美国军事智能化的探索与实践

2023-05-22 来源:中国社会科学网
 

  恩格斯在《反杜林论》中说,“一旦技术上的进步可以用于军事目的并且已经用于军事目的,它们便立刻几乎强制地,而且往往是违反指挥官的意志而引起作战方式上的改变甚至变革。”具体到人工智能领域,目前,人工智能被认为已具备颠覆未来战争形态的潜能。人工智能首先在民用领域取得了繁荣,并正加快向军事领域转化的步伐。在全球范围内,美国人工智能向军事领域的转化最为充分。本文以美国为标本,从总体战略布局、作战概念牵引、智能装备研发等角度探析美国军事智能化建设的相关经验。

  总体战略布局

  美国从国家和军队两个层面加强对军事智能化总体战略布局。国家层面着眼于人工智能总体规划,为包括军队在内的多部门多领域人工智能发展提供前瞻性引领和政策性支持;军队层面侧重于人工智能在军事领域的宏观布局,可视为对国家层面人工智能总体规划的积极响应以及在军事领域的具体落实。

  从国家层面来看,美国政府2016年以来发布了一系列战略性文件,逐步完成人工智能战略布局。2016年10月,白宫发布了两份关于人工智能的重要报告,分别为《为人工智能的未来做好准备》和《美国国家人工智能研究和发展战略计划》。前者指出,人工智能将在提升社会福祉、改进政府执政水平等方面发挥重要作用,但同时也可能产生失业率增高等负面影响,因而要加强人工智能治理,并为其发展提供指导与扶持。后者明确了人工智能七大发展战略,分别是对人工智能研究进行长期投资、开发人类与人工智能有效协作方法、了解并解决人工智能伦理法律社会影响、确保人工智能安全可靠、开发用于人工智能培训及测试的公共数据集和环境、制定标准和基准以测量评估人工智能技术、了解国家人工智能人力需求。同年12月,白宫发布了《人工智能、自动化与经济》,阐述了人工智能对提高生产率和自动化水平的重大意义,进一步指出人工智能可能带来的失业问题,并给出了一系列应对措施。2019年2月,时任美国总统特朗普签署了《美国人工智能倡议》,旨在集中联邦政府的资源发展人工智能,以此促进美国繁荣,增强美国国家安全和经济安全。同年6月,美国白宫发布了《国家人工智能研究和发展战略计划:2019年更新版》,对人工智能七大发展战略进行了完善,把公私伙伴关系作为人工智能第八项发展战略。2021年1月,美国政府修订了《美国人工智能倡议》,赋予其法律地位,标志着美国政府最终完成人工智能战略部署及政策设计。

  除了白宫以外,美国国防部在人工智能领域也展开密集布局,旨在培育智能化作战力量。2016年6月,美国国防部发布了《智能化夏季研究报告》,强调智能化带来的巨大行动优势,并强调国防部必须强化对智能化的作战牵引,加快推进人工智能军事化运用。2018年,美国国防部成立了联合人工智能中心,以加快人工智能装备交付。2019年2月,美国国防部发布了《2018年国防部人工智能战略概要》,概括了人工智能在增强美军全球行动能力、强化美国本土安全防御能力、提高国防部机构运行效率等方面的重要价值,并从实践、合作、人才、安全、机构等方面阐明了人工智能发展战略。2020年6月,美国国会通过了《军队人工智能法案》,规定联合人工智能中心主任由三星级将领担任,并直接向国防部长报告;要求国防部长制定培训和认证计划,以便招募人工智能和网络安全人才。同年,美国国防部颁布《人工智能教育战略》,旨在为美国军队培养全球人工智能领军人才,具体举措包括引领人工智能、促进人工智能发展、开发人工智能工具、增进人工智能应用、提升劳动力人工智能素养等。2022年6月,美国国防部发布《国防部负责任人工智能战略和实施路径》,提出发展人工智能的基本原则,主要包括人工智能治理、战士对人工智能的信任、人工智能产品采办周期、人工智能需求验证、人工智能生态系统、人工智能人才培养等六个方面。

  从军队层面来看,美国各军种也制定了人工智能发展战略。2017年3月,美国陆军发布《美国陆军机器人与自主系统战略》,提出到2020年采购一部分便携式机器人和自主系统,2021年至2030年发展先进机器人与自主系统、人机协作等技术,2031年至2040年替换过时自主系统、装备新型无人自主系统并将其完全集成到部队。2019年9月,美国空军在《2018年国防部人工智能战略概要》的基础上,发布了《2019年美国空军人工智能附件》,主要涉及降低技术进入壁垒、将数据作为战略资产、民主采用人工智能解决方案、招募开发培养人才、增强与政府及行业合作等五个方面内容。该附件同时指出,人工智能将使美国空军在空中太空优势、全球打击和快速全球机动、情报监视侦察、指挥控制等方面的竞争、威慑和获胜能力得到进一步巩固。同月,美国海军发布《海军人工智能框架》,旨在为美国海军有效运用人工智能提供一个灵活的框架,并提出美国海军发展人工智能面临的主要挑战和应遵循的基本原则。

  美国军事智能化建设不是军队孤军奋战,而是由联邦政府、军队、社会力量协同推进。美国白宫从投资、技术、伦理、法律、安全、标准、教育、人才等角度,制定了人工智能发展的总体规划,虽未专门针对军事问题展开,但实质上为军事智能化建设提供了规范、技术、人才等方面的长期保障。美国国防部在白宫人工智能发展战略基础上,结合美国军事需求,提出军事人工智能发展战略,并经国会确立相关法案。美国诸军种在国防部军事人工智能发展战略基础上,结合自身需求,提出本军种人工智能发展战略。社会力量通过公私合作等途径,为军事智能化建设提供必要的技术、装备和人才支撑。通过总体战略布局,美军有效提高了军事智能化建设的领导力、执行力和驱动力,避免了上下错位、公私脱节等不良现象。

  作战概念牵引

  在以人工智能为核心的技术群的支持下,美军提出一系列具有颠覆意义的新型作战概念。这些作战概念重视无人智能系统运用,具有显著的智能化特征,对美国军事智能化建设具有重要的牵引作用。不妨以分布式作战、决策中心战、马赛克战为例进行分析。

  分布式作战通过分散编成、有人无人协同的方式,将作战力量部署于广阔的地理空间,产生分布式的杀伤能力和信息对抗能力,以达到广泛控制、灵活行动、提高生存能力等目的。以分布式海上作战为例,根据美海军设想,指挥中枢、有生兵力和大型舰艇平台后移至对手远程打击范围以外,无人潜航器、无人水面艇、舰载无人机前出形成侦察和进攻前沿力量,有人无人力量在大跨度时空范围内协同。再以分布式空中作战为例,由内向外分为三个层次:最内层靠近己后方,由空中预警机组成的预警指挥机构组成,通过数据链与五代机连接,对整个分布式空中作战任务开展指挥控制和作战管理;中间层由五代机构成,拥有情报、监视、侦察、打击、通信、电子战等功能,与前方无人机组成有人无人空中编队,指挥控制无人机遂行任务,亦可对目标直接实施远程精确打击;最外层靠近敌目标,由无人机群组成,在战场前沿担负空战、对面打击、电子对抗等任务。

  决策中心战通过智能化手段,使己方更快做出有效决策,形成较之于敌的决策优势,使敌陷入多重决策困境。决策中心战推动美军从“掌控信息优势”向“掌控决策优势”转变,标志着美军信息化建设进入了更高阶段,将成为美军智能化转型的重要牵引。决策中心战不着眼于摧毁对手力量,而是侧重于形成较之于对手的决策优势,使对手陷入“观察—判断—观察—判断……”死循环。人工智能算法和无人智能系统是决策中心战的两大技术基础。其中,人工智能算法解决决策支持问题,克服单纯人工指挥在效率、精度等方面的局限性,帮助指挥官在复杂战场环境中高效精准决策;无人智能系统通过集群战术及与有人力量协同,帮助美军实施灵活军事部署。美军提出以情境为中心的C3思想(指挥、控制、通信),不勉强构建网络中心战要求的高清晰度和控制力的战场态势环境,而是依靠战时现有的C3能力实施作战,指挥官只对能够联络上的部队单元实施指挥控制。前线指挥官即便失去与上级联络,仍可依靠智能决策支持工具独立制定并实施作战计划,达到快速精准决策目的。

  马赛克战将高价值复杂系统离散为一系列低价值无人智能元素,然后通过网络信息对诸元素进行重构与集成,使之形成一个价值密度较低但整体效能较高的大规模弹性杀伤网。在常规作战概念中,作战系统由指挥决策、目标识别、信息通信、电子对抗、火控、武器装备等一系列子系统集合而成。任一子系统损毁,都可能使系统整体遭遇致命性打击。与常规作战系统不同,马赛克战的单个无人智能元素不具备作战能力,但一系列无人智能元素重构与集成以后,就会呈现出卓越的作战功能。马赛克战各元素采用冗余与嵌套设计,并具有完备的递补机制,确保整体作战功能不受影响。美战略与预算评估中心(CSBA)在2020年2月发布《马赛克战——利用人工智能和自主系统实施决策中心作战》,将“马赛克战”作为“决策中心战”的战场赋能手段。在决策环节中,马赛克战力求形成较之于敌的决策优势。在作战区域内,原有大型系统分解为智能化分布式节点,根据作战实际情况进行灵活组合,快速组成弹性杀伤网,当任务调整变化时,通过快速调整使其适应新的战场形势。

  分布式作战、决策中心战、马赛克战等新型作战概念具有较强的颠覆意义,明确了人工智能在未来作战中的应用场景,提出了作战平台、作战要素、作战体系等智能化的基本要求,为人工智能的进一步发展明确了作战需求。譬如,在分布式空中作战牵引下,美空军不但持续推进察打一体无人机的迭代升级,而且大力发展空战无人机;在分布式海上作战牵引下,美海军先后组建了无人潜航器第一中队和无人水面艇第一师,大力发展超大型无人潜航器、大型及中型无人水面艇,并借助军事演习验证和培育分布式杀伤能力。实践证明,美军近年来提出的一系列新型作战概念,对军事智能化建设均产生了强大的牵引作用。

  智能装备研发

  人工智能转变为现实战斗力,不但需要顶层战略和新型理论给予方向性和原理性指导,而且需要物质条件提供必要的现实支撑。智能装备是以人工智能为核心的技术群在军事领域的物化成果,主要包括智能决策系统、人体增强系统、无人自主系统等。美军智能决策系统主要包括深绿、阿尔法AI和指挥官虚拟参谋等。

  ——深绿系统由美国国防部高级研究计划局(DARPA)在2007年提出,旨在基于实时战场态势数据,通过计算机模拟仿真推演作战方案,预测敌方行动和战场态势,引导指挥官快速做出决策。在技术瓶颈、人员更迭和经费削减的综合影响下,深绿项目在2011年终止。

  ——阿尔法AI系统由辛辛那提大学Psibernetix公司开发,2016年6月在虚拟空战环境中多次击败空军上校吉恩·李。阿尔法AI采用“遗传模糊逻辑”智能技术,可组织全部传感器数据映射战斗场景,并在一毫秒内做出行动决策。在动态环境中,阿尔法AI的响应速度是人类的250倍,可同时躲避数十枚来袭导弹并对多目标进行攻击,同时还具备协调队友、记录行动、学习敌人战术的能力。阿尔法AI有望在未来作战中充当忠诚僚机的智能驾驶员,凭借其响应优势提高机队整体的决策及执行能力。

  ——指挥官虚拟参谋系统是美国陆军于2016年启动的项目,具备工作流协作、数据处理、集成规划、效能评估、预测建议等多种功能,为陆军指挥官及其参谋制定战术决策提供从规划、准备、执行到行动回顾全过程的决策支持,使远征部队能够即刻部署到世界上任何危险地点,并且在抵达目的地后能迅速执行任务。

  美军人体增强系统主要包括智能头盔、智能作战服、智能探测仪等。

  ——智能头盔在原有防护及通信功能的基础上,通过智能算法、VR/AR、人体增强等新型技术赋能增效,使作战人员态势感知、目标识别、信息交互能力大幅提升。譬如,陆军ENVG智能头盔集成了热成像、智能集像、激光瞄准、文档传输等功能,在巷战、低光照甚至完全黑暗的环境中帮助作战人员观察战场,提前发现潜在伏击;空军F-35智能头盔将空速、航向、高度、目标信息、雷达警告等信息投射在面罩上,使飞行员能够高效感知战场态势变化,更好发挥战斗力;海军Daqri智能头盔装备于宙斯盾舰,在指挥官与执行士兵之间实现情报共享,使指挥官更高效地实施指挥控制,执行士兵更精准地进行定位瞄准。

  ——美国国防高级研究计划局研制的智能作战服将单兵载荷在士兵身上合理分布,提高士兵负重能力,减轻士兵关节损伤,并且还具备一定的自主治疗辅助功能。

  ——美军还耗资1.51亿美元采购装备了AN/PPS-26智能探测仪,可运用雷达波穿透20厘米厚的墙体,发现墙后人员并探知其活动;作用距离可达20米,为士兵们提供了足够的保护空间。此外,美军单兵配备的LA-8/P手指式激光识别仪,用于夜间特种作战的敌我识别。

  美军无人自主系统主要包括无人机、无人潜航器(UUV)、无人水面艇(USV)等,形成较为完善的无人装备谱系,构成美军新型作战力量的重要组成部分。

  ——美军无人机主要包括自杀式无人机、蜂群无人机、无人歼击机、无人侦察机、察打一体无人机、航母无人攻击机等类型,有效载荷从几千克到数吨不等,作战空间涉及陆地、空中和海洋,功能涵盖侦察、空战、对海对地打击。

  ——美军无人潜航器(UUV)主要包括超大型(XLUUV)、大型(LDUUV)、中型(MUUV)、小型(SUUV)等类型。其中,超大型和大型无人潜航器可搭载多种任务载荷,担负情报侦察、水下攻防和跨域打击任务;中型和小型搭载能力有限,主要担负情报侦察任务。

  ——美军无人水面艇(USV)主要包括大型(LUSV)、中型(MUSV)、小型(SUSV)、超小型(VUSV)等类型。其中,大型、中型、小型可搭载多种任务载荷,担负情报侦察、反潜、反舰、对陆打击等任务;超小型搭载量较小,主要担负情报侦察、反水雷、海上拦截等任务。根据《美海军大型无人水面艇与无人潜航器:提交给国会的背景与议题》(2020年),美海军重点发展MUSV、LUSV、XLUUV三种类型的无人舰艇与潜航器。截至目前,“海上猎人”“海鹰”MUSV已服役,“游牧者”“游骑兵”“前卫”“海员”LUSV已交付美国海军,“虎鲸”XLUUV已进入实战化测试阶段。其中,“海上猎人”“海鹰”MUSV和“游牧者”“游骑兵”LUSV参加了2022年“环太平洋”军事演习,旨在提升其“分布式杀伤”效能。

  战略布局和概念牵引固然重要,但如果无法将人工智能技术物化为智能武器装备,军事智能化终将是一枕黄粱。美国通过政策引导、资金支持等手段,通过公私合作的途径开发了一批智能武器装备,及时装备军队,并将持续扩大智能武器装备采购规模。目前,美军智能决策系统已取得显著进展,人体增强系统已进入实战化运用,无人机、无人潜航器、无人水面艇等无人智能系统已形成较为完善的谱系结构,已具备一定的智能态势感知、智能辅助决策、智能敏捷执行能力,并在近些年的局部冲突中呈现出巨大作战效能。根据美国人工智能发展战略和新型作战概念,美国军事智能化水平有望在可预见的未来进一步提升。届时,OODA循环效率和杀伤链闭合速度将大幅提升,推进作战体系、力量、指挥、行动、保障等发生质的跃升。

  结论

  本文从总体战略布局、作战概念牵引、智能装备研发等角度出发,探析了美国军事智能化建设的相关经验,得出以下结论:

  (1)总体战略布局为军事智能化建设提供总体蓝图。白宫制定人工智能发展的总体规划,为军事智能化建设提供了规范、技术、人才等方面的长期保障。在此基础上,美国国防部结合美国军事需求,成立了联合人工智能中心,提出军事人工智能发展战略,并经由国会通过了相关法案。军队继而提出各军种人工智能发展战略。社会力量通过公私合作等途径,为军事智能化建设提供技术、装备和人才支撑。通过总体战略布局,有效提高了美国军事智能化建设的领导力、执行力和驱动力。

  (2)新型作战概念为军事智能化建设提供重要牵引。美军分布式作战、决策中心战、马赛克战等新型作战概念不但提出了新的作战方法,而且提出了为达成作战目的所需的能力支撑。智能装备在OODA循环感知、判断、决策、执行各环节将发挥重要作用,是支撑上述新型作战概念的崭新力量。可见,新型作战概念是美国人工智能战略布局在作战领域的进一步落实,同时又牵引着未来作战实践和智能装备研发,因而在美国军事智能化建设中具有承上启下的意义。

  (3)智能装备为军事智能化建设提供物质支撑。美军极为重视智能装备研发,以指挥官虚拟参谋系统为代表的智能决策系统正在扎实推进,以智能头盔、智能作战服、智能探测仪为代表的人体增强系统已实战化运用,无人机、无人潜航器、无人水面艇等无人自主系统已形成较为完善的谱系结构,对提高其OODA循环效率和杀伤链闭合速度具有重大意义。美军以科技强军著称,在军事智能化建设中体现得尤为充分。在军事智能化建设中,总体战略和作战概念唯有落在智能装备上,才能形成强大的战斗力。

  (作者单位:军事科学院)

关键词:军事智能化;战略布局;作战概念;智能装备
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