美軍智能武器裝備發(fā)展概況

張申 季自力 王文華

隨著人工智能、物聯網、大數據、云計算、量子通信等新一代信息技術的迅猛發(fā)展及其在戰(zhàn)場上的廣泛應用，戰(zhàn)爭形態(tài)將逐步由信息化戰(zhàn)爭轉變?yōu)橹悄芑瘧?zhàn)爭。美軍洞察到世界新一輪技術革命和軍事變革的發(fā)展態(tài)勢，聚焦人工智能與自主技術，進行提前布局，加快推進武器裝備的智能化、無人化和自主化。

統籌規(guī)劃智能武器裝備發(fā)展

進入21世紀以來，信息柵格、人工智能、云計算、物聯網、大數據等一系列新一代信息技術迅猛發(fā)展，為實現武器裝備智能化展示出廣闊的應用前景。具備指揮高效化、打擊精確化、操作自動化和行為智能化的武器裝備，將在未來戰(zhàn)場上貢獻獨特的“機器智慧與力量”。

美軍統籌規(guī)劃智能武器裝備發(fā)展，提出了以人工智能為關鍵支撐技術的“第三次抵消戰(zhàn)略”，相繼制定人工智能技術研發(fā)規(guī)劃、重點項目設想、技術標準規(guī)范，著力構建研發(fā)生產和作戰(zhàn)運用體系，推動智能導彈、無人自主空中加油等項目的部署，加快人工智能技術向武器裝備系統滲透轉化的進程，推進武器裝備向最大限度的“自主適應、自主行動”方向發(fā)展，實施精準的復合性打擊，毀癱作戰(zhàn)對手的體系結構。美軍還統籌運用聯合人工智能中心、美國國防高級研究計劃局、美國國防部實驗室及其他專注于人工智能研發(fā)的單位，細化職責分工，制定項目發(fā)展規(guī)劃，以期盡陜推動人工智能的軍事應用研發(fā)項目落地見效。

人工智能嵌入現有武器裝備

美軍正在大力推廣人工智能芯片在現有武器裝備系統中的應用，使之具備類人類“思考”和自主交互的能力，不斷提高武器裝備在儲、運、用、修、管過程中的自動化水平，實現指揮、檢測、搶修、儲供和管理手段的智能化;加快發(fā)展智能化精確打擊武器，給精確制導彈藥加上“智能大腦”，通過與戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統、指揮控制系統的互聯互通，自主機動規(guī)避、自動識別定位、自動鎖定目標，使彈藥變得更“聰明”、靈敏、迅速，極大提升打擊精度、速度和毀傷能力。

遠程反艦導彈項目服務于美軍戰(zhàn)略轉型，覆蓋水面艦艇的常見交戰(zhàn)距離，在自主感知威脅、自主在線航跡規(guī)劃、多彈協同、目標價值等級劃分、目標識別等方面的智能化水平極高，空射版于2018年列裝美空軍第28轟炸機聯隊。美陸軍研究實驗室嘗試將計算機視覺技術應用于制導炮彈，使其具備自主目標識別能力。美軍還將自主學習技術和智能處理技術注入電子戰(zhàn)武器裝備，使之具備對抗新型認知通信和認知雷達的能力。美國國防高級研究計劃局開展了“自適應電子戰(zhàn)行為學習”“自適應雷達對抗”“極端射頻頻譜條件下的通信”等認知電子戰(zhàn)項目，研制出認知雷達電子戰(zhàn)系統原型機。認知電子戰(zhàn)系統能夠在戰(zhàn)場上實時自適應對抗所遇到的新的雷達威脅，發(fā)現難以探測的新型防空系統，并實施更加精準的電子干擾，創(chuàng)造壓制敵防空系統的新方法新手段。

2019年2月，美國國防高級研究計劃局發(fā)布“智能神經接口”“人工智能科學和開放世界新奇學習”項目公告，描述實現“人機融合”的思路，旨在推進第三代人工智能技術的開發(fā)，在網絡安全、數據和圖像視頻分析、無人機群操作等方面起到增強人類能力的作用。通過開發(fā)神經技術、拓展腦機接口應用，建立智能武器裝備系統和作戰(zhàn)人員之間的心靈感應鏈接，使作戰(zhàn)人員能夠與系統進行思想交互。美軍的阿帕奇攻擊直升機在進行智能化改造后，不僅能夠自動提供戰(zhàn)地圖像，還能實現對1000個偵察目標進行自動分類，并按威脅程度大小選擇優(yōu)先打擊目標。

進入21世紀以來，人工智能等技術迅猛發(fā)展，為實現武器裝備智能化展示出廣闊的應用前景

推進智能武器裝備互融互聯互通

美軍非常重視戰(zhàn)場信息傳輸系統一體化建設，通過構建全天候、立體化的戰(zhàn)場信息傳輸體系，提高對武器裝備系統的整體控制能力：圍繞對各類數據多級別、多方面、多層次的智能處理，實現對戰(zhàn)場數據信息的高度共享和高效利用：把指揮控制系統、戰(zhàn)略預警系統、戰(zhàn)場傳感系統、戰(zhàn)備執(zhí)勤監(jiān)控系統、武器裝備物資管理可視化系統等資源整合起來，構建集中統一的戰(zhàn)場傳感網絡體系，實現智能武器裝備互融互聯互通的目標。目前，美軍已經在全球范圍部署了超過數萬臺射頻識別技術設備，戰(zhàn)時運用這些先進技術裝備，可以實現戰(zhàn)場全維全程可視、武器裝備互融互聯互通。

美軍制定了信息系統建設的體系結構、開發(fā)環(huán)境、系統接口、數據交換等技術標準，實現了對智能武器裝備的統一管理;推動“大數據研發(fā)計劃”，重視海量信息的開發(fā)與利用，以增強武器裝備系統和決策的自主化，實現從“信息到決策”;發(fā)布《網絡中心數據戰(zhàn)略》，確定元數據控制方針，成立全球信息柵格元數據工作組，制定一套包括核心元數據和擴展元數據在內的戰(zhàn)場元數據標準規(guī)范;以網絡中心戰(zhàn)為牽引，以全球信息柵格為基礎，以智能武器裝備系統為核心，以互操作認證和演示驗證為保證，建成統一高效的智能作戰(zhàn)平臺。

未來美軍將以戰(zhàn)場感知系統為中心，進一步推進智能武器裝備的互聯互通互操作，2020年前完成跨軍種、跨部門信息系統的綜合集成：推進武器系統全壽命管理、物資補給與服務管理、固定資產與設施全壽命管理等核心業(yè)務領域轉型：加強信息共享、企業(yè)服務、信息安全等能力建設：整合信息基礎設施，依托信息柵格、無線射頻識別、嵌入式裝備故障診斷和預報裝置、人體傳感器等關鍵技術，解決信息獲取、傳輸與處理問題：構建可取代全球信息柵格的單一、安全的信息共享環(huán)境（“聯合信息環(huán)境”），促進“云架構”、大數據技術與各類武器系統、作戰(zhàn)平臺、全球信息柵格、C41SR系統等的高度融合。

美國的X-37B等新式無人空天打擊武器，能夠快速奪取戰(zhàn)場綜合制權

無人作戰(zhàn)系統主導未來戰(zhàn)爭

隨著“人一機”結合程度的持續(xù)加深，無人作戰(zhàn)系統將成為未來戰(zhàn)場的重要依托，無人與有人、無人與無人間的協同作戰(zhàn)將成為重要形式，人與機器的“共生混合”和機器之間“自主適應”將成為戰(zhàn)場力量編組的新形態(tài)。新質無人作戰(zhàn)力量將成為未來智能化戰(zhàn)爭的重要力量。無人作戰(zhàn)系統在戰(zhàn)場上擔負戰(zhàn)場偵察、跟蹤監(jiān)視、目標指示、通信中繼、戰(zhàn)場物資配送、對敵進行火力攻擊等任務，成為美軍實施作戰(zhàn)行動不可或缺的組成部分。

2018年8月30日，美國國防部公開了《無人系統綜合路線圖（2017-2042）》，概述了在未來25年內如何發(fā)展和應用無人系統，圍繞互操作性、自主性、網絡安全、人機協同4個發(fā)展主題，指導軍用無人機、無人潛航器、無人水面艇、無人地面車輛等的全面發(fā)展，以牢牢掌控全球軍事競爭的方向、速度和節(jié)奏。美國國防部海軍部也發(fā)布了《海軍部無人系統戰(zhàn)略路線圖》，為海軍和海軍陸戰(zhàn)隊將無人系統納入全域作戰(zhàn)力量提供指南。美空軍頒布面向2035年的《無人系統地平線》技術評估和預測報告認為，未來各類無人系統與作戰(zhàn)平臺的自動化、自主性和遠程遙控性能將不斷取得突破。美軍現有8000多個空中無人系統，1.2萬多個地面無人系統，已經成為美軍實施作戰(zhàn)行動不可或缺的組成部分。

加緊建設深空無人作戰(zhàn)平臺。美軍于2018年下半年開始部署新一代“太空籬笆”，并與天基空間監(jiān)視衛(wèi)星、地基快速識別探測系統、電磁干擾檢測系統和地基空間監(jiān)視望遠鏡等一起，構成了從近地軌道到深空軌道的空間目標偵察監(jiān)視系統，為偵察預警、導航定位、星地通信、網絡互聯提供根本依托。美國的X-37B、X-5IA、HTV-2等新式無人空天打擊武器，能夠從太空對敵實施快速的“超越打擊”和“跨域作戰(zhàn)”，從而奪取戰(zhàn)場綜合制權。

加緊部署無人機作戰(zhàn)平臺。美軍加緊推進以“小精靈”“郊狼”等項目為代表的“蜂群”作戰(zhàn)技術研究，驗證和評估低成本無人蜂群技術的可行性。“小精靈”項目旨在發(fā)展小型無人機集群的空中發(fā)射和回收等關鍵技術，探索集群作戰(zhàn)概念。拒止環(huán)境下協同作戰(zhàn)項目中的無人機蜂群可基于已建立的作戰(zhàn)規(guī)則遂行尋找、跟蹤、識別和攻擊任務，拓展美軍現役無人機能力。低成本無人蜂群技術項目旨在發(fā)展一型多管發(fā)射裝置，在陸地或艦艇甲板上以每秒1架的速度發(fā)射上百架執(zhí)行掩護、巡邏任務或對地攻擊的管射小型無人機?！爸艺\僚機”項目通過為F-16戰(zhàn)隼戰(zhàn)斗機研制出一種人工智能模塊，增加無人機自主作戰(zhàn)能力，確保無人駕駛的F-16四代戰(zhàn)斗機與F-35A五代戰(zhàn)斗機之間形成高低搭配，通過有人一無人編隊協同作戰(zhàn)摧毀空地目標。美空軍實驗室和克瑞托斯無人機系統公司聯合研發(fā)的XO-S8A戰(zhàn)斗無人機，可作為F-22或F-35戰(zhàn)斗機的護航機和攻擊平臺，被設計為獨立行動或作為無人機群的一部允類似于傳統無人機與巡航導彈的結合體，是一種可重復使用的“巡航導彈”。

加快發(fā)展陸上無人作戰(zhàn)平臺。由于地面環(huán)境復雜，具有高度動態(tài)性的特點，弱人工智能技術已不能支撐地面無人自主系統實施全自主模式，遠程遙控以及主從式跟隨模式成為陸上無人作戰(zhàn)平臺的主要使用方式。美軍以這種方式控制的勇士排爆機器人與士兵協同作戰(zhàn)，已經在阿富汗和伊拉克戰(zhàn)場上發(fā)揮了重要作用。為實現與人協同合作、高效地完成作戰(zhàn)任務，美國國防高級研究計劃局于2016年啟動班組X實驗演示驗證項目，以提高班組的精確打擊能力、信息干擾能力、戰(zhàn)場態(tài)勢感知能力以及對友軍的位置感知能力。

加快發(fā)展水下無人作戰(zhàn)平臺。2017財年美國國防部投入81億美元研究水下無人作戰(zhàn)，未來五年將在此領域投入400億美元。對集群式無人水面艦艇的相關技術，美海軍已經進行了多次演示驗證，并設想利用基地型機動無人系統，形成新型水下無人集群作戰(zhàn)能力。大直徑無人潛航器項目旨在解決無人潛航器的長期自主水下作業(yè)、利用傳感器實現安全自主導航等問題，能搭載深度和溫度測量傳感器等不同傳感器以及任務模塊，靈活配置，自動控制能力強，可以長時期、遠距離執(zhí)行任務：具有掃雷、跟蹤監(jiān)視、情報偵察、自主工作、智能化攻擊的能力，可搭載各型號導彈、炸彈進行自主攻擊。持續(xù)追蹤無人反潛艇采用光電傳感器、遠程/近程雷達以及光探測/測距設備，利用人工智能與艇載傳感器進行導航，具有探測、跟蹤、告警、規(guī)避等功能，進行無線和衛(wèi)星等多種通信，具有很強的前沿部署和大范圍反潛能力。

美軍XQ-58A無人機首次飛行

強化智能武器裝備安全防護

智能武器裝備一旦被對手通過惡意代碼、病毒植入、指令篡改等手段攻擊，將帶來“倒戈反擊”、戰(zhàn)術失利甚至災難性后果：識別錯誤、機器故障、通信降級、環(huán)境擾動等因素，也可能使智能武器裝備因干擾而失控，安全防護將變得更為迫切。美軍智能武器裝備的安全主動防御體系，借助商用技術和能力，將威脅預警、入侵防御和安全響應能力相結合，創(chuàng)建跨領域的感知系統，為智能武器裝備提供安全保障。

2010年美國政府公開了一份關于《國家網絡安全綜合計劃》的摘要，包括“部署一個由遍布整個聯邦的感應器組成的入侵檢測系統”和“尋求在整個聯邦范圍內部署入侵防御系統”，即“愛因斯坦2”和“愛因斯坦3”計劃?！皭垡蛩固?”的入侵防御能力主要依靠國家安全局開發(fā)的TUTELAGE系統。TUTELAGE是一套具有監(jiān)控、主動防御與反擊功能的系統，通過提前發(fā)現對手的工具、意圖并設計反制手段，在對手入侵之前拒止，即使對手成功入侵，也能通過阻斷、修改C2指令等方法緩解威脅。美軍運用TUTELAGE系統，通過部署在國防部非保密因特網協議路由器網與互聯網連接的邊界網關上的傳感器發(fā)現惡意行為，并及時將這些行為報告給TUTELAGE。TUTELAGE通過內嵌的包處理器，透明地干預對手行動，對雙向的包進行檢測和替換等，實現對惡意入侵的攔截、替換、重定向、阻斷等功能。近年來，美軍網絡司令部重點基于云計算、大數據分析等技術，研發(fā)針對網絡入侵的智能診斷信息系統，能夠自動診斷網絡入侵來源、己方網絡受損程度和數據恢復能力。

責任編輯：張傳良