為什麼人工智慧時代空中交通管制仍然需要人性化

經過幾個小時的例行操作後，空中交通管制員接到一架小型飛機的無線電呼叫，該飛機的駕駛艙指示器無法確認飛機的起落架是否已展開以便降落。

管制員安排飛行員在塔台附近低空飛行，以便管制員目視檢查飛機的起落架。 一切看起來都很好。 「看起來你的起落架已經放下了，」管制員告訴飛行員。

管制員要求機場消防車做好準備以防萬一，飛機安全返回降落。 這樣的場景經常上演。

在空中交通管制系統中，一切都必須滿足最高安全水平，但並非一切都按計劃進行。

與此形成鮮明對比的是，未來人工智慧「飛行員」駕駛自主飛機仍然是科幻小說中的願景，配備自主空中交通管制系統，可以像路由器在互聯網上傳輸資料包一樣輕鬆地處理飛機。

我是一名航空工程師，根據國會的要求，我領導了一項美國國家科學院關於空中交通管制人員配置的研究。

研究人員正在不斷研究使空中交通管制系統元件自動化的新技術，但技術只能執行設計期間計劃的功能，因此無法修改標準程序。

如上述情況所示，在未來很長一段時間內，人類可能仍然是空中交通管制的必要核心組成部分。

空中交通管制員做什麼

美國聯邦航空管理局關於空中交通管制員責任的基本指南規定：“空中交通管制系統的主要目的是防止飛機發生碰撞。”

空中交通管制員還負責提供「安全、有序和快速的空中交通」以及其他支援安全的服務，例如幫助飛行員盡可能避開山區和其他危險地形和惡劣天氣。

空中交通管制員的工作各不相同。 塔台控制器提供本地控制，讓飛機起飛和降落，確保它們安全地間隔開。

他們還提供地面控制，引導飛機滑行，並在飛行前一天通知飛行員飛行計劃和潛在的安全問題。

塔台管制員在一些顯示器的幫助下，但大多從塔台向外看，並透過無線電與飛行員交談。

在由美國聯邦航空局管制員配備的較大機場，地面監視顯示器向管制員顯示機場地面上的飛機和其他車輛。

另一方面，進場和途中控制器則位於黑暗安靜的房間中的大型顯示器前。 他們透過無線電與飛行員溝通。

他們的顯示器在地圖視圖上顯示飛機的位置以及空域邊界和路線的主要特徵。

美國的 21 個航路管制中心負責管理機場之間和機場上方的交通，因此通常會以更高的速度和高度飛行。

進場控制設施的管制員在起飛後將離場飛機從本地控制轉移到航路空域。

他們同樣從航路空域接收抵達的飛機，將其與著陸進場對齊，然後將其交給塔台管制員。 每個顯示器上的控制器管理一個磁區內的所有流量。

扇區的大小各不相同，從幾立方英里（重點關注飛機在繁忙機場著陸的順序）到跨越超過 30,000 立方英里（125,045 立方公里）的航路扇區（在飛機很少飛行的情況下）。

如果某個磁區繁忙，第二個甚至第三個控制器可能會提供協助，或者該磁區可能會分成兩個，由另一個顯示器和控制器團隊管理第二個。

科技如何提供幫助

空中交通管制員的工作壓力很大，容易疲勞和資訊超載。

公眾對越來越多的千鈞一髮的擔憂使人們關注技術老化和人員短缺，導致空中交通管制員強制加班。

新技術可以幫助緩解這些問題。 空中交通管制系統正在以多種方式融入新技術。

美國聯邦航空局的下一代航空運輸系統計劃正在為管制員提供更多、更準確的資訊。

管制員的顯示器最初只顯示雷達追蹤。 他們現在可以利用途中自動化現代化系統中有關每個航班的所有已知數據。

該系統整合了雷達、透過自動相關監視廣播從飛機發出的自動位置報告、天氣報告、飛行計劃和飛行歷史。

系統有助於向管制員發出飛機之間或距離高地或建築物太近的飛機之間潛在衝突的警報，並向管制員提供建議，以將飛機排序為平穩的交通流。

2023 年11 月9 日，美國聯邦航空局(FAA) 首席營運官蒂莫西·阿雷爾(Timothy Arel) 在向美國參議院就機場安全問題作證時表示，政府正在開發或改進多個空中交通管制系統。

研究人員正在使用機器學習來分析和預測空中交通和空中交通管制的各個方面，包括城市之間的空中交通流量和空中交通管制員的行為。

科技如何使事情變得複雜

新技術還可以以新型飛機的形式為空中交通管制帶來深刻的改變。

例如，現行法規大多限制無人駕駛飛機在離地面 400 英尺（122 公尺）以下且遠離機場的地方飛行。

這些是急救人員、新聞機構、測量員、送貨服務和愛好者使用的無人機。

然而，一些新興的無人駕駛飛機公司提議在受控空域飛行。 一些計劃讓他們的飛機沿著常規航線飛行，並透過語音無線電與空中交通管制員正常互動。

其中包括 Reliable Robotics 和 Xwing，它們分別致力於實現小型貨運飛機 Cessna Caravan 的自動化。

其他公司則瞄準新的商業模式，例如先進的空中交通、小型高度自動化電動飛機的概念——例如電動空中計程車。

這些將需要截然不同的路線和程序來處理空中交通。

期待意想不到的事情

空中交通管制員的日常工作可能會因需要特殊處理的飛機而中斷。 這可能包括從緊急情況到醫療航班或空軍一號的優先處理。

管制員有責任和靈活性來調整他們管理空域的方式。 空中交通管制第一線的需求與人工智慧的能力不符。

人們期望空中交通將繼續成為有史以來最安全的複雜高科技系統。

它透過在實際情況下遵守程序（這是人工智慧可以做到的）來實現這一標準，並透過在發生計劃外事情或實施新操作時進行調整和運用良好的判斷來實現這一標準——這是當今人工智慧的一個顯著弱點。

事實上，正是在情況最糟糕的時候——當管制員弄清楚如何處理存在嚴重問題、機場危機或由於安全問題或基礎設施故障而導致大範圍空域關閉的飛機時——管制員對安全的貢獻是最大的。

此外，管制員並不駕駛飛機。 他們與其他人溝通和互動來引導飛機，因此他們的責任從根本上來說是作為團隊的一部分——這是人工智慧的另一個顯著弱點。

身為工程師和設計師，我對人工智慧分析過去空中交通運營大數據記錄的潛力感到最興奮。

例如，更有效率的飛行路線。 然而，作為一名飛行員，我很高興在無線電中聽到管制員平靜的聲音，如果我遇到問題，可以幫助我快速安全地著陸。

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編者註：本文由賓州州立大學航空航天工程教授 Amy Pritchett 撰寫，並根據知識共享許可從 The Conversation 重新發布。 閱讀原文。