PRVI KOMPJUTERIZIRANI KOMERCIJALNI ZRAKOPLOV – A320

Svjedoci smo sve veće automatizacije odnosno ugradnje digitalnih sustava i umjetne inteligencije u najnovije automobilske modele. Autonomna vožnja se sustavno testira i sve je bliži dan njenog korištenja u svakodnevnom prometu. Računalno prepoznavanje potencijalnih opasnosti na cesti i druge tehnološke mogućnosti, već su sastavna oprema luksuznih automobila. Sličnu automatizaciju odnosno digitalizaciju zrakoplovna industrija i aviokompanije provode desetljećima.

Kratka povijest automatizacije letenja   

Početak automatizacije letenja analitičari su precizno odredili. Taj proces započinje 18. lipnja 1914. godine u Parizu na pilotskom natjecanju Concours de la Securite en Aeroplane organiziranom kako bi se prezentirala najnovija dostignuća u segmentu sigurnosti letenja. Natjecanje je okupilo 60-ak pilota iz različitih zemalja. Događaj je opisao Nicholas Carr u knjizi Stakleni kavez.

Zadnji na programu toga dana bio je američki pilot Lawrence Sperry koji je letio na dvokrilcu Curtiss C-2. U otvorenom kokpitu C-2 pokraj njega sjedio je mehaničar Francuz Emil Cachin. Prelijetajući publiku Sperry je pustio upravljač i podigao ruke. Mnoštvo je ushićeno vikalo : avion sam leti!   

To je tek bio početak. Okrenuvši se, još jednom je poletio prema publici, opet s rukama u zraku. No, ovaj put  Cachin mu se izvukao iz kokpita i počeo hodati po desnom krilu, pridržavajući se za prečku između dva reda krila. Zrakoplov se na tren nagnuo pod Cachinovom, da bi se odmah sam izravnao, bez Sperryjeve pomoći. Gledateljstvo ih je ispratilo još bučnije.

Nakon toga, Sperry se još jednom okrenuo. U trećem naletu, Francuz je opet bio na desnom krilu, ali sada se i Sperry pentrao po lijevom krilu. C-2 je letio ravno i mirno bez ikoga u kokpitu. Publika i suci natjecanja su bili su šokirani i zabezeknuti. Sperry je osvojio glavnu nagradu, a sutradan je bio na naslovnicama novina većine europskih zemalja.

Ovaj spektakularan i do tada nezamisliv zrakoplovni pothvat omogućio je prvi ugrađeni automatski pilot na svijetu. Žiroskopski stabilizacijski uređaj  izumili su dvije godine ranije Sperry i njegov otac, slavni američki inženjer i industrijalac Elmer A. Sperry. Sastojao se od dva žiroskopa, od kojih se jedan montirao vodoravno, a drugi okomito. Ugrađivao se ispod pilotskog sjedala, a napajao ga je vjetreni generator smješten iza propelera. Žiroskopi su izvanredno precizno određivali orijentaciju aviona po sve tri osi rotacije – poniranje i uspinjanje, lijevo i desno klizanje, te skretanje s kursa.

Trebalo je još skoro 20 godina testiranja i tehnoloških poboljšavanja – veći dio provela je vojska SAD-a – prije nego što će žiroskopski autopilot biti spreman za prvo isprobavanje na komercijalnom letu. Ali kada se to dogodilo, ta se tehnologija ondašnjoj javnosti doimala jednako čudesnom.

Kada je tri godine poslije američki pilot Wiley Post uspješno obavio svoj prvi samački let oko svijeta služeći se Sperryjevim autopilotom kojeg je nazvao Mehanički Mike, novinari su najavili novu eru u zrakoplovstvu. Korištenje žiroskopskog autopilota rezultiralo je golemom eksplozijom važnosti avijacije u ratovanju i prijevozu.

Uređaji  za automatsko upravljanje i stabilizaciju brzo su se inovirali. Razvojni inženjeri počeli su u autopilotske mehanizme ugrađivati mogućnost baždarenja ovisno o promjenama tlaka, zatim pneumatičke upravljače, amortizere i mnoga druga tehnološka poboljšanja.

Prijelomna inovacija pojavila se 1940-ih godina, kada je korporacija Sperry plasirala na tržište svoj prvi elektronički model, A-5. Uz pomoć vakuumskih cijevi, koje su pojačavale signale iz žiroskopa, A-5 je prilagođavao i korigirao kurs letenja brže i preciznije. Ujedno je reagirao i na promjene brzine i akceleracije.

U rujnu 1947. godine američke su zračne snage izvele eksperimentalni let kojim će potvrditi koliko su autopiloti uznapredovali. Kapetan Thomas J Wells, vojni testni pilot  na uzletištu u Newfoundlandu pokrenuo je C-54 Skymaster, transportni avion sa sedmočlanom posadom. Ubrzo je pustio upravljačku palicu, te pritisnuo gumb za aktiviranje autopilota. Avion je sam od sebe uzletio, automatski regulirajući snagu motora i položaj krilaca da bi u zraku uvukao podvozje.

Zrakoplov je samostalno preletio Atlantik, te u zoru sljedećeg dana doletio do obale Engleske. I dalje pod kontrolom autopilota, počeo se spuštati, izbacio je podvozje, poravnao se s pistom Kraljevske zračne baze u Oxfordshieru i izveo savršeno slijetanje. Kapetan Wells tada je primio upravljačku palicu i dovezao avion do hangara.

Suvremeni autopiloti

Avio-konzorcij Airbus Industrie predstavio je 1988. godine, 40 godina nakon što je C-54 preletio Atlantik, putnički zrakoplov A320. Taj avion sa 150 sjedala bio je manja verzija modela A330 iste kompanije, ali za razliku od svoga prethodnika, A320 bio je pravo tehnološko i inovacijsko čudo. Bio je prvi komercijalni zrakoplov koji se uistinu mogao okarakterizirati kompjuteriziranim.

Pilotsku kabinu A320 nekadašnji piloti poput, primjerice, Wiley Posta i Lawrence Sperrya ne bi mogli prepoznati. Baterija analognih kazaljki i regulatora, koja je odavno vizualni sinonim za kokpit zrakoplova, potpuno je nestala. Na njenom mjestu bilo je šest bliještećih staklenih zaslona uredno smještenih ispod vjetrobrana koji pilotima prikazuju najnovije podatke i očitanja s mreže računala ugrađenih u avion.

Međutim, treba naglasiti kako pilotska kabina A320 opremljena monitorima – stakleni kokpit kako su ga prozvali piloti –  nije bio njegovo najznačajnije obilježje. A320 prvenstveno se odlikovao svojim digitalnim sustavom navođenog upravljanja. Po riječima američkog pisca i pilota Williama Langewieschea bio je to najodvažniji civilni avion nakon Flyera braće Wright.

Prije pojave A320, komercijalni avioni još su funkcionirali mehanički. Trup i krila bili su im premreženi kablovima, polugama i zupčanicima, minijaturnim vodoskocima u hidrauličkim cijevima, pumpama i ventilima. Upravljački uređaji kojima je rukovao pilot – palice, poluge motora, pedale kormila – bili su mehanički povezani s pokretnim dijelovima koji su ravnali orijentacijom, smjerom i brzinom aviona.

Prilikom pilotiranja avionom s mehaničkim upravljanjem, akcije pilota izravno izazivaju reakciju zrakoplova. Pilot postaje dio stroja, pa tjelesno osjeća kako on radi i kako reagira na njegove komande. Na taj način stroj postaje provodnikom pilotske volje. Ta dubinska isprepletenost čovjeka i stroja postaje izvorište letačkog uzbuđenja. Takva povezanost i uzbuđenje karakteristična je i za, primjerice, vožnju automobila i motocikla.

Sustav za programirano upravljanje A320 presjekao je tu taktilnu sponu pilota i aviona, a između zapovijedi čovjeka i reakcije stroja umetnuo digitalno računalo. Kada pilot pomakne upravljačku ručicu, okrene sklopku ili pritisne gumb u kokpitu Airbusa, njegova se uputa pretvornikom prevodi u električni signal koji žicom dolazi do računala. Računala u skladu s koracima algoritma svojih programa, proračunavaju kojim se mehaničkim postupcima treba ostvariti pilotova naredba. Računala tada šalju svoje upute digitalnim procesorima koji upravljaju radom pokretnih dijelova aviona.

Zamjena mehaničkih pokreta digitalnim signalima rezultirala je i drugačijom izvedbom uređaja u kokpitu. Glomazni pilotski volan za dvije ruke zamijenjen je malom bočnom palicom, smještenom pokraj pilotova sjedala, kojom se upravlja jednom rukom. Duž prednje konzole, pilot podešava željenu brzinu, visinu i smjer okretnim sklopkama s malim, brojčanim LED-zaslonima i tako daje upute avio-računalu.

Nakon pojave A320, zrakoplovna i računalna tehnologija se sustavno umrežavaju. Svaka hardverska i softverska inovacija, svako poboljšanje senzora, kontrolnog sučelja i tehnologije izrade zaslona gotovo automatski se primjenjivalo pri projektiranje novih modela komercijalnih zrakoplova. U današnjim putničkim avionima autopilot koji održava smjer i stabilnost aviona samo je jedan od mnogih kompjutoriziranih sustava. Snaga motora određuje se automatskim gasom. Sustavi za upravljanje letom prikupljaju podatke o položaju aviona GPS-om i drugim senzorima, a na temelju tih podataka zadaju i održavaju putanju leta. Sustavi za izbjegavanje sudara pretražuju nebo i motre na obližnje zrakoplove. 

Još je tu računala : jedna uvlače i izvlače podvozje, druga reguliraju kočenje, treća tlak zraka u putničkim prostorima. Ona su preuzela te i mnoge druge funkcije koje su nekada bile u rukama posade. Za programiranje tih računala i praćenje njihova rada pilotima su na raspolaganju veliki, šareni monitori koji slikovno prikazuju podatke što ih generiraju elektronički instrumenti, a tu je i mnoštvo manjih i većih tipkovnica, pokazivačkih kuglica i drugih uređaja za unos podataka. Dan Harris, profesor avijacije i stručnjak za ljudske resurse smatra kako se pilotska kabina može tretirati kao jedno ogromno letačko računalno sučelje.

Eliminacija pilotskog umijeća i adrenalina   

Pored brojnih prednosti automatizacije ima i određene manjkavosti. To se prije svega odnosi na marginalizaciju uloge pilota što u konačnici rezultira slabljenjem njihovih temeljnih letačkih kompetencija. Ove negativne posljedice opisao je Nicholas Carr.

Prije sveobuhvatne kompjuterizacije aviona pilotska obuka i samo letenje bili su iznimno zahtjevni. Pored mnogih drugih zahtjevnih poslova, upravljanje avionom podrazumijevalo je spoj psihomotoričkih i kognitivnih sposobnosti – promišljeno djelovanje i djelatno promišljanje. Pilot je trebao precizno rukovati instrumentima, a pri tome brzo i točno računati, prognozirati vrijeme i ocjenjivati mnoge elemente leta, i sve to u glavi. A dok je prolazio kroz sve te osjetljive mentalne i fizičke manevre, trebao je stalno biti pozoran i imati u vidu što se događa oko njega, te biti u stanju razlučiti bitno od nebitnoga. Nije  smeo  dopustiti ni gubitak koncentracije ni sužavanje svijesti, slično vožnji kroz tunel.

Vladati tako raznorodnim skupom vještina može se jedino rigoroznim i sustavnim uvježbavanjem. Pilot-početnik obično je nespretan i ručicu gura i povlači žustrije nego što bi trebalo. Često mora zastati kako bi razmislio što mu je činiti i metodično proći kroz sve faze nekog postupka. Bude mu teško brzo se prebacivati s manualnih na kognitivne zadaće i obratno. Kada dođe do krizne situacije lako se zbuni i lako previdi neku kritičnu promjenu okolnosti.

S vremenom, i nakon puno vježbe, početnik je stjecao sigurnost. Manje je zapinjao u radu, a postupci su mu postajali precizniji. Kako mu se iskustvo produbljivalo, u mozgu su se stvarali mentalni modeli – skupine neurona koje rade zajedno. Tako je uspijevao prepoznavati obrasce u onome što ga je okruživalo. Ti su mu modeli omogućivali intuitivno tumačenje podražaja i reagiranje na njih, a bez zavlačenja svjesne analize. Konačno su se misli i djela počela skladno nadovezivati. Upravljanje zrakoplovom pilotu postaje druga priroda. 

Kompjutorizacijom zrakoplova redovnu kontrolu nad letenjem preuzima softver, a pilot je većim dijelom oslobođen manualnoga rada. Ta preraspodjela obveza donosi važne prednosti. Ona smanjuje naprezanje pilota i omogućuje mu da se koncentrira na kognitivne aspekte letenja. Međutim, javljaju se i određene manjkavosti. Psihomotorička umijeća  počinju kržljati, što je iznimno opasno u rijetkim, ali kritičnim situacijama kada pilot mora osobno preuzet upravljanje.

S daljnjim razvojem, sve naprednija računala počinju na sebe preuzimati funkcije planiranja i analize kao što su, primjerice, određivanje i prilagođavanje plana leta. Zbog toga je pilot sve manje angažiran ne samo fizički, nego i mentalno. Budući da preciznost i brzina prepoznavanja obrazaca ovisi o redovitoj vježbi, mozak pilota postaje manje agilan pri tumačenju situacija koje se brzo mijenjaju, što usporava njegovo reagiranje na njih. U konačnici, pilotu se može dogoditi da mu umijeće izblijedi kako mentalno tako i motoričko.

Posao komercijalnoga pilota izgubio je auru romantičnog i avanturističkog. Na tipičnom putničkom letu pilot danas ima upravljač u rukama sveukupno tri minute – minutu-dvije pri uzlijetanju i još minutu-dvije pri slijetanju. Piloti se bave promatranjem monitora i unošenjem podataka.   

Navedeni procesi su potencijalna opasnost za sigurnost zračnoga prijevoza. Rory Kay, dugogodišnji kapetan u zrakoplovnoj kompaniji United Airlinesu koji je bio visoki dužnosnik za sigurnost u Udruzi linijskih pilota, strahuje kako avijacija kao djelatnost pati od ovisnosti o automatizaciji. U intervjuu koji je dao za Associated Press taj problem formulirao je oštrim riječima :“Mi zaboravljamo kako se leti.“ Riječ je o ozbiljnom upozorenju profesionalca koje ukazuje na atrofiju ljudskih umijeća u komercijalnom avio prijevozu.