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科技文摘

無人駕駛飛機(jī)：你準(zhǔn)備好登機(jī)了嗎（附照片）

姚人杰 編譯

2009年6月1日，法國(guó)航空447號(hào)班機(jī)從里約熱內(nèi)盧飛往巴黎，飛經(jīng)大西洋時(shí)遭遇熱帶風(fēng)暴。幾分鐘后，這架空客A330客機(jī)就墜入大海，機(jī)上228人無一幸免。

4年之后的7月，一個(gè)陽光燦爛的上午，一架韓亞航空的班機(jī)飛抵舊金山機(jī)場(chǎng)，卻撞上了跑道前方的海堤，機(jī)尾部分整體斷裂，破裂的機(jī)身在跑道上側(cè)翻……

這些事故表面看來并無關(guān)聯(lián)，卻有著悲劇性的相似之處：隨著越來越多的機(jī)上設(shè)備趨于自動(dòng)化，飛行員們遇到嚴(yán)重故障時(shí)會(huì)思維混亂，慌亂之中忘記了自動(dòng)駕駛儀的職責(zé)在哪兒結(jié)束，又在哪兒開始。而后果極有可能是一場(chǎng)災(zāi)難。

人機(jī)飛行組合或許最不安全

如今，計(jì)算機(jī)在飛機(jī)上承擔(dān)了大量工作，飛行員們極少有接過控制權(quán)的緣由。自動(dòng)飛行計(jì)算機(jī)能在飛機(jī)距離地面只有30米的時(shí)候接管控制權(quán)，保持機(jī)組人員輸入飛行管理系統(tǒng)的速度、航向與高度。計(jì)算機(jī)很久以來已經(jīng)能以跑道無線電信標(biāo)為目標(biāo)而飛行，再控制飛行器自動(dòng)著陸。

然而，自動(dòng)化給飛行員們帶來了全新的挑戰(zhàn)。當(dāng)自動(dòng)飛行計(jì)算機(jī)碰到程序中未被編入的情況，它們就不知該如何處理—譬如飛機(jī)突然受到結(jié)構(gòu)損傷，或 者447號(hào)班機(jī)遇到的極端天氣—計(jì)算機(jī)會(huì)突然把職責(zé)甩給人類飛行員。當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，那些飛行員也許會(huì)對(duì)于計(jì)算機(jī)移交給自己的控制水平感到困惑。同樣危 險(xiǎn)的是：駕駛艙計(jì)算機(jī)可能在緊要關(guān)頭拋給飛行員一大堆警示、清單以及聲音警報(bào)。一個(gè)悲劇的例子是2010年11月，澳洲航空32號(hào)航班的一臺(tái)引擎爆炸，機(jī) 上載有469人，爆炸切斷了650根控制線。當(dāng)時(shí)，飛行員理查德·德·克雷皮尼試圖在新加坡迫降，他和副駕駛被顯示屏上閃爍的120份命令菜單弄得都分心 了。

那么，是時(shí)候讓人類飛行員徹底消失嗎？當(dāng)然，許多行內(nèi)人士是這么想的，因?yàn)樵谒性斐蓚龅目针y中，大約有一半都與操作失誤有關(guān)。

美國(guó)聯(lián)邦航空管理局承認(rèn)，人類與計(jì)算機(jī)也許不是最安全的搭配組合。該局于去年發(fā)布了一項(xiàng)為期7年的研究的成果，揭示出人類與駕駛艙自動(dòng)化設(shè)備 搭檔所造成的諸多危險(xiǎn)。美國(guó)聯(lián)邦航空管理局的首席調(diào)查員凱茜·艾博特發(fā)現(xiàn)，飛行員出于習(xí)慣而“太過依賴”自動(dòng)飛行系統(tǒng)，并且“不愿干預(yù)，甚至當(dāng)他們懷疑系 統(tǒng)沒有正常運(yùn)行的時(shí)候也是如此”。這份報(bào)告警告說，飛行員會(huì)繼續(xù)對(duì)自動(dòng)飛行系統(tǒng)的狀態(tài)表示困惑。

短期來看，航空公司試圖通過重新設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、給予飛行員額外訓(xùn)練來降低這些風(fēng)險(xiǎn)。長(zhǎng)久來看，在駕駛艙中降低自動(dòng)化程度也許看來是個(gè)更合理的解決辦法。然而，航空工業(yè)的許多人士在尋求另一條途徑：進(jìn)一步降低易犯錯(cuò)誤的人類在駕駛艙中起的作用。

由包括波音、空中客車、英國(guó)宇航系統(tǒng)公司、達(dá)索航空在內(nèi)的飛機(jī)制造商們組成的聯(lián)合體已經(jīng)啟動(dòng)了一項(xiàng)投資3000萬歐元、為期4年的研究項(xiàng)目， 旨在為遭遇緊急狀況下的飛行員提供計(jì)算機(jī)協(xié)助。這項(xiàng)研究項(xiàng)目被稱為“減少壓力及工作量的先進(jìn)駕駛艙項(xiàng)目（ACROSS）”，目的是用計(jì)算機(jī)來幫助減少危險(xiǎn) 的工作量峰值，后者會(huì)在危機(jī)發(fā)生時(shí)引發(fā)飛行員的思維混亂。自動(dòng)化的理念是在一名飛行員喪失行動(dòng)能力時(shí)，允許正駕駛或副駕駛獨(dú)自操作。然而ACROSS會(huì)更 進(jìn)一步。由于有一些關(guān)鍵挑戰(zhàn)的存在，才需要?jiǎng)?chuàng)造出自動(dòng)飛行系統(tǒng)。該項(xiàng)目的一項(xiàng)目標(biāo)是確定那些關(guān)鍵挑戰(zhàn)，讓自動(dòng)飛行系統(tǒng)徹底代替副駕駛，也就是說，從起飛開 始就允許單個(gè)飛行員進(jìn)行操作。

然而，即便有一臺(tái)超級(jí)聰明的智能機(jī)器無可挑剔地?fù)?dān)任副駕駛，假如那名孤獨(dú)的人類飛行員變得失去行動(dòng)能力時(shí)，會(huì)發(fā)生怎樣的情況？杜克大學(xué)自動(dòng)飛 行領(lǐng)域的研究者瑪麗·卡明斯認(rèn)為，任何能夠與單獨(dú)一名人類飛行員合作的計(jì)算機(jī)副駕駛，必須能承擔(dān)完全控制的職責(zé)，假如飛行員病倒了的話，要能光靠自己之力 駕駛飛機(jī)起飛、飛行及降落。因此，為何再要去為人類飛行員頗費(fèi)心思呢？

零飛行員意味著什么

支持這一推論的，是美國(guó)國(guó)家航空航天局位于加州的艾姆斯研究中心的一支團(tuán)隊(duì)在2013年所做的一項(xiàng)研究。該研究發(fā)現(xiàn)，為新一代單飛行員超輕型噴氣式飛機(jī)開發(fā)的自動(dòng)飛行系統(tǒng)仍然會(huì)導(dǎo)致高額工作量，令飛行員身心俱疲，“到某個(gè)程度后，就發(fā)生導(dǎo)航和飛行控制方面的差錯(cuò)。”

“所有航空研究者都認(rèn)識(shí)到，從兩名飛行員變成一名飛行員是一個(gè)過渡，它最終會(huì)允許我們由一名飛行員變成零飛行員。”卡明斯說。

卡明斯確實(shí)相信完全自動(dòng)化飛機(jī)的時(shí)代是必然會(huì)到來的。她的上一份工作是美國(guó)海軍的飛行員，當(dāng)時(shí)她意識(shí)到自己駕駛的戰(zhàn)斗機(jī)的自動(dòng)飛行系統(tǒng)令自己 變得一無是處，簡(jiǎn)直就是冗余而已。這個(gè)系統(tǒng)能讓飛機(jī)在航空母艦的甲板上降落，干得遠(yuǎn)遠(yuǎn)比人類出色。她說：“它會(huì)調(diào)整航向、空速和飛行高度，干得比我快多 了。”

計(jì)算機(jī)在那些分秒必爭(zhēng)的操作上占有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)檠劬Φ酱竽X的聯(lián)絡(luò)比傳感器到處理器的傳輸來得慢。“從你見到需要做出反應(yīng)的刺激物那一刻，再到你 真正行動(dòng)的時(shí)刻，最好的情況下也要半秒鐘。”她說道。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)只需幾毫秒就能偵測(cè)到傳感器發(fā)出的信號(hào)，再做出反應(yīng)，“人類跟不上計(jì)算機(jī)的速度。” 控制美國(guó)軍用無人機(jī)的經(jīng)歷也確證了這一點(diǎn)—隨著無人機(jī)變得越來越自主化，墜機(jī)概率有顯著下降。“起飛與降落差不多是最高工作量的飛行經(jīng)歷。”卡明斯說道。 在所有造成傷亡的空難事故中，差不多有一半發(fā)生在起飛與降落這兩個(gè)飛行階段。

毫無疑問，自動(dòng)化對(duì)于航空運(yùn)營(yíng)商充滿吸引力。

自動(dòng)化意味著更佳的燃油經(jīng)濟(jì)性：自動(dòng)飛行系統(tǒng)不會(huì)偏離最佳航線，因而也就不需要用額外的燃料回到正常航線上來。而且自動(dòng)飛行應(yīng)該也能節(jié)省燃料，有助于進(jìn)一步降低成本，減少溫室氣體的排放。

繼燃油成本之后，員工是航空業(yè)的又一項(xiàng)主要開支。資深飛行員的年薪超過24萬美元，需要定期培訓(xùn)和進(jìn)修課程，此外還有醫(yī)療保健與養(yǎng)老金等福 利。航空公司假如不用雇傭人類飛行員的話，那么在薪水支出、模擬飛行培訓(xùn)、醫(yī)療保健、中途停留的酒店和退休福利上會(huì)花費(fèi)遠(yuǎn)遠(yuǎn)更少的錢，這也有助于調(diào)低機(jī)票 的價(jià)格，能讓乘客獲益。而且隨著飛機(jī)前端不再被機(jī)組人員占據(jù)，以后能向前排的乘客提供壯觀、寬闊的視野—當(dāng)然，只要他們肯多支付一點(diǎn)錢。

只是，仍有一個(gè)最為關(guān)鍵問題困擾著我們：當(dāng)你登上一架沒有人類掌舵的飛機(jī)，會(huì)有怎樣的感覺？

對(duì)于完全自動(dòng)化最大的憂慮是：假如系統(tǒng)出了故障，機(jī)上又沒有飛行員來操控飛機(jī)的話，會(huì)發(fā)生什么事？人工智能“飛行員”不太可能做出2009年 1月切斯利·薩倫伯格在哈德遜河上迫降那樣古怪但卻絕妙的決定，當(dāng)時(shí)薩倫伯格的飛機(jī)在紐約上空引擎出了故障，而他的決定避免了傷亡。

英國(guó)航空飛行員協(xié)會(huì)的發(fā)言人理查德·圖默贊同道：“乘客們想要知道他們的命運(yùn)掌握在兩名受過良好培訓(xùn)、休息良好的飛行員手中。人們不希望看見這種情況在日后任何時(shí)候有所改變。”

那么，無人駕駛的客機(jī)距離我們還有多遠(yuǎn)呢？呃，其實(shí)，一架這樣的飛機(jī)早已存在，或者勉強(qiáng)算是吧。英國(guó)宇航系統(tǒng)公司運(yùn)行的一架無人駕駛“噴氣 流”客機(jī)已經(jīng)飛行過800公里的行程，為的是觀察它如何與其他飛機(jī)及航空交通管制員互動(dòng)—然而，這架飛機(jī)上仍然載有機(jī)組人員，只為以防萬一。

“噴氣流”飛機(jī)上包括了一套聰敏的飛行管理系統(tǒng)“空域融合處理器”（AIP），它或許是無人駕駛飛機(jī)會(huì)需要的機(jī)器智能的開端。AIP采用無線 電、雷達(dá)和基于攝像頭的傳感器來避免相撞，通過衛(wèi)星與地面飛行員進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。給定目的地坐標(biāo)后，AIP能計(jì)劃好沿途?？奎c(diǎn)，設(shè)計(jì)好路線，并且會(huì)考慮到危險(xiǎn)的 天氣與空中交通的限制，英國(guó)宇航系統(tǒng)公司的飛行工程師羅德·布坎南如此說道。

面臨規(guī)章及文化阻力

縱然有這些進(jìn)展，也不太可能有客運(yùn)航空公司會(huì)率先引進(jìn)無人駕駛飛機(jī)?？魉蛊谕?lián)邦快遞、UPS這些貨運(yùn)公司會(huì)成為第一批將兩名飛行員減少為 一名飛行員的飛機(jī)運(yùn)營(yíng)商?？瓦\(yùn)航空公司與這些貨運(yùn)公司使用相同的飛機(jī)，只不過那些飛機(jī)上沒有載客。這樣就允許相關(guān)技術(shù)在那些飛機(jī)上得到測(cè)試。“假如那種做 法證明是安全的，我們能期待見到貨運(yùn)航空公司到2035年左右完全舍棄機(jī)組人員。”布坎南提議道。作為替代措施，以航空公司總部為基地的飛行員會(huì)通過衛(wèi)星 監(jiān)視一支貨運(yùn)飛機(jī)機(jī)隊(duì)，準(zhǔn)備在出現(xiàn)任何故障時(shí)承擔(dān)控制任務(wù)。

但飛行自動(dòng)化技術(shù)能提前獲得成功。研究者相信，由于電推進(jìn)及智能飛行控制領(lǐng)域的快速發(fā)展，飛行汽車或者“個(gè)人飛行器（PAVs）”出現(xiàn)的時(shí)間 也許最終會(huì)很近，商業(yè)成功的關(guān)鍵會(huì)是完全自動(dòng)化。畢竟，學(xué)習(xí)駕駛飛機(jī)要花費(fèi)幾千英鎊，假如我們中有眾多人要安全地駕駛個(gè)人飛行器在擁擠的天空中飛翔，我們 會(huì)需要有臺(tái)計(jì)算機(jī)來掌舵。“你沒法一方面讓空中出現(xiàn)如今的道路交通量，一方面卻仍然手工進(jìn)行飛行控制。”英國(guó)利物浦大學(xué)的工程師麥克·強(qiáng)普說道，他參與了 MyCopter項(xiàng)目，該項(xiàng)目在為一種垂直起飛的個(gè)人飛行器構(gòu)建自動(dòng)化軟件。他預(yù)測(cè)飛行汽車在2025年能垂直起飛。

但飛行員們不太可能未經(jīng)抗?fàn)幘妥屪约罕蛔詣?dòng)化技術(shù)所取代。“我們將只會(huì)建造彈力無人駕駛飛機(jī)，同時(shí)我們能復(fù)制人類的知覺、意識(shí)、預(yù)測(cè)能力到機(jī)器里，”德·克雷皮尼，“在那之前，唯一有機(jī)會(huì)拯救人類的是飛行員而已。”

然而隨著無人駕駛的汽車預(yù)計(jì)不久后就會(huì)駛上公路，人們也許會(huì)對(duì)完全自動(dòng)化的交通工具這個(gè)想法覺得越來越舒服—卡明斯說她在一項(xiàng)近期的調(diào)查中見 到一些證據(jù)。不過她也承認(rèn)許多人會(huì)不情愿接受無人駕駛飛機(jī)。“從兩名飛行員變成一名飛行員會(huì)比由一名變成零名容易。”她說，這是一項(xiàng)同時(shí)會(huì)面對(duì)規(guī)章阻力與 文化阻力的技術(shù)挑戰(zhàn)。

那種文化阻力的根源很深，倫敦皇家自由醫(yī)院的臨床心理學(xué)家羅伯特·博爾說道，他的專長(zhǎng)是航空心理學(xué)。“歸根結(jié)底，是一種對(duì)沒有掌控局面的原始 恐懼。”乘客們想要見到一名有能力的人掌管飛機(jī)—假如出了故障，這個(gè)人失去的會(huì)與乘客們一樣多。盡管飛行員們承認(rèn)自己常常只是監(jiān)視著自動(dòng)化系統(tǒng)，博爾爭(zhēng)辯 說乘客們?nèi)匀粚w行員視為“在壓力下保持冷靜、身著制服的人，為了我們的利益努力控制好飛機(jī)，與機(jī)遇搏斗。”卡明斯贊同這種說法，“在艦橋上見到一名詹姆 斯·T·柯克（《星際旅行》中的主角）式人物的需要是很強(qiáng)烈的。”

博爾說，一切都會(huì)取決于航空工業(yè)展示無人駕駛飛機(jī)擁有比普通飛機(jī)同樣或者更好的安全水平。那么，他會(huì)乘坐由機(jī)器駕駛的飛機(jī)嗎？“我會(huì)需要從廣泛的實(shí)驗(yàn)中獲得清楚的證據(jù)，表明它是安全的，”博爾說，“但如果別人告訴我明天只有一名不上機(jī)的飛行員，我會(huì)憂心忡忡。”

你瞧，不用手操作！—無人駕駛飛行大事記

一個(gè)多世紀(jì)以來，工程師一直在測(cè)試設(shè)計(jì)成能夠自動(dòng)飛行的飛行器。

1913年12月

奧維爾·萊特演示了簡(jiǎn)陋的、采用擺錘的“自動(dòng)飛行”系統(tǒng)。

1914年6月

勞倫斯·斯佩里在一場(chǎng)航空安全比賽中爬上雙翼飛機(jī)的機(jī)翼，展示陀螺自動(dòng)駕駛儀。