電動(dòng)汽車成為了現(xiàn)實(shí)，自動(dòng)駕駛還沒有

制造電動(dòng)汽車和可重復(fù)使用的火箭可能很容易，而相比之下，建造核聚變反應(yīng)堆、可以飛行的汽車、自動(dòng)駕駛汽車或超回路列車系統(tǒng)就十分困難了。我們甚至看到過調(diào)侃理想中的技術(shù)進(jìn)步和實(shí)際科技產(chǎn)品的段子：「We were promised flying cars, and instead what we got was 140 characters」（說好的未來科技應(yīng)該是會(huì)飛的汽車，但現(xiàn)實(shí)里發(fā)生的是一條推特不可以超過 140個(gè)字。）

電動(dòng)汽車成為了現(xiàn)實(shí)，自動(dòng)駕駛還沒有；火箭回收成為了現(xiàn)實(shí)，會(huì)飛的汽車還沒有；用即時(shí)通訊工具隨時(shí) 發(fā)送文字圖片視頻成為了現(xiàn)實(shí)，可以協(xié)助你日常生活的AR眼鏡還沒有。它們之間究竟有什么區(qū)別呢？斯坦福大學(xué)教授，美國著名機(jī)器人制造專家 Rodney Brooks近期在在線雜志《IEEESpectrum》發(fā)表了一篇文章，談了談他的見解。

并不復(fù)雜的核心答案

簡而言之，這個(gè)問題的答案就是：經(jīng)驗(yàn)。理論上的可能性和實(shí)踐之間的區(qū)別只有通過嘗試才能發(fā)現(xiàn)。因此，即使可以從物理學(xué)理論上說明某件事是可行的，如果它沒有在實(shí)驗(yàn)室中被證明，你就可以認(rèn)為那件事離成為現(xiàn)實(shí)還很遙遠(yuǎn)的。如果它只能在原型中被證明，那么它離成功還很遙遠(yuǎn)。而如果某些版本的成果已經(jīng)大規(guī)模部署，并且大多數(shù)必要的改進(jìn)都是可以在不斷的進(jìn)化中實(shí)現(xiàn)的，那么它可能很快就會(huì)成功。即便如此，如果沒有人想要使用它，不管開發(fā)它的技術(shù)人員有多熱情，它也會(huì)在倉庫里漸漸黯淡下去。

弄清楚是什么使一項(xiàng)潛在的技術(shù)易于開發(fā)或難以開發(fā)是十分重要的，因?yàn)樽龀鲆粋€(gè)錯(cuò)誤可能會(huì)導(dǎo)致你做出不明智的決定。法國估計(jì)耗資 220 億美元正在建設(shè)的國際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆就是一個(gè)例子。如果世界各國政府相信這項(xiàng)艱巨的努力勢(shì)必走向成功，并可以在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)商用核聚變反應(yīng)堆，然后他們圍繞這一假設(shè)制定國家能源戰(zhàn)略，那么他們的公民最終可能會(huì)非常失望。

下面我會(huì)談幾個(gè)技術(shù)項(xiàng)目，這些項(xiàng)目目前正在進(jìn)行中，或者至少正在被認(rèn)真地討論。在每種情況下，我都將指出一些使一項(xiàng)技術(shù)容易或難以投入市場(chǎng)的特性。

其實(shí)，有些地方并不需要太多改變

電動(dòng)汽車是一項(xiàng)相對(duì)容易的技術(shù)，因?yàn)槠囈呀?jīng)大規(guī)模生產(chǎn)了一個(gè)多世紀(jì)。我們擁有超過100年的設(shè)計(jì)和大規(guī)模制造擋風(fēng)玻璃、雨刷、剎車、車輪、輪胎、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、可以上下移動(dòng)的窗戶、汽車座椅、底盤等等的經(jīng)驗(yàn)。我們也已經(jīng)擁有了超過20年的數(shù)字化傳動(dòng)系統(tǒng)制造經(jīng)驗(yàn)。

更重要的是，我們已經(jīng)有了完整的駕駛基礎(chǔ)設(shè)施，包括道路，停車位，安全標(biāo)準(zhǔn)，汽車保險(xiǎn)，以及政府對(duì)車輛和司機(jī)的駕駛許可。因此，從內(nèi)燃機(jī)車到電動(dòng)汽車，你不需要從零開始發(fā)明所有東西，然后弄清楚如何大規(guī)模部署這項(xiàng)技術(shù)。

當(dāng)然，如果你想要以具有競爭力的價(jià)格，大規(guī)模生產(chǎn)出具有很長的續(xù)航里程并且有很強(qiáng)的可靠性的電動(dòng)汽車，你必須非常聰明，你需要好的電池，而且資金雄厚。但是仍然有很多東西你并不需要做出改變。在這個(gè)領(lǐng)域，有很多人已經(jīng)從事相關(guān)組件的開發(fā)工作幾十年了，也有很多用于構(gòu)建和組裝這些組件的現(xiàn)成的專業(yè)知識(shí)。電動(dòng)汽車是一項(xiàng)新技術(shù)，但并不是一項(xiàng)難于登天的技術(shù)。

同樣地，可重復(fù)使用的火箭聽起來可能是頗具革命性的，但是這個(gè)領(lǐng)域仍然有大量的現(xiàn)有技術(shù)。所有的液體燃料火箭都起源于 Wernher von Braun為希特勒制造的 V-2火箭。V-2擁有高流量渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)（功率為433千瓦?。?，這種發(fā)動(dòng)機(jī)將燃料在內(nèi)部循環(huán)流動(dòng)以冷卻引擎的部分部件，并且能夠攜帶自己的液氧，這樣它就可以在大氣層上空飛行。76 年前，V-2迎來了它的的第一次飛行。在這之后，它繼續(xù)被大規(guī)模生產(chǎn)，盡管這之后就變成了勞動(dòng)密集型工業(yè)。

從那以后，全世界已經(jīng)開發(fā)了20多個(gè)不同系列的液體燃料火箭，其中一些有數(shù)百種不同的配置類型。有著 52 年歷史的聯(lián)盟號(hào)系列火箭在發(fā)射的過程中有20個(gè)液體燃料推力室燃燒。在Delta 系列中，Delta 4型的「重型」變種有三個(gè)基本上完全相同的核心并排放置，其中每一個(gè)核心都可以作為前一個(gè)單核 Delta 4 型火箭的第一個(gè)階段。

自上世紀(jì) 50 年代Rolls-Royce展示其「飛行試驗(yàn)器」以來，使用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)器在地球上軟著陸的技術(shù)就已經(jīng)出現(xiàn)了。接下來的十年里，「鷂」式戰(zhàn)斗機(jī)也出現(xiàn)了，它可以垂直起落。1969年，一架登月載人火箭垂直降落在月球上。上世紀(jì)90年代，McDonnell Douglas建造了單級(jí)Delta Clipper試驗(yàn)火箭（也稱 DC-X），該火箭在新墨西哥州的白沙導(dǎo)彈靶場(chǎng)垂直起落了六次。

如今，SpaceX公司生產(chǎn)的可重復(fù)使用的獵鷹火箭，在返回發(fā)射場(chǎng)或回收駁船軟著陸時(shí)，利用網(wǎng)格鰭來控制第一階段。網(wǎng)格鰭片背后的理論是由Sergey Belotserkovskiy于上世紀(jì) 50 年代在俄羅斯提出的，自上世紀(jì) 70 年代以來，裝備有這些鰭片的火箭一直用于導(dǎo)彈和制導(dǎo)***，以及載人聯(lián)盟號(hào)太空艙的緊急逃生系統(tǒng)。

我絕不是說開發(fā)電動(dòng)汽車或可重復(fù)使用的火箭不勇于創(chuàng)新、不努力，也不具有令人印象深刻的創(chuàng)造性工作。這些工作都做到了上面幾點(diǎn)，然而，它們的確建立在大量以前的工作以及現(xiàn)有的物質(zhì)和業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施之上，所有這些都增加了成功的機(jī)會(huì)。對(duì)于可能出現(xiàn)的許多問題（盡管不是所有問題），都有已知的解決辦法。因此，這會(huì)給我們一定的信心，可以預(yù)計(jì)出這些技術(shù)在技術(shù)上是成功的，并且可以大規(guī)模部署。

我們還有很長的路要走，遠(yuǎn)未成功！

然而，全新的想法卻很難評(píng)估。無論這些想法乍看起來多么合乎邏輯，我們都不清楚它們何時(shí)會(huì)成功，甚至它們是否會(huì)成功。

熱核聚變反應(yīng)堆就是一個(gè)例子，該理論很早就被提出來了，但與它剛剛被提出來的時(shí)候相比，該技術(shù)仍然幾乎沒有進(jìn)展，并沒有更加接近于實(shí)現(xiàn)。自上世紀(jì)50年代以來，該項(xiàng)目一直在開發(fā)中，在那個(gè)時(shí)候，我們知道了持續(xù)的核聚變「不是無法實(shí)現(xiàn)的」。畢竟，太陽就是這樣發(fā)光的。66年前，隨著「Ivy Mike」氫彈的爆炸，人類首次實(shí)現(xiàn)了短暫的核聚變反應(yīng)。過去，未來主義者滿懷信心地預(yù)測(cè)人們?cè)诳深A(yù)期的將來可以使用核聚變內(nèi)發(fā)電，但這一點(diǎn)到現(xiàn)在還沒有實(shí)現(xiàn)。我懷疑今天的許多人會(huì)相信任何具體的預(yù)測(cè)核聚變被用于發(fā)電的日期。

為了實(shí)現(xiàn)持續(xù)的核聚變，溫度極高的氣體必須被保存在極高壓力的容器中。沒有物理容器能承受這樣的溫度和壓力。作為替代，強(qiáng)磁場(chǎng)可以用作非物理容器。而這樣的磁場(chǎng)是非常難以產(chǎn)生和控制的，我認(rèn)為即使是 50 年之后，也沒有人會(huì)相信我們已經(jīng)接近于解決所有的工程問題。

我想我無需多言了：這的確是一個(gè)難題。

可以飛行的汽車是又一個(gè)重新流行起來的夢(mèng)想。最初，你的夢(mèng)想是開車行駛到一片開闊的可以起飛的空地，飛到你的目的地，然后著陸，繼續(xù)回到路上開始最后一段旅程。你的飛行汽車可以讓你跳過道路擁堵，以更快的速度巡航。這個(gè)夢(mèng)想從來沒有實(shí)現(xiàn)過，但是現(xiàn)在，十幾家創(chuàng)業(yè)公司都在這個(gè)賽道中角逐，就在剛剛過去的十幾年里，積極致力于這個(gè)想法的工程師數(shù)量大大增加了。

這個(gè)問題很難解決，因?yàn)轱w行汽車結(jié)合了兩種完全不同的工程結(jié)構(gòu)。想要設(shè)計(jì)一種既能在數(shù)千米高空飛行，又能適應(yīng)道路和高速公路網(wǎng)對(duì)傳統(tǒng)汽車施加的狹窄空間限制，同時(shí)又能滿足飛行和地面運(yùn)輸?shù)母鞣N安全和效率要求的交通工具，并非易事。對(duì)一種工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化意味著犧牲另一種工程結(jié)構(gòu)的性能。

因此，今天的初創(chuàng)公司所提出的飛行汽車通常是完全不同于上述交通工具的東西就不足為奇了：他們正在研發(fā)點(diǎn)到點(diǎn)的飛行汽車，其中大部分是電動(dòng)的，據(jù)說這些飛行汽車可以由普通人駕駛，無需經(jīng)過大量培訓(xùn)。這樣的飛行汽車通常沒有車輪，這意味著你需要通過一些其他的方法前往你的飛行汽車停放的地方，一旦你著陸了，你又需要通過某種方法前往你的最終目的地。

雖然飛行汽車的這種改型不必體現(xiàn)在公路上，但它存在其他問題：車輛必須以某種方式充電或加油。作為超輕型飛機(jī)，它們不能飛越建筑物上空，這一限制將妨礙它們?cè)谕ㄇ诜矫娴挠猛尽I(yè)余飛行員幾乎沒有受過任何訓(xùn)練，但仍需遵守空中交通管制規(guī)則，并通過保險(xiǎn)公司的檢查。

況且，迄今為止我們還沒有看到任何一次公開的飛行演示，甚至沒有人聲稱將進(jìn)行這樣的演示。此外，規(guī)章制度和相關(guān)的保險(xiǎn)也都還沒有還沒有開始實(shí)施?，F(xiàn)在期待這樣的飛行汽車能夠夢(mèng)想成真還為時(shí)過早。

困難近在咫尺

無人駕駛汽車可以說是目前最受期待的一項(xiàng)技術(shù)。而這個(gè)領(lǐng)域的困難在于，沒有人真正嘗試過這樣的技術(shù)。

去年，我在這本雜志上就這個(gè)問題的一個(gè)方面發(fā)表了文章:自動(dòng)駕駛汽車可能對(duì)人類行為產(chǎn)生的意想不到的后果（http://rodneybrooks.com/unexpected-consequences-of-self-driving-cars/ ，見「自動(dòng)駕駛汽車技術(shù)中有關(guān)于人的問題」，https://spectrum.ieee.org/transportation/self-driving/the-big-problem-with-selfdriving-cars-is-people ）。我指出，行人和其他車輛的司機(jī)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)自動(dòng)駕駛汽車很容易成為反社會(huì)行為的目標(biāo)。我還注意到，自動(dòng)駕駛汽車的車主可能會(huì)以他們永遠(yuǎn)不會(huì)通過他們使用普通汽車的方式使用自動(dòng)駕駛汽車，他們可能會(huì)屈服于自己的反社會(huì)行為。

另一個(gè)問題是所謂的「邊界情況」，它涉及到機(jī)器人汽車何時(shí)會(huì)到達(dá)它們能力極限的問題。其中一些限制是在實(shí)際應(yīng)用前不知道的。我們所知道的例子包括汽車必須具備閱讀和解釋臨時(shí)標(biāo)志的條件，例如道路建設(shè)的警告；可以鉆法律條文的空子的情況；網(wǎng)約車服務(wù)必須弄清楚乘客被允許擁有多少控制權(quán)；當(dāng)人類司機(jī)面對(duì)的是無人駕駛汽車、無法與其他人類司機(jī)交流時(shí)（比如在協(xié)商會(huì)車的過程中），汽車必須決定該怎么辦。

無人駕駛汽車不會(huì)簡單地取代有人類駕駛的汽車。相反，我們將安裝專用車道，甚至讓自動(dòng)駕駛汽車進(jìn)入自己的車道，或?yàn)槠滗佋O(shè)整條道路，以保護(hù)它們不受人類駕駛汽車的影響，反之亦然。此外，我們還將改變?cè)谀睦锟梢越尤恕⒃谀睦锟梢宰屓讼萝?，以及其他很多事情的?biāo)準(zhǔn)。

近一段時(shí)間，自動(dòng)駕駛汽車似乎突然間取得了巨大的進(jìn)步。然而，如果你回頭看看，自從 Ernst Dickmanns 和他在德國聯(lián)邦國防軍大學(xué)慕尼黑分校的同事們?cè)谝粭l公共高速公路上駕駛自動(dòng)面包車以來，這一領(lǐng)域的技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了32年的發(fā)展。

直到去年，沒有安全駕駛員的真正的自動(dòng)駕駛汽車才開始在鳳凰城附近的公共道路上運(yùn)營Waymo 的拼車項(xiàng)目。而 Waymo（谷歌母公司 Alphabet 的子公司）正在示范這一重要的舉措。

除此之外，傳感器的價(jià)格仍需大幅下降，汽車的使用方式仍需確定。我們需要安全法規(guī)的相關(guān)改變，以及分配法律責(zé)任的方式的改變。而想要要改變法律，必須先改變我們對(duì)代價(jià)自動(dòng)駕駛汽車的態(tài)度。

只有當(dāng)自動(dòng)駕駛汽車從一個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的地位，發(fā)展到一個(gè)商業(yè)企業(yè)的地位，它才能證明自己——也就是說，當(dāng)這些汽車的制造商開始從銷售中獲利時(shí)，無論是對(duì)個(gè)人還是對(duì)車隊(duì)運(yùn)營商，自動(dòng)駕駛汽車才能證明自己的可行性。起初，這些汽車將在有限的地區(qū)和市場(chǎng)上運(yùn)行，比如商場(chǎng)、工業(yè)園區(qū)和其他不允許人手動(dòng)駕駛汽車的地方。也許他們將被限制在一天中的特定時(shí)間和特定的天氣條件下使用。最終，自動(dòng)駕駛汽車的各種問題應(yīng)該會(huì)得到解決。但這一切的展開將比狂熱的追捧者者想象的要慢。

創(chuàng)新過程中遇到的麻煩總是量變產(chǎn)生質(zhì)變

超回路列車（Hyperloop）是另一種比它乍一眼看上去更難的技術(shù)。這個(gè)想法是建立一個(gè)幾乎真空的管道，通過這個(gè)管道，裝滿人或貨物的膠囊可以通過外部施加的空氣壓力或通過使用磁感應(yīng)線圈來加速。這一概念吸引了許多企業(yè)家和支持者的想象力和資金，但這樣的技術(shù)是史無前例的，更不用說大規(guī)模運(yùn)營了。

如何開發(fā)這種以直線的形式延伸數(shù)百公里的管子本身（一種超穩(wěn)定的、氣密性強(qiáng)的圓柱體）就是一個(gè)問題。你還需要設(shè)計(jì)這種膠囊，它可以在載人時(shí)以接近音速的速度飛行。密封的膠囊將需要一個(gè)完全獨(dú)立的生命維持系統(tǒng)。任何膠囊不會(huì)停靠的站點(diǎn)也需要在膠囊通過時(shí)進(jìn)行密封，而任何乘客上下的站點(diǎn)也都需要允許他們這樣做。例如，必須制定出緊急程序，從距離最近的車站100公里的膠囊中救出乘客，然后取出這個(gè)膠囊，以便重新啟用這個(gè)管道。你需要一些方法與膠囊進(jìn)行通信，而這樣的通信方法需要穿透近似于一個(gè)非常好的法拉第籠的膠囊。

為了乘客的安全，也為了讓他們?cè)诔俗^程中神志清醒，我們必須開發(fā)出相應(yīng)的座椅和約束裝置。而在一個(gè)沒有窗戶的房間里，在劇烈的加速度下，把自己塞進(jìn)座椅里，可能不是一件很自然的事情。整個(gè)系統(tǒng)需要具備某種保護(hù)措施預(yù)防地震，還需要應(yīng)對(duì)由于管道下面的構(gòu)造板塊移動(dòng)了一兩厘米造成的微小的位移。另外，不要忘記獲得線路的土地使用權(quán)、購買保險(xiǎn)（包括弄清楚超回路列車自己的保險(xiǎn)如何與乘客的保單相互制約）、商業(yè)模式等等。

你可能會(huì)說，每一項(xiàng)超回路列車面對(duì)的問題都不太難解決，但當(dāng)它們合在一起確實(shí)構(gòu)成了一個(gè)難題。許多新技術(shù)和設(shè)計(jì)必須從零開始開發(fā)，然后進(jìn)行證明。從這一點(diǎn)上說，他們甚至還沒有全部被列舉出來。

在所有的技術(shù)挑戰(zhàn)都得到了明確和成功的證明之后，還有一個(gè)完全不同的問題。這就是心理問題：至少在一開始，要說服乘客使用那些沒有窗戶的高速系統(tǒng)是很難的。最后，即使是一個(gè)安全、功能強(qiáng)大的超回路列車要想讓它的投資者們賺回投入的資金，也需要相當(dāng)長的時(shí)間。

有時(shí)，夢(mèng)想成真還需要一段時(shí)間

有時(shí)，盡管沒有明顯的障礙，即使是一項(xiàng)簡單的技術(shù)的進(jìn)展也會(huì)慢如蝸牛。我們?nèi)绾谓M織互聯(lián)網(wǎng)的地址的過程就是最好的例子。

IPv6 使用的是 128 位的地址，高于之前協(xié)議 IPv4 的 32 位。這樣就將 IPv4 時(shí)代的所有網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備潛在的唯一地址的數(shù)量從小小的 40 億提升了不可思議的 7.9*1028 倍。工程師們?cè)?20 世紀(jì) 90 年代開發(fā)了這個(gè)新版本，因?yàn)楹苊黠@，加入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備要比預(yù)想的多得多——不僅是電腦，還有電表、工業(yè)傳感器、交通傳感器、電視機(jī)、電燈開關(guān)等等都加入到了網(wǎng)絡(luò)中。大量的聰明才智被花費(fèi)在將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過萬億的設(shè)備塞進(jìn)這個(gè)微不足道的 40 億設(shè)備地址空間上。盡管 IPv6 在 1996 年就已經(jīng)被完全定義了，但它仍然沒有完全取代 IPv4。

2010年，從 IPv4 到 IPv6 轉(zhuǎn)換的目標(biāo)日期是 2012 年。2014年，99% 的網(wǎng)絡(luò)流量仍在使用 IPv4 協(xié)議。到2017年底，在 IPv6 上運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)流量從低于2%（通過阿姆斯特丹互聯(lián)網(wǎng)交換）增長到剛剛超過 20% （對(duì)于谷歌服務(wù)的用戶）。顯然，IPv6 是一項(xiàng)進(jìn)展緩慢的工作。

在指出使令一種技術(shù)比另一種技術(shù)更難的不同之處時(shí)，我并不是在鼓吹技術(shù)失敗主義。我只是想說，我們應(yīng)該正確地判斷別人告訴我們的任何事情的難度，這在今后可能非常重要。如果這個(gè)想法是建立在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的，那么謹(jǐn)慎的樂觀主義是恰當(dāng)?shù)模粗畡t不是。然而，內(nèi)心充滿希望是很寶貴的，我們不應(yīng)該浪費(fèi)這種對(duì)未來的憧憬！