無人駕駛飛機難以廣泛投入使用的三大原因

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忘掉站立式座椅、飛機上的虛擬現實或行李追蹤應用吧,無人駕駛飛機可能是航空領域的下一個重大轉變。

在今年的巴黎空展上,空中客車公司表示,正在說服航空監管機構接受無人駕駛商業旅行的理念,其競爭對手波音公司也是如此。

這是一個再好不過的時機。隨著航空旅行需求的飆升,未來20年可能需要僱傭超過80萬名新飛行員,這顯然是供不應求的,波音也將其稱之為航空業面臨的「最大挑戰之一」。

雖然無人駕駛技術讓人類變得輕鬆,但同時也帶來了不少挑戰,最終可能導致無人駕駛飛機無法上天飛行。這篇文章就簡要論述其中的三點挑戰:

政治

創新總是會產生贏家和輸家。汽車的普及使人們遠離了火車,就像之前鐵路取代船運作為主要的運輸方式一樣。結果是,一些人得到了工作機會,而另一些人卻被解僱了。尼古拉斯·卡爾(Nicholas Carr)在他的著作《玻璃籠子、自動化和我們》(the glass cage,automation and us)中對這一現象進行了最好的總結:「沒有任何經濟規律表明每個人(或者說大多數人)都會從技術進步中受益。」

無人駕駛飛機就是一個很好的例子。雖然這項技術有望給旅行帶來革命性的變化,但它的代價卻是許多人的工作——具體來說,就是飛行員的工作。航空業在全球範圍內僱傭了數以萬計的飛行員,他們都是熟練的專業人員,可以運送數十億乘客跨越數萬億公里。如果將飛行任務交給機器,會導致大量飛行員失業,而他們獨特的飛行技能也很難被應用在其他行業中,這就很難辦了。

這時政治就有了用武之地。強大的工會、利用集體談判、造勢工程和政治游說來為他們的會員發聲。

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Image caption 美國航空公司最近花費250億美元(200億英鎊)升級其機隊。

以航空公司飛行員協會(ALPA)為例,該協會代表著全球63000多名飛行員,其影響力可以追溯到20世紀60年代。在此之前的幾十年裏,飛機需要第三名機組人員進入駕駛艙,這名飛行工程師監控飛機儀表並協助飛行員排除故障。然而,技術進步使得飛行工程師過時了,飛機製造商在生產飛機時只考慮有兩名機組人員。

然而,由於這會導致其成員不可避免地失去工作,ALPA反對啟用這些飛機,並開展了「一場漫長的鬥爭,讓航空公司管理層通過合同給予(飛行工程師)有意義的職責」。如果無人駕駛技術發展到成熟階段,ALPA可能會採取類似的策略,他們現在已經明確表示反對進一步減少機組人員了。

在反對算法的鬥爭中,工會還有不少盟友。這是因為無人駕駛飛行不僅會威脅到商業航空公司僱員的工作。不僅企業的飛行學院在培養越來越多的飛行員,大學和小型飛行學校也是如此。這些機構僱傭了數以萬計的人員——比如飛行教官、地面控制講師和飛行模擬專家在全球範圍內展開培訓,無人駕駛技術也在威脅著這些職業。

保險

飛機並不便宜。波音737是一款小型單通道客機,每架售價就高達1億美元(合8000萬英鎊),而更大的雙通道客機波音777的造價則超過3億美元(合2.4億英鎊)。雖然航空公司在大批量訂單上會有折扣,但最終的購買金額仍然會很大。2011年,美國的航空公司的支出超過300億美元(240億英鎊),印度新興航空公司Indigo Airlines也為其機隊提供了同樣數額的資金。收回這些成本意味著要讓飛機開始工作,而這可能是有風險的,儘管墜機事件很少發生,但它們確實會發生,而且一旦發生,航空公司的資產負債表就會受到影響。

這就是保險的用武之地。航空公司購買保單就是為了在飛機受損或被毀時彌補損失,這些保單還會覆蓋因航空事故而造成的索償。所有人都在猜測,航空公司到底為這些保險支付了多少錢——保險公司維持他們的費率以保持競爭優勢,然而每年的保費總額也高達數十億美元,這是航空公司潛在利潤(或虧損)的關鍵決定因素。

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Image caption 航空公司的飛行員得到強大工會的支持,工會會抵制大規模裁員。

無人駕駛技術面臨的一個重要問題是——它的引入將會如何影響保費。按照傳統思路,保費應該下降,畢竟無人駕駛飛機是由一系列精密的傳感器和軟件驅動——這消除了大多數飛機事故的罪魁禍首:人類。這就意味著,儘管今天的墜機事故已經很少,但在無人駕駛飛行的時代它們將更加罕見。這也意味著保險公司的賠付數額會更少,由此節省下來的費用將以更低的保費形式返利給航空公司。

至少,這是個想法,當然現實可能更複雜。

今天算法已經在客機中被廣泛使用了。不同於老一輩依靠腦力來飛行,現在的飛行員很多也是依靠軟件。「波音787夢想飛機」是世界範圍內的主流機型,也是如今最先進的飛機,它由數百萬行代碼驅動。更多的代碼讓飛機具有了更高的安全性功能——比如能夠預先感知氣流的湍流探測器、監測飛機健康狀況的診斷系統,以及在機艙減壓時自動穩定飛機的智能傳感器。

但更多的代碼在提供更高安全性的同時也會產生更多安全隱患,就像人類用一種弱點來替代另一種。2015年,政府監管機構警告稱,夢想飛機的電力系統可能會出現故障。原因是什麼?一個工程師沒有發現的軟件故,它可能導致「飛機失控」。空客的旗艦機型A350最近也面臨類似的問題,這架飛機被發現有可能「部分或完全失去一些航空電子系統或功能,可能導致不安全狀況出現」,而這一次的罪魁禍首也是工程師們沒能抓住的軟件缺陷。

還有一個風險是黑客攻擊。隨著代碼變得更加複雜,徹底測試其弱點變得更加困難。這為黑客的攻擊打開了大門。2008年,政府監管機構警告稱,夢想飛機的飛行控制系統可以通過飛機娛樂系統訪問到,這樣乘客就可以篡改飛行員的指令。

根據一份政府文件,這架飛機的設計考慮到了「新的乘客連接方式,將以前孤立的數據網絡連接到執行飛機安全運行所需功能的系統上」。最近,一組專業人員成功地利用無線電波遠程入侵了一架波音757。

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Image caption 數百萬行代碼在確保波音787在空中安全飛行。

隨著無人駕駛飛機的出現,這些風險將會增加。因為飛機是依靠軟件駕駛,編碼錯誤所帶來的危險也會隨之增加。這並不意味著無人駕駛飛機不能投保,保險業有句行話:沒有糟糕的風險,只有糟糕的損壞率。

簡單地說,只要價格合適,任何東西都是可以投保的。但是這個價格是多少呢?航空公司願意或有能力支付這個價格嗎?

薪金

航空公司大部分的收入都流入了飛行員的口袋。一架噴氣式客機的飛行員平均年薪是14.7萬美元(約合11.763萬英鎊),這還是在假設他/她只有5年飛行經驗的情況下。高級飛行員可以賺到近30萬美元(24萬英鎊)/年。如此高昂的薪酬反映了一個熱衷於控製成本的行業所面臨的現實問題:飛行員供不應求,學習駕駛飛機既困難又昂貴。這些因素推動了飛行員工資上漲,使其成為航空公司勞動力成本的主要來源,同時也是航空公司最大的支出。

無人駕駛技術當然會改變這一現狀。瑞士銀行(UBS)估計,將人類從客機的駕駛艙中移出,每年可以節省350億美元(280億英鎊),這將會提高給這個經常難以盈利的行業帶來些利潤。

透過算法來節約開支的優點是眾所周知的。從能源、零售再到國防,人們普遍認為將那些曾經人類做的工作分給機器就能大幅削減成本,為什麼在航空業就不能採用同樣的方法呢?

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Image caption 客機並不便宜,任何事故都會讓運營它們的航空公司損失數千萬美元。

飛機製造商似乎認為這是可行的。2017年,波音的一位高管接受了無人駕駛飛機的想法,他說:「這項技術的基本結構顯然是靠譜的。」今年早些時候,他的空客同行也表達了類似的觀點,空客的首席商務官表示,空客已經擁有了「自主飛行的技術」。

然而,自主並不意味著無人。雖然傳感器和軟件抑制了對人力的需求,但人力介入不可能完全沒有。事實上,你很難找到一個算法在沒有任何人類參與或監督的情況下自行工作的。原因是什麼?自動化是不完美的,它和人類一樣會出錯,而當出現這種情況時,結果可能是災難性的。

以飛機自動駕駛儀為例——從它在1912年首次推出開始,已經成為駕駛艙最主要的部件。它在運作時,算法可以比人類飛行員更快、更可靠地處理數據,最終達到更安全、更順暢的飛行體驗。

但自動駕駛故障會引發空難,這就是為什麼自動駕駛只有在人類飛行員的密切監控下才會被批准。監管機構知道,儘管自動駕駛儀有很多優點,但它不可能每次都能判斷正確。基本所有飛機製造商都同意這個結論。

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Image caption 如果地面控制人員幫助飛機飛行,最多同時監測多少架飛機?

飛機製造商可以嘗試控制機上人員數量。瑞銀(UBS)估計,駕駛艙內兩名飛行員換成一名飛行員仍將節省一些開支(儘管會比無人駕駛少節省200億美元)。瑞銀分析師席琳·福爾納羅表示,所謂的「單人駕駛飛機」最早可能在2022年成為現實。

但這一做法同樣存在問題。因為它假設在每一次自動化失敗時,唯一的人類飛行員都會及時介入。製造商們對此很謹慎——這也是為什麼波音和空客等公司正在開發的單飛行員駕駛艙內包括一個遠程監控系統。

這個想法很簡單,一個飛行員在飛行時,另一個飛行員隨時凖備提供額外的支持。然而,地點不是在駕駛艙,而是從地面監測飛機。這是個好主意,但它也也產生了另一個重要的問題——第二個飛行員應該同時監測多少架飛機?畢竟,為監測一架飛機而支付的費用可能會和配備兩名飛行員打平。在這種情況下,航空公司可能最好還是配備兩名飛行員。但是,如果同一個飛行員可以遠程監控多架飛機,那麼這個想法在經濟上就變得非常可行。

當然,風險也就變得更大了。畢竟,一個遠程監測飛行員真的可以在幫助一架遇險飛機的同時關注其他幾架飛機嗎?當多架飛機都需要幫助時怎麼辦?飛機製造商和航空公司能否保證這種設置——一種考研人類注意力和記憶力極限的設置——不會危及乘客安全?

在他們能保證這點之前,單人駕駛飛機可能還不會普及。

請訪問 BBC Future 閲讀 英文原文。

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作者 AshleyNunes在麻省理工學院研究運輸安全、監管政策和行為經濟學。

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