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來源 | 悅智網(wǎng)

作者 | Rodney Brooks

制造電動汽車和可重復(fù)使用的火箭相當(dāng)容易。制造核聚變反應(yīng)堆、飛行汽車、自動駕駛汽車或超級高鐵系統(tǒng)卻非常困難。這二者有何不同呢？

簡而言之，答案就是：經(jīng)驗?？赡苄耘c實用性的區(qū)別只能通過嘗試發(fā)現(xiàn)。因此，即便物理原理表明某產(chǎn)品未來可行，但只要尚未經(jīng)過實驗室驗證或僅經(jīng)過原型驗證，你就可以認為它距離成功還遠著呢。如果該產(chǎn)品相應(yīng)的版本已進行量產(chǎn)，大部分必要改進都已取得進展，那么有可能很快就可用了。即使走到這一步，如果沒有人想要使用它，它也只能躺在倉庫的角落中淪為廢品，無論技術(shù)人員在制造過程中為其傾注了多少熱情。

究竟是什么造成一項有潛力的技術(shù)開發(fā)難易程度有所不同，這是非常值得考慮的問題，因為一次錯誤會導(dǎo)致一系列不明智的決策。例如，目前正在法國建設(shè)的國際熱核聚變實驗堆（ITER），預(yù)計建設(shè)費用約為220億美元。如果各國政府認為經(jīng)過如此的艱辛和努力之后，該項目自然會成功，并于短期內(nèi)發(fā)展成為可商用的聚變反應(yīng)堆，如果他們圍繞這種假設(shè)制定本國的能源戰(zhàn)略，那么國民們可能會很失望。

在此，我列出了一份簡短的技術(shù)項目清單，所列項目目前都正在進行當(dāng)中，或者至少處于嚴肅討論階段。在每一種情況下，我都將指出這項技術(shù)的哪些特性有利于/不利于市場推廣。

電動汽車是一項相對簡單的技術(shù)，因為汽車已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)了一個多世紀(jì)。在雨刷器、制動器、車輪、輪胎、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、升降窗戶、汽車座椅、底盤等部件的設(shè)計和制造方面，我們擁有100多年的經(jīng)驗。在制造數(shù)字化動力傳動控制系統(tǒng)方面，我們擁有20多年的經(jīng)驗。

除此以外，我們已經(jīng)具備了駕駛車輛所需的全套基礎(chǔ)設(shè)施，包括道路、停車位、安全標(biāo)準(zhǔn)、汽車保險以及車輛和司機的政府牌照。因此，從內(nèi)燃發(fā)動機汽車到電動汽車，你不必從零開始發(fā)明設(shè)計各個部件，然后解決如何量產(chǎn)的問題。

誠然，要以具有競爭力的價格大規(guī)模生產(chǎn)行駛里程較長、可靠性較高的電動汽車，你必須明智地認識到——首先要有性能良好的電池，并且資本充足。但是很多方面你無須改變。對于無須改變的這部分，有許多人已經(jīng)從事相關(guān)工作長達幾十年，制造和組裝的經(jīng)驗豐富。電動汽車是一項新技術(shù)，但其難度在合理范圍內(nèi)。

同樣，可重復(fù)使用的火箭聽起來可能充滿了革命性意味，但是我們?nèi)匀粨碛泻芏喱F(xiàn)有技術(shù)。所有用液體燃料推進的火箭都是由V-2火箭演變而來，V-2火箭是沃納•馮•布勞恩（Wernher von Braun）為希特勒制造的。V-2火箭配有高流速渦輪泵（433千瓦），可以循環(huán)燃料冷卻發(fā)動機的部件，并攜帶液態(tài)氧，飛越大氣層。V-2火箭首次飛行是在76年以前，而后由苦役勞工進行批量生產(chǎn)。

從那以后，世界上已研發(fā)出20多個不同系列的液體燃料火箭，其中某些火箭家族具有數(shù)百種不同的配置。聯(lián)盟號火箭的家族歷史長達52年之久，該系列火箭都是在20個液體燃料推進室燃燒產(chǎn)生的助推力作用下發(fā)射升空的。德爾塔（Delta）火箭家族中的德爾塔IV重型火箭有3個連成排的相同核心，每個核心都是早期單核德爾塔IV火箭的第一級。

使用噴氣式發(fā)動機推進器的軟著陸技術(shù)始于20世紀(jì)50年代，當(dāng)時勞斯萊斯展示了其研發(fā)的“飛行試驗器”。其后10年，鷂式戰(zhàn)斗機出現(xiàn)，該款戰(zhàn)斗機也能垂直起降。1969年，載人火箭——登月艙——載著宇航員垂直登陸月球。20世紀(jì)90年代，麥克唐納-道格拉斯公司研制了單級德爾塔 “三角快帆”試驗火箭（Delta Clipper Experimental，DC-X），在美國新墨西哥州的白沙導(dǎo)彈靶場進行了多次垂直起降。

今天的獵鷹火箭是由美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）研制的一款可重復(fù)使用的運載火箭，在返回至發(fā)射場或回收駁船進行軟著陸的過程中，其利用柵格翼控制第一級。柵格翼所依據(jù)的理論于20世紀(jì)50年代由蘇聯(lián)的謝爾蓋•別洛采爾科夫斯基（Sergey Belotserkovskiy）提出。自20世紀(jì)70年代起，裝有柵格翼的火箭就被用于導(dǎo)彈和循航衛(wèi)星導(dǎo)彈以及聯(lián)盟號載人宇宙飛船的應(yīng)急離機系統(tǒng)。

很多人說研發(fā)電動汽車或可重復(fù)使用火箭是勇敢的、艱難的和令人感動的創(chuàng)造性工作，我并不反對。但是，它們確實以大量前期工作以及現(xiàn)有業(yè)務(wù)和實體基礎(chǔ)設(shè)施作為基礎(chǔ)，所有這些都增加了它們成功的概率。對于可能出現(xiàn)的部分（并非全部）問題，也有已知的解決方案。因此，我們懷著某種程度的信心，可以估計這些技術(shù)將會取得成功，并批量生產(chǎn)。

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然而，全新的理念很難評估。它們何時甚至是否會成功尚不清楚，不管這些想法乍一看多么合乎邏輯。

熱核聚變反應(yīng)堆就是一個例子，盡管它早已有之，但與作為全新理念出現(xiàn)時相比，其距離目標(biāo)實現(xiàn)方面幾乎沒有進展。這項技術(shù)的研發(fā)自20世界50年代開始，那時我們就知道持續(xù)核聚變是“可行的”。畢竟，太陽就是這樣發(fā)光的。66年前，第一顆氫彈“艾維•邁克”（Ivy Mike）爆炸，人類制造出一種短暫的核聚變反應(yīng)。在那時，未來主義者就信心滿滿地預(yù)測，在合理的時間內(nèi)，核聚變將被用于發(fā)電，但時至今日仍未實現(xiàn)。我懷疑，現(xiàn)在是否還有很多人會相信在可預(yù)見的未來某日能實現(xiàn)核聚變發(fā)電。

實現(xiàn)持續(xù)核聚變需要在極高壓力下控制極熱的氣體。任何物理容器都承受不了這種高溫和高壓。必須采用超強磁場作為非實體性容器。這種必需的磁場很難產(chǎn)生和控制，即使已經(jīng)研究了50年，仍然無人相信我們即將解決所有的工程問題。

無須進一步討論：這確實是個難題。

飛行汽車是另一個昔日夢想，現(xiàn)在又重新流行起來。最初，這個夢想藍圖是能夠開車沿道路一直跑，找到一個清晰的空域，飛行至目的地附近，然后著陸，在道路上跑完最后一段路程。飛行汽車能夠騰空跨過擁堵路段，以更快的速度前進。這一夢想過去一直未能實現(xiàn)，現(xiàn)在有十幾家創(chuàng)業(yè)公司正在追逐這一理念，積極從事這一工作的工程師數(shù)量在過去十幾年內(nèi)猛增。

這一問題難度較大的原因在于，飛行汽車需要結(jié)合兩種完全不同的工程體系。不僅要求既能在離地面數(shù)千米的空中飛行，又能適合道路和公路網(wǎng)狹窄空間對傳統(tǒng)汽車的約束，還要始終滿足飛行和地面交通的各種安全和效率要求。對其中一種系統(tǒng)進行優(yōu)化，就意味著限制另一種系統(tǒng)的功能。

因此并不奇怪，今天的初創(chuàng)公司所稱的飛行汽車通常是完全不同的東西：他們研究的是一種點對點的飛行交通工具，主要靠電能驅(qū)動，一些人聲稱這種交通工具能夠由未經(jīng)專門培訓(xùn)的普通人駕駛。這種交通工具通常沒有在路上行進的輪子，這意味著你需要通過其他方式到達飛行汽車的停泊地點，著陸后，你還需要通過其他方式到達目的地。

雖然這種飛行汽車的變體無須在路上行駛，但是也存在其他問題：它們需要以某種方式進行充電或加注燃料。作為超輕型飛機，它們不允許飛越建筑物上空，這一限制將阻礙它們在通勤中發(fā)揮作用。業(yè)余飛行員幾乎沒有受過任何訓(xùn)練，但仍須遵守空中交通管制規(guī)則，并通過保險公司的審查。

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到目前為止，還沒有任何一次公開演示飛行發(fā)生，甚至沒有人聲稱進行過。相關(guān)的規(guī)章制度和保險條例尚未開始實施。請不要對飛行汽車抱有任何迫切的幻想。

自動駕駛汽車可以說是當(dāng)前最值得期待的一種技術(shù)。其面臨的困難是要嘗試沒有先例的事情。

我在一篇文章中論述了問題的一個方面：意想不到的結(jié)果是，自動駕駛汽車可能會改變?nèi)祟惖男袨榉绞健Ｎ抑赋?，行人和其他汽車的駕駛員可能會受到引誘，將自動駕駛汽車當(dāng)作實施反社會行為的目標(biāo)。同時，我還指出，自動駕駛汽車車主也有可能會屈服于反社會行為，以不同于駕駛普通汽車的方式使用自動駕駛汽車。

另一個問題是所謂的邊緣情況，涉及提高機器人汽車能力極限。其中有些極限是事先未知的。我們確實已知的情況包括：汽車必須理解和解釋臨時道路標(biāo)志，比如道路施工警告；回避法律條文的適當(dāng)條件；叫車服務(wù)中必須算出允許乘客擁有多大控制權(quán)；當(dāng)駕駛員無法與其他駕駛員進行溝通時汽車必須決定采取何種措施，比如進入一個小巷子時。

無人駕駛汽車不會簡單地替代有人駕駛的汽車。我們將安裝專用車道，甚至?xí)谧詣玉{駛汽車的車道入口處或整條專用車道上設(shè)置地理柵欄，以保護自動駕駛汽車免受有人駕駛汽車的傷害，反之亦然。同時，我們還將更改乘客上下車地點、停車地點等相關(guān)規(guī)范。

自動駕駛汽車似乎突然間取得了巨大的進步。然而，如果你回顧一下，從恩斯特•迪克曼斯（Ernst Dickmanns）和其德國慕尼黑聯(lián)邦國防軍大學(xué)的同事在開放的高速公路上實現(xiàn)無人面包車自動駕駛至今的32年里，這種進步其實是漸進式的。

直至2017年，真正的無人駕駛汽車（無安全駕駛員）才開始在公共道路上行駛，這是Waymo（谷歌母公司Alphabet旗下的另一子公司）在鳳凰城附近的拼車項目中實現(xiàn)的。Waymo的這個項目當(dāng)前還僅處在演示階段。

傳感器的價格仍需大幅降低，這類汽車的使用方式也需要確定。我們還需要修改安全法規(guī)和法律責(zé)任分配。在法律改變的同時，態(tài)度也必須改變。

當(dāng)這些汽車通過科學(xué)實驗的驗證并進入商業(yè)企業(yè)時——也就是說，當(dāng)這些汽車的制造商實際上開始從銷售（無論是銷售給個人還是車隊運營商）中獲利時，自動駕駛汽車才真正有實現(xiàn)的證據(jù)。起初，這類汽車只能在有限的區(qū)域和市場內(nèi)行駛，比如商場、工業(yè)園區(qū)以及其他有人駕駛的汽車不能進入的區(qū)域。在一天中的某些時段或特定天氣條件下，這類汽車的使用可能會受到限制。自動駕駛汽車的各種問題終會得到解決，但比熱衷者想象的要慢。

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超級高鐵是另一種較難實現(xiàn)的技術(shù)。這一概念是建造一條真空通道，載滿乘客或貨物的太空艙可在空氣壓力或磁感應(yīng)線圈的作用下加速穿越這一通道。這一概念激發(fā)了很多企業(yè)家的想象力，也從很多銀行獲得了投資。但到目前為止，尚未有任何類似的車輛進入驗證階段，更不必說規(guī)?；\營了。

問題之一是如何找到建造這樣一條通道——一個超穩(wěn)定密閉的圓柱體，直線延伸數(shù)百公里——的方法。你還需要設(shè)計太空艙，并能以接近音速的速度載人運行。封閉的太空艙內(nèi)需要有一個完全獨立的生命支持系統(tǒng)。經(jīng)過不?？康恼军c時，太空艙需要保持密封狀態(tài)；在站點?？繒r，要保障乘客上下車。艙內(nèi)需要具備應(yīng)急措施，例如，太空艙在距離最近站點100公里處被困時，要能夠?qū)⒊丝途瘸?，然后移走故障太空艙，以便通道重新暢通。你需要與太空艙內(nèi)通信，而太空艙可能是一個相當(dāng)嚴密的法拉第籠。

還要研發(fā)能保護乘客安全的座椅和約束設(shè)施，還要保持乘客頭腦清醒——擠在加速度極高又無窗戶的車廂里，座位上的乘客很難保持清醒。整個系統(tǒng)需要具備防震功能，且不受地殼板塊發(fā)生一兩厘米位移導(dǎo)致通道微小位移的影響。而且不要忘記，還需獲得該路線的土地使用權(quán)，確定保險（包括明確如何實現(xiàn)超級高鐵本身的保險與乘客已有保險之間的協(xié)調(diào)）、經(jīng)營模式等等。

你可以認為，實現(xiàn)超級高鐵的任何一個方面都不是太困難，但是將所有方面加在一起就會構(gòu)成難題。很多新技術(shù)和設(shè)計必須從頭開始進行研發(fā)，然后進行驗證。這方面的問題不勝枚舉。

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所有技術(shù)挑戰(zhàn)得以解決并經(jīng)過成功驗證后，還存在一個完全不同的問題，即心理問題：說服乘客進入無窗的高速系統(tǒng)，至少一開始是很難的。最后，即便超級高鐵已經(jīng)實現(xiàn)了安全性且功能強大，可能也會有很長一段時間無法獲得投資收益，起碼比支持者預(yù)期的長得多。

有時，即便不存在明顯的障礙，一項簡單技術(shù)的進展可能也會非常緩慢。其中一個最好的例子就是我們管理互聯(lián)網(wǎng)地址的方式。

互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IPv6的尋址方式由之前版本IPv4的32位升級為128位。這樣就將互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)所有設(shè)備中潛在唯一地址的數(shù)量由40億劇增至7.9×1028。工程師在20世紀(jì)90年代開發(fā)出這一新版本時就清楚地認識到，加入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備將遠遠多于此前的預(yù)期——不僅是計算機，還有電表、工業(yè)傳感器、交通傳感器、電視機、電燈開關(guān)等。設(shè)計人員耗費了大量的精力才把遠遠超過數(shù)萬億計的設(shè)備塞進小小的40億設(shè)備地址空間。雖然IPv6在1996年就已完成，但是至今仍未完全取代IPv4。

2010年，人們預(yù)測2012年將完成從IPv4向IPv6的轉(zhuǎn)換。2014年，99%的網(wǎng)絡(luò)流量仍在使用IPv4。2017年底，在IPv6上運行的網(wǎng)絡(luò)流量由不足2%（阿姆斯特丹國際網(wǎng)絡(luò)交換中心使用）提高到剛剛超過20%（谷歌服務(wù)的用戶使用）。很明顯，IPv6是一項正在發(fā)展的技術(shù)，進展緩慢。

我的目的在于指出造成技術(shù)難易不同的因素，并不是要宣揚技術(shù)失敗主義。我只是建議，無論別人說哪一項技術(shù)會成為下一個爆點，我們都要正確估計其難度。如果某個想法是建立在實際經(jīng)驗的基礎(chǔ)之上，那么對其抱有謹慎的樂觀態(tài)度便順理成章。如果不是，就不要盲目天真。希望難得，我們不應(yīng)該浪費它。