你做好准备搭乘无人驾驶客机了吗?
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摘要:2009年6月1日,法国航空公司航班447号正从里约热内卢飞往巴黎时,在大西洋(11.23, 0.37, 3.41%)中部遇上了热带风暴。几分钟后,这架空客A330航班坠海,机上228人无人生还。 四年后,在7月

  2009年6月1日,法国航空公司航班447号正从里约热内卢飞往巴黎时,在大西洋(11.23, 0.37, 3.41%)中部遇上了热带风暴。几分钟后,这架空客A330航班坠海,机上228人无人生还。

  四年后,在7月一个阳光明媚的早晨,一架韩亚航空的航班在接近旧金山机场跑道时坠海,飞机尾部折断,断裂的机身翻滚在飞机跑道上。事故造成三人死亡,数十人受伤。

  这些事件并无关联,但是他们有类似的悲剧:飞行员都相信飞行控制系统能够自动阻止飞机失速或者飞行速度过慢。但是他们错了。

  事实证明,这种错误成为大部分空难事故的主因。半机器半人的操作令飞行员过于依赖机器而出现状况时又无法同时应对机器瞬间丢来的棘手问题。

  所以,人类是时候放弃驾驶了吗?许多业内人士认为如此。他们认为,从长远来看,飞机自主飞行比远在控制室千里之外的飞行员要好得多。Safety-wise认为,有一半以上的致命飞行事故都涉及到机组人员的错误。

  随着安全性能的改善,无人驾驶客机对航空公司和乘客来说都将明显降低成本。北卡罗来纳州达勒姆市杜克大学自动驾驶研究者玛丽康明斯对《新科学人》杂志记者说,没有驾驶员,航空公司将大大减少薪酬支付、模拟器培训、医疗保险、住宿津贴、养老保险。这意味着更低的花费,而且,自动飞行还能够节省燃料,有助于降低成本和减少温室气体排放。未来,飞机头部座位也将不再是飞行员独享,乘客能够在飞机最前端享受空中全景,当然他们只是需要支付一些额外的钱。这里仅剩下一个关键问题:你觉得搭乘一架无人驾驶的飞机怎么样?

  机器挑战人手

  这场技术革命的核心在于一个简单的事实:计算机技术大幅运用于飞机上,以至于飞行员极少需要去手动控制。当飞机离地30米时,自动飞行系统就可以接管,维护飞机员在飞行管理系统内设定的任何速度、航向和高度。

  并且,计算机能够借助跑道无线电信标自动降落。

  然而,自动化对飞行员提出新的挑战。当自动飞行计算机还没有被编程来处理突发的飞机结构性损伤或极端天气如447号航班遇到的那样,它们显得经验不足,并把困难重新扔回给飞行员。当飞行员们接手这些棘手而糟糕的问题时,可能会变得非常混乱。同样危险的事实是,飞机仪表盘可能会在灾难时刻同时丢给飞行员一堆暴雪警报、问题清单以及声音警报。比如2010年11月,搭载了469人的澳洲航空32号班机发生引擎爆炸事故,最终切断了650条控制线。当飞行员德雷斯皮尼试图在新加坡降落,但他和同伴一直在被仪表盘上闪烁的120项指令打扰。

  美国联邦航空管理局承认,人类和电脑可能不是最安全的组合。在其2013年发布的一项长达7年的研究报告中指出,人类使用飞行仪表自动系统会出现一连串的危险。美国联邦航空管理局首席调查官凯西阿伯特发现,机长平日过于依赖自动飞行系统,会不愿去干涉系统,哪怕他们发现系统并未执行指令。机长们还会混淆自动飞行系统的状态,报告警告说。

  短期内,航空公司正试图通过重新设计计算机系统并给予飞行员更多培训以减少这些风险。从长远来看,减少驾驶舱的自动化设备看起来才是一个明智的解决之道。不过,在航空业还有另外一些路径可循:减少学艺不精的人在驾驶舱内的作用。

  一个包括波音、空客、英国航空公司和法国达索公司在内的飞机制造商开始了一项投入3亿美元,时长4年的研究计划,旨在开发紧急情况下,计算机能够为驾驶员提供的辅助功能,名为减少压力和工作量的驾驶舱提升计划(ACROSS),目标是通过使用计算机来帮助减少会引发灾难的危险峰值工作负载。这一计划可以让机长或副机长独立处理危机而不受到干扰。上述计划还有更深远的意义:有一项研究是需要去创建一个自动飞行系统来适应从双飞行员变成单一飞行员的操作。

  多余人?

  2013年加利福尼亚美国太空总署埃姆斯研究中心的一项调查支持上述理论。调查发现,新一代的轻型独立驾驶员自动飞行系统在试验中表现出,当测试高工作负荷下导航和飞行控制时仍会发生错误。

  所有航空研究者认为,将飞行员从两个减少到一个是中间步骤,未来将不再需要人类飞行员。康明斯说。

  事实上,她相信,全自动飞机的时代是不可避免的。上一份美国海军飞行员的工作让她意识到,自动飞行系统为她做了所有事,而她显得多余。它可以在一艘航空母舰上降落得比人类还要好,她说,它调整方向、飞行速度和高速比我快得多。

  计算机能够瞬间操作是因为眼-脑的传动机制慢于传感器-处理器。当你看到一个刺激物到做出反应,最快需要半分钟,她说,而一台电脑从识别信号到做出反应只需要几毫秒,人类无法比肩。

  美军无人战机的经验证明这一点,在增加自动化后,他们的失事率显著降低。特别是,当事故频繁发生后,他们改进系统不再人工起飞和着陆。飞行员的经验表明,起飞和降落时接近工作负荷最高点。康明斯说,几乎一半甚至更多空难事故发生在这一阶段。

  那么,无人驾驶客机距离我们还有多远?从某种程度上来说,这已经存在。英国宇航公司有一架无人驾驶喷气式飞机已经飞行了800千米以观察它和其他飞机以及空管之间的互动。为了以防万一,机上仍有一名机组人员。

  英国宇航公司飞行工程师罗德布坎南介绍,这驾喷气式飞机包括了一台设置在前端的无人驾驶飞机需要的智能飞行管理系统,称为空域集成处理器(AIP)。空域集成处理器运用广播、雷达和成像传感器来避免相撞,通过卫星与地面人员联系。在接到目标坐标后,空域集成处理器可以依据危险天气和空中交通管制情况来设定航路。

  接受成难题

  尽管有了这些进展,客运航空公司不太可能优先推广无人驾驶飞机。康明斯希望如联邦快递或UPS这样的货运航空公司能够率先把两个飞行员减少到一个。这样这些技术可以在没有乘客的情况下进行测试。她建议,如果被证明安全,希望货运航空公司在2035年前后能够完全不再使用飞行员。飞行员则可以在公司里通过卫星监管货运飞机,如果一旦有意外发生可以立刻接管。

  但是飞行自动系统技术可以更早进入角色。得益于电力推进和智能飞行控制技术的快速发展,飞行汽车或者飞行私人轿车(PAVs)渐近,商业成功的关键则在于全方位自动化。研究者们认为,毕竟学习飞行需要花费上千英镑,并且如果要让大量的私人飞行汽车拥挤在天空中,还需要计算机指挥中枢。不能用人工控制未来拥挤的天空交通状况。英国利物浦大学工程师江普说。英国myCopter项目(我的直升机项目)的一部分就是将为私人飞行器建设垂直起飞的自动化软件系统。他预计飞行汽车的起落系统将于2025年完成。

  毫无疑问,自动化将吸引航空运营商:在降低燃料成本之后,机组人员将成为主要成本。高级飞行员一年需要24万美元甚至更多。此外还有常规培训以及进修课程,以及包括医疗保险和退休保险在内的福利。而他们飞行时间是受到严格限制的。机组人员有生理需要、严格的执勤周期,有限的飞行时间,英国考文垂大学航空工业顾问多诺威尔逊说。

  自动化也意味着更好地节约燃料。康明斯说,自动飞行系统不会偏离最优路线,因此不会为了重回轨道而浪费更多燃料,这也有利于航空公司和气候环境。同时也可以促使机票降价,这也有利于乘客。如果无人驾驶飞机可以降低飞机间的周转时间,还可以减少延误。威尔逊说,飞机制造商甚至可以重新布局,飞行员不再需要住房,也不再需要现在的飞机设计。那些曾经只提供给飞行员的飞机前端以后可以提供给乘客欣赏风景。

  当然,全自动化最大的争议在于如果系统失败了,将无人接管飞机。比如,一个智能机器飞行员不太可能做出如切斯利苏伦伯格2009年1月做的那样,富有创造性地将飞机迫降在哈德逊河上,从而在飞机引擎故障的情况下避免了伤亡发生。不过,哥伦比亚南卡罗来纳大学研究灾难和技术的法学家布莱恩特沃克史密斯说,如果自动系统能够成功地减少事故的数量和严重程度,即使制造商承担更大份额的风险,其实际的风险敞口可能并不高。

  但飞行员并不认为技术可以取代他们。我们复制人类的意识和预测性,似乎就能建造一个无人驾驶飞机,磊夫说,而此之前,这些只有飞行员可以完成。

  英国航空公司飞行员协会发言人理查德图玛认同这一点:乘客希望他们的生命是在两位训练有素,精神饱满的飞行员手中。这一点不会立刻改变。

  当不久后无人驾驶汽车正式上路,人们可能会更容易接受全自动汽车。康明斯已经在最近的一份调查中看到这一结果。但她也承认,很多人不愿意接受无人驾驶飞机,执飞人数从两个变成一个会比直接变成零更容易接受。她说,技术革新也面临着监管和文化阻力。

  专门研究航空心理学的伦敦皇家自由医院的临床心理学家罗伯特博尔认为,这是一种根深蒂固的文化阻力。他说,这涉及到一种原始恐惧,即失去控制。乘客希望看到一个可信赖的人驾驶飞机,尤其是如果出现问题,他和乘客失去的会一样多。尽管飞行员们承认他们往往也只是简单地监控自动化系统。博尔说,乘客们仍然会认为飞行员可以在压力下保持冷静,由穿制服的人来应对危机,代表我们掌握着控制问题的可能性。康明斯对这一观点也表示赞同。需要看到柯克船长(编者注:《星际迷航》系列中的虚构角色)站在甲板上的力量,她说。

  博尔认为,航空工业的安全水平已显示可以达到甚至超过人类驾驶飞机。不过,他会搭乘一架由机器执飞的飞机吗?我必须申明,从现在的经验来看,这是安全的。他说,但如果告诉我,明天我将搭乘一架无人客机,只有一名飞行员在陆地指挥,我会犹豫。我想这种推广销售是非常困难的。

作者:admin 来源:未知 发布于2019-05-28 11:48
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