XVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке. Летняя площадка 2022
Транспорт будущего
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Технологии сегодня развиваются быстрыми темпами и затрагивают все сферы жизни человека. Одной из сфер, где развитие технологий становится очень заметным каждому человеку – это сфера транспорта. Транспортные средства становятся все более удобными и многофункциональными, но пока не похожи на те машины, которые мы видим в фильмах про будущее. Каким же будет транспорт в будущем?
Актуальность данной темы заключается в том, что транспорт является важной частью жизни человека. Нам постоянно приходится пользоваться транспортом, вне зависимости от того, находимся мы в дороге самостоятельно, с семьей или с другими людьми. Какие пути развития транспорта сделают его более комфортным, безопасным и экологичным? В настоящее время нет единого ответа на этот вопрос, поэтому любая идея может дать начало улучшениям транспорта. Целью данной работы является разработка эскизов транспортных средств будущего с учетом существующих технологий, технологий, находящихся на этапе создания, а также возможных новых авторских идей. В ходе работы была представлена следующая гипотеза: существующие технологии, а также технологии, находящиеся на этапе разработки, не закрывают все потребности современных водителей и пассажиров и могут быть дополнены новыми авторскими идеями.
Транспортные средства продолжают совершенствоваться, поэтому необходимо продолжать исследования и изобретения для создания транспорта будущего.
Транспорт будущего - сейчас?
Когда мы мечтаем о технологиях будущего, мы представляем картины, которые видели в фильмах. Например, вспоминаем летающие машины как в «Черной молнии» и реактивные мотоциклы из «Терминатора». Мы ждем, когда сможем прокатиться на автобусе, который меняет форму, замедляется, ускоряется, а внутри даже можно спать (да, это мы про «Гарри Поттера») и полететь на реактивных самолетах, чтобы мгновенного оказаться где-то далеко (даже в космосе!). Вымышленных миров и фантазий о транспорте будущего много [9], но и современных открытий в этой области немало! Некоторые открытия уже стали обычной частью жизни владельцев транспорта, когда некоторые остаются новинкой и интересной (и часто дорогой!) особенностью.
Несмотря на то, что мы пока не видим летающих машин в городах, и люди пока не пользуются системой распознавания лиц, чтобы завести машину, некоторые интересные нововведения уже стали довольно распространенными.
В первую очередь, электромобили – автомобили, которые работают на электричестве от независимого источника электроэнергии. Этот тип автомобилей еще не достаточно распространен в нашей стране, но уже существует большое количество предложений для желающих стать владельцем такой машины: от Tesla, BMW, Kia Rio и других известных автопроизводителей [5]. Такой тип автомобилей имеет ряд преимуществ: низкий уровень шума, низкий уровень транспортных расходов, электромобили более дружелюбны к окружающей среде, чем обычные автомобили. Основным недостатком, на наш взгляд, является сложность использования электромобиля в городах с низкой температурой воздуха. Так, в нашем родном городе есть специальные электро-заправка для владельцев электромобилей [14], но количество электромобилей все еще низкое, в том числе из-за ограниченных возможностей их использования в период с ноября по апрель из-за низких температур.
Беспилотное управление – еще одна мечта из фильмов про будущее, ставшая реальностью. Беспилотный автомобили – это машины, которые могут безопасно ехать по дорогам общего пользования без участия человека-водителя. Сегодня существует несколько уровней программы беспилотного управления автомобилем, например, уровень, когда машина немного помогает водителю (например, при торможении или поворотах) и уровень, когда автомобиль полностью контролирует поездку, а водитель в это время может не следить за обстановкой на дороге [1]. Нужно сказать, что машины последнего уровня могут работать только при наличии подробной виртуальной карты, которая дает автомобилю возможность точно определить, где он находится. Машины с беспилотным управлением уже есть в России, и самый большой парк таких автомобилей принадлежит компании «Яндекс» [3].Эта технология все еще развивается, и пока что в беспилотных автомобилях обязательно находятся водители-испытатели [2].
Еще одна новая технология, которая поможет сделать жизнь владельца автомобиля легче – это дистанционное управление. Программа дает возможность установить на телефон специальное приложение, с помощью которого можно найти свою машину, увидеть показатели двигателя и шин, даже узнать, закрыты ли окна или багажник [7, 4]! Многие уже пользуются этой технологией, например, чтобы завести машину, которая стоит во дворе, прямо из квартиры. При этом технология продолжает развиваться: сегодня идут разработки программы, которая даст возможность вести автомобиль дистанционно, не находясь за рулем (это отличает такую технологию от беспилотного управления, при котором автомобилем вообще не управляет человек) [8]. Такая разработка существенно улучшила бы жизнь многих людей: например, родители могли бы забирать детей на автомобиле из школы, даже не уходя с работы!
Исходя из сказанного выше, можно сделать вывод, что технологии, которые используются сегодня в транспортных средствах, часто похожи на те, которые мы видели в фильмах о будущем. Постепенно транспорт становится более экологичным, более легким в управлении, более удобным для использования разными людьми. Так, электромобили, автомобили с беспилотным управлением и автомобили с функцией дистанционного управления становятся все более распространенными и доступными, заменяя постепенно менее комфортные и более вредящие окружающей среде аналоги. При этом не все мечты о возможностях «автомобилей из будущего» осуществились, и у современных разработчиков и юных изобретателей впереди большой путь по созданию Транспорта Будущего.
Вперед, в будущее!
Технологии транспорта сегодня развиваются очень большими темпами, и мы уже можем пользоваться многими новыми функциями, которые делают транспорт удобнее, экологичнее, а его использование – дешевле. О них мы говорили в Главе 1. При этом многие проекты пока находятся в стадии разработки: идея уже существует, и скоро мы должны увидеть эти функции в реальности.
Так, одной из многообещающих разработок является смарт-ключ – он не только открывает, закрывает или заводит автомобиль, но и имеет ряд дополнительных функций: может контролировать скоростной режим и устанавливать ограничения скорости; может регулировать уровень динамиков и управлять громкостью музыки в машине; может даже регулировать температуру воздуха в салоне дистанционно [6]. Некоторые из этих опций уже доступны, но большинство находится в стадии разработки.
Другой интересной разработкой является программа, позволяющая мгновенно менять цвет автомобиля – это становится возможным благодаря новому покрытию. В начале 2022 года компания BMW представила прототип такого автомобиля, который может менять цвет от белого к чёрному [13]. Эта технология создана не только для удовольствия от «смены имиджа» машины, она также имеет практическое применение: например, если на улице жарко, то можно изменить цвет машины на белый, чтобы она медленнее нагревалась.
Пожалуй, самая долгожданная разработка – создание машины, которая сможет летать. В основном проекты представляют собой сочетание машины и самолета или вертолета, но есть и другие идеи. Например, в 2020 году российская команда компании «Scienex» придумала проект летающего такси без крыльев или винтов, которое сможет летать из-за работы внутренних винтов и потока воздуха [11]. Пока проект находится в разработке, но выглядит уже многообещающе!
Таким образом, в разработке сегодня находятся многие проекты, которые улучшили бы транспорт в будущем. Кроме тех, о которых мы уже говорили, есть также разработки технологии изменения размера машины в соответствии с количеством пассажиров или объемом груза; технологии автоматического считывания дорожных знаков для более безопасного вождения; технологии противоугонной системы на основе распознавания лиц. Все эти проекты направлены на создание нового умного автомобиля, и у всех них есть общие признаки: наличие автоматического управления, системы навигации, использовании новых видов топлива и направленности на экологичность.
В ходе работы мы решили также принять участие в создании новых идей, которые могли бы сработать в будущем и сделать транспорт лучше. За основу мы взяли такие виды транспорта, как велосипед (транспорт для одного человека), автомобиль (транспорт для семьи), автобус (городской наземный общественный транспорт), так как именно эти виды транспорта наиболее распространены в нашем городе.
Велосипед. Мы считаем, что в будущем велосипед станет одним из самых популярных транспортных средств. Ведь велосипед компактный и работает без топлива, а также помогает людям поддерживать физическую активность. Как же он может измениться в будущем? В первую очередь, в будущем необходимо решить те недостатки, которые сейчас есть у велосипеда. Во-первых, это безопасность. В велосипеде будущего будут установлены дополнительные датчики движения, охватывающие все направления через спутниковые данные и предупреждающие об опасности (например, об автомобиле, обгоняющем велосипедиста). Также необходима разработка нового покрытия шин, которые могли бы ехать без помех по мокрому покрытию. Во-вторых, необходимо повысить скорость велосипеда. Мы считаем, что это возможно сделать, установив на велосипед электромотор, который будет увеличивать скорость от вращения педалей. В-третьих, сделать его более компактным. Велосипеды будущего будут иметь возможность складываться в 4 раза, а колеса будут сделаны из материала, твердеющего или становящегося мягким (разработки такого материала уже ведутся [12]). Дизайн своего велосипеда в будущем владелец сможет выбрать самостоятельно, допечатывая необходимые детали на 3D-принтере.
Автомобиль. Разработки новых функций для автомобиля будущего очень разнообразные, однако мы считаем, что необходимо внести ещё некоторые изменения в автомобиль будущего к тем, что уже существуют. Во-первых, автомобиль будущего станет средством передвижения на дальние расстояния, так как на коротких его заменит велосипед. Поэтому необходимо изменить колеса: мы думаем, что колеса должны иметь способность подстраиваться под дорожное покрытие, становится тверже или мягче, менять форму и размер. Это облегчит передвижения по разным типам дорог. Кроме того, у городских машин появится функция изменения размера для более компактной парковки (когда внутри отсутствуют пассажиры) путем смещения задней половины автомобиля вперед (как будто две тележки в супермаркете ставятся одна за другой). В-третьих, для уменьшения использования топлива крыши машин будут оснащены солнечными батареями, а машина будет приводиться в движение от энергии этих батарей.
Автобус. Общественный транспорт в будущем будет развиваться, так как количество автомобилей в городе уменьшится. Автобусы должны стать более удобными и технологичными, поэтому мы предлагаем, во-первых, изменение внутреннего оснащения автобуса. Все автобусы будут оснащены системой распознавания лиц для более быстрой оплаты проезда; кроме того, сиденья в автобусах станут более удобными, оснащёнными перегородками-отсеками, чтобы пассажиры могли отдохнуть. Чтобы обеспечить безопасность, в автобусах будет находится робот-охранник: он проследит, чтобы люди не забывали свои вещи и не становились жертвами карманников. Во-вторых, автобусы будут работать в беспилотном режиме: так увеличится место для пассажиров и повысится безопасность.
Заключение
Транспортные средства продолжают совершенствоваться, отвечая новым потребностям современных водителей и пассажиров. Тема новых возможностей транспорта является актуальной и имеет практический характер. Необходимо продолжать исследования и изобретения для создания транспорта будущего.
В настоящее время существует большое количество функций, делающих транспорт более экологичным и удобным. Электромобили позволяют использовать альтернативные источники энергии вместо топлива; автомобили с беспилотным управлением и функцией дистанционного управления делают вождение более комфортным и безопасным. Эти функции становятся все более доступными и распространенными, и характеризуют уже транспорт не будущего, а настоящего.
Основными направлениями сегодняшних разработок в области транспорта будущего являются наличие автоматического управления, системы навигации, использовании новых видов топлива и направленности на экологичность. Изменение цвета автомобиля, смарт-ключ, летающие автомобили, а также разработки технологии изменения размера машины, автоматического считывания дорожных знаков позволят сделать транспорт будущего, соответствующим темпу современных людей.
Мы считаем, что в будущем изменения также коснутся велосипедов, автомобилей и автобусов. Мы предлагаем свое видение будущего этих транспортных средств. В ходе работы были описаны три вида транспортных средств, распространенных в нашем городе, которые в будущем могли бы сделать передвижения людей на транспорте комфортнее и безопаснее. Мы надеемся однажды воплотить эти идеи в жизнь и планируем продолжить работу над этой темой.
Список литературы
Беспилотные автомобили: [Электронный ресурс] // Медиацентр Сколково. URL: https://sk.ru/news/bespilotnye-avtomobili-kto-razrabatyvaet-ih-v-rossii-i-chto-meshaet-razvitiyu-rynka/. (Дата обращения: 05.10.2021.)
Беспилотный автомобиль Яндекс: [Электронный ресурс] // Беспилот. URL: https://bespilot.com/news/366-yandex-bespilot (Дата обращения: 05.10.2021.)
Беспилотные автомобили Яндекса: [Электронный ресурс] // Википедия. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B5%D1%81%D0%BF%D0%B8%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D0%B8_%D0%AF%D0%BD%D0%B4%D0%B5%D0%BA%D1%81%D0%B0 (Дата обращения: 05.10.2021.)
Держи дистанцию: [Электронный ресурс] // Мотор. URL: https://motor.ru/selector/remote.htm (Дата обращения: 24.11.2021.)
Десять самых доступых и комфортных электромобилей: [Электронный ресурс] // РБК тренды. URL: https://trends.rbc.ru/trends/green/5de4fc009a7947feddd59b41. (Дата обращения: 04.10.2021.)
Десять способов превратить ключ от машины в гаджет: [Электронный ресурс] // AutoNews. URL: https://www.autonews.ru/news/58259f5e9a79474743120446
Дистанционное управление автомобилем: [Электронный ресурс] // MINI электромобиль. URL: https://www.mini.ru/ru_RU/shop/ls/dp/Base_RemoteOffer_ru (Дата обращения: 08.12.2021.)
Дистанционно управляемые автомобили: [Электронный ресурс] // Автомаркетолог. Профессиональное сообщество. URL: https://automarketolog.ru/distanczionno-upravlyaemye-avtomobili/ (Дата обращения: 10.12.2021.)
Как в кино: необычные транспортные средства: [Электронный ресурс] // РБК тренды. URL: https://trends.rbc.ru/trends/futurology/5e2056ec9a794751ef3b8802. (Дата обращения: 18.11.2021.)
Каким будет транспорт будущего: [Электронный ресурс] // 34TRAVEL. URL: https://34travel.me/post/futuretransport. (Дата обращения: 06.10.2021.)
Летающие машины: [Электронный ресурс] // GQ. URL: https://www.gq.ru/entertainment/kogda-my-uzhe-peresyadem-na-letayushie-mashiny. (Дата обращения: 03.10.2021.)
Современная кольчуга: [Электронный ресурс] // Лайфхакер. URL: https://lifehacker.ru/uchyonye-izobreli-kolchugu/
Технология моментального изменения цвета кузова: [Электронный ресурс] // DFT. URL: https://dtf.ru/hard/1022152-bmw-rasskazala-o-tehnologii-pozvolyayushchey-momentalno-menyat-cvet-kuzova-avtomobilya. (Дата обращения: 19.10.2021.)
Электрозаправки в Чите: [Электронный ресурс] // Чита.Ру. URL: https://www.chita.ru/foto/136388/. (Дата обращения: 08.12.2021.)