截至1月30日,備受矚目的國產(chǎn)科幻電影《流浪地球2》已上映9天,總票房破26億,在網(wǎng)絡(luò)上引發(fā)諸多熱議。
(資料圖片)
《流浪地球2》中出現(xiàn)的科技產(chǎn)業(yè),在現(xiàn)實(shí)世界中發(fā)展到了何種階段?科技離現(xiàn)實(shí)還有多遠(yuǎn)?
如何建造太空電梯?量產(chǎn)碳納米管是前提
在《流浪地球2》中,首個激動人心的畫面就是主角乘坐太空電梯升空的片段。
《流浪地球2》中的太空電梯 來源:官方預(yù)告片截圖
中國科學(xué)院物理研究所研究員、科學(xué)顧問梁文杰在《流浪地球2》主創(chuàng)團(tuán)隊(duì)B站直播中表示,太空電梯的設(shè)想從提出到現(xiàn)在已經(jīng)100多年,之所以一直沒有實(shí)現(xiàn),最主要的障礙是材料,“太空電梯必須處于三萬六千公里的高空同步軌道,才能實(shí)現(xiàn)和地球一起轉(zhuǎn),但能夠拉起三萬六千公里的纜索,該材料的強(qiáng)度要達(dá)到鋼鐵的60倍,沒有任何一個材料能達(dá)到該要求,直到20世紀(jì)90年代發(fā)明了強(qiáng)度達(dá)到鋼鐵100倍的碳納米管?!?/p>
需要注意的是,要想建造太空電梯,光有碳納米管還不夠,還需要批量制備出具有宏觀長度并且具有理論力學(xué)性質(zhì)的碳納米管——單根長度達(dá)到米級甚至公里級以上。
梁文杰提到,太空電梯線纜可能材料“碳納米管”在現(xiàn)實(shí)中已在中國成功研制,中國科學(xué)家用了二十年時間,從一微米長的(碳納米管)到一毫米再長到一米,但距離三萬六千公里還差很多。
外骨骼機(jī)器人 現(xiàn)實(shí)中已有應(yīng)用
《流浪地球》中,主角團(tuán)隊(duì)執(zhí)行任務(wù)時使用了外骨骼機(jī)器人,《流浪地球2》中,外骨骼機(jī)器人也廣泛應(yīng)用在運(yùn)貨、救援中,甚至主角之一王智飾演的韓朵朵還使用外骨骼手臂給了反派“致命一擊”。
據(jù)了解,《流浪地球2》電影中出現(xiàn)的部分外骨骼機(jī)器人來自國內(nèi)企業(yè)傲鯊智能,傲鯊智能方面對新京報(bào)貝殼財(cái)經(jīng)記者表示,電影外骨骼的現(xiàn)實(shí)版已在多個場景中落地,全身外骨骼也已在小批量生產(chǎn),后續(xù)將推出民用產(chǎn)品,其外骨骼機(jī)器人已經(jīng)在汽車、航空、電力、礦山、銀行、建筑等場景中落地。
外骨骼機(jī)器人 圖片來源:傲鯊智能
貝殼財(cái)經(jīng)記者了解到,目前外骨骼機(jī)器人仍處于行業(yè)發(fā)展初期,一些已商業(yè)化的外骨骼產(chǎn)品在國內(nèi)主要運(yùn)用在康復(fù)理療、助力行走等方面。北京冬殘奧會時,還有殘疾人火炬手分別借助上肢和下肢助力外骨骼進(jìn)行了火炬?zhèn)鬟f。
今年1月18日,工業(yè)和信息化部等十七部門印發(fā)了關(guān)于“機(jī)器人+”應(yīng)用行動實(shí)施方案的通知。其中明確提到了對發(fā)展外骨骼機(jī)器人的支持。
貝殼財(cái)經(jīng)記者注意到,目前國內(nèi)從事康復(fù)機(jī)器人研發(fā)的公司包括傅利葉智能、程天科技、北京大艾機(jī)器人等??拼笥嶏w也曾在其2022年年會上公布具有康復(fù)訓(xùn)練功能的外骨骼機(jī)器人“已經(jīng)研發(fā)出原型機(jī)”,未來約在2023-2025年實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)運(yùn)動功能研發(fā)的自適應(yīng)行走外骨骼機(jī)器人,幫助行動不便的老年人或殘疾人自主獨(dú)立行走。
高禾投資研究中心2022年年中發(fā)布研報(bào)稱,外骨骼機(jī)器人行業(yè)的融資輪次仍然處于早期階段,C輪后的融資則屬于鳳毛麟角,充分說明該賽道依然處于商業(yè)化爆發(fā)前期,大部分企業(yè)仍然處于創(chuàng)業(yè)研發(fā)期。
量子計(jì)算機(jī) 達(dá)到通用仍有距離
《流浪地球2》對于在劇集1、2部中均起到?jīng)Q定性作用的人工智能MOSS的起源也做了詳細(xì)的描述,MOSS的前身是從550A開始研發(fā)的系列量子計(jì)算機(jī)。
《流浪地球2》中的量子計(jì)算機(jī)MOSS 來源:官方預(yù)告片截圖
中科院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦教授曾在接受新京報(bào)貝殼財(cái)經(jīng)記者采訪時表示,目前我國在量子領(lǐng)域的整體研究水平處在國際第一梯隊(duì)的位置,量子科技多應(yīng)用在國防領(lǐng)域,如果未來通用量子計(jì)算機(jī)得到了廣泛應(yīng)用,對醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、人工智能等行業(yè)都會產(chǎn)生重大影響。不過,他也坦陳,量子科技距離實(shí)用化還有一定的距離。
2021年5月7日,由中國科技大學(xué)開發(fā)的66量子比特的“祖沖之號”實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算優(yōu)越性,計(jì)算復(fù)雜度比谷歌“懸鈴木”提高了6個數(shù)量級。2016年8月16日“墨子號”發(fā)射,這也是由我國完全自主研制、世界上第一顆空間量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。
中國科學(xué)院院士、量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星工程常務(wù)副總設(shè)計(jì)師王建宇去年11月接受新京報(bào)貝殼財(cái)經(jīng)記者采訪時表示,量子通信實(shí)際上是給通信提供一個密碼,它自己并不代表通信本身的信息,而是現(xiàn)有通信技術(shù)的補(bǔ)充,“目前國家正在多方面進(jìn)一步支持,前段時間,我們又發(fā)了一個價格比較低的?。ㄐl(wèi))星就是為應(yīng)用準(zhǔn)備的,其實(shí)全世界也都在做?!?/p>
王建宇表示,量子計(jì)算和通常意義上人們談的計(jì)算在理解上不一樣,“不能完全用常規(guī)的、舊有的觀點(diǎn)去看量子計(jì)算。目前,量子計(jì)算在一些特例問題上非常厲害,但達(dá)到通用計(jì)算還是有很長的路要走”。
行星發(fā)動機(jī) “燒石頭”的可控核聚變裝置難以實(shí)現(xiàn)
《流浪地球》系列中一個最重要的技術(shù)就是能夠推動地球的行星發(fā)動機(jī),其在現(xiàn)實(shí)生活中的技術(shù)原型是可控核聚變裝置。
核聚變是兩個較輕的原子核聚合為一個較重的原子核,并釋放出能量的過程。理論上,只要有幾克反應(yīng)物,就有可能產(chǎn)生萬億焦耳級別的能量。自然界中最容易實(shí)現(xiàn)的聚變反應(yīng)是氫的同位素,即氘與氚的聚變。由于氘在地球的海水中含量豐富,因此如果實(shí)現(xiàn)可控核聚變技術(shù),人類將擁有取之不盡的清潔能源,這也是現(xiàn)實(shí)生活中可控核聚變受到廣泛關(guān)注的原因。
目前,人類對可控核聚變的研究主要分慣性約束和磁約束兩類,位于安徽合肥中科院等離子體所的東方超環(huán)(EAST)核聚變裝置就是一種托卡馬克磁約束裝置。2021年5月28日,中國的“人造太陽”EAST創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄,成功實(shí)現(xiàn)可重復(fù)的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運(yùn)行,將1億攝氏度20秒的原紀(jì)錄延長了5倍。
在慣性約束裝置方面,2022年12月13日,勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)宣布在可控核聚變研究方面取得了“里程碑式”突破,首次成功在核聚變反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)凈能量增益,即可控核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量超過驅(qū)動反應(yīng)發(fā)生的激光能量也受到了廣泛關(guān)注。
不過,可控核聚變裝置距離實(shí)際應(yīng)用仍然存在很大的技術(shù)壁壘,這是因?yàn)樯虡I(yè)化應(yīng)用還存在能量轉(zhuǎn)化效率等諸多問題?!皬拇舜渭夹g(shù)突破到可控核聚變技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用的距離,就好比從用實(shí)驗(yàn)證明通過機(jī)翼的氣流可以產(chǎn)生一點(diǎn)升力到真正從地面起飛,值得慶祝,但并沒有解決無數(shù)其他科學(xué)、技術(shù)和設(shè)計(jì)問題。”紐約大學(xué)新聞學(xué)教授、科普作家查爾斯·塞弗發(fā)文稱。
編輯 徐超
校對 柳寶慶

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