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自動駕駛助力“飛的”上天,空難后波音的電動飛機還有戲嗎?

第一財經 2019-03-14 11:20:21

相比較于無人駕駛汽車而言,無人駕駛飛機的風險更大。

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圖片來源:攝圖網(圖文無關)

無人駕駛飛機的時代正在到來。

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公里,續航50公里,動力由四組涵道風扇提供,開始時由飛行員控制,然后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?

近期受到輿論關注的是波音公司。其737 MAX飛機在5個月內連續發生兩起空難,該系列機型受到了美國以外的幾乎全球航空監管部門和航空公司的抵制。自從3月10日埃塞俄比亞空難發生后,波音公司近三天股價跌去近20%。

美國總統特朗普在3月12日發布的兩條推文中說道:“飛機的設計太復雜了,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。很多產品都是如此,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。

波音給737 MAX設計了一個自動“低頭”的配平系統——機動特性增強系統(MCAS),這個系統只要收到錯誤的信號,會認為飛機正處于失速的狀態而自動讓飛機“低頭”,來達到“失速保護”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啟保護,在特殊情況下,對飛行員的操作行使“一票否決”權,可被視為超級自信的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。

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并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在最初設計的時候,工程師認為使用單傳感器來測量迎角(angle of attack)是最為簡便的方法,而且也符合飛機設計者奉行的“飛行員始終是駕駛艙主角”的設計理念。

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,他們質疑為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為復雜,這或許是波音在設計中未采用多傳感器讀數的原因。

此外,更新后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。

圖片來源:攝圖網

飛行員不會失業

可以預見的是,飛行員的職業并不會退出歷史舞臺,因為科技的進步是為了輔助人類而不是取代后者。

尤其是人工智能的發展,雖然能夠讓技術更加精準,但人工智能的判斷能力仍然不及人類。這也就是為什么看似完美的優步(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準確性。

數據分析公司SAS首席技術官奧利弗·斯凱博格(Oliver Schabenberger)對第一財經記者表示:“人工智能在重復行為方面能夠比人類系統更快,通過調節不同的參數,從而快速調試達成最佳的解決方案,這也就意味著,它們確實能夠找出更好的規則。”

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,并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準確,甚至達到人類的水平,而不再需要人類告訴它們該怎么做,這樣人工智能就擁有“獨立執行任務”的能力。

西門子股份公司首席運營官、首席技術官博樂仁(Roland Busch)在2018年的漢諾威工業博覽會上對第一財經記者表示:“如果我們能引導人工智能朝著有益人類的方向發展,讓它成為我們的有力幫手,那么發展即機遇。”毫無疑問的是,人工智能的強勢發展將進一步改變人類的工作模式。

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,波音在弗吉尼亞州馬納薩斯成功完成其自主研發的乘用飛行器(PAV)原型機的首次試飛。PAV是波音子公司——極光飛行科學公司(Aurora Flight Sciences,下稱“極光飛行”)設計的飛機。

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英里(80.47公里),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)和美國軍方均為其客戶,也曾是優步(Uber)的合作伙伴。

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。

通過對該公司的收購,波音想加強機器人飛行員、無人駕駛貨運飛機等業務。2017年,波音還投資了電動飛機初創公司Zunum Aero,計劃2020年讓人們能夠坐上混合電力驅動的飛機。

波音的野心不止如此。通過成立風險投資部門Horizon X,主要關注自動駕駛、人工智能、增材制造和替代推進系統方面的工作。

2018年7月,波音成立了新的飛行汽車部門名為波音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。

現在的飛機都靠航空燃油驅動,在競爭激烈的美國航空業,燃油成本要占全部成本的三分之一。而有預測認為,未來 20 到 30 年內,燃油的成本可能會翻倍,傳統飛機制造商需要尋找新出路。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副總裁兼總經理諾德倫德(Steve Nordlund)說道:“未來波音將釋放城市空中交通市場的潛力。從建造飛行器到空域整合,將在世界各地的城市和地區迎來安全、低壓力機動性的未來。”

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污染的雙重挑戰。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。有數據顯示,未來15年,電動飛機市場規模將超過220億美元(約合1476億元人民幣)。

波音的競爭對手空客亦不甘人后。空客早就宣布了電動飛機City-Airbus項目。

從2017年開始,空客抽調了30位技術骨干開始進行這款電動飛行器的研發,并同西門子簽署了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。

西門子負責電動飛機項目的副總裁奧托(Olaf Otto)此前接受第一財經記者采訪時表示:“西門子研發電動飛機技術不到10年,在航空領域這都不算長。因為從制造產品、上市,通常需要10到20年,我們現在做的就是縮短產品的制造和上市時間。”

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,在我們能經歷的未來就會實現。”奧托說道。

第一財經記者 錢童心

責編 王曉波

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