人工智能對(duì)導(dǎo)彈武器裝備發(fā)展及未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)影響

文 謙，張為華，武澤平，楊希祥，王鵬宇

(國(guó)防科技大學(xué)空天科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)沙 410073)

0 引言

人工智能技術(shù)已經(jīng)成為21世紀(jì)發(fā)展熱點(diǎn)，人工智能武器的出現(xiàn)將改變戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)。許多尖端科技的應(yīng)用，最早是從軍事領(lǐng)域開始的。當(dāng)新興科技大幅度提升軍事作戰(zhàn)能力時(shí)，便會(huì)促成新軍事變革的發(fā)生。甚至有人預(yù)言，人工智能將引領(lǐng)繼火藥和核武器之后軍事技術(shù)領(lǐng)域的第三次革命[1]。近年來(lái)，軍事人工智能化也在航空、航天、兵器、船舶方向有了新的運(yùn)用，國(guó)防科技領(lǐng)域迎來(lái)了前所未有的變革和巨大挑戰(zhàn)。

人工智能是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動(dòng)力量。歐洲宇航防務(wù)集團(tuán)曾提出，如果出現(xiàn)一種武器可以在前期偵察探測(cè)，中期跟蹤尋的，最后攔截并成功摧毀目標(biāo)，整個(gè)過(guò)程中的制導(dǎo)和作戰(zhàn)完全實(shí)現(xiàn)自主化，那便可以在與指揮端失聯(lián)的情況下繼續(xù)自主完成攻擊，大大提高作戰(zhàn)能力。

首先結(jié)合國(guó)外現(xiàn)役人工智能武器，從多角度介紹了人工智能的概念，簡(jiǎn)單梳理了人工智能的發(fā)展歷程。然后對(duì)人工智能技術(shù)在導(dǎo)彈上的應(yīng)用進(jìn)行了分析，提出智能化導(dǎo)彈構(gòu)想。接著進(jìn)一步分析了人工智能武器的雙面性，智能化戰(zhàn)爭(zhēng)的形態(tài)。最后提出結(jié)論。

1 人工智能技術(shù)概述

1.1 人工智能的概念

人工智能是研究和開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門技術(shù)科學(xué)。是計(jì)算機(jī)學(xué)科的一個(gè)分支，以多種學(xué)科為基礎(chǔ)，其中包含了哲學(xué)、數(shù)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、心理學(xué)、計(jì)算機(jī)工程、控制論、語(yǔ)言學(xué)等[2]。

人工智能分為3種形態(tài)，弱人工智能，強(qiáng)人工智能和超人工智能[3]。弱人工智能為了完成某項(xiàng)任務(wù)而存在，只能用于處理較為單一的問題，“AlphaGo”就是此類的典型代表。強(qiáng)人工智能屬于人類級(jí)別的人工智能，能夠獨(dú)立推理和解決問題。超人工智能是超過(guò)人類的智能，其智力水平在包括科學(xué)創(chuàng)新、通識(shí)和社交幾乎所有領(lǐng)域內(nèi)均領(lǐng)先于最聰明的人類大腦。

目前世界范圍內(nèi)的人工智能水平都還處于弱人工智能階段。美軍計(jì)劃在2025年前初步搭建起智能化軍隊(duì)框架，總體達(dá)到弱人工智能水平；2035年前基本建成智能化作戰(zhàn)體系，總體實(shí)現(xiàn)強(qiáng)人工智能的目標(biāo)；2050年前不斷完善智能化作戰(zhàn)體系，總體水平進(jìn)入強(qiáng)人工智能階段[4]。

從智能化水平看，人工智能大體可分為運(yùn)算智能、感知智能和認(rèn)知智能3個(gè)層次[5]。運(yùn)算智能涉及快速計(jì)算和記憶存儲(chǔ)能力；感知智能涉及機(jī)器的視覺、聽覺、觸覺等感知能力；而認(rèn)知智能指的是機(jī)器應(yīng)當(dāng)具備獨(dú)立思考和解決問題的能力。

美國(guó)的MQ-1“捕食者”偵察機(jī)的智能化水平就是處于運(yùn)算智能層次，需要由人類遠(yuǎn)程操作和控制。而以色列的“哈比”自殺式無(wú)人機(jī)已經(jīng)處于感知智能層次，可以實(shí)現(xiàn)自主搜尋目標(biāo)并攻擊，目標(biāo)丟失后還能繼續(xù)搜尋目標(biāo)并重新設(shè)定攻擊目標(biāo)。致命性自主武器系統(tǒng)處于認(rèn)知智能層次，該系統(tǒng)可以不需要人類干預(yù)，從偵察、制定方案、跟蹤、攔截到打擊目標(biāo)實(shí)現(xiàn)全自主化[6]，但從戰(zhàn)爭(zhēng)倫理、國(guó)際人道法、全球安全等方面來(lái)看，國(guó)際上對(duì)于該系統(tǒng)是否能被研發(fā)并應(yīng)用于戰(zhàn)爭(zhēng)領(lǐng)域仍具有巨大爭(zhēng)議。

1.2 人工智能的發(fā)展歷程

20世紀(jì)40年代初至50年代中期是人工智能的孕育期，Warren McCulloch和Walter Pitts提出了人工神經(jīng)元模型，Donald Hebb制定了用于修改神經(jīng)元之間連接強(qiáng)度的更新規(guī)則。Marvin Minsky和Dean Edmonds建造了第一臺(tái)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)。Alan Turing提出了圖靈測(cè)試、機(jī)器學(xué)習(xí)、遺傳算法和強(qiáng)化學(xué)習(xí)[3]。

20世紀(jì)60年代，用于下棋、定理證明和簡(jiǎn)單的人工智能專家系統(tǒng)研究的人工智能技術(shù)快速發(fā)展。20世紀(jì)70年代，人工智能技術(shù)在人工智能專家系統(tǒng)方面的研究逐漸深入并進(jìn)入了應(yīng)用開發(fā)階段。20世紀(jì)80年代，人工智能成為產(chǎn)業(yè)，化學(xué)、法律、軍事等多個(gè)領(lǐng)域的專家系統(tǒng)被成功研發(fā)并且投入使用。20世紀(jì)90年代，國(guó)際象棋世界冠軍Garry Kasparov以1勝2負(fù)3平的戰(zhàn)績(jī)輸給IBM公司開發(fā)的超級(jí)電腦 “深藍(lán)”，機(jī)器的勝利標(biāo)志著人工智能的新時(shí)代[7]。

21世紀(jì)初，人工智能的發(fā)展正式迎來(lái)第三波浪潮，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí)為中心的算法取得突破，大數(shù)據(jù)技術(shù)也飛速發(fā)展。2016年由谷歌公司研發(fā)的以“深度學(xué)習(xí)”為技術(shù)基礎(chǔ)的圍棋機(jī)器人“AlphaGo”戰(zhàn)勝以柯潔為代表的多位世界頂級(jí)圍棋高手，登頂世界圍棋巔峰。面向新一代人工智能發(fā)展，我國(guó)也應(yīng)做足充分準(zhǔn)備，部署構(gòu)筑人工智能發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢(shì)，加快建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和世界科技強(qiáng)國(guó)。

1.3 人工智能技術(shù)的分支

人工智能技術(shù)有4大分支:模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘和智能算法[8]。模式識(shí)別是指對(duì)表征事物或者現(xiàn)象的各種形式信息進(jìn)行處理分析，以及對(duì)事物或現(xiàn)象進(jìn)行描述分析分類解釋的過(guò)程。機(jī)器學(xué)習(xí)是研究計(jì)算機(jī)怎樣模擬或?qū)崿F(xiàn)人類的學(xué)習(xí)行為來(lái)獲取新的知識(shí)或技能，同時(shí)重新組織已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)，不斷完善自身的性能，或者達(dá)到操作者的特定要求。數(shù)據(jù)挖掘是對(duì)于在知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)進(jìn)行發(fā)現(xiàn)，通過(guò)算法搜索挖掘出有用的信息。智能算法是用來(lái)解決某類問題的一些特定模式算法。

2 人工智能技術(shù)與導(dǎo)彈

人工智能武器裝備是指運(yùn)用了人工智能技術(shù)后，具有更高自主性和目標(biāo)識(shí)別能力，具有更加智能化形態(tài)的武器裝備[9]。能夠自主地完成從目標(biāo)搜索到殺傷全過(guò)程，是人工智能武器的理想狀態(tài)。

導(dǎo)彈是一種具有巨大威脅力的武器，具有速度快、作用距離遠(yuǎn)、殺傷力大等特點(diǎn)，無(wú)論用于攻擊或防御都十分具有威懾力[10]。導(dǎo)彈的問世改變了現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的作戰(zhàn)形式。在中東戰(zhàn)爭(zhēng)、馬島戰(zhàn)爭(zhēng)、兩伊戰(zhàn)爭(zhēng)、印巴戰(zhàn)爭(zhēng)、海灣戰(zhàn)爭(zhēng)等局部戰(zhàn)爭(zhēng)中[11]，反艦導(dǎo)彈和巡航導(dǎo)彈都取得了令人矚目的成績(jī)。人工智能導(dǎo)彈是人工智能武器裝備中的一種，智能化導(dǎo)彈技術(shù)能夠充分體現(xiàn)出人工智能技術(shù)深度地應(yīng)用于武器裝備上。

2.1 智能導(dǎo)彈發(fā)展現(xiàn)狀

到目前為止，國(guó)內(nèi)外均未出現(xiàn)過(guò)真正意義上完全智能化的導(dǎo)彈，所使用的大多數(shù)導(dǎo)彈不具有完全自主攻擊的能力，只是在某一方面體現(xiàn)出簡(jiǎn)單的智能化特點(diǎn)。

目前國(guó)外新服役的兩款可被稱為智能導(dǎo)彈的是NSM反艦導(dǎo)彈和LRASM遠(yuǎn)程反艦導(dǎo)彈。上一款被認(rèn)為是最具智能化導(dǎo)彈，是美國(guó)的BGM-109巡航導(dǎo)彈。

BGM-109巡航導(dǎo)彈配備了智能化巡航導(dǎo)彈實(shí)時(shí)再瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，搭載了裝備數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)和先進(jìn)任務(wù)分發(fā)系統(tǒng)。在飛行過(guò)程中，能實(shí)現(xiàn)重新選擇目標(biāo)并且再瞄準(zhǔn)，還能再編程進(jìn)行攻擊。具有自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別和自主規(guī)劃飛行路線的能力[12]。

由挪威康夫斯堡公司研發(fā)，具有“全球唯一第五代反艦導(dǎo)彈”之稱的NSM導(dǎo)彈，可以使用自動(dòng)任務(wù)規(guī)劃來(lái)進(jìn)行路線選擇，搭載了能夠在飛行中由地面操控人員強(qiáng)制控制的雙通道數(shù)據(jù)鏈。2018年6月，美軍宣布NSM隱身反艦導(dǎo)彈將列裝FFGX新型護(hù)衛(wèi)艦和LCS瀕海戰(zhàn)斗艦。

洛克希德·馬丁公司研發(fā)的LRASM導(dǎo)彈，被美國(guó)海軍稱為“人工智能”導(dǎo)彈。其在自主感知威脅、自主在線航跡規(guī)劃、多彈協(xié)同、目標(biāo)價(jià)值等級(jí)劃分、目標(biāo)識(shí)別等方面的智能化水平極高[13]，2018年已經(jīng)裝備到美國(guó)空軍第28轟炸機(jī)聯(lián)隊(duì)。

對(duì)比以上3種導(dǎo)彈典型技術(shù)能力，得到表1。

表1 3種智能導(dǎo)彈典型技術(shù)能力對(duì)比[13]

如表1所示，以上3種導(dǎo)彈均能進(jìn)行主動(dòng)目標(biāo)識(shí)別和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)調(diào)整，但在自主威脅規(guī)避和目標(biāo)價(jià)值判斷方面仍有發(fā)展空間。

2.2 智能導(dǎo)彈關(guān)鍵技術(shù)

1)智能彈體結(jié)構(gòu)技術(shù)：在不同環(huán)境條件下，或者進(jìn)攻不同目標(biāo)時(shí)，需要控制導(dǎo)彈的外形變化來(lái)改變其動(dòng)態(tài)氣動(dòng)特性，如自動(dòng)控制彈翼伸縮、彈體變形。

2)智能殺傷系統(tǒng)技術(shù)：對(duì)于不同類型的目標(biāo)，能根據(jù)環(huán)境條件和與目標(biāo)的遭遇條件，自動(dòng)調(diào)整導(dǎo)彈引信的啟動(dòng)點(diǎn)位置、工作方式和起爆方式，改變導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部的殺傷方式，對(duì)目標(biāo)形成最大的攻擊效果。

3)智能動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)：在目標(biāo)進(jìn)行機(jī)動(dòng)、突防和規(guī)避時(shí)，導(dǎo)彈的動(dòng)力系統(tǒng)具有對(duì)應(yīng)的適應(yīng)能力，根據(jù)導(dǎo)彈爬升、巡航、突防、大機(jī)動(dòng)等不同的作戰(zhàn)任務(wù)，能夠憑借瞬時(shí)推力矢量大幅度變化來(lái)及時(shí)應(yīng)變，提高導(dǎo)彈綜合控制能力[15]。

4)智能制導(dǎo)控制系統(tǒng)技術(shù)：不僅要保證飛行穩(wěn)定性，還要具有對(duì)多種戰(zhàn)場(chǎng)飛行環(huán)境的適應(yīng)性和魯棒性，并能在惡劣環(huán)境下實(shí)現(xiàn)智能再規(guī)劃、智能規(guī)避、跟蹤目標(biāo)等。

5)智能指揮控制、通信情報(bào)和偵察系統(tǒng)技術(shù)：包括智能化信息獲取技術(shù)的描述，可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈編隊(duì)作戰(zhàn)、協(xié)調(diào)作戰(zhàn)、目標(biāo)智能分配等。

6)智能突防和抗干擾技術(shù)：對(duì)環(huán)境有智能感知的能力，可以在受到干擾和威脅時(shí)進(jìn)行快速的分析、評(píng)估和決策，對(duì)敵方識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行欺騙，使其無(wú)法獲得己方真實(shí)信息，并且識(shí)別敵方干擾，實(shí)施精確打擊。

7)導(dǎo)彈智能化基礎(chǔ)技術(shù)：包括模糊邏輯理論和應(yīng)用技術(shù)、仿生技術(shù)、智能信息處理技術(shù)等。

出血和輸血情況 觀察組術(shù)中出血量為 （334．1±224．4） mL， 對(duì)照組為 （291．5 ± 125．5） mL， 組間無(wú)顯著差異 （P＞0．05）。觀察組術(shù)后出血量為（188．5 ± 21．2） mL， 高于對(duì)照組 [（135．4 ± 21．9）mL，P＜0．05]。觀察組和對(duì)照組手術(shù)時(shí)間分別為（200．1 ± 28．8） min 和 （199．8 ± 26．9） min， 組間無(wú)顯著差異 （P＞0．05）。兩組患者術(shù)中、術(shù)后均未達(dá)到輸血標(biāo)準(zhǔn)，未予輸血治療。

8)自維護(hù)系統(tǒng)技術(shù)：導(dǎo)彈在飛行階段或者作戰(zhàn)過(guò)程中發(fā)生故障或出現(xiàn)損傷時(shí)，具備對(duì)自身進(jìn)行診斷、檢測(cè)、分析、定位的能力，制定維護(hù)方案，實(shí)現(xiàn)自修復(fù)，并且仍能繼續(xù)完成作戰(zhàn)任務(wù)。

2.3 智能化導(dǎo)彈發(fā)展構(gòu)想

在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)中所使用的導(dǎo)彈將會(huì)實(shí)現(xiàn)完全的智能化。從探測(cè)、跟蹤、尋的、攔截到成功摧毀目標(biāo)，整個(gè)過(guò)程中的制導(dǎo)和作戰(zhàn)都將完全自主實(shí)現(xiàn)。

實(shí)時(shí)獲取戰(zhàn)場(chǎng)信息，并將有用信息從海量信息數(shù)據(jù)中分析提取出來(lái)，同時(shí)對(duì)當(dāng)前態(tài)勢(shì)進(jìn)行提前化的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，在縝密分析和判斷后做出決策并且執(zhí)行。

不再依賴衛(wèi)星導(dǎo)航，在無(wú)衛(wèi)星定位導(dǎo)航服務(wù)條件下，仍能通過(guò)其他信息輔助導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行導(dǎo)航，完成作戰(zhàn)任務(wù)。量子導(dǎo)航技術(shù)若在近年內(nèi)可以得到迅速發(fā)展，由于其依靠光波進(jìn)行傳輸，同時(shí)具有保密性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、隱秘性好的特點(diǎn)，將其運(yùn)用于智能化導(dǎo)彈的導(dǎo)航系統(tǒng)中將是很好的選擇。

具有超強(qiáng)模式識(shí)別能力，可以實(shí)現(xiàn)高精度的威脅識(shí)別、障礙物識(shí)別、目標(biāo)識(shí)別、敵我識(shí)別。

有一定的聯(lián)合作戰(zhàn)能力，從單體作戰(zhàn)轉(zhuǎn)向群體作戰(zhàn)，從協(xié)調(diào)作戰(zhàn)轉(zhuǎn)向協(xié)同作戰(zhàn)，從小規(guī)模戰(zhàn)術(shù)層面轉(zhuǎn)向大規(guī)模戰(zhàn)略層面。多彈與無(wú)人平臺(tái)之間協(xié)同作戰(zhàn)[16]，最終實(shí)現(xiàn)群體協(xié)同作戰(zhàn)完全具有自主能力。群體中的每一個(gè)組成部分既能單獨(dú)執(zhí)行任務(wù)，又能組成編隊(duì)集體執(zhí)行任務(wù)。類似于“蜂群”、“鳥群”、“魚群”的集群導(dǎo)彈將會(huì)是未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)的中堅(jiān)力量。

3 人工智能武器與智能化戰(zhàn)爭(zhēng)

3.1 人工智能武器的雙面性

人工智能武器的誕生可能改變當(dāng)今戰(zhàn)場(chǎng)的形態(tài)，從“有人化”漸漸趨近于“無(wú)人化”，這既帶來(lái)收益，同時(shí)也帶來(lái)了風(fēng)險(xiǎn)。

人工智能武器優(yōu)點(diǎn)眾多。具有人的智能卻不會(huì)疲憊，是人工智能武器的一大優(yōu)點(diǎn)，只要為其提供充足的動(dòng)力，就能一直工作下去。還能在人類無(wú)法正常工作的環(huán)境中工作，不受人生理極限范圍的影響。例如高原、高溫、高寒、高輻射、高壓、深海等極端環(huán)境。人工智能武器也不會(huì)出現(xiàn)由于人為因素所導(dǎo)致的差錯(cuò)，可以不受感情因素的影響準(zhǔn)確完成任務(wù)。同時(shí)其效率較高，美軍在使用人工智能武器之后，原來(lái)需要12 h處理的作戰(zhàn)任務(wù)，現(xiàn)在只需要1 h就能完成[17]。最不可忽略的一點(diǎn)是，可以最大限度的保護(hù)我方作戰(zhàn)人員的生命安全，減少人員犧牲。

人工智能武器帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)也不容忽視。由于人工智能武器易被入侵和干擾，因此會(huì)存在如錯(cuò)誤打擊目標(biāo)等誤行動(dòng)的不確定性。同時(shí)，環(huán)境具有多樣性等特點(diǎn)，程序相應(yīng)所做出的反應(yīng)也具有隨機(jī)性且無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)判。人工智能武器會(huì)給操作者帶來(lái)一定的游戲感，操作時(shí)像在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)游戲一般，在這種情況下會(huì)增加許多不必要的傷亡。而且由于技術(shù)的可復(fù)制性，一旦被恐怖集團(tuán)掌握，會(huì)使國(guó)際反恐局勢(shì)更加嚴(yán)峻。

3.2 智能化戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)

未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)是一種高級(jí)形態(tài)的戰(zhàn)爭(zhēng)，其作戰(zhàn)概念和武器裝備技術(shù)都將向智能化邁進(jìn)?！爸浦菣?quán)”是未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的核心要素，掌握了智能化優(yōu)勢(shì)的一方，就把戰(zhàn)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)握在了自己手中。

未來(lái)智能化戰(zhàn)爭(zhēng)具有4個(gè)特點(diǎn)[18]：

1)機(jī)器成為主要作戰(zhàn)武器，無(wú)人作戰(zhàn)裝備將成為戰(zhàn)場(chǎng)中堅(jiān)力量。機(jī)器逐漸走向前端戰(zhàn)場(chǎng)，人在后方進(jìn)行全局布控和指揮決策。

2)算法成為致勝優(yōu)勢(shì)，更高自主性的無(wú)人系統(tǒng)通過(guò)算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。能夠提高對(duì)信息進(jìn)行處理、感知和決策的可靠度及運(yùn)算速度，從而獲得戰(zhàn)爭(zhēng)主動(dòng)權(quán)。

3)互聯(lián)互通成為關(guān)鍵，在復(fù)雜環(huán)境下也能實(shí)現(xiàn)高速、高容量、可靠、低延時(shí)的信息傳遞。

4)信息系統(tǒng)、指揮控制、作戰(zhàn)平臺(tái)的全面智能化，完全形成智能化作戰(zhàn)體系。

未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)必定是智能化戰(zhàn)爭(zhēng)，人工智能武器終將成為未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)的殺手锏。

4 結(jié)論

科技進(jìn)步使戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)發(fā)生變革。在智能化戰(zhàn)爭(zhēng)中勝出的一方，將掌握未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)的節(jié)奏，取得話語(yǔ)權(quán)[19]。我軍應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注人工智能領(lǐng)域前沿技術(shù)，大力發(fā)展人工智能武器核心關(guān)鍵技術(shù)，提升智能作戰(zhàn)水平，在指揮控制及作戰(zhàn)武器中提前布局好人工智能技術(shù)。智能導(dǎo)彈是軍事大國(guó)爭(zhēng)先發(fā)展的武器裝備，不僅能應(yīng)用于戰(zhàn)時(shí)作戰(zhàn)，在和平年代也起到一定威懾作用。只有未雨綢繆才能在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)中取得主動(dòng)權(quán)，取得智能化戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利。發(fā)展人工智能武器是必然趨勢(shì)，也是未來(lái)研究及應(yīng)用領(lǐng)域的巨大挑戰(zhàn)。