เหตุใดการควบคุมการจราจรทางอากาศจึงยังต้องการความช่วยเหลือจากมนุษย์ในยุคของ AI

หลังจากปฏิบัติการตามปกติเป็นเวลาหลายชั่วโมง ผู้ควบคุมการจราจรทางอากาศจะได้รับโทรศัพท์ทางวิทยุจากเครื่องบินขนาดเล็กลำหนึ่ง ซึ่งตัวบ่งชี้ห้องนักบินไม่สามารถยืนยันได้ว่าล้อลงจอดของเครื่องบินนั้นขยายออกเพื่อลงจอด

ผู้ควบคุมจัดให้นักบินบินต่ำข้างหอคอยเพื่อให้ผู้ควบคุมสามารถตรวจสอบล้อลงจอดของเครื่องบินด้วยสายตา ทุกอย่างดูดี “ดูเหมือนว่าเกียร์ของคุณพัง” ผู้ควบคุมบอกกับนักบิน

ผู้ควบคุมเรียกร้องให้รถดับเพลิงของสนามบินเตรียมพร้อมเผื่อไว้ และเครื่องบินก็กลับมาลงจอดอย่างปลอดภัย สถานการณ์เช่นนี้เกิดขึ้นเป็นประจำ

ในระบบควบคุมการจราจรทางอากาศ ทุกอย่างต้องเป็นไปตามระดับความปลอดภัยสูงสุด แต่ไม่ใช่ทุกอย่างจะเป็นไปตามแผน

ตรงกันข้ามกับวิสัยทัศน์ในนิยายวิทยาศาสตร์ของ "นักบิน" ปัญญาประดิษฐ์ที่บินเครื่องบินอัตโนมัติในอนาคต พร้อมด้วยระบบควบคุมการจราจรทางอากาศอัตโนมัติที่จัดการเครื่องบินได้อย่างง่ายดายเหมือนกับที่เราเตอร์รับส่งข้อมูลบนอินเทอร์เน็ต

ฉันเป็นวิศวกรการบินและอวกาศที่เป็นผู้นำการศึกษาของ National Academies ซึ่งได้รับคำสั่งจากสภาคองเกรสเกี่ยวกับเจ้าหน้าที่ควบคุมการจราจรทางอากาศ

นักวิจัยกำลังทำงานอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่ทำให้องค์ประกอบของระบบควบคุมการจราจรทางอากาศเป็นไปโดยอัตโนมัติ แต่เทคโนโลยีสามารถดำเนินการได้เฉพาะฟังก์ชันที่วางแผนไว้ในระหว่างการออกแบบเท่านั้น จึงไม่สามารถปรับเปลี่ยนขั้นตอนมาตรฐานได้

ดังที่สถานการณ์ข้างต้นแสดงให้เห็น มนุษย์มีแนวโน้มที่จะยังคงเป็นองค์ประกอบสำคัญที่จำเป็นในการควบคุมการจราจรทางอากาศเป็นเวลานาน

เจ้าหน้าที่ควบคุมการจราจรทางอากาศทำอะไร

คำแนะนำพื้นฐานของ Federal Aviation Administration สำหรับความรับผิดชอบของผู้ควบคุมการจราจรทางอากาศระบุว่า "วัตถุประสงค์หลักของระบบควบคุมการจราจรทางอากาศคือเพื่อป้องกันการชนที่เกี่ยวข้องกับเครื่องบิน"

นอกจากนี้ ผู้ควบคุมการจราจรทางอากาศยังถูกตั้งข้อหาจัดให้มี “การสัญจรทางอากาศที่ปลอดภัย เป็นระเบียบเรียบร้อย และรวดเร็ว” และบริการอื่นๆ ที่สนับสนุนความปลอดภัย เช่น การช่วยเหลือนักบินให้หลีกเลี่ยงภูเขาและภูมิประเทศที่เป็นอันตรายอื่นๆ และสภาพอากาศที่เป็นอันตราย เท่าที่พวกเขาสามารถทำได้

งานควบคุมการจราจรทางอากาศแตกต่างกันไป ตัวควบคุมทาวเวอร์จะทำหน้าที่ควบคุมในพื้นที่เพื่อเคลียร์เครื่องบินขึ้นและลง เพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องบินจะอยู่ห่างจากกันอย่างปลอดภัย

พวกเขายังทำหน้าที่ควบคุมภาคพื้นดิน บังคับเครื่องบินให้แท็กซี่ และแจ้งนักบินเกี่ยวกับแผนการบินและข้อกังวลด้านความปลอดภัยที่อาจเกิดขึ้นในวันนั้นก่อนออกเดินทาง

อุปกรณ์ควบคุมทาวเวอร์ได้รับความช่วยเหลือจากจอแสดงผลบางจอ แต่ส่วนใหญ่จะมองออกไปด้านนอกหอคอยและพูดคุยกับนักบินผ่านทางวิทยุ

ที่สนามบินขนาดใหญ่ที่มีเจ้าหน้าที่ควบคุมของ FAA จอแสดงผลเฝ้าระวังบนพื้นผิวจะแสดงให้ผู้ควบคุมเห็นเครื่องบินและยานพาหนะอื่นๆ บนพื้นสนามบิน

ในทางกลับกัน ผู้ควบคุมการเข้าหาและระหว่างทางจะนั่งอยู่หน้าจอแสดงผลขนาดใหญ่ในห้องมืดและเงียบสงบ พวกเขาสื่อสารกับนักบินทางวิทยุ

การจัดแสดงจะแสดงตำแหน่งของเครื่องบินในมุมมองแผนที่พร้อมคุณสมบัติที่สำคัญของขอบเขตและเส้นทางน่านฟ้า

ศูนย์ควบคุมเส้นทาง 21 แห่งในสหรัฐอเมริกาจัดการการจราจรที่อยู่ระหว่างและเหนือสนามบิน และโดยทั่วไปจะบินด้วยความเร็วและระดับความสูงที่สูงกว่า

ผู้ควบคุมที่ศูนย์ควบคุมการเข้าใกล้จะเปลี่ยนเครื่องบินที่ออกจากการควบคุมในพื้นที่หลังจากบินขึ้นและเข้าสู่น่านฟ้าระหว่างเส้นทาง

ในทำนองเดียวกัน พวกเขานำเครื่องบินที่มาถึงจากน่านฟ้าระหว่างทาง จัดแนวให้ตรงกับวิธีการลงจอด และส่งมอบให้กับผู้ควบคุมหอคอย คอนโทรลเลอร์ที่แต่ละจอแสดงผลจะจัดการการรับส่งข้อมูลทั้งหมดภายในเซกเตอร์

ส่วนต่างๆ อาจมีขนาดแตกต่างกันไปตั้งแต่ไม่กี่ลูกบาศก์ไมล์ โดยมุ่งเน้นไปที่การจัดลำดับเครื่องบินลงจอดที่สนามบินที่มีผู้คนพลุกพล่าน ไปจนถึงส่วนเส้นทางที่ทอดยาวกว่า 30,000 ลูกบาศก์ไมล์ (125,045 ลูกบาศก์กิโลเมตร) ที่ไหนและเมื่อมีเครื่องบินบินน้อย

หากเซกเตอร์ยุ่ง ตัวควบคุมตัวที่สองและสามอาจช่วยเหลือ หรือเซกเตอร์อาจถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน โดยมีทีมจอแสดงผลและคอนโทรลเลอร์อีกทีมจัดการส่วนที่สอง

เทคโนโลยีสามารถช่วยได้อย่างไร

เจ้าหน้าที่ควบคุมการจราจรทางอากาศมีงานเครียดและอาจมีอาการเหนื่อยล้าและมีข้อมูลมากเกินไป

ความกังวลของสาธารณชนเกี่ยวกับจำนวนการโทรติดต่อที่เพิ่มมากขึ้น ได้ให้ความสำคัญกับเทคโนโลยีที่ล้าสมัยและการขาดแคลนบุคลากร ซึ่งทำให้ผู้ควบคุมการจราจรทางอากาศต้องทำงานล่วงเวลาตามคำสั่ง

เทคโนโลยีใหม่สามารถช่วยบรรเทาปัญหาเหล่านั้นได้ ระบบควบคุมการจราจรทางอากาศได้นำเทคโนโลยีใหม่ๆ มาใช้ในหลายรูปแบบ

โครงการริเริ่มระบบการขนส่งทางอากาศ NextGen ของ FAA ช่วยให้ผู้ควบคุมได้รับข้อมูลที่แม่นยำยิ่งขึ้น

จอแสดงผลของผู้ควบคุมเดิมแสดงเฉพาะการติดตามเรดาร์เท่านั้น ตอนนี้พวกเขาสามารถใช้ประโยชน์จากข้อมูลทั้งหมดที่ทราบเกี่ยวกับแต่ละเที่ยวบินภายในระบบปรับปรุงระบบอัตโนมัติระหว่างเส้นทางให้ทันสมัย

ระบบนี้รวมเรดาร์ รายงานตำแหน่งอัตโนมัติจากเครื่องบินผ่านการออกอากาศการตรวจตราแบบพึ่งพาอัตโนมัติ รายงานสภาพอากาศ แผนการบิน และประวัติการบิน

ระบบช่วยแจ้งเตือนผู้ควบคุมถึงข้อขัดแย้งที่อาจเกิดขึ้นระหว่างเครื่องบินหรือเครื่องบินที่อยู่ใกล้กับพื้นที่สูงหรือโครงสร้างมากเกินไป และให้คำแนะนำแก่ผู้ควบคุมเพื่อจัดลำดับเครื่องบินให้อยู่ในกระแสการจราจรที่ราบรื่น

ในการให้การเป็นพยานต่อวุฒิสภาสหรัฐอเมริกาเมื่อวันที่ 9 พฤศจิกายน 2023 เกี่ยวกับความปลอดภัยของสนามบิน ทิโมธี อาเรล ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายปฏิบัติการของ FAA กล่าวว่าฝ่ายบริหารกำลังพัฒนาหรือปรับปรุงระบบควบคุมการจราจรทางอากาศหลายระบบ

นักวิจัยใช้แมชชีนเลิร์นนิงเพื่อวิเคราะห์และคาดการณ์แง่มุมต่างๆ ของการจราจรทางอากาศและการควบคุมการจราจรทางอากาศ รวมถึงการไหลของการจราจรทางอากาศระหว่างเมืองและพฤติกรรมของผู้ควบคุมการจราจรทางอากาศ

เทคโนโลยีสามารถทำให้เรื่องยุ่งยากได้อย่างไร

เทคโนโลยีใหม่ยังสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมากต่อการควบคุมการจราจรทางอากาศในรูปแบบของเครื่องบินประเภทใหม่

ตัวอย่างเช่น กฎระเบียบในปัจจุบันส่วนใหญ่จำกัดให้เครื่องบินไร้คนขับบินได้ต่ำกว่า 122 เมตรเหนือพื้นดินและอยู่ห่างจากสนามบิน

โดรนเหล่านี้เป็นโดรนที่ใช้โดยหน่วยฉุกเฉิน องค์กรข่าว นักสำรวจ บริการจัดส่ง และผู้ที่ชื่นชอบงานอดิเรก

อย่างไรก็ตาม บริษัทเครื่องบินไร้คนขับเกิดใหม่บางแห่งกำลังเสนอให้บินในน่านฟ้าที่มีการควบคุม บางคนวางแผนที่จะให้เครื่องบินของตนบินในเส้นทางบินปกติและโต้ตอบตามปกติกับผู้ควบคุมการจราจรทางอากาศผ่านวิทยุเสียง

ซึ่งรวมถึง Trusted Robotics และ Xwing ซึ่งทำงานแยกกันเพื่อทำให้ Cessna Caravan ซึ่งเป็นเครื่องบินบรรทุกสินค้าขนาดเล็กเป็นแบบอัตโนมัติ

ส่วนธุรกิจอื่นๆ กำลังกำหนดเป้าหมายโมเดลธุรกิจใหม่ๆ เช่น การเคลื่อนย้ายทางอากาศขั้นสูง แนวคิดของเครื่องบินไฟฟ้าขนาดเล็กที่ทำงานอัตโนมัติขั้นสูง เช่น แท็กซี่อากาศไฟฟ้า เป็นต้น

สิ่งเหล่านี้จะต้องมีเส้นทางและขั้นตอนในการจัดการการจราจรทางอากาศที่แตกต่างกันอย่างมาก

คาดหวังที่ไม่คาดคิด

กิจวัตรของผู้ควบคุมการจราจรทางอากาศอาจถูกขัดขวางโดยเครื่องบินที่ต้องมีการดูแลเป็นพิเศษ อาจมีตั้งแต่เหตุฉุกเฉินไปจนถึงการจัดการเที่ยวบินทางการแพทย์หรือแอร์ฟอร์ซวันตามลำดับความสำคัญ

ผู้ควบคุมจะได้รับความรับผิดชอบและความยืดหยุ่นในการปรับวิธีจัดการน่านฟ้าของตน ข้อกำหนดสำหรับแนวหน้าของการควบคุมการจราจรทางอากาศไม่ตรงกับความสามารถของ AI

ผู้คนคาดหวังว่าการจราจรทางอากาศจะยังคงเป็นระบบเทคโนโลยีขั้นสูงที่ซับซ้อนและปลอดภัยที่สุดเท่าที่เคยมีมา

บรรลุมาตรฐานนี้โดยการยึดมั่นในขั้นตอนต่างๆ เมื่อใช้งานได้จริง ซึ่งเป็นสิ่งที่ AI สามารถทำได้ และโดยการปรับตัวและใช้วิจารณญาณที่ดีทุกครั้งที่มีเหตุการณ์ที่ไม่ได้วางแผนไว้เกิดขึ้นหรือมีการดำเนินการใหม่ ซึ่งเป็นจุดอ่อนที่โดดเด่นของ AI ในปัจจุบัน

แท้จริงแล้ว มันเป็นช่วงที่สภาวะเลวร้ายที่สุด เมื่อผู้ควบคุมทราบวิธีจัดการกับเครื่องบินที่มีปัญหาร้ายแรง วิกฤตการณ์ที่สนามบิน หรือการปิดน่านฟ้าเป็นวงกว้างเนื่องจากปัญหาด้านความปลอดภัยหรือความล้มเหลวของโครงสร้างพื้นฐาน การมีส่วนร่วมของผู้ควบคุมในด้านความปลอดภัยนั้นยิ่งใหญ่ที่สุด

นอกจากนี้ผู้ควบคุมจะไม่บินเครื่องบิน พวกเขาสื่อสารและมีปฏิสัมพันธ์กับผู้อื่นเพื่อนำทางเครื่องบิน ดังนั้นความรับผิดชอบขั้นพื้นฐานของพวกเขาคือการเป็นส่วนหนึ่งของทีม ซึ่งเป็นจุดอ่อนที่โดดเด่นอีกประการหนึ่งของ AI

ในฐานะวิศวกรและนักออกแบบ ฉันตื่นเต้นมากที่สุดเกี่ยวกับศักยภาพของ AI ในการวิเคราะห์บันทึกข้อมูลขนาดใหญ่ของการดำเนินการจราจรทางอากาศในอดีตเพื่อแสวงหา

เช่น เส้นทางการบินที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ในฐานะนักบิน ฉันดีใจที่ได้ยินเสียงสงบของผู้ควบคุมทางวิทยุ ช่วยให้ฉันลงจอดได้อย่างรวดเร็วและปลอดภัยหากมีปัญหา

คำแนะนำของบรรณาธิการ:

• AI deepfakes เปิดตัวทางการเมืองด้วย Biden robocall
• ความเป็นส่วนตัวของข้อมูล เช่น การเลี้ยงดูบุตร เป็นความพยายามร่วมกัน
• ความอยู่รอดของ ChatGPT เป็นเดิมพันในคดีของ New York Times
• ChatGPT และ AI ภาษาอื่นๆ ก็ไร้เหตุผลพอๆ กับเรา

หมายเหตุบรรณาธิการ: บทความนี้เขียนโดย Amy Pritchett ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมการบินและอวกาศ รัฐเพนน์สเตต และเผยแพร่ซ้ำจาก The Conversation ภายใต้ใบอนุญาต Creative Commons อ่านบทความต้นฉบับ