空難事故對軟件業發展的警示

蒲松濤 鐘新龍

作為全球最大的航天航空器制造商，波音公司在推動數字化轉型、促進工業技術軟件化方面一直走在世界前列，但短短半年時間，波音新型客機737-MAX接連發生兩起空難，300余名乘員全部遇難，在全球范圍內引起極大震動。那么，數字化水平相對較高的波音737-MAX接連發生空難，與軟件存在哪些關聯？對軟件產業的發展又有哪些警示？值得探討。

軟件成為波音737接連發生墜機事故的關鍵因素

全面數字化在大幅提升波音737-MAX綜合性能的同時，也帶來了安全隱患。波音737-MAX是波音737配備新型發動機的衍生機型，包括737-MAX8、737-MAX9等多個型號。新型軟件的融合應用是新機型改進的重要方向，比如電傳擾流板系統，可提高操控可靠性，縮短降落滑行距離;電動引氣系統，可以優化客艙壓力和防冰系統;機載網絡系統，包括數字化飛行數據獲取組件（eDFDAU）和網絡文件服務器（NFS）。通過一系列改進，波音737-MAX建立了由軟件和網絡構建的“大腦”和“神經”，包括傳感器在內的諸多硬件功能都可通過軟件來進行管控。相對傳統機型，波音737-MAX在燃油經濟性、飛行操控性、機艙舒適度、飛行狀況透明度等方面均有顯著提升。但是，新興軟件技術的融合應用也是一把雙刃劍，若是缺乏必要的自適應調節能力，存在明顯的設計漏洞，操控設置過于復雜，應急保障組件不完善等因素，均可能導致始料未及的嚴重后果。

數據錯誤和軟件漏洞導致了兩起墜機事故的發生。根據最新調查結果，綜合飛機殘骸中提取到的最新信息以及衛星追蹤系統所記錄的飛行數據，近來兩起波音737-MAX8墜機事件存在相似之處。專業人士分析，事故原因是飛機迎角傳感器數據錯誤觸發“防失速”自動操作，進而導致機頭不斷下壓，同時機頭失控后飛行員多次手動拉升操作無效，以致飛機墜毀。據此推斷，迎角傳感器以及自動控制下壓機頭的系統MCAS（自動糾正失速系統）是導致事故發生的關鍵。MCAS主要用于預防波音737-MAX配備新型發動機后所帶來的大迎角飛行失速風險，其設計初衷在于，如果飛機機身上的傳感器檢測到高速失速情況，即使在沒有飛行員輸入信號的情況下，該系統也會強制將飛機的機頭下壓。然而，當傳感器信號有誤時，如果飛行員無法第一時間按照要求進行相應操作，就會使飛機在MCAS的控制下下墜。根據已有資料初步分析，兩次事故情況類似，客機出事前均出現異常俯沖及爬升，傳感器數據采集錯誤和客機本身軟件系統問題應是導致事故發生的主要原因。

軟件系統升級成為波音公司應對墜機事故的主要補救措施。埃航事故發生后，波音公司已經向全球發出停飛建議，并宣布暫停交付737-MAX系列機型。作為應對事故發生的補救措施，波音公司針對MCAS的系統升級將在全球范圍內展開，據最新消息，波音公司徹底修改了747-MAX MCAS系統軟件，并組織舉行軟件升級計劃說明會。波音公司稱，MCAS系統軟件更新研發工作自獅航事故后就已開展。

波音737事故揭示軟件化過程中需關注的三個重點

經歷了軟硬一體化、軟件產品化、軟件服務化等三個階段，軟件的服務化、網絡化和智能化成為當前發展趨勢。伴隨數字化進程的不斷加快，目前的波音公司，既是航天航空器制造商，也可被看作是一家軟件公司或大數據公司。波音公司基于飛機飛行產生的海量數據，再利用軟件來對數據進行整合、分析，進而改進飛機的各項性能。據統計，波音研發中使用了8000余種軟件，其中7000多種由波音公司自行開發，飛機研發設計和系統控制的軟件技術已成為波音公司的核心機密技術和核心競爭力。當前，我國制造業轉型升級的一個重要方向是工業技術軟件化，提高軟件技術研發和應用能力已成為能否贏得未來競爭的關鍵。

波音737事故表明，在工業技術軟件化的過程中，需重點關注軟件能力建設、軟件可控力、軟件安全檢測三個方面。

軟件能力建設要逐步從以開發為主向開發應用平衡轉變。當前，軟件正逐步滲透到經濟社會發展的各個方面，軟件化驅動傳統行業改造升級，軟件需求也在向應用端延伸。一方面，技術創新更加聚焦于與行業應用場景的適配，定制化軟件開發的需求正在上升。以波音公司為例，8000多個軟件中僅有1000多個是通用軟件，絕大部分都是飛機制造領域的專用軟件。因此，在軟件技術創新中，對既懂軟件開發又懂應用需求的復合型人才的需求將更為迫切，這也是未來我國軟件人才培養的方向。另一方面，應用方的軟件應用能力也至關重要，軟件價值的更大化既依賴于軟件本身，也依賴于應用水平。這一問題在波音空難中尤為突出。事實上，導致空難的MCAS系統是能夠由駕駛員完全關閉的，倘若駕駛員熟悉該軟件控制方式并合理操作，有極大的可能會化險為夷。因此，我國軟件產業在快速發展和應用滲透的同時，必須加大對軟件基礎技術的普及和應用能力的培養。

軟件可控力要強調對核心代碼的理解程度和管理能力。在軟件領域，代碼是核心技術載體，可以說，誰掌握了代碼，誰就拿到了核心技術創新的主動權;誰主導技術創新，誰就擁有更多軟件可控力。一方面，應當對軟件的設計細節了然于胸，以避免出現設計缺陷和低級漏洞。另一方面，應當提高軟件更新迭代的效率，在出現問題后能夠及時補救，使損失最小化。波音空難的發生，與這兩個方面均有關聯。有研究人員指出，波音737-MAX的MCAS系統存在非常低級的邏輯錯誤問題，同時原定的系統軟件更新也一再推遲。其原因可能與波音公司軟件開發依賴他國公司外包、自身缺乏主導權且疏于管理有關。圍繞軟件可控力，軟件代碼的控制權以及軟件創新的主導權在未來市場競爭中的價值正在凸顯，2018年微軟花費75億美元收購全球最大的開源代碼托管平臺GitHub就是例證。當然，提高軟件可控力也不完全等同于系統框架下每個軟件都需要完全自主開發，我國C919飛機就使用了來自派克宇航、霍尼韋爾、利勃海爾等國外公司的多類系統，實現了多類軟件的高效管理，做到及時更新亦是提高軟件可控力的表現。

軟件系統安全檢測要防止“掉鏈子”，安全是發展的前提，只有保證了安全，軟件的新功能、新性能才有用武之地，否則將會前功盡棄。波音737-MAX事故告訴我們，任何安全問題都不容忽視，安全管理應當被放在首位。一方面，任何軟件系統都無法做到絕對安全，及時發現漏洞、填補漏洞可以最大程度地消除安全隱患。微軟Windows系統歷經30余年的持續更新，仍然無法做到所有漏洞全部消除，至今依然在持續不定期地發布安全補丁。另一方面，安全管理不容忽視，特別是對于核心軟件系統，都應進行全面的第三方安全漏洞檢測，做到沒有通過安全檢測的堅決不使用，不上線。

啟示和建議

當前，軟件化已成為重大工程推進、重要平臺建設、重點產品制造的關鍵能力，其重要性毋庸置疑。從企業應用端看，在融合應用云計算、大數據等新一代信息技術進行軟件化轉型升級的過程中，要認真汲取波音737事故帶來的教訓，不斷強化對軟件技術和產品的可控力，提高軟件應用水平使軟件成為發展的“助推器”而不是引發災難的“隱患源”。從軟件產業發展看，應著力加強軟件價值基礎研究，建立完善的檢驗檢測等產業生態體系，提高復合型人才供給水平，促進產業安全有序發展。

掌握關鍵技術創新的主動權，提高應急水平。一是依托科研機構和重點企業開展軟件核心技術攻關，不斷提高軟件核心技術創新能力。建立多方參與、多方共享的軟件代碼分享平臺，促進軟件技術的開源開放。支持企業積極參與或主導全球主要開源項目，提高對前沿技術的應用改造能力，獲取關鍵開源項目的創新主導權。引導軟件企業加強對重點產品的持續創新，推動軟件產品更新迭代，提升用戶體驗，減少安全漏洞。二是圍繞重大信息系統、平臺等優化軟件管理體系，建立軟件安全漏洞預警平臺，提高漏洞修復效率。

完善檢測評測管理體系，強化安全保障。一是支持第三方軟件檢驗檢測機構加大技術創新投入，提升軟件產品和信息系統的檢驗檢測技術水平，提高面向軟件研發和軟件化應用的服務能力。二是加強面向重點信息系統的安全管理，針對核心環節的重要軟件系統，要求其必須通過合格第三方檢驗檢測機構的軟件系統安全檢測認證。三是加強對第三方軟件檢驗檢測機構的指導和管理，引導軟件開發商和應用方樹立安全檢測意識，積極開展軟件的第三方評測。同時，要支持信息安全企業圍繞公共服務信息系統開展漏洞檢測等工作，對“白帽子（正面黑客）”提供必要的支持。

著力營造復合型軟件人才的培養環境，提升軟件應用能力。一是將軟件基礎技能納入素質教育能力培養范疇，支持高等院校進一步辦好軟件學院，積極開設大數據、人工智能等行業需求旺盛的專業，提高軟件專業人才的供給量。二是面向行業軟件化發展需求，推動培訓機構、軟件企業與行業企業間開展聯合培訓，組織技術交流，著力培養既懂軟件技術又熟悉應用需求的復合型人才。三是積極開展重點領域軟件技術應用試點示范，組織開展軟件應用人才培訓，建立人才培養與認定體系，提高應用端軟件產品的應用水平。借助微信等新媒體手段，普及軟件基礎知識，傳播軟件和代碼文化，提高全民的信息素養。