嗨，大家好，因为前段时间忙，大半年没写文章了，所以经常有小伙伴们私信我，问为什么编程数学与算法类的文章突然停更了，在这里跟大家说声，下半年公众号还会持续更新，但我做了个决定，公众号不在仅限于写编程技术类文章，有时间还会跟大家一块分享一下我自己的旅行、摄影、投资、理财、股票等方面的知识与技巧。上周和一客户一块吃饭，我们一块聊到了新能源汽车这个话题，虽然我们两个有点观点不太一样，但是我俩都共同相信新能源汽车肯定是未来的一个发展方向，所以今天我想跟大家聊聊我对新能源汽车的看法。
当前段时间小米雷军在其发布会上宣布小米启动造车计划，不光小米，互联网巨头包括百度、华为、等纷纷加入造车计划，新能源汽车话题瞬间火热起来了，那么这些巨头们为什么都要入局电动汽车行业呢？
2020年初特斯拉宣布采用宁德时代的磷酸铁锂电池后，A股宁德时代暴涨600%
今年四月份，自华为宣布与长城等车企共同研发新能源智能汽车后，几家合作的车企股票一路高歌
不过目前新能源汽车板块已经在高位了，不建议再追涨了，可以适当减仓，待调整后再买入，防止被割肉。不过长期来看，我依然看好这个行业。
这是个很有意思的问题，回答这个问题之前，我们先来看一封书信：
这封信是在1992年钱学森院士写给时任国务院副总理邹家华的一封信，信中钱老建议中国绕开燃油车的研发，直接进入电动汽车的研发阶段。在这封信中，真的是不得不佩服钱老高瞻远瞩的眼光，那个年代就预测出电动汽车必将是未来家用汽车的趋势。
那么电动汽车真的是未来的趋势吗，我想说是，而且一定是，原因在这里我说三点
第一，传统燃油汽车发动机、变速箱技术已经发展到极限，未来几十年内很难再取得重大突破；
第二，发展电动汽车是中国摆脱对进口石油依赖的战略必须；
第三，发展电动汽车是让中国领跑世界汽车工业一次千载难逢的机会。
下面我会就这三个问题一一解答，因为我本科是学机械的，在回答这个问题之前，我先给大家科普一下汽车方面的理论知识。
无论传统汽车是什么样子，什么品牌，它都由五大部分组成：车身总成、动力系统总成、内饰仪表总成、悬架底盘总成、车轮轮胎总成。我在这里主要说传统燃油汽车与电动汽车差别最大的动力总成。传统燃油汽车动力系统是由发动机将化学能转化为机械能，从而驱动活塞连杆机构做往复运动，最终将由变速箱增大扭矩后将动力输出到车轮，从而实现汽车运动的。
我们先来看一下传统燃油汽车的结构图解
传统燃油轿车（前置后驱）主要总成示意图
燃油汽车的动力系统主要由发动机与变速箱组成，发动机将燃油在燃烧室内点燃后，产生“爆炸”推力，从而驱动活塞连杆运动
1，发动机系统总成，发动机是整个汽车的心脏，主要为汽车提供动力输出
燃烧室结构示意图
燃油在燃烧室内被火花塞引爆，气压急剧增大，从而推动活塞连杆向下运动，连杆依靠飞轮上的惯性再返回，同时将废气挤压排出，周而复始，往复运动
v型8缸发动机示意图，所有活塞连杆机构都将动力输出到同一根曲轴上
双杠发动机示意图，你可以把它想象成骑自行车人的双腿，喇叭状的是进、排气门，最上面的那根轴叫凸轮轴，用于关闭或者打开发动机进气口或者出气口
2，变速箱系统总成，变速箱是汽车动力传输中的神经中枢
从上面那三幅动态图中我们可以看出，发动机的动力传动路线是：燃烧室→活塞→连杆→曲轴。可传递给曲轴的动力并不能直接作为动力输出给轮子，为什么呢，一是曲轴接收到的扭矩非常小，不足以驱动整个汽车运动，二是这时候输出的转速非常大，即便我们把汽车重量做的很轻，以便曲轴能够直接驱动汽车，但那样的车速也是我们无法接受的。
这时候，变速箱就派上用场了。变速箱的主要功能是接收曲轴输出的动力，并将扭矩放大，同时降低转速，从而最终将动力输出给传动轴，这样才能驱动整个汽车的前进。其实变速箱将扭矩放大的原理很简单，你可以想象，当小齿轮啮合大齿轮的时候，它就能增大扭矩，从而降低转速，换挡的原理其实也是根据手动机械式拨叉来改变齿轮啮合，从而实现不同的传动比，进而改变车速的。
手动变速箱简易换挡原理图
家用轿车双离合变速箱结构示意图
我们再回到刚开始我提的那三个观点：
第一，传统燃油汽车发动机、变速箱技术已经发展到极限，未来几十年内很难再取得重大突破；
自从德国 戴姆勒-奔驰 汽车公司生产出人类历史上第一辆燃油车后，汽车工业在随后的一百多年的时间内，动力系统没有任何变化，都是发动机+变速箱的珠联璧合模式，然而，时至今日，两者技术进步的道路却遇到了瓶颈
1，发动机燃油效率逼近人类优化极限
传统燃油发动机是通过将燃料的化学能转化为机械能，但是燃料在燃烧过程中释放的能量不可能全部转换为机械能，多少知道点物理知识的人也知道，能量转化的效率也就在30%左右，因为转化过程中少不了燃烧不充分、或者给发动机外壳加热等都会造成能量损失。但据说丰田有一款燃油车官方宣称能达到接近40%，我个人感觉吹嘘的成分很大。想象一下，本来一箱油能跑1000公里的，结果只跑了300公里，剩下的700公里都白白浪费掉了，你不觉得心疼吗？
2，变速箱研发成本让众多车企望而却步
其实一款变速箱尤其是自动变速箱，研发难度绝对在发动机之上，且不说研发周期，后期变速箱还涉及到一个调教问题，中途任何一个环节出问题，都会让前面的努力功亏一篑。我们可以看一下世界上著名的车企，像大众、丰田、福特这列厂商都有自己的发动机，然而世界上变速箱厂商却只有两三家，一个是德国的采埃孚，一个是日本的爱信，还有一个也是小日本的捷特科，目前世界上所有的车企几乎都采购这三家变速箱。
那么说到上面的痛点后，如何才能解决呢。我说之前说过，在人类科技进步的领域，一个非常有意思的现象是，颠覆一个行业的永远不是在这个行业跑的最快那个人，而是另辟蹊径的人。这时候，电动汽车就登场了。
电动汽车比起燃油车有哪些优势呢，由于电动汽车是仅仅靠一个电机来输出动力的，所以他没有发动机与变速箱这两个笨重的系统总成，传统燃油机车动力输路径是燃烧室→活塞→连杆→曲轴→离合器→变速箱→传动轴→差速器→车轮，而电动汽车却是直接砍掉了中间过度路径，直接从电机→车轮，所以大大简化了动力传动路径，极大简化了中间机械的复杂程度，减少了中间的能量损耗，而且电动汽车电力所产生的所有扭矩都能得到充分利用。
传统燃油汽车动力传输路径极其繁琐，而纯电动汽车则是直接从电机输出到车轮
不过这里提到了差速器，我实在是想花点文字给大家聊聊这玩意，每次提到差速器，我都想说一声，尼玛，发明这玩意的人真特么是天才呀
差速器最早由一个法国人发明，他叫雷诺，没错，就是法国雷诺汽车的创始人。我甚至认为，差速器几乎就是纯机械时代人类最天才般的发明啊，设计极其巧妙，那它有什么用呢？众所周知，燃油汽车动力传输需要通过一根传动轴分别传递给两个车轮，可是在汽车转弯的过程中，内轮与外轮的转速是不一样的，如何给两个轮子分配合适的转速呢，这就要靠差速器，防止轮胎磨损。可以说，没有差速器，你每周都要去一次4S店换一次轮胎。
好了，再回到电动汽车，相比传统燃油机车，它还具有众多优势：
第一，没有换换挡的顿挫感。传统燃油机车变速箱在换挡的过程中要不可避免地改变齿轮副的啮合，这就造成换挡过程中齿轮之间的撞击，从而产生振动。
第二，能够实现真正的“无级变速”。传统燃油汽车变速箱，即便是自动变速箱也是有档位的，也就是说在你踩踏油门的时候速度并非是连续平滑向上加速的，而是在每个档位之间都有瞬间的突变，这是由于机械式变速箱齿轮传动比的固有属性决定的，无法改变。即便是号称能够实现无级变速的CVT变速箱，它也并非是真正的无机变速。可电动汽车就不一样了，依靠马达驱动，它的转速是连续的，没有真正的档位，没有真正的越级。
第三，百公里加速时间短。传统燃油汽车百公里加速时间基本都在10秒左右，但是电动汽车可以做到3秒以内。这是因为电动汽车不需要传统燃油汽车动力的层层传递，从而可以获得更大的启动扭矩。
当然，电动汽车在体验上还具有其他优势，这里就不一一列举了。
那么新能源会是一阵风吗，我们暂且抛开这个话题不说，不管新能源汽车将来如何发展，汽车终究是要走智能化这条路线的，例如自动驾驶，车路互联等等，而这些功能都要建立在线控底盘之上，从这方面来说，传统燃油汽车根本实现不了这一目标，这就好比你总不能把功能性手机的操作系统修修改改变成一个智能操作系统吧，要想实现，必须砍掉重新设计架构。在传统燃油车，我们需要复杂的传动配置，还要经过变速箱再到差速器才能实现四轮的控制，在电动汽车线控地盘上，我们只需要控制电机就能实现四轮驱动与转向，更不用布局复杂的喷油、点火、变速器等逻辑，所有的控制都只需要一个电信号外加软件的算法来实现即可，所以，电动汽车是新能源汽车最佳的载体，而非传统燃油汽车。
所以，在新能源汽车上，人类能够实现从传统机械式驱动汽车转变到通过算法来驱动汽车，随之而来的是极佳的驾驶体验，不知道大家有没有这样的困惑，汽车就不能更加智能一点吗，为我自动避障，自动帮我寻找车位驻车，自动帮我。。。等等，未来这些功能都将来在新能源汽车上一一实现。
更重要的是，新能源汽车必将产生一种新的商业模式，在传统燃油汽车时代，车企的主要是靠卖汽车赚钱，而新能源汽车时代车企们可以通过软件的升级服务来赚钱，这里边就有一个新能源汽车与燃油汽车最大的一个理念车别——软件至上。
何为软件至上？在智能时代，硬件的好坏只能决定一件产品体验的下限，而软件的好坏能够决定一件产品体验的上限。大家想象一下，苹果的核心竞争力是什么？难道真的是他那出色的工业设计，或者说是独特的商业模式？其实这些都不是，真正的竞争力是苹果自家的操作系统，Mac OS X与 IOS，这几乎是苹果经常引以自豪“用户体验”的最大来源。乔布斯认为他们的硬件是服务于他们的软件，而非软件服务于硬件。乔布斯在第一代 iPhone 发布会上曾经引用过一句话：People who are really serious about software should make their own hardware.（那些真正认真于软件的人将会做他们自己的硬件），以表明苹果对软件的重视程度。
无独有偶，在第一代iPhone发布不久，乔布斯与盖茨做客D5峰会，乔布斯始终不愿承认苹果是一家硬件公司，而且他还认为iPod、iPhone、Mac不过是包装着外壳的软件。可见乔布斯对软件有多么重视，也正是这种对软件的执著，造就了苹果在全球用户体验最佳的科技公司。同样，在新能源汽车年代，对汽车的差异化就主要体验在软件方面了。
第二，发展电动汽车是中国摆脱对进口石油依赖的战略必须；
那么中国为什么这么着急发展新能源汽车呢？我们先来看一组数据
截止到2020年，中国每年原油的进口量已经达到5.4亿吨，再次成为世界上最大的石油进口国。为什么要进口这么多呢，原因是自产的根本不够用啊，目前中国自产石油仅能满足国内需求的20%！没错，是20%，而且中国的石油管道大多来自于时局动荡的中东地区，这样对中国石油安全造成了极大威胁。
那么中国每年消耗掉那么多石油，都干什么去了？答案是大部分都被汽车烧掉了，中国石油年消耗中，汽车消耗占比70%，意味着中国只要能找到替代汽车燃油的产品，那么中国的石油消耗就能大大降低，甚至完全能不依赖进口，而且还能降低碳排放。要知道石油作为工业的血液，可以说，我们现在所有的工农业文明都是搭建在石油之上，从你穿的一件衣服，到你吃的一粒米，一碗饭，哪个少得了石油，可以说，没有石油，哪怕把全世界的所有土地都种成棉花，也不够全人类穿衣服的，因为从石油中提炼出来的聚乙烯是生产化纤维的重要原料，石油也是化肥工业的一种重要原料，解放前我国没有化肥工业，小麦亩产仅200斤，那个年代，馒头都是奢侈品，现在有了化肥，亩产可达1000斤，可以说，没有石油，我们还在吃草根，啃树皮。难怪马斯克会说，石油这么宝贵的资源，你们人类竟然拿去烧。。。
那么上哪里找汽车燃油的替代品呢，答案是用电。
由于我国是一个少油多煤的国家，我国的煤炭资源储存丰富，我们完全可以用煤来发电，作为汽车的新能源。可是你可能会说，煤炭更不环保啊，而且火力发电效率更低，这句话没错，可是煤炭发电至少实现了污染的集中处理与排放，而汽油燃烧的排放却是分散在每辆汽车上的，根本不好治理，更重要的是，煤炭发电只是我们目前的一个过渡阶段，不可能长时间用煤的，目前我国已经开始大力发展光伏储能行业，而且未来核电站发电量比也会逐渐增高，从而逐步淘汰掉传统的火力发电。举个例子，香港每年的用电量超过四分之一都是由深圳大亚湾核电站提供的。
第三，发展电动汽车是让中国领跑世界汽车工业一次千载难逢的机会。
如果你只是觉得中国大力发展电动汽车就是仅仅为了省下石油而环保，那就大错特错了，难道还有其他原因或者目的？当然有，我们先来看一张电动汽车结构示意图：
奥迪A8自动驾驶系统传感器搭配图
上面这张图片是奥迪汽车自动驾驶系统搭建的各种传感器，要知道，为了实现自动驾驶，每辆汽车都要配备多种传感器与摄像头，传感器相当于汽车的“皮肤神经”，用于感触外界环境，摄像头相当于汽车的眼睛，用来采集图像。而电动汽车发展起来，势必带动这些传感器产业链，最重要的是，能够提升我国人工智能产业上升一个新台阶。要知道，智能汽车可不仅仅是搭建一块电池与几个电机，再配上几个传感器与相机那么简单，它最重要的是自动驾驶算法，而为了给这些算法提供算力优势，汽车芯片、图像处理引擎芯片、传感器、高精密电机等等又是一个产业链，总之，新能源汽车的发展，势必给我国带来数以万计的产业链升级，这是一个亿万级别的市场，为中国提供一个千万级别数量的就业岗位，更重要的是，一旦中国能够拿下这个行业，中国的汽车工业势必领跑世界，摆脱在燃油汽车时代“以技术换市场”的尴尬局面，这是一个千载难逢的机会，这一场仗，中国必须赢，而且也必定能赢。
最后，给大家科普一下目前主流新能源汽车厂商自动驾驶的解决方案。目前市场上分为两派，一派是以特斯拉为主导的纯视觉解决方案，一派是以国产例如蔚来、小鹏、华为等厂商以视觉+激光雷达+毫米波雷达联合解决方案。这两者各有优劣，纯视觉方案对厂商的算法是一个极大的挑战，但是成本低；视觉+雷达联合方案则更为安全，但是成本高。在这个科技时代，我始终相信选择比努力重要，如果你想加入人工智能这个行业，那么我认为新能源汽车是一个不错的行业，毕竟刚刚起步，完全可以加入进来。而且现在30K已经是白菜价了，还犹豫什么，上车吧！
但是，不管上面哪种解决方案，只要是涉及到视觉与激光雷达或者毫米波雷达，如果你想从事这个行业，一定要把傅里叶变换学好，毕竟视觉图像处理与毫米波雷达处理算法都少不了它，我也是做图像处理好多年了，请参考我另外两篇文章：
傅里叶变换有什么用
从欧拉公式到傅里叶动画
但是要想从事计算机视觉图像处理算法行业，光有傅里叶变换知识是不行的，必须得拥有扎实的数学基础，比如高数与线代，可这两门课程太抽象了怎么办，公式太多，记不住怎么办，没关系，我花了点时间用最通俗的方法给大家讲解一下，请参考我这几篇文章：
如何通俗理解梯度下降算法
最小二乘法之加权最小二乘的应用
对最小二乘法的一些思考与改进
泰勒级数有什么用
线性代数有什么用
除了有数学基础，你还要会一些编程技能，众所周知，在工业领域，尤其是图像处理行业，c++几乎是王者般的存在，工业领域上能用c++绝对不会用其它语言，所以我花了点时间给大家讲解一下c++方面的基础知识，参考我另外一篇文章：
手把手教你深入理解c/c++中的指针
但c++对小白来说太难了怎么办，没关系，我手把手教你学习 python 或者VBA，做两个最简单的Demo，让你感受编程的乐趣，请参考我这两篇文章：
手把手教你用Python抓取必应搜索背景图片
手把手教你用Excel编写俄罗斯方块
好了，这就是这篇文章的全部内容了，现在已经不早了，大家早点休息，周五再上一天班，周六周日准备出去自驾游，最近天气转凉，想去拍点照片，结束后会给大家再聊聊摄影的技巧，大家晚安！
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