未來是無人駕駛飛機(jī)的天空

保羅·馬克思（Paul+Marks+）

絕大多數(shù)空難都是由人類飛行員的操作失誤所導(dǎo)致，飛機(jī)自動化程度的不斷升高，可以更好地解決這一難題

因人為失誤導(dǎo)致的空難

2009年6月1日，法航447航班在從巴西里約熱內(nèi)盧飛往法國巴黎的途中，在大西洋中部遭遇了熱帶風(fēng)暴。幾分鐘后，這架空客A330墜入大洋，造成了機(jī)上228人遇難。四年后的七月，一個陽光明媚的早晨，一架韓亞航空的班機(jī)在飛臨美國舊金山機(jī)場時，一頭撞上了跑道盡頭的防波堤，機(jī)尾整個斷裂，破裂的機(jī)身在跑道上翻滾。事故造成3人死亡，幾十人受傷。

表面上看，這兩起事故之間并無關(guān)聯(lián)，但是仔細(xì)考察，它們又有一個悲哀的共性：兩架飛機(jī)的飛行員都認(rèn)為，飛行操縱系統(tǒng)能自動防止飛機(jī)在半空熄火，或者防止飛機(jī)因?yàn)樗俣忍鴫嫏C(jī)。他們都錯了。2015年2月4日臺灣復(fù)興空難造成40余人死亡，黑匣子解讀為：不排除飛行員關(guān)錯發(fā)動機(jī)導(dǎo)致墜機(jī)。研究發(fā)現(xiàn)，這類人機(jī)混合操作系統(tǒng)是許多空難的一個重要原因，而且這種混淆正變得日益嚴(yán)重。隨著自動化部件越來越多，飛行員可能在飛機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重故障時感到困惑，弄不清自動駕駛何時結(jié)束，自己的職責(zé)又何時開始。結(jié)果就是釀成空難（圖1）。

那么，現(xiàn)在是不是到了徹底淘汰飛行員的時候呢？許多航空業(yè)者顯然就是這么認(rèn)為的。他們主張，與其讓飛行員待在機(jī)艙內(nèi)駕駛，遠(yuǎn)不如將他們調(diào)到數(shù)千米之外的辦公室遠(yuǎn)程監(jiān)督，而讓飛機(jī)自動飛行。以安全而論，這確實(shí)是一個合理的方案，因?yàn)樵谒兄旅娘w行事故當(dāng)中，有大約一半是由機(jī)組成員的失誤造成的。

如果安全得到加強(qiáng)，無人駕駛客機(jī)就能大大降低航空公司和乘客的花銷。在美國杜克大學(xué)研究自動飛行的瑪麗·康明斯教授指出，沒有了飛行員，航空公司就能大大節(jié)省工資、模擬器、培訓(xùn)、醫(yī)保、酒店和退休金的開支，從而使機(jī)票票價下降。而且，自動飛行應(yīng)該更省燃料，這也會進(jìn)一步降低成本，并減少溫室氣體的排放。此外，機(jī)頭部位沒有了機(jī)組成員，前排的乘客就能夠飽覽壯美的全景——當(dāng)然，這要支付一筆額外費(fèi)用。剩下的關(guān)鍵問題只有一個：登上一架無人掌舵的飛機(jī)，你會作何感想？

無人駕駛飛機(jī)的難題

這場革命的核心是一個簡單的事實(shí)：現(xiàn)代飛機(jī)上的大量工作都是由電腦完成的，客機(jī)飛行員已經(jīng)沒有了多少駕駛的機(jī)會。在飛機(jī)剛剛離地30米之后，自動飛行電腦就會接過飛機(jī)的控制權(quán)，并按照駕駛員輸入飛行管理系統(tǒng)的速度、航向和高度繼續(xù)駕駛。而且在很久之前，電腦就已經(jīng)能夠追蹤跑道上的無線電信標(biāo)，駕駛飛機(jī)自動降落了。

不過，自動化也給飛行員帶來了全新的難題：當(dāng)自動飛行電腦遇到了程序之外的狀況，比如飛機(jī)結(jié)構(gòu)發(fā)生破損，或者像法航447航班那樣遭遇極端天氣，它們就會冷不丁地將駕駛權(quán)扔回飛行員手里。在發(fā)生這類嚴(yán)重事故的時候，飛行員可能對突然到來的駕駛權(quán)手足無措。同樣危險的是，機(jī)載電腦還會在危急關(guān)頭向飛行員傾瀉大量警示信號、檢查清單和有聲警報，使飛行員應(yīng)接不暇。比如2010年11月，載著469人的澳大利亞航空32號航班發(fā)生引擎爆炸，650條控制電路因此切斷。然而，當(dāng)機(jī)長理查德·德·克雷斯皮尼嘗試在新加坡降落時，他和副機(jī)長卻被屏幕上閃出的120個指令菜單晃得眼花繚亂。

美國聯(lián)邦航空管理局也認(rèn)識到，人和電腦的組合未必是最安全的。2013年，美國空管局公布了一份為時7年的研究報告，連篇累牘地羅列了人類和機(jī)載電腦的組合所構(gòu)成的危險。美國空管局的首席調(diào)查員凱西·阿伯特發(fā)現(xiàn)，飛行員往往會過度依賴自動飛行系統(tǒng)，“即便懷疑系統(tǒng)沒有正常運(yùn)行，也不愿出手干預(yù)”。報告還提醒說，現(xiàn)在的飛行員依然在為自動飛行系統(tǒng)的狀態(tài)而困惑。

短期之內(nèi)，航空公司準(zhǔn)備更改電腦系統(tǒng)，對飛行員加強(qiáng)訓(xùn)練，以此來降低這些風(fēng)險。長遠(yuǎn)來看，降低駕駛艙內(nèi)的自動化水平似乎是一個不錯的法子。不過，許多航空從業(yè)者追求的是另一條道路，那就是進(jìn)一步減少容易出錯的人類在駕駛艙內(nèi)的作用。

波音、空客、BAE系統(tǒng)公司和達(dá)索這幾家飛機(jī)制造商，已經(jīng)共同斥資3000萬歐元，準(zhǔn)備用4年時間研發(fā)出一套協(xié)助飛行員應(yīng)對緊急狀況的計算機(jī)輔助系統(tǒng)。這個項(xiàng)目稱為“降低壓力和工作量的高級駕駛艙”（簡稱ACROSS），旨在用電腦降低飛行員工作負(fù)荷中的危險峰值，以避免在危急時刻造成混亂。這個系統(tǒng)的目的在于，使機(jī)長或副機(jī)長能夠在對方失去行動能力的時候單獨(dú)應(yīng)付危機(jī)。不過，它的功能還不止于此。它的設(shè)計者希望，建立一個能夠完全取代副機(jī)長的自動飛行系統(tǒng)，使得客機(jī)從起飛到落地只需要一名飛行員。而ACROSS的功能之一就是，認(rèn)清實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)需要克服的難題。

不過，就算高度智慧的機(jī)器智能真能充當(dāng)合格的副機(jī)長，如果唯一的飛行員也失去了行動能力，結(jié)果又會如何？在康明斯看來，要讓電腦副機(jī)長和人類一同駕駛，它就必須能夠在機(jī)長身體不適的時候單獨(dú)控制一架飛機(jī)，自行完成起飛、巡航和著陸任務(wù)。如果是那樣，那還需要人類做什么？去掉了人類，就肯定能減少人機(jī)配合中的那種混亂局面了。

人類多余嗎？

2013年，美國航空航天局（NASA）艾姆斯研究中心在一項(xiàng)研究中支持了這種推理。研究指出，安裝在新一代單人駕駛輕型噴氣機(jī)中的自動飛行系統(tǒng)，同樣會增加飛行員的負(fù)擔(dān)，在導(dǎo)航和飛行控制時犯錯?？得魉拐f：“所有飛行研究者都承認(rèn)，飛行員從兩人減少到一人只是一個中間步驟，最終的目標(biāo)是沒有飛行員?！辈粌H如此，康明斯還相信全自動飛行的時代遲早會到來。她在擔(dān)任美國海軍飛行員的時候明白了一點(diǎn)，那就是戰(zhàn)斗機(jī)的自動飛行系統(tǒng)根本不需要她的參與，它駕駛飛機(jī)降落航空母艦的技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人類。她說：“在調(diào)整方向、空速和高度方面，它都要比我迅速得多?！彪娔X在極短時間內(nèi)的操作的確優(yōu)于人類，因?yàn)槿搜酆腿四X之間的溝通速度比不上傳感器和處理器之間的傳輸?！皬哪憧吹揭粋€需要行動的刺激，到實(shí)際采取行動，中間至少要經(jīng)過半秒鐘的耽擱。而相比之下，一臺電腦從偵測信號到采取行動，只需要幾毫秒的時間，這是人類絕對跟不上的。”

美軍無人機(jī)的實(shí)驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)——隨著自動化程度的提高，它們的墜機(jī)率也大大下降。以往的起飛和降落中常有事故發(fā)生，而將這兩種操作交給電腦之后，情況明顯改善?？得魉怪赋觯骸敖德浜推痫w幾乎是飛行員任務(wù)最重的時候?！睅缀跤幸话胫旅针y發(fā)生在這兩個飛行階段。endprint

無人駕駛客機(jī)已然出現(xiàn)

那么，無人駕駛客機(jī)離我們還有多遠(yuǎn)？其實(shí)它已經(jīng)出現(xiàn)了：BAE系統(tǒng)公司的一架無人駕駛噴氣客機(jī)已經(jīng)飛行了800千米，以測試它與其他飛機(jī)以及空管員的互動情況——不過飛機(jī)上還是配了一名飛行員，為防萬一。

這架噴氣機(jī)配備了未來的無人機(jī)都會需要的初步機(jī)器智能——一種名叫“空域整合處理器”（簡稱AIP）的智能飛行管理系統(tǒng)。AIP用無線電、雷達(dá)和攝像傳感器來防止碰撞，并通過衛(wèi)星與一位地面飛行員保持通訊。BAE的飛行工程師羅德·布坎南介紹說，AIP在接到目的地坐標(biāo)之后就會制定一條航路，危險的氣象情況和空中交通管制都會計算在內(nèi)。

雖然有了種種進(jìn)步，但航空公司不太可能首先啟用無人駕駛飛機(jī)。聯(lián)邦快遞和UPS這樣的貨運(yùn)公司會率先將飛行員的人數(shù)從兩個減少到一個。這相當(dāng)于在與航空公司同樣型號的飛機(jī)上試驗(yàn)這項(xiàng)技術(shù)，只是機(jī)上沒有乘客。如果試驗(yàn)成功，這些貨運(yùn)飛機(jī)就會在2035年前后徹底拋棄飛行員。公司只要保留一名飛行員，讓他在地面借助衛(wèi)星監(jiān)測不同的貨運(yùn)飛機(jī)，在發(fā)生故障的時候遠(yuǎn)程控制即可。

現(xiàn)在看來，自動飛行技術(shù)的成功還可能大大提前。得益于電推進(jìn)和智能飛行控制系統(tǒng)的快速發(fā)展，研究者相信，飛行轎車或“私人空中車輛”（PAV）的時代或許就快要到來了。它們在商業(yè)上的成敗取決于能否徹底自動化。畢竟，學(xué)習(xí)飛行要數(shù)千英鎊，如果大眾要坐著PAV安全地飛到擁擠的空中，我們就需要一臺電腦來駕駛。工程師邁克·江普指出：“把地面交通的規(guī)模搬到空中，就不可能再采用手動控制?！彼A(yù)測，飛行轎車將在2025年升空。

自動化無疑會吸引航空公司的經(jīng)營者們：除了燃料，人工是這個行業(yè)的最大成本。資深飛行員每年的工資超過24萬美元，公司還常常需要對他們進(jìn)行培訓(xùn)和補(bǔ)習(xí)，此外還有醫(yī)保和退休金之類的福利要支出。他們的工作時間也受到嚴(yán)格限制。英國考文垂大學(xué)的航空顧問多諾·威爾遜指出：“機(jī)組人員有生理需求和嚴(yán)格的工作周期，這些都會限制飛行時間?！?/p>

康明斯指出，自動化也更能節(jié)省燃料——自動駕駛系統(tǒng)不會偏離最優(yōu)路線，因此不會額外浪費(fèi)燃料。而對航空公司和環(huán)境有利的技術(shù)也對乘客有利，因?yàn)樗鼈兡軌蚪档推眱r。如果無人駕駛飛機(jī)能夠減少航班之間的周轉(zhuǎn)時間，它們或許就能稍稍減輕一下航班的延誤。飛機(jī)設(shè)計者甚至還可以更改機(jī)艙內(nèi)的布局。威爾遜指出：“既然飛行員不必再坐在前面，設(shè)計師就不用再遵循傳統(tǒng)的設(shè)計。”取消了駕駛艙，乘客就能觀賞到以往只有飛行員才能看到的風(fēng)景了。

大眾對全自動駕駛的心理

當(dāng)然，全自動駕駛也有一大隱患：如果系統(tǒng)故障，飛機(jī)上又沒有機(jī)組成員，那該怎么辦？2009年1月，切斯利·蘇倫伯格的飛機(jī)在紐約上空出現(xiàn)引擎故障，他駕駛飛機(jī)在哈德遜河上成功迫降，機(jī)上無人傷亡，而一個人工智能“機(jī)長”是不可能有這樣古怪而高明的決策的。

在美國南加利福尼亞大學(xué)哥倫比亞分校研究風(fēng)險和技術(shù)的布蘭特·沃克·史密斯表示，電腦或許的確不能做到這一點(diǎn)，但是航空公司可能已經(jīng)對這類特殊事件有所準(zhǔn)備了。他說：“如果自動化能夠降低墜機(jī)和傷亡的數(shù)量和程度，那么就算制造出的飛機(jī)更容易墜毀，它們的實(shí)際風(fēng)險也未必會更高?！辈贿^，飛行員當(dāng)然不可能心甘情愿地被新技術(shù)淘汰。比如德·克雷斯皮尼就指出：“只有將人類的意識、知覺和預(yù)測都復(fù)制到一臺機(jī)器當(dāng)中，我們才能制造出可靠的無人駕駛飛機(jī)。在那之前，拯救乘客的希望只會落在飛行員的身上?！?/p>

英國航空飛行員協(xié)會的發(fā)言人理查德·圖默也同意這個說法：“乘客希望將自己的性命托付在兩個充分訓(xùn)練、充分休息的飛行員手里。這一點(diǎn)不會馬上改變。”不過，隨著無人駕駛汽車即將上路，公眾或許會對無人駕駛的交通工具更為接受——康明斯說，她已經(jīng)在最近的一項(xiàng)研究中看到了一些證據(jù)。不過她也承認(rèn)，無人駕駛飛機(jī)還是會受到許多人的排斥?！帮w行員從兩個減到一個容易，從一個減到?jīng)]有就難了?！彼f，“這個技術(shù)難題會受到監(jiān)管的阻力，還有文化的阻力?！?/p>

英國皇家自由醫(yī)院的臨床心理學(xué)家羅伯特·波爾指出，這種文化阻力具有深厚的根源。波爾的研究領(lǐng)域是航空心理學(xué)，他指出：“這種阻力源于對事物失去掌控的原始恐懼?！背丝拖矚g看見一個能干的人掌控飛機(jī)，一個在發(fā)生意外的時候和他們一樣置身險境的人。雖然飛行員坦言自己只是在監(jiān)測自動系統(tǒng)，但是波爾認(rèn)為，乘客仍然將他們看作是“身著制服、處變不驚的專業(yè)人士”，他們“代表我們操控飛機(jī)，與危險搏斗”。波爾表示，“航空業(yè)需要證明，無人機(jī)的安全性和有人機(jī)相同，甚至更勝一籌。我需要廣泛的實(shí)驗(yàn)來清楚地證明它的確安全。要是明天就有人告訴我說飛行員都到地面上工作了，我也一樣會覺得擔(dān)心的。我認(rèn)為要人們接受這一點(diǎn)，并不容易?！眅ndprint