飛機為什麼不能都靠電腦來飛?

2019.02.25 by
翟本喬
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和沛科技執行長。曾任職貝爾實驗室、前Google總部主任工程師、前台達電雲端技術中心資深處長,2013年創辦雲端儲存及運算解決方的和沛科技,2014年獲得鴻海投資。

飛機為什麼不能都靠電腦來飛?
Dushlik via Shutterstock
飛機起降的程序,每次都會有少許的不同,這少許的不同,對人類來說,是很容易彌補的,但電腦系統很可能根本無法察覺,最終釀成大禍。

飛機為什麼不能都讓電腦來飛?
高階手機為什麼不能都讓機器人來組裝?
看似無關的問題,其實有相近的答案:感測器不夠多!

很多人認為每次的飛機起降都是一樣的程序,就像每支手機組裝都是一樣的程序,但實際上,每次都會有少許的不同。這少許的不同,對人類來說,是很容易彌補的,但電腦系統很可能根本無法察覺,最終釀成大禍。

以手機組裝來說,一支高階手機可能有大約一百個螺絲。螺絲製造的時候多少有一點公差,這公差對裝汽車輪胎來說可能沒關係,但對手機鏡頭這麼小尺寸的東西來說相對就很重要。鎖螺絲的時候,如果到一半有點卡卡的,熟練的師傅就知道馬上停止,退一點再鎖一次,再不行就換一顆;但生手可能就硬鎖下去,雖然當場看來沒事,但可能導致下游十個工站以後的另一個零件裝不上去,或是會把螺牙弄壞,造成以後無法維修。

感測器不夠多,機器人無法察覺細微變化

人類之所以能夠做到這一點,是因為手掌和手指上有幾千個觸覺神經末稍,可以發現「有點卡卡的」;而工業機器人沒有,所以只能讓人類來做。

那你也許會問:工業機器人為什麼不大量安裝感測器?這有幾個原因:

  1. 感測器很貴。 感測器要量到有意義的數據的話,距離要大一點,所以不像晶片,可以集中大量製造,於是相對成本就比較高。而感測器的製程也不像電晶體那麼單純,容易控制。做好之後的校準也是要花很多工夫。

  2. 感測器很大。 不像電晶體的大小,現在是以一兩位數奈米來算的:感測器目前的尺寸還是在微米級,也就是幾百到幾千倍的尺寸,再加上每一個要單獨包裝,佈線連接,佔據的空間相對就多了很多,於是就無法像人的手指上有那麼多的感測點。

  3. 感測器要怎麼用還不知道。 AI 的訓練需要模型和數據,對於什麼是「卡卡的」、「怪怪的」,目前還沒有很好的定義,也沒有人找出訓練的方式。

前面兩點是比較好解決的:只要有足夠的經濟效益,自然有人會砸大錢去開發。第三點才是關鍵:不知道該怎麼用的話,前面的開發方向可能完全錯誤而浪費了。

雷達沒那麼神奇,不符經濟效益

那我們再來討論另一個問題:空中相撞的避免。

我小時候看到飛機相撞的新聞,直覺地認為:飛機上為什麼不都裝上雷達?這樣就可以看到別的飛機在哪裡了。後來才知道:

  1. 雷達沒有像科幻電影裡那麼神,隨時知道所有的飛機在哪裡。 掃描繞一圈回來要很久,而且很多角度都看不到。

  2. 有更簡單的方法可以解決大部分的可能相撞,就是事先指定航道。 每架飛機在空中走不同的航道,距離拉開,自然就不太可能相撞了。而在距離近的地方,例如機場附近,則是由塔台統一管制飛機的移動。

  3. 雷達很貴、很大、很費電。 只為了少數情形下相撞的避免,而要所有飛機都裝上雷達,是不合經濟效益的。後來的避撞解決方案是一種短程的無線電或雷達,只有在飛機接近的時候發出警告。

  4. 雷達很危險。 為了偵測遠處的回波,雷達發射的功率很大。以戰機的雷達為例,在掃描目標的時候,前面如果有小鳥飛過,是很可能直接被烤熟的。(更正:不會直接烤熟,但大約和微波爐差不多)

駕駛飛機顧慮層面廣,電腦難替代機師

再回到自動駕駛的主題:要讓飛機自動飛行,要花多大的工夫?

首先要有足夠的感測器。這包括附近的氣候、氣流、陣風、地面的形狀、其他突然出現的物品、飛機本身部件的運作狀況、重量分佈等等。要用什麼樣的感測器?主動式(雷達或光達)還是被動式?然後要以多大的時空解析度來佈建,也是重要課題。收集了這些數據之後,又要如何控制飛機?飛機有部份受損時要怎麼辦?這些目前都還沒有解決方案。就算有了之後,也要經過若干年嚴謹的反覆驗證,證明它的穩定性可以達到水準,才能引進。畢竟目前航空公司的肇事率是以每百萬次飛行為單位來算的,電腦要做到比人好,還有很大的距離。

這就是為什麼現在飛機的自動駕駛還是只能用在中間平穩飛行那段,而不能用在起降的時候。這也是為什麼機師的薪水看起來很高,因為這份工作真的很難。不信你去試試看,我知道我不行。(模擬飛行遊戲不算)

本文由翟本喬授權轉載自其Facebook

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