航空業(yè)中日漸衰落的人類
將人類從空中交通和對個別飛機的控制中完全移除是不可避免的，但可能還需要幾十年的時間。這是以色列航空航天工程師Aharon David的結論，其通過AFuzion公司提供網絡安全和認證指導以及其他服務。
NASA在2015年制定了人工智能認證路線圖，在該文件中規(guī)定，人工智能最終可能需要獲得飛行員執(zhí)照。這一天終將會到來，沒有什么東西能阻止完全的自動化，但這需要多長時間，具體將如何實現尚不清楚。
在2023年9月底舉行的SAE下一代無人機和無人駕駛飛機峰會上，SAE組織了一個報告主題為“控制飛機——從人類到自主系統：衰落的人類”。在該報告中，David認為需要思考在沒有人類參與的情況下飛機的操作，包括飛行儀器、人工智能的日益自動化，以及“衰落”過程的安全問題。
關于“衰落的人類”這一話題，既引人入勝，也可能有點可怕。
— 1 —
自動化的歷史
無人機在空中運送人類的事情已經發(fā)生了。商用客機的自動系統幾乎可以做所有事情。只需要一名飛行員來啟動起飛和降落，所以事實上，人類會是機器的冗余。未來是通過更多的機器冗余，而不是讓人類出現在駕駛艙里，但目前仍然需要讓人類飛行員參與進來。
回到開頭。關于飛機的自主運行，一個重要且普遍未知的事實是，它的發(fā)展幾乎是在1903年歷史上第一次飛行之后立即開始的。
萊特兄弟的首次飛行實際上是人類第一次也是最后一次直接控制與飛行有關的一切。人類進行研究，制造飛機，直接控制空氣動力學和發(fā)動機，這些基本上只存在于首次飛行期間。
很快，一些變化使人類遠離了飛行控制。這包括隨著飛機尺寸、速度和復雜度的提高而進行的設計更改。還增加了桿和踏板等等。
在1914年的十多年里，勞倫斯·斯佩里使用他新發(fā)明的陀螺穩(wěn)定儀飛行。并在駕駛艙里舉起雙手，而他的助手站在機翼上。飛機是根據穩(wěn)定儀飛行的，而不是由人類直接控制。隨著時間的推移，行業(yè)有了液壓系統，有了電傳飛行，有了光傳飛行，現在甚至有了電動力。一切都是電氣化的，有了致動器，而不是液壓系統，出現了遠程無線電飛行。遠程駕駛無線電飛行是很危險的，還不成熟，飛機不是在干凈的電磁環(huán)境中飛行。
讓我們暫時回到斯佩里的穩(wěn)定器和飛行員與飛機互動的其他變化。在所有這些飛機設計發(fā)展的同時，飛行員的體驗也在發(fā)生變化。隨著時間的推移，飛行員很難看到飛機外部并通過視覺控制機翼。
所以，飛行員轉向了開關和儀表，然后是按鈕，然后是主飛行顯示器（PFD）儀表，然后是平視顯示器，根本不需要向下看駕駛艙，現在飛行員轉向了屏幕觸摸PFD和頭盔顯示器。航空業(yè)正處于增強現實的階段，離虛擬現實越來越近。一旦完全進入虛擬現實，我們就不需要在飛機上。我們可以在地面上。航空業(yè)已經實現了商用飛機的自動化飛行，除了物理啟動的兩個過程外，不需要飛行員在這些飛機上進行操作。
起飛和降落的啟動可以由機組人員中的任何人通過遠程控制或自動系統本身完成，一旦獲得批準，就像飛行員現在通過空中交通控制一樣。
研究表明，經驗豐富的飛行員可能擁有的技能在自動化和增強程度更高的平臺上可能沒有用處，甚至是不需要的。eVTOL駕駛可能需要“忘記”和重新訓練行為，以防止干擾或與自動化運行發(fā)生沖突。
— 2 —
飛行員參與的風險
行業(yè)還必須考慮到，讓飛行員在廣泛自動化的環(huán)境中工作可能是危險的。
飛機運行的可靠性必須非常非常高，目標是使事故風險達到十億分之一（小時），即在給定型號的所有飛機整個壽命內都不會發(fā)生事故。波音777是一種極其安全的型號。2013年，一架777飛機在舊金山發(fā)生事故（造成兩人死亡），但這是由于飛行員失誤。正在訓練的飛行員不接受機器的指導，也不接受機器對現實的描述。自動駕駛儀關閉，進近著陸時沒有足夠的速度。
事實上，Aptima通過美國空軍的一個研究項目對eVTOL飛行員培訓進行了檢查，該項目的早期結果發(fā)現，經驗豐富的飛行員可能擁有的技能在自動化和增強程度更高的平臺上可能沒有用處，甚至是不需要的。
對飛行員來說，eVTOL駕駛可能需要“忘記”和重新訓練行為，以防止干擾或與自動化操作發(fā)生沖突。經驗豐富的飛行員需要轉變心態(tài)，才能駕駛即將到來的高度自動化eVTOL。有些人可能會受到“過度控制”本能的阻礙，需要學會信任eVTOL中的自動化。
正如EASA所設想的，航空業(yè)正徘徊在飛行三個漸進自動化水平的第一和第二級水平。在第一級中，自動化為人類提供幫助。第二級是協作（這是大多數eVTOL上市后的操作），直到人工監(jiān)督的自動化（商業(yè)客機），第三級是完全自主。在這個水平上，人類無法干預人工智能對一個過程的控制，只能使其脫離。
城市空中交通只有在至少二級（如果不是三級的話）自動化的情況下才能安全地大規(guī)模實現，這是一種很大程度的自動化飛行。
總之，飛行自動化有三個層次。一級是自動化為人類飛行員提供幫助。第二級是人工監(jiān)督的自動化，這就是Wisk的eVTOL飛機的運行方式，第三級是由人工智能控制的完全自主。
— 3 —
展望未來
雖然很難確定行業(yè)將如何實現完全自主飛行，但我們仍然要思考行業(yè)的進化過程。
人類只能創(chuàng)建人類能理解的軟件，人類創(chuàng)建軟件的能力受到人類認知能力和局限性的限制。軟件開發(fā)和突破也需要時間，并相互建立。然而，到目前為止，人工智能編寫軟件的能力尚未主要探索，可能在飛行和其他過程的自動化中發(fā)揮重要作用。
人工智能用于駕駛飛機非常狹窄的能力，稱為機器學習，很久以前就超過了人類水平的飛行能力。
但是，我們還不能證明這種能力是安全的。
正如ASTM F3269文件所述，任何整機的安全操作核心都包括通過‘實時保證’來降低復雜功能的風險。有一個復雜的功能，如飛機起飛、功能控制器、控制器輸出的實時監(jiān)控，然后在功能未交付或整機保持狀態(tài)，其會離開高度、速度、與其他飛機的接近度等安全范圍。這對于戰(zhàn)斗機中可能失去意識的人類飛行員來說已經存在了。因此，行業(yè)已經在針對人類使用這個框架來確保運行安全，但需要將其應用于人工智能。
這是否意味著我們將需要兩個人工智能實體——一個操作飛機，一個監(jiān)督飛機？一個負責空中交通管制，另一個負責監(jiān)督？
我們必須想出一個新的模式。
預計到2024年，SAE將提交一份指導文件ARP6983，其中將包括如何實現自動化飛行的新范式。他不確定這種模式會帶來什么，并表示有很多人工智能工具，但沒有人相信其中任何一套都能提供所需的安全水平。一些方向正在探索中，行業(yè)很可能會看到一系列相關工具。
