研究者たちは操縦室の疲労に取り組む

皆さんこんにちは！

疲労は、パイロットにとって大敵です。その能力を低下させ、重大事故を起こす原因となるからです。

航空機やエンジンが発達し長距離の飛行が可能になった今、疲労は増すばかりです。

疲労対策最前線

パイロット状態監視システムは睡眠や眠気を監視し、警告を発する

人工知能（AI）技術の応用例の爆発的な増加は、航空研究者や開発者の注目を集めており、

カメラと視線追跡に関する興味深いユースケースが浮上しました。パイロットの視線を捉え

取得したデータを分析できるシステムは、認知的過負荷（トンネル視野と呼ばれることも

あります）の検知・予測から、疲労、乗り物酔い、さらにはパーキンソン病や脳損傷といっ

た疾患まで、あらゆることを実行できるというものです。ハーモンアイズとハネウェル・

エアロスペースという2つの企業が最近、この分野の研究を発表しました。以下では、この

技術が未来のコックピットにどのように導入される可能性があるかを概説します。

ハネウェル、操縦室の眠気対策に着手

パイロットの疲労は長年の安全上の懸念事項であり、操縦室の作業負荷管理方法やテクノロ

ジーによる安全対策の実現に向けたイノベーションが求められています。英国航空パイロッ

ト協会が2013年に実施した調査によると、パイロットの最大56%が勤務中に居眠りをした

ことがあり、さらに29%の回答者が副操縦士も居眠りしていることに気づいて目が覚めたことがあると回答しています。

ハネウェル・エアロスペースは、民間航空機向けパイロット状態監視ソリューションを通

じてこの問題に取り組んでいます。このプロジェクトは、EUが支援するSESAR-3プロ

ジェクト「作業負荷軽減と連携強化のためのデジタルアシスタント（DARWIN）」の一環です。

このシステムは、リアルタイムのカメラ映像と人工知能（AI）を活用したソフトウェアを

組み合わせ、パイロットの表情や潜在的な異常を検知・処理します。ハネウェル社によると

睡眠と眠気の検知機能は既に技術成熟度レベル（TRL）6に達していますが、パイロットの

無能力状態を検知する機能は来年には同等の成熟度に達する見込みです。

チェコ共和国ブルノにあるグループの研究開発拠点で最近行われた記者会見で、プロジェ

クト・ダーウィンのシニアソフトウェアエンジニアリングスーパーバイザーであるボフダ

ン・ブラハ氏は、操縦室における眠気や無力状態を検知することは、自動車の運転手より

もはるかに難しいと説明しました。これは、パイロットは通常、計器盤から他の作業に意識

を移すため、また、機内を動き回ったり、操縦装置を離れたりする自由度が高いためだとブラハ氏は説明した。

ハネウェルの技術は、モノクロカメラを用いて、目の位置などの顔の特徴をリアルタイムで

追跡します。まばたき、目を閉じる時間、あくび、頭部全体の姿勢といったパラメータを

30秒ごとに処理します。AIアルゴリズムは、パイロットが眠気を催しているか、完全に眠っ

ているか、あるいは何らかの理由で無力状態にあるかを検知します。

Honeywell のパイロット状態監視ソリューションは、カメラ映像と AI を使用して疲労を検出します

パイロットを秘密裏に目覚めさせる警報

パイロットは、音声警報によってより注意深く行動するよう促されます。機密保持のため

ハネウェルのリアルタイムシステムはインシデントに関するデータを共有または記録しま

せん。ハネウェルは他のスマートウォッチやいわゆる「ウェアラブル」技術の実験も行って

いますが、ブラハ氏は、これらのデータ共有はプライバシー上の懸念を引き起こす可能性が

あると説明しました。また、パイロットがデバイスの装着を忘れたり、バッテリーが切れた

りした場合、このアプローチは効果を発揮しない可能性があります。

継続的な評価の一環として、ハネウェルは試験機から得られる実世界のデータとシミュレー

ターベースの試験を組み合わせました。これには、ブルノの多数の疲労した従業員を招待

し、様々な眠気の段階におけるシステムの警報機能を検証することが含まれていました。

サングラスや帽子などのアクセサリーも、システムの機能に悪影響を与えないことが確認

されました。ブラハ氏は、医療上の緊急事態などで操縦不能になったパイロットの状況を

シミュレーションで検証することは難しいと認めていますが、それでもこのシステムは

有益です。例えば、将来のシングルパイロットコックピットにおいて、安全保護の更なる強化として導入される可能性があります。

ハネウェルのビーチ・ボナンザ、ファルコンF900、ボーイング757試験機での試験成功を

受け、プロジェクトの範囲は2025年にエンブラエル170旅客機に拡大されました。また、

正体不明の航空会社がエアバスA321機でパイロット監視システムを18ヶ月間試験しており

2026年のDARWIN完成後に就航する可能性があります。

ハーモンアイズ、AIアイトラッキングで認知過負荷を予測

12年前、ライトアイという会社を設立し、視線追跡技術を研究室から実用化へと発展させる

ことを目指して視線追跡ソフトウェアを開発しました。共同創業者のアダム・グロスと

メリッサ・ハンファルベイは、ハーモンアイズという新部門を立ち上げました。ライト

アイは、軍、政府、プロスポーツ、病院、医療関係者向けに数千台の視線追跡デバイスを

販売していましたが、技術の融合により、ユビキタスカメラとAIツールを組み合わせた

新しい視線追跡ソリューションの設計が可能になりました。ライトアイのハードウェアは

例えばコックピットのような閉鎖環境では複雑すぎるものの、スマートフォンのカメラや個別のカメラであれば、それほど複雑ではありません。

グロス氏は、ハーモンアイズのソフトウェア開発キット（SDK）は視線追跡データを一切

保存しないように設計されていると説明しました。システムは毎秒出力を行うため、前の

1秒のデータは破棄されます。「視線追跡データを保存、収集、記録することはありませ

ん」とグロス氏は述べています。「出力はお客様に提供しており、パイロットやユーザー

から同意を得るのはお客様の責任です。お客様はそれを好きなように使用できます。」

ハーモンアイズは、ライトアイデバイス事業を通じて、約1,500万件の眼球運動のユニーク

な記録にアクセスでき、「認知負荷などのパフォーマンスベースの指標、そして疲労や

パーキンソン病や外傷性脳損傷などの脳の健康状態を示す」とグロス氏は説明しました。

「私たちは、AIモデルのトレーニングに使用できる膨大なデータセットを保有していま

す。しかし、真のターニングポイントは、視線追跡信号の抽出を可能にする基盤技術が、

主にカメラベースだったことです。10年前は、そのためには特注のハードウェアが必要で

した。今では、PCのウェブカメラ、スマートフォン、タブレット、コックピットの複合現実

ヘッドセットなど、カメラの性能は向上し、速度も上がり、価格も手頃になり、そこから

視線ベクトルや視線追跡信号を抽出できるようになりました。」

その結果、認知負荷、疲労、乗り物酔いに対応する、AIを活用した3つのパフォーマンス

関連ツールが開発されました。グロス氏は認知負荷を「人がタスクを遂行する際の精神的

努力のレベルであり、その後、予期せぬ出来事や新たな事態に対処するための余力を測定するもの」と説明しました。

AIが役立つのは、視線追跡データの分析だけでなく、予測モデルの作成にも及ぶ。目標は、

例えばパイロットが過負荷状態になり、間違ったタイミングで間違ったタスクに集中して

しまった場合に、顧客が事後対応型のソリューションを構築できるように支援することで

はありません。「飛行機を操縦しているときに認知過負荷状態になるのは危険なシナリオ

ですが、それをただ伝えるだけでは手遅れです。すでに過負荷状態になっているのです」と彼は述べた。

「私たちはAIと時系列データを活用し、予測モデルを構築することで、過負荷状態、高レベ

ルの疲労、さらには乗り物酔いに陥るタイミングを予測するツールを提供しています。これが私たちの差別化要因です。」

グロス氏が「問題のある状態」と呼ぶ状態に向かっている人物を把握することで、できれば

認知過負荷が発生する前に介入することが可能になります。「誰かが過負荷状態にある場合

副操縦士に判断を委ねることができます」とグロス氏は言います。「システム介入（触覚

フィードバック、音声警告、AIエージェント主導のその他の技術など）が可能です。それは

状況によって異なります。しかし、その洞察力、つまり誰かが問題のある状態に陥ろうとし

ていることが分かれば、関係者は介入を行うことができ、介入には複数の異なる方法があ

ります。その瞬間に起こっている二重タスク、三重タスクの要素を排除できれば、操縦士の精神的な能力と余裕を高めることができます。」

トレーニング環境では、インストラクターは、認知負荷の高い状況をそのまま展開し、その

後デブリーフィングで問題に対処して、その問題を防ぐために再トレーニングを行うことを選択できます。

ハーモンアイズは将来的に、検知システムに統合され、自律的に介入を行うAIエージェント

の提供を計画しています。この技術のもう一つの活用例としては、データを用いて熟練

パイロットと初心者パイロットのプロフィールを比較し、訓練や採用プログラムの指針に役立てることなどが挙げられます。

このアイデアをさらに拡張すると、ハーモンアイズ は、経験豊富で疲れていないパイロット

が中程度の認知負荷状態にあるときにコックピットのどこを見ているかを正確に評価し、

パイロットが適切なタイミングで適切な計器やディスプレイを見ているかどうかを確認できます。

ハーモンアイズ はすでに NASA、軍隊、航空会社、さらには F1 ドライバーのトレーニング シミュレーション プログラムと連携しています。

「私たちが真に付加価値を生み出せるのは、機内システムがパイロットの状況を理解してい

ることです」とグロス氏は述べました。「これはコンテキストAIのようなものです。

環境、タスク、状況、そしてパイロットを理解します。この3つを組み合わせることで、

真のコンテキストAIが実現します。そして、優れたパフォーマンスを発揮できるだけでなく

壊滅的な事態を回避できるという価値を想像できるようになります。」

疲労対策と課題

航空業界におけるパイロットの疲労は、認知機能、判断力、記憶力、そして反応速度を著し

く低下させ、重大な事故を引き起こす主要因です。疲労管理に関する最新の研究成果と対策について、以下の通りまとめます。

疲労のメカニズムと解消の重要性

疲労を根本的に解消する唯一の手段は「質の高い睡眠」です。研究によれば、過去24時間

以内に8時間未満の睡眠、あるいは17時間以上の連続覚醒は、パフォーマンスを飲酒状態と

同等まで低下させます。特に午前2時から6時の「サーカディアンリズムの底（WOCL）」

では、疲労が最も深刻化します。疲労軽減には、個人の睡眠衛生の維持に加え、組織による

「疲労リスク管理システム（FRMS）」の導入が不可欠です。

運航中の休息（Controlled Rest）の有効性

科学的研究（NASA等の調査）では、飛行中の「計画的な短時間の仮眠（Controlled

Rest）」が、着陸等の重要なフェーズにおける警戒心を劇的に向上させることが証明されています。

• 標準的な手法： 最大40分程度の仮眠を取り、目覚めた後の「睡眠慣性（頭がぼんやりする状態）」を解消するために、操作に戻るまで最低20分の回復時間を設けます。

• FAAの規制： ICAOや欧州（EASA）がこれを許可している一方、FAAは2名乗務でのコックピット内仮眠を認めていません。FAA圏内では、3名以上の増員乗務（Augmented Crew）による専用施設での交代制休憩のみが公式な睡眠手段です。

 実践的な対策法

FAAの規制下や通常の2名乗務において、睡眠以外で警戒心を維持するための適切な対策は以下の通りです。

• 戦略的カフェイン摂取： 疲労を感じる前、あるいは高度な集中力が必要な15〜30分前に摂取します。ただし、その後の本格的な睡眠を妨げないよう、タイミングの管理が重要です。

• 覚醒維持テクニック： 操縦室内を明るく保つ、適度な会話、ストレッチ、水分補給、軽食の摂取などが有効です。

• プレフライト・ナップ： 乗務開始前に短時間の仮眠（90分程度、または20分以内）を取ることで、勤務後半の疲労蓄積を遅らせます。

• 組織的文化（FRMS）： 疲労を感じた際にパイロットが「Fatigued（乗務不能）」を自己申告しても不利益を被らない安全文化の醸成が、事故防止の最後の砦となります。

疲労管理はパイロット個人の責任（睡眠の確保）と、航空会社・当局の責任（データに基づく科学的なスケジューリング）の両輪によって達成されるべき課題です。