無人機集群作戰(zhàn)智能化指揮決策研究綜述

近年來，無人機在納卡沖突、俄烏沖突中大量運用并取得驕人戰(zhàn)果，作戰(zhàn)顯現(xiàn)出集群化、分布式、智能化、高效益特點，對指揮決策提出更高要求。本文圍繞無人機集群作戰(zhàn)智能化指揮決策問題，主要從無人機集群智能化指揮決策理論研究、技術(shù)研究、系統(tǒng)研究、模型構(gòu)建等方面對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行綜述，分析了當(dāng)前集群智能化指揮決策面臨的挑戰(zhàn)，對推動集群作戰(zhàn)智能化指揮決策發(fā)展提出建議。

智能化指揮決策研究現(xiàn)狀

決策就是從多個備選方案中進行選擇。而指揮決策是指軍隊指揮員及其指揮機關(guān)在指揮所屬部隊遂行作戰(zhàn)行動以及其他軍事行動的過程中，在一定的客觀條件下為達到一定目的，為確定部隊的行動目標(biāo)和行動方法而進行的一系列籌劃、優(yōu)選和決斷活動。智能化指揮決策是指以智能化決策支持系統(tǒng)為基本手段、以集成化定性定量為基本方法、以人機結(jié)合決策為基本方式，不斷提升指揮決策的速度和效能，實現(xiàn)指揮決策的科學(xué)化和高效化。

國內(nèi)外開展了大量無人機集群作戰(zhàn)的智能化指揮決策方面的研究，下面將從理論研究、技術(shù)研究、系統(tǒng)研究、模型研究等方面對研究現(xiàn)狀進行針對性地歸納和梳理。

國外研究現(xiàn)狀

國外高度重視智能化指揮決策的研究，總體呈現(xiàn)以下特點：一是理論上突出概念創(chuàng)新，注重未來智能自主方向的研究；二是技術(shù)上突出智能化決策算法研究，態(tài)勢生成、方案生成和優(yōu)選、情報處理等技術(shù)蓬勃發(fā)展；三是系統(tǒng)研制上突出研究與驗證結(jié)合，通過實驗反饋不斷迭代升級。

在理論研究方面，美軍緊盯理論前沿、科技前沿，加強先進作戰(zhàn)理論和概念的創(chuàng)新。2020年，美智庫提出“馬賽克戰(zhàn)”，利用人工智能和自主系統(tǒng)實施決策中心戰(zhàn)。2021年，美哈德遜研究所全面闡述了“決策中心戰(zhàn)”，指出信息和決策將作為未來沖突的主戰(zhàn)場，實施“決策中心戰(zhàn)”將使美軍作出更快、更有效的決策。在發(fā)展方向上，美國發(fā)布《2017—2042年無人系統(tǒng)綜合路線圖》，提出未來將把人工智能和機器學(xué)習(xí)融入無人系統(tǒng)，使無人系統(tǒng)能夠自主學(xué)習(xí)并做出高質(zhì)量決策。2023年，美智庫發(fā)布《人機協(xié)同的戰(zhàn)場應(yīng)用》，將人工智能的處理能力和決策支持能力與人類的社會智能和判斷以及不同自主程度的無人系統(tǒng)的力量倍增效應(yīng)相結(jié)合，獲取多重優(yōu)勢。

在技術(shù)研究方面，國外深入開展深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、RTX等人工智能技術(shù)在指揮決策方面的應(yīng)用研究。Caylor J等提出了一個元推理框架，使用MCDM算法提高在不確定信息下做出復(fù)雜決策的能力。Linkov I等提供了將AI集成到關(guān)鍵任務(wù)用例和決策分析工具中的方法框架和實際示例。Sun Y等利用強化學(xué)習(xí)多智能體深度確定性策略梯度算法實現(xiàn)博弈AI的動態(tài)決策，還創(chuàng)造性地將深度學(xué)習(xí)和自然語言處理技術(shù)融入兵棋推演領(lǐng)域。

項目研制方面，國外布局多個研究項目，并積極開展驗證。2016年，美國辛辛那提大學(xué)開發(fā)的人工智能系統(tǒng)Alpha AI可以通過人機交互的傳感設(shè)備，實現(xiàn)構(gòu)建戰(zhàn)斗場景和模擬實戰(zhàn)環(huán)境并快速做出行動決策等功能，并在模擬空戰(zhàn)模擬器中100%擊敗了經(jīng)驗豐富的美國退役空軍上校。2020年，美空軍首次利用人工智能算法完全控制U-2偵察機的導(dǎo)航和傳感系統(tǒng)。2021年，美空軍UTAP-22無人機攜帶人工智能驅(qū)動的“天空博格人”自主核心系統(tǒng)升空，完成2個多小時的首飛試驗。2023年，DARPA披露“自主多域自適應(yīng)蜂群”項目，將異構(gòu)無人機系統(tǒng)蜂群通過人工智能聯(lián)絡(luò)通信，并協(xié)作執(zhí)行任務(wù)。

總體上來看，美國對于無人機集群智能化指揮決策的理論研究、技術(shù)研究、系統(tǒng)研究等始終走在世界前列。從現(xiàn)有公開的資料來看，在智能化指揮決策的研究上，目前尚未有成熟的成果大量裝備部隊，大多處于研究和實驗驗證階段，距離實現(xiàn)智能化指揮決策還有一定的距離。

國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)對于無人機集群智能化指揮決策的研究發(fā)展迅速，研究現(xiàn)狀主要呈現(xiàn)以下特點：一是在決策總體研究上，關(guān)于軍事領(lǐng)域的研究占比少；二是在技術(shù)研究上突出自主決策的研究；三是決策模型的研究突出工程模型研究。

在總體研究上，本文主要以“CNKI”中國知網(wǎng)2018—2023年刊載文獻為基礎(chǔ)進行文獻計量。以“決策”和“智能”為主題詞進行檢索，檢索出相關(guān)文獻16232條，對檢索結(jié)果“可視化分析”發(fā)現(xiàn)：經(jīng)濟領(lǐng)域、自動化技術(shù)和計算機領(lǐng)域是研究重點，分別占比18.42%、19.67%和29.13%，在電力工業(yè)、電信技術(shù)、公路和水路運輸?shù)壬鐣A(chǔ)領(lǐng)域方面總占比28.79%。在軍事領(lǐng)域研究占比僅3.99%，主要有=方面的原因：一是由于保密等原因，部分關(guān)于軍事智能化指揮決策的研究成果沒有公開發(fā)表；二是在軍事研究中，指揮決策經(jīng)常與指揮控制放在一起研究，單獨研究指揮決策的內(nèi)容較少；三是有關(guān)決策方法、決策分析以及決策評估等內(nèi)容創(chuàng)新難度大，開展智能化決策的研究不多。

在技術(shù)研究方面，從傳統(tǒng)決策方法到基于深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)等人工智能技術(shù)的智能化決策研究。劉滿等提出了知識與數(shù)據(jù)互補的行為決策算法.解決了基于兵棋數(shù)據(jù)挖掘的軟決策算法對大量人類高質(zhì)量復(fù)盤數(shù)據(jù)的需求。周來等將深度強化學(xué)習(xí)方法融入作戰(zhàn)輔助決策過程中，實現(xiàn)了最佳行動決策序列的搜索。王錦等設(shè)計了基于深度學(xué)習(xí)算法的大數(shù)據(jù)輔助決策模型，為指揮員的決策提供智能的、信息化的輔助手段，提高了決策的科學(xué)性、實時性和準(zhǔn)確性。

在決策模型架構(gòu)方面，國內(nèi)在智能化指揮決策建?？蚣苎芯糠矫孢€沒有形成較為完整的論述。張棟等研究分析了基于模糊認知圖、專家知識、微分博弈、數(shù)值優(yōu)化方法、群體智能算法、深度強化學(xué)習(xí)的6種集群自主決策技術(shù)途徑，建立集群任務(wù)自主決策求解框架。張明智等利用深度學(xué)習(xí)的認知建模屬性，構(gòu)建了智能無人機實體的認知決策模型，提出一種多智能體強化學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實現(xiàn)智能無人機實體認知決策模型的“智能”訓(xùn)練。王鳳春在《智能化作戰(zhàn)指揮決策》一書中建立了對抗條件下智能化作戰(zhàn)指揮決策系統(tǒng)SD模型，并提出了智能化作戰(zhàn)指揮決策基本流程。

綜上所述，當(dāng)前國內(nèi)基于人工智能的指揮決策研究處于發(fā)展階段。在無人機集群作戰(zhàn)智能化指揮決策的研究上，國內(nèi)能夠在國外理論研究的基礎(chǔ)上結(jié)合實際、推陳出新。國內(nèi)在深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵技術(shù)的研究運用上，已經(jīng)能夠達到國外先進水平行列。而關(guān)于智能化指揮決策模型和作戰(zhàn)流程方面的研究，國內(nèi)外研究成果均不多。國內(nèi)無人機集群作戰(zhàn)智能化指揮決策方面的研究仍有很長的路要走。

無人機集群智能化指揮決策面臨的主要挑戰(zhàn)

雖然國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)在決策理論、決策技術(shù)、系統(tǒng)研制等方面取得不少成果，但是仍然有著不小的挑戰(zhàn)。

理論研究面臨認知瓶頸

指揮決策理論是實現(xiàn)智能化指揮決策的基礎(chǔ)，但當(dāng)前無人機集群作戰(zhàn)決策理論尚不完善。一是整體研究方面，軍事領(lǐng)域的決策研究在智能決策領(lǐng)域研究中僅占3.99%，關(guān)于集群作戰(zhàn)的占比更小，先進的決策理論并沒有很好地運用于無人機集群作戰(zhàn)領(lǐng)域。二是基本理論研究方面，將指揮決策作為主體開展研究的不多，大多是將其作為指揮控制的一部分開展研究，有關(guān)概念定義模糊，界定不清，理論體系沒有建立。三是在應(yīng)用理論的創(chuàng)新方面，由于指揮決策方法、決策分析以及決策評估等內(nèi)容研究難度大，導(dǎo)致對智能化指揮決策理論開展深入研究的創(chuàng)新性成果不足。

技術(shù)研究面臨自主感知決策挑戰(zhàn)

一是在感知信息處理方面，在決策信息真假辨別以及缺乏信息情況下的決策上，尚沒有較為成熟的技術(shù)解決途徑。二是在人機交互方面，語言識別、態(tài)勢認知、態(tài)勢可視化、虛擬交互等技術(shù)制約著人機交互效率，影響著智能化指揮決策的速度和準(zhǔn)確度。三是自主決策方面，智能化作戰(zhàn)環(huán)境需要無人機集群開展自主決策，自主規(guī)避威脅、自主偵察打擊、自主任務(wù)劃分等，這些活動的實現(xiàn)都需要極成熟的自主決策技術(shù)去支撐。

系統(tǒng)研制開發(fā)難度大

無人機集群智能化指揮決策系統(tǒng)主要有以下幾個方面挑戰(zhàn)。一是在體系架構(gòu)方面，涉及情報處理、數(shù)據(jù)庫、決策模型、決策推理、人機交互等分系統(tǒng)的組織架構(gòu)，架構(gòu)體系龐大且復(fù)雜。二是在功能模塊上，目標(biāo)信息搜集和處理、情報分析與評估、態(tài)勢顯示與控制、方案生成與評估等眾多功能缺一不可，任一功能的缺失都將直接影響決策效能，各功能間的協(xié)調(diào)難度大。三是在系統(tǒng)實驗運用上，由于系統(tǒng)在研制過程中的不穩(wěn)定性，其很難直接用于實裝驗證，增加了完善系統(tǒng)的難度和研制時間。

智能化指揮決策抽象建模難

無人機集群作戰(zhàn)智能化指揮決策建模需要克服以下困難：一是建模類型的認識上，當(dāng)前決策的建模大多是工程級的建模，集中于任務(wù)分配、航跡規(guī)劃、智能避障、自主控制等算法研究上，對無人機集群作戰(zhàn)智能化指揮決策的建模是基于作戰(zhàn)視角開展的建模研究，應(yīng)當(dāng)理清兩者的區(qū)別。二是在指揮決策抽象建模上，如何確定適合智能化指揮決策的模型，如何確定決策的關(guān)鍵要素，如何構(gòu)建決策框架，才能既簡化繁冗的細節(jié)，又保證決策效率，同時發(fā)揮無人機集群作戰(zhàn)優(yōu)勢是決策建模的關(guān)鍵難點。三是在指揮決策模型針對性上，無人機集群作戰(zhàn)指揮決策有別于傳統(tǒng)的樹狀、線性指揮決策方式，其更具智能化的特性需要具有集群特色的決策模型。

推動無人機集群作戰(zhàn)智能化指揮決策發(fā)展的建議

在無人機集群作戰(zhàn)智能化指揮決策的研究中，要主動創(chuàng)新智能化指揮決策理論，研發(fā)突破關(guān)鍵性技術(shù)，加強研究成果的實踐檢驗。

創(chuàng)新智能化指揮決策理論

智能化時代的指揮決策需要先進的作戰(zhàn)理念做指導(dǎo)。一是改變傳統(tǒng)指揮決策理念。確立與智能化指揮決策相適應(yīng)的思想，樹立智能主導(dǎo)、數(shù)據(jù)驅(qū)動、算法博弈等的理念，形成認知優(yōu)勢、速度優(yōu)勢、決策優(yōu)勢。二是深研集群智能化指揮制勝機理。必須創(chuàng)新智能化指揮決策模式方法，加強“制智權(quán)”的奪取，實現(xiàn)動態(tài)聚能、精準(zhǔn)釋能，研究克敵制勝之道。三是加強作戰(zhàn)決策模型和流程的研究。構(gòu)建適合無人機集群作戰(zhàn)的智能化指揮決策模型，優(yōu)化智能化指揮決策流程，完善智能化指揮決策基礎(chǔ)理論。

研發(fā)突破關(guān)鍵性技術(shù)

聚焦無人機集群作戰(zhàn)智能化指揮決策關(guān)鍵技術(shù)。一是要加強智能決策情報處理技術(shù)研發(fā)。強化對多元情報融合、數(shù)據(jù)挖掘、情報真?zhèn)巫R別等技術(shù)的研發(fā)，實現(xiàn)戰(zhàn)場復(fù)雜數(shù)據(jù)的多域融合處理。二是要加強對人機交互技術(shù)的研發(fā)。加強對語音識別、圖文轉(zhuǎn)換、AR虛擬交互、人機分工與協(xié)同決策等先進技術(shù)的研究，提高人機之間的相互理解，支撐指揮員做出快速準(zhǔn)確的決策。三是攻關(guān)智能化指揮決策評估技術(shù)。深入研究深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)在智能評估方面的應(yīng)用，為指揮員提供實時的作戰(zhàn)效果反饋，推動“OODA”決策環(huán)的快速循環(huán)。

加強研究成果的實踐檢驗

建立逼真的作戰(zhàn)試驗環(huán)境，通過試驗推動理論、技術(shù)、系統(tǒng)“成長”。一是建立理論實驗室，對作戰(zhàn)理論、戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法、決策模型等進行模擬驗證，尋找適合集群作戰(zhàn)智能化指揮決策運用的理論，并為理論的創(chuàng)新尋求突破契機。二是建立技術(shù)仿真驗證實驗室，對集群智能化指揮決策技術(shù)進行驗證，為智能化指揮決策的實現(xiàn)進行技術(shù)提供技術(shù)平臺。三是開展智能化指揮決策系統(tǒng)的驗證。模擬實戰(zhàn)環(huán)境，測試智能化指揮決策系統(tǒng)對戰(zhàn)場環(huán)境的適應(yīng)性和穩(wěn)定性，將新興技術(shù)融入決策系統(tǒng)，對系統(tǒng)進行快速優(yōu)化，完善智能化指揮決策系統(tǒng)。

結(jié)束語

當(dāng)前無人機集群作戰(zhàn)智能化指揮決策的研究總體上呈現(xiàn)出數(shù)量大、方向多、技術(shù)強的特點。隨著智能化指揮決策理論創(chuàng)新、技術(shù)突破、系統(tǒng)研制等方面研究的不斷深入，無人機集群作戰(zhàn)指揮決策的智能化程度將不斷提高，無人化、自主化決策將逐步實現(xiàn)。