9.0 注释（第 3 页）
在对系统级别的功能及其交互进行建模之后，我们现在可以研究将功能作为设计实现的替代方法。每种替代方案将具有输入和输出的不同数值，从而导致不同的总电子表格值。在后面的步骤中，我们将改变替代方案的大小和选择，以获得整个位置的最佳结果。在执行此操作之前，在本节中，我们首先必须确定替代方案，然后在下一节（第 5 页）中，开发它们足够详细的信息以获取每个替代方案的输入和输出值。我们按功能在以下各节中进行此操作，并认识到一些元素（如人工）将适用于多种功能。我们先查看住所和运输，然后再查看生产，即使生产的功能编号更低。这是因为其他主要功能将需要生产的特定输出，因此部分决定了生产功能需要生产什么。
由于此设计的复杂性，无法一次性开发替代方案。相反，将识别和定义各个部分，然后检查它们如何交互。这导致以迭代的方式改进这些部分。设计选项的持续改进可以永远持续下去，因此我们需要知道何时停止。在这项研究中，我们受到人员、时间以及希望在初始研究目标中回答问题的愿望的限制。因此，我们打算在能够回答问题并且可以清楚地确定我们是否可以满足系统的性能目标时停止。这对于像这样的概念级研究来说已经足够了。尽管有一个停止点，但由于每个功能有多种选择，这些部分很可能是研究中最长的部分，并且在早期阶段将有很多缺少的替代方案和值。
通常，位置住所部分的设计可以分为传统和非常规的替代方案。可以检查每种方案的本地化程度和自动化程度。传统版本最容易定义，因为建筑是一个主要的行业，而且有大量的数据可用。我们不会复制所有这些数据，而是会指明来源，并提取用于建模的值。对于非常规的替代方案，我们首先查看文献中的现有想法，并尝试根据我们的性能目标评估它们。如果找不到合适的，那么我们可以尝试想象新的替代方案。
在更高的主要功能级别，有几个设计替代方案需要考虑
- 集中式公寓式建筑与独立的单户住宅或混合住宅的选择。
- 包含办公、酒店或销售空间以及住宅空间的混合用途建筑的选择，或者将生产和运输与住所混合。
- 住所空间的模块化和灵活性的一般水平。
- 土地的分配，包括地块的数量和大小，以及它们的物理距离。
- 自动化的可见性 - 将它们留在显眼的地方还是为了美观而尝试隐藏它们。
- 公共室内和室外空间以及私人室外空间的安排和类型。
对于非常规的选择，有地下或穹顶建筑。
传统观点是将以下项目视为独立的。另一种选择是考虑将多个元素组合成一个项目。
- 土地 - 我们将住所土地分配给此功能，因为屋顶和壁板等防护元素需要结构支撑，而地基反过来需要土地来支撑。绝大多数人类生活在陆地上，因此假设温带地区需要坚实的土地。制造更多土地仅在非常有限的情况下是可行的，因此我们也假设作为一种传统的替代方法，我们将购买现有土地并将其改造以满足我们的需求。另一种方法是租赁土地，并使用模块化和移动住所。这将降低初始土地成本，但会引发运输、安全和质量问题。靠近人口稠密地区以获取外部供应的未开发土地可能要花费 0.50 美元/平方米或更高，但这因位置而异。
- 地基 - 传统的地基包括混凝土板、混凝土基脚和砌块，以及经过处理的桩。替代地基可能包括砾石沟槽、桩、灰浆砌石。
- 结构框架 - 传统框架包括轻型木材和胶合板、重型木材和螺栓、钢管和型钢，以及钢筋混凝土。环境保护的一部分将用于抵御风、冰雹、地震和洪水等极端条件。替代框架包括稳定夯土、绝缘混凝土砌块或面板。单个建筑物可以使用混合的结构元素
- 防潮 - 由于悬挑可以保护壁板，而且垂直表面的暴露程度较低，因此通常使用不同的材料来制作屋顶和壁板。传统屋顶包括复合材料、木材、石板和金属瓦、粘土和混凝土瓦，以及暴露屋顶下的二级防水层。传统的壁板包括乙烯基、砖块、木瓦或壁板板（通常涂漆），以及灰浆砌石。地基防水包括密封剂和必要时的排水。
- 隔热 - 传统绝缘包括玻璃纤维和聚苯乙烯泡沫珠（即泡沫塑料）。珠粒可以是刚性面板，也可以分散在其他介质中，如混凝土。木材横向放置时是一种中等程度的绝缘体。隔热板也是传统物品，以及蒸汽和渗透屏障。
- 防护服 - 传统物品是用于保暖、防磨损和防降水的外衣。非常规物品待定。
这包括在温度、湿度、照明和声学方面管理内部环境。传统上，这些都是独立的项目。现代的替代方法是为所有内部功能提供一个中央控制器。
- 电力 - 温度控制和人造照明需要电力，因此我们将住所的所有电力供应包括在此功能中，包括其他子功能。
- 温度和湿度 - 传统的现代设计是带辅助加热的电动空气热泵，用于非常寒冷的日子。替代设计可能包括地热热泵、被动式太阳能设计以及用于加热的主动式太阳能收集。对于夏季降温，深层岩石热量存储可以提供部分或全部降温。
- 照明 - 窗户和窗帘是提供自然照明的传统方式，还可以使用各种人造灯为需要额外照明或夜间的区域提供照明。一种替代方法是使用光管或光纤将自然光引入原本没有光线的区域。
- 声学 - 这包括被动式隔音，标准方法是在房间之间使用玻璃纤维绝缘，以及外部绝缘。一种替代方法是自制的岩棉或其他吸音器。主动式降噪是一种现代替代方法。声学包括产生所需的声响（通常是音乐），以及控制此类声响相对于室内环境中的物体和墙壁的分布。有各种各样的音响系统，从便携式到内置式。
这包括提供实际的食物和饮料材料、居住区内的本地存储、食物准备、服务以及食物和饮料废弃物的处理（不包括人体废弃物）。
- 食物和饮料供应 - 一种选择是在居住区内以花园、附带温室、绿色屋顶和结果树的形式进行一些本地食物生产。或者，它可以全部分配给生产功能。目标是提供 85% 的总材料和能源需求，因此我们将提供 85% 的食物和饮料作为初始目标，并将其分配到生产和居住中。其余部分来自外部来源。
- 饮用水供应 - 替代来源包括收集径流、如果不会耗尽地下水位的话就是井，或来自生产的循环水。无论来源如何，都需要进行净化和取样以确保安全使用。
- 厨房和餐厅设备 - 传统的做法是使用标准的购买的厨房和餐厅设备。一种选择是在内部制作部分或全部这些设备，特别是家具和橱柜，但可能是陶瓷和金属制品。电器最不可能在本地制造。其他选择是集中式与个人食物准备的水平，以及是否值得设计厨房自动化（中央或本地居民）。集中式并不意味着制度化，人们通常更喜欢外出就餐，出于社交和时间原因，因此目标是高质量而不是食堂级别的产出。
这包括人类除了食物和饮料之外在健康状况下维持自身的基本功能。这里包括睡眠、卫生、运动、清洁和过滤身体和环境、健康监测、急救以及本地检查和治疗。
- 提供睡眠环境 - 有各种各样的床型可供选择，以及有关适当房间条件的信息。我们不期望发明新的睡眠安排，但可能会在本地制造的便利性方面纳入替代方案。
- 提供卫生设施 - 该功能涵盖人体废弃物的收集和处理。替代方案包括废弃物如何回收以及使用湿式、干式或真空系统运输废弃物。湿式冲水系统是传统选择。
- 提供运动器材 - 最近的研究表明，站立而不是一定比例的坐姿时间对健康有益。专门运动器材的一种替代方案是为日常工作提供更直立的设计。另一种是整合一些步行和体力活动，例如从家步行到生产区，或用脚踏车进行短途运输。显然，对于重型任务来说，需要动力设备，但使所有东西都通电并让人员久坐不动会产生负面影响。此外，如果人们不想要积极的生活方式，我们不能强迫他们，但我们可以通过设计来鼓励它。
- 提供身体清洁 - 传统方法包括洗澡、洗手、口腔卫生和个人修饰。
- 提供环境清洁和过滤 - 传统的家居清洁是众所周知的。该功能包括洗涤。一种选择是使用更高水平的自动化来完成日常清洁任务。过滤去除空气和水中的污染物，减少了清洁的需要，但随后需要管理过滤器。它包括对昆虫、霉菌和其他生物侵染的主动控制。
- 健康监测 - 传统方法包括定期自我检查，如果需要，可进行自我测试。
- 急救 - 尽管地点设计将尽量减少风险，但一些事故还是可能发生的。该功能为较小的风险提供即时护理，为较大的风险提供稳定治疗。传统方法包括将急救箱放置在显眼的位置，并对居民进行培训。在更严重的情况下，将呼叫外部援助和运输。
- 本地检查和治疗 - 该地点可能会在后期增长年支持相当于护士或医生的工作，否则需要外部医疗服务。集体购买医疗计划可能是有意义的。替代方案包括远程医疗或自动化诊断和治疗。
这包括个人生活空间、存储空间、社区空间、家具、装饰品和非防护性服装。个人生活空间的面积加上前两个功能（.3 和 .4）所需的面积决定了保护（.1）和控制（.2）环境功能需要运行的体积。
- 提供个人空间 - 我们将所有非专业化的内部装饰（地板、墙壁、天花板）和通道（走廊和楼梯）都归入该功能，包括食物和饮料以及维持健康的通道。专业装饰在各自的功能下进行核算。室内空间有多种传统设计，我们不期望创造新的设计。相反，我们着眼于自产的物品，如木地板或瓷砖。一个适度的选择是使用模块化内部，以便轻松改变布局。
- 提供个人存储空间 - 这包括壁橱、架子、橱柜以及类似的内置存储空间。为了方便存取，这些都整合到私人生活空间中。对于长期存储，可以根据需要提供模块化社区存储空间。传统壁橱和搁架的替代方案是提供移动/旋转存储单元，这些单元在体积效率上更高。例如，阁楼存储空间可以使用二维模块网格，并通过天花板舱口垂直输送。然后，可以通过从平板电脑上选择物品并等待系统将该模块重新排列到适当位置并将其降低来检索物品。
- 提供社区空间 - 我们假设总居住空间的 20% 用于社区使用，而不是私人使用。这包括会议室、餐厅、娱乐设施、办公室、零售区以及人们可以选择度过的任何其他公共区域。传统上，这些是与私人生活空间分开的，但混合用途建筑是另一种选择，就像模块化空间可以在需要时重新分配一样。
- 提供家具和装饰品 - 我们包括所有未在其他功能中涵盖的活动物品。由于这些是个人偏好，我们假设它们由居民选择，或由居民带来，并用剩余资金购买或由生产部门制作。它们的种类可能过于多样，无法进行详细的设计，但我们可以指定质量和体积限制以规划生产能力。
- 提供非防护性服装 - 这是出于个人原因而不是防护原因而选择的服装。传统的选择是从现有供应商处购买服装。服装材料的生产高度机械化，组装使用低成本劳动力，因此很难改进。此外，材料是柔性的，使自动化成为一项挑战。我们将考虑其他想法，但默认将是购买它们。
这包括教育、娱乐和一般信息（例如新闻、天气等）。现代计算机和网络功能非常强大，因此我们假设该地点有一个共享的 IT 系统，用于提供信息功能、设计和生产控制，而不是为每个目的提供专用设备。为居住部分设计定制 IT 设备可能不具有成本效益，因此我们将假设这些设备是购买的。传统方法是与外部建立商用连接，并在内部建立有线和无线网络。该系统应该能够托管该地点的自定义软件，但几乎所有现代 IT 硬件都能满足这一点。
运输的主要划分是根据所运送物品的类型，因为每种类型都有不同的处理要求。运输还可以大体上分为传统和非传统替代方案。它还分为进出该地点的外部运输和该地点内部的内部运输。划分的原因是，我们无法修改外部运输基础设施，例如道路，而内部运输可以根据我们的选择进行设计和建造。
一种通用的选择是，是否要拥有用于多种用途的通用运输车辆、专用车辆或可以适应不同任务的模块化车辆。例如，传统的皮卡车和拖拉机以及拖挂车可以服务于多种货物类型。车辆的动力来源（即燃料或电力）是另一组选择，对动力来源有影响。最后，制作还是购买是运输的一种选择 - 在本地制作多少车辆，从无，到部分制作和部分购买零件，到完全本地生产。
在地点内部，要建造多少传统与定制的固定运输基础设施是另一个选择。由于我们可以控制地点的设计，因此我们可以使用标准道路、管道和输送机，或者考虑使用架空、铁路或地下运输网络。这些可以减少对土地的影响和面积要求。我们还可以考虑为运输提供电力或无线电力，而不是燃料动力。
- 移动运输
一个模块化系统将包括一个框架、驱动轮/腿、一个动力系统和各种附件。传统的农业拖拉机将框架和动力系统集成到一个单元中，但我们可以考虑集成式与独立式单元。一个关键的附件将是一个被拖在主单元后面的手推车。由于负载大小和质量将在不同的任务之间有所不同，我们的设计很可能会有几个尺寸。更大的负载可以通过将两个单元连接在一起来管理，要么是两个在前面，要么是前面和后面连接在一起。一个主要的选择是将基本运输单元与机器人附件（传感器、计算机、通信和动力操纵器）结合起来。然后，它可以服务于一些生产功能，如制造、组装和存储。
对于电力选项，我们可以考虑模块化的电池组来扩展续航里程或在需要时进行更换，轨道或架空电源触点，以及使用太阳能或无线电源的可移动充电/电源站。风能可能需要过多的锚固才能便携。对于燃料选项，我们需要燃料供应，要么随身携带，要么根据需要运送到车辆，要么车辆返回加油站。对于所有选项，准备好的道路与开阔的田野和森林可以承受不同的接触压力，并且具有不同的粗糙度，因此在模块化设计中，可能需要根据需要更换轮式、履带式和腿式驱动系统。
- 固定运输
传统的方案是使用道路与移动车辆结合，进行本地运输，直至到达建筑物的门口，有时甚至进入建筑物内部。这会消耗大量的空间和建造成本。一个替代方案是使用架空电缆或轨道系统来减少地面占用面积，并将地面腾出来用于其他用途，包括绿地，以获得更好的视野。这可以与主电源分配以及运输路径上方或下方的太阳能电池板相结合，以进一步减少地面占用面积。另一种选择是轻轨，它比道路占用更少的地面面积，尽管它可能需要更多的地方准备。陡峭的路线将需要齿轮或其他辅助装置以防止滑动。同样，其他用途可以在同一条路线中结合使用以减少占用面积。与传统的道路一样，架空或轨道系统可以根据需要延伸到建筑物内部。最后一个选择是将运输路径和公用设施线路埋入地下。传统的水管和污水管是固定的管道，但在一定距离内，如果将移动油罐与地下运输隧道相结合，则进行运输可能是有意义的。将道路埋入地下具有视觉上的吸引力，但它限制了物理尺寸，并且具有大量的开挖和安装成本。
这包括运输到和从该地点运输的散装物资，后者是用于销售或设立新地点的生产产出。散装物品是指那些需要大量体积，并且对环境和运输本身的影响的保护程度较低的物品。如果散装运输的需求不高，可能不值得拥有专门的设备，因此一个选择是根据需要租用散装运输。相反，由于该地点拥有制造能力，并且散装运输工具可以是简单的设计，因此制造此类物品可能相当经济。
这包括需要较高水平的保护，以防止天气、冲击或振动以及其他极端条件影响的非人类货物。保护可以通过在散装运输中添加覆盖物、容器和衬垫来提供，或者使用与人类相同的车辆类型。
显而易见的起始方法是使用现有的传统车辆将人员送往和从该地点接送，因为大多数人已经可以使用此类车辆。然后，选项围绕何时以及在多大程度上过渡到其他类型的车辆而展开。
这些物品需要封闭的容器或固定管道进行交付。典型的例子包括水、天然气和液态燃料，如汽油和柴油。
这包括所有形式的所有类型的数据，包括电子和非电子数据。法律权利和金钱通过数据传送，因此也包含在这里。
在对特定生产功能和替代设计选项进行建模以满足我们的需求目标之前，我们将首先从一般意义上了解先进的生产技术。这些技术并非完全是新的，但其程度和范围高于一般用于开发新地点的技术，并将它们集成在一起是一种新颖的方式。设计挑战是如何最好地将这些技术结合到一个不断发展的地点中。解决这一挑战的一种方法是考虑每个技术领域的所有功能，包括该地点的层级结构以及连接它们的流程。这很繁琐，但可以确保不会错过机会。
在我们第一页的最初讨论中，我们提出了从一个启动套件中进行自我扩展的概念，也称为**种子工厂**。由于地球上的制造业多种多样，拥有许多生产流程，并且可能的组合几乎是无限的，因此启动套件中使用什么并不明显。我们可以确定几种选择此类集合的方法
- 逆向工程
这种方法从完成的位置向后工作，以确定构建和维持该位置所需的生产要素。反过来，这些生产要素被检查以确定构建它们需要什么，递归地识别先决条件要素和外部供应，以达到合理的起点。我们将使用它作为我们的主要方法，因为我们知道我们想要的终点是支持一定数量的人，并具有确定的性能目标。
**常见材料作为输出** - 另一种方法是从文明中使用的已知常见材料反推，例如木材、基础金属、陶瓷、混凝土、散装岩石、玻璃和塑料，以及电能和热能。
- 正向工程
另一种方法是从一个假设的起点开始，看看它是否能够充分成长为我们的完成地点，然后根据在成长路径上发现的任何缺失或剩余项目来改进起点。对于正向方法，问题就变成了你假设什么起点？可能的起点包括农场和机器车间。两者都以制造更多自己的东西而闻名 - 植物和动物可以制造更多自己，机器工具也是如此。其他起点是为了最大限度地提高产量或最小化启动尺寸，因为这些与评估标准有关。另一种方法是从小额投资开始，并随着时间的推移购买设备，这可以最小化启动的复杂性。所有这些不同的方法都可以导致一个或多个设计概念，然后进行优化和比较。
我们将使用这种方法作为第二种方法，因为任何给定的起点可能无法达到预期的最终目标，因此可能代表着浪费的努力。然而，一旦通过逆向方法确定了某些生产要素（例如食物或能源），我们就可以考虑它们在正向方向上还能用于什么。由于我们已经确定它们至少满足了其中一个最终目标，因此从它们向前工作不太可能浪费努力。尽管正向方法存在不确定性，但我们列出了许多可能的起点，并认识到您可以在给定设计中使用它们的混合。
农场作为起点 - 这种方法是生物性的，因为生物体能够复制自身（即额外的设备）并且能够提供最终输出（例如来自树木的木材）。我们将把“农场”的概念概括为不仅包括行作物，还包括所有生物产品，包括动物、木材和使用微生物的现代生物技术产品。一个问题是生物生产是否可以利用非生物技术。即使是最简单的农场也需要工具，现代农场使用相当复杂的设备，这使您更接近机器车间而不是花园。值得考虑的一个生物选择是木材。锯木厂本身大部分可以用木材制成，尽管需要电源和一些金属部件来加工原木。
机器车间作为起点 - 由于机器车间可以制造更多机器，因此这种方法从设备齐全的机器车间的库存开始，并将库存精简为每个功能的初始机器组。大型车间通常会为类似任务配备多台机器，原因是零件规模、专业化或总产量。作为起点，您可以假设每种功能只需要一种类型。借助于对运动轴的计算机控制、自动换刀器和托盘，一台机器可以完成相当复杂的工作。这包括制作它们并非为其最佳设计的形状。添加到基本机器上的附件还可以扩展它可以完成的工作范围。
历史作为起点 - 在文明发展过程中，技术以某种顺序出现。这种方法从早期技术开始，并依次添加更现代的技术。
产量作为起点 - 另一种方法是考虑哪些入门套件物品相对于其尺寸可以产生最大的产量。这种方法试图最大化早期增长率，并将产出的多样性保留到后期。
最小尺寸作为起点 - 这种方法试图通过使用较小的设备来最小化初始成本，并假设您可以制作副本或更大的单元来增长到所需的容量。
金钱作为起点 - 虽然投资可能看起来不符合种子工厂的概念，但来自投资的收入可以支持人类需求，而收入最终来自一般经济中的某种生产活动。可以把它看作是对现有工厂所有权的替代。换句话说，与其建造一家新工厂，不如通过投资购买一家现有工厂或等价物。我们将主要使用它作为比较点。如果我们无法设计出一家硬件导向的种子工厂比投资得分更高，那么最佳途径是先投资，然后利用投资的成果通过购买扩展设备来发展。以金钱起步的优点是简单。
我们对金钱方法的初始比较点是 **Trading Direct** 的经纪账户，投资 75,000 美元，存入保证金账户，杠杆率为 25%（总投资 100,000 美元），购买 **Helios 高收益基金** 的股票。截至 2012 年中期，这将产生 8% 的回报，即投资金额每年 8,000 美元。保证金利息为 25,000 美元保证金余额的 3.75%，即每年 937.50 美元。这留下了 7,062.50 美元的净收入，初始投资的总回报率为 9.42%。稍后，我们可以在一系列选项中改变初始点，将其与我们其他设计方法进行比较。
- 方法的综合
在综合方法中，我们将上述每种方法都视为提供入门套件和扩展套件的候选者，然后比较候选者并选择最佳者。
模块化设计
[edit | edit source]模块化概念具有多个方面。一个是复制 - 结构元素或生产机器的复制，以便增长可以是增量的。另一个是标准接口 - 因此可以灵活组合各种元素。第三个是灵活性 - 设计机器和其他元素以随着时间的推移进行扩展、附件和升级。
复制
[edit | edit source]零件和最终产品的复制是现代生产的一个常见特征，大约从 1800 年开始。例如，在建筑施工中，标准框架木材、胶合板和混凝土砌块允许对建筑尺寸进行一般规范，而无需单独定义每个部件。然而，复制通常不适用于工厂级别。工厂流程通常是为特定产品和生产率定制设计的。我们将寻找在我们的生产设计中应用复制的领域。一些想法包括
- 模块化基础和楼板，以便更容易地扩展建筑物
- 复制太阳能聚光器或风力涡轮机以供电
- 共享公共框架和电机设计的机床
接口
[edit | edit source]对于我们的建筑设计和内部布局，我们将假设 0.25、0.50 和 1.00 米的基本尺度，模块尺寸最大为 1.25、2.50 和 6.00 米，以基本尺度的增量进行。模块尺寸之间会有一些重叠。最大的模块用于放置建筑物位置和入口，而最小的模块用于放置存储和过道等。
多功能机器
[edit | edit source]考虑为灵活度而设计，就会出现使用一些非常通用的初始机器的可能性，这些机器配备灵活的附件，因此可以完成多项任务。这使得它们在设计上是模块化的，并且可以通过复制、制造更大的版本或制造更专业的机器来扩展。此类通用机器在特定任务上的效率可能不如专用机器，但它可以减少启动时的设备数量。完整的附件集可能最初不可用，您可以通过在内部制作零件来扩展。一些候选者如下所示
多轴数控机床设置 - 在 F.2.1.1.1.5 制造零件下列出的通用车间机械具有许多类似的特征，包括围绕多个轴的受控线性运动和旋转运动。有可能将它们的功能组合成一台通用的数控机床。一个示例配置是带有可互换台面或托盘的龙门铣床。对于铣削操作，使用普通台面来固定工件。对于车削操作，使用带有旋转安装座和电机的台面。通过添加可互换的头部，设备可以从铣削转换为 3D 打印机类型挤出、复合材料铺设、等离子切割机或其他任务。此类多功能机器过去曾为爱好者商业化生产，因为它们节省了电机数量和框架重量。商业车间倾向于使用专用机器以获得更高的精度或尺寸容量，以及能够并行完成多个任务的能力。
太阳能熔炉设施 - 在 F.2.1.1.2 供电下描述的太阳能熔炉是另一个潜在的多功能设备，通过改变焦点处的物体，它可以实现发电和其他高温工艺。在云层较多的地区，它需要用风能或太阳能电池板来补充，以便在阳光集中的情况下无法满足需求时使用。
模块化生产大楼 - 建筑物通常不被认为是机器，但如果使用模块化设计和灵活的位置，可以根据需要设置、重新布置和拆卸工业流程，甚至可能在自动控制下进行。这种建筑需要强大的材料处理，例如模块化手推车或双轴龙门起重机系统（多个平行轨道）。给定这样的设计，建筑物可以帮助它自己建造，现有部分可以支持扩展。
灵活的车辆/机器人 - 标准农场拖拉机是现有灵活车辆的示例。通过交换附件，它们可以完成各种各样的任务。我们将这个想法扩展到几个方面。一个是使用更广泛的尺寸和负载容量。农业拖拉机是尺寸范围的上限，公用车辆和手推车可以在多个附件中获得类似的处理。另一个扩展是除了人工操作员外，还增加了机器人和远程控制功能。
通用化工厂 - 大型商业化工厂非常专业化，并且永久性地建立起来进行特定的工艺。这里的可能性是实验室的半工业版本，其中设置和工艺很容易改变。这将通过执行单一任务的模块来实现，这些模块可以根据需要进行交换或重新连接。由于化学品种类繁多，以及它们与哪些容器兼容，因此需要一个良好的数据库来确保安全运行。
正如研究的初始讨论中提到的，我们希望使用更少稀有和集中资源，更多通用和分布式资源。这可以避免来自遥远且独特的采矿地点的运输成本，以及那些正在枯竭的资源的稀缺成本。广泛分布的资源示例包括海水、世界各地常见的普通岩石、当地土壤和植物、空气和水，以及太阳能和风能。对于特定的温带地区，这些资源的一部分将在当地获得。生产过程和最终产品的总体设计可以考虑到这一点，通过选择更本地化和适合当地供应的选项。
高品位矿石通常用于加工单一或少数产品。减少使用低品位资源的能源成本的一种方法是将它们加工成多种产品，从而分摊固定采矿成本，并在一定程度上实现加工能源的回收利用。我们仍然可能需要比平均水平更多的能量，因此充足的电力供应应成为设计目标。此外，我们应该设计灵活的材料加工，以适应随着地点扩张而出现的当地资源变化。由于我们最初的温带地区预计靠近现有的发达地区，我们可以将废料、垃圾和废物视为一种当地资源，并看看使用它们是否经济可行。
我们首先要考虑的特定资源包括：
- **当地岩石类型** - 这包括常见的类型，如石灰石和花岗岩。在选择我们地点的土地时，我们更希望该地区的地质多样化，理想情况下有几个正在运营的矿山或采石场。碎石或尺寸石材无需进一步加工即可用作建筑材料，但像 F.2.1.1.1.4 中所示的煅烧和碳热还原等工艺可以获得更有价值的产出。具体的工艺将取决于源岩石。
- **当地土壤和植物** - 首先用于种植有机物。当地的木材通常可以以低廉的价格作为立木获得，因此选择树木繁茂的林区是最佳选择。最初的建设可能需要比后来更多的木材，因此在收获了一些林区后，这些土地可以用于其他任务，而其余的林区则可以继续生长，以备后用。一些农田可以用于早期的粮食生产，直到安装更先进的方法，例如自动化温室和工程微生物。应认真考虑使用生物炭、岩石粉尘和经处理的污泥外部供应来改善土壤。地下土的另一个用途是用于稳定夯土建筑。
- **空气和水** - 这些资源可能经常被忽视，但除了它们显而易见的用途外，它们还可以为化学工艺提供氮、氧、氢和二氧化碳。
- **太阳能和风能** - 利用低品位资源的关键是充足的能量来为加工提供动力。我们将研究太阳能热能、太阳能光伏、生物燃料和风力发电机的组合，并具有足够的储能来弥合低产出时期。风力发电塔，可以到达当地森林上方并携带多个较小的涡轮机，是一种从给定土地中获得多种用途的选项。
设计循环利用的一种方法是考虑每个功能的质量输出流，并考虑如何将它们返回到更早的生产阶段。另一种方法是考虑废物处置成本，首先检查成本最高的废物，并将它们与回收成本进行比较，将避免的投入视为成本效益。第三种方法是修改物品的设计，将不可回收的输出转换成可回收的输出。增量设计变化将与回收带来的节省进行平衡。我们将采用这些方法的组合来尝试确定良好的机会。要特别关注的流程包括：
- **水** - 使用过的水流是人类活动的大量输出。我们将考虑分流，将厨房和卫生废水排入一个流，将洗衣和化学废水排入另一个流。第一个可以更容易地用于有机生产，而第二个则需要不同的处理才能提供清洁水和可能的化学资源。
- **二氧化碳** - 任何大量的 CO2 输出都应检查是否可以捕获以用于化学过程或增加有机物的生长。
- **维修和改造** - 一定比例的机器和居住元素将需要维修、更换或升级和改变偏好。在它们可以回收的范围内，它可以减少废物流。
- **外部废物** - 通用资源和循环利用之间的重叠是使用附近发达地区的废料、垃圾和废物作为各种过程的投入。这里有廉价来源的相对高质量资源的潜力，因此至少应该进行调查。它还可以减少该地点的净废物流量。金属废料、垃圾填埋场废物和经处理的污泥就是例子。
正如第 1 页的初始讨论中提到的，生产和控制的分布不是必需的，而是现代通信和运输所提供的选择。我们应该在多大程度上将它用于我们的地点将取决于需要权衡的许多因素。
- **个人偏好** - 项目参与者和地点居民应该对地点的设计和运营有发言权。这被确定为总体项目目标之一：**1.3 选择**。有些人会更喜欢在现场工作，而另一些人则可能希望避免上下班的时间和成本，或者出于各种原因住在不同的地点。
- **产能** - 一个正在建设的新地点可能没有能力在附近支持足够的人口。
- **安全** - 许多生产任务都可能存在危险，例如伐木以获得木材。远程操作伐木设备可以降低个人风险。
- **经济优势** - 远程操作员能够更容易地在不同地点之间转移任务，并且由于他们生活在不同的时区，因此每天可以操作设备的时间更长。减少对现场基础设施、供暖和冷却的需求，减少现场人员数量。将生产地靠近供应来源，以便只运输成品，而不是散装材料。能够根据需要以更小的增量获得土地。
- **经济劣势** - 与大型建筑相比，小型建筑在相同总面积的情况下，表面积更大。这需要更多的材料来建造，也需要更多的能量来加热和冷却。分离的功能之间运输时间和成本增加。
使用分布式运营的早期场景是在地点建设开始之前，项目参与者还没有成为居民，因为居住区还没有建成。项目设备，如设计软件和施工工具，可以在个人家中进行分配。较大的物品可以放置在以前的第 0 阶段技术开发地点。一个临时分级和生产地点，例如租赁的建筑物，可以在永久地点正在建设期间使用。因此，运营是分布式的，因为还没有一个单一的地点可以放置所有东西。
在这个场景中，人们根据时间允许，以临时的方式聚在一起，并通过现有的互联网和无线方式进行沟通以计划工作。定制软件可能允许对设备进行一些远程和半自动化操作。远处的参与者可以贡献资金或已完成的物品，并在建设开始后将它们交付到永久的新地点。使用现有设备生产用于出售的物品可以帮助为以后的收购提供资金。随着地点的发展，人们开始成为居民，远程和自动化工作的数量将逐渐转变为最终状态。这种场景的优势是不需要提前制定总体规划。计算机和网络仍在快速发展，因此任何长期计划都可能在完全实施之前过时。似乎更有意义的是了解分布程度与集中程度之间的利弊，并随着项目的进展应用这种理解。