在1月初於美國拉斯維加斯熱鬧登場的2019年度國際消費性電子展(CES 2019)開幕前夕,會場周邊發生了一件引起全球媒體爭相報導的交通意外事故:一輛開啟自動輔助駕駛(Autopilot)功能的特斯拉(Tesla) Model S電動車,撞上了一個站在路邊的Promobot社交型機器人,導致該機器人嚴重毀損、宣告「死亡」;雖然也有懷疑這樁事故內情不單純的「陰謀論」傳出,這一撞正好撞出了三個科技產業正夯的話題──電動車、機器人與自動駕駛。

隨著技術日益成熟以及世界各國政府陸續宣佈車輛全面電動化時間表,電動車早已經從新興科技演變為大眾日常生活經常可見的交通工具選項;發展歷史已久的機器人,結合邁向普及化的人工智慧(AI),正從航太、工業製造等特定應用領域走進消費性市場;無疑是近兩年來在科技產業界被「炒」得最熱的自動駕駛,被視為將顛覆交通運輸與人類移動方法的技術,也是眾多廠商在今年CES爭相展示實力的焦點題材,則正面臨著各種現實世界的挑戰。

電動車、機器人與自動駕駛有一個共同點:它們都是機械結構與電子電路的結合,要表現更強大的功能、發揮更高的效能,同時維持穩定、安全的運作,需要機械與電子技術緊密搭配、齊頭並進,兩者缺一不可。而特別是車輛的安全性攸關人命,當新技術的話題炒作熱度逐漸消退,是時候回歸理性,從務實的角度審慎考量如何讓這些技術安穩「落地」、長遠發展。

為此,電子工程專輯特別拜訪了台大機械系教授暨台大嚴慶齡工業研究中心主任鄭榮和;希望能跳脫「EE人」的思維,聽聽「ME人」是如何看待電動車(EV)、自駕車(AV)等被電子產業視為繼PC、手機之後推動市場成長的殺手級應用。

車輛全面電動化真的可行嗎?

據說在台大機械系有個「老頑童」外號的鄭榮和,目前率領學生進行的研究主題以電動車、自駕車為主,但擁有美國密西根大學(University of Michigan)機械博士學位,原本任職美國通用電器(GE)實驗室的他,一開始研究的領域其實與汽車無關,而是在回台執教後為了讓學生能從親自動手實踐教科書理論的過程中獲得更大的啟發,於是在2000年開始帶著學生打造太陽能車,還曾在2005年率隊遠赴澳洲參與國際太陽能車競賽獲得佳績。

後來那一群台大機械系學生走出校園後,有的成為協助催生台灣當紅電動機車Gogoro的技術團隊成員,有的加入國際電動車大廠特斯拉(Tesla)、汽車大廠保時捷(Porsche)擔任工程師,或者在機械產業、機器人領域貢獻所長;這段讓人熱血沸騰的歷程還被拍成分別在2005年、2017年上映的兩部紀錄片《夢想無限》以及《夢想續航》。

「我為了想題目『騙』學生動手實作時,也曾試過輕航機,其實連我自己一開始也不知道如何著手…後來有一個機會能讓學生打造太陽能車、還可以出國比賽,就這樣把學生們都『綁』住了;」而鄭榮和最後帶了將近30個學生出國,就是因為承諾:「我鼓勵他們,只要能忍受中間辛苦的過程,就帶大家出國比賽,其實我算算一支隊伍大概只需要12位學生就夠了。」

除了太陽能車之外,鄭榮和也曾與學生一起開發出氫燃料電池機車,時速可達60公里(極速可達時速85公里),加氫一次最長行駛里程為170公里;他回憶往事:「那輛車成功從台北騎到桃園(龜山)又騎回來;我當時跟學生說,原本只想著沒有發生爆炸(氫氣濃度5%就可能發生自燃)、能做出來就偷笑了,想不到你們做出這麼棒的東西,真是太厲害了!」

20190219_NTUCheng_NT31P1

台大機械系教授鄭榮和以及他率領學生研發的氫燃料電池機車。
(圖片來源:鄭榮和提供)

「但我後來跟他們說了一句話:你們這麼厲害,畢業之後四散在台灣各地,還是沒有什麼用;所以如果你們將來有機會,一定要找志同道合的夥伴一起組一個團隊,或許能闖出一番事業。」鄭榮和笑言,因為如此,最後這些學生有一群一起加入了Gogoro,就是其中有一個先確定加入,然後陸續把許多從前一起打拼的同學拉進團隊;而這些學生的成就如今已是有目共睹。

不過專注電動/再生能源車輛技術研發的鄭榮和,在談到「車輛全面電動化」、以及「自動駕駛」等議題時,卻抱持著比較務實的看法;他指出,世界各國都積極推動車輛全面電動化,例如台灣、法國、德國都喊出了2040年的時間表,挪威甚至更早、宣示2025年達到車輛全面電動化,但真的來得及嗎?「為了這個我真的跑去挪威看了,在首都奧斯陸(Oslo)確實有不少電動車充電設施以及例如提供電動車免費停車位等措施,但挪威是一個狹長型的峽灣地形國家,在遠離都會區的地方,要建置電動車充電基礎設施並沒有那麼容易。」

鄭榮和指出,電動車需要的充電基礎設施是車輛電動化的一個關鍵,目前電動車電池需要的鋰,礦藏量是否能支應全球達數億輛車的需求也是問題;而他認為,油電混合(Hybrid)車輛會是比純電動車更符合現實的解決方案:「Hybrid一方面能降低車輛對燃油的消耗,在另一方面也不完全依賴電力,也可以視情況來調整對油與電的依賴比重,隨著技術演進與各方面條件的成熟再完全轉變為純電動。」

他認為,除非是全球暖化與石化能源枯竭的危機越來越嚴重,純電動車還是很難與汽油車輛競爭;通常技術的好與壞不是市場競爭重點,最終還是要看消費者是否願意買單。而他也開玩笑地表示,等到真正純電動車的時代來臨,像Tesla這樣現在看來風光無限的電動車業者反而會面臨窘境,因為到了那個時候,傳統汽車業者一定能用更符合經濟效益的方法推出消費大眾能負擔的電動車款,而Tesla恐怕難以與之競爭;「很多看似新穎的技術車廠並不是不會,只是他們對於能不能賣的考量更謹慎。」

那電力(鋰電池)以外的其他車輛動力能源選項,例如太陽能與燃料電池呢?鄭榮和表示,太陽能車仍只是學術研究的題材、距離商業化非常遙遠;至於燃料電池車,日本車廠豐田(Toyota)雖然量產了採用氫燃料電池的車款,但「只是少量,而燃料電池使用的氫氣成本還是比石油高出許多,氫燃料的來源、運輸以及加氫站等基礎設施的大規模設置也是挑戰。」

不切實際的「HoT」對科技發展有害

在鄭榮和看來,車輛的全面電動化、智慧化會是不可擋的趨勢,只是需要以實際可行的方法來一步步達成,各國政府雖然訂定了時間表,但屆時能否實現還有待觀察。這感覺像是在「潑冷水」,不過對於像他這樣一個純「ME人」來說,機械系統的可靠比什麼都重要;因此對於自動駕駛技術,他抱持著更為謹慎保守的態度。

「汽車本來是一個很保守的產業,畢竟人命關天;但像是Google (Waymo)等公司破壞了這種保守。有人說台灣ICT產業很強,那些自駕車需要的感測器都做得出來,只要把它們都放進車子就可以了…但哪有可能這麼簡單!」鄭榮和表示,任何放上車輛的新技術與系統都需要經過嚴格的測試認證,需要花費很長的時間以及昂貴的成本,不能求快。

他指出,自動駕駛技術距離真正的實用性還有一段距離,投入相關技術的研發對提升駕駛安全會有正面效果,但可靠度是汽車產業最重視的議題,也會是任何一種新車款在上市銷售之前必須經歷的最大考驗。妥善台灣的ICT產業能量,對於本地廠商在電動車、自駕車等未來車輛發展藍圖的佈局上確實會是一大優勢;台灣都會區複雜的交通路況也可以作為一個獨特的自駕車測試場域,適合台灣的自駕車技術也能推廣到東南亞、印度等類似的環境。

鄭榮和還提到了一個他自創的詞:「HoT」,也就是「Hyper of Things」;他認為,無論是任何一種無論任何一種「HoT」、被熱烈討論的科技議題,最後還是要回過頭來想「退潮之後會留下什麼?」這才是對台灣產業永續發展有益的思維模式。

「我是動手做的人,我知道很多事情並不是大眾所想像得那麼快、那麼容易發生;」他表示,在十九世紀也有人斷言「比空氣重的東西不可能飛上天空」,但科技的演進總是會帶來驚喜;只是任何言過其實或不切實際地期待,反而會帶來負面效果、對科技發展帶來傷害。

本文同步刊登於電子工程專輯雜誌2019年2月刊