科技观察|B737MAX半年内两起空难,可怕的机器决策到底是对是错

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继去年十月份印尼狮航JT610(波音737-8MAX,189人罹难)客机坠毁之后,今年3月10日埃塞俄比亚航空又掉落一架B737-8,149名乘客和8名机组人员遇难。

事故当天我正乘坐空客A321从上海飞福州,听到这样的消息心情很复杂,既为逝者默哀,也为自己担忧,因为我们也是飞客一族。

作为波音最畅销的机型,737 MAX已经获得来自全球87家客户的3700多架订单,据说目前国内就有96架,其中南航24架、国航15架、海航11架、上航11架、厦航10架、山航7架、深航5架、东航及祥鹏各3架、奥凯及福州航空及昆明航空各2架,九元航空1架。

事故发生后,3月11日中国民航局要求国内暂停该机型的商业运行。曾经是作为各航司实力象征做宣传的,如今只能停在机场候旨,我在今天落地北京首都机场时正好看到一排停运的B737-8客机。

至于这两起空难的原因,我看到有业内人士包括B737-8的执飞人员都指出机型有设计缺陷,但作为科技媒体,我们更关心另一个问题——AI自动驾驶,在争夺飞机控制权的“人机大战”中人类处于弱势怎么办?

硬件设计缺陷是否存在?

狮航和埃航两起事故都是在起飞阶段发生,客机机龄都不超过半年,坠毁前飞行曲线也极为相似,是巧合还是必然?

回溯历史就会发现,第一代波音737(两种大型号分别为-100、200)始用于1967年,两台从机翼前方延伸到机翼后方的细长发动机是其最大特征。

然而对涡扇发动机有所了解的人就会明白,这种小直径的发动机涵道比不会很大,更接近战斗机引擎特征,风阻小但热效率也不高,很明显不符合民用经济性。

而增大涵道比必然要增加发动机直径,所以第二代737(-300、400、500,生产于1984-2000年)主要改进就是采用了更大直径的CFM56发动机,相比一代粗了很多,也短了很多。

而现在国内作为主力运输机的一种是第三代波音737NG(-600、700、800、900系列),另一种是空客320。这一代B737NG和上一代区别不大,主要是提高了机型通用性,类似汽车的模块化平台,除了零部件通用,在驾驶舱、驾驶员资格、地面支援设备和地面操作等方面也有通用性,这为航空公司节约很多费用,这也是它能成为主力的原因之一。

而如今的B737MAX(-7、8、9、10、200系列)则属于第四代机型,2016年才开始首飞。这次它换装了直径更大的LEAP-1B发动机,推力更大,更省油,能使飞机搭载更多旅客、飞得更远。

波音声称,737MAX相较于1998年首飞的737NG,燃油效率提高了20%,相对于现有737NG,提升了14%。

但问题来了,这款发动机和空客A320neo的LEAP-1A、中国商飞C919的LEAP-1C技术同源但工程实现方式有所差异,A320和C919的机身机构设计是可以匹配大发动机的,而波音为了降低成本和风险,一直没有改过B737的基本设计,它的机身结构还是50多年前的设计,有很多先天不足,比如起落架高度过低,根本塞不下大直径的发动机。

所以为了换装大直径LEAP-1B发动机,波音先是要求CFM发动机公司把LEAP-1B的外形底部拍扁,保证发动机底部和地面最小距离达到航空法规要求,然后把发动机的安装位置尽量往前、往上升高。

结果就是,发动机抬高前移导致飞机在飞行中的抬头力矩增大,加之发动机顶端也高出了机翼前缘扰乱了气流,使得飞机容易在大迎角飞行失速。简单来说就是发动机跟机身不匹配,起飞加速快了飞机很容易机头翘太高。

而我们知道,民航客机的升力是靠机翼上下压力差提供的,一旦飞机仰角超过临界值,飞机就会失去升力。

硬件缺陷软件补,机器是否在杀人?

为了解决失速隐患,波音又开发出了一套MCAS机动特性增强系统(maneuvering characteristics augmentation system),随时监测飞机迎角,迎角超过了安全界限,就自动压低机头保持10秒钟飞行,然后解除。这就是所谓的硬件缺陷软件补,而且这个过程中系统不会有直接提醒,自控系统决定了飞机操作。

而软件判断机身仰角过大的依据是AOA(迎角探测器),这就带来了新的安全隐患:波音在狮航事故的技术通告中表明,事故原因是飞机其中一个AOA出现故障没有及时更换,导致MCAS得到错误的信号,认为飞机失速,于是自动控制系统强行下压机头最终导致飞机坠毁。

不说这套奇葩的软件为何不会交叉检测AOA确认故障(实际上飞机AOA不止一个,但系统居然选择了故障AOA的信号作为依据,迫使飞机俯冲),这里面最不可思议的就是,软件权限甚至高于人类,狮航飞行员曾数次尝试拉回失控的飞机,但都输给了自控系统,或者说是输给了强势的人工智能,MCAS系统充当了死神角色。

让人无法理解的是,狮航事故后没有人愿意承担责任,波音指责狮航公司没有及时更换出问题的AOA,恶意带故障连续飞行4次,造成了空难,波音公司仅仅在11月6日修改了飞行手册,MCAS还是原样保留。而狮航则表示波音公司隐蔽地修改飞机操纵系统,在飞行员不知情的前提下擅自操纵飞机做持续的死亡俯冲。

所以在埃航ET302坠毁后,大家一致猜测是MCAS惹的祸。因为从飞机最后几分钟的ADS-B轨迹来看,非常像配平全位向前导致的飞机带杆爬升困难,只不过看起来埃航发生故障的时间更早,机组从一开始就在试图让飞机爬升,但最终失败了。

当然,更权威的说法要等ET302黑匣子解读之后的官方报告来解释,这两起事故中一个细思极恐的问题是,是否存在“机器杀人”的嫌疑?

很明显,两次空难中都提到了飞行员与MCAS系统较劲,但最终都以人类失败告终。如果当时飞行员抢回了飞机的控制权,结果会不一样吗?

又想起同事的一次开车经历,他在高速上变道时,刚好变入车道前方有一辆大巴,车辆AEB主动刹车系统在他打方向的那一刻突然探测到前方障碍物,于是给他来了一个急刹车,导致车辆差点失控,以至于他现在对AEB都有阴影了。

再联想到未来的自动驾驶汽车,传感器只会比飞机更多,虽然厂家一直在强调人类可以随时接管汽车,但就怕某个传感器故障输出错误信号,导致自动驾驶系统在不该介入的时候错误的介入了,还死犟着不交出权限,这才是最可怕的。

所以,还是建议波音的工程师们去认真读一下阿西莫夫的科幻小说,机器人三大定律:机器人不得伤害人类,满足第一条前提下机器人不得违抗人类指令……

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