空難事故對軟件業(yè)發(fā)展的警示

蒲松濤 鐘新龍

作為全球最大的航天航空器制造商，波音公司在推動數字化轉型、促進工業(yè)技術軟件化方面一直走在世界前列，但短短半年時間，波音新型客機737-MAX接連發(fā)生兩起空難，300余名乘員全部遇難，在全球范圍內引起極大震動。那么，數字化水平相對較高的波音737-MAX接連發(fā)生空難，與軟件存在哪些關聯(lián)？對軟件產業(yè)的發(fā)展又有哪些警示？值得探討。

軟件成為波音737接連發(fā)生墜機事故的關鍵因素

全面數字化在大幅提升波音737-MAX綜合性能的同時，也帶來了安全隱患。波音737-MAX是波音737配備新型發(fā)動機的衍生機型，包括737-MAX8、737-MAX9等多個型號。新型軟件的融合應用是新機型改進的重要方向，比如電傳擾流板系統(tǒng)，可提高操控可靠性，縮短降落滑行距離;電動引氣系統(tǒng)，可以優(yōu)化客艙壓力和防冰系統(tǒng);機載網絡系統(tǒng)，包括數字化飛行數據獲取組件（eDFDAU）和網絡文件服務器（NFS）。通過一系列改進，波音737-MAX建立了由軟件和網絡構建的“大腦”和“神經”，包括傳感器在內的諸多硬件功能都可通過軟件來進行管控。相對傳統(tǒng)機型，波音737-MAX在燃油經濟性、飛行操控性、機艙舒適度、飛行狀況透明度等方面均有顯著提升。但是，新興軟件技術的融合應用也是一把雙刃劍，若是缺乏必要的自適應調節(jié)能力，存在明顯的設計漏洞，操控設置過于復雜，應急保障組件不完善等因素，均可能導致始料未及的嚴重后果。

數據錯誤和軟件漏洞導致了兩起墜機事故的發(fā)生。根據最新調查結果，綜合飛機殘骸中提取到的最新信息以及衛(wèi)星追蹤系統(tǒng)所記錄的飛行數據，近來兩起波音737-MAX8墜機事件存在相似之處。專業(yè)人士分析，事故原因是飛機迎角傳感器數據錯誤觸發(fā)“防失速”自動操作，進而導致機頭不斷下壓，同時機頭失控后飛行員多次手動拉升操作無效，以致飛機墜毀。據此推斷，迎角傳感器以及自動控制下壓機頭的系統(tǒng)MCAS（自動糾正失速系統(tǒng)）是導致事故發(fā)生的關鍵。MCAS主要用于預防波音737-MAX配備新型發(fā)動機后所帶來的大迎角飛行失速風險，其設計初衷在于，如果飛機機身上的傳感器檢測到高速失速情況，即使在沒有飛行員輸入信號的情況下，該系統(tǒng)也會強制將飛機的機頭下壓。然而，當傳感器信號有誤時，如果飛行員無法第一時間按照要求進行相應操作，就會使飛機在MCAS的控制下下墜。根據已有資料初步分析，兩次事故情況類似，客機出事前均出現異常俯沖及爬升，傳感器數據采集錯誤和客機本身軟件系統(tǒng)問題應是導致事故發(fā)生的主要原因。

軟件系統(tǒng)升級成為波音公司應對墜機事故的主要補救措施。埃航事故發(fā)生后，波音公司已經向全球發(fā)出停飛建議，并宣布暫停交付737-MAX系列機型。作為應對事故發(fā)生的補救措施，波音公司針對MCAS的系統(tǒng)升級將在全球范圍內展開，據最新消息，波音公司徹底修改了747-MAX MCAS系統(tǒng)軟件，并組織舉行軟件升級計劃說明會。波音公司稱，MCAS系統(tǒng)軟件更新研發(fā)工作自獅航事故后就已開展。

波音737事故揭示軟件化過程中需關注的三個重點

經歷了軟硬一體化、軟件產品化、軟件服務化等三個階段，軟件的服務化、網絡化和智能化成為當前發(fā)展趨勢。伴隨數字化進程的不斷加快，目前的波音公司，既是航天航空器制造商，也可被看作是一家軟件公司或大數據公司。波音公司基于飛機飛行產生的海量數據，再利用軟件來對數據進行整合、分析，進而改進飛機的各項性能。據統(tǒng)計，波音研發(fā)中使用了8000余種軟件，其中7000多種由波音公司自行開發(fā)，飛機研發(fā)設計和系統(tǒng)控制的軟件技術已成為波音公司的核心機密技術和核心競爭力。當前，我國制造業(yè)轉型升級的一個重要方向是工業(yè)技術軟件化，提高軟件技術研發(fā)和應用能力已成為能否贏得未來競爭的關鍵。

波音737事故表明，在工業(yè)技術軟件化的過程中，需重點關注軟件能力建設、軟件可控力、軟件安全檢測三個方面。

軟件能力建設要逐步從以開發(fā)為主向開發(fā)應用平衡轉變。當前，軟件正逐步滲透到經濟社會發(fā)展的各個方面，軟件化驅動傳統(tǒng)行業(yè)改造升級，軟件需求也在向應用端延伸。一方面，技術創(chuàng)新更加聚焦于與行業(yè)應用場景的適配，定制化軟件開發(fā)的需求正在上升。以波音公司為例，8000多個軟件中僅有1000多個是通用軟件，絕大部分都是飛機制造領域的專用軟件。因此，在軟件技術創(chuàng)新中，對既懂軟件開發(fā)又懂應用需求的復合型人才的需求將更為迫切，這也是未來我國軟件人才培養(yǎng)的方向。另一方面，應用方的軟件應用能力也至關重要，軟件價值的更大化既依賴于軟件本身，也依賴于應用水平。這一問題在波音空難中尤為突出。事實上，導致空難的MCAS系統(tǒng)是能夠由駕駛員完全關閉的，倘若駕駛員熟悉該軟件控制方式并合理操作，有極大的可能會化險為夷。因此，我國軟件產業(yè)在快速發(fā)展和應用滲透的同時，必須加大對軟件基礎技術的普及和應用能力的培養(yǎng)。

軟件可控力要強調對核心代碼的理解程度和管理能力。在軟件領域，代碼是核心技術載體，可以說，誰掌握了代碼，誰就拿到了核心技術創(chuàng)新的主動權;誰主導技術創(chuàng)新，誰就擁有更多軟件可控力。一方面，應當對軟件的設計細節(jié)了然于胸，以避免出現設計缺陷和低級漏洞。另一方面，應當提高軟件更新迭代的效率，在出現問題后能夠及時補救，使損失最小化。波音空難的發(fā)生，與這兩個方面均有關聯(lián)。有研究人員指出，波音737-MAX的MCAS系統(tǒng)存在非常低級的邏輯錯誤問題，同時原定的系統(tǒng)軟件更新也一再推遲。其原因可能與波音公司軟件開發(fā)依賴他國公司外包、自身缺乏主導權且疏于管理有關。圍繞軟件可控力，軟件代碼的控制權以及軟件創(chuàng)新的主導權在未來市場競爭中的價值正在凸顯，2018年微軟花費75億美元收購全球最大的開源代碼托管平臺GitHub就是例證。當然，提高軟件可控力也不完全等同于系統(tǒng)框架下每個軟件都需要完全自主開發(fā)，我國C919飛機就使用了來自派克宇航、霍尼韋爾、利勃海爾等國外公司的多類系統(tǒng)，實現了多類軟件的高效管理，做到及時更新亦是提高軟件可控力的表現。

軟件系統(tǒng)安全檢測要防止“掉鏈子”，安全是發(fā)展的前提，只有保證了安全，軟件的新功能、新性能才有用武之地，否則將會前功盡棄。波音737-MAX事故告訴我們，任何安全問題都不容忽視，安全管理應當被放在首位。一方面，任何軟件系統(tǒng)都無法做到絕對安全，及時發(fā)現漏洞、填補漏洞可以最大程度地消除安全隱患。微軟Windows系統(tǒng)歷經30余年的持續(xù)更新，仍然無法做到所有漏洞全部消除，至今依然在持續(xù)不定期地發(fā)布安全補丁。另一方面，安全管理不容忽視，特別是對于核心軟件系統(tǒng)，都應進行全面的第三方安全漏洞檢測，做到沒有通過安全檢測的堅決不使用，不上線。

啟示和建議

當前，軟件化已成為重大工程推進、重要平臺建設、重點產品制造的關鍵能力，其重要性毋庸置疑。從企業(yè)應用端看，在融合應用云計算、大數據等新一代信息技術進行軟件化轉型升級的過程中，要認真汲取波音737事故帶來的教訓，不斷強化對軟件技術和產品的可控力，提高軟件應用水平使軟件成為發(fā)展的“助推器”而不是引發(fā)災難的“隱患源”。從軟件產業(yè)發(fā)展看，應著力加強軟件價值基礎研究，建立完善的檢驗檢測等產業(yè)生態(tài)體系，提高復合型人才供給水平，促進產業(yè)安全有序發(fā)展。

掌握關鍵技術創(chuàng)新的主動權，提高應急水平。一是依托科研機構和重點企業(yè)開展軟件核心技術攻關，不斷提高軟件核心技術創(chuàng)新能力。建立多方參與、多方共享的軟件代碼分享平臺，促進軟件技術的開源開放。支持企業(yè)積極參與或主導全球主要開源項目，提高對前沿技術的應用改造能力，獲取關鍵開源項目的創(chuàng)新主導權。引導軟件企業(yè)加強對重點產品的持續(xù)創(chuàng)新，推動軟件產品更新迭代，提升用戶體驗，減少安全漏洞。二是圍繞重大信息系統(tǒng)、平臺等優(yōu)化軟件管理體系，建立軟件安全漏洞預警平臺，提高漏洞修復效率。

完善檢測評測管理體系，強化安全保障。一是支持第三方軟件檢驗檢測機構加大技術創(chuàng)新投入，提升軟件產品和信息系統(tǒng)的檢驗檢測技術水平，提高面向軟件研發(fā)和軟件化應用的服務能力。二是加強面向重點信息系統(tǒng)的安全管理，針對核心環(huán)節(jié)的重要軟件系統(tǒng)，要求其必須通過合格第三方檢驗檢測機構的軟件系統(tǒng)安全檢測認證。三是加強對第三方軟件檢驗檢測機構的指導和管理，引導軟件開發(fā)商和應用方樹立安全檢測意識，積極開展軟件的第三方評測。同時，要支持信息安全企業(yè)圍繞公共服務信息系統(tǒng)開展漏洞檢測等工作，對“白帽子（正面黑客）”提供必要的支持。

著力營造復合型軟件人才的培養(yǎng)環(huán)境，提升軟件應用能力。一是將軟件基礎技能納入素質教育能力培養(yǎng)范疇，支持高等院校進一步辦好軟件學院，積極開設大數據、人工智能等行業(yè)需求旺盛的專業(yè)，提高軟件專業(yè)人才的供給量。二是面向行業(yè)軟件化發(fā)展需求，推動培訓機構、軟件企業(yè)與行業(yè)企業(yè)間開展聯(lián)合培訓，組織技術交流，著力培養(yǎng)既懂軟件技術又熟悉應用需求的復合型人才。三是積極開展重點領域軟件技術應用試點示范，組織開展軟件應用人才培訓，建立人才培養(yǎng)與認定體系，提高應用端軟件產品的應用水平。借助微信等新媒體手段，普及軟件基礎知識，傳播軟件和代碼文化，提高全民的信息素養(yǎng)。