Денис Орлов: 7 вещей, которые случатся с автомобилями в будущем

1. Правильно заряжать

Автомобильные компании стараются не повторить глупостей, наделанных производителями мобильных телефонов. BMW Group, Daimler AG, FCA, Ford Motor Company, General Motors, Hyundai-Kia, Jaguar-Land-Rover, Renault, Volkswagen Group, Volvo и другие договорились о едином типе «зарядок» для электромобилей Combined Charging System (CCS). Более того, BMW Group, Daimler AG, Ford Motor Company, Volkswagen Group вместе займутся развитием сети сверхбыстрых высоковольтных зарядных станций на основных европейских магистралях. Именно невозможность передвигаться на большие расстояния является наиболее уязвимым местом электромобилей и до сих пор ограничивает их ареал мегаполисами.

Для начала установят 400 станций. Они смогут заряжать электромобили как в медленном режиме, переменным током мощностью 43 киловатта, так и в быстром, постоянным током мощностью до 350 киловатт (кабель с разъемом Combo2). Совмещение двух способов в одной вилке придает этой системе особую привлекательность, поскольку оставляет потребителю выбор. «Ударное» скоростное заряжание сильно изнашивает батарею.

Однако и среди автомобилестроителей нашлась своя Apple, а именно Tesla Motors, продвигающая собственные зарядные терминалы Tesla Supercharger. Но оказалось, что хваленые устройства не столь быстры, как CCS (50% заряда за 20 минут, 80% — за 40 минут, 100% — за 75 минут против 15–20 минут у CCS). Да и создать сеть в одиночку оказалось непосильной задачей. По всем США у Tesla сегодня не более 30 «зарядок». Похоже, Илон Маск сдался, раз согласился войти в европейскую систему SHARIN, продвигающую стандарт CCS.

В любом случае, владельцам электромобилей придется пересмотреть модель поведения в дальних путешествиях: дробить маршрут на короткие отрезки и чем-то занимать себя, пока машина будет заряжаться. Из идей можно предложить прием пищи, сон, посещение Диснейленда. Либо брать в прокат надежный и безотказный автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, на заправку которого уходит времени ровно столько, сколько требуется, чтобы сбегать в туалет.

2. Управлять светофорами

Пока Собянин с Ликсутовым всячески выживают автомобилистов из Москвы, европейцы внедряют гибкое управление транспортными потоками. В основе — постоянное взаимодействие между транспортным средством и уличной (дорожной) инфраструктурой (такие системы принято обозначать V2I, V2X, Car2X). Городской — уличной — сети уделяется повышенное внимание. Сегодня 64% всех автомобильных поездок в Европе — городские. Причем к 2050 году нагрузка на улицы европейских городов утроится — прогнозируют, к этому времени более двух третей населения планеты будет проживать в городах.

Правильная организация движения здесь чрезвычайно важна, поскольку больше всего вредных веществ выбрасывается автомобилями в атмосферу во время остановок на светофорах и в заторах. Подвижки в этом направлении делались давно — достаточно вспомнить московскую «зеленую волну», так, впрочем, толком и не работавшую. У современных систем, таких как Sitraffic компании Siemens, больше шансов. Они способны подстраиваться под нарастающие потоки и учитывать текущие изменения обстановки. Скажем, где-то произошла авария, ведутся дорожные работы или загорелось соседнее здание, и пожарные машины перегородили проезд — Sitraffic перенаправит транспорт.

Принцип действия Sitraffic до невозможности прост: светофоры всегда дают зеленый сигнал тому, у кого приоритет. Для начала власти таких немецких городков, как Бёблинген, Битигхейм, Хейлброн, Шпеер, обеспечили приоритет городским автобусам и автомобилям экстренных служб. Их оснастили передатчиками сигналов GPS и GPRS, позволяющими предельно точно вычислять их местоположение. Данные обрабатываются единой системой управления уличным движением. Едва автобус или, скажем, пожарная машина приближается к перекрестку, им загорается зеленый. Происходит это практически без стрессов для остальных участников движения — без истошного завывания сирен, без резких торможений и лихорадочного освобождения пути. Автобусы в Бёблингене отныне ходят с точностью германских железных дорог.

Личный транспорт сможет стать полноправной частью этой системы. Хватило бы быстродействия Wi-Fi. Каждый водитель будет получать подсказки вроде «держите 50 км/ч, чтобы попасть в "зеленую волну"» или «сбавьте скорость, впереди скоро загорится красный». Компания Audi уже опробовала новшество в Лас-Вегасе под девизом Time-to-Green. В перспективе автомобили смогут выполнять эти указания без вмешательства водителя. Тогда и впрямь кому-то покажется, что он повелевает светофорами.

О том, как подходят к решению транспортных проблем в Москве, можно прочесть здесь. И про похожие автобусы, но уже в Бёблингене — здесь.

3. Вкалывать, как роботы

Гостей на автомобильных заводах ведут показывать промышленные роботы. Высокая автоматизация производства — показатель технического уровня. Но не только. Еще и замена дефицитной рабочей силы. По оценке профессора Клауса Циммермана, президента берлинского экономического института DIW, для поддержания экономики Германии на должном уровне в среднесрочной перспективе требуются 500 000 дополнительных рабочих рук ежегодно. А нас еще удивляет, почему фрау Меркель так благоволит иммигрантам! Однако роботы не панацея — пока они способны выполнять только определенные операции на строго отведенных для этого участках. Эти участки ограждены, доступ туда людям запрещен — не дай бог попасть под манипулятор!

А что, если... В полном соответствии с законами робототехники Айзека Азимова специалисты Германского исследовательского центра искусственного интеллекта (DFKI) и Volkswagen Group проектируют роботов, способных трудиться рядом с  человеком, в одной связке. На заводах Volkswagen и Audi выделены экспериментальные производственные участки, где опробируют технологии будущего. Роботов учат не просто выполнять запрограммированные операции, но и учитывать темп работы человека. И робот ни в коем случае не должен задеть работающего рядом. Речь идет в том числе и о компактных роботах, способных перемещаться по цеху вместе с рабочим по мере выполнения операции. Кроме того, такие компании, как германская Festo, создают биомеханические системы — экзоскелеты, облегчающие труд человека в неудобных позах. По-прежнему останутся задачи, непосильные для роботов, однако уже сконструированы манипуляторы с мягкими захватами — это позволит привлечь механизмы к операциям, требующим особой деликатности. Например, к установке хромированных деталей.

И все чаще при конструировании подобных систем разработчики оглядываются на природу. И все больше происходящее напоминает сюжет культового фильма Terminator 2: Judgment Day:

4. Печатать непечатное

Новым способом изготовления автомобилей станет объемная печать (3D-printing). Эта технология давно используется для прототипирования. В каждом концепт-каре немало напечатанных частей. Детали любой сложности можно выпекать лазером из порошка или из фотополимерной жидкости, наращивать послойным наплавлением, и еще рядом способов. Один из пионеров техники, бельгийская компания Materialise, для убедительности однажды напечатала в натуральную величину макет механической коробки передач — с вращающимися валами и шестернями, — зацело, без единого соединения. Напечатанные детали до недавнего времени были не способны выдерживать большие механические нагрузки. Теперь могут. В частности, компания Lamborghini использует 3D-принтеры Stratasys для изготовления как моделей, так и готовых деталей для суперкаров.

Напечатаны и детали лунохода Audi Lunar quattro. Два таких аппарата запустят в космос на ракете Falcon 5 в конце 2017 года. Компания Audi помогла энтузиастам из берлинской группы Part-Time Scientists в ответственной миссии колонизации нашего естественного спутника. Берлинцы и еще 15 команд претендуют на приз Google XPRIZE (1-е место — $20 млн, 2-е место — $5 млн и поощрительный приз $5 млн). Первый приз достанется той команде, чей луноход первым высадится на Луну, проедет по ее поверхности не меньше 500 метров и передаст оттуда фото и видео высокой четкости. Команда Part-Time Scientists намерена прилуниться в долине Таурус-Литтров, где в 1972 году побывала команда «Аполлона-17». Где-то там американцы оставили свой Lunar Roving Vehicle. Таким образом, возникает вероятность первого в истории космического ДТП.

Объемная печать помогла снизить массу Audi Lunar quattro с 38 до 30 кг. Для сравнения: советский «Луноход-1» весил 756 кг, а американский Lunar Roving Vehicle — 210 кг. И эту тележку для супермаркета запустят на Луну? Может, после этого на Земле автомобили покупать будут лучше?

5. Нести свет

Матричные светодиодные фары уже не новость: распределением их светового пучка управляет микропроцессор. Фары больше не слепят водителей встречных и попутных машин, приглушают блеск мокрой дороги, высвечивают дорожные знаки и «заглядывают за поворот», сверяясь с GPS-картой местности. Поставщики наперегонки кинулись множить число светодиодов в фарах. Пока лидерство удерживает германская компания Hella — в ее фаре для Mercedes-Benz E-класса (W213) целых 84 светодиода. И то не предел. Концерн Daimler AG совместно с американской компанией Texas Instruments построил прототип Mercedes-Benz с 8192 светодиодами головного света, распределенными по четырем матрицам в каждой фаре. Примечательна роль в проекте Texas Instruments — старейшего поставщика электроники Пентагону, компании, первой начавшей производство транзисторных приемников и родоначальницы технологии Digital Light Processing — пространственных модуляторов света. Светодиоды ничто без DLP и тем более без микрочипов DMD (Digital Micromirrors Devices) — оптических микромашин, крошечных (13,7 х 13,7 микрона) зеркал, способных при подаче тока отклоняться на 12 градусов в одну или другую сторону. В каждой фаре экспериментального «мерседеса» — по миллиону микрозеркал! С их помощью перед автомобилем формируется световое пятно любой, самой затейливой формы — ее высчитывает борткомпьютер по показаниям датчиков, на основании определенного алгоритма. Микрозеркала переключаются настолько быстро, что создается впечатление плавно меняющегося светового пятна.

Данная технология уже применяется в проекционных телевизорах высокой четкости, в объемной печати и наверняка где-то в военной области (подробности неизвестны). По сути, можно говорить о передаче света в виде единиц информации — пикселов или даже вокселов (volumetric pixels), поскольку становится возможным формирование перед автомобилем трехмерных световых проекций. Пока, например, инженеры из Daimler AG научили рисовать световую «зебру» перед пешеходом, сигнализируя ему таким образом, что он замечен, автомобиль затормозил и можно безопасно переходить дорогу. Как это работает, можно посмотреть здесь:

И, в особенности, тут:

...после чего вообще уже ничего не нужно комментировать. Возможно, в будущем отпадет нужда вести видеосъемку поездки: сами фары смогут снимать HD-видео передвижения автомобиля.

6. Припасть к природе

Из анализа эволюции автомобилей можно сделать вывод, что основной задачей в наши дни является сокращение нагрузки на окружающую среду. Применение биоразлагаемых материалов и вторичная переработка, уменьшение вредных выбросов и увеличение эффективности силовых агрегатов, оптимизация транспортных потоков и снижение шумности... Сигналы индустрия посылает своеобразные.

Швейцарский энтузиаст транспортных средств Франк Риндеркнехт, основатель компании Rinspeed, показал автономный электромобиль Oasis, в салоне которого разбит миниатюрный цветник. Риндеркнехт — мастер автомобильного эпатажа. Хотя не знает ли он про наше автомобильное будущее нечто такое, что остальным неведомо? У нас, возможно, просто еще не было случая задуматься об этом. А когда начнешь разбираться... Цветочки же не просто радуют глаз. Они — подтверждение существования в салоне автомобиля определенного микроклимата. Температура, влажность, инсоляция. Что если поглощать избыточную влагу, не откручивая на максимум климат-контроль, а отдавая ее растениям? В свою очередь, лаская взор, цветы помогают сглаживать стрессы, коих еще немало в пути...

Озонирование поступающего в салон воздуха и изготовление внутренних панелей салона из конопли уже освоено. Природную тему развивает крохотный берлинский стартап Sono Motors, собирающий деньги на свой электромобиль Sion через  краудфандинговую систему Indiegogo. В будущей машине (пока ее не существует даже в макете) предполагается использовать лишайник Cladonia rangiferina в качестве естественного биофильтра системы отопления и вентиляции салона. Кладония оленья широко распространена в северных широтах, крайне неприхотлива и весьма далека от занесения в какую-либо Красную Книгу. Этот лишайник способен также регулировать влажность в салоне: при повышенной — впитывать влагу, при пониженной — отдавать в воздух. Заодно лишайник поглощает шумы.

Кроме того, основным источником энергии для Sono Sion предлагается использовать... солнечную. 349 солнечных батарей нового типа, с защитным покрытием из прозрачного полимера, покрывают 7,5 м2 поверхности кузова. Разработано две модификации электромобиля: Urban с отдачей 14,4 кВт.ч и Extender с отдачей 30 кВт.ч. В первом случае запас хода Sion без подзарядки 120 км, во втором — 250. Но, главное, около тридцати километров сверх того Sion сможет проехать исключительно на солнечной энергии! За полчаса на солнцепеке Sion восстанавливает 80% своего заряда. Он заряжается даже в тени, отраженным светом — солнечными батареями покрыты все части кузова. Помимо поездок, Sion можно использовать и как источник энергии в хозяйстве.

7. Пустить на самотек

На гаражном уровне, под пиво — до недавнего времени устройство и принцип действия автомобиля худо-бедно поддавались осмыслению. Средство передвижения 2021 года уже не по зубам. Все эти облачные технологии, открытые модульные архитектуры, интернет вещей, киберфизика, индустрия 4.0... Возможности экспериментального Rinspeed Oasis простираются далеко за пределы наших представлений об эксплуатации личного транспортного средства. Что бы сейчас ни приходило на ум, все становится доступной реальностью. Например, Oasis в состоянии самостоятельно (вообще без присутствия хозяина внутри!) сгонять за пиццей — там, куда он подрулит в назначенное время, уже будет ждать «Маргерита» или «Наполитана» с пылу с жару, а пекарь получит индивидуальный код доступа к багажнику.

К 2025 году, по мнению Boston Consulting Group, по дорогам планеты будут бегать 12 миллионов беспилотных транспортных средств. Но уже сегодня то, что американским министерством транспорта (NHTSA) определено как высокоавтоматизированное средство передвижения (HAV) становится кошмарным сном законодателей. Очевидно, что «хайви» точно не впишутся в действующие Federal Motor Vehicle Safety Standards (FMVSS). Важно также определить границы ответственности в том случае, когда, например, такой автомобиль без участия своего хозяина совершит ДТП. Тем более что 14 февраля 2016 года статистика аварий «беспилотников» открыта: друг друга не поняли «гуглмобиль» и рейсовый автобус. И поводы для неразберихи, похоже, только множатся.

Для начала разделили «хайви» на 5 уровней. Наиболее автоматизированные, что с 3-го по 5-й уровень, обязали следить за состоянием водителя. Вдруг тот решил вздремнуть, пока «беспилотник» несется по автостраде? Это вопрос безопасности движения. Но как быть с приватностью? Впрочем, и без того, для надежного функционирования беспилотного автомобиля, через него нужно прокачивать такой массив информации, что мало не покажется (примерно 25 Гб/ч). Что означает, самое малое, что этой информацией предстоит делиться. И, значит, данные могут быть накоплены и использованы в дальнейшем. Кем? С какой целью? Что говорить, если даже в современном автомобиле специалисты известного разработчика электроники Hardon (недавно куплен компанией Samsung Electronics) насчитали 16 потенциальных лазеек для хакерских атак!

Уже сама мысль о добровольном отказе от конфиденциальности (а иначе автономная транспортная сеть попросту не заработает) для западной цивилизации равнозначна отказу от хиджабов для женщин Востока. Однако механизм уже запущен. Перспективы настолько радужны, что вряд ли процессу дадут обратный ход. Согласно выводам исследовательского центра Policy Network, к 2050 году автономные транспортные средства принесут европейской экономике 17 триллионов евро. В результате ВВП Евросоюза вырастет на 5,3%.

Как в этой ситуации вести себя простому индивиду? Он-то не изменился! Пиво и гаражные приятели уже не выручат. Меж тем понимание — это вопрос доверия. На пути прогресса цивилизация, похоже, об этом забыла.