Hören Sie sich den Vortrag von CheapGPT über wandernde Ballons an

Nachdem man sich mit allgemeiner Universitätsphysik auskennt, ist es leicht, aus ein paar Worten in den Nachrichten einige Fragen abzuleiten und zu beantworten, die jeden beschäftigen. Wie ist beispielsweise dieser Ballon aufgebaut? Warum kann es rauf und runter gehen? Wie kann man es kontrollieren und warum gerät es außer Kontrolle? Wie viel wiegt es? Wie viel ist es wert? Um es abzuschießen, setzte das US-Militär F22-Kampfflugzeuge, Tankflugzeuge und Raketen zugleich ein. War das bloß eine Demonstration Ihres Könnens? Gibt es eine einfache Möglichkeit, den Ballon zum Platzen zu bringen?

Geschrieben von Ji Yang (Forscher am Institut für Halbleiter, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Derzeit gibt es zwei heiße Themen: Zum einen, dass das amerikanische Unternehmen OpenAI den Chatbot ChatGPT entwickelt hat, und zum anderen, dass die Vereinigten Staaten Flugzeuge und Raketen eingesetzt haben, um Chinas außer Kontrolle geratene zivile Ballons abzuschießen.

Da sie sowohl China als auch die Vereinigten Staaten betreffen, sind diese beiden Themen sehr aktuell, aber ich habe niemanden gesehen, der ChatGPT verwendet, um ernsthaft über wandernde Ballons zu diskutieren. Laut Lubianshes Analyse sind die Gründe folgende: Es ist unethisch, ChatGPT zum Schreiben von Artikeln zu verwenden, und das Überspringen der Mauer verstößt gegen die öffentliche Ordnung und die guten Sitten. Darüber hinaus hat ChatGPT eine menschenfreundliche Persönlichkeit (Anmerkung des Herausgebers: siehe „Wissenschaftliche Zeitschriften verbieten ChatGPT, als Autor des Artikels aufgeführt zu werden. Was denkt ChatGPT?“), und er weiß nicht, was nach 2022 passieren wird. Wenn Sie also mit ihm über verirrte Ballons sprechen, wird das einfach Unsinn sein.

Im Zeitalter der künstlichen Intelligenz müssen wir Innovationsgeist beweisen, um sicherzustellen, dass uns die KI nicht die Arbeitsplätze wegnimmt. Lassen Sie uns jetzt ChatGPT verwenden, um über wandernde Ballons zu sprechen.

Die Grundidee ist folgende. In den USA gibt es ein Sprichwort: „Chatten ist billig, zeig mir den Ballon.“ Dies ist eine Fremdsprache, die Sie nicht verstehen, also lassen Sie es mich erklären: ChatGPT ist CheapGPT, also reden wir über Sprechblasen.

Der vollständige Name von ChatGPT lautet „Chat Generative Pre-trained Transformer“ und der vollständige Name von CheapGPT lautet „Cheap Gerneral Physics Teacher“.

Hören wir auf, Unsinn zu reden, und kommen wir zur Sache. Als CheapGPT (Cheap Big Thing Teacher) fällt es mir leicht, anhand der wenigen Worte in den Nachrichten zu spekulieren und einige Fragen zu beantworten, die alle beschäftigen. Wie ist beispielsweise dieser Ballon aufgebaut? Warum kann es rauf und runter gehen? Wie kann man es kontrollieren und warum gerät es außer Kontrolle? Wie viel wiegt es? Wie viel ist es wert? Um es abzuschießen, setzte das US-Militär F22-Kampfflugzeuge, Tankflugzeuge und Raketen zugleich ein. War das bloß eine Demonstration Ihres Könnens? Gibt es eine einfache Möglichkeit, den Ballon zum Platzen zu bringen?

Die einzigen Informationen, die wir sehen können, sind: „Die USA behaupten, dass der Ballon etwa 60 Meter (200 Fuß) hoch ist und einen langen Sensor an der Unterseite hat“ und dass der Ballon auf eine Höhe von 30.000 bis 40.000 Metern schweben kann (das US-Militär konnte also zunächst nur verständnislos starren und begann erst, seine Macht zu demonstrieren, als der Ballon auf eine Höhe von 20.000 Metern sank). Lassen Sie es uns anhand dieser Informationen analysieren.

Dieser Ballon kann hoch in den Himmel schweben; das darin enthaltene Gas muss leichter als Luft sein. Eine Erwärmung ist nicht sehr realistisch (da es lange schweben muss), die Dichte von Methan ist zu gering, um sich von der von Luft zu unterscheiden, und Wasserstoff explodiert leicht, sodass es sich nur um Helium handeln kann. Dieser Ballon

Die benötigte Heliummenge müsste etwa durch den Faktor 50 geteilt werden. Daher würde es etwa 300.000 bis 400.000 Yuan kosten, einen Ballon dieser Größe mit Helium zu füllen, was nicht allzu unverschämt ist. Natürlich sind 400.000 keine Kleinigkeit und dieser Ballon ist definitiv keins dieser Billigprodukte, die man auf Taobao für ein paar Hundert oder Tausend Yuan bekommt. Gleichzeitig haben wir aber auch bewiesen, dass der Spruch „Chatten ist billig, zeig mir den Ballon“ völlig dem geläufigeren „Chatten ist billig, zeig mir das Geld“ entspricht.

Dieser Ballon kann auf und ab gehen, sich biegen und strecken, denn sein Volumen lässt sich beliebig verändern, sonst wäre es nicht so einfach, mit Genosse Archimedes zu reden. Die konkrete Kontrollmethode sollte sein: Legen Sie einen kleinen Ballon in einen großen Ballon und lassen Sie den Druck in den beiden Ballons unterschiedlich sein. Wenn ein Teil der Luft aus dem großen Ballon in den kleinen Ballon gepumpt wird, ist der Druck im großen Ballon niedriger als der Luftdruck außerhalb. Der große Ballon wird etwas abgeflacht und der Auftrieb reicht nicht mehr aus, sodass der Ballon auf eine neue Gleichgewichtshöhe sinkt. Das Pumpen von Luft ist einfach, allerdings muss darauf geachtet werden, dass die Luftpumpenleitung und die Verbindungsteile der beiden Ballons sowie das Ventil gut abgedichtet sind (da Helium sehr teuer und eine nicht erneuerbare Ressource ist) und dass die Luftpumpe über eine automatische Steuerung verfügt, die die technischen Möglichkeiten widerspiegelt. Es gibt Neuigkeiten, dass der Ballon drei Schichten hat. Ich vermute, es dient der besseren Kontrolle (es kann auch an den Materialien liegen), oder das Schutznetz außerhalb des großen Ballons wird ebenfalls als Schicht gezählt (das Schutznetz soll die Last des Ballons verteilen. Wenn nur ein Seil verwendet wird, würde es unseren Ballon erwürgen).

Wir können auch die Größe des kleinen Ballons schätzen. Das Gesamtgewicht des Ballons bleibt unverändert (wie wir zuvor berechnet haben, beträgt es etwa 10.000 Kubikmeter Luft oder etwa 10 Tonnen). Da der Ballon zunächst am Boden angedockt war, liegt auch der Auftrieb des kleinen Ballons selbst in etwa auf dieser Höhe. Daher beträgt die Größe des kleinen Ballons etwa ein Viertel oder ein Fünftel des großen Ballons oder etwa 15 Meter im Durchmesser.

Schätzen Sie dann die Dicke der Ballonhaut. Die Oberfläche eines großen Ballons beträgt etwa 10.000 Quadratmeter und sein Gewicht beträgt 2 Tonnen, sodass jeder Quadratmeter etwa ein halbes Pfund wiegt. Die Dichte der Ballonhaut unterscheidet sich kaum von der des Wassers, daher kann sie nicht dicker als 1 cm sein. Wenn man berücksichtigt, dass wir drei Schichten Haut, Stickstoff und Ladung haben, kann man davon ausgehen, dass die Dicke der Ballhaut weniger als 1 mm betragen und zwischen 0,2 mm und 2 mm liegen sollte.

Das Dutzende Meter lange Ding unter dem Ballon ist hauptsächlich ein Solarpanel. Das Ding sollte nicht sehr teuer sein und auch das Beobachtungsinstrument sollte nicht besonders wertvoll sein. Da sich der Ballon sehr nahe am Boden befindet und sich sehr langsam bewegt, ist die High-End-Optiklinse des Satelliten nicht erforderlich. Die Daten sollten direkt an Kommunikationssatelliten oder Bodenstationen übertragen werden können, und auch diese Dinge sind nicht wertvoll. Jemand hat im Internet eine Anzeige eines bestimmten wissenschaftlichen Instituts veröffentlicht, in der klar und deutlich darauf hingewiesen wurde, dass der Höchstgebotsbetrag 3,16 Millionen beträgt. Auch wenn es keine Details gab, dürfte es doch glaubwürdig sein: Denn es handelt sich hier um Forschung und Entwicklung, nicht um Massenproduktion. Allein die Kosten dürften nach unserer Analyse bei etwa ein bis zwei Millionen liegen.

Unter den Kleinteilen, die unter dem Ballon hängen, sollten sich einige große Ventilatoren befinden, die für die Bewegung des Ballons sorgen. Solange Sie etwas Wind von hinten bekommen, können Sie vorwärts rennen: Warum heißt es: „Wenn Sie den Osten erobern, werden die Barbaren im Westen Ihnen böse sein; wenn Sie den Süden erobern, werden die Barbaren im Norden Ihnen böse sein“? Das liegt daran, dass dieser Kissenwind so schrecklich ist. Da der Ballon so groß ist und beim Laufen so cool aussieht, sind seine sportlichen Fähigkeiten natürlich sehr durchschnittlich und unsere Kontrolle über ihn sehr begrenzt. Wenn wir Pech haben und in großer Höhe auf starken Wind treffen, wird der Ballon zu einem Irrläufer. Wenn wir das Pech haben, von jemandem abgeschossen zu werden, ist unser Ballon für immer verloren.

Okay, das ist alles zu den Eigenschaften von Ballons. Lassen Sie uns darüber sprechen, wie es entdeckt wurde. Wie wurde es abgeschossen? Und warum ist es aus rein technologischer Sicht so schwierig, Ballons zu treffen?

Erstens: Obwohl Ballons groß sind, enthalten sie außer viel Luft nicht viel Material. Daher ist es für Radar oder Satelliten nicht leicht, ihn zu erkennen, da er die Radiowellen nur schwach reflektiert und der Satellit zu weit vom Boden entfernt ist. Aber, aber, das menschliche Auge kann es sehen. Dreißig Kilometer über Ihrem Kopf befindet sich ein riesiger Ballon mit einem Durchmesser von 60 Metern. Sein scheinbarer Winkel beträgt etwa 2 Milliradian und ist damit nur geringfügig kleiner als bei Sonne und Mond (deren scheinbare Winkel etwa 10 Milliradian betragen). Man kann sagen, dass es sich um das drittgrößte Objekt am Himmel handelt, insbesondere morgens, wenn der riesige Ballon die aufgehende Sonne wie ein leuchtender roter Stern reflektiert. Es ist schwer, es nicht zu sehen. Kein Wunder, dass Hollywood vor einigen Jahren einen Film herausbrachte, in dem alle aufgefordert wurden, nicht nach oben zu schauen, denn Sie werden es sehen, sobald Sie nach oben schauen.

Warum ist es so schwierig, Ballons zu besiegen? Warum müssen wir F22, Tanker und Raketen einsetzen? Da die Luft in einer Höhe von über 20.000 Metern sehr dünn ist, kann das Flugzeug nicht fliegen und feuert normalerweise Raketen nach vorne und unten ab. Ihr Ballon ist jetzt am Himmel und mein Flugzeug kann nur seinen Kopf nach oben richten und es ist nicht einfach, Kraft auszuüben. Wie das Sprichwort sagt: „Ein Schwan fliegt hoch und legt in einem Flug eine weite Strecke zurück. Selbst wenn er Pfeil und Bogen hätte, was könnte er damit anfangen?“ Wenn die Ausländer diesen Satz nicht verstehen, können sie ChatGPT selbst fragen.

Sie fragen sich vielleicht, ob es nicht genügen würde, einfach eine Drohne mit einer Browning über ihn hinwegsausen zu lassen und ein paar Mal auf ihn zu schießen? Was für eine große Sache. Erstens können Drohnen nicht so hoch fliegen. Darüber hinaus entweicht die Luft zu langsam, selbst wenn die Kugel ein paar Löcher verursacht: Wenn das Loch 1 cm groß ist, entweicht die Luft im Ballon nicht innerhalb von ein oder zwei Tagen – das ist ein sehr einfaches Rechenproblem, überlassen Sie die Lösung ChatGPT. Und falls Ihr Flugzeug zu nahe kommt, ist es in Ordnung, wenn der Ballon nicht explodiert. Sollte es jedoch zu einer Explosion kommen, können die Bruchstücke leicht in das Triebwerk des Flugzeugs gesaugt werden. Zu diesem Zeitpunkt wissen Sie nicht, ob das Flugzeug den Ballon oder der Ballon das Flugzeug getroffen hat.

Kürzlich gab es Nachrichten, dass im Meer nahe Rizhao in Shandong ein unbekanntes Flugobjekt gesichtet wurde und die zuständigen Behörden sich darauf vorbereiten, es abzuschießen. Wenn das der Fall ist, wie können wir den Ballon herunterwerfen? Natürlich können wir es mit Raketen abschießen, aber diese Methode ist ziemlich teuer; wir können es auch mit einer Bambusstange nach unten stoßen, aber das ist eine einzigartige Fähigkeit und wir werden sie nicht ohne weiteres anwenden, es sei denn, es ist ein kritischer Moment.

Ich denke, die beste Lösung ist der Einsatz einer Laserkanone, vorzugsweise einer luftgestützten. Schicken Sie einfach ein Flugzeug dorthin. Es muss nicht sehr hoch fliegen, nur knapp über den Wolken. Zehntausend Meter reichen auf jeden Fall. Wir haben gerade berechnet, dass bei einem 60-Meter-Ballon in einer Entfernung von 30 Kilometern der scheinbare Winkel 2 Milliradian beträgt, was einer Münze entspricht, die in einer Entfernung von 5 Metern platziert wird. Xu Haifeng muss es nicht einmal tun, ich kann es auch tun. Ein 20-Zentimeter-Teleskop und ein 1-Kilowatt-Laser (besser sind gepulste Laser) können den Lichtstrahl auf dem Ballon auf eine Größe von 40 Zentimetern fokussieren (hierbei geht es um den Zusammenhang zwischen Beugungsgrenze und Apertur des optischen Instruments, beides Grundinhalte der Optik im Hochschulstudium der Physik). Mit einem Schlag entsteht auf jeden Fall ein großes Loch! Wie das Sprichwort sagt: „Inmitten von Lachen und Gesprächen werden Masten und Ruder zu Asche!“

Liebe Zuschauer und Zuhörer, guten Morgen, guten Tag, guten Abend. Dies ist das Ende meiner Geschichte. Können Sie mir bitte sagen, wie diese Geschichte erzählt wird? Wenn Sie wissen, wie man über die Mauer springt, versuchen Sie es bitte und sehen Sie, ob er ChatGPT so spielen kann?

Tsk, was ist ChatGPT? Ist es wirklich mit unserem CheapGPT vergleichbar?

Dieser Artikel wird vom Science Popularization China Starry Sky Project unterstützt

Produziert von: Chinesische Vereinigung für Wissenschaft und Technologie, Abteilung für Wissenschaftspopularisierung

Hersteller: China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.

Produziert von: Science Popularization China

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