飞行员计划延续失误的心理机制

/飞行员计划延续失误的心理机制【摘要】作为一种典型的飞行决策失误，计划延续失误是飞行员未根据实时情境变化及时调整已不安全的飞行计划，仍然按原计划持续飞行的现象，对于现代飞行安全具有重要影响。本文从情境评价、决策框架和认知启发等视角阐述了计划延续失误的心理机制，概括出飞行经验、人格特征、情绪状态、天气雷达显示系统、飞行环境、组织和社会压力等影响因素。未来要从新的视角进一步探究计划延续失误的心理机制，运用脑成像技术考察其神经基础，并加强对计划延续失误的干预研究。 1引言 从世界范围看，当技术的可靠性提高到相当程度后，作为操作者的人的可靠性便凸显出来。事故调查显示，由飞行员人为因素导致的事故占整个飞行事故的78.6％，其中，56.5％的事故与飞行员决策失误有关(AircraftOwnerandPilotsAssociation，2014)。Fultz和Ashley(2016)进一步调查发现，41.5％的决策失误事故源于飞行员计划延续失误(plancontinuationerrors，PCEs)，即飞行员未根据天气实时变化及时调整已不安全的原飞行计划，仍然按原计划持续飞行的现象，通常表现为飞行员无意或有意地采用目视飞行规则(visualflightrules，VFR)操纵飞机进入仪表气象条件(instrumentmeteorologicalconditions，IMC)。这种情况下，飞行员因缺乏对地平面的视觉参考信息，瞬间失去对飞机状态控制的心理模型和认知技能，从而造成灾难性后果(Walmsley&Gilbey，2017；Wigginsetal.，2014)。因此，如何识别与分析飞行员PCEs的心理特征及其发生机制，不仅是航空心理学研究中的前沿课题，也是目前航空安全管理实践亟待解决的一个重大现实问题。 2计划延续失误的心理机制 作为一种典型的与天气决策相关的失误，飞行员PCEs对现代航空系统的安全运行产生了极为不利的影响。因此，飞行员PCEs研究受到研究者们的广泛关注。长期以来，人们从情境评价、决策框架以及认知启发三个方面探讨了飞行员PCEs的心理机制。 2.1情境评价 情境评价是个体获得或保持情境意识的过程，该过程能够帮助人们实现对外部动态环境的知觉、理解和预测(姬鸣，2015；Endsley，1995)。认知主导决策模型(recognition-primeddecision-makingmodel，RPD)强调，准确的情境评价是形成有效决策的基础，而有效的情境评价取决于个体对环境特征相似模式的识别与反应(Wigginsetal.，2014)。事实上，这种评价过程通常以个体经验为基础，因为即使环境诱发了较高认知负荷，个体也能准确和快速地反应。基于此，人们认为PCEs是由于飞行员完全没有意识到恶劣天气状况，或没有准确诊断天气变化及其严重程度，进而选择继续采用VFR飞行进入IMC(Coyneetal.，2008；Wiggingetal.，2014)。Goh和Wiegmann(2001)研究发现，选择继续飞入恶劣天气条件的飞行员对天气能见度的评价准确性要显著低于放弃原计划的飞行员。可见，飞行员PCEs的本质并非飞行员有意不遵守规则或程序，而是一种典型的预认知决策(RPD)失误。Wiggins等(2012)调查发现，飞行员PCEs通常表现为四种情境评价错误：(1)未能把视觉线索缺失与潜在地失去飞机控制联系起来；(2)失去对地平线的视觉参考与事故可能性关系之间的错误知觉；(3)相信自己在恶劣天气条件下拥有控制飞机的技能；(4)相信进入IMC飞行是一种较低风险的选择。 情境评价从信息加工角度解释了PCEs的心理机制，认为天气信息的获取和加工以及对天气情境的评估是造成PCEs的主要原因。尽管该解释已得到一些研究的证实，但有研究表明，飞行员在进行正确的情境评价后仍然发生PCEs。一项军用航空事故的调查发现，54％的飞行员在做出继续原计划飞行的决策前已察觉并正确解释了目标信息(Bourgeonetal.，2011)。可见，单纯从信息加工角度并不能充分解释PCEs的心理机制。 2.2决策框架 根据决策框架的观点，飞行员在面对情境变化时做出的决策取决于其如何表征问题以及用何种框架解释情境。首先，前景理论对飞行员PCEs提供了一种解释，认为PCEs是由飞行员构建的不同决策框架所致，比如构建放弃原飞行计划为“损失”(如浪费时间、燃料和努力等)的飞行员倾向于风险寻求，进而执行原计划飞行；而构建放弃原飞行计划为“获益”(如飞行安全)的飞行员倾向于风险规避，进而放弃原飞行计划(O’Hare&Smitheram，1995)。此外，在现实飞行中，飞行员决策框架的构建会受到目标(如目的地机场)接近度的诱导，在目标接近达成时更有可能将决策框架从“获益”转变为“损失”(Wiegmannetal.，2002)。研究者们认为，这种决策框架的转变是受到沉没成本效应的影响。在飞行中较晚阶段遭遇恶劣天气的飞行员，为维护前期飞行投入的大量时间、努力及经济成本，会将放弃原计划构建为损失框架，从而选择冒险(Goh&Wiegmann，2001)。因此，沉没成本越高，飞行员将在恶劣天气情境中飞得更远。上述研究根据前景理论和沉没成本效应对飞行员PCEs的决策框架机制做出了相应解释，但当前的机制解释相对孤立。基于此，我们在上述研究的基础上，整合前景理论和沉没成本效应的内容，形成飞行员PCEs的决策框架机制整合模型。如图1所示，蓝色粗箭头标示的路径为PCEs的具体解释过程，即飞行员沉没成本越高，更容易将放弃原计划构建为“损失框架”，从而进行冒险导致PCEs。该整合模型在前景理论解释的基础上，进一步回答了在何种情况下飞行员更容易将放弃原飞行计划构建为“损失”，突出了沉没成本效应对转变飞行员决策框架的影响，有利于促进PCEs决策框架机制解释的系统化。 决策框架从动机的角度解释了PCEs的心理机制，认为飞行员到达目的地的强烈期望及其构建的不同框架是PCEs发生的主要原因。一项基于前景理论对飞行员天气决策的最新研究支持了这一解释，该研究发现当飞行员面对稳定的经济收益时，倾向于规避风险，选择安全的飞行路线；而当面对潜在经济损失时，倾向于冒险，选择风险性更高的路线(Walmsley&Gilbey，2020)。此外，许多事故档案研究也表明，由PCEs引发的事故多发生在降落阶段或目的地机场附近(Batt&O'Hare，2005)。但是，决策框架机制难以解释飞行员在飞行早期阶段飞入恶劣天气的情况，因为在此阶段飞行员投入资源较少，沉没成本也较低。 2.3认知启发 飞行员在做出天气相关决策时并不是孤立的，通常还伴有时间压力、模糊的线索信息等(Walmsley&Gilbey，2017)。据此，认知偏差理论为PCEs的发生提供了一种机制解释，研究者们认为飞行员在模糊或压力情境下进行决策时，为了减轻认知负荷，会采用认知捷径或认知启发的方式来解决问题，这种方式会引发飞行员天气决策过程中的认知偏差，从而导致决策失误并发生PCEs(Madhavan&Lacson，2006；Walmsley&Gilbey，2016，2019)。具体来说，当人们在决策过程中面对复杂问题时，需要全面搜索和评估所有可用信息，以做出合理决策。然而，多数情况下，做出合理决策并不一定需要加工所有信息。因此，人们面对过多信息时不可能总是全面或公正地评估这些信息，往往会更多地依赖认知捷径、采取启发式策略，在问题空间内缩小信息搜索范围。尽管这能降低决策者的认知负荷并节省决策时间(Gigerenzer&Gaissmaier，2011)，但容易导致认知系统发生错误，引发认知偏差并增加决策失误的可能。事实上，由于航空情境中的高不确定性、高负荷和高时间压力等特点，飞行员更加依赖认知捷径和启发式策略帮助其做出决策，这在很大程度上增加了认知偏差的发生概率，导致飞行员感知的天气状况好于实际天气状况，从而操纵飞机按原计划继续飞入不利天气条件(Walmsley&Gilbey，2017)。 认知启发主要从社会认知视角对PCEs的心理机制进行了解释，认为飞行员采用启发式策略引发的认知偏差是造成PCEs的主要原因。Walmsley和Gilbey(2016，2017，2019)通过一系列实证研究支持了认知启发的解释机制，他们发现在天气决策过程中，飞行员易受到锚定偏差、证实性偏差和结果偏差的影响导致其决策失误，操纵飞机继续飞入IMC。尽管认知启发机制为PCEs提供了全新的研究视角，但目前研究者们大多只考察了不同认知偏差类型对PCEs的不利影响，缺乏对该机制的深入探究。 事实上，以上三种关于飞行员PCEs心理机制的解释是相互补充的。情境评价机制认为飞行员继续原计划飞行是由于未能正确评估天气情境，它适用于解释飞行员无意采用VFR飞入IMC的现象；决策框架机制认为PCEs是在飞行员正确评估情境后，受到动机因素干扰而有意违反规则，它适用于解释飞行员有意采用VFR飞入IMC的现象；而认知启发机制试图进一步从社会认知的角度对以上两种机制进行补充，认为PCEs的发生源于人类认知加工过程固有的局限性，更加强调飞行活动的特殊性(如高负荷)对人类理性决策的制约。 图1基于决策框架的计划延续失误发生机制的整合模型 3计划延续失误的影响因素 针对影响飞行员PCEs的因素，研究者们进行了许多的实证研究，概括起来其结果主要集中在飞行经验、人格特征、情绪状态、天气雷达显示系统、飞行环境、组织和社会压力六个方面。 3.1飞行经验 飞行员在遭遇恶劣天气后，通常基于自身知识和经验进行决策，PCEs的发生在很大程度上受到飞行经验的影响。Wiegmann等(2002)基于飞行模拟器的研究发现，与高经验水平飞行员相比，低经验水平飞行员在放弃原飞行计划前飞入恶劣天气的时间更长，距离更远。Wiggins和O'Hare(2003)研究也表明，飞行员对恶劣天气移动时间和距离判断的准确性与飞行经验呈显著正相关。此外，一项考察飞行经验对侧风降落决策影响的研究发现，尽管存在不利的风力条件，仍有41.6％的飞行员错误地选择继续降落，且飞行时长对决策结果具有显著影响，低飞行时长的飞行员更多选择继续降落(Causseetal.，2011)。但也有研究表明，飞行经验并不总是负向预测PCEs。Ison(2014)对飞行事故的调查发现，总飞行时长越高的飞行员更多地操纵飞机进入IMC。这可能源于高时长飞行员暴露在危险下的时间更长，发生PCEs的可能性增加；也可能源于高时长飞行员对自身能力过于自信。 3.2人格特征 飞行员的人格差异与PCEs密切相关，目前研究发现对PCEs造成影响的人格特质主要有三种：过度自信、风险容忍、冲动性。(1)过度自信的飞行员对自身驾驶飞机的能力盲目乐观，以致在遭遇恶劣天气时忽视规则导致PCEs。Goh和Wiegmann(2001)在实验中让被试对自身技能和冒险意愿进行自评，结果发现对自身技能高度自信的被试更多地操纵飞机进入恶劣天气。(2)风险容忍是个体为实现特定目标而愿意接受风险的数量和程度，高风险容忍的飞行员更容易忽视情境中的危险而引发PCEs。Pauley等(2008)向被试呈现36种不同风险水平的飞行场景，要求被试根据不同场景评估其飞行意愿，结果发现选择继续飞入恶劣天气的飞行员比回避恶劣天气的飞行员具有更高的风险容忍水平。(3)冲动性是一种“行为不经过思考”的人格特质，对PCEs产生不利影响。Causse等(2011)探究了冲动性人格对飞行绩效和天气决策的影响，结果表明冲动性人格不能很好地预测飞行绩效，但与天气决策密切相关，高冲动性的飞行员更多选择在不利天气条件下继续降落。可见，高冲动性飞行员倾向于风险寻求，进而导致PCEs。 3.3情绪状态 飞行员天气相关决策通常在一定飞行情境压力下产生，因此其情绪状态对PCEs产生持续影响。Causse和Baracat等(2011)在探讨负性情绪对飞行员风险决策的影响时发现，由不确定性情境和奖励措施引起的负性情绪导致飞行员从理性冷推理(rationalcoldreasoning)向情绪热推理(emotionalhotreasoning)转变，进而忽视现有飞行计划的风险，在不确定情境下更多地选择继续降落。此外，Allsop和Gray(2014)从认知加工过程出发，探讨了焦虑对着陆阶段注意行为的影响，结果发现在目视飞行着陆阶段，焦虑情绪下的个体对外部环境的视觉扫描百分比会增加，且个体视觉扫描行为变得更加无序。由此可见，焦虑情绪阻碍了飞行员获取有效信息，导致其无法形成对情境的正确评估，进而发生PCEs。 3.4天气雷达显示系统 天气信息在雷达显示系统的符号特征对飞行员天气知觉和判断产生重要影响，PCEs在一定程度上源于天气雷达显示系统的不良设计。Wiggins(2014)通过模拟天气雷达显示研究发现，飞行员对湍流天气评价缺乏准确性和稳定性，主要由模拟显示系统中天气线索色彩饱和度与真实显示系统不同所致。Beringer和Ball(2004)调查了不同分辨率的天气显示系统对飞行员决策的影响，结果发现依赖高分辨率天气显示的飞行员比低分辨率天气显示系统的飞行员更容易驾驶飞机进入风险天气条件。这一结果表明飞行员PCEs受到天气信息分辨率的影响；同一天气信息数据源的不同图像效果将会启动飞行员不同行为策略(Ahlstrom，2015)。此外，天气显示符号的形状和颜色也影响飞行员对天气变化的觉察，圆形符号比三角形符号更能让飞行员察觉到VFR到IMC的变化，且当天气显示符号均为圆形时，白色到红色比蓝色到黄色的变化更能引起飞行员的注意(Ahlstrom&Suss，2015)。 3.5飞行环境 飞行环境中的大量不利因素增加了PCEs发生的可能性，其对PCEs的影响主要表现在以下两方面：(1)通过影响飞行员情境意识进而影响PCEs。事故调查显示，PCEs多发生在夜晚、雷暴天气及地形复杂的区域(Ison，2014)，在这些恶劣飞行环境下能见度降低，飞行员因缺乏可靠的知觉线索易丧失对飞机位置及周围地形的情境意识(Ahlstrometal.，2016)，这导致飞行员难以确认改变飞行计划是合理的。(2)通过增加飞行员工作负荷进而影响PCEs。研究表明恶劣天气条件，包括湍流和退化的视觉环境等增加了飞行员工作负荷(Lehmannetal.，2017)，而负荷的增加会导致飞行员在天气决策过程中，难以准确评估原飞行计划的合理性。通常在面对不良视觉条件时，飞行员不仅需要操纵飞机以保持姿态，还需要不断更新关于动态天气的情境意识(Stantonetal.，2020)。 3.6组织和社会压力 组织和社会压力对飞行员PCEs的影响主要源于航空公司和机上乘客。一方面，来自航空公司的经济压力促使飞行员尽量避免复飞以节省燃油和时间，这会导致其有意或无意地继续按原计划飞行。Causse等(2013)通过操纵奖惩条件模拟航空公司给飞行员造成的经济压力，结果发现飞行员为了避免惩罚会更多地选择降落，尤其在不确定情境下，选择降落的反应时更短。另一方面，机上乘客被视为社会压力的来源，他们带来的时间压力促使飞行员按时到达目的地机场，进而忽视不利天气继续按原计划飞行。Goh和Wiegmann(2002)调查发现，55％由PCEs造成的通用航空事故中都载有乘客。Baron(2011)采用模拟机进一步考察了乘客压力对PCEs的影响，结果显示被乘客劝说改变航道的飞行员进入恶劣天气的距离明显减少，而被乘客劝说继续飞行的飞行员进入恶劣天气的距离明显增加，且完全没有意识到乘客对其决策和行为的影响。可见，社会压力对飞行员PCEs的影响可能以内隐的形式存在。 综上所述，从PCEs的影响因素来看，飞行经验、情绪状态、天气雷达显示系统和飞行环境主要通过影响飞行员的情境评价来影响PCEs，而人格特征、组织和社会压力主要通过影响飞行员的决策框架来影响PCEs。此外，这些因素间可能存在交互作用，共同影响飞行员的情境评价、决策框架以及认知启发，从而导致PCEs的发生。 4问题与展望 尽管已有的飞行员PCEs研究深化了人们对PCEs的认识并对现代航空系统的安全运行起到了重要的促进作用，但目前在航空领域的PCEs研究仍存在诸多不足，亟须在未来研究中予以深化。 4.1从新的视角深入探究PCEs的心理机制 以往研究主要从情境评价、决策框架和认知启发三个方面探讨了飞行员PCEs的心理机制，但这些机制解释仍未揭示飞行员PCEs的全貌，且大多停留在理论推导层面。因此，未来研究可以尝试从新的视角继续深入探究PCEs的心理机制。例如，Bourgeon等(2011)从持续行为(perseverationbehaviors)的角度对PCEs的产生机制进行了解释。持续行为的特征是“从一种行为模式或工作方式转变到另一种行为模式或工作方式的困难”。据此，他们认为飞行员为完成当前特定任务会唤醒所有心理努力，这导致其在面对情境变化时，难以转变自身的行为模式来适应或应对情境的改变，而这种行为模式转变的困难是由于认知灵活性的缺乏。认知灵活性是人类适应新情境的基本能力，高认知灵活性的飞行员能采取新视角及时更新对情境的表征，从而能制定一个调整后的更安全的飞行计划；而缺乏认知灵活性会阻碍飞行员形成对恶劣天气条件下的新情境的表征，从而出现行为模式转变的困难，导致PCEs的发生(Bourgeonetal.，2013)。尽管持续行为的解释为飞行员PCEs的机制研究提供了一些新思路，但依然缺乏实证研究的验证，且较单一、不够系统，在今后研究中需要对该机制进行深入而系统的探讨，譬如可进一步探究在不同飞行阶段或情绪状态下，认知灵活性会如何影响飞行员天气相关决策。 4.2开展PCEs的高级认知神经机制研究 目前PCEs研究主要围绕感知层面的信息加工机制进行探讨。如Coyne等(2008)考察了飞行员对天气信息的视觉加工机制，发现飞行员普遍倾向于高估实际天气条件，且不同仪表飞行等级的飞行员在天气能见度的加工方面存在差异。该研究支持了情境评价假设对PCEs的解释。此外，有研究者从风险知觉的角度探究PCEs的机制，结果表明飞行员因缺乏对天气情境中风险因素的觉察和识别，进而导致决策失误(Pauleyetal.，2008)。尽管这些研究在一定程度上揭示了PCEs的信息加工机制，但大多停留在信息加工的感知层面，属于低级认知加工过程，无法更加系统地深入揭示PCEs的心理机制。因此，未来研究应该深入探究PCEs的高级认知神经机制，更加全面地揭示PCEs发生的原因及脑机制。如Causse等(2013)采用fMRI从情绪的角度对PCEs的脑机制进行了探讨；Dehais等(2019)概述了与PCEs相类似的持续行为的潜在神经机制。