人工智能在美国的发展趋势

人工智能在美国的发展趋势

随着人工智能、物联网、大数据、云计算、物联网等下一代信息技术的快速发展和战场应用的广泛应用，战争形式逐渐从信息战争转变为智能战争。美军洞察到世界新一轮技术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,加快推进武器装备的智能化、无人化和自主化。加强智能武器装备建设,提高装备技术水平进入新世纪以来,信息栅格、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,为实现武器装备智能化展示出广阔的应用前景。具备指挥高效化、打击精确化、操作自动化和行为智能化的武器装备,将在未来战场上贡献独特的“机器智慧与力量”。美军统筹规划推进智能武器装备建设,提出了以人工智能为关键支撑技术的“第三次抵消战略”,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,着力构建研发生产和作战运用体系,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渗透转化的进程,推进武器装备向最大限度的“自主适应、自主行动”方向发展,实施精准的复合性打击,毁瘫作战对手的体系结构。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,制定项目发展规划,以期尽快推动人工智能的军事应用研发项目落地见效。远程舰队装备技术的应用美军正在大力推广人工智能芯片在现有武器装备系统中的应用,使之具备类人类“思考”和自主交互的能力,不断提高武器装备在储、运、用、修、管过程中的自动化水平,实现指挥、检测、抢修、储供和管理手段的智能化;加快发展智能化精确打击武器,给精确制导弹药加上“智能大脑”,通过与战场态势感知系统、指挥控制系统的互联互通,自主机动规避、自动识别定位、自动锁定目标,使弹药变得更“聪明”、灵敏、迅速,极大提升打击精度、速度和毁伤能力。远程反舰导弹项目服务于美军战略转型,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,空射版于2018年列装美空军第28轰炸机联队。美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。美军还将自主学习技术和智能处理技术注入电子战武器装备,使之具备对抗新型认知通信和认知雷达的能力。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,研制出认知雷达电子战系统原型机。认知电子战系统能够在战场上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,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。通过开发神经技术、拓展脑机接口应用,建立智能武器装备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”攻击直升机在进行智能化改造后,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。推进智能武器的统一管理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,提高对武器装备系统的整体控制能力;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,实现智能武器装备互融互联互通的目标。目前美军已在全球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、武器装备互融互联互通。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,实现了对智能武器装备的统一管理;推动“大数据研发计划”,重视海量信息的开发与利用,以增强武器装备系统和决策的自主化,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,以全球信息栅格为基础,以智能武器装备系统为核心,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。未来美军将以战场感知系统为中心,进一步推进智能武器装备的互联互通互操作,2020年前完成跨军种、跨部门信息系统的综合集成;推进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。深空无人作战平台随着“人-机”结合程度的持续加深,无人作战系统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。无人作战系统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,美国国防部公开了《无人系统综合路线图(2017～2042)》,概述了在未来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,以牢牢掌控全球军事竞争的方向、速度和节奏。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。美军现有8000多个空中无人系统,1.2万多个地面无人系统,已经成为美军实施作战行动不可或缺的组成部分。——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。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”作战技术研究,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。美空军实验室和克瑞托斯无人机系统公司联合研发的XQ-58A战斗无人机,可作为F-22或F-35战斗机的护航机和攻击平台,被设计为独立行动或作为无人机群的一部分,类似于传统无人机与巡航导弹的结合体,是一种可重复使用的“巡航导弹”。——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。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。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。持续追踪无人反潜艇采用光电传感器、远程/近程雷达以及光探测/测距设备,利用人工智能与艇载传感器进行导航,具有探测、跟踪、告警、规避等功能,进行无线和卫星等多种通信,具有很强的前沿部署和大范围反潜能力。创建跨领域的感知系统智能武器装备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,也可能使智能武器装备因干扰而失控,安全防护将变得更为迫切。美军智能武器装备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,为智能武器装备提供安全保障。2010年美国政府公开了一份关于CNCI的摘要,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”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