vol 200, 6. 1959,

Фон Нојманов кинематички модел Детаљан концептуални предлог за самореплицирајућу машину први је изнео математичар Џон фон Нојман на предавањима одржаним 1948. и 1949. године, када је предложио кинематички модел саморепродукујућих аутомата као мисаони експеримент. Фон Нојманов концепт физичке самореплицирајуће машине обрађен је само апстрактно, при чему хипотетичка машина користи „море” или складиште резервних делова као свој извор сировина. Машина је имала програм ускладиштен на меморијској траци који јој је налагао да помоћу манипулатора преузме делове из овог „мора”, састави их у сопствену копију, а затим пренесе садржај своје меморијске траке у нови дупликат. Замишљено је да се машина састоји од само осам различитих врста компоненти: четири логичка елемента за слање и примање стимуланса и четири механичка елемента за пружање структурне подршке и мобилности. Иако квалитативно исправан, фон Нојман је очигледно био незадовољан овим моделом самореплицирајуће машине због потешкоћа у његовој анализи са математичком прецизношћу. Уместо тога, наставио је да развија још апстрактнији модел саморепликатора заснован на целуларним аутоматима. Његов оригинални кинематички концепт остао је опскуран све док није популаризован у издању часописа Scientific American из 1955. године.

Фон Нојманов циљ за његову теорију саморепродукујућих аутомата, како је прецизирано у његовим предавањима на Универзитету у Илиноису 1949. године, био је да дизајнира машину чија би сложеност могла аутоматски да расте слично биолошким организмима под природном селекцијом. Запитао се шта је то праг сложености који се мора прећи да би машине могле да еволуирају. Његов одговор је био да дизајнира апстрактну машину која би, када се покрене, реплицирала саму себе. Значајно је да његов дизајн имплицира да отворена еволуција захтева да се наслеђене информације копирају и преносе на потомство одвојено од самореплицирајуће машине, што је увид који је претходио открићу структуре молекула ДНК од стране Вотсона и Крика и начина на који се она одвојено транслира и реплицира у ћелији.

Мурове вештачке живе биљке Године 1956. математичар Едвард Ф. Мур предложио је први познати предлог за практичну самореплицирајућу машину у стварном свету, такође објављен у часопису Scientific American. Мурове „вештачке живе биљке” предложене су као машине способне да користе ваздух, воду и земљу као изворе сировина и да црпе енергију из сунчеве светлости путем соларне батерије или парне машине. Изабрао је морску обалу као почетно станиште за такве машине, омогућавајући им лак приступ хемикалијама у морској води, и сугерисао да би касније генерације машине могле бити дизајниране да слободно плутају по површини океана као самореплицирајуће фабричке барже или да буду смештене на пустом пустињском терену који би иначе био бескористан за индустријске сврхе. Саморепликатори би били „бербани” због својих саставних делова, које би човечанство користило у другим машинама које се не реплицирају.

Дајсонови реплицирајући системи Следећи велики развој концепта самореплицирајућих машина био је низ мисаоних експеримената које је предложио физичар Фриман Дајсон у свом Вануксем предавању (енгл. Vanuxem Lecture) 1970. године. Предложио је три примене машинских репликатора великих размера. Прва је била слање самореплицирајућег система на Сатурнов месец Енкелад, који би поред производње својих копија такође био програмиран да производи и лансира теретне свемирске летелице покретане соларним једрима. Ове летелице би носиле блокове Енкеладовог леда на Марс, где би се користили за тераформирање планете. Његов други предлог био је фабрички систем на соларни погон дизајниран за земаљско пустињско окружење, а трећи је био „комплет за индустријски развој” заснован на овом репликатору који би могао да се прода земљама у развоју како би им се обезбедило онолико индустријских капацитета колико желе. Када је Дајсон ревидирао и поново штампао своје предавање 1979. године, додао је предлоге за модификовану верзију Мурових поморских вештачких живих биљака која је дизајнирана да дестилује и складишти свежу воду за људску употребу, као и „Астропиле” (енгл. Astrochicken).

Напредна аутоматизација за свемирске мисије мини|десно|Уметничка визија „саморастуће” роботске лунарне фабрике

Године 1980, инспирисана „Радионицом о новим правцима” (енгл. New Directions Workshop) одржаном 1979. у Вудс Холу, НАСА је са Америчким друштвом за инжењерско образовање (ASEE) спровела заједничку летњу студију под називом Напредна аутоматизација за свемирске мисије (енгл. Advanced Automation for Space Missions) како би произвела детаљан предлог за самореплицирајуће фабрике за развој лунарних ресурса без потребе за додатним лансирањима или људским радницима на лицу места. Студија је спроведена на Универзитету Санта Клара и трајала је од 23. јуна до 29. августа, а коначни извештај је објављен 1982. године. Предложени систем би био способан за експоненцијално повећање производних капацитета, а дизајн би могао бити модификован за изградњу самореплицирајућих сонди за истраживање галаксије.

Референтни дизајн је укључивао мала електрична колица контролисана рачунаром која се крећу по шинама унутар фабрике, мобилне „машине за поплочавање” које су користиле велика параболична огледала да фокусирају сунчеву светлост на лунарни реголит како би га растопиле и синтеровале у тврду површину погодну за градњу, и роботске предње утовариваче за површинско рударење. Сирови лунарни реголит би се прерађивао разним техникама, првенствено лужењем флуороводоничном киселином. Велики транспорти са различитим манипулаторским рукама и алатима предложени су као конструктори који би састављали нове фабрике од делова и склопова које производи њихов родитељ.

Напајање би обезбеђивала „надстрешница” соларних ћелија ослоњена на стубове. Остала машинерија би била смештена испод надстрешнице.