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关键词:聚合物;成型加工;教学模式;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)03-0268-02
一、前言
目前,全球聚合物材料年产量达数亿吨,在人们的生活和生产中具有不可替代的作用。聚合物制品的性能取决于聚合物本身的性质和成型工艺等。聚合物成型加工是获取高分子材料制品、体现材料特性和开发新材料的重要手段,是高分子材料学科的重要组成部分,这其中包含了许多高分子物理和高分子化学的相关问题,而且与生产实践密切相关。为了使学生能够全面了解和把握聚合物的成型加工技术,《聚合物成型加工》课程涵盖了诸多内容,包括影响聚合物性能的物理化学因素、添加剂、配方设计、聚合物流变学、聚合物共混与制备、成型加工设备、成型工艺等内容,是一门理论性和实践性紧密结合的课程。[1]
如何在教学过程中将基础理论和生产实践相结合,用理论知识来解决生产中遇到的问题,或通过实践中的具体例子来丰富和解释课程中的理论问题,使学生通过对本课程的学习真正掌握相关专业知识,具有高分子材料及其制品设计、生产和研究的科学思维以及创新研究素质,是本课程教学的核心问题。
鉴于上述特点,要学好本课程,就要求学生对高分子化学与高分子物理、成型加工的设备与工艺有一定的感知,讲授内容要有直观性。传统单一板书的授课方式已经难以满足该课程的教学要求,不易达到优秀的教学效果。[2]
针对这些问题,本课程在教学过程中对教学方法、教学模式进行了有益的改革与探索。将课堂讲授、动画仿真、实践教学、课外科研、生产实习相结合,形成了一套课内课外联动以提高教学质量和学习效果的新模式。
二、课堂教学改革
在课堂教学方面,首先要让学生明确聚合物成型加工是一门综合性和实用性很强的学科,近年来发展迅速,新技术和新产品层出不穷,社会和企业对相关人才的需求十分迫切,学好该课程对学生的未来大有裨益,从而激发学生学习的主动性和积极性。在教学过程中,一方面要重视对基础理论知识的讲解,让学生“知其然”又“知其所以然”,例如在讲解压延薄膜时要让学生知道薄膜存在各项异性,更要让他们知晓为何会产生各项异性,如何削弱或者利用各项异性设计想要的产品;另一方面,教师在课程教学中应注意结合成型加工领域的研究前沿和最新发展动态,介绍先进的成型加工设备、工艺和科技成果,丰富和活化教学内容,使教学内容与时代的步伐接轨,让学生能够掌握更多、更新的专业知识。
根据聚合物成型加工涉及的主体内容和本学科特色,该课程以“材料―设备―工艺―制品”为主线、以培养学生扎实的工程素养为目标来组织教学内容。在教学过程中,从高分子材料的加工原理出发,以成型加工的工程观点为着眼点,剖析各种聚合物材料或制品适合的成型加工方法,比较不同成型加工方法之间的共性和区别,使原本宽泛的课程内容集中化、系统化,便于学生归纳、总结和掌握抽象概念以及所涉及的实质问题。
在教学过程中,加强互动式教学[3],通过教师与学生双方平等交流、探讨甚至辩论,加深学生对知识和现象的理解,进而激发教学双方的主动性、积极性和探索性,提高教学效果。考虑到本课程信息量大、知识点多,本课程教学还采用先进的技术手段辅助教学,使课程内容形象直观准确,在有限的课时内对课程全面系统、深入简出地讲解,让学生更容易的接收和理解。例如,采用多媒体授课可以根据需要随时由理论知识切换到相关的生产现场,既延伸了课堂又增强了授课的说服力,使同学们认识到理论来源于实际而又指导实际的事实,认识到学习本课程的价值和意义。在多媒体课件中增加了丰富的图片和三维动画,可以对学生原本陌生的加工设备、成型工艺、加工原理进行形象的演示,其效果远胜于教师的板书和口授。多媒体教学所选取的图片和动画素材源于国内外相关的精彩报告、精品课件以及在生产现场拍摄的与课程内容相关的聚合物成型加工过程,内容包括压制成型、挤出管材、注射成型、吹塑薄膜、二次成型(“注―拉―吹”工艺)、压延薄膜等,实现了课程的多媒体化、可视化,使学生对聚合物材料成型加工艺有了实际的感性认识,对成型加工过程有了“身临其境”的效果。
另外,课堂教学还充分利用学校的中试车间资源,将与成型加工设备相关的课堂由教室延伸到车间,教师与学生面对真实设备(如挤出机、吹膜机、注射剂等)一起学习其结构、组合、工作原理等。该尝试很好的克服了理论课程讲授时学生对所讲理论缺乏感性认识;成型工艺试验时学生对所做实验缺乏理论认知等矛盾。
三、课外教学改革
虽然上述课堂教学改革探索收到了良好的效果,但仍然未能真正实现教学目标,并且容易使学生眼高手低,实际工作时不能学以致用。《聚合物成型加工》是一门实践性很强的专业课程。因此,有必要对该课程开设配套的实验和实践教学。让学生在实验室和工厂中真实地了解和直观认识成型设备、工艺流程和制品的后处理与性能,开发学生的创新与创造力,培养学生用知识武装自己、解决实际问题的能力。
为此,江南大学通过开设为期两周的聚合物成型工艺实验、组织课外科研兴趣小组、组织学生参加高分子成型加工生产实习等课外环节,提高学生对《聚合物成型加工》的理解和学以致用的能力。
首先,围绕“材料―设备―工艺―制品”这条课程主线,将聚合物材料的选择、制备、成型加工以及性能测试等方面有机地联系起来,开设了一系列综合性成型工艺实验,包括包括聚丙烯的挤出和注塑、聚乙烯的挤出吹膜、聚氯乙烯的开炼机和密炼机混炼、聚氯乙烯混合物的压制成型等试验项目,这些实验涵盖了《聚合物成型加工》课程的主要成型工艺。例如,在聚合物的注射成型实验中,要求学生根据原料的结构与物性,优化成型加工工艺参数(温度、压力、保压时间),并对注塑制品的冲击/拉伸/弯曲/热变形温度等性能进行测试。通过理论学习与实验实践的交叉和对“材料―设备―工艺―制品―性能”之间关系的分析与构建,让学生系统有效地掌握所学知识,并获得灵活应用知识的能力,为下一步毕业设计和就业奠定良好的基础。
其次,本专业教师以开展国家级、省级、校级大学生创新实践活动为契机,积极组织学生参与聚合物制备、改性、制品设计等方面的创新课题。学生则分组参与自行设计或者与导师共同商定的课题研究,全面参与研究方案的制定、原材料的选择、共混配方与工艺的优化、制品的制备、制品的设计与性能测试、结果的总结汇报等过程。在专业导师的指导下,通过兴趣小组开展创新课题实践,不仅加深了学生对本课程内容的理解和掌握,还培养了科研创新的能力、分析问题的能力、解决问题的能力、团队协作的能力以及查阅文献和撰写报告的能力。举办课外兴趣小组活动五年多来,不少兴趣小组对自己的创新成果申请专利或者撰写论文,取得较好的效果,学生参与踊跃,目前兴趣小组对学生的覆盖面达80%以上。
此外,学校和学院加强与周边高分子材料企业的联系和交流,建立了10个实习实践基地,涉及聚合物成型加工的各个领域,包括橡胶模压成型、聚丙烯注射成型、多层挤出成型等。本专业每年由学院组织、专业老师带队,带领本专业相关年级全体学生深入到企业一线,参观学习聚合物成型加工的生产过程,听取工厂技术人员的相关介绍,实地了解成型设备、工艺流程、质量控制及生产线管理等,使学生对工业化生产有具体、直观的认识,真正将基础理论与实际应用结合起来,让学生掌握科学的方法,培养科学的思维,成为真正社会和企业所需要的有创造力的有用人才。
四、结语
综上所述,《聚合物成型加工》具有很强的工程应用性,学习该课程时要求学生建立起大工程的整体观。要达到这样的教学水平和目标,既要充分利用现代化的教学手段丰富课堂教学内容,又要借助课外资源充分调动学生参与实验实践的积极性,将理论学习与实践教学紧密结合,发挥其协同效应。通过近年来对本课程教学改革与探索,发现课内课外联动的教学模式能较好的适应本课程的教学要求,具有更好的教学效果。
参考文献:
[1]周达飞,唐颂超.高分子材料成型加工(第二版)[M].北京:中国轻工业出版社,2006.
关键词:蛇形运动;交通工具;运动原理;功能
中图分类号:J524文献标识码:A文章编号:1005-5312(2012)15-0190-01
随着人类社会的不断进步,科技的不断发展,人们对交通工具的要求越来越多样化,也越来越趋于多功能便捷化。现有的普通交通工具存在安全、排污、地形、功能等多方面的弊端。如何能改善这种现状,是我们现在热门的研究问题。蛇形机器人是仿生机器人研究中很活跃的一支,目前技术可实现蜿蜒爬行、侧滑、翻滚和攀爬功能。若能将蛇形机器人的仿生原理应用于现代交通工具,势必大大增加现有交通工具的优势功能。在应用过程中,可以辅之以现代机器人高新技术,完成特殊环境下作业需求。实现应用一种具有叠加功能的交通工具,实现多种作业功能,适应多种作业环境的目的。
一、现有交通工具弊端及待解决问题
(一)城市交通拥堵。
(二)尾气排放污染。
(三)造成石油等能源紧缺。
(四)很难满足凹凸不平、陡坡等特殊自然环境的作业要求。
(五)安全性较差。
(六)功能性单一。
二、未来交通工具特点
(一)未来的个人交通工具的部件很少是由笨重的金属材料制造而成,而是由介于有机物与无机物之间的一种新型生物质制成,质量小、强度大。
(二)未来的交通工具将是柔性的,不再像现在汽车这样坚硬、冷冰,可以根据行驶需要自由伸缩、改变形状,人在里面也十分舒适。
(三)未来的交通工具将具有高度的智能化。具有自我控制的能力,可以自动与附近其他交通工具进行沟通交流,目前车辆之间的相撞等交通事故到时将不复存在。
(四)未来的个人交通工具的能量利用效率几乎达到极限,能够把有效的能量最大限度用在作有用功上,运行成本十分低廉。
(五)这种交通工具还有个突出的特点就是几乎不向外部环境排放有害废弃物。
三、蛇形车应用范围
(一)一般及特殊路面的行使
(二)攀爬、侦查
(三)特殊环境下采集样本、救助等
(四)探测、抢救、设备维护
四、蛇形车结构
蛇形车结构共分:控制区、能源区、动力区三部分。各部分之间可以根据具体使用环境需求相互搭配使用,完成不同应用功能。
控制区:可分为人工控制和智能控制。控制区可携带操作机械手臂,完成采集等任务。
能源区:使用清洁能源电能,可充电,根据任务量可选择配备多块电池,衔接使用,延长作业时间。几乎不向外部环境排放有害废弃物。
动力区:利用蛇的运动原理以及120°分布的三排轮子完成不同地形及爬树运动。此功能区内由多个P-R关节模块(攀爬蛇形机器人爬树的静态机理研究)链接组成,执行单元采用管套式结构设计。关节模块间可完成三维度的有控制的自由摆动。
五、蛇形车运动方式
蜿蜒运动:依靠腹部与地面的切向摩擦力和法向摩擦力的差推动自身运动。——适用较平整地面,运动效率最高。
攀爬运动:以等距螺旋状为初始姿态,缠绕在半径和表面粗糙度均为常数的树干上,采用蠕动步态,在第一个运动波产生移动步距,然后通过部分关节的依次起伏向上传递运动波,其他部分则缠绕在树干上,产生摩擦力以抵消整体所受重力。一个运动波由尾至首传递完成后,向上达到一个新的位置,其攀爬轨迹始终以等距螺旋为基础。
伸缩运动:身体收缩成S形,前部前伸,后部收缩,循环向前运动。——狭小空间
侧向移动:从头部开始,身体部分顺次接地、抬起,完成前进运动。——适用于沙地、沼泽地
六、结论
蛇形车具有稳定性好、横截面小、柔性等特点,能在各种粗糙、陡峭、崎岖的复杂地形上行走,并可攀爬障碍物,比普通交通工具具有更强的适应环境能力。因此,在救援、探查、星球探测等方面具有广阔的应用前景。目前蛇形机器人的研究技术也为蛇形交通工具的实现提供了可靠的技术支持和保障。
高铁不可能形成真正的全国性二维地面交通网
高铁修建费用非常昂贵,维护费用更高,在中国修成纵横交错的高铁网不仅经济上不现实,技术上也不可行。修建高铁网的费用足可以让中国整个经济破产,完全失去建高铁的经济意义,也就是说中国未来不可能以高铁作为主要交通工具。
高铁系统不具有可扩张性(也是高铁最致命的缺点)
高铁系统一旦建成,不但可维护性差,也不具有扩张性。比如要把新型的A城市并入高铁网,要打通从A城市到另外一百个城市的交通就需要修建另外一百个高铁线,所以完全不可行。相比于航空系统,只要在A城市增加一个机场,就自动形成了从A城市到另外一百城市的航线了;而对于高速公路系统,只要修建到一条从A城市到最近的高速公路网入口的高速公路线,就解决了从该城市到达其他一百个城市所有线路问题了。究其原因,高铁运输是一维的点到点的运输系统,两条高铁线只要起点终点不同,就无法并轨。相比之下,高速公路网是真正的二维系统,两条高速公路线只要距离很近而且方向一样,就可以并线,省钱省力;而航空系统是完全的三维系统,航空线空中纵横交错,完全没有限制,除交通管制以外,也没有额外费用。
高铁系统有“瓶颈”效应
高铁不管多快,还是一个点到点的一维运输系统,也就是说高铁运输量受到起点站和终点站最大吞吐量的瓶颈效应限制。如果增加中途停靠站,可以适量减轻瓶颈效应,但会大大增加运行时间,完全失去建高铁本身的意义。相比之下,二维的高速公路网系统和三维的航空系统完全没有单点的瓶颈效应。高铁的瓶颈效应也排除了高铁作为人多地广的中国的未来主要交通工具的可能。
高铁系统不仅浪费能源而且破坏环境
修建高铁系统,不但要毁坏大量的自然环境;而且因为高铁的点到点的瓶颈效应,造成高铁忙时(春运)载不了,闲时没得载的空载空耗能源状况。另外高铁本身费用昂贵,票价过高,也是闲时高铁空载的一个原因,所以广建高铁不仅不会节省能源,也不会保护环境。
高铁作为点到点的大动脉交通工具的有效性
真空消除音障
真空管列车为何能远远快机?其诀窍不在于车辆本身的先进设计,重要的是道路的设计。我们知道,无论交通工具是在地面、轨道或空中行驶,它所耗费的动力中很大部分用于克服空气的阻力,而且速度越快,空气阻力越大。当交通工具的速度接近音速(约340米/秒)时,交通工具前方的空气因来不及散开而受到压缩,密度、温度突然增加,极大地阻碍交通工具向前行驶。这就是令研究人员十分头疼的音障。
高速列车速度越快,噪声越大,对环境影响也就越大,超越音速时甚至会产生骇人的声爆。因此,目前正在运营的地面交通工具,商业运营时速很少超过500千米。要发展超音速交通工具,如何克服音障和声爆是一个重要问题。从理论上说起来,解决这个问题十分简单,那就是消除阻碍交通工具前行并会产生音障和声爆的空气。也就是说,让交通工具在真空中运行,速度就可以越来越快,并达到数倍音速。最早提出真空管列车构想的研究人员是美国的达里尔·奥斯特。1997年他就提出了相关构想,并申请了专利。
6小时环游地球
近年来,奥斯特逐步完善了真空管列车的构想,设计出了图纸,提出了一些技术难题的解决方案。按照设计,真空管列车靠磁悬浮来抵御重力,可在管道中悬浮着快速前进。真空管列车一旦建成,时速有望达到6 500千米。乘坐这样的高速列车,从美国东部的纽约到西部的好莱坞,只需要45分钟。从美国纽约到中国北京,只需要2小时。即使环绕地球一圈,也只需要6小时。而100多年前, 80天环游地球还只是科幻小说中的故事。
由于列车运行的管道被抽成了真空,一旦列车漏气,乘客就有窒息身亡的危险。因此,列车采用了与飞机类似的密封系统,车内的空气不会泄露,乘客在列车运行途中也不可能打开车门。真空管列车的外形设计成长筒状,在管道铁路中运行起来更加流畅。数节车厢组成一个队列,每节车厢却是独立行驶,其中只有乘客没有司机,完全智能化行驶。每节车厢不大,净重183千克,长度只有5米左右,内部宽度2米左右,可乘坐4~6人。由于车厢较小,运行时间一般都在2小时以内,列车上也没有乘务员。
其实,交通工具在真空中可以高速运行对专业人员来说是众所周知的事情。不过,目前只有中国、美国和瑞士的研究人员在从事真空运输的研究。瑞士研究人员在几年前提出了全封闭真空高速公路的设想,并让一种全封闭汽车在其中飞驰,时速可达600千米。中国西南交通大学的研究人员在2010年表示,他们正在研制真空磁悬浮列车,未来时速可达1 000千米,理论上可达20 000千米。不过,这项技术并非自主创新,他们引进的正是奥斯特的技术。
成本较现有铁路低
由于真空管道是密封的,列车在其中运行不会受到地域和天气的影响,比现有的各种交通工具有明显的优势。
从技术方面看,智能驾驶与电动车有着天然关联性,汽车发展的演进路径正在从一条变成两条
智能驾驶与电动车有着天然的关联性,两者存在互相促进、互相支持的关系。电动车采用电动控制,电动车的根本在电池和电池控制,电控也是算法驱动的行业,这是电动车区别于传统汽车的一个特点,车内电信号可以直接被系统收集。其次,采用电动力,而非传统的物理传动,使得内的电信号可以直接被系统收集。智能驾驶能够帮助解决电动车的充电、节能等核心问题,电动车智能交互系统的背后是将车身机械语言和车联网电子信息语言统一起来,所有信息可以上传下达,实现车与人、车与云的互联。
这样一来,汽车行业就由原来以内燃为主的一条技术演进发展路线,演化成为一条以内燃机为主,一条以电池、电机为主的发展路线,从而使汽车发展的演进路径正在从一条变成两条。另外,后一条的发展空间和边际收益明确要快于传统的路线。未来,汽车的核心配置将不再是多少排量,而是用千瓦、G 赫兹、GB,以及连接人车路的程度来衡量。未来汽车的核心价值将被计算能力、人工智能、智能驾驶、云及电动力来重构。这其中的商业机会不言自明。
从交通方面看,智能驾驶将大大提升生产效率和交通效率,并有可能成为人工智能首先突破的领域
智能驾驶将是未来解决交通拥堵的重要技术,能大大提升生产效率和交通效率。一方面,随着智能驾驶的普及,交通拥堵不再是问题,人们可以接受更长的通勤距离,汽车可以是家和办公室的自然延伸,更有利于新型的城镇化建设。另一方面,智能驾驶汽车的运行需要配套的交通基础设施,由于智能驾驶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。当前的基础设施,包括超宽车道、护栏、停车标志、振动带等现有设置的交通道路将不再适用。
更重要的是,智能驾驶可以为构建智能交通系统提供支撑。智能交通系统是将先进的信息技术、数据通讯技术以及计算机技术等有效地综合运用于整个交通管理体系和车辆而建立起来的一种大范围、全方位发挥作用的、实时、准确、高效、先进的运输系统。更具体来说,高精度全球定位、高速无线通信、云计算、云控制的智能交通系统的构建是基于配备高精度北斗定位系统和高速无线通讯系统的智能驾驶汽车、配备有超级计算机的控制中心、移动终端以及相应的配套基础设施。车辆通过通讯系统将高精度的自身经纬度、高度、目的地等相关数据发送至控制中心。控制中心通过处理全部车辆状态信息、目的地信息等,为全体车辆规划最优路线,并将车辆的控制信息实时传达至全体车辆,从而实现全系统内的智能驾驶。通过完全封闭的双层道路设计,可以取消全部红绿灯,并通过在转弯处设置具有一定斜度的路面,保证车辆在整个系统中可以保持高速行驶。在配套的智能停车系统、智能充电系统、智能检修系统等辅助系统的支持下,实现车辆使用全过程以及全生命周期的智能化,从而可能成为人工智能首先突破的领域。
从产业发展看,智能驾驶将引领汽车产业商业模式创新,并重塑产业生态
首先,作为“智能制造”和“互联网+”时代的产物,智能驾驶将引领汽车产业生态及商业模式的全面升级与重塑。自汽车取代马匹以来,智能驾驶汽车堪称交通运输领域最具颠覆性的设计。未来的汽车将从“配备电子的机械产品”向“配备机械的电子产品”转变,成为可以安全、舒适、便捷移动的智能互联终端,即实现车辆的全面智能化、信息化。同时,汽车产业庞大的用户群体、多种多样的使用环境,也将衍生出具有重要商业价值的大数据,从而影响产业链条的重组、价值实现方式的转变和商业模式的创新。由此,整个汽车产业将发生空前深度和广度的变化:传统的汽车使用、设计、制造、销售、售后及管理模式极有可能被彻底颠覆;新模式下的新商机将有无穷多种可能,包括管理、维护、性能检测、服务、备件、回收与再利用、金融、信用等。在这一巨变过程中,智能驾驶无疑将处于中间枢纽和核心环节的地位。
以交通工具共享为例,智能网联可以为交通工具共享的普及提供支撑,而只有具备智能驾驶能力的智能交通工具,才能彻底“解放人”,从而使全天候的交通工具共享真正成为可能,实现交通工具使用的“理想主义”:即无需拥有、按需使用、随用随叫、随用随还。这种“轻拥有、重使用”的新型文化将显著提高交通工具的利用率,使得兼顾百姓用车需求和节约型汽车社会成为可能。因此,智能驾驶将引领汽车产业生态及商业模式的全面升级与重塑。
其次,智能驾驶促进信息通信、互联网等产业与汽车产业深度融合,从而推动未来产业形态和商业模式发生巨变。智能驾驶促进了汽车与信息通信、互联网、电子等产业的深度融合,汽车产业的边界扩展巨大,产业链不断延伸。从上游的元器件、芯片、传感器、车载操作系统等,到中游的通信设备、交通基础设施、智能车载设备等,再到下游的通信服务、平台运营、内容提供等,智能驾驶的产业链不断延伸,麦肯锡预估其在 2025 年的潜在经济影响将高达 2000 亿~1.9 万亿美元。以信息通信产业为例,智能驾驶推动汽车产业与信息技术深度融合,从而将推动未来汽车产业形态和商业模式发生巨大变化。运用车联网技术与大数据分析,可以不断优化产品全生命周期的设计标准规范,形成消费者需求驱动的研发模式,促进大规模定制化生产;可以建立汽车供应链协同商务平台,缩短从订单到交付的周期,提高智能制造效率,降低运营成本;可以推动汽车电子供应链的平台化和网络化,实现汽车电子固件和软件的远程管理、更新和适配;还可以通过发展面向行业的大数据信息服务和应用开发,在汽车维修及保养、汽车保险、二手车交易、汽车共享等方面不断创新商业模式。
从经济方面看,智能驾驶是信息化与工业化融合的典型代表,并有可能引发第四次工业革命
传统的交通工具,比如汽车是工业文明的代表产品,而人工智能是信息化社会的代表产品,两者的结合就是智能驾驶,是两化融合的重要代表。因此,智能驾驶不仅仅是新一代的交通工具,也是个性化需求和数据的收集终端和交互平台,更是全新的智能制造体系及产业价值链的核心环节。智能驾驶广阔的商业化前景受到了资本市场的广泛关注,投资机构、互联网巨头等纷纷与车企、科研机构、创业企业等合作进军该市场。智能驾驶不仅能使交通工具产品本身的价值呈现几何级数增长,还能为相关领域提供全新的解决方案,与新能源汽车、机械、交通、电子、信息、互联网、通讯、能源、环保、城市建设等众多领域进行深入合作,实现协同创新、融合发展。智能驾驶作为引领未来交通产业技术发展方向的战略制高点,将有可能引发第四次工业革命。
从社会方面看,智能驾驶将缓解劳动力短缺的矛盾
世界经济发展正面临着劳动力红利的缺失、老龄化社会的挑战。智能驾驶能够实现“机器换人”和产业转型升级,“智能+X”将成为万众创新的新时尚和新潮流。不能说发展智能驾驶能够解决所有的经济问题和社会问题,但是可以说智能驾驶能够为解决劳动力短缺引的经济问题和社会问题创造良机。比如,智能驾驶将推动汽车所有权形式和使用方式的改变,既能够有效降低汽车出行成本,也能够缓解劳动力短缺。摩根士丹利分析师凯蒂・休伯蒂(Katy Huberty)认为,到 2030 年,智能驾驶将开创一个规模可达 2.6 万亿美元的共享机动车市场,并大大降低出行成本。
从环境方面看,智能驾驶能够改善汽车对城市环境的污染
尽管汽车产业对环境污染(如雾霾)的具体影响程度尚存争议,但汽车无疑是主要污染源之一,尤其是城市环境的主要污染源。首先,智能驾驶系统能够有效减少污染物排放。德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员研究了二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、挥发性有机化合物、温室气体和细小颗粒物。结果发现,“使用智能驾驶车共享系统不仅节省能源,还能减少各种污染物的排放。”其次,智能驾驶能够通过提高车辆利用率减轻污染。汽车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车辆使用,解放司机,提高车辆的使用效率,减少车辆消费总量,有效减少碳排放。此外,智能驾驶通过缓解交通拥堵降低污染物排放。一项 2016 年的研究估计,“等红灯或交通拥堵时汽车造成的污染比车辆行驶时高 40%。”而智能驾驶通过基于实时路况安排路线、规范化行驶、编队匀速行驶等能够有效缓解交通拥堵,从而使得废气的排放大大减少。最后,智能驾驶和新能源汽车产业存在相互促进的关系,智能驾驶在未来可大大提高新能源汽车的使用率,而新能源汽车代替传统汽车则可以有效降低噪声污染。
从安全方面看,智能驾驶汽车将由交通工具演变成智能平台,并将成为信息安全的新焦点