明敏 Alex 发自 凹非寺 量子位 | 公众号 QbitAI 你以为的《流离地球2》——科幻片； 不，背后满是真科技，有人研究、有人开辟的那种。 太空电梯结果震不震撼？只是个脑洞？  但这实在是一些物理科学家的端庄课题，研究了快20年的那种。 另有日本公司已经开始开辟，筹划2025年左右于赤道附近的海上开工。 影戏中出现的外骨骼呆板人，乃至都能拿出来抽奖了：  另有推动地球的行星发动机，它依赖重核聚变提供能量。 而实际天下里，1个月前人类才刚刚实现了可控核聚变研究的一项新里程碑研究——实现净能量增益，让核聚变产生的能量比注入的还要多。  大概不少人看完《流离地球2》都会想：这真的能实现吗？  但真实天下里，许多科技点早就走在路上了。 哪些科技正在实际中推进？ 起首来看视觉结果燃爆了的太空电梯。 按照假想，太空电梯将通过缆绳毗连地面和空间站，成为一个太空运输底子办法。 一旦成真，这意味着人类来回太空的本钱将大大低落，而且还能更方便完成航天探索、清算太空垃圾乃至是太空观光。  其概念提出可以追溯到1960年。1975年，科学家就对太空电梯举行了第一次工程分析，效果证实所需电梯缆绳质料的比强度，是其时任何质料都无法实现的。比强度是指质料的强度和密度之比。 按照现在的估计，太空电梯的缆绳质料的比强度应该至少是钢铁的50倍。  现现在，有许多学者在探索这一范畴，加拿大瓦尼尔学院的物理学家斯蒂芬·科恩（Stephen Cohen）正是此中之一。他表现本身投身太空电梯研究已经快20年了。 斯蒂芬对太空电梯的动力学、缆绳形态等方面做了理论研究，在他的影响下，另有门生开辟了能模仿太空电梯操纵员进入太空的软件。  现实落地方面，日本大林组公司是代表之一。 他们于2012年正式启动太空电梯项目，拟耗资100亿美元，打造一个缆绳长约9.6万公里的起落机，可以穿过大气层在地表和太空中运送物资和人。 现在他们正在举行缆绳质料的试验验证。此前已履历证了强度是钢铁数十倍的CNT（碳纳米管），恒久置于大气层中，会被原子状态的氧粉碎。 不外CNT不会受到辐射影响，而且原子状态氧只存在于地表上空约500公里内的大气层中，以是大林组工程师表现，可以在更高处利用CNT。 2021年，他们开始实验在CNT表面加上金属和硅举行掩护。 按照筹划，大林组的太空电梯将在2025年左右动工，缆绳预计在2030年制作。太空电梯将从重力和离心力相互均衡的3.6万公里处开始上升，完成缆绳的建立后，将用约莫1年的时间建立宇宙空间站，最快在2050年投入运行。 使用电能，起落机将能以200公里时速移动，轿厢总长度约144米，定员30人。  另一个科幻片常见元素——宇航员休眠，实在也是现在医学界重点关注的范畴之一。 代表性变乱是马里兰大学医学院已经实现了让患者处于“假死”状态，延伸人体创伤修复的窗口期，为手术救济最多夺取1小时时间。  通过用冰生理盐水给人体降温，研究职员乐成将患者体温控制在了10℃以下，减缓人体新陈代谢的速率，而且在规复正常后不对人体造成显着影响。 这意味着，通过低温我们有时机让人体进入“待机”模式，淘汰对能量的必要，同时为远程太空观光创造时机。 好比从地球去土星就必要5年左右时间。这一过程会对人体造成很大危害，好比太空辐射、失重、长时间生存在密闭空间等。 欧洲航天局的科学家Jennifer Ngo-Anh表现，基于动物研究，已经可以验证冬眠能最大限度淘汰这些危害。 加拿大公司SpaceWorks Enterprises此前得到了NASA的资助，实验开辟一种“合成休眠（synthetic torpor）”的方法，理论上能让宇航员实现长达14天的休眠。  而更靠近于实际的，照旧被各人称作是影戏隐蔽主角的MOSS。  其底层技能量子盘算机研发，咱们人类已经完成了第一阶段：实现量子良好性。 如IBM、谷歌、微软等科技巨头，都在加快推进量子盘算研究。 谷歌号称最早在量子盘算机“悬铃木”上实现了量子良好，并在加州圣巴巴拉分校创建了谷歌量子AI实行室。  IBM现在在环球已经拥有20多台量子盘算机。客岁11月，IBM号称造出了迄今环球最大量子盘算机“鱼鹰”（Osprey），拥有433个量子比特。 国内，中科院潘建伟团队是量子盘算的代表。他们先后在量子盘算机“九章”、“祖冲之号”上实现量子良好性。 贸易公司中，如阿里巴巴达摩院量子实行室，也乐成计划并制造出两比特量子芯片，实现了单比特操控精度99.97%，两比特iSWAP门操控精度最高达99.72%。 相干数据表现，到2031年左右，有快要8000亿的市场规模将会直接与量子盘算相干，环球70%的企业想在这方面做一些结构。 以谷歌、霍尼韦尔为代表的积极投入下，量子盘算进入到探索怎样办理现实应用中高难题目的NISQ阶段。国内以百度、图灵量子等机构则正在探索现实场景中的落地应用。 可以说量子盘算落地已只差临门一脚了。  除此之外，影戏中也多次cue到了核聚变。 无论是炸掉月球，照旧行星发动机，基于的原理都是核聚变。 从当下来看，可控核聚变仍然是难以攻克的困难，但是远景非常可观。 加上现在人类实现了核聚变净能量增益，让聚变反应产生的能量，比注入的能量还多，能量增益达150%，可以说是离“人造太阳”更近一步了。  由于核聚变的重要燃料是氢的同位素氘和氚，险些不产生碳排放，产生的长效放射性废料也少得多。从理论上讲，一小杯氢燃料就足以给一栋房子供电数百年。 之前的研究表明，海洋含有数亿吨的氘，假如当核聚变发电成真，仅一升的海水，就能产生相称于300升汽油的能量。 而氚固然自己比力稀有，但能通过天然界中极为丰富的锂元向来反应得到，比力轻易操纵。 客岁1月，被称为中国“人造太阳”的EAST运行时间初次突破4位数，实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行。  英国牛津的核聚变技能First Light Fusion 打造的超高速炮。可以用每秒6.5公里的速率（19倍音速）向燃料靶发射弹丸，从而引爆核聚变。 这整个过程只花了不到4500万英镑，与传统的激光和磁性束缚装置相比，本钱是它们的千分之一。 与此同时，可控核聚变贸易化也备受关注起来，如腾讯、米哈游等公司都开始投资。  末了要说的，则是让人感到有些细思极恐的数字生命了。 它将人的意识植入到呆板中，并依赖超强算力的量子盘算机，实现了“永生”。 如今的技能，已经在实验将人类或动物大脑和盘算机相连，创建一种不依靠于通例大脑信息输出的通路——即脑机接口。 好比意念打字、缸中之脑等，都多次引发热议。 马斯克也表现已经把本身的大脑上传到云端，还要和假造版的本身成为同伴。而影戏里，刘德华扮演的图恒宇，末了就把丫丫的大脑数据上传到了550W上……  如上几方面，就是影戏中科幻照进实际非常代表性的几个方面。 有的已经离应用落地不远，有的还必要多年探索。 制作过程科技浓度也超高 回归影戏自己的制作过程，更是一场科技盛宴。 比力为人熟知的是制作组使用AI对李雪健老师的声音举行修复。  李雪健本年已经68岁，由于鼻咽癌，声带和听力都受到影响，在预报里能显着看出老人家语言很吃力、暗昧不清。 但“小破球”制作组办理了这个题目：他们用AI修复了李雪健的原声，台词句句清楚且铿锵有力；帮忙这位老戏骨再度献上神级演出。 这也得到了网友们的连连歌颂：   别的，AI的应用还表现在脚色换脸上。 由于影戏内容贯穿主演几十年的变革，以是制作组通过Deepfake给演员换脸，实现了年事上的超过。 导演郭帆和up主@影视飓风先容说，人的面部随着年事变革，不但仅是增长了皱纹，骨骼也会发生改变，靠化装加上简朴的后期晕染，结果大概不敷天然。 在预算等因素的限定下（不愧是小破球），终极他们启用了基于Deepfake开源算法二次开辟的方案，用目的演员的海量素材练习AI，来更换拍摄素材。 末了，AI在差别镜头下，帮制作组完成三成到七成的工作；剩下的则靠人工手动调治完成。据片方职员先容，如许省事省力又省钱。 这边用技能“以假乱真”，另一边，在许多我们以为是“假”的地方上，制作组用的却是真家伙。 好比开头提的外骨骼呆板人，就是呆板人科技公司傲鲨智能的产物。  傲鲨智能表现，实际版外骨骼已在多个场景中落地，而且满身外骨骼已在小批量生产，后续将推出民用产物。 而影戏中的发掘机、起重机等，是徐工团体专门根据导演组要求，用自家呆板改装出来的。  另有出镜率超高的各种移动呆板人，也都是现实产物，由优艾智合呆板人提供。  除了各方技能支持外，《流离地球2》的科学顾问也是天团级别——直接找到中科院的大佬们。 据悉，这些受邀的科学家涉及多个范畴，他们分为理论物理、天文、地球科学、人工智能、底子质料、航空航天等组别。 好比近来手绘《流离地球2》科普的中科院盘算技能研究所研究员王元卓，就是顾问之一。  在他们的支持下，影片中数字生命部门电脑上的代码、图恒宇家里墙壁上的公式，都是真的。 以及月球核爆用相控阵来实现，听说也是中科院物理所大大们手推公式验证过的…… 就连科学家们的生存风俗，制作组都“力图还原”，乃至半夜给顾问大佬打电话： 假如两个顶级科学家一起坐电梯，他们会聊点啥？ One More Thing 不得不说，三个小时的影戏，彩蛋盘货至少得看好几天。 就连刘慈欣走出影院都得说一句：每次都能发现新细节。  影戏中的许多科幻元素，取材于大刘的差别作品。 太空电梯是和《三体》原著的联动；在月球上布设核弹的情节《吞食者》中就有出现，不外在这部作品中月球只是被推走了，没有炸掉。 数字生命的概念联动，则来自负刘从未出书的科幻童贞作《中国2185》。 这部小说构建了一个2185年的天下，当时社会老龄化题目严峻，老人（100岁+）可以保存电子化的大脑头脑生存在数码天下里，实现“永生”。 更耐人寻味的是，这本书中提及的很多概念，都和当下的真实生存有所对应。 好比万物互联——互联网/物联网；备份影象——数据备份；病毒原理式信息武器——逻辑炸弹；CPU盘算硬件资源的分配与争取——算力资源告急…… 假如是如今翻看，恐怕难以辨认这到底是科幻作品照旧实际小说了。  不外，也不是没有“漏洞”——由于《中国2185》的天下里，完婚仳离还要插磁盘。 但这无可非议，究竟作品的末了一句话是： 1989.2.15 于娘子关。 参考链接： [1]https://theengineerspulse.blogspot.com/p/space-elevator.html [2]https://voices.vaniercollege.qc.ca/vanier-researcher-profile-stephen-cohen/ [3]https://www.keguanjp.com/kgjp_keji/kgjp_kj_sea/pt20211012000004.html [4]https://www.cnet.com/science/biology/features/chasing-ghosts-unlocking-the-mysteries-of-human-hibernation/ [5]https://www.163.com/dy/article/HRENDQP505532V1M.html [6]https://www.bilibili.com/video/BV1x84y1j7Zn/? |
