大国重器之人因工程 中国迈向空间站的点睛之笔 航天

发布日期:2021-02-02 10:37   来源:未知   阅读:

  与会的一位核电专家沉痛地说,“反思三里岛、切尔诺贝利、福岛核泄漏惨剧,人祸问题比高铁有过之而无不迭”。他以三里岛为例,把持员爱德华面对人类第一次核芯融毁的情形,方寸大乱胡乱操作,不仅没有克制问题,反而加重了事故成果。

  目标很近也很甜蜜。但过程并不甜美。

  原题目:人因工程:大国重器的点睛之笔

  为什么舰上的装备这么先进,监测手腕也多,主动化的程度高,还无奈避免这些重大的事变?而且美国的国防部在人因工程方面已经采取了强迫的尺度,良好的设计已经防止了更为恶化的状况。

  有多少灾害能够躲避  从美国4次撞舰事故说起

  回到近期目的:2022年,我国规划将空间站核心舱和实验舱Ⅰ、实验舱Ⅱ发射上天,届时将实现航天员长期在空间站驻留,并进行各项科学试验。其间将有屡次载人飞翔和货物运输,航天员要出舱工作。到2024年国际空间站退役时,中国可能成为寰球独一经营空间站的国家。

  “神舟七号出舱的时候,舱门开了一个缝儿又关上了。我的心咯噔一下,地面人员都很焦急??这就是我们平时实验的时候,无法完全模仿太空微重力环境,舱外服的操作工效没法完全摸清造成的。最后翟志刚在错误的辅助下借用了工具仍是把门打开了。这件事也告知我们:相对机器、自动化的设备而言,人的作用是十分关键的。”

  论坛主席陈善广指出,未来人工智能必定会更频繁地走入我们的生活。我们将面临的是两个或多个超复杂的智能体之间的关系。未来人机关系将发生深入变化,这不仅是科学的问题了,可能也是社会、哲学的问题。就像苏格拉底曾说的:探索哲学不是为了让我们在不确定的世界中找到确定的谜底,而是让我们在不确定的实际中如何确定的生存。

  “不是技术先进了,集成了奢华了,整体后果就好了”,人类在装备崇敬、武器崇拜、技术崇拜这方面曾经吃尽苦头,也做了很多反思。为什么美欧会对人因工程如斯器重,列入法案呢?

  而舱外设备的设计,假如不充分斟酌航天员在太空中恶劣的环境,带来的就不是简略的不便问题了。比方舱外功课应用的手套,是充气的且有多层防护,很显明会影响航天员的触感和操控灵活性。从国外的经验看,舱外装备的设计让航天员出舱维修时很不顺手,这样无形中拉长了航天员舱外工作的时间,也增添了他们的工作量和危险。

  “国际协作也对我们的人因工程程度提出了要求,我们要做有预感性的设计。”陈善广说。

  不出所料,第二届中国人因工程顶峰论坛主席、中国载人航天工程副总设计师、国际宇航科学院院士陈善广在论坛的开坛首讲,用一些重大事故案例进一步论述了人因工程概念及其重要价值,同时首次就复杂系统人因设计与测评的概念与方式进行了较为系统和深入的探讨。他还有一个重要身份,是人因工程国家级重点实验室主任、我国人因工程学科带头人。

  方卫宁说明,在二战时,美国飞机用了当时的最新技术,仪表盘十分多。结果动不动就自己掉下去,造成了非战斗减员。这是什么原因?“是因为机器与人的能力不匹配,仪表盘多了,报警的项目多了。人的信息处理能力有限,数据过多过滥让飞行员无法敷衍,疏散了留神力,成果事与愿违”。

  “我们已经到了空间站研制阶段,但良多人因问题还没有得到很好解决。工程研制如果不能提前充分考虑人因,等到出了问题再返工,代价就大了。”陈善广这样说。

  今年美国的舰艇持续4次发生撞船事故,几乎都是人为因素引起的。而第四次事故损失最大:美国导弹驱赶舰麦肯恩号在新加坡东面海疆与一艘邮轮相撞,造成至少5人受伤,10人失踪。可以说,美国海军颜面扫地,所以对事故原因的追踪至今密级很高,公众无从知晓。但作为人因工程方面的科学家却在思考追问,以便让中国的舰艇不犯这一类的过错。

  因此,来自中国前沿科技的各方专家,分享了人因工程研究成果,研究人因设计发展计划,他们盼望人因工程在智能装备、创新设计、医疗健康、智慧城市、互联网和国防安全等领域的探索,能起到引领与促进作用,努力服务于国家建设和社会发展。

  然而,发达国家对车的人因指标要求很高,比如美国就有联邦法规的划定。

  简直所有经过这里的人都要问:“什么是人因工程?”杭州人很奇异,为什么这4个字有那么大的魅力,能吸引来15位中国两院院士和3位国际宇航科学院院士?

  周建平先容,1968年航天医学工程研究所成破时就设立了航天工效研究室。经由这些年的载人飞行,航天员在太空中的作用越来越凸显出来,人和机器的关系重要性,处理好人机关系,使人机融合在一起,现在成为工程设计中一个很重要的共鸣。

  他举例,轨道交通建设,是以市场需要为导向的。一个中等的主机厂,一年的机车产量相称于南非一个国家30年的需要量。“我们先期投入那么大,不走出去行吗?”方卫宁反诘。

  航天的人因研究从理论到实践,涉及生物力学、心理学、工程学等方面,所以也让国家大工程的很多领域可能信手拈来,举一反三。但空间站是综合国力的体现,空间站时代又需要国家方方面面的工程设计水平的提升。

  而事实上,人因工程的共识并没有进入一般企业,也没有飞入寻常百姓家。更多与会者反映的是,人因研究在目前企业的边沿状态。

  由此可见,人的因素在事故发生中起到了至关重要的作用。再比如,国际上包含民机和军机在飞行或试飞过程中,机毁人亡的事故还很多。究其起因,人的因素占65%以上。

  他还举了一例:1988年两伊战役时代,美国导弹巡洋舰文森斯号把一架民航飞机击落了,290个无辜生命灰飞烟灭。原因是什么呢?

  正所谓,丧失越惨重,伤痛越深,“人为失误”的研究就越迫切越重要。好比三里岛核泄露事件的操作者后来成了教师,不断培训新人,讲授和反思事故,让子弟汲取教训。

  “设计是源头。产品的品质是设计出来的。人因工程强调迭代式设计,更强调次性把工作做到位。”陈善广表现,什么是人因设计?怎么发展人因设计与测评?目前业界也没有同的认识和标准,还需进一步探讨,并在实际中精益求精完美。

  他说,我们搞人因研究的,就是要从“看起来许多不幸事凑在一起了”的事故进程中,挖掘风险的要害,而不是简单地批驳和处置操作员。

  人是万物之灵,认识人是人因工程的基本。中国工程院副院长、中国工程院院士樊代明以及中国工程院院士俞梦孙在讲演中也都强调了要以系统观来意识人的生理心理法则和健康问题。

  中国载人航天走过了25年辉煌过程,高科技人才荟萃,在国家载人航天计划、“973”方案等名目支持下,中国航天员科研练习中央人因工程重点实验室,成为人因工程的领跑者。此外,大飞机、高铁、地铁、核电站等国家的重大筹划和专项这些年暴发式的发展,与之相应的人因工程研究与应用也获得了一大量原创性的实践和研究的成果,对推动中国制造强国的建设和军队的现代化建设、推进经济构造的转型进级,都发挥了重要作用。

  中国的工程设计人员到了美国一看,发明美国某些机车、地铁车辆品质不中国的好,对开发北美市场充斥信念。可是自得没多久就被泼了一盆凉水:不是技术先进人家就让你中标的。

  会议探讨通过了《发展人因工程,助推“中国制造2025”举动倡导书》,呐喊国家、行业、高校、企业及人因专家通力配合,从国家政策、行业示范、学科建设、人才培育、结果转化及运用等方面独特尽力,促使人因工程研究和行业成果得到更普遍的推广和利用,提升企业治理人员和出产人员的人因学意识,改良低效力高风险的生产环节,并通过新兴技术中信息的高效应用,提升企业和行业综合竞争力,推进“中国制造2025”逾越发展。

  究竟,中国经济经过30多年的高速发展后,工业结构正在阅历革命性的转型,“一带一路”“中国企业走出去”,这所有都在提示大家,不能再疏忽人因工程学科的存在??它毫不是一个大工程项目标包装纸,而必须走入核心设计环节。

  中国科学技术协会副主席、中国铁路总公司总工程师何华武院士,去年加入了首届人因工程论坛,向与会者具体地分享了高铁的人因经验。今年,他又来到第二届论坛。他的讲话,让人们意识到中国高铁的成功并数奇然,高铁未来的发展方向将更加贴近以人为本。

  当中国首个手动完成空间交会对接任务的“神九”航天员刘旺呈现在论坛上,现场一片躁动。他也是陈善广团队的研究人员,刚失掉人因工程方向的博士学位。刘旺在太空不慌不忙实现手动对接的出色表示,诠释了人因工程的最大内涵。“钱学森认为人体是一个开放的巨系统,庞杂水平远远超过从前科学研究的对象。”在这门正在中国崛起的学科中,刘旺不仅被人研究,他也在研究本人、研究义务中人与航天器的关联。

  在灾难微风险眼前,人做什么能力趋利避害,逃过一劫?有没有系统的方法和手段?

  大众在享受技巧发展带来方便的同时,也必需忍耐它的不便。这些中国迷信家就是在尽力而为地穿插摸索,为公家一直迫近极限??既让人的作用充分展现,也让人更舒服更愉悦更平安。

  他们认为,中国的科技经过几十年的追赶,已经在探索中找到了自信,在工业设计和工业制造中加入“人-机-环境”的深度互动研究,加入对人的心理和情感的全面关心研究,不仅能助推中国科技的跃迁,也将向世界的前沿科技和经济发展贡献更安全牢靠的中国方案。

  在各行各业,面对安全问题,他们必须变身阿尔法狗的设计者,提前几步甚至几十步,预测出对方杀招的各种端倪,而后逐一剿灭之,同时乘机反扑,获得功能的最大化。

  本次论坛的专家们不断强调的就是“人的能动性,人的不可替换性”。人工智能的核心就是人,也只能是人。

  在会上,陈善广坦白地讲,中国航天今年也是不安静的,长征三号、长征五号发射失败,背地的问题正在反思。对于航天人来说,要时刻坚持忧患,他说,我们深知:“次成功不等于次次成功,成功不即是成熟”“结果完善不等于过程完美”。实在载人航天是在人的保障、天地协同、返回着陆等方面不断总结经验教训中改良提高的。

  事先花一块钱,www.488234.com,出错后要付出100元的代价。之前的这一块钱本钱你乐意付吗?事实证实,很多人不乐意。

  岂非人类祖祖辈辈乘风破浪求生存求发展,目标就是要被一群机器养起来?

  “飞船、坦克、高铁都是复杂人机系统,因为人的参加使系统变得更为复杂,系统运行具备某种不断定性和难以猜测的特色,系统安全性问题会更凸起。解决这一困难需要一门新兴的综合交叉学科的支撑,这就是人因工程(Human Factors Engineering),它致力于研究人、机器及其工作环境之间的彼此关系和影响,终极实现进步系统机能且确保人的安全、健康和恬静的目标。”

  越是高科技行业越是走在科技前沿的科学,越不会文过饰非、讳谈失败,已经发布进入中国空间实验室时代的载人航天更是如此。

  本届论坛以“人因设计立异中国”为主题,缭绕“人因设计、中国智造、军民融会、共赢共享”的中心议题,在更广范畴、更高档次、更深程度上将国防和部队古代化建设与社会经济发展联合起来,正如揭幕式上,国防科工局总工、发展打算司司长龙红山说的,“推动国防科技工业军民融合深刻发展,也是推进国家创新驱动发展策略,增进供应侧改造的急切需要”。

  中国迈向空间站时代  人因设计任重道远

  “我们的膏火是交了,但它不应只属于铁路系统,中国走出去是一个整体。如果能让更多的人重视人因环节的当时设计,就会减少弯路和不用要的损失了。”陈善广说。

  开幕式上的圈外人士很快发现这样个景象:院士、专家的发言,开端局部谁都能听懂,就是劫难、问题、窘境,而后半段,波及到解决的门路办法论才艰深起来,因为数学模型和学术名词开始登场。

  院士们坐在第一排。图片由中国人因工程高峰论坛提供 航天员刘旺刚获得人因工程方向的博士学位。图片由中国人因工程高峰论坛提供     图片由中国人因工程高峰论坛供给

  人因设计是本届论坛的主题,强化人因设计对晋升人因工程位置和作用十分主要。陈善广以为,我们既要充分鉴戒进步国度的胜利教训少走弯路,又要有足够的文明自负,由于中国传统文化中的“天人合一”、“中和”思维、整体观等与人因工程的理念很一致。尤其是我国当前正处在产业化发展最旺盛的阶段,人因工程恰逢其时,我们完整有才能在这个范畴做出中国人的翻新性奉献,为我国从制作大国向制造强国改变施展重要的作用。载人航天存在引领与示范意思,理当走在前头。

  中国载人航天工程总设计师周建平院士在追溯航天人研讨人因的历史时,揭秘了当年的“险情”。

  好在,绝对于首届人因工程大会200多名来自军方和国家大工程的参会人员来说,一年当前的今天,良渚小镇来了470人,更多工业设计的专家介入其中。院士也从9位扩大为15位。

  “安全、高产、快活都是中国梦的组成部门。人因工程关乎每个人。方便了每个用户,能让老庶民有满足感;采用人因理念的产品销量好了,能让工厂有获得感、成绩感。人因工程应进入国家战略,要让老百姓都听得懂,都用到自己的领域中去。”空军航空医学研究所郭小朝倡议。

  因为,经验反馈也是财产。

  杭州良渚梦栖小镇进口的天桥上这几天挂起一条宏大的横幅??“第二届中国人因工程高峰论坛”。

  空军预警学院教学闫世强提出:“看我们各级指挥大厅的设计,大多是多少排盘算机整整洁齐摆在前面。而美国、俄罗斯的指挥所是依据指挥员请求设计的,多个显示屏依据人机交互设计。”他由此引申,军改后,当初战区、作战体系的变更,要求各个指挥所的指挥程序和指挥界面设计,指挥员和作战体系之间的交互,都要随着进行修改,根据不同指挥席位进行人因工程设计。跟着作战系统从单装到系统,设备体制的一体化设计与人因工程评估的问题凸显出来,增强兵器装备系统特殊是指挥把持系统的人因工程设计有很大的发展余地,还应把艺术和人文理念更多地参加进去。

  景海鹏、陈冬在神舟十一号和天宫二号生活和工作了33天,是到目前为止中国在太空时光最长的人。而“空间站里的工作职员中长期驻轨要180天以上,空间站就成了航天员之家。我们如何将它的设计到达家的水准呢?”陈善广问。

  同样是中国的自豪??高铁。其顶层设计的设计者也把人因工程放在了重要地位。

义务编纂:霍宇昂

  据陈善广分析,从现有情况来看,可能存在人机功效的调配不当、人机协同不畅、舰员生理和心理的疲劳、指挥判定和决策失误、组织和管理松散等人因问题。当然“骄兵必败,是颠扑不破的真谛”。

  违心为此支出成本的,往往是拥有极大风险的行业。而无疑,中国航天走在了前面。这也是将人因工程的国家实验室放在航天员中心的原因。

  “安全感是排除不肯定性而获得的,将来的发展,人造物的智慧提升必让人类自己惴惴不安,打消不确定性使人?智能系统运行可预测可节制,是人因设计的重要的使命和目标。”陈善广说。

  参与这个项目的方卫宁对在美国落地之难深有感想。“美国的项目,是过程管理,每一个指标、分析方法、测试流程和测试设备都要知足美方要求,一个环节过不了关,就走不到下一步。因为我们的产品设计研发流程与美方不一样,按照美方的要求,成本一下就加上去了。”比如,美国和澳大利亚等发达国家的铁路用户异常重视司机的用户体验,不论你的车有多先进,如果不满意用户的使用习惯或者司机在休会过程中感到不适,司机所在的工会具有一票否决权,因而,在计划设计阶段完成后,很多出口发达国家的铁路车辆需要制造1∶1的模型供用户体验评估,评估通过后,方能制造和生产。这与国内比拟,增长了不少研发成本。

  不得不否认,中国制造在向中国智造过渡的历史时期,阻力不堪称不大。与会的很多专家反应,决策管理层只重视技术与硬件产品自身的先进性,只看到一个劲儿地往前走,把技术搞得越先进越好,忘却了人的问题。工程专家看法过于强势,而疏忽了人因因素,效果很重大。

  陈善广为大家复盘了灾害产生的症结导火索:一年之前美国的另外一艘舰艇在波斯湾战斗期间受到敌方战机的轰炸,当时没做出反映。文森斯号这个决策者一看到有一架飞机向自己飞过来,联想到上次兄弟舰艇吃的亏,就慌了,认为是敌国一架履行攻打任务的F-14战役机,“这是信息在传递过程中丧失,决议者认知负荷过重导致的断定失误”。

  陈善广说,人因工程的实质,就是强调“以人为核心设计”的理念,让科技回归以人为本的初衷,让咱们发明的世界使人们取得保险感跟高品德的生活。这样才干转变经济社会发展不均衡、不充足的现状,从而服务于宽大国民日益增加的对美妙生涯的须要,这也非常切合新时期“以人民为中央”的发展观。

  在舆论漩涡里回旋的,在媒体之间重复炒作的,是人工智能,是互联网+,似乎人类的未来,人类的现代化就是机器的现代化,就是阿尔法狗扩大到方方面面,而人,将会变成一段数码,一种比特的存在。

  兴许,对人的探索可以清除当今世界广泛存在的、因为现代化、互联网崇拜而发生的机器异化、拜金主义等城市病,为那些对未来发展胆怯到焦急抑郁的人类开出良方。

  正如国家天然科学基金委员会副主任、中科院院士沈岩所说,人的因素在工业生产中的重要意义和价值发现以及发挥它的作用,使得工业发展进入到一个新的更高的阶段,人因工程不仅涉及工程技术问题,也涉及到基本科学识题,比如对人的认识。

  何华武院士瞻望:高铁客运现在达到每小时350公里,现在是人控为主,世世代代的铁路司机都付出了极为辛苦的劳动,因为全部列车人员的生命安全都系于他一身。下一步要实现在国际上当先的智能高速铁路,标记性技术无比多,其中之一是时速350公里的高速列车实现无人驾驶,有人值守。

  固然让人认识一个问题是需要过程的。但中国的突起太快、技术爆发性发展太快,“我们如果不看重人因研究,有可能就会成为中国人走出去、一带一路发展的阻碍。产品再好,没有考虑到用户安全、使用的便利和习惯,就会损失科技发展带来的红利。”方卫宁对中国青年报?中青在线记者说。

  而航天的风险更大,美国的挑衅者号和哥伦比亚号两次出事让14名航天员失去性命。挑战者号低温下发射、哥伦比亚号泡沫脱落问题早有发现,深究其因,带问题发射裸露出NASA重大的决策失误。还有苏联的惨剧:同盟11号,返回着陆前爆炸螺栓意外点火,压力平衡阀提前翻开,氧气泄露减压,导致没穿压力防护服的航天员丧命。

  不可否定,灾难和事故是人类最好的老师。与事故对弈,是科学家必须做的。

  越是走在科技前沿的科学  越不会掩罪藏恶、讳谈失败

  “欧洲对1980年~2009年欧洲27个国家重要轨道交通线路发生的重大事故进行剖析发现,导致事故发生的人为因素占了74%。中国学者通过对海内外城市轨道交通运营过程中153起事故数据进行考察,论断是人为因素引发事故的比例为51%。”北交大轨道交通掌握与安全国家重点实验室的方卫宁传授复盘了2011年甬温线的7?23事故。

  陈善广指出,在惨剧的烘托下,阿波罗13号的超绝表现已被历史铭刻。他们登月途中,发生了服务舱的氧气罐爆炸,3位宇航员情急生智,采用了一系列准确自救步骤,用当时的登月舱作为救生艇,最终安全返回地球。“涌现问题后,如果设计中充分认识了人的作用,人的决策在太空中长短常重要的。”陈善广说。

  当天的20点22分46秒,D3115次列车与系统和调度员失去接洽。24分,调度员确认永嘉站的D301次列车发车前往温州南站,26分12秒调度员得悉D3115失踪。依照比拟稳当的措施,他应当告诉D301泊车。但他却先用了两分钟去搜查失落列车,等他获知失联的车无法启动和详细位置后,再紧迫呼叫后车刹车,一切都晚了。30分05秒惨剧发生。

  同时,中国的空间站也将是未来人类和平利用太空的重要平台,确定要进行科学研究的国际合作。一方面各国科学家会进入中国的太空舱一起进行科学实验,太空舱也要在设计中加入合适他们文化背景与操作习惯的元素。另一方面兄弟国家也把自己的舱段发射上太空,与中国的太空舱对接,这就要求有一体化的设计和统一的接口。