飛行汽車真的來了！可為什么是現(xiàn)在？

彼得·戴曼迪斯史蒂芬·科特勒

2018年5月，優(yōu)步公司在其舉辦的第二屆年度飛行汽車會議上，為解決交通擁堵問題制訂了一個(gè)非常激進(jìn)的計(jì)劃——為這個(gè)世界引入一種全新的交通方式，也就是城市航空，優(yōu)步公司稱之為“空中拼車”，并希望自2023年開始，在美國達(dá)拉斯和洛杉磯全面實(shí)現(xiàn)空中出行。而2018年，正是洛杉磯被連續(xù)評為世界上交通擁堵最嚴(yán)重城市的第6年。當(dāng)糟糕的道路交通和“極端擁堵成為人們生活的一部分”，時(shí)任優(yōu)步公司首席產(chǎn)品官杰夫·霍爾登說：“我們最終的目的是，讓現(xiàn)在這種擁有和使用汽車的方式在經(jīng)濟(jì)上變得不合理?！?/p>

怎么不合理？讓我們先來看一些數(shù)字。

在2018年的美國，汽車的邊際成本，也就是除購買汽車的價(jià)格外，與汽車相關(guān)的所有其他成本（汽油費(fèi)、維修費(fèi)、保險(xiǎn)費(fèi)、停車費(fèi)等）是每位乘客每英里59美分（約每千米24元）。相比之下，直升機(jī)的邊際成本約為每位乘客每英里8.93美元（約每千米36元），更不用說依靠直升機(jī)出行還要解決更多問題?；魻柕潜硎荆瑑?yōu)步希望在2020年左右推出飛行汽車時(shí)，將邊際成本降低為每位乘客每英里5.73美元（約每千米23元），然后再迅速降低至1.84美元（約每千米7.5元）。但是，優(yōu)步的長期目標(biāo)是改變游戲規(guī)則，將邊際成本下降至每位乘客每英里44美分（約每千米1.8元），至少要比開車便宜。

事實(shí)上，飛行汽車要改變的不僅是出行方式，優(yōu)步的主要興趣在于開發(fā)“電動垂直起降汽車”（electric ve rtical take-off and lan dingvehicles，簡寫為eVTOLs）。為使其符合優(yōu)步的空中出行計(jì)劃的要求，優(yōu)步要求提供電動垂直起降汽車的供應(yīng)商，必須保證能夠搭載1名飛行員和4名乘客，以超過240千米的時(shí)速，連續(xù)飛行3個(gè)小時(shí)以上。優(yōu)步設(shè)想的最短飛行距離是40千米，而一架滿足上述要求的電動垂直起降汽車可以帶你從一座城市“一躍而至”另一座城市。

但是，電動垂直起降汽車本身并不會改變?nèi)藗儞碛凶约旱钠嚨南敕?。?yōu)步正在與美國航空航天局（ NASA）和美國聯(lián)邦航空管理局（ FAA）合作，開發(fā)一個(gè)空中交通管理系統(tǒng)，以協(xié)調(diào)它們的飛行隊(duì)伍。優(yōu)步還與建筑師、設(shè)計(jì)師和房地產(chǎn)開發(fā)商合作，設(shè)計(jì)建造一系列“巨型空中機(jī)場”，供貨物裝卸、車輛起飛和降落之用。就像飛行汽車一樣，優(yōu)步只打算以租用的方式使用這些空中機(jī)場，并對合作伙伴有非常具體的要求——一個(gè)巨型空中機(jī)場必須能夠在7-15分鐘內(nèi)為一架電動垂直起降汽車充好電，擁有每小時(shí)處理1000次（4000人次）起飛和著陸的能力，占地面積不超過1.2萬平方米——也只有小到這個(gè)程度，空中機(jī)場才能建在舊車庫或摩天大樓的頂上。

2027年前后，所有這些條件都將具備，到那時(shí)，就可以像今天預(yù)訂優(yōu)步汽車一樣輕松地預(yù)訂空中拼車了。到2030年，城市航空可能會成為城際交通的主流方式。

為什么是現(xiàn)在？

當(dāng)飛著出行的未來近在眼前，所有這些又都指向了一個(gè)基本問題：為什么是現(xiàn)在？飛行汽車為什么會現(xiàn)在突然準(zhǔn)備好了開始起飛？在這個(gè)特殊的歷史時(shí)刻，到底是什么把我們最古老的科學(xué)幻想之一變成了最新的現(xiàn)實(shí)？

畢竟，幾千年來，擁有像電影《銀翼殺手》中的懸停汽車和《回到未來》中的時(shí)光車，一直是人類的最高夢想之一。造一輛“能夠飛行的車”的想法，至少可以追溯到兩個(gè)世紀(jì)前。即便是更現(xiàn)代的版本，也就是以內(nèi)燃機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)建造飛行汽車的想法也已經(jīng)存在了相當(dāng)長的一段時(shí)間。1917年的柯蒂斯自動飛機(jī)、1937年的Arrowbile、1946年的陸空兩用機(jī)等，這樣的例子還有很多。在美國，有100多種不同的“可上路飛機(jī)”在申請專利，有一些已經(jīng)飛起來了，但大多數(shù)并沒有。

事實(shí)上，我們對這種“遲遲未能交付”的憤怒已經(jīng)變成一種模因（指文化領(lǐng)域內(nèi)通過人與人之間相互模仿而散播的思想或主意）。千禧年的一則知名汽車廣告中，演員就在抱怨 “現(xiàn)在是2000年了，但是會飛的汽車究竟在哪里呢？他們答應(yīng)會給我飛行汽車，但是我從來沒有看到過。為什么？”而10年后，投資界思想家彼得·蒂爾也表達(dá)了同樣的疑問：“我們想要一輛會飛的汽車，得到的卻是140個(gè)字符?！?/p>

然而，現(xiàn)在，漫長的等待終于行將結(jié)束。飛行汽車真的來了?；A(chǔ)設(shè)施的建設(shè)也進(jìn)展得非常迅速。當(dāng)我們喝著咖啡、瀏覽網(wǎng)頁時(shí)，科幻小說已經(jīng)變成了科學(xué)事實(shí)。這就讓我們回到了最初的問題：為什么是現(xiàn)在？而答案其實(shí)很簡單——融合。

多種指數(shù)型技術(shù)的融合

如果你想理解技術(shù)的融合，從頭開始分析會給你很大幫助。

首先，我們需要引入一個(gè)概念——指數(shù)型技術(shù)加速。任何一種技術(shù)，只要它的“功率”翻倍，而價(jià)格不斷下降，就可以稱為指數(shù)型技術(shù)。摩爾定律就是一個(gè)經(jīng)典的例子。

1965年，英特爾的創(chuàng)始人戈登·摩爾注意到，集成電路中的晶體管數(shù)量每18個(gè)月就會增加1倍。這意味著，在一年半的時(shí)間里，計(jì)算機(jī)的性能就可以提高1倍，同時(shí)成本卻保持不變。摩爾認(rèn)為這是相當(dāng)驚人的，他預(yù)測這種趨勢可能還會持續(xù)幾年，也許5年，也許10年。但是到現(xiàn)在，早已過去了20年、40年，甚至都快60年了。摩爾定律就是使你口袋中的智能手機(jī)比20世紀(jì)70年代的超級計(jì)算機(jī)輕便得多倍、便宜得多，同時(shí)卻強(qiáng)大得多的原因。

而且，摩爾定律沒有減速。

盡管有報(bào)道稱，我們正在接近摩爾定律的“熱寂期”。但是到2023年，平均價(jià)格僅為1000美元的筆記本電腦，就將擁有與人腦相近的計(jì)算能力。再過25年，同樣的筆記本電腦將擁有與目前地球上所有人類大腦相同的計(jì)算能力。

更加重要的是，不僅僅是集成電路在以這種速度發(fā)展。20世紀(jì)90年代，發(fā)明家、未來學(xué)家雷·庫茲韋爾發(fā)現(xiàn)了這樣一個(gè)規(guī)律——一旦技術(shù)變得數(shù)字化，或者一旦它可以被編輯為以O(shè)和1表示的計(jì)算機(jī)代碼，它就能夠脫離摩爾定律的束縛，開始呈指數(shù)級加速發(fā)展。簡單來說，我們會用新電腦來設(shè)計(jì)更快的新電腦，這就創(chuàng)造了一個(gè)正反饋循環(huán)，進(jìn)一步提高了加速度，也就是庫茲韋爾所稱的“加速回報(bào)定律”?，F(xiàn)在，正以這種速度發(fā)展的技術(shù)包括一些迄今為止最強(qiáng)有力的創(chuàng)新——量子計(jì)算機(jī)、人工智能技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、納米技術(shù)、生物技術(shù)、材料科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器、3D打印、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)、區(qū)塊鏈等。

但是，所有這些技術(shù)進(jìn)步，無論看起來多么強(qiáng)大，實(shí)際上都是舊聞。而新聞是，以前獨(dú)立的指數(shù)型加速技術(shù)浪潮，已經(jīng)開始與其他獨(dú)立的指數(shù)型加速技術(shù)浪潮融合起來了。例如，藥物開發(fā)的速度之所以正在不斷加快，不僅是因?yàn)樯锛夹g(shù)正在以指數(shù)級的速度發(fā)展，還因?yàn)槿斯ぶ悄?、量子?jì)算和其他幾個(gè)指數(shù)級加速發(fā)展的技術(shù)也在向這個(gè)領(lǐng)域靠攏。換句話說，這些浪潮開始匯聚、疊加到一起，產(chǎn)生的擁有海嘯般力量的滔天巨浪，將會沖走前進(jìn)道路上的幾乎所有東西。

當(dāng)一項(xiàng)創(chuàng)新創(chuàng)造了一個(gè)新市場、沖擊了一個(gè)舊市場時(shí)，我們就會用“顛覆性創(chuàng)新”這個(gè)術(shù)語來描述它。在數(shù)字時(shí)代初期，硅芯片取代了真空管，這是一項(xiàng)顛覆性的創(chuàng)新。然而，隨著各種指數(shù)型技術(shù)的融合，它們的顛覆潛力也在擴(kuò)大。一項(xiàng)單獨(dú)的指數(shù)型技術(shù)可能會擾亂產(chǎn)品、服務(wù)和市場，融合為一體的多種指數(shù)型技術(shù)則會將產(chǎn)品、服務(wù)和市場沖刷得一干二凈，甚至包括支撐它們的結(jié)構(gòu)。

不過，現(xiàn)在就說這些似乎有點(diǎn)超前，讓我們先從一個(gè)更易于思考的角度來審視這種融合現(xiàn)象，也就是先回到我們最初提出的關(guān)于飛行汽車的問題為什么是現(xiàn)在？

為了回答這個(gè)問題，讓我們先來看看優(yōu)步的電動垂直起降汽車必須滿足的3個(gè)基本要求——安全、低噪聲和價(jià)格便宜。直升機(jī)是我們現(xiàn)有的最接近飛行汽車的原型，它已經(jīng)存在了近80年，但它并不能完全滿足這3個(gè)要求。除了噪聲大和價(jià)格昂貴之外，直升機(jī)也容易出事故，并不那么安全。那么，為什么在今天，貝爾、優(yōu)步、空中客車、波音和巴西航空工業(yè)公司等企業(yè)就要將空中拼車推向市場呢？

原因仍然是——融合。

更多新技術(shù)的融合

直升機(jī)之所以噪聲大且不安全，是因?yàn)樗鼈冃枰褂靡粋€(gè)巨大的旋翼來產(chǎn)生升力。不幸的是，這種單旋翼高速轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生的噪聲，正處在那種足以惹惱每個(gè)人的頻率上。而且，如果單旋翼失靈，直升機(jī)就會在重力作用下直接墜地。

現(xiàn)在想象一下，如果直升機(jī)不是只有頂上那個(gè)主旋翼，而是裝了一組更小的旋翼，就像在機(jī)翼下裝一排小風(fēng)扇那樣，那么在保證升力的同時(shí)，噪聲也能低得多。再往更好的方面想象——有了這樣一個(gè)多旋翼系統(tǒng)，即便出現(xiàn)一對旋翼停止工作的故障，也能在其他旋翼的支持下安全著陸;在此基礎(chǔ)上再加一個(gè)單旋翼，就能將速度提高到240千米/時(shí)以上。所有這些，當(dāng)然都是很好的想法，但除了關(guān)鍵的一點(diǎn)之外——由于可怕的功率重量比，汽油發(fā)動機(jī)可能無力將這一切變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

那么，裝上分布式電推進(jìn)系統(tǒng)（Distributed Electric Propulsion，簡寫為DEP）又會怎么樣呢？在過去10年里，商用和軍用無人機(jī)的需求激增，這種情況促使機(jī)器人專家構(gòu)想了一種新型電磁馬達(dá)——自重極輕，工作時(shí)悄無聲息，而且能夠承載重物。

要設(shè)計(jì)出這樣的馬達(dá)，工程師必須依靠技術(shù)融合的“三部曲”——

第一步，機(jī)器學(xué)習(xí)的進(jìn)步，讓工程師能夠運(yùn)行非常復(fù)雜的模擬飛行;第二步，材料科學(xué)的突破，讓工程師可以制造出各種各樣的既輕便又牢固的部件;第三步，出現(xiàn)新的生產(chǎn)工藝，如運(yùn)用3D打印技術(shù)打印任意大小的馬達(dá)和旋翼。在功能性上，這樣的電動發(fā)動機(jī)的效率能達(dá)到95%，而汽油引擎只有28%。

但是，讓一個(gè)擁有分布式電推進(jìn)系統(tǒng)的裝置飛起來又是另一回事了。每隔1微秒就要調(diào)整十幾個(gè)發(fā)動機(jī)，對人類飛行員來說，這是不可能完成的任務(wù)。分布式電推進(jìn)系統(tǒng)采用的是“線傳飛控技術(shù)”，也就是說，它是由計(jì)算機(jī)控制的。那么，到底是什么產(chǎn)生了這種程度的控制？

答案是另一組融合起來的技術(shù)——

首先，人工智能革命給我們帶來了強(qiáng)大的計(jì)算處理能力，讓我們能夠接收大量數(shù)據(jù)，并在微秒之內(nèi)“理解”這些數(shù)據(jù)，同時(shí)，利用這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)操控多個(gè)發(fā)動機(jī)和飛行操縱面板。

其次，要想獲取這些數(shù)據(jù)，需要把飛行員的眼睛和耳朵換成在瞬息之間就能夠處理千兆比特信息的傳感器。而這又意味著全球定位系統(tǒng)、激光定位、雷達(dá)、先進(jìn)的視覺成像套件和大量的微型加速度計(jì)，這其中許多都是近10年來智能手機(jī)“戰(zhàn)爭”帶來的紅利。

最后，你還需要電池。這里需要這些電池的連續(xù)工作時(shí)長足夠克服人們的“里程焦慮”（擔(dān)心行至中途沒電），還要能產(chǎn)生足夠強(qiáng)勁的動力，或者用工程師的術(shù)語來說，要有足夠高的“功率密度”。將汽車、1名飛行員和4名乘客拾離地面，需要非常大的升力，而要達(dá)到這個(gè)升力，功率密度的最低要求為每千克350千瓦時(shí)。目前，這還是遙不可及的。由于太陽能和電動汽車的爆炸式增長，對能量存儲系統(tǒng)的要求更高、需求更大了，這促使續(xù)航能力更強(qiáng)的新一代鋰離子電池出現(xiàn)，而且，它們有足夠的動力抬起飛行汽車。

在解決了安全和噪聲問題后，為了讓價(jià)格降得足夠低，還需要更多創(chuàng)新。此外，強(qiáng)大的電動垂直起降汽車的生產(chǎn)力也是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。為此，供應(yīng)商需要比二戰(zhàn)期間還要快地生產(chǎn)出這種飛行汽車——二戰(zhàn)期間，美國在兩年多的時(shí)間里生產(chǎn)了18萬架B24戰(zhàn)斗機(jī)，也就是說，在最高峰時(shí)，每63分鐘就能生產(chǎn)一架飛機(jī)，這個(gè)紀(jì)錄至今未被打破。

要想實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，同時(shí)也讓飛行汽車成為主流交通工具，而非精英階層獨(dú)享的奢侈品，我們還需要另外3種技術(shù)的融合

首先，足夠靈活的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和仿真，不然無法設(shè)計(jì)出商業(yè)飛行所需的翼型、機(jī)翼和機(jī)身;其次，足夠發(fā)達(dá)的材料科學(xué)，以生產(chǎn)出碳纖維復(fù)合材料和復(fù)雜的金屬合金，這些材料既要輕到飛得起來，又要安全、堅(jiān)固和耐用;最后，3D打印機(jī)的速度必須足夠快，才能將這些新材料轉(zhuǎn)換成可用的部件，進(jìn)而打破以往所有的飛機(jī)制造紀(jì)錄。而這正是我們今天所處的位置。未來呼嘯而來

當(dāng)然，你也可以用任何新技術(shù)來玩這個(gè)游戲。在材料革命把植物纖維變成柔軟的織物、工具制造革命把動物骨骼變成縫紉針之后，襪子才被發(fā)明出來。當(dāng)然，這是一種進(jìn)步，但本質(zhì)上仍然是線性的。從最早的植物纖維襪子到下一個(gè)重大創(chuàng)新——動物的馴化（獲得了羊毛），花了數(shù)千年的時(shí)間。然后又過了幾千年，電力的大規(guī)模使用才使制襪業(yè)實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化。

但是今天，十多種不同的技術(shù)相互融合，我們有目共睹，這種急劇加速是非線性的，也正是“為什么是現(xiàn)在”這個(gè)問題的答案所在。這是一種我們從未見過的發(fā)展速度，也將會給我們帶來一個(gè)問題。

人類的大腦是在本地化和線性化的環(huán)境中進(jìn)化的。本地化意味著，我們所接觸的幾乎所有東西都位于步行不到1天的距離之內(nèi);線性化意味著，變化的速度特別慢，比如你的曾曾曾祖父的生活和他曾曾孫的生活大致相同。但是現(xiàn)在，我們生活在一個(gè)全球化和指數(shù)級發(fā)展的世界中。全球化的含義是，如果某個(gè)事件在地球的另一邊發(fā)生了，我們在幾秒之后就會聽說，而我們的計(jì)算計(jì)幾毫秒后就會“聽到”。與此同時(shí)，指數(shù)級也指向今天閃電般的發(fā)展速度。忘掉所謂的代際差異吧，現(xiàn)在僅僅幾個(gè)月就會發(fā)生一場變革。然而，我們的大腦在過去的20萬年中，一直沒有進(jìn)行過真正意義上的“硬件”更新，因?yàn)樗⒉皇菫檫@種變化規(guī)?；蛩俣榷O(shè)計(jì)的。

既然我們的大腦在追蹤單一的創(chuàng)新發(fā)展時(shí)都會覺得困難，那么面對不斷融合的多個(gè)創(chuàng)新，大腦可能就完全無能為力了。對此，我們可以用庫茲韋爾的“加速回報(bào)定律”來說明。他的計(jì)算結(jié)果表明，在未來的100年里我們要經(jīng)歷的技術(shù)變革，將會相當(dāng)于以往的2萬年，這意味著，我們將在下一個(gè)世紀(jì)里兩度重新見證農(nóng)業(yè)的誕生和互聯(lián)網(wǎng)的誕生。這當(dāng)然意味著范式的轉(zhuǎn)變、游戲規(guī)則的更替和前所未有的突破，比如廉價(jià)的空中拼車。而且，這些都將不再是偶然的事件，它們將會持續(xù)發(fā)生。

當(dāng)然，飛行汽車只是一個(gè)開始。

文本內(nèi)容摘編自《未來呼嘯而來》，彼得·戴曼迪斯、史蒂芬-科特勒著，蕢擁民譯，北京聯(lián)合出版公司.2027年