浅析《流浪地球》中的计算机技术

张家宁

摘要：贺岁档上映的《流浪地球》颇受好评，影片中展示的计算机技术提前让观众享受一场奇幻的人工智能之旅。本文从《流浪地球》说起，对现实中计算机技术的前世今生以及影片中涉及到的计算机技术进行了简单介绍，最后又对基于计算机技术的信息物理融合、人机融合系统进行了简单介绍和展望。

关键词：流浪地球;计算机;信息物理融合;人机融合

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）02-0215-02

0 引言

近期，各种题材的贺岁片在观众的殷切期待中火热上映，成为近一段时间的各大网络平台热门的话题。国产片中关注度最高的绝对非科幻电影《流浪地球》莫属。《流浪地球》由科幻作家刘慈欣的同名小说改编，影片主要内容是人类为寻找新家园，带着地球一起流浪的故事。在电影中，由于地球停止自传，地表爆发了各种灾难，人类全部搬迁到地下城中居住。影片中，正在上课的教室中阳光明媚，窗外的景色也如在地表看到的一般蓝天白云、鸟语花香。但当从教室出来后却是一片昏暗，因为教室的窗户是全息屏幕，窗外的景色都是通过屏幕模拟出来的;“领航员”空间站中的科研工作者来自世界各地，虽然语言都是各自的母语，但大家却都能无障碍沟通。这要归功于那一个个小小的、具备即时翻译的耳机;最让人惊艳的还是当地球运行轨道开始发生偏转时，空间站中的人工智能Moss只用了0.42秒就计算出了解决这一问题的终极方案。除了上述这些让人眼前一亮的场景之外，能够车载同步、局域网广播、私人频道沟通的防护服、实现了自动驾驶的飞机、能够随时根据需求全方位行进的汽车等等，这一切都有赖于计算机技术的帮助。

这些虽然都是作者想象出来的场景，但却并不是凭空想象，而是在计算机技术发展现状基础上的展望。过去60年，在经济全球的大潮下计算机技术得到了飞速的发展，其源源不断的创造性、迅速、正确及稳定的判断和选择能力为人类社会发展带来了翻天覆地的变化。

1 计算机技术及其发展

《流浪地球》中由计算机技术造就的未来世界让我们惊艳，回到现实世界，让我们一起从头开始，共同认识一下计算机技术，了解一下计算机技术的发展历程。

1.1 计算机技术简介

提到计算机技术，可能首先想到的就是那些加班是日常、脱发是必然的程序员以及常伴程序员左右的电脑，其实编程只是计算机领域中包含的很小的一个技术而已。相较其它领域来说，计算机技术着实是一个年轻的领域，但也是一个充满创新、充满活力的领域。计算机技术的出现，彻底地改变了人类的工作、生活及消费方式。从计算机起源来看，计算机技术是以电子工程、应用物理、机械工程、现代通信技术和数学等多个领域为基础发展起来的，涉及的关键技术多达几十种，诸如真空电子技术、磁记录技术、光学和激光学、热敏技术、光敏技术、精密机械及其工艺和计量技术、通信技术、离散数学、算法论、语言理论、控制论、信息论等等。如果对计算机技术进行粗略分类，大致可分四个部分，分别是为计算机提供物质基础的器件技术、能够保证计算机系统完整运行的系统技术、保证各部件正常发挥其功能的部件技术以及保证计算机可靠性、维修方便性、生产工艺性和信息传递延迟程度的组装技术。再向下细分门类可就多了，诸如使计算机获得良好的解决效率和合理性價比的系统结构技术，实现计算机系统管理自动化的系统管理技术，使程序设计自动化的系统应用技术，运算与控制技术，信息存储技术、信息输入、输出技术等等不一而足。总之，计算机技术是一门综合性很高、涉及领域非常广、已经被应用在各行各业的全新且强大的技术。

1.2 计算机技术的发展

随着时代的发展，计算机能为我们提供的帮助已经无法计数，但其实人类最初对计算机的畅想只是希望它能够帮助人类进行复杂的计算。提到计算机的起源，一般想到的都是在1946年诞生于宾夕法尼亚大学的ENIAC通用电子计算机，但是这并不是人类历史上最早的计算机。计算机的起源最早可以追溯到比ENIAC通用电子计算机问世时间更早300多年前的巴黎。在1639年的法国巴黎，一个年仅16岁的少年为了帮助税务官父亲减少大量的税务收支计算工作，利用8个齿轮发明出最高能进行8位数加法的齿轮计算机，这位少年就是布莱兹·帕斯卡，就是那个改进了水银气压计、发明了注射器、水压机，以至于人们将压强单位称为“帕斯卡”以纪念他的帕斯卡。帕斯卡逝世近10年之后的1671年，德国天才戈特弗里德·威廉·莱布尼茨在帕斯卡“加法计算器”的基础上又发明出了可以进行十六位四则运算的“计算机”。当然，说他是天才并不仅仅因为他完善和提高了机器的计算水平，更大的贡献是他发明了一种全新的计算方法——二进制，也就是现在计算机领域依然在沿用的二进制！可以说这个发明对计算机的发展打下了坚实的基础，也为计算机的发展创造了无限可能。当然，同时代发展出的对计算机领域有重要意义的技术或者方法还有很多，如微积分、差分等，虽然以现在的眼光来看，当时的机械计算机所能承载的计算能力有限，但众多先驱为计算机领域奠定的基础是计算机取得如今的成绩的保证。

“自动计算”的需求在不断增加，随着电子时代的来临，计算机发展进入新纪元。1946年，由宾夕法尼亚大学设计诞生的第一台电子计算机主要用于导弹的弹道计算，这台计算机的具备了今天计算机的主要结构和功能，虽然当时的计算能力还赶不上现在的智能手机，但在当时来看也是一个具有非常强大的计算功能的机器。这台计算机体积非常大，耗电量更大，高成本使得当时的计算机只应用在军事计算中。随着元器件和相关技术的突破，到了20世纪60年代，一些政府部门、大型的科研机构也开始引进计算机进行管理，计算机的自动化程度也在逐渐提高。直到因特尔四位CPU的问世，计算机开始逐渐向普通大众的市场靠近。1982年第一台个人计算机问世，从此计算机成本开始下降，计算机体积也开始逐渐减小，至今手机、电脑等各类计算机产品基本充斥在社会的每一个角落。计算机技术已经从自动化时代迈入智能化时代。

2 电影中的计算机相关技术

在《流浪地球》中，导演通过很多长镜头为观众展现了宏大的场面，让观众充分感受到宇宙的无垠和人类的渺小。更让人惊喜的是导演还通过很多小细节向观众展现了在计算机技术的加持下，未来社会的智能生活是如此的方便快捷。

2.1 万物互联技术

众所周知，我们现在已经进入物联网时代，随着5G网络技术的应用人类社会将真正实现万物互联。而在影片中，万物互联已经是生活常态，人与人、人与物、物与物按需互联，只要有交互场景就一定能够体现出万物互联的便利。比如主人公刘启偷了姥爷的员工卡、伪造了自己的身份ID并穿上了非法的防护服，在登上去往地表的电梯时，安检人员只扫描了他伪造的人员ID号牌就获取了他的所有信息。在地表上，除了与同样穿着防护服的同伴沟通无障碍，与身处在世界各个地点执行任务的救援队，甚至与远在外太空空间站的爸爸联系都非常顺畅。同时，空间站的智能机器人Moss除了能控制整个空间站之外，与全球各个角落的设备取得联系都是瞬间即可完成，就如同我们现在打电话一样方便。

2.2 云计算、高性能计算技术

影片中随时随地获取超级计算能力也让我佩服至极。除了前文曾提到过的在地球轨道出现偏差的瞬间，人工智能机器人Moss仅仅用了0.42秒就计算出了解决问题的终极方案。还有很多细节能让我们体会到当时的云计算及高性能计算技术的强大力量。在救援的最后阶段，当所有助推器都启动后，地球依然没有改变运行轨迹，刘启想到点燃木星上的氢气，李一一迅速就计算了这个方案的可行性，几乎马上就得出了结论，这种效率缺少了云计算等高性能计算技术是绝对无法达到的。

2.3 大数据、人工智能技术

影片中涉及到的大数据、人工智能技术无一不让人拍案叫绝。空间站中，人工智能Moss除了性格比较“耿直”外，理解能力与语言表达能力毫不逊色于普通人。片中人工智能Moss与刘培强的对话最多，对话场景如同与一个真实的人对话一般无二。同时，Moss还能根据不同国籍的科研人员随时切换语言，甚至在被刘培强烧毁时还能说出：“果然让人类一直保持理智是一件奢侈的事。”还是这个Moss，当地球遇到灾难的时候还能够迅速计算出解决方案并即时做出最优方案提供给联合政府，供联合政府进行决策。从联合政府的决策方式来推测，在没有人类感性因素掺杂的情况下，Moss提供的最优决策是绝对值得信任的，甚至联合政府还可能赋予了Moss与联合政府同等的权限，让它能够在危机时刻替代联合政府作出决定。

3 基于计算机技术的信息物理融合、人机融合系统

3.1 危机时刻的地球救援行动

《流浪地球》从开头到结尾都是一场基于高科技装备、悲壮的地球救援行动，行动中有很多信息物理融合、人机融合系统应用的场景。救援队员身穿机甲亮相，这一身装束除了让队员看起来孔武有力之外，在关键时刻也是帮了救援队大忙。在零下80℃的环境下，人类可以行动自如;最后点燃助推器时，需要人力去推动撞针以确保火力保持最大。在三个队员推动撞针时，有一个细节是队员身上穿的机甲在冒烟并提示超负载，说明推撞针的除了人力之外，更多参与的还是与人体融合的机甲。另外，救援队队员刚子为了救主人公姥爷韩子昂沿着电梯井掉落下去，女队员周倩通过手腕上佩戴的显示屏就获知了刚子牺牲的消息。还有，经历了一番波折后，一队人终于爬出了电梯，因为救姥爷的分歧救援队和刘启三人发生分歧最终分道扬镳。刘启三人离开不久便遇到了一架坠毁的飞机和一辆卡车。相信你一定记得，刘启说要对汽车进行检修时，并没有像我们现在检修汽车这般真的去查看卡车元件，而是打开一个位于卡车侧下方的屏幕，查看了一些关键数据便最终确定卡车依然可以使用。

3.2 信息物理融合、人机融合系统的作用

信息物理融合可以理解为基于嵌入式设备的高效能网络化智能信息系统，通过实现对物理空间信息的实时采集，利用这些信息在虚拟空间通过建立大规模的模拟，以提高信息处理、实时通信、远程精准控制以及组建自主协调等方面的能力，最终找出最优的方案为物理空间的活动提供决策支持。而人机融合就更容易理解的，顾名思义，人机融合就是人类与机器的融合，利用人类和机器的差异性进行互补以帮助人类完成更加复杂的感知和计算任务。正如前文所说，在电影《流浪地球》中信息物理融合、人机融合系统在救援过程中展现的淋漓尽致，关键时刻能够帮助人类在恶劣的環境作业，还能及时收集周围环境所有的有用信息，帮助人类最初最终决策。

3.3 信息物理融合、人机融合系统是未来的发展趋势

虽然《流浪地球》只是一部科幻影片，但在某种意义上也预示了计算机技术发展的大方向。目前，计算机技术是一个国家综合实力的重要组成部分，随着各领域高新科技的不断发展，对计算机的计算能力、信息处理能力、人工智能能力等各方面要求会越来越高，而人工智能的演进目标就是机器不断迭代更新，更加深入地与人类融合，将人类与机器的优势更进一步互补，帮助人类面对各类艰苦的作业环境、解决更多的问题，让机器和人类共同进步。可以说，未来信息物理融合、人机融合系统是计算机技术未来的发展趋势。

4 结语

《流浪地球》票房突破42亿，电影通过大量恢弘的场景向我们展示了未来世界的生活方式。抛却绝望中极力抓住希望的精神不谈，单单是影片中向我们展示的信息物理高度融合、人机高度融合的细节就足够观众去尽情畅想。虽然影片只是天马星空的想象，但发生的一切都有迹可循。我们相信，在这个瞬息万变的物联网时代，在计算机等各类高新技术的加持下，一切皆有可能！

参考文献

[1] 蔡芝蔚.计算机技术发展研究[J].电脑与电信，2008（2）：54-55.

[2] 王谦.计算机技术发展史话 发展篇——电子管晶体管计算机时代[J].北京宣武红旗业余大学学报，2009（2）：61-64.

[3] 王中杰，谢璐璐.信息物理融合系统研究综述[J].自动化学报，2011，37（10）.

[4] 钱大琳，刘峰.人机融合决策智能系统研究的多学科启示[J].系统工程理论与实践，2003，23（8）：130-135.

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