智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)發(fā)展綜述*

宗凱彬，張承龍，卓志敏

(北京電子工程總體研究所，北京 100854)

0 引言

隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)成果已經(jīng)開始逐步應(yīng)用于生產(chǎn)生活中的多個(gè)領(lǐng)域和場(chǎng)景，并在很大程度上改變了原有系統(tǒng)的運(yùn)作模式，甚至帶來(lái)了顛覆效應(yīng)[1]。鑒于人工智能技術(shù)表現(xiàn)出來(lái)的能力和巨大潛力，其發(fā)展已經(jīng)引起了世界主要國(guó)家的高度重視，各國(guó)爭(zhēng)相將人工智能技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用納入其未來(lái)發(fā)展戰(zhàn)略。目前，世界各國(guó)已陸續(xù)開發(fā)出多種不同類型的智能化武器裝備，且有些已投入實(shí)際使用[2]。為此，本文梳理了國(guó)外在這一領(lǐng)域的最新進(jìn)展和研究成果，對(duì)不同智能化裝備的性能與特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了討論。

1 智能科技及其發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 智能科技的定義

智能科學(xué)是一門主要研究智能本質(zhì)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)的學(xué)科，是一門涉及數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息學(xué)、控制論、系統(tǒng)科學(xué)、人工生命、腦科學(xué)、心理學(xué)、認(rèn)知學(xué)、哲學(xué)等學(xué)科的交叉邊緣學(xué)科[3]，而人工智能技術(shù)又是智能科學(xué)的典型代表。

人工智能就其本質(zhì)而言，是對(duì)人思維信息過(guò)程的模擬。從研究?jī)?nèi)容上講，人工智能是研究開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人類智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新技術(shù)科學(xué)，它企圖了解智能的本質(zhì)，并產(chǎn)生出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器[4]。2016年美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)提出“人工智能是指一個(gè)不管在真實(shí)環(huán)境下遭遇何種情況，都能合理解決復(fù)雜問(wèn)題或者采取合理行動(dòng)以達(dá)成目標(biāo)的系統(tǒng)”。該領(lǐng)域當(dāng)前的研究?jī)?nèi)容包括機(jī)器人學(xué)、語(yǔ)音識(shí)別與合成、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理和博弈對(duì)抗等。

從發(fā)展歷史來(lái)看，人工智能先后經(jīng)歷了3次飛躍發(fā)展階段：第1次飛躍出現(xiàn)在20世紀(jì)50～70年代，這一階段的發(fā)展以符號(hào)學(xué)派為主導(dǎo)，力圖實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的自動(dòng)求解，代替人類完成部分邏輯推理工作；第2次飛躍出現(xiàn)在20世紀(jì)80～90年代，專家系統(tǒng)在這一階段被廣泛接受，而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也在這一時(shí)期興起，使智能系統(tǒng)能夠通過(guò)與外界環(huán)境的交互獲取信息，并代替人類完成包括處理不確定性在內(nèi)的部分思維工作；第3次飛躍始于20世紀(jì)90年代末，以IBM“深藍(lán)”戰(zhàn)勝人類國(guó)際象棋冠軍為關(guān)鍵點(diǎn)，標(biāo)志著智能系統(tǒng)開始呈現(xiàn)出類人的認(rèn)知和思維能力，不但能完成賦予的任務(wù)，同時(shí)還可能發(fā)現(xiàn)新的知識(shí)。

經(jīng)過(guò)近70年的發(fā)展，人工智能領(lǐng)域已經(jīng)取得長(zhǎng)足進(jìn)展[5-8]，以硅谷為代表的科技巨頭早年就看好人工智能技術(shù)的發(fā)展前景，紛紛投入巨資進(jìn)行研發(fā)和并購(gòu)，為占領(lǐng)該領(lǐng)域制高點(diǎn)提前布局。隨著被Google收購(gòu)的DeepMind公司所研發(fā)的AlphaGo圍棋軟件在比賽中相繼戰(zhàn)勝李世石、柯潔等世界頂級(jí)高手，以深度學(xué)習(xí)為代表的人工智能技術(shù)再次受到全世界的廣泛關(guān)注，成為當(dāng)下時(shí)代發(fā)展的標(biāo)志之一[9-12]。

1.2 智能科技的發(fā)展現(xiàn)狀

新一輪人工智能浪潮同樣也受到了各國(guó)政府的高度關(guān)注，美國(guó)、俄羅斯等國(guó)近年來(lái)紛紛出臺(tái)多項(xiàng)計(jì)劃，積極推動(dòng)人工智能發(fā)展，并將其逐步上升為國(guó)家戰(zhàn)略[13]。俄羅斯總統(tǒng)普京曾說(shuō)：“誰(shuí)能成為人工智能領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，誰(shuí)就將成為世界的統(tǒng)治者”。

2014年，美國(guó)防部推出“第3次抵消”戰(zhàn)略，旨在通過(guò)發(fā)展創(chuàng)新型顛覆性技術(shù)，抵消中、俄等國(guó)迅速增長(zhǎng)的軍事能力，而人工智能被列為其重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域之一。此后，美國(guó)白宮于2016年5月宣布成立“人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)委員會(huì)”，用于協(xié)調(diào)全美各界在人工智能領(lǐng)域的行動(dòng)。同年6月，美國(guó)國(guó)防科學(xué)委員會(huì)在《智能化夏季研究報(bào)告》中強(qiáng)調(diào)，智能化能夠帶來(lái)巨大的行動(dòng)優(yōu)勢(shì)，五角大樓必須強(qiáng)化對(duì)智能化的作戰(zhàn)牽引。2017年4月26日，美國(guó)國(guó)防部正式發(fā)布名為“Project Maven”的備忘錄，旨在通過(guò)成立“算法戰(zhàn)跨職能小組”，進(jìn)一步推動(dòng)人工智能、大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)等“戰(zhàn)爭(zhēng)算法”關(guān)鍵技術(shù)研究。經(jīng)過(guò)半年的發(fā)展建設(shè)，該小組已成功開發(fā)出首批4套智能化算法，標(biāo)志著美軍在智能算法研究領(lǐng)域取得初步成果[12,14]。2019年6月，特朗普政府公布了新版《國(guó)家人工智能研究與發(fā)展戰(zhàn)略計(jì)劃》，對(duì)奧巴馬時(shí)期制定的舊版戰(zhàn)略(2016版)進(jìn)行了更新，該計(jì)劃從八大領(lǐng)域著手，全面搭建了美國(guó)人工智能戰(zhàn)略的實(shí)施框架，闡述了人工智能發(fā)展及其影響，并通過(guò)設(shè)立專職機(jī)構(gòu)，推動(dòng)人工智能相關(guān)工作落地。

另一方面，作為軍事大國(guó)的俄羅斯，近年來(lái)同樣高度重視人工智能技術(shù)在國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)上的應(yīng)用，并積極推動(dòng)國(guó)防領(lǐng)域的智能化轉(zhuǎn)型。在其發(fā)布的《2025年前發(fā)展軍事科學(xué)綜合體構(gòu)想》報(bào)告中，人工智能被視為決定未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)成敗的關(guān)鍵要素。在發(fā)展方向上，俄羅斯將無(wú)人作戰(zhàn)系統(tǒng)視為軍事智能化的重要體現(xiàn)。2014年，俄國(guó)防部頒布了《2025年先進(jìn)軍用機(jī)器人技術(shù)裝備研發(fā)專項(xiàng)綜合計(jì)劃》，要求到2025年，無(wú)人作戰(zhàn)系統(tǒng)在俄軍武器裝備中的占比達(dá)到30%[15]。在2017年制定的《2018—2025年國(guó)家武器發(fā)展綱要》中，研究并發(fā)展智能化武器裝備同樣被列為重點(diǎn)內(nèi)容，其范圍涵蓋空天防御、戰(zhàn)略核力量、通信、偵察、指揮控制、電子戰(zhàn)、網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人、單兵防護(hù)等方向[16]，以確保俄軍能在未來(lái)軍事智能化變革中始終保持優(yōu)勢(shì)。

我國(guó)近年來(lái)同樣持續(xù)關(guān)注人工智能領(lǐng)域發(fā)展，并針對(duì)人工智能制定了多項(xiàng)國(guó)家級(jí)戰(zhàn)略。在2015年7月發(fā)布的《國(guó)務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見》中，人工智能被列為重點(diǎn)布局的11個(gè)領(lǐng)域之一。2016年3月，國(guó)務(wù)院發(fā)布《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要(草案)》，其中指出將重點(diǎn)突破以人工智能技術(shù)等為代表的新興領(lǐng)域。同年5月，發(fā)改委、科技部等4部門又聯(lián)合印發(fā)《“互聯(lián)網(wǎng)+”人工智能三年行動(dòng)實(shí)施方案》，提出將打造人工智能基礎(chǔ)資源與創(chuàng)新平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)核心技術(shù)有所突破、總體技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展與國(guó)際同步、應(yīng)用及系統(tǒng)級(jí)技術(shù)局部領(lǐng)先的發(fā)展目標(biāo)。2017年7月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，其中明確到2030年前將采取三步走戰(zhàn)略，使中國(guó)在人工智能理論、技術(shù)與應(yīng)用方面總體達(dá)到世界領(lǐng)先水平，并成為世界主要的人工智能創(chuàng)新中心，充分體現(xiàn)出國(guó)家對(duì)人工智能領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)注與重視。

2 智能科技在導(dǎo)彈武器系統(tǒng)中的應(yīng)用

武器系統(tǒng)智能化的基礎(chǔ)就是人工智能技術(shù)，通過(guò)發(fā)展智能算法和與之匹配的計(jì)算平臺(tái)，使武器系統(tǒng)能夠模擬人的思維信息過(guò)程，能夠依據(jù)外部環(huán)境變化自動(dòng)做出正確且恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，從而具備自主感知、準(zhǔn)確判斷、智能決策和行動(dòng)控制等自主性行為能力。

隨著軍事技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)必然呈現(xiàn)出博弈強(qiáng)對(duì)抗性、信息不完整性、狀態(tài)不確定性、過(guò)程高動(dòng)態(tài)性等基本特征，從而使武器系統(tǒng)在空間、時(shí)間、頻譜、網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)維度(領(lǐng)域)面臨巨大挑戰(zhàn)。若不能依托智能化技術(shù)完成信息的自動(dòng)處理，將導(dǎo)致武器系統(tǒng)無(wú)法時(shí)實(shí)、有效的應(yīng)對(duì)各類不確定性，進(jìn)而延長(zhǎng)OODA環(huán)閉合時(shí)間，最終形成戰(zhàn)場(chǎng)上的被動(dòng)態(tài)勢(shì)。

到目前為止，真正具備完全自主能力的智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)還沒有出現(xiàn)，但是隨著技術(shù)進(jìn)步，一些導(dǎo)彈正朝這個(gè)方向發(fā)展，特別是一些飛航式導(dǎo)彈已經(jīng)具備了部分自主能力，像發(fā)射后不管、自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別等技術(shù)已經(jīng)在導(dǎo)彈武器系統(tǒng)中應(yīng)用。因此，本文將以智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)為例，對(duì)智能科技在武器裝備建設(shè)中的應(yīng)用情況展開討論，并系統(tǒng)闡述該領(lǐng)域的最新進(jìn)展。

2.1 “戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈

“戰(zhàn)斧”導(dǎo)彈是美國(guó)于20世紀(jì)70年代開始研制的一種模塊化、系列化、多平臺(tái)發(fā)射的遠(yuǎn)程亞聲速巡航導(dǎo)彈。該導(dǎo)彈可從水面艦艇或潛艇發(fā)射，用于攻擊陸上及海上的戰(zhàn)術(shù)或戰(zhàn)略目標(biāo)。1997年，由于原來(lái)的“戰(zhàn)斧”Block Ⅳ升級(jí)計(jì)劃中止，美國(guó)海軍啟動(dòng)了戰(zhàn)術(shù)“戰(zhàn)斧”研制項(xiàng)目，以滿足對(duì)海上火力支援的短期需求，并將其作為新一代“戰(zhàn)斧”對(duì)陸攻擊導(dǎo)彈。該導(dǎo)彈自2004年開始正式服役，代號(hào)為BGM-109E Block Ⅳ。

相較于此前版本，戰(zhàn)術(shù)“戰(zhàn)斧”在任務(wù)規(guī)劃、戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫娑甲龀隽酥卮蟾倪M(jìn)。在“戰(zhàn)斧”Block Ⅲ之前，其任務(wù)規(guī)劃都是在戰(zhàn)區(qū)任務(wù)規(guī)劃中心完成的，在導(dǎo)彈發(fā)射后，導(dǎo)彈將依靠其搭載的導(dǎo)航與制導(dǎo)系統(tǒng)，按照既定航路飛行，從而具備“發(fā)射后不管”的能力。但這種程序化設(shè)計(jì)同時(shí)也意味著，導(dǎo)彈一旦發(fā)射就無(wú)法在飛行過(guò)程中再次變更航路，只能按照預(yù)先裝訂的軌跡前進(jìn)，當(dāng)使用多枚導(dǎo)彈共同攻擊同一目標(biāo)時(shí)，有可能出現(xiàn)重復(fù)打擊的情況，從而浪費(fèi)價(jià)值百萬(wàn)美元的武器。同時(shí)，由于不支持航跡的在線更新，因此當(dāng)目標(biāo)位置發(fā)生變化或發(fā)現(xiàn)更具威脅的目標(biāo)時(shí)，導(dǎo)彈也無(wú)法針對(duì)環(huán)境變化做出反應(yīng)，從而導(dǎo)致對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)高動(dòng)態(tài)環(huán)境的適應(yīng)能力降低，影響了“戰(zhàn)斧”導(dǎo)彈的作戰(zhàn)效能。

而在戰(zhàn)術(shù)“戰(zhàn)斧”導(dǎo)彈(“戰(zhàn)斧”Block Ⅳ)中，其新的任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)將使導(dǎo)彈具備空中巡邏能力。該任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)采用了新的計(jì)算機(jī)處理技術(shù)，可進(jìn)行低空地形跟蹤、威脅規(guī)避和綜合航跡分析?；谶@些功能，戰(zhàn)術(shù)“戰(zhàn)斧”將能實(shí)現(xiàn)航跡的在線更新，通過(guò)在飛行過(guò)程中對(duì)導(dǎo)彈進(jìn)行重新編程，使其能夠在發(fā)射后再次改變飛行方向，從而具備對(duì)備選目標(biāo)或臨時(shí)發(fā)現(xiàn)的高價(jià)值/高威脅目標(biāo)的打擊能力。在飛行過(guò)程中，規(guī)劃系統(tǒng)還將時(shí)實(shí)監(jiān)測(cè)導(dǎo)彈與目標(biāo)狀態(tài)，若在任一航跡點(diǎn)處確定導(dǎo)彈不能以規(guī)定精度擊中目標(biāo)，則可按任務(wù)規(guī)劃人員編制的程序，飛往安全區(qū)域自毀。

除此之外，戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斧還采用了新的數(shù)據(jù)鏈技術(shù)，使導(dǎo)彈在具備上述能力的同時(shí)，還擁有了瞄準(zhǔn)點(diǎn)選擇和毀傷評(píng)估功能。具體而言，戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斧采用了2條數(shù)據(jù)傳輸線，即雙向衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸線和視頻數(shù)據(jù)傳輸線。其中，雙向衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸線可用于傳輸導(dǎo)彈/目標(biāo)位置和當(dāng)前狀態(tài)，以顯示導(dǎo)彈的航向偏差；而視頻數(shù)據(jù)傳輸線則可實(shí)時(shí)下傳導(dǎo)彈獲取的探測(cè)數(shù)據(jù)，以便作戰(zhàn)飛機(jī)或其他控制平臺(tái)能夠觀察導(dǎo)彈攻擊的當(dāng)前目標(biāo)，并精確選擇瞄準(zhǔn)點(diǎn)，確保完成預(yù)定任務(wù)。以反水面作戰(zhàn)為例，依托視頻數(shù)據(jù)傳輸線，將使導(dǎo)彈能夠從中立艦艇中分辨出所要攻擊的目標(biāo)，從而準(zhǔn)確打擊港內(nèi)艦艇。在初始裝訂目標(biāo)被摧毀或發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)彈可根據(jù)指令在戰(zhàn)場(chǎng)上空盤旋2 h，待預(yù)警機(jī)等指揮平臺(tái)確認(rèn)備選目標(biāo)后，通過(guò)雙向衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸線完成目標(biāo)信息更新，引導(dǎo)導(dǎo)彈對(duì)新目標(biāo)實(shí)施打擊?；谛滦腿蝿?wù)規(guī)劃系統(tǒng)和數(shù)據(jù)鏈技術(shù)的戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斧導(dǎo)彈作戰(zhàn)概念如圖1所示。

圖1 “戰(zhàn)斧”導(dǎo)彈任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)概念圖Fig.1 Conceptual graph of mission planning system of the tactical Tomahawk missile

此外，基于視頻數(shù)據(jù)傳輸線，戰(zhàn)斧導(dǎo)彈還擁有了毀傷評(píng)估能力，通過(guò)將打擊末段的視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳指控中心，構(gòu)建了基于彈載傳感器的瞬時(shí)毀傷評(píng)估能力，有助于減少在一次特定攻擊任務(wù)中所需導(dǎo)彈的數(shù)量。

從戰(zhàn)斧導(dǎo)彈的發(fā)展和使用可以看出，不斷應(yīng)用新技術(shù)、提高導(dǎo)彈自主能力、增強(qiáng)使用靈活性、降低作戰(zhàn)成本是其發(fā)展的主要方式，而這種方式也正是導(dǎo)彈武器系統(tǒng)智能化、漸進(jìn)式發(fā)展的一個(gè)范本。

2.2 遠(yuǎn)程反艦導(dǎo)彈

遠(yuǎn)程反艦導(dǎo)彈(LRASM)項(xiàng)目于2009年正式啟動(dòng)，由美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)和美國(guó)海軍合作開發(fā)，旨在研發(fā)新一代高性能反艦導(dǎo)彈，為美國(guó)海軍提供可進(jìn)行遠(yuǎn)程目標(biāo)打擊的先進(jìn)反水面作戰(zhàn)能力，并可在網(wǎng)絡(luò)信息切斷條件下自主進(jìn)行目標(biāo)搜索與識(shí)別，實(shí)現(xiàn)對(duì)敵防御區(qū)域的有效突防。

2012年5月，洛馬公司成功完成彈載傳感器系統(tǒng)的首次載飛試驗(yàn)，標(biāo)志著LRASM項(xiàng)目取得順利進(jìn)展。在2013年8月27日進(jìn)行的首次空射飛行試驗(yàn)中，LRASM導(dǎo)彈即在飛行任務(wù)后半段，依靠彈載傳感器實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)的自主探測(cè)與跟蹤，并實(shí)時(shí)完成航跡規(guī)劃。相較于其他導(dǎo)彈，LRASM導(dǎo)彈能夠在無(wú)法得到衛(wèi)星定位和攜載平臺(tái)指控信息的情況下自主完成上述任務(wù)，從而減少對(duì)精確ISR信息源、數(shù)據(jù)鏈和GPS系統(tǒng)的依賴，同時(shí)具備一定的抗干擾能力。在攻擊末段，LRASM導(dǎo)彈還可自主鎖定攻擊目標(biāo)，并確定打擊點(diǎn)位置，充分體現(xiàn)出未來(lái)智能化導(dǎo)彈的作戰(zhàn)特點(diǎn)。LRASM導(dǎo)彈的智能打擊過(guò)程如圖2所示。

若LRASM項(xiàng)目發(fā)展的在無(wú)中繼條件下的全自主導(dǎo)航制導(dǎo)技術(shù)取得突破并得以應(yīng)用，將切實(shí)推進(jìn)反艦導(dǎo)彈的智能化進(jìn)程。在此基礎(chǔ)上，全自主導(dǎo)航制導(dǎo)技術(shù)必將在更大范圍內(nèi)應(yīng)用到其他現(xiàn)役和在研型號(hào)上，從而有效提升各類導(dǎo)彈的作戰(zhàn)效能，全面推動(dòng)導(dǎo)彈武器的智能化發(fā)展。

圖2 LRASM導(dǎo)彈的智能打擊過(guò)程Fig.2 Intelligent strike process of LRASM missile

2.3 “小精靈”無(wú)人機(jī)蜂群項(xiàng)目

隨著國(guó)防實(shí)力的不斷增強(qiáng)，美軍認(rèn)為目前中、俄等大國(guó)的防御系統(tǒng)對(duì)其現(xiàn)役空中裝備威脅極大，即使是B-2隱身轟炸機(jī)，到2020年左右也將在“反介入/區(qū)域拒止”環(huán)境中面臨生存威脅[17]。因此，美國(guó)防部從2014年底開始推行“第三次抵消戰(zhàn)略”，以新型作戰(zhàn)概念重塑武器系統(tǒng)，通過(guò)發(fā)展低成本、高效能的武器裝備，來(lái)彌補(bǔ)傳統(tǒng)大型綜合平臺(tái)存在的缺陷，確保美軍能在國(guó)防預(yù)算受限背景下，依然保持對(duì)其他國(guó)家的絕對(duì)軍事優(yōu)勢(shì)。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)于2015年9月啟動(dòng)了“小精靈(Gremlin)”項(xiàng)目，旨在研發(fā)出大量低成本、可回收、可重復(fù)使用的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，從而可在空中組建無(wú)人攻擊集群，用于執(zhí)行偵查、電子戰(zhàn)等作戰(zhàn)任務(wù)。按照美軍設(shè)想，“小精靈”無(wú)人機(jī)可依托C-130運(yùn)輸機(jī)(或轟炸機(jī))進(jìn)行防區(qū)外遠(yuǎn)程投放，釋放的“小精靈”將依托其小RCS優(yōu)勢(shì)迅速開展區(qū)域滲透，并通過(guò)壓制敵防空系統(tǒng)、切斷通信，甚至利用電腦病毒注入等方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)敵防御系統(tǒng)的非動(dòng)能毀傷。在任務(wù)完成后，幸存無(wú)人機(jī)可由另一架運(yùn)輸機(jī)從另一地點(diǎn)回收，并由地面人員進(jìn)行維修保養(yǎng)，24 h內(nèi)便可執(zhí)行另一個(gè)任務(wù)，一架“小精靈”無(wú)人機(jī)預(yù)計(jì)可重復(fù)使用20次。由于采用了有限壽命設(shè)計(jì)方案，因此“小精靈”無(wú)人機(jī)既無(wú)需像傳統(tǒng)導(dǎo)彈那樣，在一次任務(wù)后就丟棄整套機(jī)身、引擎和電子設(shè)備；也無(wú)需像通常設(shè)計(jì)壽命10年以上的傳統(tǒng)裝備那樣，面臨高昂的成本負(fù)擔(dān)。與傳統(tǒng)裝備相比，因惡劣天氣或被擊落而損失一架“小精靈”無(wú)人機(jī)的代價(jià)幾乎微不足道，從而可為美國(guó)空軍節(jié)省大量成本，并顯著改善項(xiàng)目的可負(fù)擔(dān)性和使用效費(fèi)比?！靶【`”無(wú)人機(jī)蜂群項(xiàng)目作戰(zhàn)概念如圖3所示。

圖3 “小精靈”無(wú)人機(jī)蜂群項(xiàng)目作戰(zhàn)概念Fig.3 Operational concept of the “Gremlin” program

圖4 “小精靈”項(xiàng)目的分布式設(shè)計(jì)理念Fig.4 Distributed design concept of the “Gremlin” program

不同于傳統(tǒng)武器系統(tǒng)采用的多功能、集成化發(fā)展思路，“小精靈”項(xiàng)目采用了分布式設(shè)計(jì)理念(如圖4所示)，將傳統(tǒng)上昂貴的多任務(wù)平臺(tái)分解為不同的功能單元。在此模式下，雖然單架無(wú)人機(jī)的有效載荷質(zhì)量受限、功能也相對(duì)單一，但當(dāng)數(shù)量眾多、功能各異、尺寸更小、成本更低的分布式平臺(tái)組成協(xié)同作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，系統(tǒng)的整體作戰(zhàn)效能和魯棒性卻將得到顯著提升。由于無(wú)人機(jī)集群的戰(zhàn)斗力是分散的，其能力形成依賴于眾多無(wú)人機(jī)的相互配合，因此不會(huì)像傳統(tǒng)作戰(zhàn)平臺(tái)那樣，可能被單發(fā)精確制導(dǎo)武器直接摧毀；即使有部分無(wú)人機(jī)被摧毀，只要仍有足夠的數(shù)量和種類，系統(tǒng)就仍能發(fā)揮一定的作戰(zhàn)效能，從而使戰(zhàn)損條件下的戰(zhàn)斗力損失，由傳統(tǒng)平臺(tái)的陡然下降轉(zhuǎn)變?yōu)閰f(xié)同作戰(zhàn)的逐步降低，同時(shí)也使敵方達(dá)成防御目標(biāo)的耗彈量顯著增長(zhǎng)，體現(xiàn)出良好的生存能力和系統(tǒng)魯棒性。此外，由于無(wú)人機(jī)集群具備數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)，使其能夠直接飽和敵防御系統(tǒng)，令敵方無(wú)法對(duì)全部來(lái)襲目標(biāo)實(shí)施有效攔截，從而為強(qiáng)對(duì)抗場(chǎng)景下的成功突防和有效毀傷創(chuàng)造有利條件。

雖然“小精靈”項(xiàng)目所研制的裝備被稱為無(wú)人機(jī)，表面上與本文討論的智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)并無(wú)直接關(guān)聯(lián)，但仔細(xì)觀察其作戰(zhàn)概念圖可以發(fā)現(xiàn)，美軍研制的“小精靈”無(wú)人機(jī)其實(shí)與導(dǎo)彈在外形上非常相似，從本質(zhì)上反映出當(dāng)前無(wú)人機(jī)發(fā)展的總體思路之一(一種是以傳統(tǒng)航空飛行器為基礎(chǔ)發(fā)展無(wú)人機(jī)，如美軍的RQ-4A全球鷹無(wú)人機(jī)和X-47B艦載無(wú)人機(jī)等；另一種是以飛航式導(dǎo)彈為基礎(chǔ)發(fā)展無(wú)人機(jī)，如本文提及的“小精靈”無(wú)人機(jī)等)。因此，雖然目前美軍計(jì)劃主要利用“小精靈”無(wú)人機(jī)開展情報(bào)、偵查與監(jiān)視活動(dòng)，但未來(lái)不排除將某些無(wú)人機(jī)載荷換為戰(zhàn)斗部，使其成為真正的巡飛彈，進(jìn)而形成察打一體的分布式蜂群作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)，為未來(lái)智能化導(dǎo)彈的協(xié)同作戰(zhàn)與聯(lián)合打擊奠定基礎(chǔ)。

3 智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)

通過(guò)上述討論可見，當(dāng)前的智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)具有鮮明的時(shí)代特點(diǎn)，并正在朝以下幾個(gè)方向發(fā)展：

(1) 由“發(fā)射后不管”向“發(fā)射后可變”轉(zhuǎn)換

傳統(tǒng)導(dǎo)彈屬于自動(dòng)化導(dǎo)彈，在輸入必要信息并完成初始化參數(shù)裝訂后，導(dǎo)彈可在導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制系統(tǒng)幫助下，完成自主飛行和自動(dòng)尋的，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的精確打擊，從而具備“發(fā)射后不管”的作戰(zhàn)能力。但傳統(tǒng)導(dǎo)彈的問(wèn)題在于，相關(guān)參數(shù)設(shè)定在導(dǎo)彈發(fā)射后即無(wú)法更改，無(wú)論初始目標(biāo)在任務(wù)過(guò)程中是否被摧毀，導(dǎo)彈都將執(zhí)行預(yù)定計(jì)劃或按程序自毀；另一方面，即使任務(wù)過(guò)程中出現(xiàn)更具威脅的臨時(shí)目標(biāo)，導(dǎo)彈也無(wú)法實(shí)現(xiàn)打擊對(duì)象的在線切換，只能對(duì)新目標(biāo)再發(fā)射一枚導(dǎo)彈，從而顯著降低作戰(zhàn)效費(fèi)比。與傳統(tǒng)導(dǎo)彈不同，戰(zhàn)術(shù)“戰(zhàn)斧”導(dǎo)彈通過(guò)構(gòu)建任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)，具備了在線航跡更新和空中巡邏能力，可實(shí)現(xiàn)任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中的打擊目標(biāo)調(diào)整，并同步完成在線航路規(guī)劃。在此基礎(chǔ)上，“戰(zhàn)斧”導(dǎo)彈還將具備先發(fā)射后設(shè)定的“空白”初始化功能，在進(jìn)一步縮短發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間的同時(shí)，顯著增強(qiáng)使用靈活性，令戰(zhàn)斧導(dǎo)彈展現(xiàn)出相當(dāng)?shù)闹悄芑健?/p>

(2) 由“程序化”向“自主化”轉(zhuǎn)變

由于傳統(tǒng)導(dǎo)彈主要面向“發(fā)射后不管”的作戰(zhàn)需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此其各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)更多依賴于針對(duì)特定場(chǎng)景設(shè)計(jì)的預(yù)編制程序，若實(shí)際場(chǎng)景與預(yù)設(shè)場(chǎng)景基本匹配，則導(dǎo)彈將能較好發(fā)揮作戰(zhàn)效能；但若兩者之間差異較大，則最終結(jié)果將面臨較大不確定性。因此，能否面向各類場(chǎng)景構(gòu)建出相對(duì)統(tǒng)一、通用的處理模型，就成為導(dǎo)彈能力進(jìn)一步提升的關(guān)鍵所在，而人工智能技術(shù)的發(fā)展為解決此類問(wèn)題提供了潛在方案。從LRASM導(dǎo)彈可以看出，通過(guò)部署智能化技術(shù)，導(dǎo)彈可以在拒止環(huán)境下自主完成目標(biāo)探測(cè)跟蹤，并可依據(jù)感知結(jié)果自主選擇攻擊目標(biāo)和打擊點(diǎn)位置，從而使導(dǎo)彈能針對(duì)外部環(huán)境變化實(shí)時(shí)調(diào)整自身狀態(tài)，確保始終采用最佳策略。通過(guò)這種方式，不但使導(dǎo)彈呈現(xiàn)出良好的復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性和自主決策能力，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了作戰(zhàn)過(guò)程由程序化向自主化的有效轉(zhuǎn)變。

(3) 由“個(gè)體獨(dú)立”向“集群協(xié)同”轉(zhuǎn)變

在傳統(tǒng)模式下，即使采用多枚導(dǎo)彈共同完成打擊任務(wù)，各發(fā)導(dǎo)彈間通常也相對(duì)獨(dú)立，一般按各自設(shè)定的程序完成任務(wù)，彼此間不具備協(xié)同能力。在智能化時(shí)代，隨著通信/數(shù)據(jù)鏈技術(shù)的不斷發(fā)展，以及自主能力的不斷提升，使不同裝備間的協(xié)同作戰(zhàn)成為可能，進(jìn)而呈現(xiàn)出由“個(gè)體獨(dú)立”向“集群協(xié)同”的演化趨勢(shì)，而這一思想也在“小精靈”項(xiàng)目中得到充分體現(xiàn)。

在“集群協(xié)同”場(chǎng)景下，集群中的不同裝備可通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路進(jìn)行組網(wǎng)，從而使單個(gè)裝備轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)，而不同節(jié)點(diǎn)又可代表不同裝備類型，從而演化出無(wú)人機(jī)蜂群(如“小精靈”項(xiàng)目)、有人-無(wú)人協(xié)同(如“忠誠(chéng)僚機(jī)”項(xiàng)目)等多種項(xiàng)目。在協(xié)同方式上，以“小精靈”項(xiàng)目為例，不同“小精靈”無(wú)人機(jī)可搭載不同類型載荷(如偵查載荷或電子戰(zhàn)載荷)，而偵查型“小精靈”又可搭載不同類型傳感器(如無(wú)線電、可見光、紅外等)，從而可為系統(tǒng)提供多模、多視角、多分辨率的感知數(shù)據(jù)；通過(guò)構(gòu)建協(xié)同網(wǎng)絡(luò)，使得當(dāng)某些無(wú)人機(jī)由于干擾或故障出現(xiàn)性能下降時(shí)，可通過(guò)鏈路獲取其他無(wú)人機(jī)的探測(cè)信息，從而可繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)，展現(xiàn)出集群節(jié)點(diǎn)間的協(xié)同探測(cè)能力。當(dāng)偵查型“小精靈”與電子戰(zhàn)“小精靈”相互協(xié)同時(shí)，偵查型“小精靈”可作為感知節(jié)點(diǎn)隱蔽前出，并通過(guò)廣域部署實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)頻譜的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)潛在威脅時(shí)，偵查型“小精靈”可為電子戰(zhàn)“小精靈”提供指示信息，使其能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整部署位置和干擾策略，確保對(duì)敵形成有效壓制。

對(duì)于已完成組網(wǎng)的無(wú)人機(jī)集群，其可依據(jù)集群當(dāng)前狀態(tài)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而使系統(tǒng)始終保持最佳的通信鏈路和抗干擾性能；而當(dāng)無(wú)人機(jī)集群面對(duì)多個(gè)潛在威脅時(shí)，還可依據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)進(jìn)行智能網(wǎng)絡(luò)分化，形成多個(gè)相互獨(dú)立的子網(wǎng)，使無(wú)人機(jī)集群具備同時(shí)應(yīng)對(duì)多方向/多任務(wù)的并行處理能力，展現(xiàn)出相當(dāng)?shù)氖褂渺`活性和智能化水平，充分體現(xiàn)出智能集群協(xié)同的優(yōu)勢(shì)所在。

綜上所述，以上3個(gè)方面即說(shuō)明了智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)，也代表著其在未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)的發(fā)展方向。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著人工智能時(shí)代的到來(lái)，武器系統(tǒng)智能化已成為未來(lái)武器系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。針對(duì)這一趨勢(shì)，本文對(duì)國(guó)外智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的發(fā)展情況進(jìn)行了綜述。首先，本文介紹了智能科技的定義及其發(fā)展現(xiàn)狀；隨后以智能導(dǎo)彈為例，探討了智能科技在導(dǎo)彈武器系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用，并著重分析了美軍研制的幾種典型的智能化武器裝備；最后對(duì)智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了總結(jié)。