在未来，新车可能会有一个吸引人的标签:这款车是零死亡评级。
在未来10到20年，汽车公司将越来越多地依赖计算机模拟和虚拟工程来制造更安全的汽车，并帮助减少死亡事故。随着镁和碳纤维部件在战略位置，主动安全系统使汽车在道路上转弯时减速，以及车与车之间的通讯系统提醒你即将到来的交通，未来的汽车驾驶将更加安全。
例如，沃尔沃汽车公司(Volvo Car Corp.)推出了一个名为“愿景2020”(Vision 2020)的项目，该项目称，“到2020年，新沃尔沃汽车上不允许任何人受重伤或死亡。”它不仅包括新的车内保护措施，还包括向车内传达危险的技术。其他汽车公司也有类似的、不那么正式的计划。
点击查看交互式图形展示先进的安全功能在当前和未来的汽车。
看起来那么雄心勃勃,zero-fatality目标是可以实现的,据埃德•金汽车汽车研究公司的分析师inc .)在Tunstin,加利福尼亚州在未来10年,将会有一个融合的安全技术,如路标识别、行人检测和自主汽车控制,导致更安全的汽车,Kim说。
要实现这一目标，汽车制造商需要开发并加强基础技术基础设施，以支持使用数千万个数据点的高强度碰撞模拟，以及在汽车之间发送安全信号的强大通信网络。其结果将是部署新的主动安全方法，可以预测碰撞并让你摆脱拥堵——真的。
先进的碰撞测试模拟
通用汽车公司(General Motors Co.)的汽车安全工程师马吉德•巴蒂(Majeed Bhatti)说，近年来，碰撞模拟已经发生了变化。过去，工程师设计出实体原型车，让它们撞到障碍物上，然后在电脑上分析结果。今天，物理原型只是拼图的最后一块。巴蒂说，计算机模拟现在被用作主要的测试方法。
巴蒂表示，高性能计算的进步使通用汽车转向了交互式设计过程。“我们现在(模拟)一个完整的汽车模型——保险杠到保险杠，包括内饰，其中有(碰撞测试)假人——使用多达400万个元素。”
工程师创建测试场景，并将结果发送给设计师，后者使用这些信息开发下一轮的汽车模型进行重新测试。“我们可以看到树干和假人发生了什么，我们会像在物理测试中那样查看信息。然后我们看看是否需要改变车身结构，安全气囊，安全带，或者，在侧面碰撞时，门上的内饰，b柱，车顶后头。所有这些都需要在电脑上进行几次迭代才能完成，”巴蒂说。
只有在汽车设计通过每一个虚拟碰撞测试后，一个完整的物理原型才会被创造出来。
行业工具
用于模拟复杂碰撞环境的两种领先软件工具是Altair的Radioss和ESI集团的PAM-Crash。通用汽车目前使用的是利弗莫尔软件技术公司的LS-Dyna，它最初是在劳伦斯利弗莫尔国家实验室开发的。
据Altair的高级技术专家普拉迪普·斯里尼瓦桑(Pradeep Srinivasan)称，使用Radioss的汽车制造商将数百万数据元素——如胎压、汽车重量和路况——整合到一个单一的模拟中。斯里尼瓦桑说，一家他不愿透露姓名的日本制造商在一项特别详细的碰撞模拟中使用了1,000万至1,200万个数据元素。
有了如此详细的模拟和分析，处理能力成为一个重要因素就不足为奇了。对于许多常见的计算机模拟，比如一辆车撞到另一辆车，汽车制造商拥有他们内部需要的超级计算能力。牵牛星已经公开证明，即使是一个复杂的模拟完整的碰撞测试有100万个元素可以只需要5分钟渲染使用集群英特尔5500年至强处理器。
据汽车结构研究和计算机辅助工程经理兼首席工程师埃里克·德霍夫(Eric DeHoff)说，美国本田汽车公司(Honda Motor Co.)拥有3000多个专门用于碰撞分析的处理器。本田汽车公司的产品包括本田(Honda)和讴科(Acura)汽车，以及本田摩托车、发动机和动力设备。他说:“我们使用高性能计算机集群(具有多个处理器的负载平衡计算机，它们共享计算工作负载)来处理许多不同的标准监管和消费者信息崩溃模式。”“我们进行结构变形分析和乘员损伤模式分析，这需要对安全带、安全气囊和实际碰撞假人等约束系统部件建模。”
总部位于德国斯图加特的梅赛德斯-奔驰公司(Mercedes-Benz)安全通信经理理查德Krüger表示，该公司对新车型的设计进行了彻底的模拟。他表示:“在整个开发阶段，我们使用完整的汽车模型进行了大约5000次碰撞模拟。
有关的故事
Krüger表示，梅赛德斯使用LS-Dyna作为碰撞测试的模拟解算器，T-Systems的Medina用于汽车建模，GNS的Animator4用于碰撞可视化，以查看模型在渲染环境中的表现。“(完整的碰撞测试模拟)渲染的典型周转时间大约是15个小时，”他补充道。
模拟的局限性
尽管今天的复杂的测试功能,巴蒂说,其中一个路障zero-fatality车是研究者的理解人体解剖学和生理学——例如,他们不够了解大脑如何响应头部受伤模拟模型,该模型可以区分光和严重的伤害。
巴蒂说，目前，虚拟假人只帮助测量位移、速度和物理力。以全球人体模型联盟(Global Human Body Models Consortium)为首的一组美国和国际合作伙伴正在进行的工作主要是建立一个人体模型，该模型可以测量组织损伤、脑损伤和其他事故损伤，而不是典型的碰撞试验假人所能显示的损伤。
市场研究公司的分析师大卫·普拉斯基哈里斯互动,相关报道最近的真实事件他没有制造商的名字:一个轻薄的女人正坐在汽车的后座参与事故,但车上没有部署一个安全气囊,因为它是设计感较重的重量和更大的规模。
如果设计师在模拟测试安全气囊系统时使用更多的环境和乘客变量，汽车就能感知到女性，并适当地展开安全气囊。这表明需要扩展模拟测试以包含更多的场景，这将需要更多的处理能力。
普拉斯基说，坠机模拟的另一个主要限制是成本。每一家汽车公司都可以投入数百万美元用于材料研究或虚拟人体组织的碰撞假人，但消费者会犹豫，因为汽车公司需要收取更高的价格来抵消成本。
我们大多数人都接受了开车有时会造成致命伤害的现实。普拉斯基表示，还需要另一种激励措施——就像汽车公司终于开始解决燃油消耗问题时，石油价格飙升至前所未有的水平。
车辆通信网络
车与车之间的通信是实现零死亡汽车的另一个重要步骤。车辆对其他车辆(和道路)了解得越多，就越能更好地做出反应，避免危险。
如今，通用汽车的OnStar和梅赛德斯的拥抱等Telematics服务使用CDMA蜂窝网络和GPS信号向中央位置传递车辆状态，包括自动碰撞通知，并提供路边援助和远程门锁或开锁等其他服务。很容易看到这些服务将如何扩展到允许车辆之间相互通信，尽管这两家公司都没有宣布具体的计划。
福特汽车公司(Ford Motor Co.)高级工程技术主管舒尔曼(Mike Shulman)说，他的公司正在从在碰撞过程中保护乘客的被动安全装置转向能够完全防止碰撞的主动安全装置。这意味着汽车仍将使用安全材料制造，并提供安全气囊和其他保护，但它也将积极寻找危险，部分通过与其他车辆通信，部分通过与道路基础设施通信，包括标志、交通信号灯和停车场。
普拉斯基表示，大多数汽车制造商已经转向主动安全方式。例如，几乎每个汽车制造商现在都有某种形式的稳定控制系统，可以检查轮胎的不均匀速度和汽车是否处于某个角度，并保持汽车水平以防止倾覆。普拉斯基说，下一步是将这种稳定状态传递给其他汽车。
为了促进创新，联邦通信委员会于2002年批准使用专用短程通信(DSRC) 5.9 ghz频谱用于车对车和车对基础设施信号。2009年，美国交通部(Department of Transportation)启动了IntelliDrive研究项目。在该项目中，汽车制造商与联邦和州政府机构合作，制定无线信号的标准，并研究如何在汽车中使用这些信号。美国国家公路交通安全管理局计划在2013年审查该项目的建议，并决定是否批准IntelliDrive技术的部署。
今天，美国公路安全保险协会——保险业赞助的著名的美国碰撞测试评级机构——主要根据汽车与障碍物之间的碰撞对碰撞安全进行评级。但福特的舒尔曼推测，DSRC信号可能会成为IIHS评级的一部分，未来的汽车可能会根据它们与其他汽车沟通的能力进行评级——这是未来汽车可能获得的“零死亡率”评级的一个迹象。
在低水平时，这些信号会向附近的每一辆车发送一个安全状态——例如，汽车的速度、司机施加的刹车压力水平和转向。根据舒尔曼的说法，这个信号每秒会发出10次。
奔驰概念车发送无线安全信号
第二级通信涉及更多细节——例如，汽车可以根据GPS路由发送当前的路径预测，或者警告司机其他车辆报告的不安全交通状况。这方面的一个早期迹象是Dash Navigation公司的Dash Express GPS系统，该系统于2008年初首次亮相，可以将每个Dash车主的交通信息发送给其他司机。(Research In Motion于2009年收购了Dash Navigation，并于2010年6月30日停止了Dash Express的服务和支持，原因未透露。)
所有这些都可能导致舒尔曼所说的智能交叉路口。汽车可以知道下一个交通灯的状态，其他汽车的速度，比如，有一辆半挂车在十字路口疾驰。舒尔曼说，还有其他与安全无关的好处:司机可以查看他们在几周内走的路线，或者从电脑上记录他们每加仑行驶的英里数。
当然，让汽车公司决定并遵守一个经过批准的汽车通信标准可能是一个挑战。另一个挑战是无线信号在移动的车辆中可能不可靠。例如，Wi-Fi才刚刚开始在2011款福特Edge等汽车上使用，它需要复杂的算法来确保在行驶中的车辆上运行良好。
现在判断5.9 ghz频段的DSRC信号是否存在可靠性问题还为时过早，但毫无疑问，汽车制造商需要对通信系统进行反复测试，以确保正常运行时间和准确性。
最后，正如AutoPacific的Kim所指出的，当司机犯下重大错误(比如撞到树上)时，再多的车与车之间的沟通也无济于事。
防撞系统
为了减少死亡人数，汽车上的电脑将帮助司机首先避免撞车。自适应巡航控制系统，当你在高速公路上接近另一辆车时，它会自动调整车速;盲点警告系统它使用摄像头或传感器来检测你身边的车辆;和车道偏离预警系统，它会在你偏离车道时提醒你，这已经相当普遍了。(请参阅我们之前的报道，”汽车技师:带着司机的助手去兜风”)。
接下来是防撞系统，它可以检测环境变量，如路况、车道标志和你的注意力水平(通过测量方向盘的运动、你启动汽车的时间、不稳定的行为和许多其他变量)，并使用先进的算法来确定你应该在给定的情况下刹车多少。
这些系统已经应用于高级车辆，如讴乐RL、奔驰S550和沃尔沃S60，它们会发出雷达信号，然后等待响应，以确定汽车和车前其他物体的距离和接近速度。如果有可能发生碰撞，汽车首先警告司机，然后自动部分或全部制动，这取决于碰撞的时间。