第1章 创建新的汽车DNA
今天汽车的外形源自发动机(防护罩下)的排量以及其前身——马车和货车的自然衍变，这种构造使得19世纪真正的马力车向20世纪的机动车转变。
在21世纪，我们将看到汽车从机械驱动进一步向电力驱动转变。由于汽车越来越多地采用电动机驱动和电力供能，一种全新的汽车设计变革出现了。图1-1所示的电动滑板即可以成为一个有力的佐证。
在安装了无线互联和智能系统之后，未来的汽车可以自动驾驶，并且具有优良的冲撞避免陛能。这不是科幻片，但是有力证明了将来的技术会在缩小体积和降低成本方面卓有成效。它将提供更多的想象空间，去精简和重新设计汽车结构和内部设施。这些变革所产生的新的汽车DNA使汽车设计进入了一个全新的时代。它将延伸设计可能性的空间，这是前所未有的。
汽车及其DNA的演变
尽管早在15世纪达·芬奇就提出了机动化的构想，但第一辆真正无需人畜推拉的汽车直到1769年才发明出来，当时法国工程师尼古拉斯·约瑟夫·居纽(Nicolas-Joseph Cugnot)为法国军队制造了一辆带蒸汽发动机的连发射炮车。一年以后，他制造了第一辆使用蒸汽机作为动力驱动车辆的三轮车，可乘坐四人。这一创举掀开了尝试的序幕，然而直到50年以后，全世界的工程师、机械学家和制造工人才开始思考发明“不用马拉的车”。
在今天看来，汽车创新受到了全世界的重视，但是一开始它绝不是如此受关注的。有各种各样的动力装置——包括蒸汽机、电动机、蓄电池以及内燃机，人们甚至不清楚车辆是两轮、三轮还是四轮的。
早期的汽车发明家比较偏好蒸汽机，因为它的技术比较简单，并且在工业行业中的应用已有100多年的历史了。然而，第一辆“蒸汽车”有着明显的缺点。从汽车发动到蒸汽驱动需要花费30～45分钟，而且仅行驶30英里就不得不补充水。尽管锅炉闪蒸和排气冷凝器最终克服了这些缺点，但这些创新因出现太晚而不足以拯救靠蒸汽机驱动的汽车时代。
电动机和蓄电池最先为这种演变带来了好处。第一辆电动车由苏格兰的罗伯特·安德森(Robert Anderson)、荷兰的斯布朗达思·斯特拉廷赫(Sibrandus Sgatingh)和克里斯托弗·贝克(Christopher Becker)制造于19世纪30年代。法国物理学家加斯顿·普朗特(Gaston Plante)和卡米尔·福尔(Camille Faure)通过增加蓄电池储存容量实现了意义非凡的突破，并最终使蓄电池电动车在法国得以走向大规模商品化，而这种电动车的商品化在英国开始于19世纪80年代，在美国则始于19世纪90年代。蓄电池电动车辆噪音低、能源洁净、操作简单，但是蓄电池充电时间长，替换成本昂贵，且行驶范围有限。因此，蓄电池电动车和蒸汽车一样，只能成为“城市”汽车。
内燃机(ICE)是第三种可供选择的动力装置，它既有优点也有缺点。早期的支持者认为这些发动机具有出色的动力性能、更佳的行驶速度、更长的行驶里程。但是它们也有操作复杂、噪音大，而且会污染环境的缺点。它们要求采用危险的手摇曲柄启动，需要齿轮传动装置将发动机的动力传送到动力传动系统，使用易燃的燃油，并排放出难闻的气体。顶着这些问题的压力，发明者继续在探索的道路上前行。1885年，工程师卡尔·奔驰在德国发明并制造了在今天被公认为是第一辆以汽油为燃料的三轮驱动汽车，并申请了产品专利。很快，类似车型在欧美国家普及开来。
由于第一辆汽车存在的缺陷，在20世纪之交，审查委员会仍然反对动力装置系统是机动化运输的最佳解决方案的议案。内燃机得到了工程界的支持，但是美国制造的大部分汽车仍然是蓄电池供电汽车或蒸汽车。 P15-17
车联网将彻底改变人类出行模式，重新定义汽车的DNA。实现车联网技术的未来城市交通将告别红绿灯、拥堵、交通事故、停车难等一系列问题，实现自动驾驶，从而使驾驶者可以充分享受路途中的无线社交网络。
——甘文维 通用汽车中国公司总裁兼总经理
《“未来车”世纪》充满了振奋人心的力量，对能源体系、都市生活方式、数字化连接以及尖端汽车制造技术都做了极有见地的分析，使它足以比肩大师级的城市规划家。本书不仅吸引并激发了汽车和设计方面专家的创造热情，同时也赚足了对可持续发展感兴趣的人的眼球。
——杰弗瑞·萨克斯 联合国秘书长潘基文的特别顾问，哥伦比亚大学地球研究协会主任
到2025年，全世界80亿人口中超过60％的人口将生活在城市。人口向城市迁移的原因是因为在某些地方，城市化是一种逃离，让人们远离贫瘠的土壤、战争、贫穷以及其他自然和人为的灾难。而在更多的地方，城市化是全球化带来的新经济机遇及挑战的结果。新的组织和管理交通运输及城市发展的方式将为我们带来更美好的城市生活。这种城市人口和财富的集中以及人们对生态环境和地球能源储量的重视，引发了对21世纪汽车革命的需求。
过多的汽车和拥堵的停车场使城市的运输系统显得更缺乏安全、便利和舒适性。而且它们还会制造超过地球生态系统消化能力的废气——包括温室气体和全球变暖效应，从而对地球生态系统造成无可挽回的破坏。
本书认为，汽车革命可成为解决这些问题的有力措施之一。在维持甚至是提高城市个人移动的便利和舒适水平的同时，我们所介绍的新型汽车和个人都市移动系统可保证降低移动系统对整体能源和材料的要求；促使不可再生能源向清洁、可再生能源转变；降低尾气排放；提高能源安全效果；普遍提高都市生活质量。这些汽车也以其娱乐性、时尚性和经济性而对消费者充满了诱惑力。有一点是很关键的：只有获得了大多数消费者的认可，汽车革命和移动系统才会对我们需要的都市持续发展创造巨大的效益，为汽车行业注入无限生机，并有助于为未来营造一个洁净、绿色的经济体系。
在发展的第一个百年里，汽车不仅仅为运输行业带来里程碑意义上的变革，它更使我们的社会发生翻天覆地的变化。在第二个百年里，正如我们不断改造汽车以适应社会发展的需求，它们继续推动未来社会的发展。通过电气化系统和无线互联，我们将可能创造出适合城市居民的“城市汽车”，适合青年人和老年人驾驶的自主驾驶汽车，以及大大降低能源消耗并解决汽车带来的环境污染、安全度降低和交通拥堵问题的洁净、高效的汽车。新的DNA将使我们的汽车变成运输、能源、信息和社交网络上彼此联系的一个节点，带来新的商业机会和契机，刺激全球持续性的经济发展。
正如数字化革命一样，处于急速发展阶段的个人交通工具革命将通过一系列新兴技术的融合实现，而不是仅依靠某单一技术解决方案。而且，如同因特网不会给某个个人计算机制造商优于另外的某个制造商的机会而是使所有计算机联合起来发挥其多方面的功能一样，这个道理同样适用于我们未来的交通移动系统。这个系统所包含的汽车新的DNA将使驾驶具有更多现实意义、更富有乐趣也使每个人收获更多。
为了应对能源的可持续性、二氧化碳减排和城市化进程的全球性挑战，汽车工业正处于革新时期。汽车和智能交通系统将成为未来城市交通的关键要素。汽车工业通过全新的DNA基因正在重塑汽车，使之更节油、更具有可持续性、更安全，而且更具驾驶乐趣。我们未来的汽车将采用电气化平台和车联网技术，实现汽车之间的“对话”，最终实现自动驾驶的全新城市个人交通概念。
田娼
一个多世纪以来，汽车为城市——这个世界大多数人口居住、工作、游乐、从事社交和文化生活的地方的居民出行提供了自由。它使人们享受到了城市便利的设施所带来的舒适生活，它是多数人的一个梦想，而且它在美国和其他经济共同体中扮演着重要角色。但是现在，它需要彻底革命。
在一个复杂的共同进化进程中，汽车工艺、设计解决方案、能源供给系统、街道和道路基础设施、都市陆地使用模式、经济利好、政府政策各方面的相互依赖关系十分明显，汽车行业的问题已经成为城市面临的迫切需要解决的问题之一。当前的城市为了保持长期的生机和舒适性，已消耗了地球上太多的不可再生能源，而且这种能源的供给线路十分不安全且不稳定。过多的汽车和拥堵的停车场使城市的运输系统显得更缺乏安全性、便利性和舒适性，而且它们还会制造超过地球生态系统消化能力的废气，从而对地球生态系统造成无可挽回的破坏。我们认为，汽车革命可成为解决这些问题的有力措施之一。在维持甚至是提高城市个人移动的便利性和舒适水平的同时，我们所介绍的新型汽车和个人都市移动系统可保证降低移动系统对整体能源和材料的要求；促使不可回收能源向清洁、可回收能源转变；降低尾气排放；提高能源安全效果；普遍提高都市生活质量。
这些汽车也以其娱乐性、时尚性和经济性而对消费者充满了诱惑力。有一点是很关键的：只有获得了大多数消费者的认可，汽车革命和移动系统才会对我们需要的都市持续发展创造巨大的效益，为汽车行业注入无限生机，并有助于为未来营造一个洁净、绿色的经济体系。
可持续性个人交通工具
汽车满足了我们的出行和人际交往需求。自从我们的祖先大约在10万年前离开非洲大陆，迁移到世界各地之后，个人交通就被公认为一项基本的人类需求。人类开始不停地撰写关于移居、迁徙以及创造从一处转移至另一处的运输工具的历史。
从原始部落到现代文明城市，从深山洞穴到钢筋水泥的摩天大楼，从双腿步行到以马车代步，从穿鞋走路到享受汽车带来的快捷、舒适，人类一直在通过提高迁移率以及获取多种资源来实现人口和财富的增长。车轮的发明促使了人力牵引和畜力牵引马车的产生，马匹的人工驯化扩展了旅行者的出行范围。马匹一直是主要的运输工具，直到100多年前被大量生产的汽车取代，才逐渐淡出历史舞台。
就在汽车运输神奇般地促进了个人交通的便利，并实现我们对城市增长和繁荣的热望的同时，它也产生了棘手的负面影响。自由的释放和商业兴旺是显而易见的，同时还产生了更多的工作机会、更频繁的货物和服务交易以及更便捷和安全的个人出行。我们可以带着需要的物品随心地在某个时候出发去我们向往的目的地。然而，随之而来的负面影响也是明显的，并且有不断增长的趋势。在实现了个人交通便捷的同时，我们也损坏了自身赖以生存的自然环境，消耗了自然资源，在交通中浪费了时间，在冲撞事故中伤害了彼此，同时拉大了贫富差距。这些负面影响的延伸，是当今日益紧迫的运输系统可持续发展的问题。幸运的是，快速完善的集成技术保证在实现更大的自由化的同时减少(在某些情况下甚至是消除)这些不利影响。本书全面展望了以实现这种保证为前提的汽车的未来以及个人都市移动交通工具。
以数据说明事实最有影响力，也最令人震惊。
地球总人口超过了67亿，超过一半的人居住在城市里。据统计，在26个城市里的居住人口超过了1 000万。这1 000万人口拥有850万辆小汽车和载重汽车，几乎全部由内燃机驱动并以石油做能源。这些汽车首尾相接连在一起，可绕行地球近100圈——然而，这个数据也说明我们每8个人中仅有一个人拥有一辆汽车。 在美国，85％的个人出行是通过汽车来实现的。美国人每年总消耗燃油1 800亿加仑，分别由17万个加油站分配和供给。而且，可以预计在这个新兴市场上，汽车的销量还会持续增长。在每年3％的销售增长率下，中国汽车总数有望在2030年超过美国。随着印度经济的增长，它随时准备成为第二个“中国”。
从世界范围来讲，全球汽车行驶一天要消耗1 800万桶油；每年汽车排放的二氧化碳达27亿吨；每年道路交通事故要夺走120万条生命。在人口密集的城市中心，车速可能远低于10英里／小时。
到了我们需要认真考虑个人交通移动工具与汽车运输带来的经济繁荣之间的平衡关系，以缓解其负面影响的时候了吗？或者，我们能充分利用2l世纪的集成技术和新的设计方式以有效消除这些负面影响，从而拥有更多出行和社交自由吗？本书将告诉你结论。它将四种观点有机结合起来，对可持续性汽车的未来充满信心，甚至是在人口超过100万的大城市也一样。尽管某些观点并不是最近才提出来的，我们仍然相信现在有必要——并且是完全可行的，进行技术大融合，迎接个人交通革命的到来。
四种构想
第一种构想是采用新的汽车DNA以改变当前汽车的基本设计原理。如表0-1进行的简单总体介绍，今天的小车和载重汽车的动力来自内燃机，燃料是石油，通过电气机械方式人工控制，并且彼此独立运行。事实上，它们基本上与一个多世纪以前卡尔·奔驰、兰塞姆·奥尔兹(Ransom Olds)、亨利·福特生产的汽车具有相同的“组成基因”。
新的汽车DNA包括电力驱动和汽车联网技术的“联姻”，其最显著特点是电力驱动，使用电动机作为动力，采用电气能源(及其亲密伙伴氢能源)作为燃料，并采用电子自动控制方式。电动汽车包括蓄电池电动车、增程型电动车以及燃料电池电动车。这三种类型的电动车将在未来的生活中发挥重要作用，并与现在大家所熟识的采用增加蓄电池和电动机以提高机动能效的混合动力车有所不同。
新的汽车DNA使得汽车可通过道路基本设施和路旁辅助设备实现无线互联。在采用GPS定位技术和大容量信息的数字地图之后，“智能汽车”能精确知道自己与周围环境的相对关系。即使凭借今天的技术条件，车对车(V2V)通信和GPS技术也能帮我们确定一米之内两辆车的距离，并预计20毫秒之后这两辆车的位置。充分利用这种技术将使汽车实现自动驾驶并避免冲撞。这将导致对车辆碰撞防护要求降低，意味着汽车可以变得更趋于轻型化、更适合于电动方式，并能刺激个人交通工具对可再生能源的采用。这也意味着汽车驾驶能带来更多乐趣，并能充分表达情绪和障显个性。
第二种构想——移动互联网。移动互联网和汽车的关系类似于计算机和互联网之间的关系，它使得汽车可以实时共享海量信息和信息定位数据，其结果是优化了交通管理，减少了出行所费时间，提高了出行计划性。如同今天的因特网服务器管理着超大容量电子邮件系统一样，移动互联网服务器将处理汽车流量的巨大信息，这将使汽车并入到新兴的“车联网”中。汽车将成为移动网络上的一个节点。
移动互联网也允许驾驶者之间实现信息共享和保持人际、社交和商业网络之间的无缝连接，车内的非驾驶人员很快也会做到这一点。当汽车在自动驾驶时，驾驶员可以做他们想做的事情，而且非常安全，因为他们不会因为“驾驶而分散注意力”。
汽车新的DNA和移动互联网结合，使得21世纪的个人都市移动系统诞生了，其可应用范围为城市和小镇。专门设计用于城市的小型汽车占据空间更少，排放的二氧化碳尾气也更少，并且购买价格和维护费用比现在的汽车要低廉得多。稍后我们将介绍两种新的基于汽车新：DNA的创新型汽车。这些汽车主要来自麻省理工学院(MIT)和通用汽车公司共同研究和实验的成果，是几款设计新颖、外观时尚的新型汽车，这些新型电动车可以实现无线互联、自动驾驶，并能避免车辆间的冲撞。它们质量轻巧、占空间少且能效高，可提供全天候保护，驾驶舒适，并允许驾驶者轻松驾驭社交活动。它们是处于不断改进中的研究成果，而不是设计完善、品质一流的产品，但是它们确实证明了这种设计思路的可行性。这一点将在第4章中阐述。
第三种构想是使用智能洁净的能源。这产生于电动车、节能大楼和智能节约型电网的无缝连接所创建的布局合理、响应迅捷的能源系统。这种系统将对供电方式多样化以及电力能源的再回收(间歇性的)起到支持作用。另外，因为电力能源和氢能源可以互相代替，而氢能源的储集密度比蓄电池高，智能能源系统将使蓄电池能源和燃料电池达到最优混合，以保证汽车对电能的稳定使用。这要求系统可以在需要的时候精确调配少量能源到需要的地方。
最后一个构想是建立电力能源系统、道路交通、停车场和车辆的电子化控制动态定价市场。这些市场目前还不成熟，但是稳态和动态连接有助于实现这个趋势。它们依赖于无处不在的计量和检测，充分利用强有力的计算支持后端，提供价格指示以及控制供需的刺激手段，并带动城市的可持续性的生活模式。
变革构想的融合
依次来看，这四种构想的任何一种都可以为个人和社会带来明显的利益。它们可以在不同程度上独立实现，不过将这四种构想融合在一起才能带来最理想的效果，它们可能显著改变城市个人移动模式。为了说明这四种构想同时实现所产生的效果，第8章探讨了它们对聚集地球最多人口并将在2030年拥有世界80％财富的城市(据联合国统计)的综合影响。城市对人们将保持持久吸引力，因为它们具备便利设施，能提供各种机会。然而，它们也是遭受汽车所带来的能源消耗、环境污染、安全度降低、交通拥堵、布局不合理等负面影响最严重的地方。
这四种构想充分融合以后，所带来的变革一定会带给我们更多自由，并促进经济增长和社会繁荣。同时消除许多(如果不是全部)今天的汽车运输系统所产生的不利影响。图0-1简要说明了这种变革对目前汽车行业问题的改善。
这些构想的基础——使能技术才刚刚完善起来，并开始与其他技术融合，这为大规模的综合应用提供了必要条件。我们面临着前所未有的从根本上改变汽车行业和个人移动系统的良机，这不仅仅是小步伐的推动，而是将战胜目前面临的紧迫的可持续性问题。
构想的实现
第9章讨论了要实现这种变革所要做的事情。网络的成功普及证明，大规模的移动互联网以及多样化的产品和商务的集成是可实现的，而且从这个例子中可以学习到许多有益的经验。
在市场“据点”里已经对这几种必要的推动技术进行了测试。其他的技术还需要据点测试，所有技术都必须加以完善以达到市场“转折点”。因为汽车、能源基础设施、通信基础设施和政府部门之间的相互依存关系，调整刺激手段、确定股东合并形式以及使未来个人都市移动系统的大众化构想得到广泛认可将是必要的。这种大众化构想必须围绕“系统中的系统”模式建立，使用公认的系统接口启动标准，增加每位用户的系统使用价值，继续推动投资增长和加快系统完善。人们将需要新的公私合作形式以及新的商业模式，以取得这种变革所隐含的公私价值，并实现风险共担、利润共享。最后，我们必须激发公众的想象力，鲜明再现风险和机会，获取政治上的支持并刺激消费者需求。
第一步包括对试点项目进行开发以及严谨的设想。它必须具有一定规模，达到一定投资水平并促使这些想法的整体实现。这些项目将证明汽车变革和个人都市移动系统的现实意义，以图解方式解说实际的日常操作和实验结果，并提供必要的实验和测试机会，通过进行大规模数据收集和分析，获得详细的向更大规模迈进所需要的经验和知识。
实现我们心中所想还需要一段漫长而困难的路程，但结果也可能是创造更适宜居住的、更有发展前途的城市，实现以洁净、绿色能源技术为基础的经济增长，以及为子孙后代创建一个更繁荣的社会并带来更多自由。
我们今天驾驶的汽车与一百多年前的TS型轿车和五十年前的带尾翼轿车遵循了相同的基本设计原理。21世纪的轿车仍然是为满足20世纪的用途而设计的。它们非常适合于以高速将多名乘客经过漫长的路程运送到目的地，但是却不能为个人在都市——也就是世界上大多数人口生活的地方的交通提供足够的便利。威廉姆·密切尔和两位工业专家对汽车进行了构想，充满激情地描绘了未来的汽车，它们的优点是环保、智能、沟通便利以及将乐趣融合在驾驶中，带来前所未有的舒适体验。他们提出了四个主要观点，论证了这种汽车的可行性及对时代的顺应性。
如果汽车完全可以自动驾驶；如果汽车没有发动机，没有脚踏板，可以任意折叠；如果从汽车四周都可以随意上下车……颠覆你对汽车的所有认识，人类代步工具的有一次革命。
本书描绘了即将来临的令人心潮澎湃的愿景……结合了他们娴熟的项目专业知识、设计技能和实际经验，创造了一个令人无限憧憬的崭新的都市运输系统，这个系统对21世纪城市的健康、多产、安全和持续环境发展是不可缺少的。
