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又该如何增强卫星能处理的信息量?我们目前的卫星仍在使用无线电频率,但我们现在已能使用激光通信(光纤)来连接城市和大洲,激光比无线电传输数据的速度快100倍。1994年,日本实验了激光卫星通信,2001年,欧洲的欧空局ESA也做了相同的实验,美国航空航天局位于硅谷的埃姆斯研究中心则在2013年进行了实验,即月球激光通信演示(LLCD)项目。
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短期来看,激光卫星通信可以给轮船、飞机以及偏远的村庄提供互联网连接,从长远来看,如果我们将来想要从其他星球传送视频流回地球,激光卫星通信也是至关重要的。
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新型地面交通工具
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太空探索的这些新奇的想法,太空电梯,真空能量等能否用到改善提升我们目前的交通运输速度上来
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没错,这些创意确实有助于发明新的交通工具。比如,2013年埃隆·马斯克提出了高速磁悬浮系统的概念,也就是超回路列车(Hyperloop)的设想。超回路列车可以让从旧金山到洛杉矶的路程缩短为35分钟。2014年,以“Hyperloop”命名的创业公司由SpaceX公司的前科学家布罗甘·巴姆布罗甘(Brogan BamBrogan)和一名风险投资家施欧文·彼西弗(Shervin Pishevar)在洛杉矶创立。2016年,该公司在内华达沙漠测试了他们的超回路列车。此外,由克里斯托弗·梅里安(Christopher Merian)领导的另一个超回路列车项目正在麻省理工学院进行。
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创业公司Boom正在建一辆超音速客机,飞行速度将是音速的两倍。这将是协和号退役后的第一架超音速飞机,如果实验成功,从纽约到伦敦将只需要3.5小时,从旧金山到北京将只需要5个小时多一点。
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最梦幻的解决方案应该就是能飞的汽车了,这一设想在很多科幻电影里都出现过,但现实中还没有人能实现,当然不乏尝试者。2013年,美国特拉弗吉亚(Terrafugia)公司声称要造飞行车,其推出的飞行式概念车估计在2018年可以起航。2016年,中国的亿航(Ehang)推出的“亿航184”无人机,技术上是一个独立的四轴飞行器,它已可以用100公里/小时的最高速度携带一个乘客飞23分钟。
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我的感觉是,我们还是需要想办法消除地心引力。任何使用“燃料”来飞的车或飞行器都很危险,目前都又慢又笨又重,我可不想整天担心房顶或花园里随时有这些东西飞来飞去。
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无人机都能做什么
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不过,虽然我们现在还没有会飞的汽车,但我们已经有很多无人机了。
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无人机,或更好的表述——无人飞行器(UAV)其实就是遥控飞行的机器人。和往常一样,无人机技术最先也是为军队而生的。无人飞行器之前曾经是无人战斗机(UCAVs),比如由沃尔特·赖特(Walter Righter)设计用于第二次世界大战的OQ-2“无线电飞机”,70年代被美国用于越战的Firebee无人机,80年代以色列对抗巴勒斯坦的Amber机[该机型是1985年由一位以色列前工程师亚伯拉罕(Abraham Karem)在他位于洛杉矶的车库里设计的],再后来就是通用原子能公司(General Atomics)1994年开发出来的Amber机的进化版,被美国中央情报局(CIA)改良后用于90年代的巴尔干战争。其中,最出名的应该是Predator机,1995年由通用原子能公司在南斯拉夫上空推出的,它跟卫星通信结合了起来。不过,这些都不是武装(配置武器的)无人机,他们多用于支援空中轰炸活动。
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无人机的“智能”很大程度上依赖于自动驾驶仪。自动驾驶仪(按技术要求自动控制飞行器轨迹的调节设备,其作用主要是保持飞机姿态和辅助驾驶员操纵飞机)最早于1914年由埃尔默(Elmer)和祖拉·斯佩里(Zula Sperry)在巴黎的一次会议演示上出现。第二次世界大战中已使用了自动驾驶仪,同样的系统在战后用于民用飞机,可以让飞行员稍微休息下。1947年,一架军事飞机完成了完全由自动驾驶仪控制的跨大西洋的飞行,包括起飞和着陆。现在的自动驾驶已经变得更复杂:它可以操纵完整的飞行路线,并保持最佳的海拔高度。从这个意义上说,任何一架飞机都已变成了一个机器人。
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2002年,美国中央情报局用“捕食者”无人机杀了一个人,这是第一次人类使用机器人(飞行机器人)来杀死某个人。阿富汗战争期间,无人机的目标是本·拉登(结果他们杀了一个像本·拉登的无辜的高个子男人),从那时候开始,用无人机杀人是对是错在美国引发了大量争论,包括无人机杀人的成功率(换句话说,我们会杀多少无辜者)。
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康拉德·洛伦兹(Konrad Lorenz)在他的著作《侵略》(On Aggression)里指出,当可以用技术远程操作时,人类杀人的倾向会更高,因为反正我们看不到眼前杀死的人。同样的表述在戴维·格罗斯曼(Dave Grossman)的《杀人》(On Killing,1995)中记录士兵行为时也有出现。
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无人机是被某个战士操控的,而操控者又往往是必须服从指挥者命令的,指挥者的命令又是根据其他人用电脑和各种情报装置收集的信息下出的,如果无人机误杀一个人,到底谁是凶手?还好,无人机现在仍然主要被用于侦查,很少用于杀戮。
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相比军用无人机,如今的消费级无人机则是一种完全不同的状况,这是爱好者社区“劫持”一个军事发明的又一案例,也是爱好者们强过政府,大企业们“错过好时机”的又一案例。
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现代无人机的起源可追溯到麻省理工学院媒体实验室的西摩尔·派普特(Seymour Papert)的研究,帕尔特想用电脑来教孩子数学和创造力,他写了一本名为《头脑风暴 ——儿童,计算机和强大的创意》(Mindstorms-Children,Computers,and Powerful Ideas,1980)的书。1998年,他的一个学生,弗雷德·马丁(Fred Martin)研发了“麻省理工学院可编程砖块”(MIT Programmable Brick):一套组装机器人的硬件和软件套件包。
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乐高公司立刻意识到这个工具包的潜力,它很快将该工具包以“乐高头脑风暴”的名称推向市场,让孩子自己动手制造可编程机器人。2007年,《连线》(WIRED)杂志的首席编辑克里斯·安德森(Chris Anderson)在家里用乐高提供的这些配件组装了一架自己的无人机。安德森马上意识到这背后的巨大潜力,迅速创立了一个自己动手做机器人的网站“DIYDrones.com”,现在已经成了无人机爱好者最大的开源社区。安德森后来遇到了一个来自墨西哥的19岁孩子霍尔迪·穆尼奥斯(Jordi Munoz),霍尔迪用电子游戏遥控器的部件做了一个自动驾驶仪,2009年,两人决定创立3D机器人(3D Robotics)公司专门制造无人机。
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3D机器人和瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH)一起推出了Pixhawk,一个开源的自动驾驶仪平台。这不是第一个开源的自动驾驶系统:Paparazzi早在2003年就在法国国民航空学校出现了。另一个开源平台是PX4,由瑞士苏黎世联邦理工学院在2009年启动。2014年,Linux基金会建立了一个更通用的开源项目Dronecode,创始成员包括3D机器人和百度。此外,AeroQuad和ArduCopter分别是基于Arduino的制造四轴飞行器的开源硬件和软件项目。到目前为止最具影响力的结果是,这些开源项目可能成为“万能自动驾驶仪”。
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这些开源项目的能量总是惊人的:2016年,一个水平一般的业余爱好者都可以使用DIYDrones的资源建成一个价格低于1 000美元的无人机,但功能却可以跟美军用1.4亿美元制造成的用于阿富汗战争的“全球鹰”无人机不相上下。
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便宜小巧的无人机目前的主要用途是供个人和家庭拿来玩的,但也有不少有用的地方,比如好莱坞使用它们作为摄像机平台,有些国家公园也利用它们来监视野生动物。
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2015年,瑞士的邮政系统开始与加利福尼亚州的公司Matternet(一家起源于奇点大学的硅谷创业公司,致力于无人机快递包裹)展开合作,采用无人机进行邮件投递。Facebook正在测试一种名为“阿奎拉”(Aquila)的太阳能动力无人机,它由前美国航空航天局的工程师设计,致力于将高速互联网传送到世界的贫困地区。2016年,创业公司Flirtey制造了一台无人机,它在内华达州寄送了一个包裹,这是美国第一次用这种方式寄包裹。
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现在有几十家公司都在为“爱好者”的市场制造无人机,其中包括Hoverfly、DJI Innovations、MikroKopter和3D机器人等。有摄像头的无人机,比如中国制造DJI幻影(DJI Phantom)和法国制造的鹦鹉AR无人机(Parrot AR Drone),都很快成为常见的玩具。再比如,Nixie是一个小的配备摄像头的无人机,甚至可以作为腕带佩戴。瑞士洛桑联邦理工学院创新发明了一种新的无人机:Gimball,这是一种很小,又超级轻的,像昆虫一样的球状体,它并没有装传感器,然而,它可以弹开墙壁和障碍物。而该学院孵化出来的一个创业公司Flyability专门为工业勘探制造无人机,让它们探索对人类来说过于困难或危险的地方。
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我们倾向于认为一个无人机是一个单独的实体,跟其他无人机都没有多少关系。但在2008年,瑞士苏黎世联邦理工学院的拉法埃洛·安德烈亚(Raffaello D’Andrea)却想要发明一种需要跟其他无人机合作才能完成目标的无人机。这里的“合作”指的是“合作发明一种更高水平的无人机”,目标就是飞行。也就是说,单一的一个无人机不能飞,但如果跟其他无人机组合成特定的结构,他们就变成会飞的了。这种自我组装的飞行机器人也被称为“分布式飞行阵列”。
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如果无人机想要成为一个“严肃”的大市场,而不是仅仅局限于周末玩具,它们就需要扩大潜在的应用范围。例如,乔纳森·唐尼(Jonathan Downey)在旧金山的Airware公司正在为无人机制造一个操作系统,该软件将能使应用于企业的无人机可被编程。
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