流浪地球3怎麼拍，來聽科學家開腦洞！【科幻V計劃4（上）】_風聞

原創：中科院物理所

2023年3月31日，我們邀請到了《流浪地球2》電影科學顧問做客直播間，分別有中國科學院計算技術研究所研究員王元卓，中國科學院物理研究所研究員李世亮、梁文傑。我們還邀請了量子計算領域專家、中國科學院物理研究所特聘研究員沈潔，來和大家分享《流浪地球2》的幕後故事。

直播間現場：從左至右分別是主持人陳逸雯，嘉賓梁文傑、王元卓、沈潔、李世亮。

重要聲明：在場的人都是不知道任何關於球3的劇情的！我們現在的信息量和大家一樣，只是不知道我們的腦洞和觀眾們的哪個更大膽。

01

什麼是量子計算機？

沈潔：量子計算機起源於薛定諤方程，我們可以通過解薛定諤方程得到波函數，量子力學中的所有現象都可以用波的形式去解釋，比如説剛才講到的波的干涉。對量子計算機來説，最重要的一個事情是它的量子比特。量子比特和經典比特是不一樣的，經典比特只能處於0態或者1態，就像一個開關，只能開或者是關；而量子比特處在0態和1態的疊加態上，像一個旋鈕，可以旋到中間任何一個疊加態上，只要可能性加起來等於1。

經典比特（左）與量子比特（右）示意圖

02

怎樣實現量子比特？

沈潔：現在有非常多的技術路線實現量子比特。走在最前面的叫做超導量子比特，用到的就是超導現象；另外一種就是利用自旋電子製備量子比特；還有我們現在在做的拓撲量子比特。物理學上，所有物體能量越低的時候量子現象越明顯，比如説一個電子，在室温下它的能量非常高，以經典現象為主；為了讓量子現象豐富起來，我們需要將這個電子冷卻，能量降至非常非常低，此時從不確定關係我們可以知道，它可以延伸的空間尺度會更大，也就是更有利於量子相干的產生。因此我們需要一台用來降温的“超級冰箱”，就是稀釋製冷機。像我們實驗室的這台可以降温至10mK的温度。

稀釋製冷機 | 中科院物理所固態量子Q02組實驗室拍攝

沈潔：剛才説的技術都是利用了固態的電子，其實還有一些其他的技術，比如説光子冷卻技術，我們可以抽真空只保留一兩個原子，然後用激光將它們冷卻，而不需要將整體的温度降下來。有非常多的實現方式，但是整體思路是一致的，可以用不確定關係來理解，即兩個共軛量乘積是固定大於等於一個值，想要讓量子現象豐富，就需要將其能量降低到非常低。

03

如何理解智能量子計算機中的“智能”？

**王元卓：**當時想找一個算力可以無窮大、能耗和體積可控的一台計算機，這個情況下的一台計算機就能夠支持超級人工智能對算力的需求。那麼什麼樣的一個計算機既能讓大家耳熟能詳、又能讓這個聽起來有些未來感呢？量子計算機就是一個不二的選擇。但是我就怕像沈潔老師這樣的專業人員質疑我，説你們的量子計算機不是我們研究的量子計算機，所以我説加個定語吧，這就是“智能”的由來。

王元卓：計算機的智能是一個不斷發展的概念，比如最早期是從感知的角度實現智能化，再往後從認知的角度實現智能化。認知上的智能化指的就是計算機可以自己進行學習、演進。簡單來講，最簡單的智能可能就是一個識別的能力，能夠識別出一個人、一個圖像；再複雜一些，便可以描述圖片上是有什麼樣的內容，比如説圖片中的羽翼；再往後，便可以實現跨模態之間的識別跟轉化，比如文字與圖像之間的識別轉化。在不同領域當中，“智能”的作用是不一樣的。但是像ChatGPT這樣的生成模型，它要做的是跨領域的學習，並在學習之後能夠生成一種之前可能不存在的東西，比如我讓它畫一個牽着貓的小女孩，它畫出的圖片可能是之前完全沒有的東西。

04

如何看待ChatGPT？

**王元卓：**其實我這幾天也一直在感慨這個事。我這段時間有時候會去講一個講座，我在不斷翻新PPT裏的內容，就是“從ChatGPT到MOSS到底還有多遠”。其實我也非常地慶幸，之前我們在《流浪地球2》的設定中選擇了或者説創造了現在這樣的一套技術路線，它跟ChatGPT的技術路線是非常類似的。

王元卓：人工智能有三個重要的要素。一個是我們前面講的算力，要有超強的計算算力，同時還要儘量少花錢；一個是要有大量的數據讓它學習；還有一個就是算法模型，我們之前的那些應用，比如人臉識別、自然語言處理，他都是這樣一組模型，可以在某一方向的功能上面做到準確率越來越高。這就是傳統人工智能所需要的三要素——算例、數據、算法。

**王元卓：**現在ChatGPT也離不開這三要素，一方面它有非常大的算力資源在支持它，GPT3.5公佈的模型有1750億個參數，通過你給它投餵的數據將這些參數不斷地精確化，直到最合適的那個數值。這是一個特別龐大的模型。這個模型的規模就會導致它擁有各種領域的智能，可以根據我們的需求生成各種各樣的內容。為什麼你問問題它會回答呢？因為它首先學習了一個結構，就是回答你這類問題，什麼樣的結構通常是最合理的，然後它會去找到相應的事實填充進去，最後生成一個回答。

機器學習模型示意圖

05

MOSS的誕生

**王元卓：**想要實現電影中的強人工智能是不可能的，除非有一個特別強的模型介入進來，加速智能進化的進程，這也是我們在《流浪地球2》中設置數字生命這一存在的原因。數字生命就像現在ChatGPT裏面的GPT-4，是一個大模型，有兩種產生方式，第一種是****程序員為他寫了一個胚胎，讓他具有自主學習的能力，然後他通過不斷學習不斷長大；另一個就是像圖丫丫這種，將人腦的意識複製出來變成一個數字生命，可以説是一種投機取巧的方法，直接將人腦中的積累複製出來，實現成熟的強人工智能。

06

劇中是否有出現MOSS自我意識覺醒的轉折？

王元卓：圖丫丫是促使MOSS產生自我意識覺醒的一個因素，是開啓的鑰匙，但最終實現的MOSS一定不是圖丫丫，它是一個迭代了無數輪的人工智能。在2022年之前，我一直跟大家強調，不同擔心人工智能，人工智能的到來可能是幾十上百年後的事，我們要擁抱科技帶來的便利，但是ChatGPT的出現也確實顛覆了我對智能發展速度的認識。我們原先認為人工智能的發展速度是線性的，或者是指數的，但現在它的實際發展速度是階躍的，這個速度令我很吃驚。

《流浪地球1》劇照

07

人工智能能否跳出投餵的數據集，生成全新的數據？

**王元卓：**我們可以用AlphaGo來看這個問題，AlphaGo能下贏很多棋手，它自我生成了很多棋譜，包括當時的世界冠軍在內，一看到這些棋譜就説是沒見過的，這就是它自我生成的新棋譜，也就是説人工智能是可以生成新數據的。

**王元卓：**我有一個博士生是專門做答案可靠性檢測的，我們一直説有些答案是叫一本正經胡説八道，就是我們看似很嚴謹的一個論述，裏面很多東西可能是不對的，所以我要去驗證它是不是有意產生不對的答案，做一些研究的工作。我們不但要看能否生成回答，還要看生成的質量以及回答的可信度。比如説它會生成林黛玉倒拔垂楊柳，我的學生拿來問ChatGPT，説你給我講一個林黛玉倒拔垂楊柳的故事吧，然後它真的編了一個林黛玉是什麼樣的一個人，看見柳樹，最後把柳樹拔了的故事。這****就是生成模型，他不會受到那些歷史人物、固有事物的影響。

梁文傑：有一個説法，ChatGPT對於穩定的、有穩定答案和穩定規則的系統，他能做得非常好；但人經常要解決的問題是沒有規則的，人要創造規則，這可能就是人工智能欠缺的地方。

王元卓：還有一個重要的問題，就是個性化的問題。比如如果我之前沒見過你，不知道該跟你聊什麼，但我們聊了一會兒我就知道了你的背景、經歷、興趣愛好以及性格特點等等，那我再説話就很容易，也就是常説的“見人説人話”。這種學習能力是你要給它一點適應的時間的，ChatGPT也一樣，你剛開始問它的時候你覺得這個不對，你就會反覆再問它，這時候它就在學習：哦原來他不想要這個想要那個，學了一段時間你再問它類似的問題，它就會給出一個基本符合你需要的答案。這就是一個個性化的過程。

**梁文傑：**今天是3月31日，我前幾天在網上看見有個説法，這叫the March Madness，三月瘋狂，就是描述着ChatGPT這個突然的變化，一直到了人類過載説咱們暫時停一停。我覺得這確實是對人的衝擊。

08

人和ChatGPT最本質的不同在什麼地方？

**李世亮：****ChatGPT本質上就不是跟我們人能夠直接溝通的系統。我們能夠溝通的都是我們以為的ChatGPT，就是能跟個體溝通的那一個；但它其實同時在跟無窮多的人在溝通，整個加起來才是它自己。所以從這方面講，當你嘗試理解ChatGPT的時候，你永遠理解不了。**就像螞蟻無法用觸角測量整個人類社會，它無法理解我們人類的生活。

**李世亮：**大家在説四維空間怎麼理解的時候，就用三維和二維空間舉例，説一隻螞蟻在平面上爬，它只知道這個平面，不知道三維的空間。那麼將來我們的ChatGPT也是，至少目前我們不知道它到底是怎麼運作的，它對我們人類來説是個黑箱，我們永遠只能接觸到它的一小個方面。我們無法知道ChatGPT到底是什麼，只是我們從人的角度將它定義為了人工智能。

09

如果ChatGPT不加約束地去發展，最終會發展成什麼樣子？

**王元卓：**如果從現在開始發展，到50年後，這就是MOSS。我們在給《流浪地球2》設置MOSS的技術路線的時候，其實就是給球1裏的MOSS找一個可行的路線，那如果從現在開始找的話，就是ChatGPT。

**李世亮：**現在從科幻的角度來説，MOSS説不一定是第一個實現的，我們物理學發展太慢，到流浪地球的時候行星發動機可能還真實現不了。

《流浪地球2》劇照

陳逸雯：電影裏馬兆在他的辦公室電腦下面貼了一行字，“元指令：延續人類文明”。雖説這聽起來是一個要保護人類的一個指令，但實際上你並不知道MOSS基於元指令和它背後複雜的思考推斷出來的行為，到底是不是延續人類文明。我覺得這就是人工智能，無論是MOSS還是ChatGPT，我們可能都需要擔心一個事情，就是即使我們給了它一個我們認為是善的旨意，它最後會做出什麼樣的行為是無法預計的。

《流浪地球2》劇照

**李世亮：**是的，這個結果有很多科幻影視劇討論過，比如説很經典的《太空漫遊2001》，裏面的人工智能把保密的指令理解成“人死了是最保密的”，從這個角度上我們很難確保一個無害的人工智能。但是我從個人角度理解，**既然ChatGPT這麼聰明，它原則上會有比我們想象得更好的理解。**我對人工智能技術的發展還是很樂觀的。

10

電影中有一段旋轉和重複空間的鏡頭，老師們對這個鏡頭有什麼看法？

**王元卓：首先從視覺呈現這個角度來講，這是一個非常好的鏡頭，和《星際穿越》中高維時空的片段有些神似。還有另一個角度的理解，就是數字生命所在的空間是什麼樣的。**這些年好多人在討論元宇宙，這也是我們當時在設計《流浪地球2》時插入非常多和數字生命、數字空間相關內容的一個原因。一方面，數字空間在理論上是無限大的，只要有足夠的算力支撐，這樣的房間可以無限延展；另一方面，只有進入到數字空間，才能看到周邊這種無限延伸的房子的情況，所以插上那個卡就是一個進入元宇宙的過程。

《流浪地球2》劇照

**王元卓：**對我來説這段呈現非常漂亮，作為科學顧問也好，大家作為科學家也好，反倒沒必要強去做科學解讀。當這個片段呈現給大家之後，有那麼多網友肯去做各種解讀，我覺得就已經成功了。

李世亮：關於這個片段我可以給一個解釋，就是在做理論計算算格點的時候，因為算力的問題，你其實只能算有限格點，但我實際的材料是無限多的，那我怎麼能夠模擬呢？必須假設一個邊界條件，最常見的就是週期性邊界條件。

梁文傑：我感覺這個屋子是重複的，所以它有可能是通過不斷地迭代找到不同的可能性。

11

這個鏡頭是否預示着球3中可能出現很多個MOSS，甚至形成了一個人工智能社區？

王元卓：其實你感覺MOSS像是有好多個，但它們其實都是那一個MOSS的分MOSS而已，它們其實都是一個核心，大模型只有一個。

沈潔：這其實可以腦洞再開大一點，就是怎麼去定義生命。我作為一個個體是生命，人類作為一個全體是否是生命。

**李世亮：**也許對MOSS來説並不存在這種問題，對它來説這是自然而然的，只有人才會去問。有個問題是説人和動物到底有什麼區別，後來比較了半天發現只有人才會問這種問題。

李世亮：也有可能可以從數據去定義生命。比如物理中有一派認為宇宙可以理解成好多qubit，信息才是真實的，我們都是信息的表現而已**。**那從MOSS的角度來講，數據定義了它是一個獨立的個體，比如有兩個MOSS，物理上斷開網絡鏈接，一旦聯網，數據之間沒有隔閡，它本質上就是一個生命。

**沈潔：****錯誤可能會導致兩個數字生命的不同。**如果一直不犯錯，它永遠在一個循環裏進行；突然中間出現一個錯誤，導致了獨立數字生命的存在。

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電影採用倒敍的敍事，給人感覺像是有一隻能夠預知未來的眼睛。如果MOSS算力無限強大，有可能準確預知未來嗎？

梁文傑：物理上有一個拉普拉斯妖就是這個概念，如果世界是決定性的，那便可以有台完美的計算機能夠把宇宙開始之後的事情全部算到。

**王元卓：**現在其實無論是用大數據技術還是人工智能模型，可以做一些較為精準的時序或者時態的預測，就是在某一時間或時間段裏面可能會發生什麼事。

王元卓：至於説幾十年後的情況，我們可以換幾個科幻電影來類比一下。比如説《少數派報告》中，人的特異功能可以預測未來，提前把犯罪者控制起來來避免犯罪行為的發生，從而改變未來。另外就是我個人非常喜歡的一部美劇《西部世界》，裏面有一個超級人工智能雷荷波，它可以控制它知道的每個個體的生命走向，對於無法控制的人，它會選擇幹掉他，因為它不能允許變量的存在。所以預測肯定是可以做的，關鍵就是看你怎麼去處理那些不確定性的變量。

**李世亮：**我們可以知道局域電子的行為、局域的自旋的相互作用，但是它集體的行為是非常複雜的，是無法通過傳統局域哈密頓量算出來的，有這樣一種拓撲性質的存在。對於人類或者其他複雜體系，我相信也可能有類似東西的存在，哪怕知道上一個層級每一個個體的行為，但是你還是無法算出整體的行為。

**沈潔：**MOSS所説的保持人類文明可能就是説的保持我們的拓撲序，這個拓撲序是固定的，至於中間每一個環節是怎麼走的，那對它無所謂。

**梁文傑：**電影裏刻畫的是未來發生的一切MOSS都知道，但對於我們人類來説這就太無趣了，因為我們將來會怎麼樣都已經定下了，那我們還奮鬥啥啊。

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MOSS能夠理解人的自我犧牲行為嗎？

**李世亮：**我不覺得MOSS會理解不了所謂的犧牲或者類似的事情。既然它有那麼多歷史可以學習，個體的犧牲在歷史上都是發生過的，所以它應該能預測到這件事。

**李世亮：**MOSS設計了這麼多的東西，明顯是會聯繫到球3的，所以我預言MOSS在球3裏會變成一個好人，它終於理解了什麼是犧牲，最後紅燈閃閃犧牲了自己。

**沈潔：**它要延續人類的文明，計算出來的結果就是把自己犧牲掉。

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劇情中拯救水淹服務器一段被網友指出存在BUG，如果讓老師們來拍，老師們會怎樣安排讓劇情更合理？

**梁文傑：**我會設計成光量子計算機，裏面是光纖不怕淹水短路。

**李世亮：**那個噴霧裏面其實有無數多的納米機器人，它們可以直接從箱子縫隙進去給線纜進行修補。

**沈潔：**我會學習大劉，採用一些逆向思維的設計。比如藉助發動機讓地球轉個彎或者停頓一下，使水失重產生一個真空的通道，在通道持續時間內進入將計算機連接上。

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《流浪地球3》中，劉培強怎麼復活？

**李世亮：**可以不用復活，還想讓吳京出鏡，直接在回憶中出現，想起了當年劉培強的事蹟，這在影視上是十分容易處理的，不需要科幻來做。

**沈潔：**還是逆向思維，我們現在看到的電影只是MOSS模擬的世界發展中的一條線，這條線到最後發展不下去了就要重啓換一條線。

**李世亮：**要復活也行，可以作為數字生命再次出現，和劉德華來一場真正的對手戲，然後他們跟MOSS有一個激烈的爭鬥，最後MOSS終於理解了犧牲。

本項目由北京市科委、中關村管委支持。