畅想角度：
（1）面向未来的汽车；
（2）智能汽车；
（3）新能源汽车；
（4）贴近自然的汽车。
对于汽车的未来。亦或未来的汽车，我还是有很多想说的。结合当前的社会环境变化趋势，以及汽车发展的状况，我认为未来汽车的发展变化主要会体现在以下两个面：一个是能源，另一个则是汽车的功能。
先说说能源吧。我认为汽车未来在能源方面的发展可以划分为两个区域，一是提高能源的转换效率，二是能源的更换。首先，更准确地说，提高能源的转换效率应该是提高汽车发动机的效率。我们都知道，汽车的动力来源于发动机，而发动机的工作需要能源，也就是燃料，简单地描述汽车的运行就是发动机燃烧燃料，把化学能转化为热能，热能再转化为动能，从而使汽车动起来（其中的原理就不细说了）。这其中就涉及到了能量的转化效率也就是汽车发动机的效率问题。我们说的发动机效率（热效率）是指发动机利用推进剂化学能的有效程度，发动机工作时燃料所含的热能只有一部分转变为推进功，其余部分以热能或动能形式损失掉。也就说发动机工作时，不能完全地利用燃料产生的能量，有一部分能量是丢失或者说做了无用功的。那么，当下汽车发动机的普遍热效率有多高呢？数据可能会让你惊讶，平均只有30-38%，目前世界上已知的已生产出来的最高效率的发动机是日本的丰田Dynamic Force系列2.5L发动机（如下图）：
1.Dynamic Force系列2.5L发动机：
然而其效率也才40-41%。所以，我认为未来汽车的发展在发动机的热效率上还有很大的提升空间，是汽车发展的一个方向。其次，以使用33%热效率的汽车来说，改用40%的热效率后，它的燃油经济性可以降低15%~20%，即以一年行驶15000公里的汽车计算，使用热效率40%的发动机后，一年平均能省200升汽油。同时，热效率越高，还可以获得更好的性能表现。与一辆热效率33%的汽车相比，热效率50%的能量转化效率更高，用最低挡也可以轻松地爬坡，用最高挡可以获得更高的行驶速度。所以，不管是从目前汽车数量增大的情况以及提升汽车性能方面来看，还是出于对环境的保护考虑，提升汽车发动机效率都是一个必然的选择和趋势。其实当下提高热效率已经有一些系统的方法，如提高压缩比、采用直喷手艺、提高废气再轮回率以及哄骗<u>阿特金森轮回</u>等。现在所欠缺的只是一些材料的限制和探索以及一些关键技术的突破，我相信在未来我们肯定能突破50%的热效率，甚至达到70-80%。
附（关于上文中提到的汽车数量增大、阿特金森轮回作如下说明）：
- 汽车数量增大：经过十多年的高速增长，我国汽车年产量从 2005 年的 576 万辆增长到 2016 年的2802 万辆，汽车年销量在此期间内的增速高达 386%。2017 年，我国汽车产销呈小幅增长，全年共产销 2901.54 万辆和 2887.89 万辆汽车，同比增长 3.19%和 3.04%。2016年中国汽车市场年产量占全球汽车从产业生命周期角度来看，与全球汽车行业的发展趋势一致，中国年产量的 30%，自 2009 年以来一直保持在世界第一的位置。汽车市场逐渐从发展期进入成熟期，增速正在逐渐放缓进入平稳增长期，预测未来汽车年产量将保持个位数增长，约为 5%左右，汽车年销量的上限将在 4000 万辆左右。
2003年-2017年汽车年产量情况（单位：万辆）
- 阿特金森轮回：也叫阿特金森循环。1882年，英国工程师JamesAtkinson(詹姆斯·阿特金森)在使用奥托循环内燃机的基础上，通过一套复杂的连杆机构，使得发动机的压缩行程大于膨胀行程，这种巧妙的设计，不仅改善了发动机的进气效率，也使得发动机的膨胀比高于压缩比，有效地提高了发动机效率，这种发动机的工作原理被称为阿特金森循环。（由进气、压缩、膨胀、排气四个冲程循环构成的四冲程内燃机，是奥托**历时14年于1876年研发成功的，该发动机原理，被称为奥托循环。）
而关于汽车能源的更换，在当下已经不是一个新鲜的话题了，且早就开始试行和推广试验了。至于为什么要更换，很好解释。从汽车的发展史中我们可以知道，汽车使用的动力一直在更换或者说改革，一开始蒸汽汽车和电动汽车代替马拉车是因为其摆脱了对动物的依赖和其比马拉车更快的速度和续驶能力；而蒸汽汽车和电动汽车让位于内燃机驱动的汽车则因其相比于使用内燃机的汽车质量大、效率低、速度慢、续驶里程短；当下内燃机驱动的汽车使用的能源主要是石油、柴油、汽油（汽油和柴油都是用石油练出来的），我们统称为传统能源，当下为什么想要更换传统的能源呢？我们可以从以下两个方面去解释：一是传统能源污染大（主要是对空气、大气），我们都知道传统能源燃烧会产生大量的二氧化碳以及像二氧化硫之类的有毒有害气体，这些都对环境有不好的影响，像温室效应、酸雨等都与此有很大的关系，这里就不过多赘述了。俗话说得好--没有对比就没有伤害，我们可以举个简单的例子来理解传统能源的污染之大：甲醇燃烧1个碳，汽油5-12个碳，柴油13-20个碳。有可以代替而又对环境危害比较小甚至是没有危害的能源，为什么不换呢？ 二是传统能源价格高、消耗快，我们要知道石油是不可再生能源、且石油在很多的领域都是不或缺的能源，像大型机械、军工、航天等都离不开石油，可以说石油是战略性的资源，从各个国家都争相储备石油、美国多次因石油而发动的战争（像伊拉克战争，阿富汗战争）就可知其重要性，还有一些其他的因素也都影响了石油的价格和消耗，这些综合因素就造就了石油价格高、消耗快，当然石油消耗快与上文中提到的发动机效率低也有关。说了那么多，我们可以总结出要想给汽车找到代替的新能源，那么这种能源就要满足这些条件：一是能够给汽车发动机提供其工作所需的足够的能量；二是这种能源要比传统能源对环境的污染要小；三是这种能源要大众易得，能保证供应且安全可用。满足这三个条件后大体上就可以代替传统的能源了。当下社会上人们已经找到很多的可代替的新能源了，像刚提到的甲醇就是一种，相比于传统能源，甲醇污染更低、原料来源广泛、制备过程简单、生产技术也很成熟且成本低廉，是一种很好的代替能源，市面上已经有使用甲醇作为能源的汽车出现了，但还有待进一步的推广。另一种想说的新能源是氢气，其他优点就不多说，值得一提的是其零污染，使用这种新能源的汽车也将出现但一样需要进一步的推广。说到零污染，不得不提一下太阳能汽车（将太阳能也就是光能转化为电能储存在电池中以此来提供动力），其实以太阳能作为汽车的能源早就被人们想到了，最早的太阳能汽车是在墨西哥制成的，但为什么到目前为止太阳能汽车都没有得到推广，而是更多的作为辅助能源存在呢？（国内的部分车型都装有太阳能天窗，像奥迪A8、A6L，奔驰E级等）原因有几个，第一是技术还不够成熟；第二是太阳能电池板造价高、体积庞大；第三是太阳能辐射强度较弱，太阳能的转换效率还不够高、速度慢；再加上蓄电池容量、大气和地域限制等原因导致了太阳能汽车得不到推广而只是在上层社会中出现。当下还出现靠单一蓄电池储能的电动汽车和燃料电池汽车等一些新能源汽车，但更多的是混合动力的汽车，也就是多种能源相结合使用的汽车。总的来说，可代替的新能源已经找到，未来需要解决的是一些相关技术的突破和推广应用，让尽可能多的人接受并使用新能源汽车，或许还会找到另一些的可代替能源，我们期待。
对于第二个方面未来汽车的功能变化，我想从两个方向来说。第一，未来的汽车要更加地全方位、全地形，海陆空无所不能、无所不至。有这个想法一部分是因为看到当前多堵车现象的情况以及地球海洋面积占大部分的原因，但更多的是憧憬——看到电影中那些新颖的多功能汽车，像蝙蝠侠的座驾以及一些科幻电影中的千奇百怪的汽车，不羡慕吗？！不觉得霸气威武吗？!!......好了，.先说说可以潜水的汽车吧，其实可潜水或者说可以在水中行驶的汽车早已存在，但多出现在军用领域（像海陆两栖战车啊什么的，参军那会亲眼看到过），民间的很少很少，早些年，日内瓦车展上有展示出一款名为斯库巴的潜水汽车（能潜入10米以下的深水里航行）。珠海航展上也出现过一辆MY-ABC的海陆空汽车。但对于能在水里航行的汽车，要考虑到一些问题，第一就是汽车的排放问题，要无污染，保护水资源。第二是安全问题，不管是人还是车都要考虑到，水下的压力、人的呼吸、车的平衡、水中的动物、下潜的深度等都存在安全的问题。能下水的汽车实现不难，但其中涉及到的排放问题、安全问题不好解决，还需要在未来中多多研究和完善；至于可以在天空中飞行的汽车当下也早已出现，（2009年3月，世界首辆飞行汽车"飞跃(Transition)"首次试飞成功。这款由美国马萨诸塞州特拉福嘉公司推出的飞行汽车，可以在空中飞行或在陆地上行驶。它可在15秒内从一辆有两个座位的公路汽车变身为一架飞机。制造商说，由于它使用普通无铅汽油，驾驶这样的汽车很简单。另外，普通的车库就可以放得下它。"飞跃"靠100马力的发动机提供动力，发动机既是汽车的驱动，也可摇身一变成为"飞机"的后置推进器。当你想"飞行"时，只需按一下按钮，15秒内你的爱车将变成一架翼展7米多的飞机。不飞时，机翼可以折叠起来，缩放在驾驶座旁边。此外，"飞跃"配有全球卫星定位系统**、电子计算机自控系统以及卫星控制技术等高端科技装备，驾驶员无须掌握像飞机飞行员那样的高难驾驶技术。）前段时间中国本土汽车知名品牌吉利旗下Terrafugia飞行汽车公司也宣布过一款名为Transition的飞行汽车会在今年的十月份接受大家的预定（在美国销售）。飞行的汽车可以说成是“微型飞机”，当然是在低空飞行，其设计大多是在车上安装可折叠的机翼来实现飞行的功能，我不怀疑在未来会出现越来越多的飞行汽车，但是其中的一些关键的问题需要解决，否则就算造出这种汽车也不会得到推广和应用。不要忘记，汽车在地面上行驶是有公路的，是要遵守相关的交通规则的，然而天空中是没有像公路一样的道路的，我们也没有制定一套汽车在低空中飞行时所要遵守的交通规则，飞行汽车随便往哪里开都行？不用遵守相关规则？我们可以想象一下一群汽车在低空中随意穿梭来回的混乱画面，答案是肯定不行！是否要有空中巡逻警察？巡逻警察如何执法？根据何种尺度来执法？驾驶员的能力有什么要求？是否要考虑空中飞行的鸟儿对汽车的影响？.......这些都是有待我们去思考去解决的问题。想要普及飞行的汽车就要有一套成熟的完善的交通系统。我认为不管是出于对当今汽车数量增大，地面交通压力大，时常出现堵车现象的考虑，还是科技日益发展人们想要更易体验飞天梦欲望的缘故，海陆空三栖的汽车都会在将来出现并盛行。还有一个想说的是房车的发展也不可小觑，房车——可移动的房子，在未来应该也会愈发地受到欢迎和普及，毕竟当下人们环游世界的思想以及自由情怀也挺开放盛行的，期待功能更加强大的而价格又便宜的房车出现。我还想说在未来会不会出现像电影《变形金刚》中“大黄蜂”那样的超级汽车呢？！，想想真是.......刺激又激动啊。
下面是一些“海陆空’汽车和房车的图片：
1.有点像海龟
2.看起来像鲨鱼
3.水中跑车
4.“微缩版飞机”
5.中国首辆
西安美联航空技术有限责任公司的生产车间，还处在生产中的飞行汽车。飞行汽车的头部为扁圆弧行，头部两侧装有LED灯，顶部和尾部装有旋翼，底盘安装有4个车轮，室内可容纳两人乘坐。飞行汽车采用的方向盘和座椅均与F1赛车一模一样，制作座椅的材料是玻璃钢材质。飞行汽车的外部材料采用的是碳纤维和高强度钛合金。整个飞行汽车的重量是450千克，旋翼长度为8.4米，行车模式时的长度、宽度、高度分别为4.6米、2.0米、1.46米。其最大起飞重量为600千克，巡航最大速度能达到180km/h，两轮驱动，行车速度为120 km/h。它装有一个70升的油箱，使用普通97#有铅或无铅汽油，可飞行3~4小时。
6.可折叠机翼
7.真的很酷
8.可以远行的房车，“移动的小房子”
最后一个方向，那就是无人驾驶汽车，也就是智能汽车。先说说智能汽车出现的初衷吧。通常我们对车辆的操作实质上可视为对一个多输入、多输出、输入输出关系复杂多变、不确定多干扰源的复杂非线性系统的控制过程。驾驶员既要接受环境如道路、拥挤、方向、行人等的信息，还要感受汽车如车速、侧向偏移、横摆角速度等的信息，然后经过判断、分析和决策，并与自己的驾驶经验相比较，确定出应该做的操纵动作，最后由身体、手、脚等来完成操纵车辆的动作。因此在整个驾驶过程中，驾驶员的人为因素占了很大的比重。一旦出现驾驶员长时间驾车、疲劳驾车、判断失误的情况，那么就很容易造成交通事故。人们相信通过对车辆智能化技术的研究和开发，可以提高车辆的控制与驾驶水平，保障车辆行驶的安全畅通、高效。对智能化的车辆控制系统的不断研究完善，相当于延伸扩展了驾驶员的控制、视觉和感官功能，能极大地促进道路交通的安全性，一个很好的佐证是无人驾驶汽车由行车电脑精确控制，可以有效减少酒驾、疲劳驾驶、超速等人为不遵守交通规则导致的交通事故。所以说，智能汽车的出现很大一部分原因是为了减少交通事故的发生，解放劳动力或许也是一个考虑。除此之外，智能汽车还将提高车辆利用率，降低汽车总销量，减轻汽车对环境的污染。根据谷歌无人驾驶汽车团队的统计，传统汽车在大部分时间内(96%)处于空闲状态，利用率较低。无人驾驶汽车还可以按照时间顺序依次供需要的人使用，因此可以更好地统筹安排家庭内车辆使用，提高车辆的使用效率，减少车辆消费总量，有效减少碳排放。另一方面，智能汽车还可以根据实时路况自动选择到达目的地的最优路径，能源消耗更少。还有一个方面要说的是队列行驶也是智能汽车的另一种形式，即有人驾驶领头车辆，后面跟随着无人驾驶车辆编队，这一技术将提高汽车运输的自动化程度。所以，综合这些因素，智能汽车的出现也就可以理解了。
但是智能汽车远没有我们想象中的那么简单。它身上包含了太多的先进技术。可以说，智能车辆是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。一般来说，所谓"智能车辆"，就是在普通车辆的基础上增加了先进的传感器(雷达、摄像)、控制器、执行器等装置，通过车载传感系统和信息终端实现与人、车、路等的智能信息交换，使车辆具备智能的环境感知能力，能够自动分析车辆行驶的安全及危险状态，并使车辆按照人的意愿到达目的地，最终实现替代人来操作的目的。（不详细说明了）此外。智能汽车与一般所说的自动驾驶也有所不同，它指的是利用多种传感器和智能公路技术实现的汽车自动驾驶。智能汽车首先有一套导航信息资料库，存有全国高速公路、普通公路、城市道路以及各种服务设施(餐饮、旅馆、加油站、景点、停车场)的信息资料;其次是GPS定位系统，利用这个系统精确定位车辆所在的位置，与道路资料库中的数据相比较，确定以后的行驶方向;道路状况信息系统，由交通管理中心提供实时的前方道路状况信息，如堵车、事故等，必要时及时改变行驶路线;车辆防碰系统，包括探测雷达、信息处理系统、驾驶控制系统，控制与其他车辆的距离，在探测到障碍物时及时减速或刹车，并把信息传给指挥中心和其他车辆;紧急报警系统，如果出了事故，自动报告指挥中心进行救援;无线通信系统，用于汽车与指挥中心的联络;自动驾驶系统，用于控制汽车的点火、改变速度和转向等。所以，智能汽车实际上是智能汽车和智能公路组成的系统。（智能公路：智能汽车的运行需要配套的交通基础设施，当前的基础设施建设情况将不再适用。例如由于无人驾驶汽车靠传感器感知路面障碍，或者通过4G/DSRC与道路设施通信，因此需要在交叉路口、路侧、弯道等布置引导电缆、磁气标志列、雷达反射性标识、传感器、通信设施等。）
除上述的情况外，还想提到的一个内容则是：虽然现在智能汽车的目标还没实现，但是当下实际上已经出现许多的辅助驾驶系统，而且已经广泛应用在汽车上了，如智能雨刷——可以自动感应雨水及雨量，自动开启和停止；自动前照灯——在黄昏光线不足时可以自动打开；智能空调——通过检测人皮肤的温度来控制空调风量和温度；智能悬架，也称主动悬架，其可以自动根据路面情况来控制悬架行程，减少颠簸；防打瞌睡系统——用监测驾驶员的眨眼情况，来确定是否很疲劳，必要时停车报警.....；此外，还有包括前碰撞预警(FCW)、车道偏离预警(LDW)、车道保持系统(LKS)、自动泊车辅助(APA)等在内的自主式辅助驾驶技术也已经得到广泛应用，现正处于普及推广阶段，并由豪华车下沉至B级车（注：1.汽车等级是源自德国大众对汽车的一种分级方法，它不是权威的标准，只是大众当初为自己制定平台战略时，制定的一套参考数值，后来被广泛使用。2.汽车等级一般为:A00级、A0级、A级、B级、C级、D级六个级别。3.按照德国汽车分级标准:A00是微型乘用车、A0是小型乘用车A级是紧凑型乘用车、B级是中型乘用车、C型是中大型乘用车、D级车指的则是大型乘用车，其等级划分主要依据轴距、排量、重量等参数，字母顺序越靠后，该级别车的轴距越长、排量和重量越大，乘用车的豪华程度也不断提高）。汽车辅助驾驶技术成为获取E-NCAP（1.汽车界最具权威的安全认证机构，创始于1997年，由欧洲七个政府组织组成。主要由英国交通研究实验室以及英国运输部。随后其他政府也加入该组织(法国，德国，瑞典，荷兰和加泰罗尼亚--西班牙的一部分。许多消费者团体是国际消费者研究及测试组织的成员。汽车俱乐部是由会员国的国际汽联基金会以及德国汽车俱乐部和意大利汽车俱乐部的个人会员组成。萨彻姆，汽车保险修复研究中心成员也是欧盟新车认证中心的成员。2.自2009年起，EuroNCAP对于每个车型的用一个统一的星级来评价，最高为5星。对于车型安全性的评价由四部分组成，成人保护、儿童保护、行人保护和安全辅助系统。整体得分是由四部分测试得分加权计算而得，同时还要确保每一部分不能低于整体星级。）四星和五星的必要条件。.计算机技术的广泛应用，为汽车的智能化提供了广阔的前景。
总体而言，当前无人驾驶的智能汽车已从设想走向实践。但远没到可以放心应用并推广普及的程度，我们有许多关键技术还不够成熟，还需要在未来去研究探索解决。此外，有个不得不提到的问题——无人驾驶汽车要真正上路，还将面临法律和道德方面的困难。一方面，无人驾驶汽车与有人驾驶汽车发生交通事故时，其责任归属以及保险赔付等问题待商议解决;另一方面，无人驾驶技术永远是将保护车辆和车内人员作为第一要务，这会涉及交通道德问题。但我相信，这些都会得到解决，随着科技的飞速发展，在不久的将来，我们都可以领略到智能汽车的风采。
附：智能汽车功能结构示意图和智能汽车的国内外进展
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智能汽车功能结构示意图：
image.png
2.国内进展：
我国从上世纪80年代开始着手无人驾驶汽车的研制开发，虽与国外相比还有一些距离，但也取得了阶段性成果。国内中国科学院合肥研究院、清华大学、国防科技大学、上海交通大学、西安交通大学、吉林大学、同济大学、天津军交学院等都有过无人驾驶汽车的研究项目。特别是北京理工大学和中国科学院合肥研究院，在无人车技术上已取得全国领先的水平，在国内的多个无人车比赛中经常受邀以表演队的身份参加。1992年，国防科技大学研制成功了我国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。由计算机及其配套的检测传感器和液压控制系统组成的汽车计算机自动驾驶系统，被安装在一辆国产的中型面包车上，使该车既保。了原有的人工驾驶性能，又能够用计算机控制进行自动驾驶行车。2000年6月，国防科技大学研制的第4代无人驾驶汽车试验成功，最高时速达76km，创下国内最高纪录。2003年7月，国防科技大学和中国一汽联合研发的红旗无人驾驶轿车高速公路试验成功，自主驾驶最高稳定时速13Okm，其总体技术性能和指标已经达到世界先进水平。
THMR-V(TsingHua Mobile Robot V)清华V型智能车是清华大学计算机系智能技术与系统国家重点实验室在中国科学院院士张钹主持下研制的新一代智能移动机器人，兼有面向高速公路和一般道路的功能。车体采用道奇7座厢式车改装，装备有彩色摄像机和激光测距仪组成的道路与障碍物检测系统;由差分GPS、磁罗盘和光码盘组成的组合定位导航系统等。两套计算机系统分别进行视觉处理，完成信息融合、路径规划、行为与决策控制等功能。四台IPC工控机分别完成激光测距信息处理、定位信息处理、通讯管理、驾驶控制等功能。设计车速高速公路为80km/h，一般道路为20 km/h。已能够在校园的非结构化道路环境下，进行道路跟踪和避障自主行驶。汽车的智能化可以减轻驾驶员的疲劳，适应复杂的天气条件，减少交通事故的发生。
此外，西安交通大学搭建了Spingrobot智能车实验平台，并于2005年10月成功完成在敦煌"新丝绸之路"活动中的演示。同济大学2006年研发了一辆无人驾驶清洁能源电动游览车，最高时速为50km/h，可应用于人们观光旅游。吉林大学和中科院沈阳自动化所在无人驾驶智能车方面也研究较早，取得不少成果。
3.国外进展：
从20世纪70年代，美欧等发达国家开始进行无人驾驶汽车的研究，大致可以分为二个阶段:军事用途、高速公路环境和城市环境。在军事用途方面，早在80年代初期，美国国防部就大规模资助自主陆地车辆ALV (Autonomous LandVehicle)的研究。
进入21世纪，为促进无人驾驶车辆的研发，从2004年起，美国国防部高级研究项目局(DARPA)开始举办机器车挑战大赛(Grand Challenge)。该大赛对促进智能车辆技术交流与创新起到很大激励作用。
在2005年的第二届比赛中，主办方只在赛前2小时提供一张光盘，上面提供了比赛路线上2935个"路点"的方位与海拔等详细资料。整个赛道有急转弯、隧道、路口还有山路，比赛要求参赛车辆能够自主完成全部路程。最终斯坦福大学的"斯坦利"，获得了第1名。具有6个奔腾M处理器的电脑完成"斯坦利"的所有程序的处理。车辆移动时，4个激光传感器、一个雷达系统、一组立体摄像头和一个单眼视觉系统感知周围的环境。
2006年德国举办了欧洲陆地机器人竞赛(European Land Robot Trial，简称(ELROB)),德国的参赛车"途锐"取得了冠军。该车通过影像处理寻找道路，周围景物被处理成3D影像。该车由光学定向与测距系统对收集的信息进行导航决策，分析哪里是行人哪里是树木。"途锐"自主行驶了90%的赛程，不过在通过关键十字路口时还是靠手动驾驶。
