美军加快推进智能作战平台建设的主要做法

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　　随着人工智能、物联网、大数据、云计算等新一代信息技术的迅猛发展及其在作战中的广泛应用，智能化作战将成为未来战争的主要形态。美军聚焦人工智能与自主技术，提前布局、统筹规划，形成了明晰的发展战略、具体的战术模式和强有力的技术支撑，加快推进作战平台的智能化、无人化和自主化。
　　随着人工智能、物联网、大数据、云计算等新一代信息技术的迅猛发展及其在作战中的广泛应用，战爭形态将逐步由信息化战争转变为智能化战争。美军洞察到世界科技革命和军事变革的发展态势，聚焦人工智能与自主技术，进行提前布局，开发验证无人机蜂群作战、人机协同作战、智能认知作战、全域渗透作战等作战模式，加快推进作战平台的智能化、无人化和自主化。
　　一、加强智能作战平台建设的统筹规划
　　进入新世纪以来，信息栅格、移动宽带、人工智能、云计算、物联网、大数据等一系列新一代信息技术迅猛发展，为实现战场全维信息感知展示出广阔的应用前景。人工智能的应用水平将成为大国之间军事实力比拼的重要标志，围绕军事智能话语权的争夺将日益激烈。
　　美军深刻洞察世界技术革命和军事变革的发展趋势，率先将人工智能、导航定位、传感器、生物特征识别、物联网、大数据等新一代信息技术应用于作战指挥、情报侦察、综合演练、信息传输处理、远程精确打击、装备物资保障等多维战场空间的军事活动中，通过全域覆盖、随遇接入、稳定高效、安全可靠的信息交互平台，把感知系统、武器装备、作战人员联接成一个巨大的网络，实现时空一致、连续精确的态势感知、信息共享和智能决策，推进作战平台向最大限度的“自主适应、自主行动”方向发展，以更快的指挥速度、更高的打击精度实施连续指挥和协同作战。
　　美军统筹规划推进智能作战平台建设，提出了以人工智能为关键支撑技术的“第三次抵消战略”，发布了《国家人工智能研究与发展战略规划》《2009—2034财年无人系统联合路线图》等战略规划，推动智能导弹、无人自主空中加油等项目的部署，加快人工智能技术向武器装备系统和无人作战平台渗透转化的进程，实现对作战平台的全方位感知和智能化控制，获取目标精准的指示信息，实施精准的复合性打击，毁瘫作战对手的体系结构，大幅提升战场态势感知、情报数据分析、远程精确打击和防空反导反卫等能力。
　　美军以美国政府及国防部发布的《美国人工智能倡议》和《美国国防部人工智能战略报告》为依据，相继制定人工智能技术研发规划、重点项目设想、技术标准规范，着力构建研发生产、作战运用和人才培养体系，为人工智能技术研发指引方向、明确要求。美军还统筹运用联合人工智能中心、美国国防部高级研究计划局、美国国防部实验室及其他专注于人工智能研发的单位，细化职责分工，以期尽快推动人工智能的军事应用研发项目落地见效。从国防预算来看，人工智能已经成为美军最优先投资的领域。
　　美国联合人工智能中心成立于2018年6月，主要负责协调和监管美国国防部、各军种和各战区的人工智能项目，并“采用云技术建立国防部范围内通用人工智能运行基础，包括工具、共享数据、可重复使用技术、流程以及专业知识等，以实现快速交付和人工智能功能扩展”。该中心在成立后的未来5年计划投入17亿美元，联合美军相关单位和美国17家情报机构，共同推进约600个人工智能项目。除联合人工智能中心外，国防部高级研究计划局未来5年也将斥资20亿美元，用于人工智能军事应用项目的研发工作。美空军已启动“量子计划”，通过算法将人工智能融入空军的计划、规划、预算和执行流程中。
　　二、将人工智能有机嵌入现有作战平台中
　　美军还将自主学习和智能处理技术注入作战平台，使之具备类人类“思考”和自主交互的能力。2016年以来美国国防部高级研究计划局开展了“自适应电子战行为学习”“自适应雷达对抗”“极端射频频谱条件下的通信”等认知电子战项目，研制认知雷达电子战系统原型机，在战场上能够实时自适应对抗所遇到的新的雷达威胁，发现难以探测的新型防空系统，并实施更加精准的电子干扰，创造压制敌防空系统的新方法新手段。2019年2月美国国防部高级研究计划局发布“智能神经接口”“人工智能科学和开放世界新奇学习”项目公告，描述实现“人机融合”的思路，旨在推进第三代人工智能技术的开发，解决机器和人类“思考”方式的差异，促进人机有机融合，在网络安全、数据和图像视频分析、无人机群操作等方面起到增强人类能力的作用。高级研究计划局希望军事人工智能系统能够像士兵一样，遵照“观察情况、确定方向、决定行动、采取行动”循环的军事要求，而不需要使用更大的数据集进行训练。
　　美军通过开发神经技术、拓展脑机接口应用，在作战平台上建立人工智能系统和作战人员之间的心灵感应链接，使作战人员能够与系统进行思想交互。美军的“阿帕奇”攻击直升机在进行数字化改造后，不仅能够自动提供战地图像，还能实现对1000个侦察目标进行自动分类，并按威胁程度大小选择优先打击目标。美空军的Skyborg项目旨在开发一种集成在无人机上的试验平台，用于支撑基于人工智能的辅助决策、自主驾驶等功能的核心程序开发，该核心程序的最终是部署于有人机或无人机上，实现“虚拟副驾驶”和“自主无人作战飞机”能力。
　　随着大数据、云计算、人工智能等技术的快速发展及其在军事领域的广泛应用，武器装备将向智能化、无人化、稳身化和网络化方向发展。美军正在大力推广人工智能芯片在武器装备系统中的应用，不断提高作战平台的自动化、自主化水平，逐步实现指挥手段、检测手段、抢修手段、管理手段的智能化。美军加快发展智能化精确打击武器，给精确制导弹药植入人工智能芯片、加上“智能大脑”，通过与感知系统、指挥控制系统的互融互联互通，自主机动规避、自动识别定位、自动锁定目标，极大提升打击精度、速度和毁伤能力。远程反舰导弹（LRASM）项目服务于美军战略转型，将成为美军推行分布式杀伤概念的核心装备。LRASM覆盖水面舰艇的常见交战距离，在自主感知威胁、自主在线航迹规划、多弹协同、目标价值等级划分、目标识别等方面的智能化水平极高。陆军研究实验室尝试将计算机视觉技术应用于制导炮弹，使其具备自主目标识别能力。 　　三、推进智能作战平台的互融互联互通
　　美军非常重视战场信息传输系统一体化建设，通过构建全天候、立体化的战场信息传输体系，提高对作战平台的整体控制能力，增强一体化联合作战效能；围绕对各类数据多级别、多方面、多层次的智能处理，实现对战场数据信息的高度共享和高效利用；把指挥控制视频系统、战略预警系统、战场传感系统、战备执勤监控系统、武器装备物资管理可视化系统等资源整合起来，构建集中统一的战场传感网络体系，实现智能作战平台互融互联互通的目标。美军已经在全球范围部署了超过数万台射频识别技术设备，战时运用这些先进技术装备，可以实现战场全维全程可视、作战平台互融互联互通。
　　美军制定了信息系统建设的体系结构、开发环境、系统接口、数据交换等技术标准，实现了对智能作战平台的统一管理；推动“大数据研发计划”，重视海量信息的开发与利用，以增强系统和决策的自主化，提高作战平台态势感知，实现从“信息到决策”；发布《网络中心数据战略》，确定元数据控制方针，成立全球信息栅格元数据工作组，制定一套包括核心元数据和扩展元数据在内的战场元数据标准规范；以网络中心战为牵引，以三维体系结构为框架，以全球信息栅格为基础，以作战指挥系统为核心，以互操作认证和演示验证为保证，建成统一高效的智能作战平台，实现互融互联互通。美军还将陆军所有领域的业务程序和系统集成为综合系统，提供“一站式”用户平台，消除因系统不兼容、数据来源不同导致的各自为政现象。
　　未来美军智能作战平台建设将以网络为中心，进一步推进互联互通互操作，2020年前完成跨軍种、跨部门信息系统的综合集成；推进包括人力资源管理、武器系统全寿命管理、物资补给与服务管理、固定资产与设施全寿命管理等核心业务领域转型；加强信息共享、企业服务、信息安全等六个方面的能力建设；整合信息基础设施，依托信息栅格、无线射频识别、嵌入式装备故障诊断和预报装置、人体传感器等关键技术，解决信息获取、传输与处理问题；构建可取代全球信息栅格的单一、安全的信息共享环境（“联合信息环境”），促进“云架构”、大数据技术与各类武器系统、作战平台、全球信息栅格、C4ISR系统等的高度融合。
　　四、加快发展智能作战指挥控制系统
　　在未来无人化、智能化军事战争中，高节奏、多变量的战场态势已经远超“人脑”的处理能力。而人工智能无疑将成为未来战场作战指挥的重要手段，也是未来智能指挥中最关键的技术手段。智能化战争决策指挥具有自主的数据挖掘、态势感知、智能决策、指挥控制能力，这将在一定程度上颠覆人们对指挥决策的传统认知，形成了信息系统辅助人向智能系统代替人的深度融合转变。
　　美国国防部高级研究计划局早在2007年就启动了“深绿”计划，将仿真技术、人工智能技术有机嵌入作战指挥控制系统，提高指挥员临机决策的速度和质量。其核心技术是基于实时战场态势数据，通过多次模拟仿真推演出敌我采用不同作战方案可能产生的结果，预测敌方可能采取的作战行动和战场态势的可能走向，引导指挥官做出正确决策，缩短制定和调整作战计划的时间。2009年以来，美国国防部高级研究计划局先后启动了“洞察”、可视化数据分析、深度学习、文本深度发觉与过滤、高级机器学习概率编程等基础技术研发项目，探索发展从不同类型、多源战场数据的自主获取、处理信息、提取关键特征和挖掘关联关系，以快速作出作战指挥决策的相关技术。
　　美国国防部高级研究计划局已部署了一系列面向实际作战任务背景的智能作战指挥控制系统建设项目。Mind’s Eye计划，用于探索能够根据视觉信息进行态势认知和推理的战场监视系统；战场对抗环境中目标识别与适应计划，尝试用机器学习和迁移学习等智能算法和人工智能芯片，解决战场态势目标的自主认知，帮助指挥员快速定位、识别目标并判断威胁程度；分布式作战指挥管理计划，主要发展作战指挥决策助手，帮助指挥员准确、快速地理解战场态势，并自主生成行动建议。
　　美军近年来大力推动人工智能在作战指挥中的实战化运用，根据人工智能技术的特点和优势，率先提出以机器学习、深度学习技术应用为核心的“算法战”，试图将战场大数据汇集到云平台，再利用云平台进行数据分析，最终建立人工智能作战体系。2017年4月，美国国防部成立算法战跨职能小组，负责将计算机视觉和机器学习算法融入智能采集单元，自动识别针对目标的敌对活动，实现分析人员工作的自动化，使他们能够根据数据作出更有效、更及时的作战指挥决策。由人工智能驱动的实时分析已经在美陆军得到应用。美海军依靠先进算法，可快速读取作战平台上的大型数据库。
　　美陆军装备司令部通信-电子研究、开发和工程中心于2016年底启动CVS项目，通过综合应用认知计算和人工智能等技术应对海量数据源和复杂战场态势，提供主动建议、高级分析和自然人机交互，为指挥员制定战术决策提供从规划、准备、执行到战场行动回顾全过程的决策支持。2018年美国成立联合人工智能中心，其首要工作就是研究应对关键任务的人工智能能力，主要包括改进态势感知和决策、增强武器装备的安全性、实施预测性维修和补给、精简战场业务流程，从而更好地实现人机融合、智能化作战指挥决策。
　　五、积极发展无人作战平台
　　随着“人-机”结合程度的持续加深，无人作战平台将成为未来战场的重要依托，无人与有人、无人与无人间的协同作战将成为重要形式，人与机器的“共生混合”和机器之间“自主适应”将成为战场力量编组的新形态。新质无人作战力量将成为未来智能化战争的重要力量，是军队战斗力新的增长点。太空、网络、电磁和智能弹药等新质无人作战力量将直接参与未来战争，实现从战略到战术的无缝链接，形成多维一体、全域攻防、快速突击的整体合力。无人作战平台在战场上担负战场侦察、跟踪监视、目标指示、通信中继、战场物资配送、对敌进行火力攻击等任务，成为美军实施作战行动不可或缺的组成部分。
　　2018年8月30日，美国国防部公开了《无人系统综合路线图（2017-2042）》，这是美国自 2001年以来发布的第8版无人机/无人系统综合路线图，概述了美国防部计划在未来 25 年内如何发展和应用无人系统，围绕互操作性、自主性、网络安全、人机协同四个发展主题，指导美国军用无人机、无人潜航器、无人水面艇、无人地面车辆等的全面发展。美国国防部海军部也发布了《海军部无人系统战略路线图》，为海军和海军陆战队将无人系统纳入全域作战力量提供指南。美空军颁布面向2035 年的《无人系统地平线》技术评估和预测报告认为，未来各类无人系统与作战平台的自动化、自主性和远程遥控性能将不断取得突破。美军已经把机器人自主系统作为2040年前军用机器人的发展路线图的关键能力。 　　——加紧建设深空无人作战平台。美军于2018年下半年开始部署新一代“太空篱笆”，并与天基空间监视卫星、地基快速识别探测系统、电磁干扰检测系统和地基空间监视望远镜等一起，构成了从近地轨道到深空轨道的空间目标侦察监视系统，为侦察预警、导航定位、星地通信、网络互联提供根本依托。目前，美国的X-37B、X-51A、HTV-2等新式无人空天打击武器，能够从太空对敌实施快速的“超越打击”和“跨域作战”，从而夺取战场综合制权。
　　——加紧部署无人机作战平台。美军加紧推进以“小精灵”“郊狼”等项目为代表的“蜂群”作戰技术研究，验证和评估低成本无人蜂群技术的可行性。“小精灵”项目旨在发展小型无人机集群的空中发射和回收等关键技术，探索集群作战概念。CODE无人机蜂群可基于已建立的作战规则遂行寻找、跟踪、识别和攻击任务，拓展美军现役无人机能力。低成本无人蜂群技术项目旨在发展一型多管发射装置，在陆地或舰艇甲板上以每秒一架的速度发射上百架执行掩护、巡逻任务或对地攻击的管射小型无人机。“忠诚僚机”项目通过为F-16“战隼”战斗机研制出一种人工智能模块，增加无人机自主作战能力，确保无人驾驶的F-16四代战斗机与F-35A五代战斗机之间形成高低搭配，通过有人—无人编队协同作战摧毁空地目标。
　　——加快发展陆上无人作战平台。由于地面环境复杂，具有高度动态性的特点，弱人工智能技术已不能支撑地面无人自主系统实施全自主模式，远程遥控以及主从式跟随模式成为陆上无人作战平台的主要使用方式。美军以这种方式控制的“勇士”排爆机器人与士兵协同作战，已经在阿富汗和伊拉克战场上发挥了重要作用。为实现与人协同合作、高效地完成作战任务，美国国防部高级研究计划局于2016年启动班组X实验演示验证项目，以提高班组的精确打击能力、信息干扰能力、战场态势感知能力以及对友军的位置感知能力。
　　——加快发展水下无人作战平台。当前水下无人自主系统新技术应用日新月异，仿生、深海预置等新技术已经广泛应用于水下无人作战平台。2017财年美国国防部投入81亿美元研究水下无人作战，未来五年将在此领域投入400亿美元。美海军发布的新版《兵力结构评估》报告呼吁进一步加大无人舰艇采购力度。对集群式无人水面舰艇的相关技术，美海军已经进行了多次演示验证，并设想利用基地型机动无人系统，形成新型水下无人集群作战能力。大直径无人潜航器项目旨在解决无人潜航器的长期自主水下作业、利用传感器实现安全自主导航等问题，能够搭载深度和温度测量传感器等不同传感器以及任务模块，灵活配置，自动控制能力强，可以长时期、远距离执行任务；具有扫雷、跟踪监视、情报侦察、自主工作、智能化攻击的能力，可搭载各型号导弹、炸弹进行自主攻击。
　　六、加强智能作战平台安全防护手段建设
　　拥有高度智能的作战指挥系统和武器平台一旦被对手通过恶意代码、病毒植入、指令篡改等手段攻击，将带来“倒戈反击”、战术失利甚至灾难性后果；识别错误、机器故障、通信降级、环境扰动等因素，也可能使系统因干扰而失控，对智能作战平台的安全防护将变得更为迫切。美军智能作战平台的安全主动防御体系，借助商用技术和能力，将威胁预警、入侵防御和安全响应能力相结合，创建跨领域的感知系统，为智能作战平台提供安全保障。
　　2010年美国政府公开了一份关于 CNCI 的摘要，其中包括“部署一个由遍布整个联邦的感应器组成的入侵检测系统”和“寻求在整个联邦范围内部署入侵防御系统”，即“爱因斯坦 2”计划和“爱因斯坦 3”计划。“爱因斯坦3”的入侵防御能力主要依靠国家安全局开发的TUTELAGE系统。TUTELAGE是一套具有监控、主动防御与反击功能的系统，通过提前发现对手的工具、意图并设计反制手段，在对手入侵之前拒止，即使对手成功入侵，也能通过阻断、修改C2指令等方法缓解威胁。美军运用TUTELAGE系统，通过部署在国防部非保密因特网协议路由器网与互联网连接的边界网关上的传感器发现恶意行为，并及时将这些行为报告给TUTELAGE。TUTELAGE使用深度包处理技术，通过内嵌的包处理器，透明地干预对手行动，对双向的包进行检测和替换等，实现对恶意入侵的拦截、替换、重定向、阻断等功能。
　　近年来，美军网络司令部重点基于云计算、大数据分析等技术研发针对网络入侵的智能诊断信息系统，能够自动诊断网络入侵来源、己方网络受损程度和数据恢复能力。美国及其盟友持续组织“施里弗”太空（网络）演习、“锁顿”网络安全演习等活动，就是对其人工智能信息系统的反复测试和升级演化。
　　（作者单位：张申，陆军研究院；季自力，战略支援部队某部采购局；王文华，西安速度时空大数据科技有限公司。）
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