無人智能裝備應(yīng)用分析

胡景博 蔣 平 楊克巍

1.國防科技大學(xué)系統(tǒng)工程學(xué)院；2.中國人民解放軍63969部隊

人工智能技術(shù)（AI）作為備受關(guān)注的新興和顛覆性技術(shù)，對于強化國家軍事能力、確保戰(zhàn)略優(yōu)勢具有重要意義[1]。通過人工智能技術(shù)的賦能，促使無人裝備提高自主能力，理解并執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)，推動軍事變革。如何在這場技術(shù)變革中，利用好最新技術(shù)，將這些技術(shù)落實到實際的應(yīng)用場景中，給作戰(zhàn)運用帶來幫助，將是一個重要的研究課題。因此，本文就無人智能裝備作戰(zhàn)運用的場景以及現(xiàn)狀等方面進行深入分析，為無人裝備智能化發(fā)展和應(yīng)用提供一些參考和啟示。

一、無人智能裝備的基本概述

人工智能技術(shù)的高速發(fā)展是無人智能裝備得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)。對于軍事裝備智能化，各國的主要發(fā)展目標(biāo)是基于目前較為成熟的圖像識別、大數(shù)據(jù)分析、因果推斷等人工智能技術(shù)，使裝備獨立實現(xiàn)目標(biāo)態(tài)勢感知、信息處理與協(xié)同決策的戰(zhàn)場行為，提升裝備的自主作戰(zhàn)效能[2]。陳杰院士[3]認(rèn)為，智能無人系統(tǒng)是人工智能研究的最終目標(biāo)，是依靠大數(shù)據(jù)和人工智能來創(chuàng)造具有集成任務(wù)、運動規(guī)劃以及決策和推理能力的無人系統(tǒng)。因此，無人系統(tǒng)作為智能裝備的高階延伸，其最大優(yōu)勢在于降低人員毀傷成本，同時具有空間多維、全天候、非接觸作戰(zhàn)等運用特點，從作戰(zhàn)形式上改變了軍隊組織形態(tài)和戰(zhàn)爭規(guī)則[4]。

二、無人智能裝備的應(yīng)用場景

美軍為始終保持領(lǐng)先競爭對手的技術(shù)優(yōu)勢，提出綜合發(fā)展以人工智能技術(shù)為支撐的第三次抵消戰(zhàn)略，以無人作戰(zhàn)為核心，已構(gòu)建連接多種無人平臺的全球監(jiān)視和打擊網(wǎng)絡(luò)，并提出將無人智能裝備應(yīng)用于不同場景的軍事理念。

1. 戰(zhàn)場偵察

無人智能裝備可以部署至戰(zhàn)場前沿，憑借多域裝備形成的智能偵察體系和全天候的戰(zhàn)位能力，使簡單作戰(zhàn)單元之間通過實時數(shù)據(jù)交互形成多源情報信息，即收集和整合包括來自各種傳感器、情報、通信和其他數(shù)據(jù)源的信息來支持軍事作戰(zhàn)決策，依托人工智能強大的數(shù)據(jù)處理能力，融合歷史數(shù)據(jù)進行深度學(xué)習(xí)，從復(fù)雜繁多的戰(zhàn)場大數(shù)據(jù)中挖掘出有價值的情報產(chǎn)品。以智能附加人腦形成指揮中樞，有利于解放指戰(zhàn)員腦力并大幅提高對多源情報的認(rèn)知能力，從而把握戰(zhàn)場態(tài)勢，實現(xiàn)信息優(yōu)勢，為精準(zhǔn)打擊軍事目標(biāo)提供完整且詳細(xì)的作戰(zhàn)情報[5]。

2. 目標(biāo)打擊

智能化的無人作戰(zhàn)平臺促使作戰(zhàn)形式發(fā)生拓展，戰(zhàn)場節(jié)奏加快。面對瞬息萬變的戰(zhàn)場，決策響應(yīng)時間影響著戰(zhàn)爭的走向。當(dāng)特定目標(biāo)或任務(wù)發(fā)生變化時，無人智能裝備通過以人工智能為核心的技術(shù)可實現(xiàn)自主作戰(zhàn)，能夠完成在復(fù)雜戰(zhàn)場條件下任務(wù)的自主分解、作戰(zhàn)單元的自主協(xié)同、作戰(zhàn)方案的自主規(guī)劃和作戰(zhàn)對象的自主打擊[6]。做到快速判別、重新選擇和準(zhǔn)確決策，促使觀察（Oberve）、判斷（Orient）、決策（Decide）以及行動（Act）的OODA 作戰(zhàn)循環(huán)自主高效，完成即時打擊，先敵制勝。

3. 勤務(wù)保障

現(xiàn)代戰(zhàn)爭離不開高效的保障能力。隨著人工智能技術(shù)在情景分析、目標(biāo)識別、空間研判等方面能力的提升，無人智能裝備可以在未來軍事斗爭中，針對不同作戰(zhàn)環(huán)境的保障需求，實現(xiàn)精準(zhǔn)高效的勤務(wù)支援能力，促使傳統(tǒng)保障方式發(fā)生變革。基于無人駕駛和自主能力的優(yōu)勢，能夠克服在無氧、高溫、嚴(yán)寒、劇毒和強輻射等超越人體極限的惡劣戰(zhàn)場環(huán)境和火力打擊威脅下進行支援保障[7]，可以通過情報收集、自主掃描來識別地理空間信息，實時感知戰(zhàn)場態(tài)勢，合理規(guī)劃最短的戰(zhàn)場前運和醫(yī)療救護路徑，為增強戰(zhàn)斗力提供有力支撐。

4. 有人/無人協(xié)同

無人智能裝備的發(fā)展為人機結(jié)合帶來作戰(zhàn)思路、作戰(zhàn)形態(tài)的本質(zhì)性改變。無人智能裝備同有人裝備實現(xiàn)智能交互，可以使得兵力編組更加靈活多樣，優(yōu)勢互補。將無人智能裝備圍繞有人裝備進行部署，增強有人裝備的戰(zhàn)場感知和生存能力，并延伸了無人裝備的作戰(zhàn)范圍。同時，有人/無人協(xié)同編隊可以依靠智能輔助決策將任務(wù)權(quán)重進行動態(tài)調(diào)整，緩釋編隊指揮在任務(wù)分配、方案調(diào)控上的工作負(fù)荷，集中精力對關(guān)鍵事件和行動作出決策。

三、無人智能裝備的應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，無人智能裝備隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展被賦予新的使命，被國內(nèi)外軍隊廣泛應(yīng)用于各個裝備領(lǐng)域。本文選取幾類典型自主能力裝備，展示外軍無人智能裝備在不同作戰(zhàn)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀。

1. 構(gòu)建立體情報網(wǎng)絡(luò)

從近些年美軍無人智能裝備的應(yīng)用來看，美軍已在海、陸、空、天多領(lǐng)域部署相關(guān)裝備，以此收集更多的軍事情報信息并加以整合，構(gòu)筑全面立體的情報信息網(wǎng)。無人潛航器是軍事海洋探索的必要裝備，通過提高智能化水平來增進自主運行能力，部署于敵方海域收集水聲信息并提高水下監(jiān)視和防御能力。據(jù)介紹，“回聲航行者”是波音公司完全自主研發(fā)的一種超大型無人潛航器，用于執(zhí)行長時間、遠(yuǎn)距離的任務(wù)（如圖1 所示）。“回聲航行者”無人潛航器具備自主導(dǎo)航、傳感器集成、數(shù)據(jù)收集和通信等功能，可以在水下環(huán)境中執(zhí)行各種任務(wù)，并通過無線通信與地面指揮中心保持聯(lián)系，通過電池和船用柴油發(fā)電機的混合動力組合提供動力，其續(xù)航能力可以保證在海上運行數(shù)月，有效航程可以覆蓋12000 余公里，自2017 年投入運營以來，已自主運行數(shù)百公里。波音公司正在美國海軍的資助下開發(fā)下一代潛航器。

圖1 “回聲航行者”無人潛航器

在空中方面，2017 年，美軍啟動“梅文”計劃。該計劃已將人工智能技術(shù)與無人機融合，致力于打造具有自主標(biāo)識地理空間情報能力的無人智能裝備，基于深度學(xué)習(xí)和機器學(xué)習(xí)的人工智能技術(shù)，能夠處理來自無人機獲取的靜止圖像和動態(tài)視頻，從而自動檢測出潛在目標(biāo)。目前，通過“梅文”計劃已將自主智能無人系統(tǒng)應(yīng)用于軍事行動中，用來識別伊拉克和敘利亞的相關(guān)目標(biāo)，識別準(zhǔn)確率已經(jīng)達到80%。

2. 自主研判精確打擊

隨著精確制導(dǎo)武器的不斷發(fā)展，人工引導(dǎo)難以在短時間內(nèi)實現(xiàn)對目標(biāo)發(fā)現(xiàn)即摧毀，必須讓制導(dǎo)武器“會思考”“有意識”。只有將人工智能技術(shù)嵌入武器裝備平臺，使得武器具備單體智能，才能在多重維度實現(xiàn)精確打擊，從而降低戰(zhàn)場投入的費效比[8、9]。以色列拉斐爾先進防務(wù)防御系統(tǒng)公司推出世界上首款具備智能化和自主能力的“海上破壞者”巡航導(dǎo)彈，如圖2 所示。該導(dǎo)彈搭載紅外成像導(dǎo)引頭和反艦導(dǎo)彈系統(tǒng)，集成電光導(dǎo)引頭、計算機視覺、人工智能等技術(shù)，適合在所有天氣條件下攻擊固定或移動目標(biāo)，以便應(yīng)對現(xiàn)代戰(zhàn)爭的復(fù)雜挑戰(zhàn)?！昂Ｉ掀茐恼摺蹦軌蛞暂^高的亞聲速速度從最遠(yuǎn)300 km 的距離對海上和陸地高價值目標(biāo)進行精確打擊，具備在飛行中途中止打擊能力和戰(zhàn)斗毀傷評估功能，基于深度學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)場景匹配，完成對目標(biāo)的自動捕獲和識別，實現(xiàn)對目標(biāo)的精確摧毀[10]。

圖2 “海上破壞者”巡航導(dǎo)彈

由意法半導(dǎo)體公司制造的四旋翼無人機“卡古”2，將機器學(xué)習(xí)算法嵌入無人機平臺，安裝了先進的光電探頭，具備紅外熱成像掃描和自主識別目標(biāo)的能力，使其能夠自主操作，同時也能手動控制。在2020 年的利比亞戰(zhàn)場上，“卡古”2 根據(jù)自身人工智能系統(tǒng)的學(xué)習(xí)辨識能力，為最大限度地減少附帶傷害的范圍，以靠近目標(biāo)的地方引爆炸藥的方式，對目標(biāo)進行了面部識別后完成了有效打擊。

3. 勤務(wù)支援提質(zhì)增效

在2013 年的阿富汗戰(zhàn)場上，美軍60%的作戰(zhàn)傷亡來自于車隊補給。因此，無人智能裝備代替?zhèn)鹘y(tǒng)有人駕駛的保障裝備可降低人員傷亡，還可以超負(fù)荷、不間斷地提供勤務(wù)支援能力。以色列研制并部署運用的“守護者”無人車，如圖3 所示，擁有較強的自主性，搭載光電傳感器、障礙探測器等裝置，具備對前進路線的自主規(guī)劃能力，以及與其他無人車互聯(lián)協(xié)同的能力。最新版本的“守護者”- MK3 有效載荷可以達到2 t，最高時速可達120 km/h。該裝備出色的越野和載荷能力，使其可以執(zhí)行運輸、偵察、打擊、引導(dǎo)等多類型任務(wù)，目前被廣泛用于在加沙地帶代替士兵執(zhí)行巡邏任務(wù)，在軍事運用中多次捕獲邊界異常情況，得到了實戰(zhàn)檢驗。

圖3 以色列“守護者”無人車

目前，人工智能技術(shù)在無人機裝備上的運用較為成熟，且與其他無人保障平臺相比，具備環(huán)境適應(yīng)能力更強、補給范圍更廣、編組更靈活等特點，因此，使用無人機裝備進行保障具有更為突出的平臺優(yōu)勢。美國海軍陸戰(zhàn)隊一直致力于開發(fā)K-MAX 貨運無人直升機，該裝備能夠吊運2.7 t 的物資，最大航速可達185 km/h，配有全球定位系統(tǒng)來規(guī)劃飛行路線，可實現(xiàn)主動躲避障礙物并自動選擇著陸點，具有較強的自主性。K-MAX 貨運無人直升機部署阿富汗戰(zhàn)場期間，較好地完成了為海軍陸戰(zhàn)隊前沿分隊的運輸補給任務(wù)，累計補給340 余噸物資。美國海軍陸戰(zhàn)隊為彌補K-MAX 無人機體型較大的劣勢，利用其數(shù)千小時的自主飛行數(shù)據(jù)，正在測試無人機“蜂群”式投放，以此提升無人機平臺戰(zhàn)場保障規(guī)模和適用性。

4. 人機協(xié)同優(yōu)勢互補

如今，人機協(xié)同作戰(zhàn)概念已經(jīng)隨著無人裝備智能化水平的提升日益成熟?？沼騾f(xié)同中最受廣泛關(guān)注的美軍“忠誠僚機”項目，目前已成功演示有人/無人機編隊能力，并成功驗證基于現(xiàn)有任務(wù)資源和優(yōu)先級，以及在通信丟失情況下的自主處置能力。2023 年3 月，空客公司使用A310 多用途加油運輸機的試驗平臺，通過控制算法技術(shù)驗證了自主編隊飛行和自主空對空加油概念的第一步，實現(xiàn)自主引導(dǎo)和控制無人機編隊進行空對空加油能力，從而為執(zhí)行飛行任務(wù)提供更廣域的范圍和更長的任務(wù)時間，如圖4 所示。

圖4 空客A310自主引導(dǎo)無人機加油測試

為增強大洋深處控制能力和艦船的補給能力，美國海軍將無人駕駛和人工智能技術(shù)應(yīng)用到了艦隊行動之中，于2021 年成立第59 特遣隊并部署于中東地區(qū)的復(fù)雜海域，同年10 月進行了成立以來的首次聯(lián)合演習(xí)。在阿拉伯灣的“新地平線”演習(xí)期間，使用MANTAST-12 隱形無人水面艦艇與巴林海軍快速攻擊艇一起作戰(zhàn)，驗證了多渠道信息的整合能力。目前美國海軍在持續(xù)開展通過無人技術(shù)和載人平臺的有效結(jié)合增強水上、水面和水下感知能力的測試和評估。

四、總結(jié)

本文就人工智能賦予無人軍事裝備的應(yīng)用場景以及應(yīng)用現(xiàn)狀進行了分析和討論，可以看到，盡管無人智能裝備已經(jīng)在軍事行動的各領(lǐng)域都有所應(yīng)用，但仍主要集中于單體裝備的智能化，只有破除人工智能技術(shù)指標(biāo)的“煙囪”壁壘，才能促使軍事數(shù)據(jù)有效交互利用，進而涌現(xiàn)為群體智能。隨著人工智能技術(shù)的成熟發(fā)展，無人智能裝備的自主能力也將實現(xiàn)進一步的突破和革新。