飞行汽车真的来了！可为什么是现在？

彼得·戴曼迪斯史蒂芬·科特勒

2018年5月，优步公司在其举办的第二届年度飞行汽车会议上，为解决交通拥堵问题制订了一个非常激进的计划——为这个世界引入一种全新的交通方式，也就是城市航空，优步公司称之为“空中拼车”，并希望自2023年开始，在美国达拉斯和洛杉矶全面实现空中出行。而2018年，正是洛杉矶被连续评为世界上交通拥堵最严重城市的第6年。当糟糕的道路交通和“极端拥堵成为人们生活的一部分”，时任优步公司首席产品官杰夫·霍尔登说：“我们最终的目的是，让现在这种拥有和使用汽车的方式在经济上变得不合理。”

怎么不合理？让我们先来看一些数字。

在2018年的美国，汽车的边际成本，也就是除购买汽车的价格外，与汽车相关的所有其他成本（汽油费、维修费、保险费、停车费等）是每位乘客每英里59美分（约每千米24元）。相比之下，直升机的边际成本约为每位乘客每英里8.93美元（约每千米36元），更不用说依靠直升机出行还要解决更多问题。霍尔登表示，优步希望在2020年左右推出飞行汽车时，将边际成本降低为每位乘客每英里5.73美元（约每千米23元），然后再迅速降低至1.84美元（约每千米7.5元）。但是，优步的长期目标是改变游戏规则，将边际成本下降至每位乘客每英里44美分（约每千米1.8元），至少要比开车便宜。

事实上，飞行汽车要改变的不仅是出行方式，优步的主要兴趣在于开发“电动垂直起降汽车”（electric ve rtical take-off and lan dingvehicles，简写为eVTOLs）。为使其符合优步的空中出行计划的要求，优步要求提供电动垂直起降汽车的供应商，必须保证能够搭载1名飞行员和4名乘客，以超过240千米的时速，连续飞行3个小时以上。优步设想的最短飞行距离是40千米，而一架满足上述要求的电动垂直起降汽车可以带你从一座城市“一跃而至”另一座城市。

但是，电动垂直起降汽车本身并不会改变人们拥有自己的汽车的想法。优步正在与美国航空航天局（ NASA）和美国联邦航空管理局（ FAA）合作，开发一个空中交通管理系统，以协调它们的飞行队伍。优步还与建筑师、设计师和房地产开发商合作，设计建造一系列“巨型空中机场”，供货物装卸、车辆起飞和降落之用。就像飞行汽车一样，优步只打算以租用的方式使用这些空中机场，并对合作伙伴有非常具体的要求——一个巨型空中机场必须能够在7-15分钟内为一架电动垂直起降汽车充好电，拥有每小时处理1000次（4000人次）起飞和着陆的能力，占地面积不超过1.2万平方米——也只有小到这个程度，空中机场才能建在旧车库或摩天大楼的顶上。

2027年前后，所有这些条件都将具备，到那时，就可以像今天预订优步汽车一样轻松地预订空中拼车了。到2030年，城市航空可能会成为城际交通的主流方式。

为什么是现在？

当飞着出行的未来近在眼前，所有这些又都指向了一个基本问题：为什么是现在？飞行汽车为什么会现在突然准备好了开始起飞？在这个特殊的历史时刻，到底是什么把我们最古老的科学幻想之一变成了最新的现实？

毕竟，几千年来，拥有像电影《银翼杀手》中的悬停汽车和《回到未来》中的时光车，一直是人类的最高梦想之一。造一辆“能够飞行的车”的想法，至少可以追溯到两个世纪前。即便是更现代的版本，也就是以内燃机技术为基础建造飞行汽车的想法也已经存在了相当长的一段时间。1917年的柯蒂斯自動飞机、1937年的Arrowbile、1946年的陆空两用机等，这样的例子还有很多。在美国，有100多种不同的“可上路飞机”在申请专利，有一些已经飞起来了，但大多数并没有。

事实上，我们对这种“迟迟未能交付”的愤怒已经变成一种模因（指文化领域内通过人与人之间相互模仿而散播的思想或主意）。千禧年的一则知名汽车广告中，演员就在抱怨 “现在是2000年了，但是会飞的汽车究竟在哪里呢？他们答应会给我飞行汽车，但是我从来没有看到过。为什么？”而10年后，投资界思想家彼得·蒂尔也表达了同样的疑问：“我们想要一辆会飞的汽车，得到的却是140个字符。”

然而，现在，漫长的等待终于行将结束。飞行汽车真的来了。基础设施的建设也进展得非常迅速。当我们喝着咖啡、浏览网页时，科幻小说已经变成了科学事实。这就让我们回到了最初的问题：为什么是现在？而答案其实很简单——融合。

多种指数型技术的融合

如果你想理解技术的融合，从头开始分析会给你很大帮助。

首先，我们需要引入一个概念——指数型技术加速。任何一种技术，只要它的“功率”翻倍，而价格不断下降，就可以称为指数型技术。摩尔定律就是一个经典的例子。

1965年，英特尔的创始人戈登·摩尔注意到，集成电路中的晶体管数量每18个月就会增加1倍。这意味着，在一年半的时间里，计算机的性能就可以提高1倍，同时成本却保持不变。摩尔认为这是相当惊人的，他预测这种趋势可能还会持续几年，也许5年，也许10年。但是到现在，早已过去了20年、40年，甚至都快60年了。摩尔定律就是使你口袋中的智能手机比20世纪70年代的超级计算机轻便得多倍、便宜得多，同时却强大得多的原因。

而且，摩尔定律没有减速。

尽管有报道称，我们正在接近摩尔定律的“热寂期”。但是到2023年，平均价格仅为1000美元的笔记本电脑，就将拥有与人脑相近的计算能力。再过25年，同样的笔记本电脑将拥有与目前地球上所有人类大脑相同的计算能力。

更加重要的是，不仅仅是集成电路在以这种速度发展。20世纪90年代，发明家、未来学家雷·库兹韦尔发现了这样一个规律——一旦技术变得数字化，或者一旦它可以被编辑为以O和1表示的计算机代码，它就能够脱离摩尔定律的束缚，开始呈指数级加速发展。简单来说，我们会用新电脑来设计更快的新电脑，这就创造了一个正反馈循环，进一步提高了加速度，也就是库兹韦尔所称的“加速回报定律”。现在，正以这种速度发展的技术包括一些迄今为止最强有力的创新——量子计算机、人工智能技术、机器人技术、纳米技术、生物技术、材料科学、网络技术、传感器、3D打印、增强现实、虚拟现实、区块链等。

但是，所有这些技术进步，无论看起来多么强大，实际上都是旧闻。而新闻是，以前独立的指数型加速技术浪潮，已经开始与其他独立的指数型加速技术浪潮融合起来了。例如，药物开发的速度之所以正在不断加快，不仅是因为生物技术正在以指数级的速度发展，还因为人工智能、量子计算和其他几个指数级加速发展的技术也在向这个领域靠拢。换句话说，这些浪潮开始汇聚、叠加到一起，产生的拥有海啸般力量的滔天巨浪，将会冲走前进道路上的几乎所有东西。

当一项创新创造了一个新市场、冲击了一个旧市场时，我们就会用“颠覆性创新”这个术语来描述它。在数字时代初期，硅芯片取代了真空管，这是一项颠覆性的创新。然而，随着各种指数型技术的融合，它们的颠覆潜力也在扩大。一项单独的指数型技术可能会扰乱产品、服务和市场，融合为一体的多种指数型技术则会将产品、服务和市场冲刷得一干二净，甚至包括支撑它们的结构。

不过，现在就说这些似乎有点超前，让我们先从一个更易于思考的角度来审视这种融合现象，也就是先回到我们最初提出的关于飞行汽车的问题为什么是现在？

为了回答这个问题，让我们先来看看优步的电动垂直起降汽车必须满足的3个基本要求——安全、低噪声和价格便宜。直升机是我们现有的最接近飞行汽车的原型，它已经存在了近80年，但它并不能完全满足这3个要求。除了噪声大和价格昂贵之外，直升机也容易出事故，并不那么安全。那么，为什么在今天，贝尔、优步、空中客车、波音和巴西航空工业公司等企业就要将空中拼车推向市场呢？

原因仍然是——融合。

更多新技术的融合

直升机之所以噪声大且不安全，是因为它们需要使用一个巨大的旋翼来产生升力。不幸的是，这种单旋翼高速转动时产生的噪声，正处在那种足以惹恼每个人的频率上。而且，如果单旋翼失灵，直升机就会在重力作用下直接坠地。

现在想象一下，如果直升机不是只有顶上那个主旋翼，而是装了一组更小的旋翼，就像在机翼下装一排小风扇那样，那么在保证升力的同时，噪声也能低得多。再往更好的方面想象——有了这样一个多旋翼系统，即便出现一对旋翼停止工作的故障，也能在其他旋翼的支持下安全着陆;在此基础上再加一个单旋翼，就能将速度提高到240千米/时以上。所有这些，当然都是很好的想法，但除了关键的一点之外——由于可怕的功率重量比，汽油发动机可能无力将这一切变为现实。

那么，装上分布式电推进系统（Distributed Electric Propulsion，简写为DEP）又会怎么样呢？在过去10年里，商用和军用无人机的需求激增，这种情况促使机器人专家构想了一种新型电磁马达——自重极轻，工作时悄无声息，而且能够承载重物。

要设计出这样的马达，工程师必须依靠技术融合的“三部曲”——

第一步，机器学习的进步，让工程师能够运行非常复杂的模拟飞行;第二步，材料科学的突破，让工程师可以制造出各种各样的既轻便又牢固的部件;第三步，出现新的生产工艺，如运用3D打印技术打印任意大小的马达和旋翼。在功能性上，这样的电动发动机的效率能达到95%，而汽油引擎只有28%。

但是，让一个拥有分布式电推进系统的装置飞起来又是另一回事了。每隔1微秒就要调整十几个发动机，对人类飞行员来说，这是不可能完成的任务。分布式电推进系统采用的是“线传飞控技术”，也就是说，它是由计算机控制的。那么，到底是什么产生了这种程度的控制？

答案是另一组融合起来的技术——

首先，人工智能革命给我们带来了强大的计算处理能力，让我们能够接收大量数据，并在微秒之内“理解”这些数据，同时，利用这些数据实时操控多个发动机和飞行操纵面板。

其次，要想获取这些数据，需要把飞行员的眼睛和耳朵换成在瞬息之间就能够处理千兆比特信息的传感器。而这又意味着全球定位系统、激光定位、雷达、先进的视觉成像套件和大量的微型加速度计，这其中许多都是近10年来智能手机“战争”带来的红利。

最后，你还需要电池。这里需要这些电池的连续工作时长足够克服人们的“里程焦虑”（担心行至中途没电），还要能产生足够强劲的动力，或者用工程师的術语来说，要有足够高的“功率密度”。将汽车、1名飞行员和4名乘客拾离地面，需要非常大的升力，而要达到这个升力，功率密度的最低要求为每千克350千瓦时。目前，这还是遥不可及的。由于太阳能和电动汽车的爆炸式增长，对能量存储系统的要求更高、需求更大了，这促使续航能力更强的新一代锂离子电池出现，而且，它们有足够的动力抬起飞行汽车。

在解决了安全和噪声问题后，为了让价格降得足够低，还需要更多创新。此外，强大的电动垂直起降汽车的生产力也是一个不小的挑战。为此，供应商需要比二战期间还要快地生产出这种飞行汽车——二战期间，美国在两年多的时间里生产了18万架B24战斗机，也就是说，在最高峰时，每63分钟就能生产一架飞机，这个纪录至今未被打破。

要想实现这个目标，同时也让飞行汽车成为主流交通工具，而非精英阶层独享的奢侈品，我们还需要另外3种技术的融合

首先，足够灵活的计算机辅助设计和仿真，不然无法设计出商业飞行所需的翼型、机翼和机身;其次，足够发达的材料科学，以生产出碳纤维复合材料和复杂的金属合金，这些材料既要轻到飞得起来，又要安全、坚固和耐用;最后，3D打印机的速度必须足够快，才能将这些新材料转换成可用的部件，进而打破以往所有的飞机制造纪录。而这正是我们今天所处的位置。未来呼啸而来

当然，你也可以用任何新技术来玩这个游戏。在材料革命把植物纤维变成柔软的织物、工具制造革命把动物骨骼变成缝纫针之后，袜子才被发明出来。当然，这是一种进步，但本质上仍然是线性的。从最早的植物纤维袜子到下一个重大创新——动物的驯化（获得了羊毛），花了数千年的时间。然后又过了几千年，电力的大规模使用才使制袜业实现了规模化。

但是今天，十多种不同的技术相互融合，我们有目共睹，这种急剧加速是非线性的，也正是“为什么是现在”这个问题的答案所在。这是一种我们从未见过的发展速度，也将会给我们带来一个问题。

人类的大脑是在本地化和线性化的环境中进化的。本地化意味着，我们所接触的几乎所有东西都位于步行不到1天的距离之内;线性化意味着，变化的速度特别慢，比如你的曾曾曾祖父的生活和他曾曾孙的生活大致相同。但是现在，我们生活在一个全球化和指数级发展的世界中。全球化的含义是，如果某个事件在地球的另一边发生了，我们在几秒之后就会听说，而我们的计算计几毫秒后就会“听到”。与此同时，指数级也指向今天闪电般的发展速度。忘掉所谓的代际差异吧，现在仅仅几个月就会发生一场变革。然而，我们的大脑在过去的20万年中，一直没有进行过真正意义上的“硬件”更新，因为它并不是为这种变化规模或速度而设计的。

既然我们的大脑在追踪单一的创新发展时都会觉得困难，那么面对不断融合的多个创新，大脑可能就完全无能为力了。对此，我们可以用库兹韦尔的“加速回报定律”来说明。他的计算结果表明，在未来的100年里我们要经历的技术变革，将会相当于以往的2万年，这意味着，我们将在下一个世纪里两度重新见证农业的诞生和互联网的诞生。这当然意味着范式的转变、游戏规则的更替和前所未有的突破，比如廉价的空中拼车。而且，这些都将不再是偶然的事件，它们将会持续发生。

当然，飞行汽车只是一个开始。

文本内容摘编自《未来呼啸而来》，彼得·戴曼迪斯、史蒂芬-科特勒著，蒉拥民译，北京联合出版公司.2027年