AI の時代でも航空管制に人間の手が必要な理由

数時間にわたる日常業務の後、航空管制官は、コックピットのインジケーターでは着陸のために着陸装置が伸びていることを確認できない小型航空機から無線電話を受けました。

管制官はパイロットがタワーのそばを低空飛行できるように手配し、管制官が飛行機の着陸装置を視覚的に確認できるようにします。 すべてがうまく見えます。 「ギアが下がっているようです」と管制官がパイロットに告げます。

管制官は万が一に備えて空港の消防車に準備を整えるよう呼びかけ、航空機は旋回して安全に着陸した。 このようなシナリオは定期的に発生します。

航空交通管制システムでは、すべてが最高レベルの安全性を満たしている必要がありますが、すべてが計画どおりに進むわけではありません。

これを、ルーターがインターネット上のデータ パケットを往復するのと同じくらい簡単に航空機を操作する自律型航空交通管制システムを備えた、将来の人工知能「パイロット」が自律型航空機を操縦するというまだ SF のビジョンと比較してください。

私は航空宇宙技術者で、航空管制官の人員配置について議会から命じられた全米アカデミーの調査を主導しました。

研究者たちは、航空交通管制システムの要素を自動化する新しい技術の開発に継続的に取り組んでいますが、この技術は設計時に計画された機能のみを実行できるため、標準手順を変更することはできません。

上記のシナリオが示すように、人間は今後も長い間、航空交通管制において必要な中心的要素であり続ける可能性があります。

航空管制官の仕事

航空管制官の責任に関する連邦航空局の基本的なガイダンスには、「航空管制システムの主な目的は、航空機が関与する衝突を防止することである」と記載されています。

航空管制官はまた、「安全で秩序ある迅速な航空交通の流れ」を提供する責任も負っており、パイロットが山やその他の危険な地形や危険な天候を可能な限り回避するのを支援するなど、安全をサポートするその他のサービスも提供します。

航空管制官の仕事はさまざまです。 タワーコントローラーは、航空機の離陸と着陸を許可するローカル制御を提供し、航空機の安全な間隔を確保します。

また、地上管制も行い、航空機をタキシングに誘導し、飛行前にその日の飛行計画と潜在的な安全上の懸念をパイロットに通知します。

管制塔の管制官は一部のディスプレイによって補助されていますが、主に塔から外を眺め、無線でパイロットと会話します。

FAA の管制官が配置されている大規模な空港では、地上監視ディスプレイに飛行場の地上の航空機やその他の車両が管制官に表示されます。

一方、接近管制官や飛行中の管制官は、暗くて静かな部屋で大型ディスプレイの前に座ります。 彼らは無線でパイロットと通信します。

ディスプレイには、空域の境界とルートの主要な特徴を含む地図ビュー上の航空機の位置が表示されます。

米国内の 21 か所の飛行管制センターは、空港間および空港上空の交通を管理しており、通常はより高速かつ高度で飛行します。

進入管制施設の管制官は、出発する航空機を離陸後、現地管制から途中空域に移行させます。

同様に、到着した航空機を飛行中の空域から受け取り、着陸進入路に並べて管制官に引き渡します。 各ディスプレイのコントローラーがセクター内のすべてのトラフィックを管理します。

セクターのサイズは、混雑した空港に着陸する航空機の順序付けに重点を置いた数立方マイルから、飛行する航空機がほとんどない場合に 30,000 立方マイル (125,045 立方 km) を超える途中セクターまでさまざまです。

セクターがビジーになった場合、2 番目、さらには 3 番目のコントローラーが支援するか、セクターが 2 つに分割され、別のディスプレイとコントローラーのチームが 2 番目を管理することがあります。

テクノロジーがどのように役立つのか

航空管制官はストレスの多い仕事であり、疲労や情報過多にさらされがちです。

ヒヤリハットの増加に対する国民の懸念により、航空管制官の義務的な残業につながっている技術の老朽化と人員不足に注目が集まっている。

新しいテクノロジーは、これらの問題を軽減するのに役立ちます。 航空管制システムには、さまざまな方法で新しいテクノロジーが組み込まれています。

FAA の次世代航空輸送システム構想は、より多くの、より正確な情報を管制官に提供しています。

管制官のディスプレイには当初、レーダー追跡のみが表示されていました。 彼らは現在、飛行中の自動化最新化システム内の各フライトについて既知のすべてのデータを利用できるようになりました。

このシステムは、レーダー、自動従属監視放送による航空機からの自動位置報告、天気予報、飛行計画、飛行履歴を統合します。

システムは、航空機間、または高地や構造物に近すぎる航空機間の潜在的な衝突を管制官に警告するのに役立ち、航空機をスムーズな交通の流れに導くための提案を管制官に提供します。

2023年11月9日の空港の安全性に関する米上院での証言で、FAAのティモシー・アレル最高執行責任者は、政権がいくつかの航空交通管制システムを開発または改善していると述べた。

研究者は機械学習を使用して、都市間の航空交通の流れや管制官の行動など、航空交通と航空管制の側面を分析および予測しています。

テクノロジーが問題をどのように複雑にするか

新しい技術は、新しいタイプの航空機の形で航空交通管制に大きな変化を引き起こす可能性もあります。

たとえば、現在の規制では主に、無人航空機が地上 400 フィート (122 メートル) 未満で空港から離れた場所を飛行することが制限されています。

これらは、初期対応者、報道機関、測量士、配送サービス、愛好家によって使用されるドローンです。

しかし、新興の無人航空機会社の中には管制空域での飛行を提案しているところもある。 一部の航空機は通常の飛行ルートを飛行し、音声無線を介して航空管制官と通常どおり通信することを計画しています。

これらには、小型貨物飛行機であるセスナ キャラバンの自動化に個別に取り組んでいる Reliable Robotics と Xwing が含まれます。

高度なエアモビリティ、高度に自動化された小型電動航空機のコンセプト、たとえば電動エアタクシーなど、新しいビジネスモデルをターゲットにしている企業もいます。

これらには、航空交通を処理するための大幅に異なるルートと手順が必要になります。

予想外を期待する

航空管制官の日常業務は、特別な取り扱いが必要な航空機によって中断される可能性があります。 これは、緊急事態から医療便やエア フォース ワンの優先対応まで多岐にわたります。

管制官には、空域の管理方法を適応させる責任と柔軟性が与えられています。 航空交通管制の最前線に求められる要件は、AI の能力とあまり一致しません。

人々は、航空交通がこれまでで最も安全な複雑なハイテク システムであり続けることを期待しています。

この基準は、AI が実行できる実際的な手順に従うこと、また、計画外のことが発生したり新しい操作が実行されるたびに適応して適切な判断を下すことによってこの基準を達成します。これは今日の AI の顕著な弱点です。

実際、管制官の安全への貢献が最も大きくなるのは、状況が最悪のとき、つまり重大な問題を抱えた航空機、空港の危機、あるいは安全上の懸念やインフラの故障による広範な空域閉鎖に管制官が対処方法を見つけ出したときです。

また、管制官は航空機を操縦しません。 彼らは航空機を誘導するために他の人とコミュニケーションし、対話するため、彼らの責任は基本的にチームの一員として機能することですが、これが AI のもう 1 つの注目すべき弱点です。

エンジニア兼デザイナーとして、私が最も興奮しているのは、AI が過去の航空交通業務のビッグデータ記録を分析して追求できる可能性です。

たとえば、より効率的な飛行ルート。 しかし、パイロットとして、管制官の穏やかな声を無線で聞くことができ、問題が発生した場合に迅速かつ安全に着陸できるのは嬉しいことです。

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編集者注:この記事は、ペンシルベニア州立航空宇宙工学教授のエイミー プリチェットによって書かれ、クリエイティブ コモンズ ライセンスに基づいて The Conversation から再公開されました。 元の記事を読んでください。