自动化的悖论——自动化诱发的飞行人因失误研究

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自20世纪80年代末第一代高度自动化的“玻璃驾驶舱”商用飞机投入使用以来,飞行事故率逐年降低,飞行安全显著提升。近年来,随着人工智能(AI)技术的长足进步,驾驶舱自动化系统的自动化程度持续提升,使飞行员的职责由“操纵-导航-沟通”转变为侧重于监控自动化系统。然而,这种转变可能会导致新的、意料之外的失误模式出现,并会进一步地诱发了一些航空不安全事件和事故。这些航空不安全事件和事故警示我们要重视自动化可能存在的诱发飞行人因失误的安全风险。研究一对国内5家航空公司的14名飞行员进行了半结构化的深度访谈,以识别出由自动化所诱发的并可能提升人因失误概率的心理和行为因素。研究结果发现,监控失效和自动化惊奇是飞行员在与自动化交互过程中发现的核心问题。研究二在研究一的发现基础上进一步探究由高等级自动化程度带来的飞行员监控失效/意识下降(心智游移)的问题。研究基于L3-A320全动飞行模拟器对34名飞行员在使用不同等级自动化模式时的思维进行取样。研究结果发现,自动化程度越高,飞行员越容易产生与任务无关的思维,即陷入到心智游移状态中;而在中等(第三等级)自动化程度条件下,与任务相关的高级思维活动是最多的。研究三通过对ASRS数据库进行数据挖掘来探究研究一中飞行员发现的自动化惊奇问题。经过筛选,共有281起与自动化惊奇相关的案例被纳入分析。研究结果发现,自动化惊奇很少会产生灾难性后果;自动化程度越高,自动化惊奇发生的概率就越大;此外,除系统故障和人工操作失误外,自动化系统设计也会对自动化惊奇产生重要影响。基于研究三中对自动化惊奇形成原因的分析,对于两起波音B737 MAX事故来说,设计不良的MCAS所执行的脱离飞行员心理模型的行为是造成事故的直接因素。研究四借助FLAP模型来系统性地分析造成MCAS设计不良的原因,研究结果发现,波音和FAA有着不可推卸的责任。在以上研究的基础上,可以明确现阶段存在的一些由自动化系统所诱发的飞行人因失误。这很可能会导致飞行员对自动化系统产生怀疑,信任度降低。而在AI赋能下,自动化系统的自主性持续提升,飞行员将更加难以预测自动化系统的行为。由此,飞行员在与自主性系统交互过程中,人机信任将会逐渐地成为一项重要研究课题。研究五在结合有关自动化信任研究的基础上构建了一项飞行员与自主性系统组队中的信任概念模型,以期为未来飞行员与自主性系统的交互提供指导框架。综上,希望本文中的系列研究发现可以为飞机自动化系统设计、飞行员培训和与航空运行相关的政策法规的制定提供有价值的帮助。
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