你以為的《流浪地球 2》——科幻片；
不，背後全是真科技，有人研究、有人開發的那種。
太空電梯效果震不震撼？隻是個腦洞？
但這其實是一些物理科學家的正經課題，研究了快 20 年的那種。
還有日本公司已經開始開發，計劃 2025 年左右于赤道附近的海上開工。
電影中出現的外骨骼機器人，甚至都能拿出來抽獎了：
還有推動地球的行星發動機，它依靠重核聚變提供能量。
而現實世界裡，1 個月前人類才剛剛實現了可控核聚變研究的一項新裡程碑研究——實現淨能量增益，讓核聚變産生的能量比注入的還要多。
可能不少人看完《流浪地球 2》都會想：這真的能實現嗎？
但真實世界裡，很多科技點早就走在路上了。
哪些科技正在現實中推進？
首先來看視覺效果燃爆了的太空電梯。
按照設想，太空電梯将通過纜繩連接地面和空間站，成為一個太空運輸基礎設施。
一旦成真，這意味着人類往返太空的成本将大大降低，而且還能更方便完成航天探索、清理太空垃圾甚至是太空旅行。
△《流浪地球 2》
其概念提出可以追溯到 1960 年。1975 年，科學家就對太空電梯進行了第一次工程分析，結果證明所需電梯纜繩材料的比強度，是當時任何材料都無法實現的。比強度是指材料的強度和密度之比。
按照目前的估計，太空電梯的纜繩材料的比強度應該至少是鋼鐵的50 倍。
△《流浪地球 2》
現如今，有很多學者在探索這一領域，加拿大瓦尼爾學院的物理學家斯蒂芬 · 科恩（Stephen Cohen）正是其中之一。他表示自己投身太空電梯研究已經快 20 年了。
斯蒂芬對太空電梯的動力學、纜繩形态等方面做了理論研究，在他的影響下，還有學生開發了能模拟太空電梯操作員進入太空的軟件。
△截取自斯蒂芬論文
實際落地方面，日本大林組公司是代表之一。
他們于 2012 年正式啟動太空電梯項目，拟耗資 100 億美元，打造一個纜繩長約9.6 萬公裡的升降機，可以穿過大氣層在地表和太空中運送物資和人。
△《流浪地球 2》
目前他們正在進行纜繩材料的試驗驗證。此前已經驗證了強度是鋼鐵數十倍的 CNT（碳納米管），長期置于大氣層中，會被原子狀态的氧破壞。
不過 CNT 不會受到輻射影響，而且原子狀态氧隻存在于地表上空約 500 公裡内的大氣層中，所以大林組工程師表示，可以在更高處使用 CNT。
2021 年，他們開始嘗試在 CNT 外面加上金屬和矽進行保護。
按照計劃，大林組的太空電梯将在 2025 年左右動工，纜繩預計在 2030 年建造。太空電梯将從重力和離心力相互平衡的 3.6 萬公裡處開始上升，完成纜繩的建設後，将用大約 1 年的時間建設宇宙空間站，最快在 2050 年投入運行。
利用電能，升降機将能以 200 公裡時速移動，轎廂總長度約 144 米，定員 30 人。
△《流浪地球 2》
另一個科幻片常見元素——宇航員休眠，其實也是如今醫學界重點關注的領域之一。
代表性事件是馬裡蘭大學醫學院已經實現了讓患者處于 " 假死 " 狀态，延長人體創傷修複的窗口期，為手術搶救最多争取 1 小時時間。
通過用冰生理鹽水給人體降溫，研究人員成功将患者體溫控制在了 10 ℃以下，減緩人體新陳代謝的速度，并且在恢複正常後不對人體造成明顯影響。
這意味着，通過低溫我們有機會讓人體進入 " 待機 " 模式，減少對能量的需要，同時為長途太空旅行創造機會。
比如從地球去土星就需要 5 年左右時間。這一過程會對人體造成很大危害，比如太空輻射、失重、長時間生活在密閉空間等。
歐洲航天局的科學家 Jennifer Ngo-Anh 表示，基于動物研究，已經可以驗證冬眠能最大限度減少這些危害。
加拿大公司 SpaceWorks Enterprises 此前獲得了 NASA 的資助，嘗試開發一種 " 合成休眠（synthetic torpor）" 的方法，理論上能讓宇航員實現長達 14 天的休眠。
△來源 SpaceWorks Enterprises
而更接近于現實的，還是被大家稱作是電影隐藏主角的MOSS。
△《流浪地球 2》
其底層技術量子計算機研發，咱們人類已經完成了第一階段：實現量子優越性。
如 IBM、谷歌、微軟等科技巨頭，都在加速推進量子計算研究。
谷歌号稱最早在量子計算機 " 懸鈴木 " 上實現了量子優越，并在加州聖巴巴拉分校建立了谷歌量子 AI 實驗室。
△谷歌量子 AI 實驗室園區内
IBM 目前在全球已經擁有 20 多台量子計算機。去年 11 月，IBM 号稱造出了迄今全球最大量子計算機 " 魚鷹 "（Osprey），擁有 433 個量子比特。
國内，中科院潘建偉團隊是量子計算的代表。他們先後在量子計算機 " 九章 "、" 祖沖之号 " 上實現量子優越性。
商業公司中，如阿裡巴巴達摩院量子實驗室，也成功設計并制造出兩比特量子芯片，實現了單比特操控精度 99.97%，兩比特 iSWAP 門操控精度最高達 99.72%。
相關數據顯示，到 2031 年左右，有将近 8000 億的市場規模将會直接與量子計算相關，全球 70% 的企業想在這方面做一些布局。
以谷歌、霍尼韋爾為代表的積極投入下，量子計算進入到探索如何解決實際應用中高難問題的 NISQ 階段。國内以百度、圖靈量子等機構則正在探索實際場景中的落地應用。
可以說量子計算落地已隻差臨門一腳了。
除此之外，電影中也多次 cue 到了核聚變。
無論是炸掉月球，還是行星發動機，基于的原理都是核聚變。
從當下來看，可控核聚變仍舊是難以攻克的難題，但是前景十分可觀。
加上如今人類實現了核聚變淨能量增益，讓聚變反應産生的能量，比注入的能量還多，能量增益達150%，可以說是離 " 人造太陽 " 更近一步了。
由于核聚變的主要燃料是氫的同位素氘和氚，幾乎不産生碳排放，産生的長效放射性廢料也少得多。從理論上講，一小杯氫燃料就足以給一棟房子供電數百年。
之前的研究表明，海洋含有數億噸的氘，如果當核聚變發電成真，僅一升的海水，就能産生相當于 300 升汽油的能量。
而氚雖然本身比較罕見，但能通過自然界中極為豐富的锂元素來反應獲得，比較容易操作。
去年 1 月，被稱為中國 " 人造太陽 " 的EAST運行時間首次突破 4 位數，實現了 1056 秒的長脈沖高參數等離子體運行。
英國牛津的核聚變技術 First Light Fusion 打造的超高速炮。可以用每秒 6.5 公裡的速度（19 倍音速）向燃料靶發射彈丸，從而引爆核聚變。
這整個過程隻花了不到 4500 萬英鎊，與傳統的激光和磁性約束裝置相比，成本是它們的千分之一。
與此同時，可控核聚變商業化也備受關注起來，如騰訊、米哈遊等公司都開始投資。
最後要說的，則是讓人感到有些細思極恐的數字生命了。
它将人的意識植入到機器中，并依靠超強算力的量子計算機，實現了 " 永生 "。
現在的技術，已經在嘗試将人類或動物大腦和計算機相連，建立一種不依賴于常規大腦信息輸出的通路——即腦機接口。
比如意念打字、缸中之腦等，都多次引發熱議。
馬斯克也表示已經把自己的大腦上傳到雲端，還要和虛拟版的自己成為夥伴。而電影裡，劉德華飾演的圖恒宇，最後就把丫丫的大腦數據上傳到了 550W 上……
如上幾方面，就是電影中科幻照進現實非常代表性的幾個方面。
有的已經離應用落地不遠，有的還需要多年探索。
制作過程科技濃度也超高
回歸電影本身的制作過程，更是一場科技盛宴。
比較為人熟知的是制作組利用AI對李雪健老師的聲音進行修複。
李雪健今年已經 68 歲，因為鼻咽癌，聲帶和聽力都受到影響，在預告裡能明顯看出老人家說話很吃力、含糊不清。
但 " 小破球 " 制作組解決了這個問題：他們用 AI 修複了李雪健的原聲，台詞句句清晰且铿锵有力；協助這位老戲骨再度獻上神級表演。
這也得到了網友們的連連稱贊：
此外，AI 的應用還體現在角色換臉上。
由于電影内容貫穿主演幾十年的變化，所以制作組通過Deepfake給演員換臉，實現了年齡上的跨越。
導演郭帆和 up 主 @影視飓風介紹說，人的面部随着年齡變化，不僅僅是增加了皺紋，骨骼也會發生改變，靠化妝加上簡單的後期暈染，效果可能不夠自然。
在預算等因素的限制下（不愧是小破球），最終他們啟用了基于 Deepfake 開源算法二次開發的方案，用目标演員的海量素材訓練 AI，來替換拍攝素材。
最後，AI 在不同鏡頭下，幫制作組完成三成到七成的工作；剩下的則靠人工手動調節完成。據片方人員介紹，這樣省事省力又省錢。
這邊用技術 " 以假亂真 "，另一邊，在很多我們以為是 " 假 " 的地方上，制作組用的卻是真家夥。
比如開頭提的外骨骼機器人，就是機器人科技公司傲鲨智能的産品。
傲鲨智能表示，現實版外骨骼已在多個場景中落地，而且全身外骨骼已在小批量生産，後續将推出民用産品。
而電影中的挖掘機、起重機等，是徐工集團專門根據導演組要求，用自家機器改裝出來的。
△圖源：微博 @國資小新；左為現實版，右為電影版
還有出鏡率超高的各種移動機器人，也都是實際産品，由艾智合機器人提供。
除了各方技術支持外，《流浪地球 2》的科學顧問也是天團級别——直接找到中科院的大佬們。
據悉，這些受邀的科學家涉及多個領域，他們分為理論物理、天文、地球科學、人工智能、基礎材料、航空航天等組别。
比如最近手繪《流浪地球 2》科普的中科院計算技術研究所研究員王元卓，就是顧問之一。
△圖源：微博 @王元卓
在他們的支持下，影片中數字生命部分電腦上的代碼、圖恒宇家裡牆壁上的公式，都是真的。
以及月球核爆用相控陣來實現，據說也是中科院物理所大大們手推公式驗證過的……
如果兩個頂級科學家一起坐電梯，他們會聊點啥？
One More Thing
不得不說，三個小時的電影，彩蛋盤點至少得看好幾天。
就連劉慈欣走出影院都得說一句：每次都能發現新細節。
電影中的很多科幻元素，取材于大劉的不同作品。
太空電梯是和《三體》原著的聯動；在月球上布設核彈的情節《吞食者》中就有出現，不過在這部作品中月球隻是被推走了，沒有炸掉。
數字生命的概念聯動，則來自大劉從未出版的科幻處女作《中國 2185》。
這部小說構建了一個 2185 年的世界，那時社會老齡化問題嚴重，老人（100 歲 +）可以保留電子化的大腦思維生活在數碼世界裡，實現 " 永生 "。
更耐人尋味的是，這本書中提及的許多概念，都和當下的真實生活有所對應。
比如萬物互聯——互聯網 / 物聯網；備份記憶——數據備份；病毒原理式信息武器——邏輯炸彈；CPU 計算硬件資源的分配與争奪——算力資源緊張……
如果是現在翻看，恐怕難以辨認這到底是科幻作品還是現實小說了。
不過，也不是沒有 " 破綻 " ——因為《中國 2185》的世界裡，結婚離婚還要插磁盤。
但這情有可原，畢竟作品的最後一句話是：
1989.2.15 于娘子關。
參考鍊接：
[ 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/?
