飞行汽车和超级高铁?

尽管各国政府都承诺要改变汽车旅行的世界，但从全球层面来看，2050年可能与今天没有太大不同，除了汽车之外，旅行的许多其他方面也会如此。改变的一个明显障碍是车辆的使用寿命很长。尽管商业车队车主倾向于在五年后更换车辆，以避免增加维修成本，但私人车主仍然会购买它们，并让它们运行更长时间。

总行驶里程比实际年龄更能反映汽车的寿命。除非它注定要成为收藏家的战利品，否则它很可能会行驶10万英里以上，然后才会被认为太破旧而无法继续行驶。虽然报废补贴确实有效果，但在一些国家，平均年龄在过去十年里一直在稳步上升。比利时报告称，从2012年到2020年，平均年龄从14岁增加到17岁。因此，在欧盟规定的2035年销售期限前几年销售的汽油车，很有可能在本世纪中叶仍能上路。

这在很大程度上取决于政府如何决定推广汽油驱动汽车的替代品。根据国际能源署(IEA)的数据，2021年全球对电动汽车的补贴翻了一番，达到近300亿美元。看到这些迹象后，汽车制造商开始自己投入资金发展电动汽车，在研发方面的投资和支出至少与目前的补贴相当。根据企业年报中的预测，路透社(Reuters)去年估计，到2030年底，全球汽车制造商在研发和生产电动汽车和电池方面的支出将超过5000亿美元，其中五分之一来自大众汽车。

然而，俄罗斯入侵乌克兰，在短期内削弱了购买电动汽车的经济理由。由于对短缺的担忧推高了石油和天然气价格，电动汽车的充电成本在短短4个月内上涨了逾40%，几乎消除了它们相对于汽油车的每英里优势。汽车协会(Automobile Association)今年夏天对英国司机进行的一项调查发现，近三分之二的人由于能源成本上升而打消了改用电动汽车的念头。

尽管收费价格的上涨似乎只是短期效应，至少在较发达的经济体是这样，但它表明，整个市场对相对成本的变化是多么敏感，尽管买家在如何评估这种差异方面并不完全冷静理性。麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)能源倡议(Energy Initiative)的一个团队在估算总拥有成本将如何影响购买电动汽车时，给予了前期购买价格两倍于纯经济分析的权重，因为购车者确实更关注这一因素。这对电动汽车来说不是好消息。

根据国际能源机构的计算，2021年，欧洲和美国的电动汽车价格比汽油驱动的同类汽车贵50%。由于动力传动系统比汽油驱动的汽车简单得多，这反过来意味着更低的服务成本，其中很大一部分差异在于电池组，电池组至少占标价的三分之一。根据麻省理工学院的说法，电池组正在变得越来越便宜，但降价的速度正在放缓，如果化学成分没有大的变化，可能会在关键的100美元/千瓦时水平上触底。彭博新能源财经(BloombergNEF)表示，2021年的价格降至132美元/千瓦时，但由于原材料变得更加昂贵，2022年的价格可能会再次上涨。

在工资水平较低的地区，电动汽车高昂的前期成本将对其普及造成更大的拖累。BloombergNEF的分析师预计，未来十年，两级市场将继续存在，与发达市场相比，新兴市场只占电动汽车销量的一小部分，到2040年才开始迎头赶上。即便到那时，主要市场80%的新车销量将是电动汽车，而发展中市场的电动汽车销量可能只会勉强超过50%，预计到2040年销量将达到峰值。

要在2050年实现零排放，电动汽车的销量必须更快增长;这几乎是分析师目前对2035年至2045年这段时间的预测的两倍，他们认为最有可能出现的情况主要是基于预期的经济因素。

改变可能更快到来的一种方式是，汽车学会比人类更可靠地驾驶。但是，人们对这种情况发生的速度持不同的乐观态度。我们距离自动驾驶汽车的首次公开演示，已经比2050年的目标(诚然是武断的)更远了。在这个项目上工作了7年之后，1994年10月，慕尼黑联邦国防部大学的研究员恩斯特·迪克曼斯(Ernst Dickmanns)把几十台Inmos转换器装进两辆奔驰S500轿车，在人工监督下沿着巴黎戴高乐机场附近的高速公路行驶。

密歇根大学(University of Michigan)电气工程教授、May Mobility联合创始人埃德温•奥尔森(Edwin Olson)认为，预测自动驾驶汽车成功的关键指标是“每次脱离的英里数”:即人类被迫控制局面以避免事故发生的频率。他的目标是100亿英里，比2017年全球总行驶里程高出50%左右。奥尔森最近的预测是，假设汽车制造商继续以自2000年中期DARPA的挑战(机器人汽车偶尔会把岩石误认为其他汽车)以来的同样速度改进ADAS(高级驾驶辅助系统)软件，这些线直到2035年左右才会相交。

将这一日期提前的一种方法是，让自动驾驶汽车只在特定情况下工作，比如高速公路上的车队，或者在相当简单的低速城市驾驶中工作，就像现在一些人在交通堵塞中爬行，但一旦拥堵消失，控制权就会交还给司机。May Mobility本身专注于在ADAS编程的路线上以低于25英里/小时的速度行驶。但可能还需要几年时间，我们才会停止考虑为司机提供一个特定的座位。到2050年，一些车辆可能会像一个轮子上的休息室，但路上的大多数其他车辆将会有一个人在方向盘上，即使他们没有完全参与到活动中。

新冠疫情封锁最引人注目的方面之一是，在没有交通噪音的背景下，人们可以清楚地听到鸟儿在城市里唱歌。移动革命的前景是，当汽车转向电动时(尽管会有一些人工音效来防止它们太安静)，当城市居民放弃拥有汽车，而愿意随时叫一辆机器人出租车时，和平可能会恢复。他们会吗?廉价的机器人出租车车队会让城市不那么拥挤吗?根据麻省理工学院能源倡议(Energy Initiative)的研究，这两方面的预测都不乐观。

2019年，麻省理工学院的研究小组发表了一份报告，认为一些关于汽车持有态度变化的假设被夸大了。他们的理论是，年轻一代不像婴儿潮一代那样将汽车视为身份的象征，他们更愿意租车出行。然而，研究发现，一旦考虑到一次性消费和城市生活等因素，“爱车族”仍然一如既往地强烈。考虑到即使使用可再生能源驱动的电动汽车，制造主要靠行驶的汽车也会有环境成本，全球排放面临的一个潜在更大问题是，不太成熟的汽车市场对汽车的自豪感更高。法国和日本不像其他国家那样热衷于拥有汽车。

城市里的年轻一代往往不买车，尤其是因为停车问题太大。但麻省理工学院的研究小组认为，随着他们搬到郊区，这种情况就会发生。如果机器人出租车价格合适，他们只会非常热衷于使用机器人出租车。这可能会导致城市变得更加拥堵，因为使用这些短期租赁的人将取代乘坐公共交通系统出行，而不是出售汽车以避免固定成本。这可能意味着政府必须出台促进综合交通运输的政策，通过定价让人们去一个车站，并在部分旅程中使用火车或公共汽车，比乘坐机器人出租车进行远距离的挨家挨户旅行更便宜。然而，在一个不同的运输方式将相互竞争的私有化系统中，交付这样一个综合系统可能说起来容易做起来难。

如果你想知道2050年的航运业会是什么样子，看看远东的造船业就知道了。由于一艘船的平均寿命在30年到50年之间，所以现在等待下水的东西很有可能在本世纪中叶到来时变得强大。这并不意味着航运不会出现一些重大变化。甚至有可能，立法的变化意味着今天建造的一些船舶将在几十年内使用不同的动力来源。

根据航运保险公司DNV的说法，目前为他们建造船舶的公司正在认真考虑订购在下水时使用液化天然气的设计，但可以在10年或更长时间后转换为使用氨的设计。目前看来，它比氢燃料更有可能成为化石燃料的替代品——尽管一些油轮可能会以某种形式将氢从非洲或智利运送到欧洲和亚洲太平洋沿岸的制造中心。

研究人员已经开始开发以氨为燃料的发动机，氨可以用可再生能源制造，绿色氢作为中间步骤。曼能源解决方案公司预计，如果试验进展顺利，首台二冲程氨燃料发动机将于2024年投产。但说服货主更换燃料也是个问题。

重新开始使用氨作为海上燃料的一个选择是改装用于生产化肥的油轮:他们可以简单地将部分货物转移到燃料管道上。氨本身恰好是氢的更好载体，这保证了它在任何依赖绿色氢的未来经济中占有一席之地。

为什么氨气更好?它比氢更容易液化。液化损失的能量不到1%，而氢气则高达40%。它不像氢那样容易从容器中逃逸，而且它的能量密度更好;比轻得多的天然气高出30%以上。不幸的是，它有问题。它的燃烧速度比其他任何候选燃料都要慢，发动机需要仔细设计和维护，以避免将一氧化二氮作为废气排放出来——一种比二氧化碳更严重的温室气体——尽管氢如果燃烧而不是通过燃料电池，也会面临这个问题，因为热量会氧化空气中的元素氮。

在过去10年里，汽车的软件内容激增，以至于连制造商都开始把它们视为车轮上的数据中心。它们的目的是以同样的方式管理内容:每当所有者想要一个新功能或需要更新时，就更换软件。

两种趋势正在推动汽车制造商转向软件定义汽车的理念，而不是在销售时就确定功能的传统车型系列。一个是电气化。

随着动力系统变得越来越简单，电动马达直接安装在车轮上，取代了复杂而复杂的齿轮和曲轴系统，这使得将整个汽车设计视为一组可互换的模块成为可能。一些制造商已经选择了一个单一的框架，他们可以在其上部署不同的车身、电池组组合和计算机硬件。

第二个驱动力是渐进式自动驾驶，即制造商利用机器学习和传感器处理方面的进步，逐步增强汽车的自动驾驶能力。汽车制造商还认为，软件更新是销售更多售后服务的一种方式，比如随着车辆驶来而变暗的大灯，更智能的巡航控制系统，以及电动汽车的新奇音效，最令人困惑的是，每月都要订购才能激活内置的座椅暖座器。

一个可能的结果是，硬件模块化是否会成为他们构建更可持续产品的方式，尽管大多数制造商的路线图上还没有。原则上，如果他们通过租赁服务获得更多收入，他们就没有动力全面更换旧模式。相反，他们可能只是把旧电脑、座椅、马达和电池组更换掉。然而，由于私家车的使用寿命已经相对较长，如果电池、电机和车架的使用寿命都差不多，模块化可能就不是优势了。

车队车主可能会选择逐步升级和改装他们的车辆，而不是像现在这样在几年后将其出售给私人车主市场。欧盟的城市化项目于2021年启动，旨在研究这种方法在轻型商用车上的可行性，以及使用易于更换的车身部件是否会减少公司为应对季节性运营差异而需要购买的车辆数量。

新冠疫情推动的一个趋势是，传统商业街的长期消亡，取而代之的是次日送达，就连超市也开始像在线配送仓库一样，购物者和员工都在争夺货架上的商品。

自然，随着在线配送变得越来越普遍，“最后一英里”的配送里程在过去十年里激增。就像移动即服务一样，这有助于增加轻型运输车辆(ldv)在全国的行驶里程。

在城市内部，议会一直在鼓励快递员摆脱对ldv的依赖。2020年，伦敦金融城(City of London)决定建立一个类似货车的人力车网络，在周边地区运送包裹，并在5个停车场部署小规模物流中心，到2025年支持伦敦金融城(Square Mile)的步行配送。亚马逊已经开始在附近的哈克尼区使用类似的方案送货。在技术范围的另一端，怀特岛和米尔顿凯恩斯与物流公司合作，试验各种机器人:在新冠肺炎大流行期间，岛上的机载无人机负责英国国民医疗服务体系(NHS)的配送，在米尔顿凯恩斯，轮式机器人负责配送杂货和外卖食品。

尽管电动机器人将比柴油轻型机器人更清洁，而且随着可再生能源的不断发展，这种情况将变得更加严重，但减少运输里程的关键可能不在于最后一英里的技术，而在于物流管理。有几项研究建议在伦敦金融城(City of London)建立小型卫星枢纽的方法上做更多工作，甚至让它们能够移动，以适应每天或每小时的需求变化。原则上，这将允许聚合更多的交付。顾客可以通过折扣来接受较慢的送货速度，并将这些折扣加在一起，以减少每个快递员的总旅行次数。就像整合运输需要降低作为一种服务的移动的能源密集型一样，关键将是找到让供应商和物流运营商更紧密合作的方法，这可能被证明是一个比技术更大的绊脚石。

自动驾驶汽车，甚至是配备了先进安全计算机的汽车，将改善人类驾驶能力的一种方式是，它们除了闪烁指示灯和发出不同程度的礼貌手势外，还能进行交流。

目前已经有标准规定，车辆之间不仅可以在经过时互相发送信息，还可以通过蜂窝网络或安装在信号灯和标志上的收发器在视线之外转发信息。这将使他们有能力在车辆进入视线之前就探测到交通队列和其他路障，这样汽车就可以提前减速。

V2X对司机来说还有另一个潜在的好处，尽管不一定是所有人都能同时使用。同样的信号可以通知交通管理系统在十字路口换灯的最佳时间，或者引导车辆从一条路开到另一条路。今年早些时候，福特公司在德国亚琛进行了一项试验，用无线电装置升级了8个红绿灯，以探测正在接近的救护车，这样救护车就可以在救护车接近时为其让路。美国底特律市也进行了类似的升级，以便在冬季更青睐扫雪车，几个项目正在评估，在可能的情况下优先考虑重型货车，以节省它们在加速时消耗的能源，是否合理。

与车对车通信相比，V2X的一个主要障碍是成本。亚琛的试验包括在交通信号上安装与车辆上使用的相同类型的激光雷达、摄像头和计算机，并在蜂窝收发器上安装驾驶辅助设备。里卡多工程集团的一项研究专注于为街道设施增加5G覆盖，发现至少每公里成本在500欧元左右，这主要是因为将额外的无线电单元连接到核心网络的成本，维护和网络使用需要大量资金。然而，由于移动运营商将能够利用这种扩建来提高自己的覆盖范围，成本分摊可能会大幅削减政府和地方当局所需的投资。通信公司和政府如何分摊这些成本，可能会对2050年智能道路的发展至关重要。