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走向战场 人工智能推动战争形态演变

发布时间: 2017-07-13 11:29     来源: 《军事文摘》

2016年3月,阿尔法围棋(AlphaGo)电脑程序运用将感性与理性结合的蒙特卡洛算法,以4∶1的成绩战胜世界冠军、韩国棋手李世石,展现了人工智能加速发展的强劲趋势。2017年伊始,被称为进化版AlphaGo的Master在围棋网络平台横扫柯洁、朴廷桓、井山裕太等中日韩围棋顶尖高手,豪取60连胜,掀起一股“Master风暴”。但绝不仅限于游戏领域,人工智能将渗透到各行各业,尤其是对军事领域,将产生颠覆性的影响。

成为时代热词

人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。它是计算机科学的一个分支,是对人的意识、思维的信息过程的模拟。它不是人的智能,但能像人那样思考、甚至可能超过人的智能。

科学家早在计算机出现之前就已经希望能够制造出可能模拟人类思维的机器了,杰出的数学家布尔通过对人类思维进行精确地刻画,奠定了智慧机器的思维结构与方法。当计算机出现后,人类开始真正拥有一个可以模拟人类思维的工具。1936年,年仅24岁的英国数学家图灵在他一篇题为《理想计算机》的论文中,提出了著名的图灵机模型,1945年图灵进一步论述了电子数字计算机设计思想,1950年提出了机器能够思维的论述,把研究会思维的机器和计算机的工作大大向前推进了一步。

“人工智能”这一概念的首次提出则要追溯到60年前。1956年,以麦卡锡、明斯基、罗切斯特等一批有远见卓识的年轻科学家在美国达特矛斯大学召开学术会议,共同探讨用机器模拟人类智能等一系列问题,并首次提出了人工智能这一术语。虽然达特茅斯会议不是很成功,但它确实集中了人工智能的创立者们,这次历史性的聚会被认为是人工智能学科正式诞生的标志。之后,在众多科学家的努力下,人工智能取得了喜人成果。但人工智能作为计算机科学的前沿学科,其发展过程波折不断,曾因计算机计算能力的限制以及与实际需求的差距过大而走入低谷。

走向战场 人工智能推动战争形态演变

1997年,“深蓝”计算机战胜了人类国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫

20世纪90年代以后,神经网络、遗传算法、模糊推理、智能体等技术快速发展,人工智能研究出现了新的高潮。1997年5月,IBM公司研制的深蓝计算机,以3.5:2.5的比分,首次在正式比赛中战胜了人类国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫,在世界范围内引起了轰动。2006年,美国科学家辛顿提出的深度学习技术,特别是从大数据中学习有用知识的深度学习算法,推动了人工智能技术的快速发展。

近年来,随着硬件、软件、大数据、深度学习等技术发展到一定水平,人工智能开始呈井喷式发展。发达国家正纷纷布局智能领域:美国先后发布3份报告,推出《国家机器人计划》;德国出台《数字化战略2025》,以信息技术为基础建立智能工厂、智能交通、智慧城市和智能家居等一系列数字化系统;日本经济产业省发布利用人工智能和机器人等新技术促进经济增长的《新产业结构蓝图》。跨国龙头企业也在智能领域发力,并将实施投资融资、战略并购作为加快技术创新和生态建设的重要手段,人工智能领域的投融资规模呈爆发式增长。2016年,全球人工智能领域融资额较2015年增长超过60%。中国人工智能发展之迅速亦有目共睹,2016年中国人工智能市场规模达到239亿元,其中智能硬件平台为152.5亿元,软件集成平台为86.5亿元,预计2017年产业规模将达到295.9亿元。2017年全国“两会”上,人工智能首次被写入政府工作报告,进一步凸显了人工智能的重要地位,将助推人工智能技术的发展和应用。

随着传感技术、计算机技术等信息技术迅猛发展,军用人工智能的研究也迎来了发展期。美、俄等军事强国都把军用人工智能视为“改变游戏规则”的颠覆性技术。美国国防部明确把人工智能作为第三次“抵消战略”的重要技术支柱。该战略围绕抵消中、俄非对称制衡能力,瞄准打造智能化作战体系,旨在整合军地和盟国创新资源,发展颠覆性前沿技术,以提高国防投入的溢出效应,抢占未来发展制高点,掌控大国竞争主导权,巩固美国的全球霸主地位。俄罗斯把发展人工智能作为装备现代化的优先领域。依据《2025年先进军用机器人技术装备研发专项综合计划》,俄军于2017年开始大量列装机器人,到2025年,无人系统在俄军装备结构中的比例将达到30%。日本防卫省早先公布的《关于实施研究开发的指针》,将机器人技术划入重点发展的新军事技术。2016年,日本防卫省发布《中长期技术评估》报告,提出日本未来20年应在无人技术及智能化、网络化等4大军事技术方向上取得关键突破。

人工智能快速走向战场

随着人工智能技术的发展,其在智能化感知与信息处理、智能化指挥控制辅助决策、无人化军用平台、仿生机器人、扩展人的体能技能和智能等军事领域扮演着越来越重要的角色,推动战争形态从信息化战争向智能化战争加速演进。其中,前3个领域较为常见。

在智能化感知与信息处理领域,人工智能可为指挥员理解战场态势提供信息和数据支撑。现代战争,战场态势高度复杂,瞬息万变,完全依赖人的认知去理解战场态势变得越来越困难。人工智能所具备的自我学习、认知和创造能力应用于智能化感知与信息处理,可以辅助指挥员透视复杂战场,敏捷高效应对复杂战场局势。目前,美军、俄军、法军、德军等均装备了具有智能化信息感知与处理能力的数字化士兵系统,如美军的“奈特勇士”、俄军的“战士”等。数字化士兵系统主要指的是士兵的全套装备,一般由武器、综合头盔、计算机、通信、软件和防护、携行装备等组成,可大幅提高士兵的态势感知、战场协调、指挥控制、通信、进攻、防护能力。在其他应用上,2016年年初,美国国防高级研究计划局通过自适应雷达对抗项目,研制出世界首款认知雷达电子战系统原型机。该系统可基于敌方无线电信号对抗敌方自适应雷达,感知周围环境并自动调整实施干扰。

走向战场 人工智能推动战争形态演变

美国国防高级研究计划局(DARPA)拒止环境中有人无人平台协同作战项目

在智能化指挥控制辅助决策领域,各国军队通过开发各种军事信息系统,以构建功能强大的栅格化网络信息体系,协助指挥和决策。指挥员可以利用各种辅助决策系统迅速从海量信息中提取关键信息,获得指挥决策上的敏捷性优势。美空军参谋长表示,让机器人代替人对作战信息进行分析,把数据快速转化成决策级质量的信息是解决当前信息系统无法提供足够快速态势认知能力的关键。美空军为此开展了从数据到决策的实验项目。在具体应用上,2016年6月,美国辛辛那提大学开发的阿尔法超视距空战系统在空战模拟环境下,指挥仿真战斗机编队与经验丰富的人类飞行员进行模拟空战,获得全胜。该系统的核心是在超视距模拟空战数据分析方面,引入了控制和遗传模糊算法,使得系统能够在与人类飞行员的无数次对抗中学习人类指挥决策经验,提取并生成决策机制。此外,美军建立网络司令部,研发了针对网络入侵的智能诊断信息系统,能够自动诊断网络入侵来源、己方网络受损程度和数据恢复能力。美陆军研制的陆军全球军事指挥控制系统,目前已经装备陆军航空部队运输直升机,可使直升机驾驶员与前线士兵保持联络,并指挥地面部队。

在无人化军用平台领域,无人作战飞机、无人潜航器、战场机器人等基于人工智能的无人机器能够自动搜索和跟踪目标,自主识别地形并选择前进道路,独立完成侦察、补给、攻击等任务。目前,世界上已有70多个国家的军队在发展无人化系统平台。其中,美军已经拥有8000多个空中无人系统,地面无人系统更是超过1.2万个,这些系统已经成为美军行动不可或缺的重要组成部分。除了耳熟能详的全球鹰、死神等无人机,背包、嗅弹、利剑等地面机器人也已投入到阿富汗和伊拉克战场实战当中。堪称第六代飞机的美军X-47无人作战飞机已至少建造了两架原型机,并成功完成了夜航、航母起降和空中加油等试验。俄军无人战车技术发展迅猛,从瓦夏侦察机器人到最新型的打击地面无人战车,已具备快速机动、远程侦察、情报处理、排雷破障和火力打击等支援与作战能力。2015年底,俄国防出口公司展示了天王星-6、天王星-9和天王星-14三款地面无人车辆,功能涵盖消防、扫雷和战斗,颇具技术特色。其中,1个天王星-6一天内可完成20个工兵的工作量;天王星-9则曾在2015年5月的测试中,成功摧毁了装甲坦克车辆。天王星系列无人车辆的服役,标志着俄陆军进入了地面无人作战时代。日本自卫队制订了一项近期、中期和长期3个阶段关于机器人野战应用的10年研究计划:近期目标是开发探雷和排雷机器人;中期目标是使机器人在不平的地面行驶,并具有半自主控制能力;长期目标是推进特别研究。在无人艇领域,在过去十几年中,日本已为无人舰艇的研制投入了数亿美元的资金,重点发展大型长航时无人水面舰艇、无人潜航器、协作控制技术、作战人员辅助技术等。

催生全新作战样式

伴随着人工智能技术的不断成熟以及无人自主作战平台的大量列装,未来作战样式必将发生重要改变,无人作战将成为一种颠覆性的新型作战样式主导未来战场,智能化战争指日可待。

走向战场 人工智能推动战争形态演变

俄军官兵与“平台”无人战车协同演习

首先,人工智能系统与作战平台的广泛应用,将使智能化要素渗透于战争与作战准备的整个流程,智能感知、智能情报分析、智能辅助决策、智能指挥控制、智能化无人作战平台等将成为决定战争胜负的重要力量,进一步丰富新型作战力量的内涵。目前,无人系统自主行动能力不强,大多依靠后方的士兵遥控操纵。随着人工智能水平的提升,无人系统自主进行环境感知、航路规划、飞行控制、目标搜索、情报处理、威胁判定等行为的能力将大大增强。美空军首席科学家办公室颁布面向2035年的《无人系统地平线》技术评估和预测报告认为,未来各类无人系统与作战平台的自动化、自主性和远程遥控性能将随着技术的进步不断取得突破。

其次,在日趋复杂的战场环境中,无人系统与有人武器的协同作战将成为未来无人作战的一个重要发展方向。美《国防》月刊网站曾报道称,美国第三次“抵消战略”的设想是,几乎各种部队在战场上都与各种各样的自动化系统和机器人合作,从而令战士获得技术上的优势。目前,美军正在执行一个“阿凡达”项目,计划使用F-35战机与无人版F-16战机联合编组,高度自主的F-16战机可自动与F-35进行编队飞行,接收F-35的指令对目标实施打击。据悉,美空军计划于2018年开展F-16武装无人机与F-35联合攻击机的协同作战测试,其目的在于将第四代战斗机进行无人驾驶改装,并将其与第五代隐身战斗机进行配对,使第五代隐身战斗机的驾驶员可以对其进行控制,从而形成类似有人机与有人机之间的“长机”与“僚机”的战术格局。根据设想,在危险的作战环境下,无人机将飞在有人机的前方,用于定位和追踪目标,从而避免将有人机的飞行员暴露在敌方对空火力下。有人与无人协同作战,在近年的叙利亚战争中也得到了体现和检验。2015年底,叙利亚政府军在俄罗斯无人战车的支援下打了一场强攻伊斯兰极端势力据点的战斗。这是世界上第一场以无人战车为主的攻坚战,俄罗斯投入了6台履带式平台-M无人战车、4台轮式阿尔戈无人战车和至少1架无人机。这些机器人和无人机由俄军遥控指挥,与叙利亚军队配合作战,围攻拉塔基亚省一处由伊斯兰极端势力据守的754.5高地。战斗持续了20分钟,一边倒的猛烈打击令极端势力武装分子毫无还手之力,约70名武装分子被击毙,而参战的叙利亚政府军只有4人受伤,显示出战斗机器人的巨大优势。

最后,智能化将改变当前无人作战平台通常单装、零散运用的方式,使之向集群、规模运用转变。如数量众多的智能无人机由大型空中平台运载并释放后,将自主实施飞行控制、态势感知、目标分配和智能决策,采用“无人蜂群”战术对目标实施密集攻击,以数量优势弥补单一平台功能或能力不足。2016年,美国围绕无人机“蜂群”作战启动多个演示验证项目,包括美国国防部战略能力办公室和空军开展的微型无人机高速发射项目、海军低成本无人机蜂群技术项目、国防高级研究计划局小精灵项目等,推进微小型无人机集群技术的研究与验证。美国安全中心的“20YY未来战争计划”负责人保罗·沙雷表示,“成本低廉的机器人‘蜂群’可能制服敌人,渗透他们的防御系统,在战场上,他们比载人系统更为协调、更为机智而且速度更快。”美国陆军训练与教育司令部的无人机项目主任称,美国陆军部正在构思一种把未来战场上所有无人驾驶飞机系统联结到一起的生态系统构架,这将成为构建空中无人作战集群的纽带。

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