Сможет ли искусственный интеллект предотвратить авиакатастрофы
Киборг за штурвалом? Может ли прекратить авиакатастрофы искусственный интеллект? И кто готов лететь в самолете без пилота? Об этом корреспондент «РГ» беседует с ректором Московского государственного технического университета гражданской авиации профессором Борисом Елисеевым.Борис Петрович, известная статистика: свыше 80 процентов авиакатастроф происходит из-за ошибок человека. Но сейчас западные исследователи выдали новую тревожную цифру — вполовину выросло количество ошибок пилотов после приостановки полетов из-за пандемии. Если искусственный интеллект полностью заменит летчика в небе, о чем сегодня так много говорят, самолеты перестанут падать?
Борис Елисеев: Вы ждете однозначный ответ? Его не будет. Да, беспилотник — это мощная вещь, которая уже сегодня переворачивает наши представления о возможном и невозможном в гражданской авиации. Он не устает, ему не надо спать, пересечение часовых поясов на нем не сказывается. Не случайно самолетостроители уже всерьез занимаются созданием беспилотных пассажирских лайнеров, чтобы избавиться от проблем с человеческим фактором.
Но современный самолет — это уже "летающий компьютер". Его вычислительная система включает под сотню бортовых мини-эвм. Автопилоты могут управлять почти всем, однако на самых сложных этапах — взлете и посадке за штурвал, за редким исключением, берутся пилоты. А во многих авиакомпаниях вообще есть строгое указание: приземляться и взлетать только "на руках".
Сейчас это, в частности, связывают с авиапроблемой 5G — с тем, что вышки сотовой связи могут влиять на авионику пролетающего самолета?
Борис Елисеев: По некоторым оценкам, диапазон частот в этих сетях близок к частотам бортовых радиовысотомеров. В теории это может повлиять на их работу. Хотя категоричного ответа нет и не поступало ни от американского, ни от европейского регуляторов, ни от производителей авиатехники. Но Росавиация уже выдала авиакомпаниям свои рекомендации. В том числе провести внеочередное обучение пилотов посадкам и взлетам в условиях ненадежной работы радиовысотомера. И это правильно. Пока без человека авиационная техника работать не может, что как раз в первую очередь продиктовано вопросами безопасности пассажиров.
Кстати, искусственный интеллект — это не обязательно полностью замена человека. Есть очень много технологий, которые связаны с тем, что человеку может быть не подвластно или очень сложно для управления.
Но "обеспилочивание" уже пошло. Я говорю не только про дроны, которые доставляют почту и грузы. В мире уже начинают летать прототипы беспилотных аэротакси. И, по оценкам экспертов, с 2025 года начнется их массовая прописка в небе. "Пятый элемент" давно не фантастика?
Борис Елисеев: Какая фантастика? Все это есть. Над проектами дронов-такси работают и крупные корпорации, и небольшие стартапы. На языке специалистов, речь идет о сегменте "последней мили". Для пассажирского транспорта это этап поездки до работы — дома, аэропорта и т.д. Управляться аэротакси будут автопилотом. Но на первых порах каждый аппарат останется под дистанционным "приглядом" оператора-пилота. В случае чего, тот возьмет управление на себя.
Скорость предполагается от 120 до 500 км в час. Уже называется и цена проезда. Читай — пролета. Не стоит забывать: движение в воздушном пространстве крупного мегаполиса всегда серьезно ограничено. По сути, это сплошная зона сегрегации. А вот полеты в областях, примыкающих, скажем, к Москве и Санкт-Петербургу, действительно возможны в ближайшие годы. Просто нужен программный продукт, центр управления полетами и собственно — сам надежный летательный аппарат.
Следующий этап развития беспилотных технологий — перелеты на расстояние от 2500 до 6000 км, а затем трансконтинентальные? Вот это точно кажется пока совершенно невероятным.
Борис Елисеев: По прогнозам ИКАО, постепенное вытеснение пилотируемой авиации на рынке пассажирских коммерческих перевозок может начаться в 2030-2040 годах. Но, безусловно, беспилотные аналоги Airbus 320, Boeing 737 появятся в небе намного раньше. Ученые разрабатывают технологии, которые позволят это сделать. Думаю, лет через десять первые образцы мы сможем увидеть. Сначала они будут использоваться для перевозки грузов, и только потом, после тщательной апробации, — для перевозки пассажиров.
С 2025 года начнется массовая прописка в небе беспилотных аэротакси. Но каждый аппарат останется под дистанционным "приглядом" оператора
Илон Маск считает, что членов будущей космической экспедиции на Марс необходимо генетически модифицировать, дабы повысить их сопротивляемость радиации. А у некоторых ученых, которые называют себя трансгуманистами, появилось намерение усовершенствовать и самого человека. За штурвалами могут оказаться киборги?
Борис Елисеев: Понятно, что науку давно интересует проблема расширения возможностей человека. Экзоскелеты, всевидящие линзы, различные новые устройства, позволяющие улучшить сенсорное восприятие, ускорить двигательные реакции, снизить ощущения боли, тревоги и страха… Известно, что такие исследования ведутся в разных лабораториях мира. Однако не стоит преувеличивать.
Скажем, по мнению некоторых ученых, одним из направлений работы может стать повышение уровня меланина в организме, который на Земле защищает человека от воздействия ультрафиолета. Другой путь — повышение генетической защищенности глаз. Это чисто медицинские проблемы, которые могут и должны решаться. Они актуальны и для авиации, и для космоса.
Сегодня очень много вопросов, связанных с интеллектуализацией кабины пилотов. Например, в новом сверхзвуковом самолете, над созданием которого работают конструкторы, картинка перед летчиками будет создаваться при помощи систем искусственного зрения. Или дополненной реальности. Информационное поле кабины — одна из важнейших критических технологий.
Искусственный интеллект в кресле пилота — это супермозг. Но ведь и он написан, создан человеком. Ему можно доверять?
Борис Елисеев: Существует очень много определений искусственного интеллекта. Принято разделять искусственный интеллект на сильный и слабый. Под сильным понимают системы, которые могут воспроизводить и превышать весь спектр когнитивных способностей человека. Под слабым — простые алгоритмы, которые используются практически ежедневно: автопилот, распознавание лиц, различные программные помощники и т.д. Все, что используется в настоящее время, связано исключительно со слабым искусственным интеллектом. Сильного искусственного интеллекта, по крайней мере, в гражданской авиации, пока нет. Для этого надо, чтобы такая система начала самообучаться и производить аналогичные системы.
Возьмем те же авиакатастрофы. Практика показала: в программном обеспечении бортовых компьютеров даже абсолютно электронных воздушных судов находили и исправляли ошибки.
Вы имеете в виду две подряд катастрофы Boeing 737 MAX в октябре 2018 года и в марте 2019-го? Когда к крушению привела впервые внедренная Boeing система предотвращения сваливания — MCAS?
Борис Елисеев: Да. Полная остановка всего мирового парка Boeing 737 MAX, примерно 380 судов, стала одним из главных событий мировой авиаиндустрии за последние годы. "Эмбарго" на полеты были сняты FAA, а затем Агентством по безопасности полетов Европейского союза только после того, как в Boeing согласились поправить программное обеспечение лайнера и установить дополнительные механизмы безопасности в одной из ключевых систем управления полетом. В Ethiopian Airlines, чей самолет разбился, говорят, что ожидают возобновления полетов MAX в феврале.
Давайте представим трансконтинентальный полет пассажирского самолета с искусственным интеллектом?
Борис Елисеев: Стоп! Опытные пилоты говорят: чем больше автоматики в самолете — тем он безопаснее. Однако на приборной доске обязательно должна быть "большая кнопка", чтобы пилот в любой момент мог перейти на ручное управление и выполнить посадку. То есть автоматика должна быть полная, аппараты должны управляться в автоматическом режиме. Но — для контроля летчик должен находиться в кабине. С этим согласны практически все.
Сейчас самолетом управляют два пилота. Искусственный интеллект при надлежащем уровне технологий может заменить одного. В этом случае воздушное судно также переходит под управление внешнего пилота и становится дистанционно пилотируемым или, в более отдаленной перспективе, — автономным. То есть полностью беспилотным. Таким образом, смягчается риск и обеспечивается безопасность полетов с одним пилотом на борту.
В сфере беспилотных авиационных систем в настоящее время подготавливается основа для глобально согласованного подхода к их интеграции в контролируемое и неконтролируемое воздушное пространство в самом широком диапазоне высот. И не исключено, что по новым правилам полетов. Уже с 3 ноября 2022 года, по решению ИКАО, начнется выдача свидетельств внешним пилотам всех видов беспилотных воздушных судов!
Вот если честно: я бы ни за что не полетела на самолете, зная, что полетом управляет киборг, компьютерная программа. А вы?
Борис Елисеев: Все новое рождается как ересь, а умирает как догма. Мне доводилось беседовать с летчиками-ветеранами, которые когда-то переходили с ручного управления самолетом на автопилот. И даже для них это была серьезная психологическая проблема. Рассказывали о курьезном случае: на Ли-2, когда машина заняла эшелон, экипаж вышел в салон с гармошкой и песнями. Представьте состояние пассажиров?.. После приземления всех "летунов", конечно, сразу отстранили от полетов. Хотя, понятно, они лишь хотели продемонстрировать новые возможности авиатехники.
Готов ли современный пассажир пользоваться беспилотным видом воздушного транспорта? Я и вы — это не репрезентативная выборка. Но кто проводил серьезные социологические исследования на этот счет? С трудом нашел результаты только двух. Так, в материалах ИКАО есть опрос полутора тысяч часто летающих пассажиров в допандемийном 2018 году. Тогда 70% респондентов заявили, что не готовы лететь без пилота. И есть результаты более свежего анализа банка UBS: из восьми тысяч опрошенных 54 процента заявили, что не полетят на беспилотном самолете даже с огромной скидкой.
Понятно, что с грузовыми беспилотными перевозками таких проблем нет?
Борис Елисеев: И это хорошо. Любую перспективную модель на транспорте всегда лучше отрабатывать без пассажиров. Грузовые беспилотники — это однозначно перспективно. В мире существует примерно две тысячи фирм, которые разрабатывают такие системы. Но только десяток занимается дронами более 100 кг. Самая мощная модель — со взлетной массой 700 кг и полезной нагрузкой 200 кг. Может летать на расстояние до 150 км, находиться в воздухе до 5 часов и подниматься до 5000 км. В Сибири и на Дальнем Востоке для обеспечения "северного" завоза — самое оно.
Эксперимент с большегрузными дронами проходит в Томской области. Введение экспериментальных правовых режимов позволит протестировать новые технологии без изменения законодательства. Беспилотники на коммерческой основе доставляют грузы от 100 до 500 кг в самые труднодоступные, "болотистые" районы. Туда, где наземное транспортное сообщение возможно только зимой.
Вездеходы по "зимнику" будут уходить в историю?
Борис Елисеев: Да, постепенно. Но и это непростой процесс. На первом этапе явное конструктивное преимущество грузовых беспилотников перед пилотируемыми аналогами — отсутствие на борту систем жизнеобеспечения экипажа. Не нужна герметизированная кабина, системы кондиционирования, оборудования кухни и туалета, остекление… Они будут проще в производстве, а в целом — более экономичными в эксплуатации и обслуживании.
Однако следует учитывать необходимость значительных первоначальных инвестиций в инфраструктуру: пункты дистанционного пилотирования и ретрансляторы линий наземного, воздушного и/или спутникового базирования, объединенные в единую сеть, системы обучения и переподготовки авиаперсонала.
Активная прописка в небе беспилотников поднимает острейшую проблему кибербезопасности. В том числе несанкционированного применения технических средств, когда летательный аппарат перестает "слушаться" своего оператора.
Борис Елисеев: Безопасность полетов — самое главное для гражданской авиации. Международное регулирование эксплуатации любых классов воздушных судов — пилотируемых, дистанционно пилотируемых и беспилотных — с недавних пор стало рассматриваться с точки зрения рисков, которые они представляют, в первую очередь для безопасности полетов, а также авиационной кибербезопасности.
Мне известно, что в ИКАО создано несколько экспертных групп. Они очень интенсивно работают над внесением дополнений и изменений в действующие документы, а также над принципиально новыми регулирующими вопросами работы гражданской авиации. Все это должно учитываться в национальных системах правового регулирования. Приоритет — за риск-ориентированным подходом.
Например?
Борис Елисеев: Когда сложность регуляторного процесса пропорциональна уровню риска. В частности, для смягчения высокой степени риска необходима сертификация воздушного судна, авиационного персонала и эксплуатанта, подача плана полета в орган управления воздушным движением и т.д. Планируется внести серьезные дополнения и изменения практически во все девятнадцать приложений к Чикагской конвенции. Кроме того, рассматриваются средний и низкий уровни риска.
Априори: дальнейшее развитие гражданской авиации невозможно без цифровизации. И связано с кардинальным пересмотром роли человека в управлении воздушными судами как в воздухе, так и на земле. Именно поэтому в нашем университете идет серьезная научная работа по поиску оригинальных методов обеспечения безопасных полетов. Но я глубоко убежден: без человека искусственный интеллект теряет всякий смысл. Даже при самом бесперебойном источнике питания, воздействие природных катаклизмов может быть губительным для искусственного интеллекта без постоянной поддержки человеческого разума и контроля с его стороны.
Взгляд
Виктор Петров доцент, декан факультета авиационных систем и комплексов МГТУ ГА:
— Основная проблема замены пилота на искусственный интеллект — большое количество возможных нештатных ситуаций, которые невозможно заранее предусмотреть и описать алгоритмами. В нештатной ситуации требуется творческая составляющая, которая пока в искусственном интеллекте отсутствует. Другой важный вопрос — дорогостоящая инфраструктура. Так, при использовании ИИ необходимо увеличить количество отказоустойчивых датчиков и на воздушном судне, и в аэропорту. Еще один нюанс — юридическая ответственность. Сегодня и пилот, и диспетчер несут уголовную ответственность за свои решения. В случае искусственного интеллекта отвечать должен, видимо, разработчик этого интеллекта.
Спрашивается, а возможно ли заменить диспетчера на искусственный интеллект? Существует концепция Free Flight. Ее основная идея — в отсутствии централизованных пунктов управления воздушным движением. Это когда установлены жесткие правила полета, а задачи по их отслеживанию решают системы ИИ. И каждый пилот самостоятельно принимает решение в рамках ограничений.
В настоящее время общение в интерфейсе пилот — диспетчер происходит на выделенном канале радиосвязи по принципу: один говорит — все слушают. При замене диспетчера на искусственный интеллект возникает проблема с распознаванием речи при неродном английском языке (акцент) и плохой радиосвязи из-за, например, метеоусловий. Да, можно использовать текстовый интерфейс. Но он менее оперативный. Кроме того, пилоту необходимо отвлекаться от управления воздушным судном, набирая на экране текст.
Разрабатываются новые системы управления воздушным движением с использованием искусственного интеллекта Speech Recognition. В этом случае он должен обеспечить бесконфликтные траектории воздушных судов, то есть не допустить опасного сближения и решить задачу оптимального использования ресурсов (топлива и взлетно-посадочных полос). Пока же искусственный интеллект носит практически рекомендательный характер.
Ученые нашего университета вплотную занимаются исследованиями методов искусственного интеллекта для оптимизации процессов и систем, которые уже существуют в гражданской авиации. И что очень важно — разработкой совершенно новых технологий. Такие направления, как нейронные сети, машинное обучение, анализ больших данных рассматриваются в научных и выпускных квалификационных работах многих наших выпускников и аспирантов.
Так, в университете в сфере информационной безопасности гражданской авиации разработан новый метод, названный методом монолатерации. Интеллектуальный анализ параметров, передаваемых между воздушными суднами и наземными станциями на основе алгоритмов машинного обучения, способен с высокой точностью отражать спуфинг-атаки на систему управления воздушным движением. Или, например, система обнаружения кибератак: она способна выявлять не только наличие активных угроз, но и локализовать такую атаку на авиапредприятие или бортовую систему самолета. Проводятся исследования в области компьютерного зрения.
Кстати, РАН провела экспертизу одиннадцати научных проектов, поданных нашим университетом. В том числе по кибербезопасности воздушных судов гражданской авиации. Оценка положительная, что не может не радовать.
