亚利桑那大学的教师设计出一种新型系统，以优化空中旅行的安全和效率。

任何飞机飞行的首要任务都是安全。在飞机飞行过程中，起飞和降落是风险最高的两个环节。

空中交通管制员一直依靠于国家空域系统（NAS）的数据系统来跟踪无数移动的变量，同时还要考虑到天气、时间安排以及偶尔不可避免的延误等状况。

交通管理系统的设计需要复杂的处理能力，因为要考虑到全国范围内基于航空仪器、环境、内在变化因素和人为因素等信息。

随着人工智能的融入和无人驾驶飞行器的兴起，空中交通管制系统背后的结构预计将在未来几年发生重大演变。随着新软件的开发，研究人员正在探索如何优化安全飞行系统，以最大限度地降低风险和延误。

亚利桑那州立大学Ira A.富尔顿工程学院物质、运输与能源工程学院机械与航空航天工程教授兼复杂系统安全中心主任刘永铭（Yongming Liu）获得了美国国家航空航天局（NASA）大学领导力计划的资助，用于创建一个新型的空中交通管理软件平台，该平台将在未来十年内被美国国内航空旅行所采用。

数据驱动型航班

在开发新软件PARAATM（空中交通管理预测分析和可靠性评估）时，刘永铭和由多个机构组成的合作团队正在对国家不断发展的空域系统采取积极主动的管理方法。该软件集成了人工智能以及雷达和 GPS 信号。

刘永铭说：“我们是首批能够访问美国国家航空航天局（NASA）共享的这一大型数据库的少数几个小组之一。我们通过利用这一大型数据库进行飞行预测和行动规划来降低飞行过程中的风险，结果证明这一措施是非常成功的。”

这个软件平台的基石，是管理加剧风险人为因素导致的错误，特别是空中交通管制员的错误。

富尔顿工程学院下属的理工学院的人类系统工程教授南希-库克（Nancy Cooke）说，在航空行业经历这些重大转变的过程中，关注人类行为的影响对于降低风险至关重要。

库克说：“从乘客到飞行员、空中交通管制员和空乘人员，整个飞行过程都有人类的参与。研究人类的能力和局限性应该成为我们设计的核心考虑因素。”

利用美国国家航空航天局（NASA）提供的数据，刘永铭和他的团队开发了一个收集和分析数据的平台，以优化飞行。一旦飞机距离目的地还有200英里，他们的软件就可以开始规划着陆时间，以便航班更安全、更快速地抵达目的地。

该软件还能提前一分钟以上对可能存在的潜在问题进行预测，从而最大限度地缩短故障排除的响应时间。

飞行的未来

刘永铭和他的团队深知，航空安全的未来依赖于培训大量合格的学生和不断进步的技术。

刘永铭说：“我们正在通过用教育来影响未来的飞机运行，了解当前的航空安全教育，有助于我们塑造下一代飞行安全教育。”

机械工程研究生徐启航（Qihang Xu）说，关注数据源以改善空中交通管理让他对航空和机器学习的基础知识有了深入了解。

他说：“我从这个项目中获得的实践经验，尤其是将书本知识应用于实际场景中的经验，塑造了我的研究方法，让我能够将理论知识应用于现实。”

新技术的出现和数据源的可用性有望减少空中和机场的航空堵塞，减少与天气有关的延误情况，并首次使得空中交通管制员和飞行员能够看到相同的空中交通实时显示。

此外，国家复杂航空交通网络的现代化还有助于确保航空公司高效使用燃料、减少飞机排放和增加通用航空界使用机场的机会。

该团队已向研究界发布了该软件，以扩展他们的工具包并处理更复杂的大规模数据分析场景。预计在未来十年，PARAATM 将使全国乃至全球的航空界受益。

库克说：“整个空中交通管制系统的工作方式在下一代应该会发生变化，但安全始终是最重要的事情。”