引言 汽车的问题
我不明白为什么人们害怕新想法。我害怕旧的。
——约翰·凯奇
我们的生活方式正在改变。汽车出现130多年以后，我们再次面临交通方式的重大变革。20世纪，占主导地位的出行方式是由人类驾驶的燃油汽车，这些车大部分由私人拥有。而现在我们正在转向由无人驾驶的电动车辆提供出行服务，按行程或租约计费。
这意味着什么呢？在不远的将来，我们大多数人将不再需要拥有或驾驶汽车，而是依靠安全便捷的自动驾驶车辆提供服务，前往想去的地方。出行服务公司将提供全方位的交通服务，我们不用再操心停车、清洁、保养和充电。拥有汽车给我们带来的各种麻烦都将消失。我们不再需要买车、按揭和投保，也不再需要花时间开车、停车或加油。交通也不会再令人头痛。我们可以选择乘坐为公众提供服务的共享车辆；也可以选择支付更多费用，拥有专属的自动驾驶“服务员”，不仅可以在我们需要的时候提供门到门服务，还可以派出去跑腿或接送家人朋友。
只需点一下手机，就可以召车。召来的车辆没有方向盘、油门和刹车踏板，大部分都是舒适的两座电动汽车，因为通常我们都是一人或两人一起出行。所有这些都将大大缩减我们的交通成本。
这本书讲述的是即将到来的这场变革的来龙去脉。这场变革将用最新的技术和模式解决交通问题。我们并不经常认为交通是个问题，但它的确成问题。每天，当我们想去某个地方，都要想一下该怎么去。人类想出了各种解决方案。一个多世纪以来，北美地区主要的解决方案一直是由人类驾驶的燃油私家车。然而这种方案带来了无穷的问题。
如今，在美国有2.12亿人持有驾照，拥有2.52亿辆小汽车，每年行驶5万亿千米，消耗燃油超过7000亿升。小汽车和卡车的二氧化碳排放量占美国温室气体排放量的20%。我们每年开车的里程不断增长，从1990年到2016年增加了约50%。
在这样的氛围下，大多数成年人都认为拥有一辆车是融入现代社会的必备条件。然而在美国，汽车有95%的时间都被闲置。
不仅如此，这些车的能效还非常低。现在美国销售的汽车超过95%是燃油车。而汽车加的燃油只有不到30%的能量是用于驱动汽车，还有少量能量被用来给车灯、收音机和空调等设备供电，其余的能量都变成热和噪声浪费掉了。常规小汽车大约为1400千克，而人体约为70千克，所以驱动汽车的能量只有约5%是用于运送乘客，仅占燃油总能量的1.5%。
能效如此低是因为我们购买的汽车的设计性能远超我们大部分时候的需求，谷歌自动驾驶项目慧摩（Waymo）首席执行官约翰·克拉菲克称之为“偶尔的使用需求”。在美国，85%的人出行是坐汽车，平均载客率每车1.7人，上下班时的载客率更是低至1.1人。城区的平均车速低至每小时20千米。然而，我们使用的轿车、皮卡和越野车足以容纳至少5名成人，而且动力强劲，大多数车辆能以180千米甚至更高的时速行驶。克拉菲克注意到，“行驶在路上的汽车配置完全是乱来”。
这些过度设计的汽车很危险，因为它们很重。世界卫生组织估计，全世界每年有130万人因车祸丧生。2016年美国有37461人因车祸丧生，这使得意外伤害成为美国人过早死亡的首要原因。
你的车只有5%的时间在使用，这意味着其余95%的时间你必须找一个地方停车。因此你家里需要腾出很大一块地方用作车库（和车道），你工作的地方也必须为你的车预留空间。你常去的购物中心、医院、你最喜爱的球队的体育场、街道两旁也是一样，这个清单还可以继续列下去。因此，我们的城市需要将大量宝贵的土地用于铺路，建造沥青热岛，造成城市气温升高，并可能加剧气候变化。
正因如此，摩根士丹利金融分析师亚当·乔纳斯称汽车为“世界上利用率最低的资产”，汽车业务为“地球上最应该停止的业务”。这也是为什么普利策获奖记者爱德华·休姆斯说“几乎从任何可以想到的方面来看，目前对汽车的配置和使用都是疯狂的”。
我非常同意。谢天谢地，我们已经进入了一个让我们走向更健康的交通解决方案的阶段——这是几十年甚至几个世纪以来罕见的能给生活方式带来改善的转变之一。这种转变之所以会发生，是因为它能让人们更高效便捷地出行。令人高兴的是，这个解决方案对地球也更友好。
这场巨变的许多重要参与者都曾经历过对汽车及交通系统的失望时刻，从而改变了他们努力的方向。例如谷歌的联合创始人拉里·佩奇，他在密歇根大学读书时没有车。
佩奇1991-1995年在密歇根大学求学，获得计算机工程学士学位。他们家与这里很有渊源，他的祖父在附近的通用汽车弗林特雪佛兰工厂上班，他闲暇时会开车带佩奇的父亲和姑妈到密歇根大学安娜堡校区玩耍，并鼓励孩子们以后去那里求学。后来两人都就读于这所学校，佩奇的父亲还在那里遇到了佩奇的母亲。因此，佩奇几乎注定会读密歇根大学。
安娜堡的春天、夏天和秋天都很宜人，树木葱郁，山丘起伏，人们在校园里骑自行车或慢跑，这里的主色调是绿色的树林和黄色的玉米，这也是学校的标志色。
但是到了冬季，在户外会很难熬。12月至翌年3月，很少有人骑自行车出行，因为密歇根的冬天很冷。校园地处内陆，附近没有能储存热量的大片水域。晚上5点就天黑了，寒冷难耐。在初冬的时候，人行道上会有积雪和泥浆，到1、2月份，积雪和泥浆会冻成坚硬的黑冰。
安娜堡的另一个特点是交通很糟糕，夏天就很糟糕了。到了冬天，道路两旁冻得硬邦邦的雪堆使得本来就拥堵的道路变得更窄，堵车和停车问题愈加严重。没车的人只能坐公交车，公交车从不准点，有时候甚至压根不来。
佩奇上完下午的工程课后，会走到公共汽车站，冻得瑟瑟发抖地望着马路尽头，希望看到当地公交特有的车头出现。当有车经过时，佩奇蜷缩在车站雨棚下，羡慕地看着司机坐在温暖的车里，希望有车能载上他，但是车似乎永远也不会来，这时他就想，这个社会解决交通问题的方式太糟糕了。
因此，佩奇开始着迷于寻找替代方案。在密歇根的冬天等公交车的那段漫长时间促使他构思了一种个人快速轨道交通的方案，这是一种单轨交通网络，运行能坐两人的豆荚车，可以将乘客快速送往想去的地方。挨冻的经历也促使佩奇加入了密歇根大学的太阳能赛车队——因为免费的太阳能也许能让出行费用更加低廉。这些经历也使得佩奇在20世纪90年代末，在斯坦福大学攻读研究生时曾考虑选择自动驾驶作为研究课题，虽然他最终选择的是后来改变了世界的搜索引擎研究，但这些经历激发了佩奇对美国国防部高级研究项目局（DARPA）沙漠和城市挑战赛的兴趣，这项挑战赛于2004年、2005年和2007年在加州举行。这项比赛启发了佩奇和他的合作伙伴谢尔盖·布林投资研发谷歌的自动驾驶项目（即后来的慧摩），这个项目使全世界认识到，自动驾驶不仅是可能的，也是不可避免的，而且成为现实的速度要比许多人预期的快得多。
我记得我对旧的解决方案最失望的时刻，当时我正在参加法兰克福2001年国际汽车展。那时候我在通用汽车担任主管研发和规划的副总裁，也是为CEO里克·瓦格纳服务的13人战略委员会成员，该委员会负责通用汽车的战略决策。
那天我正准备回酒店，手机响了。是通用汽车安保部门打来的，这很不寻常。更不寻常的是那位安全官员似乎很紧张。他说电话里不便细说，请我回酒店后马上去某间会议室。
我从未接过这样的电话。
当我走进会议室时，通用汽车战略委员会的其他几位成员也在，电视机开着。我在电视上看到世贸中心的一座塔楼着火了。几分钟后，一架大型客机撞击了另一座塔楼。
3天后我才从德国回到家。在那以后，我想了很多。有许多理论解释袭击为什么会发生，但不容忽视的一个因素是美国对中东石油的依赖。
我不禁感到汽车业对发生的事情负有一些责任。美国依赖外国石油，因为我们需要用它来为通用汽车生产的车辆提供动力。通用的产品给我们的客户带来了极大的自由。但是，扪心自问，为这种自由所付出的代价值不值？对我来说，“9·11”事件揭示了燃油车主导的汽车工业的现状是不可持续的。身为通用汽车的研发主管，我应当为此做些什么。我认为我有责任加速开发现有交通系统的替代品。
此后，作为底特律汽车业的顶级高管，我开始为美国汽车交通系统的大规模改革摇旗呐喊。（我记得，在底特律同样也在呼吁关注这些问题的还有小威廉·克莱·福特。）
我在演讲和文章中指出，石油依赖、安全问题、交通拥堵和全球变暖——只要我们改变汽车工业，这些问题都可以得到改善。我极力推动用电力驱动和计算机控制重新定义汽车的“设计DNA”，并用现在已广为人知的通用汽车Autonomy概念车展示了这种可能性，该车在2002年底特律北美国际汽车展上首次亮相。（Autonomy是基于一个类似滑板的平台，类似于现在特斯拉的平台。）我还领导通用汽车开发了一系列基于氢燃料电池、先进电池技术和生物燃料的新能源动力系统，并安排通用汽车赞助卡内基梅隆大学（CMU）的格纹呢车队，该车队以雪佛兰太浩车型为基础开发的自动驾驶汽车赢得了DARPA城市挑战赛。在通用汽车及其竞争对手努力应对2008-2009年的经济衰退期间，我推动开发了一款可共享的自动驾驶电动概念车——通用EN-V，它展示了自动驾驶的未来。
当时是汽车业最黑暗的时期，通用汽车和克莱斯勒破产，福特被抵押，勉强得以避免同样的命运。与此同时，一些汽车业局外人开始用新的技术和商业模式挑战底特律的主导地位。正是在这一时期，谷歌招揽了DARPA挑战赛中最杰出的工程天才，启动了自动驾驶项目。没有历史负担的特斯拉在2008年推出了它的第一款车Roadster，锂电池驱动，用优异的性能让人信服了电动汽车的前景。接下来，充满活力的优步和Lyft等创业公司培育了庞大的共享出行市场，人们开始摆脱必须自己拥有汽车的观念。当底特律在为生存而战的时候，汽车行业的外来者凭借对数字技术的深刻理解、新的设计理念以及提供舒适交通体验的热情，正在撒播交通革命的种子。
2009年通用汽车破产后不久，我离开通用汽车，去了哥伦比亚大学，在经济学家杰夫·萨克斯领导的地球研究所工作，研究可持续交通。在那里，我启动的第一个项目是研究由共享、电动和自动驾驶这三个独立又相关的因素改变的未来交通会有怎样的经济影响。虽然每个因素肯定都会带来重大变化，但我更感兴趣的是当它们融合到一起时会有怎样的影响。数学建模专家比尔·乔丹和我在2011年计算的结果表明，部署这样一个集成系统仅在美国就可以节省4万亿美元的汽车交通成本——大约相当于整个联邦政府的预算。更重要的是，我们的研究表明，在美国城市中，专为共享交通服务设计的无人驾驶电动汽车与传统的汽车出行方式相比，费用和时间成本将降低至少80%（从每英里1.50美元降低到每英里0.25美元），同时还更加安全便捷。
在我开始这项研究后不久，谷歌自动驾驶项目负责人塞巴斯蒂安·特伦和工程主管克里斯·厄姆森邀请我去担任顾问，此后我担任这个职务直到今天。这个项目现在改名为慧摩，是人类工程史上最激动人心的成就之一。2018年是我为这个项目提供咨询的第八个年头，有机会与塞巴斯蒂安、克里斯、安东尼·莱万多夫斯基、布莱恩·塞勒斯基、麦克·蒙特梅洛、德米特里·多尔戈夫和亚当·弗罗斯特以及慧摩首席执行官约翰·克拉菲克等才华横溢的人一起工作，我感到非常幸运。
2018年，慧摩实现了2009年团队成立时的愿景——部署自动驾驶的共享电动汽车。从迈阿密到旧金山再到纽约，大规模测试这种车辆的公司数量已达数十家。自动驾驶的电动车辆开始提供出行服务，这将成为自汽车发明以来汽车行业最大的变革。我们正进入新的汽车时代，这个时代将重新定义汽车带来的自由，以更低的成本为更多的人提供更好的交通服务。这不仅会改变我们的生活方式，也会对汽车工业以及与其有关的一切带来深远的影响。
这项变革将改变我们的生活方式、出行方式以及商业模式。车祸将基本上消除，从而大大减少每年车祸致死的人数。长途卡车的运输成本将降低约50%，生产率显著提高，并有力地促进电子商务的增长。对以驾驶车辆为业的数百万人和小企业主来说，这样的前景令人沮丧。对汽车制造商来说则极具吸引力，他们的商业模式将从向数百万不同的顾客销售数百万辆汽车转变为在世界各地的人口密集地区运营大规模自动驾驶出租车队。今天，大多数汽车公司销售一辆车的平均利润在1000美元到5000美元之间。相比之下，一辆提供出行服务的车，假设运营里程累计50万千米，每千米仅赚0.06美元，每辆车的生命期将能获得3万美元的利润。（50万千米是基于油电混合动力出租车的大致寿命。）
这本书讲述了一些未来梦想家的故事，他们怎样去将梦想变成现实，以及这些梦想将如何重塑未来世界。由于他们的乐观精神，多年来他们被嘲讽为未来学家、不切实际的幻想家、玩沙子的小孩——直到2015年秋天和2016年春天，他们取得的成就让人们突然认识到，他们幻想的未来不仅是可能的，也是可行的和可取的，而且比任何人想象的都来得快。
这个了不起的故事讲述了人们如何推动这场变革，它包含了工程奇迹和机械事故，杰出的编程技巧和效果有待验证的尝试，巨大的投资和付出，最终也带来了巨大的财富。里面充斥着复杂的结盟和背叛，有英雄也有混球，但更多的是介于两者之间的角色。
这个故事可以有许多开端。你可以认为它肇始于1939年的世界博览会，在那里，通用汽车展示了一个与即将到来的世界非常相似的极富预见性的概念车。我希望至少有一部分是在我成为通用汽车研发部门的负责人时开始，CEO里克·瓦格纳向我提出了挑战，要我重新发明汽车。你也可以从波士顿开始，罗宾·蔡斯在那里创立了共享租车公司Zipcar。电动汽车方面则兴起于加州的帕洛阿尔托，在那里，刚刚成功卖出一家创业公司的马丁·埃伯哈德和马克·塔彭宁决定将新的锂电池技术用到汽车上——并引入了一位名叫埃隆·马斯克的投资者。
最终，这种颠覆性的三位一体开启了不可扭转的变革。也许这一切是从2001年9月11日的恐怖袭击开始的，这场恐怖袭击引发了一系列战争，刺激了美国军方一个没什么知名度的部门——国防部高级研究项目局（DARPA）——组织了最终触发这些多米诺骨牌的挑战赛。但是我不会从弗吉尼亚州阿灵顿县的DARPA总部开始这个故事。我的讲述将从一位工程学学生开始，他可能是所有人中付出最多的——然而在15年后，他可能也是收获最多的。
这个故事将从克里斯·厄姆森开始。