用一個(gè)成語來形容美國的新冠肺炎疫情，那肯定是「一騎絕塵」。

截止至我們發(fā)稿，美國境內(nèi)累計(jì)確診病例已經(jīng)達(dá)到了近 37 萬例，死亡人數(shù)接近 1.1 萬，而且暫時(shí)還看不到好轉(zhuǎn)的趨勢。

但今天，美國人民得到了一個(gè)來自汽車界的好消息——馬斯克半個(gè)月之前承諾的特斯拉牌呼吸機(jī)，在當(dāng)?shù)貢r(shí)間 6 號正式量產(chǎn)成功了。當(dāng)時(shí)推特上那些「省省吧，讓真正懂行的人來搞」的言論，到現(xiàn)在不攻自破。

特斯拉官方把他們呼吸機(jī)的基本原理做成了一個(gè) 4 分鐘不到的短視頻，視頻里的工程師難掩疲憊，但依然能讓人體會(huì)到他們的成就感：

消息出街之后，美國網(wǎng)友們的反應(yīng)相當(dāng)熱烈。

有人用馬斯克的名言總結(jié)：「Panic is dumb, engineering is magic（引用特斯拉的不慌梗和馬斯克的工程至上原則）」

更多的網(wǎng)友用了「amazing」，只為第一時(shí)間表達(dá)贊嘆：

還有一眾 Model 3 車主表示很開心自己的車可以拯救病人，「我以后對 Model 3 的屏幕刮目相看」：

最讓馬斯克教徒們驚喜的，是特斯拉牌呼吸機(jī)的絕大部分零件，均來自于 Model 3。這讓部分美國網(wǎng)友「馬斯克要來破壞呼吸機(jī)產(chǎn)業(yè)」的論點(diǎn)就地崩塌——但特斯拉到底是怎么做到的？

歷時(shí) 15 天的工程魔法，救美國于水火之中？

第一次看到馬斯克給「特斯拉牌呼吸機(jī)」定調(diào)，是在 3 月 22 號，馬斯克發(fā)了一條推特：「剛剛和美敦力公司（全球最大的醫(yī)療器械公司之一）工程團(tuán)隊(duì)開了個(gè)會(huì)，討論了一下最新的呼吸機(jī)技術(shù)，他們的團(tuán)隊(duì)讓我印象非常深刻！」

然后下面馬斯克粉絲和持反對意見的網(wǎng)友立馬開始論戰(zhàn)，粉絲們紛紛驚嘆「太牛逼了」，而部分網(wǎng)友則認(rèn)為「你可消停會(huì)兒吧」。

當(dāng)時(shí)的我們，自然無法預(yù)見到特斯拉僅僅用了兩個(gè)星期就把設(shè)計(jì)照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。但如果站在今天看過去，那么特斯拉的工程團(tuán)隊(duì)一定熬了很多個(gè)夜晚，才將圖紙變成產(chǎn)品。

舉一個(gè)例子，視頻中出現(xiàn)的設(shè)計(jì)圖已經(jīng)是「V6.3 版本」，那意味著特斯拉呼吸機(jī)已經(jīng)經(jīng)過了 5 次基本邏輯上的大改動(dòng)，還有不知道多少次的微調(diào)。

另一個(gè)重點(diǎn)是這張?jiān)O(shè)計(jì)圖的顏色。灰色的部分都是氣流，比如進(jìn)氣、過濾后的氣體、升溫/降溫/調(diào)速后的氣流等等。藍(lán)色的部分是醫(yī)用標(biāo)準(zhǔn)的部件，比如 HEPA 過濾器（又叫海帕過濾器，由疊片狀硼硅微纖維制成，可以去除空氣中 99.97% 以上的 0.3 微米顆粒）、加濕器等等。

而所有橙色的部件，都來自特斯拉，具體點(diǎn)就是來自 Model 3。這意味著特斯拉呼吸機(jī)的機(jī)械部件幾乎沒有產(chǎn)能問題。

如果紐約工廠在 4 月中旬完全復(fù)工，而特斯拉決定先將產(chǎn)能用于呼吸機(jī)，馬斯克大概率有能力滿足紐約州的呼吸機(jī)缺口（紐約州州長科莫稱整個(gè)紐約州預(yù)計(jì) 4 月底之后達(dá)到疫情高峰，呼吸機(jī)屆時(shí)缺口將會(huì)達(dá)到 1.8 萬臺(tái)）。

從另一個(gè)方面說，就是特斯拉搖身一變，成為了美國乃至全球醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)中的新生力量。這當(dāng)然不意味著特斯拉以后要進(jìn)軍這個(gè)市場，可是在疫情全球爆發(fā)的環(huán)境下，多一個(gè)幫手的意義不言而喻。

想要知道為什么特斯拉能在半個(gè)月之內(nèi)給出最終產(chǎn)品，我們就從這些橙色的部件說起。

Model 3 車主的旅途伴侶，可能是美國人民的生命支柱

先用一句話總結(jié)一下特斯拉呼吸機(jī)的基本原理：以 Model 3 的空調(diào)系統(tǒng)部分零件作為呼吸閥/過濾器，中控娛樂系統(tǒng)作為控制器和顯示媒介。

先來說說呼吸閥。

根據(jù)特斯拉負(fù)責(zé)HVAC（Heating, Ventilation and Air Conditioning 的英文縮寫，就是供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)）的高級主管 Joseph Mardall 介紹，特斯拉的呼吸機(jī)是「通過高壓和容量控制，將氣體壓進(jìn)病人的肺中，接著病人會(huì)被動(dòng)呼氣出來。」

這意味著特斯拉造的呼吸機(jī)，首先是定壓型機(jī)械輔助呼吸機(jī)（CMV），起碼視頻中現(xiàn)實(shí)的 V6.3 版本還是——定壓型 CMV 的特點(diǎn)是輸送氣體到肺內(nèi)，當(dāng)壓力達(dá)到預(yù)定數(shù)值后，氣流即終止，讓患者肺部被動(dòng)呼氣，適用于呼吸還能保持自主的中輕癥患者。

然而 Joseph 的介紹里還有一個(gè)詞是「容量」，這意味著特斯拉呼吸機(jī)同時(shí)還做到了定容型 CMV 的技術(shù)特點(diǎn)。定容型 CMV 的特點(diǎn)是需臨床醫(yī)生設(shè)定峰流速、流量模式、潮氣量、呼吸頻率、呼氣末正壓、吸入氧分?jǐn)?shù)等具體數(shù)據(jù)，適用于呼吸已經(jīng)不能自主的重癥患者。

更詳細(xì)的細(xì)節(jié)，我們可以再回到這張白板正中間，有一個(gè)長方形橙色方塊，里面寫著「PRV」。PRV，具體點(diǎn)應(yīng)該寫成 PRVCV（壓力調(diào)節(jié)容積控制通氣pressure—regulated volume control ventilation， 是一種壓力控制，時(shí)間、流速或壓力觸發(fā)，壓力限制，時(shí)間切換的通氣模式），是定壓和定容有機(jī)融合的運(yùn)作方式。

同時(shí)做到定壓和定容，意味著特斯拉呼吸機(jī)，理論上已經(jīng)可以應(yīng)對目前新冠肺炎患者由輕癥到重癥的呼吸需求，當(dāng)然目前最先進(jìn)的呼吸機(jī)還有更細(xì)分的功能，比如雙水平氣道正壓(BIPAP)、適應(yīng)性支持通氣(ASV)等等技術(shù)，這里就不展開了。

了解完特斯拉呼吸機(jī)的性質(zhì)，現(xiàn)在來看看運(yùn)作過程。

首先，滿足醫(yī)用要求的空氣（由醫(yī)院提供）首先會(huì)進(jìn)入一個(gè) Mixing Chamber 混合室（這個(gè)混合室是來自 Model 3 上的部件，下文提到的機(jī)械部件均如此），這個(gè)混合室就是呼吸機(jī)的「潮氣室」。

緊接著，空氣會(huì)通過一系列制造壓力波形和容積波形的閥體。

根據(jù) V6.3 版結(jié)構(gòu)圖，這些閥體主要是 EXV 和 SOV。EXV 指的是電子膨脹閥，electronic expansion valve ，電子膨脹閥是一種可按預(yù)設(shè)程序進(jìn)入制冷裝置的制冷劑流量的節(jié)流元件，主要用于制冷系統(tǒng)。

SOV 則是螺線管閥（solenoid value）分類里面的螺線管氣控閥，螺線管氣控閥是一種開關(guān)，運(yùn)送空氣給氣控原件，也就是視頻中介紹到的「空氣將會(huì)通過一系列的感應(yīng)器」。

感應(yīng)器主要包括壓力感應(yīng)器、流速感應(yīng)器，然后氣流最終進(jìn)入患者的肺部。然后在呼吸過程中再通過呼氣閥調(diào)節(jié)患者肺部的氣壓，使其保持在正值。

上文的技術(shù)解析相當(dāng)枯燥，總結(jié)起來就是特斯拉成功將 Model 3 的 HVAC 系統(tǒng)部分元件，打造成了滿足醫(yī)用需求，甚至滿足重癥患者需求的呼吸機(jī)。但除了負(fù)責(zé)呼吸過程的部件，特斯拉還需要給呼吸機(jī)打造一個(gè)可以顯示信息、允許醫(yī)護(hù)操作的媒介。

于是 MCU2 和 Model 3 標(biāo)志性的 15.6 英寸觸控屏幕登場了。它們共同組成了特斯拉牌呼吸機(jī)的顯示/控制部分。MCU2 負(fù)責(zé)控制原本 Model 3 內(nèi)部的多個(gè)車輛控制器，車輛控制器則負(fù)責(zé)控制各個(gè)閥門。

可能有朋友會(huì)提出疑問：「用于車輛娛樂系統(tǒng)的 MCU 可以滿足醫(yī)用需求嗎？」我們也有這個(gè)疑問，然后找了一下答案。

想要知道醫(yī)用電子器械的半導(dǎo)體芯片需求，我們首先得看看大佬是怎么玩的。這里引用一下全球最大的醫(yī)療半導(dǎo)體芯片供應(yīng)商德州儀器的數(shù)據(jù)。我們直接找醫(yī)療半導(dǎo)體的「殺手級應(yīng)用」——造影設(shè)備里面的大頭——CT 機(jī)專用 MCU 產(chǎn)品。

德州儀器目前針對 CT 機(jī)的 MCU 產(chǎn)品線里面，定位最高的是 AM5726，基于 28 納米工藝制造，采用了 4 個(gè)ARM Cortex-A15 架構(gòu)的處理核心，2 個(gè) Cortex-M4 超低功耗協(xié)處理核心，最高支持 2GB的 DDR3 運(yùn)行內(nèi)存。搭配德州儀器的專用 DSP，最高支持 4K 分辨率，15fps 幀率的 CT 實(shí)時(shí)造影解碼/編碼。

簡單總結(jié)一下就是，德州儀器目前針對 CT 領(lǐng)域最高級別的控制器，其理論性能還停留在 2014 年消費(fèi)級掌上設(shè)備的水平。當(dāng)然這不代表醫(yī)療設(shè)備門檻低，恰恰相反，醫(yī)療設(shè)備的技術(shù)門檻不在于控制器，而是體現(xiàn)其醫(yī)療效果的具體儀器本身。

但我們可以根據(jù)德州儀器的技術(shù)文檔得出結(jié)論：醫(yī)療設(shè)備對控制器的理論算力要求不高。基于英特爾 2017 年 4 核心凌動(dòng)處理器打造的特斯拉 MCU2，完全可以勝任呼吸機(jī)控制器的職責(zé)。

除此以外，作為一個(gè)做慣了冗余的汽車廠商，特斯拉給呼吸機(jī)也配備了一套冗余系統(tǒng)，包括一個(gè)氧氣瓶、一個(gè)壓縮機(jī)，還有一個(gè)備用電池。這套冗余系統(tǒng)可以大概保證系統(tǒng)正常運(yùn)行 20-40 分鐘。

所有的機(jī)械部件（包括控制器），在連接上病人呼吸系統(tǒng)并正常工作之后，會(huì)在 Model 3/Y 的中控屏幕上顯示出具體的壓力、流速和氣壓圖表。高亮度、高分辨率、超窄邊框，這可能是目前最帥的呼吸機(jī)屏幕了。

從運(yùn)作到操作，特斯拉牌呼吸機(jī)已經(jīng)擁有了足夠高的可用性。同時(shí)我們還要認(rèn)識(shí)到，目前橫亙在它與患者之間的，是特斯拉呼吸機(jī)能否參加美國相關(guān)的醫(yī)學(xué)檢測，并最終被判定符合醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)。

但我們還是要感嘆一句：不愧是車企。

「現(xiàn)代工業(yè)皇冠上的明珠」的真正意義是什么？

自從 1 月份新冠肺炎疫情爆發(fā)以來，我們已經(jīng)看到了很多車企改造生產(chǎn)線的消息。比如比亞迪、五菱等車企迅速將生產(chǎn)線改造成口罩專用，并且有效保證了疫情期間的口罩需求。

但為什么是車企反應(yīng)最快？

有一種論點(diǎn)是比較有信服力的：汽車工業(yè)，是目前民用產(chǎn)品里面迄今為止規(guī)模最大、最為復(fù)雜的領(lǐng)域。一輛汽車涉及上萬個(gè)零件，光控制器就可以有幾十個(gè)，需要長時(shí)間運(yùn)動(dòng)的部件更多。

更嚴(yán)格的，是汽車需要滿足可能是民用產(chǎn)品中最嚴(yán)格的運(yùn)行條件，才能上市銷售。比如運(yùn)行溫度需要橫跨零下數(shù)十度到零上數(shù)十度（這里沒有詳細(xì)列出是因?yàn)椴煌钠嚥考\(yùn)行溫度不同），運(yùn)行環(huán)境包括鋪裝/非鋪裝路段，能攀山能涉水，等等。

適應(yīng)最嚴(yán)苛的使用條件，同時(shí)還擁有越低越好的維護(hù)成本，這近乎不可能的任務(wù)最終被汽車工業(yè)實(shí)現(xiàn)，所以它才成為了現(xiàn)代工業(yè)的明珠。

有朋友會(huì)認(rèn)為航天企業(yè)同樣符合條件，的確，比如波音公司也表示可以造呼吸機(jī)。但航天企業(yè)是商用產(chǎn)品，維護(hù)成本一點(diǎn)都不低，事實(shí)上航天企業(yè)從來都是燒錢的主兒，對價(jià)格并不敏感。

上文提到的要素，讓汽車工業(yè)擁有可能是各部門最嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纳a(chǎn)管理，和最靈活的調(diào)整能力。現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)模式載體——流水線，就來自汽車工業(yè)。

這一次特斯拉將 Model 3 零部件再創(chuàng)造變身呼吸機(jī)，首先應(yīng)該歸功于特斯拉工程團(tuán)隊(duì)的殫精竭慮，但汽車行業(yè)本身包羅萬象精益求精的特點(diǎn)，也同樣值得重視。用一句流行的裝 X 術(shù)語來說，就是「know how」的能力。

兩年前，哥倫比亞廣播公司走進(jìn)特斯拉生產(chǎn)車間，采訪馬斯克的時(shí)候，馬斯克曾經(jīng)對主持人說過：「我就是一個(gè)工程師，一個(gè)執(zhí)著到瘋狂的技術(shù)員」。

我們當(dāng)年制作的視頻翻譯

當(dāng)時(shí)的 Model 3 還沒擺脫產(chǎn)能地獄，Model Y 還躺在設(shè)計(jì)圖上，即使馬斯克一再強(qiáng)調(diào)自己不是商人，類似的「特斯拉騙錢論」依然甚囂塵上。

好在兩年后馬斯克成功擊退了幾乎所有質(zhì)疑——唯一的質(zhì)疑可能只剩「純視覺路線」了——而兩年前他的一句話，如今已經(jīng)成為了特斯拉工業(yè)設(shè)計(jì)能力的有利佐證。這里引用一下，作為今天文章的結(jié)尾：

「科技就是魔法，或者說這個(gè)世界上最接近魔法的東西。小時(shí)候，《魔戒》是我最喜歡的書，如今現(xiàn)實(shí)世界中最接近巫師施法的事情，就是科技。」

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