参与无人机项目的谷歌员工已经多达数十人，他们从事的工作多种多样，包括设计飞行器的外观、规划送货机制。
天空划过一道白光。
一位名叫尼尔・帕菲特(Neil Parfitt)的男子站在澳大利亚华威市郊的一个牧场里。一架比海鸥略大的白色的飞行器飞过树梢，径直向帕菲特滑翔过来。它头朝上保持垂直姿势，在离帕菲特不远的空中开始盘旋，距离地面大约几百英尺。突然，飞行器的腹部分离出一个包裹，但在下落过程中仍然通过一根细线与机身相连。即将落地前，包裹降落的速度开始放缓，最终轻轻地落在地面上，甚至没有扬起一丝尘土。随后，连接在包裹一端的矩形模块与包裹分离，缓缓收回后，重新固定在机身底部。随后，飞行器的机翼恢复飞行姿势，返回了半英里外的发射台。这时，帕菲特走过去打开了包裹，从里面取出了他刚刚购买的狗粮。
除了这次试飞外，谷歌今年8月中旬还进行了另外30次类似的试飞。这一系列测试共同把谷歌Project Wing秘密项目推向了第一阶段的高潮。这个项目早在两年前就已经在Google X实验室内部启动。
尽管有关该项目的传言早就已经从谷歌内部流传出来，但Project Wing直到最近才正式现身。我花了一周时间与参与该项目的谷歌员工进行了沟通，观看了试飞视频，还采访了很多看好这类项目的业内人士。
综合考虑该公司的其他机器人投资，足以看出谷歌的野心之大。他们已经不再把目标局限于组织全球信息，他们还想组织整个世界。
在发展初期，谷歌设计了一种名为“立式垂直起落飞机”（tail sitter）的独特飞行器。它将直升机与固定翼飞机的特性融为一体，既可垂直起降，还能在一个固定的水平高度盘旋。如果用于快递行业，它就可以盘旋在空中，然后利用绞盘把包裹缓慢地投递到地面。在绳索末端还有一系列名为“蛋”的电子设备，可以探测包裹是否已经触地，从而在适当的时候将绳索断开，并收回飞行器。帕菲特之所以能够参与此次测试，纯属偶然。谷歌在澳大利亚的合作伙伴、Unmanned Systems Australia公司的菲尔?斯文斯伯格(Phil Swinsburg)，说服他到市郊农场参加了此次快递演示。（澳大利亚的遥控飞行器政策比美国更为宽松。）
当帕菲特拿到狗粮时，Project Wing负责人尼克・罗伊(Nick Roy)就站在他身边。罗伊是麻省理工学院机器人学家，为了领导该项目，他特意向学校请了两年的长假。整个研发过程中，罗伊从没有亲眼见过他的飞行器投递包裹的场景，因为他总是在起飞点盯着屏幕上不断滚动的各种调试信息，焦急地等待着将会发生的一切。“谢尔盖?布林(Sergey Brin)总是向我打听：‘情况怎么样？体验好不好？’我只能回答：‘老兄，我不知道，我始终在看屏幕。’”罗伊说。
所以，这一次，当他准备结束Google X的工作，重返麻省理工时，特意到现场观看了Project Wing交货的整个过程。回忆起那个时刻，他显得兴奋不已，甚至把科研人员惯有的客观态度都抛到一旁。“当包裹落下，‘蛋’收回时，飞行器再次高飞，划出一道美丽的弧线，最后转身离开了。”他说，“这实在是太美妙了。”
罗伊与Google X之间的合作似乎非常愉快。当Google X主任阿斯特罗?泰勒(Astro Teller)在山景城接受采访时，他甚至拍着罗伊的膝盖说：“尽管我给他施加了很多压力，但尼克从第一天起就目标明确。两年了，他要离开了。”但泰勒坚称，现在的时机非常有利，因为罗伊已经为该项目指明了方向，令它初具雏形。
在谷歌工作的这两年，罗伊的目标很简单：探究无人机送货究竟是否可行？谷歌是否应当开发这样一项服务？这有可能实现吗？能否通过编程让无人机在任意地方起降，并实现快速巡航，最终从空中将包裹投递到地面？
罗伊和泰勒的给出了肯定的答案。虽然他们尚未开发出一套能供谷歌用户使用的稳定系统，但他们相信，所有挑战都是可以克服的。现在，谷歌将开始扩容该项目的规模，最终创造一款能够通过小巧、快捷的无人机配送包裹的服务。
泰勒已经为罗伊找到了接班人，戴夫・沃斯(Dave Vos)。沃斯在无人机行业有着20年的工作经验，他2008年将自己的无人机软件公司Athena Technologies卖给了罗克韦尔。如果说罗伊从事的是验证性的探索工作，那么沃斯的使命就是将Project Wing变成可以实际使用的服务。
“我们从一开始就为这个理念感到振奋：如果能在合适的时间为所有人提供合适的服务，那么世界可能会变得更加美好。”泰勒说。参与Project Wing的谷歌员工已经多达数十人，他们从事的工作多种多样，包括设计飞行器的外观、规划送货机制，以及开发无人机订购应用的界面。谷歌今后还将招募更多员工。该公司还将参与民用无人机的相关讨论。监管者也将听取该公司的意见。未来，将有很多包裹通过这种盘旋在空中的机器人来配送。
这听起来很疯狂，事实上也的确很疯狂。但谷歌对无人机送货项目却非常认真。下面就让我们一起来了解一下整个项目的来龙去脉。
用“即时配送”改变世界
谷歌肯定想让全世界都相信，通过无人机实现更快的送货速度，是技术发展的必然趋势。谷歌联合创始人布林认为，这正是整个世界的运作方式。
试想一下2011年的布林。他或许正戴着谷歌眼镜的原型机，身穿长袖T恤，脚蹬Vibram“五指鞋”。他的财富超出了很多人的想象，个人净资产高达数百亿美元。39岁那年，他决定蓄起象征智慧的胡须。
拉里?佩奇(Larry Page)负责用谷歌的网络广告业务赚钱，布林则在谷歌内部打造一个更具野心的项目。接下里的几年，他将推出无人驾驶汽车、谷歌眼镜，还将收购8家机器人公司和一家高空太阳能无人机制造商，并领导谷歌的所有秘密项目。
2011年的一天，在我们尚未看到这些惊世骇俗的创意之前，他与胡须更加浓密的泰勒进行了一次沟通，他们对当今世界展开了一番分析。
“最初的看法大致如此：当驿马快信出现时，给社会带来了一场真正的变革，它能以按天计算的周期提供可靠的配送服务。随后，美国邮政局诞生了，它脱胎于驿马快信，但却可以提供更加可靠、速度更快的服务----再次改变了社会。”泰勒说。
“联邦快递的隔夜送达业务显然又一次改变了世界。我们现在又在目睹当日送达带来的变革。”他接着说，“既然如此，为什么不能展望一种速度比现在快十倍的服务改变世界？我们可能只要等上一两分钟，就能得到自己想要的东西。”
如果说有什么真正令谷歌为之着迷的事情，那就是改变世界。该公司之前推动社会变革时，都是依靠成本的大幅下降和计算性能的快速提升来实现的。他们相信，更加深刻的变化很快就会发生，因为他们已经看到商业网站的崛起和移动计算的兴起。
由于谷歌始终坚持不作恶的信条，所以，他们给这些变革打上了“进步”的标签。但随着谷歌的逐步成熟，像泰勒这样的人似乎已经愿意承认，并非所有事情都在向着更好的方向发展。但他们仍然辩称，由此催生的新的“好处”仍会超过新的“坏处”，尤其是对现有的其他选择做出一番权衡之后。“Google X的项目虽然多种多样，但却总能给人带来这种感受。”泰勒说。人们对我们目前的生活方式所产生的各种问题视而不见，因为他们已经对此习以为常。然而，一旦新生事物出现，人们却会立刻看到它的不足。“我们不会对这些问题装聋作哑，我们真心希望探索缓解这些问题的方式。”泰勒说，“聆听是我们与社会的对话的一部分，但我们也想提醒人们，我们并非从零开始。例如，快递、汽车、飞机都排放了大量的温室气体，还产生了很多安全问题。”
所以，谷歌显然想要加快送货速度，降低碳排放，并减少安全问题。于是，无人机就成了最好的选择。“从原则上讲，要提升速度，未必要借助无人机。”泰勒总结说，“但很明显，我们从一开始就必须使用无人机。”
Google X开始规划很多创意，并在理论和实践层面一一进行尝试。他们考虑了很多不同的选择，甚至设计了一些稀奇古怪的运输系统。“比如，他们通过一根超长的绳索把滑翔机与气球绑在一起，滑翔机升空后可以在到达合适位置后降落。但这显然不是合适的方案。”于是，他们意识到需要一名专家来帮助他们设计这个项目。经过一番搜寻，他们最终找到了罗伊。
罗伊似乎并非最佳选择。首先，他从未从没有从事过室外无人机的研究，克服风力的影响对他来说是一个全新的挑战。罗伊也没有传统的航空背景，也从没跟物流打过交道。回看他2000年代初的简历（他当时正在攻读卡内基梅隆大学的博士学位），似乎没有任何迹象显示，他就是Google X想要找的那个人----他的主要工作是导游和护理机器人。
但请不要忽视一个重要细节：罗伊的论文导师是Google X的创始人塞巴斯蒂安?特龙(Sebastian Thrun)，他也是机器人领域最有影响力的人物之一。在加盟谷歌之前，罗伊还曾参与美国海军研究办公室的一项重要工作，在无法使用GPS的环境中，实现室内无人机导航。
当罗伊来到加州后，Project Wing最初的重点是为心脏病人运送除颤器。这个项目关键的成功要素是加快速度，以便节省宝贵的抢救时间。但随着时间的推移，谷歌团队意识到，虽然他们原本认为自己能在速度上具备优势，但在911系统和其他紧急情况下，这种优势却无法显现出来。
所以，泰勒的目光转向了通用配送领域，希望通过两分钟即可送达的快递服务，改变人与物之间的关系。
他们的想法是：由于人们不认为自己可以随时享受“即时配送”服务，所以会囤积各种东西。他们或许会买很多电池，眼睁睁看着这些电池在抽屉里耗光电量。还可能购买一年只用10分钟的电钻。每一件这样的闲置物品都是一种浪费。你可能觉得这种说法似曾相识，事实上，这正是Wolrdchanging等组织在2000年代中期创办“产品-服务系统”时，所秉承的理念。这些理念也已经成为“分享经济”的指导思想：世界可以生产更少的产品，因为高效的数字化物流可以让每一项资产都被更多的人使用。
“这将有助于我们从‘所有权社会’向‘使用权社会’转变。我们对待生活中的物品要更有集体感。”泰勒说，“如果我们能够做到，而且可以降低噪音污染和碳排放，同时又能提升安全性，情况将会怎样？”
独角兽或许能赢得肯塔基赛马会，但前提是，我们必须先找到独角兽才行。
具体到谷歌，这家搜索巨头必须先开发出一种飞行器，而且要教会它自主飞行。
固定翼与直升机的结合
Google X坐落在谷歌总部的一座红砖建筑里，穿过一个门庭后，就看到一扇贴着“The Hatchery”(孵化场)的大门。罗伊打了一下工卡，我们便进入到Project Wing秘密项目的核心地带。
这是其实是一个车间，桌面上散落着鱼线、三色胶带、半满的垃圾桶、各种紧固件、备用天线、几把喷胶枪以及一些钻头。在我右边，隔着玻璃门可以看到4架完全一样的无翼机身。在后面，有一个人正在制作一些电子元件，在灯光的照耀下闪着铜光。
房间里四处都摆放以不同生物为灵感设计的无人机。地上散落着几个鲎形无人机模型，透过透明塑料外壳，里面的电子元件清晰可见。天花板上还吊着一架塞斯纳(Cessna)模型。在架子上，则可以看到各种像昆虫一样的四旋翼直升机、一架将直升机马达整合到唯一的机翼中的古怪飞行器，以及一辆遥控怪兽卡车。
但最引人关注的还是房间中央的桌子上摆放的白色原型产品，这个闪闪发光的设备上贴着“Chickadee”（山雀）标签。这是一家立式垂直起落飞机，它头朝上放在桌子上。与在澳大利亚投下狗粮的那架无人机一模一样。
这架无人机的设计很简单，尾翼提供支撑，机身用塑料制成，两个机翼用泡沫板制作，外面覆盖着一层预防恶劣天气的保护层。它有四个旋翼，两个在机身底部，还有两个在机翼边缘。
虽然材料简单，但制作工艺却很考究，远远看去，闪闪发光，就像是一件已经完工的成品，还配有各种定制的电子元件。但走近细看，就会发现机身是手工制作和拼接的，上面的指纹清晰可见。有些地方显得很专业，有的地方则比较粗糙。显然，这还是一件没有完成的作品。这种飞行器并不常见。多数飞行器都采用固定翼，就像飞机一样。有些直升机则使用一个或多个旋翼实现空中悬停。要飞上天空，固定翼飞行器主要靠水平气流，直升机则依靠垂直气流。二者的优缺点都很明显：固定翼更符合空气动力学原理，因而更加高效，航程更远，油耗更低。而直升机更容易适应不同的环境，无需跑道即可起降，而且能在半空盘旋。
在军事领域，主要以“捕食者”和“全球鹰”这种远程固定翼无人机为主。而在业余爱好者的圈子里，DJI Phantom 2和Parrot AR.Drone等四旋翼直升机则颇受追捧。
在航空领域，还有一种集成了固定翼飞机和直升机各自优点的混合式飞行器，有些航空公司已经作出了尝试。但由于需要执行两套截然不同的任务，因此系统更为复杂：需要向不同的方向推送气流。洛克希德马丁开发的F-35B等新型飞机，已经在机身上加入了旋转喷气引擎，可以通过向地面喷射气流来完成起飞，然后在空中旋转引擎方向，推动飞机前进。
立式垂直起落飞机则采取了另外一种模式，等到飞机升空后，再将整个机身从垂直方向旋转到水平位置。这已经成为航空史上的一种很有吸引力的模式。例如，德国纳粹就曾经考虑设计这样一架飞机。而美国的国防项目也曾经考虑过这种模式，洛克希德马丁和康维尔公司也分别开发了两款原型机。下面这张图片拍摄的就是一家垂直停在跑道上的大型飞机，给人感觉既复古，又有未来感。但这些项目都没有实现太大进展，主要原因是难以找到较好的方式帮助飞行员应对方向的变化。
但很显然，无人机不存在这一问题，因为飞行员可以直接坐在电脑前操作。动力系统、电池、电线和大型电容直接安装在机身上，与马达相连，然后将马达性能数据反馈给飞行电脑。传感器数据则来自固定在电脑左侧的惯性测量装置(IMU)。IMU使用加速计和陀螺仪来决定飞机在X-Y-Z轴上的位置，这是飞行的关键所在。飞机的鼻子上还有一个GPS模块，尾部则安装了向下的摄像头。目前的版本没有整合激光测距系统，但仍有两个无线电通信装置，一个可以通过高带宽发送遥测数据，还有一个可以通过低带宽展开更远距离的通信。谷歌尚未确定该项目未来的所有设计元素，但已经开发了一个设计平台。尽管硬件是该问题的关键部分，但他们对于哪种飞行器可以最好地满足需求，似乎并不太在意。泰勒和罗伊坚持认为，真正的挑战在于该系统其他部分的设计，例如配送机制。
要从空中向地面送货，可以有种类繁多的方式供我们选择。例如降落伞。罗伊的团队曾经尝试过这种方式，但如果风力干扰太大，就很难实现精确投递。也可以借助精准弹道技术向下弹射，但罗伊表示，“我们也试过。但当谢尔盖走到阳台下面时，我们差点在一次投递测试中击中他。”
还有一种想法是直接让飞行器降落到地面，扔下包裹后再重新起飞。为了测试这种方法，他们找来了几名谷歌用户体验研究人员，让他们对潜在用户展开调查。结果发现，即使谷歌明确告知用户，旋翼存在危险，还是会有很多人会忍不住触摸飞行器。
最后，他们决定采纳罗伊最初坚持的方法：用一根线吊住包裹，将其放到地面后，再收回吊绳。
曾在加州理工学院和麻省理工学院就读的机械工程师乔安娜?科翰(Joanna Cohen)设计了这套精巧的装置。它包含几个关键部件。首先是绞盘，它使用高强度鱼线制成。其次是“蛋”，也就是跟随包裹一同着陆的电子设备，它可以在探测到包裹已经落地后，让无人机收回吊绳。如果出现问题，还可以利用无人机上的刀片割断吊绳，让无人机摆脱困境，继续飞行。
当包裹快速下降时，速度约为每秒10米。在即将接近地面时，则会放慢到每秒2米，以实现“平稳着陆”。
从理论上看，或者在理想情况下，这似乎很简单。但该项目的硬件主管詹姆斯?伯吉斯(James Burgess)表示，实际操作过程中却并非易事。“当无人机接近某人的住所时，‘蛋’可能撞到什么物体，比如电线、树木、屋顶或扶手。总之会遇到各种未知因素和环境挑战。”他说。
“所以‘蛋’必须要足够智能，必须判断是否撞上了什么物体，而无人机也必须知道自己所处的高度，绞盘同样要判断所需的吊绳长度。‘蛋’会发出命令说，‘我撞上了什么东西。’然后无人机说，‘稍等，你还没到地方，一定要抓牢包裹。’这样一来，所有的传感器和元件就可以像一个网络一样相互协调，从而制定正确的决策。”
至少从目前来看，这可以确保部分决策的合理性。但如何处理可能碰到的电线，似乎是一个极具挑战的问题，整个团队都感觉无所适从。“别忘了，我们还处于发展初期。”罗伊说，“没到那一步呢。”
从自动巡航到自主飞行
与所有的自动化机器人一样，送货无人机也有三项基本任务：首先必须知道自己所在的位置，其次还要确定下一步的目的地，最后还必须能通过各种控制模式到达目的地。
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