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“太空电梯”怎么搭建？领航员空间站为什么是圆形的？行星探测器如何同地球联系？
随着电影《流浪地球2》的热映，“太空电梯”“数字生命”等话题成为观众讨论的热点。不久前，中科院计算技术研究所研究员、博士生导师王元卓再次出手，手绘了可爱又直观的科学讲解图，给大家讲解电影里的知识点，他专业又易懂的解读引来不少网友点赞。特别值得一提的是，这次《流浪地球2》王元卓也参与了创作，他担任《流浪地球2》的科学顾问。近日，红星新闻记者专访王元卓，请他解答与电影有关的科学原理。
解答女儿提出的“十万个为什么”
到底什么是“引力弹弓”？“重聚变发动机”又是怎样工作的？四年前《流浪地球》上映时，王元卓陪女儿看完电影后，在社交平台发布了6张手绘图，解答女儿的疑问，阅读量高达1.5亿。很多网友在评论当中给王元卓竖起了大拇指，并表示这位父亲对孩子的教育很用心。王元卓表示，回想陪伴孩子们成长的历程，又何尝不是她们陪伴着我们成长，享受着她们带给我们的快乐，我们的付出都是值得的。
“太阳真的会变成红巨星吗？这个太空电梯就是我们平时坐的电梯吗？地球不转了会发生什么？”看完《流浪地球2》后，王元卓的女儿又提出了一系列问题，王元卓再次用可爱又直观的科学讲解图，解答女儿提出的“十万个为什么”。
王元卓表示，他比较注重在日常生活中为孩子们普及科学知识，看了电影后再去讲解科学知识比较直观，因为电影中有的场景很震撼，孩子们印象很深刻，利用这个机会给孩子们讲解科学知识就会很自然。《流浪地球》6张科学手绘讲解图的发布契机是王元卓本来想让女儿写一个周记作为她的寒假作业，但女儿说电影里有些东西没看懂，所以才用手绘图的形式为她讲解。
王元卓记得当时自己没在家里，由于没带电脑，没办法上网查询，“那个时候我大女儿才上四年级，我拿了一些草稿纸，然后一边给她讲一边画了出来，其实跟我给博士生讲课一样，在黑板上或者白板上画出那些结构，标注之间的关系，为了便于孩子理解，当时就这画了那几张图，图很丑，字写得也很随意。”为了方便保存，王元卓用手机拍下来发到朋友圈，没想到一下子就火了。
王元卓是从事大数据相关领域研究的科研工作者，《流浪地球》手绘讲解图的火爆深深触动了他，“只用了一周的时间就有超过一亿多的人看到，而且有数万人给我发信息留言和交互，所以科普这件事情对我的触动就是它的需求很广，只要你做得好，确实有特别多孩子和家长关注。”
当时，王元卓向网友承诺，希望选择十部经典的科幻电影，每部电影手绘十个知识点，然后做出讲解。《流浪地球》之后，王元卓一直坚持手绘创作。《科幻电影中的科学——科学家奶爸的宇宙手绘》《科幻电影中的科学——科学家奶爸的AI手绘》等作品陆续出版，今年4月，《科幻电影中的科学——科学家奶爸的智能体手绘》将出版，王元卓正逐步实现自己当年的承诺。
如何让深奥的科学知识变得通俗易懂？
那么，如何让比较深奥的科学知识变得通俗易懂，王元卓透露，以孩子的视角去创作，比如创作第一本书的时候，里面所有的问题，都来自大女儿以及她的同班同学，“我在大女儿的班级里做了调查问卷，会把他们关心的问题都列出来，然后从众多的问题当中选出大家最关心的十个问题。在第二本书的创作当中，我的大女儿已经比较忙了，小女儿就会参与其中，我会从孩子的视角去画画。”
王元卓
从“太空电梯”到“数字生命”等概念，《流浪地球2》中不少剧情和细节背后都有科学顾问的支持。王元卓是人工智能顾问组的负责人，他表示，在《流浪地球2》开始创作之前，大家在一起有过一系列的研讨，确立了《流浪地球2》当中“人工智能”作为一个重要的设定，“我们必须更关注里面的科学知识、科学设定是否准确，以及科学的想象是不是合理的，整个过程当中非常注重科学性的设定，各位顾问老师们本身也是比较熟悉这个专业的一些科研人员，大家都给了非常多的输出。”王元卓举例表示，同样的一个问题或者设置，比如说在电影当中的550系列智能量子计算机（550W）应该长什么样？数字生命备份卡长什么样？包括更具体的会有一些电脑屏幕的显示是命令行还是输入的计算机程序，这些程序、命令应该怎么呈现？“第一个方面是分析对科学世界观的这种设定是不是准确合理；第二个方面是电影在科学呈现方面是不是能够严谨，合理合情，而且是真实的。”
数字生命备份卡
图丫丫为什么能和爸爸对话？
电影《流浪地球2》对“数字”与“智能”做了深入探讨。数字生命图丫丫、人工智能MOSS等角色成为网友热议的焦点。电影中，图恒宇（刘德华扮演）将濒死的女儿图丫丫的意识进行了上传。作为数字生命的她，目光会随着人的动作移动，能跟爸爸图恒宇进行交流。
王元卓表示，“数字生命”是电影当中的一个载体，要承接故事的转变，大的前提是希望能够让MOSS这样在《流浪地球》中的超级人工智能可行，所以在《流浪地球2》中首先导演希望能够运用“数字生命”，因为“数字生命”跟近年来的元宇宙息息相关，包括很多电影当中都有相关的片段，所以观众理解起来会更容易一些。
数字生命
《流浪地球2》故事的设定是在50年之后，在这样的时间长度中，人工智能要想发展出像MOSS那样理性且有自主意识的机器人不太现实。为了让这样的超级人工智能变得真实可信，王元卓和团队找到一个相对可信的技术路径，为‘图丫丫数字生命’与‘550W’的融合提出了“人在回路”的设想。
王元卓表示，如果计算的算力跟不上去，人工智能也没有办法达到超级人工智能，“550系列我们叫智能量子计算机550系列，这些计算机通过我们的设定，既让观众觉得它并不陌生，同时又能感受到超强的计算能力。”
数字生命传输
计算能力一旦解决了，就解决了计算模型的问题，王元卓表示，在某些专业领域，比如围棋人机大战，人工智能可能取胜，在泛化领域，人工智能已经具备了数据获取和处理、特征提取等大部分功能，但在“最后一公里”仍然无法超越人类。
“那我们就在想，如果能够把人的这个智慧放在这其中，叫‘人在回路’，人也是决策和智能化的一部分，就可以很快速解决这些问题。550系列可以体现计算机大规模收集、快速地运算，对信息的获取能力和处理能力肯定比人强，但是人的思维又可以有效地解决那些计算机无法解决的问题，如果‘人在回路’再加上这个强大的计算能力和现有的智能基础，就有可能会实现一个像MOSS那样的超级人工智能。”
“太空电梯”的基本原理是什么？
王元卓在微博发布的《流浪地球2》科学讲解图中有大家关注的“太空电梯”，太空电梯这个概念其实很早就有人提出了，科幻作家阿瑟·克拉克1978年在《天堂之泉》一书中就描述了空间电梯沿着一根长长的绳子往返地面送到空间站，这个电梯可以很方便地运输人员和货物，比发射火箭更安全且便宜。
王元卓在手绘图中从“概念、基本原理、组成部分、搭建方式、建造难题”等方面对太空电梯的设想和搭建进行了解释。关于“太空电梯”的基本原理，王元卓介绍到：“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，即空间站上。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者激光能沿缆绳上下运动。”
王元卓还举例说，“空间站在空中的运行，实际上与链球运动很像。地球就像运动员，空间站就像被拉住的铁球，中间的缆绳就是太空电梯的索。只要空间站在同步轨道上，其离心力大于重力，那么电梯上下不影响空间站的运行”。王元卓表示，其中有几个核心的问题，中间的缆绳应该用什么样的材料，就像电影中那样，我们看到的只是几根绳索，但那个绳子用的什么材料？电梯上下的动力是什么？用的是激光吗？在现实当中应该不会再去用发射火箭那种化学燃料进行推送，因此电梯的上下，也有相应的动力和材料科学的技术难点。
红星新闻记者 张世豪 实习生 凌格文 编辑 徐云霄
生命科学研究(生命科学研究院)