Почему самолёты не летают сами?

Пост вдохновлён новостью об очередной российской авиакатастрофе, на этот раз в Казани.

Нет, я не буду спекулировать на тему, кто виноват — ни в этом конкретном случае, ни в целом в индустрии авиаперевозок. Чего мне действительно хочется — это понять, почему сейчас, в 2013-м году, причиной крушения самолётов ещё может являться человеческий фактор, а также найти ответ на вопрос: зачем современным самолётам пилоты-люди?
Сразу уточню, что пилотом не являюсь и к авиации отношения не имею, поэтому всё что написано ниже имеет ярко выраженный диванный характер. Тем не менее, на мой взгляд, пост поднимает определённые принципиальные вопросы из области автоматизации управления авиационной техникой — и мы все выиграем, если на эти вопросы прозвучат какие-то ответы.

Будущее уже здесь

Итак, почему самолёты не летают сами?

Поясню, почему такая постановка вопроса кажется мне обоснованной.
Дело в том, что уже несколько лет существует проект автоматизации управления другим типом транспортного средства, который раньше доверяли только людям — автомобилем. Занимаются этой задачей различные компании, включая производителей автомобилей и университеты, но более всего на слуху проект компании Google, в рамках которого управляемые компьютером автомобили уже намотали тысячи километров по дорогам Калифорнии и Аризоны, попав в одну-единственную аварию — и та оказалась на совести водителя-человека.

А ведь автомобили по природе своей совершенно не адаптированы под управление компьютером. Из датчиков, могущих снабдить компьютер важной для принятия решений информацией, в автомобилях есть только спидометр да тахометр. Плюс новомодные примочки последних лет — парктроник и круиз-контроль. Но ориентирование в пространстве, адаптация под текущие дорожные условия и действующие ограничения ПДД — всё это всегда оставалось на откуп водителю, в помощь которому были два главных технических средства — прорези в кузове, именуемые окнами, и зеркала заднего вида.
Тем более титанической выглядит работа, проделанная ребятами из Google, которые снабдили автомобиль кучей не свойственных ему датчиков и разработали программную часть, позволяющую с их помощью читать светофоры, знаки и разметку, различать попутные и встречные автомобили, пешеходов и даже перебегающих дорогу животных, а также пользоваться этим, чтобы эффективно и безопасно доезжать из указанной пользователем точки А в указанную пользователем точку Б.

А что самолёты?

Самолёты, если мы возьмём большие пассажирские лайнеры, коим, безусловно, являлся разбившийся Boeing 737-500, снабжены просто уймой датчиков, передающих информацию о скорости и направлении полёта, высоте машины над землёй, углах тангажа, крена и рыскания и прочая-прочая-прочая. Более того, самолётов на порядки меньше, чем автомобилей, и каждый из них всегда находится в зоне ответственности какого-нибудь диспетчера воздушного движения, который при необходимости даст уточняющую информацию, например, о погодных условиях по курсу или приближающихся воздушных судах, и предложит необходимые корректировки.

Немаловажным моментом является и подготовка самих пилотов. Если водитель автомобиля может выучить ПДД самостоятельно, потренироваться в вождении на пустой парковке и в итоге сдать на права с минимумом проблем, то пилотов гражданской авиации месяцами натаскивают на специальных тренажёрах, причём каждый тип самолёта требует индивидуальной подготовки. Каждое действие пилота регламентировано инструкцией, и именно соответствие действий экипажа инструкции в той или иной чрезвычайной ситуации определяет, будет ли назван причиной происшествия пресловутый «человеческий фактор».

Соответственно, главный вопрос звучит так:

Какие именно причины мешают применению в авиации автоматизированных систем управления, полностью контролирующих поведение самолёта на всех стадиях движения?

Подводные камни

Уже в процессе написания этого поста обнаружил на Хабре заметку на поразительно похожую тему, но с противоположным по смыслу посылом: "Может ли быть слишком много автоматизации в самолете". Примечателен тот факт, что она была опубликована менее чем за двое суток до трагедии в Казани.
В своей заметке её автор, curiousGeorge, разбирает пример с конкретной системой «умного» управления самолётом и одной конкретной проблемой этой системы, которая могла бы стоить жизни экипажу и пассажирам одного из находившихся под её управлением самолётов, если бы не грамотные действия пилотов. В качестве итога разбора упомянутой в статье проблемы сообщается, что производитель принял решение заменить блок системы управления, послуживший причиной нештатной ситуации, и серьёзно переработать ПО системы управления.

Но вот что интересно. Действия пилотов того злосчастного самолёта, чуть было не пострадавшего из-за лажанувшей автоматики, автор — судя по его словам, сам пилот — оценивает согласно собственному опыту и квалификации. То есть, пилоты не родили на ровном месте чудо воздушного пилотажа — они просто следовали инструкции, которой по какой-то причине не захотела следовать свихнувшаяся машина. Что лишний раз подтверждает мою догадку:

В любой ситуации у пилота есть заранее известный алгоритм, которому он должен следовать, чтобы минимизировать негативные последствия для экипажа, пассажиров и машины.

А раз так, то что мешает заложить этот же алгоритм в управляющий компьютер?

В комментариях к упомянутому выше посту есть опасения насчёт надёжности компьютеров и последствий выхода их из строя. Однако это опасение кажется мне надуманным. Повсюду автоматика заменяет людей или хотя бы отводит им роль пассивных наблюдателей в большинстве случаев. Атомные электростанции, космические корабли, боевая техника — всё это сейчас предельно автоматизировано. И ЧС типа взрыва в Чернобыле или крушения Costa Concordia лишь подтверждают тот факт, что человек — куда более вероятный источник риска, чем машина.
Ну а если откажет не система управления, а какой-то источник данных для оной, то наличие живого пилота не обеспечит никакой дополнительной надёжности. Яркий тому пример — крушение Airbus A330 в 2009-м году, причиной которого в конечном счёте было признано обледенение датчиков скорости, после чего отключился автопилот, а экипаж своими несогласованными действиями не смог исправить проблему.

Итог

Мы живём в мире, где информационные технологии тесно переплетены с человеческой жизнью и машины обеспечивают подчас более качественный результат, чем сами люди. Тем не менее, в авиации наблюдается парадоксальная ситуация, когда при наличии всех предпосылок к полной автоматизации процесса управления полётом самолёты продолжают падать, а люди продолжают гибнуть из-за несовершенных систем управления и действий экипажа.
Почему самолёты до сих пор не комплектуют автопилотами, способными полностью заменить пилота во всех ситуациях, включая чрезвычайные — вопрос в прямом смысле на миллион долларов. Предлагаю совместными усилиями попытаться найти на него ответ.