智能汽車(chē)競(jìng)賽在陸上無(wú)人作戰(zhàn)人才培養(yǎng)中的作用

郭友松

陸軍裝甲兵學(xué)院

本文論述智能汽車(chē)競(jìng)賽在提高軍校學(xué)員素質(zhì)、工程實(shí)踐和動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)員興趣和創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)員團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神等方面的重要意義，并結(jié)合未來(lái)陸上無(wú)人作戰(zhàn)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，總結(jié)智能汽車(chē)競(jìng)賽發(fā)揮的作用。

隨著信息、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，以及各種無(wú)人裝備的出現(xiàn)，在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上，敵我雙方交戰(zhàn)將不再只是人類(lèi)與人類(lèi)之間的較量，還將不可避免地出現(xiàn)人與機(jī)器的較量、機(jī)器與機(jī)器之間的較量。

無(wú)人作戰(zhàn)系統(tǒng)由無(wú)人機(jī)、無(wú)人地面車(chē)輛、無(wú)人水面艦船、無(wú)人潛航器和機(jī)器人等各類(lèi)無(wú)人平臺(tái)組成，具有持續(xù)行動(dòng)能力強(qiáng)、成本低、隱蔽性和隱身性好等特點(diǎn)。在戰(zhàn)場(chǎng)上，無(wú)人平臺(tái)可以協(xié)助作戰(zhàn)人員執(zhí)行偵察、運(yùn)輸、火力支援、甚至對(duì)敵攻擊等軍事任務(wù)。

無(wú)人作戰(zhàn)系統(tǒng)集成了導(dǎo)航定位、自動(dòng)控制、通信與數(shù)據(jù)鏈、能源與動(dòng)力、任務(wù)載荷等多種先進(jìn)技術(shù)，它對(duì)人員的專(zhuān)業(yè)能力、技術(shù)水平、心理承受能力等方面要求較高，軍方須重視無(wú)人作戰(zhàn)系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)人才隊(duì)伍建設(shè)。

無(wú)人作戰(zhàn)并不代表不須要指揮員和戰(zhàn)斗員，幾乎所有無(wú)人裝備的作戰(zhàn)任務(wù)都須要人類(lèi)指揮員下達(dá)，無(wú)人平臺(tái)的維修保障也離不開(kāi)人類(lèi)技師。無(wú)人作戰(zhàn)須要綜合能力強(qiáng)的人類(lèi)指揮員指揮士兵和無(wú)人平臺(tái)作戰(zhàn)。人類(lèi)指揮員既要懂傳統(tǒng)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法，也要熟悉新技術(shù)的特點(diǎn)并靈活選用合適的無(wú)人平臺(tái)。

美國(guó)積極發(fā)展無(wú)人地面系統(tǒng)

以美國(guó)為首的世界主要軍事強(qiáng)國(guó)在無(wú)人地面系統(tǒng)領(lǐng)域投入了大量資源，相繼建立專(zhuān)業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)，促進(jìn)相關(guān)技術(shù)成果不斷應(yīng)用于新型裝備，加快了陸軍智能化裝備的發(fā)展步伐。

2007—2013年，美國(guó)國(guó)防部(DoD)已發(fā)布4版《無(wú)人系統(tǒng)綜合路線圖》，對(duì)各類(lèi)天基、空基、?；?、陸基無(wú)人系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃。由此可見(jiàn)，美軍早已意識(shí)到無(wú)人系統(tǒng)在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)中的重要性，并進(jìn)行了周密部署。

我國(guó)陸軍無(wú)人作戰(zhàn)人才培養(yǎng)的要求

對(duì)于轉(zhuǎn)型時(shí)期的陸軍建設(shè)，我軍需要提高思想意識(shí)，充分認(rèn)識(shí)各類(lèi)無(wú)人平臺(tái)對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的影響，提前規(guī)劃，完善標(biāo)準(zhǔn)，不斷創(chuàng)新作戰(zhàn)樣式和戰(zhàn)法。除對(duì)各類(lèi)無(wú)人地面裝備技術(shù)進(jìn)行深入研究和重點(diǎn)攻關(guān)外，還須加強(qiáng)無(wú)人地面作戰(zhàn)系統(tǒng)的人才培養(yǎng)和人才隊(duì)伍建設(shè)。一方面，基于部隊(duì)需要，在平時(shí)練兵過(guò)程中培養(yǎng)一批善于運(yùn)用新技術(shù)和新裝備的一線指揮員和戰(zhàn)斗員；另一方面，在學(xué)員走上崗位前，依托院校教育資源對(duì)學(xué)員進(jìn)行全面培養(yǎng)，讓學(xué)員掌握無(wú)人作戰(zhàn)概念和無(wú)人系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，做到理論聯(lián)系實(shí)際，融會(huì)貫通。當(dāng)學(xué)員走上工作崗位后，可以快速適應(yīng)部隊(duì)環(huán)境，更好地應(yīng)對(duì)未來(lái)作戰(zhàn)，快速掌握新型信息化和智能化無(wú)人裝備的使用。

圖1 美軍投入大量資源開(kāi)發(fā)智能無(wú)人地面裝備。

軍校在無(wú)人作戰(zhàn)人才培養(yǎng)中的作用

當(dāng)前，我國(guó)軍事院校既擔(dān)負(fù)著軍官的學(xué)歷教育和任職培訓(xùn)的重要使命，也肩負(fù)著士官職業(yè)教育的培養(yǎng)責(zé)任。但是，要想培養(yǎng)出契合部隊(duì)需要的人才，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)部隊(duì)和院校之間的協(xié)同育人機(jī)制建設(shè)，按照習(xí)近平總書(shū)記的強(qiáng)軍思想培養(yǎng)能打勝仗的未來(lái)軍事人才。

在未來(lái)作戰(zhàn)中，指揮與技術(shù)崗位之間的界限日趨淡化，指揮軍官與技術(shù)軍官的知識(shí)結(jié)構(gòu)差距逐步縮小。缺乏工程技術(shù)基礎(chǔ)的指揮軍官和缺乏指揮管理知識(shí)的技術(shù)軍官難以適應(yīng)部隊(duì)建設(shè)和未來(lái)作戰(zhàn)的需要。因此，軍事人才應(yīng)掌握全面知識(shí)，具有集技術(shù)、指揮、管理于一體的綜合能力，才能把握全局和適應(yīng)未來(lái)聯(lián)合作戰(zhàn)的要求。

針對(duì)未來(lái)可能應(yīng)用的各類(lèi)無(wú)人作戰(zhàn)系統(tǒng)，軍事院校在制訂人才培養(yǎng)方案時(shí)，要緊密?chē)@部隊(duì)列裝的典型無(wú)人作戰(zhàn)系統(tǒng)、訓(xùn)練科目、作戰(zhàn)任務(wù)等要素設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，遵循無(wú)人作戰(zhàn)能力生成規(guī)律，優(yōu)化課程體系，強(qiáng)化實(shí)戰(zhàn)牽引和實(shí)踐導(dǎo)向，使學(xué)員畢業(yè)后能夠勝任無(wú)人作戰(zhàn)專(zhuān)業(yè)崗位，提升部隊(duì)無(wú)人作戰(zhàn)裝備運(yùn)用水平和維修保障能力。

智能汽車(chē)競(jìng)賽舉辦的重要意義

全國(guó)大學(xué)生智能汽車(chē)競(jìng)賽也是一項(xiàng)以智能汽車(chē)為研究對(duì)象的創(chuàng)意性科技競(jìng)賽，旨在促進(jìn)高等院校素質(zhì)教育發(fā)展，培養(yǎng)大學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)綜合運(yùn)用能力、基本工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)，倡導(dǎo)理論聯(lián)系實(shí)際、求真務(wù)實(shí)的學(xué)風(fēng)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神。該競(jìng)賽要求學(xué)生組成團(tuán)隊(duì)，協(xié)同工作，利用傳感器和微控制器等技術(shù)，共同完成一個(gè)能識(shí)別道路和障礙物，并能自主行駛的智能汽車(chē)項(xiàng)目。

全國(guó)大學(xué)生智能汽車(chē)競(jìng)賽也是一項(xiàng)全國(guó)性比賽，高校參賽隊(duì)伍眾多。因此，該競(jìng)賽嚴(yán)格限制每所參賽高校的參賽隊(duì)數(shù)量，要求先按照地區(qū)分布劃分賽區(qū)，各賽區(qū)決出名次后，再選拔最好的少量隊(duì)伍參加全國(guó)總決賽。各高校參賽隊(duì)之間的競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，而比賽成績(jī)的判定并不依賴(lài)任何帶有主觀性的評(píng)委打分，完全根據(jù)電子計(jì)時(shí)系統(tǒng)的考核結(jié)果，最高精確到0.01s，保證了比賽成績(jī)的公正性。

競(jìng)賽組委會(huì)在制訂比賽規(guī)則時(shí)，會(huì)根據(jù)參賽隊(duì)所使用傳感器、車(chē)型以及能源獲取方式的不同，劃分出若干比賽組。例如，根據(jù)不同的傳感器，分為攝像頭組和電磁組等比賽組，攝像頭組將利用攝像頭采集道路圖像信息，電磁組利用電感和信號(hào)放大電路采集特定頻率的電磁信號(hào)；根據(jù)不同的車(chē)型，分為四輪組、三輪組、兩輪直立組等比賽組。

來(lái)自全國(guó)多所院校的大學(xué)生參與了這項(xiàng)具有探索性意義的工程實(shí)踐活動(dòng)。該競(jìng)賽的重要意義表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

提高專(zhuān)業(yè)知識(shí)綜合運(yùn)用能力

從準(zhǔn)備到最終制作完能夠參賽的智能車(chē)，參賽團(tuán)隊(duì)大約須要半年左右的時(shí)間。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與技術(shù)原理等方面，制作好的車(chē)模與真實(shí)的無(wú)人車(chē)極為相似，或者說(shuō)“麻雀雖小、五臟俱全”。車(chē)模的設(shè)計(jì)和制作涉及自動(dòng)控制、模式識(shí)別、傳感器、電子、電氣、計(jì)算機(jī)、通信、機(jī)械和汽車(chē)等多個(gè)學(xué)科專(zhuān)業(yè)。通過(guò)參與這項(xiàng)實(shí)踐性競(jìng)賽，學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)和鞏固大量理論知識(shí)。這些知識(shí)與目前一些高校工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的課程密切相關(guān)，例如，電路分析技術(shù)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制原理、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、C語(yǔ)言編程、人工智能等理論課。

提升基本工程實(shí)踐能力和培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)

通過(guò)競(jìng)賽，學(xué)生能體驗(yàn)一個(gè)工程項(xiàng)目從圖紙?jiān)O(shè)計(jì)到實(shí)物制作完成，再參與競(jìng)爭(zhēng)的全過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生利用工程化思維解決問(wèn)題，將理論知識(shí)應(yīng)用于工程實(shí)踐，檢驗(yàn)理論的正確性，并能在工程方法和實(shí)踐應(yīng)用上有所創(chuàng)新。

圖2 全國(guó)大學(xué)生智能汽車(chē)競(jìng)賽現(xiàn)場(chǎng)。

圖3 學(xué)生制作的參賽車(chē)模。

圖4 學(xué)生在比賽現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試賽車(chē)。

圖5 來(lái)自多所高校的參賽隊(duì)在進(jìn)行賽前調(diào)試。

圖6 各高校參賽隊(duì)的賽車(chē)。

通常，學(xué)生在課堂上以理論學(xué)習(xí)為主，輔以有限的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)，而實(shí)踐課僅針對(duì)具體的知識(shí)模塊，學(xué)生難以將各學(xué)科知識(shí)融會(huì)貫通，形成系統(tǒng)性知識(shí)。當(dāng)學(xué)生完成目標(biāo)課程學(xué)習(xí)后，較難將理論知識(shí)快速應(yīng)用到實(shí)際工作中。通過(guò)參與競(jìng)賽，學(xué)生可以深刻體會(huì)理論知識(shí)在實(shí)踐工作中的應(yīng)用，例如電子元器件選擇、電路設(shè)計(jì)與調(diào)試、傳感器安裝、數(shù)據(jù)采集程序編寫(xiě)等一系列實(shí)踐工作。學(xué)生一邊學(xué)習(xí)，一邊親自動(dòng)手參與實(shí)物制作，鍛煉了查找問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，也鍛煉了動(dòng)手能力。對(duì)參賽學(xué)生而言，該競(jìng)賽具有很高的挑戰(zhàn)性、實(shí)踐性與趣味性，不僅能激發(fā)學(xué)生的探索精神，鍛煉實(shí)際問(wèn)題解決能力，同時(shí)在解決問(wèn)題的過(guò)程中，學(xué)生獲得了成就感，實(shí)現(xiàn)了個(gè)人價(jià)值。

參賽隊(duì)若想獲得名次和證書(shū)，其設(shè)計(jì)制作的車(chē)模在完成基本循跡避障等任務(wù)基礎(chǔ)上，還應(yīng)追求盡可能快的行駛速度。速度追求是一個(gè)無(wú)止境的過(guò)程，第一名和第二名可能只有零點(diǎn)零幾秒的差距，能否在高手林立的賽場(chǎng)上取得最佳成績(jī)，考驗(yàn)著各參賽隊(duì)的真實(shí)實(shí)力。在比賽過(guò)程中，參賽隊(duì)除擁有基本工程實(shí)踐能力，熟悉基本算法和策略，還要具備一定的創(chuàng)新意識(shí)，不斷優(yōu)化程序代碼，調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)，從每個(gè)細(xì)節(jié)提高車(chē)模的行駛速度，否則很難獲得好名次。

培養(yǎng)求真務(wù)實(shí)的學(xué)風(fēng)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神

統(tǒng)一規(guī)范的競(jìng)賽規(guī)則和客觀公正的成績(jī)?cè)u(píng)定保證了整個(gè)比賽結(jié)果的公平公正性。相比于其他同類(lèi)型大學(xué)生競(jìng)賽，該競(jìng)賽的獲獎(jiǎng)難度更大，證書(shū)含金量更高。而長(zhǎng)達(dá)半年的準(zhǔn)備時(shí)間，參賽團(tuán)隊(duì)只有扎扎實(shí)實(shí)地工作，才能換來(lái)優(yōu)秀的成績(jī)，每名團(tuán)隊(duì)成員既要發(fā)揮主觀能動(dòng)性，踏踏實(shí)實(shí)地貢獻(xiàn)自己的一份力量，又要善于溝通，發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，與其他成員默契配合，才可能在強(qiáng)手如林的賽場(chǎng)上摘得桂冠。

培養(yǎng)無(wú)人地面平臺(tái)的研究興趣和參與感

陸上無(wú)人平臺(tái)技術(shù)涉及機(jī)械、電子、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、人工智能、腦科學(xué)、傳感器、通信網(wǎng)絡(luò)等多種學(xué)科專(zhuān)業(yè)。參賽車(chē)輛模型屬于一種微型無(wú)人地面平臺(tái)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理和技術(shù)原理與無(wú)人地面平臺(tái)相同。智能汽車(chē)競(jìng)賽要求參賽者親手設(shè)計(jì)和制作可自主行駛的車(chē)輛模型并完成比賽。因此，學(xué)生須要掌握無(wú)人地面車(chē)的技術(shù)、組成和設(shè)計(jì)原理，編寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序并完成軟硬件調(diào)試，體會(huì)無(wú)人系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和局限性，了解無(wú)人平臺(tái)的用途，實(shí)際上是親自完成了一個(gè)完整無(wú)人車(chē)模的開(kāi)發(fā)。

總結(jié)

在整個(gè)參賽過(guò)程中，學(xué)生獲得了專(zhuān)業(yè)知識(shí)綜合運(yùn)用、工程實(shí)踐、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題等多方面能力。這是未來(lái)陸上無(wú)人作戰(zhàn)人才應(yīng)具備的能力和素質(zhì)。同時(shí)，學(xué)生獲得了大量經(jīng)驗(yàn)，為今后走上工作崗位，更快速地熟悉各類(lèi)無(wú)人系統(tǒng)，盡快適應(yīng)未來(lái)信息化、智能化戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

隨著現(xiàn)代軍事科技的迅猛發(fā)展和新政治格局下的高水平對(duì)抗，裝甲裝備發(fā)展面臨著前所未有的高威脅、難生存等危機(jī)。未來(lái)，陸基裝備將向信息化、智能化、無(wú)人化方向發(fā)展，無(wú)人地面系統(tǒng)無(wú)疑是重要作戰(zhàn)裝備。無(wú)人作戰(zhàn)行動(dòng)，不僅面臨各類(lèi)戰(zhàn)場(chǎng)威脅，還可能面臨無(wú)人作戰(zhàn)人才儲(chǔ)備的難題。作戰(zhàn)人員能否熟練地使用各種裝備，能否在運(yùn)用中提出合理科學(xué)的改進(jìn)和升級(jí)建議，將直接關(guān)系到高端無(wú)人作戰(zhàn)裝備能否在戰(zhàn)場(chǎng)上發(fā)揮作用，并完成作戰(zhàn)使命。軍事院校在未來(lái)無(wú)人作戰(zhàn)人才培養(yǎng)體系中發(fā)揮著不可替代的作用。隨著新形勢(shì)的發(fā)展，人才培養(yǎng)方案也須要不斷優(yōu)化和改進(jìn)。因此，在很多方面，智能汽車(chē)競(jìng)賽有助于未來(lái)陸上無(wú)人作戰(zhàn)人才的培養(yǎng)，值得向軍事院校推廣。