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陷入认知隧道:法航447事件的教训

时间:2023-06-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:2009年5月31日,夜空朗朗,载有228名乘客的法航447客机从里约热内卢飞往巴黎。飞机离开跑道4分钟后,坐在驾驶舱右侧的副驾驶开启了自动驾驶系统。20多年前,从里约驾机飞往巴黎可以算是一项繁重的飞行任务。然而,从里约飞往巴黎的这架飞机十分先进,可以极大地减少需要由飞行员做出的决定,从而避免上述错误。大多数飞行员都知道,如果空速大幅度下降,十有八九是因为冰晶堵住了皮托管。另一名飞行员答道。

陷入认知隧道:法航447事件的教训

失事客机法航447的残骸被找到后,人们发现,遇难者明显没有意识到灾难的降临,有迹象表明,即使在飞机坠毁的那一刻,乘客也没有慌乱地系上安全带或者收起小桌板,氧气面罩也没有自动脱落。一艘探寻残骸的潜艇大西洋海底发现,该失事客机的一整排座位还直挺挺地立着,好像等待着再次起飞。

该失事客机的黑匣子大约两年后才被找到,人们都期待着事故原因就此浮出水面,然而,令人失望的是,黑匣子并没有提供什么相关线索:飞机上所有的计算机都没有出现故障,也不存在机械故障和电气系统故障。调查者直至听到驾驶舱的飞行录音才明白,这架空客飞机——当时世界上最大、最先进的飞机,自动防错系统的典范——之所以坠入大西洋,并不是因为机械缺陷,而是因为飞行员注意力不集中。

2009年5月31日,夜空朗朗,载有228名乘客的法航447客机从里约热内卢飞往巴黎。客舱里,有去度蜜月的新婚夫妇、一位华盛顿国家歌剧院的前指挥、一位倡导军备控制的著名活动家,还有一个前往寄宿学校的11岁男孩。其中一位飞行员的妻子在飞机上,夫妇二人计划在里约的科帕卡巴纳海滩玩三天。当时,这位飞行员的妻子坐在客舱后部,他则和另外两位同事在驾驶舱里忙碌着。

飞机爬升时,能够听到航空管制无线电的交流声,这是每次飞机起飞都会出现的声音。飞机离开跑道4分钟后,坐在驾驶舱右侧的副驾驶开启了自动驾驶系统。在接下来的10个半小时里,如果一切顺利,飞机会自动飞行。

20多年前,从里约驾机飞往巴黎可以算是一项繁重的飞行任务。在20世纪90年代之前,自动驾驶技术还未得到普遍应用,飞行员需要计算几十种变量,包括空速、耗油量、方向和最佳巡航高度,还要监控恶劣天气的干扰、航空管制的指令和飞机在空中的位置。如此艰巨的飞行任务往往需要飞行员轮流驾驶,他们都很清楚缺乏警惕性的风险。1987年,底特律的一位飞行员起飞时手忙脚乱,忘记放下襟翼,导致飞机刚一起飞就坠毁了,154人因此遇难。在此事故发生的15年前,一架飞机在飞至迈阿密附近时,飞行员的注意力放在错误的起落架指示灯上,而没有注意到飞机正在逐渐下降,导致飞机坠落到埃弗格莱兹的沼泽地里,101人因此遇难。在自动驾驶系统发明以前,每年死于空难的人数都超过1000人,这绝对不是耸人听闻,空难的原因大多是飞行员的注意力过于分散或者其他人为因素。

然而,从里约飞往巴黎的这架飞机十分先进,可以极大地减少需要由飞行员做出的决定,从而避免上述错误。空客A330飞机的特别之处在于,在出现问题时计算机可以自动进行干预,找出解决方案,并通过屏幕告知飞行员,飞行员在对计算机给出的提示信息做出判断时,注意力会更加集中。理想情况下,每次飞行飞行员只需要在飞机起飞和降落时驾驶8分钟,其余时间均可依赖自动驾驶系统。这从根本上改变了飞行技术,实现了从主动性到反应性的转变。这样一来,驾驶飞机变得更简单,事故率不断下降,航空公司的经济效益猛增——因为每个航班的载客量增多了,但机组人员减少了。曾经,跨越大洋的飞行需要6名飞行员,而在法航447时代,由于自动化技术的应用,任何飞行任务都只需要两名飞行员。

起飞4个小时后,飞机飞越了巴西和塞内加尔之间的中点。大多数乘客都睡着了,此时远处出现了热带风暴云层。两位飞行员谈论着窗外闪动的静电,即所谓的“圣艾尔摩之火”。“我想看看外面的情况,把灯光调暗,可以吗?”飞行员皮埃尔–赛德里克·博宁(他的妻子也在飞机上)说。“好的。”机长回应道。另一名飞行员正在驾驶舱后面的小隔间里打瞌睡,机长叫醒了他,让这两名副驾驶一起控制飞机,这样他就可以睡一会儿了。在自动驾驶模式下,飞机在9600米的高空平稳地飞行。

20分钟后,因为遇到乱流,飞机发生了轻微的颠簸。博宁通过对讲机告诉空乘:“最好请乘客们系好安全带。”随着驾驶舱周围的空气冷却,机体上凸起的三个金属气缸——通过测量空气流进管道的冲击力来判断空速的皮托管——被冰晶堵塞。近100年来,这个问题饱受飞行员诟病,但同时他们也适应了皮托管结冰的问题。大多数飞行员都知道,如果空速大幅度下降,十有八九是因为冰晶堵住了皮托管。法航447客机也遇到了这个问题,皮托管被冻住了,驾驶舱里的计算机失去了有关空速的信息。此时,根据程序设定,自动驾驶系统将关闭。

警报声突然响起。

“我来驾驶。”博宁平静地说。

“好的。”另一名飞行员答道。

此时,如果飞行员什么都不做,飞机会继续安全地飞行,皮托管内的冰也会自然融化。然而,或许是突如其来的警报声让他从睡梦中惊醒,想要弥补自动驾驶系统的缺陷,博宁向后拉了一下操纵杆,这一举动导致机头上仰,飞机向上爬升,在一分钟内上升了900米。

由于机头轻微上仰,飞机的空气动力发生了改变。在这一高度,空气较为稀薄,飞机爬升干扰了机翼附近空气的平稳流动,从而使飞机的“升力”(一种物理力,飞机升上天空是因为机翼上面的压力小于机翼下面的压力)开始减弱。在极端情况下,这会造成空气动力失速,尽管飞机引擎竭力使机头向上,但还是控制不住飞机向下坠落。失速在刚发生时很容易解决,只要降低机头,让空气在机翼上方平缓流动就可以阻止失速的发生。但是,如果这时机头仍然向上,失速就会变得越发严重,致使飞机垂直下落,就像石头落进井里。

正当法航447客机在稀薄的空气中上升时,驾驶舱里突然响起警报声,“失速!失速!失速!失速!”这表明机头已经过高。

“怎么回事?”副驾驶问道。

“这好像不……呃……不太好!”博宁说。此时皮托管仍然结冰,所以显示屏无法显示空速。

“注意你的飞行速度。”副驾驶说。

“好的,好的,飞机正在下降。”博宁回应。

“提示音说我们正在上升,”副驾驶说,“你需要让飞机下降。”

“好。”博宁说。

但博宁并没有让飞机下降。这时他即使让飞机水平地飞行,他们都会逃过一劫。可他却继续向后拉操纵杆,导致机头越发上仰。

如今,自动化技术已经渗透到我们生活的各个方面。比如,现在大多数人的汽车上都有计算机装置,当行车遇到雨雪或冰冻路况时,能够自动刹车,减少传动功率。计算机好像已经“预料”到我们遇到突发情况时可能会反应过度,而这一点我们自己并没有察觉到。在办公室,客户能够通过计算机通信系统与我们取得联系。当我们不在电脑旁时,电子邮件可以自动发送,银行存款能够实时规避因汇率波动而产生的损失,智能手机可以帮助我们表达想法。事实上,即便没有技术帮助,人类也能依赖认知的自动化系统即“启发法”(heuristics),同时处理多种任务。这就是为什么我们能够一边给保姆发邮件,一边和爱人聊天,一边照顾孩子。心智的“自动化”能够帮助我们选择应该关注或者忽略的东西,而且这些几乎都是在潜意识状态下完成的。

自动化技术使工厂的生产更加安全,办公室的工作更加高效,交通事故的发生率更低,经济发展更加稳定。从某种程度上讲,在过去的50年里,不论是个人工作效率还是各行业生产率的提高,都比过去两个世纪加起来还要多,这主要归功于自动化技术。

然而,随着自动化技术的普及,人类注意力集中时间的衰退风险也越来越大。耶鲁大学、加州大学洛杉矶分校、哈佛大学、加州大学伯克利分校、美国国家航空航天局(NASA)和美国国立卫生研究院等机构的研究表明,当人们在自动化和注意力之间切换时,很可能产生问题。而且,极其危险的是,由于自动化系统已经渗透到飞机、汽车以及其他环境中,每一个失误都有可能带来灾难性的后果。在这个自动化时代,懂得如何掌控自己的注意力比以往任何时候更重要。

以飞行员博宁的心理状态为例,在驾驶法航447客机时,他同意了副驾驶让飞机下降的提议,却继续向后拉杆导致飞机上升。至于他为什么这样做,我们不得而知。或许他希望能够穿过当时的热带风暴云层,或许这是他听到警报声后的应激反应。我们永远也不会知道他为什么在听到“失速”警告后没有把操纵杆切换到空挡。然而,很明显的是,博宁当时陷入了一种被称为“认知隧道”(cognitive tunneling)的精神障碍。当自动化系统突然关闭时,我们被迫启动自己的注意力,大脑从放松状态进入惊慌状态,就有可能产生这种障碍。

“你可以把注意力想象成一个聚光灯,其光束既能扩散又能集中。”犹他大学认知心理学家戴维·斯特雷耶说。注意力由我们的意识控制,在大多数情况下,我们可以选择集中注意力,也可以选择放松。如果我们允许自动化系统,比如计算机或自动驾驶系统,代替我们的注意力,大脑就会把“聚光灯”调暗。在某种程度上,这是大脑积蓄能量的一种方式。这种放松方式能给我们带来巨大的优势:帮助我们在潜意识状态下控制压力水平,把更多的精力投入“头脑风暴”,而不必一直关注周遭的环境;帮助我们做好准备,处理更复杂的认知任务。我们的大脑能够自动寻找放松的机会。

“然而,‘嘭’!当突发情况发生时(例如当你收到一封意料之外的邮件,或者有人在会议中问你一个重要问题),你大脑中的‘聚光灯’不得不突然打开,此刻它不清楚应该照射哪个方向。”斯特雷耶说,“不管你面前有什么,大脑都会本能地迫使‘聚光灯’把光束尽可能多地投在最明显的刺激物上,即便那不是最好的选择,这就是认知隧道产生的过程。”

认知隧道会导致人们过度关注眼前的事物或者手头的任务,比如有人目不转睛地盯着智能手机,听不见孩子的哭泣,也看不见人行道上从其面前走过的行人;有的司机看到前方的红灯会突然急刹车。我们可以学习如何更好地在放松和集中注意力之间切换,但这样的技能除了需要练习,还需要主动参与。然而,我们一旦进入认知隧道,就会失去掌控注意力的能力,反而会被最简单、最明显的刺激物吸引,这时我们的行为往往很愚蠢。

随着皮托管结冰,警报声响起,博宁进入了一个认知隧道。他的注意力在过去的4个小时内一直处于放松状态,而闪烁的灯光和突然响起的警报声迫使他的注意力开始搜索一个关注点,最明显的刺激物便是他正前方的显示器

空客A330的驾驶舱是一个极简主义的杰作,只有几个显示屏和数量适中的仪表、操纵杆,避免分散飞行员的注意力。位于每个飞行员视线正前方的主显示器是最重要的显示屏之一。屏幕水平方向的中心位置上有一条宽线,代表天空和地面的分界线。浮在这条线上方的小图标表示飞机,如果飞机在行驶过程中偏向一边,图标就会失去平衡,飞行员据此了解到机翼没有和地面平行。

博宁听到警报声后,赶紧查看仪表盘,他的目光集中在主显示器上,发现屏幕上的飞机图标轻微偏向右侧。一般来讲,这不算什么大问题。飞行过程中,轻微的偏向很容易调整过来。而此刻,自动驾驶系统突然关闭,博宁不得不重新集中注意力,而他大脑中的“聚光灯”照向了那个失衡的图标。数据表明,博宁把全部精力放在恢复机翼的平衡上。或许是因为他把所有注意力都集中于此,所以没有意识到自己仍然在向后拉杆,导致机头不断抬高。

主显示器

接着,坐在博宁左边的副驾驶戴维·罗伯特进入了另一个认知隧道。戴维·罗伯特在这次飞行任务中的身份是“监控飞行员”,他的职责是监控博宁,在出现突发状况时进行干预。在最糟糕的情况下,罗伯特也可以操控飞机。然而,当听到此起彼伏的警报声时,他做出了在当时的情况下最有可能的反应:把注意力全部集中在最明显的刺激物上。计算机提供的数据更新和指令均显示在他旁边的显示屏上,罗伯特直接忽略了博宁的操作,两眼盯着屏幕上滚动的信息,大声地念出计算机的指令。“让飞机下降。”罗伯特说。

罗伯特一直盯着屏幕,根本没有看到博宁正在向后拉杆,也没有注意到仪表盘显示正在驾驶的飞行员抬高了机头,尽管他刚刚同意让飞机下降。没有迹象表明罗伯特查看了仪表,他只是抓狂地浏览计算机自动生成的提示信息。即使提示信息真的有所帮助,但博宁当时正全神贯注于主显示器上的飞机图标,根本不可能把罗伯特的话听进去。

飞机上升到10500米,眼看就要逼近飞行高度的最高限。此刻,机头已经向上倾斜了12度。

罗伯特终于把视线从他旁边的显示屏上移开,他指着仪表盘对博宁说:“这上面显示,飞机正在爬升。”罗伯特大吼,“下降!”

“好的。”博宁说。

博宁向前推杆,使机头略微下降。结果,两位飞行员承受的重力下降了1/3,产生了短暂的失重感。“慢一些!”罗伯特厉声说道。也许是因为接连不断的警报声、失重感和同事的批评,博宁变得不知所措,转而迅速地向后拉杆。机头不再下降,飞机仍然处于向上倾斜6度的状态。这时,警报声又在驾驶舱里大声响起,几秒钟后,飞机开始摇晃,出现了所谓的“抖振”。这是此前飞机遇到严重的空气动力失速,扰动气流穿过机翼的结果。

“我们……正在爬升,是吗?”博宁说。

在接下来的10秒内,谁都没有说话。飞行高度已经超过最高限,11250米,飞机必须下降。此时,如果博宁把机头降低,空难就不会发生。

两位飞行员仍然盯着各自眼前的屏幕。这时堵塞在皮托管内的冰晶已经融化,计算机重新开始接收精确的空速信息。从这一刻起,飞机上所有的传感器都恢复工作状态,计算机开始给出指令,告知飞行员应对失速的方法。仪表盘上显示了所有能够帮助他们解决问题的信息,但此刻他们却不知道应该看哪里。就算系统提供了有用的信息,博宁和罗伯特也不知该如何获取。

突然,被称为“蟋蟀”的失速警报再次响起,选用如此尖锐刺耳的声音就是为了让飞行员提高警惕。

“该死的!”罗伯特大喊道,他已经呼叫了机长,“机长在哪儿……现在最好不要做横向操作。”他对博宁说。(www.xing528.com)

“好的,”博宁说,“现在处于TO/GA模式,对吧?”

空难调查小组后来得出结论,在这一刻,法航447客机上228人的命运就已经注定了。“TO/GA”是“起飞/复飞”的首字母缩写,该模式是飞行员在终止着陆或者复飞时采用的操作模式。飞行员抬高机头时,TO/GA模式能够使飞机的推力达到最大。与TO/GA相关的一系列操作,所有飞行员都训练过几百次,目的是为某些紧急情况做准备。在较低的飞行高度上,这个模式能带来很大帮助。在接近地面的地方空气稠密,增加推力、抬高机头能够使飞机上升并获得更快的加速,飞行员可以安全地终止着陆操作。

然而,在11400米的高空,空气十分稀薄,TO/GA模式根本不起作用。飞机在那样的高度无法获得额外的推力,抬高机头只会加剧失速,唯一正确的选择就是降低机头。此时,惊恐万分的博宁又犯了第二个错误——一个类似于认知隧道的失误:他试图把大脑中的“聚光灯”投射在熟悉的事物上。也就是说,他的第一反应是实施曾经反复训练过的操作——一系列与突发情况相关的操作,他进入了心理学家所说的“反应性思维”(reactive thinking)状态。

反应性思维决定了我们如何分配自己的注意力,在很多时候,这种思维是一笔巨大的财富。例如,运动员通过反复练习某些动作,形成反应性思维,这样一来,他在比赛中就可以先于对手完成动作。我们形成习惯的过程也是反应性思维形成的过程,这就是为什么待办事项和日历提醒总能派上用场:我们不需要决定接下来做什么,可以利用我们的反应性思维自动跟进每一件事。从某种程度上讲,反应性思维把能够产生动力的选择权和掌控力“外包”出去了。

然而,反应性思维还有它的另一面。它把习惯变成了无意识的反应,让我们失去了自己的判断。一旦动力被“外包”出去,我们就只能简单地做出反应。2009年,心理学家斯特雷耶开展了一项有关驾驶员行为变化的研究:在汽车上安装了定速巡航和自动刹车系统后,人是否可以减少对路况的关注。

“这些技术的目的是让驾驶更加安全,在多数情况下,的确是这样。”斯特雷耶说,“但这也让人们越来越容易形成反应性思维,以致当你遇到突发情况,例如当车发生侧滑或者必须紧急刹车时,你也会用你习惯的方式应对——猛踩踏板或者猛打方向盘。换句话说,你是在下意识的情况下做出了反应,一旦你的应对方式是错误的,危险就会发生。”

驾驶舱里,“蟋蟀”的尖锐警报声和其他警报声响个不停,两位飞行员一言不发。副驾驶罗伯特或许正沉浸在自己的什么想法里,根本没有理会博宁的问题——“现在处于TO/GA模式,对吧?”,而是尝试再次呼叫当时还在隔间里睡觉的机长。如果博宁能够考虑眼下最要紧的问题——飞机处于稀薄的空气中,失速警报一直在响,飞机不能再爬升了,就能立刻意识到应该降低机头。然而,他做出了那个训练过几百次的动作:向后拉杆。博宁猛踩油门,让机头抬高了18度,这个角度大得吓人。飞机继续上升,达到最高点后,开始下降,机头仍然保持抬起状态,引擎推力达到最大。驾驶舱开始摇晃,抖振越来越明显,飞机快速下降。

“怎么回事?”罗伯特问道,“你到底知不知道这是怎么回事?”

“飞机失去控制了!”博宁大喊,“我完全控制不了!”

机舱里的乘客可能并没有意识到灾难即将到来,因为他们听不到任何警报声,抖振与一般的乱流给他们的感觉无异,两位副驾驶也没有广播通知乘客正在发生什么事。

机长终于进入了驾驶舱。

“你们到底做了些什么?”他问道。

“我不知道。”罗伯特说。

“飞机失去控制了!”博宁大吼。

“失去控制了,我们也不知道怎么办,”罗伯特说,“所有办法都试过了。”

法航447航班正在以每分钟3000米的速度下降。机长站在两位副驾驶的身后,或许因为眼前所见让他不知所措,他只说了一句粗话,然后是长达41秒的沉默。

“有个问题,”博宁说,“屏幕怎么不显示信息了?”他的声音里充满了恐惧,但事实并非如此。他眼前的这些屏幕——仪表盘的显示屏——正在显示准确的信息,而且清晰可见,博宁只是因为太过恐慌而无法看到它们。

“我认为我们的速度太快了。”博宁说。事实上,飞机当时的速度过于缓慢。“你觉得呢?”博宁一边说一边把手伸向机翼减速操纵杆,飞机的速度又降低了。

“不要!”他的同事大吼道,“先不要减速!”

“好的。”博宁说。

“我们应该怎么办?”罗伯特问机长,“你说呢?”

“我不知道,”机长说,“飞机在下落。”

在接下来的35秒内,飞行员们大吼着不断地问问题,其间飞机又下降了2700米。

“我是在下降吗?”博宁问道,其实他只要看一眼面前的仪表盘就知道了。

“你是在下降、下降、下降!”罗伯特说。

“我有段时间已经将操纵杆拉到底了。”博宁说。

“不,不!”机长大吼道。此时,飞机距离大西洋的高度不到3000米。“不要爬升!”

“让我控制!”罗伯特说,“让我控制!你让开!”

“好吧,”博宁说,他终于松开了操纵杆,“你来控制,我们仍然处于TO/GA模式,对吧?”

罗伯特接过操纵杆,这时飞机又下降了1800米,离海面更近了。

“天哪,你抬高了机头。”机长说。

“有吗?”罗伯特问。

“是的。”机长说。

“我们需要这样做,”博宁说,“我们的高度是1200米!”

到目前为止,帮助飞机获得足够速度的唯一方法就是降低机头,向下俯冲,让更多空气在机翼上方流动。但是,飞机和海面之间的距离实在太近,已经没有回旋余地了。驾驶舱里的近地警告声嘟嘟地响个不停:“下降过快!上升!”

“你抬高了机头。”机长对副驾驶说。

“快!”博宁说,“上升!上升!上升!”

驾驶舱一度陷入沉默。

“这不是真的。”博宁说。此刻,透过驾驶舱的窗户已经可以看到大海。如果飞行员把头伸出窗外,他们甚至可以看见浪花。

“这到底是怎么了?”博宁问道。

两秒后,飞机坠入大西洋。

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