泰科电子公司的技术副总吉姆·托斯（Jim Toth）对这一切了如指掌。作为先进材料领域里的专家，他在交通运输和基础设施巨头的研发实验室拥有多年的工作经验，领导公司的创新战略。《连线》杂志品牌实验室就此采访了托斯先生，与他一起探讨科学研究是如何影响交通运输并影响整个世界的。

 

　　问：当我们想象下一代交通运输时，我们就会在脑海中浮现诸如自动驾驶汽车和Hyperloop超高速铁路。那么，是什么样的研究在幕后推动这些创新呢？

 

　　答：轻量化在交通运输的各个领域都能找到实例，它让汽车运行更加高效。例如，复合材料用于飞机后获得巨大成功，现在越来越多地应用于公共交通领域。铜已被制造商抛弃，他们将目光投向铝，因为单位质量铝的传导效率更高。

 

　　统领全局的是不断提高的计算能力：将高速运行的计算机引入汽车以及其他交通运输工具中的成本日渐降低。通过在汽车周围集成各种传感器，就可以实现包括自动驾驶在内的创新。

 

　　问：说到先进材料科学和轻量化趋势，通常在实验室研发多久能看到新突破？这些新突破最终将如何提升人们的出行效率？

 

　　答：从铜到铝就是一个大突破。而说到轻量化，我们可以看到利用3D打印技术制造出来的新结构。我们可以打印出一些新颖的孔结构――例如格状结构，它们的强度非常高，使用传统的生产工艺进行制造是不可想象的。你可以减少50％的质量，同时保有原有的强度，这都是内部格状结构的功劳。

 

　　问：那么，是研究指导设计，还是工程需要相关研究呢？

 

　　答：两者都有。这是一个互相影响的过程。当人们遇到问题，他们会进入实验室，尝试寻找答案。但是在很多情况下，他们最终解决的问题并不是他们最初想要解决的。这纯粹是机缘巧合，所思非所得。

 

　　问：研究并不仅仅是建造更加轻巧的交通工具和结构，我们还要考虑强度问题。目前，工程师会采取哪些手段来提升材料的强度呢？

 

　　答：我们会尝试加入纳米管或新型的碳结构，又或者单原子层石墨、复合材料，它们都可以提升强度。我们现在还可在计算机上进行试验，对新材料和新结构做数学模拟，整个过程更方便更快捷。再者，我们可以设计完整的高强度结构，例如利用3D打印来完成。随着人工智能的引入，实际上你可以用计算机来设计人类无法想象的结构。输入参数启动程序，让计算机运行一段时间，说不定你就会看到人类认知中尚没有概念的新结构。

 

　　我们目前所看到的许多例子还处于试验阶段。诸如“材料工程”程序，许多研究者对新材料进行建模运算，同时预测陶瓷的性能，希望寻找到下一代新型电池。

 

　　问：那么，工作流程是不是就将信息输入到计算机中，然后等待着，看会有什么发生？

 

　　答：把具体要求输入到建模程序中，然后这些程序就会给出有趣的格状结构，而且它质量很小、强度很高。并不是每个人都会这样做，但这种情形会出现的。软件程序的价格会越来越低。如此，设计师沿着这个思路工作起来便不会那么辛苦了。

 

　　问：短期来看，这些科学研究的成果将会如何影响旅游出行和大众出行呢？

 

　　答：轻量化可以让我们利用可再生能源驱动交通工具，提升大众出行的电子化水平，增强其生态友好度。与此同时，传感器功能越来越强；视觉识别不久就会横空出世。所有这些进展加上高速运算能力，我们马上就能拥有自动驾驶交通工具了。

 

　　另一个方向是高速信息交换。车内的众多传感器能够保持即时交互通讯。如果我们能够在汽车间构建出一套更加稳健的高速对话系统，这些传感器就可以更好地沟通，你就可以更加快速地做出决定。但是这套系统必须稳健。一旦车辆锁死，你可不希望在高速公路上抛锚而不得不离开你的汽车。