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弹箭与制导学报投稿格式参考范文:人工智能赋能军事技术举措和发展趋势分析

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  0 引言

  人工智能技术在军事领域具有巨大的应用潜力,有望改变传统的 “战争规则”,并对作战模式和制胜机制带来颠覆性变革。美国在人工智能技术军事应用领域一直处于领先地位,深谙该技术的发展趋势,自 2016 年以来,美国陆续出台了一系列人工智能战略与政策,如制定《国防部人工智能战略》,将人工智能定位为优势技术领域,明确了人工智能的发展方向和重点内容。循着 “最快掌握和利用人工智能潜力的国家将获得重大的军事优势” 的原则,美国将人工智能技术应用于情报处理、无人作战平台、指挥控制、武器装备系统等方面,涉及大数据、智能算法等领域,推动了作战方式的转变并取得了显著成果。文中通过研究人工智能技术在美国军事领域应用中的方法、成果和经验,为国内开展相关研究提供指导和借鉴作用。

  1 美国在军事领域应用人工智能技术分析

  当前,美国主要将人工智能技术应用于以下 6 个军事领域:情报收集、监视和侦察;后勤支持;网络作战;指挥与控制;半自主和完全自主载具;自主武器系统。

  1.1 情报收集、监视和侦察

  在军用领域目前存在着获取的信息庞大、各类数据海量化的现象,导致处理信息的工作量大,工作效率低,处理效果差的问题。若应用人工智能技术有望实现海量数据的高效处理。例如可对不完整信息进行补充完善,提炼出其中有效内容;可对多个矛盾信息进行筛选,通过比对、判断,剔除错误信息;过滤掉大量无价值信息等。同时,通过专家系统、深度学习等算法,能够辨识出高价值信息,对监视和侦察所获取的视频、音频等进行筛选,将威胁度高的目标信息提供给监视人员和决策者,从而提高预警能力或打击的针对性、准确性;此外,还可以在大规模异构、无关联或关联度低的数据中寻找相关性,将这些数据形成有价值的信息,供指挥员决策。现有的研究主要集中在以下几个方面:1) 利用计算机视觉技术和机器学习算法,可以自动分析视频并识别敌方目标,帮助作战人员迅速了解战场情况,进而提高规划和行动的速度,如 Maven 项目;2) 基于大型语言模型,以问答形式生成作战计划,显著提高了军事规划效率,如美国海军陆战队的 “赫尔墨斯” 大语言模型;3) 利用人工智能辅助决策系统,可以实现对战场数据的快速分析,推荐最佳武器系统,同时缩短决策时间如美国陆军的 FIRESTORM 系统。4) 生成式人工智能系统可从海量实战数据中快速获取有用情报,极大地提高了情报判读分析的效率,如美国陆军的 “多诺万” 系统。

  1.2 后勤支持

  美国军方计划应用人工智能技术优化装备维修流程,提升效率,降低成本,并增强后勤保障能力。在此过程中,人工智能技术将被用于武器装备状态信息的收集,以有效管理武器装备。目前,正通过分析军用飞机引擎和其他机载系统内的实时传感器数据,运用人工智能技术管理军机的维护工作,这样可以实现按需检修,而不再依赖固定的维修时间表。另外,在物资信息感知方面,人工智能技术能够有效地收集各种军事物资的存储、运输和使用状态信息,以支持物资的定位、寻找和管理。如美国陆军支持 IBM 公司研发的 Watson 人工智能软件,能够分析装备的维修零部件需求,制定最省时、成本最低的配送方案。此外,美军运用云计算和大数据技术对各军种中原有配置各异的 200 多个大、中型计算台站进行整合,实现了作战保障基础设备的集中统一管理和各设备信息之间的交联、融合。

  1.3 网络作战

  人工智能技术在网络作战中的运用主要可分为 3 方面:侦测网络入侵、增强网络攻击能力以及加强网络空间防御力量。美国军方目前正致力于将网络空间的攻防技术推向智能自动化的发展方向,全面利用智能自主工具,以环境、动态和整体视角提升对网络威胁的感知。这将大幅提升从全局视角识别、理解、分析和应对安全威胁的能力。在此背景中,DARPA 正在推进的 “自主系统对抗网络对手使用(HACCS)” 项目,旨在开发可以自动检测并识别被僵尸网络侵染的网络、识别网络中的设备类型和潜在接入途径稳定性的自主软件代理。通过人工智能技术及自动化系统,能够无需人工干预地察觉、攻击并中和被僵尸网络感染的网络设备,进而将使美军的网络操作更为高效,攻击方式更加隐秘和智能。另一在研项目 “快速攻击检测、隔离及特征识别系统”,利用人工智能提升电网的网络安全防护,通过增强电网的情况意识、进行网路隔离、适应网络条件变化,以加速恢复因网络攻击造成的电网停电,保障电网稳定,并最终恢复供电。

  1.4 指挥与控制

  未来的战争将是陆、海、空、天以及电子、网络等多域的全方位作战,而随着新型智能武器的广泛应用,战场信息越来越庞大、更新速度越来越快,战场态势瞬息万变,带来更多复杂性和不可预测性。因此,如何快速对海量的战场信息进行分析、整合,进而实时立起能够真实反映战场综合态势模型会是一个巨大挑战,更进一步,如何对建立的战场态势模型进行判断、决策,快速给出准确有效的作战指挥命令,将直接关乎战争的胜负。借助于人工智能技术可以构建起一个智能化的指挥控制体系,通过计算机视觉、自然语言处理、专家系统、规划系统以及机器学习等组合技术来实现战场信息快速预处理、分析整合、判断、决策。具体而言,计算机视觉技术能够处理来自多样化源头的情报,并实现数据的整合;自然语言处理技术可从语音与文本中挖掘情报,监听交谈,策划相关信息,并实时预警潜在的威胁或行动机会;专家系统能预测作战和战术任务的成效;规划系统能制定出行动方案;机器学习则能与其他人工智能平台和节点联动,完成无专家指导或最优战术、技术和程序(TTP)未知的任务,最终为指挥员提供多种选项,以增强作战决策的质量与速度。实现作战指挥的快速敏捷性,提高指挥效率和效果。已完成的相关研究主要有:1) 美国 2007 年陆军推出了 “深绿” 系统,旨在像 “深蓝” 系统那样全面考虑敌军可能采取的各种行动,为指挥员提供辅助决策支持;2) 美国国防部推动了以 XDATA 为核心的多个大数据研发项目,形成了涉及机器学习、数据挖掘、并行计算和可视化等基础技术的相对完整的大数据研发体系,实现自主获取、处理和挖掘信息;3) 美国国防信息系统局和各个军种积极推动云大数据平台建设。2016 年 8 月,DISA 发布的升级版的 BDP,为运营商提供了以任务为中心的数据集和分析工具,显著提高了 CSAAC 快速开发、部署和使用分析工具的能力。其中,美国空军在第 6 次 “全球信息优势” 演练中,支持火力打击任务,将特定信息请求所需时间从数天、数小时已经缩短到 10min 之内。

  1.5 自主和半自主载具

  在积极探索将人工智能技术集成到自主和半自主载具中,载具类型主要有飞行器、舰艇和车辆等,主要涉及环境感知、障碍识别、传感器数据融合、智能导航和控制、智能判断和决策、智能通信、自主驾驶、故障检测等方面技术。尤其是对于集群方式的载具,如多个微小无人机组成的 “蜂群”,人工智能技术可用于执行编队飞行、路径规划、任务分配、协同控制与运动、内部组网通信等任务。已经进行的相关实验和测试研究主要有:1) 2023 年 7 月,“女武神” UAV 在人工智能飞行系统的操控下,成功完成了一次 3 小时的自主飞行任务,标志着人工智能飞行系统在真实环境中成功驾驶无人机的突破;2) 2023 年 3 月,DARPA 成功完成了 “复杂环境机器人弹性自主”(RACER)项目第三次试验,标志着车辆无人驾驶技术在自主感知与决策、环境适应等方面取得了成功。

  1.6 自主武器系统

  根据美国国防部 2012 年 11 月发布的相关文件,自主武器系统被定义为一旦启动,即能够在无需人员进一步干预的情况下自主选择目标并执行交战任务。该文件还提出了另外两个相关概念:受人监督的自主武器系统和半自主武器系统。前者是指 “在武器系统发生故障、造成严重损失之前,允许人类干预和解除其功能的自主武器系统”;后者是指 “一旦激活,便能够与人类选择的特定目标或者目标群进行交战的武器系统”。由于这类武器自主性高,一旦失控可能引发对人群的无差别攻击,因而存在大的争议,目前自主武器研制还处在概念阶段。

  2 人工智能技术在军事领域发展趋势预测

  目前,美国、英国等军事大国纷纷将人工智能技术提升到国家战略层面,展开了一场激烈的新军事技术博弈。人工智能技术已经成为决定战争成败的颠覆性和变革性的技术,正在逐步进入军事作战的方方面面。未来,人工智能技术在军事领域的发展趋势主要在以下 3 个方面。

  人工智能技术将加速应用于武器装备中。人工智能技术会大幅提高武器作战威力和作战效能,基于这种显著的效果,未来将会广泛用于军事上的各种领域、各级层面、各个环节,会与各型作战元素相结合,从而深度介入军事对抗中,成为决定战争胜负的重要因素。

  会催生军事领域反人工智能技术的出现、发展和应用。正如航空航天技术在军事领域的应用催生了防空反导技术的出现、发展和应用,精确探测、制导技术在军事领域的应用催生了电子对抗技术、主动拦截与防护技术的出现、发展和应用,人工智能技术在军事领域的应用也会催生反人工智能技术的出现、发展和应用,而且这种反制技术也将通过人工智能技术的途径来完成。

  会颠覆现有的作战模式,催生出新的作战模式。随着人工智能技术的不断发展,未来会形成以强人工智能为主导的军事应用,武器及交战的智能化、自主化程度会越来越高,最终会出现全新的作战模式:整个作战基本由人工智能来主导完成,包括战术决策、指挥命令、作战单元、信息支援与对抗、作战态势评估、战损修复、后勤供给等全部由人工智能包办。

  3 结论

  通过以上 6 个领域的措施和项目,美军不仅加速了人工智能技术在军事领域的应用,推进自身军事化实力的提升,而且与盟国开展合作,共同探讨并研究人工智能军事化技术的发展,共同谋求军事技术上的创新与领先地位。未来战争将进入 “全智能化战争” 时代,在此过程中,美军将引领人工智能技术的发展。上述研究结果对于国内人工智能技术在军事上的应用,有 3 方面借鉴、指导作用:1) 顺应军事科技发展趋势,将人工智能技术全面应用于国内军事领域的各个方面、各个层级、各个环节,可参照美军的经验,以 “对标” 方式开展人工智能技术应用研究;2) 加强人工智能理论基础研究,基础理论研究薄弱是国内长期以来制约技术进步的重要因素,因而在开展人工智能技术在军事上实际应用研究时,要同步开展人工智能理论基础研究,以期得到更优的人工智能算法,提升人工智能技术的实际应用水平;3) 要重视人工智能技术应用的系统性研究,深刻认知人工智能技术引领军事技术变革的内涵、作用、价值及缺陷,这也是国内军事技术领域研究的薄弱环节和短板。

李圆方;张胜光;陈阳,92493部队,202404