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自动驾驶助"飞的"上天 空难后波音电动飞机还有戏吗?

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无人驾驶飞机的时代正在到来。

当地时间3月11日,德国巴伐利亚州小城因戈尔施塔特飘起了小雪,春寒料峭。在德国交通部长朔伊尔的见证下,欧洲飞机制造商空中客车公司的City-Airbus正式在德国巴伐利亚州小城因戈尔施塔特亮相。朔伊尔称,自己“超级兴奋”。

令他激动的是一架现代感十足的飞行器——空中出租车。它仅比普通的乘用车略大,最多可搭乘四名乘客,时速可达120公里,续航50公里,动力由四组涵道风扇提供,开始时由飞行员控制,然后逐渐转换成自动驾驶。

在都市繁忙拥堵的街道腾空而起,在享受出行自由的同时把飞行控制权交给机器和人工智能(AI),这一场景到底是喜是忧?

空客的空中出租车亮相。因戈尔施塔特官方图

空客的空中出租车亮相。因戈尔施塔特官方图

暗地争夺飞机控制权?

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%。

美国总统特朗普在3月12日发布的两条推文中说道:“飞机的设计太复杂了,人们不再需要飞行员,反而是需要麻省理工学院的计算机科学家。很多产品都是如此,总是画蛇添足。而通常情况下,旧的、简单的方法反而更好。”

他接着写道:“在争分夺秒的生死关头,我不想让爱因斯坦来驾驶我的飞机,我需要能够马上控制飞机的非常专业的人来当飞行员。”

虽然特朗普可能不懂技术,但他的推文也让人重新开始审视技术的弊端。

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。

这个由计算机程序控制的失速保护系统非常强势,能在手动的模式下自动开启保护,在特殊情况下,对飞行员的操作行使“一票否决”权,可被视为超级自信的AI系统。它有极高的权限,甚至能够否定飞行员的判断,按照自己的程序逻辑执行命令。从另一个角度看,这套AI系统正在悄悄争夺飞行员对飞机的控制权。

按照计划,波音拟对737MAX机型的失速预防系统进行全面更新,美国航空监管部门要求其在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。新华社图

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。新华社图

埃航事故的确切原因还需等待科学的调查。不过波音承认,在新的飞机控制系统当中,将会读取多个传感器的数据,而目前的读数仅依赖单个传感器。这是飞控系统设计中的漏洞。

在去年印尼狮航事故的安全报告中,有内容涉及关于驾驶舱读数错误并可能诱发俯冲的操作规程。这一事故的调查仍在进行,且未查明详细原因,但已经收集到驾驶舱的声音和数据记录。

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

当时这种依赖单个传感器的做法也引发了飞行员和航空专家的疑问,他们质疑为何系统不依赖多个传感器的数据进行判断。行业专家称,依赖于多个传感器的系统,要比依赖单个传感器的系统更为复杂,这或许是波音在设计中未采用多传感器读数的原因。

此外,更新后的系统将会限制飞行控制系统进行俯冲的权限。

波音公司还表示,更新将会涉及到飞行员的屏幕显示、操作规程以及空乘人员的培训。

飞行员不会失业

可以预见的是,飞行员的职业并不会退出历史舞台,因为科技的进步是为了辅助人类而不是取代后者。

尤其是人工智能的发展,虽然能够让技术更加精准,但人工智能的判断能力仍然不及人类。这也就是为什么看似完美的优步(Uber)自动驾驶汽车,即便在配备了人类驾驶员的情况下,仍然酿成致命车祸。

但仍然要对人工智能抱有信心。如果把人工智能想象成收音机的声音旋钮,可以通过调节来增加人工智能预测的准确性。

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。”

尽管人工智能最初会犯下很多错误,但是它们会通过这些错误学习,并且在每次做出错误的预测时自动进行信息更新,就和人类一样,这样它们的预测就会越来越准确,甚至达到人类的水平,而不再需要人类告诉它们该怎么做,这样人工智能就拥有“独立执行任务”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。

推动民用电动飞机商业化

飞控系统的漏洞也让飞机制造巨头力推的无人驾驶飞行器等前瞻性航空业务受到质疑。相比较于无人驾驶汽车而言,无人驾驶飞机的风险更大。但波音和空客已经开始在该领域布局。

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原型机由电动推进系统提供动力,设计用于从起飞到着陆的全自动飞行,行程可达50英里(80.47公里),机身长30英尺(9.14米)、宽28英尺(8.53米),集成了推进系统和机翼系统,可实现高效的悬停和前飞。

波音飞行汽车部门NeXt负责人表示,将继续对PAV进行测试,以提高按需自动航空运输的安全性和可靠性。

值得注意的是,极光飞行是波音2017年收购战略的得意之作。极光飞行在业内早已声名远播,专注于研发无人驾驶系统,美国国家航空航天局(NASA)和美国军方均为其客户,也曾是优步(Uber)的合作伙伴。

极光飞行曾给美国国防部造过混合电力飞机,这种飞机由24个涵道风扇驱动,可以像直升机一样垂直起飞和降落。

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,波音还投资了电动飞机初创公司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,波音成立了新的飞行汽车部门名为波音NeXt,其通过与公司外部的公司合作,共同打造自动驾驶飞行汽车,解决空中交通问题。

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。但电动飞机的电池动力远远不及燃油,因此对飞行距离和载客数都有很大的限制。

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。”

不可忽视的是,飞行领域的电动化的确正在加速前进,航空业目前面临燃油成本提高与排放加剧污染的双重挑战。各国都将目光投向有望减轻环境负担、提升燃效的电动飞机。有数据显示,未来15年,电动飞机市场规模将超过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。空客早就宣布了电动飞机City-Airbus项目。

空客的“飞的”模拟图。来源:空客公司

空客的“飞的”模拟图。来源:空客公司

从2017年开始,空客抽调了30位技术骨干开始进行这款电动飞行器的研发,并同西门子签署了5年的合作协议,共同研发新兴动力飞行器以及电动直升机的动力总成。City-Airbus项目还仅仅是很小的一步,该协议的目标是能在5年内研发出20座的纯电动直升机。

西门子负责电动飞机项目的副总裁奥托(Olaf Otto)此前接受第一财经记者采访时表示:“西门子研发电动飞机技术不到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。”

他还表示,电动航空和自动化航空会大大缩短和简化未来的交通。“我想,在我们能经历的未来就会实现。”奥托说道。

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