《機械戰(zhàn)警》人工智能和無人機系統(tǒng)

由著名導(dǎo)演何塞·帕迪里亞執(zhí)導(dǎo)的好萊塢大片《機械戰(zhàn)警》（RoboCop）最近在國內(nèi)上映，該片是1987年版的經(jīng)典科幻系列片《機械戰(zhàn)警》（RoboCop）的翻拍之作。《機械戰(zhàn)警》是好萊塢歷史上非常經(jīng)典的科幻系列片，至今仍為許多影迷津津樂道。不過，大多數(shù)影迷對影片的喜愛，主要來自于片中精彩激烈的槍戰(zhàn)場面，和一身鋼甲、正氣凜然的主人公，很少有人關(guān)注片中所展現(xiàn)的人工智能（Artificial Intelligence，AI）技術(shù)。

實際上，新舊兩版的《機械戰(zhàn)警》，都誕生于AI技術(shù)發(fā)展的重要歷史階段。透過影片對機器人形象的展示，可以看出美國AI技術(shù)發(fā)展的時代潮流和美國社會對AI技術(shù)的認識。

人工智能， 英文縮寫為 AI， 是一門由計算機科學(xué)、控制論、信息論、語言學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、數(shù)學(xué)、哲學(xué)等多種學(xué)科相互滲透而發(fā)展起來的綜合性新學(xué)科，誕生于20世紀30至50年代。在誕生之初，科學(xué)家們對AI的發(fā)展非常樂觀。當時，科學(xué)家們普遍認為，AI研究的目的就是制造和人一樣能夠思考、分析、解決問題的機器，并認為這一目標可以在數(shù)十年內(nèi)實現(xiàn)。這種樂觀態(tài)度甚至引發(fā)了一種恐慌，就是這樣能思考的機器會不會最終取代人類而掌控地球？阿西莫夫著名的“機器人三大定律”，就是在這樣的背景下提出的，由此引發(fā)的有關(guān)科學(xué)倫理的討論影響至今。

但是，隨著技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)事情遠非這樣簡單。因為人類至今沒有搞清自己的“智能”到底包含哪些內(nèi)容，以及人類“智能”到底如何運作。同時，隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展以及新邏輯學(xué)等學(xué)科的出現(xiàn)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，計算機固然不能百分之百模擬人腦，但卻能非常有效地模擬人腦的一部分功能，在某些領(lǐng)域取代人的工作。由此使得AI的研究方向產(chǎn)生了分化。和早期科學(xué)家一樣致力于制造和人一樣思考的機器的AI技術(shù)，被稱為強AI，也叫Bottom-Up AI或BUAI；致力于制造模仿人腦一部分功能的AI，被稱為弱AI，也叫Top-Down AI或TDAI。目前，具有應(yīng)用價值的AI技術(shù)主要表現(xiàn)為弱AI技術(shù)。強AI技術(shù)研究雖然也在不斷取得突破，但都主要停留在理論階段。

無論老版還是新版的《機械戰(zhàn)警》，關(guān)注的都是弱AI，因此都沒有涉及諸如“機器人是否能夠取代人類”這類科學(xué)倫理問題。

新、舊版《機械戰(zhàn)警》中的AI技術(shù)

舊版《機械戰(zhàn)警》的第一部上映于1987年，最后一部上映于1993年。這段時間正是作為AI技術(shù)主攻方向的弱AI技術(shù)處于低谷的時段，被稱為“AI冬天”。弱AI技術(shù)的核心在于大知識的存儲和檢索。打個比方說：擁有強AI技術(shù)的機器人，類似一個“機器嬰兒”，它擁有人類的感情和思維，但本身不擁有知識，其知識需要像人一樣學(xué)習(xí)才能夠獲得；弱AI技術(shù)制造的機器人，則是一個“超級電腦”，想要它模仿人腦的某一部分功能，需要先將這部分功能中人類已經(jīng)掌握的所有知識輸入電腦并儲存起來，一旦機器人面臨問題，則從已有知識中檢索尋找應(yīng)對策略。在“AI冬天”，囿于當時微電子技術(shù)的限制，電腦的數(shù)據(jù)存儲能力和處理速度都不高，制造出的機器人體型龐大，工作效率低下，而且極不穩(wěn)定。因此，當時人們對AI的普遍觀點是：人的智能是無法超越的，機器人永遠無法取代人的工作。這種觀點，集中表達在舊版的《機械戰(zhàn)警》中。

在舊版《機械戰(zhàn)警》中，墨菲的對手ED-209，體型龐大，無法在狹小空間作戰(zhàn)，也無法完成諸如下樓梯這樣簡單的人類動作。影片一開場，ED-209就因無法識別執(zhí)法對象是否有威脅而誤殺了OCP公司的員工。正是這種弊端，催生了影片主人公墨菲——一個擁有人的頭腦和機器人的身體的全新機械戰(zhàn)警。 在和墨菲的對抗中，ED-209除了火力強大之外完全處于下風。在墨菲拿到了更大威力的槍械后，輕松一槍就可以將其解決掉。墨菲在影片中主要的對手依然是人類歹徒，而非機器人。

隨著計算機技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，特別是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的突飛猛進，弱AI技術(shù)應(yīng)用得到了重視，其在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用很快受到科學(xué)家們的注意。人們發(fā)現(xiàn)，戰(zhàn)場和執(zhí)法、治安等環(huán)境中的各種從業(yè)人員，其所需要的信息大都可以轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，特別是戰(zhàn)士的戰(zhàn)斗技能和警察的執(zhí)法規(guī)則，可以在數(shù)據(jù)化后由AI系統(tǒng)掌握。換言之，AI技術(shù)可以很好模擬戰(zhàn)士和警察的部分功能。由其操縱無人武器平臺，擔任戰(zhàn)士或警察的工作，不僅可以降低傷亡率，而且效率更高、速度更快，安全性和可靠性也更強。這些優(yōu)勢，在新版《機械戰(zhàn)警》中得到了充分的展現(xiàn)。

在新版《機械戰(zhàn)警》中，ED-209不再只是擁有智能火控技術(shù)的地面武器平臺，而是全面智能化的機器人。其所不具備的部分功能，如狹小空間戰(zhàn)斗、爬樓梯等，由新型的機器人EM-208來實現(xiàn)。影片一開場，由兩款機器人組成的執(zhí)法隊伍便已經(jīng)完全掌控了美軍占領(lǐng)區(qū)的治安，只需要少量的人力對這兩款機器人進行管理和維護。墨菲的出現(xiàn)，并非由于這兩款機器人存在不足，完全是公司為了鉆“美國境內(nèi)不允許機器人執(zhí)法”的空子而采取的策略。

新版的墨菲可以輕松戰(zhàn)勝全副武裝的匪徒，但在和機器人的對抗中卻完全處于下風?；鹆ι匀醯腅M-208，由于不受恐懼、猶豫等非理性情緒的干擾，在和恐怖分子的對戰(zhàn)中，比具有人性的墨菲速度更快也更少犯錯誤。墨菲是靠博士關(guān)閉了人腦功能，完全由AI操控肢體的“作弊”手段才戰(zhàn)勝了EM-208。而在攻打公司大廈時，墨菲的防護能力差、火力弱的缺點被ED-209牢牢抓住，在對手重火力猛攻之下一度危在旦夕，靠隊友的幫助才躲過一劫。

在執(zhí)法中，墨菲也由于受到情緒干擾，不能如上述兩款機器人那樣準確而高效。墨菲雖然執(zhí)法嚴格，但由于受復(fù)仇情緒的影響，在影片末尾槍殺了已經(jīng)接受逮捕的腐敗警察，這實際上是違法行為。而反觀ED-209，在開篇對抗恐怖分子時，攜帶武器的目標僅略有攻擊性的動作（一個中東少年持刀要刺向機器人），便立即被擊斃；而在最后一場打斗中，墨菲的同伴丟掉武器、雙手高舉站在墨菲身前，便阻止了機器人的射擊。

特別值得注意的是，電影中的大反派宣稱一旦禁止機器人執(zhí)法的法案被廢除，墨菲將不再有價值，底特律的執(zhí)法將完全由上述兩款機器人負責。也就是說，墨菲在和機器人的對抗中是全面落敗的。在戰(zhàn)斗和執(zhí)法的應(yīng)用中，人的智能并不比機器人更高效。

無人機系統(tǒng)的“短板”

在眾多無人武器平臺中，目前最受重視的便是無人機。新版《機械戰(zhàn)警》中也出現(xiàn)了無人機的身影。影片中的智能無人機可配合ED-209和EM-208維護占領(lǐng)區(qū)治安，向地面人員和機器人提供空中偵察信息。一旦恐怖分子展開襲擊，攜帶強大火力的無人機便可以迅速實施空中打擊，配合地面機器人消滅恐怖分子。

影片中所表現(xiàn)的無人機，是實現(xiàn)了飛控和火控智能化的無人機，這兩點也正是當下美軍無人機智能化研究的主要方向。

自美國反恐戰(zhàn)爭打響后，美軍在全球戰(zhàn)場投入使用了大量無人機，并取得了不俗的戰(zhàn)績，令世界矚目。但是，隨著戰(zhàn)爭的深入，美軍無人機技術(shù)的不足開始暴露。人們發(fā)現(xiàn)，看似神秘的無人機系統(tǒng)，從本質(zhì)上說，只不過是一架遙控的飛行器，其操作都要后方人員通過數(shù)據(jù)鏈對其進行控制。這在很大程度上限制了無人機的作用。

以美軍著名的“捕食者”無人機為例，一架“捕食者”無人機，至少需要一名有飛行經(jīng)驗的飛行操作員和一名傳感器操作員配合操作，還要有專業(yè)的數(shù)據(jù)分析人員和一定數(shù)量的后勤保障人員，還要配備一套“捕食者”主衛(wèi)星鏈路通信套件。在遂行任務(wù)時，飛機的起飛需要飛行操作員在視距內(nèi)進行遙控，控制數(shù)據(jù)通過近距離的數(shù)據(jù)鏈傳送至無人機。當無人機飛出視距后，轉(zhuǎn)入衛(wèi)星模式，通過衛(wèi)星實現(xiàn)后方對無人機信息傳遞和應(yīng)答。飛行操作員則通過傳感器接收到的圖像和雷達數(shù)據(jù)來決定如何飛行，以及在何時何地發(fā)射武器。

在遂行任務(wù)時，無人機飛行操作員還要同時登陸多個頁面，以關(guān)注天氣狀況、接收情報并查看地圖。如果是配合地面部隊作戰(zhàn)，還要通過音頻同地面部隊進行實時互動。在多架無人機同時遂行任務(wù)時，飛行操作員們還要同戰(zhàn)區(qū)的空中協(xié)調(diào)員進行協(xié)調(diào)。傳感器操作員與飛行操作員類似，但連接的操作系統(tǒng)更多，包括照相機紅外系統(tǒng)、雷達以及其他傳感器系統(tǒng)等，操作也更為復(fù)雜。

不難看出“捕食者”無人機的短板：首先，操作系統(tǒng)復(fù)雜，多個系統(tǒng)同時工作，飛行操作員和傳感器操作員都極容易發(fā)生誤操作；其次，傳感器的畫面很容易受到天氣和地形的影響，導(dǎo)致飛行操作員誤判，甚至造成錯殺無辜；第三，傳感器攝像頭的視野范圍相對狹窄，造成飛行操作員在控制飛行時，視野和在有人機座艙內(nèi)有很大不同，即使是飛行經(jīng)驗比較豐富的飛行員，也必須經(jīng)過專門的培訓(xùn)才能夠?qū)嵭胁僮?。而且，一旦遇到有人?zhàn)斗機進行攔截，在空中格斗時，無人機受視野限制大為吃虧。

最初美軍每架“捕食者”對應(yīng)一個飛行操作員和一個傳感器操作員，后來為降低人力成本，美軍開發(fā)了新的操作系統(tǒng)，使得一名飛行員和兩名傳感器操作員可以同時操作四架無人機。但這又要求對飛行操作員和傳感器操作員進行進一步的培訓(xùn)。人力成本和昂貴的技術(shù)成本，使得“捕食者”遂行任務(wù)價格不菲。同時，由于對數(shù)據(jù)鏈的依賴和空中格斗能力弱，“捕食者”遂行任務(wù)必須選擇在美軍基本保障了制空權(quán)的戰(zhàn)區(qū)，而且常常要和有人機編隊飛行。這些都限制了“捕食者”發(fā)揮作用。美軍新近列裝的MQ-9“死神”無人機，相比于“捕食者”也只是在航程、續(xù)航能力、隱身性能和武器掛載方面得到了加強，并沒有從根本上解決這些“短板”。

智能無人機發(fā)展方向

作為世界上無人機技術(shù)最發(fā)達的國家之一，美國很早就注意到了AI技術(shù)在無人機系統(tǒng)的應(yīng)用。在新版《機械戰(zhàn)警》之前，有一部以無人機為題材的好萊塢影片《絕密飛行》，影片中的主人公，就是一架百分之百實現(xiàn)強AI的智能無人機，它不僅可以自主飛行，實現(xiàn)全自動火控，甚至有了和人一樣的思維與感情，可以自己選擇目標，自主完成空中加油，在關(guān)鍵時刻還能夠犧牲自己撞毀敵機，救出戰(zhàn)友。

以今天的技術(shù)水平而言，制造這樣的無人機顯然不夠現(xiàn)實。不過，美國目前正在研制的X-47B無人機，就已經(jīng)具備了一定的自主飛行和自動火控能力，部分實現(xiàn)了智能化。那么，在可預(yù)見的未來，美軍無人機智能化的主要方向有哪些呢？透過新《機械戰(zhàn)警》，不難發(fā)現(xiàn)一些端倪。

目前AI技術(shù)應(yīng)用于無人武器平臺，一個很重要的“瓶頸”數(shù)據(jù)處理問題。目前有應(yīng)用價值的AI技術(shù)都是弱AI。弱AI的特點，就是要實現(xiàn)模擬人腦的某一部分能，必須將該部分已有的全部信息數(shù)據(jù)化后儲存起來，在應(yīng)用時由電腦進行信息檢索對比，執(zhí)行應(yīng)用程序。所以，模擬的內(nèi)容越多，需要預(yù)存的數(shù)據(jù)就越大，CPU要檢索的數(shù)據(jù)也就越大，需要的時間就越長。換言之，在現(xiàn)有的弱AI條件下，一架無人機智能系統(tǒng)模擬的功能越多，反應(yīng)速度也越慢，這顯然不符合戰(zhàn)場應(yīng)用的需求。就像電影中的ED-209一樣，如果要求它既有強大的火力，又具有下樓梯、越障等狹小空間戰(zhàn)斗技能，這樣的機器人即使造出來，其反應(yīng)速度也會非常緩慢，不適合戰(zhàn)場需求。

那么，怎么辦呢？電影中給出了非常簡單也非常聰明的方法：功能分開。新版的ED-209在體積上比老版大了好幾倍，幾乎有三層樓那么高，可以攜帶大量彈藥，安裝足夠厚的防護裝甲，內(nèi)部也可以安置更大的處理器，處理數(shù)據(jù)更快。其火力強大、抗打擊能力強、反應(yīng)迅速的優(yōu)點被進一步加強。至于下樓梯等功能則完全取消，由EM-208負責。EM-208體積小，內(nèi)置的存儲器必然也小，反應(yīng)速度就慢一些，它的作用，是彌補ED-209的火力空白。在影片中，恐怖分子偷襲EM-208能夠同歸于盡，襲擊ED-209則全部被擊斃，顯示出兩者的微妙差別。

這也是未來智能無人機的發(fā)展方向：AI技術(shù)專業(yè)化，不同無人機型的AI各有側(cè)重，在遂行任務(wù)時高低搭配控制戰(zhàn)場。影片中那種既能用于空中偵察，同時又擁有強大火力的無人機，在較近未來很可能不會出現(xiàn)。最可能的解決方案是，其功能會分拆開來，偵察和情報搜集工作會由隱身性能更強、體積更小、具有自主飛行能力的智能偵察無人機來承擔；戰(zhàn)區(qū)巡邏和火力的打擊，則會由體積更大、速度更快、火力更猛且具有自動火控能力的攻擊無人機來承擔；空中格斗、空中加油等任務(wù)，也會分別由具有相應(yīng)智能功能的無人機分擔，防空任務(wù)則可以交給智能導(dǎo)彈。實際上，這正是美軍在20世紀50年代提出的“無人機家族”概念。

其實，美軍正在研究的智能無人機X-47B，就具備了ED-209的某些功能。X-47B機身長度達到了11.63米，翼展展開后達18.92米，尺寸接近“超級大黃蜂”戰(zhàn)斗機，被稱為“縮小的B-2”，其隱身性能也與B-2不相上下，航程則達到了2100海里（3889千米）。目前在實驗中的X-47B沒有武裝，只有兩個任務(wù)艙，可各攜帶一枚2000磅（907千克）的JDAM，僅此就遠遠超過了現(xiàn)有的無人機。其后續(xù)型號X-47C還將加掛武裝。目前在實驗中的巡航速度馬赫數(shù)為0.9，后續(xù)型號會有進一步提高。

與美國空軍依靠操作人員參與控制無人機的“人在回路中”系統(tǒng)不同，美國海軍更傾向于無人機自主飛行。以X-47B為例，操作人員只需在起飛前輸入相關(guān)指令，該機即可自主完成計算飛行航線、執(zhí)行任務(wù)、返航并安全著艦等一系列程序，甚至還能自主完成空中加油，僅在緊急情況下才需要人員介入操控。

但值得注意的是，從目前美軍公布的各方面消息來看，X-47B主要用途，依然是對地面/水面目標攻擊，以及電子干擾、反彈道導(dǎo)彈、反雷達、反艦、戰(zhàn)場偵察等等，這些依然是傳統(tǒng)無人機的任務(wù)范疇。盡管美軍在一些資料里宣稱像X-47B可以為B-2 轟炸機護航，但目前公布的實驗結(jié)果，沒有顯示X-47B具有空中格斗能力。要實現(xiàn)空中戰(zhàn)場的無人化，美軍就必須致力研究可自主空中格斗的無人機，與X-47B搭配主宰戰(zhàn)場。

自主空中格斗的智能無人機是否會成為美軍下一個研究熱點呢？讓我們拭目以待。