無人機(jī)蜂群或?qū)⒏淖兾磥響?zhàn)爭形態(tài)

張傳良 陳曉芳

2019年9月14日，25架大規(guī)模無人機(jī)分兩波襲擊了沙特阿美公司位于阿布凱克和庫拉伊斯的國有沙特阿美石油加工設(shè)施。在對阿布凱克石油設(shè)施被襲擊前后的衛(wèi)星圖像分析后發(fā)現(xiàn)，其中有19次單獨(dú)的襲擊。值得注意的是，在沙特的防空系統(tǒng)中，威力強(qiáng)大的MIM-104愛國者號和克羅塔林號，都未能阻止這些無人機(jī)和巡航導(dǎo)彈的攻擊。這次襲擊，成功展示了一群從多個方向飛來的無人機(jī)和巡航導(dǎo)彈，如何在不被發(fā)現(xiàn)的情況下展開攻擊，并壓倒常規(guī)防空系統(tǒng)。

2020年10月，英國和意大利合作打造的“無人機(jī)蜂群”亮相。在演示中，出動了大批裝備了電子戰(zhàn)干擾技術(shù)的遙控小型飛機(jī)，作為電子戰(zhàn)有效載荷，每架無人機(jī)都攜帶了英國云（BriteCloud）消耗性有源誘餌的變體，這些飛機(jī)迷惑了模擬敵方防空系統(tǒng)的試驗(yàn)雷達(dá)，除此之外，還可以為軍方提供偵察和火力攻擊。

多年來，美國和以色列在不同的作戰(zhàn)角色中廣泛使用無人機(jī)，但土耳其在敘利亞和利比亞戰(zhàn)爭中，以及阿塞拜疆在納戈?duì)栔Z-卡拉巴赫戰(zhàn)爭中對抗亞美尼亞，才真正突顯了未來無人機(jī)的使用將如何改變戰(zhàn)爭，尤其是通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)度武裝無人機(jī)和游蕩彈藥，對付坦克和防空系統(tǒng)。這一點(diǎn)在阿塞拜疆摧毀亞美尼亞S-300和短程防空（SHORAD）網(wǎng)絡(luò)，以及在戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)場地區(qū)對200多輛軍用車輛的空襲中體現(xiàn)得尤為明顯。

在這些里程碑式的事件中，一些較小的國家正在展示出先進(jìn)的作戰(zhàn)能力，更顯示出未來空戰(zhàn)向無人機(jī)蜂群概念演變的跡象。小型無人機(jī)團(tuán)隊(duì)通力合作，不僅為美國、俄羅斯等大國提供了改變游戲規(guī)則的能力，也為小國和非國家行動者提供了改變游戲規(guī)則的能力，使其以高度不對稱的角色使用無人機(jī)蜂群發(fā)動攻擊。值得注意的是，這些低成本的、不成熟的無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)，通過數(shù)量來達(dá)到對目標(biāo)的飽和攻擊，將對防空單位造成了高昂的成本損失。因此，可以說無人機(jī)蜂群，將成為現(xiàn)代和未來戰(zhàn)爭中潛在的游戲規(guī)則改變者。

揭開無人機(jī)蜂群的神秘面紗

那么，到底什么是無人機(jī)蜂群？通過對昆蟲、魚類、鳥類和動物的群體行為進(jìn)行生物學(xué)研究，可以實(shí)現(xiàn)群算法。無人機(jī)蜂群技術(shù)與此類似，是一種協(xié)調(diào)多個無人機(jī)的方法，該系統(tǒng)由大量無人機(jī)組成，并由最少的人工干預(yù)來控制，通過無人機(jī)之間的互動與配合、無人機(jī)與環(huán)境的互動，表現(xiàn)出集體自組織行為。全球的研發(fā)重點(diǎn)主要集中在分布式人工集群智能功能的開發(fā)、技術(shù)應(yīng)用的商品化、降低成本影響、提高集群中個體之間的自主程度等。

阿塞拜疆使用以色列制造的Harop游蕩彈藥無人機(jī)，實(shí)施大規(guī)模襲擊

在壯觀的燈光秀中，大規(guī)模的無人機(jī)都是由中央控制，而在真正的蜂群作戰(zhàn)中，每一架無人機(jī)都會跟隨機(jī)載人工智能自行飛行，以保持隊(duì)形并避免碰撞。模仿自然界的算法，沒有真正的領(lǐng)導(dǎo)者和追隨者，蜂群中的所有個體都有自己的思想，能夠進(jìn)行集體決策、自適應(yīng)編隊(duì)飛行和自我修復(fù)。這種無人機(jī)蜂群的好處是，如果有一架無人機(jī)掉隊(duì)，或有幾架出現(xiàn)墜毀，機(jī)群可以重新編隊(duì)繼續(xù)承擔(dān)任務(wù)，直到最后只剩一架無人機(jī)。

現(xiàn)代軍隊(duì)能夠以越來越復(fù)雜的方式作戰(zhàn)，利用更先進(jìn)的理論形式，進(jìn)行自我優(yōu)化。在機(jī)動戰(zhàn)的大趨勢下，蜂群將是戰(zhàn)爭的下一次進(jìn)化。無人機(jī)蜂群兼具近戰(zhàn)的分散性和機(jī)動戰(zhàn)的機(jī)動性，具有不同程度的自主性和人工智能。自主性將軍事觸角延伸到防守嚴(yán)密的戰(zhàn)區(qū)，作戰(zhàn)范圍和持久性比有人系統(tǒng)更強(qiáng);而人工智能則確保了危險和自殺性任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)了更加大膽的作戰(zhàn)概念。因此，在面對危險系數(shù)高、需要快速滲透的有爭議的空域時，無人機(jī)蜂群更具優(yōu)勢。

這種向無人駕駛的轉(zhuǎn)變正在全世界范圍內(nèi)發(fā)生。動能和非動能有效載荷投送的最優(yōu)選路線是通過空中，數(shù)十年來，在美國的空軍重地，空中作戰(zhàn)一直依靠能力越來越強(qiáng)的多功能有人機(jī)來執(zhí)行關(guān)鍵的作戰(zhàn)和非作戰(zhàn)任務(wù)。然而，隨著對手從更遠(yuǎn)距離探測和攻擊這些飛機(jī)的能力越來越高，使得飛行器的設(shè)計(jì)、操作和更換成本上升。因此，如果能夠使用具有協(xié)調(diào)和分布能力的小型無人駕駛航空系統(tǒng)，就能以更低的成本為世界各地的軍隊(duì)提供更好的作戰(zhàn)方式。

無人機(jī)蜂群表現(xiàn)出生物行為以保持凝聚力和自我修復(fù)能力

無人機(jī)蜂群將是下一代戰(zhàn)場上的游戲規(guī)則改變者

這些系統(tǒng)嵌入有人駕駛元素后，將成為一個“系統(tǒng)之系統(tǒng)”，對目標(biāo)進(jìn)行有效的飽和攻擊。在這里，有人與無人協(xié)同作戰(zhàn)作為一種力量倍增器，具有自主性和協(xié)作性，作戰(zhàn)人員的角色轉(zhuǎn)變?yōu)橹笓]，而不是控制機(jī)群。一旦釋放一個完全自主的無人機(jī)蜂群與分布式人工智能，其將在沒有人工干預(yù)的情況下定位、識別和攻擊目標(biāo)。

雖然新技術(shù)，特別是人工智能和邊緣計(jì)算，將推動無人機(jī)蜂群的發(fā)展，但關(guān)鍵因素仍將是蜂群軟件。目前的蜂群，處于可辨別數(shù)量的無人機(jī)自主執(zhí)行抽象指令階段，但還達(dá)不到真正的蜂群行為，大量無人機(jī)完全通過蜂群算法實(shí)時聚集，與戰(zhàn)斗機(jī)一起高速飛行，并攜帶導(dǎo)彈、偵察設(shè)備和電子戰(zhàn)有效載荷，才是協(xié)作自主的最高狀態(tài)。

全球的無人機(jī)群發(fā)展

美國的無人機(jī) 美國是世界上蜂群技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，已經(jīng)開展了一系列蜂群無人機(jī)和彈藥計(jì)劃。2017年，美國展示了其山鶉無人機(jī)群：三架F/A-18超級大黃蜂戰(zhàn)斗機(jī)在空中共釋放103架山鶉無人機(jī)。

這些無人機(jī)在一個預(yù)先選定的點(diǎn)編隊(duì)，然后出動，執(zhí)行4種不同的任務(wù)。其中3項(xiàng)任務(wù)是在目標(biāo)上空盤旋，而第4項(xiàng)任務(wù)是在天空中形成一個直徑為100米的圓圈。該演示展示了山鶉的集體分布式智能、自適應(yīng)編隊(duì)飛行和自我修復(fù)能力。這樣的無人機(jī)蜂群用途廣泛：一是可以由戰(zhàn)斗機(jī)釋放，為地面部隊(duì)提供偵察、獵殺敵軍并報告其位置;二是干擾敵方通信，形成廣域飛行通信網(wǎng)絡(luò)，或?qū)δ骋坏貐^(qū)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)視;三是裝載小型炸藥，攻擊單個敵軍士兵;四是在空空戰(zhàn)斗中，偽裝成比自身大得多的目標(biāo)，欺騙敵方飛機(jī)、地面車輛和導(dǎo)彈上的雷達(dá)。

美國防高級研究計(jì)劃局（DARPA）也展示了X-61A小精靈空中發(fā)射無人機(jī)。DARPA的小精靈項(xiàng)目的意圖是將C-130這樣的貨運(yùn)飛機(jī)，改造成能夠發(fā)射和回收小型無人機(jī)蜂群的母艦，部署成群的小型、廉價、可重復(fù)使用的無人機(jī)，這些無人機(jī)具有不同的傳感器和傳統(tǒng)飛機(jī)的有效載荷。

2017年，山鶉無人機(jī)進(jìn)行功能演示

采用基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的架構(gòu)將提高集群效率

美國海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的低成本無人機(jī)蜂群技術(shù)（LOCUST）是另一個正在進(jìn)行的蜂群開發(fā)項(xiàng)目，該項(xiàng)目從管式發(fā)射器發(fā)射小型無人機(jī)，以執(zhí)行不同級別的任務(wù)。

美國陸軍也在研究無人機(jī)蜂群和基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的人工智能算法，用于多域作戰(zhàn)場景下的戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)場區(qū)域，在這種情況下，機(jī)群將與異構(gòu)移動平臺進(jìn)行動態(tài)耦合和協(xié)調(diào)，以超越敵人的防御能力。

美國還在試驗(yàn)利用集群無人機(jī)系統(tǒng)智能彈藥進(jìn)行導(dǎo)彈部署的智能協(xié)同彈藥投送，有效載荷可以從制導(dǎo)多管火箭系統(tǒng)（GMLRS）、陸軍戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈系統(tǒng)（ATACMS）平臺發(fā)射和部署。有效載荷由多個可部署的智能無人機(jī)組成，能夠向指定目標(biāo)投送小型爆炸形成的穿甲彈。美國空軍的黃金部落，作為發(fā)展下一代進(jìn)攻技術(shù)的先鋒計(jì)劃的一部分，將把小直徑炸彈等彈藥聯(lián)網(wǎng)，按照一套預(yù)定的規(guī)則發(fā)射后進(jìn)行協(xié)同作戰(zhàn)，從而提高效能。

此外，美空軍的天空博格（Skyborg）計(jì)劃旨在設(shè)計(jì)和部署一支由忠誠的僚機(jī)無人戰(zhàn)機(jī)組成的人工智能艦隊(duì)。作為Skyborg的一部分，奎托斯XQ-58A、第五代靶機(jī)（Sierra 5GAT）和波音公司的空中力量編組系統(tǒng)（ATS）正在進(jìn)行研制試驗(yàn)。

俄羅斯的無人機(jī) 俄羅斯人在烏克蘭和敘利亞有著豐富的協(xié)作無人機(jī)操作經(jīng)驗(yàn)和反擊經(jīng)驗(yàn)。過去十年，俄羅斯加大了無人機(jī)的研發(fā)力度，其目標(biāo)是在2025年之前在其軍隊(duì)中引進(jìn)一大批無人機(jī)，其中一個名為93群的計(jì)劃，目的是在協(xié)調(diào)飽和打擊任務(wù)中實(shí)現(xiàn)高密度的游動。這一概念最初由茹科夫斯基空軍學(xué)院和私營企業(yè)提出，同時發(fā)射100多架無人機(jī)，每架無人機(jī)配備5.5磅的彈頭。俄羅斯還測試了S-70奧霍特尼克，與其戰(zhàn)斗機(jī)群一起扮演忠誠僚機(jī)角色，以穿透對手領(lǐng)空。俄羅斯還在2020年公布了代號為格羅姆的輕型忠誠僚機(jī)項(xiàng)目。俄羅斯意識到美國在機(jī)群自主性方面的領(lǐng)先優(yōu)勢，正在加緊進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)，以在未來10年內(nèi)縮小這些領(lǐng)域的差距。

俄羅斯一架Su-57戰(zhàn)斗機(jī)的S-70 忠實(shí)僚機(jī)

英國的無人機(jī) 英國可能會在2021年中期，擁有世界上第一支蜂群無人機(jī)部隊(duì)，以執(zhí)行在敵方防線內(nèi)進(jìn)行自殺式襲擊和壓倒對手防空系統(tǒng)的任務(wù)。英國皇家空軍的216中隊(duì)已被賦予測試和部署未來無人機(jī)蜂群能力的任務(wù)。英國還宣布了蚊子項(xiàng)目，該項(xiàng)目是英國皇家空軍輕量級經(jīng)濟(jì)適用新型作戰(zhàn)飛機(jī)無人忠誠僚機(jī)計(jì)劃的一部分，目標(biāo)是在2023年之前研制出一種網(wǎng)絡(luò)化的無人忠誠僚機(jī)。英國還測試了一個自主的無人機(jī)蜂群，每個無人機(jī)都攜帶了消耗性主動誘餌的變體作為電子戰(zhàn)有效載荷，對敵方綜合防空網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)發(fā)起模擬非動能攻擊。

印度的無人機(jī) 印度空軍自2019年以來，以梅赫巴巴計(jì)劃開創(chuàng)了蜂群無人機(jī)研發(fā)的先河，主要面向人道主義援助和救災(zāi)行動的。

2021年1月，印度陸軍在印度新德里的陸軍節(jié)閱兵式上，展示了成熟的進(jìn)攻能力，由75架自主無人機(jī)組成的機(jī)群擁有分布式智能和邊緣計(jì)算能力，用神風(fēng)攻擊摧毀了各種模擬目標(biāo)。在演示中，偵察無人機(jī)對目標(biāo)進(jìn)行調(diào)查，然后由母艦無人機(jī)釋放有效載荷和裝有爆炸物的自殺式無人機(jī)，進(jìn)行攻擊。西方評論員指出，與美國無人機(jī)項(xiàng)目強(qiáng)調(diào)的大型同質(zhì)機(jī)群相比，印度的原創(chuàng)性在于，在世界上首次公開展示了其在異質(zhì)蜂群上的努力，為無人機(jī)蜂群的發(fā)展提供了另一種可能。印度一家創(chuàng)業(yè)公司與印度軍方就其蟲群發(fā)展計(jì)劃進(jìn)行了合作。

除此之外，印度斯坦航空有限公司（HAL）推出了空射蜂群無人機(jī)系統(tǒng)，作為其下一代空中作戰(zhàn)協(xié)同系統(tǒng)（CATS）的一部分，利用空中發(fā)射的遠(yuǎn)程載具和蜂群單元網(wǎng)絡(luò)來滲透有爭議的空域。美空軍研究實(shí)驗(yàn)室正在與印度就空射蜂群無人機(jī)系統(tǒng)的各個方面進(jìn)行合作。

HAL的CATS計(jì)劃的另一個組成部分是勇士忠誠僚機(jī)項(xiàng)目，主要面向防空和進(jìn)攻性打擊任務(wù)。值得注意的是，印度很好地推動了本土研究的力量和印度制造的融合，以擁抱無人機(jī)這一顛覆性技術(shù)。2021年，HAL在班加羅爾舉行的印度航空展上公布了首架1：1的勇士模型。

其他國家的無人機(jī) 法國空客公司首次向未來作戰(zhàn)航空系統(tǒng)/未來作戰(zhàn)系統(tǒng)項(xiàng)目展示了協(xié)作式遠(yuǎn)程載機(jī)機(jī)群和僚機(jī)技術(shù)。

HAL的CATS勇士無人翼戰(zhàn)機(jī)已在2021年印度航空展上亮相

土耳其軍隊(duì)已部署了500多套Kargu集群無人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行動能攻擊

土耳其通過TB-2等本土制造的平臺，在敘利亞和利比亞證明了其成熟的無人機(jī)能力。阿塞拜疆從土耳其購買的TB2無人機(jī)，擁有更先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)和傳感器，能夠返回基地迅速加油，重新武裝再次回到空中，然后在戰(zhàn)場上空盤旋。同時，土耳其也正在進(jìn)行各種蜂群無人機(jī)計(jì)劃。其中最主要的是Kargu四旋翼飛機(jī)，可以在戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)場領(lǐng)域發(fā)揮動能攻擊作用。土耳其正在向成為全球無人機(jī)大國的目標(biāo)邁進(jìn)。然而，最近面對美國對其國防工業(yè)的制裁，土耳其很可能會失去來自西方的高技術(shù)支持。

伊朗是另一個在軍事行動上使用無人機(jī)蜂群的中東國家。伊朗已將無人駕駛航空器作為其軍事戰(zhàn)略的主要支柱。伊朗當(dāng)局主要將無人機(jī)用于兩個目的——監(jiān)視和攻擊，其發(fā)展的無人機(jī)包括具有投擲炸彈或發(fā)射導(dǎo)彈并返回基地能力的無人機(jī)，以及尋找機(jī)會目標(biāo)的神風(fēng)無人機(jī)。

未來展望

值得注意的是，當(dāng)前的無人機(jī)蜂群呈現(xiàn)的還不是一種最終狀態(tài)的“產(chǎn)品”，但在未來10年內(nèi)，無人機(jī)蜂群技術(shù)在全世界范圍內(nèi)的擴(kuò)散是不可避免的。雖然目前，大多數(shù)國家無人機(jī)蜂群的進(jìn)展都是保密的，但各國政府在軍事行動中的無人機(jī)應(yīng)用，已提供了其進(jìn)展的一瞥。對傳感器、無人機(jī)和遠(yuǎn)程攻擊武器的偏愛，是現(xiàn)代戰(zhàn)場上最終決定成功的因素。因此，問題不在于是否，而在于何時、何地?zé)o人機(jī)蜂群將作為一種成熟的作戰(zhàn)概念應(yīng)用于未來戰(zhàn)爭，并徹底改變未來戰(zhàn)爭形態(tài)。

責(zé)任編輯：葛 妍