格雷厄姆·沃里克

空客A3創(chuàng)新中心啟動的“探路者”項目正在為多種飛行器開發(fā)適合的自動駕駛系統(tǒng)，該團(tuán)隊使用計算機(jī)視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)讓飛行器感知所處環(huán)境和學(xué)習(xí)駕駛決策。采用專門開發(fā)的各種硬件給自動駕駛程序提供運(yùn)行所需的各種信息。程序在地面學(xué)習(xí)完成上載到飛機(jī)上后將停止機(jī)器學(xué)習(xí)，確保自駕程序的行為可控性。

空中客車公司設(shè)在硅谷的空中客車公司A3創(chuàng)新中心啟動了一個項目，開發(fā)可認(rèn)證的自動駕駛系統(tǒng)，該系統(tǒng)可應(yīng)用于空中客車公司的整條產(chǎn)品線，從自主飛行的城市空中出租車到只需要1名飛行員的大型商用飛機(jī)。

“探路者”（ Wayfinder）項目已被納入空中客車公司A3的“瓦哈娜”（Vahana馮金證機(jī)計劃，在一種用于城市空中交通（ UAM）的自動電動垂直起降飛行器“阿爾法1號”上進(jìn)行測試?！巴吖取庇媱潓Ｗ⒂谧詣玉{駛方面，“探路者”團(tuán)隊為該單座飛行器開發(fā)了探測一避讓系統(tǒng)?！巴吖取庇媱澴?016年以來一直處于開發(fā)階段，已完成50次無人駕駛試飛。

“探路者”項目主管阿爾尼·斯托克切克說：“很明顯，我們開發(fā)的探測一避讓系統(tǒng)可以在空中客車公司集團(tuán)內(nèi)部產(chǎn)生更大的影響，特別是商用飛機(jī)方面，我們主要致力于開發(fā)一套通用的軟件和硬件，能夠以可擴(kuò)展的方式應(yīng)用于各種飛行器上?！?/p>

為“瓦哈娜”計劃開發(fā)了探測一避讓系統(tǒng)后，“探路者”團(tuán)隊現(xiàn)正致力于為進(jìn)入生產(chǎn)化階段的空中客車公司城市空中交通飛行器提供自主飛行能力。阿爾尼·斯托克切克表示，該團(tuán)隊也參加了空中客車公司的另一項讓大型商用飛機(jī)只需一名飛行員即可駕駛的研發(fā)工作，包括空中客車公司的自主滑行、起降（ATTOL）計劃。

對自動駕駛能力的需求背后的驅(qū)動因素，是飛行員供應(yīng)可能將根不上大型商用飛機(jī)市場預(yù)測增長的預(yù)期，以及城市空中交通市場潛在的額外需求?！吧虡I(yè)航班飛行員數(shù)量從20萬增長到60萬將非常困難，如果城市空中交通飛行器也靠飛行員駕駛，則這一數(shù)字還要大一個數(shù)量級。”他指出。

在像“瓦哈娜”這樣的自動駕駛飛機(jī)上，自動駕駛系統(tǒng)必須替代人類飛行員做出所有決定?！八仨毩私馄渌幁h(huán)境，做出至少等同人類飛行員水平的決策，”阿爾尼·斯托克切克說。“關(guān)鍵挑戰(zhàn)是系統(tǒng)如何應(yīng)對非預(yù)期的事件。這是從自動化到自主化的重要一步。”

只要經(jīng)過適當(dāng)訓(xùn)練，人類能很好地應(yīng)對非預(yù)期事件。阿爾尼·斯托克切克表示，“計算機(jī)則更擅長重復(fù)性任務(wù)。那么我們?nèi)绾蝿?chuàng)造新的、能很好地處理非預(yù)期事件的自主能力呢？”答案是機(jī)器學(xué)習(xí)和從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)的能力。

“探路者”項目正在開發(fā)基于計算機(jī)視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)的軟件，讓飛機(jī)能夠感知周圍的環(huán)境。該團(tuán)隊正在使用為圖像處理和自動駕駛汽車開發(fā)的技術(shù)，經(jīng)過整合適配，使之滿足自動駕駛飛機(jī)的要求。此外，他們還在開發(fā)決策軟件，使飛機(jī)能夠在其感知的環(huán)境中自主飛行。

為了給復(fù)雜的自動駕駛軟件提供運(yùn)行所需的各種信息，“探路者”項目正在開發(fā)各種硬件，包括新型傳感器和計算能力強(qiáng)大，尺寸、重量和功率滿足飛機(jī)限制的計算機(jī)，“我們正在與自動駕駛汽車傳感器和計算領(lǐng)域的頂尖供應(yīng)商合作，使他們的產(chǎn)品能滿足我們的要求。”阿爾尼·斯托克切克說。

探路者”項目采用了數(shù)據(jù)驅(qū)動的開發(fā)方法?！帮w行員經(jīng)過嚴(yán)格的訓(xùn)練學(xué)會飛行。他們從錯誤中吸取教訓(xùn)，但當(dāng)他們退休時，這些經(jīng)驗是無法繼承的，數(shù)據(jù)驅(qū)動的開發(fā)方法匯集了成百上千名飛行員的經(jīng)驗，并將其置于自動駕駛程序可以學(xué)習(xí)的環(huán)境中?！?/p>

會自我學(xué)習(xí)的系統(tǒng)帶來了認(rèn)證問題，因為它的行為是不確定的一給定的輸入可能并不總是產(chǎn)生相同的輸出。在“探路者”項目的方法中，匯總的數(shù)據(jù)被用于訓(xùn)練自駕程序?！笆紫任覀凃炞C程序是安全的，然后我們將它上傳到飛機(jī)上，”阿爾尼·斯托克切克說?！耙坏┘虞d，它就會以確定的模式行事。除非我們更新軟件，否則不會改變。”他們將在飛機(jī)運(yùn)行期間收集飛行經(jīng)驗數(shù)據(jù)?！白鳛橹圃焐?，我們有機(jī)會在飛行器上安裝系統(tǒng)，記錄飛行環(huán)境和飛行員操作，”他說。對于城市空中交通，在城市飛行的有人駕駛直升機(jī)可以提供創(chuàng)建機(jī)器學(xué)習(xí)模型所需的數(shù)據(jù)?！按笮蜕逃蔑w機(jī)會有所不同?！?/p>

空中客車公司A3創(chuàng)新中心于2016年成立，與空中客車公司之間保持一定的獨(dú)立性，并通過承擔(dān)對業(yè)務(wù)部門風(fēng)險太大的項目，從內(nèi)部驅(qū)動空中客車公司以創(chuàng)新某發(fā)展。但“探路者”項目與母公司聯(lián)系很緊密?！翱罩锌蛙嚬続3與空中客車公司研發(fā)機(jī)構(gòu)之間存在緊密聯(lián)系，”阿爾尼·斯托克切克說，“在競爭日趨激烈的城市空中交通市場上，這是我們與眾不同的一點(diǎn)。作為有著耀眼歷史的空中客車公司集團(tuán)的下屬機(jī)構(gòu)，安全是我們研發(fā)自動駕駛技術(shù)的核心關(guān)注。”

（李韻編譯自AW&ST，2019-4-03）