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第3章 飛行安全:人類飛行員與自動化飛行系統的完美合作

伴隨機器人與自動化技術的崛起,在航空領域,人類飛行員與自動化飛行系統合作駕駛飛機已成為一種常態。

無論是手動飛行還是自動飛行,飛行安全才是我們最關心的問題。

法國航空公司447號航班以每分鐘幾千米的速度從漆黑的天空墜落時,機上的兩名飛行員手忙腳亂地試圖控制住這架飛機。飛行員戴維·羅伯特絕望地大叫起來:「飛機完全失去控制了!我們根本不知道發生了什麼事,我們已經盡了全力!」這是一個具有諷刺意味的悲劇,因為他們當時駕駛的是一架一切正常的飛機。導致自動飛行系統停止工作和電傳飛行控制系統停止保護飛機的罪魁禍首是結冰的皮托管,但事實上,大約1分鐘之後這個問題就已經自動解決了。

不過,由於至少響起了19次警報,再加上各種信息相互矛盾,致使近期內缺乏人工駕駛經驗的機組人員在吃驚與困惑之餘實行的錯誤操作,最終導致飛機熄火。重新控制飛機並非不可能的事,因為人們早就找到了一些應對不穩定空速的方法(諸如,減小機頭的俯仰角,同時保持機翼的水平狀態,飛行就不會出大問題)。但是,機組人員無法正確理解當時的情況,他們也不知道該怎麼辦。事故報告稱,他們「完全失去了對局勢的認知控制」。

法航447號航班最後幾分鐘的通話記錄,讓所有聽到它的人都膽戰心驚。飛行員的大腦一片空白、手足無措,導致飛機從高空墜落,不僅自己失去了生命,把生命安全交給他們的那些乘客也未能倖免。在那4分半鐘的時間裡,狹小的飛機駕駛艙裡的人陷入了自動化系統擺在我們所有人面前的兩難境地:在計算機控制讓我們無須親手完成各項操作的同時,我們有可能發生某種變化,對計算機控制產生或大或小的依賴性。如果這些系統失效或者崩潰(這無法完全避免,儘管它發生的可能性非常小),我們可能無法恢復到曾經的狀態,重新掌控大局。

我們頭頂上的這片天空對孤立無援的人總是充滿敵意。伊卡洛斯[1]已經告訴我們,如果你的翅膀沒有了,你就會從空中墜落而亡。現在的飛機在距離地面數千米的高空中高速飛行,那裡的空氣極其稀薄,即使經驗豐富的飛行員在手動駕駛飛機時也不輕鬆。因此,如果沒有計算機的幫忙,那麼你可能也無法擺脫墜地而亡的結局。

與海洋科考船和深海機器人不同的是,民航飛機駕駛艙裡無比複雜的技術系統需要在極端環境下運行,更關乎許多人的生命安全。每天,有成千上萬的人登上航班,在進入機艙的那一刻,我們就把自己的生命安全托付給了飛機駕駛艙裡的人與機器,希望他們能安全地把我們帶上天空,再順利地返回地面。在這個過程中,飛行員扮演了什麼樣的角色呢?鑒於他們有時候會犯錯誤,是不是應該將他們徹底趕出駕駛艙呢?

澳洲航空公司飛行員理查德·德·克雷斯皮尼的成長經歷堪稱典範。童年時期的克雷斯皮尼就對飛行十分著迷,在接受了專業訓練之後,他進入飛行領域。開始的時候,他駕駛過一些小型飛機,後來是波音747型飛機,最後在大型飛機空中客車上擔任機長。但是,克雷斯皮尼自稱,他在業餘時間是一個電腦迷,經常編寫一些電腦程序,還經營了一家小型數據庫公司。他也喜歡騎摩托車,覺得「擺弄機械裝置是一件愜意的事」。

2004年,克雷斯皮尼結束了波音飛機經典序列的飛行任務,從操縱老式圓形儀表盤的波音飛機改為駕駛自動化程度更高的空中客車。克雷斯皮尼說:「我要把18年來在波音飛機上學到的那一套技能全部拋棄,代之以全新的空中客車駕駛技術。這幾乎意味著我要從頭開始學習飛行技術。」儘管他比較喜歡高度自動化的空中客車,但他還是有點兒不適應。他說:「十幾歲時我就喜歡把摩托車、汽車拆得七零八落的。自此我養成了一個習慣:不喜歡控制我無法完全理解的機器,必須弄明白這台機器到底是如何設計、如何組裝的。」他用一句大家都比較熟悉的話作為結束語:「空中客車的飛行員既要駕駛飛機,還得操控各種系統。」不過,他仍然「希望自己可以更進一步,而不是按部就班地按照飛行系統的要求駕駛空中客車」。

2010年11月4日,克雷斯皮尼有了一次「更進一步」的經歷。當時,他駕駛著空客A380(雙層四引擎巨型客車)從新加坡飛往澳大利亞。起飛4分鐘之後,其中一個引擎發生了爆炸。渦輪機的爆炸碎片割斷了機翼裡的多條燃油管路、液壓管路和電氣線路,導致飛機失去控制,燃油傾瀉而出。這種緊急狀況與法航447號航班面臨的狀況有相似之處,甚至更加嚴重。

飛機的電子中央飛機監控(ECAM)系統(令法航447號航班飛行員驚慌失措的警報就是這個系統發出的)啟動了報警程序,一連串令人心驚肉跳的信息出現在克雷斯皮尼的眼前。每一條信息都指示飛行員執行一系列任務,但是他們還沒來得及執行,新的信息又彈了出來。克雷斯皮尼說:「我們依據指令完成了一個又一個任務,但是新的任務清單卻不斷湧來,而且都是非常重要又令人不安的任務。」在兩個小時內,130個小故障警報和120個重要警報此起彼伏,尖利的報警聲不絕於耳。

大量的計算機指令讓克雷斯皮尼窮於應付,他沒有辦法找到飛機發生故障的根本原因。他說:「這就像一個軍事應激測試……我們不停地追逐計算機程序,反而把最應該做的事情,諸如駕駛飛機、平安著陸等,都拋在腦後了。」

最後,克雷斯皮尼想起了飛行指揮官基恩·克蘭茲指導阿波羅13號應對危機的方法:不要過分關注出了什麼故障,而是看看有哪些部件仍在正常工作,然後借助這些部件安全返航。於是,克雷斯皮尼集中注意力,調配好剩餘的可用資源,和機組人員一起,讓澳航QF32號航班安全地降落在新加坡機場,沒有造成任何人員傷亡。

每次因為人為錯誤導致傷亡事故的時候,我們都能想到在其他一些場合,人類是如何通過自己的判斷和所掌握的技能挽救生命的。比如,澳航QF32號航班,以及2009年在機長傑斯利·薩倫伯格手動操控下「奇跡般」地降落在哈得孫河的美國全美航空公司航班這些事似乎表明,經驗豐富、技能嫻熟、精明能幹的人是我們生命安全的重要保證,他們在機器失靈時為我們構築了最後一道安全防線。

但是,法航447號航班和其他一些航班則辜負了人們的期望。2013年夏天,天氣晴好,但是韓亞航空公司214號航班的飛行員駕駛著現代化的波音777飛機在舊金山機場降落時卻發生了事故。這次緊急迫降導致3人喪生,數十人受傷。觀察家不由得發出疑問:在自動化面前,飛行員只在危機發生時才有機會發揮作用,他們的基本飛行技能會因此衰退嗎?

技術變革本身的特點決定了它必然會加劇這些問題,一代又一代新型飛機在複雜程度上形成了你追我趕之勢,而且大量安全措施的基本原理人們根本無從瞭解。毫無疑問,航空電子設備及相關軟件已經成功地被簡化,它們的操作界面也更友好。它們的安全紀錄堪稱完美,總體來說,飛行的安全程度肯定勝過以前。但與此同時,它們也大幅度地增加了操作的複雜性。飛行管理系統(FMS)就是最好的例子。所謂飛行管理系統,就是控制飛機執行飛行總體計劃中所列任務的計算機系統。該系統的鍵盤接口非常笨重,還保留著20世紀80年代的風格,要求飛行員不斷處理「計算機語法、指令序列和程序,而不是引導他們完成心理成像」。

航空學已經陷入了左右為難的境地:提高自動化程度在很多情況下可以增加安全性,但與此同時也會增加飛行員的負擔。技術系統難免有失靈的時候,在這種關鍵時刻,人類仍需介入其中。但是,如果人遠離機器,他們的技能可能會退化,在危急時刻可能難以有效介入。法航447號航班正是遭遇了這個問題。簡單地歸咎於飛行員,或者認為這些事故是「人為錯誤」導致的,並不能觸及問題的實質。

研究人員關注這些問題已經有幾十年的時間了,但找到答案並不是一件容易的事。約翰·勞勃是一位受人尊敬的航空安全工程師,美國國家運輸安全委員會(NTSB)的資深成員。他用嘲諷的語氣,對一些研究成果進行了歸納和評價:

駕駛艙的自動化既會增加又會減少工作量,還會重新分配這些工作量。它既增加了飛行員對局面的瞭解,又會讓他們不知內情;既增加了飛行員埋頭看儀表的時間,又給他們更頻繁的觀察留出時間;既減少了訓練要求,又增加了訓練要求;既降低了飛行員的工作難度,又增加了他們的疲勞程度;既改變了飛行員的任務,又沒有改變他們的職責;在某些方面降低了開銷,在另外一些方面增加了成本;既高度可靠,將人為錯誤降至最低,又會導致過錯,改變了人為錯誤的性質;不理會小的過錯,卻使發生嚴重過錯的可能性有所提高;是飛行員希望擁有的,卻沒有得到他們的信任;讓飛行員感到無聊,又不讓他們感到乏味;既增加了飛行安全性,又對安全性產生了負面影響。

研究人員為各種問題給出了不同的說法,諸如「自動化的突然襲擊」、「自動化依賴症」、「自動化偏見」等,並一一加以研究。一位飛行員在接受我的採訪時,把他的飛機上的電腦稱作「隨時準備發動襲擊的眼鏡蛇」。他還說:「只要我手中有一根合適的長竹竿,我就會撥弄它。我也許能應付這個傢伙,但我不知道它會不會突然醒過來,然後咬我一口。」

在20世紀90年代拍攝的某個美國航空公司的培訓視頻中,一位經驗豐富的機長把飛行員稱作「離不開紫紅色路線圖的孩子」。他的意思是這些飛行員過於依賴自動化,一味地坐在那裡,任由計算機按照顯示屏上用紫紅色線條標注的飛行路線控制飛行。

不過,今天的大多數飛行員(例如,克雷斯皮尼)在職業生涯開始時所接受的訓練,還是在那種傳統的「圓形儀表盤」駕駛艙裡,後來才逐漸過渡至裝有計算機系統的新式駕駛艙。但是,現在的年輕飛行員從未駕駛過裝有傳統的高度計或者空速表的飛機。他們會不會有所不同呢?一位年輕飛行員告訴我:「情況似乎跟過去不一樣了……飛行已經變成了一件非常簡單的工作。你走進駕駛艙,打開電腦,回到地面,關掉電腦,然後就可以回家了。」

這個擁有百年歷史的職業,現在會給人帶來什麼樣的新體驗呢?

所有的飛行員都問過這樣的問題:「它在幹什麼?」他們指的是駕駛艙裡的電腦(研究人員把這個現象稱作「模式意識」)。一位飛行員說:「每次問這個問題的時候,我都會戰戰兢兢。因為我非常清楚,在99%的時間裡,電腦都在嚴格按照我的指令工作,但是,我不理解的恰恰就是我自己下達的指令。」另外一位飛行員說,只有經驗不足的飛行員才會問「它在幹什麼」。有經驗的飛行員則會無可奈何地接受現實,他們會聳聳肩,然後說「有時候,它就是會這樣干」。還有一些飛行員則洋洋自得地說:「電腦為什麼這樣幹,這不是什麼問題。如果一定要刨根問底,你需要問的問題是『我為什麼要讓電腦控制我呢?』,忘掉電腦吧,把飛機的操控權奪回來!」

人們對人類能動性、工作控制權,以及系統內生活和工作方式等問題的基本認識將因此受到嚴重影響。飛行員的身份認同危機就像一面鏡子,反射出海底世界的研究人員、無人機操控人員、太空探索者等無數職業所面臨的問題。這些職業人員的認知能力受到計算機和自動化的壓迫。儘管他們生活在一個虛擬的數字世界,卻仍然在承受現實世界帶給他們的各種後果與困難。在未來的自主駕駛汽車裡,人們可能會像飛行員那樣緊張地監控電腦系統,而不會像飛機上的乘客那般心情平靜、輕鬆愉快。

2013年年底,美國聯邦航空管理局(FAA)的一個聯合工作組對當前飛機駕駛艙的自動化技術水平,以及飛行員的飛行技能進行了評估。他們調查了最近發生的26起大大小小的事故,發現飛行員可能過於依賴自動化系統,而且他們並不能完全理解這些系統,以致在應用中可能會出現各種錯誤。此外,飛行員必須具備的知識和各項技能都有所擴充。儘管某些傳統技能只在出現緊急情況或者故障時才會派上用場,正處於「退化」狀態,但是飛行員仍然必須熟練掌握這些技能。「常規」飛行技能的定義已經發生變化,即使與不久之前相比,今天的飛行員也需要掌握更多的技能。

工作組的負責人之一凱西·埃伯特是一位從事計算機科學研究的博士,也是聯邦航空管理局駕駛艙人為因素研究領域的首席科學家和技術顧問。她指出,飛行操作自動化並不意味著要排除人的參與,而是讓人發揮不同於以往的作用。她說:「(任務自動化的)目的不是根除人為錯誤,而是試圖改變錯誤發生的時機。」此外,她還指出,有經驗的飛行員所犯的錯誤並不比經驗少的飛行員少,但是錯誤的類型有所不同。從認知學角度看,錯誤是「大腦帶來的負面影響」,也是學習中必不可少的。

數據表明,只有10%的商業飛行是完全按照飛行計劃順利完成的,在大約20%的飛行中,所發生的系統故障需要機組人員做出響應。埃伯特和聯合工作組發現,由於數據大多來自事故報告,因此「能反映航空系統優點的數據源非常少」。例如,在日常飛行中,飛行員通過大量的交流互動,改正人和機器的過錯,確保航空系統正常工作。但是由於飛行員的這些努力往往不為人所知,因此工作組無法獲得這些有效的相關數據。

事實上,這些數據表明,飛行員為降低風險真的完成了大量的幕後工作,而航空系統的總體設計基礎就是飛行員能夠發揮重要作用。例如,飛行員不可能一直按照標準操作程序駕駛飛機,這是因為這些程序與他們所面對的情況並不完全匹配,或者是因為這些程序太長、太瑣碎,他們根本沒有那麼多的時間一一執行。很少有人研究過飛行員的這些行為細節,但是對此有所瞭解是討論無人駕駛飛機的基本前提。

飛行程序並不是必須遵守的鐵律,而是性能、簡單性和可靠性等多種因素的折中方案。與人們使用的計算機程序一樣,這些規程也是由人編寫而成的。緊急情況與工程師預測共同列入任務清單的情況經常無法形成一一對應的關係。就像QF32號航班一樣,飛行員在關鍵時刻必須隨機應變,有時甚至需要違背電腦給出的建議。飛行員就像黏合劑,使整個系統渾然一體,還要對協議、通信、接口或者程序中不完善的地方進行彌補。

這些發現表明,對於人為問題,新技術應該加強解決這些問題的能力,而不是試圖根除這些問題。如果有可能,自動化應該幫助人類完成自己的任務,而且不會導致他們對這些機器或者他們的職業變得生疏。

在航空領域,人類的身份一直隨著技術的變化而改變。因此,為了弄明白當前和未來的一些問題,我們需要先對飛行員的歷史稍加瞭解。飛行員在現代人的演變過程中扮演了重要的角色,而且飛行經驗一直隨著飛行技術的變化而不斷改變。

懷特兄弟最大的貢獻,顯然是他們的一個理念:飛機的飛行必須以人的積極主動的控制為前提條件。這個理念不僅能使飛機飛上天空,還催生了20世紀的一項偉大的社會發明——飛行員。飛行員是飛機的操控者,搭乘空中交通工具的旅行者,俯瞰大地的空中飛人。

航空史研究人員羅伯特·沃爾指出:「20世紀開始呼喚另外一種英雄——有能力掌控19世紀饋贈給人類的冷冰冰、不食人間煙火的機器,並把它們轉化為輝煌藝術和絢麗神話中的英雄。」從查爾斯·林德伯格到尼爾·阿姆斯特朗,再到薩倫伯格,飛行員已經化身為一種文化偶像,告訴世人人類正處在技術與社會變革的最前沿。人們為他們冠以種種美稱,諸如天空探險者、空中藝術家、第三維度運動員。第一次世界大戰為他們賦予的新身份(王牌戰鬥機飛行員更是被稱作「空中騎士」),讓人們不由得回想起那些遠古神話,也讓他們常常緬懷從這場以凶險異常、隨時有人喪命的戰爭中湧現出來的英雄們。

令人意想不到的是,包括威爾伯·萊特、查爾斯·林德伯格和尼爾·阿姆斯特朗在內的大多數飛行員都不具備這些英雄形象,反而更像機修工或者工程師,渾身散發著節制、從容、專注等中產階級美德。20世紀飛行員的傳奇故事演繹的是人們的飛行員夢想、眾所周知的神話和成功飛行員賴以保全性命的真實個性之間的矛盾,以及人的身份與新技術共同演化的過程。

雖然飛行員可以在藍天上縱情享受自由和自主權,但是長期以來,對穩定性、安全性和能力等方面的追求,讓他們被迫在控制、直覺和感知等方面做出讓步,導致他們的愉快心情大打折扣。在描述自己的非洲叢林飛行經歷時,女飛行員柏瑞爾·馬卡姆說,就像有過無數偉大船長的那個時代已經成為歷史一樣,「湧現出無數偉大飛行員的時代」也已經落幕。「伴隨著發明天才的前進步伐,在一張張不能發出聲音,但是能言會道的白色臉孔以及鋼質齒輪、銅質圓片和纖細如發的金屬線的推動之下,他們逐漸消失在歷史的長河之中。」

當代人對於馬卡姆的歎息並不會感到陌生,但是她寫下這番話的時間是20世紀30年代。她筆下的「纖細如發的金屬線」就相當於今天飛行路線圖上的那些紫紅色的線條。在飛機被雲層包圍時,那些剛剛成功入侵駕駛艙的新設備會告訴飛行員如何實現平穩飛行。馬卡姆還為飛行員的能力將因此下降而感到遺憾:「如果你不看空速表、高度計和傾斜轉向指示表就無法飛行,那你就不能開飛機。」

馬卡姆發表此番言論,主要是針對20世紀30年代迅速崛起的儀表飛行。儀表飛行相當於50年後借助計算機進行的自動飛行。在儀表飛行時代,飛行員只需把注意力集中在駕駛艙裡的各種視覺指示器上,而不需要以地平線或者地面目標作為視覺參照物。吉米·杜立特(美軍飛行員,第二次世界大戰中的東京空襲以他的名字命名為「杜立特空襲」)曾經對飛行員進行過一些早期研究。他發現,馬卡姆針對飛行員穿越雲層的飛行操作發出的感慨是不正確的。如果不看地面或者地平線,飛行員是不可能完成安全飛行任務的。

為了解決這個問題,人們在駕駛艙中安裝了由陀螺儀驅動的設備,隨時指示向上的方向。1929年,杜立特完成了第一次儀表飛行。他駕駛的飛機座艙外面加裝了一個嚴嚴實實的外罩,而且飛機只能接受他的指令。在這種情況下,他完成了起飛、環繞試驗場飛行一圈、著陸等動作。直到今天,儀表飛行仍然需要接受美國聯邦航空管理局的特別評估。飛行員訓練程序告訴他們,要信任自己的眼睛和看到的各種數字,而不是自己的身體。如果僅憑本能在雲層中飛行,幾分鐘之後就會機毀人亡。

新技術必然導致人的身份發生變化。飛行員再也不能像機修工一樣毛躁地憑直覺行事,而要像受過良好教育的理性主義者一樣擁有數學頭腦。這些設備的設計先驅查爾斯·斯塔克·德雷珀故意把它們稱作「instruments」(儀表),目的就是讓駕駛艙給人一種現代科學實驗室的權威感。20世紀30年代,民航飛行取得了蓬勃發展,對技術和社會進步也提出了要求:飛機可以在各種天氣條件下安全穩定地飛行,工作人員必須舉止優雅,統一著裝,確保公眾感受到嚴肅性和舒適性。要讓公眾選擇民航飛機作為例行的、安全的交通工具,不僅是飛機,飛行員也要給他們一種踏實可靠的感覺。

羅伯特·巴克的飛行生涯始於儀表飛行時代,結束於自動飛行時代,因此他的身上集中體現了這種身份演變的過程。作為一名多產的航空作家,巴克在作品中表露出對他這一代飛行員的焦慮之情。在他職業生涯早期的20世界30年代,現代化的DC–2和DC–3型飛機「要求飛行員首先成為一名技術人員」。在關於隨後40年時光的回憶錄中,他帶給讀者的其實就是飛行員失去控制權和自主權的全過程。巴克認為,技術並不是導致全部問題的唯一根源,管理工作、政府規章制度和工程師也應承擔一部分責任。

人們通常把這個變化過程形容為由手動控制飛機的飛行員向「系統管理員」式飛行員的過渡。「這個表達令我異常難受。」巴克說,「無論形勢發生了什麼樣的變化,你都應該具備豐富的飛行知識、接受過專業的飛行培訓、有很好的判斷力。只有這樣,你才是一名飛行員,而不是一名系統管理員。」

1994年,巴克在他的著作中寫道,當他坐進裝有電腦顯示器的新型駕駛艙時,「恍若走進了一家現代藝術館」,賞心悅目的色調「就像蒙德裡安或者戴維斯創作的抽像畫,與傳統的飛機儀表大不相同」。從認知角度看,飛行越來越像一種感受視覺刺激並做出響應的行為。

巴克用現代派畫家的作品來比喻駕駛艙,這種說法非常恰當,因為支離破碎的視野還象徵著對職業身份的認同也被破壞得面目全非。巴克認為,所有這些都加重了「飛行員的負擔」,因為飛行員不僅需要「承擔更多的任務、更大的責任,還必須有淵博的知識,對科學、法律和心理學等都有瞭解」。巴克並不反對建立「龐大的智慧庫」,但他認為,在「來不及思考」的緊急情況下,他不會動用這些知識,除非有人要求他這樣做。

顯然,巴克和無數飛行員對飛機駕駛艙的特殊性認識不足。駕駛艙是一個爭論不斷的地方。與現代生活的其他領域一樣,在駕駛艙裡,技術和勞動經常交織在一起,而且風險更大,強度也更大。飛行員就像白領工人,在高風險的環境裡操作大型、複雜的系統。他們又像手工藝人,不僅要靠手工技術養家餬口,還一起成立了工會組織。

我們對機組成員稱呼的變化,表明他們的任務正在發生調整。20世紀30年代,美國泛美航空公司用「機長」和「副機長」分別取代「飛機駕駛員」和「飛機副駕駛員」的稱謂,並要求他們穿上制服,利用已經得到認可的社會角色,給人一種自信心和權威性的心理暗示。後來,這些稱謂又演變成「操控飛機的飛行員」和「不操控飛機的飛行員」,這是因為機長未必是正在駕駛飛機的那個人(或者就像法航447號航班一樣,機長甚至不一定待在駕駛艙裡)。現在,美國聯邦航空管理局建議將這兩個稱謂改為「操控飛機的飛行員」和「監控飛行的飛行員」,旨在為他們所發揮的作用賦予積極正面的稱謂,表明兩名飛行員都在參與飛行任務,無論他們是否親手操控飛行裝置。(在這些語境中,「操控飛機」常常表示親手操作控制裝置,儘管這個詞還有許多其他含義。)

發生變化的不僅僅是這些稱謂。在研究飛行員角色的當前變化時,我們發現了一個顯著的區別:駕駛艙裡的「第三個人」,即隨機工程師這個角色,已經徹底消失了。20世紀20年代,民航飛機駕駛艙裡只有兩名飛行員。隨著航空業的發展,飛行距離越來越遠,有的飛行目的地由於基礎設施不齊備,沒有辦法提供飛機維修服務,因此航空公司開始在航班上配備有執照的機修工,以便在飛機著陸後開展維修活動。後來,螺旋槳飛機逐漸變成雙引擎、三引擎和四引擎飛機,每增加一個引擎,就會成倍地增加儀表盤和控制裝置的數量。因此,單單是飛機引擎的管理,就成了飛行操作的一項主要內容,隨機工程師也演變成一個專門的職業。

第二次世界大戰之後,美國政府要求32 000千克以上的民航飛機(今天的大型飛機大多被包括在內)必須配備專業的隨機工程師。具有諷刺意味的是,在這一規則付諸實施的時候,包括DC–6在內的某些機型已經設計完成,駕駛艙內的標配是兩名飛行員。而根據這個規則,駕駛艙裡必須配備三個人,即便第三個人無所事事。於是,「第三個人」就只能坐在兩名飛行員之間的活動座椅上,幫助他們觀察是否有意外情況發生。

飛行員和隨機工程師之間一度矛盾不斷。於是,航空公司逐漸改變做法,安排專業的飛行員坐到第三個座位上,而且飛行員工會組織拒絕接受隨機工程師的入會要求。隨機工程師針對這些情況予以回擊,他們指出在飛行的絕大部分時間裡,飛行員無所事事。在美國國會的聽證會上,隨機工程師出示了一些照片,證明飛行員在飛行時看報紙、睡覺,甚至與坐在他們大腿上的女性乘務員調情。

這時候,技術再一次改變了人們的角色和相互關係。20世紀50年代末,噴氣發動機開始出現在民航飛機上。這種發動機大大簡化了機械和控制裝置,於是「大量手柄、標度盤和儀表從駕駛艙中消失了」。英國航空公司飛行員協會的一項研究發現,「即使在飛行中需要用到專業性機修技能,出現這種需求的可能性也非常小」。製造商認為,波音707飛機和道格拉斯DC–8飛機等第一代噴氣式飛機可以由兩名飛行員安全地完成飛行工作,但是美國聯邦航空管理局卻要求他們必須安排第三個人(與波音707幾乎完全相同的軍方版本——KC–135空中加油機上就沒有配備隨機工程師)。關於第三個人是否可以提高飛行安全性的統計研究,最後沒有得出任何實質性結論。

1980年,美國總統羅納德·裡根指派一個委員會來研究這個問題。該委員會最後斷定,由兩名飛行員駕駛噴氣式飛機是安全的,第三個人不會提升飛行安全性。同時他們還認為,新型波音757飛機和當時仍處在計劃階段的空客A–310飛機的「玻璃」駕駛艙裝有計算機,因此只安排兩名飛行員駕駛飛機是非常安全的。後來,在人們對新式電子元器件的態度由抵制轉為期待之後,這條32 000千克的規則終於被廢止了。

令人吃驚的是,駕駛艙中的第三個人這件事與現代飛行員竟然存在著某種聯繫。在隨機工程師徹底離開駕駛艙之前,飛行員經常面臨的一些難題(例如,克雷斯皮尼無法解決駕駛艙複雜系統出現的故障)都是需要由這些工程師解決的問題。一度是駕駛艙裡人與人(飛行員和工程師)之間的矛盾,現在變成了人與計算機之間的矛盾。

然而,如果我們想一想「人在其中扮演什麼角色?」這個問題,就會發現每台計算機實際上都體現了人在其中發揮的作用。人與人之間難免會有矛盾產生,同樣,人作用於這些電腦的努力不被看見他們之間也必然有衝突發生。駕駛艙裡的那些設備與標度盤通常來自不同的供應方,編寫程序的也是不同的軟件團隊,但這些設備與標度盤必須構成一個系統,協同工作。

德雷珀採用「instruments」(儀器)這個詞,目的是讓人們聯想到科學,但是這個詞還可以用在音樂上,表示「樂器」。從這個意義上講,飛行員就像一個樂隊指揮,通過消除樂隊成員在合作過程中不斷發生的各種無法預見的錯誤,讓所有樂器協同演奏出美妙的音樂。在樂隊中添加新的樂器可能會讓演奏出來的音樂有所不同,指揮的工作難道也會因此而不同嗎?

為了給本書收集寫作資料,我採訪了一些飛行員。我問他們:「自從業以來,你認為飛行這個領域發生的最顯著的變化是什麼?」我原以為他們會提到計算機或者自動化,但大多數飛行員的答案都是他們需要承擔的責任(尤其是飛機起飛前他們需要履行的職責)增加了。以前,飛行員徑直走向飛機,稍加檢查就可以坐進駕駛艙,準備起飛,因為專職的地勤人員肯定會將加油、補給以及其他地勤服務工作安排得井井有條。

但是現在,航空公司通常會裁減這些工作崗位,讓飛行員在發動引擎之前承擔更多的責任。飛行員抱怨道:「我們的工作量增加了,飛行任務變重了,每天的工作時間也長了。」尋常的技術也對這些變化起到了推波助瀾的作用。現在,每個駕駛艙裡都安裝了有專用號碼的移動電話。飛行員需要聯繫負責維修、調度等航空服務的人員,工作的自主性有所降低。這些飛行員告訴我:「你的耳邊不停地有人說話。有5個人通過電話呼叫你:登機口在呼叫你,飛行值班經理在呼叫你,航空公司也在呼叫你……『發生什麼事了?』『你需要多長時間?』『有人在嗎?』……」

在繫好安全帶、啟動飛機引擎之前,飛行員早已進入了工作狀態。等到飛機升空之後,他們還需要完成更多的任務,包括消除噪聲、控制燃料效率、向登機口和空中交通管制台報告飛行速度等。想一想我們近幾年來乘飛機旅行的感受有何不同,就能體會到航班機組人員的工作發生了哪些變化。

儘管飛機駕駛艙處在一個極端環境之中,但正是在這樣的工作場所中,強烈的職業認同感遭遇了技術的快速變化,空中飛行的自主性遭遇了空中交通系統對經濟效益的追求,飛行員必須在政府的高度管制之下履行各項責任。在考慮航班上的自動化與技術等問題時,我們必須把它們放到一個不斷變化的環境之中加以思考。與柏瑞爾·馬卡姆以及羅伯特·巴克相比,那些按照紫紅色航線飛行的年輕飛行員所處的飛行環境大不一樣。在飛機著陸這樣的關鍵時刻,這些因素常常同時發揮著影響作用。

每一次飛行就是一個故事,而著陸是這個故事的高潮部分,也是飛行技術的高度體現。實習飛行員最難學會的就是著陸技術,優秀飛行員也以每次著陸都趨於完美作為挑戰。在天氣不好時,安全著陸的難度更大。

在天氣不好或者能見度較低的情況下,飛行就需要依靠儀表。飛行員低著頭,盯著那一排排發光的標度盤和數字,瞭解他們在空中的位置、飛機的飛行狀態和他們的操作效果。訓練中禁止在其他飛行階段發生的行為,在著陸過程中都會一一發生:低空慢速飛行,靠近地面飛行,飛行時看不見任何目標。

在航班降落的過程中,你朝窗外看去,除了白色的雲層你什麼也看不到。與此同時,你感覺到飛機放下了起落架,發動機開始減速,在飛機接觸跑道的那一刻,堅實的地面一下子就出現在你的眼前。這時候,你會對「決斷高度」(minimums)概念有所體會。

在多雲或陰天降落時,飛行員會透過窗戶尋找地面跑道的標誌:閃閃發光的頻閃儀,黑色路面,或者成特殊十字形排列的地燈(飛行員用肉眼觀察時,這些地燈的排列圖案與他們先前看到的儀表盤十分相似)。只要看到其中任意一種,飛行員就可以建立目視參考,根據肉眼的觀察結果,採取視覺著陸的方式。

通常,能見度為1/4英里(約400米)的決斷高度是距離跑道約200英尺(約60米)。如果低於這個高度還看不清跑道環境,那麼飛機著陸是不合規的,也是不安全的。此時,飛行員應該加大油門,將飛機拉起,再次嘗試著陸,或者飛至其他機場降落。接近決斷高度時的進近需要飛行員的自信心與經驗,精密並且調整好的儀表,以及飛行員對整個系統(包括準確無誤的程序、保養得當的設備、稱職能幹的空中交通管制)的充分信任。對於乘客而言,在這樣的條件下成功著陸意味著我們在陰雨天氣也敢乘坐飛機;對於航空公司而言,則意味著一大筆收入。

飛機在著陸時採用的儀表著陸系統(ILS)通常包括一束從跑道發射的無線電射線(提供左/右誤差信號,即航向信標)和一束垂直射線(即無線電下滑台)。這套系統在20世紀50年代前就已經投入使用,在飛行員看見跑道之前,可以幫助飛機沿著射線束下降至約60米的高度。這就是所謂的I類著陸(業內簡稱「CAT I」)。如果採用更先進的設備進行更精密的操作,例如利用雷達測高計直接探測地面,那麼飛行員可以將飛機降至約30米的高度,完成II類著陸。

在進行更精密的III類著陸時,決斷高度更低,以至於人類飛行員無法獨自做出決定,而要依靠某種形式的自主駕駛。III類著陸進一步細分為III(a)類和III(b)類,決斷高度分別是15~30米和0~15米。III(c)類著陸用於「零–零」條件,即能見度為零、雲冪高度為零的情況,此時視野裡白茫茫一片。III(c)類著陸沒有決斷高度。儘管某些飛機(以及非常少的幾家機場)通過了認證,可以在這種天氣條件下著陸。但是,由於飛機著陸後無法脫離跑道,因此這種著陸方式在實踐中很少應用。著陸類別之間的差別非常細微,可能難以理解。在閱讀本書時,我們只需記住一點:III類著陸的難度極大。

在完成III類著陸時,飛行員可以選用的一個工具是自動著陸系統。20世紀60年代,這套系統的操作性首先在北歐臻至成熟。英國航空公司發現,該公司在航空樞紐倫敦希思羅機場的航班有7%受到了大霧影響。在能見度為零時,通過常規儀表著陸系統的無線電波束和機載慣性制導系統,自動著陸系統可以使飛機在跑道上方自動抬起機頭(即讓飛機滑行),然後向自動制動系統發出指令,讓飛機停止滑行,從而完成著陸。標準儀表著陸系統可以幫助飛行員把飛機降至600米的高度再做出是否著陸的決定,而自動著陸系統可以實現的高度是零,即完成III(c)類著陸。20世紀80年代,飛行員理查德·柯林斯在試用自動著陸系統之後寫道:「看!不用手動控制!」

自動著陸系統似乎非常完美,可以在著陸條件非常差的時候成為人類飛行員的後援。現在,自動著陸系統是大多數波音飛機和空客飛機的標配(對於裝有數字化電傳飛行控制系統的飛機而言,在已有系統和軟件的基礎上添加自動著陸系統相對來說比較簡單)。

不過,自動著陸系統名不副實,操作起來可能非常複雜。該系統不僅需要針對不同的電氣系統準備兩三套冗余的自主駕駛儀,還會受到風力和無效設備的影響。只當所有設備在適度逆風和陣風條件下運行良好時,自動著陸系統才能發揮作用。此外,安裝自動著陸系統不僅僅是在飛機上加裝一個盒子那麼簡單,還要求地面基礎設施有良好的操作性,機組人員甚至航空公司的相關人員都要接受培訓,並得到相關認證。在美國,大風天氣常常伴隨能見度較低的問題,導致自動著陸系統無用武之地。但是,在風速不高的大霧天或者多雲天氣,即使在最難的「零–零」條件下,有無自動著陸系統也有可能僅意味著進場和備降的區別。

同其他自動化駕駛系統一樣,自動著陸系統也不能完全取代機組人員。首先,必須由人判斷何時打開這套系統。柯林斯說:「機長負責監控和決策,他雖參與飛行過程,但享有超然的地位。」接受過專門訓練的機組人員需要完成系統啟動工作,注意觀察是否有故障發生,在出現問題時還要從系統那裡接管控制權。即使在自動著陸系統操控飛機時,機組人員可能也會把手放在控制裝置上,以便在系統發生故障時及時介入。理查德·克雷斯皮尼在回憶他駕駛的那架波音747飛機上的自動著陸系統時說,那是一套「質量比較差的機械設備,裡面有大量伺服系統和作動筒,性能與可靠性都比較一般,而且需要定期檢查」。

現代自動著陸系統是數字式的,性能可靠,安裝在一個盒子裡。但是,如果它在著陸的關鍵時刻發生故障,飛行員就必須完成一系列的邏輯推理,然後選擇一套操控動作,諸如手動著陸、指令式自動復飛或人工復飛。由於自動著陸系統需要地基系統具有極高的精度,因此跑道及鄰近滑行道上的東西必須被清空,不可停有飛機。這就意味著採用自動著陸方式之後,機場吞吐量有可能會下降50%之多。至少有一家航空公司發現,只有大約2%的飛行員採用的是自動著陸方式,而且這些飛行員這樣做的主要目的是讓機組人員和設備滿足認證的最低要求。

但是,自動著陸系統的精密性和安全性值得稱道。柯林斯發現,自動著陸系統實際上還會提高人類飛行員的操作技能。他說:「觀看自動著陸系統的精密操作足以觸動所有飛行員,讓他們萌生與這種計算機控制的機電裝置一較高下的念頭。」他認為,觀看這套系統的操作就是給飛行員上了「一堂著陸觀摩課」。但是,2013年美國聯邦航空管理局的自主駕駛調查工作組稱:「要求或允許自動著陸的情況很少發生,而且在通常情況下飛行員寧願選擇手動著陸。」

自動著陸最終有可能會催生未來的全自動無人駕駛飛機。但是,正如我們在深海機器人領域看到的情況一樣,這些技術也不一定會實現由有人駕駛到自主駕駛的線性演變。現在,人們提出的另外一些方案可以讓人類飛行員更深入地融入控制鏈路。例如,平視顯示器(HUD)將計算機生成的虛擬世界與飛行員的肉眼目視結果結合起來,使人與計算機協同,產生「1+1﹥2」的效果。

我們有必要對平視顯示器詳加研究,因為它為解決飛行員的角色定位問題提供了一個新的、有益的方法,揭示了如何讓人參與到更新、更複雜的技術當中,並承擔自動化程度稍低、限制條件更嚴格的任務。

在一個晴朗的春日,我登上了一架嶄新的巴西航空公司開發的Embraer 190系列商業噴氣式飛機,坐在正副飛行員中間正後方的活動座椅上。我們沿著阿爾卑斯山脈北部邊緣向西飛行,穿過德國,前往瑞士日內瓦。從28 000英尺(約8 500米)的高空看到的景色的確美不勝收,令人難以忘懷。我們從新天鵝堡上方飛過,這座以迪士尼城堡為原型的城堡坐落在山腳下,散發著夢幻般的光。然後,我們又飛過黑林山,越過「興登堡」號飛艇的建造地——康斯坦茨湖。之後,勃朗峰出現在我們的視野裡。

Embraer客機是一架雙引擎飛機,與波音和空客的跨洋飛機比較像,只不過體積稍小。這是一架具備現代便利性和安全性的支線飛機,為短途旅程定制,用以取代較老的噴氣式飛機和螺旋槳飛機。

圖3–1 在一架飛越阿爾卑斯山前往維也納的飛機上,機長正在使用平視顯示器。請注意,照片中的玻璃「合成儀」將平視數據影像呈現在飛行員的眼前

圖片來源:本書作者。

我們乘坐的是一架電傳飛行的飛機,正在以全數字控制模式飛行。在機組人員面前有5個本書頁面大小的電腦屏幕,左右各有兩個,中間還有一個。每名機組人員在中央控制台都有一個鍵區,可以向飛行管理計算機以及兩個引擎共享的兩個油門輸入數據。每名飛行員都有一個控制桿,控制桿的手柄呈海鷗翅膀的形狀,這是巴西航空工業公司的註冊商標。昔日,令人眼花繚亂的標度盤和指示器如今已經不見了,駕駛艙看起來十分簡潔,就像現代的辦公室一樣,這顯然是精心設計的結果。

時間已經很晚了,飛行員也累了。在我們準備降落在日內瓦國際機場之前,乘務員送來一些小蛋糕,讓我們充飢,為最後的著陸儲備能量。飛行員繫上安全帶,為降落做好準備。

但是,在飛機沿著無線電波束降低高度完成進近時,飛行員既沒有坐在那兒監視自主駕駛儀,也沒有打開自動著陸系統,而是採用手動飛行模式。他的雙眼緊緊盯著從頭頂上垂下來、懸掛在他眼前的一小塊玻璃。在他的視線投向這塊玻璃時,空速、高度等重要數據出現在他視野的周邊位置。在他視野的中心區,一幅閃著綠光的電腦圖片顯示出跑道的輪廓。今天的能見度不錯,他能清楚地看到跑道。如果遇上惡劣天氣,虛擬的跑道就會「衝破」濃霧,讓飛行員像在正常天氣條件下一樣看清地面情況。

顯示屏上有一個飛機形狀的小符號,這就是所謂的「飛行航徑矢量」,它可以告訴飛行員飛機正在往哪裡飛。另外,還有一個圓形的小標誌,這是「引導提示」,告訴飛行員應該往哪裡飛。飛行員通過手裡的操縱桿操控飛行,讓這兩個標誌始終重疊在一起。在我們平穩地接近跑道時,引導提示由圓形變成十字形,並向上移動。飛行員將操縱桿向後拉,讓飛行航徑矢量的標誌始終處於引導提示的正中間,使飛機一邊減速,一邊拉平。隨後,飛機輕輕地接觸到了跑道,這是一次幾乎完美的著陸。飛行員的全部工作就是讓那兩個綠色的圖標重疊,從而保證順利著陸。即使機場大霧瀰漫,跑道模糊不清,飛行員的操作也不會有任何不同。

圖3–2 飛機進近時透過現代化平視顯示器觀察到的結果。注意觀察飛行航徑矢量與引導提示對齊的情況。圖中虛線表示的是恰當的下降角。圖下方是傳統的「玻璃駕駛艙」中的主飛行顯示器

圖片來源:本書作者在飛行模擬器中拍攝

平視顯示器於第二次世界大戰期間開始被應用到軍用飛機上,距今已經有很長一段時間了。當時,這種裝置的用途是射擊瞄準具,在瞄準目標時可以為飛行員提供一個自動修正的十字瞄準線。在現代戰鬥機上,這種裝置已經變成了高級瞄準具,既可以提供重要的飛行數據、識別雷達目標,還可以輔助飛行員瞄準射擊。

20世紀80年代,平視顯示器開始出現在民航飛機上。最初的平視顯示器可以顯示儀表給出的飛行數據(空速、高度等),使飛行員在交通繁忙的機場和著陸的關鍵階段無須低頭讀取這些數據。這些裝置(包括現民航飛機仍然在使用的許多類似裝置)的視野比較狹窄,因此飛行員必須精確地坐到某個位置上,然後透過一個很小的視窗進行觀察。這樣的位置常常讓飛行員受到束縛,感覺非常不舒服。

新型的平視顯示器加大了顯示屏的尺寸,而且是正形投影。也就是說,如果飛行員把頭部調整到合適的位置(可以根據儀表面板上的一組固定標誌讓視線對準顯示器),平視顯示器上的圖像就會與目標在真實世界裡的位置相重合。例如,如果飛行員在能見度較差的天氣著陸,平視顯示器可以利用綠色的電腦圖形向量繪製出跑道的輪廓。隨著飛機的進近,跑道的形狀逐漸變大,當跑道最終從雲霧中露出真面目時,就正好出現在圖形向量的綠色方框中。

後來,平視顯示器終於得到美國聯邦航空管理局和歐洲權威部門的認證,允許用於III類著陸。在飛行員工會組織中居於龍頭地位的美國航空公司飛行員協會認為,平視顯示器的效果優於自動著陸系統,並對此表示支持。阿拉斯加航空公司的航班在進入朱諾機場時,進近的難度比較大,因此他們率先使用了平視顯示器。同時,一家名叫莫裡斯航空的小型航空公司也開始試用這套系統。1992年,美國西南航空公司收購了莫裡斯航空公司,並開始在公司的很多飛機上使用平視顯示器。飛行員逐漸習慣於在低能見度的條件下依靠平視顯示器完成著陸,因此他們有時候會忽略或者關掉自動著陸系統。

現在的平視顯示器自帶導引算法,可以獲取導航數據,自行預測出飛機的前進方向並顯示在顯示器上。飛行航徑矢量圖標包含了計算機瞭解的所有飛行數據,比如風速、慣性和引擎的功率設定等。飛行員可以通過控制裝置調整飛行航徑矢量(從而調整飛機的航向)。如果飛行員將飛行航徑矢量放置於跑道末端,並對齊航徑矢量與引導提示這兩個標誌,飛機就會朝那個點飛去。如果飛機當時的速度和高度都合適,飛行員只需從容地輸入少量數據,飛機就可以平穩著陸。手動操控飛行由一種精細微妙的技能轉變為一項「讓兩個小東西重疊」的視覺任務。

平視顯示器還會顯示出一些類似於「示誤帶」功能的圖標,幫助飛行員保持合適的速度和加速度。通過傳統的飛行儀表,飛行員可以看到空速、高度和垂直方向速度等數據,但是飛行員需要通過心算才能知道飛機是不是保持在正確的航徑上。與之不同的是,平視顯示器則可以幫助飛行員直接看到飛機的「能態」(energy state),可以回答「動力是否足以將飛機送進跑道?」這樣的問題。顯示器上的各種指示可以針對細微的差錯做出快速、準確的反應,使飛行員在釀成大錯之前就做出修正。

前文提到的另一種標誌——引導提示,可以告訴飛行員應該將飛行航徑矢量放在什麼位置。飛行員需要完成的工作就是操縱控制裝置,「讓兩個小東西重疊」,在引導提示和飛行航徑矢量的指引下,讓飛機沿著正確的航徑飛行。

這些新式數字合成儀表讓飛行員慢慢地產生了其他想法。他們認為,平視顯示器的用途有可能不僅限於實現低能見度著陸。一位平視顯示工程師回憶道:「飛行員們說,『哎呀,既然它有這種用途,你們稍加改變,把它做成類似主飛行顯示器我就可以一直用它了。』」

在接受我採訪的飛行員當中,有幾個人所在的航空公司(以下稱「歐航」)在為新的Embraer噴氣式機隊配備設備時,準備放棄自動著陸系統,而代之以平視顯示器。有些飛行員駕駛的飛機上裝有老式平視顯示器,還有一些人的飛機裝備有自動著陸系統,因此,航空公司在新的噴氣式飛機到底應該如何選擇的問題上自然而然地形成了兩種不同的意見。

飛行員與他們駕駛的飛機朝夕相處,我很少發現飛行員對他們的工作環境提出批評意見。總的說來,他們都會心平氣和地接受公司分派給他們的飛機,在實際飛行中也能充分發揮這些飛機的特點。同樣,飛行員在被安排進行新型飛機駕駛培訓時,也不大可能提出不同的意見。對航空公司而言,Embraer飛機代表的是未來的電傳飛行控制技術,如果飛行員拒不接受,只能說明他們愚不可及。考慮到經濟不穩定性以及航空公司在未來可能面臨的兼併問題,有些飛行員甚至認為,在Embraer飛機上接受培訓可以為就業安全增添砝碼。不過,仍然有一些飛行員坦承,他們在是否放棄自動著陸系統的問題上還是拿不定主意。

按照正式規定,自動著陸系統需要飛行員投入的注意力不比手動操作多,但飛行員承認在實際應用時並不總是如此。幾乎所有飛行員都提到了漫長的工作時間和揮之不去的疲憊感:「在早晨著陸時,如果我們感到疲勞,就會採用自動著陸系統。如果你有5條腿,你就可以連續飛行10個小時,甚至12個小時,因為你有第五條腿——III類進近……這時候,你就知道自動著陸系統真的很管用了。」但是,如果因為過於疲勞而無法手動飛行,那麼這樣的疲勞程度也有可能讓飛行員無法對自動著陸系統實施有效的監控。

以前用過平視顯示器的飛行員,也不一定會迫切希望在Embraer飛機上安裝這種顯示器。他們慣用的老式顯示器上有一個很小的「合成儀」(飛行員視線穿過的那個玻璃窗口)。為了使用這個小窗口,他們必須坐到一個很不舒服的位置上。而且,平視顯示器主要用於III類著陸,也就是說,「最終造成的結果是,我們在最惡劣的天氣條件下,坐在一個十分不舒服的位置上,很不熟練地使用這套系統」。

Embraer飛機上安裝的平視顯示器有兩個重要創新。第一個創新在上文中提到過:新式的合成儀比以前的大,飛行員坐在舒適的位置上就可以使用。第二個創新可能更加重要:老式系統僅為飛行員提供了平視顯示器,而新式Embraer飛機則為正副飛行員各準備了一套。這個簡單的變化,儘管導致成本上漲了一倍,卻為機組人員接受這套系統起到了重要的影響作用。

托馬斯支持在航班上安裝平視顯示器,但他發現經常有人用一種舊觀點反駁他,即「平視顯示器的適用對象是配置較差、無法完成III類著陸的支線飛機」。於是,他換了一套說辭,不再強調平視顯示器是解決低能見度條件下的著陸問題的工具,而是把它形容成「可以讓飛行員重新做到人機合一……保證飛行安全的一大利器」。飛行員們普遍認為空客飛機的自動化程度過高,很顯然,托馬斯的這套說辭利用了飛行員們的這種心理。

此時,製造商看到了類似的發展機會,因此對托馬斯提供了支援。航空公司購買平視顯示器的初衷是用於低能見度條件下的進近,但最終卻將該裝置應用在其他方面。美國的平視顯示器製造商(以下稱「平視公司」)發現,III類著陸對於提升業務量的作用十分有限。美國只有大約12個機場得到了III類進近的認證,因此市場應用範圍非常窄。如果飛行員不願意使用平視顯示器,就可以將它翻上去貼著天花板。但是平視公司發現,飛行員們全程都在使用這些顯示器。航空公司說:「每架飛機上安裝兩套。飛行員在飛行時可以不使用它,但他可以隨時瞭解飛行的情況。」因此,平視顯示器的業務量上漲了一倍。

在接受我的採訪時,漢克已經60多歲了,正準備從平視公司退休。他本人有數學和統計學背景,曾經幫助美國聯邦航空管理局完成了一些重要研究,以證明平視顯示器的安全性。通過比較上千例使用平視顯示器和不使用平視顯示器的飛機著陸,他發現「(問題就在於)機尾觸地、碰撞著陸這類常見的愚蠢錯誤,於是我調查了起落架、輪胎等部件的維修率」。通過詢問顧客和維修人員,他發現「真正的原因在於他們在飛機上安裝了平視顯示器,這個舉措降低了飛機的(維修)成本」。對於一個大型航空公司來說,每年僅此一項就有可能節省幾百萬美元。

更柔和、更標準的著陸可以降低維修成本,減少輪胎磨損和機尾觸地(飛機的尾部蹭在跑道上)的發生率。此外,漢克還發現飛行員在所有天氣條件下都會使用平視顯示器。因為對於平視顯示器而言,無論是天氣條件良好,還是能見度低,它的操作程序都是一樣的,所以「飛行員每天都好像在進行低能見度條件下的飛行,他們對這套系統的信任程度也不斷加強」。這種信任表現在,人認為機器的行為是可預測、可信賴的。

有的航空公司沒有III類著陸能力,但它們也訂購了平視顯示器。漢克認為這個現象比較奇怪,因為在他看來,平視顯示器的特別之處就在於它可以用於III類著陸。但是,航空公司的目的比較簡單,它們希望幫助飛行員更好地瞭解情況。飛行員反映說:「我從窗口看出去,就可以知道當時的情況。如果我的方向與目標不一致,飛行航徑(矢量)就會提醒我。」

漢克補充說:「多年以來,我一直沒想到會出現這種情況。直到現在,我仍然感到有點兒吃驚。」自動化技術經常被人們以創新的方式加以應用,同樣的一幕在平視顯示器身上上演了。

漢克比較了平視顯示器與自動著陸系統這兩種著陸方式,並獲得了一些統計數據。他說:「平視顯示器著陸方式的效果好得驚人。我們發現,它的效果至少不亞於自動著陸系統,有人甚至認為它的效果更好。」不過,平視公司非常謹慎,不願意激怒那些裝有自動著陸系統的大型飛機的製造商,因此他們沒有公開這次研究。

漢克認為:「自動著陸系統的表現有時候非常突兀,令人難以理解。(原因在於)這是一套自動化系統。」例如,在突然遭遇陣風或者湍流時,「自動著陸系統的反應與人在同樣情況下的反應迥然不同……在遭遇湍流時,自動著陸系統很有可能把飛機降落到草坪上」。

漢克發現飛行員不信任自動著陸系統:「他們無法瞭解系統的運行機制。飛機在『這個傢伙』的控制之下,我無法瞭解它的飛行狀況。」漢克還發現,在安裝了平視顯示器之後,「這些飛行員就會這樣想,『這下好了,飛機的操控權又回到了我的手中』」。因此,有的客戶捨棄了自動著陸系統,代之以平視顯示器。

於是,漢克認為平視顯示器不是一種「純粹」的自動著陸方式,而是一種混合型自動化著陸方式。在客戶們也開始持有這種觀點之後,「他們對平視顯示器的信任程度似乎有了一次飛躍,這是一個對我們有利的變化……公司裡的飛行員說,『與自動著陸系統相比,我寧願要平視顯示器,因為我可以瞭解飛行的狀況』」。一位工程師把平視顯示器形容為傳統飛行顯示器與自動著陸系統的混合體,「最重要的一點是去掉了作動筒,或者說讓人充當作動筒」。

30年前,理查德·柯林斯認為,觀察自動著陸系統標準、精確的著陸過程有助於提高飛行員的技術水平。現在,人們對平視顯示器抱持同樣的觀點,認為平視顯示器可以讓飛行員回到「控制鏈路」當中,親自參與飛行過程。通過親身體驗,而不僅僅是觀看示範表演,提高他們的飛行技能。一些飛行員說:「這才是我心目中飛行員應該做的事情。」

一些數據表明,平視顯示器可以緩解飛行員在關鍵飛行階段的壓力和緊張情緒。一項研究發現,在關鍵時刻,使用自動著陸系統的飛行員會產生十分強烈的緊張情緒。與之相比,總的來說,平視顯示器帶給飛行員的壓力更大,但在著陸時出現壓力陡增的情況比較少。

50多歲的湯姆是美國聯邦航空管理局的工作人員,他的職責是審查並授予飛行員駕駛大型噴氣式飛機的資格。作為一名高度自動化飛機的飛行教練,湯姆認為飛行員們有過度依賴計算機、低頭看儀表的時間過多、「實際飛行」的時間不足等問題。湯姆認為,平視顯示器是解決這些問題的關鍵一環:「這是起過渡作用的一個步驟,而且這個步驟之前就應該有了。我不是說它是自動化進程中的一個退步,而是說我們在自動化這個方面(前進的)幅度太大了,留下了一個需要彌補的空缺。」有人認為,以某種方式將人排除在外從本質上看是更先進的工作方式。但在湯姆看來,這是一種錯誤的自動化發展觀,而平視顯示器可以消除因此產生的影響。

美國航空公司的飛行教練約翰(他的飛機上也裝有兩套平視顯示器)更加看好平視顯示器,認為這是「一種與飛機互動,特別是在視覺環境中互動的新方式」。他相信,在駕駛裝有平視顯示器的飛機時,飛行員的操作更加流暢平穩,警覺度更高。

支持平視顯示器的歐航工作人員托馬斯認為,平視顯示器代表著一次意義深遠的轉變:「我們正在逐步啟用一種利用飛行航徑和能量的飛行方式。」傳統的飛行方式需要「俯仰角和動力」,每一項操作都需要根據預設,確定機頭的俯仰角和引擎的動力設定,之後飛機就會有條不紊地飛行(法航機組人員對飛機失去控制可能就是因為採用了這種飛行方式)。使用平視顯示器的飛行則與之不同。在這種飛行方式下,飛行員利用飛行航徑矢量和能量矢量操控飛機,托馬斯稱為利用航徑矢量和能量矢量的新飛行方式。數據顯示器發生變化,就會導致飛行所需要的技能發生變化,從而將飛行任務交回給一直盯著顯示器的那個人——飛行員。另外一名飛行員說:「由於平視顯示器提供的核心信息是飛行航徑,因此我們的大腦從中獲取的所有信息與提示,就會以這樣或者那樣的方式加強我們的感官接收到的提示。」

不過,很難說平視顯示器在安全方面做出的最重要的貢獻到底是什麼。在飛機從雲霧中下降、衝向跑道時,飛行員不用一會兒「低頭」看儀表、一會兒「抬頭」尋找跑道燈,不需要在腦海裡費勁兒地完成儀表讀數與跑道目測結果之間的轉換。事實證明,這種轉換過程有可能造成危險。與此同時,在安裝平視顯示器之後,無論是在晴好的天氣還是在大大增加了著陸難度的雨霧天氣裡,所有的著陸都會遵循完全相同的程序。對飛機能態的實時監控,可以迅速表明飛機是否高於或者低於應有的高度。因此,飛行員能夠通過手動操控完成III類進近。

通過親自觀察,我發現飛行員在利用平視顯示器飛行時往往心無旁騖,專注程度與那些與他人說話時只顧低頭盯著智能手機屏幕的人差不多。因此,如果坐在副飛行員座位上的人無法看到平視顯示器數據,他就無法瞭解飛機的飛行情況,這種信息的缺失有可能讓他產生一種置身事外的感覺。信息分配的不均衡會加劇正副飛行員之間本來就存在的權利不平衡。如果飛機上只安裝一台平視顯示器,那麼副飛行員只能通過傳統的儀表與飛行系統監控飛行情況,獲取的相關信息就比較少。如果裝有兩套平視顯示器,正副飛行員就都能獲取所有信息,從而相互核實對方的操作是否得當。

平視顯示器帶來的一個實際好處是,幫助飛行員每天都以相同的方式完成所有進近。飛行員不需要在I類至III類操作程序之間切換,因此所需設備大幅減少,對操作、維護和技能的要求也相應降低。一名飛行員說:「一段時間之後,你甚至不會在意是不是III類著陸……因為每次著陸的程序都一樣,而且可以舒舒服服地完成。」另外一名飛行員說:「平視顯示器讓飛行操控更加精確,它可以把飛行軌跡直接展現在你眼前。」

飛行員適應平視顯示器的過程分為幾個階段。剛開始訓練時,他們的眼睛只顧盯著平視顯示器上的數據,而無暇顧及窗戶外面的情況,有人稱為「視野狹隘」。用一位飛行員的話來說,「平視顯示器的焦點無限遠,而你的注意力焦點很有可能就在你眼前7.5毫米的地方。」不過,在接受訓練之後,他們逐漸學會了接受顯示器上顯示的所有數據,並將這些數據與目視結果結合起來,形成一個整體。一位使用過平視顯示器的飛行員說:「我發現看儀表數據是一種有意識的行為,但是讀取平視顯示器上的數據卻不是這樣。我知道我在不停地看平視顯示器,但這並不是一種有意識的行為。」整個適應過程有可能需要6個月到1年的常規飛行訓練。

當然,依賴新設備的新技能往往會讓飛行員產生焦慮心理,擔心如果沒有平面顯示器自己就不會飛行,從而形成「平視顯示器依賴症」。有的飛行員建議定期關閉平視顯示器,採用目視方式完成飛機的進近,以保持自己的飛行水平。

還有一些飛行員堅持不用平視顯示器。一位飛行教練回憶說,有位飛行員覺得平視顯示器總在指責他的技術而把它稱作「杵在你眼前的那個沒用的小東西」。有位飛行員認為,航空公司與其把錢花在技術革新上,還不如把這筆錢發給飛行員。「省下這筆錢,給我漲工資吧……我以前不需要它,現在同樣不需要它,難道不是嗎?」另一位飛行員的回答非常簡單:「我不信任它。」(對於這樣的回答,一位工程師可能會問:「那麼,你為什麼信任自主駕駛系統呢?」)

更常見的反對理由是:這套系統的實用性不強。一位飛行員說,關掉平視顯示器時,「我的感覺就像脫掉了一件緊身T恤」,只不過前者是對視線的限制,後者讓我的身體感到不舒服。一些人認為「安裝一個也好」,但並沒有把平視顯示器看作可以解決一切危險問題的靈丹妙藥。有的飛行員對航空公司要求在飛行時全程使用平視顯示器的做法表示反對。我注意到有的飛行員通過一些「小動作」進行消極抵抗。航空公司可以監測到平視顯示器是否在飛行全程中處於打開狀態,但無法監測顯示器的亮度。飛行員只需將亮度調為零,就可以在不被管理人員察覺的前提下讓平視顯示器失去效用。

儘管情況非常複雜——人們觀點各異,莫衷一是——但幾乎所有接受我採訪的飛行員都承認,平視顯示器給他們帶來了一些好處,例如,給了他們「一個主動控制者的地位」,使他們「參與到控制鏈路之中」。有人覺得,通過使用平視顯示器,他們手動飛行的技術有了提高。「我以前是一名優秀的飛行員,現在則是一名了不起的飛行員。」還有一位飛行員說:「這項技術進步真的可以提高飛行員手動操控飛機的技術和信心。」人們經常將平視顯示器給飛行員帶來的掌控力與自動化程度更高的飛機放在一起進行對比:「因此,計算機也在監控我們。這跟空中客車不一樣。大家都知道空中客車的飛行員在飛機失事前最後一刻常說的幾句話:『它在幹什麼,不起作用了,轟——!』在這裡,還是我們說了算。我們可以否定計算機的指令,但是,它對我們還是有幫助的。」

這種掌控力必不可少地帶有諷刺意味。很顯然,平視顯示器不會幫助飛行員擺脫對電腦的依賴,飛行員仍然離不開預先設置好的程序系統。一名試飛員說的話很有道理:「按照飛行航徑矢量的指示飛行,意味著對軟件的完全信任。」不過,軟件只不過生成一些指令,不會真的推拉飛行操縱面(仍然有人認為控制操縱面就是「駕駛飛機」),因此飛行員可以篩選軟件提供的數據,提高軟件輸出信息的質量,從而更主動地參與到飛行之中。

的確,飛行員將部分控制權拱手相讓,與平視顯示器製造商共享,因此,我花了一些時間,同這些「機器中的技術幽靈」進行了交談。平視公司一共有幾百名員工,包括市場營銷、生產製造和質量控制人員。但是,它的核心技術團隊只有大約15人,其中有幾個人是飛行員,工程師和程序員佔了絕大多數。

比如,瑪麗以前在電視行業工作,後來加入了平視公司。習慣了五顏六色的電視畫面,而平視顯示器總顯示出單一的綠色,這讓她有點兒生氣。「幸虧電視機不需要在天上飛行。電視機摔到地上,幾乎不會造成人身事故,也沒有人會指控你。」事實上,自從20世紀80年代的平視顯示器採用綠色電子射線管以來,這個狀況就一直沒有變化。美國聯邦航空管理局規定,黃色、紅色等顏色只能用於發警報,而幻彩發光綠似乎是自然環境中比較罕見的顏色。

約翰喜歡在閒暇時間玩電腦遊戲,某些遊戲的界面對他的工作產生了某種影響。他說:「有些遊戲通過界面告訴你一些信息,這與平視顯示器非常相似。這些信息既要讓你看到,又不能擋住你看遊戲場景的視線,因此只能被放在屏幕的邊上。這個發現對我很有啟發性。」

平視公司的一些工程師覺得,在飛機著陸時,他們實際上是與飛行員一同操控飛機。一位工程師認為,在他作為一名乘客搭乘飛機時,他可以根據自己在飛機著陸時的感覺判斷飛行員是否在使用平視顯示器。

在所有指示符當中,引導提示和飛行航徑矢量的信息量最大,也最重要。電氣工程師鮑勃負責通過模擬與試飛程序確保平視顯示器的控制編碼準確無誤,以及從設計到試飛、鑒定的整個過程,所有這些都是非常重要的核心工作。作為一名私人飛行員,他可以將自己掌握的航空知識應用到工作之中。現在,他是編寫核心控制算法的三名成員之一。

說到飛行航徑矢量,湯姆告訴我:「人們可能憑直覺認為,它的作用就是指示前進的方向。但是,相對於平視顯示器上的其他指示符號而言,這個符號告訴我們的信息要多得多。」單憑飛行航徑矢量,有經驗的飛行員就可以獲取風速、飛機下降率和動量變化趨勢等信息。

引導提示也不僅僅是數據報告,而是工程技術和人類決策的集中體現。鮑勃認為,這是「多方協商的結果」。對於他來說,引導提示就是「工廠生產的產品……是各種各樣數據的混合體,其中還包含了某種判斷」。引導提示必須準確無誤,而且必須平穩連貫,不可受到干擾或者出現斷斷續續的現象。他說:「如果你試圖把發送給自主駕駛儀、伺服系統等自動化系統的所有指令都發送給一個人,他很有可能根本來不及做出反應。因此,在發送這些指令時,你必須稍加調控。」數據篩選是平視公司的一項主要商業機密,是保證他們取得成功的一個秘密武器。

在飛機著陸前執行最後一個操作——拉平操作時,引導提示這個「多方協商的結果」將發揮最關鍵的作用。此時,機頭上抬,飛機慢慢減速,直到主機輪接觸跑道。民航飛行員以完成平穩的拉平操作為榮,但是拉平操作是否完成得乾淨漂亮卻沒有固定的標準。有的飛行員喜歡變化幅度較大的快速拉平,有的飛行員則喜歡以較慢的速度柔和、穩定地完成著陸。

著陸條件可能因為風速、風向、跑道坡度、雨雪天氣,甚至機場海拔高度的不同而大相逕庭。飛行員必須發揮自己的飛行技術,做出準確的判斷,通過拉平操作的調整變化,盡可能平穩地完成著陸。

但是,這些標準並不適用於平視顯示器。對於鮑勃和平視公司而言,動作的一致性比是否優雅或完美更重要。「系統完成的每個動作都必須一模一樣……我們不能在觀看系統做動作時說,『好的,這是為約翰·杜設計的拉平操作,這是為你設計的……還有一些是為其他人設計的。』」

為了得到美國聯邦航空管理局的認證,平視顯示器的某些參數(例如精確性和可重複性)必須優化。鮑勃說:「這是一件精細的工作。」以山區的高海拔機場為例。由於空氣稀薄,飛機的速度就比較快,「你必須縮短拉平操作的時間,讓飛機很快降落到跑道上」。

有的飛行員覺得,有了平視顯示器之後,他們的著陸動作更加一致了。鮑勃說:「(以絕對平穩的觸地動作)順利地完成著陸當然是一件了不起的事情,但你要知道這是一種交換:如果動作不一致,觸地點就會比較分散。」天氣不好的時候,交換的意味更加明顯:「我們的III類著陸拉平操作會讓你穩穩地坐在座位上……為了讓跑道上的觸地點更加集中,它會放棄很柔和的軟著陸方式。」這是在一致性與軟著陸方式之間做出的取捨。

為了提升拉平操作的效果,飛行員可能不會盲目地接受平視顯示器給出的引導提示。在這種情況下,飛行員「可能將操縱桿稍微向後拉,讓機頭稍微抬高一點兒。他知道這樣做的話,就會做出一個非常完美的著陸動作。」鮑勃並不認為這種提升拉平操作效果的做法是取代飛行員的高超飛行技術和引導提示編碼的變通辦法,而是把它看作平視顯示器的一個亮點。人可以根據自己在特定形勢下對事態緊急程度的判斷,以及自己的預期和技能,對顯示器給出的飛行航徑建議做出修改。鮑勃推測飛行員會在心中暗想:「只需把飛行航徑稍微提高一點兒,就可以讓引導指示的效果更好(即著陸動作更加柔和)。」這種用戶輔助的著陸方式有可能是平視顯示器在工程技術上最為顯著的特點。

2009年,一家獨立的非營利性組織——飛行安全基金會開展了一項研究,調查平視顯示器的潛在安全性。他們認真研究了12年(1995~2007年)期間發生的近千起飛行事故,試圖確定如果在事故發生時飛行員使用了平視顯示器,會產生什麼樣的影響作用。研究結果表明,這種現代化的大視圖正形投影型平視顯示器對其中38%的飛行事故有預防作用。此外,它對近70%的起飛和著陸事故也能起到預防的作用。平視顯示器對增強飛行安全性做出了幾個方面的貢獻:首先是飛行航徑矢量,其次是加速度和速度示誤帶、拉平引導和引導提示。

通過近期發生的那些引人關注的事故,同樣不難看出平視顯示器對事故的預防作用。2009年,科爾根航空公司的一家飛機在布法羅市墜毀,原因是飛行員將飛行速度降得太低導致發動機熄火。如果使用平視顯示器,飛行員就有可能及時發現空速正在降低並注意到飛機的能態異常,從而為解決問題留出時間。對於2009年發生於阿姆斯特丹的土耳其航空公司空難而言,如果當時飛機上裝有平視顯示器,在自動著陸系統由於傳感器故障而失靈時,機組人員就有可能及時地發現這個問題——就像科爾根空難事故一樣,他們也有可能注意到飛機能量狀態的異常。2013年發生在亞拉巴馬州伯明翰市的UPS航空公司空難,是因為飛行員在夜間完成「非精密」進近時,讓飛機撞到了小山坡上。如果使用平視顯示器,他們就會看到跑道在哪裡。

上文介紹過2013年的夏天,韓亞航空公司的波音777飛機在降落到舊金山機場前的進近情況。飛行員們當時需要完成的工作,就是在晴朗的天氣裡讓飛機安全降落在一個現代化機場,這是飛行員們經常執行的最基本的任務。韓亞的機組人員沒有平視顯示器,當時機場的標準無線電下滑台處於關閉狀態。不過,固定式跑道燈都是打開的,可以通過目視方式判斷飛機與下滑道的相對位置。

在最後進近時,飛機一直處於不平穩的狀態:要麼高過預期的下滑道,要麼飛得過低;要麼飛得過快,要麼飛得過慢。結果導致飛機過早地觸碰到跑道,機尾撞到路基上,飛機開始翻滾、起火。

所有飛行員都應該具備在晴好的天氣裡通過目視方式完成著陸的能力。控制飛行航徑和空速是每名飛行員在入行之初就要接受的兩項訓練,但是韓亞航空公司的飛行員們卻沒有做好。操控飛機的韓亞航空公司的飛行員說,著陸時沒有無線電下滑台的輔助,讓他壓力驟增。而且,航空公司鼓勵飛行員「盡可能自動化」,許多飛行員認為這項政策的意思是讓他們使用自動著陸系統。原因還不只是這些,這些飛行員對自動油門操作原理的瞭解也不透徹。在接受飛行訓練時,飛行教練認為自動油門的正確操作是一個討厭的事情,因此根本沒有加以注意。我們可以想像,當時那位飛行教練可憐巴巴地說:「有時候,它就會出現這樣的問題。」

韓亞航空公司的飛行員不願意進行手動飛行,因為他們擔心一旦出問題就會受到處罰。2012年,韓亞航空公司只有17%的著陸採用了自動著陸方式,但在手動著陸時,77%的飛行員直到飛機降到跑道上方300米以下的高度時才從自主駕駛儀那裡接管了飛機,進行手動控制,而此時,機器已經完成了大量工作。事故報告最後指出:「由於飛行員手動駕駛飛機的機會不多,他們的駕駛水平因此有所下降。」

如果平視顯示器發出警報,讓韓亞航空公司的飛行員瞭解到飛機能量狀態衰減的問題,那麼他們會不會有足夠的時間來解決這個問題呢?在平視顯示器的幫助下完成手動飛行,是否能防止這些飛行員的技術下降呢?

在法航447號航班的飛行途中,如果他們使用平視顯示器,是否會有助於飛行員修正飛機的飛行高度,防止發動機熄火,從而避免事故的發生呢?這是一個更具爭議性的問題。

我的目的不是評估平視顯示器的效果,也不是宣傳它的優點。毫無疑問,平視顯示器不可能解決駕駛艙自動化帶來的所有問題。比如,平視顯示器無法解決韓亞航空的飛行員不熟悉自動油門操作的問題。隨著時間的推移,人們自然會弄清楚平視顯示器增強安全性的效果是否具有統計學顯著性。

我的真實目的是要告訴大家,平視顯示器代表解決這類問題的一個新思路:儘管平視顯示器毫無疑問是「高科技」,但它更是一種創新,一種改變了人在系統中所處位置的創新。使用平視顯示器時,飛行員並不是簡單地坐在那裡監控飛行,而是積極地參與到飛行的控制之中。有時候,提高自動化程度的確是一個比較簡單的解決辦法;但有時候,更高程度的自動化也需要借助更新穎的創新技術,讓人能深入地參與進去。如果你是一名乘客,在一個多雲的天氣裡,坐在一架正在降落的飛機裡,你是否希望飛行員深入參與到飛行的控制當中呢?

平視顯示器的例子說明,在我們為航空業以及其他領域裡發生的自動化問題而絞盡腦汁時,我們不應該簡單地認為添加新的設備和軟件就可以解決這些問題,而要思考如何在促進人機協作這方面有所創新。這些創新有的被稱作「信息自動化」,把數據以新的形式提供給人類飛行員。而與之相對的「控制自動化」,則指由機器代替人類飛行員駕駛飛機。

最後再舉一例。「合成視景」(synthetic vision)技術使人們利用電腦繪製地形和機場圖像、為飛行員構建視景的發展趨勢得以繼續。在夜間或者多雲的天氣裡駕駛飛機降落時,合成視景不僅可以提供飛行航徑矢量,還可以向飛行員展示虛擬的地形地貌。對於沒有安裝平視顯示器的小型飛機(包括我自己的比奇富豪飛機)而言,在駕駛艙儀表的後面出現合成視景的畫面之後,飛行航徑矢量就可以被添加到合成地形圖上面,幫助飛行員「讓兩個小東西重疊」(也就是把飛行航徑矢量放到跑道的虛擬圖像上面)。飛行航徑矢量指向哪裡,飛機就會降落在哪裡。

除了提供交通流量信息以外,合成視景也還包含羅盤航向、障礙物警告等定量指示符號。合成視景深受飛行員的喜愛,因為有了合成視景,他們就可以在任何天氣條件下進行目視飛行了。平視公司的工程師鮑勃說:「他們學過目視飛行,現在,他們又回到了『將這個符號疊加到那個符號上,我就成功了』的模式。」有了合成視景技術,對飛行員而言每一天都晴空萬里,都是適合飛行的完美天氣。

然而,合成視景也突出體現了人們對所有信息自動化的擔心。的確,信息自動化使飛行員更深入地參與到控制鏈路中,讓他們可以直接操控飛機;而且只要飛行員願意,他就可以把信息自動化丟在一邊,也可以加強信息自動化的程度。不過,信息自動化對軟件的依賴程度仍然很高,而這些軟件是人發明創造的,同其他人類活動一樣,也會受到某些現象的影響。

合成視景在模擬地形的時候,十分依賴數據庫提供的數字,以至於產生了一些問題:模型的精確程度有多高?模型的「新鮮度」又有多高?數據庫在建模時是以過去某個時刻的情況作為原型的,機場建築、塔樓與附近的吊車,乃至設備故障都有可能不顯示出來。此外,合成視景只會顯示經過修正的理想世界,不會把亂七八糟的意外情況(例如,停在飛機跑道上的鹿或者卡車)也包含進去。當合成視景疊加到平視顯示器上時,虛擬地球的平滑輪廓看上去可能就像罩在真實環境上的團團雲霧,令人分神。不過,令人信服的圖形有可能產生很強的吸引力,讓飛行員盲目地依賴這些數據。

圖3–3 在作者的飛機裡拍攝的最後進近的合成視景顯示圖像。請注意圖中圓形的飛行航徑矢量和跑道輪廓。飛機將降落在這兩個圖標重疊的位置