События-джокеры в сфере транспорта и логистики
Институт статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ с помощью системы анализа больших данных iFORA выявил события-джокеры, обладающие высоким потенциалом трансформации транспортно-логистической отрасли.
Для поиска и верификации потенциальных событий-джокеров в секторе транспорта и логистики была использована система интеллектуального анализа больших данных iFORA. Исследование базируется на расчетах более 3,1 млн англоязычных источников, отобранных алгоритмами системы из массива профессиональных СМИ за 2015–2025 гг.
Среди всех проанализированных джокеров наибольшая значимость отмечена для следующих тематик: электромобили, быстрая зарядная инфраструктура для электротранспорта (на электроэнергии от ВИЭ), полная автоматизация управления дорожным трафиком, новые материалы и беспилотный (автономный) воздушный городской транспорт (табл. 1).
«Зеленый переход»
На фоне усиления экологических требований и снижения стоимости аккумуляторов может ускориться переход на электрифицированный транспорт, что приведет к преобладанию на дорогах электромобилей (№ 1). Это внесет существенный вклад в декарбонизацию экономики и изменит экологическую обстановку в мегаполисах. В будущем может произойти реконфигурация и децентрализация энергетических систем, при которых автомобили могут не только потреблять, но и поставлять энергию обратно в сеть (V2G, vehicle-to-grid). Транспорт может полностью встроиться в Интернет энергии (Internet of Energy) — единую сеть обмена данными и энергетическими потоками, к которой будут подключены источники энергии, системы ее хранения и потребители. К 2030 г. доля продаж электромобилей при текущем развитии тренда на декарбонизацию может приблизиться к 40%.
Распространение сверхбыстрой зарядной инфраструктуры для электромобилей (№ 2), позволяющей заряжать тяговые батареи на 80% и более за несколько минут, может еще больше ускорить внедрение электрических транспортных средств. Благодаря установке подобных станций в отдаленных районах сократится инфраструктурный разрыв между различными регионами. Зарядные станции такого типа будут работать преимущественно на электроэнергии, полученной от ВИЭ. Так, в Дубае представили мегаваттный комплекс, способный за пять минут зарядить электромобиль на запас хода до 400 км, а в Китае к 2028–2030 гг. планируют установить 500 тыс. зарядных станций на солнечной энергии.
Органические соединения преобразовывают в топливо с помощью синтетических белковых структур (№ 8), разрабатываемых на основе ферментов с уникальными каталитическими свойствами. Уже существуют кейсы производства из отходов промышленности авиационного топлива, использование которого снижает выбросы CO2 на 60%. В ЕС к 2030 г. планируется достичь минимальной доли использования ВИЭ и биотоплива до 42,5%, что создаст значительный спрос на синтетические белки. Таким образом, инновации в области химии и генной инженерии в перспективе позволят производить большую часть топлива из биомассы с помощью синтетических белков, что, в свою очередь, снизит зависимость от углеродоемких источников энергии.
В результате «конвертации» солнечного света микроорганизмами (микроводорослями, цианобактериями и др.) получают биотопливо четвертого поколения (№ 9). В случае массового перехода на данное поколение биотоплива сократится количество этапов доставки топлива до конечного потребителя (как это происходит при добыче, хранении и транспортировке углеродоемких источников энергии). Биотопливо из водорослей привлекло значительные инвестиции со стороны крупных нефтяных компаний, таких как ExxonMobil, BP, Shell и Chevron. Несмотря на финансирование, такие проекты столкнулись с рядом технических и экономических препятствий. На данный момент исследования и разработки продолжаются стартапами (например, Viridos) и научными центрами.
Компактные солнечные батареи для питания транспортных средств (№ 14) будут иметь широкий спектр возможного применения: это городские электромобили, логистические дроны, коммерческий автотранспорт, железнодорожный транспорт, речные и морские суда. При распространении данной технологии может исчезнуть зависимость от стационарных зарядных станций за счет «бесконечного» источника энергии.
Новые модели управления
Полная автоматизация управления дорожным трафиком (№ 3) предполагает использование гибридных ИИ-алгоритмов для прогнозирования дорожной обстановки, квантовых сенсоров для измерения скорости движения транспорта, «роевой» робототехники и др. Так, роботы-инспекторы могут сократить потребность в традиционном патрулировании дорожной обстановки. Комплексная интегрированная система интеллектуального дорожного движения уже реализована, например, в Москве и Сингапуре. Подобные системы разрабатываются и внедряются в ряде других городов: например, в Сан-Диего (в сотрудничестве с телекоммуникационной компанией Verizon), Шэньчжэне (Huawei), Барселоне (Mobility), Берлине (Bosch), Мумбаи и Дели (IBM).
Беспилотный воздушный городской транспорт (№ 5) отличается высокой маневренностью и скоростью (до 150–300 км/ч), низким уровнем шума (за счет использования электродвигателей). При сохранении текущих темпов исследований и разработок данный вид транспорта может достичь коммерциализации к 2030 г. В странах ЕС к 2030 г. планируется внедрить до 10 тыс. беспилотных воздушных такси. Их использование позволит сократить время в пути, снизить выбросы CO₂, ускорить доставку товаров и грузов; однако в перспективе возможно распространение дорожных заторов уже не на земле, а в воздухе.
Гиперподключенные автомагистрали (№ 7), которые объединяют объекты инфраструктуры и дорожное покрытие со встроенными сенсорами, будут иметь высокую точность передачи данных, способность к самодиагностике, возможность интеграции с экологическими системами для поглощения CO2 из воздуха. В перспективе возможно формирование гиперподключенной среды между автомобилями (V2V, vehicle-to-vehicle), дорожной инфраструктурой (V2I, vehicle-to-infrastructure) и другими объектами дорожной среды (V2X, vehicle-to-everything). В Нидерландах уже функционирует проект SolaRoad с дорогами, оснащенными солнечными панелями для сбора энергии и датчиками для анализа транспортных потоков.
Беспилотные морские перевозки (№ 11) станут возможными при широком распространении автономных судов, оснащенных умными сенсорами, ИИ-системами и целым рядом других коммуникационных технологий. В 2022 г. был запущен первый полностью автономный контейнеровоз с нулевым уровнем выбросов Yara Birkeland, который осуществляет доставку грузов между портами Норвегии. Технические характеристики позволяют такому судну находиться длительное время в отдалении от базового пункта управления в различных метеорологических условиях, что дает возможность перевозить грузы в особых температурных и климатических условиях через сложные, включая межконтинентальные, пути.
Снизить время реакции, повысить точность считывания мозговых импульсов и в целом оптимизировать показатели эффективности работы водителей могут нейронные интерфейсы для управления транспортом (№ 12), основанные на интеграции биосовместимых электродов и алгоритмов обработки сигналов. В 2023 г. компания OpenBCI успешно протестировала нейронный интерфейс для управления беспилотным автомобилем. Также ведутся разработки систем автономного управления автомобилями, грузовыми судами и летательными аппаратами.
Перенос под землю большинства транспортных магистралей и инфраструктуры (№ 13) значительно «разгрузит» наземные транспортные потоки. Перераспределение автомобильного трафика в подземные пространства снизит выбросы CO2, а очистка воздуха от выделяемых при сгорании в двигателе газов и дыма будет производиться с помощью систем улавливания вредных веществ и конверсии CO2. Многоуровневые подземные хабы и парковки сократят количество ДТП и время для поиска парковочных мест. В перспективе проблема пробок, шума и нехватки парковочных пространств может вообще исчезнуть, что даст импульс распространению «тихих мегаполисов». Вероятность широкого распространения подземной инфраструктуры подкрепляет наличие планов по ее строительству в долгосрочных транспортных стратегиях крупных городов (например, Токио). The Boring Company разработала тестовые версии подземных тоннелей для скоростного движения электромобилей в США.
Высокоскоростная мобильность
Авиационный и наземный, в частности спортивный, транспорт в перспективе приобретет высокие аэродинамические показатели благодаря применению материалов нового поколения (№ 4): различных наноструктурированных полимеров и термопластов (для снижения аэродинамического сопротивления и турбулентности воздушных потоков), а также сверхпроводящих материалов (для генерации магнитных полей высокой интенсивности). В ЕС, Китае, США, Японии к 2030 г. планируется оснастить аэродинамическими покрытиями до 30% парка грузовых автомобилей (1,5 млн единиц техники в каждой стране).
Для прямой транспортировки грузов на орбиту Земли без использования ракет-носителей разрабатывают космический лифт (№ 6). Подобная инженерная конструкция позволит сократить долю ракетных запусков и время доставки грузов и оборудования (в частности, на Марс — с 6–9 месяцев до 40–50 дней). Благодаря этому решению космическая отрасль в целом получит импульс к развитию, а также может стать более массовым космический туризм. Японская компания Obayashi Corporation, построившая одно из самых высоких зданий в мире, в 2012 г. уже представила проект космического лифта и продолжает исследования и разработки в этой области.
Гиперпетля (hyperloop) (№ 10) — высокоскоростная транспортная система, в которой капсулы с пассажирами или грузами двигаются по вакуумным трубам со скоростью до 1200 км/ч. Перемещение с помощью гиперпетли между городами, странами и даже континентами будет возможно за максимально короткое время, в том числе по трансатлантическим туннелям. Несколько компаний (Virgin Hyperloop, Hyperloop Transportation Technologies) уже проводили тестовые испытания этой технологии.
Технология магнитной левитации (маглев) (№ 15) основана на применении магнитных полей для поддержания транспортного средства в воздухе и его быстрого (со скоростью 500–600 км/ч) движения без контакта с поверхностью. Время транспортировки и доставки грузов на маглеве на маршрутах длиной 1000 км сокращается с 12–15 до 2–3 часов. В Китае с 2017 г. уже действует линия Шанхайского маглева со скоростью движения до 600 км/ч.
Анализ событий-джокеров позволяет исследовать как их преобразующий потенциал, так и вероятные негативные эффекты. Так, массовое производство аккумуляторов для электромобилей предполагает резкую интенсификацию добычи лития, кобальта и других металлов, что может привести к быстрому сокращению их запасов, необратимой деградации хрупких экосистем и исчезновению отдельных биологических видов. Аналогично, определенные экологические риски несет широкомасштабная коммерциализация биотоплива из водорослей. Повсеместное внедрение электромобилей без развития технологий переработки и вторичного использования компонентов батарей чревато новыми экологическими проблемами, а масштабное развертывание быстрых зарядных станций для электромобилей повлечет экспоненциальный рост нагрузки на электросети. В свою очередь, полная автоматизация и роботизация мониторинга дорожного трафика сопряжена с риском кибератак, нередко парализующих движение транспорта. Разветвленные сети подземных магистралей могут стать источником просадки грунтов из-за ошибок проектирования и, как следствие, выхода из строя критически важных инженерных систем и крупных аварий на дорогах.
Источники: расчеты на основе системы интеллектуального анализа больших данных iFORA (правообладатель — ИСИЭЗ НИУ ВШЭ); результаты проекта «Модели и методы принятия решений в условиях глубокой неопределенности» тематического плана научно-исследовательских работ, предусмотренных Государственным заданием НИУ ВШЭ на 2025 год.
Материал подготовили Алина Демехина, Юлия Мильшина, Константин Корнеев, Елизавета Сабидаева, Никита Саввин
Предыдущий выпуск серии «iFORA-экспресс»:
«События-джокеры в агропромышленном комплексе»
См. также: