智能化對未來空中作戰(zhàn)的重塑
——有人無人協(xié)同空中作戰(zhàn)制勝機理

李 飛 王世梅 呂永健 胡 榮

近年來，人工智能技術(shù)不斷突破技術(shù)瓶頸，迎來了從“不能用、不好用”到“可以用”的質(zhì)變，在眾多領(lǐng)域都取得了前所未有的重大成果，如機器翻譯、語音識別、圖像識別等，正在引領(lǐng)新一輪產(chǎn)業(yè)革命。恩格斯曾鮮明指出，“技術(shù)上一旦進步到可以用于軍事目的并且已經(jīng)用于軍事目的，它們便立即幾乎強制性地、且往往是違背指揮官意志地引起作戰(zhàn)方式上的改變甚至變革”。

受戰(zhàn)爭需求和軍事斗爭準備的強力牽引，軍事領(lǐng)域智能化進程步伐加快，態(tài)勢感知、信息處理、指揮控制、輔助決策、無人作戰(zhàn)等發(fā)展如火如荼?？罩凶鲬?zhàn)態(tài)勢復雜、節(jié)奏緊湊、對抗性強，對智能化的需求尤為迫切。通過采用人工智能和群體智能技術(shù)，無人機自主能力、協(xié)同能力可得到極大提升。2020年8月，DARPA曾舉辦“阿爾法狗斗試驗”（Alpha Dogfight）決賽，AI算法在虛擬空戰(zhàn)中以5:0的壓倒性優(yōu)勢擊敗了駕駛虛擬F-16戰(zhàn)斗機的飛行員。當然，我們也要清醒的認識到，在目前弱智能時代，即智能化系統(tǒng)的通用性、自主性還未完全突破，智能系統(tǒng)只能完成某一類特定任務，基于人工智能技術(shù)的無人機及其作戰(zhàn)運用在短時間內(nèi)難以全面取代有人機作戰(zhàn)。

美空軍于2015年啟動“忠誠僚機”項目，可以看作是在無人機高度智能化、具備完全自主空中作戰(zhàn)能力之前，基于現(xiàn)有人工智能和戰(zhàn)場網(wǎng)絡化水平，實施的過渡性質(zhì)、依然需要“人在回路中”的作戰(zhàn)概念。該項目通過有人機與無人機取長補短、高效協(xié)同與有效集成，實現(xiàn)態(tài)勢感知多元，攻擊方式多樣以及“挨刀你來、好處我占”的低死傷效果。目前，該項目已經(jīng)由第一階段“飛行控制的技術(shù)突破”轉(zhuǎn)向第二階段“任務能力生成”。2020年12月，美空軍的F-22、F-35和克拉托斯公司研制的XQ-58A無人機在亞利桑那州的尤馬試驗場進行了飛行試驗。2021年11月，美國克拉托斯公司表示其已完成XQ-58A無人機向美空軍的交付。

智能化有人無人協(xié)同空中作戰(zhàn)概念

空中協(xié)同作戰(zhàn)一般是指一定規(guī)模數(shù)量和功能的多種有人機之間的協(xié)同，而隨著無人機任務能力的提升和規(guī)模化運用，有人機與無人機之間協(xié)同進行空中作戰(zhàn)已經(jīng)成為未來空中作戰(zhàn)的必然趨勢。傳統(tǒng)的有人機與無人機相協(xié)同的空中作戰(zhàn)是按照預定規(guī)劃的協(xié)同，即無人機以配合、支援有人機空中作戰(zhàn)為目的，在地面站的控制下，按照預先規(guī)劃的空域、航線和時間，執(zhí)行預先偵察、箔條撒播、通信中繼、定向電子干擾等戰(zhàn)術(shù)任務。通過資源的充分配置和任務的合理分配實現(xiàn)減少人員投入、降低作戰(zhàn)成本、提高作戰(zhàn)效能的目的。

美空軍XQ-58A、MQ-20等無人機與有人機智能化協(xié)同作戰(zhàn)的核心支撐是美空軍正在開發(fā)的天空博格人（Skyborg）自主核心系統(tǒng)。天空博格人系統(tǒng)將賦予無人機更高的智能化水平和基于人工智能的輔助決策能力，使無人機具備自主化、智能化以及與有人機實施高水平自適應、可重構(gòu)、可擴充的協(xié)同作戰(zhàn)能力。

在2020年的“阿爾法狗斗試驗”中，AI算法戰(zhàn)勝了飛行員

智能時代的有人無人協(xié)同空中作戰(zhàn)，則是在信息化的空戰(zhàn)場環(huán)境下，以高效協(xié)同為主要形式，具有相當智能化水平的無人機與有人機之間進行互補增效，進而實現(xiàn)實時感知戰(zhàn)場態(tài)勢、優(yōu)化配置作戰(zhàn)資源、智能分解作戰(zhàn)任務、高效達成作戰(zhàn)目標、動態(tài)精確評估效果的空中作戰(zhàn)樣式。應該認識到，在無人機智能化水平尚無法支撐完全自主空戰(zhàn)的階段，有人無人協(xié)同空中作戰(zhàn)目前還處在“半自主”階段，即以有人機為主干，無人機為配合，美空軍“忠誠僚機”項目是該階段的典型代表。

從目的上看，智能化有人無人協(xié)同作戰(zhàn)，一方面繼承了當前有人無人協(xié)同作戰(zhàn)“無人”和“協(xié)同”的優(yōu)勢?！盁o人”優(yōu)勢即以低成本無人機替代或掩護高價值有人作戰(zhàn)平臺，降低戰(zhàn)場損失和作戰(zhàn)成本并且能夠消耗對手作戰(zhàn)資源，“協(xié)同”優(yōu)勢即通過合理配置作戰(zhàn)資源和分配作戰(zhàn)任務，增加作戰(zhàn)體系能力冗余和結(jié)構(gòu)彈性，通過提高任務效率提升作戰(zhàn)效能；另一方面則是智能時代空中作戰(zhàn)領(lǐng)域“技術(shù)決定戰(zhàn)術(shù)”規(guī)律的體現(xiàn)，隨著無人機智能化和自主作戰(zhàn)能力的不斷提升，有人機與無人機之間的協(xié)同將逐步弱化有人機的控制地位，進一步提升作戰(zhàn)體系的戰(zhàn)場生存能力和協(xié)同作戰(zhàn)能力，通過群體智能實現(xiàn)空中作戰(zhàn)能力的“躍升”。

隨著智能技術(shù)的不斷突破，有人無人協(xié)同作戰(zhàn)并不會被無人機獨立自主空戰(zhàn)所完全取代，戰(zhàn)爭的根本屬性是政治性，還是要有人的參與和主導。在大規(guī)模、強對抗、瞬息變化的戰(zhàn)場環(huán)境下，面向不同作戰(zhàn)任務生成適用的作戰(zhàn)規(guī)則會受到倫理、道德等因素的制約。在高度智能化時代，有人無人協(xié)同作戰(zhàn)將進入到“去中心化”和“全自主”階段，即有人機與無人機都可以作為戰(zhàn)場空間的關(guān)鍵節(jié)點，作戰(zhàn)流程的“驅(qū)動者”可以在不同平臺之間切換或分配，在全域多維空間實現(xiàn)有人機與無人機的優(yōu)勢互補和分工協(xié)作，進而實現(xiàn)空中作戰(zhàn)體系效能的最優(yōu)。

智能化有人無人協(xié)同空中作戰(zhàn)支撐技術(shù)

智能化有人無人協(xié)同空中作戰(zhàn)的實質(zhì)是在大數(shù)據(jù)、云計算、信息組網(wǎng)、機器學習等智能技術(shù)的支撐下，實現(xiàn)有人機與無人機的動態(tài)協(xié)同，生成空中新質(zhì)作戰(zhàn)力量體系，高效完成協(xié)同偵察感知，協(xié)同指揮控制，協(xié)同火力打擊、壓制和電磁干擾協(xié)同制空作戰(zhàn)等任務。以人工智能技術(shù)為核心的一系列技術(shù)創(chuàng)新和突破將是智能化有人無人協(xié)同空中作戰(zhàn)的基礎和關(guān)鍵。

通過感知戰(zhàn)場時間、空間等態(tài)勢信息，進而通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和評估得到戰(zhàn)場環(huán)境狀態(tài)、對手企圖以及對態(tài)勢發(fā)展趨勢的理解，為作戰(zhàn)方案制定和任務分配提供依據(jù)。其中，多源異構(gòu)信息融合技術(shù)和延遲丟包條件下的信息融合技術(shù)是空中戰(zhàn)場態(tài)勢生成和快速評估的關(guān)鍵技術(shù)。有人無人協(xié)同空中作戰(zhàn)，傳感器信息具有多源、異構(gòu)特性。在強電磁對抗特征明顯的空中戰(zhàn)場，各平臺之間難以做到實時、可靠連通，因此，不確定、大延遲、數(shù)據(jù)丟包條件下的信息融合尤為關(guān)鍵。

數(shù)據(jù)鏈技術(shù)是實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)實時傳輸、交換和共享的關(guān)鍵，是實現(xiàn)協(xié)同的前提和基礎。空中戰(zhàn)場環(huán)境的高動態(tài)性和強對抗性以及作戰(zhàn)目標的高價值和高時間敏感性，使有人無人協(xié)同空中作戰(zhàn)過程中各平臺飛行航跡的動態(tài)規(guī)劃的精度和效率要求越來越高。合理分配作戰(zhàn)任務是協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵，在智能化有人無人協(xié)同空中作戰(zhàn)過程中，分布式?jīng)Q策技術(shù)是在有人機與無人機之間進行任務分配的使能技術(shù)，目的在于既能夠最大限度發(fā)揮無人機的自主作戰(zhàn)能力，又要充分發(fā)揮有人機能動指揮控制的作用。

XQ?58A無人機

從態(tài)勢感知、情報處理到編隊協(xié)同自主控制和分布式?jīng)Q策都需要人工智能技術(shù)的不斷突破和支撐。隱身和高超聲速是未來空中作戰(zhàn)主干平臺的主要技術(shù)特征，弱智能時代無人機作為空中協(xié)同作戰(zhàn)的“僚機”和“配角”，其隱身、速度以及機動能力將在很大程度上決定整個編隊的相關(guān)突防能力。隨著一系列顛覆性技術(shù)的快速發(fā)展與應用，將對空中對抗力量與裝備建設、空中作戰(zhàn)理論創(chuàng)新等產(chǎn)生廣泛而深遠的影響，也是發(fā)揮有人無人協(xié)同作戰(zhàn)“1+1＞2”的關(guān)鍵。

有人無人協(xié)同空中作戰(zhàn)的制勝機理

有人機與無人機以及多無人機協(xié)同化、集群化作戰(zhàn)，是無人機智能化水平不斷提高的背景下空中作戰(zhàn)樣式發(fā)展的必然趨勢。智能時代的有人無人協(xié)同空中作戰(zhàn)行動既體現(xiàn)傳統(tǒng)空中作戰(zhàn)強勝弱敗、以快制慢等一般規(guī)律，又呈現(xiàn)出智能化、網(wǎng)絡化、體系化作戰(zhàn)行動所賦予的特殊制勝規(guī)律。

未來的有人無人空中作戰(zhàn)必將是體系層面的整體對抗，作戰(zhàn)要素是否齊全、任務分配是否合理、信息流動是否順暢賦能將成為達成空中作戰(zhàn)目標的物質(zhì)基礎和前提。基于分布式任務決策和高效協(xié)同控制等智能技術(shù)，可以將部分大型、高端、昂貴的有人機功能分解到大量無人機平臺上，通過體系化思想和智能化技術(shù)，將少量有人機和大量無人機形成統(tǒng)一的空戰(zhàn)整體。具有分布式協(xié)同作戰(zhàn)能力的智能化無人機可大幅降低任務成本，提高作戰(zhàn)靈活性，而且大量的目標可使敵方防御系統(tǒng)產(chǎn)生“飽和”而無法全部應對，或達成部分消耗對手防空火力的目的。

MQ-20無人機

在有人無人協(xié)同空中作戰(zhàn)力量體系中，硬殺傷武器系統(tǒng)對信息的依賴性日益增大，指揮控制、情報綜合、信息處理等的建設水平直接影響武器裝備效能的發(fā)揮。這就要求力量編成上必須注重軟硬兼?zhèn)?，一是確保硬打擊能力有效使能，二是可以實現(xiàn)作戰(zhàn)能力硬打擊與軟殺傷兼具。目前，美軍以有人無人協(xié)同化空中作戰(zhàn)任務能力為牽引，立項研制了F-16改型無人機QF-16、UTAP-22灰鯖鯊、XQ-58A女戰(zhàn)神以及小精靈等蜂群無人機。

美國空軍《2030年空中優(yōu)勢飛行規(guī)劃》提出了穿透性制空的概念，并將其描述為，“飛機能夠進入，并在由包括陸基導彈和飛機在內(nèi)的不斷增強的精密空防系統(tǒng)保護的敵方空域內(nèi)作戰(zhàn)”。穿透性制空將是未來有人無人協(xié)同空中作戰(zhàn)的重要場景。

傳統(tǒng)隱身突防突擊注重利用高端隱身有人機平臺及其攜帶的精確制導武器載荷突破對手防空體系，進而實現(xiàn)“踹門”的效果。有人無人協(xié)同空中作戰(zhàn)通過隱身高端有人機平臺與電子戰(zhàn)能力、火力打擊及消耗能力和隱身突防能力等任務能力軟硬兼?zhèn)涞臒o人機平臺之間的高效協(xié)同，在人工智能、協(xié)同控制、分布式?jīng)Q策等關(guān)鍵技術(shù)的支撐下，在基于隱身能力制空和突防突襲的基礎上，形成高效制空、低風險穿透打擊編隊，以順利實現(xiàn)情報監(jiān)視偵察和目標打擊的雙重穿透任務。

無人機具有零人員傷亡、持續(xù)作戰(zhàn)能力強、任務功能多樣化等優(yōu)點，為了應對體系化、信息化、強對抗的未來戰(zhàn)場環(huán)境，無人機作戰(zhàn)運用呈現(xiàn)出從單機向多機、從單一類型組合向多機種協(xié)同編隊、從純無人機向有人無人協(xié)同方向發(fā)展的趨勢。通過飛行控制、態(tài)勢感知、目標分配和智能決策，實現(xiàn)能力互補擴展和行動協(xié)調(diào)高效。

智能化有人無人協(xié)同空中作戰(zhàn)一方面可以通過高端有人機的功能分解和智能化無人機的能力集成，實現(xiàn)小兵力投入、小人員傷亡代價達成超預期作戰(zhàn)效果；另一方面通過空、天、電磁空間以及硬打擊、軟殺傷、擾認知等多維多域能力的有效集成，可以在有限時間內(nèi)快速放大作戰(zhàn)效果，達成制空、突擊、震懾以及支撐后續(xù)行動等作戰(zhàn)目標，通過大體系支撐下的小行動，實現(xiàn)以點破面，小戰(zhàn)而屈人之兵。

結(jié)語

隨著無人機平臺智能化水平的不斷提升，有人無人協(xié)同作戰(zhàn)將是高強度、快節(jié)奏和復雜化戰(zhàn)場環(huán)境下空中作戰(zhàn)的主要發(fā)展趨勢。可以認為，以人工智能技術(shù)為代表的一系列智能化技術(shù)正在重塑未來的空中作戰(zhàn)。應該認識到，有人無人協(xié)同空中作戰(zhàn)已經(jīng)不是單純的作戰(zhàn)概念，其在關(guān)鍵技術(shù)、典型裝備和作戰(zhàn)行動中進入到實踐層面，成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。本文從無人裝備發(fā)展和智能技術(shù)發(fā)展趨勢出發(fā)，研究了智能化時代有人無人協(xié)同作戰(zhàn)概念內(nèi)涵，提出了支撐智能化有人無人協(xié)同空中作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)，系統(tǒng)分析了有人無人協(xié)同空中作戰(zhàn)的制勝機理。