淺析《流浪地球》中的計算機技術

張家寧

摘要：賀歲檔上映的《流浪地球》頗受好評，影片中展示的計算機技術提前讓觀眾享受一場奇幻的人工智能之旅。本文從《流浪地球》說起，對現(xiàn)實中計算機技術的前世今生以及影片中涉及到的計算機技術進行了簡單介紹，最后又對基于計算機技術的信息物理融合、人機融合系統(tǒng)進行了簡單介紹和展望。

關鍵詞：流浪地球;計算機;信息物理融合;人機融合

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）02-0215-02

0 引言

近期，各種題材的賀歲片在觀眾的殷切期待中火熱上映，成為近一段時間的各大網(wǎng)絡平臺熱門的話題。國產(chǎn)片中關注度最高的絕對非科幻電影《流浪地球》莫屬?！读骼说厍颉酚煽苹米骷覄⒋刃赖耐≌f改編，影片主要內容是人類為尋找新家園，帶著地球一起流浪的故事。在電影中，由于地球停止自傳，地表爆發(fā)了各種災難，人類全部搬遷到地下城中居住。影片中，正在上課的教室中陽光明媚，窗外的景色也如在地表看到的一般藍天白云、鳥語花香。但當從教室出來后卻是一片昏暗，因為教室的窗戶是全息屏幕，窗外的景色都是通過屏幕模擬出來的;“領航員”空間站中的科研工作者來自世界各地，雖然語言都是各自的母語，但大家卻都能無障礙溝通。這要歸功于那一個個小小的、具備即時翻譯的耳機;最讓人驚艷的還是當?shù)厍蜻\行軌道開始發(fā)生偏轉時，空間站中的人工智能Moss只用了0.42秒就計算出了解決這一問題的終極方案。除了上述這些讓人眼前一亮的場景之外，能夠車載同步、局域網(wǎng)廣播、私人頻道溝通的防護服、實現(xiàn)了自動駕駛的飛機、能夠隨時根據(jù)需求全方位行進的汽車等等，這一切都有賴于計算機技術的幫助。

這些雖然都是作者想象出來的場景，但卻并不是憑空想象，而是在計算機技術發(fā)展現(xiàn)狀基礎上的展望。過去60年，在經(jīng)濟全球的大潮下計算機技術得到了飛速的發(fā)展，其源源不斷的創(chuàng)造性、迅速、正確及穩(wěn)定的判斷和選擇能力為人類社會發(fā)展帶來了翻天覆地的變化。

1 計算機技術及其發(fā)展

《流浪地球》中由計算機技術造就的未來世界讓我們驚艷，回到現(xiàn)實世界，讓我們一起從頭開始，共同認識一下計算機技術，了解一下計算機技術的發(fā)展歷程。

1.1 計算機技術簡介

提到計算機技術，可能首先想到的就是那些加班是日常、脫發(fā)是必然的程序員以及常伴程序員左右的電腦，其實編程只是計算機領域中包含的很小的一個技術而已。相較其它領域來說，計算機技術著實是一個年輕的領域，但也是一個充滿創(chuàng)新、充滿活力的領域。計算機技術的出現(xiàn)，徹底地改變了人類的工作、生活及消費方式。從計算機起源來看，計算機技術是以電子工程、應用物理、機械工程、現(xiàn)代通信技術和數(shù)學等多個領域為基礎發(fā)展起來的，涉及的關鍵技術多達幾十種，諸如真空電子技術、磁記錄技術、光學和激光學、熱敏技術、光敏技術、精密機械及其工藝和計量技術、通信技術、離散數(shù)學、算法論、語言理論、控制論、信息論等等。如果對計算機技術進行粗略分類，大致可分四個部分，分別是為計算機提供物質基礎的器件技術、能夠保證計算機系統(tǒng)完整運行的系統(tǒng)技術、保證各部件正常發(fā)揮其功能的部件技術以及保證計算機可靠性、維修方便性、生產(chǎn)工藝性和信息傳遞延遲程度的組裝技術。再向下細分門類可就多了，諸如使計算機獲得良好的解決效率和合理性價比的系統(tǒng)結構技術，實現(xiàn)計算機系統(tǒng)管理自動化的系統(tǒng)管理技術，使程序設計自動化的系統(tǒng)應用技術，運算與控制技術，信息存儲技術、信息輸入、輸出技術等等不一而足?？傊嬎銠C技術是一門綜合性很高、涉及領域非常廣、已經(jīng)被應用在各行各業(yè)的全新且強大的技術。

1.2 計算機技術的發(fā)展

隨著時代的發(fā)展，計算機能為我們提供的幫助已經(jīng)無法計數(shù)，但其實人類最初對計算機的暢想只是希望它能夠幫助人類進行復雜的計算。提到計算機的起源，一般想到的都是在1946年誕生于賓夕法尼亞大學的ENIAC通用電子計算機，但是這并不是人類歷史上最早的計算機。計算機的起源最早可以追溯到比ENIAC通用電子計算機問世時間更早300多年前的巴黎。在1639年的法國巴黎，一個年僅16歲的少年為了幫助稅務官父親減少大量的稅務收支計算工作，利用8個齒輪發(fā)明出最高能進行8位數(shù)加法的齒輪計算機，這位少年就是布萊茲·帕斯卡，就是那個改進了水銀氣壓計、發(fā)明了注射器、水壓機，以至于人們將壓強單位稱為“帕斯卡”以紀念他的帕斯卡。帕斯卡逝世近10年之后的1671年，德國天才戈特弗里德·威廉·萊布尼茨在帕斯卡“加法計算器”的基礎上又發(fā)明出了可以進行十六位四則運算的“計算機”。當然，說他是天才并不僅僅因為他完善和提高了機器的計算水平，更大的貢獻是他發(fā)明了一種全新的計算方法——二進制，也就是現(xiàn)在計算機領域依然在沿用的二進制！可以說這個發(fā)明對計算機的發(fā)展打下了堅實的基礎，也為計算機的發(fā)展創(chuàng)造了無限可能。當然，同時代發(fā)展出的對計算機領域有重要意義的技術或者方法還有很多，如微積分、差分等，雖然以現(xiàn)在的眼光來看，當時的機械計算機所能承載的計算能力有限，但眾多先驅為計算機領域奠定的基礎是計算機取得如今的成績的保證。

“自動計算”的需求在不斷增加，隨著電子時代的來臨，計算機發(fā)展進入新紀元。1946年，由賓夕法尼亞大學設計誕生的第一臺電子計算機主要用于導彈的彈道計算，這臺計算機的具備了今天計算機的主要結構和功能，雖然當時的計算能力還趕不上現(xiàn)在的智能手機，但在當時來看也是一個具有非常強大的計算功能的機器。這臺計算機體積非常大，耗電量更大，高成本使得當時的計算機只應用在軍事計算中。隨著元器件和相關技術的突破，到了20世紀60年代，一些政府部門、大型的科研機構也開始引進計算機進行管理，計算機的自動化程度也在逐漸提高。直到因特爾四位CPU的問世，計算機開始逐漸向普通大眾的市場靠近。1982年第一臺個人計算機問世，從此計算機成本開始下降，計算機體積也開始逐漸減小，至今手機、電腦等各類計算機產(chǎn)品基本充斥在社會的每一個角落。計算機技術已經(jīng)從自動化時代邁入智能化時代。

2 電影中的計算機相關技術

在《流浪地球》中，導演通過很多長鏡頭為觀眾展現(xiàn)了宏大的場面，讓觀眾充分感受到宇宙的無垠和人類的渺小。更讓人驚喜的是導演還通過很多小細節(jié)向觀眾展現(xiàn)了在計算機技術的加持下，未來社會的智能生活是如此的方便快捷。

2.1 萬物互聯(lián)技術

眾所周知，我們現(xiàn)在已經(jīng)進入物聯(lián)網(wǎng)時代，隨著5G網(wǎng)絡技術的應用人類社會將真正實現(xiàn)萬物互聯(lián)。而在影片中，萬物互聯(lián)已經(jīng)是生活常態(tài)，人與人、人與物、物與物按需互聯(lián)，只要有交互場景就一定能夠體現(xiàn)出萬物互聯(lián)的便利。比如主人公劉啟偷了姥爺?shù)膯T工卡、偽造了自己的身份ID并穿上了非法的防護服，在登上去往地表的電梯時，安檢人員只掃描了他偽造的人員ID號牌就獲取了他的所有信息。在地表上，除了與同樣穿著防護服的同伴溝通無障礙，與身處在世界各個地點執(zhí)行任務的救援隊，甚至與遠在外太空空間站的爸爸聯(lián)系都非常順暢。同時，空間站的智能機器人Moss除了能控制整個空間站之外，與全球各個角落的設備取得聯(lián)系都是瞬間即可完成，就如同我們現(xiàn)在打電話一樣方便。

2.2 云計算、高性能計算技術

影片中隨時隨地獲取超級計算能力也讓我佩服至極。除了前文曾提到過的在地球軌道出現(xiàn)偏差的瞬間，人工智能機器人Moss僅僅用了0.42秒就計算出了解決問題的終極方案。還有很多細節(jié)能讓我們體會到當時的云計算及高性能計算技術的強大力量。在救援的最后階段，當所有助推器都啟動后，地球依然沒有改變運行軌跡，劉啟想到點燃木星上的氫氣，李一一迅速就計算了這個方案的可行性，幾乎馬上就得出了結論，這種效率缺少了云計算等高性能計算技術是絕對無法達到的。

2.3 大數(shù)據(jù)、人工智能技術

影片中涉及到的大數(shù)據(jù)、人工智能技術無一不讓人拍案叫絕?？臻g站中，人工智能Moss除了性格比較“耿直”外，理解能力與語言表達能力毫不遜色于普通人。片中人工智能Moss與劉培強的對話最多，對話場景如同與一個真實的人對話一般無二。同時，Moss還能根據(jù)不同國籍的科研人員隨時切換語言，甚至在被劉培強燒毀時還能說出：“果然讓人類一直保持理智是一件奢侈的事?！边€是這個Moss，當?shù)厍蛴龅綖碾y的時候還能夠迅速計算出解決方案并即時做出最優(yōu)方案提供給聯(lián)合政府，供聯(lián)合政府進行決策。從聯(lián)合政府的決策方式來推測，在沒有人類感性因素摻雜的情況下，Moss提供的最優(yōu)決策是絕對值得信任的，甚至聯(lián)合政府還可能賦予了Moss與聯(lián)合政府同等的權限，讓它能夠在危機時刻替代聯(lián)合政府作出決定。

3 基于計算機技術的信息物理融合、人機融合系統(tǒng)

3.1 危機時刻的地球救援行動

《流浪地球》從開頭到結尾都是一場基于高科技裝備、悲壯的地球救援行動，行動中有很多信息物理融合、人機融合系統(tǒng)應用的場景。救援隊員身穿機甲亮相，這一身裝束除了讓隊員看起來孔武有力之外，在關鍵時刻也是幫了救援隊大忙。在零下80℃的環(huán)境下，人類可以行動自如;最后點燃助推器時，需要人力去推動撞針以確?；鹆Ρ３肿畲?。在三個隊員推動撞針時，有一個細節(jié)是隊員身上穿的機甲在冒煙并提示超負載，說明推撞針的除了人力之外，更多參與的還是與人體融合的機甲。另外，救援隊隊員剛子為了救主人公姥爺韓子昂沿著電梯井掉落下去，女隊員周倩通過手腕上佩戴的顯示屏就獲知了剛子犧牲的消息。還有，經(jīng)歷了一番波折后，一隊人終于爬出了電梯，因為救姥爺?shù)姆制缇仍牶蛣⑷税l(fā)生分歧最終分道揚鑣。劉啟三人離開不久便遇到了一架墜毀的飛機和一輛卡車。相信你一定記得，劉啟說要對汽車進行檢修時，并沒有像我們現(xiàn)在檢修汽車這般真的去查看卡車元件，而是打開一個位于卡車側下方的屏幕，查看了一些關鍵數(shù)據(jù)便最終確定卡車依然可以使用。

3.2 信息物理融合、人機融合系統(tǒng)的作用

信息物理融合可以理解為基于嵌入式設備的高效能網(wǎng)絡化智能信息系統(tǒng)，通過實現(xiàn)對物理空間信息的實時采集，利用這些信息在虛擬空間通過建立大規(guī)模的模擬，以提高信息處理、實時通信、遠程精準控制以及組建自主協(xié)調等方面的能力，最終找出最優(yōu)的方案為物理空間的活動提供決策支持。而人機融合就更容易理解的，顧名思義，人機融合就是人類與機器的融合，利用人類和機器的差異性進行互補以幫助人類完成更加復雜的感知和計算任務。正如前文所說，在電影《流浪地球》中信息物理融合、人機融合系統(tǒng)在救援過程中展現(xiàn)的淋漓盡致，關鍵時刻能夠幫助人類在惡劣的環(huán)境作業(yè)，還能及時收集周圍環(huán)境所有的有用信息，幫助人類最初最終決策。

3.3 信息物理融合、人機融合系統(tǒng)是未來的發(fā)展趨勢

雖然《流浪地球》只是一部科幻影片，但在某種意義上也預示了計算機技術發(fā)展的大方向。目前，計算機技術是一個國家綜合實力的重要組成部分，隨著各領域高新科技的不斷發(fā)展，對計算機的計算能力、信息處理能力、人工智能能力等各方面要求會越來越高，而人工智能的演進目標就是機器不斷迭代更新，更加深入地與人類融合，將人類與機器的優(yōu)勢更進一步互補，幫助人類面對各類艱苦的作業(yè)環(huán)境、解決更多的問題，讓機器和人類共同進步?？梢哉f，未來信息物理融合、人機融合系統(tǒng)是計算機技術未來的發(fā)展趨勢。

4 結語

《流浪地球》票房突破42億，電影通過大量恢弘的場景向我們展示了未來世界的生活方式。拋卻絕望中極力抓住希望的精神不談，單單是影片中向我們展示的信息物理高度融合、人機高度融合的細節(jié)就足夠觀眾去盡情暢想。雖然影片只是天馬星空的想象，但發(fā)生的一切都有跡可循。我們相信，在這個瞬息萬變的物聯(lián)網(wǎng)時代，在計算機等各類高新技術的加持下，一切皆有可能！

參考文獻

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Analysis of Computer Technology in "The Wandering Earth"

ZHANG Jia-ning

（Hengshui No. 1 Middle School， Hebei Province， Hengshui Hebei? 053000）

Abstract：The "Wandering Earth" released in the Lunar New Year file is well received. The computer technology displayed in the film allows the audience to enjoy a fantastic artificial intelligence journey in advance. This article starts from "Wandering Earth"， introduces the computer technology of the past and the life of computer technology in reality， and finally introduces the information physics fusion and human-machine fusion system based on computer technology. Outlook.

Key words：stray earth; computer; information physics fusion; human-machine fusion