Yeniden kullanılabilir roketlerimiz var, ama neden uçan arabalarımız yok? Senin için "Rodney Brooks" kuralı
Lei Feng.com AI teknolojisi yorumu: Elektrikli arabalar ve yeniden kullanılabilir roketler yapmak kolay olabilir.Aksine, nükleer füzyon reaktörleri, uçan arabalar, kendi kendine giden arabalar veya hiper döngü sistemleri inşa etmek çok zordur. İdeal teknolojik ilerleme ve gerçek teknolojik ürünler hakkında alay konusu bile gördük: "Uçan araba sözü verilmişti ve bunun yerine elde ettiğimiz şey 140 karakterdi" (iyi bir gelecek teknolojisinin uçan bir araba olması gerektiğini söylüyor, ama gerçekte Olan şu ki, bir tweet 140 kelimeyi geçemez.)
Elektrikli arabalar gerçeğe dönüştü, otonom sürüş henüz gerçekleşmedi; roket geri dönüşümü gerçeğe dönüştü ve uçan arabalar henüz gerçekleşmedi; anlık mesajlaşma araçlarıyla her an metin, resim ve video göndermek gerçeğe dönüştü ve günlük hayatınıza yardımcı olabilecek AR gözlükleri yok. Onların arasındaki fark ne? Stanford Üniversitesi'nde profesör ve tanınmış bir Amerikalı robot üretim uzmanı olan Rodney Brooks, görüşlerini konuşmak için çevrimiçi IEEE Spectrum dergisinde geçtiğimiz günlerde bir makale yayınladı. Leifeng.com AI Technology Review aşağıdaki gibi derlenmiştir.
Karmaşık olmayan temel cevap
Kısacası bu sorunun cevabı: deneyimdir. Teorik olasılık ile pratik arasındaki fark ancak deneme yoluyla keşfedilebilir. Dolayısıyla fizikte bir şeyin uygulanabilir olduğu teorik olarak ispatlanabilse bile, laboratuvarda ispatlanmadıysa, onun gerçeğe dönüşmekten hala uzak olduğunu düşünebilirsiniz. Sadece prototiplerle kanıtlanabiliyorsa, o zaman başarıdan uzaktır. Ve eğer belirli sürümlerin sonuçları büyük ölçekte uygulandıysa ve gerekli iyileştirmelerin çoğu sürekli gelişimle elde edilebilirse, o zaman yakında başarılı olabilir. Öyle bile olsa kimse kullanmak istemezse, onu geliştiren teknik personel ne kadar hevesli olursa olsun, yavaş yavaş depoda kaybolacaktır.
Potansiyel bir teknolojiyi geliştirmeyi neyin kolaylaştırdığını veya geliştirmesini zorlaştırdığını anlamak önemlidir, çünkü bir hata yapmak akılsızca bir karar vermenize neden olabilir. Bir örnek, Fransa'da tahmini 22 milyar ABD doları maliyetle inşa edilmekte olan Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktördür. Dünyanın dört bir yanındaki hükümetler, bu zorlu çabanın başarılı olacağına ve kısa sürede ticari nükleer füzyon reaktörlerine ulaşabileceğine inanırsa ve daha sonra bu varsayım etrafında ulusal enerji stratejileri oluştururlarsa, vatandaşları sonuçta çok hayal kırıklığına uğrayabilir.
Aşağıda birkaç teknik projeden bahsedeceğim, bu projeler şu anda devam ediyor veya en azından ciddi şekilde tartışılıyor. Her durumda, bir teknolojiyi pazarlamayı kolaylaştıran veya zorlaştıran bazı özelliklere işaret edeceğim.
Aslında, bazı yerlerin çok fazla değişikliğe ihtiyacı yoktur
Elektrikli arabalar nispeten kolay bir teknolojidir çünkü otomobiller bir asırdan fazla bir süredir seri üretilmektedir. Ön camlar, silecekler, frenler, tekerlekler, lastikler, direksiyon sistemleri, yukarı ve aşağı hareket edebilen pencereler, araba koltukları, şasi vb. Tasarım ve seri imalat konusunda 100 yılı aşkın deneyime sahibiz. Ayrıca dijital iletim sistemlerinde 20 yıldan fazla üretim tecrübesine sahibiz.
Daha da önemlisi, yollar, park yerleri, güvenlik standartları, araba sigortası ve araçlar ve sürücüler için devlet izinleri dahil olmak üzere eksiksiz bir sürüş altyapısına zaten sahibiz. Bu nedenle, dizel lokomotiflerden elektrikli arabalara kadar her şeyi sıfırdan icat etmenize ve bu teknolojiyi büyük ölçekte nasıl kullanacağınızı bulmanıza gerek yok.
Elbette, uzun seyir menzili ve güçlü güvenilirliğe sahip elektrikli araçları rekabetçi bir fiyata seri olarak üretmek istiyorsanız, çok akıllı olmalısınız, iyi akülere ihtiyacınız var ve çok paranız var. Ancak yine de değiştirmeniz gerekmeyen birçok şey var. Bu alanda, birçok kişi on yıllardır ilgili bileşenlerin geliştirilmesiyle uğraşmaktadır ve ayrıca bu bileşenleri inşa etmek ve monte etmek için çok sayıda hazır uzmanlık vardır. Elektrikli araçlar yeni bir teknolojidir, ancak zor bir teknoloji değildir.
Aynı şekilde, yeniden kullanılabilir roketler kulağa devrim niteliğinde gelebilir, ancak bu alanda hala çok sayıda mevcut teknoloji var. Tüm sıvı yakıt roketleri, Wernher von Braun tarafından Hitler için inşa edilen V-2 roketinden çıkmıştır. V-2, yakıtı motorun parçalarını soğutmak için içinde dolaştıran ve atmosfer üzerinde uçabilmesi için kendi sıvı oksijeni taşıyabilen yüksek akışlı bir turboprop motora (433 kW!) Sahiptir. 76 yıl önce, V-2 ilk uçuşunu başlattı. Bundan sonra, emek yoğun bir endüstri haline gelmesine rağmen, seri üretime devam etti.
O zamandan beri dünya, bazıları yüzlerce farklı konfigürasyon tipine sahip 20'den fazla farklı sıvı yakıt roketi serisi geliştirdi. 52 yaşındaki Soyuz serisi roketin fırlatılması sırasında 20 adet sıvı yakıt itme odası yandı. Delta serisinde, Delta 4 türünün "ağır" varyantı, her biri bir önceki tek çekirdekli Delta 4 roketinin ilk aşaması olarak kullanılabilen, yan yana yerleştirilmiş üç temelde özdeş çekirdeğe sahiptir.
Rolls-Royce 1950'lerde "uçuş test cihazını" sergilediğinden beri, jet motoru iticileri kullanarak yeryüzüne yumuşak iniş teknolojisi ortaya çıktı. Önümüzdeki on yıl içinde, dikey olarak havalanabilen ve inebilen "Harrier" savaşçıları da ortaya çıktı. 1969'da, insanlı bir roket aya dikey olarak indi. 1990'larda, McDonnell Douglas, New Mexico'daki White Sands Füze Menzilinde altı kez havalanıp inen tek aşamalı Delta Clipper test roketini (DC-X olarak da bilinir) yaptı.
Bugün, SpaceX tarafından üretilen yeniden kullanılabilir Falcon roketi, fırlatma alanına dönerken veya yumuşak iniş için mavnayı kurtarırken ilk aşamayı kontrol etmek için ızgara kanatçıkları kullanıyor. Izgara kanatlarının arkasındaki teori 1950'lerde Rusya'da Sergey Belotserkovskiy tarafından önerildi. 1970'lerden bu yana, bu kanatlarla donatılmış roketler füzelerde ve güdümlü bombalarda ve ayrıca insanlı Soyuz kapsülünde kullanıldı. Acil durum kaçış sistemi.
Elektrikli araçların veya yeniden kullanılabilir roketlerin geliştirilmesinin yaratıcı, zor veya etkileyici bir şekilde yaratıcı olmadığını söylemiyorum. Bu görevler yukarıdaki noktalara ulaşmıştır, ancak, aslında hepsi başarı şansını artıran çok sayıda önceki görev ve mevcut malzeme ve iş altyapısına dayanmaktadır. Ortaya çıkabilecek birçok sorun için (tüm sorunlar olmasa da) bilinen çözümler vardır. Bu nedenle, bu bize, bu teknolojilerin teknik olarak başarılı olduğunu ve geniş ölçekte uygulanabileceğini tahmin edebileceğimiz konusunda belirli bir güven derecesi verecektir.
Başarıdan uzak, hala gidecek çok yolumuz var!
Ancak, yeni fikirlerin değerlendirilmesi zordur. Bu fikirler ilk bakışta ne kadar mantıklı görünürse görünsün, ne zaman başarılı olacaklarını veya başarılı olacaklarını bile bilmiyoruz.
Termonükleer füzyon reaktörü buna bir örnektir: Teori çok erken ortaya atıldı, ancak ilk ortaya konulduğu zamanla karşılaştırıldığında, teknolojide hala çok az ilerleme var ve gerçekleştirmeye yakın değil. Proje 1950'lerden beri geliştiriliyor ve o zamanlar, sürekli nükleer füzyonun "imkansız" olmadığını biliyorduk. Sonuçta, güneş böyle parlıyor. 66 yıl önce, "Ivy Mike" hidrojen bombasının patlamasıyla insanlık ilk kez kısa bir nükleer füzyon reaksiyonu gerçekleştirdi. Geçmişte, fütüristler, insanların öngörülebilir gelecekte elektrik üretmek için nükleer füzyonu kullanabileceklerini güvenle tahmin ettiler, ancak bu henüz başarılamadı. Bugün pek çok insanın elektrik üretmek için nükleer füzyonun ne zaman kullanılacağına dair belirli bir tahmin tarihine inanacağından şüpheleniyorum.
Sürekli nükleer füzyon elde etmek için, son derece yüksek sıcaklıktaki gazın son derece yüksek basınçlı kaplarda depolanması gerekir. Hiçbir fiziksel kap bu kadar sıcaklığa ve basınca dayanamaz. Alternatif olarak, fiziksel olmayan bir kap olarak güçlü bir manyetik alan kullanılabilir. Ve böyle bir manyetik alanın oluşturulması ve kontrol edilmesi çok zordur.Bence 50 yıl sonra bile kimse tüm mühendislik problemlerini çözmeye yakın olduğumuza inanmayacak.
Sanırım daha fazlasını söylememe gerek yok: bu gerçekten zor bir problem.
Uçan araba, yine popüler hale gelen bir başka rüya. Başlangıçta hayaliniz, kalkış yapabileceğiniz, gideceğiniz yere uçabileceğiniz, daha sonra inebileceğiniz ve son yolculuğa başlamak için yola devam edebileceğiniz açık bir alana gitmek. Uçan arabanız, yol tıkanıklığını atlamanıza ve daha hızlı bir şekilde seyretmenize olanak tanır. Bu hayal hiçbir zaman gerçekleştirilmedi, ama şimdi, bir düzineden fazla startup şirketi bu yolda yarışıyor.Geçtiğimiz on yılda, bu fikir üzerinde aktif olarak çalışan mühendislerin sayısı büyük ölçüde arttı.
Bu problemin çözülmesi zordur çünkü uçan araba tamamen farklı iki mühendislik yapısını birleştirir. Sadece birkaç bin metre yükseklikte uçabilen değil, aynı zamanda yol ve otoyol ağının geleneksel araçlara getirdiği dar alan kısıtlamalarına uyum sağlayan, aynı zamanda uçuş ve kara ulaşımının çeşitli güvenlik ve verimlilik gereksinimlerini karşılayan bir araç tasarlamak isteyen, Bu kolay değil. Bir mühendislik yapısını optimize etmek, başka bir mühendislik yapısının performansından ödün vermek anlamına gelir.
Bu nedenle, bugünkü girişimlerin önerdiği uçan arabaların yukarıda belirtilen ulaşım araçlarından tamamen farklı olması şaşırtıcı değil: Çoğu elektrikli olan noktadan noktaya uçan arabalar geliştiriyorlar.Bu uçan arabaların çalıştırılabileceği söyleniyor. Sıradan insanlar çok fazla eğitim almadan araba kullanıyor. Bu tür uçan arabaların genellikle tekerlekleri yoktur, bu da uçan arabanızın park edildiği yere başka bir yöntemle gitmeniz gerektiği anlamına gelir İniş yaptıktan sonra, başka bir yöntemle son varış noktanıza gitmeniz gerekir.
Uçan bir arabanın bu modifikasyonunun yola yansıtılması gerekmese de, başka sorunları da var: araç bir şekilde şarj edilmeli veya yakıt ikmali yapılmalıdır. Ultra hafif uçaklar olarak binaların üzerinden uçamazlar ve bu kısıtlama işe gidip gelirken kullanımlarını engelleyecektir. Amatör pilotlar neredeyse hiç eğitim almadılar, ancak yine de hava trafik kontrol kurallarına uymaları ve sigorta şirketlerinin denetimlerini geçmeleri gerekiyor.
Dahası, şimdiye kadar halka açık herhangi bir gösteri görmedik ve kimse böyle bir gösteri yaptığını iddia etmedi bile. Ayrıca, kurallar ve düzenlemeler ve ilgili sigorta henüz uygulanmamıştır. Böyle uçan bir arabanın gerçeğe dönüşmesini beklemek için henüz çok erken.
Zorluklar yaklaşıyor
İnsansız araçların en çok beklenen teknoloji olduğu söylenebilir. Bu alandaki zorluk, hiç kimsenin gerçekten böyle bir teknolojiyi denememiş olmasıdır.
Geçen yıl, bu dergide bu sayının bir yönüyle ilgili bir makale yayınladım: Otonom araçların insan davranışı üzerinde yaratabileceği beklenmedik sonuçlar ( arabalar /, bkz. "Kendi kendine giden otomobil teknolojisinde insanlarla ilgili sorunlar var", https://spectrum.ieee.org/transportation/self-driving/the-big-problem-with-selfdriving-cars-is-people). Yayaların ve diğer araçların sürücülerinin, sürücüsüz arabaları anti-sosyal davranışlar için kolay hedefler olarak görebileceklerini belirttim. Kendi kendine giden araç sahiplerinin, kendi kendine giden arabaları, kendileri üzerinden asla sıradan arabaları kullanmayacak şekilde kullanabileceklerini ve anti-sosyal davranışlarına yenik düşebileceklerini de fark ettim.
Bir diğer problem ise robotik arabaların ne zaman yeteneklerinin sınırına ulaşacağı sorusunu içeren sözde "sınır durumu". Bu sınırlamalardan bazıları gerçek uygulamadan önce bilinmemektedir. Bildiğimiz örnekler arasında arabaların yol yapım uyarıları gibi geçici işaretleri okuma ve yorumlama koşullarına sahip olması gerektiği; yasal hükümlerin istismar edilebileceği durumlar; çevrimiçi araç karşılama hizmetleri, yolcuların ne kadar kontrole sahip olabileceğine karar vermesi ve bir insan sürücü olması gerektiğini içerir Sürücüsüz arabalarla karşılaşıldığında ve diğer insan sürücülerle iletişim kuramadığında (örneğin, bir konferans arabası sırasında), otomobil ne yapacağına karar vermelidir.
Sürücüsüz arabalar sadece insanların kullandığı arabaların yerini almayacak. Bunun yerine, özel şeritler kuracağız ve hatta sürücüsüz arabaların kendi şeritlerine girmesine izin vereceğiz veya onları insan güdümlü arabalardan korumak için tüm yolu açacağız veya bunun tersi de geçerli olacak. Ek olarak, insanların nereden alınabileceği, insanların nereye bırakılabileceği ve daha birçok şeyin standartlarını da değiştireceğiz.
Son zamanlarda, sürücüsüz arabalar birdenbire büyük ilerleme kaydetmiş gibi görünüyor. Bununla birlikte, geriye dönüp bakarsanız, Ernst Dickmanns ve Münih Bundeswehr Üniversitesi'ndeki meslektaşları halka açık bir otobanda otonom bir minibüs kullandığından beri, bu alandaki teknoloji 32 yıllık bir gelişimden geçti.
Geçen yıla kadar, güvenli sürücüleri olmayan, gerçekten sürücüsüz arabaların Phoenix yakınlarındaki halka açık yollarda Waymo'nun araba paylaşımı projesini uygulamaya başlaması değildi. Ve Waymo (Google'ın ana şirketi Alphabet'in bir yan kuruluşu) bu önemli hareketi gösteriyor.
Ek olarak, sensörlerin fiyatının hala önemli ölçüde düşmesi gerekiyor ve arabaların kullanım şeklinin hala belirlenmesi gerekiyor. Emniyet düzenlemelerinde ilgili değişikliklere ve yasal sorumlulukların tahsis edilme biçiminde değişikliklere ihtiyacımız var. Yasayı değiştirmek istiyorsak, önce pahalı sürücüsüz arabalara karşı tutumumuzu değiştirmeliyiz.
Yalnızca kendi kendine giden otomobiller bilimsel bir deneyden ticari bir işletme statüsüne doğru geliştiğinde kendilerini kanıtlayabilirler - yani, bu otomobillerin üreticileri, ister bireyler için ister kişisel satışlar olsun, satışlardan kar elde etmeye başladığında Filo operatörleri, sürücüsüz arabalar fizibilitelerini kanıtlayabilir. Başlangıçta bu arabalar, alışveriş merkezleri, endüstriyel parklar ve insanların manuel olarak araba kullanmasına izin verilmeyen diğer yerler gibi sınırlı alanlarda ve pazarlarda kullanılacaktır. Belki günün belirli saatleri ve belirli hava koşulları ile sınırlandırılacaklar. Sonuçta, otonom araçların çeşitli sorunları çözülmelidir. Ancak tüm bunların ortaya çıkması, fanatik takipçilerin sandığından daha yavaş olacak.
İnovasyon sürecinde karşılaşılan sorun her zaman nicel değişim ve nitel değişimdir.
Hyperloop, ilk bakışta göründüğünden daha zor olan başka bir teknolojidir. Buradaki fikir, insanlarla veya kargolarla dolu bir kapsülün dışarıdan uygulanan hava basıncı veya manyetik indüksiyon bobinleri kullanılarak hızlandırılabileceği neredeyse vakumlu bir boru oluşturmaktır. Bu kavram, birçok girişimcinin ve destekçinin hayal gücünü ve sermayesini kendine çekti, ancak bu tür bir teknoloji, büyük ölçekli operasyonlar bir yana, eşi görülmemiş bir teknolojidir.
Düz bir çizgide yüzlerce kilometre uzayan böyle bir tüpün (bir tür ultra stabil, hava geçirmez silindir) nasıl geliştirileceği bir sorundur. İnsanlıyken ses hızına yakın hızlarda uçabilen bu kapsülü de tasarlamanız gerekiyor. Sızdırmaz bir kapsül, tamamen bağımsız bir yaşam destek sistemi gerektirecektir. Kapsülün durmayacağı herhangi bir istasyonun, kapsül geçerken de kapatılması gerekir ve yolcuların inip bindikleri herhangi bir istasyonun da buna izin vermesi gerekir. Örneğin, yolcuları en yakın istasyondan 100 kilometre uzakta bir kapsülden kurtarmak için acil durum prosedürleri üzerinde çalışılmalı ve ardından boru hattını yeniden etkinleştirmek için kapsülü çıkarılmalıdır. Kapsülle iletişim kurmanın bir yoluna ihtiyacınız var ve böyle bir iletişim yönteminin çok iyi bir Faraday kafesine yaklaşan bir kapsüle girmesi gerekiyor.
Yolcuların güvenliği ve yolculuk sırasında onları bilinçlendirmek için uygun koltukları ve emniyetleri geliştirmeliyiz. Penceresiz bir odada, şiddetli ivmelenme altında kendinizi koltuğa sıkıştırmak doğal bir şey olmayabilir. Depremleri önlemek için tüm sistemin bir tür korumaya sahip olması gerekiyor ve bir veya iki santimetre hareket eden boru hattının altındaki tektonik plakanın neden olduğu hafif yer değiştirmeyle başa çıkması gerekiyor. Ek olarak, hattın arazi kullanım haklarını almayı, sigorta satın almayı (Hyperloop treninin kendi sigorta ve yolcu sigortası poliçelerinin karşılıklı olarak birbirini nasıl kısıtladığını anlamak dahil), iş modellerini vb. Almayı unutmayın.
Hiper döngü trenlerinin karşılaştığı her sorunun çözülmesinin çok zor olmadığını, ancak bir araya getirildiklerinde sorun teşkil ettiğini söyleyebilirsiniz. Birçok yeni teknoloji ve tasarım sıfırdan geliştirilmeli ve ardından kanıtlanmalıdır. Bu noktada, listelenmemişler bile.
Tüm teknik zorluklar açıkça ve başarılı bir şekilde kanıtlandıktan sonra, tamamen farklı bir sorun vardır. Psikolojik sorun budur: en azından başlangıçta yolcuları penceresiz yüksek hızlı sistemleri kullanmaya ikna etmek zordur. Son olarak, güvenli ve güçlü bir hiper döngü için bile, yatırımcılarının yatırdıkları sermayelerini geri kazanmaları uzun zaman alacaktır.
Bazen hayallerin gerçekleşmesi biraz zaman alır
Bazen, bariz bir engel olmasa bile, basit bir teknolojinin ilerlemesi bile bir salyangoz kadar yavaş olabilir. İnternet adreslerini düzenleme sürecimiz en iyi örnektir.
IPv6, önceki protokolün 32 bit IPv4 protokolünden daha yüksek olan 128 bit adresler kullanır. Bu şekilde, IPv4 çağında tüm ağlardaki cihazlar için potansiyel benzersiz adreslerin sayısı 4 milyardan inanılmaz bir 7,9 * 1028 kat arttı. Mühendisler bu yeni sürümü 1990'larda geliştirdiler, çünkü ağa katılması beklenen cihazlardan daha fazla cihaz olduğu aşikar - sadece bilgisayarlardan değil, aynı zamanda elektrik sayaçları, endüstriyel sensörler, trafik sensörleri, televizyonlar, ışık anahtarları vb. Ve böylece ağa katıldı. Bu önemsiz 4 milyar cihaz adres alanına bir trilyon cihazdan çok daha fazlasını doldurmak için çok fazla ustalık harcanmaktadır. IPv6, 1996'da tam olarak tanımlanmış olmasına rağmen, hala IPv4'ün yerini tamamen almamıştır.
2010 yılında, IPv4'ten IPv6'ya geçiş için hedef tarih 2012'dir. 2014 yılında, ağ trafiğinin% 99'u hala IPv4 protokolünü kullanıyordu. 2017'nin sonunda, IPv6'da çalışan ağ trafiği% 2'nin altından (Amsterdam İnternet alışverişi yoluyla)% 20'nin biraz üzerine çıktı (Google hizmetleri kullanıcıları için). Açıkçası, IPv6 yavaş ilerleyen bir iştir.
Bir teknolojiyi diğerinden daha zor hale getiren farklılıklara işaret ederken, teknolojik yenilgiyi savunmuyorum. Sadece başkalarının bize söylediği her şeyin zorluğunu doğru bir şekilde değerlendirmemiz gerektiğini söylemek istiyorum, ki bu gelecekte çok önemli olabilir. Bu fikir pratik deneyime dayanıyorsa, ihtiyatlı iyimserlik uygundur ve bunun tersi de geçerlidir. Ancak kalpte umutla dolmak çok kıymetli ve bu gelecek vizyonunu boşa harcamamalıyız!
IEEE Spectrum, Lei Feng.com Yapay Zeka Teknolojisi İnceleme Derlemesi aracılığıyla
