在近日上映的国产科幻片《流浪地球2》中，行星发动机、智能量子计算机、太空电梯等层出不穷的“硬科技”元素让观众大呼过瘾。从科幻回归科学，想象中的它们能实现吗？影片中，人类计划给地球安装上万座巨大的行星发动机，推动地球开启“流浪之旅”。还有，被誉为“全场最有价值道具”的最高算力智能量子计算机MOSS贯穿全局，它可以满足数万座发动机协同运作，并支撑“数字生命”计划所需算力。《流浪地球》的原著作者刘慈欣表示，电影《流浪地球2》给出了更为“纪实”的科幻想象。科幻可能是未来的历史，人工智能也离我们越来越近，值得所有人思考。太空电梯：本世纪内有望变成现实图源：《流浪地球2》海报“女士们，先生们，太空电梯即将达到失重空间站，请做好准备，从右侧梯门下梯。”这是《流浪地球2》中太空电梯的播报场景，坐上它，时速堪比高铁，很快就可以达到距离地面36000公里高度的地方。其实太空电梯的想法，最早要追溯到1895年。当时，号称航天之父的俄国科学家齐奥尔科夫斯基，受到刚建成的法国埃菲尔铁塔的启发。在铁塔内架设电梯，我们便可以乘着电梯，自由且低成本地往返太空，岂不是美哉？不过，那个时候并没有电梯。齐奥尔科夫斯基的想象基于巨塔顶上的天空城，在现代人看来，这是宇宙电梯的雏形。此后，俄国早期太空预言家塔斯安德尔也提出了在地球与月球之间搭建一条由缆绳连接的太空电梯的想法，他认为地心引力能够让缆绳伸展开来，使其成为运送负荷的空中索道。1979年，著名科幻大师克拉克在其小说《天堂喷泉》中再次提出太空电梯的概念，并引起广泛注意，因为它具有理论基础和科学依据。2003年9月15日，在美国圣达菲召开的国际太空电梯研讨会上，俄罗斯、美国等国家的70多位科学家和工程师对太空电梯进行了深入讨论，最终与会专家一致认为太空电梯有望在21世纪内变成现实。2018年9月25日，日本曾用货运飞船把一对用于世界首次太空电梯试验的立方体卫星送往国际空间站，接着在国际空间站上释放了这对边长为10厘米的立方体卫星，它们之间用长约10米的缆绳连接，最后尝试把一个像电梯吊箱的容器通过电动机转动的缆绳从一端移动到另一端。这是人类首次在太空中移动缆绳上的容器，为实现太空电梯迈出了重要一步。主创团队表示，他们确实参考了这些前人的想法，但表达了更多的敬意。毫无疑问，太空电梯一旦建成，目前地球上运程最长、达800多米的迪拜塔电梯将被远远甩入尘埃。行星发动机：能推动地球吗？图源：视频截图《流浪地球2》影片中，人类计划给地球安装上万座巨大的行星发动机，推动地球开启“流浪之旅”，这些发动机依靠重核聚变产生的巨大能量。长期研究核聚变能源的中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所副研究员王腾介绍，核聚变反应是将两个原子核重新结合，生成一个较重的原子核的过程，其间能够产生巨大的能量，“利用这一能量推动地球，原理上是说得通的。”然而实现重核聚变绝非易事，重核聚变是采用硅等元素作为聚变原料，这样的聚变首先要克服原子核之间的静电斥力，越重的原子核所带电荷越多，越难以产生聚变。“我们当前广泛研究的可控核聚变均采用轻核聚变。”王腾说，其聚变原料氘和氚是自然中最轻元素——氢的两个同位素，相较重核聚变而言更容易实现。王腾表示，可控核聚变是目前世界最前沿的重大科学问题之一，经过全人类70余年的共同努力，核聚变研究已从实验装置进入实验堆和工程堆“章节”。“让聚变能推动星球旅行可能为时尚早，但点亮一盏灯大有希望。”量子计算机：真的无所不能？图源：网络《流浪地球2》中，有一被誉为“全场最有价值道具”的最高算力智能量子计算机MOSS贯穿全局，它可以满足数万座发动机协同运作，并支撑“数字生命”计划所需算力。尽管在电影中，量子计算机只有手提箱大小、可单人携带，但现实中的量子计算机看起来更像一个形状复杂的吊灯，且必须在严苛的环境中运行。事实上，量子计算机并非科幻。作为当前最为火热的研究领域之一，550系列设定未免有些科幻，但是这符合人类对量子计算机的期待——开启下一个算力时代。它的超强算力可以在密码破译、大数据优化、天气预报、材料设计、药物分析等领域，提供比传统计算机更强的算力支持。2019年9月，谷歌宣布研制出53个量子比特的计算机"悬铃木（sycamore）"，在对一个53比特20个cycle的电路采样一百万次的问题上，量子计算机上需要200秒，而用超级计算机summit进行同样的任务下则需要一万年。2020年12月，中国科技大学潘建伟教授团队研发的"九章"光量子计算机对在经典数学算法高斯玻色取样的计算中用200秒解决了，超级计算机"富岳"要6亿年解决的问题。一位国内量子计算领域知名学者表示，目前国内外量子计算机研发已实现第一阶段目标，达到第二阶段目标是当前学术界主要的研究任务，距离科幻电影中所展示的应用至少还需要10年到15年左右的时间。数字生命：能实现吗？图源：《流浪地球2》海报《流浪地球2》中，刘德华饰演的图恒宇是数字世界架构师，非常强大。在女儿丫丫死于交通事故后，邓恒宇希望让女儿复活。在量子计算机几百次的迭代之下，丫丫渐渐可以做出不同的反应了。在最危急的时刻，数字生命还拯救了世界。刘慈欣认为，数字永生有两方面的技术，一个是信息技术，进展很快；另外一个是脑科学，我们对自己大脑的认识、对大脑的研究，这部分进展很慢。我们大脑究竟是怎么运作的，我们的记忆、自我意识、思维怎么产生的，虽然目前研究成果很多，但我们并没有真正了解它。其实早在《攻壳机动队》《超体》《黑镜第三季》等作品中，就使用过“数字永生”的概念。往往人们可以通过脑机接口与数字再生进行交谈，但那些“数字永生”的人们无法感知也无法影响现实世界。《流浪地球2》科学工作执行制片人王姝表示，对于数字生命来说，生存必需品不包括氧气，所以地球不是唯一选择，但他们需要电力，而这在宇宙中很容易获得——太阳能、月球上的氦-3。郭帆导演说，关于科幻讨论最多的就是人与技术的关系，人类掌握的技术其实是把双刃剑，如何面对技术带来的利弊，是在《流浪地球2》中着重表达的内容。外骨骼机器人：已实现商业化图源：《流浪地球2》剧照《流浪地球2》中多次出现的“外骨骼机器人”,已开始实现商业化，在汽车、航空、电力、矿山、银行、建筑等场景中落地。从流程上看，外骨骼即从依赖硬件传感器收集人体生物电信号，发展成为将硬件客观数据与人体主观信息相结合的新型信息输入方式。信息接收后，机器的计算能力与人体的思维能力进行信息处理，再通过机器的算法能力与人体的决策能力互相协调、优化判断后进行智能输出，将人体智能与机器智能相融合，从单向输出转为双向互动，从而形成更高效的人机一体化智能科学系统。此前曾有行业媒体预计，2025年中国外骨骼机器人行业市场规模将达到105亿元，期间年复合增长率为98.5%。值得注意的是，就在《流浪地球2》上映前不久的1月18日，工业和信息化部等十七部门印发了关于“机器人+”应用行动实施方案的通知。其中也明确提到了对发展外骨骼机器人的支持。上述方案提到，加快推动多模态量化评估、多信息融合情感识别、柔顺自适应人机交互、人工智能辅助等新技术在养老服务领域中的应用，积极推动外骨骼机器人、养老护理机器人等在养老服务场景的应用验证。图源：中国移动此外，吴京主演的刘培强在接到“航天员紧急入列通知”时，手机左上角赫然显示“中国移动7G”。作为《流浪地球》的前传，《流浪地球2》故事大约横跨2044年至2058年。按照移动通信技术，每10年左右更新一代的规律来看，这一时间用上7G网络也合乎情理。对此，中国移动官方也调侃称：“尽管我们不知道 4.2 光年外的新太阳会带来什么样的家园，但能够确定的是，那里一定有中国移动的信号。”正如《流浪地球》作者刘慈欣所说，“如果放到30年前，《流浪地球2》是拍不成的，因为不可信，中国怎么会有宇宙飞船、太空电梯？但是现在却不会有这种感觉，每时每刻的中国变化，让中国的未来充满吸引力。”（中国小康网综合央视新闻、环球网、中国电影报道、中国移动、北京日报等）
END来源：中国小康网作者：风华审核：龚紫陌关注“科学强国”是你今天做出的最棒决定！