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INTERNATIONAL AVIATION / 国际航空 2019.1215 空天力量/ Air & Space Power 相比人类，人工智能系统拥有快速性、持久性、精确性、经济可承受性等优势，可从事繁 复枯燥的低端工作，也能执行复杂精密的高端任务。美国空军已发布本军种的人工智能战 略，美国国防部的顶层人工智能战略文件对其表示了肯定。 美国空军人工智能技术研发和应用概述 Overview Of Artificial Intelligence Development and Application In USAF 黄 锐 2 019 年 2 月， 美 国 国 防 部发布了2018 人工智 能战略概要利用 AI 增 强国家安全和繁荣报告， 从总体上分析了美国国防部 在人工智能领域面临的战略 形势，阐明了国防部加快采 用人工智能能力的途径和方 法。报告中提及了美国空军 和国防创新单元与联合人工 智能中心共同研发了可预测 维修解决方案的原型系统， 并在 E-3 和 F-35 等机型上 取得了成功，表示了对空军 工作的认可。 早在2018年12月，美国 空军就成立了人工智能跨职 能小组，其职能之一是撰写 空军的人工智能战略。2019 年6月，美国空军人工智能 联席主席迈克尔凯南在 华盛顿举行的人工智能世界 政府会议上，阐述了空军推 进人工智能过程中面临的问 题，如未将数据的重要性上 升到战略高度、现役人员普 遍缺乏计算机技能等。未来 将要发布的美国空军人工智 能战略将对上述问题提出指 导性意见。9月12日，美国 空军发布了2019空军人工 智能战略 ，强调了人工智 能对其执行21世纪任务的 重要性，并公布了美国空军 的5个人工智能的关注领域， 如降低技术进入壁垒、将数 据作为战略资产等，并表示 在人工智能时代，只有第一 才具有价值。 航空领域技术发展和 应用现状 人工智能是一种“渗透”性 质的技术，能与军事航空各 领域相结合，推动呈现智能 化发展形态。目前，美国空 军和海军航空兵已在后勤保 障、飞行员培训、海量数据 处理与融合、电子战等领域 初步应用了人工智能技术， 并继续布局空中战场管理、 空战决策、小型侦察无人机、 无人机集群和忠诚僚机等多 个研究方向。 后勤保障 一 直 以 来， 美 军 战 机 会基于故障或统一计划进行 维修，而在融合人工智能 后，可为每架战机定制维修 计划。如F-35战斗机的自动 后勤信息系统可提取嵌入到 发动机和其他机载系统内的 实时传感器数据，通过预测 算法制订维修方案。美国空 军创新机构AFWERX与国防 部国防创新单元联合开展了 “维护保障深度学习”项目， 研究了E-3预警机机队10年 的补给数据和5年的维护报 告，发现实际可节省29的 维护成本。目前，AFWERX 正打算把该算法应用到F-16 战斗机和C-5运输机上。 飞行员培训 AFWERX与空军教育与 培训司令部联合开展了下一 代飞行员培训项目，利用人 工智能辅助教官系统培训飞 行员。人工智能教官可观察 学员如何学习，并提供实时 建议，还可根据学员的习惯 定制个性化培训大纲。共25 名学员参加了首次培训，其 中13人只花了原来一半的时 间就完成了空军飞行专业大 学的训练课程。该项目的下 一阶段目标是细化数据构建， 根据每名学员的需求定制训 练想定，并改进监控学员训 练表现的生物识别传感器。 海量数据处理与融合 2017年4月,美国防部启 动Maven试验项目，主要用 于对无人机搜集的海量图像 和视频情报进行识别。经过 1年多的实战应用，Maven算 法对中东地区无人机所拍摄 视频中目标的识别准确率达 到80%，并已扩大部署至美 非洲司令部、中央司令部的 56个站点。目前该项目经 费超过1亿美元，雷神、通 用动力、微软、亚马逊等多 家公司均已加入，将继续推 动算法开发和应用进程。 认知电子战 美 国 国 防 预 研 局 (DARPA)的“雷达自适应对 抗”和“自适应电子战行为 学习”项目开发认知电子战 软件算法,均不涉及接收机、 发射机和天线等射频硬件， 以应对敌雷达和通信系统的 动态电磁信号。 “雷达自适应对抗”项 目旨在发展模块化、开放式 和可拓展的软件处理技术， 使美军空基电子战系统在复 杂电磁环境下，能够基于空 中可观测信号，理清友军、 敌军和中立的发射机，并针 对快速变化且未知的雷达 威胁进行对抗及效果评估。 2016年11月，BAE系统公司 INTERNATIONAL AVIATION / 国际航空 2019.1216 空天力量/ Air & Space Power 获得1330万美元的最终阶段 合同，成熟算法并开展试验。 “自适应电子战行为学 习”项目旨在开发对抗战术 环境中自适应无线电通信威 胁的能力，还可实时反馈干 扰效果，且算法可适用于现有 电子战系统。2011年DARPA 分别授予洛克希德-马丁公司 和BAE系统公司合同。 虽然2016年之后， DARPA官方并未公布上述两 个项目的后续发展情况，但 从DARPA局长在国会的证 词记录中可以看到，上述项 目均已结束，且成功开展了 技术转化，把认知电子战技 术 植 入 到 了F-18、F-35战 斗机和E/A-18G即将配装的 “下一代干扰机”上。 空中战场管理 DARPA和空军研究实验 室(AFRL)2014年共同启动了 “分布式作战管理”项目，发 展先进算法和软件，以提高 态势感知和任务自适应规划 等能力，帮助履行战场管理 任务的飞行员进行快速且合 理的决策，在强对抗环境中 更好地执行复杂空战任务。 2018年3月，DARPA向 BAE系统公司授出项目第三 阶段合同，并披露了部分设 计细节。 “分布式作战管理” 系统配装了两种软件 ： 网络 对抗环境态势理解系统负责 构建可分享至每个平台的统 一作战场景，反介入实时任 务管理系统为每个平台制定 合适的任务和飞行路径。执 行任务时的工作流程大致 为:“分布式作战管理”系统 首先把任务分解，明确各平 台的工作，然后持续对网络 状态进行评估，一旦发现中 断，每个平台将不断评估自 己获取的信息重要性等级以 及其它平台的具体位置，在 网络联通后迅速交换重要信 息，更新态势图，进行任务 重规划，重新明确每个平台 的任务。在项目第二阶段， “分布式作战管理”系统成 功开展飞行验证，第三阶段 将实施更加复杂的试验。 空战决策 DARPA在2015年 启 动 “对抗环境强韧同步规划和 评估”项目，开发以人为中 心的软件辅助决策工具，着 眼于数据传输标准，确定通 信被切断时输出信息的先后 顺序，帮助空战人员在复杂 环境更好控制作战行动。为 此，BAE公司研发了“分布 式协同指挥控制工具”自主 软件，以提高空中战场的战 场感知能力，评估作战前、 中、后的空战计划和任务风 险，分析作战效果。2019年 3月20日，DARPA授予BAE 公司价值310万美元的最终阶 段合同，并将于2019年8月或 9月在美空军基地进行为期一 周的演示验证。根据DARPA 的预算文件， “对抗环境强韧 同步规划和评估”软件最终 将被美国空军和海军使用。 小型侦察无人机 DARPA在2015年 启 动 “快速轻量自主”项目，发 展全新智能算法，使小型无 人机仅凭所搭载的高分辨摄 像机、激光雷达、声呐或惯 性测量单元，便可在房间等 设障环境中自主导航飞行， 搜集态势感知数据。2018年 7月，项目成功开展第二阶 段飞行试验。无人机可在多 层建筑间快速度飞行，通过 窄街时确认感兴趣的目标， 通过窗户飞进建筑物，在屋 内搜索并创建三维地图，并 从敞开的门退出建筑物。 “雷达自适应对抗”项目概念设想图。 “对抗环境强韧同步规划和评估”项目设想图。 INTERNATIONAL AVIATION / 国际航空 2019.1217 空天力量/ Air & Space Power 无人机集群 2015年DARPA启动 “拒 止环境中的协同作战”项 目，通过发展智能算法和软 件，探索无人机集群的自主 和协同技术，使无人机群可 在一名操作人员的管理下协 作完成发现、跟踪、识别和 攻击目标等任务。2018年11 月，6架真实的和24架虚拟 的无人机在真实虚拟构 建环境中开展了地面和飞行 试验，验证了无人机集群在 强对抗环境中针对非预期威 胁的适应和应对能力。2019 年春，项目已全部转化至海 军航空系统司令部。 2017 年 1 月 DARPA 启 动“进攻性蜂群战术”项 目，旨在研发并验证规模超 过100架的蜂群战术，提升 地面部队的防御、火力和情 监侦察能力。10月，雷神公 司和诺斯罗普-格鲁门公司 获得第一阶段合同。2019年 8月，DARPA宣布，已经成 功开展了第二次外场试验。 试验中的任务包括人、地面 机器人和无人机组成的人机 编队定位和隔离一个模拟的 市政厅，定位和保护里面的 目标，然后为建筑提供安保， 同时还要保持对周边环境的 态势感知。试验在30min之 内完成。本轮的外场试验是 六次规划试验中的第二次， 后续外场试验目标是每隔大 约6个月进行一次。 另外该项目还设立了 被称为“蜂群冲刺”的快速 技术研发和集成活动，旨在 聚焦关键技术并实现快速引 入，增加项目各参与方的 交流机会。2018年23月， DARPA分别授予洛克希德- 马丁公司和查尔斯河分析公 司首轮核心蜂群冲刺合同， 聚 焦 蜂 群 战 术。10月， 卡 内基梅隆大学等8家单位 获得第二轮蜂群冲刺活动合 同，开发自主能力。目前， DARPA已授出第三轮冲刺合 同，并正征集第四次“蜂群 冲刺”活动的创意方案。 忠诚僚机 2019 年 3 月，AFRL 表 示正在开发Skyborg无人僚 机智能空战系统，目前主要 关注情监侦和态势感知能 力。项目的目标是让有人- 无人机编队成为现实，其中 的Skyborg平台可通知飞行员 威胁信息和提供应对方案。 Skyborg项目发展的算法未 来将会与一架无人机整合， 可 能 是QF-16、XQ-58A或 BQM靶机。 2019年10月，美国空军 Skyborg项目办公室发布跨部 局通告，寻求一个独立的实 体机构，作为系统设计代理 促进模块化、开放架构的应 用。Skyborg项目办公室将在 审查后于2020年3月授出合 同，金额将超过750万美元。 鉴于系统的先进性和数据的 敏感性，中标机构的后续工 作内容将被划定为绝密级。 美国空军表示，未来型 号项目的执行人员已在早期 介入，包括情监侦、战斗机 和轰炸机、武器和数字化方 面的人员。Skyborg可部署原 型机的“早期军事效用评估” 将在2023年进行。 DARPA在2019年3月公 布了“空战进化”项目的跨 布局通告，表示将研究人- 机协同空战，即测量、校准、 提升和预测人类对自主空战 系统信任的方法，并首先将 在最激烈的空中格斗条件下 试验人类飞行员和人工智能 实体如何相互取信。在项目 中，研究人员将教授人工智 能空中格斗的规则，首先是 基础机动，然后是一对一作 战，最后是更加复杂和快速 变化格斗。之后，将在模拟 的环境中验证人-机编队的 作战能力，有人机飞行员可 指挥多架无人机，同时也有 敌人的无人机和其他威胁因 素，以尽可能贴近实战。 2019年10月，DARPA 选 择8支 团 队 参 加“ 阿 尔 法”空战试验竞赛。这是一 项虚拟竞赛，旨在演示用于 模拟视距内空战机动的先进 人工智能算法，目的是在发 布“空战进化”项目的算法 开发请求之前，激励并扩大 人工智能开发人员，夯实技 术基础。参与的8家公司为 极光飞行科学公司、EpiSCI 公司、佐治亚理工学院、 “苍 鹭”系统公司、洛马公司、 Perspecta实验室、物理人工 智能公司和翱翔科技公司。 人工智能对军事航空 的影响 人工智能技术正以前所未有 的广度和深度影响着空中作 战形态。人工智能系统与平 台的广泛应用，将使智能化 要素渗透于空战的整个流 程，智能感知、智能情报分 析、智能辅助决策、智能指 挥控制、智能空战平台等将 成为决定战争胜负的重要力 量，将对空战以及跨域联合 CODE项目想象图。 INTERNATIONAL AVIATION / 国际航空 2019.1218 空天力量/ Air & Space Power 作战产生深远影响。 战争预判有效性增强。 人工智能强大的计算和 数据处理能力可通过先进的 兵棋推演系统更加有效地检 验和优化作战方案，更加精 确地计算并预测战争结果， 为作战行动的决策提供辅助 性支撑。 提高空中作战自主化水平 未来空战日趋复杂、态 势瞬息万变，将超出人类认 知和体能极限，需要通过自 主性，进一步扩展空中作战 能力空间。未来，预计有人 机将成为战场上的信息融合 和处理中心以及作战管理和 指挥控制枢纽，飞行员将通 过智能座舱达到人机共融， 更从容应对复杂态势。无人 机是人工智能的天然载体， 未来其能力必将大幅增强， 可在高强度作战环境下遂行 自主对地打击、抵近干扰、 空空作战任务。 更加精准、及时地掌握 敌我信息 知己知彼、百战不殆， 精准、及时了解敌我信息一 直都是取胜之源。空战装备， 尤其是无人机装备在战场上 居高临下，一直都是跨域 联合作战信息获取的重要来 源。人工智能空战装备能够 集成不同来源和不同地理位 置的大批量数据，进行筛选， 突出有价值的信息，明显提 升敌我信息的分析能力。 空中作战时间大幅缩短 空战装备自主能力的极 大提升，必将导致“观察- 判断决策行动”杀伤链， 即OODA环中每一环节处理 速度的显著提升，最终使空 战进程大幅缩短。例如，辛 辛那提大学“阿尔法”智能 空战软件开发团队认为，人 工智能的作战反应速度比人 类大脑快250倍，因此可以 操纵四代机战胜人类驾驶的 F-22五代机。 经济可承受性强 目前传统高性能空战 装备研制、使用、维护保障 成本越来越高，已成为未来 发展的重要阻碍，而人工智 能技术的融入，有望成为增 强经济可承受能力的重要抓 手。在有人机方面，不仅可 通过优化维修保障和飞行员 培训降低成本，还可通过扩 充无人机规模降低有人战机 的采购数量，大幅节省采购 经费。在无人机方面，美军 正在大力发展可消耗无人机 技术，即装备使用次数有限， 以容忍战损和节约成本，如 XQ-58A忠诚僚机目标成本 200万美元， “小精灵”无人 机70万美元。尽管单架成本 低，但可通过与有人机协同 或蜂群作战方式实现更强作 战能力。 未来军事航空将呈现 高度体系化作战形态。高性 能有人机将承担关键的指挥 控制任务。大型预警机在防 区外对整个战场进行