根據聯合國教科文組織報道，地球在過去40年中城市化的進程正在逐步加速，預計到2030年，約有60%的地球總人口將生活在城市，這些人口總量將在50億左右。屆時包括中國北京、日本東京、印度德里、巴基斯坦卡拉奇，埃及開羅等這些城市將會成爲世界人口的中心。而如今這些城市的管理者已經開始被日益增加的交通問題所困惱，通過研究各種管理方法和運行模式來緩解地面交通爲城市所帶來的壓力。四通八達的城市地下交通網絡一度舒緩了地面交通所帶來的壓力，但如今在地球的很多城市即便擁有這樣的網絡也沒法繼續負擔日益增多的城市人口，地下交通網絡資源也變得捉襟見肘。

隨着近年來無人機技術的發展和運用，城市的設計和管理者已經將視線轉向空中，希望利用天空這個維度爲城市再構建一張新的交通網絡。於是乎未來城市空中交通運行的概念便孕育而生了。在全球，空客、波音、優步(UBER)等企業紛紛開始設計和着手構建城市空中交通運行概念。與此同時，日本、美國、歐洲諸國都陸續宣佈了未來城市空中交通發展路線圖，並希望通過和企業聯手一同再造新的城市空中交通網絡。在中國，由億航、迅蟻、京東、空客中國爲代表的企業也紛至沓來，欲在中國也創造和實踐未來城市空中交通運行的理念，爲中國城市交通運維構建新的網絡。

面對充滿機遇的未來城市空中交通網絡，我們有哪些急需突破的挑戰和解決的問題呢？筆者通過與全球相關利益方的多次交流和探討，歸納和總結出以下方面：

• 電池技術    

    未來城市空中交通運行的主流交通工具將會是具備垂直起降並且具有自主飛行功能的電動無人飛行器(eVTOLs)，飛行器電池技術的發展將會直接關係到未來城市空中交通運行的商業和運行模式。電池的自重、能量密度、充放電能力、工作效能等會直接影響着飛行器的運載能力、飛行時間航程、空中和起降性能、地面運維管理模式等方面。

• 飛行器設計製造標準

      作爲在城市上空運行的飛行器，無論是載人飛行還是載貨飛行，其運行風險是極高的。特別對大載重或者是載人的飛行器而言，適航審定幾乎是必定需要逾越的門檻。由於eVTOLs與傳統有人駕駛航空器在設計製造方面有別，導致現有的適航審定無法直接使用，由此對於eVTOLs的適航審定方法就要重新制定。由於缺乏全球統一的標準和指導建議，目前全球不同地區已經出現分歧，這其實是非常危險的，對於未來全球融合統一極其不利。

• 飛行系統自動化程度和可靠性

        目前飛行器可以實現極高的自動化(automation)程度，但距離真正的自主化(autonomous)飛行還需假以時日。圍繞着人工智能所展開的一系列研究實踐和倫理探討一直在不斷被升級，同時人工智能的不確定性就目前是無法被預知和評估的，這些對於人類真正實現自主飛行具有決定性的作用。所以飛行員作爲保護飛行安全的最後一關，很難在短時間裏被機器所取代。

• 硬件設施
  

    早期的城市設計在功能設計上很少考慮到空中交通網絡，即便像東京這樣硬件相對成熟的城市，在設計和建造的過程中已經涵蓋了空中交通網絡的概念，但是其容量、設計理念等還是遠遠沒有辦法滿足未來城市空中交通網絡的需求。如何對現有城市的硬件設施進行合理改造，或者重新設計建造新的硬件設施成爲城市設計者和管理者急需解決的問題。

• 軟件設施

    設計和構建城市空中交通網絡好比在空中建造公共道路併爲之設計和匹配相關的管理系統。新一代通訊導航監視網絡能夠確保實時大容量、高速率、低延時和精確性數據傳輸爲各類飛行器在城市上空較低空域安全高效的自主飛行提供保障。在此基礎上，城市空中交通管理系統的設計和構建，以及該系統和現有空中交通管理系統，無人機通管理系統之間的邊界定義、融合策略、管理方法和程序等需要得到妥善解決。此外，各信息系統的安全冗餘、全系統的安全冗餘和系統性降級、系統性崩塌後的應急措施等都需要進行測試和驗證。

    由於未來城市空中交通的運行與無人空中交通管理系統、無人機等一系列無人概念息息相關，但目前爲止全球尚未出現統一和清晰的標準和規章體系。近年來隨着無人機被廣泛的應用於商業、應急救援、人道主義救援等方面，一定程度上加速了國際標準和指導建議修定，但相比於科學技術發展的速度仍顯不足。爲了應對這種窘境，聯合國組織、地區、國家標準制定體着力進行管理方法和管理模式創新，力求通過新的手段和方式加速並適應新環境下的運行的要求和發展。這點值得鼓勵和表揚，但同時也隱藏了一些危險的隱患。由於缺乏全球統一的指導性文件作爲藍本，各國都又想佔據全球標準制定的先手，從而導致“各爲其政”的現象。這對今後的全球統一和融合運行造成了一定問題和挑戰。

• 商業模式
  

    由於未來城市空中交通屬於新興產業，目前沒有任何前例可供參考和借鑑。對於商業模式的研究，優步和空客就目前而言是走在前列的。就優步而言，因爲它的地面交通運行商業模式已經成熟，通過對地面運行模式的延伸，設計和研究出其對未來城市空中交通商業模式。筆者認爲，這種推演的商業模式在運行後期是具有一定實際意義的，但在運行初期沒有充足運能的前提下是很難實現的，可能需要有其他商業模式進行週期性過渡。所以到底怎樣的商業模式真正適合未來城市空中交通的發展需要需要進一步研究和實踐。

• 資金

    航空產業是資金密集度很高的產業，特別是在產業發展的初期對於資金的訴求度很高。當商業模式尚且不明確，市場成熟度不足時，初創類企業容易被拖垮，行業先行者前期需要投入大量的資金去培育市場和試探商業模式。對於資金狀況相對比較穩健的傳統航空企業或者優步這類擁有其他產品線的企業而言可能資金壓力要小些，多產品線可以分攤前期運維的風險。

• 公衆接納度和信任度

    人類對於新興事物的接納度、人類與機器之間的信任度需要通過漫長時間的磨合才能逐步建立。優步作爲自動駕駛的先行者，一直致力於推動自動駕駛技術，但不幸的是去年3月26日，一輛L4自動駕駛汽車在亞利桑那州的公共道路上失控後撞擊一位行人並至其死亡。其後關於自動駕駛的爭議就蔓延開了，社會是否已經接納了自主化的機器文明？我們對於機器的信任到底有多堅實？這些問題一直沒有辦法得到解答。這也將影響着未來城市空中交通運行的發展和落實。

• 噪音和隱私

    由於eVTOLs在設計的氣動佈局上於直升機有着巨大的差異，從而導致eVTOLs的實際運行噪音會遠比直升機小。但是由於城市空中交通的運行頻次較現有直升機城市運行要密集很多，所以綜合噪音影響對人類城市居住到底產生多大影響尚未考究。同時在密集的城市間飛行對城市居民居住的隱私保護也必定成爲一大挑戰，影響着空中航線規劃、地面設施的部署。

• 航空知識普及度

    飛行的普及程度就開車而言要低上很多，絕大多數的人從未有過飛行駕駛經驗，這對於未來城市交通的推廣有着看似間接但確直接的影響。由於缺乏對飛行本身的認識或缺乏對機器之間的信任，人類很難在很短的時間裏去適應常態化的空中交通運行。當市場缺乏放大的動力時，再加之資金鍊等綜合影響，很可能導致市場停滯不前甚至出現倒退。這是需要產業界提前準備和積極解決的難題。

• 其他的一些問題

    諸如未來社會就業問題，政策連續性問題等都將間接對未來城市空中交通的發展提出問題和挑戰。

第四次工業革命已經對全球產生了巨大和深遠的影響，科學技術對於某一領域的改變將是系統化的。一個技術的改變不僅只對該技術領域產生影響，它一定對其他相關領域產生系統化的影響，並且同時會帶來地緣政治、經濟發展、社會結構、公衆民生等問題和挑戰。

世界經濟論壇作爲全球公認的國際組織，一直致力於推動公私合作。在互聯互通、錯綜複雜和日新月異的當今社會爲了應對第四次工業革命所帶來的系統性變化和挑戰，必須與所有利益相關方共同攜手合作，這樣才能積極和有效應對新環境下的各種挑戰，提升全球系統領導力和決策力。論壇無人機和未來空域項目組願意與各國的公私方合作，積極推動全球航空航天事業的共同發展。