科幻小说不断加速世界的创新进程
2021-09-08 08:25 星期三
实习生田珂源

美国著名科幻小说家阿西莫夫(Asimov)在其1941年发表的短篇小说《推理》(Reason)中描述了一个人类在太空中捕获太阳能以维持地球生命的天基太阳能系统(space-based solar power system)。80年后,在全球气候岌岌可危的今天,一个类似于阿西莫夫所设想的天基太阳能系统即将成为现实。

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天基太阳能捕获卫星概念图
图片来源:medium

据《金融时报》一文《阿西莫夫对天基太阳能的想象不再只存在于科幻》(Asimov’s vision of space-based solar power is more than science fiction)的报道,英国政府将于今年9月公布一项关于天基太阳能如何能帮助英国在2050年前实现净零经济(net zero economy,即碳中和经济)的研究。

天基太阳能系统已从科幻到现实

阿西莫夫在《推理》中通过机器人Cutie探讨了宗教与科学的命题,其中提到了一个天基太阳能捕获系统,即一个在外太空收集太阳能并将其分配到地球的系统。小说里的设想引起了科学家的关注:在太空中捕获太阳能不仅捕获效率高而且捕获时间长,还能将太阳能捕获器放置在永远都有太阳照射的位置。此外,小说中还提到该捕获系统能将太阳光转化为微波,避免太阳能在通过地球大气层的过程中由于反射和吸收所造成的损失。

阿西莫夫的设想激励着科学家将其变为现实。自20世纪70年代以来,各国科学家提出了多种天基太阳能的捕获方案,例如从地球表面延伸到轨道卫星的天线等,但这些方案需要极高的经济成本,因而并不现实。另外,一些技术难题,比如低下的无线电传输效率、天基太阳能收集器的使用寿命等等也阻止了这一设想成为现实。

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收集天基太阳能所需的太阳能板
图片来源:medium

但科学家们并未放弃,中国、日本、俄罗斯、美国和英国的政府及相关部门都在积极推动天基太阳能捕获和应用技术的发展。2008年,日本通过了《宇宙基本法》(Basic Space Law),将天基太阳能作为国家发展目标,日本宇宙航空研究开发机构(Japanese Aerospace Exploration Agency)还确立了商业化天基太阳能的目标。2015年,中国空间技术研究院(China Academy for Space Technology)在国际太空发展大会(International Space Development Conference)上也展示了开发天基太阳能的计划。2021年8月,加州理工学院(Califorlia Institute of Technology)宣布其计划在2023年之前发布天基太阳能测试序列(Space-based Solar Power Test Array,太阳能捕获系统中太阳能电池板的阵列)。

而根据《金融时报》的报道,英国即将在9月发布的天基太阳能研究报告由英国科技咨询公司Frazer-Nash撰写,结论处提到天基太阳能在技术层面是可行的,并且天基太阳能系统运行每兆瓦时功率的寿命成本可能只是核电系统的一半。该报告估计用于研发天基太阳能捕获技术和发射可运行的2GW(吉瓦,功率单位)太阳能卫星的成本为160亿英镑,卫星的制造成本大约在36亿英镑左右,经济上的可行性很高。

天基太阳能是可持续能源,在解决气候变化和化石燃料枯竭的环境问题方面能发挥巨大的作用,英国的研究为世界各国未来利用天基太阳能的合作奠定了基础。英国将于今年11月主办全球气候峰会(Global Climate Summit),且计划在峰会上提出开展天基太阳能国际合作的计划。一些大型企业也对天基太阳能产生了兴趣,比如世界最大的私营石油公司之一BP公司,世界第二大石油公司荷兰皇家壳牌公司(Royal Dutch Shell)等已开始与英国相关部门接触。

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天基太阳能捕获卫星的概念图
图片来源:欧洲空间局

经过一代又一代科学家的努力,阿西莫夫大胆的幻想即将变成现实,天基太阳能在不远的将来能够造福人类。欧洲空间局(European Space Agency)负责政策和计划协调的Chiara Manfletti博士说道,“利用太空的能源可以为各国提供机会,将太空作为国家社会经济发展和腾飞的一部分,并以可持续的方式推进太空探索,以及利用太空解决地球可持续性发展的问题。”

基于科幻的技术创新不断涌现

夏威夷大学(University of Hawaii)的电子工程和计算机科学教授Philipp Jordan发现,在过去几十年里,学术论文中科幻术语的使用呈指数式增长。正如美国商业媒体Inc《科幻小说如何帮助规划公司的前进道路》(How Science Fiction Can Help Chart Your Company's Path Forward)一文中所说,科幻小说中充满创造力和想象力的科技不断走进现实生活,科幻与现实的差距越来越小。

Metaverse元空间

元空间意为一个虚拟的网络环境,用户在元空间中可以操作自己的虚拟化身,同时与其他虚拟化身互动,就像在现实生活中一样。元空间的概念来自于美国科幻小说家尼尔·斯蒂芬森(Neal Stephenson)1992年写的小说《雪崩》,斯蒂芬森幻想了一个可以用来社交、购物和抵抗现实的虚拟世界。二十年后,元空间的构想已经成为硅谷初创企业、风险投资人和科技企业的热门话题之一。

美国电子游戏与软件开发公司Epic Games在今年4月宣布了一轮10亿美元的融资,以支持其开发元空间。5月25日,微软首席执行官萨提亚·纳德拉(Satya Nadella)表示,微软正在努力建设 “企业元空间”(enterprise metaverse)。7月22日,社交平台Facebook首席执行官马克·扎克伯格(Mark Zuckerberg)提出了将Facebook变成一家元空间公司的愿景,宣布成立元空间产品组。扎克伯格还认为元空间将成为移动互联网的继承者。

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马克·扎克伯格提出将Facebook变成一家 “元空间公司”
图片来源:newsbytes

其他大型企业和风险投资人也畅想了元空间的未来。美国科技公司DMarket的首席执行官Vlad Panchenko表示,目前元空间仅仅提供了简化的虚拟物品,而未来的元空间将包括:无处不在的网络、NFT(非同质化代币)区块链、含有VR(虚拟现实)和AR(增强现实)的XR(扩展现实)。

他还认为,元空间将发展成具有跨多种区块链可能性的全空间(omniverse with multiple cross-chain possibilities),并且虚拟经济将变得和实体经济一样重要,“元空间正在创造一个全球经济,并有望超过目前全球经济的数倍。商业品牌为了生存,除了加入元空间别无选择”。

增强现实隐形眼镜

1935年,美国科幻作家斯坦利·温鲍姆(Stanley Baldwin)在他的短篇小说《皮格马利翁的眼镜》(Pygmalion's Spectacles)中描绘了一副眼镜,这副眼镜能让主角在现实世界与虚拟世界间互动。温鲍姆所想象的神奇眼镜便是当下的科技热点之一——增强现实隐形眼镜。

增强现实(AR)的意思是在现实世界中叠加一层虚拟的数字世界,AR眼镜早已成为现实并且实现了商业化,比如谷歌早在2012年就发布了AR眼镜google glass,2015年微软也发布了AR头戴显示器Hololens,但这些设备虚拟现实的程度有限。

而今年在国际知名电子产品和科技贸易展CES上,美国初创公司Mojo Vision展出的新一代AR隐形眼镜Mojo Lens获得了最佳新产品竞赛Last Gadget Standing大奖。Mojo Lens十分轻巧,与隐形眼镜外形相似,可以为佩戴者提供导航、天气、生活信息等服务,甚至还能进行人脸识别和实时翻译。

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Mojo Vision发布的增强现实隐形眼镜产品图
图片来源:Mojo

曾经只存在于科幻中的增强现实隐形眼镜如今已经变成了现实,美国金融资讯网站Market Watch的报告显示,2026年增强现实隐形眼镜的市场价值将扩大至3千9百万美元。

脑机接口设备

在美国科幻小说家阿瑟·克拉克(Arthur Clarke)于1997年创作的科幻小说《3001:最后的奥德赛》(3001:The Final Odyssey)中,克拉克设想了一个名为Braincap的发明,这个发明能让人仅通过头脑思考就能与计算机进行交流。这本小说出版的几年后,美国和欧洲的实验室便开始进行了一些基于该设想的开创性实验,这些实验采用实时连接的方式将活体脑组织与人工设备连接起来,科学家将此称为脑机接口(Brain-machine interface),可以允许动物或严重残疾的病人使用大脑的神经活动控制电子设备。

近年来,随着脑机接口设备研究进入到现代神经科学的前沿领域,脑机接口技术取得了突破性进展。2016年,亚利桑那州立大学(Arizona State University)的研究人员在网络平台Youtube上发布了一则视频,视频里飞行员头戴机械设备,通过简单的思考操纵了无人机的升空和飞行,引起了极大的讨论。2020年5月28日,美国著名企业家马斯克通过在线直播,向大众展示了其创建的公司Neuralink开发的脑机接口设备的强大功能:一只大脑被植入脑机接口设备,名为Gertrude的小猪的脑部活动信号可以被观众实时读取。今年4月9日,Neuralink发布了一则被植入脑机接口设备的猴子用意念玩电子游戏的视频,Neuralink也在7月29日获得了2.05亿美元的投资。

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美国著名企业家马斯克和脑机连接技术
图片来源:vgen

根据印度市场调研公司Allied Market Research的报告,全球脑机接口的市场价值将在2030年达到54.6亿美元,脑机连接的技术从科幻经典来到现实世界,并展现了极大的商业潜力。

科幻小说是强大的创新催化剂

科幻小说里的奇思妙想吸引着科学家,根据美国商业媒体Inc的报道,一些知名的科学实验室不断结合科幻小说里的描述进行先进科技产品的推测性设计,美国原型设计公司(Protyping Firm)SciFutures与全球300多位科幻作家合作, “通过科幻原型加速创新”;巴西科创咨询公司UP Future Sight结合科幻小说帮助企业进行商业规划。

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艺术家对于科幻走进现实的想象
图片来源:radical ocean futures

科幻小说里富含的好奇心、想象力和创造力给科学家和企业家提供了新的视角。麻省理工学院的研究人员曾在2013年研究了科幻小说如何被用作推动创新的手段,他们认为在VUCA的世界里(VUCA世界用來描述冷战后不稳定的、不确定的、复杂、模凌两可的世界),成功来自于一种具有预见性、敏捷性和适应性的心态,这种心态在科幻小说中尤为明显;科幻小说提供了高度而系统的思考以及对未来的颠覆性认识,是一种强大的创新催化剂。

企业家和科学家往往假定世界是在线性发展、在稳定和可预测的情况下运作,投资人也往往更青睐可预测的投资周期和可量化的投资回报,这些策略都低估了创新的作用——在VUCA的世界里,从过去推断未来可能是非常不准确的。科幻小说尽管并不是未来的预言,但其描述的动荡的世界能带给企业家和科学家深深的启发。

麻省理工学院的研究员Dan Novy表示,科幻小说倾向于强调新兴科学技术,其技术设计的创新性远远超过了现有的科技。他的同事Sophia Brueckner博士认为阅读科幻小说就像给发明家上课,工程师和设计师在工作时应该努力像科幻小说家那样思考。科学家、设计师和科技企业家,科幻小说正不断吸引着他们将幻想照进现实。

责编|许若瑜

题图说明:天基太阳能捕获卫星概念图
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