機(jī)械戰(zhàn)士：人機(jī)融合的先行者

邱林

人工智能的發(fā)展方向是人機(jī)融合，而不是讓人工智能替代人類。鑒于戰(zhàn)場環(huán)境的復(fù)雜性和特殊性，人機(jī)融合技術(shù)將最先應(yīng)用于戰(zhàn)爭領(lǐng)域，“機(jī)械戰(zhàn)士”將成為人機(jī)融合的先行者。

用意念控制電子設(shè)備的BCI技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入測試階段

人工智能3.0：人機(jī)融合

據(jù)英國《新科學(xué)家》雜志報(bào)道，人工智能技術(shù)和生物技術(shù)的發(fā)展，將催生人機(jī)融合的新智能形態(tài)，它將成為人工智能3.0的核心。

人工智能1.0發(fā)展于1956年到1974年之間;人工智能2.0發(fā)展于20世紀(jì)80年代初至20世紀(jì)末;從21世紀(jì)初至今，隨著信息技術(shù)快速發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)快速普及，以2006年機(jī)器深度學(xué)習(xí)模型的出現(xiàn)為標(biāo)志，人工智能迎來第三個(gè)高速發(fā)展期，即人工智能3.0。其發(fā)展方向是人機(jī)融合，而不是讓人工智能替代人類。人機(jī)融合可能是人工智能的高級(jí)發(fā)展階段，甚至有可能是最終發(fā)展階段。

通過人機(jī)協(xié)同，特別是在文本、圖像、語音等多元信息方面實(shí)現(xiàn)多媒體與跨媒體的交互協(xié)作，人工智能可以從運(yùn)算工具進(jìn)化成人類不可或缺的重要伙伴。未來的人機(jī)交互融合，可以將人類的優(yōu)點(diǎn)與機(jī)器的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合起來。人類社會(huì)長期存在眾多復(fù)雜的、動(dòng)態(tài)變化的難題，人機(jī)融合可以提供全新的解決方案。

據(jù)美國《大眾科學(xué)》雜志報(bào)道，鑒于戰(zhàn)場環(huán)境的復(fù)雜性和特殊性，人機(jī)融合技術(shù)將最先應(yīng)用于戰(zhàn)爭領(lǐng)域，“機(jī)械戰(zhàn)士”將成為人機(jī)融合的先行者。

“機(jī)械戰(zhàn)士”的相關(guān)技術(shù)不僅能讓受傷的士兵恢復(fù)作戰(zhàn)能力，還能通過一系列“修改和合成”，讓機(jī)器與人體結(jié)合在一起，令“機(jī)械戰(zhàn)士”從結(jié)構(gòu)到功能都超越普通士兵。

據(jù)《大眾科學(xué)》報(bào)道，一個(gè)由75名美國科學(xué)家、工程師、律師、倫理學(xué)家和軍事人員組成的團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行了為期一年的研究，對2030年至2050年間可能出現(xiàn)在戰(zhàn)場上的人機(jī)融合技術(shù)進(jìn)行了預(yù)測和評估。日本動(dòng)漫作品《攻殼機(jī)動(dòng)隊(duì)》中那種經(jīng)過機(jī)械化改造的合成戰(zhàn)士，有望成為現(xiàn)實(shí)。

視覺增強(qiáng)

2050年的戰(zhàn)爭將在人口密集的城市中展開，甚至可能爭奪位于地下的特大城市，這給作戰(zhàn)部隊(duì)的目標(biāo)識(shí)別和追蹤帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。作戰(zhàn)部隊(duì)要依靠人工智能來增強(qiáng)視覺，包括識(shí)別目標(biāo)、與友軍人員及軍事設(shè)備共享數(shù)據(jù)等。這時(shí)候，“看”將會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)意義上的范圍，即實(shí)現(xiàn)超出可見光范圍的感知。

出于成本和技術(shù)復(fù)雜性方面的考慮，不可能讓每一名士兵都實(shí)現(xiàn)“視覺增強(qiáng)”。美軍的計(jì)劃是為每支步兵分隊(duì)分配一名“視覺增強(qiáng)單兵”，他就是這支分隊(duì)的“眼睛”，能看見不同波長的光波呈現(xiàn)的圖像，并能更好地在復(fù)雜混亂的環(huán)境中辨別目標(biāo)。

“視覺增強(qiáng)單兵”將為部隊(duì)提供一種“便攜式感知融合能力”。在部隊(duì)通信可能被干擾或阻斷的作戰(zhàn)空間中，快速移動(dòng)的部隊(duì)必須配備“視覺增強(qiáng)單兵”。他能夠獨(dú)立完成數(shù)據(jù)分析和反饋，可以利用多種傳感器獲取情報(bào)。

“視覺增強(qiáng)單兵”的超強(qiáng)觀察能力，通過兩種方式來實(shí)現(xiàn)。第一種是基于人類的眼部組織，加強(qiáng)視網(wǎng)膜的功能。視網(wǎng)膜增強(qiáng)技術(shù)有望在2030年發(fā)展成熟并投入應(yīng)用。第二種是完全替換眼睛，即給士兵換裝電子眼，通過它把數(shù)據(jù)傳遞到大腦的視神經(jīng)系統(tǒng)。該技術(shù)預(yù)計(jì)在2050年發(fā)展成熟，可以識(shí)別所有光譜數(shù)據(jù)，包括肉眼看不見的光波。

《大眾科學(xué)》指出，即使到了2050年，恐怕也沒有士兵自愿切除眼部的健康組織，換裝電子眼。因此，一些視力有損傷的人可能成為首批加裝電子眼的“視覺增強(qiáng)單兵”。

聽覺保護(hù)和增強(qiáng)

通過手術(shù)改進(jìn)或替換士兵的耳骨和耳蝸，可以增強(qiáng)其聽覺，感知更大的聽力范圍，同時(shí)防止高強(qiáng)度噪聲對他的傷害。隨著基于人工智能算法的無源傳感器及回聲定位技術(shù)的發(fā)展，加裝電子耳的士兵聽覺范圍有望涵蓋次聲波和超聲波，同時(shí)能夠抵御巨大噪聲的侵?jǐn)_。

按照現(xiàn)有的技術(shù)，士兵必須接受有創(chuàng)性耳部手術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)上述功能，而且手術(shù)對耳部構(gòu)造的改變是不可逆的。所以，擁有正常聽力的人不太可能接受這種手術(shù)。與“視覺增強(qiáng)單兵”一樣，首批“聽覺增強(qiáng)單兵”將由患有聽力損傷的人擔(dān)當(dāng)。到2050年，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)微創(chuàng)電極植入技術(shù)有望發(fā)展成熟，屆時(shí)將有更多士兵接受手術(shù)，成為“聽覺增強(qiáng)單兵”。

“聽覺增強(qiáng)單兵”不懼怕高強(qiáng)度的戰(zhàn)場噪聲，還能感知更大范圍的聲波，從而實(shí)現(xiàn)極強(qiáng)的綜合通信能力。每支部隊(duì)配備少量“聽覺增強(qiáng)單兵”，就能夠探測到戰(zhàn)場環(huán)境中的各種聲音信息，并將相關(guān)信息傳遞給部隊(duì)中的所有人。

肌肉控制和修復(fù)

軍隊(duì)要執(zhí)行的任務(wù)越來越具有挑戰(zhàn)性，時(shí)刻挑戰(zhàn)士兵的體能極限。肌肉損傷已成為許多國家的士兵喪失戰(zhàn)斗力的一個(gè)重要原因。為此，許多國家的部隊(duì)都在開發(fā)單兵輔助作戰(zhàn)系統(tǒng)。其中最具發(fā)展前景的是光控緊身作戰(zhàn)服，它的一個(gè)重要作用是利用人工智能算法增強(qiáng)士兵的肌肉功能。

光控緊身作戰(zhàn)服主要有三大功能：一是通過皮下傳感器網(wǎng)絡(luò)，用光脈沖傳遞刺激信號(hào)，加強(qiáng)對人體肌肉的控制;二是實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)人員與外部系統(tǒng)的連接，控制他們的身體做出沒有接受過訓(xùn)練或不熟悉的復(fù)雜動(dòng)作;三是通過光脈沖迅速修復(fù)受損的肌肉。

光控緊身作戰(zhàn)服的內(nèi)置系統(tǒng)名為“植入式數(shù)字傳感和刺激系統(tǒng)”，它能夠與外部傳感器（為士兵設(shè)計(jì)的可穿戴設(shè)備）相結(jié)合。將小型光學(xué)傳感器植入士兵身體各個(gè)部位的皮膚下，所有傳感器都連接到中央計(jì)算控制器。光控緊身作戰(zhàn)服可以很好地感知人體的狀態(tài)，并讓士兵的動(dòng)作更穩(wěn)定、更靈活，還能優(yōu)化人體在作戰(zhàn)環(huán)境中的能量消耗。

英國《新科學(xué)家》雜志描述了光控緊身作戰(zhàn)服的原理：士兵的肌肉和神經(jīng)束有序地與微型傳感器連接，最終連接到中央控制器。該控制器會(huì)刺激士兵的淋巴結(jié)，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的肌肉。光脈沖信號(hào)按照編制好的程序發(fā)出，可以令士兵的身體做出一整套流暢的肌肉反應(yīng)。這種植入式傳感、計(jì)算和刺激網(wǎng)絡(luò)由人工智能進(jìn)行管理，讓士兵在戰(zhàn)場上可以自如地避開危險(xiǎn)，降低傷亡率，同時(shí)增強(qiáng)作戰(zhàn)能力。

“腦控?zé)o人機(jī)”

以無人機(jī)為代表的遠(yuǎn)程無人化武器系統(tǒng)，在現(xiàn)代戰(zhàn)場上越來越普及。操作人員可以在較遠(yuǎn)的距離上，在相對安全的情況下，控制無人機(jī)等遠(yuǎn)程武器。無人機(jī)在遠(yuǎn)程偵察和打擊敵方基礎(chǔ)設(shè)施、設(shè)備和人員方面能夠發(fā)揮巨大作用。

在當(dāng)前的技術(shù)條件下，各國軍隊(duì)普遍采用固定式或便攜式工作站來控制無人化武器。由于用戶界面的復(fù)雜性和可傳遞信息的有限性，無人化武器的功能發(fā)揮受到限制。于是，軍事科學(xué)家開始了大膽的嘗試——讓人腦直接操控遠(yuǎn)程無人化武器。這就是“腦—機(jī)接口”（BCI）的軍事化應(yīng)用。在士兵的大腦中植入電極，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器系統(tǒng)和士兵之間的快速信息交互。士兵可以通過意識(shí)迅速有效地控制無人機(jī)和其他遠(yuǎn)程作戰(zhàn)系統(tǒng)。

據(jù)美國《連線》雜志報(bào)道，到2050年，科學(xué)家將在機(jī)械神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和神經(jīng)植入技術(shù)方面取得重大進(jìn)展。這些技術(shù)能夠運(yùn)用于軍隊(duì)中的武器系統(tǒng)操作和網(wǎng)絡(luò)通信。屆時(shí)，士兵與機(jī)器之間可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效的遠(yuǎn)程通信，“腦控?zé)o人機(jī)”將在軍隊(duì)中大批量服役。

編輯：姚志剛 winter-yao@163.com