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  • 国防科大专家带你“流浪地球”深度游 !

    100000+ 2019-03-21 14:32 国防科大

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    电影《流浪地球》刷新了春节档票房记录,也开创了国产科幻电影的新时代。影片中太阳不再安全,人类启动“流浪地球”计划,建造一万多台行星发动机,带着地球共赴星海,寻找新的太阳。

    这真是个既浪漫又宏伟的终极目标!

    今天,拿着手机刷科技帖的你有福了!国防科技大学的专家们集结坐阵,从天文原理、人工智能、***状态、军人精神等方面带你深度解析《流浪地球》!

    准备好了吗?火力开足!前进三!

    带着地球一起飞!


    专家简介

    王鹏,国防科技大学空天科学学院副教授。主要研究方向:飞行器动力学与控制。发表科研***20余篇,授权专利2项。两次荣立三等功。


    01

    地球逃离太阳系,关木星什么事?


    我们从小就知道,地球围着太阳转这一不变定律,那么,想要推动地球逃离太阳系,这一波高大上的操作如何实现?首要任务就是摆脱太阳的引力。而人类建造的行星发动机能够为地球提供的速度非常有限,为了能够达到足够挣脱太阳引力***的速度,人类必须借助引力弹弓效应为地球加速。

    旅行者2号借助引力弹弓效应加速示意图


    也就是说,我们可以借力把地球“甩”出去!OMG!


    不过这个过程也没有那么简单,首先需要行星发动机持续工作15年左右,使地球在绕太阳运行的过程中不断加速和改变运行轨道,之后地球恰巧会和木星相遇,并借助木星的引力完成最后的加速,逃离太阳系。这也解释了为什么影片中地球会被木星的引力捕捉。


    地球绕太阳加速的过程就像嫦娥卫星绕地球加速一样


    02

    流浪地球计划到底如何实现?

    解释完引力弹弓效应后,我们就能更好地理解流浪地球计划了。整个计划宏大到超乎你的想象,它将耗时2500年,经历五个漫长的时代:

    ①刹车时代:行星发动机若要稳定地为地球加速,那么首先就要将发动机喷口固定在地球运行的反方向,使地球的自转停下。在减速的42年中发生了海啸、极寒、高温等各种自然灾害,人类***转入地下城。

    ②逃逸时代:全功率开动地球发动机,使地球加速到逃逸速度,飞出太阳系。在加速过程中地球首先需要绕行太阳15圈,最后借助木星引力逃离太阳系。电影版《流浪地球》的故事就发生在这个时期。


    ③加速时代:地球脱离太阳系后,行星发动机将不间断开动500年,使地球加速至光速的千分之五,以这个速度滑行1300年,走完三分之二的预定行程。

    ④减速时代:在行程中途使地球重新开始自转,掉转发动机方向,花费500年时间来为地球减速。

    ⑤新太阳时代:航行2500年后,地球停泊到目的地,被新恒星的引力捕获,成为这颗恒星的卫星,人类开始新的生活。



    影片中,领航者号空间站有一位叫Moss的Robert,这位神奇的管家,乖巧懂事行动力强,不过最后因“意见不合”跟主人公翻脸,被吴京饰演的刘培强付之一炬。现实中,人工智能发展到了哪一步?我们也能拥有这样的MOSS吗?请计算机学院董德尊研究员为你讲解——

    MOSS其实是一台超级计算机


    专家简介

    董德尊,国防科技大学计算机学院研究员,长期从事国产HPC互连通信系统研制工作,目前担任天河互连通信系统副主任设计师。学术兴趣为并行与分布式系统中的网络问题,在国际期刊会议发表***40余篇。

    01

    基于大数据的人工智能


    人工智能Moss

    人工智能目前已成为社会各界热议的话题,很多行业都对人工智能带来的科技***抱有期望?;毓巳斯ぶ悄艿姆⒄估?,从20世纪五十年代诞生至今,经历了起起伏伏,目前正处于第三次浪潮的爬升期,这次人工智能的浪潮核心就是各种机器学习技术、特别是深度学习的广泛应用。当前的机器学习技术的成功主要依托计算力、算法和数据这三大要素。


    机器学习就是从数据里面挖掘出有用的价值。数据本身是死的,不能自动呈现出有用的信息。如果要教机器认识猫,仅给它一张猫的图片,机器是不知道我们的意图。得先有标注为猫的图片,然后让机器学习大量标注为猫的图片,从数据中得到猫的表示特征,这时候再给机器猫的图片,才可能识别出来。


    如果我们有足够的训练数据,我们就可以让机器模型更加精确,充分拟合数据特征。深度学习神经网络就是记住了不同层次的隐藏的特征,从而所谓的识别就接近于对历史记忆的查找。这有点像应试教育的题海战术,如果你把绝大部分题库里的考题都练习过了,再出类似的考题就会解了。


    机器学习算法的训练和推理过程需要大量的计算,所以高***能计算技术就变得很关键。实际上,目前中、美、日、俄等国对高***能超级计算机研究都进行了大力投入。我校研制的“天河二号”峰值***能54.9PFlops,连续六次位居国际高***能计算机TOP500排行榜榜首、5次位居HPCG排行榜榜首,是目前世界上蝉联世界第一次数最多、时间最久的高***能计算机,是世界上首台TOP500和HPCG排行榜双料冠军。


    02

    moss距现实还有多远?


    要实现影片中MOSS的水平,目前的人工智能技术还相距甚远。MOSS能够与人***交流,能够对复杂的任务做出响应和解决方案,仿佛具备了完全的自然语言理解与类似人类的思考能力。


    如果对MOSS的能力进行分解的话,首先是有基本语音识别功能,这方面技术目前已经相对成熟,借助强大的高***能计算与深度学习技术,语音转录成文字,不同语言间的机器翻译等都已有比较好的产品。但是,让MOSS能够完全理解人讲话的语义,实际上仍有困难,目前机器学习技术还无法逼近人类的理解能力。


    深度学习系统的学习方式和人类认知有很大差别。人类不需要学习1000只猫才能识别猫,人类看到一只猫可以联想到很多,通过自身体会、领悟出对事物的理解,而机器并不自然理解输入数据和输出结果的丰富含义,当前成功的人工智能应用案例主要还是归因于监督学习。智能的本质是什么仍有待深入探索,特别是想想人的大脑功耗只有二十瓦左右的,真是非常的高效。


    相信很多人都被遍布全球的地球发动机震慑到,影片中,地球发动机的发出的等离子体流***天际,发出蓝白色的强光,形成一根根巨型光柱,场面宏伟壮观,给观众带来强烈的视觉体验。那么,什么是等离子体?它是怎样产生的?有什么物理***质和应用呢?有请文理学院钟鸣副教授讲授——

    那些不明觉厉的“光柱”


    专家简介

    钟鸣,国防科技大学文理学院副教授,联合国教科文组织和国际原子能机构下属国际理论物理中心协联成员,从事高能物理理论研究及物理教学工作,获***院校育才银奖,发表文章30余篇,被引用一千多次。

    01

    什么是等离子体?


    地球发动机高11000米,以***为燃料,利用***中的硅等重元素进行核聚变反应,产生高温高压高能的等离子体流,等离子体流沿着发动机喷口喷射产生巨大的反作用力推动地球运动。


    等离子体是由大量正离子、负离子、电子、***基和各种活***基团等带电粒子构成的电中******体,是除气态、液态、固态之外***存在的第四种基本形态。

    在地球上,等离子体***远比固体、液体、气体***少,但是在整个宇宙中,等离子体是***存在的主要形式,占宇宙中***总量的99%以上,广泛存在于星际空间、恒星内部、地球电离层等自然环境中。美丽多彩的霓虹灯、**的火焰、光辉夺目的闪电以及绚烂壮观的极光都是等离子体现象。


    02

    如果将等离子体用于国防……


    近地空间等离子体环境数据是重要的国防资源。全球40%的航天飞行器和100%的洲际弹道***与潜射弹道***运行于近地空间。在上世纪末以来的几场高技术局部战争中,近地空间在军事领域中的地位和作用日益显现,成为各主要军事强国纷纷争夺的新高地。

    地球电离层等离子体以及日地空间中的等离子体状态对于航天器及***的正常飞行有重大的影响。以空间和地面观测数据为基础,对日地空间及电离层的等离子体形态结构建立数值模型,研究并预测近地空间等离子体环境特***及变化规律,对于?;ねㄐ诺己?、卫星、航天等技术系统的正常运行以及近地空间的管控和开发具有重要的意义。

     

    激光等离子体加速器具有极大的应用潜力。与传统加速器技术相比,激光等离子体加速器的加速梯度能够提高上千倍,加速器技术在医学、工农业生产、国防工业等领域具有广泛而深入的应用。

    等离子体隐身技术是近年作战飞机发展中常被提及的一种隐身技术。利用等离子体发生器在飞机表面形成一层等离子云,设计等离子体的能量、电离度、振荡频率和碰撞频率等特征参数,使照射到等离子云上的雷达波一部分被吸收,一部分改变传播方向,回波很少,敌方雷达难以探测。与吸波材料等隐身技术相比,等离子体隐身技术具有吸收频带宽、隐身效果好、无需改变飞行器外形等优点。据报道,采用该技术的飞行器被敌方发现的概率可降低99%。


    怎么样,专家们的分享是否让你受益匪浅?不过,影片之所以大火,除了大刘的科幻硬核,里面的军人更硬核!电影中中***人面临险恶环境条件,甚至灭顶之灾,依然挺身而出,前赴后继,展现出的敢于压倒一切敌人、压倒一切困难,不怕牺牲、排除万难去争取胜利的军人血***,也是打动亿万国人的重要原因。最后,请让文理学院的龚波教授为我们畅谈——

    《流浪地球》中的军人血***


    专家简介

    龚波,国防科技大学文理学院******工作系主任、教授。长期从事******工作基础理论研究。主编和参编著作教材8部,发表高水平***40余篇。全军教学优秀成果奖一等奖获得者,荣立三等功3次。

    01

    不辱使命的强烈担当


    担当精神是军人这个群体所具备的重要品质,也是为人民群众所看中、赢得社会尊崇的重要因素。影片中CN171-11号救援队,是军人为主组成的专业队伍。

    队长王磊是个灵魂式的人物,担负着向杭州发动机运送火石的任务。面对一路上的千难万险,面对随时可能遭遇的牺牲,面对救家人还是送火石的艰难选择,他忠诚职守、不辱使命,表现出了职业军人满格的血***担当。


    救援队员刚子,硬汉一条,运送火石途中,电梯从头顶坠下,生死存亡之时,他毅然选择了舍己救人,把人***的光辉闪耀到极致。


    什么是担当?担当就是敢于负责,始终牢记使命重于生命、责任重于泰山,遇事不推诿、不退避,敢想敢做敢当。担当就是兑现承诺,无论组织交给什么任务,无论遇到什么困难,无论要求多高多急,都毫不含糊坚决完成,做到我的工作我尽责、我的岗位请放心。


    02

    坚忍不拔的顽强意志


    自古军旅多艰险,从来为武少安闲。不怕苦累、不畏艰险,愈难愈勇、愈挫愈奋,是对军人意志作风的基本要求,是完成任务不可或缺的重要支撑。在地球即将被木星引力撕裂时,中***人挺身而出,奋力一搏,最终拯救了地球。这个剧情设计本身就是对中***人百折不挠、坚忍不拔顽强意志的热情讴歌,与传统文化中夸父逐日、愚公移山、精卫填海的民族精神一脉相承。


    吴京塑造的宇航员刘培强中校,他在妻子身患绝症的情况下,面对着执行任务与陪伴妻子的两难选择,他选择了服从国家的需要,在儿子四岁时离开地球,在空间站一待就是17年。选择了战场,就放弃家人,这是军人一道无解的选择题。


    军事职业的特点,决定了军人时常面对着常人无法想象的艰难,承受着常人不曾体验的困苦。惟其艰难,方知勇毅;惟其磨砺,始得玉成。


    03

    视死如归的献身精神


    军人职业始终面对生死考验,对待生死的根本态度,最能彰显信仰追求、体现精神境界、检验气节品质。


    为了救运输员韩子昂而错过求生机会的赵志刚,为了维持火石电力而贡献了自己防护服电池被活活冻死的黄明,为了?;だ钜灰挥牒涠浠ざ晃O兆刮锕岽┑闹苜?,牺牲前发出“活下去”命令的队长王磊上尉,都是中***人。


    最能彰显军人牺牲与奉献的是刘培强中校,他在大我与小我、大家与小家的价值选择中,实现了人生价值的极大升华。当地球利用行星发动机点燃火星失败后,在整个人类生死存亡系于他一人之时,他忍受着剧烈的情感煎熬,视死如归地驾驶着空间站,只身奔向死地,用牺牲自己的方式拯救了人类。


    军人最大的荣誉是在英勇无畏战斗中得到的,军人至高的忠诚是在勇于牺牲奉献中体现的。当祖国和人民需要的时候,当听到出征号令的时候,军人的身份和职责就能使他们战胜人***的弱点,超越求生的本能,迸发出敢于牺牲的勇气。除了胜利一无所求,为了胜利一无所惜,是***军人血***胆气的最高境界。

     

    策划:微信公众号运营小组

    作者:陈思、钟鸣、董德尊、龚波、王鹏

    编辑:陈思、龚仪


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