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将来，新汽车可能贴有一张很吸引人的标签，标识这款车通过“零死亡率车”认证。在今后的10〜20年，汽车厂商会越来越依赖计算机模拟和虚拟技术来生产更安全的汽车，以减少死亡事故。

可以肯定，未来的汽车行驶起来会安全得多，这是由于关键部位零部件使用了镁和碳纤维材质、主动安全系统在汽车行驶在弯道上时可减慢车速、车辆间的通信可对前方交通状况提前报警。比如，沃尔沃汽车公司就启动了一项名为Vision 2020的计划，该公司表示“到2020年，没人会因乘坐新沃尔沃车而受到严重伤害甚至死亡。”沃尔沃不但在车内加入了新的保护措施，还加入了把汽车危险因素告知驾驶员的技术。其他汽车公司也有类似的计划。

业内人士认为，尽管“零死亡率”这个目标听上去野心勃勃，却是可以实现的。在未来10年内，道路标志识别、行人检测和汽车自主控制等安全技术的应用将为人们带来更安全的汽车。

要实现这个目标，汽车厂商们还需要加强底层的技术基础设施研究，以支持涉及数千万个数据点的复杂碰撞模拟，还要研制可靠的通信网络，以便在车与车之间发送信号。

先进的碰撞试验模拟

碰撞模拟是汽车研制过程 中的一个重要手段，近些年来碰撞模拟发生了明显变化。过去，工程师先设计好实体原型，让它们朝着障碍物冲过去，然后在计算机上分析结果。如今，实体原型只是最后一个部分。

通用汽车公司的汽车安全工程师Majeed Bhatti说，高性能计算方面的技术进步让通用汽车公司得以改用交互式设计流程。“我们现在完整地模拟一辆车，也就是说，我们建立一个完成的汽车模型（包括汽车内饰），车里面坐着碰撞试验假人，其中所用到的数据元素多达400万个。”

工程师设计好试验场景后，把试验结果发回给设计师，设计师利用该信息来开发下一批汽车模型，以便再次试验。Bhatti说：“我们可以检查碰撞后行李箱和假人出现了什么变化，还可以查看其他信息，就像你在实际试验中那样。根据这些情况，我们再决定是否需要改变车身结构、安全气囊和安全带。如果是侧面碰撞，还要看看是否需要改变车门内饰、中立柱和车顶后管箱等。这一切都会在计算机上反复模拟好几次。”

只有汽车设计通过了每一项虚拟的碰撞试验之后，才制作完整的实体原型。

用来模拟复杂碰撞环境的两种主要的软件工具是Altair公司的Radioss和ESI集团的PAM-Crash。

据Altair公司的高级技术专家Pradeep Srinivasan介绍，使用Radioss的汽车厂商仅仅在一次模拟中就要用到几百万个数据，比如轮胎压力、汽车重量和道路状况。有一家日本汽车厂商在一次特别详尽的碰撞模拟中用到的数据甚至多达1000万个至1200万个。

由于模拟和分析工作如此复杂，因而对计算机的处理能力提出了很高要求。好在为了进行计算机模拟（比如一辆车向另一辆车撞去），汽车厂商本身就拥有很强大的计算能力。

美国本田汽车公司是一家生产汽车、摩托车、电动机和动力设备的公司。据该公司负责车辆结构研究和计算机辅助工程的经理兼首席工程师Eric DeHoff介绍，公司专门用于碰撞分析的处理器就有3000多个。他说：“我们使用的是高性能计算机集群，这些计算机拥有多个处理器，它们可以分担工作负载，以应用众多标准化的碰撞模式规则来对碰撞数据进行处理。比如，我们在进行结构变形分析和乘客受伤模式分析时，需要为约束系统的许多部件建立模型，包括安全带、安全气囊和实际碰撞的假人等。”

总部设在德国斯图加特的梅赛德斯－奔驰公司的安全通信经理Richard Krüger表示，该公司对新的车辆设计经常要进行全面的模拟。他说：“我们在一个新车型的开发周期内，需要对完整的汽车模型进行大约5000次碰撞模拟。”

据Krüger介绍，梅赛德斯使用LS-Dyna进行崩溃试验的模拟、使用T-Systems公司的Medina进行汽车建模，使用GNS公司的Animator4进行碰撞可视化，来看模型在模拟的环境中有怎样的表现。他补充说：“每一次完整碰撞试验模拟通常需15个小时左右。”

加入更多的参数

尽管如今已拥有了先进的模式和试验能力，但Bhatti说生产真正的“零死亡率”车仍然面临一大绊脚石，就是研究人员对于人体解剖学和生理学方面缺乏了解。比如，研究人员对于大脑在头部受损后有怎样的反应了解不够，因而无法模拟出可区别轻微受伤和严重受伤的模型。

Bhatti表示，目前，虚拟假人只能用于测试位移、速度和物理作用力。更进一步的研究还在进行当中，目的是建立一种新的人体模型，这种人体模型可测量身体组织的损伤、脑部创伤以及常规碰撞试验假人通常无法揭示出来的其他事故危害，开展这方面工作的主要是以全球人体模型联盟（Global Human Body Models Consortium）为首的一批美国公司和国际合作伙伴。

市场研究公司Harris Interactive的分析师David Pulaski介绍了一个案例：一家汽车厂商生产的汽车遇到了一起事故，一位又瘦又轻的女性坐在这辆汽车的后座，车子出车祸时安全气囊没有打开。检查发现，原因是这辆车在设计时设定了乘客体重参数，只有乘客体重超过这个参数时，气囊才打开。

他说，要是设计师在安全气囊系统的试验模拟中使用更多的环境和乘客方面的参数，车子或许就能感知这位女性乘客的存在，相应地在遇到事故时安全气囊就能打开了。这个案例表明需要扩大模拟试验范围，加入更多的参数，而这需要计算机系统有更强大的处理能力。

Pulaski表示，碰撞模拟面临的另一大限制因素是成本。每家汽车厂商可能都要投入数百万美元用于材料研究、购买碰撞假人所用的虚拟人体组织，汽车厂商为了抵消成本势必要提高汽车的售价，然而消费者可能并不会买汽车厂商的账。

现在，我们大多数人已经接受了这个现实：驾驶汽车有时候会造成致命伤害。实际上，由于技术的进步是有可能避免这些伤害发生的。Pulaski表示，这就需要有一个诱因来促进汽车厂商们改进安全。正如石油成本急剧上升时，汽车厂商们终于开始认真处理油耗问题。

让车辆之间对话

车辆间的通信是向生产出零死亡率车迈出的另一个重要步骤。一辆车对其他车辆（以及道路）的情况了解越多，就越能做出及时反应、避免危险的发生。

如今，通用汽车的OnStar和梅赛德斯的Mbrace等车载通信服务使用CDMA蜂窝和全球定位系统（GPS）信号，把车辆状况（包括碰撞自动通知）上传给某个中心。除此之外，它们还提供其他服务，比如路边救援和车门远程锁住及开锁。不难看出，这些服务会不断拓展，以便车辆可以彼此通信，不过上述两家公司都没有宣布这方面的具体计划。

福特汽车公司高级工程部技术主管Mike Shulman表示，公司正在改变碰撞期间保护乘客的被动式安全保护方式，而改用可以完全预防碰撞的主动安全功能。也 就是说汽车除了会采用安全材料，并提供安全气囊及其他保护措施，还会主动寻找安全隐患，办法之一是通过与其他车辆保持通信，以及与包括道路标志、红绿灯和停车场在内的道路基础设施保持通信。

Pulaski表示，大多数汽车厂商已转而使用主动安全方法。比如说，如今几乎每一家汽车厂商都有稳定控制系统，可检查轮胎速度是否均衡以及汽车是否在行驶时发生倾斜，以保持车辆平稳、避免侧翻。他表示，下一步就是与其他车辆就这些信息进行通信。

为了促进技术创新，美国联邦通信委员会在2002年批准使用专用短程通信（DSRC） 5.9 GHz频谱，供车与车、车与基础设施之间进行通信。2009年，美国运输部启动了智能驾驶（IntelliDrive）研究计划。根据该计划，汽车厂商们会与联邦和州政府机构合作，为无线信号制定标准，并明确如何在车内使用。国家公路交通安全管理局定于2013年审查该计划提出的建议，并决定是否批准部署IntelliDrive技术。

美国公路安全保险协会（IIHS）是保险行业发起的著名的碰撞试验评定权威机构，主要根据汽车与障碍物的碰撞情况来评定碰撞安全。福特公司的Shulman推测，DSRC信号可能会成为IIHS评定内容的一方面，将来的汽车可能要接受与其他汽车通信这方面的功能评定——这为 “零死亡率”的汽车评定带来了希望。

汽车之间相互通信的基本要求是，汽车向邻近的其他每辆汽车发出自己的安全状态信息，比如汽车速度、驾驶员踩刹车的力量大小和油门状态。Shulman认为，这样的信号需要每秒发射10次。

而更高级一些的通信可能涉及更多、更详细信息。比如，汽车可以根据GPS导航路线发送最新路况预测，或者根据周边汽车发送来的信息提醒驾驶员注意目前处于不安全的状况。这方面的一个早期实例就是Dash Navigation公司的Dash Express GPS系统。该导航系统在2008年初首次亮相，可发送每个Dash用户提供的交通信息，以便其他驾驶员查看。（Research In Motion公司2009年收购了Dash Navigation，后来在2010年6月30日停止了Dash Express服务和支持。）

这一切可能让Shulman所说的智能十字路口（smart intersection）成为现实：汽车会知道下一个红绿灯的状况、邻近其他汽车的速度，还能知道一辆半拖挂车正沿着十字街道飞奔而来。Shulman表示，除了安全之外，汽车通信网络还可以带来其他好处，比如驾驶员可以查看好几个星期以前走过的路线，或者通过计算机跟踪了解每公里的油耗。

当然，让众多汽车厂商为汽车通信确定一项公认的标准并遵守标准也许是一大挑战。而另一大挑战则是，车辆在行驶中发送的无线信号可能不可靠。比如，刚开始应用于2011福特Edge等汽车的Wi-Fi需要复杂的算法，才能确保行驶中的车辆发送的信号稳定可靠。

现在判断5.9GHz频谱段的DSRC信号是否可靠还为时尚早，但可以确定的是，汽车厂商们需要试验及反复测试新系统以确保信号的可靠性和准确性。

最后，正如AutoPacific的Kim指出，要是驾驶员犯下重大错误，比如朝树开去，那么再频繁的车辆间通信都无助于事。

防撞系统：下一个热点

为了减少死亡事故，车载计算机将首先帮助驾驶员避免发生碰撞。比如，你的车靠近公路上的另一辆车时，自适应巡航控制系统可自动调节车速；盲区警示系统利用摄像头或传感器来检测向你车开过来的车辆；车道偏离警示系统会在你的车偏离车道时提醒你，这些系统都已经司空见惯。

未来的一个突破就是防撞系统，这种系统可检查周围环境（如道路状况和车道标记）以及驾驶员的注意力（方法是测量方向盘动作、汽车启动后的行驶时间、反常行为及其他许多变量），并且使用一些高级算法来确定对应某种情况下司机踩刹车时应用多大的力。

防撞系统已经在一些高级车辆上得到了应用，比如阿库拉RL、梅赛德斯S550和沃尔沃S60。这种系统会向周围发出雷达信号，等待回应，以确定本车与前方车辆及其他物体的距离和接近速度。如果可能发生碰撞，车辆会先警示驾驶员，然后自动减速或者刹车——具体要看距离撞击物体的远近。

同样，沃尔沃S60新的行人检测系统结合了雷达（用来测量移动物体的距离和行动轨迹）和摄像头（用来确定移动物体是不是人）。如果有行人突然出现在汽车前方，车辆会自动紧急刹车。 据北美沃尔沃汽车公司的技术媒体代表James Hope介绍，该系统里面存储了大约1万幅行人“模样”的图像。

Hope说：“摄像头会将存储的图像与它在汽车前方看到的物体进行比对，还会查找类似人的运动（手臂摆动以及肩膀、头部和腿部移动），由此来确定看到的到底是人还是其他物体。虽然系统无法识别物体到底是动物还是婴儿小推车，但它可以识别出推小推车的人。”

这些防撞系统需要用到与行车条件有关的大量数据，在做出最合适的响应行动之前，计算机必须把每一种可能都考虑进来。与碰撞试验一样，计算机模拟在收集这些数据方面也起到了关键作用。据瑞典哥德堡沃尔沃汽车安全中心的安全高级技术顾问Thomas Broberg介绍，沃尔沃曾在虚拟环境下模拟行车50万公里，用以对S60的行人检测系统进行测试。

为更好的模拟需要各种数据，沃尔沃在欧洲使用了100辆试验车，收集了 3年的行车数据。这些车都配备了视频摄像头和眼球追踪传感器，用以辅助研究和模拟。这个项目会收集约300万公里的实际行车数据，这有助于发现不如正面碰撞和侧面碰撞来得常见的其他碰撞所带来的结果。Broberg表示，如果沃尔沃要实现零死亡率目标，就需要这些数据。

Broberg说：“到时会结合更好的保护措施和防撞系统。可以说，在接下来的10年内（如果不能再早）实现车与车通信和车与基础设施通信，这对车辆安全来说将是开拓性的成就。”

最终目标是什么呢？Broberg说，汽车需要依赖与人的交互来完成更精准的操作，比如预测驾驶员想做什么（通过观察其头部活动）、识别道路标志、根据行车条件来调整车速。Broberg说：“未来，车子会知道自己的状态，知道道路很滑、驾驶员似乎很累，如果有什么东西出现在路上，汽车会及时避开。”

当然，对于依赖计算机确保安全的汽车来说，即将面临的一大挑战在于，计算机并不是绝对可靠的。汽车厂商应对这个问题的办法是，编出可以在短时间内多次核对、复核车辆状态的软件程序。比如，配备盲区检测系统的梅赛德斯汽车会发送多个信号，核实变换车道是否安全。该公司代表说，汽车还会核对盲区检测系统本身的状态，如果该系统工作不正常，就会警示驾驶员。

虽然我们不太可能看到绝对不会因碰撞而导致乘客和司机死亡的汽车，但哪怕稍稍接近这个目标，对汽车行业来说都将是一个巨大成就。美国运输部的资料显示，美国公路上每年有3.7万人死于撞车事故。因此，只要可以避免其中一小部分的死亡事故，我们也要把各种可用的技术用到极致。