人工智能空戰(zhàn)來了

近日，美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）啟動(dòng)“空戰(zhàn)演進(jìn)”項(xiàng)目，旨在研發(fā)可執(zhí)行空中格斗任務(wù)的人工智能。

當(dāng)前，軍用人工智能發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，但主要受限于算法難以提供支撐等技術(shù)方面因素和尚未得到充分授權(quán)等法規(guī)方面因素，其應(yīng)用大都集中在情報(bào)獲取與處理、輔助指揮與控制等領(lǐng)域，極少直接參與交戰(zhàn)。

“空戰(zhàn)演進(jìn)”項(xiàng)目將成為軍用人工智能發(fā)展史上的標(biāo)志性事件。通過該項(xiàng)目的實(shí)施，在空戰(zhàn)史上，人工智能控制無人機(jī)有望首次成為空中交戰(zhàn)的直接主體。

信息化戰(zhàn)爭條件下，視距內(nèi)空戰(zhàn)（即“空中格斗”）仍將是空戰(zhàn)的重要內(nèi)容。在廣域空中態(tài)勢(shì)感知體系支持下，己方戰(zhàn)機(jī)使用中遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈，可在更遠(yuǎn)距離上對(duì)敵方戰(zhàn)機(jī)發(fā)起攻擊。但是，隨著隱身飛機(jī)逐漸成為空中作戰(zhàn)力量的主導(dǎo)，其被雷達(dá)發(fā)現(xiàn)的距離大幅縮短，使得近距離的空中格斗仍然有很大概率發(fā)生。

飛行員可較從容地執(zhí)行視距外空戰(zhàn)任務(wù)，但空中格斗對(duì)于飛行員的生理、心理素質(zhì)以及平時(shí)訓(xùn)練都有著更高的要求。空中格斗是典型的高速度、高節(jié)奏、高強(qiáng)度、高烈度的對(duì)抗，比拼的是雙方的裝備、智慧、體能和技能，要求飛行員在極短時(shí)間內(nèi)判斷空情、臨機(jī)決斷、果敢行動(dòng)。

對(duì)于飛行員而言，空中格斗充滿高度風(fēng)險(xiǎn)和不確定性。人是武器裝備的操作者和指揮控制的決策者，是最重要的戰(zhàn)爭影響因素，同時(shí)，戰(zhàn)爭中的風(fēng)險(xiǎn)和不確定性，在很大程度上也與人直接或間接相關(guān)。

事實(shí)上，正是人類飛行員使得空中格斗充滿風(fēng)險(xiǎn)和不確定性。空中格斗過程中，人類飛行員的生理和心理極限隨時(shí)都可能接受挑戰(zhàn)。人類飛行員可能因持續(xù)高強(qiáng)度思考和高難度操作而出現(xiàn)反應(yīng)遲緩、判斷失誤、動(dòng)作不當(dāng)?shù)痊F(xiàn)象，進(jìn)而可能輸?shù)艨諔?zhàn)。

人工智能操縱無人戰(zhàn)機(jī)，完全可以在空中格斗中有著比人類飛行員更好的表現(xiàn)，這是“空戰(zhàn)演進(jìn)”項(xiàng)目研究的立足點(diǎn)。“人工智能+無人機(jī)”可以使用更高級(jí)的空戰(zhàn)技能和更有效的空戰(zhàn)策略，同時(shí)，其較高的戰(zhàn)斗力水平和狀態(tài)也可以長時(shí)間保持穩(wěn)定，這是人類飛行員無法相比的。

一方面，相比人類，人工智能在信息獲取、計(jì)算能力、運(yùn)籌規(guī)劃、響應(yīng)速度、武器使用等方面占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，且其“生理”和“心理”更加穩(wěn)定，不會(huì)疲勞和厭倦，沒有興奮、緊張、慌亂、失神、絕望等過激和失控情緒。

另一方面，無人機(jī)相比有人機(jī)，在速度、機(jī)動(dòng)性、隱身能力、武器搭載等技戰(zhàn)術(shù)性能方面，受到的約束更小，有更大的提升空間。目前，美國和俄羅斯在各自的下一代空中優(yōu)勢(shì)戰(zhàn)斗機(jī)計(jì)劃中，均將無人戰(zhàn)斗機(jī)研發(fā)作為優(yōu)先項(xiàng)目。

“人工智能+無人機(jī)”要成為空戰(zhàn)的主要力量，需主要解決技術(shù)和信任兩方面的問題。一方面，將空戰(zhàn)勝利寄托到“人工智能+無人機(jī)”上，對(duì)其信任是前提，以此為基礎(chǔ)，給予其相應(yīng)且充分的作戰(zhàn)自主權(quán)限。另一方面，作為“人工智能+無人機(jī)”獲得信任的充分條件，需要解決以人工智能算法為核心的技術(shù)問題，使其不但可以實(shí)現(xiàn)較高的技戰(zhàn)術(shù)性能，同時(shí)又要處于人類作戰(zhàn)指揮的控制之下。

算法是人工智能的大腦，只有依靠空戰(zhàn)算法上的突破，才能邁過人工智能空戰(zhàn)的門檻。空中格斗中，以武器裝備為基礎(chǔ)，以智慧比拼為主導(dǎo)，以體能技能為支撐，與圍棋、國際象棋、撲克等比賽有很多類似之處，都屬于零和博弈的情形。

人工智能算法適用于空戰(zhàn)場景并將大有用武之地。不同于陸戰(zhàn)場和海戰(zhàn)場，空戰(zhàn)場的背景環(huán)境相對(duì)“干凈”，空中目標(biāo)相對(duì)有限，空戰(zhàn)策略也不比上述腦力運(yùn)動(dòng)更為復(fù)雜，并可借鑒在棋類運(yùn)動(dòng)中的博弈策略。相比視距外空戰(zhàn)，空中格斗算法更加復(fù)雜，這也是“空戰(zhàn)演進(jìn)”項(xiàng)目的主要研究內(nèi)容。

“人工智能+無人機(jī)”將可能成為有人駕駛戰(zhàn)機(jī)難以匹敵的空中殺手。人工智能“深藍(lán)”、AlphaZero和Pluribus分別戰(zhàn)勝國際象棋、圍棋和德州撲克的人類選手，充分展現(xiàn)出先進(jìn)算法的巨大威力和潛力。綜合空戰(zhàn)的裝備、智慧、體能和技能等方面，“人工智能+無人機(jī)”完全可以超越“人類飛行員+有人機(jī)”。

“人工智能+無人機(jī)”的空戰(zhàn)性能取決于算法的優(yōu)劣，人工智能空戰(zhàn)在很大程度上等同于“算法戰(zhàn)”。算法可統(tǒng)一理解為解決問題的方法，解決作戰(zhàn)問題依靠作戰(zhàn)算法，目的是以更高效的方法作戰(zhàn)。算法是人工智能的大腦，決定了人工智能的智力水平，也是“人工智能+無人機(jī)”作戰(zhàn)系統(tǒng)戰(zhàn)斗力的最重要影響因素。

“空戰(zhàn)演進(jìn)”項(xiàng)目的實(shí)施，表明美國將先進(jìn)人工智能算法研發(fā)作為推進(jìn)軍事智能化的抓手。2017年，美國國防部副部長羅伯特·沃克簽署“專家項(xiàng)目”備忘錄，建立“算法戰(zhàn)跨職能小組”，并正式提出“算法戰(zhàn)”作戰(zhàn)概念，將算法作為重要的戰(zhàn)斗力，旨在通過開發(fā)先進(jìn)的人工智能算法，提升美軍在態(tài)勢(shì)感知、情報(bào)分析、指揮決策、精確打擊等方面的作戰(zhàn)能力。

在“算法戰(zhàn)”作戰(zhàn)概念框架內(nèi)，開展了圖像識(shí)別、遠(yuǎn)程維修、精確后勤等方面多個(gè)項(xiàng)目，并已在阿富汗、敘利亞等地得到實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)，而“空戰(zhàn)演進(jìn)”項(xiàng)目正是“算法戰(zhàn)”作戰(zhàn)概念的又一次落地。

“空戰(zhàn)演進(jìn)”項(xiàng)目清晰地勾畫出了人工智能空戰(zhàn)的前景。隨著戰(zhàn)斗機(jī)信息化水平和機(jī)動(dòng)性能的不斷提高，對(duì)人類飛行員的身體和心理素質(zhì)要求也在不斷提高，但相應(yīng)的，人工智能占據(jù)的優(yōu)勢(shì)也將愈發(fā)凸顯。

“空戰(zhàn)演進(jìn)”項(xiàng)目屬于典型的有人/無人混合編組概念。根據(jù)項(xiàng)目構(gòu)想，人工智能控制無人機(jī)執(zhí)行視距內(nèi)空中格斗任務(wù)，人類飛行員處于更安全的位置上，主要承擔(dān)指揮調(diào)度等任務(wù)，將主要作為指揮員而非戰(zhàn)斗員。

有人與無人飛機(jī)發(fā)揮各自長處，進(jìn)而可以大幅提高作戰(zhàn)效能，實(shí)際上，這正是未來戰(zhàn)場無人化趨勢(shì)在空戰(zhàn)場的體現(xiàn)。在無人空戰(zhàn)領(lǐng)域，美軍已經(jīng)完成布局，并實(shí)施了系列研發(fā)項(xiàng)目作為支撐，包括“拒止環(huán)境下協(xié)同作戰(zhàn)”“忠誠僚機(jī)”等，研究內(nèi)容以先進(jìn)自主算法和監(jiān)督控制技術(shù)為重點(diǎn)，目的是提高無人機(jī)的自主協(xié)同能力。

“空戰(zhàn)演進(jìn)”項(xiàng)目可為美軍“忠誠僚機(jī)”等有人/無人混合編組項(xiàng)目提供支撐。“忠誠僚機(jī)”項(xiàng)目主要解決有人機(jī)與無人機(jī)的作戰(zhàn)編組內(nèi)協(xié)同問題，其框架內(nèi)研發(fā)了多型無人機(jī)，包括XQ-58A“女武神”、F-16戰(zhàn)斗機(jī)的無人化版本QF-16等，主要承擔(dān)偵察、電子戰(zhàn)、對(duì)地打擊等任務(wù)，但其研發(fā)初衷就有作為空戰(zhàn)型無人機(jī)的考慮，且技戰(zhàn)術(shù)性能也可以基本滿足未來無人殲擊機(jī)的要求。可以預(yù)測，“空戰(zhàn)演進(jìn)”項(xiàng)目將使用這些無人機(jī)作為演示驗(yàn)證和飛行試驗(yàn)的平臺(tái)。

“空戰(zhàn)演進(jìn)”項(xiàng)目主要面向無人殲擊機(jī)一類的空戰(zhàn)型無人機(jī)，其作戰(zhàn)對(duì)象主要是其他國家或?qū)κ值挠腥嘶驘o人機(jī)，以制空權(quán)作戰(zhàn)為主要任務(wù)。

無人機(jī)具備與有人機(jī)空中格斗的能力，這是前所未有的。迄今為止，只有一起無人機(jī)與有人機(jī)空戰(zhàn)的戰(zhàn)例。2002年12月23日，美軍一架“捕食者”無人機(jī)在伊拉克南部地區(qū)執(zhí)行偵察任務(wù)，被伊拉克空軍老舊的米格-25戰(zhàn)斗機(jī)擊落。“捕食者”為偵察-打擊型無人機(jī)，不具備空中格斗能力，因此此次空戰(zhàn)結(jié)果不具代表性。

在直接交戰(zhàn)任務(wù)上，“人工智能+無人機(jī)”可以取代“人類飛行員+有人機(jī)”。可以設(shè)想，在未來空戰(zhàn)中，人類飛行員在與敵方“人工智能+無人機(jī)”作戰(zhàn)系統(tǒng)對(duì)抗時(shí)，將充分體驗(yàn)到當(dāng)初圍棋世界冠軍們輸給人工智能時(shí)的感受。