自动驾驶飞机将改变天空格局？

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在加利福尼亚州圣华金谷的一片苜蓿田上空，一架小型喷洒农药的飞机正以令人担忧的低空飞行。不过，对人类而言风险其实很小，因为这架飞机没有飞行员。

“我们实际上可以比人类飞行员飞得更低，”鲁斯·马罗茨克说道，此时飞机正掠过作物上方。

飞得更低意味着农药漂移更少，因此所需的化学品比传统有人驾驶喷洒作业更少，他表示。

这架无人驾驶飞机属于Pyka公司，马罗茨克在该公司担任飞行测试工程师。

这家初创公司总部设在旧金山湾旁一座经过改造的第二次世界大战机库中，制造无需驾驶舱的自主飞行飞机，设计用于喷洒农药或运送货物。

它与一小群公司一道，竞相将自主固定翼飞机投入商业服务。

飞行城市空中出租车，即所谓的电动垂直起降（eVTOL）飞机，占据了自主航空领域的大部分关注。

但一场更安静的竞争也在进行中，旨在部署自主飞行飞机，首先用于喷洒农药和货物运输等任务——最终，许多制造商希望，也将用于载客。

“完全规模化、普及化的载客运营是圣杯，”Pyka联合创始人兼首席执行官迈克尔·诺西亚表示，他设想一支大型Pyka飞机机队，其载客量相当于小型巴士，将在美国东西海岸上下穿梭。

“我们有很大机会在eVTOL行业之前达到这一目标。”

我来到Pyka的一处喷洒农药测试基地，该基地位于公司工厂以东约80公里（50英里）处，需沿颠簸的土路抵达。

今天，马罗茨克和一位同事正在演示飞机上测试软件更新。

目前已有约十几架Pyka飞机在巴西投入使用，用于喷洒棉花和大豆等作物，此前这些工作由人类飞行员完成。

喷洒农药的飞机完全电动，电池位于机头。它可以飞行约35分钟，在机身中部的油箱中可携带多达300升喷洒液。

Pyka的飞机有时被称为大型无人机，但这一说法似乎有所低估：它们的翼展均为11.5米。

在田边的一个集装箱内，工程师们在电脑上标出希望飞机喷洒的区域。软件随后规划路线，考虑已绘制的障碍物，例如附近的电线。

从田边跑道起飞的过程无缝衔接。大约15分钟后，飞机感知到喷洒液（今天为水）即将耗尽，自行降落进行手动补充和演示电池更换，随后再次起飞，从上次中断的位置继续精准喷洒。

自主飞行不同于自动驾驶。

自动驾驶提供辅助，就像汽车的定速巡航和车道保持功能。

自主系统旨在通过算法处理传感器数据并控制飞机，实现整个飞行过程的自动化，包括起飞和降落，几乎无需或不需要人工干预。

尽管自主飞行通常被认为是在更结构化和可预测的环境中运行，但自主飞行飞机的出现速度却比自动驾驶汽车更慢。

斯坦福大学安全航空自主专家迈克尔·科亨德弗表示，部分原因是大型科技公司“加倍投入”于汽车，将大量资金投入该技术。

但这也是因为飞机的安全标准比汽车更严格，从而为部署设定了更高的门槛。

科亨德弗表示：“航空事故的后果可能非常严重。”

军事兴趣正在推动这一技术的发展。许多公司拥有国防合同，用于演示和试验其系统，通常在民用领域面临较少的监管障碍，其中一些公司甚至已向外部军事客户供货。

在美国，目前获得商业民用许可的最大自主固定翼飞机是Pyka的喷洒农药机，该飞机去年获得授权。

尽管运营仅限于严格定义的农业环境，并需要地面操作员和目视观察员。此前，该公司在巴西也获得了类似许可，那里的规则更为宽松。

Pyka计划将年产量从目前的约两打飞机扩大到2030年的1000架。每架售价55万美元，客户需接受操作培训。

英国尚未批准此类长期运营，但英国公司Windracers正寻求在设得兰和奥克尼群岛启动自主货运服务的许可。其设计用于向偏远地区运送货物的飞机，也在乌克兰执行任务。

“这将是英国乃至全球首个重型无人机货运服务，”Windracers创始人兼主席斯蒂芬·莱特表示。

支持者认为，自主飞机可以解决飞行员短缺问题，将人们从危险工作（如喷洒农药）中移除，通过允许飞机携带更多货物提高效率，并降低成本，因为一名操作员可以监控多架飞机。

他们还指出，随着更多自动化系统的引入，事故率已下降，因此自动化可能使飞行更安全。

飞行员组织仍持谨慎态度。

美国飞行员协会（ALPA）称，移除飞行员是“对安全的重大赌博，走得太远”。

代表喷洒农药飞行员的美国国家农业航空协会表示，小型无人飞机对飞行员来说难以察觉。它补充说，有人驾驶飞机可以更快地喷洒更大面积。

Pyka和Windracers从零开始建造飞机，认为这允许从一开始就设计自主性，并根据任务定制飞机。

其他人则在翻新现有大型飞机。

在波音投资部门的支持下，美国Reliable Robotics公司目前正在其Cessna 208B Grand Caravan单人驾驶货运飞机上测试其系统，该飞机可载重约1360公斤，飞行数百公里。

其联合创始人兼首席执行官罗伯特·罗斯表示，翻新认证飞机使公司能够专注于证明自主系统的安全性，而无需同时寻求新飞机的批准。

同样位于美国的Merlin Labs公司则逐步从越来越大的军用飞机入手，目前正将其系统应用于双人驾驶的洛克希德·马丁C-130J军用运输机，下一步是商用多机组货运飞机。

“这是一种通用的自主系统，可在不同飞机间切换，”Merlin创始人兼首席执行官马特·乔治解释道。

这些公司在人工智能的应用方法上也存在差异。

Reliable完全避免使用人工智能，认为这会复杂化认证流程。

Merlin则采取了更以人工智能为中心的方法。

这种分歧在所谓的“探测与规避”系统中尤为明显。

自主飞行面临的最大挑战之一是复制飞行员发现并安全绕开其他飞机和障碍物的能力，几乎没有任何容错空间。

在没有完美解决方案的情况下，公司正在增加不同的传感器系统，并复制标准配置的传感器以提供额外备份。

Reliable增加了前视空对空雷达，可在八公里外探测其他飞机，并通过遵循固定规则的软件决定飞机应如何响应。

罗斯表示，“这比飞行员的肉眼更好。”

Merlin则使用人工智能驱动的摄像头来探测和分类物体。

Pyka从一开始就使用激光雷达探测树木、车辆、大型鸟类和地形。但其探测距离较短，因此公司还计划增加人工智能摄像头，这是其首次在机载使用人工智能。

诺西亚表示：“对于许多事情，没有必要使用人工智能……但要判断远处的六个像素是飞机还是其他污渍，这正是人工智能的完美用武之地。”

人工智能的困境也延伸到与空中交通管制的通信。

在共享空域中，飞机必须能够接收、解释并响应无线电指令，通常来自空中交通管制。

Reliable的解决方案是让地面远程飞行员（最初完全受训）处理通信并做出安全关键决策。

Merlin计划使用生成式人工智能，通过数千小时的录音对话训练，自行解读指令并作出回应。

乔治表示：“我们的挑战更大……但我们希望超越远程驾驶。”

Merlin计划分阶段减少飞行员数量，从两人减少到一人，最终无人。

诺西亚表示，Pyka愿意让其他人“开辟道路”，寻找在共享空域中运营的最佳方式。

同时，即使完全自主载客飞行仍难以实现，许多人预计，正在开发的这项技术将逐步进入商业航空，可能使有人驾驶飞行更安全。

美国飞行员协会ALPA指出，这将是一个受欢迎的发展。