伴随机器人与自动化技术的崛起，在航空领域，人类飞行员与自动化飞行系统合作驾驶飞机已成为一种常态。

无论是手动飞行还是自动飞行，飞行安全才是我们最关心的问题。

法国航空公司447号航班以每分钟几千米的速度从漆黑的天空坠落时，机上的两名飞行员手忙脚乱地试图控制住这架飞机。飞行员戴维·罗伯特绝望地大叫起来：“飞机完全失去控制了！我们根本不知道发生了什么事，我们已经尽了全力！”这是一个具有讽刺意味的悲剧，因为他们当时驾驶的是一架一切正常的飞机。导致自动飞行系统停止工作和电传飞行控制系统停止保护飞机的罪魁祸首是结冰的皮托管，但事实上，大约1分钟之后这个问题就已经自动解决了。

不过，由于至少响起了19次警报，再加上各种信息相互矛盾，致使近期内缺乏人工驾驶经验的机组人员在吃惊与困惑之余实行的错误操作，最终导致飞机熄火。重新控制飞机并非不可能的事，因为人们早就找到了一些应对不稳定空速的方法（诸如，减小机头的俯仰角，同时保持机翼的水平状态，飞行就不会出大问题）。但是，机组人员无法正确理解当时的情况，他们也不知道该怎么办。事故报告称，他们“完全失去了对局势的认知控制”。

法航447号航班最后几分钟的通话记录，让所有听到它的人都胆战心惊。飞行员的大脑一片空白、手足无措，导致飞机从高空坠落，不仅自己失去了生命，把生命安全交给他们的那些乘客也未能幸免。在那4分半钟的时间里，狭小的飞机驾驶舱里的人陷入了自动化系统摆在我们所有人面前的两难境地：在计算机控制让我们无须亲手完成各项操作的同时，我们有可能发生某种变化，对计算机控制产生或大或小的依赖性。如果这些系统失效或者崩溃（这无法完全避免，尽管它发生的可能性非常小），我们可能无法恢复到曾经的状态，重新掌控大局。

我们头顶上的这片天空对孤立无援的人总是充满敌意。伊卡洛斯[1]已经告诉我们，如果你的翅膀没有了，你就会从空中坠落而亡。现在的飞机在距离地面数千米的高空中高速飞行，那里的空气极其稀薄，即使经验丰富的飞行员在手动驾驶飞机时也不轻松。因此，如果没有计算机的帮忙，那么你可能也无法摆脱坠地而亡的结局。

与海洋科考船和深海机器人不同的是，民航飞机驾驶舱里无比复杂的技术系统需要在极端环境下运行，更关乎许多人的生命安全。每天，有成千上万的人登上航班，在进入机舱的那一刻，我们就把自己的生命安全托付给了飞机驾驶舱里的人与机器，希望他们能安全地把我们带上天空，再顺利地返回地面。在这个过程中，飞行员扮演了什么样的角色呢？鉴于他们有时候会犯错误，是不是应该将他们彻底赶出驾驶舱呢？

澳洲航空公司飞行员理查德·德·克雷斯皮尼的成长经历堪称典范。童年时期的克雷斯皮尼就对飞行十分着迷，在接受了专业训练之后，他进入飞行领域。开始的时候，他驾驶过一些小型飞机，后来是波音747型飞机，最后在大型飞机空中客车上担任机长。但是，克雷斯皮尼自称，他在业余时间是一个电脑迷，经常编写一些电脑程序，还经营了一家小型数据库公司。他也喜欢骑摩托车，觉得“摆弄机械装置是一件惬意的事”。

2004年，克雷斯皮尼结束了波音飞机经典序列的飞行任务，从操纵老式圆形仪表盘的波音飞机改为驾驶自动化程度更高的空中客车。克雷斯皮尼说：“我要把18年来在波音飞机上学到的那一套技能全部抛弃，代之以全新的空中客车驾驶技术。这几乎意味着我要从头开始学习飞行技术。”尽管他比较喜欢高度自动化的空中客车，但他还是有点儿不适应。他说：“十几岁时我就喜欢把摩托车、汽车拆得七零八落的。自此我养成了一个习惯：不喜欢控制我无法完全理解的机器，必须弄明白这台机器到底是如何设计、如何组装的。”他用一句大家都比较熟悉的话作为结束语：“空中客车的飞行员既要驾驶飞机，还得操控各种系统。”不过，他仍然“希望自己可以更进一步，而不是按部就班地按照飞行系统的要求驾驶空中客车”。

2010年11月4日，克雷斯皮尼有了一次“更进一步”的经历。当时，他驾驶着空客A380（双层四引擎巨型客车）从新加坡飞往澳大利亚。起飞4分钟之后，其中一个引擎发生了爆炸。涡轮机的爆炸碎片割断了机翼里的多条燃油管路、液压管路和电气线路，导致飞机失去控制，燃油倾泻而出。这种紧急状况与法航447号航班面临的状况有相似之处，甚至更加严重。

飞机的电子中央飞机监控（ECAM）系统（令法航447号航班飞行员惊慌失措的警报就是这个系统发出的）启动了报警程序，一连串令人心惊肉跳的信息出现在克雷斯皮尼的眼前。每一条信息都指示飞行员执行一系列任务，但是他们还没来得及执行，新的信息又弹了出来。克雷斯皮尼说：“我们依据指令完成了一个又一个任务，但是新的任务清单却不断涌来，而且都是非常重要又令人不安的任务。”在两个小时内，130个小故障警报和120个重要警报此起彼伏，尖利的报警声不绝于耳。

大量的计算机指令让克雷斯皮尼穷于应付，他没有办法找到飞机发生故障的根本原因。他说：“这就像一个军事应激测试……我们不停地追逐计算机程序，反而把最应该做的事情，诸如驾驶飞机、平安着陆等，都抛在脑后了。”

最后，克雷斯皮尼想起了飞行指挥官基恩·克兰兹指导阿波罗13号应对危机的方法：不要过分关注出了什么故障，而是看看有哪些部件仍在正常工作，然后借助这些部件安全返航。于是，克雷斯皮尼集中注意力，调配好剩余的可用资源，和机组人员一起，让澳航QF32号航班安全地降落在新加坡机场，没有造成任何人员伤亡。

每次因为人为错误导致伤亡事故的时候，我们都能想到在其他一些场合，人类是如何通过自己的判断和所掌握的技能挽救生命的。比如，澳航QF32号航班，以及2009年在机长杰斯利·萨伦伯格手动操控下“奇迹般”地降落在哈得孙河的美国全美航空公司航班这些事似乎表明，经验丰富、技能娴熟、精明能干的人是我们生命安全的重要保证，他们在机器失灵时为我们构筑了最后一道安全防线。

但是，法航447号航班和其他一些航班则辜负了人们的期望。2013年夏天，天气晴好，但是韩亚航空公司214号航班的飞行员驾驶着现代化的波音777飞机在旧金山机场降落时却发生了事故。这次紧急迫降导致3人丧生，数十人受伤。观察家不由得发出疑问：在自动化面前，飞行员只在危机发生时才有机会发挥作用，他们的基本飞行技能会因此衰退吗？

技术变革本身的特点决定了它必然会加剧这些问题，一代又一代新型飞机在复杂程度上形成了你追我赶之势，而且大量安全措施的基本原理人们根本无从了解。毫无疑问，航空电子设备及相关软件已经成功地被简化，它们的操作界面也更友好。它们的安全纪录堪称完美，总体来说，飞行的安全程度肯定胜过以前。但与此同时，它们也大幅度地增加了操作的复杂性。飞行管理系统（FMS）就是最好的例子。所谓飞行管理系统，就是控制飞机执行飞行总体计划中所列任务的计算机系统。该系统的键盘接口非常笨重，还保留着20世纪80年代的风格，要求飞行员不断处理“计算机语法、指令序列和程序，而不是引导他们完成心理成像”。

航空学已经陷入了左右为难的境地：提高自动化程度在很多情况下可以增加安全性，但与此同时也会增加飞行员的负担。技术系统难免有失灵的时候，在这种关键时刻，人类仍需介入其中。但是，如果人远离机器，他们的技能可能会退化，在危急时刻可能难以有效介入。法航447号航班正是遭遇了这个问题。简单地归咎于飞行员，或者认为这些事故是“人为错误”导致的，并不能触及问题的实质。

研究人员关注这些问题已经有几十年的时间了，但找到答案并不是一件容易的事。约翰·劳勃是一位受人尊敬的航空安全工程师，美国国家运输安全委员会（NTSB）的资深成员。他用嘲讽的语气，对一些研究成果进行了归纳和评价：

驾驶舱的自动化既会增加又会减少工作量，还会重新分配这些工作量。它既增加了飞行员对局面的了解，又会让他们不知内情；既增加了飞行员埋头看仪表的时间，又给他们更频繁的观察留出时间；既减少了训练要求，又增加了训练要求；既降低了飞行员的工作难度，又增加了他们的疲劳程度；既改变了飞行员的任务，又没有改变他们的职责；在某些方面降低了开销，在另外一些方面增加了成本；既高度可靠，将人为错误降至最低，又会导致过错，改变了人为错误的性质；不理会小的过错，却使发生严重过错的可能性有所提高；是飞行员希望拥有的，却没有得到他们的信任；让飞行员感到无聊，又不让他们感到乏味；既增加了飞行安全性，又对安全性产生了负面影响。

研究人员为各种问题给出了不同的说法，诸如“自动化的突然袭击”、“自动化依赖症”、“自动化偏见”等，并一一加以研究。一位飞行员在接受我的采访时，把他的飞机上的电脑称作“随时准备发动袭击的眼镜蛇”。他还说：“只要我手中有一根合适的长竹竿，我就会拨弄它。我也许能应付这个家伙，但我不知道它会不会突然醒过来，然后咬我一口。”

在20世纪90年代拍摄的某个美国航空公司的培训视频中，一位经验丰富的机长把飞行员称作“离不开紫红色路线图的孩子”。他的意思是这些飞行员过于依赖自动化，一味地坐在那里，任由计算机按照显示屏上用紫红色线条标注的飞行路线控制飞行。

不过，今天的大多数飞行员（例如，克雷斯皮尼）在职业生涯开始时所接受的训练，还是在那种传统的“圆形仪表盘”驾驶舱里，后来才逐渐过渡至装有计算机系统的新式驾驶舱。但是，现在的年轻飞行员从未驾驶过装有传统的高度计或者空速表的飞机。他们会不会有所不同呢？一位年轻飞行员告诉我：“情况似乎跟过去不一样了……飞行已经变成了一件非常简单的工作。你走进驾驶舱，打开电脑，回到地面，关掉电脑，然后就可以回家了。”

这个拥有百年历史的职业，现在会给人带来什么样的新体验呢？

所有的飞行员都问过这样的问题：“它在干什么？”他们指的是驾驶舱里的电脑（研究人员把这个现象称作“模式意识”）。一位飞行员说：“每次问这个问题的时候，我都会战战兢兢。因为我非常清楚，在99%的时间里，电脑都在严格按照我的指令工作，但是，我不理解的恰恰就是我自己下达的指令。”另外一位飞行员说，只有经验不足的飞行员才会问“它在干什么”。有经验的飞行员则会无可奈何地接受现实，他们会耸耸肩，然后说“有时候，它就是会这样干”。还有一些飞行员则洋洋自得地说：“电脑为什么这样干，这不是什么问题。如果一定要刨根问底，你需要问的问题是‘我为什么要让电脑控制我呢？’，忘掉电脑吧，把飞机的操控权夺回来！”

人们对人类能动性、工作控制权，以及系统内生活和工作方式等问题的基本认识将因此受到严重影响。飞行员的身份认同危机就像一面镜子，反射出海底世界的研究人员、无人机操控人员、太空探索者等无数职业所面临的问题。这些职业人员的认知能力受到计算机和自动化的压迫。尽管他们生活在一个虚拟的数字世界，却仍然在承受现实世界带给他们的各种后果与困难。在未来的自主驾驶汽车里，人们可能会像飞行员那样紧张地监控电脑系统，而不会像飞机上的乘客那般心情平静、轻松愉快。

2013年年底，美国联邦航空管理局（FAA）的一个联合工作组对当前飞机驾驶舱的自动化技术水平，以及飞行员的飞行技能进行了评估。他们调查了最近发生的26起大大小小的事故，发现飞行员可能过于依赖自动化系统，而且他们并不能完全理解这些系统，以致在应用中可能会出现各种错误。此外，飞行员必须具备的知识和各项技能都有所扩充。尽管某些传统技能只在出现紧急情况或者故障时才会派上用场，正处于“退化”状态，但是飞行员仍然必须熟练掌握这些技能。“常规”飞行技能的定义已经发生变化，即使与不久之前相比，今天的飞行员也需要掌握更多的技能。

工作组的负责人之一凯西·埃伯特是一位从事计算机科学研究的博士，也是联邦航空管理局驾驶舱人为因素研究领域的首席科学家和技术顾问。她指出，飞行操作自动化并不意味着要排除人的参与，而是让人发挥不同于以往的作用。她说：“（任务自动化的）目的不是根除人为错误，而是试图改变错误发生的时机。”此外，她还指出，有经验的飞行员所犯的错误并不比经验少的飞行员少，但是错误的类型有所不同。从认知学角度看，错误是“大脑带来的负面影响”，也是学习中必不可少的。

数据表明，只有10%的商业飞行是完全按照飞行计划顺利完成的，在大约20%的飞行中，所发生的系统故障需要机组人员做出响应。埃伯特和联合工作组发现，由于数据大多来自事故报告，因此“能反映航空系统优点的数据源非常少”。例如，在日常飞行中，飞行员通过大量的交流互动，改正人和机器的过错，确保航空系统正常工作。但是由于飞行员的这些努力往往不为人所知，因此工作组无法获得这些有效的相关数据。

事实上，这些数据表明，飞行员为降低风险真的完成了大量的幕后工作，而航空系统的总体设计基础就是飞行员能够发挥重要作用。例如，飞行员不可能一直按照标准操作程序驾驶飞机，这是因为这些程序与他们所面对的情况并不完全匹配，或者是因为这些程序太长、太琐碎，他们根本没有那么多的时间一一执行。很少有人研究过飞行员的这些行为细节，但是对此有所了解是讨论无人驾驶飞机的基本前提。

飞行程序并不是必须遵守的铁律，而是性能、简单性和可靠性等多种因素的折中方案。与人们使用的计算机程序一样，这些规程也是由人编写而成的。紧急情况与工程师预测共同列入任务清单的情况经常无法形成一一对应的关系。就像QF32号航班一样，飞行员在关键时刻必须随机应变，有时甚至需要违背电脑给出的建议。飞行员就像黏合剂，使整个系统浑然一体，还要对协议、通信、接口或者程序中不完善的地方进行弥补。

这些发现表明，对于人为问题，新技术应该加强解决这些问题的能力，而不是试图根除这些问题。如果有可能，自动化应该帮助人类完成自己的任务，而且不会导致他们对这些机器或者他们的职业变得生疏。

在航空领域，人类的身份一直随着技术的变化而改变。因此，为了弄明白当前和未来的一些问题，我们需要先对飞行员的历史稍加了解。飞行员在现代人的演变过程中扮演了重要的角色，而且飞行经验一直随着飞行技术的变化而不断改变。

怀特兄弟最大的贡献，显然是他们的一个理念：飞机的飞行必须以人的积极主动的控制为前提条件。这个理念不仅能使飞机飞上天空，还催生了20世纪的一项伟大的社会发明——飞行员。飞行员是飞机的操控者，搭乘空中交通工具的旅行者，俯瞰大地的空中飞人。

航空史研究人员罗伯特·沃尔指出：“20世纪开始呼唤另外一种英雄——有能力掌控19世纪馈赠给人类的冷冰冰、不食人间烟火的机器，并把它们转化为辉煌艺术和绚丽神话中的英雄。”从查尔斯·林德伯格到尼尔·阿姆斯特朗，再到萨伦伯格，飞行员已经化身为一种文化偶像，告诉世人人类正处在技术与社会变革的最前沿。人们为他们冠以种种美称，诸如天空探险者、空中艺术家、第三维度运动员。第一次世界大战为他们赋予的新身份（王牌战斗机飞行员更是被称作“空中骑士”），让人们不由得回想起那些远古神话，也让他们常常缅怀从这场以凶险异常、随时有人丧命的战争中涌现出来的英雄们。

令人意想不到的是，包括威尔伯·莱特、查尔斯·林德伯格和尼尔·阿姆斯特朗在内的大多数飞行员都不具备这些英雄形象，反而更像机修工或者工程师，浑身散发着节制、从容、专注等中产阶级美德。20世纪飞行员的传奇故事演绎的是人们的飞行员梦想、众所周知的神话和成功飞行员赖以保全性命的真实个性之间的矛盾，以及人的身份与新技术共同演化的过程。

虽然飞行员可以在蓝天上纵情享受自由和自主权，但是长期以来，对稳定性、安全性和能力等方面的追求，让他们被迫在控制、直觉和感知等方面做出让步，导致他们的愉快心情大打折扣。在描述自己的非洲丛林飞行经历时，女飞行员柏瑞尔·马卡姆说，就像有过无数伟大船长的那个时代已经成为历史一样，“涌现出无数伟大飞行员的时代”也已经落幕。“伴随着发明天才的前进步伐，在一张张不能发出声音，但是能言会道的白色脸孔以及钢质齿轮、铜质圆片和纤细如发的金属线的推动之下，他们逐渐消失在历史的长河之中。”

当代人对于马卡姆的叹息并不会感到陌生，但是她写下这番话的时间是20世纪30年代。她笔下的“纤细如发的金属线”就相当于今天飞行路线图上的那些紫红色的线条。在飞机被云层包围时，那些刚刚成功入侵驾驶舱的新设备会告诉飞行员如何实现平稳飞行。马卡姆还为飞行员的能力将因此下降而感到遗憾：“如果你不看空速表、高度计和倾斜转向指示表就无法飞行，那你就不能开飞机。”

马卡姆发表此番言论，主要是针对20世纪30年代迅速崛起的仪表飞行。仪表飞行相当于50年后借助计算机进行的自动飞行。在仪表飞行时代，飞行员只需把注意力集中在驾驶舱里的各种视觉指示器上，而不需要以地平线或者地面目标作为视觉参照物。吉米·杜立特（美军飞行员，第二次世界大战中的东京空袭以他的名字命名为“杜立特空袭”）曾经对飞行员进行过一些早期研究。他发现，马卡姆针对飞行员穿越云层的飞行操作发出的感慨是不正确的。如果不看地面或者地平线，飞行员是不可能完成安全飞行任务的。

为了解决这个问题，人们在驾驶舱中安装了由陀螺仪驱动的设备，随时指示向上的方向。1929年，杜立特完成了第一次仪表飞行。他驾驶的飞机座舱外面加装了一个严严实实的外罩，而且飞机只能接受他的指令。在这种情况下，他完成了起飞、环绕试验场飞行一圈、着陆等动作。直到今天，仪表飞行仍然需要接受美国联邦航空管理局的特别评估。飞行员训练程序告诉他们，要信任自己的眼睛和看到的各种数字，而不是自己的身体。如果仅凭本能在云层中飞行，几分钟之后就会机毁人亡。

新技术必然导致人的身份发生变化。飞行员再也不能像机修工一样毛躁地凭直觉行事，而要像受过良好教育的理性主义者一样拥有数学头脑。这些设备的设计先驱查尔斯·斯塔克·德雷珀故意把它们称作“instruments”（仪表），目的就是让驾驶舱给人一种现代科学实验室的权威感。20世纪30年代，民航飞行取得了蓬勃发展，对技术和社会进步也提出了要求：飞机可以在各种天气条件下安全稳定地飞行，工作人员必须举止优雅，统一着装，确保公众感受到严肃性和舒适性。要让公众选择民航飞机作为例行的、安全的交通工具，不仅是飞机，飞行员也要给他们一种踏实可靠的感觉。

罗伯特·巴克的飞行生涯始于仪表飞行时代，结束于自动飞行时代，因此他的身上集中体现了这种身份演变的过程。作为一名多产的航空作家，巴克在作品中表露出对他这一代飞行员的焦虑之情。在他职业生涯早期的20世界30年代，现代化的DC–2和DC–3型飞机“要求飞行员首先成为一名技术人员”。在关于随后40年时光的回忆录中，他带给读者的其实就是飞行员失去控制权和自主权的全过程。巴克认为，技术并不是导致全部问题的唯一根源，管理工作、政府规章制度和工程师也应承担一部分责任。

人们通常把这个变化过程形容为由手动控制飞机的飞行员向“系统管理员”式飞行员的过渡。“这个表达令我异常难受。”巴克说，“无论形势发生了什么样的变化，你都应该具备丰富的飞行知识、接受过专业的飞行培训、有很好的判断力。只有这样，你才是一名飞行员，而不是一名系统管理员。”

1994年，巴克在他的著作中写道，当他坐进装有电脑显示器的新型驾驶舱时，“恍若走进了一家现代艺术馆”，赏心悦目的色调“就像蒙德里安或者戴维斯创作的抽象画，与传统的飞机仪表大不相同”。从认知角度看，飞行越来越像一种感受视觉刺激并做出响应的行为。

巴克用现代派画家的作品来比喻驾驶舱，这种说法非常恰当，因为支离破碎的视野还象征着对职业身份的认同也被破坏得面目全非。巴克认为，所有这些都加重了“飞行员的负担”，因为飞行员不仅需要“承担更多的任务、更大的责任，还必须有渊博的知识，对科学、法律和心理学等都有了解”。巴克并不反对建立“庞大的智慧库”，但他认为，在“来不及思考”的紧急情况下，他不会动用这些知识，除非有人要求他这样做。

显然，巴克和无数飞行员对飞机驾驶舱的特殊性认识不足。驾驶舱是一个争论不断的地方。与现代生活的其他领域一样，在驾驶舱里，技术和劳动经常交织在一起，而且风险更大，强度也更大。飞行员就像白领工人，在高风险的环境里操作大型、复杂的系统。他们又像手工艺人，不仅要靠手工技术养家糊口，还一起成立了工会组织。

我们对机组成员称呼的变化，表明他们的任务正在发生调整。20世纪30年代，美国泛美航空公司用“机长”和“副机长”分别取代“飞机驾驶员”和“飞机副驾驶员”的称谓，并要求他们穿上制服，利用已经得到认可的社会角色，给人一种自信心和权威性的心理暗示。后来，这些称谓又演变成“操控飞机的飞行员”和“不操控飞机的飞行员”，这是因为机长未必是正在驾驶飞机的那个人（或者就像法航447号航班一样，机长甚至不一定待在驾驶舱里）。现在，美国联邦航空管理局建议将这两个称谓改为“操控飞机的飞行员”和“监控飞行的飞行员”，旨在为他们所发挥的作用赋予积极正面的称谓，表明两名飞行员都在参与飞行任务，无论他们是否亲手操控飞行装置。（在这些语境中，“操控飞机”常常表示亲手操作控制装置，尽管这个词还有许多其他含义。）

发生变化的不仅仅是这些称谓。在研究飞行员角色的当前变化时，我们发现了一个显著的区别：驾驶舱里的“第三个人”，即随机工程师这个角色，已经彻底消失了。20世纪20年代，民航飞机驾驶舱里只有两名飞行员。随着航空业的发展，飞行距离越来越远，有的飞行目的地由于基础设施不齐备，没有办法提供飞机维修服务，因此航空公司开始在航班上配备有执照的机修工，以便在飞机着陆后开展维修活动。后来，螺旋桨飞机逐渐变成双引擎、三引擎和四引擎飞机，每增加一个引擎，就会成倍地增加仪表盘和控制装置的数量。因此，单单是飞机引擎的管理，就成了飞行操作的一项主要内容，随机工程师也演变成一个专门的职业。

第二次世界大战之后，美国政府要求32 000千克以上的民航飞机（今天的大型飞机大多被包括在内）必须配备专业的随机工程师。具有讽刺意味的是，在这一规则付诸实施的时候，包括DC–6在内的某些机型已经设计完成，驾驶舱内的标配是两名飞行员。而根据这个规则，驾驶舱里必须配备三个人，即便第三个人无所事事。于是，“第三个人”就只能坐在两名飞行员之间的活动座椅上，帮助他们观察是否有意外情况发生。

飞行员和随机工程师之间一度矛盾不断。于是，航空公司逐渐改变做法，安排专业的飞行员坐到第三个座位上，而且飞行员工会组织拒绝接受随机工程师的入会要求。随机工程师针对这些情况予以回击，他们指出在飞行的绝大部分时间里，飞行员无所事事。在美国国会的听证会上，随机工程师出示了一些照片，证明飞行员在飞行时看报纸、睡觉，甚至与坐在他们大腿上的女性乘务员调情。

这时候，技术再一次改变了人们的角色和相互关系。20世纪50年代末，喷气发动机开始出现在民航飞机上。这种发动机大大简化了机械和控制装置，于是“大量手柄、标度盘和仪表从驾驶舱中消失了”。英国航空公司飞行员协会的一项研究发现，“即使在飞行中需要用到专业性机修技能，出现这种需求的可能性也非常小”。制造商认为，波音707飞机和道格拉斯DC–8飞机等第一代喷气式飞机可以由两名飞行员安全地完成飞行工作，但是美国联邦航空管理局却要求他们必须安排第三个人（与波音707几乎完全相同的军方版本——KC–135空中加油机上就没有配备随机工程师）。关于第三个人是否可以提高飞行安全性的统计研究，最后没有得出任何实质性结论。

1980年，美国总统罗纳德·里根指派一个委员会来研究这个问题。该委员会最后断定，由两名飞行员驾驶喷气式飞机是安全的，第三个人不会提升飞行安全性。同时他们还认为，新型波音757飞机和当时仍处在计划阶段的空客A–310飞机的“玻璃”驾驶舱装有计算机，因此只安排两名飞行员驾驶飞机是非常安全的。后来，在人们对新式电子元器件的态度由抵制转为期待之后，这条32 000千克的规则终于被废止了。

令人吃惊的是，驾驶舱中的第三个人这件事与现代飞行员竟然存在着某种联系。在随机工程师彻底离开驾驶舱之前，飞行员经常面临的一些难题（例如，克雷斯皮尼无法解决驾驶舱复杂系统出现的故障）都是需要由这些工程师解决的问题。一度是驾驶舱里人与人（飞行员和工程师）之间的矛盾，现在变成了人与计算机之间的矛盾。

然而，如果我们想一想“人在其中扮演什么角色？”这个问题，就会发现每台计算机实际上都体现了人在其中发挥的作用。人与人之间难免会有矛盾产生，同样，人作用于这些电脑的努力不被看见他们之间也必然有冲突发生。驾驶舱里的那些设备与标度盘通常来自不同的供应方，编写程序的也是不同的软件团队，但这些设备与标度盘必须构成一个系统，协同工作。

德雷珀采用“instruments”（仪器）这个词，目的是让人们联想到科学，但是这个词还可以用在音乐上，表示“乐器”。从这个意义上讲，飞行员就像一个乐队指挥，通过消除乐队成员在合作过程中不断发生的各种无法预见的错误，让所有乐器协同演奏出美妙的音乐。在乐队中添加新的乐器可能会让演奏出来的音乐有所不同，指挥的工作难道也会因此而不同吗？

为了给本书收集写作资料，我采访了一些飞行员。我问他们：“自从业以来，你认为飞行这个领域发生的最显著的变化是什么？”我原以为他们会提到计算机或者自动化，但大多数飞行员的答案都是他们需要承担的责任（尤其是飞机起飞前他们需要履行的职责）增加了。以前，飞行员径直走向飞机，稍加检查就可以坐进驾驶舱，准备起飞，因为专职的地勤人员肯定会将加油、补给以及其他地勤服务工作安排得井井有条。

但是现在，航空公司通常会裁减这些工作岗位，让飞行员在发动引擎之前承担更多的责任。飞行员抱怨道：“我们的工作量增加了，飞行任务变重了，每天的工作时间也长了。”寻常的技术也对这些变化起到了推波助澜的作用。现在，每个驾驶舱里都安装了有专用号码的移动电话。飞行员需要联系负责维修、调度等航空服务的人员，工作的自主性有所降低。这些飞行员告诉我：“你的耳边不停地有人说话。有5个人通过电话呼叫你：登机口在呼叫你，飞行值班经理在呼叫你，航空公司也在呼叫你……‘发生什么事了？’‘你需要多长时间？’‘有人在吗？’……”

在系好安全带、启动飞机引擎之前，飞行员早已进入了工作状态。等到飞机升空之后，他们还需要完成更多的任务，包括消除噪声、控制燃料效率、向登机口和空中交通管制台报告飞行速度等。想一想我们近几年来乘飞机旅行的感受有何不同，就能体会到航班机组人员的工作发生了哪些变化。

尽管飞机驾驶舱处在一个极端环境之中，但正是在这样的工作场所中，强烈的职业认同感遭遇了技术的快速变化，空中飞行的自主性遭遇了空中交通系统对经济效益的追求，飞行员必须在政府的高度管制之下履行各项责任。在考虑航班上的自动化与技术等问题时，我们必须把它们放到一个不断变化的环境之中加以思考。与柏瑞尔·马卡姆以及罗伯特·巴克相比，那些按照紫红色航线飞行的年轻飞行员所处的飞行环境大不一样。在飞机着陆这样的关键时刻，这些因素常常同时发挥着影响作用。

每一次飞行就是一个故事，而着陆是这个故事的高潮部分，也是飞行技术的高度体现。实习飞行员最难学会的就是着陆技术，优秀飞行员也以每次着陆都趋于完美作为挑战。在天气不好时，安全着陆的难度更大。

在天气不好或者能见度较低的情况下，飞行就需要依靠仪表。飞行员低着头，盯着那一排排发光的标度盘和数字，了解他们在空中的位置、飞机的飞行状态和他们的操作效果。训练中禁止在其他飞行阶段发生的行为，在着陆过程中都会一一发生：低空慢速飞行，靠近地面飞行，飞行时看不见任何目标。

在航班降落的过程中，你朝窗外看去，除了白色的云层你什么也看不到。与此同时，你感觉到飞机放下了起落架，发动机开始减速，在飞机接触跑道的那一刻，坚实的地面一下子就出现在你的眼前。这时候，你会对“决断高度”（minimums）概念有所体会。

在多云或阴天降落时，飞行员会透过窗户寻找地面跑道的标志：闪闪发光的频闪仪，黑色路面，或者成特殊十字形排列的地灯（飞行员用肉眼观察时，这些地灯的排列图案与他们先前看到的仪表盘十分相似）。只要看到其中任意一种，飞行员就可以建立目视参考，根据肉眼的观察结果，采取视觉着陆的方式。

通常，能见度为1/4英里（约400米）的决断高度是距离跑道约200英尺（约60米）。如果低于这个高度还看不清跑道环境，那么飞机着陆是不合规的，也是不安全的。此时，飞行员应该加大油门，将飞机拉起，再次尝试着陆，或者飞至其他机场降落。接近决断高度时的进近需要飞行员的自信心与经验，精密并且调整好的仪表，以及飞行员对整个系统（包括准确无误的程序、保养得当的设备、称职能干的空中交通管制）的充分信任。对于乘客而言，在这样的条件下成功着陆意味着我们在阴雨天气也敢乘坐飞机；对于航空公司而言，则意味着一大笔收入。

飞机在着陆时采用的仪表着陆系统（ILS）通常包括一束从跑道发射的无线电射线（提供左/右误差信号，即航向信标）和一束垂直射线（即无线电下滑台）。这套系统在20世纪50年代前就已经投入使用，在飞行员看见跑道之前，可以帮助飞机沿着射线束下降至约60米的高度。这就是所谓的I类着陆（业内简称“CAT I”）。如果采用更先进的设备进行更精密的操作，例如利用雷达测高计直接探测地面，那么飞行员可以将飞机降至约30米的高度，完成II类着陆。

在进行更精密的III类着陆时，决断高度更低，以至于人类飞行员无法独自做出决定，而要依靠某种形式的自主驾驶。III类着陆进一步细分为III（a）类和III（b）类，决断高度分别是15~30米和0~15米。III（c）类着陆用于“零–零”条件，即能见度为零、云幂高度为零的情况，此时视野里白茫茫一片。III（c）类着陆没有决断高度。尽管某些飞机（以及非常少的几家机场）通过了认证，可以在这种天气条件下着陆。但是，由于飞机着陆后无法脱离跑道，因此这种着陆方式在实践中很少应用。着陆类别之间的差别非常细微，可能难以理解。在阅读本书时，我们只需记住一点：III类着陆的难度极大。

在完成III类着陆时，飞行员可以选用的一个工具是自动着陆系统。20世纪60年代，这套系统的操作性首先在北欧臻至成熟。英国航空公司发现，该公司在航空枢纽伦敦希思罗机场的航班有7%受到了大雾影响。在能见度为零时，通过常规仪表着陆系统的无线电波束和机载惯性制导系统，自动着陆系统可以使飞机在跑道上方自动抬起机头（即让飞机滑行），然后向自动制动系统发出指令，让飞机停止滑行，从而完成着陆。标准仪表着陆系统可以帮助飞行员把飞机降至600米的高度再做出是否着陆的决定，而自动着陆系统可以实现的高度是零，即完成III（c）类着陆。20世纪80年代，飞行员理查德·柯林斯在试用自动着陆系统之后写道：“看！不用手动控制！”

自动着陆系统似乎非常完美，可以在着陆条件非常差的时候成为人类飞行员的后援。现在，自动着陆系统是大多数波音飞机和空客飞机的标配（对于装有数字化电传飞行控制系统的飞机而言，在已有系统和软件的基础上添加自动着陆系统相对来说比较简单）。

不过，自动着陆系统名不副实，操作起来可能非常复杂。该系统不仅需要针对不同的电气系统准备两三套冗余的自主驾驶仪，还会受到风力和无效设备的影响。只当所有设备在适度逆风和阵风条件下运行良好时，自动着陆系统才能发挥作用。此外，安装自动着陆系统不仅仅是在飞机上加装一个盒子那么简单，还要求地面基础设施有良好的操作性，机组人员甚至航空公司的相关人员都要接受培训，并得到相关认证。在美国，大风天气常常伴随能见度较低的问题，导致自动着陆系统无用武之地。但是，在风速不高的大雾天或者多云天气，即使在最难的“零–零”条件下，有无自动着陆系统也有可能仅意味着进场和备降的区别。

同其他自动化驾驶系统一样，自动着陆系统也不能完全取代机组人员。首先，必须由人判断何时打开这套系统。柯林斯说：“机长负责监控和决策，他虽参与飞行过程，但享有超然的地位。”接受过专门训练的机组人员需要完成系统启动工作，注意观察是否有故障发生，在出现问题时还要从系统那里接管控制权。即使在自动着陆系统操控飞机时，机组人员可能也会把手放在控制装置上，以便在系统发生故障时及时介入。理查德·克雷斯皮尼在回忆他驾驶的那架波音747飞机上的自动着陆系统时说，那是一套“质量比较差的机械设备，里面有大量伺服系统和作动筒，性能与可靠性都比较一般，而且需要定期检查”。

现代自动着陆系统是数字式的，性能可靠，安装在一个盒子里。但是，如果它在着陆的关键时刻发生故障，飞行员就必须完成一系列的逻辑推理，然后选择一套操控动作，诸如手动着陆、指令式自动复飞或人工复飞。由于自动着陆系统需要地基系统具有极高的精度，因此跑道及邻近滑行道上的东西必须被清空，不可停有飞机。这就意味着采用自动着陆方式之后，机场吞吐量有可能会下降50%之多。至少有一家航空公司发现，只有大约2%的飞行员采用的是自动着陆方式，而且这些飞行员这样做的主要目的是让机组人员和设备满足认证的最低要求。

但是，自动着陆系统的精密性和安全性值得称道。柯林斯发现，自动着陆系统实际上还会提高人类飞行员的操作技能。他说：“观看自动着陆系统的精密操作足以触动所有飞行员，让他们萌生与这种计算机控制的机电装置一较高下的念头。”他认为，观看这套系统的操作就是给飞行员上了“一堂着陆观摩课”。但是，2013年美国联邦航空管理局的自主驾驶调查工作组称：“要求或允许自动着陆的情况很少发生，而且在通常情况下飞行员宁愿选择手动着陆。”

自动着陆最终有可能会催生未来的全自动无人驾驶飞机。但是，正如我们在深海机器人领域看到的情况一样，这些技术也不一定会实现由有人驾驶到自主驾驶的线性演变。现在，人们提出的另外一些方案可以让人类飞行员更深入地融入控制链路。例如，平视显示器（HUD）将计算机生成的虚拟世界与飞行员的肉眼目视结果结合起来，使人与计算机协同，产生“1+1﹥2”的效果。

我们有必要对平视显示器详加研究，因为它为解决飞行员的角色定位问题提供了一个新的、有益的方法，揭示了如何让人参与到更新、更复杂的技术当中，并承担自动化程度稍低、限制条件更严格的任务。

在一个晴朗的春日，我登上了一架崭新的巴西航空公司开发的Embraer 190系列商业喷气式飞机，坐在正副飞行员中间正后方的活动座椅上。我们沿着阿尔卑斯山脉北部边缘向西飞行，穿过德国，前往瑞士日内瓦。从28 000英尺（约8 500米）的高空看到的景色的确美不胜收，令人难以忘怀。我们从新天鹅堡上方飞过，这座以迪士尼城堡为原型的城堡坐落在山脚下，散发着梦幻般的光。然后，我们又飞过黑林山，越过“兴登堡”号飞艇的建造地——康斯坦茨湖。之后，勃朗峰出现在我们的视野里。

Embraer客机是一架双引擎飞机，与波音和空客的跨洋飞机比较像，只不过体积稍小。这是一架具备现代便利性和安全性的支线飞机，为短途旅程定制，用以取代较老的喷气式飞机和螺旋桨飞机。

图3–1 在一架飞越阿尔卑斯山前往维也纳的飞机上，机长正在使用平视显示器。请注意，照片中的玻璃“合成仪”将平视数据影像呈现在飞行员的眼前

图片来源：本书作者。

我们乘坐的是一架电传飞行的飞机，正在以全数字控制模式飞行。在机组人员面前有5个本书页面大小的电脑屏幕，左右各有两个，中间还有一个。每名机组人员在中央控制台都有一个键区，可以向飞行管理计算机以及两个引擎共享的两个油门输入数据。每名飞行员都有一个控制杆，控制杆的手柄呈海鸥翅膀的形状，这是巴西航空工业公司的注册商标。昔日，令人眼花缭乱的标度盘和指示器如今已经不见了，驾驶舱看起来十分简洁，就像现代的办公室一样，这显然是精心设计的结果。

时间已经很晚了，飞行员也累了。在我们准备降落在日内瓦国际机场之前，乘务员送来一些小蛋糕，让我们充饥，为最后的着陆储备能量。飞行员系上安全带，为降落做好准备。

但是，在飞机沿着无线电波束降低高度完成进近时，飞行员既没有坐在那儿监视自主驾驶仪，也没有打开自动着陆系统，而是采用手动飞行模式。他的双眼紧紧盯着从头顶上垂下来、悬挂在他眼前的一小块玻璃。在他的视线投向这块玻璃时，空速、高度等重要数据出现在他视野的周边位置。在他视野的中心区，一幅闪着绿光的电脑图片显示出跑道的轮廓。今天的能见度不错，他能清楚地看到跑道。如果遇上恶劣天气，虚拟的跑道就会“冲破”浓雾，让飞行员像在正常天气条件下一样看清地面情况。

显示屏上有一个飞机形状的小符号，这就是所谓的“飞行航径矢量”，它可以告诉飞行员飞机正在往哪里飞。另外，还有一个圆形的小标志，这是“引导提示”，告诉飞行员应该往哪里飞。飞行员通过手里的操纵杆操控飞行，让这两个标志始终重叠在一起。在我们平稳地接近跑道时，引导提示由圆形变成十字形，并向上移动。飞行员将操纵杆向后拉，让飞行航径矢量的标志始终处于引导提示的正中间，使飞机一边减速，一边拉平。随后，飞机轻轻地接触到了跑道，这是一次几乎完美的着陆。飞行员的全部工作就是让那两个绿色的图标重叠，从而保证顺利着陆。即使机场大雾弥漫，跑道模糊不清，飞行员的操作也不会有任何不同。

图3–2 飞机进近时透过现代化平视显示器观察到的结果。注意观察飞行航径矢量与引导提示对齐的情况。图中虚线表示的是恰当的下降角。图下方是传统的“玻璃驾驶舱”中的主飞行显示器

图片来源：本书作者在飞行模拟器中拍摄

平视显示器于第二次世界大战期间开始被应用到军用飞机上，距今已经有很长一段时间了。当时，这种装置的用途是射击瞄准具，在瞄准目标时可以为飞行员提供一个自动修正的十字瞄准线。在现代战斗机上，这种装置已经变成了高级瞄准具，既可以提供重要的飞行数据、识别雷达目标，还可以辅助飞行员瞄准射击。

20世纪80年代，平视显示器开始出现在民航飞机上。最初的平视显示器可以显示仪表给出的飞行数据（空速、高度等），使飞行员在交通繁忙的机场和着陆的关键阶段无须低头读取这些数据。这些装置（包括现民航飞机仍然在使用的许多类似装置）的视野比较狭窄，因此飞行员必须精确地坐到某个位置上，然后透过一个很小的视窗进行观察。这样的位置常常让飞行员受到束缚，感觉非常不舒服。

新型的平视显示器加大了显示屏的尺寸，而且是正形投影。也就是说，如果飞行员把头部调整到合适的位置（可以根据仪表面板上的一组固定标志让视线对准显示器），平视显示器上的图像就会与目标在真实世界里的位置相重合。例如，如果飞行员在能见度较差的天气着陆，平视显示器可以利用绿色的电脑图形向量绘制出跑道的轮廓。随着飞机的进近，跑道的形状逐渐变大，当跑道最终从云雾中露出真面目时，就正好出现在图形向量的绿色方框中。

后来，平视显示器终于得到美国联邦航空管理局和欧洲权威部门的认证，允许用于III类着陆。在飞行员工会组织中居于龙头地位的美国航空公司飞行员协会认为，平视显示器的效果优于自动着陆系统，并对此表示支持。阿拉斯加航空公司的航班在进入朱诺机场时，进近的难度比较大，因此他们率先使用了平视显示器。同时，一家名叫莫里斯航空的小型航空公司也开始试用这套系统。1992年，美国西南航空公司收购了莫里斯航空公司，并开始在公司的很多飞机上使用平视显示器。飞行员逐渐习惯于在低能见度的条件下依靠平视显示器完成着陆，因此他们有时候会忽略或者关掉自动着陆系统。

现在的平视显示器自带导引算法，可以获取导航数据，自行预测出飞机的前进方向并显示在显示器上。飞行航径矢量图标包含了计算机了解的所有飞行数据，比如风速、惯性和引擎的功率设定等。飞行员可以通过控制装置调整飞行航径矢量（从而调整飞机的航向）。如果飞行员将飞行航径矢量放置于跑道末端，并对齐航径矢量与引导提示这两个标志，飞机就会朝那个点飞去。如果飞机当时的速度和高度都合适，飞行员只需从容地输入少量数据，飞机就可以平稳着陆。手动操控飞行由一种精细微妙的技能转变为一项“让两个小东西重叠”的视觉任务。

平视显示器还会显示出一些类似于“示误带”功能的图标，帮助飞行员保持合适的速度和加速度。通过传统的飞行仪表，飞行员可以看到空速、高度和垂直方向速度等数据，但是飞行员需要通过心算才能知道飞机是不是保持在正确的航径上。与之不同的是，平视显示器则可以帮助飞行员直接看到飞机的“能态”（energy state），可以回答“动力是否足以将飞机送进跑道？”这样的问题。显示器上的各种指示可以针对细微的差错做出快速、准确的反应，使飞行员在酿成大错之前就做出修正。

前文提到的另一种标志——引导提示，可以告诉飞行员应该将飞行航径矢量放在什么位置。飞行员需要完成的工作就是操纵控制装置，“让两个小东西重叠”，在引导提示和飞行航径矢量的指引下，让飞机沿着正确的航径飞行。

这些新式数字合成仪表让飞行员慢慢地产生了其他想法。他们认为，平视显示器的用途有可能不仅限于实现低能见度着陆。一位平视显示工程师回忆道：“飞行员们说，‘哎呀，既然它有这种用途，你们稍加改变，把它做成类似主飞行显示器我就可以一直用它了。’”

在接受我采访的飞行员当中，有几个人所在的航空公司（以下称“欧航”）在为新的Embraer喷气式机队配备设备时，准备放弃自动着陆系统，而代之以平视显示器。有些飞行员驾驶的飞机上装有老式平视显示器，还有一些人的飞机装备有自动着陆系统，因此，航空公司在新的喷气式飞机到底应该如何选择的问题上自然而然地形成了两种不同的意见。

飞行员与他们驾驶的飞机朝夕相处，我很少发现飞行员对他们的工作环境提出批评意见。总的说来，他们都会心平气和地接受公司分派给他们的飞机，在实际飞行中也能充分发挥这些飞机的特点。同样，飞行员在被安排进行新型飞机驾驶培训时，也不大可能提出不同的意见。对航空公司而言，Embraer飞机代表的是未来的电传飞行控制技术，如果飞行员拒不接受，只能说明他们愚不可及。考虑到经济不稳定性以及航空公司在未来可能面临的兼并问题，有些飞行员甚至认为，在Embraer飞机上接受培训可以为就业安全增添砝码。不过，仍然有一些飞行员坦承，他们在是否放弃自动着陆系统的问题上还是拿不定主意。

按照正式规定，自动着陆系统需要飞行员投入的注意力不比手动操作多，但飞行员承认在实际应用时并不总是如此。几乎所有飞行员都提到了漫长的工作时间和挥之不去的疲惫感：“在早晨着陆时，如果我们感到疲劳，就会采用自动着陆系统。如果你有5条腿，你就可以连续飞行10个小时，甚至12个小时，因为你有第五条腿——III类进近……这时候，你就知道自动着陆系统真的很管用了。”但是，如果因为过于疲劳而无法手动飞行，那么这样的疲劳程度也有可能让飞行员无法对自动着陆系统实施有效的监控。

以前用过平视显示器的飞行员，也不一定会迫切希望在Embraer飞机上安装这种显示器。他们惯用的老式显示器上有一个很小的“合成仪”（飞行员视线穿过的那个玻璃窗口）。为了使用这个小窗口，他们必须坐到一个很不舒服的位置上。而且，平视显示器主要用于III类着陆，也就是说，“最终造成的结果是，我们在最恶劣的天气条件下，坐在一个十分不舒服的位置上，很不熟练地使用这套系统”。

Embraer飞机上安装的平视显示器有两个重要创新。第一个创新在上文中提到过：新式的合成仪比以前的大，飞行员坐在舒适的位置上就可以使用。第二个创新可能更加重要：老式系统仅为飞行员提供了平视显示器，而新式Embraer飞机则为正副飞行员各准备了一套。这个简单的变化，尽管导致成本上涨了一倍，却为机组人员接受这套系统起到了重要的影响作用。

托马斯支持在航班上安装平视显示器，但他发现经常有人用一种旧观点反驳他，即“平视显示器的适用对象是配置较差、无法完成III类着陆的支线飞机”。于是，他换了一套说辞，不再强调平视显示器是解决低能见度条件下的着陆问题的工具，而是把它形容成“可以让飞行员重新做到人机合一……保证飞行安全的一大利器”。飞行员们普遍认为空客飞机的自动化程度过高，很显然，托马斯的这套说辞利用了飞行员们的这种心理。

此时，制造商看到了类似的发展机会，因此对托马斯提供了支援。航空公司购买平视显示器的初衷是用于低能见度条件下的进近，但最终却将该装置应用在其他方面。美国的平视显示器制造商（以下称“平视公司”）发现，III类着陆对于提升业务量的作用十分有限。美国只有大约12个机场得到了III类进近的认证，因此市场应用范围非常窄。如果飞行员不愿意使用平视显示器，就可以将它翻上去贴着天花板。但是平视公司发现，飞行员们全程都在使用这些显示器。航空公司说：“每架飞机上安装两套。飞行员在飞行时可以不使用它，但他可以随时了解飞行的情况。”因此，平视显示器的业务量上涨了一倍。

在接受我的采访时，汉克已经60多岁了，正准备从平视公司退休。他本人有数学和统计学背景，曾经帮助美国联邦航空管理局完成了一些重要研究，以证明平视显示器的安全性。通过比较上千例使用平视显示器和不使用平视显示器的飞机着陆，他发现“（问题就在于）机尾触地、碰撞着陆这类常见的愚蠢错误，于是我调查了起落架、轮胎等部件的维修率”。通过询问顾客和维修人员，他发现“真正的原因在于他们在飞机上安装了平视显示器，这个举措降低了飞机的（维修）成本”。对于一个大型航空公司来说，每年仅此一项就有可能节省几百万美元。

更柔和、更标准的着陆可以降低维修成本，减少轮胎磨损和机尾触地（飞机的尾部蹭在跑道上）的发生率。此外，汉克还发现飞行员在所有天气条件下都会使用平视显示器。因为对于平视显示器而言，无论是天气条件良好，还是能见度低，它的操作程序都是一样的，所以“飞行员每天都好像在进行低能见度条件下的飞行，他们对这套系统的信任程度也不断加强”。这种信任表现在，人认为机器的行为是可预测、可信赖的。

有的航空公司没有III类着陆能力，但它们也订购了平视显示器。汉克认为这个现象比较奇怪，因为在他看来，平视显示器的特别之处就在于它可以用于III类着陆。但是，航空公司的目的比较简单，它们希望帮助飞行员更好地了解情况。飞行员反映说：“我从窗口看出去，就可以知道当时的情况。如果我的方向与目标不一致，飞行航径（矢量）就会提醒我。”

汉克补充说：“多年以来，我一直没想到会出现这种情况。直到现在，我仍然感到有点儿吃惊。”自动化技术经常被人们以创新的方式加以应用，同样的一幕在平视显示器身上上演了。

汉克比较了平视显示器与自动着陆系统这两种着陆方式，并获得了一些统计数据。他说：“平视显示器着陆方式的效果好得惊人。我们发现，它的效果至少不亚于自动着陆系统，有人甚至认为它的效果更好。”不过，平视公司非常谨慎，不愿意激怒那些装有自动着陆系统的大型飞机的制造商，因此他们没有公开这次研究。

汉克认为：“自动着陆系统的表现有时候非常突兀，令人难以理解。（原因在于）这是一套自动化系统。”例如，在突然遭遇阵风或者湍流时，“自动着陆系统的反应与人在同样情况下的反应迥然不同……在遭遇湍流时，自动着陆系统很有可能把飞机降落到草坪上”。

汉克发现飞行员不信任自动着陆系统：“他们无法了解系统的运行机制。飞机在‘这个家伙’的控制之下，我无法了解它的飞行状况。”汉克还发现，在安装了平视显示器之后，“这些飞行员就会这样想，‘这下好了，飞机的操控权又回到了我的手中’”。因此，有的客户舍弃了自动着陆系统，代之以平视显示器。

于是，汉克认为平视显示器不是一种“纯粹”的自动着陆方式，而是一种混合型自动化着陆方式。在客户们也开始持有这种观点之后，“他们对平视显示器的信任程度似乎有了一次飞跃，这是一个对我们有利的变化……公司里的飞行员说，‘与自动着陆系统相比，我宁愿要平视显示器，因为我可以了解飞行的状况’”。一位工程师把平视显示器形容为传统飞行显示器与自动着陆系统的混合体，“最重要的一点是去掉了作动筒，或者说让人充当作动筒”。

30年前，理查德·柯林斯认为，观察自动着陆系统标准、精确的着陆过程有助于提高飞行员的技术水平。现在，人们对平视显示器抱持同样的观点，认为平视显示器可以让飞行员回到“控制链路”当中，亲自参与飞行过程。通过亲身体验，而不仅仅是观看示范表演，提高他们的飞行技能。一些飞行员说：“这才是我心目中飞行员应该做的事情。”

一些数据表明，平视显示器可以缓解飞行员在关键飞行阶段的压力和紧张情绪。一项研究发现，在关键时刻，使用自动着陆系统的飞行员会产生十分强烈的紧张情绪。与之相比，总的来说，平视显示器带给飞行员的压力更大，但在着陆时出现压力陡增的情况比较少。

50多岁的汤姆是美国联邦航空管理局的工作人员，他的职责是审查并授予飞行员驾驶大型喷气式飞机的资格。作为一名高度自动化飞机的飞行教练，汤姆认为飞行员们有过度依赖计算机、低头看仪表的时间过多、“实际飞行”的时间不足等问题。汤姆认为，平视显示器是解决这些问题的关键一环：“这是起过渡作用的一个步骤，而且这个步骤之前就应该有了。我不是说它是自动化进程中的一个退步，而是说我们在自动化这个方面（前进的）幅度太大了，留下了一个需要弥补的空缺。”有人认为，以某种方式将人排除在外从本质上看是更先进的工作方式。但在汤姆看来，这是一种错误的自动化发展观，而平视显示器可以消除因此产生的影响。

美国航空公司的飞行教练约翰（他的飞机上也装有两套平视显示器）更加看好平视显示器，认为这是“一种与飞机互动，特别是在视觉环境中互动的新方式”。他相信，在驾驶装有平视显示器的飞机时，飞行员的操作更加流畅平稳，警觉度更高。

支持平视显示器的欧航工作人员托马斯认为，平视显示器代表着一次意义深远的转变：“我们正在逐步启用一种利用飞行航径和能量的飞行方式。”传统的飞行方式需要“俯仰角和动力”，每一项操作都需要根据预设，确定机头的俯仰角和引擎的动力设定，之后飞机就会有条不紊地飞行（法航机组人员对飞机失去控制可能就是因为采用了这种飞行方式）。使用平视显示器的飞行则与之不同。在这种飞行方式下，飞行员利用飞行航径矢量和能量矢量操控飞机，托马斯称为利用航径矢量和能量矢量的新飞行方式。数据显示器发生变化，就会导致飞行所需要的技能发生变化，从而将飞行任务交回给一直盯着显示器的那个人——飞行员。另外一名飞行员说：“由于平视显示器提供的核心信息是飞行航径，因此我们的大脑从中获取的所有信息与提示，就会以这样或者那样的方式加强我们的感官接收到的提示。”

不过，很难说平视显示器在安全方面做出的最重要的贡献到底是什么。在飞机从云雾中下降、冲向跑道时，飞行员不用一会儿“低头”看仪表、一会儿“抬头”寻找跑道灯，不需要在脑海里费劲儿地完成仪表读数与跑道目测结果之间的转换。事实证明，这种转换过程有可能造成危险。与此同时，在安装平视显示器之后，无论是在晴好的天气还是在大大增加了着陆难度的雨雾天气里，所有的着陆都会遵循完全相同的程序。对飞机能态的实时监控，可以迅速表明飞机是否高于或者低于应有的高度。因此，飞行员能够通过手动操控完成III类进近。

通过亲自观察，我发现飞行员在利用平视显示器飞行时往往心无旁骛，专注程度与那些与他人说话时只顾低头盯着智能手机屏幕的人差不多。因此，如果坐在副飞行员座位上的人无法看到平视显示器数据，他就无法了解飞机的飞行情况，这种信息的缺失有可能让他产生一种置身事外的感觉。信息分配的不均衡会加剧正副飞行员之间本来就存在的权利不平衡。如果飞机上只安装一台平视显示器，那么副飞行员只能通过传统的仪表与飞行系统监控飞行情况，获取的相关信息就比较少。如果装有两套平视显示器，正副飞行员就都能获取所有信息，从而相互核实对方的操作是否得当。

平视显示器带来的一个实际好处是，帮助飞行员每天都以相同的方式完成所有进近。飞行员不需要在I类至III类操作程序之间切换，因此所需设备大幅减少，对操作、维护和技能的要求也相应降低。一名飞行员说：“一段时间之后，你甚至不会在意是不是III类着陆……因为每次着陆的程序都一样，而且可以舒舒服服地完成。”另外一名飞行员说：“平视显示器让飞行操控更加精确，它可以把飞行轨迹直接展现在你眼前。”

飞行员适应平视显示器的过程分为几个阶段。刚开始训练时，他们的眼睛只顾盯着平视显示器上的数据，而无暇顾及窗户外面的情况，有人称为“视野狭隘”。用一位飞行员的话来说，“平视显示器的焦点无限远，而你的注意力焦点很有可能就在你眼前7.5毫米的地方。”不过，在接受训练之后，他们逐渐学会了接受显示器上显示的所有数据，并将这些数据与目视结果结合起来，形成一个整体。一位使用过平视显示器的飞行员说：“我发现看仪表数据是一种有意识的行为，但是读取平视显示器上的数据却不是这样。我知道我在不停地看平视显示器，但这并不是一种有意识的行为。”整个适应过程有可能需要6个月到1年的常规飞行训练。

当然，依赖新设备的新技能往往会让飞行员产生焦虑心理，担心如果没有平面显示器自己就不会飞行，从而形成“平视显示器依赖症”。有的飞行员建议定期关闭平视显示器，采用目视方式完成飞机的进近，以保持自己的飞行水平。

还有一些飞行员坚持不用平视显示器。一位飞行教练回忆说，有位飞行员觉得平视显示器总在指责他的技术而把它称作“杵在你眼前的那个没用的小东西”。有位飞行员认为，航空公司与其把钱花在技术革新上，还不如把这笔钱发给飞行员。“省下这笔钱，给我涨工资吧……我以前不需要它，现在同样不需要它，难道不是吗？”另一位飞行员的回答非常简单：“我不信任它。”（对于这样的回答，一位工程师可能会问：“那么，你为什么信任自主驾驶系统呢？”）

更常见的反对理由是：这套系统的实用性不强。一位飞行员说，关掉平视显示器时，“我的感觉就像脱掉了一件紧身T恤”，只不过前者是对视线的限制，后者让我的身体感到不舒服。一些人认为“安装一个也好”，但并没有把平视显示器看作可以解决一切危险问题的灵丹妙药。有的飞行员对航空公司要求在飞行时全程使用平视显示器的做法表示反对。我注意到有的飞行员通过一些“小动作”进行消极抵抗。航空公司可以监测到平视显示器是否在飞行全程中处于打开状态，但无法监测显示器的亮度。飞行员只需将亮度调为零，就可以在不被管理人员察觉的前提下让平视显示器失去效用。

尽管情况非常复杂——人们观点各异，莫衷一是——但几乎所有接受我采访的飞行员都承认，平视显示器给他们带来了一些好处，例如，给了他们“一个主动控制者的地位”，使他们“参与到控制链路之中”。有人觉得，通过使用平视显示器，他们手动飞行的技术有了提高。“我以前是一名优秀的飞行员，现在则是一名了不起的飞行员。”还有一位飞行员说：“这项技术进步真的可以提高飞行员手动操控飞机的技术和信心。”人们经常将平视显示器给飞行员带来的掌控力与自动化程度更高的飞机放在一起进行对比：“因此，计算机也在监控我们。这跟空中客车不一样。大家都知道空中客车的飞行员在飞机失事前最后一刻常说的几句话：‘它在干什么，不起作用了，轰——！’在这里，还是我们说了算。我们可以否定计算机的指令，但是，它对我们还是有帮助的。”

这种掌控力必不可少地带有讽刺意味。很显然，平视显示器不会帮助飞行员摆脱对电脑的依赖，飞行员仍然离不开预先设置好的程序系统。一名试飞员说的话很有道理：“按照飞行航径矢量的指示飞行，意味着对软件的完全信任。”不过，软件只不过生成一些指令，不会真的推拉飞行操纵面（仍然有人认为控制操纵面就是“驾驶飞机”），因此飞行员可以筛选软件提供的数据，提高软件输出信息的质量，从而更主动地参与到飞行之中。

的确，飞行员将部分控制权拱手相让，与平视显示器制造商共享，因此，我花了一些时间，同这些“机器中的技术幽灵”进行了交谈。平视公司一共有几百名员工，包括市场营销、生产制造和质量控制人员。但是，它的核心技术团队只有大约15人，其中有几个人是飞行员，工程师和程序员占了绝大多数。

比如，玛丽以前在电视行业工作，后来加入了平视公司。习惯了五颜六色的电视画面，而平视显示器总显示出单一的绿色，这让她有点儿生气。“幸亏电视机不需要在天上飞行。电视机摔到地上，几乎不会造成人身事故，也没有人会指控你。”事实上，自从20世纪80年代的平视显示器采用绿色电子射线管以来，这个状况就一直没有变化。美国联邦航空管理局规定，黄色、红色等颜色只能用于发警报，而幻彩发光绿似乎是自然环境中比较罕见的颜色。

约翰喜欢在闲暇时间玩电脑游戏，某些游戏的界面对他的工作产生了某种影响。他说：“有些游戏通过界面告诉你一些信息，这与平视显示器非常相似。这些信息既要让你看到，又不能挡住你看游戏场景的视线，因此只能被放在屏幕的边上。这个发现对我很有启发性。”

平视公司的一些工程师觉得，在飞机着陆时，他们实际上是与飞行员一同操控飞机。一位工程师认为，在他作为一名乘客搭乘飞机时，他可以根据自己在飞机着陆时的感觉判断飞行员是否在使用平视显示器。

在所有指示符当中，引导提示和飞行航径矢量的信息量最大，也最重要。电气工程师鲍勃负责通过模拟与试飞程序确保平视显示器的控制编码准确无误，以及从设计到试飞、鉴定的整个过程，所有这些都是非常重要的核心工作。作为一名私人飞行员，他可以将自己掌握的航空知识应用到工作之中。现在，他是编写核心控制算法的三名成员之一。

说到飞行航径矢量，汤姆告诉我：“人们可能凭直觉认为，它的作用就是指示前进的方向。但是，相对于平视显示器上的其他指示符号而言，这个符号告诉我们的信息要多得多。”单凭飞行航径矢量，有经验的飞行员就可以获取风速、飞机下降率和动量变化趋势等信息。

引导提示也不仅仅是数据报告，而是工程技术和人类决策的集中体现。鲍勃认为，这是“多方协商的结果”。对于他来说，引导提示就是“工厂生产的产品……是各种各样数据的混合体，其中还包含了某种判断”。引导提示必须准确无误，而且必须平稳连贯，不可受到干扰或者出现断断续续的现象。他说：“如果你试图把发送给自主驾驶仪、伺服系统等自动化系统的所有指令都发送给一个人，他很有可能根本来不及做出反应。因此，在发送这些指令时，你必须稍加调控。”数据筛选是平视公司的一项主要商业机密，是保证他们取得成功的一个秘密武器。

在飞机着陆前执行最后一个操作——拉平操作时，引导提示这个“多方协商的结果”将发挥最关键的作用。此时，机头上抬，飞机慢慢减速，直到主机轮接触跑道。民航飞行员以完成平稳的拉平操作为荣，但是拉平操作是否完成得干净漂亮却没有固定的标准。有的飞行员喜欢变化幅度较大的快速拉平，有的飞行员则喜欢以较慢的速度柔和、稳定地完成着陆。

着陆条件可能因为风速、风向、跑道坡度、雨雪天气，甚至机场海拔高度的不同而大相径庭。飞行员必须发挥自己的飞行技术，做出准确的判断，通过拉平操作的调整变化，尽可能平稳地完成着陆。

但是，这些标准并不适用于平视显示器。对于鲍勃和平视公司而言，动作的一致性比是否优雅或完美更重要。“系统完成的每个动作都必须一模一样……我们不能在观看系统做动作时说，‘好的，这是为约翰·杜设计的拉平操作，这是为你设计的……还有一些是为其他人设计的。’”

为了得到美国联邦航空管理局的认证，平视显示器的某些参数（例如精确性和可重复性）必须优化。鲍勃说：“这是一件精细的工作。”以山区的高海拔机场为例。由于空气稀薄，飞机的速度就比较快，“你必须缩短拉平操作的时间，让飞机很快降落到跑道上”。

有的飞行员觉得，有了平视显示器之后，他们的着陆动作更加一致了。鲍勃说：“（以绝对平稳的触地动作）顺利地完成着陆当然是一件了不起的事情，但你要知道这是一种交换：如果动作不一致，触地点就会比较分散。”天气不好的时候，交换的意味更加明显：“我们的III类着陆拉平操作会让你稳稳地坐在座位上……为了让跑道上的触地点更加集中，它会放弃很柔和的软着陆方式。”这是在一致性与软着陆方式之间做出的取舍。

为了提升拉平操作的效果，飞行员可能不会盲目地接受平视显示器给出的引导提示。在这种情况下，飞行员“可能将操纵杆稍微向后拉，让机头稍微抬高一点儿。他知道这样做的话，就会做出一个非常完美的着陆动作。”鲍勃并不认为这种提升拉平操作效果的做法是取代飞行员的高超飞行技术和引导提示编码的变通办法，而是把它看作平视显示器的一个亮点。人可以根据自己在特定形势下对事态紧急程度的判断，以及自己的预期和技能，对显示器给出的飞行航径建议做出修改。鲍勃推测飞行员会在心中暗想：“只需把飞行航径稍微提高一点儿，就可以让引导指示的效果更好（即着陆动作更加柔和）。”这种用户辅助的着陆方式有可能是平视显示器在工程技术上最为显著的特点。

2009年，一家独立的非营利性组织——飞行安全基金会开展了一项研究，调查平视显示器的潜在安全性。他们认真研究了12年（1995~2007年）期间发生的近千起飞行事故，试图确定如果在事故发生时飞行员使用了平视显示器，会产生什么样的影响作用。研究结果表明，这种现代化的大视图正形投影型平视显示器对其中38%的飞行事故有预防作用。此外，它对近70%的起飞和着陆事故也能起到预防的作用。平视显示器对增强飞行安全性做出了几个方面的贡献：首先是飞行航径矢量，其次是加速度和速度示误带、拉平引导和引导提示。

通过近期发生的那些引人关注的事故，同样不难看出平视显示器对事故的预防作用。2009年，科尔根航空公司的一家飞机在布法罗市坠毁，原因是飞行员将飞行速度降得太低导致发动机熄火。如果使用平视显示器，飞行员就有可能及时发现空速正在降低并注意到飞机的能态异常，从而为解决问题留出时间。对于2009年发生于阿姆斯特丹的土耳其航空公司空难而言，如果当时飞机上装有平视显示器，在自动着陆系统由于传感器故障而失灵时，机组人员就有可能及时地发现这个问题——就像科尔根空难事故一样，他们也有可能注意到飞机能量状态的异常。2013年发生在亚拉巴马州伯明翰市的UPS航空公司空难，是因为飞行员在夜间完成“非精密”进近时，让飞机撞到了小山坡上。如果使用平视显示器，他们就会看到跑道在哪里。

上文介绍过2013年的夏天，韩亚航空公司的波音777飞机在降落到旧金山机场前的进近情况。飞行员们当时需要完成的工作，就是在晴朗的天气里让飞机安全降落在一个现代化机场，这是飞行员们经常执行的最基本的任务。韩亚的机组人员没有平视显示器，当时机场的标准无线电下滑台处于关闭状态。不过，固定式跑道灯都是打开的，可以通过目视方式判断飞机与下滑道的相对位置。

在最后进近时，飞机一直处于不平稳的状态：要么高过预期的下滑道，要么飞得过低；要么飞得过快，要么飞得过慢。结果导致飞机过早地触碰到跑道，机尾撞到路基上，飞机开始翻滚、起火。

所有飞行员都应该具备在晴好的天气里通过目视方式完成着陆的能力。控制飞行航径和空速是每名飞行员在入行之初就要接受的两项训练，但是韩亚航空公司的飞行员们却没有做好。操控飞机的韩亚航空公司的飞行员说，着陆时没有无线电下滑台的辅助，让他压力骤增。而且，航空公司鼓励飞行员“尽可能自动化”，许多飞行员认为这项政策的意思是让他们使用自动着陆系统。原因还不只是这些，这些飞行员对自动油门操作原理的了解也不透彻。在接受飞行训练时，飞行教练认为自动油门的正确操作是一个讨厌的事情，因此根本没有加以注意。我们可以想象，当时那位飞行教练可怜巴巴地说：“有时候，它就会出现这样的问题。”

韩亚航空公司的飞行员不愿意进行手动飞行，因为他们担心一旦出问题就会受到处罚。2012年，韩亚航空公司只有17%的着陆采用了自动着陆方式，但在手动着陆时，77%的飞行员直到飞机降到跑道上方300米以下的高度时才从自主驾驶仪那里接管了飞机，进行手动控制，而此时，机器已经完成了大量工作。事故报告最后指出：“由于飞行员手动驾驶飞机的机会不多，他们的驾驶水平因此有所下降。”

如果平视显示器发出警报，让韩亚航空公司的飞行员了解到飞机能量状态衰减的问题，那么他们会不会有足够的时间来解决这个问题呢？在平视显示器的帮助下完成手动飞行，是否能防止这些飞行员的技术下降呢？

在法航447号航班的飞行途中，如果他们使用平视显示器，是否会有助于飞行员修正飞机的飞行高度，防止发动机熄火，从而避免事故的发生呢？这是一个更具争议性的问题。

我的目的不是评估平视显示器的效果，也不是宣传它的优点。毫无疑问，平视显示器不可能解决驾驶舱自动化带来的所有问题。比如，平视显示器无法解决韩亚航空的飞行员不熟悉自动油门操作的问题。随着时间的推移，人们自然会弄清楚平视显示器增强安全性的效果是否具有统计学显著性。

我的真实目的是要告诉大家，平视显示器代表解决这类问题的一个新思路：尽管平视显示器毫无疑问是“高科技”，但它更是一种创新，一种改变了人在系统中所处位置的创新。使用平视显示器时，飞行员并不是简单地坐在那里监控飞行，而是积极地参与到飞行的控制之中。有时候，提高自动化程度的确是一个比较简单的解决办法；但有时候，更高程度的自动化也需要借助更新颖的创新技术，让人能深入地参与进去。如果你是一名乘客，在一个多云的天气里，坐在一架正在降落的飞机里，你是否希望飞行员深入参与到飞行的控制当中呢？

平视显示器的例子说明，在我们为航空业以及其他领域里发生的自动化问题而绞尽脑汁时，我们不应该简单地认为添加新的设备和软件就可以解决这些问题，而要思考如何在促进人机协作这方面有所创新。这些创新有的被称作“信息自动化”，把数据以新的形式提供给人类飞行员。而与之相对的“控制自动化”，则指由机器代替人类飞行员驾驶飞机。

最后再举一例。“合成视景”（synthetic vision）技术使人们利用电脑绘制地形和机场图像、为飞行员构建视景的发展趋势得以继续。在夜间或者多云的天气里驾驶飞机降落时，合成视景不仅可以提供飞行航径矢量，还可以向飞行员展示虚拟的地形地貌。对于没有安装平视显示器的小型飞机（包括我自己的比奇富豪飞机）而言，在驾驶舱仪表的后面出现合成视景的画面之后，飞行航径矢量就可以被添加到合成地形图上面，帮助飞行员“让两个小东西重叠”（也就是把飞行航径矢量放到跑道的虚拟图像上面）。飞行航径矢量指向哪里，飞机就会降落在哪里。

除了提供交通流量信息以外，合成视景也还包含罗盘航向、障碍物警告等定量指示符号。合成视景深受飞行员的喜爱，因为有了合成视景，他们就可以在任何天气条件下进行目视飞行了。平视公司的工程师鲍勃说：“他们学过目视飞行，现在，他们又回到了‘将这个符号叠加到那个符号上，我就成功了’的模式。”有了合成视景技术，对飞行员而言每一天都晴空万里，都是适合飞行的完美天气。

然而，合成视景也突出体现了人们对所有信息自动化的担心。的确，信息自动化使飞行员更深入地参与到控制链路中，让他们可以直接操控飞机；而且只要飞行员愿意，他就可以把信息自动化丢在一边，也可以加强信息自动化的程度。不过，信息自动化对软件的依赖程度仍然很高，而这些软件是人发明创造的，同其他人类活动一样，也会受到某些现象的影响。

合成视景在模拟地形的时候，十分依赖数据库提供的数字，以至于产生了一些问题：模型的精确程度有多高？模型的“新鲜度”又有多高？数据库在建模时是以过去某个时刻的情况作为原型的，机场建筑、塔楼与附近的吊车，乃至设备故障都有可能不显示出来。此外，合成视景只会显示经过修正的理想世界，不会把乱七八糟的意外情况（例如，停在飞机跑道上的鹿或者卡车）也包含进去。当合成视景叠加到平视显示器上时，虚拟地球的平滑轮廓看上去可能就像罩在真实环境上的团团云雾，令人分神。不过，令人信服的图形有可能产生很强的吸引力，让飞行员盲目地依赖这些数据。

图3–3 在作者的飞机里拍摄的最后进近的合成视景显示图像。请注意图中圆形的飞行航径矢量和跑道轮廓。飞机将降落在这两个图标重叠的位置