Perché il controllo del traffico aereo ha ancora bisogno del tocco umano nell’era dell’intelligenza artificiale

Dopo ore di operazioni di routine, un controllore del traffico aereo riceve una chiamata radio da un piccolo aereo i cui indicatori nella cabina di pilotaggio non possono confermare che il carrello di atterraggio dell'aereo sia esteso per l'atterraggio.

Il controllore fa in modo che il pilota voli basso vicino alla torre in modo che possa controllare visivamente il carrello di atterraggio dell'aereo. Sembra tutto a posto. "Sembra che la tua attrezzatura sia scarica", dice il controllore al pilota.

Il controllore chiede che i camion dei pompieri dell'aeroporto siano pronti per ogni evenienza e l'aereo torna indietro per atterrare in sicurezza. Scenari come questo si verificano regolarmente.

Nel sistema di controllo del traffico aereo tutto deve soddisfare i massimi livelli di sicurezza, ma non tutto va secondo i piani.

Confrontate questo con la visione ancora fantascientifica dei futuri “piloti” di intelligenza artificiale che volano su aerei autonomi, completi di un sistema di controllo del traffico aereo autonomo che gestisce gli aerei con la stessa facilità dei router che trasportano pacchetti di dati su Internet.

Sono un ingegnere aerospaziale che ha condotto uno studio delle Accademie nazionali ordinato dal Congresso sul personale dei controllori del traffico aereo.

I ricercatori lavorano continuamente su nuove tecnologie che automatizzano gli elementi del sistema di controllo del traffico aereo, ma la tecnologia può eseguire solo le funzioni previste durante la sua progettazione e quindi non può modificare le procedure standard.

Come illustra lo scenario sopra riportato, è probabile che gli esseri umani rimangano una componente centrale necessaria del controllo del traffico aereo per molto tempo a venire.

Cosa fanno i controllori del traffico aereo

Le linee guida fondamentali della Federal Aviation Administration sulla responsabilità dei controllori del traffico aereo affermano: "Lo scopo principale del sistema di controllo del traffico aereo è prevenire una collisione che coinvolga aeromobili".

I controllori del traffico aereo hanno anche il compito di fornire “un flusso di traffico aereo sicuro, ordinato e rapido” e altri servizi a sostegno della sicurezza, come aiutare i piloti a evitare le montagne e altri terreni pericolosi e condizioni meteorologiche pericolose, nella misura in cui possono.

Il lavoro dei controllori del traffico aereo varia. I controllori della torre forniscono il controllo locale che autorizza gli aerei a decollare e atterrare, assicurandosi che siano distanziati in modo sicuro.

Forniscono inoltre il controllo a terra, indirizzando gli aerei al rullaggio e avvisando i piloti dei piani di volo e dei potenziali problemi di sicurezza il giorno prima del volo.

I controllori delle torri sono aiutati da alcuni display, ma per lo più guardano fuori dalle torri e parlano con i piloti via radio.

Negli aeroporti più grandi gestiti da controllori della FAA, i display di sorveglianza di superficie mostrano ai controllori l'aereo e gli altri veicoli a terra sull'aerodromo.

I controllori di avvicinamento e di percorso, invece, siedono davanti a grandi display in stanze buie e silenziose. Comunicano con i piloti via radio.

I loro display mostrano le posizioni degli aerei su una mappa con le caratteristiche principali dei confini e delle rotte dello spazio aereo.

I 21 centri di controllo di rotta negli Stati Uniti gestiscono il traffico tra e sopra gli aeroporti e quindi in genere volano a velocità e altitudini più elevate.

I controllori presso le strutture di controllo di avvicinamento effettuano la transizione dell'aeromobile in partenza dal controllo locale dopo il decollo verso lo spazio aereo in rotta.

Allo stesso modo prendono gli aerei in arrivo dallo spazio aereo in rotta, li allineano con l'avvicinamento all'atterraggio e li consegnano ai controllori della torre. Un controller su ciascun display gestisce tutto il traffico all'interno di un settore.

I settori possono variare in dimensioni da poche miglia cubiche, focalizzati sulla sequenza degli aerei che atterrano in un aeroporto trafficato, a settori lungo il percorso che si estendono per più di 30.000 miglia cubiche (125.045 km cubi) dove e quando ci sono pochi aerei in volo.

Se un settore è occupato, un secondo e anche un terzo controller potrebbero assistere, oppure il settore potrebbe essere diviso in due, con un altro team di display e controller che gestisce il secondo.

Come la tecnologia può aiutare

I controllori del traffico aereo svolgono un lavoro stressante e sono soggetti a stanchezza e sovraccarico di informazioni.

La preoccupazione dell’opinione pubblica per un numero crescente di chiamate ravvicinate ha messo in luce l’invecchiamento della tecnologia e la carenza di personale che ha portato i controllori del traffico aereo a fare straordinari obbligatori.

Le nuove tecnologie possono aiutare ad alleviare questi problemi. Il sistema di controllo del traffico aereo sta incorporando nuove tecnologie in diversi modi.

L'iniziativa NextGen della FAA per il sistema di trasporto aereo sta fornendo ai controllori informazioni sempre più accurate.

I display dei controllori originariamente mostravano solo il tracciamento radar. Ora possono attingere a tutti i dati noti su ciascun volo all’interno del sistema di modernizzazione dell’automazione di rotta.

Questo sistema integra radar, rapporti automatici sulla posizione degli aerei tramite trasmissione automatica di sorveglianza dipendente, bollettini meteorologici, piani di volo e cronologie di volo.

I sistemi aiutano ad avvisare i controllori di potenziali conflitti tra aerei, o aerei che sono troppo vicini ad altezze o strutture, e forniscono suggerimenti ai controllori per sequenziare gli aerei in flussi di traffico fluidi.

Nella testimonianza davanti al Senato degli Stati Uniti del 9 novembre 2023, sulla sicurezza aeroportuale, il direttore operativo della FAA Timothy Arel ha affermato che l'amministrazione sta sviluppando o migliorando diversi sistemi di controllo del traffico aereo.

I ricercatori stanno utilizzando l’apprendimento automatico per analizzare e prevedere aspetti del traffico aereo e del controllo del traffico aereo, compreso il flusso del traffico aereo tra le città e il comportamento dei controllori del traffico aereo.

Come la tecnologia può complicare le cose

Le nuove tecnologie possono anche causare profondi cambiamenti nel controllo del traffico aereo sotto forma di nuovi tipi di aeromobili.

Ad esempio, le normative attuali limitano per lo più gli aerei senza equipaggio a volare a meno di 400 piedi (122 metri) dal suolo e lontano dagli aeroporti.

Si tratta di droni utilizzati dai primi soccorritori, testate giornalistiche, geometri, servizi di consegna e hobbisti.

Tuttavia, alcune compagnie aeree emergenti senza equipaggio stanno proponendo di volare nello spazio aereo controllato. Alcuni prevedono che i loro aerei volino su rotte regolari e interagiscano normalmente con i controllori del traffico aereo tramite radio vocale.

Questi includono Reliable Robotics e Xwing, che stanno lavorando separatamente per automatizzare il Cessna Caravan, un piccolo aereo cargo.

Altri puntano a nuovi modelli di business, come la mobilità aerea avanzata, il concetto di piccoli aerei elettrici altamente automatizzati – ad esempio gli aerotaxi elettrici.

Ciò richiederebbe percorsi e procedure radicalmente diversi per la gestione del traffico aereo.

Aspettare l'inaspettato

La routine di un controllore del traffico aereo può essere interrotta da un aereo che richiede una gestione speciale. Ciò potrebbe variare da un’emergenza alla gestione prioritaria dei voli sanitari o dell’Air Force One.

Ai controllori viene data la responsabilità e la flessibilità di adattare il modo in cui gestiscono il proprio spazio aereo. I requisiti per la prima linea del controllo del traffico aereo non corrispondono alle capacità dell’intelligenza artificiale.

Le persone si aspettano che il traffico aereo continui a essere il sistema complesso e ad alta tecnologia più sicuro di sempre.

Raggiunge questo standard aderendo alle procedure quando possibile, cosa che l’intelligenza artificiale può fare, e adattando ed esercitando il buon senso ogni volta che si verifica qualcosa di non pianificato o viene implementata una nuova operazione – una notevole debolezza dell’intelligenza artificiale di oggi.

In effetti, è quando le condizioni sono peggiori – quando i controllori capiscono come gestire aerei con gravi problemi, crisi aeroportuali o chiusure diffuse dello spazio aereo a causa di problemi di sicurezza o guasti alle infrastrutture – che il contributo dei controllori alla sicurezza è maggiore.

Inoltre, i controllori non fanno volare l'aereo. Comunicano e interagiscono con gli altri per guidare l’aereo, quindi la loro responsabilità è fondamentalmente quella di far parte di una squadra – un’altra notevole debolezza dell’intelligenza artificiale.

In qualità di ingegnere e progettista, sono molto entusiasta del potenziale dell'intelligenza artificiale per analizzare i record di big data delle passate operazioni di traffico aereo da perseguire.

Ad esempio, rotte di volo più efficienti. Tuttavia, come pilota, sono felice di sentire la voce calma del controllore alla radio, che mi aiuta ad atterrare velocemente e in sicurezza nel caso in cui dovessi avere un problema.

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Nota dell'editore: questo articolo è stato scritto da Amy Pritchett, professoressa di ingegneria aerospaziale, Penn State, e ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.