民机领域的人工智能

我们先来看看人工智能在民机领域的起源和使用情况。

人工智能在飞机上的使用，通俗来说，就是机械在没有人的操纵下控制飞行器的统称；从专业角度来说，是指飞行机载系统在飞机上操纵飞机设备或者飞行控制系统来飞行，自主计算控制操纵飞机。目前，在民航客机上最常用的人工智能电脑就是自动驾驶仪。它和自动油门、仪表显示系统、飞行管理计算机系统配合在一起，大大减轻了飞行员的工作负荷，并将其从一名驾驶员变成了一名电脑的监控人员。

飞机自动驾驶仪的发展是和飞机的发展紧密相关的。

在1903年莱特兄弟成功试飞了第一架载人飞机之后，美国的斯佩里和寇缔斯在1917年对一架双翼机进行了改造，并在某军事基地进行了第一次试飞。由于飞机没有自动驾驶仪，仅处于自由滑行状态，飞机最终坠毁。通过不断的研究，斯佩里和寇缔又发明了第一台平衡陀螺仪。平衡陀螺仪根据旋转中的物体具有稳定性的原理，通过拉杆来控制飞行器的各个舵面，从而实现了飞机直线飞行的目标。这是最早的飞机自动驾驶仪的雏形。

自动驾驶仪是按一定技术要求自动控制飞行器的装置。它的发明大大减轻了飞行员的负担，使飞机自动地按一定的姿态、航向、高度和马赫数飞行。随着科学的不断发展，自动驾驶仪在飞行中扮演着越来越重要的角色。

20世纪50年代，通过在自动驾驶仪中引入角速率信号的方法制成阻尼器或增稳系统，提高了飞机的稳定性，自动驾驶仪发展成为飞行自动控制系统。20世纪50年代后期，又出现了自适应自动驾驶仪，能随飞行器特性的变化而改变自身的结构和参数。20世纪60年代末，数字式自动驾驶仪在阿波罗飞船上得到了应用，然后迅速在民用客机上大显身手。

20世纪70年代，随着信息革命的发展，电子计算机被应用到飞机上，飞机有了自己的电子“大脑”，并首先使用飞行控制计算机控制其平飞、转弯、上升、下降等飞行状态。考虑到飞机在做转弯和升降运动时，其推力必须相应地发生变化，为了顺利地完成这些动作，有必要同时控制发动机的推力。于是，后期的民用客机又加装了管理推力的推力控制计算机。飞机的自动驾驶仪和自动油门关联，让飞机可以真正地“自动”飞行了。

自动飞行比人“飞”得好

飞机由于有了自行控制飞行姿态和推力的能力，初步实现了自动任意飞行的目标。但是，它只限于保持在飞行员设定的路线上飞行，并不能与机上的仪表系统全部联系起来，对外界的变化及时作出反应。为了使飞机真正实现自动控制飞行，我们就需要统一管理飞机的姿态和推力，并且与其他仪表系统进行大联合。于是，飞机设计人员在飞机上又装上了一台能力更强的计算机，全面管理和协调飞行。这台统管全局的计算机被称为飞行管理计算机，是飞机的核心中枢。在其数据库内存储着各座机场和各条航路的数据，能提供更准确的指引和计算，让飞行员更好、更安全地飞行。

现代自动驾驶仪被广泛应用于飞机上，机载计算机能够设定最佳飞行路线，并对油门和各控制翼面发出指令。各种先进的显示屏幕取代了种类繁多的仪表盘，直观地显示出沿途检验点和飞机航向等信息。

现代自动驾驶仪的趋势是向数字化和智能化方向发展。随着民航客机变得越来越先进，以自动驾驶仪为主的自动飞行系统已经可替代人驾驶飞机执行巡航、下降、自动降落等涵盖飞行99%的任务。随着科技的发展，在通用航空、军事航空等领域，大量的无人机也在天空中翱翔。但是，从目前来看，使用机载电脑替代经过专业训练的飞行员进行载人飞行，还仅仅是我们的一个美梦。

自动驾驶仪是模仿驾驶员的动作驾驶飞机的，它由敏感元件、计算机和伺服机构组成。当某种干扰使飞机偏离原有姿态时，敏感元件（如平衡陀螺仪）检测出姿态的变化，计算机算出需要的修正舵偏量，伺服机构（或称舵机）将舵面操纵到所需位置。自动驾驶仪与飞机组成反馈回路，保证飞机稳定飞行。所有飞行员都认同，自动驾驶仪下的飞行，比人“飞”得好。

飞机的导航系统有了人工智能和云端数据，飞机将能自我导航、自我计算，甚至进行保养与维护。现代飞机上装有很多传感器，在航行过程中不停地产生大量数据，飞行管理计算机会帮助飞行员在飞行过程中判断故障，并提供指引，保障旅客安全。所有飞行员也认为，人工智能的飞行电脑，比人更“聪明”。

不可能完全替代飞行员

驾驶员只要选定航路的起点和终点，将命令输入这台计算机，它就可以代替驾驶员操纵飞机起飞、爬升、巡航、下降直到降落在目的地机场。这套系统还可以在飞行全过程中及时发出指令，使飞机按照最佳的飞行状态、最合理的推力、最经济的油耗飞完全程，从而实现全程自动化飞行的目标。听起来，由这套计算机系统控制的飞机能让飞行员飞得更轻松。那么，是不是以后飞行就不需要驾驶员了？

至少从目前看，答案是否定的。近几十年之内，全球最大的几家飞机制造商都没有用电脑取代飞行员进行载人飞行的科研计划。虽然人工智能已经取得了飞跃式的发展，但目前用机器取代人类进行飞行还是有些不切实际的。

对于现在的民航客机来说，在操纵方面，飞行计算机里的自动驾驶仪不能完成地面滑行、地面起飞这样的任务，自动落地也面临着诸多限制。在通信方面，电脑不可能替代飞行员和管制员进行交流，并服从其指挥；在复杂的天气条件下，电脑也不能代替飞行员作出判断，并安全落地；在遇到突发情况时，更是无数次飞行员的经验和判断挽救了飞机。凡此种种，都不是简单的一个人工智能就能替代的。

飞行过程千变万化。即使将来计算机能替代飞行员飞行，也需要地面人员的控制，因为电脑还不具备人类的灵活反应能力；即使将来飞机完全实现自动化，也需要飞行员监视其工作，防止短路或出错。一旦出错，飞行员要立刻接管飞机，保证飞行安全。这是人类在飞行安全中最重要的作用。

《奇点临近》作者雷·库兹韦尔预言，“到2029年，机器将达到人类的智能水平；到2045年，人与机器将深度融合”。也许，再过50年或100年，我们能乘坐电脑驾驶的飞机“朝发夕至”。但就现在的客机而言，几乎所有人都不放心将自己的生命交给冷冰冰的“机器”，开飞机不像下棋那么简单。

下一次，你抬起头看见城市上空掠过的飞机，它可能正是一架被人工智能优化过的现代飞机，而里面的飞行员孤独地喝着咖啡，无所事事。