人工智能空战来了

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中国青年报中青在线

近日,美国国防部高级研究计划局(DARPA)启动“空战演进”项目,旨在研发可执行空中格斗任务的人工智能。

当前,军用人工智能发展势头强劲,但主要受限于算法难以提供支撑等技术方面因素和尚未得到充分授权等法规方面因素,其应用大都集中在情报获取与处理、辅助指挥与控制等领域,极少直接参与交战。

“空战演进”项目将成为军用人工智能发展史上的标志性事件。通过该项目的实施,在空战史上,人工智能控制无人机有望首次成为空中交战的直接主体。

信息化战争条件下,视距内空战(即“空中格斗”)仍将是空战的重要内容。在广域空中态势感知体系支持下,己方战机使用中远程空空导弹,可在更远距离上对敌方战机发起攻击。但是,随着隐身飞机逐渐成为空中作战力量的主导,其被雷达发现的距离大幅缩短,使得近距离的空中格斗仍然有很大概率发生。

飞行员可较从容地执行视距外空战任务,但空中格斗对于飞行员的生理、心理素质以及平时训练都有着更高的要求。空中格斗是典型的高速度、高节奏、高强度、高烈度的对抗,比拼的是双方的装备、智慧、体能和技能,要求飞行员在极短时间内判断空情、临机决断、果敢行动。

对于飞行员而言,空中格斗充满高度风险和不确定性。人是武器装备的操作者和指挥控制的决策者,是最重要的战争影响因素,同时,战争中的风险和不确定性,在很大程度上也与人直接或间接相关。

事实上,正是人类飞行员使得空中格斗充满风险和不确定性。空中格斗过程中,人类飞行员的生理和心理极限随时都可能接受挑战。人类飞行员可能因持续高强度思考和高难度操作而出现反应迟缓、判断失误、动作不当等现象,进而可能输掉空战。

人工智能操纵无人战机,完全可以在空中格斗中有着比人类飞行员更好的表现,这是“空战演进”项目研究的立足点。“人工智能+无人机”可以使用更高级的空战技能和更有效的空战策略,同时,其较高的战斗力水平和状态也可以长时间保持稳定,这是人类飞行员无法相比的。

一方面,相比人类,人工智能在信息获取、计算能力、运筹规划、响应速度、武器使用等方面占据绝对优势,且其“生理”和“心理”更加稳定,不会疲劳和厌倦,没有兴奋、紧张、慌乱、失神、绝望等过激和失控情绪。

另一方面,无人机相比有人机,在速度、机动性、隐身能力、武器搭载等技战术性能方面,受到的约束更小,有更大的提升空间。目前,美国和俄罗斯在各自的下一代空中优势战斗机计划中,均将无人战斗机研发作为优先项目。

“人工智能+无人机”要成为空战的主要力量,需主要解决技术和信任两方面的问题。一方面,将空战胜利寄托到“人工智能+无人机”上,对其信任是前提,以此为基础,给予其相应且充分的作战自主权限。另一方面,作为“人工智能+无人机”获得信任的充分条件,需要解决以人工智能算法为核心的技术问题,使其不但可以实现较高的技战术性能,同时又要处于人类作战指挥的控制之下。

算法是人工智能的大脑,只有依靠空战算法上的突破,才能迈过人工智能空战的门槛。空中格斗中,以武器装备为基础,以智慧比拼为主导,以体能技能为支撑,与围棋、国际象棋、扑克等比赛有很多类似之处,都属于零和博弈的情形。

人工智能算法适用于空战场景并将大有用武之地。不同于陆战场和海战场,空战场的背景环境相对“干净”,空中目标相对有限,空战策略也不比上述脑力运动更为复杂,并可借鉴在棋类运动中的博弈策略。相比视距外空战,空中格斗算法更加复杂,这也是“空战演进”项目的主要研究内容。

“人工智能+无人机”将可能成为有人驾驶战机难以匹敌的空中杀手。人工智能“深蓝”、AlphaZero和Pluribus分别战胜国际象棋、围棋和德州扑克的人类选手,充分展现出先进算法的巨大威力和潜力。综合空战的装备、智慧、体能和技能等方面,“人工智能+无人机”完全可以超越“人类飞行员+有人机”。

“人工智能+无人机”的空战性能取决于算法的优劣,人工智能空战在很大程度上等同于“算法战”。算法可统一理解为解决问题的方法,解决作战问题依靠作战算法,目的是以更高效的方法作战。算法是人工智能的大脑,决定了人工智能的智力水平,也是“人工智能+无人机”作战系统战斗力的最重要影响因素。

“空战演进”项目的实施,表明美国将先进人工智能算法研发作为推进军事智能化的抓手。2017年,美国国防部副部长罗伯特·沃克签署“专家项目”备忘录,建立“算法战跨职能小组”,并正式提出“算法战”作战概念,将算法作为重要的战斗力,旨在通过开发先进的人工智能算法,提升美军在态势感知、情报分析、指挥决策、精确打击等方面的作战能力。

在“算法战”作战概念框架内,开展了图像识别、远程维修、精确后勤等方面多个项目,并已在阿富汗、叙利亚等地得到实战检验,而“空战演进”项目正是“算法战”作战概念的又一次落地。

“空战演进”项目清晰地勾画出了人工智能空战的前景。随着战斗机信息化水平和机动性能的不断提高,对人类飞行员的身体和心理素质要求也在不断提高,但相应的,人工智能占据的优势也将愈发凸显。

“空战演进”项目属于典型的有人/无人混合编组概念。根据项目构想,人工智能控制无人机执行视距内空中格斗任务,人类飞行员处于更安全的位置上,主要承担指挥调度等任务,将主要作为指挥员而非战斗员。

有人与无人飞机发挥各自长处,进而可以大幅提高作战效能,实际上,这正是未来战场无人化趋势在空战场的体现。在无人空战领域,美军已经完成布局,并实施了系列研发项目作为支撑,包括“拒止环境下协同作战”“忠诚僚机”等,研究内容以先进自主算法和监督控制技术为重点,目的是提高无人机的自主协同能力。

“空战演进”项目可为美军“忠诚僚机”等有人/无人混合编组项目提供支撑。“忠诚僚机”项目主要解决有人机与无人机的作战编组内协同问题,其框架内研发了多型无人机,包括XQ-58A“女武神”、F-16战斗机的无人化版本QF-16等,主要承担侦察、电子战、对地打击等任务,但其研发初衷就有作为空战型无人机的考虑,且技战术性能也可以基本满足未来无人歼击机的要求。可以预测,“空战演进”项目将使用这些无人机作为演示验证和飞行试验的平台。

“空战演进”项目主要面向无人歼击机一类的空战型无人机,其作战对象主要是其他国家或对手的有人或无人机,以制空权作战为主要任务。

无人机具备与有人机空中格斗的能力,这是前所未有的。迄今为止,只有一起无人机与有人机空战的战例。2002年12月23日,美军一架“捕食者”无人机在伊拉克南部地区执行侦察任务,被伊拉克空军老旧的米格-25战斗机击落。“捕食者”为侦察-打击型无人机,不具备空中格斗能力,因此此次空战结果不具代表性。

在直接交战任务上,“人工智能+无人机”可以取代“人类飞行员+有人机”。可以设想,在未来空战中,人类飞行员在与敌方“人工智能+无人机”作战系统对抗时,将充分体验到当初围棋世界冠军们输给人工智能时的感受。

 


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