问题：﻿IT 和网络技术发展正日益消弭距离的障碍，这种趋势是否会减慢甚至停止城市化的进程，或渐渐消融现有城市？ 本提问为「知乎 2018『互联网洞见者』」十个提问的第三问，由知名科幻作家刘慈欣（知乎 ID : 刘慈欣 ）提出。更多详细信息，请点击进入「互联网洞见…
话题：﻿信息技术（IT）、科技、虚拟现实（VR）、城市化（城镇化）、3D技术
回答：﻿这个问题我想从大刘（也许还有伊隆马斯克）比较感兴趣的方向来回答。有人说我答非所问所闻，我的论点是这样的：人类社会发展的不同阶段，对距离的定义是不一样的，总有更长的距离需要跨越，需要新的IT和网络技术支持更远的距离提出的新通信需求。而人类的下一个阶段必然是太空探索阶段，太空探索阶段会提出新的通信需求，这是我这篇回答的第二部分。而我的回答的第一部分则是为第二部分做铺垫，论述我所认为的“地球表面的太空网络网关”应该在哪里。想象一下：如果每一天，地球上都有几枚甚至十几枚火箭升入太空，那么人类社会应该如何组织，以支持这样大规模的太空探索？我认为这才是决定人类城市化的关键力量。几万年前，当人类的祖先把定居点扩张到大河边时，为了跨越大河，人类发展出新的社会形态，分工合作，支持人类的村落能够通过河流到达更多的地方。因此古老的文明多从大河畔的城市发源。几千年前，当腓尼基人扩张到大海边时，他们发展出造船业、建立港口城市，发展贸易体系，支撑航海的发展。于是地中海周围的港口城市最先发展起来，比如迦太基，雅典，亚历山大港。这航海文明的发展孕育了希腊文明。几百年前，当新大陆被发现的时候，荷兰、英国、西班牙、葡萄牙等沿海国家最先发展出新的科学和贸易体系，支撑船队出海探索，并且通过航海带动了金融业和工业的发展。那些著名的港口城市阿姆斯特丹，伦敦，巴塞罗那，也是当时的科技、文化和金融中心。自一百年前开始，航空的发展缩短了地球上各个大陆的距离，航空业促进了航空交通枢纽的发展，我们可以看到，除了少数地理上关键的航空枢纽（比如德国法兰克福、阿联酋迪拜）、除了平均设计航空枢纽的美国，基本上大型航空枢纽对应的就是世界上大型的城市，比如伦敦希思罗机场、北京首都国际机场、上海浦东机场、东京羽田机场。根据人类过往的历史，有理由推断，支持人类进入太空的地球上的关键节点周围将会形成大型城市，而且随着人类太空时代的不断发展将越变越大，并且从文明的其他部位吸收营养，削弱其他城市的规模。这个构想如果微观地去思考，可以这样想：如果未来世界上有几十万名宇航员，如果这些宇航员需要每个月上下一次太空，甚至每周上下一次太空，那么他们在地球上住在什么地方？就像现在一些每周来回飞北京和上海的商人不会住得离机场太远一样，这些未来的宇航员肯定是在上下太空的“火箭场”附近。每周上下一次太空是完全有可能的，只要送人上太空获得的经济回报超过火箭的折旧、维护和燃料费。而且技术的发展会让火箭的花费不断减少。西班牙女王变卖首饰帮助哥伦布在西班牙苦苦筹钱建船队的时候，肯定想象不到500年后只用不到一颗珍珠的价格，人就能在半天内飞到新大陆去。而且未来在空间站的工厂内，肯定有超过现在人类所想象范围之外的高效智能制造系统可以被发明出来，极大地提高生产力，使得空间站内一个工程师一周甚至一天的劳动成果，就超过一枚火箭的价值。我想提出一个假设，可能NASA有人做过这样一个结合数学、天体物理和最优控制的计算（一定能进行严格的数学证明或者数值计算证明）：对于地球外任一空间轨道，必然能找到地球大陆上的一点或多个点，从该点每日发射的火箭进入该空间轨道所需的日均燃料消耗量最少（或平均时间消耗最短）。当然这个假设还可以延伸出进一步的假设，就是对于月球或者火星的任意地外行星空间轨道，必然能找到地球外任一空间轨道，从该空间轨道连续转移飞行器到地外行星空间轨道所需的平均燃料消耗量最少（或平均时间消耗最短）。这个进一步的假设将可以强化那些能够进入这些空间轨道的地球上的点的战略地位。另外有一个假设也许SpaceX的人正在做或者已经做了，这个假设就不完全是数学问题了，是涉及运筹学的优化问题：对于验证第一个假设所得到的地球上的点，增加限制条件是从该点发射的可回收火箭降落之后的位置再运输回火箭发射点所需的费用小于某个值，那么依然可以找到这样的点。然后根据这三个假设的计算结果得出的地球上的点将会是太空时代的迦太基、伦敦和北京。这些关键节点将每周、甚至每日不停地发射火箭，把人和物资运上太空，建设大型的空间站作为工厂或者继续出发地外行星的飞船和物资的中转站。在大陆上的这些点，一定会建立远比现代城市规模和人口更加庞大的社会和经济制度。不管是航海时代的港口城市，还是航空时代的枢纽机场，他们的运转都极其依赖周边城市提供电力、服务业从业人员、公共交通系统等等。而从这些地球上的关键节点开始频繁发射火箭、建设空间站，需要的支持人力肯定会更多。我们可以通过一些数据来分析。国际空间站经过50次火箭运输物资进行组装之后，现在的重量只有区区420吨。而地球上一幢10层高、每层150平米的楼，重量就能超过800吨。可见在未来，一个能够满足大量人类正常运转的空间站，重量动辄就会是几千吨，每周发射一次火箭，要建造好几年。时间基本和现代人类盖一栋摩天大楼需要的时间差不多。2018年的SpaceX计划发射30枚火箭，员工一共有6000人，加上各种外包公司的工作人员、发射场的工作人员，大概有20000人。我想技术进步之后，也许每日发射火箭需要10倍的人力来支持，为了节约时间，其中有一半人住在火箭发射场附近，那么10万人和他们的家庭，就会让“火箭场”周围有20万人的城市形成。火箭的发射，再加上建设空间站的物资要源源不断运到火箭发射场，那么运输、能源、商业和各种支持行业，火箭发射场能够带动上百万人的城市形成，然后宇航员会在火箭场附近的城市安家。随着这些城市能够提供更便捷的进入太空的途径，更多的人会来这里寻找工作机会。民营的宇航员训练学校、太空旅游公司、月球挖掘设备制造公司、在太空中进行的类似NBA或者NFL的新体育和娱乐活动……一些前所未有的行业会在这些城市附近诞生。另外一个促使这种城市发展的力量会是伊隆马斯克构想的近地面火箭运输系统，也许未来人们从一个城市到另一个城市的旅行都是靠火箭来执行，那么火箭发射场也就是“火箭场”，“火箭场”周围的城市显然是这些旅行的重要枢纽。因此近地面火箭运输系统的发展，会让地球上通往太空的关键枢纽，也渐渐取代旧的航空枢纽。这个问题问的是IT和网络技术的发展如何影响城市的发展，那么我也想简单讨论讨论太空时代的IT和网络技术可能会如何发展并且影响城市。@谢熊猫君写过一篇文章叫做《跨恒星系贸易金融学》，讨论相对论如何影响恒星之间股票价格的变动，这个脑洞很棒。这篇文章的部分灵感也是受这个灵感激发而来，那就是，如果我们建立了大型的空间站、人类有越来越多的活动转移到太空中，那么对应的IT和网络技术应该如何支持这些活动：未来地球空间轨道中的工厂的生产数据，如何实时显示在地球上工厂的母公司的经理的电脑上？未来空间站体育馆的赛事（魁地奇是一个典型的只能在无重力环境中进行的运动，中国队和英国队在太空打魁地奇你想不想看）如何转播给全世界的观众？地球上的医生如何协助空间站的医生会诊甚至远程手术？我能想到的一个关键技术是卫星编队通信技术。在我从事的机器人研究领域现在很多人在搞多机器人编队，我觉得这种技术最好的前景是构建太空时代的IT骨干网络。2013年神舟10号进行太空授课的时候，受限于我国数据中继卫星的数量，只能进行50分钟的稳定授课，这是因为飞船在飞行过程中，和地面只能用无线电直线通信，如果被地球本身挡住，就只能靠数据中继卫星来中转信号，技术难度相当大。可以想象的是，未来随着数据中继卫星越来越多，数据中继卫星不一定非要在同步轨道上，大量的数据中继卫星可以在近地面的轨道运行，这种数据中继卫星会不断旋转自己的天线进行巡天，一方面发现视野内的其他数据中继卫星然后组网，一方面收到空间站或其他类型的卫星发起服务的请求之后，帮助其他类型的卫星传输数据。虽然一个数据中继卫星只会掠过地面基站上空或空间站附近一小段时间，但是一群数据中继卫星总能够在运动中保持自己和至少一个其他数据中继卫星相连，然后一群数据中继卫星中至少有一个和地面基站相连，这将就能有一个地面和太空间不会掉线的网络通信体系。给这群数据中继卫星编程，需要我们开发新的编程语言和工具，在新的平台甚至新的操作系统上开发。就像路由器一样，数据中继卫星也会分化出根服务器、一般路由、简单交换机等角色。会有一整个无人空间站，装满了各种阵列天线，内部放着一个Google数据中心那样计算量的设备，专门提供网络服务。也会有太空时代的思科、华为提供制造通用数据中继卫星的服务。给这些数据中继卫星编程的程序员不仅要学编程和计算机网络原理，还需要理解天体物理和机器人学里的导航和状态估计。如果太空中有上千颗数据中继卫星编队构成互相之间数据传输的网络，同时作为中继交接空间站和地面之间的通信，那么可以想象的是，太空和地球将能够非常快速地通过网络互联，进一步促进空间站上人类社会的发展。与此同时，维护这个全球空地数据传输网络，人类发射火箭的数量也会大大增加，也会有专职的卫星网络维护技工、宇航员和程序员（程序员在地面上解不了bug，或者把卫星的bootloader给烧成了砖，那么也得上太空去卫星上现场调代码）。那么为了减少维护的成本和费用，这些数据中继卫星所在的轨道也是从“火箭场”来发射最合算，那么卫星网络也会优先保证太空空间站和“火箭场”的控制中心的联系，于是“火箭场”周围的城市会在卫星网络建设初期，作为网络关键网关，把太空中网络的流量传递到地球上各个地方，这又提高了“火箭场”周围的城市在传统全球互联网骨干网络中的地位。可能很多人听说过在现在的金融体系中，纽约和伦敦之间因为建立了大量海底光纤，所以信息传递非常快速，因此两个城市通过通信技术建立了牢不可破的全球金融市场双核地位。那么在未来，当我们要进行跨行星金融活动的时候，地面上的高频交易员要最快速地知道太空中空间站的生产情况、从月球和火星运到空间站的货物数量，从而预测货运公司或者拥有空间站的公司的股价，那么可以预见到的是，“火箭场”周围的城市成为了太空网络的关键网关，那么也会有交易所为了保证传输的稳定、减少数据传输的延迟，把交易所搬到“火箭场”周围的城市，这样这些城市又吸收了旧的金融中心的养分。然后随着太空能够给人类提供更多的货物和生产力，更多的金融活动会向这些新的金融中心集中，因此这些城市也同时会成为新时代的金融中心。这些发展的同时，政府如何组织，国家组织，我就不敢想了。简而言之，地球上存在一些往太空发射火箭最划算的点，这些点所在的城市会成为太空枢纽。太空枢纽会取代航空枢纽。太空枢纽会成为太空网络关键节点，进而成为新的金融中心。所以太空时代的城市会发展得更加壮大。