Стеклянная клетка. Автоматизация и мы

Через несколько недель после этого полета в британском авиационном журнале Flight Journal появилась статья, оценивающая его значение. «Представляется неизбежным, – писал автор, – что новое поколение автопилотов сделает ненужным присутствие на борту штурманов, радистов и бортинженеров. Их заменят машины». Правда, для пилотов автор делает исключение. Их присутствие, во всяком случае в обозримом будущем, будет необходимо, но только для того, чтобы следить за индикаторами приборов и гарантировать нормальное протекание полета [9].

В 1988 году, через 40 лет после того, как С-54 на автопилоте пересек Атлантику, европейский аэрокосмический консорциум Airbus Industrie представил новый реактивный пассажирский самолет А-320, рассчитанный на 150 пассажиров. Лайнер был уменьшенной версией исходной модели А-300, но, в отличие от своего предшественника, вновь созданный самолет оказался подлинным чудом. Это был первый компьютеризированный коммерческий пассажирский лайнер. Самолет стал вестником кардинального изменения во всей гражданской авиации в ближайшем будущем. Ни Уайли Пост, ни Лоуренс Сперри не узнали бы панель управления нового самолета. В кабине не было никаких привычных циферблатов, стрелок навигационных приборов и органов управления. Вместо них на панели светились шесть экранов на катодных трубках, расположенных непосредственно под козырьком фонаря кабины. На мониторах пилоты видели текущие данные сети бортовых компьютеров.

Мониторы панели управления А-320 (стеклянная кабина, как назвали ее летчики) были не главной отличительной чертой нового самолета. Инженеры NASA за десять лет до представления А-320 внедрили использование электронно-лучевых экранов для слежения за полетной информацией, а производители реактивных пассажирских самолетов стали устанавливать их в пилотских кабинах начиная с конца 70-х годов [10]. Цифровая система управления полетом – это принципиальное отличие А-320 от самолетов со времен машин братьев Райт [11]. До его создания система управления пассажирскими самолетами была в большей степени механической. Фюзеляжи и полости крыльев были набиты тросами, тягами, кабелями, блоками и шестернями, а также гидравлическими трубками, насосами и клапанами. Инструменты управления – ручка управления, рукоятка дроссельной заслонки и рулевые педали – были механическими системами, регулировавшими ориентацию направления движения и скорость самолета.

Для остановки велосипеда вы нажимаете ручной тормоз на руле, рычаг тормоза тянет тормозной трос, который, в свою очередь, сдавливает шарнирные рычаги, а они прижимают лапки тормоза к ободу шины. Вы таким образом подаете команду – остановиться – своей рукой, и тормозной механизм сообщает ее усилие к колесу. В подтверждение выполнения команды вы ощущаете сопротивление шарнира, давление лапок на обод колеса и уменьшение скорости. Приблизительно то же самое происходит, когда пилот управляет самолетом с помощью механических систем. Летчик становится частью машины, ощущая своим телом ее работу. Машина в этом случае является проводником воли пилота. Именно это, должно быть, имел в виду знаменитый летчик и писатель Антуан де Сент-Экзюпери, вспоминая свою работу в 20-е годы на почтовых самолетах. Он писал: «Машина, которая, на первый взгляд, является средством отделения человека от природных неприятностей, на самом деле, еще сильнее его в них погружает» [12].

Автоматизированная система управления Airbus А-320 нарушила тактильную связь пилота с машиной. Между командой человека и системой самолета был поставлен цифровой компьютер. Действия пилота и его команды преобразовывались в электрический сигнал, передаваемый компьютеру, а он, следуя алгоритму, заложенному в программу, рассчитывал механические действия, необходимые для исполнения распоряжений пилота. После этого компьютер посылал собственные инструкции цифровым процессорам, которые уже непосредственно осуществляли управление движущими механизмами самолета. Одновременно с заменой механических действий пилота на электронное управление была полностью переоборудована панель управления. Массивная двуручная рукоятка, с помощью которой пилот тянул тросы и изменял давление в гидравлических системах, в А-320 была заменена расположенной справа от кресла пилота ручкой, перемещаемой одной рукой. Расположенные на передней панели кнопки под небольшими цифровыми жидкокристаллическими дисплеями позволяли пилоту набирать нужные значения скорости, высоты и курса, которые затем поступали на бортовые компьютеры самолета.

После введения в эксплуатацию Airbus А-320 история самолетов развивалась параллельно истории компьютеров. Каждое новое достижение цифровых технологий, электронных сенсоров и систем управления или усовершенствование дисплеев находило отражение в конструкциях пассажирских самолетов. В современных реактивных пассажирских лайнерах автопилот, поддерживающий устойчивость самолета в воздухе и ведущий его по заданному курсу, – это всего лишь одна из бортовых компьютерных систем. Автоматические заслонки регулируют мощность работы двигателей. Системы управления полетом принимают сигналы о положении машины в пространстве от датчиков GPS и других сенсоров и используют полученную информацию для прокладки или коррекции курса. Специальная система отслеживает в пространстве наличие других самолетов и траектории их движения. В небольших ящиках хранятся данные о параметрах полета – эти данные раньше записывались пилотами вручную. Есть специальные компьютеры, автоматически убирающие и выпускающие шасси, включающие и выключающие тормозные системы, регулирующие давление воздуха в кабине и салоне и выполняющие множество других функций. На больших цветных мониторах графически отображаются данные о работе электронных инструментов. В кабине мы видим обычные клавиатуры, колесики прокрутки и другие системы ввода информации. Консоль управления полетом можно теперь «считать огромным компьютерным интерфейсом» [13].

Что можно сказать о современных летчиках и летчицах, которые, уютно устроившись в кабинах, несутся сквозь воздушный океан, сопровождаемые призраками Сперри, Поста и Сент-Экзюпери? Нет нужды говорить, что работа пилотов коммерческих пассажирских авиалиний утратила всякую ауру романтики и дух приключений. Воздушный волк, бравший на себя штурвал и летавший не столько по приборам, сколько руководствуясь чувством и интуицией, стал фигурой, не имеющей никакого отношения к реальной жизни. Во время обычного пассажирского рейса пилот берет на себя управление на несколько минут – на две минуты во время взлета и на одну-две минуты во время посадки. Все остальное время пилот следит за экранами и вводит в компьютер необходимые данные. «Из мира, где автоматизация была инструментом, помогавшим пилоту справляться с нагрузкой, – замечает Билл Фосс, президент Фонда безопасности полетов (Flight Safety Foundation), – мы ушли в мир, где автоматы стали первичны, ибо они сами ведут самолет» [14]. Ученый и советник Федерального авиационного агентства (Federal Aviation Administration, FAA) Хемант Бхана пишет: «Как только автоматизация достигла определенного уровня сложности, роль пилота свелась к слежению и надзору за работой автоматов» [15]. Пилот гражданской авиации стал компьютерным оператором. В этом, по мнению многих ученых и специалистов, кроется большая проблема.

Лоуренс Сперри встретил смерть в 1923 году, когда его самолет упал в Ла-Манш. Уайли Пост умер в 1935 году после падения самолета на Аляске. Антуан де Сент-Экзюпери погиб в 1944 году – его самолет пропал над Средиземным морем. Преждевременная гибель была одним из аспектов профессионального риска пилотов в годы становления авиации. Романтика и героический ореол доставались дорогой ценой. Вместе с пилотами с удручающей частотой гибли и пассажиры. Когда в 20-е годы пассажирская авиация стала самостоятельной отраслью, издатель американского авиационного журнала призывал правительство обратить самое пристальное внимание на безопасность полетов, заметив, что ежедневно происходят смертельно опасные катастрофы с людьми, которых перевозят по воздуху недостаточно опытные летчики [16].

Времена опасных полетов, по счастью, канули в Лету. Компьютеризация вместе с усовершенствованием конструкции самолетов, меры по обеспечению безопасности, осуществляемые авиакомпаниями, подготовка экипажей, регулирование воздушного движения внесли свой ощутимый вклад в резкое снижение числа несчастных случаев на воздушном транспорте за последние десятилетия. В США и других западных странах авиационные катастрофы стали исключительной редкостью. С 2002 по 2011 год американские авиакомпании перевезли 7 миллиардов пассажиров. Из них в авиакатастрофах погибли 153 человека. То есть двое погибших на один миллион человек. Для сравнения можно вспомнить, что с 1962 по 1971 год было перевезено 1,3 миллиарда, из которых в катастрофах погибли 1696 человек, 133 погибших на миллион пассажиров [17]. Однако к этим лучезарным фактам можно сделать весьма мрачную сноску. Профессор психологии из университета Джорджа Мейсона (George Mason University) Раджа Парасураман, один из признанных специалистов в области автоматизации, считает, что снижение общего числа авиационных катастроф маскирует появление аварий нового типа [18]. Пилоты, берущие на себя управление полетом в нештатных ситуациях при отказе бортовых компьютеров, часто совершают ошибки. Последствия, как в случае с самолетами Continental Connection и Air France, могут стать катастрофическими. За последние 30 лет десятки психологов, инженеров, специалистов по эргономике и экспертов по «человеческому фактору» изучали изменения возможностей человека при управлении полетом в результате компьютерной автоматизации. Ученые выяснили, что уверенность пилотов в надежности автоматики снижает их квалификацию, увеличивает время срабатывания рефлексов, ослабляет концентрацию внимания, и все это вместе приводит к деквалификации экипажа. Такой вывод сделал Джен Нойес, специалист по человеческому фактору из Бристольского университета (University of Bristol) [19].

Озабоченность непредсказуемыми побочными эффектами автоматизации полетов отнюдь не нова. Она появилась одновременно с внедрением стеклянных кабин и автоматов. В 1989 году в докладе исследовательского центра NASA говорилось, что по мере того, как за предыдущее десятилетие в самолетах стало увеличиваться число компьютеров, у исследователей возрастает беспокойство, так как замещение человеческих функций автоматическими устройствами может иметь неприятную оборотную сторону. Несмотря на все восторги, связанные с автоматизацией полетов, многие авиакомпании высказывали опасения, что пилоты могут впасть в зависимость от автоматов и это снизит квалификацию экипажей и их способность адекватно реагировать на текущую ситуацию [20].

Проведенные с тех пор исследования связали многие катастрофы с отказами автоматических систем и с ошибками экипажей во время работы в «ручном» режиме [21]. В 2010 году Федеральное авиационное агентство обнародовало предварительные данные большого исследования полетов за предыдущие десять лет. Они показали, что неадекватные действия пилотов стали причиной более чем двух третей всех авиационных катастроф. Летчики становятся рассеянными в результате работы с бортовыми компьютерами, перекладывая на них всю ответственность, считает ученый из FАА Кэти Эббот [22]. То же подтверждает и правительственный доклад о бортовой автоматизации в авиации, выпущенный в 2013 году [23].