なぜ飛行機の衝突が防げるのか?――人間とコンピューターが共存する究極の管制システムを目指して

21世紀は、コンピューターが人間の仕事を奪うほどに高度化すると言われています。AIはすでに様々な業界で用いられはじめ、Googleの無人自動車やドローンの自律飛行などのニュースが、私たちの日常をにぎわせています。これから、私たちは、その高度な自動化システムとどのように共存して働くことができるのでしょうか。

 

『空の旅を科学する 人工知能がひらく!? 21世紀の「航空管制」』の著者、気鋭の若き女性研究者(電子航空研究所 主幹研究員)の伊藤恵理氏は、航空管制の研究現場から、人間とコンピューターの共存について迫ります。以下では、著者自身に本書の内容の一部を紹介して頂きます。(河出書房新社編集部)

 

 

なぜ飛行機の衝突が防げるのか?

 

そもそも、航空管制とは何なのか――東京の空を舞台にご説明しましょう。

 

東京国際空港(通称・羽田空港)は、日本一混雑する空港です。ピーク時には、2分に1回の割合で航空機が離着陸します。羽田空港の展望台に立つと、飛行機がつらつらと列を作って、ひっきりなしに離着陸している様子を見ることができます。

 

2014年9月までの1年間の旅客数では、アメリカや中国、英国に続き、羽田空港は世界第4位にランキングされています。

 

このように、たくさんの飛行機が飛んでいるにもかかわらず、衝突などの事故はめったに起こることはありません。それはなぜか。「航空管制官」と呼ばれる人たちが空の交通を整理しているからです。

 

航空管制官は、航空交通を映し出すレーダーの画面を見ながら、地上からパイロットに的確な指示を出して、航空機が安全で円滑に運航できるよう支えています。

 

車を運転するとき、ドライバーは窓の外やミラーを見ながら、他の自動車と間隔を取ったり、周囲の交通状況を把握したりします。また、カーナビがあれば道案内をしてくれるし、スマートフォンのアプリを使えば交通渋滞の情報を知ることもできます。

 

ところが、航空機を操縦するパイロットは、コックピットの窓から他の航空機がどのルートを飛び、どの目的地へ向かっているのか、正確に把握することはできません。だから、地上にある「管制センター」には管制官が常駐して、到着時刻とのズレを調整しながら、燃料消費量や騒音を削減できるように、高度や速度などを音声で指示しています。コックピットのパイロットは、ヘッドフォン越しに聞こえる管制指示に従って航空機を操縦操作します。この業務が、航空管制なのです。

 

 

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航空交通管理に科学的なアプローチを取り入れた「航空管制科学」

 

こうした民間機の航空管制は、次の4つに分類されています。

 

・太平洋上空を担当する「洋上管制」

・空港から離れた空を担当する「エンルート管制(航空路管制)」

・空港周辺の空を担当する「ターミナルレーダー管制」

・空港を走行する航空機を誘導し、離着陸を指示する「空港での管制(飛行場管制)」

 

それぞれの航空管制の現場では、いろいろなハードウェアやコンピューターソフトウェアを含む地上インフラや航空機の装備品、そして航空管制官、エアラインのパイロットや運航管理者などを含む人間社会が介在して、空の交通が安全かつ効率的に管理されています。これが「航空管制システム」です。

 

この航空管制システムを研究対象としているのが、私が研究する「航空管制科学」です。世界的に増加する航空交通の需要を考えると、航空管制官に頼り切ったり経験則に沿ったりするやり方では、将来の航空交通量を処理できません。航空管制科学は、こうした危機感から、交通管理に科学的なアプローチを取り入れた結果、生まれました。

 

その幕開けは、アップル社のマッキントッシュが、一般ユーザーに普及し始めた1980年代です。アメリカ合衆国のシリコンバレーにあるNASAエイムズ研究所で、ハインツ・エルツバーガー博士が「TMA(Traffic Management Advisor)」という航空機の到着管理システムを作ったのです。「コンピューターを使って、管制官の業務を支援できるのではないか?」とひらめいたエルツバーガー博士は、相棒のシステムエンジニアと二人三脚で初期のプロトコルを発明しました。

 

TMAは、空港に到着する航空機の順序づけをする航空管制官の知的業務を一部自動化し、どの航空機がいつ滑走路に到着するべきかという情報を提起するものでした。このシステムは、全米の主要な空港に到着する航空交通を整理するために、地上の管制センターに導入され、20年経過した今も現場で活用されています。この発明のおかげで、航空管制は科学的なアプローチを活かすことができる研究分野であると認知され、航空機産業が発達している欧米に浸透していきました。

 

この流れで、アメリカでは2004年に「NextGen(ネクスジェン)」、EUでは2005年に「SESAR(セザール)」という、次世代の航空管制システムの抜本的な改革案が打ち出されました。

 

日本の状況は? というと、航空機産業の規模の小ささと比例して、残念ながら、航空管制研究の規模も小さいのが現状です。ただし、世界に空は一つ。2010年には、国土交通省の航空局から「CARATS(キャラッツ)」という国家的な航空交通システムのプランが打ち出されました。新しいテクノロジーを使って、より安全に効率よく、そして環境に優しい日本の航空交通の実現に向けて、航空管制科学の研究を進めているのです。【次ページにつづく】

 

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