相信很多80后的朋友都對上世紀80年代的一部美國電視劇記憶深刻——《霹靂游俠》。在劇中，一輛名叫KITT的Pontiac Firebird Trans-AM智能汽車(chē)吸盡了人們的眼球，利用各式各樣、變化莫測的人工智能在罪犯橫行的世界中行俠仗義，鋤強扶弱。能說(shuō)話(huà)、能思考、能交流的它讓每一個(gè)觀(guān)眾都想即刻擁有這么一輛超能力的汽車(chē)。KITT有句最為經(jīng)典的臺詞就是“請別叫我‘汽車(chē)’或者‘幾只輪子’，我是奈特工業(yè)2000號”，由這句臺詞帶來(lái)的思考更多是對未來(lái)車(chē)輛交通智能化技術(shù)革新的向往。
什么是車(chē)輛智能化
隨著(zhù)幾十年科技和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，車(chē)輛交通智能化技術(shù)從無(wú)到有，從簡(jiǎn)單到復雜，從單一形式到網(wǎng)絡(luò )形式，從有人駕駛模式到無(wú)人駕駛模式，逐漸形成了未來(lái)車(chē)輛、交通發(fā)展的方向。就目前的汽車(chē)而言，現行成熟的智能模式包括自動(dòng)泊車(chē)、主動(dòng)剎車(chē)制動(dòng)、自適應巡航、車(chē)道偏離系統、夜視系統等。這些模式都較為單一，主要以輔助有人駕駛為主，提高車(chē)輛的主動(dòng)安全性。如今，各大汽車(chē)廠(chǎng)商和互聯(lián)網(wǎng)巨頭都在開(kāi)發(fā)更為復雜的智能系統。
歐洲SARTRE（安全環(huán)保的公路列車(chē)）項目定位在傳統公路上可實(shí)施的技術(shù)，讓駕乘成為一種享受。駕駛者在行駛中可釋放雙手，通過(guò)玩平板電腦、手機、書(shū)刊打發(fā)時(shí)光，就可直抵陽(yáng)光迷人的海灘或是重要的商務(wù)場(chǎng)所。這個(gè)項目已在瑞典Hallered的沃爾沃試驗場(chǎng)完成了技術(shù)演示工作。4輛搭載智能系統的車(chē)輛可在引導卡車(chē)的帶領(lǐng)下以高達90km的時(shí)速自動(dòng)行駛，實(shí)現編組車(chē)隊在日常交通的綜合路況下行駛。沃爾沃汽車(chē)公司技術(shù)專(zhuān)家ErikCoelingh介紹說(shuō)：“為了做到這一點(diǎn)，我們擴展了當前安全和輔助系統中的攝像頭、雷達和激光技術(shù)，這些系統包括自適應巡航控制系統、城市安全系統、車(chē)道保持輔助系統，盲點(diǎn)信息系統和停車(chē)輔助系統?！?/span>
通用汽車(chē)公司展示了新一代車(chē)對車(chē)信息交技術(shù)系統（V2V Communication），此項技術(shù)利用無(wú)線(xiàn)通信原理和GPS全球衛星定位技術(shù)，通過(guò)安裝在汽車(chē)中的雷達信息收發(fā)器定位監測路況信息，最終可以實(shí)現車(chē)輛完全無(wú)碰撞行駛，從而使更多的駕駛者或者行人避免在車(chē)禍中受傷或失去生命。
美國福特公司針對車(chē)輛智能化應用推出了Intelligent Vehicle Technology車(chē)對車(chē)無(wú)線(xiàn)技術(shù)，將無(wú)線(xiàn)智能通信技術(shù)應用于高速公路和交通系統中，旨在實(shí)現汽車(chē)之間的“對話(huà)”和自動(dòng)組網(wǎng)通信，有效地減少交通事故，大大減少汽車(chē)油耗。
德國寶馬公司也開(kāi)發(fā)了一套車(chē)對車(chē)無(wú)線(xiàn)技術(shù)，通過(guò)這套危險屏蔽系統，行駛中的汽車(chē)可獲得更多周邊的路況信息，包括堵車(chē)預警、救護車(chē)輛信息、天氣狀況等。
谷歌已經(jīng)獲得了半自動(dòng)駕駛汽車(chē)轉型為全自動(dòng)駕駛汽車(chē)的專(zhuān)利技術(shù)，在這項技術(shù)中，汽車(chē)通過(guò)一套搭載在汽車(chē)頂端的感應裝置來(lái)感知行駛過(guò)程中的環(huán)境，實(shí)現汽車(chē)的全自動(dòng)駕駛。
目前，無(wú)人駕駛汽車(chē)所需要的技術(shù)已經(jīng)基本具備，這些技術(shù)包括以雷達為基礎的巡游控制系統和通信系統、運動(dòng)傳感器、路線(xiàn)變化報警裝置和衛星數字地圖。智能車(chē)輛技術(shù)包括傳感技術(shù)、通信技術(shù)、智能技術(shù)和控制技術(shù)，而在這四個(gè)技術(shù)中，通信技術(shù)和智能技術(shù)處于核心地位，傳感技術(shù)和控制技術(shù)則是核心技術(shù)與外部世界的接口。車(chē)輛智能通信技術(shù)應具有信息交流和實(shí)物探測的功能，天線(xiàn)、雷達則是這一技術(shù)的核心。
超材料力助車(chē)輛智能化
超材料，英文名metamaterial，其中拉丁語(yǔ)詞根“meta-”表示超出、非凡、另類(lèi)之意。超材料指的是具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復合結構或復合材料，一般包括新奇的人工微結構和底材。自2006年美國杜克大學(xué)Smith教授領(lǐng)導的研究小組設計、制造了著(zhù)名的“隱身衣”以來(lái)，超材料頻頻亮相于各個(gè)領(lǐng)域，受到各國政府、學(xué)者、產(chǎn)業(yè)界廣泛的關(guān)注和重視。充分利用超材料的設計思想可提升傳統材料的性能，實(shí)現傳統材料產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級和結構調整，甚至可對一個(gè)行業(yè)產(chǎn)生顛覆性的效果。
比如，超材料天線(xiàn)是一類(lèi)使用超材料作為基板的新型天線(xiàn)系統，與傳統天線(xiàn)相比，可顯著(zhù)增大天線(xiàn)輻射效率、提高天線(xiàn)方向性系數和增益，同時(shí)可減小天線(xiàn)系統的尺寸，使天線(xiàn)系統小型化和便攜化。歐美發(fā)達國家，如美國、歐盟、日本等，都專(zhuān)門(mén)啟動(dòng)了關(guān)于超材料天線(xiàn)的研究計劃，組織了眾多相關(guān)領(lǐng)域頂尖科學(xué)家，并給予高額的研究經(jīng)費支持。美國SI2 Technologies Inc公司已開(kāi)發(fā)出幾種超材料技術(shù)，并成功地應用于天線(xiàn)和陣列系統。這些技術(shù)一方面減少天線(xiàn)尺寸，另一方面又能維持高效地工作狀態(tài)。將超材料天線(xiàn)融合入車(chē)輛工程之中，既可以提升車(chē)輛天線(xiàn)的使用效能，又不至于破壞車(chē)輛整體的氣動(dòng)特征和美觀(guān)。
Echodyne，一家位于西雅圖高科技公司，由微軟創(chuàng )始人比爾·蓋茨和保羅·艾倫共同出資成立，致力于開(kāi)發(fā)新型高性能雷達，可被應用于自動(dòng)駕駛汽車(chē)等。此項技術(shù)允許車(chē)輛在一定條件下完成獨立操作，實(shí)現自動(dòng)駕駛。Echodyne首席技術(shù)主管Tom Driscoll認為，利用超材料來(lái)制備雷達，可在成本、尺寸、重量和性能超越現有傳統雷達。目前，和大部分超材料公司一樣，Echodyne的產(chǎn)品仍然面向的是政府和國防，但首席執行官EbenFrankenberg說(shuō)：“Echodyne對于超材料新興市場(chǎng)和應用更為感興趣，因為這會(huì )為Echodyne帶來(lái)更多商業(yè)上的機會(huì )，比如我們可以將超材料雷達作為視覺(jué)系統用在自動(dòng)駕駛或無(wú)人駕駛車(chē)輛上?！惫雀枳詣?dòng)駕駛汽車(chē)利用激光雷達創(chuàng )建一份有關(guān)車(chē)周?chē)h(huán)境的即時(shí)高清地圖，但此雷達售價(jià)高昂，約為8000美元，而Echodyne正在設計的雷達可能很快將會(huì )以低成本取代它。
Lamda Guard Inc是一家位于加拿大的科技創(chuàng )新公司，主要致力于透明光學(xué)薄膜的制備，但這一薄膜與眾不同的地方在于使用了超材料作為組成元素，可屏蔽特殊顏色和波長(cháng)的光線(xiàn)。該薄膜已成功應用于視覺(jué)玻璃和透明塑料制品表面，如眼鏡、護目鏡和擋風(fēng)玻璃等。由于夜間對向行駛車(chē)輛遠光燈照射易使駕駛員短暫性失明，造成交通事故，再加上汽車(chē)廠(chǎng)商對激光大燈的開(kāi)發(fā)和使用（如奧迪、寶馬在其高檔車(chē)型上都配備了激光大燈），夜間行車(chē)的安全問(wèn)題將會(huì )日益突出。而Lamda Guard Inc公司的光線(xiàn)屏蔽超材料薄膜有望在此領(lǐng)域得到應用，以增加汽車(chē)行駛時(shí)的主動(dòng)安全性。
Evolv Technologies是一家位于波士頓的超材料公司，為Intellectual Ventures剝離出來(lái)三家公司之一，另外兩家分別是Kymate和Echodyne。EvolvTechnologies的超材料產(chǎn)品主要是面向高端用戶(hù)的下一代毫米波安全成像系統，例如機場(chǎng)安檢掃描系統等。目前，Evolv Technologies旗下的產(chǎn)品已擴展到其他應用領(lǐng)域，如醫學(xué)診斷。超材料在醫學(xué)診斷中的應用將比現有的B超、MRI和X光更快，對人體傷害更小。下一階段，Evolv Technologies超材料產(chǎn)品將進(jìn)一步在成像系統中得到應用，并將逐步擴展到材料的探傷診斷領(lǐng)域，比如車(chē)輛健康監測、墻體缺陷探測等等。車(chē)輛健康監測將有效地降低車(chē)輛金屬結構疲勞損傷所造成的安全事故。
超材料作為一類(lèi)新興的技術(shù)門(mén)類(lèi)，將在未來(lái)智能化汽車(chē)應用中大顯身手。超材料能帶給汽車(chē)行業(yè)的不僅僅只是自動(dòng)駕駛、無(wú)人駕駛等智能模式，而且還能使未來(lái)汽車(chē)具有生物一般的“感知”能力，進(jìn)入監測、識別、判斷等超智能模式。
我國超材料技術(shù)發(fā)展現狀
超材料屬于國家戰略技術(shù)，我國政府對超材料技術(shù)予以了高度關(guān)注，分別在863計劃、973計劃、國家自然科學(xué)基金等科技計劃中予以立項支持，涉及電磁黑洞、超材料隱身技術(shù)、介質(zhì)基超材料以及聲波負折射等基礎研究方面。
在國內，以深圳光啟為代表的眾多科研機構已在研究超材料在各個(gè)領(lǐng)域中的應用，并取得了相當大的進(jìn)展。例如：在光波和超低頻超材料領(lǐng)域發(fā)展出慢波超材料，提出了超材料在成像、隱身、磁共振成像和靜磁場(chǎng)增強方面的應用；研究了超材料對電磁波的調控作用，提出了新型超材料隱身器件，衍生出了雷達幻覺(jué)器件、遠場(chǎng)超分辨率成像透鏡等新型超材料器件；提出了通過(guò)超材料與自然材料融合構造新型功能材料思想，發(fā)展出了基于各類(lèi)超常電磁介質(zhì)材料。
深圳光啟則在國際上率先進(jìn)行了超材料產(chǎn)業(yè)化，研發(fā)出了超材料平板式衛星天線(xiàn)，并已在全國多地得到了實(shí)際應用。目前深圳光啟業(yè)務(wù)已涉及超材料研制、智能控制算法、結構設計和加工、智能響應等方面的技術(shù)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已積累了豐富的研發(fā)經(jīng)驗和雄厚的技術(shù)手段，為超材料智能結構及裝備的產(chǎn)業(yè)化應用奠定了良好的基礎，現已成為我國超材料的領(lǐng)軍機構之一。目前，深圳光啟擬入主龍生股份（002625.SZ），將超材料與車(chē)輛工程有機地結合起來(lái)，鑄就車(chē)輛行業(yè)顛覆性的革新，彰顯出這家年輕的深圳企業(yè)的宏大雄心和獨特眼界。
作者：炫彩，轉載請注明來(lái)源和作者
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