«Нет никаких сомнений в том, что в долгосрочной перспективе потенциальные преимущества передовых беспилотных летательных аппаратов и других все более автономных систем для гражданской авиации действительно будут огромными, но не должно быть столь же мало сомнений в том, что достижение этих целей при сохранении безопасности и эффективности гражданской авиации страны с авиационной системой будет нелегко ", — сказал Джон-Пол Кларк, сопредседатель комитета, написавшего отчет, и доцент кафедры аэрокосмической техники Технологического института Джорджии.В отчете используется термин «все более автономные» системы для описания спектра технологий, от беспилотных летательных аппаратов, которые управляются дистанционно (который описывает большинство таких самолетов, используемых в настоящее время), до передовых автономных систем для беспилотных летательных аппаратов, которые могут адаптироваться к изменяющимся условиям и условиям. требуют небольшого вмешательства человека или совсем не требуют его.
Все более автономные системы могут также использоваться в самолетах с экипажем и системах управления воздушным движением, чтобы уменьшить потребность в мониторинге и контроле со стороны человека.Разработка таких систем ускоряется, что обусловлено перспективой применения ряда приложений, таких как беспилотные летательные аппараты, которые можно использовать для уборки посевов, контроля движения или выполнения опасных задач, которые в настоящее время выполняются самолетами с экипажем, таких как борьба с лесными пожарами. В настоящее время FAA запрещает коммерческое использование беспилотных летательных аппаратов без отказа или специального разрешения.Директорат космических исследований НАСА обратился к Исследовательскому совету с просьбой создать комитет для разработки национальной программы исследований автономии в гражданской авиации.
В докладе говорится, что одна важная комплексная цель, которая должна быть достигнута, прежде чем все более автономные летательные аппараты и другие системы смогут полностью раскрыть свой потенциал, — это обеспечение их работы с высоким уровнем безопасности и надежности, ожидаемым от систем гражданской авиации. Он определяет конкретные технологические, нормативные и другие препятствия, которые необходимо преодолеть для достижения этой цели.
Технологические барьеры включают в себя сложность, связанную с характеристикой и прогнозированием поведения систем, которые могут адаптироваться к меняющимся условиям. Это создает особую проблему при разработке все более автономных беспилотных летательных аппаратов, которые будут совместимы с уже существующими системами управления воздушным движением и другими элементами национальной системы воздушного пространства. Кроме того, способность систем работать независимо от человека-оператора в настоящее время ограничена возможностями сенсорных, перцептивных и когнитивных систем машины.
Барьеры регулирования и сертификации включают тот факт, что существующие процессы, критерии и подходы к сертификации воздушных судов не учитывают в достаточной мере особые характеристики передовых автономных систем. Кроме того, многие существующие стандарты и требования безопасности, которые сосредоточены на обеспечении безопасности пассажиров и экипажа воздушного судна, не подходят для обеспечения безопасности полетов беспилотных летательных аппаратов, где основной проблемой является безопасность людей на других воздушных судах и на земле.
К другим препятствиям относятся социальные проблемы, такие как обеспокоенность общественности по поводу конфиденциальности и безопасности, и юридические препятствия, такие как государственная политика, отраженные в законах и нормативных актах.Чтобы помочь преодолеть эти и другие препятствия, в отчете рекомендуется национальная программа исследований, в которой участвовали бы государственные учреждения, промышленность и научные круги. Комитет описал восемь исследовательских проектов, считая следующие четыре наиболее актуальными и сложными:
Поведение адаптивных / недетерминированных систем. Технологии, которые позволяют самолетам адаптироваться к неопределенным условиям и учиться на основе опыта, станут неотъемлемой частью многих современных автономных самолетов. По мере того как автономные системы берут на себя все больше функций, традиционно выполняемых людьми, будет возрастать потребность во включении автономного мониторинга и других мер безопасности, чтобы гарантировать, что надлежащее рабочее поведение продолжится. Необходимы исследования для разработки новых методов и инструментов для устранения неопределенностей, присущих операциям системы воздушного пространства из-за таких факторов, как погода и конфликтное воздушное движение, и, таким образом, позволят усовершенствованным автономным системам улучшить свои характеристики и обеспечить большую уверенность в безопасности полетов.
Работа без постоянного контроля человека. Чтобы беспилотные летательные аппараты могли работать в течение продолжительных периодов времени без контроля со стороны человека в реальном времени, потребуется, чтобы автономные системы могли выполнять определенные критические функции, которые в настоящее время выполняются людьми, такие как «обнаружение и предотвращение» и принятие решений на случай непредвиденных обстоятельств. Успешное развитие этих систем и технологий зависит от понимания того, как люди выполняют свои роли в настоящее время и как преобразовать эти роли в автономную систему, особенно для ситуаций с высоким риском.Моделирование и симуляция.
Возможности моделирования и симуляции будут играть важную роль в разработке все более автономных систем, поскольку они позволяют исследователям, проектировщикам, регулирующим органам и операторам получать информацию о том, как летательный аппарат — или одна из его систем или компонентов — работает без фактического тестирования. в реальной жизни. Например, компьютерное моделирование может дать возможность проверить характеристики автономного летательного аппарата в миллионах сценариев за короткий промежуток времени, чтобы создать статистическую основу для определения рисков для безопасности полетов. Комитет рекомендовал создать распределенный набор модулей моделирования и симуляции, разработанный разнородными организациями, с возможностью их взаимосвязи или объединения в сеть; Усилия по монолитному моделированию, которые призваны «сделать все» и ответить на все поставленные вопросы, как правило, неэффективны.
Проверка, валидация и сертификация. Высокие уровни безопасности национальной системы воздушного пространства в значительной степени отражают формальные требования, предъявляемые FAA к проверке, валидации и сертификации оборудования и программного обеспечения, а также сертификации людей в качестве условия для входа в систему.
Распространение этих концепций и принципов на высокоавтономные летательные аппараты и системы — дело непростое и потребует разработки новых подходов и инструментов.«Выявленные нами препятствия и программа исследований, которую мы предлагаем для их преодоления, являются жизненно важным следующим шагом на нашем пути к новой эре полета», — сказал сопредседатель комитета Джон Лаубер, консультант и бывший старший вице-президент и главный специалист по безопасности продукции. в Airbus.Отчет: http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=18815