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标题: 电影×科学 |《流浪地球2》里的太空电梯、数字生命、人工智能，看科学家如何解读 [打印本页]

作者: 丁陆 时间: 2023-1-27 23:20
标题: 电影×科学 |《流浪地球2》里的太空电梯、数字生命、人工智能，看科学家如何解读
太空电梯穿越天际、地球行星发动机气势恢弘、月球发动机想象力十足、数字生命活跃于数字世界、人工智能MOSS再次怒刷存在感……这些原本只能在想象中的奇观巧思，在今年春节档《流浪地球2》中被搬上了大银幕，令观众深刻感受到了中国科幻的非凡魅力。

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那么对于太空电梯、数字生命、人工智能等概念，科学家们是怎么看的呢？又如何从科学的角度来解释这些概念的可行性？来听听中国科学院研究员们的想法吧。

太空电梯的建造难题

影片开始不久最大的亮点，无疑是宇宙级高速公路太空电梯穿越天际，连接地球与宇宙，壮观震撼，让人印象极其深刻。

太空电梯的概念其实在由来已久，被誉为“航天之父”的俄国科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基在1895年提出的铁塔设想，是“太空电梯”的雏形。

他提议在地面上建设一座超高的铁塔，一直建到地球同步轨道为止，在铁塔内架设电梯，再搭乘电梯进入外太空。

那么我们为什么需要“太空电梯”？

中国科学院物理研究所研究员梁文杰从火箭开始为大家讲解，“现在我们都是使用火箭，火箭技术日趋成熟，但有两个问题没有解决，第一个是它的化学燃料特别费，你可以看到一个很大的火箭50多米上去，实际上载荷也就上面那一点点，90% 都是燃料，这是火箭推动的一个问题。第二个问题是重复性一般，我们火箭就是一次性的，现在世界上很多国家包括我们都在开发重复性的火箭，但即使这样也不可能像汽车和飞机那样反复起落。”

如果能有了像《流浪地球2》里那样的太空电梯和直达的空间站，这样就方便多了，也一定程度上解决了火箭的两大问题。

梁文杰说：“上下穿梭非常方便，可以一千次一万次地来回上下，这样就一下解决了耗能和重复性利用的问题。同时还可以在空中不断地往上运材料，在上面建一个太空城，还可以从上面发射火箭，这时候就省了很多的燃料。”

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其实现实生活中，“太空电梯”这个设想被提出后来，人类在不断试图将其变为现实，在众多太空电梯计划中，最受关注的是大林组在2012年宣布的太空电梯计划。

2012年2月，擅长建高塔的日本著名建筑公司大林组，宣布要投资100亿美元建设太空电梯，预计电梯时速200公里，单程需要7天，计划2025年左右在赤道附近的海上开工，2050年左右落成运营。

不过目前项目前景似乎不容乐观，连大林组公司内部，一直参与太空电梯研发的高级工程师石川洋二都坦言：这个项目越是尝试，就越是困难。

梁文杰解释，太空电梯一直没实现的原因是多方面。

最重要的原因在于太空电梯需要长达近4万公里长的缆绳，最初并没有这样的材料能够拉起这种长度的缆绳，最强劲的钢铁拉上去就断了，真正需要的是密度小但抗拉强度大的材料。后来到上世纪90年代，人类发明了人造材料碳纳米管，它是由碳原子组成的管状结构纳米材料，是目前已知的理论上力学强度最高和韧性最好的材料，这一材料可以达到钢铁强度的100倍到200倍，它的密度则是钢铁的1/6。

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梁文杰形象地解释道，碳纳米管就像是只有头发丝的十万分之一细的一根线，但是实际上它又有一个问题——没办法制备出特别长的碳纳米管，“我们中国科学家在这20年当中，把这个东西从一微米长到了一毫米，然后又长到了一米，但是现在离我们电影里的36000公里还是差好多，所以我们一直在努力。”

同时，梁文杰还提到了太空电梯的轿厢推动问题，“材料它本身非常轻，只有轻它才能够用，但这样就决定了你表面不能有任何其他东西，不能上面有齿轮再挂一个什么就上去了。我看电影里面是用火箭推动和电磁推动的，这两个技术的结合非常有思考性，我们的技术在不断发展。”

对于“太空电梯”，梁文杰感慨这是一百多年来我们从没放弃过的梦想，在航天梦里一直没有排除，“希望在以后的科学发展当中，我们能不断地把一些梦想变成现实。”

数字生命&人工智能

电影《流浪地球2》的剧情中，“数字生命”和“人工智能”是最重要的关键词。

比如“数字生命计划”的支持者引发了大规模冲突，“数字生命计划”因多方面原因终止后“流浪地球”计划才得以继续全力推进，最终也是“数字生命”力挽狂澜帮助拯救了地球。

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当未来世界身处末日倒计时，是选择连接机器，上传个人意识与记忆到虚拟的数字世界，获得精神形态的“永生”，还是选择用真正“活着”的形态继续在地球上延续人类文明，这也是影片留给观众的问题之一。

人工智能MOSS也是影片里的关键角色，MOSS仿若“先知”又是旁观者，将危机提前“剧透”给人类，而最后大家才知道原来危机其实就是MOSS制造的，只为了人类文明的团结和延续。

数字生命很多人都听说过，也曾经在很多影视作品中出现过，到底什么是“数字生命”呢？

中国科学院计算技术研究所研究员王元卓解释道：“它可能就是一种拥有自我意识的智能体。智能体可能是我们的程序从无到有，不断学习演化进化来的，也可能是通过对人脑或者生物的一些信息采集去生成的，这都有可能。”

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这些年很火的“元宇宙”概念，就和“数字生命”息息相关。

“元宇宙其实就是在一个数字空间、数字世界里，有一些数字的人去做交互，去做各种各样的事情，只不过是我们现在这个数字生命，它可能脱离了肉身，没有了我们物理存在。我觉得电影当中数字生命设定很有意思很新奇，但同时又不妨碍大家对它的理解。”王元卓说道。

数字生命目前还停留在科幻领域，因为真正要是实现会面临非常多的挑战，“比如说人，你要先了解大脑，我们都知道我们对大脑的了解其实还比较初步，这是一个难点。另外一个就是从大脑当中要想采集出数据和信息，目前可能更多的是采集人脑的一些控制指令的变化，信息和意识的采集也只能停留在科幻领域。”王元卓解释道，“另外很重要的一点，数字生命相关的研究工作要受到科技伦理的审查跟监督。”

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对于大家更为熟悉、这几年迅猛发展的人工智能，王元卓也提出了自己的看法：“我们有人工智能芯片、人工智能计算机，我们有上千亿参数的大模型，还有在大数据支撑下的知识图谱，或者现在很火大家很关注的人工智能作画，生成人工智能回答，都让人工智能在某个特定的领域里面已经赶上或者超过了人的能力跟水平，但其实也只是在某个特定领域的设定下，让大家感到很神奇。”

《流浪地球》系列中，感觉可以解决任何问题、被定义为超级人工智能的MOSS，让王元卓印象深刻。

那么现在人工智能如何处理复杂问题？在现实生活中真的有可能制造出像MOSS那样的超级人工智能吗？

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王元卓表示：“我们提出了人在回路，它可能大部分的信息或者数据收集都是由智能完成的，最后那一步由人来完成。但是在我们真正的设定或者在系统当中，又不可能一直有一个人去帮助它，怎么办？所以我们想如果有一个数字生命，像一个数字人一样在里面去帮助它实现，可能这个超级人工智能就可以在不久的未来真的变为现实。”

王元卓希望，观众们在欣赏《流浪地球2》震撼视效和精彩剧情的同时，也能关注人工智能、数字生命相关的科学设定，关注科学，爱上科学，更多地去投身科学。

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