The New Mindset that Can Make Commercial Aviation Safer  J. Neil Weintraut  April 2, 2015    All of the commercial air travel tragedies that have occurred in recent history need never occur  again. This will happen when we shed a centuries­old mindset about automation and aviation.    Minutes before Germanwings flight 9525 flew into a side of a mountain, the airplane’s automation  knew that the plane would devastatingly crash, killing all humans on board, and could have  protected them from this fate even with a presumably suicidal pilot at the controls, but it did not  do anything to prevent this from happening.    Why not?    Minutes before Asiana Airlines Flight 214 flew into the seawall at the edge of the San Francisco  airport (SFO), the airplane’s automation had the ability to either tell the pilots exactly what they  needed to do to avoid this tragedy, or even fly the airplane itself in perfect configuration right onto  the runway. The automation did not do this.    Why not?    Minutes or possibly hours before Malaysia Airlines Flight 370 flew to a fate or destination that  remains a mystery to this day, the airplane’s automation could have prevented this tragedy from  occurring as well. It did not.    Why not?    When Asiana Airlines flight 214 was landing at SFO, the ancient 1950s­vintage glide slope was  inoperative, but the modern 21st­century­vintage GPS landing systems was operative, and that  system had the ability to take their airplane to right “over the numbers” on the runway and there  would have been no tragedy. Yet this system either was not used or was not in the airplane.    Why not?    The answer to these and other unsettling questions is that the way that we operate, regulate,  talk­about, and even design our commercial air travel, is based on an ancient mindset that pilots  and automation are at odds. This mindset is compounded by the romantic but similarly century­old  notion of a dashing pilot in absolute command of the plane. And the agencies and industry that we   

expect to proactively protect us from these tragedies, instead passively wallow in this mindset as  well.    The iPhone, flight simulators, GPS, automated drones that deliver explosive payloads to within  feet of terrorists located halfway around the world, self­driving cars, GPS “fencing” of our dogs,  fault­tolerant components and systems, software­validation, and billions of other technical and  societal engineering advances, have made this belief obsolete…. and selfishly dangerous.     There airline tragedies don’t “merely” harm the passengers and their families, or happen to “other  people”, but affect our civilization and world­peace — the 9/11 tragedy led to one country being  invaded, which in turn fueled in whole or in­part militant Islam terrorism affecting the world at  large, and air tragedies such as the disappearance of Malaysia Airline flight #370 give some  demented validation and advertising of this terrorist cause.    It’s Already Here  There are three ingredients that call for society to take a new attitude about automation and flying.    1. Passengers are killed and harmed by human error and terror​ .  Substantially all of the  air travel tragedies going back to 9/11 or even before, were caused by either human error or  human terror.     2. All of the robust automation for an entirely different mindset has been in place for a  decade or more​ . Jump into any small modern airplane that you can find at most any  airport, and you will see that airplane has all of the information and automation to fly itself  from takeoff to touchdown. Flight directors visually project­out the flight path, and tell the  pilot the position he or she needs to fly the plane. Terrain­awareness systems display  terrain hazards with vivid red and yellow displays of terrain, and project and warn of  disastrous flight paths. Navigation system­coupled autopilots can literally fly every  segment of a flight without once requiring the pilot to touch the control yoke other than  takeoff and landing. TCAS systems track every other airplane around yours and anticipate  potential collisions. Weather systems display and warn in real­time, of hazardous weather.  Fuel totalizers jealously track the fuel on board to within a fraction of a gallon.    To be clear, all of the above and more, is commonplace automation available on airplanes  whose total cost, is but a rounding­error of the cost of a commercial airliner. In fact,  technology is so advanced, that substantially all of the instrumentation that pilots have used  to safely fly airplanes around the world and in wars since the beginning of aviation, is now  available as iPhone apps and these apps are more accurate and reliable than anything  pilot’s could have ever hoped for.  The New Mindset that Can Make Commercial Aviation Safer

2 of 8 

  At a different level, the flight simulators that we use every day to train pilots is not only an  example of how this automation has been readily available for a decade or more, but are  electronic libraries of every imaginable flight scenario that can be used to train and test this  automation literally far more than is possible to train the pilots that fly our airplanes today.    3. We have the technology to apply this automation​ . Every time you do a Google search  you can see this technology. Type in a few letters on Google and its automation attempts to  anticipate your needs, and responds with helpful and possible suggestions or even answers.  That is, the automation is applied in a way that is helpful and does no harm. We have the  societal and engineering technologies to apply automation to work­with and help humans,  and yes, be failsafe.    It’s here where there is a literally fatal gap between the mindset of contemporary  commercial aviation, and the application of modern automation.    Consider, for example, the terrain­awareness automation discussed above. That system  knows ­ knows better than even the pilot ­ both if a fatal collision with terrain will occur  and how to avoid it. But shackled by the prevailing mindset, all this system does, is sit­by  passively, yelling warnings, while for example, a presumably suicidal Germanwings pilot  flew his airplane into the side of a mountain, killing all aboard it.     It was entirely possible to have had the automation in that plane prevent this from  happening. If you are wondering why it didn’t do this, you both now understand this  outdated mindset of commercial aviation, and are encouraged to post something on  Twitter, contact your Congressperson, or whatever else than can help expedite a change in  the aviation industry. The automation and technology to apply it to protect people is all  there; the mindset isn’t.    As the above anecdote illustrates, the automation could have ­ and can be ­ applied in ways  that protect humans from hurting themselves or others. Conversely, this also means that the  modern application of automation is nothing like the automation­versus­humans mindset  sensationalized by movies such as Metropolis, 2001 A Space Odyssey, or Jurassic Park.    Let the Conversation Begin  The future is impossible until someone shows you the way.     Below is a high­level sketch­out of 21st­century aviation automation. It offers the start of the  conversation in that it shows both how, and that it is possible, to design, operate, and regulate the  The New Mindset that Can Make Commercial Aviation Safer

3 of 8 

application of modern automation, such that none of the tragedies that have occurred since 9/11  need occur again or in another form. The essential factor is thinking about the form and  relationship of automation to pilots differently ­ sensibly not hysterically.    1. Pilots are needed and empowered​ .     Even with the most futuristic of automation, and in the tradition and wonder of the  uniquely­human instincts and skills of Captain Chesley Sullenberger (“Sully”), I for one,  hope that there will always be two pilots in the cockpit. The reality is that birds get  ingested in jet engines, electronics can have a total system failure, deer run onto runways  just as a plane is to land, and unpredictable scenarios ­ perhaps even with the automation  itself ­ do happen, and human pilots are the one’s to deal with it.    This also maintains the appearance, comfort, and fact, for people of a having a dashing  pilot in command of their plane.    2. Problem­solving solutions conveyed to the pilot.     Flying an airplane entails coordinating multiple configurations and conditions, yet  automation is still a patchwork of isolated or poorly­integrated systems. This set­up that is  so bad, that right now in the very airplanes that you fly on, the automation both gives pilots  conflicting information, and has caused pilots to make errors. This mess was readily  apparent in the cockpit voice and flight recordings of the Asiana Airlines flight 214  tragedy.    Again this is a legacy of the mindset of keeping automation passive and suppressed.    An entirely different approach is so potent that it is essentially self­evident. Instead of  having a bunch of different systems barking disparate pieces of information to the pilots  oblivious to the other flight­factors and automation, take the same information and have  the automation formulate a coordinated solution that achieves a flight goal (not the least of  which is to not crash the airplane). This seems so obvious to do, it begs the question as to  why it isn’t being done.    I pause to note, that this particular “automation” is not actually automating anything, per  se, but is instead merely providing the pilots with a useful and safe answer for the pilots to  then evaluate, implement, or decide otherwise.    I believe that the fact that his mere solution­suggestion form of automation, hasn’t already  The New Mindset that Can Make Commercial Aviation Safer

4 of 8 

been overwhelmingly adopted and implemented, speaks to how backward the mindset is in  the design, operation, and regulation of commercial aviation.    3. There is an override system​ .    Compared to the passive role that automation has been relegated to, with this new mindset  or enlightenment, automation is viewed as an ally in flight safety and success, and  accordingly it has a more pronounced role. However, save for the extreme case of  terrorists, the humans have final control.    Specifically, there is a dual­button system that pilots can use to override any of the  automation’s suggestions or control.    Dual button in part, because tragedies have been caused by one pilot quietly or unilaterally  overriding the very automation that would have save their flight or lives.    Instead, not only would two pilots have to agree that the automation should be overridden,  but this system is done with this new mindset and all the follows with it.      Case in point would be where the airplane is being flown into the side of a mountain, such  as was the case in Germanwings flight, or being flown to a part of the globe either where  the plane would run out of fuel, or to a region that is not part of world intended by that  flight. In these scenarios, the automation would assertively tell the pilots: “Hey you’re  going to crash into the mountain so unless both of you pilots override me, I’m going to fly  the plane to prevent this from happening”, or “Hey, you’re going to run out of fuel, or you  are enroute to a some destination that is outside your allowable region, so similarly, I’m  going to take us to an airport before we run out of fuel.” That is, this is very different than  the present set­up where, for example, the terrain awareness system is relegated to merely  counting down the distance until impact as the plane is flown into a mountain.     Then we have a much safer airplane. The wisdom of two pilots, rather than one, is  employed to evaluate whatever situation has arisen, and moreover, both of these pilots are  further aided with the automation’s explicit encapsulation of the flight­issue and proposed  solution.    And this safer airplane still can be flown by the pilots just as it always was.    This singular aspect of a modern automation system, would have prevented the  Germanwings flight 9525 tragedy, and as well as likely avoided the Asiana Airlines flight  The New Mindset that Can Make Commercial Aviation Safer

5 of 8 

214 tragedy.    4. Success­based automation.    The automation is applied to achieve the goal of successfully completing the flight.    For example, the automation knows how much fuel it has and how far it can travel with  that fuel. So the automation is ​ applied​  such that it will ensure that the airplane uneventfully  lands at some airport before it runs out of fuel. Add to this, for example, “fencing” wherein  a say, the automation limits a domestic flight to only being able to fly within the United  States.    To be clear, this automation is not “absolute” but loosely­coupled in that it is overseeing an  overall mission, but allows all of routine assignments and deviations that occur from Air  Traffic Control or other factors. That is, it complements exactly what occurs today. What  instead it is doing, is ensuring that the flight completes safely.    This also guards against new and bizarre attacks on pilots, notably people on the ground  temporarily blinding pilots with simple laser pointers ­ a predicament which occurs during  the most vulnerable phase of flight, namely, as the plane is landing.    This success­based automation is not only a specific function, but embodies an entirely  different relationship and mindset between pilot and plane. The plane is the pilot’s ally  rather than a complex bucking bronco that must be corralled by the pilot.    5. Terrorist Button.    There is never no risk, but the modern application of automation as summarized above, can  all but eliminate another 9//11 or other takeover of an airplane, including just discouraging  people from even trying.    Namely, given that we apply in airplanes, the success­based automation as described  above, a “terrorist button” can then be installed such that once activated, the automation  will simply assure that the plane successfully and uneventfully lands regardless of what a  terrorist or other individual intent on overtaking the plane does to have the plane or pilot do  otherwise. This could even be backed­up with a ground­based “terrorist command” to the  airplane as well.    That is, upon learning of any attempt to takeover the plane ­ be it some ruckus in the  The New Mindset that Can Make Commercial Aviation Safer

6 of 8 

cockpit or the terrorist attempting to slip­through the open cockpit door as one pilot exits to  go to the bathroom, the flying pilot can merely slap the “terrorist button” and there’s  nothing that the terrorist or hijacker can do to commandeer the plane. Once pushed, the  plane itself will safely land the plane at some routine airport ­ no flying into downtown  NYC or Washington DC allowed.    The terrorist button just detailed is one of the specific applications of automation for the safety of  humans. But it also presents a good example or mental exercise to get ones brain to appreciate the  need and sensibility of a new approach to automating commercial aviation. Namely, this button  poses deciding between one ­ or the risk of one ­ of two outcomes. The one outcome is a terrorist  or hijacker commandeering an airplane, potentially with erstwhile unimaginable consequences and  fatalities. The other outcome is to have the automation complete the flight safely. This choice  frames and begs for this matter of applying modern automation to commercial aviation, to be  considered and decided.    That is, automation has its risks and controversy that is easy for the media, Pilot’s Unions and  other vested interest to impulsively and emotionally resist. But the facts are: (i) that humans are  the cause of harm to other humans and themselves in flying; (ii) the automation has advanced way  beyond what is needed to entirely fly an airplane; (iii) the technology of applying this automation  for the safety of humans and without harm to humans is in our hands, and most significantly, (iv)  the choice between tragedy of another Germanwings flight 9525 tragedy or 9/11, or the “risk” of  applying modern automation to avoid it, is a pretty easy one.    From the day that Congress orders the FAA to adopt this new mindset toward passenger safety, it  will take five or more years for this new level of safety to be available on the flights that you take.  Five years is actually a very short period of time when it comes to the FAA, so if five years seems  too long to close these glaring gaps in safety, then all the more to press the industry and  government sooner than later. Also even though improves safety, the aviation industry will likely  only make this change if they are required to do so ­ indeed, reportedly both U.S.­based  Honeywell and European­based Airbus each recently pursued such automation but then scraped it  for lack of interest. The change in mindset has to come from outside the industry.    Postscript: One other and perhaps ironic, cause for adopting a new mindset about automation’s  role in aviation is that, especially in the United States, the safety of commercial passenger air  travel has been so thoroughly pursued, that applying modern automation is the next, if not only,  means, to breakthrough addressing the otherwise few but unsolvable human causes of air travel  tragedies.      The New Mindset that Can Make Commercial Aviation Safer

7 of 8 

J. Neil Weintraut is a Silicon Valley veteran and former private pilot.  Neil can be reached at: [email protected]     

The New Mindset that Can Make Commercial Aviation Safer

8 of 8