2023年电影春节档，《流浪地球2》《满江红》上映数日即以逾10亿元票房一路“领跑”。其中，科幻背景的《流浪地球2》不仅取得了票房的成功，也展现出了一些非常超前的“黑科技”，包括重核聚变的行星发动机、量子计算机、机械外骨骼、太空电梯等，在科幻世界中这些技术是拯救人类的利器，而在现实生活中这些技术是否真的有实现的可能？如果真的能实现那还需要多久呢？
电影和小说里，由于太阳正在极速衰老演化为红巨星，为了自救人类试图使用12000台行星发动机，推动地球变轨，脱离太阳系，花费2500年时间前往4.22光年外的半人马座南门二比邻星。据相关描述，中国的北京三号发动机，就有11千米高，主体直径20至30千米，基座直径50至60千米，比世界第一高峰珠穆朗玛峰还要高大，而其动力来源的核心就是重核聚变技术。
成功点火的NIF靶室 图片来源：LLNL官网
众所周知，核聚变可以释放巨大的能量，这种能量是清洁的、可持续发展的，而且比传统的能源形式(如煤炭、石油和天然气)更加可靠。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，所以我们现在广泛研究的可控核聚变都是轻核聚变技术，其聚变原料氘和氚是自然中最轻的元素，但即使是这样我们依旧在去年才完成了点火(聚变输出能量大于输入能量)，距离实现真正可用的核聚变发电还需要几十年的时间。而电影中展现的重核聚变那就更加遥远了，它的聚变原料主要为硅等元素，也就是所谓的烧石头，这些元素所带的电荷是氢的十几倍，因此目前来看重核聚变只是具备理论上的可能性，想要实现还有相当长的路要走。
电影中的人工智能机器人MOSS可以说给观众带来了震撼的表现，其涉及的核心技术包括人工智能技术和量子计算机技术。人工智能技术相信大家并不陌生，随着不断的研究，人工智能技术已经被应用在我们生活的各个领域，例如前一段时间爆火的聊天机器人模型ChatGPT，不但能够通过学习和理解人类的语言来进行对话，还能根据聊天的上下文进行互动，真正像人类一样来聊天交流，甚至能完成撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。
人工智能的发展分为三个阶段：第一个阶段是计算的智能化，计算机可以像人一样进行计算，甚至比人更快更准确；第二个阶段是语言感知的智能化，机器可以听懂人类的讲话，并且给予相应的回复，同时可以进行人脸识别等操作，极大地提高人的效率，这也是目前我们所处的阶段；第三个阶段就是认知水平的智能化，机器可以像人一样主动的去思考问题，并给予正确的回复和反馈、甚至有自己的判断决定，这个时候的机器人可以替代大部分的人类工作。
电影中的MOSS就已经达成了人工智能的第三阶段，它没有生命期限，没有认知局限，剔除了感性思维意识，独留理性算法，能在最短的时间内做出最正确的决定，是趋于完美的智慧体。看起来我们距离MOSS这样的人工智能只有一步之遥，但实际的道路却是漫长而曲折的，即使在电影里MOSS这样的人工智能都实现的相当艰难，其不是通过纯粹的算法构成的，而是科学家图恒宇将女儿的思维传到“550W”超级量子计算机中产生的智能，同时还需要超高性能的量子计算机才能支撑这样的“数字生命”。
本源悟源量子计算机 图片来源：本源量子
不过也没必要灰心，虽然纯粹的人工智能算法还没达到成功的条件，但是我们已经能够制造出它的“躯壳”。今年1月28日，合肥本源量子已研发出多台中国量子计算机，并成功交付一台量子计算机给用户使用。该量子计算机的成功交付使我国成为世界上第三个具备量子计算机整机交付能力的国家。学术界把量子计算发展分为“实现量子计算优越性”“实现专用的量子模拟机”“构建可编程通用量子计算机”三个阶段，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还需要10年到15年左右的时间。
实际上，《流浪地球2》中多次出现的“外骨骼”近年来正逐步开启商业化。据《中国基金报》刊文介绍，随着感知计算技术和传感系统发展日益成熟，机器人研发方向从人机协作逐步迈向人机融合，逐渐成为人类身体的一部分。
上肢、腰部、下肢等多款外骨骼机器人 图片来源：傲鲨智能官网
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。
值得注意的是，就在《流浪地球2》上映前不久，今年1月18日，工业和信息化部等17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。
电影中，高耸入云、连接天地的太空电梯运行场景震撼。无独有偶在刘慈欣的另一部作品，也是目前正在热播的电视剧《三体》中也提到了太空电梯。在三体中，太空电梯是人类走出地球进入太空最重要的一步。因为火箭的研发周期长，运载能力低，最重要的是更消耗资源，运载火箭所携带的燃料要占到火箭总重量的90％以上，每运送1千克有效载荷上天平均需耗资至少1万美元。所以很多科幻小说中都有提到太空电梯，太空电梯可以让人类更容易进入太空，才可以更简单的对太空开发。
而在现实中，2021年11月，国际太空电梯联盟主席斯旺也表示，未来太空电梯作为永久性物流基础设施，可将物资和人员运到太空，成为进入太空的新通道。虽然太空电梯造价昂贵，但不需要动用大量燃料，因此建成之后的运行费用比运载火箭低两个量级，且可像高速公路一样24小时运转，将航天器、物资和包括旅游者在内的人员带到太空去。英国一项测算显示，用太空电梯运送1个人和货物的费用相当于用航天飞机运费的0.25％。国际宇航科学院秘书长让·米歇尔·康坦表示，利用太空电梯运输，每千克物资运输成本约为500美元，比使用火箭每千克至少要花1万美元便宜的多。
其实太空电梯的原理并不复杂，就是用一条长长的缆绳一端固定在地球上，另一端固定在地球同步轨道的平衡物(如大型卫星或空间站)上，因为地球同步轨道上的卫星的运动和地球的自转速度相同，所以从地球上看起来，同步卫星是静止在太空中的。在引力和向心加速度的相互作用下，缆绳绷紧，太空电梯将利用太阳能或激光能沿缆绳上下运动。
日本研制的碳纳米管
太空电梯由四大件组成：基座、缆索、电梯舱和动力系统，其他的三部分的制造其实都算不上困难，真正困难的是缆绳的制造。高强度的缆绳是太空电梯的一个关键，但金属的缆绳是不现实的，不仅是因为强度不够，很重要的是金属本身的重量就足够压垮自己，不能像建楼一样建到同步轨道。所以需要一种比较轻而且高强度的材料，目前比较理想的是纳米碳管，从理论上讲，1米宽、如纸般薄的纳米管织物便足以负载太空电梯了。科学家认为，用碳纳米管制成缆索可以从近地卫星(甚至月球)悬挂到地面，不会因自重而断裂，可以用来为太空太阳能电站向地面输电，或制作太空电梯，但其量产还十分困难。根据目前的科技水平和发展速度看，有人预计太空电梯将在2050—2100年投入业务运营。
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