人工智能在艦船核生化防御中的應用研究

李斌斌 王利敏

摘要：人工智能已經在醫(yī)療、金融等領域占據核心地位，對人工智能在軍事領域的應用研究也越來越受關注。本文簡要介紹了人工智能的發(fā)展概況，基于對核生化攻擊特點的分析，討論了人工智能在艦船核生化防御中的應用。旨在構建融入了人工智能的艦船核生化防御系統(tǒng)，降低作戰(zhàn)人員執(zhí)行核生化相關任務的工作強度和受到危害的可能性，提升艦船核生化防御能力。

關鍵詞：人工智能；艦船核生化；防御

Abstract：AI has been palying a key role in the field of medical and financial.More and more attention to the research on the application of AI in military has been given in recent years.The development of AI was generally introduced in this paper.The application of AI in the NBC defense of naval ships is discussed based on the analysis of the characteristics of NBC attacks.The aim is to build a naval ships NBC defense system integrated with AI.The system can reduce the operational strength and hazards of NBC for soldiers，improve naval ships NBC defense capability.

Key words：AI； CBRN； Defense

人工智能（Artificial Intelligence，簡稱AI）是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和拓展人的智能的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)的一門新的技術科學。[1]計算機電子技術和互聯網技術的飛速發(fā)展，為人工智能提供了優(yōu)越的發(fā)展條件，[2]目前，人工智能在圖像識別、語音識別、文本處理、游戲博弈等諸多方面已經全面達到或者超越人類，基于美國國防部高級研究規(guī)劃局的CALO計劃而研制的Siri技術及由谷歌公司開發(fā)的AlphaGo擊敗圍棋九段李世石的事例便是明證。人工智能已經開始逐步在醫(yī)療、金融、保險、新聞等領域占據核心地位，并且不斷滲入人們的日常生活，在個人電腦時代、網絡時代、手機時代之后，我們已經進入了人工智能時代。[3]

1 人工智能的發(fā)展概況

1943年，Warren McCulloch和Walter Pitte提出了一種基于人工神經元的計算模型。1956年夏天，John McCarthy在達特茅斯學會上正式提出了人工智能（Artificial Intelligence）的概念，[4]從此，AI成為了一個單獨的并且明確屬于計算機科學的新領域。但是，對于什么是人工智能，學術界存在很多關于人工智能的定義，[57]至今尚未有統(tǒng)一的公認的定論。其中，阿蘭·圖靈在1950年的論文《計算機器與智能》（Computing Machinery and Intelligence）中提出的圖靈測試幾乎可以完整的描繪人工智能所具有的能力：[8]

自然語言處理能力（計算機可以與人類成功地進行交流）

知識表示能力（儲存它知道或聽到的信息）

自動推理能力（運用儲存的信息來回答問題和提取新的結論）

機器學習能力（能適應新的環(huán)境并能檢測和推斷新的模式）

計算機視覺（可以感知物體）

機器人技術（可以操縱和移動物體）

這六個能力延伸出了相應的領域，構成了人工智能的主要內容，并且不斷推動著人工智能的發(fā)展和進步。人工智能這六大領域的研究成果也已經廣泛的應用于國民生活、工業(yè)生產、國防建設等各個方面。

20世紀以來，核生化技術不斷擴散，核生化武器被投入戰(zhàn)場或恐襲中的可能性越來越大，艦船遭受核生化襲擊的可能性也越來越大，艦船核生化防御能力不僅是衡量艦船先進性的指標，也是艦船在未來復雜戰(zhàn)爭環(huán)境中保護自己、贏得先機的必備手段。[9]艦船核生化防御包括核生化條件下艦船的生存能力和艦船對核生化武器襲擊的偵測、防護、洗消以及救護能力。我國對各型水面艦船的核生化防御生存能力要求為：[10]

1）各型水面艦艇在規(guī)定的抗核爆炸沖擊波超壓峰值的作用下，不影響艦艇的生存能力（規(guī)定的最小超壓峰值能力見表1）；

2）核爆炸光輻射不應引起水面艦船暴露部位（含設備）的燃燒；

3）在艦船結構完好的情況下，艦船遭化學襲擊時，不應影響艦船的生存能力；

4）艦船遭生物武器襲擊時，不應影響艦船的生存能力。

各型水面艦艇抗核爆炸沖擊波超壓峰值能力表

艦艇標準排水量（N）能承受沖擊波超亞峰值（kPa）

排水量≥560070

5600>排水量≥100060

1000>排水量≥20040

為了保證艦船在核生化襲擊環(huán)境下的生存能力，艦船需要配備完善的核生化防御系統(tǒng)。目前，國產大中型艦船均配備由核生化監(jiān)控、核生化探測、核生化防護和核生化洗消四個子系統(tǒng)組成的核生化防御系統(tǒng)，[11]如下圖所示。

艦船核生化防御系統(tǒng)構成圖

本文即著重討論飛速發(fā)展的人工智能在艦船核生化防御中的應用，以圖構建基于人工智能的艦船核生化防御系統(tǒng)，使艦船更快、更有效的應對核生化武器襲擊。鑒于核、生、化襲擊各自具有獨特、鮮明的特點，本文分為三部分分別討論人工智能在艦船核、生、化防御中的應用。

2 人工智能在艦船核防御中的應用

核武器的殺傷破壞效應主要是瞬時殺傷破壞作用和放射性沾染引起的較長時間殺傷作用。核爆炸形成的放射性沾染區(qū)，是一個隨時間、海況和天氣不斷變化的區(qū)域，為了避免沾染海區(qū)對艦船及艦上人員的傷害，艦船首先必須要選擇正確的航向。為了更好的應對核武器襲擊，艦船需要及時探測獲得核武器的類別、強度、距離等數據，并將數據傳輸至指揮中心，以便指揮員指揮艦船及時規(guī)避核武器的瞬時殺傷破壞效應，同時，啟動全艦水幕系統(tǒng)，這樣既可以防御光輻射的瞬時侵害，也可用于防止或降低放射性沉降物對艦上人員的持續(xù)傷害。當戰(zhàn)況導致或任務需要使艦船無法避免沾染區(qū)時，應及時開啟全艦集體防護系統(tǒng)，盡可能的減少艦船暴露人員，并使個人防護、洗消裝備處于戰(zhàn)備狀態(tài)。

人工智能具備強大的數據收集、分析和處理能力，可以快速融合艦船配備的多型核探測設備獲得的核武器的相關信息、核輻射的相關信息以及艦船其他探測器、傳感器采集到的海況、天氣信息，并對多方面的信息進行綜合分析，更合理、更快速的發(fā)出規(guī)避指令，調動艦船動力系統(tǒng)，規(guī)劃正確的航向，使艦船有效規(guī)避或逃離沾染海區(qū)，并可同步啟動全艦水幕系統(tǒng)及其他艦載核防護和洗消裝備，隨時待命并及時防護核爆炸沖擊波、早期核輻射及放射性沉降物，有資料顯示，及時開啟水幕系統(tǒng)至少可消除90%的沾染物，如不及時，則可能會降至60%左右。當出于任務需要，必須在沾染海區(qū)內待命或執(zhí)行任務、或通過沾染區(qū)時，可由具備人工智能的智能機器人、無人機自行或在艦船指揮系統(tǒng)的指揮下執(zhí)行作戰(zhàn)任務，同時，可利用機器人、無人機裝載的各型探測器實時監(jiān)測核沾染區(qū)、艦上外露人員或登艦人員的輻射劑量，制定完善的洗消方案、程序，匹配所需的洗消設施和洗消藥劑，提高洗消效率，擴容洗消能力，執(zhí)行更快捷、更有效的人員洗消作業(yè)。在任務完成后，智能機器人可自動執(zhí)行艦船甲板、武器、外露設備和機器人本身的核沾染洗消，有效避免核沾染對艦上人員的傷害。

3 人工智能在艦船生物防御中的應用

生物武器多利用病毒或細菌進行秘密突襲或陰謀破壞，不僅受天氣和環(huán)境影響較大，而且必須能穿透人體的免疫系統(tǒng)進入人體使人致病來達到殺傷作用。艦船最可能遭受的生物襲擊多通過精確制導爆炸的方式來布撒生物戰(zhàn)劑。由于存在一定的潛伏期，生物戰(zhàn)劑沒有瞬時殺傷作用，并且每個人染病的程度及出現癥狀的早晚不同，導致生物戰(zhàn)劑的偵檢難度較大、耗時較長。所以艦船遭受生物襲擊后較有效的防御手段是立即偵檢生物戰(zhàn)劑類型、對艦上人員有針對性的接種疫苗或服用預防藥物、及時穿戴防護裝備和對艦船進行全面消毒，這就需要艦用人工智能系統(tǒng)配備完善的毒劑庫，利用人工智能的自動推理能力及時確定生物戰(zhàn)劑類型，縮短由專門的防疫部門確定戰(zhàn)劑類型的時間，做到有針對性的部署。有資料顯示海水沖洗可消除90%以上的生物戰(zhàn)劑，所以在遭受生物襲擊后，人工智能系統(tǒng)可及時啟動艦載消防系統(tǒng)并派出智能機器人進行全艦沖洗和消毒，降低防化人員的工作強度，減弱作戰(zhàn)人員受到生物戰(zhàn)劑二次污染的威脅。

4 人工智能在艦船化學防御中的應用

海上化學武器襲擊多采用氣體或氣溶膠的形式，初生云團無顯著顏色，并且隨著海況、氣象條件的變化，可以覆蓋或污染的海域面積較大，此外，艦船上大量存在的橡膠和油漆層等有機材料也有利于化學毒劑的溶解和滲透，造成艦船的持續(xù)污染，且難以徹底消除。

艦船本身對化學武器的防御措施主要是規(guī)避和洗消，但由于化武襲擊具有顯著的突然性和連續(xù)性，有效防御的前提是盡早發(fā)現并鑒別化武的類型。目前，利用偵毒管采樣偵測是較準確、較普遍采用的一種化學偵檢方法，這需要防化人員穿著防化服對受污染的空氣、煙塵、土壤等進行采樣和分析，防化服會嚴重限制采樣人員的活動能力和工作時間，采樣人員和作戰(zhàn)人員遭受化武持續(xù)侵襲的威脅較大，且需承受極大的心理緊張感和恐怖心理。此時，可以派出智能機器人進行化武采樣偵測和分析，在提高偵測速度、延長任務時間的同時，有效避免偵檢人員受到化武的直接侵害。利用人工智能系統(tǒng)除了可以綜合海、岸、空等多方初步偵測到的化武信息，采取更迅速、更有效的規(guī)避措施使艦船躲避化學武器的侵害，及時密閉艦船艙室，啟動艦船水幕系統(tǒng)，做到快速、嚴密的防護，還可以針對化學武器具有特效性的特點，及時有針對性的為所有作戰(zhàn)人員分配防護器材，降低遭遇化武襲擊時防化專業(yè)人員的工作強度，為所有作戰(zhàn)人員提供合理、及時的防化專業(yè)技術保障。

5 結論與展望

在未來復雜多變的戰(zhàn)爭環(huán)境下，基于人工智能構建的艦船核生化防御系統(tǒng)可以快速融合岸基和艦載多平臺、多系統(tǒng)的功能，更合理有效的分析處理核生化探測信息，及時啟動核生化集體防護、個人防護系統(tǒng)和洗消系統(tǒng)，優(yōu)化核生化監(jiān)控中的報警、報告、評估、決策和控制功能，有效避免人員可能誤操作帶來的安全隱患，也可以持續(xù)的高強度的應對各種核生化襲擊或威脅，使艦船具備全方位、全天候的核生化作戰(zhàn)能力，極大的提高艦船的智能化和信息化，更好的應對未來戰(zhàn)場可能出現的各種挑戰(zhàn)。

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作者簡介：李斌斌（1987），男，河南洛陽人，工學碩士，工程師，從事機械結構設計工作。