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無人機(jī)整機(jī)
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設(shè)備與工具
飛行途中你是否經(jīng)歷過險情？曾經(jīng)有過類似經(jīng)歷的人會告訴你這并不好玩。有很多原因都會導(dǎo)致險情的發(fā)生，尤其是飛行員自身出現(xiàn)的不良狀態(tài)。飛行員們是否感覺疲倦？是否壓力山大？是否保持著足夠的注意力？
要是徹底取消飛行員，乘客們是否會感覺好些？
無人駕駛所需技術(shù)已經(jīng)成熟——無人機(jī)已經(jīng)在各個領(lǐng)域大行其道。軍方在戰(zhàn)爭中使用與標(biāo)準(zhǔn)飛機(jī)相同大小的無人機(jī)，這些無人機(jī)或是受到遠(yuǎn)程操控，或是沿固定航線自動巡航。甚至直升機(jī)也已實現(xiàn)了無人化，例如采用標(biāo)準(zhǔn)直升機(jī)尺寸的 K-MAX 無人直升機(jī)就能以難以置信的精確度向危險區(qū)域運送補(bǔ)給。
今天的飛機(jī)失事概率很低，但是一旦發(fā)生，就會造成極大的損失，英國皇家航空學(xué)會下屬期刊《航空》雜志主編蒂姆·羅賓遜（Tim Robinson）說。因此，事故調(diào)查往往把飛行員心理和生理問題等“人為因素”看作是首要事故誘因。
卡曼公司（Kaman）的 K-MAX 直升機(jī)可以實現(xiàn)無人飛行（此圖為模型）
“當(dāng)今的飛行員在95%的飛行時間里都開著自動駕駛儀。人們不禁會問，剩余的5%——主要是起飛和降落——為什么不能也實現(xiàn)自動化呢？”羅賓遜說?！坝嬎銠C(jī)能夠沿著重復(fù)航線高度精確地飛行，不會酒后駕機(jī)，不會疲倦，也不會分心。因此可以想象，未來計算機(jī)將比人類飛行員更加安全?！?
他說，在皇家航空學(xué)會今年早些時候舉行的一場討論會上，飛行員、工程師、科學(xué)家和航空公司代表就自動駕駛飛機(jī)展開了討論，討論的結(jié)果是：有大約60%的人投票認(rèn)可“40年后，飛行員將退出歷史舞臺”這一觀點。
1月，在拉斯維加斯舉行的消費電子展（CES）上，中國企業(yè)億航推出了史上首架無人客機(jī)——電力驅(qū)動的億航184。這架四旋翼直升機(jī)可以搭乘1名攜帶小型背包的乘客，并且配備有空調(diào)和照明燈。飛行之前，乘客只需先設(shè)置飛行路線，然后在一臺平板電腦上點擊“起飛”和“降落”即可，其余一切都由計算機(jī)搞定。將旋翼折疊之后，億航184的占地面積只相當(dāng)于一輛小型轎車。
除此之外，也出現(xiàn)了其他類似的個人空中交通系統(tǒng)方案。去年，美國極光飛行科技有限公司試飛了一架擁有兩個乘客座椅和兩個飛行員座椅的雙旋翼試驗飛機(jī)“Centaur”。這架飛機(jī)既可由地面遙控，也可由機(jī)上飛行員控制，飛機(jī)在機(jī)上無人的情況下順利完成了試飛。
空客集團(tuán)正在研制“Vahana”，一架可同時用于客運和貨運的“飛行汽車”。德國“Volocopter”計劃希望制造一架能夠搭載1-2名乘客的全尺寸無人機(jī)。另一個開拓者歐洲 myCopter 公司正在研究個人空中交通技術(shù)。蒂賓根（Tübingen）的馬克斯·普朗克生物控制論研究院（Max Planck Institute for Biological Cybernetics）的科學(xué)家參與了這一項目。該研究院院長海因里?！げ继鼗舴颍℉einrich Bülthoff）說，他們的任務(wù)是提高飛機(jī)操控的便利性。“我們的目標(biāo)是，讓駕駛直升機(jī)和駕駛汽車一樣簡便，僅需很短時間的培訓(xùn)即可?！?
I 最終，擁有足夠動力的四旋翼直升機(jī)將能夠?qū)崿F(xiàn)載客飛行(圖片來源: Getty Images)
在英國，一家名為 Astraea，由國營和私營企業(yè)組建的企業(yè)聯(lián)合體也在進(jìn)行類似研究。2013年，這家聯(lián)合體獲得6,200萬英鎊資金用于研究無人飛機(jī)概念，目標(biāo)在于“研究感知和避讓等所需技術(shù)，確保通信等系統(tǒng)的安全，實現(xiàn)無人機(jī)和有人駕駛飛機(jī)的整合，”羅賓遜說。
但是，假如一架飛機(jī)由地面駕駛員遠(yuǎn)程操控，或者在乘客按下按鈕后由人工智能系統(tǒng)控制，都存在尚未解決的問題：如果駕駛室里沒有兩位西裝筆挺的飛行員鎮(zhèn)定自若地告訴我們風(fēng)暴即將襲來，我們是否能在整個飛行過程中氣定神閑？
“在有機(jī)上飛行員直接控制的情況下，人們會感到更加安全舒適，”航空專家史蒂芬·萊斯（Stephen Rice）。他曾經(jīng)就職于佛羅里達(dá)理工學(xué)院，目前任教于安柏瑞德航空航天大學(xué)（Embry-Riddle Aeronautical University），同時也是2014年度自動飛行公眾調(diào)查報告的聯(lián)合撰稿人?！叭藗兏杏X，與遠(yuǎn)程控制相比，在機(jī)上操控飛機(jī)會更加容易。玩過遙控汽車或飛機(jī)的大多數(shù)人都感覺很難控制?！?
今天的人們不會在一腳邁入電梯之前躊躇再三，而在幾十年前，每部電梯里都曾經(jīng)配備有一位電梯操作員。同樣的事情也出現(xiàn)在無人駕駛火車和汽車上。“社會大眾對于自動駕駛交通工具的心理正在發(fā)生變化，”羅賓遜說。“如果你從小就習(xí)慣了自動駕駛汽車，以及能夠可靠地遞送包裹的無人機(jī)的話，自主飛行的客機(jī)難道還能讓人大驚小怪嗎？”
萊斯認(rèn)為，火車或汽車的自動駕駛系統(tǒng)出現(xiàn)故障后不會有墜毀的風(fēng)險，所以無人駕駛飛機(jī)讓人們接受起來更難?！耙患茱w機(jī)失去動力就會從空中墜毀，”他說。實際上，現(xiàn)在有很多人懼怕乘飛機(jī)旅行，而很少有人不敢坐汽車或者坐火車。
德翼航空一架客機(jī)的空難事故引發(fā)了人們對于飛行員所受壓力的關(guān)注(圖片來源: Getty Images)
計算機(jī)不會出現(xiàn)容易導(dǎo)致事故的精神壓力。例如，2015年，德翼航空（Germanwings）的副駕駛安德烈·盧比茨（Andreas Lubitz）駕駛客機(jī)故意墜毀在法國阿爾卑斯山區(qū)。萊斯認(rèn)為，無人駕駛飛機(jī)將會給此類空難事故畫上句號?！斑@不是在詆毀人類飛行員……當(dāng)今沒有任何自動駕駛儀能把飛機(jī)安全降落在哈德遜河河面。但是一臺機(jī)器不會疲倦、不會出現(xiàn)情緒波動、不會讓恐懼和疲勞影響表現(xiàn)、也不會做出錯誤決策。它忠實地執(zhí)行程序設(shè)定的任務(wù)。因此，從長期看，它會讓航空交通更加安全?！?
如果當(dāng)初采用了遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)或自動駕駛系統(tǒng)代替飛行員操控飛機(jī)，就有可能避免德翼航空的自殺式空難，他補(bǔ)充說。飛機(jī)從11590米高度要經(jīng)過8-10分鐘才能墜落到地面；“如果配備了相應(yīng)通信協(xié)議，ATC系統(tǒng)就會有足夠時間取消人類飛行員的控制權(quán)限，并由遠(yuǎn)程操作員或者自動駕駛系統(tǒng)接管飛機(jī)并飛往最近的機(jī)場，”萊斯說。
但是并非每人都同意這一觀點。北卡羅來納（North Carolina）德漢姆杜克大學(xué)（Duke University in Durham）人類及自主化實驗室（Humans and Autonomy Lab）科學(xué)家邁克爾·克萊曼（Michael Clamann）認(rèn)為，兩種操控模式的安全性大致處于同一水平?！帮w行員故意操縱飛機(jī)墜毀（或者犯下致命錯誤）的案例非常少見，同時也有飛行員通過創(chuàng)新手段修復(fù)故障從而避免了重大災(zāi)難的發(fā)生。例如，通過節(jié)流閥控制飛機(jī)。在飛機(jī)出現(xiàn)復(fù)雜故障時，地面操作人員由于無法直接檢查飛機(jī)所有分系統(tǒng)，因此很難找出故障原因?！?
在地面遙控飛機(jī)遠(yuǎn)非想象中那么簡單，他警告說?！白隈{駛艙里，通過飛機(jī)舷窗、顯示控制設(shè)備和‘體感’操控飛機(jī)和通過軟件體驗飛行二者之間存在巨大差異。盡管目前的技術(shù)可以輕易復(fù)制飛機(jī)的控制過程，但是給地面控制人員創(chuàng)造一種‘現(xiàn)場感’，并且顯示100%的座艙信息卻依然是一個很難完全實現(xiàn)的任務(wù)?！?
無人駕駛列車早已投入使用(圖片來源: Getty Images)
羅賓遜認(rèn)為，取消商業(yè)客機(jī)的飛行員應(yīng)當(dāng)是一個逐步的過程，不能一蹴而就。例如，歐洲為未來客機(jī)發(fā)展計劃啟動了一項名為Across（“可減輕疲勞及工作壓力的先進(jìn)駕駛艙”的縮寫）科研項目，目標(biāo)在于將飛行員數(shù)量減少到一人。
20年前，三人駕駛艙還曾是標(biāo)準(zhǔn)配置；現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)則是2人駕駛艙，佛羅里達(dá)理工學(xué)院航空學(xué)助理教授斯科特·溫特（Scott Winter）說?！拔艺J(rèn)為隨著時間的推移，乘客將更加信任這種技術(shù)?！彼腿R斯都建議先從貨機(jī)開始進(jìn)行無人駕駛飛機(jī)試驗，在驗證可靠性的同時讓公眾逐漸接受一架無人駕駛的飛機(jī)。
NASA也沒有袖手旁觀。NASA提出了單飛行員操作（SPO）概念：飛機(jī)駕駛艙內(nèi)只安排一位飛行員，同時在地面配備一名操作員。在不同情況下，地面操作員將擔(dān)任調(diào)度員或者機(jī)長。當(dāng)航班正常飛行時，地面操作員將佩戴調(diào)度員帽，同時監(jiān)控12架飛機(jī)——NASA稱之為“超級調(diào)度員”。如果其中有一架飛機(jī)出現(xiàn)故障或遇到異常情況，操作員就將擔(dān)任該架飛機(jī)的機(jī)長。
最大的挑戰(zhàn)在于說服自己掏腰包的乘客敢于乘坐無人駕駛飛機(jī)(圖片說明: Getty Images)
這個方案即便投入實用，也存在一項潛在的重大隱患：無人駕駛飛機(jī)有可能被黑客劫持。羅伯遜認(rèn)為，地面控制系統(tǒng)必須擁有安全性能極高的數(shù)據(jù)鏈和軍用級別的網(wǎng)絡(luò)安全特性?？巳R曼補(bǔ)充說，不僅需要預(yù)防性機(jī)制，還要有修復(fù)措施——在抵御黑客攻擊的同時，讓飛機(jī)脫離被劫持狀態(tài)。作為最后的安全手段，羅賓遜說，一架無人駕駛客機(jī)“應(yīng)當(dāng)具備高水平的人工智能或知識，如果接收到了‘不合理’的指令（例如，向城市中心加速或俯沖），飛機(jī)將在與航空公司或其他人類監(jiān)控者重復(fù)確認(rèn)之前拒絕執(zhí)行該指令?！?
在幾十年后，你可能會坐在原本是駕駛艙的位置輕松愉快地喝葡萄酒。但是，在這一天到來之前，還必須打起精神聆聽來自地面機(jī)長的指令，此時此刻，你透過舷窗看到的景物正在如實呈現(xiàn)在他們面前–他們才是飛機(jī)真正的操控者。
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