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流浪地球2中的太空电梯、量子计算、人工智能这三大技术，在本世纪内有明确的前进方向。 来源 |大树乡谈 作者 |镇长本人 《流浪地球》中，在面对氦闪危机时，主要有两个方案：
地球派和飞船派，前者就是“流浪地球”，后者则是“诺亚方舟”和《2012》中在喜马拉雅山脉制造几艘巨舰逃离地球。 相比飞船逃生，带着地球去流浪显然更加浪漫，也更能体现中国人与众不同的家园观。但客观的说，带着地球去流浪完全不现实，就连刘慈欣也是坚定的飞船派，道理很简单，就如同为什么要用“太空电梯”替代火箭推进，就是因为火箭推进燃料90%浪费在推进燃料本身，效率极低。 假如直接推进整个地球，能量浪费更加严重，以人类未来百年的技术能力，根本无法利用地壳以下的星球物质，而地壳占地球总质量仅仅只有0.42%，剩下的超过99%的物质对当前人类来说唯一的意义就是产生重力以及生成保护生物体的磁场，但这完全可以通过其他更简单的技术手段实现，比如飞船旋转。 也就是说，
推进地球超过99%的能量完全被浪费了。其实以《流浪地球》公布的星球发动机的具体参数，一万台给地球施加的加速度就连改变轨道都做不到。有制造星球发动机的技术实力，完全可以建造100公里长的人造飞船，以这个规模也可以实现较为稳定的生物循环。 当然科幻不能太较真，科幻的价值就在于给无数人埋下向往科学的种子，给科学家以启发，由科学家去实现梦想，而科幻电影由于更加形象，能够发挥更大作用。比如1968年的《2001太空漫游》，虽然人类至今也没有达到电影中的技术水平，但电影中展现的视频通话、平板电脑、人工智能等等已经部分实现。 《流浪地球2》电影拍摄时也征求了中国科学院等科学家的意见，整理了几百页的设定，而电影播放以后，也有科学顾问明确表示，通过观看《流浪地球2》受到了启发，对今后的科研工作大有帮助。
科幻电影最大的价值就是放开想象但又基于现实，让人从逻辑上认为可以实现，进而为之努力。从这个意义上讲，《流浪地球2》已经是世界顶级科幻电影，至于那些披着玄幻外皮的“伪科幻”实在不值一提。 正因为基于现实，所以电影相比原著也出现了一些很有意思的调整，更加符合我们当下的观感和未来趋势。
第一个：在“地球派”和“飞船派”之外，增加了“数字派”，以“地球派”和“数字派”的分歧作为矛盾主线；第二个：电影中说美国91%支持数字化，而中国坚定支持“地球派”。这两点不仅仅是价值观问题，更是基于中美两国的科技优势不同。此前在分析数字经济时，曾总结中国长于技术应用和市场化（从1到100），而美国强于开拓创新（从0到1），当然近些年随着中国持续加大科研投入，中国在开拓创新方面有了长足进步，比如核聚变、量子计算、电磁等领域。 “地球派”的基础是已经有了成熟的“中等核聚变”、能够建造太空电梯的高强度材料，那剩下的重点是工程能力，这是只有中国才有能力实现的，假如电影中的事情真实发生，中国也一定承担最大的建设责任，并有能力为国民提供更多保护。 电影中也有一个插曲，由于地下城容量不足，只有一半人能够进入，所以联合国通过了“抽签”方案，中方强烈反对“抽签”方案，认为这个方案不公平，而在后面也是中方表示全面放开中国境内的地下城，无差别放进来所有中国人，其他国家激烈反对。 也就有了电影中那句霸气的台词：“我们不是来和你们商量的，而是来告知你们的”，电影中比较含蓄，其实完全可以理解，以中国的建设和资源储备能力，显然有能力让所有中国人无需抽签就入住地下城。当然从后面中国人照样需要抽签来看，显然没有这么做。 美国之所以选择“数字派”，道理也很简单，美国方面施工能力肯定没问题，再怎么说也是仅次于中国的全球第二大制造业国、在尖端制造上还要强于中国。但美国有其自身文化和社会特点，比如精英和平民阶层的分化，而且在科技上，美国在尖端数字技术的探索显然比中国强，就算20年后美国大概率也强于中国，典型的如人工智能技术。 这是很有意思的点，也说明《流浪地球2》制作方确实用心了。 那么，人类距离《流浪地球2》展现的技术还有多大距离，哪些技术有可能在2044年同步实现，中美两大国在这些技术上的竞赛谁更快一步，是一个很有意思的事情。 先说说起码百年内完全没可能实现的技术。
第一个：中等核聚变技术人类目前正在探索氢聚变技术，目前全人类主要有两个方向。
一是托卡马克装置，利用磁场来约束高温等离子体，维持氢聚变。如国际热核聚变实验反应堆、中国东方超环等装置，都属于这一类型，也是目前最有希望实现氢聚变的方向。 在这一领域，中国相对领先一步，2021年底，中国全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）在7000万℃实现了1056秒的高温等离子体运行的世界最长时间记录，有专家认为这样的时长已经逼近可实用操作的最低要求，但从最终实现可控氢聚变的角度，这种水平仍然差得很远，中美都属于初级中的初级水平，不相伯仲。
第二种就是去年美国宣布实现突破的惯性约束核聚变。这个技术目前更多用于模拟氢弹爆炸，从而研究核爆过程中的多种物理问题，跟可控核聚变不太对路。美国领先一点，但中国紧随其后，从整体来看，也都处于初级阶段，并没有本质区别。 “中等核聚变”难度更大，就是核子数大于25小于150的，也是《流量地球2》中的“烧石头”，至于核子数大于150的被称为重核就更难了。单一个温度就能知道差距，氢聚变需要千万摄氏度，氦聚变达到亿摄氏度，而硅元素需要10亿摄氏度甚至更高，就连现在的太阳也做不到。 所以，从底层上，对目前的人类来说，行星发动机就没有实现的基础。
第二个：行星发动机前面已经提到了，就算实现了“中等核聚变”，能够直接烧石头（硅聚变），产生的动能都无法明显改变地球的轨道，更别说推着地球走了。 而且设定上，发动机体型极大，高度从8公里到11公里不等，为了防止下陷，底部还有直径超过100公里的支撑面，最外围还有平均高度600米、厚度300米的防洪堤，这样的建筑单看规模就远远超过人类的施工能力。 更何况用什么材料呢？ 都不说承压，就算材料自身的拉伸，不锈钢自重断裂长度也就25.9公里，铝合金只有21.8公里，混凝土更只有0.44公里，很难想象什么材料能扛得住如此大的重量，如果有这种科技水平，在太空修建一个8公里*100公里的太空飞船不更好吗？ 这两个实在太难，如果参照“卡尔达舍夫”文明等级，起码是1级文明才有可能完成的，而仅从能量利用能力这个单一维度，人类在过去数十年间，也不过从0.7级提高到0.73到0.75左右，考虑到科技突破，起码还需要百年以上。 所以这两个就不多说了。 然后是相对难度低一点，在本世纪有些希望的。
第三个：太空电梯。电影开头的太空电梯极为震撼，太空电梯的理论已经诞生上百年了，其原理很简单，就是
在地球同步轨道建造一个足够重的空间站，使得空间站这个配重以及电梯缆绳最终实现离心力等于重力。不过电影中太空电梯仓使用了火箭助推，重力加速度达到了9个G，以至于必须使用抗荷服。实际上理论上的太空电梯采用电磁力缓慢推进，重力加速度并不高，毕竟太空电梯相比火箭推进的优势，就是节省了燃料损耗（火箭推进9成以上燃料用于推动燃料）、也实现了重复利用，大大降低了成本。 不过《流浪地球2》这么做或许是考虑到工程时间紧，必须加快速度，所以使用火箭提供初始动力也是可以理解的，选择9G也很科学，一般航天员平时训练要求的过载就是8到9G，持续时间控制在40到50秒。 太空电梯建设的关键技术难点就是找到一个密度小、拉伸强度大、韧性强的材料，抗拉伸强度起码要达到70GPa，最低也得达到60GPa。比如前面提到的，不锈钢的断裂长度也只有25.9公里，而地球同步轨道高达3.6万公里，显然做不到。
从目前人类科技来看，唯一有希望的就是碳纳米管，理论强度可以达到100到200GPa。值得自豪的是，目前中国代表这一领域最先进水平。2018年，清华大学课题组首次报道了接近单根碳纳米管理论强度极限的超长碳纳米管管束，拉伸强度超过80GPa,这些年也有了新的突破，已经达到建造太空电梯的强度标准，
只可惜目前公开数据，只能制造半米长，而且成本很高。 除了有足够拉伸强度的材料，还得解决耐腐蚀、磨损等一系列问题。只能说以目前情况看，人类是有希望在未来百年解决的，至于能不能完成建设，就是另一回事了。
第四个：量子计算从难度上，类似于电影“MOSS”的人工智能，其难度要高于量子计算，但这种堪称数字生命的人工智能，以目前科技来看必须以量子计算为基础，电影中从550A到550W都是采取量子计算。 电影中550W的量子体积（IBM提出的测量量子计算机性能的指标）设定为8192，看起来非常大，但理论上只需要13个量子比特就能实现550W的8192的量子体积，现在就快实现了，比如2022年6月Quantinuum宣布12个量子比特的H1-2量子计算机性能已经达到了4096个量子体积，达到12个量子比特的极限。
所以怀疑电影中可能用错单位了，可能单位是“量子比特”。那难度可就太大了，目前最高纪录的IBM在2022年11月宣布推出了含有433个量子比特的量子计算机，打破2021年刚创下的127个的纪录，但这么多量子比特，距离达到极限还差得远。 电影中的“550W”应该是有8192个量子比特，并且达到或者接近极限，才能够实现全球资源的统筹协调利用，还能够支撑“数字生命”并且具有自主意识和价值观，越过了“机器人三定律”，从而得出“要挽救人类，必须毁灭人类”的判断。 这事儿作者也没搞明白，直接二传手了。目前量子计算的难点是存在一个悖论：
既需要比特与比特之间能够相互作用，又需要保持隔离不与外界发生作用，就好比既要马儿跑又要马儿不吃草，就很纠结。 目前全球对量子计算的发展分为三个阶段：
第一阶段是实现量子计算的优越性，在特定问题上的计算能力超越传统计算机。这些问题可能是一个没有实际意义的数学问题，比如中国的“祖冲之二号”在对“量子随机线路取样”任务的快速求解上，求解速度比全球最快的超级计算机快1000万倍，代表目前国际尖端水平。
第二阶段是实现专用的量子模拟机，能够产生实际的价值。比如完成优化量子化学、机器学习，又或者指导材料设计、药物开发等，这也是目前人类正在探索的阶段，目前预计还要10年时间。
第三阶段：构建可编程通用量子计算机，完成对传统计算机的替代。目前还没有能够实现的时间点，暂时估测需要15到20年，但或许是一个跟距离氢聚变永远只有50年一样的领域。
第五个：MOSS人工智能目前已经有一些成果了，比如目前在围棋领域，人工智能已经彻底战胜人类，现在专业棋手比的就是谁更能配合好人工智能，曾经的世界第一柯洁就说他很难适应与人工智能结合的训练方式，觉得AI让围棋变得无聊透顶。 更多的变化也出现了，比如现在特别热门的
ChatGPT就极为离谱，已经可以实现给定一句话就能够自己编辑一个文本框架，然后根据文本框架生成一篇文章，甚至已经出现了完全由AI代写的论文摘要通过了专家审核。甚至还能够帮助编程，配合一些其他AI软件，还能够直接根据文章生成视频。 当然ChatGPT也有问题，比如会编造一些论据，还拒不承认，生成的文本也经不起内行认真推敲，而且已经有了对应的AI软件可以识别AI编辑，但已经产生了很大混乱，目前很多学校、机构已经禁止使用ChatGPT。 虽然有这些问题，但现在不过刚刚开始，随着越来越多的人问问题，再加上“人在回路”的不断校正，也就是由人对AI回答的问题进行优化，让AI不断学习，AI的进步将远远超过人类个体进化速度。
“人在回路”在《流浪地球2》电影中也出现了，比如最后的彩蛋，MOSS说“基于对图丫丫‘人在回路’的学习，延续人类文明的最佳选择是毁灭人类”，于是在图恒宇上传图丫丫数据后，仅仅1.7秒后月球发动机过载，造成了月球陨落危机。
目前人类完善人工智能，跟电影中类似，主要通过“数据、算法、算力”三方面实现。算法、算力先不说了，关键就是“数据”，人类社会每时每刻都产生大量数据，但是这些数据想要被AI理解并完善AI，需要进行大量的数据优化，这工作进展很慢。 这个过程中，如果人类介入进来，可以大大提高速度，这就是“人在回路”，人与AI形成闭环。 举个例子，华裔AI女神李飞飞，又被称为“图片智能识别之母”，她在2006年就发现AI界都在寻找完美的算法，但忽略了数据，她认为如果数据不能反映真实世界的情况，再好的算法也没有意义。 于是她搞了一个被称为ImageNet 的数据集，集合全球志愿者对大量图片进行了注释，大大加速了AI的进化速度。 总的来说，太空电梯、量子计算、人工智能这三个起码在本世纪还是能看到希望的，而且有明确的前进方向。 注：部分图片来自微博，已保留微博账号水印。
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