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自动驾驶助力“飞的”上天 空难后波音的電動飛機还有戏吗?
發布时间:2019-03-15 14:54:57

空客的空中出租车亮相

空客的空中出租車亮相。因戈爾施塔特官方圖


當地時間3月11日,德國巴伐利亞州小城因戈爾施塔特飄起了小雪,春寒料峭。在德國交通部長朔伊爾的見證下,歐洲飛機制造商空中客車公司的City-Airbus正式在德國巴伐利亞州小城因戈爾施塔特亮相。朔伊爾稱,自己“超級興奮”。


令他激動的是一架現代感十足的飛行器——空中出租車。它僅比普通的乘用車略大,最多可搭乘四名乘客,時速可達120公裏,續航50公裏,動力由四組涵道風扇提供,開始時由飛行員控制,然後逐漸轉換成自動駕駛。


在都市繁忙擁堵的街道騰空而起,在享受出行自由的同時把飛行控制權交給機器和人工智能(AI),這一場景到底是喜是憂?


暗地爭奪飛機控制權?


近期受到舆论关注的是波音公司。其737 MAX飞机在5个月内连续发生两起空难,该系列机型受到了美国以外的几乎全球航空监管部门和航空公司的抵制。自从3月10日埃塞俄比亚空难发生后,波音公司近三天股价跌去近20%。


美國總統特朗普在3月12日發布的兩條推文中說道:“飛機的設計太複雜了,人們不再需要飛行員,反而是需要麻省理工學院的計算機科學家。很多産品都是如此,總是畫蛇添足。而通常情況下,舊的、簡單的方法反而更好。”


他接著寫道:“在爭分奪秒的生死關頭,我不想讓愛因斯坦來駕駛我的飛機,我需要能夠馬上控制飛機的非常專業的人來當飛行員。”


雖然特朗普可能不懂技術,但他的推文也讓人重新開始審視技術的弊端。


波音给737 MAX设计了一个自动“低头”的配平系统——机动特性增强系统(MCAS),这个系统只要收到错误的信号,会认为飞机正处于失速的状态而自动让飞机“低头”,来达到“失速保护”的目的。


這個由計算機程序控制的失速保護系統非常強勢,能在手動的模式下自動開啓保護,在特殊情況下,對飛行員的操作行使“一票否決”權,可被視爲超級自信的AI系統。它有極高的權限,甚至能夠否定飛行員的判斷,按照自己的程序邏輯執行命令。從另一個角度看,這套AI系統正在悄悄爭奪飛行員對飛機的控制權。


按照計劃,波音擬對737MAX機型的失速預防系統進行全面更新,美國航空監管部門要求其在4月底前完成全部更新。


11日,在埃塞俄比亚首都亚的斯亚贝巴附近,人们聚集在坠机现场

11日,在埃塞俄比亞首都亞的斯亞貝巴附近,人們聚集在墜機現場。新華社圖


埃航事故的確切原因還需等待科學的調查。不過波音承認,在新的飛機控制系統當中,將會讀取多個傳感器的數據,而目前的讀數僅依賴單個傳感器。這是飛控系統設計中的漏洞。


在去年印尼獅航事故的安全報告中,有內容涉及關于駕駛艙讀數錯誤並可能誘發俯沖的操作規程。這一事故的調查仍在進行,且未查明詳細原因,但已經收集到駕駛艙的聲音和數據記錄。


737MAX在最初设计的时候,工程师认为使用单传感器来测量迎角(angle of attack)是最为简便的方法,而且也符合飞机设计者奉行的“飞行员始终是驾驶舱主角”的设计理念。


當時這種依賴單個傳感器的做法也引發了飛行員和航空專家的疑問,他們質疑爲何系統不依賴多個傳感器的數據進行判斷。行業專家稱,依賴于多個傳感器的系統,要比依賴單個傳感器的系統更爲複雜,這或許是波音在設計中未采用多傳感器讀數的原因。


此外,更新後的系統將會限制飛行控制系統進行俯沖的權限。


波音公司還表示,更新將會涉及到飛行員的屏幕顯示、操作規程以及空乘人員的培訓。


飛行員不會失業


可以預見的是,飛行員的職業並不會退出曆史舞台,因爲科技的進步是爲了輔助人類而不是取代後者。


尤其是人工智能的發展,雖然能夠讓技術更加精准,但人工智能的判斷能力仍然不及人類。這也就是爲什麽看似完美的優步(Uber)自動駕駛汽車,即便在配備了人類駕駛員的情況下,仍然釀成致命車禍。


但仍然要對人工智能抱有信心。如果把人工智能想象成收音機的聲音旋鈕,可以通過調節來增加人工智能預測的准確性。


数据分析公司SAS首席技术官奥利弗·斯凯博格(Oliver Schabenberger)对第一财经记者表示:“人工智能在重复行为方面能够比人类系统更快,通过调节不同的参数,从而快速调试达成最佳的解决方案,这也就意味着,它们确实能够找出更好的规则。”


盡管人工智能最初會犯下很多錯誤,但是它們會通過這些錯誤學習,並且在每次做出錯誤的預測時自動進行信息更新,就和人類一樣,這樣它們的預測就會越來越准確,甚至達到人類的水平,而不再需要人類告訴它們該怎麽做,這樣人工智能就擁有“獨立執行任務”的能力。


西门子股份公司首席运营官、首席技术官博乐仁(Roland Busch)在2018年的汉诺威工业博览会上对第一财经记者表示:“如果我们能引导人工智能朝着有益人类的方向发展,让它成为我们的有力帮手,那么发展即机遇。”毫无疑问的是,人工智能的强势发展将进一步改变人类的工作模式。


推動民用電動飛機商業化


飛控系統的漏洞也讓飛機制造巨頭力推的無人駕駛飛行器等前瞻性航空業務受到質疑。相比較于無人駕駛汽車而言,無人駕駛飛機的風險更大。但波音和空客已經開始在該領域布局。


1月23日,波音在弗吉尼亚州马纳萨斯成功完成其自主研发的乘用飞行器(PAV)原型机的首次试飞。PAV是波音子公司——极光飞行科学公司(Aurora Flight Sciences,下称“极光飞行”)设计的飞机。


PAV原型機由電動推進系統提供動力,設計用于從起飛到著陸的全自動飛行,行程可達50英裏(80.47公裏),機身長30英尺(9.14米)、寬28英尺(8.53米),集成了推進系統和機翼系統,可實現高效的懸停和前飛。


波音飛行汽車部門NeXt負責人表示,將繼續對PAV進行測試,以提高按需自動航空運輸的安全性和可靠性。


值得注意的是,極光飛行是波音2017年收購戰略的得意之作。極光飛行在業內早已聲名遠播,專注于研發無人駕駛系統,美國國家航空航天局(NASA)和美國軍方均爲其客戶,也曾是優步(Uber)的合作夥伴。


極光飛行曾給美國國防部造過混合電力飛機,這種飛機由24個涵道風扇驅動,可以像直升機一樣垂直起飛和降落。


通过对该公司的收购,波音想加强机器人飞行员、无人驾驶货运飞机等业务。2017年,波音还投资了電動飛機初创公司Zunum Aero,计划2020年让人们能够坐上混合电力驱动的飞机。


波音的野心不止如此。通过成立风险投资部门Horizon X,主要关注自动驾驶、人工智能、增材制造和替代推进系统方面的工作。


2018年7月,波音成立了新的飛行汽車部門名爲波音NeXt,其通過與公司外部的公司合作,共同打造自動駕駛飛行汽車,解決空中交通問題。


现在的飞机都靠航空燃油驱动,在竞争激烈的美国航空业,燃油成本要占全部成本的三分之一。而有预测认为,未来 20 到 30 年内,燃油的成本可能会翻倍,传统飞机制造商需要寻找新出路。但電動飛機的電池動力遠遠不及燃油,因此對飛行距離和載客數都有很大的限制。


波音NeXt副总裁兼总经理诺德伦德(Steve Nordlund)说道:“未来波音将释放城市空中交通市场的潜力。从建造飞行器到空域整合,将在世界各地的城市和地区迎来安全、低压力机动性的未来。”


不可忽視的是,飛行領域的電動化的確正在加速前進,航空業目前面臨燃油成本提高與排放加劇汙染的雙重挑戰。各國都將目光投向有望減輕環境負擔、提升燃效的電動飛機。有数据显示,未来15年,電動飛機市场规模将超过220亿美元(约合1476亿元人民币)。


波音的竞争对手空客亦不甘人后。空客早就宣布了電動飛機City-Airbus项目。


空客的“飞的”模拟图

空客的“飛的”模擬圖。來源:空客公司


從2017年開始,空客抽調了30位技術骨幹開始進行這款電動飛行器的研發,並同西門子簽署了5年的合作協議,共同研發新興動力飛行器以及電動直升機的動力總成。City-Airbus項目還僅僅是很小的一步,該協議的目標是能在5年內研發出20座的純電動直升機。


西门子负责電動飛機项目的副总裁奥托(Olaf Otto)此前接受第一财经记者采访时表示:“西门子研发電動飛機技术不到10年,在航空领域这都不算长。因为从制造产品、上市,通常需要10到20年,我们现在做的就是缩短产品的制造和上市时间。”


他還表示,電動航空和自動化航空會大大縮短和簡化未來的交通。“我想,在我們能經曆的未來就會實現。”奧托說道。


稿件来源: 第一财经
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