Робот за штурвалом. Сможет ли компьютер заменить пилота?

Человеку непосвященному формулировка темы может показаться странной, ведь все, что связано с такой высокотехнологичной отраслью, как авиация, уже давно пестуется интеллектуальными усилиями многих поколений авиаконструкторов. Но научно-технический прогресс, как известно, процесс перманентный. Требования к функциональным возможностям и уровню безопасности воздушных судов (ВС) становятся все строже, а это диктует непрерывное усложнение комплексов бортового оборудования, их алгоритмического и программного обеспечения. 

Ключевая тенденция совершенствования авиационных комплексов — интеллектуализация бортового оборудования ВС.

— Под “интеллектуализацией” авиатехники мы понимаем придание бортовому оборудованию определенных когнитивных свойств, то есть замену части свойств человека какой-либо автоматикой. Это — чуть больше, чем автоматизация, и чуть меньше, чем искусственный интеллект, — объяснил С.Желтов.

Гендиректор ГосНИИАС рассказал об основных требованиях к летательным аппаратам в гражданской и военной авиации. Конструкторы стараются максимально интеллектуализировать и компьютеризировать самолеты, чтобы облегчить работу пилотов, способствовать более точному выполнению экипажем поставленных задач как в мирном небе, так и в боевой обстановке. Ведь 58% авиакатастроф происходят из-за человеческого фактора.

Безопасность является ключевым требованием в гражданской авиации. Вместе с тем выходят на первый план экономические требования к воздушному судну, задачи эффективности, экологичности, сокращения потребления топлива, минимизации времени полета и т.д. В военной авиации важна уже не только безопасность, но и боевая мощь, многофункциональность, обеспечение высокой точности решения задач при применении оружия. 

За последние полвека количество функций, которые должен решать самолет, выросло в десятки раз, а количество разработок различного сопутствующего программного обеспечения и алгоритмов увеличилось многократно. Докладчик отметил, что все больше времени приходится на разработку бортового оборудования самолета — до 60%. В 1960 году было только 15%. А среди разработок бортового оборудования наибольшая удельная стоимость и временные затраты приходятся на создание ПО — до 75%.

Гражданские и военные воздушные суда все активнее оснащаются компьютерной базой, или, говоря по-научному, интегральной модульной авионикой. Сегодня это — генеральная линия развития бортового оборудования. В то же время те функции, которые традиционно должны были решаться приборами, сейчас переводятся на программное обеспечение. Фактически, объяснил С.Желтов, каждая функция самолета — это программа, и таких программ становится все больше и больше.

При такой функциональности нагрузка на экипаж достигает критических показателей и летчики уже не справляются ни с объемом информации, который на них вываливается, ни с объемом задач, которые они должны решать. Пилоты становятся “суперштучным товаром”.

Докладчик выделил несколько перспективных направлений развития интеллектуализации, отвечающих реальным требованиям современной авиации. Это — ситуационная осведомленность, задачи управления, оптимальные виды интерфейса “человек — машина” и “самоочувствление” (еще не вошедший в широкое употребление термин, обозначающий способность самолета себя ощущать и “лечить”, если вдруг чем-то “заболел”).

Ситуационная осведомленность/ознакомленность предполагает визуализацию того, чего раньше пилот за штурвалом видеть не мог. Например, проектирование безопасных траекторий полета или прогнозирование опасностей в ходе выполнения рейса, распознавание в режиме реального времени тревожных факторов внешней обстановки и состояния ВС, ранжирование их по степени угрозы, наглядное аудиовизуальное представление экипажу и т.п. Для этого создаются системы улучшенного, синтезированного и комбинированного видения.

— Эти задачи мы успешно решаем вместе с институтами РАН, — отметил Сергей Юрьевич.

Информационные системы в помощь летчику — еще один важный аспект ситуационной осведомленности, который являет собой создание большого числа баз данных всевозможных угроз, которые есть на борту, метеобстановки и прочего. Все это завязывается в сложную логическую сеть, а летчику выдаются электронные “соображения”.

Задачи управления воздушным судном включают управление 4D-траекторией полета, вычислительным процессором и техническим состоянием.

Сергей Юрьевич подробно рассказал и о “самоочувствлении”, которое предполагает наличие на борту беспроводных сенсорных сетей и систем технической аутентификации.

— В авиации все очень жестко регламентируется. Годность судна к полетам определяется двумя понятиями: годен самолет или не годен — возраст машины не рассматривается. А это тоже хорошо бы изучить и понять, — сказал он.

Сергей Желтов привел в пример компанию Airbus, разработки которой предусматривают установку 50 тысяч датчиков в различных узлах самолета. Это позволяет создать низкозатратную сеть сенсоров. Он посетовал, что в России такие работы поставлены “очень слабо”, сказал, что было бы очень хорошо “привлечь к ним профильные институты РАН”.

Как объяснил академик, сегодня в мире есть две взаимо­исключающие тенденции в авиа­строении: платформа Boeing и философия Airbus. Подход Boeing абсолютно антропоцентрический: не навреди, то есть любая система внедряется только тогда, когда она может действительно помочь летчику. При этом решающее слово всегда остается за пилотом.

Airbus придерживается другого подхода: если возможно что-то автоматизировать и доверить автопилоту, человек в этом месте “выбрасывается”, и дальше работает автопилот.

Какой концепции следовать российским разработчикам, могли бы подсказать академические институты, считает Сергей Желтов.

“Самоочувствление” невозможно без разработки удобного человеко-машинного интерфейса. Кабина современного самолета — это сенсорные экраны, на которые выводится вся полетная информация. Команды могут подаваться и голосом, и даже взглядом. Это значительно облегчает задачу летчика и экономит время для принятия решений. Бортовые компьютеры также способны отслеживать и психофизическое состояние пилота — если летчику станет нехорошо, компьютер сможет заменить его.

Но создать такой интерфейс непросто: мало учитывать пожелания пилотов, необходимо научно обосновывать подобные разработки. Это уже задачи моделирования — ключевой технологии отработки авиационных систем на специальных стендах.

В заключение Сергей Юрьевич отметил, что отечественное самолетостроение по-прежнему “зависит от иностранцев” в огромном пласте технологических задач. Как считает ученый, сегодня “есть широкое поле приложения знаний и умений РАН для решения этих задач”.

По мнению академика Игоря Каляева, “последние авиа­происшествия показывают, что наиболее слабым звеном является человек”. Поэтому нужна “минимизация человека в процессе управления самолетом и необходимы алгоритмы и бортовые вычислительные средства”, считает он.

Академик Евгений Федосов придерживается иной точки зрения. “Мы не понимаем, как работает человеческий разум”, — сказал он. Поэтому пилота в кабине самолета пока никто и ничто не заменит. И в бою летчика не заменит ни один прибор, и в гражданской авиации тоже. И вообще, вряд ли найдется много пассажиров, желающих сесть в лайнер-беспилотник.

Евгений Александрович рассказал о случае на испытательных полетах, когда, сажая машину вслепую, на автопилоте, летчик, спокойно воспринимавший такую посадку на тренажере, хватался в последний момент за штурвал и… сажал самолет хуже, чем это делала автоматика. Автоматическая посадка состоялась лишь тогда, когда пилота обманули, создав иллюзию, что машиной управляет он.

Да и вообще, считает академик, насколько летчик может быть уверен, что навигация обеспечит точность? Где гарантия, что компьютерное изображение соответствует реальному? Возникает противоречие между разумом и интеллектуальной (виртуальной) реальностью.

Кстати, отметил Е.Федосов, ВВС США отказались от идеологии беспилотного истребителя, потому что боевые операции — это очень факторные явления: все ситуации машина предусмотреть не может. 

— Так что я хотел бы немного охладить желание все компьютеризировать, — сказал он. — Реальный разум и технический вместе — это вопрос вопросов.

ГосНИИАС — научный центр системных исследований военной и гражданской авиации, разработки алгоритмов, информационного и программного обеспечения функционирования авиационных комплексов и анализа эффективности авиационных систем.