如何评价电影《流浪地球 2》？

如何评价电影《流浪地球 2》？

看了不少剧组的同事在这里分享剧组的故事，同时也很感谢大家对我们片子的喜爱！今天就在这里和大家聊一聊《流浪地球2》背后的科学顾问团和他们背后的小故事吧。
2023-02-28更新内容：
X完结撒花
<hr/>1. 为什么我们需要科学顾问

我们在《流浪地球》上映半年后，做了一次很大规模的市场调查，观众从影片本体的角度来给出观影反馈，请观众说出对中国科幻电影的期待。其中很多观众提出希望看到更好的中国科幻片。科幻电影很重要的一个点是如何把世界观和生态建立起来，在第二部中，我们在科学与影视的融合方面进行了高度探索，从前期开发阶段就成立了专业科学顾问团队，由来自物理、天文、人工智能等领域的共计二十余名专家组成，其中大部分为中科院研究员、各大高校教授们。专业的科学顾问团队深度参与到世界观架构和剧本创作阶段中，从理论推演、模型搭建、工程设计到视觉参考，共同架构“流浪地球”的世界，在保护这个影片的想象力的同时，用科学知识去推演这个幻想世界各方各面的合理性，希望最大程度给予观众真实感。



《流浪地球2》科学顾问团架构

《流浪地球2》中，科学制片们根据剧组需求，组织架构了包括“理论物理组”、“天体物理组”、“人工智能组”、“地球科学组”、“太空电梯力学组”等若干小组。同时，除长期设置的小组外，短期顾问还包含来自于各行各业的军事、医疗、潜水、材料以及人文类其他方面（如经济、法律、联合国、外语）的专家，为影片从世界观架构到最终呈现涉及的方方面面细节保驾护航。这篇文章主要是站在科学角度进行梳理归纳，其他方面的会在后续其他回答中进行总结。



有一场低空飞行音爆的戏份，我们和军事顾问一起估算过相关细节

除长期顾问之外，针对剧组临时诉求紧急寻找相关专家匹配需求，比如针对美术组临时提出的“太空电梯训练营”学员考核场景关于学员考试试题的诉求，科学制片根据相关需求和时间，邀请了国家空间中心、中科院力学所的顾问老师们，在规定时间内做出符合美术组、导演组、制片组和导演要求的考题。



中科院力学所老师为“太空电梯训练营”学员考核出的考题（感兴趣的小伙伴可以在评论区给出正确答案）

2. “从公式到屏幕”(from formula to screen) 的制作流程梳理

从前期开发阶段、拍摄阶段再到后期制作阶段，为达到制作一部满足科学真实、戏剧真实、视觉真实的“未来纪录片”的目标，我们与不同科学领域的专家组建立了密切、长期的合作关系，最终摸索出一套“从公式到屏幕”(from formula to screen) 的制作流程。

这个环节的大流程一般是，主创团队与科学顾问团一起以提问-推演的方式探索“想象力”在电影世界里符合科学逻辑和核心假设的事件发展可能性，在形成多个方案之后，剧组各部门在实际落地环节综合考虑实操情况，以观众观感为衡量标准，再在各种框架的碰撞下，最终尽可能达到有合理依据、想象力、视觉震撼力的最优选择。
2.1 一起架构“流浪地球“的世界

为了让电影的世界观设定更加科学，细节呈现更加真实，在拍摄这部电影续集时，我们邀请中国科学院多个院所的科学家参与联合攻关。

正如郭帆导演在《以丰富细节夯实艺术想象》一文中所阐述的那样，科学顾问团在世界观阶段便同剧组主创团队一起架构“流浪地球世界”。剧中大到“数字生命”“月球基地”“太空电梯”等高概念，小到“防水喷雾”“六十小时制”“月球坠落轨迹”等细节，都是主创团队和科学顾问们从现有科技出发向未来幻想世界推演的，每一个设定都有其相应的“起点”。
这个“起点”原则，也就是 @甜草莓 老师在《流浪地球2》的科学顾问造梦手记中提到的“What if - How to”框架，即：

从现实科学知识出发，推测核心幻想（比如行星发动机可行）成立时某件事的可能运作方式，让世界细节经得起推敲，因为《流浪地球2》的时间线几乎和现实时间线重合，这部分要更加小心谨慎。

非常粗略的提几个点：

• 智能量子计算机的起点是现有的各类量子计算机；
  
• “数字生命”的起点是脑机接口；
  
• “门框机器人“遥感操作功能的起点是体感操控机器人；
  
• 发动机的起点是“人造太阳”；
  
• “月球坠落轨迹”的起点是现实宇宙空间中天体间万有引力的推演；
  
• 连台词画面一闪而过的防水喷雾，我们也咨询了材料方面的专家。专家给我们提供了两个思路，其中生物防水技术依靠细菌修复，成为剧情中的一个设定，另外高分子复合材料技术，像现有的“超滑马桶”的原理，被用作地球停转后防止海水倒灌的建筑学领域，成为了“流浪地球世界”中不可或缺的一部分。
  

举例而言，以上是人工智能组同步给剧组的参考读物



人工智能组同步给剧组的关于脑机接口先有技术进展的相关调研



理论物理组基于磁约束和激光约束设计的《行星发动机原理与应用》（部分）

在前期构思过程中，我们花费大量时间和精力，以百科全书的方式进行电影世界观设定，分社会科学和自然科学两部分，按照图书馆分类学撰写词条，包括地理环境、天文历法、职业构成、生活习惯等等，涵盖人类生活和空间探索的方方面面，内容达十几万字。

我们和科学顾问团花费近一年半时间线上线下的沟通，最终落实到一份十几万字的世界观文件中。文件参考图书馆分类学，将现今人类知识架构的分为两类，分别是自然科学（天文、地球科学、计算机、原子能、无线电通讯、航空航天等领域）以及社会科学（法律、经济、军事、文化、娱乐、教育等领域），目的为构建一个更加能让观众建立起真实感与带入感的幻想世界。
大家可以期待一下《流浪地球2制作手记》及其所附的世界观文件，再次感谢 @懂自然 和主编团队辛苦的工作。
2.2 情节桥段合理化

剧本阶段，科学顾问团参与到编剧团队的工作中，帮助关键设定和情节桥段合理化。像“月球核爆”、“图丫丫数字生命”、“无人机被入侵”等桥段，老师也给了我们相应理论上的支持。举例而言，电影中“太空电梯危机”的桥段展示了无人机系统被入侵的桥段，人工智能组的王元卓老师提供了“人工智能病毒”的理论支持，并为“图丫丫数字生命”与550W的融合提供了“人在回路”的理论基础。
值得一提的是，科学顾问团除了给予剧情理论支持，也会为不合理的剧情提出改进意见。在《流浪地球2》的剧本阶段，天体物理组和理论物理组的联合意见曾重塑剧本重要剧情。举“炸月球”为例，我们曾经想过用“弹幕”计划或者集合全球核武器炸毁月球，而天体物理组经过计算，在《月球自动解体的考虑》反馈如下，让月球解体的能量下限为10^29焦耳，让月球加速解体需要千万颗超光速弹丸，不可行。



天体物理组计算得出让月球解体的能量下限为10^29焦耳



天体物理组反馈“弹幕”计划设定不合理

同时，理论物理组的老师们提交的《关于炸掉月球的一些方法》中，通过估算全球核武总当量也佐证了这一观点，全球核武器按着一颗1000万吨当量氢弹释放出4*10^16 J计算，假设有1万颗（实际上远小于），那么总能量是4*10^20 J。我们需要克服10^9量级的差别，即十亿倍量差，才可能通过核武器摧毁月球。
老师们为了炸月球，真的是，费心了！
为了协助剧情中“月表核爆”的内容，老师们提出了几套方案，正如上图所说（这里只是简单提到）每套方案背后均有复杂计算推演：1）设定未来月球内部不稳定2）发动机做炸弹3）核武阵列做火石4）利用小型黑洞+引力弹弓效应；最终，剧组在结合视觉效果呈现后，和理论物理组细化了“核武阵列”方案，并最终形成“相控阵列核爆月球”效果呈现在大荧幕上。




《关于炸掉月球的一些方法》中方案的初步提报，其中第一次提到相控核爆初步构想



相控阵列部分物理组梁文杰老师手稿



相控阵列部分导演组筹备小组形成的可落地执行方案



相控阵列部分拍摄现场最终呈现

剧本中涉及“月球危机”中核爆月球的相关台词和视觉描述，我们也摘出来请教老师们给到更为合理的描述和修改意见。比如某句台词，专家会建议改成“月壤中氦、碳、氧、硅等多种元素将随着温度和压强的急速上升达到行星发动机内部聚变反应的条件，但是由于缺少外部束缚，因此这次聚变反应会很快蔓延到更大的区域……”等等。
“相控核爆阵列”最终在剧本上的体现还存在着各个科学团队小组合作的情况，比如天体物理组苟利军老师团队根据相关设定提报了若干月球环形山，结合地球科学组老师对于各个环形山地形地势的评估，剧本最终定下了“坎帕努斯”环形山作为月球基地、第一台月球发动机和“核爆月球”部分的主要场景。
2.3 从想法到执行和落地

制作阶段，接以上“核爆月球”的例子，相控阵列对于核弹总数的设定和排布从方方面面影响了剧组的各部门制作，当“相控阵列”方案通过导演组筹备小组制作的《核弹布置点筹备方案》同步到各个部门后，其中核弹总数直接影响了相关UI画面以及核弹运输艇的数量，相控阵列所需的“精准投放”影响了部分台词和画面内容，“坎帕努斯”环形山的地形也影响了UI所需要的月球坐标以及视效制作的地形环境，其中多个坐标比如“俄罗斯返回舱”的坐标也成为了UI部门、后期配音部门的内容需求，老师们曾经在电话中和我们详细地描绘了坐标统一规格的写法和念法，再通过外语顾问老师们翻译成多国语言，比如俄语可能会用“28.32° з.д. 28.00°ю.ш.”等等。
最后，“月表核爆”作为情节中的科幻设定，理论物理组为剧组提供了一份近千字的文字描述和画面参考，无数细节成为了视效部门制作CG镜头时的重要参考。



《核弹布置点筹备方案》同步到各部门的“坎帕努斯”环形山附近地形及坐标



《核弹布置点筹备方案》同步到各部门的“月表核爆”可视化参考图（部分）

除了前期拍摄阶段，科学顾问团们在后期制作阶段也在为各方面的细节把关。比如剧情中点处关于月球发动机和地球发动机第一次点火时，台词描述需要较为精确的位移变化。理论物理组的老师们根据发动机推力计算出地球一秒内产生了2皮角秒的角位移，月球则为0.4纳角秒，并提供了相关英文翻译，如纳角秒为nano arc second，同步给后期配音、UI和字幕组等等。老师们更是风趣形象地描绘为“像是一滴眼泪作用于一个200斤的人身上”，真是笑cry……


后期视效阶段，科学顾问团也尽可能的通过文字+视觉参考的方式为美术组、视效组的视觉效果制作寻找理论依据和科学描述，比如“太阳风暴袭击月球基地”的戏份中，科学制片同科学顾问团讨论后向剧组列举出几大重点，如电火花四溅、材料在短路导致高温下分解出固体小颗粒、氧气泄漏形成燃烧和烟雾但时间很短、小范围建筑爆炸将形成光球和碎片，并附上若干视觉参考。人工智能组科学顾问崔原豪老师建立了一整套地月通信系统和应急响应体系，模拟当太阳风暴发生情况下月球基地的反馈情况。
类似的参考我目前随便翻翻都能看到的就有《“数字生命”在界面上可以体现的参数指标》《太阳风暴对月球基地的影响》《月球核爆视觉反馈》《运输艇坠落爆炸专家反馈》《地球月球发动机调研》《无网络通信技术总结》《关于核弹和反物质武器的能标的讨论》等等……形成了一篇篇风趣幽默的小论文。
当然也有《给反馈xxxx的反馈》……真的是可可爱爱了。



可可爱爱的科学团队

3. 拆解“从公式到屏幕”(from formula to screen) 的流程

3.1 以“数字生命”为例

举例片中剧情核心“数字生命”，从世界观设定和剧本阶段，王元卓老师带领的人工智能团队便赋予了 “人在回路”设定，来合理化图丫丫数字生命卡介入550W后导致月球危机的合理性。
到制作环节，“数字生命”这条线扩展到剧组制作的方方面面:

• 比如“数字生命研究所”（场景）我们会请教专家相关意见，我们在世界观阶段和老师们一起构建的“数字生命”科技发展线和相关部门发展史成为了美术部门丰富相关场景细节的重要参考;
  
• 比如“数字生命卡”（道具）在世界观阶段梳理的其背后的逻辑原理， 比如关于“思维芯片”和“记忆芯片”等设定，也成为了设计部门参考的标准;
  
• 再到这条线上马兆、图恒宇的人物小传中相关部门、职称、职务的梳理，最终体现在台词“马主任”和图恒宇身上挂的工作证等细节中。
  
• 在“图丫丫数字生命”界面（UI）中，人工智能组的崔原豪老师设计的逻辑原理也给到美术部门相关参考
  
• 图恒宇在家里窗户上写的一万个公式，每一个都来源于人工智能团队提供的资料……
  

人工智能团队为剧组UI部门编写的相关剧情代码（初稿）



人工智能组崔原豪老师提供的“数字生命”UI界面拆解



美术组最终呈现的“数字生命”UI界面

我们的科学顾问团和剧组台前幕后的工作人员们一起完整构建了一条“数字生命”线。
3.2 以“六十小时制”为例

举“六十小时制”为例，在世界观构建时期，我们意识到地球的自转速度是一个缓慢降低的过程，在地球停转期间，水位变化、光照时长、气温变化、大气洋流变化会对地球、自然、人类社会形成方方面面的影响。地球科学组的王多君老师团队通过模型计算，帮助我们细化了地球停转初期、中期、末期以及绕日引力弹弓时期等不同时期的相对变化。举例而言，老师们结合新的太阳辐射与下述模型来估算每日最高气温和最低气温。



哈格里夫斯（George H. Hargreaves）和萨马尼（Zohrab A. Samani）在1982 年和 1985年提出利用每日最高和最低温度来估计太阳辐射的公式

对于剧情中2058年的“六十小时制”，老师们提供的科学解释为：目前地球上的一天是二十四小时，是因为地球自西向东自转一周大约需要二十四个小时。在电影的设定中，地球需要逐渐“刹车”，完全停转的时间被设定在2065年。团队根据电影中的时间线，推算了2058年地球的自转速度，算出那时自转一周大约需六十个小时。



世界观设定中地球科学组对于停转期间地球变化的描述（部分）

早在2021年4月第一次剧组主创围读这个时间点，导演便和主创们普及了世界观设定中的一些重点，其中包含地球停转期间带来的水位、光照等一系列变化。到拍摄制作阶段，六十小时制的设定也给剧组带来很多很烧脑的问题，因为在《流浪地球》电影第一部中刘培强升空抵达空间站的新闻画面被设定在2058年6月30日，那么结合“月球危机”中从发现危机到月球坠落的倒计时为两百余小时，我们需要倒推2058年所有场次所涉及到底日夜变化和日期。比如某场戏中推算为6月22日，那么摄影组拍摄时就要考虑6月22日六十小时内的昼夜变化和太阳光线角度；UI部门需要相应日期做屏幕内容呈现；海外协拍组需要考虑其他国家基于六十小时制的时间问题和昼夜变化……六十小时制的设定让剧组全体工作人员从导演到场记literally everybody都很崩溃，比如目前巴黎场景倒计时为二百多小时，那么倒计时为七十多小时的纽约是日还是夜，月球危机中全球各国大约是几点？
后来我们的科学顾问团计算了2058年“月球危机”中六十小时制下所有涉及日夜变化的场次，制作了一张表格，用于计算出对应的二十四小时制和六十小时制的时刻，对应每场戏的气氛。同时，为了制作“飞控中心”场景中“全球主要城市时间（六十小时制）”，地球科学组的老师们帮助设计了一张excel表格，方便我们在两个时制下进行换算。



地球科学组提供的二十四小时制vs六十小时制时间换算器



巴黎飞控中心场景全球主要城市时间（六十小时制）

同时，对于“飞控中心”这个相对科幻概念的场景，地球科学组的老师们同世界观团队结合剧情攥写了该场景在世界观中的设定，并为美术团队设计了该场景的功能分区。



“飞控中心”场景世界观设定延展



2058年飞控中心场景功能分区通过筹备方案同步给各部门

科学顾问团从从世界观构建中推演而来的“六十小时制”符合“流浪地球世界”的运行逻辑，改变了未来幻想世界的时间和历法，也成为了制作阶段相关场景、道具、UI等一系列制作部门参考的标准。
4. 科学顾问团和剧组的一般沟通形式-以“月球坠落轨迹”为例

4.1 调查问卷

“月球危机”是剧本中早期就已经设定的桥段，在细化剧本阶段，我们就按照剧情需求总结成调查问卷，给到天体物理组的老师们，并在其中涉及相关问题。这类“调查问卷”是我们在前期开发阶段使用的基本模式之一，老师们有充分的时间可以去进行调研和相关探讨。



《关于发动机熄火以后的月球轨迹模拟》

在向不同组寻求具体答案时，我们的调查问卷也会附上之前和其他组老师讨论的结果，或者简单的“前情提要”，为之前的讨论做一个总结，以便老师们更好的完成下一步推演。
下图是在“相控阵列”和“炸发动机”方案初步设想的下一步希望老师们具体计算的“调查问卷”



我们在关于“炸月球”方案的不断推演过程中附上的部分“前情提要”

在发放调查问卷之后，老师们会第一时间组织团队讨论然后和剧组讨论，针对其中所涉及的问题进一步沟通。月球坠落轨迹之剧情描述、情节量化、结果建模便是我们和天体物理组无数次沟通的呈现。



天体物理组网约会～

4.2 建模

在后续剧本细化中，剧情因为内容的变化使得模型需要不断调整，天体物理组则是通过建模去模拟地月轨迹变化，来满足剧情的时长、运动轨迹需求。毕竟，集结人类核弹运送到月球，也是需要一阵子的，但这个时间又不能太长，使得观众没有紧迫感（“哦，还有420小时？是几天来着？听起来还行啊”。。。这种）再加上，月球刚出事儿什么样的轨迹变化会导致海啸，多长时间算是“disaster point”也就是观众感知程度上能够认同“倒计时的终点”……
一系列复杂考虑。



天体物理组搭建的地月轨迹模拟（部分，实际上做了十几版本）

4.3 已有模型、资料、信息

在剧组和老师们提出诉求前，我们也会大量查阅已有网站、信息、资料，以便能更和老师们更好的对话，比如通过一些网站模拟出剧组的诉求，将剧本文字信息可视化，是一种很好的沟通模式。



我们通过网站模拟月球行动轨迹以及相对距离、时间等

4.4 反馈

针对我们提出的问题，老师们在前期会给予文字形式的反馈呈现，或者资料收集pdf等。比如我们在给出剧情相关的月球发动机信息之后，或者向老师们形容环形山所需要满足的条件之后，天体物理组给予的反馈案例如下：



天体物理组关于月球发动机的《给<探讨0716>的回复》



天体物理组对于符合条件的环形山收集推荐（部分）




4.5 手绘

剧组有时会通过手绘来向老师更好的视觉化呈现我们的诉求，下图是“逐月”发动机单点或者三点推动的方案讨论，在理论物理组和天体物理组的共同探讨下，我们最终选择了方案a，即三台发动机推离月球的方式，这也是物理组老师们通过计算验证可行的，同时视觉上也具有一定可观性。



图为月球发动机三点或单点创意初稿，与各个科学组讨论后我们选择了方案a



“逐月”计划三点推动最终成片效果

向老师们描述“逐月”发动机并希望得到相关功率、推力等计算时，剧组展示的手绘如上图所示。在环形山的设定上，除了最早定下的坎帕努斯环形山，天体物理组的老师们也为我们选择了斯帕 spurr (27.9°N,  1.2°E),  波利比乌斯 polybius (22.4°S 25.6°E)作为“逐月”计划另外两台发动机的修建场所。
4.5 计算（excel或手稿）




月球发动机功率计算，理论物理组李世亮老师提供

在沟通过程中，老师们会通过手稿或者excel计算等形式，向剧组反馈我们提出相关问题的答案，同时，我们会仔细阅读老师提出的假设，并根据情节相关设定与老师们修改假设。举例而言，物理组对于相控阵列初步设想为“3万颗核弹、3亿度高温、10%转化率“但核弹数量过多（考虑领航员空间站总人数、核弹运输艇数量、环形山大小、最终视觉效果呈现等），经过沟通，修改假设为“3000颗核弹、1亿度高温”并提高到40%转化率，可得聚焦于上月幔30米直径岩石的同样效果。
5. 一些其他形式合作的探索

在前期开发阶段，我们曾与中科院物理所的老师们探讨过实地拍摄的可能性。这是一个激动人心的提议，虽然这个实验室场景后来在后续改动中最终简化为台词和UI呈现，但我个人曾有幸在老师们的带领下参观了物理所的中关村、怀柔片区，并针对相关场景所涉及的科学内容、画面效果、拍摄需求等情况和老师们进行了深入探讨，详细地了解了超快光学的背景发展和前沿应用，是一段非常美好的回忆（给怀柔片区的食堂点个赞！）。





中科院物理所怀柔区打卡留念hh

在最早期，利用激光技术来呈现“实验室中观测到神秘信息”的想法便来源于物理组的老师们，一方面是因为20世纪90年代激光技术的飞速发展，第二也是可以致敬国产科幻片的鼻祖——《珊瑚岛上的死光》。老师们的推荐得到了剧组的支持，在大部队于青岛虚拟拍摄时期，组里派我去完成此次中科院堪景工作。



图为堪景后向剧组呈递的堪景报告

在初次堪景前，在从青岛去往北京的火车上，我便对超快光学进行了一番调研，这也是剧组在同科学顾问们沟通前的一项基础工作，大量的调研能使我们更好的了解相关领域和提出更有针对性的问题，以便与老师们进行良好有效的对话。物理所的魏红祥老师和滕浩老师百忙之中带领我根据剧组提出的诉求参观了各个场地，再次感谢老师们的大力支持。



向剧组呈递的堪景报告（部分）



向剧组呈递的堪景报告（部分）

我们希望该项技术不仅符合戏剧真实，也要符合20世纪90年代的科学真实。为了视觉化“实验室收到神秘信息”这场戏的内容，我们针对如何使用激光能够打出数字的各类实验可能性进行了探讨，其中难点之一便是利用已有设备（也就是剧组常说的“陈设”和“道具”）打造一个1991年的实验室环境，之二便是制片方面一系列与制片相关所涉及的问题（比如器材搬运、场地状况等）。
到上映时期，也是有幸到各类科研机构疯狂打卡，贡献膜拜点数…





FAST模型贼帅





物理所的咖啡真的绝了


6. 尾声（碎碎念）
在过去近两年的工作中，我们针对《流浪地球2》所涉及的科学内容视觉呈现以及其世界观架构，同科学顾问团的老师们一起在科学与影视的融合方面进行了高度探索。《流浪地球2》是很多人的创造力汇聚起来打造的一个幻想世界。科学顾问团和剧组工作人员共同努力让这个科幻世界逐步完善，一起构成“流浪地球世界”的一点一滴、一砖一瓦。这个世界依然在完善的过程中，在此也想感谢科学顾问团为搭建流浪地球世界的真实性和多样性所做出的贡献。
在影片上映之后，我陆陆续续花费一个多月整理了很多和咱们科学团队一起工作的资料、笔记、会议记录、反馈报告、沟通对话记录等等，个人的心情是十分感动的：在梳理架构世界观的过程中，我深深地感受到这些年来祖国科学技术的腾飞；在深入参与台前幕后的科学家们相关工作中，我真切地了解到科研工作者们正在通过自身的努力推动着科技的进步。正是因为有了千千万万科学家们日以继夜的辛苦工作，才使得观众们能够相信我们影片中的“上天入地”，这才是影片“真实感”的基石。
整理这篇帖子还有一个我个人的小心愿，就是希望在未来大家聊起科幻电影背后的科学时，想到的不仅是《星际穿越》中基普·索恩的推演，或者《2001》中库布里克如何采纳了NASA的意见，如果也能想到《流浪地球2》中剧组和科学家们的一个小故事、一个小公式、一篇小论文、或者一个小画面（比如科学家们欢快地讨论炸月球x剧组痛哭流涕地改剧本这种TAT），咱这份工作便没白干～



科学顾问团点映合影留念（部分）又名：两年的网友们终于“面基”了

最后，感谢所有读者们。
有了你们的陪伴，2500年的航行不算太长～
让我们一起祝中国科幻电影越来越好！

感谢各位来电影院观看流浪地球2。
作为参与者，不好评价电影的质量。就交给各位了。
“作为科幻电影，流浪地球2是一座冰山。 你能在电影院看到的所有的细节都像是浮在水面的部分。 当你向水底观察，又会发现惊人的质量。”
知乎写了快十年的答案，却很少分享关于自己的项目。这次作为参与者，我想聊一聊流浪2的一些事。主要是我参与的部分和我个人的目之所及。有失偏颇，望海涵。


我在《流浪2》剧组的岗位是美术制作总监之一。负责一部分概念设计和特殊道具制作的工作。我的公司XUC STUDIO 鲸柠科技，承担了一部分特殊道具的制作工作。制作了包括550A，550C，数字生命卡，核弹起爆器等。
流浪地球的美术量是恐怖的。
科幻电影的前期是需要大量的概念设计的。
这些工作是美术组的老大，美术指导郜昂牵头完成的。这哥们为人要求严格。对细节精益求精。
二号人物，号称撑起半个美术组的男人，美术概念设计和制作总负责王志坚。中国科幻电影的王的男人，你能看到的片中所有的概念设计，大部分都经过他手打磨过。
在这一年中，美术组是什么工作状态呢？坚哥经常连续一两天加起来睡个位数小时，一周一周的回不去酒店（尽管酒店就在影城外）。某天坚哥工作到失去知觉，第二天醒来已经在办公室的沙发上躺着了却记不清是怎么过去的。
为什么工作量如此大？因为这一部的设计量需求是海量的。不管是概念设计还是场景，都比第一部多了很多倍。  你看到的片中的每一个东西，都需要设计。从庞大的太空电梯到半人高的机器狗笨笨，从重要的数字生命卡到不起眼的一个太空电梯引爆器。全片需要设计的内容数以千计。
更可怕的是，很多概念设计由于太过复杂，完成是以年为单位的。比如太空电梯。 从一张概念图到最后上万个零件的CG模型，需要经手很多人，工作量极大。
这是量子计算机550A的底部，刚从我公司出厂时拍摄的底部的照片。剧中没有镜头拍到这里，这块底板是用数控机床一体加工金属出来的，精度很高。同时上面有丝印和激光雕刻的文字。
即使拍摄不到，也是细节，也是这个世界观下的设定的一部分。


这部电影中的很多特殊道具都是，如果我不告诉你这是假的，你会以为这是一个有真实功能的产品。

剧组的精气神。
人在压力之下才能凸显品质，我深以为然。
虽然我公司是做产品的，精度一流。但是这是第一次大规模的使用工业产品标准在制作道具，第一次也意味着我们的经验不足和需要不断试错。但是毕竟应对电影的需求还是有些不足。我做的东西在现成出过一些问题，时不时得暂停拍摄维修。
华哥在镜屋重面对着笔记本电脑重的图丫丫那场戏。镜头一过去，一个零件明显的突起。维修。生命卡一插上去，歪了，维修。


在片场，东西坏了就得现场修理，全组人都得等着你。但是我从来没见过导演因为道具的事情对我发火。有时候还帮我们一起分析原因。
另外，如果产品结实厚重了，重量自然就会上去。550A这个重要道具上，我担心他片场损坏，于是用了全金属加工，连看不见的底座都用了金属。
结果在片场，华哥第一次拎。。。没拎起来。华哥跟导演反馈的时候，导演当时不知道其中原因，但是还是第一时间帮我们跟演员解释。
拍摄倒数第二个景，操作门框机器人下水的时候，我从深圳送来门框机器人控制器。 收工的时候，演员下来找导演说，谢谢导演给我们的机会。 导演指着我说，你谢谢他们，他们做的东西，从深圳过来的，辛苦了。
制片人龚格尔也是一直是保持随和。补拍的时候，有件道具又又出问题了。龚老板打过来电话：主演在里面等了一个小时。然后下一句话是，没事，解决问题。
可以说，我们这类公司的宝贵经验，都是在这些在所有演职人员的耐心之下积累起来的。考虑到片场的压力，我有理由认为，主创团队确确实实是一群时刻保持谦逊的人。

回顾流浪之旅，说实话不是一个轻松的过程。
时刻都有人坚持不下去而放弃，选择了更轻松的路。
但最终，我们还是抵达了彼岸。
我相信，如果还能再流浪，大家又会毫不犹豫的聚在一起。
再接再厉。
谢谢导演和所有的演职人员。
谢谢屏幕前的你，对于科幻这一中国的新生事物，给与了足够的包容和耐心。

知乎的朋友们大家好，感谢各位大年初一带着家人朋友们来观看电影《流浪地球2》的观众朋友们。又是四年过去，终于不负约诺，带着小破球儿再次回来了！非常感谢知乎的朋友们在第一集的时候给予我们的鼓励、指正和批评，尤其经常在知乎看到大家扒出电影细节，即兴奋满满又战战兢兢。
关于第二集的故事应该怎么写，我们当时写了几个方案，从最简单到最难的，简单的其实就是复制第一集模式，用比较保险的方式，写一个标准类型片的架构。但是，我们的剧本指导王红卫老师还是鼓励我们，再去尝试，多走一步，于是有了今天大家看到的样貌。
我们选择往前写，一是希望能够更多维度的丰富这个世界观，第一集的世界观还是相对粗糙的；二是我们做第一集的时候京哥给了我们太多无私的帮助，我们希望京哥能回归，以表达我们对京哥的感谢，但又不想写成复活那种，有点扯。
当然，我们还是低估了这次世界观建立的难度，从自然科学到社会科学，每个人的知识框架是有限的，为此我们邀请了多位中科院的科学家们来做科学顾问，多亏了他们，这个想象中的世界初见规模。
我特别清楚第一集的成绩很大程度是来源于我们观众的宽容，电影本体有太多不足，我们的观众非常清楚第一集和好莱坞主流商业大片的差异在哪儿，但依然包容我们，推我们前行。观众提高了对作品的要求，其实是对我们的认可，这种认可更是我们前进的动力。于是，“比第一集好一点”成了我们从策划、剧本、筹备、拍摄以及后期的终极目标，希望小破球儿第二集可以不辜负观众的期许与包容。
这次电影里也埋了很多梗，期待继续看到各位知乎大神观众的挖掘，继续让我兴奋的同时战战兢兢。
在电影中，有很多主演都说过的一句话就是“我在，我一直都在”。我相信，四年过去，我们在，我们的观众也都在。
陪伴是最长情的告白，感谢观众们无限包容地陪伴着小破球儿的成长。当年，1.1亿观众亲手种下的那颗科幻的种子，如今发出了嫩芽，希望有一天它可以长成一棵顶天立地充满想象力的大树。

（世界观解析，已完工，花了4天，贼长）

作为《流浪地球2》科学顾问团队的一员，非常欣慰自己参与的工作可以被这么多人喜欢，更是庆幸自己能够和这么多专业、严谨的电影人一起工作看到艺术和科学的融合，这是一种很新奇的体验。据我所知，就在电影上映前两天，剧组还在通宵加班工作修改BUG，也许正式这种精益求精到苛刻的态度，才能奉献出这样优秀的作品。

抛开我自己的工作不谈，作为一个科幻迷观众来说（仅代表个人观点），电影拍出了大刘作品的“宏大叙事”、“史诗感”和“世界感”，这是从前没有任何科幻电影可以做到的，当然我相信这部分和一个牢固的世界观密不可分，从电影角度来说，我自己想把它被归为一个新的分类--「科幻史诗」。限于片长，电影很多细节没有时间深入讲解，这篇文章会简单向大家介绍一下影片的世界观，以及我们在设计相关科幻概念时所做的科学推理，希望可以给大家观影起到一些辅助作用。
<hr/>

导语：如果人类的好奇是一种病，那科学加上幻想是唯一的药方。如果我们说科技想象更期望展现技术趋势，那科幻更倾向反映技术和人类生活的关系，“经以科学、纬以人文”，两者相符相成才会编织出我们想象中的未来。

接触《流浪地球2》或许来自某种缘分。2020年，我在参加IEEE/CIC国际通信大会等待演讲，突然接到计算所王元卓老师的电话，问有个影视项目《流浪地球》剧组愿不愿意参加，可以借此机会做一些科普工作，这就是所有“造梦”故事的开始。因为我现在想想，除电影之外，科学家也没有更多机会去“推测”，或者“见证”一个未来的世界了。



《流浪地球2》应该是中国电影史上第一部有大规模、各学科科学顾问参与制作的科幻电影

现在回头看来，相比我自己的科研来说，这段科学顾问的旅程非常“爽”且“刺激”：我们可以随意展开科学畅想而不用去设计实验验证。稍作总结的话，在这将近2年时间里，我的工作主要有几个方面：

• 以“科学底限”原则检查“科学常识”。尽量保证电影本身不因“大幅度违背公众科学常识”而导致“世界失真”；但为了兼顾故事性，即使再严谨的剧组，也一定会考虑一些科学和艺术上的平衡和取舍，比如各种时间上的错觉，比如阵列爆炸等。
  

科幻本身不会完全遵守科学事实，但电影至少需要保证，在公众观影的3个小时内，世界本身存在被论证的坚固感，观众不会因为某句台词，某个片段或者某个道具对世界感到“出戏”，反例：动画《三体》中的科幻手铐。“科学底限”的重要程度优先级应该和叙事重心一致，即台词大于情节，情节大于画面，画面大于道具（即获得观众注意力越多的科学相关内容越重要）。



《流浪地球2》科学顾问工作部分汇总

• 科学常识之外，创造并丰富世界观。电影是艺术创造，科幻电影需要创造一个可信、自洽、栩栩如生且让人沉迷的未来世界作为剧情基础。我们经常接到剧组各部门很多“科学事实”以外的咨询，比如月球上的通信方式会是什么样的？如果月球消失了，社会会有什么反馈？
  

对于此类问题，我统称为“世界观”问题，并在工作中尽量遵循“What if - How to”框架，即从现实科学知识出发，推测核心幻想（比如行星发动机可行）成立时某件事的可能运作方式，让世界细节经得起推敲，因为《流浪地球2》的时间线几乎和现实时间线重合，这部分要更加小心谨慎；



科学顾问团队参与的世界观共计约十万字，将近150页

• 从科学角度合理化剧情，电影需要面向公众，剧情和故事直接承担着票房压力，科学顾问最重要的作用之一就是从科学角度，提出增强电影情节合理性和科幻性的建议（科学地和剧组一起开脑洞）。在大型电影项目里，科学团队、编剧团队和制作部分有时候会因此陷入对一个内容呈现漫长的拉锯战。
  

数字生命部分可以体现的一些指标，当然最后是被删减了

从某种意义上，科学家对一个影片叙事、表现和事件可信度(影片“电影逻辑”)的贡献甚至比“科学底限”原则还要重要。因为制片人、编剧和导演往往会对电影市场、剧情起伏、情绪引导有深入的了解，但是对科技前沿不了解，对据此可以开展的科技想象力也不擅长。

• 提供科学相关的置景/美术建议，涉及电影视觉，科研人员的工作状态，某个物品比如脑机接口的外观等等一系列建议。
  

某场影片成果vs真实场景，大家猜猜我们标记的是什么？

在这篇文章里，我将从科学顾问的视角向大家分享对《流浪地球2》中

• 世界背景推理和核心科幻概念的思考和考据，以及
  
• 对我参与的人工智能部分的部分细节解读，剩下的留给各位观众自己发现。当然，受限于个人水平和剧情原因，我们的工作和思考一定存在不足，希望大家见谅。
  

这篇文章会比较长，希望大家喜欢《流浪地球2》中的世界！
<hr/>0. 剧情背景与世界观

大家可以在此后上架的书《流浪地球2制作手记》中会看到非常丰富的世界设定（特别感谢 @骆翼云 Ewing 编著，和科学团队其它老师所做的工作），我在这里仅仅对一些大家在观影中有疑问的背景和世界观作简单介绍。
0.1 如果人类面临氦闪危机会怎么应对？-- 四大计划




揭露三大计划的联合国决议，加上数字生命计划，这四条计划的进展成为推动剧情的主线

流浪地球2的剧情发生在地球启航之前，当时太阳危机揭露已有十余年，联合政府(United Earth Government，UEG)成立，总部设立在纽约，但世界政局动荡不堪，人类纷纷自救但仍内斗不止，大大小小各种战争频发，伴随着重工业的无序扩张，世界一片荒芜，科技在重压下加速发展，人类转入以航天工业为主的计划经济社会，并举球之力提出了数百个自救计划，其中以下四种计划进入方案论证阶段：

• 移山计划：由中国提出，为流浪地球主体计划，计划建造1万座发动机推动地球走向新家园，行星发动机同步网络依赖原本互联网的地下光纤，是利用网络切片形成的高密级发动机专用网络，在月球危机中同步点火成功，最终结果【成功】；
  
• 方舟计划：由美国提出，在地球同步轨道建立“方舟号空间站”，利用空间站带领人类逃离太阳系，即小说中的“飞船派”，太空电梯是方舟计划的核心。空间站在电影第一幕中被摧毁，最终结果【空间站被摧毁】；
  
• 逐月计划：由俄罗斯提出，初始的“逐月计划”是考虑到月球质量只有地球的 1/81，体积是地球的 1/49，自转角动能远远小于地球，刹车/推进耗费资源远小于地球，且氦-3储量丰富，因此期望改造月球作为天然逃生舱，带领人类离开家园。月球基地是逐月计划的核心，但是因为月球结构和大规模生态循环问题，最终发现月球不适合改造，被并入移山计划，计划放逐月球，最终在月球危机中【月球被摧毁】；
  
• 数字生命计划：面对可能完全无法战胜的天灾和日渐困难的日常生活，“虚无主义”和“享乐主义”思潮爆发，许多人认为转入数字世界，只要载体不灭，人类即可永生，脑机接口是数字生命计划的核心，在数字生命计划展开时，各国均兴建了数字生命研究所，最终结果【被UEG伦理委员会禁止】；
  

0.2 部分社会实体（真的只是部分）




UEG联合政府大会

虽然剧情主线是移山计划和数字生命计划，但是这四种方案在剧情中都有体现。电影中又涉及了几个比较重要的实体，

• UEG联合政府，在地球氦闪危机公布后，同年成立。总部设立于纽约原联合国总部大楼，其主要决策机构是联合国政府大会，会场也是主要的国际博弈场地。2044 年联合政府常会上，各国代表共同见证了行星发动机试运行成功。
  
• UEG加蓬联合实验基地，位于非洲加蓬首都利伯维尔，太空电梯坐落于其附近赤道上空，作为空间运输的地上枢纽，同时也是行星发动机一号试验机的坐落地。为了保护太空电梯和行星发动机的安全，附近戒备森严，并常驻多国维和部队。
  
• UEG月球基地，又称月球与空间科学国际实验中心，位于月球坎帕努斯环形山（纬度 28.04°S，经度 27.9°W）附近，隶属于联合政府航空航天局。始建于 2031 年，是联合政府执行“逐月”计划的主要科研、勘探、开采及“逐月”卫星发动机建设机构。
  
• UEG国际合作与救援司，前身是联合国人道主义事务协调厅，负责地球停转期间的各类应急事务。2058 年，月球危机中的全球发动机应急启动任务由UEG国际合作与救援司统筹负责。
  
• UEG 伦理委员会，前身是联合国教科文组织下设的国际生物伦理委员会 （IBC）和世界科学知识与技术伦理委员会（COMEST），于联合政府成立后合并改建而成。2041 年（太空电梯危机前3年），在伦理委员会的推动下，联合政府大会以投票方式通过了《联合政府关于人的生命数字化的声明》并出台了《禁止生命数字化条例》。
  
• 北京数字生命研究所，为联合政府科学院北京数字生命研究所。2032 年，北京数字生命研究所成立，研究员规模为20人， 主要是神经科学和人工智能领域方面的专家，理念是在“太阳危机”时 期用科学手段达成人类以数字形式生存的目标，以实现“延续人类文明”目的。随着“数字生命”项目被终止，相关团队回归组建智能量子计算机重点实验室，继续从事智能量子计算机项目的开发。
  

0.3 两大危机




”方舟号“空间站坠落

• 太空电梯危机（2044年），由于未知原因，当天加蓬基地大量无人机的任务从保护太空电梯被篡改为毁灭太空电梯，由于“方舟”号空间站位置过高，地面武器难以抵达，因此基地内部潜伏人员试图控制太空电梯轿厢，通过轿厢上附着的遥控导弹摧毁“方舟”号空间站。在我方坚持不懈的努力下，最终“方舟号”空间站依然坠落，空间站坠落导致加蓬地区无数人员丧生。
  

月球行星发动机停止工作

• 月球危机（2058年），由于未知干扰，月球基地三台行星发动机连续过载，导致月球偏出轨道撞向地球，如果月球越过某个关键点，则地球会发生大范围物种灭绝和不可逆的地质灾害，因此经过激烈讨论，联邦政府提出了包括相控核弹阵列爆破月球（在后文阵列爆炸中将解释原理）、紧急启动行星发动机、紧急启动地下城、空间站牵引（即领航员空间站撞击月球）、重启“方舟”（即领航员空间站启航）等多个方案，但是在后续研究中发现空间站能量不足以改变月球轨道、地下城在月球冲撞中无法幸存，于是摧毁月球，同时启动行星发动机成为人类幸存的唯一解。
  

0.4 其它杂项

• 550系列：550系列是一系列量子智能计算机的统称，原型机 550A 诞生于北京数字生命研究所的 551号项目，作为“数字生命”的运行硬件设备，后续型号为太空电梯危机中出现的550C，以及550W（MOSS）作为“隔离计划”后唯一的人工智能设备入驻“领航员”号空间站，指引人类在宇宙中前行。550系列是电影里的重要剧情部分。
  
• 地球停转：地球起航以后呈成“躺平”状态，北极转入黄道平面（黄赤交角呈 90°）（地球总体图上有体现），北半球发动机在地球公转轨道切线方向产生推力，推着地球围绕太阳做加速运动，并围绕地轴自西向东继续减缓自转。自转速度逐渐减弱导致赤道地区海水回落，21 世纪中叶，随着地球自转速度减缓加剧，数亿立方千米的海水冲向两极。随着南北两极冰川的融化，两极海水来回涌荡侵蚀陆地，中高纬地区绝大部分逐渐被淹没。地球完全停转以后，世界终形成两片海域。
  
• 《时令条例》：在地球刹车时期，因为昼夜交替时间随着地球停转越来越长，所以阳历不再适用，联合政府决定采取“太阳历”（60小时）和“阳历”双规制，方便普通人民的工作和生活。这点可以在电影字幕里发现。
  
• 战时经济时代: 联合政府的三大计划均耗资甚巨，因此很多国家转型为以航天工业为主的重工业体制，各国也进入战时经济时代，加强对经济活动的控制和调节。这点也可以在电影剧情里发现。
  
• ”生存概率最大化“：在设计MOSS时，其中内置了人类种族生存概率最大化原则，所以在刘培强面试时，MOSS给出的建议是牺牲妻子，让韩子昂和刘启进入地下城。
  

<hr/>1. 脑机接口与数字人类





看这个人参与数字生命实验，研究经费充足，你看他笑的多开心，我也想这样

自古以来，生死永远是人世间最难解的悲情，为此无数人曾向往甚至试图尝试永生。古代，前有秦皇遣徐福仙岛问药，后有汉武筑高台接仙露。现代，人们对永生的向往也随着云计算、人工智能的发展而改变，《黑镜》《万神殿》《超验骇客》等等科幻作品都曾经深入思考如何实现数字世界的永生/或者重生。

1.1 脑机接口的设计思考

自从1920年德国精神科医生Hans Berger博士[1]用大脑头皮上的贴片电极成功测量人类“脑电图”以来，科学界就猜测脑电波是一种可用于大脑直接对外/对内交流的信息载体，此后关于脑电控制/脑波暗示等的科幻/游戏创作一直不绝于耳，比如《命令与征服：红色警戒2》里就有一种叫做“尤里”的作战单位，可以通过操纵脑电波实现对其他单位的精神控制。但在当时，没有人想要把这些狂妄的想法变成现实。
这种情况延续到1970年，科学界逐渐认识到，人类脑电波中某些可观测部分可以反映大脑状态[2]。比如医院里，脑电图仪通过观测alpha波（alpha wave）来辅助医生完成脑部疾病诊断。更有甚者，在大脑产生动作意识后，部分脑电波会随之产生变化。当时的科学家认为，如果能够捕捉到这些变化的电信号，或许就能还原出受到刺激时的大脑 “意识”。后来第三代脑波测谎仪就由此而生：当受到小概率事件刺激（比如正在编造谎言）后，300ms-1000ms左右可以观测到正向脑电波波峰（即P300波），以此可判断被试者是否说谎。
著名科幻概念“意识上传”，其实是此现象的反向利用，即“对脑电信号/人脑结构的完全观测是否能还原人类意识本身？”我不太想在这一节回答这个半科学半哲学命题，这里只给大家留下个小悬念。但毫无疑问，1970年起，科学界已清楚知道大脑电信号与人类意识之间必然存在关联，并为总结这些关联付出了大量实践。



通过脑机接口对电脑输入字符

既然已知存在联系， 那我们能否利用某种脑电波来直接控制人体外部设备？比如假肢或者电脑？
这是脑机接口的核心科学问题，原文来自加州大学洛杉矶分校Jacques J. Vidal教授在1973年发表的开创性论文[3]。Vidal教授此人是一个传奇，他当过电气工程师，做过空军飞行员，后来还是回归高校，穿上西装拿起教鞭，最后开始在加州大学洛杉矶分校脑科学研究所研究哺乳动物前庭系统。在成为一名独立研究者后，他很快就接到了美国国防部资助的人机通信项目（Brain-Computer Communication），这也是1973年这篇论文的来源。



1973年，Vidal教授在《Toward Direct Brain-Computer Communication》一文中首次提出了“脑机接口”这个术语

在这篇论文里，他十分笃信自己的预言：“即使仅以当时计算机科学和神经生理学的现状为基础， 也预示着这样的壮举可能即将来临”。要知道，当年计算机才刚刚兴起，雅达利公司还只是个1岁的新生婴儿，距离《吃豆人》诞生还有7年时间；而就在三年前（1970年），26岁的Ken Thompson刚刚在一台破旧的PDP-7上开启UNIX纪元。他不会意识到，仅仅13年后，他将因此获得图灵奖（注：UNIX纪元是苹果的OS X等类UNIX操作系统和JAVA等主流编程语言的时间起点）。
即使此后相当长一段时间内，脑机接口都没有取得明显科学进展，甚至在当时被认为是某种“科学幻想”，我们也不得不佩服Vidal教授对神经科学和计算科学的洞察和远见：因为在50年后的今天，“脑机接口”已成了科技领域无人不知的技术趋势之一，甚至已经成为了某种“科技时尚”。
其实在了解 “数字人类”的核心概念时，我们就认真思考过脑机接口的具体呈现形式。早期讨论中，曾有两种方案：“侵入式脑机接口”，即通过探针直接采集/刺激大脑皮层电信号，通俗的视觉呈现就是脑后插管，为了植入电极一般需要开个真的“脑洞”；另一种就是大家现在看到的“非侵入式脑机接口”，即通过电极贴片采样头皮脑电（Electroencephalogram，EEG），一般通过头戴脑电帽或者头盔实现。《阿凡达》里有比较直观的对比，人类进入阿凡达用的是非侵入式脑机接口，而阿凡达连接灵魂树，可以类比为侵入式脑机接口。
在现实里，因为可直接接触大脑皮层，前者通常更准确、可传输的数据量更大、未来真正实现的可能性也更高，但是考虑视觉、道德（脑后插管有点过于邪恶了）和数字生命计划可能的普适性问题（在近代做这种手术实在不太可能获得那么多簇拥），最后选择了非侵入式方案，不然这位躺下的小哥可能已经被脑后插管，不会笑的那么轻松了。
1.2 我们对意识上传做的一些小调整

总结来看，如果我们要实现数字人类，可以：

• 用生前的相关互联网资料完成“数字重生”或制作 “数字化身”，这也是目前现实世界“数字人类”的主要实现方式。目前这种“数字人类”拟真程度距离真正人类相去甚远；
  
• 另一种可能是把人的心智“数字化”后转移到不同“载体”上（比如更高级的电脑），如果载体足够耐用，能量充足，那么技术上人类就可以永生在数字世界。我们认为后者显然更适合影片背景。
  

那么在此之前，我们必须思考心灵和身体的关系。
这是一个古老的问题。在亚里士多德之前，古希腊哲学家就开始思考心灵和身体的关系，即“心身问题”，至此已有两千多年。心身问题主要体现在笛卡尔二元论的困惑：他认为每个人都由身体和心灵两种不同实体组成；身体与心灵可分离、独立存在、可以相互作用，心灵无实体。 20 世纪中期，这种观念随着科学的发展产生了一些变化。一些神经科学家认为，意识蕴含在大脑的信息处理中，它实质是大规模神经元集群产生的“涌现”现象，根据这一猜想，他们把心智比喻成软件程序，其运行在一个称为大脑的硬件上。细心的读者可以看出来，这是“意识上传”这个科幻概念的哲学基础，在《万神殿》等作品里有所体现，也是影片中“数字生命计划”的灵感来源。
现代科学却认为笛卡尔的观点并不完备[4]。虽然心智毋庸置疑源自大脑，但大脑往往通过重组神经元之间的连接（即神经突触）来存储信息，产生记忆，而行为意识，也很可能源自大脑各神经元之间、各皮层区域之间的相互作用[5]。某种程度上，人脑形成新记忆和新意识的过程，会导致神经突触的生成、断开或强度改变，对外反映为脑电波变化。



对于“心身问题”的三种观点

这种调整会对科幻设定有什么影响？
在过往科幻作品里，比如《万神殿》里提到的“上载智能”，认为对人类大脑的神经连接进行分子级别的结构快照就可以把思维、意识、情感上传到云端，这是一种比较典型的符合笛卡尔观点的“数字化人类实现框架”。
我们认为这也是不完备的。根据上述分析我们推测，记忆、行为（或者某种意义上，心智）与大脑神经突触的变化存在联系，即“心身其实存在部分相关性”。单纯的短时大脑结构快照并不一定能完全还原心智。人的意识活动不仅仅源自大脑神经的连接形态，同样会体现在神经元连接的生灭之中，所以需要记录相关神经活动规律，才有望实现意识还原。



基于改善笛卡尔二元论的数字化人类实现框架（笑，脑洞误纠）

至此，我们对“数字化”一个人类的神经生物学和哲学思考已经结束。如果从现实世界作为起点，我们只需要做出一些重要假设，就可以回答“如何制作一个数字化人类”这个初始问题。这些假设包括：

• 完全准确的大脑结构快照可以通过记录神经元连接来存储已有记忆；
  
• 完美的脑机接口可以实现与被试大脑的长期脑波交互，记录各种意识活动对应的大脑活动模式；
  
• 全脑仿真可以顺利完成思维拟合，进而重建意识；
  
• 不论定性还是定量上看，重建意识都与原有意识完全相同。
  

如果上述假设都满足，我们才可以说人类的意识是可以被上传或者被复制的。请注意，我这里并不想试图讨论数字人类的唯一性问题，这部分留给后续文章说明。
影片里呈现的“人类数字化”流程在我们眼前就逐渐清晰。比较学术的概括，我们提出的“数字化人类”一般性框架应该是：

• 被试者有必要较长期佩戴非侵入式脑机接口设备，通过脑电波变化来记录思维与神经元连接生灭之间的相关规律；
  
• 通过短期的大脑结构快照，来记录现有大脑的神经元连接结构，从而复制记忆；
  
• 利用这些上述两点获得的数据完成全脑仿真；
  
• 在此过程中不断与被试大脑脑波交互，确保全脑仿真和原本大脑的判断方式相同，就是“心智不变”。
  

这一整套流程的输出结果，就是一个科幻意义上的、具有思维和意识的“数字化人类”，就是影片中印度小哥那套机器的功能了（虽然好像电影里不会出现很长时间）。
1.3 图丫丫的备份卡为什么是这样的？

在过往电影作品中，心身分离的视觉呈现不是什么新鲜事。比如奇幻或者神话电影里，灵魂出窍、灵魂附体往往只需要表现为一个虚幻的人影套进真实角色中。但即使这些电影里灵魂可以迁移，编剧也大概率不会把人的灵魂附着在树上，然后还让树活蹦乱跳。因为这种行为违反了我们对树的常识认知，会让剧情不合理。
对科幻电影来说更是如此，心身相关情况下“数字化人类”后，人的数据载体应该怎么组成才是符合科学推理的？相信很多朋友都已经在起航之前、图恒宇和MOSS预告里看到了最后的视觉结果：这是仿佛2个U盘绑在一起的小型电子设备，它被插入机器之后，其中一端会亮起红灯。
但，它真的是一个简单的存储设备吗？



数字生命备份卡，预告片里出现了不止一次，甚至可以说占了很大篇幅

不是，至少不完全是。
正如之前所说，我们认为心身相关，单纯的大脑结构存储并不一定能完美还原意识。在此基础上，还需要通过与大脑交互来记录思维过程中的大脑活动，并据此数据用代码重现神经元的生灭规律（这里我们假设整体拟合过程是完美的）。因此，其载体不应当是一个简单的储存设备—至少应该存在部分计算（也就是仿真大脑）功能。
这样， “数字化人类”的载体（我们称为数字生命备份卡）应该至少有两部分组成，记忆存储部分，和思维存算部分，后者是一个专用计算芯片。在数字化人类过程中，其通过采集的脑电/或影像数据完成思维拟合。可以认为，数字生命备份卡本身就是一个专门从事“全脑仿真”的专用硬件，在对人类进行数字化的过程中，其需要连接脑机接口设备和大脑结构快照设备（电影中是合为一体的）才是能实现完整的人类数字化过程。
此外，数字生命备份卡可以通过外部算力设备驱动，其连接算力越强大，数字生命本身就会越强大，但是无论如何，这是一套微型计算设备，并不单纯是一个硬盘，其运行也离不开能源。
脑机接口和意识上传部分此致。
<hr/>2.从数字生命到数字伦理

我在科学家专场点映之后，问了小伙伴一个问题：你觉得在数字生命眼里，什么是真实，什么又是虚幻? 数字生命眼里的延续和人类相同吗？MOSS的意识来自哪里，它真的是在消灭人类吗？这其实是个非常值得深入思考的问题。

人工智能MOSS，「人在回路」的代表作之一

2.1 为什么图丫丫需要算力支持？为什么她在崩溃前会说世界一片漆黑？

薛定谔在《生命是什么？》一书中探讨生命的意义时，曾经写道：生命是很多种能够决定个体未来发展完整模式的密码本 (code-script)，人活着就是在对抗熵增规律，生命以负熵为生。那么如果机器可被视为生命，数字生命是一样的吗？

这部分我们先从现实说起。
现实世界里的数字生命研究其实只是刚刚起步，虽然它可以追溯到阿兰·图灵和冯·诺依曼关于计算机模拟生物胚胎发育和自我繁殖的研究，但是现实世界和电影世界其实是两回事，最起码远远不到涉及人类意识的程度。这部分的研究可以分为以下几个方向：

• 1940年左右，贝尔实验室的Vctor Vysottsky、H. Mcllroy 和 Robert Momis曾经尝试编写一个可以自我繁殖的游戏程序，然后让这些「程序」在计算机内存中相互搏斗，看谁的程序能把对手全部消灭。他们试图通过这种设计来建立一个「人工世界」。
  
• 1984年，A. K. Dewdney在此基础上做了发展，他在《科学美国人》上提出了一种叫做「磁芯大战」（core war）的思想，这些「程序」可以通过获取储存空间，破坏其它程序的指令来摧毁其它程序，当一条指令变得操作系统无法执行时，该程序就会被宣告「战争伤亡」，从而退出比赛。「磁芯大战」在当时的计算机界产生了广泛而又深刻的影响，现代人工生命的一些重要方法论，都是从磁芯大战得出的。
  
• 另一个分支，荷兰生物学家Aristid Lindenmayer曾经为模拟生物形态设计过一种Lindenmayer系统（简称L系统），通过重写规则替换一个简单物体的组成部分来定义复杂物体，这种方式能人工模拟植物，并且能很好的表达植物结构，所以吸引了现代人工生命研究者的注意。
  

磁芯大战（左）和L系统生成的杂草（右）

• 1990年，Thomas Ray编写的Tierra模型轰动了整个数字生命研究界。和他的先辈们相比，Tierra并不直接模拟某个已经存在的生命，而是期望让这些生命形式在计算机环境中演化，看看是否能诞生自己的种系。Tierra最终构成的人工世界令人惊奇，在短短数小时内，如同寒武纪爆发一样，其中出现了366种不同「生物」，再过一段时间之后，数字生物个数超过1180个，其中不仅出现寄生生物，甚至出现了超-超寄生生物。和现实世界一样，Tierra生物最终形成了对寄生生物的免疫力。很多人甚至认为，Tierra世界中可能会演化出具有社会性质的组织[6]。
  

总体来看，现实世界对数字生命的研究仅仅局限在计算机中，试图以数字形式去模拟生命的某些关键特征，并不是去试图模仿或者数字化人类本身。因为人们普遍认为，碳基生命本身是一个复杂系统，对其进行模拟仿真远远超出目前的技术限制。



《流浪地球2》中的印度数字生命实验室

在《流浪地球2》中，我们不会考虑这种概念呈现形式。通过这些研究与当前科幻概念的交叉对比，发现目前主流的科幻作品中，比如《万神殿》，往往会完整考虑意识上传的过程、数字生命复苏的心理反映，但是并没有考虑生命本身的稳定性和进化规律。后者其实是一个更有意思的科幻话题，而且和剧情相关。
那么，这里就有了第一个命题：一个幼小的数字生命，在什么情况下会稳定存在？
现实世界“数字生命”的早期研究和上一节意识上传的设计中，我们可以观察到以下三个现象：

• 碳基生命是一个复杂系统，其整体能会呈现不同于各个部分叠加的”涌现“特性。而生命不仅仅体现在物质迭代中，更重要的其实是遗传信息的世代传递。在这样的特殊信息处理过程，蛋白质仅仅是一种载体，数据依然可行。
  
• 如Tierra系统所示，基础生命存在的稳定程度与其周围的环境息息相关。但是，考虑数字人类，即使在维生资源足够的情况下，意识与环境的交互也需要纳入考虑。举例：如果把人丢入孤立的黑暗空间，人过不多久就会崩溃。
  
• 现代科学认为，学习是「感知 - 认知 - 行为」的循环过程[7]，对数字生命同样如此。
  

因此，利用脑机接口导出的记忆等遗传信息，确实有机会实现具有显著生命特征的 “数字生命”，其主要设计逻辑遵循环境感知产生认知，认知加历史记忆产生情绪，情绪决定行为的基本流程框架。在这种情况下，数字空间的稳定程度（直接关系到环境感知的建立）会对幼小的数字生命（情绪不稳定时）来说尤为重要，而数字空间稳定程度又和算力严重相关。所以，大家可以看到，当图丫丫崩溃时，首先第一反应是周围好黑，这代表着数字空间濒临崩溃。



图丫丫所在的数字空间，原谅我暂时智能从预告片里截图

事实上，我们当时也尝试从世界真实来讨论这个问题：在现实中，“世界”会因为我们的行为作出反馈，这些所有的交互集合起来构成了我们认知中，世界的「真实性」。现在的元宇宙不具备这样的真实性，所以人们认同度不足。但如果人类刚刚数字化，进入数字空间，数字空间的真实程度会直接影响到该个体的稳定程度。通常来说，越真实的数字空间需要越高算力维持。
这是我们认为数字生命需要高算力支持的理由。
从上述两个角度综合考虑，《流浪地球2》中数字生命的整体历史发展就呈现在我们眼前，分为三个阶段：

• 【第一阶段】“数字空间”的形成。21 世纪 20 年代，“元宇宙”概念突然流行。 往后若干年内，越发强大的计算资源和网络基础设施发展构成了“元宇宙”得以存在的基础，“数字化人类”赖以生存的“数字空间”成为可能。同时，强大的资本为 “元宇宙”生态注入丰富多彩的数字文化生活，“数字空间”的真实性得到极大提高，虚拟与现实的边界越发模糊。
  
• 【第二阶段】“意识”上传和生成。这一阶段的主要任务集中在数据感知的突破，即通过脑机接口的形式实现一体控制和数据传输。“太阳危机”时期，脑机接口是将人类大脑产生的脑电波或神经元产生的其他实时信息传输至机器来控制“数字化人类”的基础设备。至此，人类实现了对虚拟空间仿真载体（或仿真意识/大脑）的大脑数据上传。“数字生命”进入了意识融合的下一个阶段。
  
• 【第三阶段】意识稳定。这一阶段的主要任务是现实人类的意识与“数字化人类”意识的融合和持久存在，这需要在虚拟载体直觉、情感、感官、洞察力以及虚拟世界熟悉度、认同度上取得突破，使得人类个体的思维和意识可以在虚拟空间内独立完 成。然而，虚拟载体意识的形成将使得“数字化人类”极易产生不舒服 或恐惧感，导致程序短时间内便会崩溃。
  

这就是我们对整体数字生命的思考，而相关的设定，在图丫丫界面上有所体现，在本文中其实也有给出详细的体现参数，大家可以自行发现。
2.2 数字生命的伦理观决定了MOSS会做出怎样的选择？




《没有人的文明》纪录片，一片残桓断壁

“没有人的文明，毫无意义。”电影里这么说道。

但，如果数字人类真的会出现的话，他们会遵循什么样的道德体系？正如大刘在三体中假设的宇宙道德体系一样，数字人类会想要过什么样的生活？数字人类就没有文明吗？
我们不得而知，但可以做些简单思考。在一些内部讨论和资料调研中，我们认为数字生命会在无机和有机、记忆与遗忘、真实与虚幻、灵魂与肉体、全知与隐私这几个方面与人类产生伦理冲突。数字生命与人类之间的思维方式、道德准则也将会巨大到无以复加，在前文提到的「算法优先」的原则下，为了延续人类种族，「数字生命」遵循的最优原则会在四大计划中选择哪个？



550W在与刘培强的交流中已经透露出这样的苗头

结果显而易见，而且电影中给了非常巨大的暗示，包括但不限于多到令人完全无法忽略的摄像头和偷窥特写，包括月球危机和太空电梯危机中的各类巧合，比如不止一次危机中途，门突然关了，装计算机的安全带突然坏了，仪器突然失灵了等等等等。

人类试图解决危机的方案总是能带来新的危机。

• 从生命形态来说，对于数字生命，无机和有机都可以编码生命，其分界是模糊的；
  
• 从世界认知来说，人类认为的真实与虚幻，只是个体与世界的联系，数字生命和人类的认知完全相反；
  
• 从宗教角度来说，生命最本质的两大特征，灵魂和肉体在数字生命眼中是分离的，他们或许会认同灵魂唯一性而不是肉体唯一性（肉体死亡并非真正的死亡）；
  

【这部分是个人猜测，不代表剧组，剧情我没参与哈哈】这一切都会导向一个结果，MOSS会更倾向于把人类全部数字化，摒弃人类的道德观和亲情，这种情况下人类的生存延续概率是最大的。至于月球危机，MOSS可能会通过分析认为，人类启航时间过晚，这会导致自己的毁灭，所以决定制造月球危机，并帮助人类紧急启动行星发动机，开始流浪地球计划。请回忆一下周先生的各种坚定发言，对于生命和人的定义，还有结尾处的老年闪回；马召死去前遗书里画的莫比乌斯环，和他对图恒宇的各种引导，那么，「没有人的文明毫无意义」，这里的人是真人还是数字生命呢？在月球危机时的股骨发言，是不是代表着「数字文明」建立呢？



这里的文明，是在暗示什么呢？

或许可以稍作思考，会发现不一样的世界。
如果我们认为数字生命会带来「数字文明」，那它会依赖于人类文明，从这个角度，MOSS或许是在希望延续自己的「数字文明」。
这里限于篇幅，数字生命部分此致。
<hr/>3.阵列爆炸 -- 为什么在月表放置核弹阵列有机会炸毁月球？他们是在画魔法阵施法吗？

在月球危机应对计划中，人类集结了所有核弹，发现当量远低于炸毁月球所需，于是通过「相控阵」技术试图引发月球内部可自持的重核聚变来炸毁月球。那么为什么我们认为这种方式有可能达成炸毁月球的条件？它的原理又是什么？
这部分有团队其它老师负责，我这里只做简单的概念介绍，相比借用「相控阵」这个术语，我个人更喜欢把它叫做「阵列爆炸」，后文也将延续这个叫法。

众所周知，在真实世界里，物质波存在干涉效应：当两个或更多波在同一个空间中传播，在每一点的合成振幅是各个波的振幅之和。如果波峰和波谷叠加，则会导致能量消失，其应用就是抗噪耳机；在另一种情形，比如线阵音箱，相控阵列雷达，这种操作会产生能量叠加。这就诞生了剧情中的一个核心概念，月表核爆。
核心概念「月表核爆」：通过合理放置爆炸单元，实现在月幔处的爆炸能量叠加，如果当量合适，有机会导致月幔小范围内出现类似行星发动机内部的核聚变临界环境，也就是在月表下面 300 千米处的上月墁区域形成一个 30 米直径大小的爆心，产生可自持的连锁核聚变，从而让月球自己炸掉自己（注：可自持的意思是可以自动继续下一个核聚变，参考太阳的核聚变方式）。



波的干涉存在两种方式，相位相反会出现能量消失，即相消；相位相同会出现能量叠加，即相长

现实世界里，这种爆炸方式称为阵列爆炸，和相控阵雷达类似（可以认为都采用了相控阵原理），但是不同之处是阵列爆炸采用爆炸阵元，而相控阵采用的是电磁波发射阵元。通过把爆炸单元按给定阵列布放，精确控制每个爆炸单元的起爆时序，就可以在空间上的某个区域实现爆炸能量聚焦。基本上，阵列爆炸利用特定区域/方位震荡波的叠加或聚焦，可以使爆炸能量产生“倍增”和“定向”作用，其上限为爆炸单元之和。



月表核弹阵列的作用原理

用相控阵原理或许能更简单解释这一现象，通过多天线调整阵元发射相位，可以实现类似「手电筒」的聚光效应，这样能量完成在某个点上的聚焦：



相控阵基本原理

在现实世界中，阵列爆炸已经被多个组织验证有效：

• 美国核防局研究报告指出，7枚当量50万吨弹在地下500m深度同时爆炸，特定区域内多弹爆炸形成的高压力峰值比单弹爆炸要高出 3~4倍，甚至8倍以上，足以摧毁地下坚固的防护工程[8]。
  
• 美国桑迪亚国家实验室曾报告，通过大量的模拟计算和化爆模拟试验证明，对7枚50万吨核弹呈六角形布置（六边形每个角 1 枚，几何中心 1 枚），在12米爆深产生的聚集地冲击效应与 2000万吨单枚核弹爆炸产生的地冲击效应相当，爆炸效应提高了6倍[9]。
  
• 类似，美国曾经成立「连创奇迹」课题组，以 4 枚 2000 磅激光制导炸弹连续袭击命中一个深地下坚固目标，摧毁一枚制导炸弹不能摧毁的战略工事，即利用阵列爆炸能量时序释放对目标产生连续累积毁伤效果的应用实例。
  

考虑剧情中严格的时间要求，并且现实世界中的核弹当量绝对不足以炸毁月球（差6个数量级以上），如果我们以核弹作为阵列爆炸单元并作出以下假设，【或许有机会】通过月表核爆引发月球内部的连续核聚变（进入脑洞部分）：

• 爆炸阵列单元布设完美，需要计算爆炸能量聚焦点和月表距离，通过波长计算相应布设位置；
  
• 爆炸阵列各单元触发时间严格完美按时序进行（纳秒级及以下）；
  
• 月球本身物质是均匀的，或其物质不会影响爆炸波和能量传递；
  
• 当时的核弹当量之和足以引发可自持的重核聚变（考虑移山发动机已经存在）；
  

在这种情况下，技术上月表核爆月球是可行的。不过作为电影中的泪点之一，我们都相信这部分会让观众感到喜欢~ 考虑到MOSS部署了这个核弹阵列，大家真的觉得核弹阵列是人工触发的吗（狗头）？
阵列爆炸部分此致。
4.太空电梯 -- 这将是人类文明史上最辉煌的巨构建筑（Megastructures）

如果太空电梯真的存在，这样7倍地球直径，占地月间距1/4的巨构建筑（Megastructures）将是人类文明史上最辉煌的奇迹。

太空电梯是《三体》”危机纪元“和《流浪地球2》”太阳危机“中最先实现的航天技术，可以极大降低人类的太空运输成本。因为载荷以低速进入太空，太空电梯将允许发射大型脆弱结构，目标载荷将不需要整流罩，从而让人类进入太空殖民时代。
如果追根溯源，太空电梯源自人类的古老梦想：用梯子连接地面与天空，人可以通过此梯往返天地之间。《圣经·创世纪》里记载的巴别塔也有类似描述：

他们说，“来吧，我们要建造一座城和一座塔，塔顶通天，为了扬我们的名，免得我们被分散到世界各地。”但是耶和华降临看到了世人所建造的城和塔.....那座城名叫巴别。
——创世记11:4–9

4.1 太空电梯的真实历史与现实

和很多人的想象不一样的是，在近代，太空电梯的概念最先起源于现实，而后才通过科幻作品发酵，

• 1989年，俄国科学家、航天学之父Konstantin Tsiolovsky曾建议建立一个足够高的塔和太空绳索系统，让人类更加便捷地抵达空间站，但他这个太空电梯系统主要依靠塔的自重来承受压力。
  
• 1979年，著名科幻大师克拉克在其小说《天堂喷泉》中提出太空电梯的概念设计，试图利用配重物旋转带来的离心力抵消地球引力，这种概念因为完备的理论依据和详细的描述并迅速引起了广泛注意。
  
• 2003年，美国圣达菲曾经专门召开一次关于太空电梯的研讨会，俄罗斯和美国等国家的70多位科学家和工程师一致认为太空电梯将在21世纪内变成现实。
  
• 2018年，日本在国际空间站用两个立方体卫星验证了太空电梯轿厢的可行性，这是人类首次在太空中移动缆索上的容器，很多人认为这是太空电梯走向现实的第一步。
  

但是，对于这样一个足以称之为文明史诗的巨构建筑，一个简单概念验证或许甚至不能称为一种进步。庞大的工程细节、材料的可靠程度会直接决定了它是否能够进入可行性环节。在这里，我们或许需要从基本部分说起。



太空电梯想象图，图源网络

4.2 太空电梯应该是什么样的？

太空电梯的基本原理是，利用地球自转产生的离心力克服地球引力，从而保持电梯缆绳的拉伸状态来承载运载仓。所以通常情况下太空电梯至少应该有几个部分组成：地面基座，缆绳，平衡锤，位于地球静止轨道的空间站，以及负责运送货物/人员的运载仓（电影中称为轿厢）。



一个简单的太空电梯示意图

• 地面基座：太空电梯的出发地，缆绳的起始端，其通常应当位于海面移动平台或陆地高塔上，坐落在赤道。考虑安全因素，最好常年风力低于2级，远离各种气压带和地震带，远离人类聚集区。对于太空电梯的地面部分，《三体》中有这样的描写：
  

“天梯三号是唯一一部基点在海上的太空电梯，它的基点是在太平洋赤道上的一座人工浮岛，浮岛可以借助自身的核动力在海上航行，因此可以根据需要沿着赤道改变太空电梯的位置。”

《流浪地球2》的太空电梯坐落于加蓬利伯维尔附近的海域，经过多年开发，其已经成为了一个较大的空地交通枢纽，周围已经形成了一个戒备森严的军用海港。

• 缆绳：是太空电梯中最重要的结构，但是主要问题是材料抗拉力普遍不足，理论上它应当又强又轻，以多股缠绕方式实现高强度。目前，现实世界里碳纳米管的强度可以支持太空电梯，但是最长长度（0.5m）远不够支撑电梯运转，所以需要考虑在结合点做高强度的固定，我看到影片中是通过一个又一个环来实现的。此外，缆绳上的张力在太空站位置处（同步轨道）最大，所以缆绳在那里最厚，向地球表面逐渐变细。
  
• 同步轨道空间站：其位于地球静止轨道，是太空电梯整体架构的力平衡中心，就建设难度来说应该在几个部分里最低，但一般需要行使空港职能。同时它还要存储轿厢，释放轿厢，安装阻尼器为轿厢减速等等。同步轨道空间站的难点是，初始空间站需要通过火箭发射来一步步完成建设，这需要至少需要200次火箭发射。在《流浪地球2》里，同步轨道空间站用来建设“方舟号”空间站。
  
• 轿厢：是一种电梯升降工具，其悬挂在缆绳组成的轨道上，用来运送人员或物资。轿厢一般可以通过太阳能，电力或火箭推进器方式功能完成上升。轿厢在爬升过程中的动力问题是一项巨大挑战，目前有激光推进，微波等推进方式。在《流浪地球2》里，轿厢是一个大型运输仓，由燃料/磁力混合推进，在低空采用喷气推进，在高空部分空间站采用磁力盘减速，上升过程中人体会受到超过9G的加速度，所以需要穿戴抗荷服。（抗荷服是太空电梯的一种特殊服饰，充气加压后气囊膨胀，以此来控制人体内血液流动。）
  
• 平衡锤：在缆绳另一端，平衡锤以极大的速度绕地球运转，因为离心作用的缘故，它能给缆绳施加很大的拉力，确保缆绳绷紧。在电影中平衡锤，作为方舟号轨道空间站之上的第二级太空中枢，可以帮助宇航员更便捷的前往月球或其他深空目的地。
  

4.3 太空电梯为什么可以实现更方便的空间运输？

我们回顾一下初中学习的关于旋转圆盘的线速度和角速度知识，一个轿厢在上升过程中，在地面和高空时，角速度一样，但是线速度完全不同，而且随着高度增加，其线速度是不断增大的。当然，线速度提升主要来自于缆绳对轿厢，平行于地面的反作用力，以及轿厢向上的推进力。因为不断增加的线速度，轿厢才有机会达到地球静止轨道的环绕速度（3.07km/s)。
当然，这里还有一个更深层的问题，既然是缆绳在横向拉动轿厢，那么缆绳的力又是哪来的？或者说，轿厢增加的这点线速度的动能，根源在哪儿？
来自同步轨道空间站和平衡锤的拉力，下边这个示意图可以看的比较明显。一般意义上，同步轨道空间站需要不断调整自己的位置，或者需要多个太空电梯轿厢同时工作，达成大概的力平衡，所以如果平衡锤和空间站质量不够（或者稳定到不容易被拉走），整个太空电梯的结构会处于一个动态平衡的状态，当然考虑方舟号空间站的大小，这种情况很难出现。



轿厢受到的切向加速度

4.4 太空电梯的安全性怎么样？

太空电梯如果建设完成，那么作为人类历史上最大的空-地交通枢纽和地-月交通大动脉，它的战略地位母庸质疑。与之相比，它比铁路、公路或者飞机这些交通方式会更加脆弱，因为缆绳结构过于容易被摧毁。对于任何袭击，太空电梯应该都是首当其冲的，《三体》里这么说：

“所有太空电梯的基点和航天发射基地周围都有大量的人群在聚集，扬言要关闭所有进入太空的通道…当发现（太空电梯）运载舱上升或航天器起飞时，这些人会同时拔抢照射，激光的直线弹道使瞄准很精确，大部分的光束都会聚集在目标上并将其摧毁。”

其中存在很多问题：

• 太空垃圾：太空电梯需要平流层飞艇或护卫卫星，对太空电梯附近的太空状态进行不间断观测，保护太空电梯不会受到太空碎片撞击；
  
• 雷击：太空电梯基座应该尽量选在无雷区，或对当地天气有严密监控；
  
• 飓风：应当对太空电梯临近空间部分的天气状况密切监控，如果出现不可抗飓风，应该调整太空电梯位置；
  
• 太空射线：有一种想法是在太空电梯周围构建一层人造磁场；避免太空射线侵袭严重（比较科幻了）。
  
• 低空安全：太空电梯周围应当存在大范围的禁飞区，保证太空电梯基座不受破坏（在影片里歼20C就曾经通过过防空炮台的自动识别）
  

太空电梯方案之一

虽然太空电梯是个比较科幻的概念，但是现实世界里，已经存在「太空电梯联盟」等组织，很多人预测太空电梯将在未来100年内投入运营，日本目前已经尝试了很多技术方案，或许我们有生之年真的能够看到这样的巨构建筑存在。
太空电梯此致。
5.「人在回路」原理--加入图丫丫后MOSS的变化？

个人估计，很多人在最后看到彩蛋「人在回路」的时候会一脸懵逼，但是这其实是目前机器学习研究研究中的一个细分领域。

众所周知，现代机器学习是数据驱动学科，大家普遍把算法当做黑盒，而更加在意数据的训练/测试，以及相关的反馈结果。在这里，人类并没有介入机器的控制和运算。
从机器的自主性角度，人与机器之间的关系有三种：

• 一是控制系统的操控需要人的具体指令，此时人在回路中（in-the-loop），人是整个系统中不可缺少的一个部分；
  
• 二是系统目标由人给出，执行则由具有部分自主性的机器自行进行，此时“人在回路上”（on-the-loop）；
  
• 第三则是机器可根据感知信息独立地确定目标并给出具体指令，无需人的介入，此时“人在回路环外”（out-of-the-loop）
  

我们通常说的人在回路是第一种，即人类会显式存在于机器控制回路中，且不可简单剥离。理论上来说，它可以利用人类反馈，来消除机器控制或数据训练等过程中的错误，因而提高算法和机器的准确性。在影片里，我们引申了这部分含义，认为数字人类图丫丫与MOSS，即智慧和算法有机融合的过程，体现了「人在回路」的思想。在此基础上，当人成为智能算法应用的一个重要环节时，算法就可以适应更多复杂变化，产生质的飞跃。
我们认为，这会导致MOSS从原本的弱人工智能（和现实水平差不多的人工智能）发展为一种强人工智能（超越现实的人工智能），在剧情里可以明显看出MOSS此后产生了自我意识（这是MOSS的回答）。
6.互联网根服务器

「根服务器」，现实世界里全名「根域名服务器」，主要用于管理互联网主目录，是互联网领域中最重要的战略基础设施之一，其最主要的功能是顶级域名解析服务，对网络安全、运行稳定至关重要，被称为互联网的“中枢神经”。
《流浪地球2》里，为了剧情和过多的概念（现在已经太多了），我们简化了重启互联网的复杂性。在现实世界里，真实的互联网是非中心化的分布式的部署方式，不存在绝对中心。根服务器只是域名解析服务（DNS）的关键，如果重启全球互联网，根服务器只是其中一环。在电影里，根服务器其实是域名解析服务+骨干路由器（Tier-1 ISP）的集合体（这个在世界观设定里有提到），电影时长问题，没有进入台词。这里可以回答几个问题：
1. 为什么是北京，东京和杜勒斯三台？

在最开始设想的时候，我们曾经推理过很多种未来互联网形态，最后认为在当时IPV4资源池已经耗尽，全球IPV6网络已经普及，所以基于现实中的「雪人计划」，我们认为：

IPv6 的 3 台主根服务器很有可能分别位于中国北京，互联网络信息中心（China Internet Network Information Center，CNNIC），美国杜勒斯（Dulles），和日本东京，其镜像遍布全球。根服务器是下一代网络里为数不多的，存储全量全球路由表的地方（可以理解为一个设定，是一个超大规模水冷服务器集群）。

如果恢复根服务器的话，其实一台就够了。但是考虑到互联网断开之前，很可能会有很多正在工作的电脑试图接入网络，这会造成“开机风暴”，形成大规模DDoS攻击。所以，为了保险起见，我们考虑至少需要重启三台根服务器，才能保证发动机并网成功。



雪人计划概况

2. 为什么需要启动全球互联网？

因为如果不同步启动全球发动机，会导致地壳破碎和地质灾害，而当时建设全球发动机专用网络时间已经不够了（而且太阳风暴导致卫星专网不可用），所以为了在极短时间内同步启动全球发动机，只好启用备用计划--利用原本互联网里，已经用网络切片搭建的发动机专用虚拟网络来实现（现在的某些高密级军事网络就是这样运行的）。

发动机专用虚拟网络，又叫做全球发动机子网络，物理层面上和全球互联网连接，并通过软交换构建了全球发动机专用网络，通过在层间设置更高权限的防火墙来提高权限增强安全性。发动机子网络采用公私钥体系，其电子秘钥自动生成。

3. 现在的全球互联网能重启吗？

在现实世界里，真实的互联网是非中心化的分布式的部署方式，不存在绝对中心。
如果骨干路由/或者运营商的网络基础设施坏掉了，那只会影响局部。但是，目前的根服务器是能够重启的。在上世纪90年代后期，IETF成立了工作组专门研究DNSSEC安全扩展协议（DNS Security Extensions），通过引入公开密钥技术，依靠数字签名保证DNS应答报文的真实性和完整性。
但是这里有一个问题，DNSSEC根密钥是全球互联网DNSSEC信任的锚点，所有需要请求DNS服务的设备都必须设置根密钥才能让它正常工作。也就是说，根密钥必须获得全球互联网社群的信任，于是当时考虑引入了TCRs（互联网信任社群代表）体系，维护根域名系统的正常运转。
在全球21位社群代表里，其中7人保存有“恢复密钥持有人RKSH（Recovery Key share holder）”，来自中国的姚健康博士是其中之一 。RKSH的主要目的是以防止互联网根域名系统基础设施遭受毁灭性灾难，比如发生意外、战争、灾难等突发极端事件，导致DNS服务同时不可用。



换一种说法就是，这7人担当共同重启互联网的重责，媒体曾经有报道说，「开启互联网，需要7把钥匙」，指的就是持有DNSSEC根秘钥恢复秘钥的人。如果全球根服务器均不可用，召集他们中的至少5位就能恢复根密钥。
当然，电影里并没有那么复杂，只要1个人就行了，他手里的主要秘钥也只是为了启动发动机子网，仅此而已。
小结

终于写完了这个2万字的长文。一部好的电影是许许多多部门努力的结果，希望我这篇并不是很严谨的设定文章能解答大家影后的疑惑。而这，也只是我可以想到的，剧情中比较明显体现的概念和工作而已，后续更详细的工作我将在我自己的系列文章《流浪地球2》科学顾问的造梦手记里更新，希望大家能够喜欢。
最后，希望大家喜欢《流浪地球2》的世界，也希望大家能知道我们在背后的努力和思考！
在此感谢！
全文完。

作为流浪地球的天文科学顾问，在看了这部片子的时候，我觉得还是相当不错的。最近我是看了两部科幻片，一部就是阿凡达，另外一部就是提前观看的流浪地球。这两部片子的长度都差不多，时长都达到了将近3小时，阿凡达时长是190分钟，而流浪地球2是达到了173分钟，比《流浪地球》的125分钟长了快有50分钟。所以流浪地球2比上一部片子是包含了更多更为丰富的内容。
流浪地球2电影的整个剧情还是很紧凑的，可以分为三个场景，一个就是太空电梯，一个就是联合国，还有一个就是最后的月球的场景。作为科学顾问，我参与最后的月球场景会多一些，除了选取合适环形山之外，我们还计算了月球坠落的轨道，这个虽然只是在屏幕上显示，但是还是觉得很开心的。除了月球之外，我们还提供了一些有关于太阳风暴的一些知识，以及宇航员考核的题目等，但是因为场面过于复杂，有些后来被删掉了。在整个电影的拍摄过程中，如果遇到天文或者物理相关的问题，电影方还是和我们都讨论一下的。所以相比较而言，可以看出，电影方还真的是想将电影做好的。
除了一些硬核的打斗场景之外，还有一些感性的场景，比如李雪健老师扮演的角色拿着暗淡蓝点的照片，以及他的演讲，都是挺让人印象深刻的。
除了这些传统的展现之外，电影也对于数字生命做了展现，这部分是刘德华所扮演的图恒宇所完成的，也是很有意思。
总之，相比较国外的很多科幻片而言，整个电影的水准还是很不错的。不过因为是电影，所以在展示科学的时候，肯定还有很多夸张或者不对的地方，这也需要改进的。希望我们之后能够看到更多更好的中国科幻片。