外骨骼機器人、量子計算機:《流浪地球2》的科技離現實有多遠?

截至1月30日,備受矚目的國產科幻電影《流浪地球2》已上映9天,總票房破26億,在網路上引發諸多熱議。

新京報貝殼財經記者注意到,許多科技產業在這部電影中成為了劇情發展的“基礎設施”,其中既包括在現實中已有應用的無人機、外骨骼機器人,也包括已有理論基礎但距離廣泛應用仍有差距的碳奈米管、量子計算機、可控核聚變等技術。

《流浪地球2》中出現的科技產業,在現實世界中發展到了何種階段?科技離現實還有多遠?

如何建造太空電梯?量產碳奈米管是前提

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。

外骨骼機器人、量子計算機:《流浪地球2》的科技離現實有多遠?

《流浪地球2》中的太空電梯 來源:官方預告片截圖

中國科學院物理研究所研究員、科學顧問梁文傑在《流浪地球2》主創團隊B站直播中表示,太空電梯的設想從提出到現在已經100多年,之所以一直沒有實現,最主要的障礙是材料,“太空電梯必須處於三萬六千公里的高空同步軌道,才能實現和地球一起轉,但能夠拉起三萬六千公里的纜索,該材料的強度要達到鋼鐵的60倍,沒有任何一個材料能達到該要求,直到20世紀90年代發明了強度達到鋼鐵100倍的碳奈米管。”

需要注意的是,要想建造太空電梯,光有碳奈米管還不夠,還需要批次製備出具有宏觀長度並且具有理論力學性質的碳奈米管——單根長度達到米級甚至公里級以上。

新京報貝殼財經記者梳理公開資訊發現,目前在國內碳奈米管研究中,清華大學化工系教授魏飛帶領的化工系與微奈米力學中心(CNMM)聯合研究團隊曾於2017年成功製備出當時世界上最長的、單根長度達半米以上的碳奈米管,相關工作發表在了國際著名期刊《美國化學會奈米》。

梁文傑提到,太空電梯線纜可能材料“碳奈米管”在現實中已在中國成功研製,中國科學家用了二十年時間,從一微米長的(碳奈米管)到一毫米再長到一米,但距離三萬六千公里還差很多。

外骨骼機器人 現實中已有應用

《流浪地球》中,主角團隊執行任務時使用了外骨骼機器人,《流浪地球2》中,外骨骼機器人也廣泛應用在運貨、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”。

據瞭解,《流浪地球2》電影中出現的部分外骨骼機器人來自國內企業傲鯊智慧,傲鯊智慧方面對新京報貝殼財經記者表示,電影外骨骼的現實版已在多個場景中落地,全身外骨骼也已在小批次生產,後續將推出民用產品,其外骨骼機器人已經在汽車、航空、電力、礦山、銀行、建築等場景中落地。

外骨骼機器人、量子計算機:《流浪地球2》的科技離現實有多遠?

外骨骼機器人 圖片來源:傲鯊智慧

貝殼財經記者瞭解到,目前外骨骼機器人仍處於行業發展初期,一些已商業化的外骨骼產品在國內主要運用在康復理療、助力行走等方面。北京冬殘奧會時,還有殘疾人火炬手分別藉助上肢和下肢助力外骨骼進行了火炬傳遞。

今年1月18日,工業和資訊化部等十七部門印發了關於“機器人+”應用行動實施方案的通知。其中明確提到了對發展外骨骼機器人的支援。

貝殼財經記者注意到,目前國內從事康復機器人研發的公司包括傅利葉智慧、程天科技、北京大艾機器人等。科大訊飛也曾在其2022年年會上公佈具有康復訓練功能的外骨骼機器人“已經研發出原型機”,未來約在2023-2025年實現自適應運動功能研發的自適應行走外骨骼機器人,幫助行動不便的老年人或殘疾人自主獨立行走。

高禾投資研究中心2022年年中釋出研報稱,外骨骼機器人行業的融資輪次仍然處於早期階段,C輪後的融資則屬於鳳毛麟角,充分說明該賽道依然處於商業化爆發前期,大部分企業仍然處於創業研發期。

量子計算機 達到通用仍有距離

《流浪地球2》對於在劇集1、2部中均起到決定性作用的人工智慧MOSS的起源也做了詳細的描述,MOSS的前身是從550A開始研發的系列量子計算機。

外骨骼機器人、量子計算機:《流浪地球2》的科技離現實有多遠?

《流浪地球2》中的量子計算機MOSS 來源:官方預告片截圖

中科院院士、中國科學技術大學郭光燦教授曾在接受新京報貝殼財經記者採訪時表示,目前我國在量子領域的整體研究水平處在國際第一梯隊的位置,量子科技多應用在國防領域,如果未來通用量子計算機得到了廣泛應用,對醫藥、農業、人工智慧等行業都會產生重大影響。不過,他也坦陳,量子科技距離實用化還有一定的距離。

2021年5月7日,由中國科技大學開發的66量子位元的“祖沖之號”實現量子計算優越性,計算複雜度比谷歌“懸鈴木”提高了6個數量級。2016年8月16日“墨子號”發射,這也是由我國完全自主研製、世界上第一顆空間量子科學實驗衛星。

中國科學院院士、量子科學實驗衛星工程常務副總設計師王建宇去年11月接受新京報貝殼財經記者採訪時表示,量子通訊實際上是給通訊提供一個密碼,它自己並不代表通訊本身的資訊,而是現有通訊技術的補充,“目前國家正在多方面進一步支援,前段時間,我們又發了一個價格比較低的小(衛)星就是為應用準備的,其實全世界也都在做。”

王建宇表示,量子計算和通常意義上人們談的計算在理解上不一樣,“不能完全用常規的、舊有的觀點去看量子計算。目前,量子計算在一些特例問題上非常厲害,但達到通用計算還是有很長的路要走”。

行星發動機 “燒石頭”的可控核聚變裝置難以實現

《流浪地球》系列中一個最重要的技術就是能夠推動地球的行星發動機,其在現實生活中的技術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,並釋放出能量的過程。理論上,只要有幾克反應物,就有可能產生萬億焦耳級別的能量。自然界中最容易實現的聚變反應是氫的同位素,即氘與氚的聚變。由於氘在地球的海水中含量豐富,因此如果實現可控核聚變技術,人類將擁有取之不盡的清潔能源,這也是現實生活中可控核聚變受到廣泛關注的原因。

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,位於安徽合肥中科院等離子體所的東方超環(EAST)核聚變裝置就是一種託卡馬克磁約束裝置。2021年5月28日,中國的“人造太陽”EAST創造了新的世界紀錄,成功實現可重複的1。2億攝氏度101秒和1。6億攝氏度20秒等離子體執行,將1億攝氏度20秒的原紀錄延長了5倍。

在慣性約束裝置方面,2022年12月13日,勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室(LLNL)宣佈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中實現淨能量增益,即可控核聚變反應產生的能量超過驅動反應發生的鐳射能量也受到了廣泛關注。

不過,可控核聚變裝置距離實際應用仍然存在很大的技術壁壘,這是因為商業化應用還存在能量轉化效率等諸多問題。“從此次技術突破到可控核聚變技術商業化應用的距離,就好比從用實驗證明透過機翼的氣流可以產生一點升力到真正從地面起飛,值得慶祝,但並沒有解決無數其他科學、技術和設計問題。”紐約大學新聞學教授、科普作家查爾斯·塞弗發文稱。

新京報貝殼財經記者 羅亦丹

編輯 徐超