全自動駕駛的客機要來了,你敢坐嗎?

作者 | 發布日期 2020 年 08 月 23 日 0:00 | 分類 交通運輸 , 尖端科技 , 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


這幾年不少科技公司和汽車廠商都投入到自動駕駛中,在美國鳳凰城已經能叫到 Waymo 的無人計程車,但自動駕駛汽車距離大規模上路還有一段不小的距離。

雖然自動駕駛汽車還沒普及,但全自動駕駛的客機已經飛上天了。空中巴士公司(Airbus)近日宣布,已經在一架 A350-1000 商用客機上成功實現自主滑行、起飛和降落。

這意味著客機已經能實現無需人工干預的全自動駕駛,過去飛機上儘管配備了自動駕駛儀,但一般在空中巡航時才能夠接管。

無人駕駛客機要來了,接下來的問題是,你敢坐嗎?

飛行員放手,客機靠自己起飛和降落

在空中巴士展示的一段影片中,一輛 A350-1000 客機在跑道開始滑行後,駕駛艙內的兩位飛行員沒有再進行任何操作,機長將雙手放在大腿上,隨後飛機順利起飛。

這是去年 12 月空中巴士在法國土魯斯-布拉尼亞克機場進行的一次測試,也是航空史上首次實現客機利用圖像辨識的全自動起飛。

(Source:影片截圖)

當時空中巴士在 4 個半小時完成了 8 次起飛,試飛的機長 Yann Beaufils 表示,這次測試的表現超出預期。

我們將油門桿移至起飛位置,並監控飛機,它開始推出並自動加速,並保持跑道中心線為系統輸入的精確轉速。然後,飛機的機頭開始自動抬起,以達到預期的起飛俯仰值,幾秒鐘後又開始降落。

而完成全自動起飛之後,空中巴士又在過去半年內完成了利用圖像辨識的自主降落和滑行,成為全球第一家完成客機自主滑行、起飛和降落的航空公司。

這幾次測試其實都是空中巴士 ATTOL 計畫的一部分,全稱是「Autonomous Taxi, Take-Off and Landing」,也就是自主滑行及起降,目標是透過開發一套視覺學習演算法,透過機載鏡頭、光學雷達(LiDAR)等感測器自主完成起降。

(Source:Airbus

簡單來說,ATTOL 就是給飛機裝上一雙眼睛,讓它可以自己看懂跑道上各種標線,進而判斷出跑道中心線的位置。

在過去 2 年中,空中巴士已經進行約 500 次飛行測試,其中有 450 次就是用來收集影片數據來完善演算法,並在 6 組飛行中完成了 30 次自主起降和滑行。

除了民用客機,空中巴士還將自動駕駛技術用到軍事領域。今年 4 月,空中巴士的 A330 MRTT 成功為葡萄牙戰鬥機進行自動化的空中加油,同樣是利用視覺辨識技術。

(Source:Airbus

ATTOL 計畫負責人 Sebastien Giuliano 強調,其實很多飛機都能完成自動降落,但需要依靠儀表著陸系統(ILS)和 GPS 等外部設施,而 ATTOL 的突破在於僅依靠機載的圖像辨識感測器就能實現,不僅能提高效率也能降低成本。

Sebastien Giuliano 提到的儀表著陸系統(ILS),又被稱為「盲降系統」,透過無線電信號和高強度燈光陣列為飛機提供精密引導,確保飛機在能見度低的天氣條件下也可以精確著陸,不過價格較為昂貴。

一直以來,空中巴士都主張減少機上飛行員的數量,透過自動化水平更高的技術來降低人為因素造成的事故,空中巴士首席技術長 Paul Eremenko 在接受彭博社採訪時曾表示:

(降低航空公司成本)更具顛覆性的方式是減少機組人員,我們正在將只保留一名飛行員做為目標,如果未來技術成熟不排除完全無人駕駛。

民航歷史上其實經歷了從三人式駕駛艙到雙人式駕駛艙的變遷,目前在一些高海拔航線採用的仍然是三人制機組,除了正副機長,還會有一名後備機長,而空中巴士的 A300 正是首款只需兩位飛行員駕駛的寬體飛機。

儘管空中巴士一直在朝著更少的飛行員努力​​,也證明了全自動飛行的可行性,但這個技術還不能立刻商用。這種依賴視覺辨識的技術,還不能應對能見度低的環境下的意外情況,對於不同機場跑道的辨識也需要更多數據來餵養。

空中巴士也強調,對於加載這種自動駕駛技術的飛機,飛行員依然是核心,但這種技術能減少飛行員操作的工作量,把更多精力放在決策和任務管理,以提升飛機的安全性。

飛機自動駕駛儀在 100 多年前就已經出現,為何今天還不能無人駕駛

在很多影視作品的機艙中,你可能都看過這樣的情景,機長開啟自動駕駛模式,悠閒地喝起了咖啡。自動駕駛儀這種技術,其實在 100 多年前就出現了。

1912 年 Lawrence Sperry 就發明了飛機自動駕駛儀,並親自在巴黎用一架雙翼飛機進行展示,在不觸控操作裝置的情況下,讓飛機自動保持三軸(俯仰、翻滾、偏航)穩定,正常飛行。

(Source:Historynet

現在廣泛應用於飛機的自動駕駛儀,也是在此基礎上改進而來,飛機可以按照設定的航線、速度和高度自動飛行,如果飛機偏離原有計畫,系統也能自動修正,甚至還能自主規劃最佳飛行路線。

那麼問題來了,既然飛機自動駕駛技術以及發展了一百多年,那為什麼別說飛機還不能無人駕駛,連汽車的無人駕駛技術還沒普及呢?

因為飛機和汽車的自動駕駛並不完全是一回事,也不能直接相提並論。

先來看看目前飛機的自動駕駛儀能做到什麼程度。主要就是在高空中的自動巡航,保持穩定飛行。但一些比較精確的操作,比如起飛降落、地面滑行、避免碰撞等都需要飛行員介入。

(Source:Airbus

而且由於不同航線上飛機之間的距離比較遠,加上地面有航管監控,即便出現意外情況也讓飛行員有足夠時間接管,因此自動駕駛儀不需要完成太複雜的操作,其智慧化程度其實也不高。

但如果在地面就不同了,汽車要面對的路況要複雜得多。想讓一輛無人駕駛汽車準確辨識路況和避開障礙物,除了定位系統外,需要測距感測器、超音波感測器和雷達感測器等多個感測器一起工作。

即便如此,現在的自動駕駛汽車還是不能完全像人一樣應對各種突發情況,對於飛機也是一樣。

要讓飛機完全實現無人駕駛,需要保證飛機能自主在各種情況下起降,包括在沒有跑道的環境迫降,同時還能應對發動機故障、躲避障礙物、不穩定氣流等突發情況。

即便是空中巴士已經實現客機的自動起降和滑行,距離上述這個標準還有一段距離。

未來我們會坐上無人駕駛的飛機嗎?

瑞銀集團(UBS)前 2 年曾發布過一份報告,稱無人駕駛客機最早可能於 2025 年出現在機場跑道上,一旦普及航空業每年可節省 350 億美元。

如果未來飛機的自動駕駛技術夠成熟,我們就會坐上無人駕駛的飛機嗎?

未必。

僅靠演算法和軟體的自動駕駛,飛機的風險便會增加。比如遭遇駭客入侵,去年就有人成功地利用無線電波遠端入侵了一架波音 757

而且全球目前還沒有經過認證的單一飛行員或無人駕駛運輸類飛機,這會讓飛機投保的難度大大增加,又有多少航空公司願意承擔這個風險呢?

(Source:Unsplash

先不說無人駕駛,即便是已經使用了 100 多年的飛機自動駕駛儀,也造成了不少事故。

去年衣索比亞航空的 ET302 航班墜毀,問題就出在波音 737MAX 的自動駕駛系統。原本為了防止飛行員將機頭抬得過高的自動失速防護系統,結果卻在飛機正常飛行時強行將機頭下壓,最終造成空難。

無獨有偶,1994 年在名古屋機場墜毀的中華航空 140 號航班,也是因為副機長在降落時誤操作自動駕駛儀,最終機上 271 人中有 264 人不幸身亡,成為日本歷史上傷亡人數第二多的嚴重空難。

這樣的背景下,就算技術上能實現客機無人駕駛,有多少乘客願意嘗試乘坐?

在瑞銀的那份報告裡,曾抽取了全球 8,000 名受訪者,問他們願不願意乘坐無人駕駛飛機,只有 17% 的人願意乘坐無人駕駛的飛機,超過一半受訪者表示即使機票便宜一半也不會乘坐。

儘管這 2 年已經有一些機構測試過無人駕駛的 2 座小型飛機,但真要坐上這些飛機去旅行,恐怕也會讓人心驚膽顫吧。

不過隨著自動駕駛技術的發展,在我們有生之年坐上無人駕駛客機並非不可期待的,希望屆時的科技水平已經足以打消我們的種種疑慮。

(本文由 愛范兒 授權轉載;首圖來源:pixabay

延伸閱讀: