zatem Bell, Uber, Airbus, Boeing i Embraer – żeby wymienić tylko niektóre – zamierzają wprowadzić teraz na rynek powietrzne taksówki?
Odpowiedź ponownie brzmi: konwergencja.
Helikoptery są hałaśliwe i niebezpieczne, dlatego że w celu wytworzenia siły ciągu korzystają z jednego wielkiego śmigła. Niestety obraca się ono z taką prędkością, że dudnienie generowanych fal dźwiękowych jest w stanie wywołać irytację u wszystkich istot żywych obdarzonych uszami. A niebezpieczne są dlatego, że jeśli ulegnie ono awarii, no cóż, daje znać o sobie grawitacja.
Wyobraźmy sobie teraz, że zamiast jednego głównego wirnika na górze mamy zespół mniejszych – grupę małych wiatraków umieszczonych pod skrzydłem samolotu – które łącznie wytwarzają siłę ciągu wystarczającą do oderwania się od ziemi, a równocześnie są znacznie mniej hałaśliwe. Jeszcze lepiej, wyobraźmy sobie, że to wielowirnikowe urządzenie mogłoby ulec awarii, a mimo to bezpiecznie wylądować nawet wtedy, kiedy kilka wirników równocześnie przestałoby pracować. Dodajmy do tego projektu pojedyncze skrzydło pozwalające na latanie z prędkością przekraczającą 240 kilometrów na godzinę. Silniki benzynowe nie są niestety w stanie zagwarantować, że którykolwiek z tych pomysłów będzie się dało zrealizować. Przyczyną jest niekorzystny stosunek ich wagi do osiąganej przez nie mocy.
Na scenę wkracza elektryczny napęd rozproszony, w skrócie – DEP (distributed electric propulsion).
W ciągu ostatnich 10 lat wzrost popytu na komercyjne i wojskowe drony wymusił na konstruktorach robotów (drony to przecież latające roboty) opracowanie nowego rodzaju silnika o napędzie elektromagnetycznym: nadzwyczaj lekkiego, niemal niesłyszalnego i zdolnego do uniesienia ciężkiego ładunku. W celu zaprojektowania takiego napędu inżynierowie wykorzystali konwergencję 3 technologii. Po pierwsze, osiągnięć uczenia maszynowego, które pozwoliły na przeprowadzenie ogromnie skomplikowanych pod względem obliczeniowym symulacji lotu. Po drugie, przełomowych wyników badań materiałowych, które umożliwiły stworzenie komponentów wystarczająco lekkich, by mogły wznieść się w powietrze, jak i dostatecznie wytrzymałych, by zagwarantować bezpieczeństwo. I po trzecie, nowych technik produkcyjnych – druku 3D – dzięki którym można wyprodukować te silniki i wirniki w dowolnej skali. A porównując funkcjonalność: silniki elektryczne mają sprawność na poziomie 95 procent, a benzynowe – 28 procent.
Latający pojazd DEP to jednak zupełnie inna historia. Synchronizowanie 12 silników z dokładnością do mikrosekund przekracza możliwości ludzi, nawet jeśli są najlepszymi pilotami. Statki powietrzne DEP wykorzystują zatem systemy FBW (fly-by-wire), co znaczy, że są sterowane przez komputery. Jak powstały tak zaawansowane systemy? Kolejny przypadek konwergencji technologii.
Po pierwsze, rewolucja w obszarze sztucznej inteligencji umożliwiła nam uzyskanie mocy obliczeniowej wystarczającej do tego, by w czasie rzeczywistym odebrać nieprzyzwoite ilości danych, przeanalizować je w ciągu mikrosekund i zgodnie z nimi sterować zespołem elektrycznych silników oraz odpowiednio ustawić powierzchnie sterowe pojazdu. Po drugie, zbieranie wszystkich tych danych wymaga zastąpienia oczu i uszu pilotów sensorami zdolnymi do natychmiastowego przetwarzania gigabitów informacji. Chodzi tutaj o GPS, Lidar, radar, zaawansowane oprogramowanie do przetwarzania wizualnego i liczne miniaturowe przyspieszeniomierze – wiele z tych urządzeń zawdzięczamy wieloletniej konkurencji producentów smartfonów.
Potrzebujemy też akumulatorów. Muszą wystarczyć na czas dostatecznie długi, żeby przezwyciężyć lęk przed niewystarczającym zasięgiem – czyli obawę przed wyładowaniem się akumulatora podczas załatwiania spraw – i wytworzyć wystarczającą ilość energii – inżynierowie nazywają to gęstością mocy – by oderwać od ziemi pojazd wraz z pilotem i 4 pasażerami. Do osiągnięcia takiej siły ciągu potrzebne jest co najmniej 350 kilowatogodzin na kilogram. Taka wartość do niedawna była poza zasięgiem produkowanych urządzeń. Gwałtowny rozwój zarówno energetyki solarnej, jak i elektrycznych samochodów doprowadził do zwiększenia popytu na bardziej wydajne systemy magazynowania energii. Dzięki temu powstała nowa generacja ogniw litowo-jonowych, zapewniająca lepszy zasięg i dodatkowo – większą moc pozwalającą na wzniesienie się w powietrze latających pojazdów.
W równaniu określającym współdzielone przeloty rozwiązaliśmy już część dotyczącą bezpieczeństwa i poziomu hałasu, cena jednak wciąż wymaga kilku dodatkowych innowacji. Pojawił się ponadto spory problem związany z możliwością wyprodukowania wystarczającej liczby latających pojazdów na potrzeby programu realizowanego przez Ubera. Dostawcy, którzy będą chcieli zaspokoić wyśrubowane zapotrzebowanie firmy, zachowując jednocześnie przystępne ceny, będą musieli produkować statki powietrzne w tempie szybszym niż podczas drugiej wojny światowej. Wciąż niepobity rekord z tamtych czasów to 18 tysięcy myśliwców B24 wypuszczonych z fabryk w ciągu nieco ponad 2 lat, co daje, w szczytowym okresie, jeden samolot co 63 minuty.
Jeśli to ma się udać – a nie ma innego wyjścia, jeżeli latające samochody mają trafić do powszechnego użytku, a nie zostać luksusową zabawką dla elit – potrzebujemy kolejnych konwergencji. Na początek wspomagane komputerowo projektowanie i modelowanie muszą zapewniać wystarczający poziom sprawności, żeby można było zaprojektować płaty nośne, skrzydła i kadłuby o parametrach wymaganych w lotach pasażerskich. Równocześnie badania materiałowe muszą wytworzyć materiały kompozytowe oparte na włóknach węglowych i złożone stopy metali, które są wystarczająco lekkie, by wznieść się w powietrze, i dostatecznie wytrzymałe, by zapewnić bezpieczeństwo. I wreszcie – drukarki 3D muszą stać się tak szybkie, by wyprodukować z tych nowych materiałów części nadające się do użytku w latających pojazdach w takim tempie, że wszystkie wcześniejsze rekordy produkcji zostaną pobite. Mówiąc inaczej, musieliśmy znaleźć się dokładnie w tym miejscu, w którym jesteśmy dzisiaj.
W podobną grę można oczywiście grać przy użyciu dowolnej nowej technologii. Skarpetki mogły zostać wynalezione dopiero wtedy, kiedy rewolucja materiałowa zamieniła włókna roślinne w wystarczająco miękki materiał, a rewolucja w wytwarzaniu narzędzi przekształciła kości zwierząt w igły do szycia. Jest to oczywiście postęp, jednak postęp w istocie swojej linearny. Tysiące lat musiało minąć, żeby te pierwsze kroki w skarpeciarstwie doprowadziły nas do kolejnej istotnej innowacji – udomowienia zwierząt (co dało nam wełnę z owiec). I następne tysiące lat, zanim pojawiła się elektryczność, dzięki której produkcja skarpetek zyskała odpowiednią skalę.
Rozmyta akceleracja, której doświadczamy dzisiaj – czyli odpowiedź na pytanie: „Dlaczego teraz?” – jest efektem konwergencji kilkunastu różnych technologii. Mamy do czynienia z postępem rozwijającym się w tempie, jakiego nie znaliśmy nigdy wcześniej. I to prowadzi do problemów.
Ludzki mózg ewoluował w środowisku, które było lokalne i linearne. Lokalne, to znaczy, że niemal wszystko, z czym wchodziliśmy w interakcje, znajdowało się bliżej niż dzień drogi od nas. Linearne, to znaczy, że tempo, w jakim zachodziły zmiany, było niesłychanie wolne. Życie naszych pra-pra-pradziadków było mniej więcej takie samo, jak ich pra-prawnuków. Dzisiaj żyjemy jednak w świecie, który jest globalny i wykładniczy. Globalny, to znaczy, że jeżeli coś się wydarzy na drugim końcu świata, informacja o tym dociera do nas kilka sekund później (a do naszych komputerów zaledwie kilka milisekund później). Wykładniczy odnosi się natomiast do dzisiejszego błyskawicznego tempa rozwoju. Zapomnijmy o różnicach między pokoleniami. Teraz rewolucja może nastąpić z miesiąca na miesiąc. Mimo to nasz mózg – który od 200 tysięcy lat w zasadzie nie przeszedł żadnego uaktualnienia sprzętowego – nie został zaprojektowany
