人工智能在美國的發(fā)展趨勢

人工智能在美國的發(fā)展趨勢

隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等下一代信息技術的快速發(fā)展和戰(zhàn)場應用的廣泛應用，戰(zhàn)爭形式逐漸從信息戰(zhàn)爭轉變?yōu)橹悄軕?zhàn)爭。美軍洞察到世界新一輪技術革命和軍事變革的發(fā)展態(tài)勢,聚焦人工智能與自主技術,進行提前布局,加快推進武器裝備的智能化、無人化和自主化。加強智能武器裝備建設,提高裝備技術水平進入新世紀以來,信息柵格、人工智能、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等一系列新一代信息技術迅猛發(fā)展,為實現(xiàn)武器裝備智能化展示出廣闊的應用前景。具備指揮高效化、打擊精確化、操作自動化和行為智能化的武器裝備,將在未來戰(zhàn)場上貢獻獨特的“機器智慧與力量”。美軍統(tǒng)籌規(guī)劃推進智能武器裝備建設,提出了以人工智能為關鍵支撐技術的“第三次抵消戰(zhàn)略”,相繼制定人工智能技術研發(fā)規(guī)劃、重點項目設想、技術標準規(guī)范,著力構建研發(fā)生產和作戰(zhàn)運用體系,推動智能導彈、無人自主空中加油等項目的部署,加快人工智能技術向武器裝備系統(tǒng)滲透轉化的進程,推進武器裝備向最大限度的“自主適應、自主行動”方向發(fā)展,實施精準的復合性打擊,毀癱作戰(zhàn)對手的體系結構。美軍還統(tǒng)籌運用聯(lián)合人工智能中心、美國國防部高級研究計劃局、美國國防部實驗室及其他專注于人工智能研發(fā)的單位,細化職責分工,制定項目發(fā)展規(guī)劃,以期盡快推動人工智能的軍事應用研發(fā)項目落地見效。遠程艦隊裝備技術的應用美軍正在大力推廣人工智能芯片在現(xiàn)有武器裝備系統(tǒng)中的應用,使之具備類人類“思考”和自主交互的能力,不斷提高武器裝備在儲、運、用、修、管過程中的自動化水平,實現(xiàn)指揮、檢測、搶修、儲供和管理手段的智能化;加快發(fā)展智能化精確打擊武器,給精確制導彈藥加上“智能大腦”,通過與戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)的互聯(lián)互通,自主機動規(guī)避、自動識別定位、自動鎖定目標,使彈藥變得更“聰明”、靈敏、迅速,極大提升打擊精度、速度和毀傷能力。遠程反艦導彈項目服務于美軍戰(zhàn)略轉型,覆蓋水面艦艇的常見交戰(zhàn)距離,在自主感知威脅、自主在線航跡規(guī)劃、多彈協(xié)同、目標價值等級劃分、目標識別等方面的智能化水平極高,空射版于2018年列裝美空軍第28轟炸機聯(lián)隊。美陸軍研究實驗室嘗試將計算機視覺技術應用于制導炮彈,使其具備自主目標識別能力。美軍還將自主學習技術和智能處理技術注入電子戰(zhàn)武器裝備,使之具備對抗新型認知通信和認知雷達的能力。美國國防部高級研究計劃局開展了“自適應電子戰(zhàn)行為學習”“自適應雷達對抗”“極端射頻頻譜條件下的通信”等認知電子戰(zhàn)項目,研制出認知雷達電子戰(zhàn)系統(tǒng)原型機。認知電子戰(zhàn)系統(tǒng)能夠在戰(zhàn)場上實時自適應對抗所遇到的新的雷達威脅,發(fā)現(xiàn)難以探測的新型防空系統(tǒng),并實施更加精準的電子干擾,創(chuàng)造壓制敵防空系統(tǒng)的新方法、新手段。2019年2月美國國防部高級研究計劃局發(fā)布“智能神經(jīng)接口”“人工智能科學和開放世界新奇學習”項目公告,描述實現(xiàn)“人機融合”的思路,旨在推進第三代人工智能技術的開發(fā),在網(wǎng)絡安全、數(shù)據(jù)和圖像視頻分析、無人機群操作等方面起到增強人類能力的作用。通過開發(fā)神經(jīng)技術、拓展腦機接口應用,建立智能武器裝備系統(tǒng)和作戰(zhàn)人員之間的心靈感應鏈接,使作戰(zhàn)人員能夠與系統(tǒng)進行思想交互。美軍的“阿帕奇”攻擊直升機在進行智能化改造后,不僅能夠自動提供戰(zhàn)地圖像,還能實現(xiàn)對1000個偵察目標進行自動分類,并按威脅程度大小選擇優(yōu)先打擊目標。推進智能武器的統(tǒng)一管理美軍非常重視戰(zhàn)場信息傳輸系統(tǒng)一體化建設,通過構建全天候、立體化的戰(zhàn)場信息傳輸體系,提高對武器裝備系統(tǒng)的整體控制能力;圍繞對各類數(shù)據(jù)多級別、多方面、多層次的智能處理,實現(xiàn)對戰(zhàn)場數(shù)據(jù)信息的高度共享和高效利用;把指揮控制系統(tǒng)、戰(zhàn)略預警系統(tǒng)、戰(zhàn)場傳感系統(tǒng)、戰(zhàn)備執(zhí)勤監(jiān)控系統(tǒng)、武器裝備物資管理可視化系統(tǒng)等資源整合起來,構建集中統(tǒng)一的戰(zhàn)場傳感網(wǎng)絡體系,實現(xiàn)智能武器裝備互融互聯(lián)互通的目標。目前美軍已在全球部署了超過數(shù)萬臺射頻識別技術設備,戰(zhàn)時運用這些先進技術裝備,可以實現(xiàn)戰(zhàn)場全維全程可視、武器裝備互融互聯(lián)互通。美軍制定了信息系統(tǒng)建設的體系結構、開發(fā)環(huán)境、系統(tǒng)接口、數(shù)據(jù)交換等技術標準,實現(xiàn)了對智能武器裝備的統(tǒng)一管理;推動“大數(shù)據(jù)研發(fā)計劃”,重視海量信息的開發(fā)與利用,以增強武器裝備系統(tǒng)和決策的自主化,實現(xiàn)從“信息到?jīng)Q策”;發(fā)布《網(wǎng)絡中心數(shù)據(jù)戰(zhàn)略》,確定元數(shù)據(jù)控制方針,成立全球信息柵格元數(shù)據(jù)工作組,制定一套包括核心元數(shù)據(jù)和擴展元數(shù)據(jù)在內的戰(zhàn)場元數(shù)據(jù)標準規(guī)范;以網(wǎng)絡中心戰(zhàn)為牽引,以全球信息柵格為基礎,以智能武器裝備系統(tǒng)為核心,以互操作認證和演示驗證為保證,建成統(tǒng)一高效的智能作戰(zhàn)平臺。未來美軍將以戰(zhàn)場感知系統(tǒng)為中心,進一步推進智能武器裝備的互聯(lián)互通互操作,2020年前完成跨軍種、跨部門信息系統(tǒng)的綜合集成;推進武器系統(tǒng)全壽命管理、物資補給與服務管理、固定資產與設施全壽命管理等核心業(yè)務領域轉型;加強信息共享、企業(yè)服務、信息安全等能力建設;整合信息基礎設施,依托信息柵格、無線射頻識別、嵌入式裝備故障診斷和預報裝置、人體傳感器等關鍵技術,解決信息獲取、傳輸與處理問題;構建可取代全球信息柵格的單一、安全的信息共享環(huán)境(“聯(lián)合信息環(huán)境”),促進“云架構”、大數(shù)據(jù)技術與各類武器系統(tǒng)、作戰(zhàn)平臺、全球信息柵格、C4ISR系統(tǒng)等的高度融合。深空無人作戰(zhàn)平臺隨著“人-機”結合程度的持續(xù)加深,無人作戰(zhàn)系統(tǒng)將成為未來戰(zhàn)場的重要依托,無人與有人、無人與無人間的協(xié)同作戰(zhàn)將成為重要形式,人與機器的“共生混合”和機器之間“自主適應”將成為戰(zhàn)場力量編組的新形態(tài)。新質無人作戰(zhàn)力量將成為未來智能化戰(zhàn)爭的重要力量。無人作戰(zhàn)系統(tǒng)在戰(zhàn)場上擔負戰(zhàn)場偵察、跟蹤監(jiān)視、目標指示、通信中繼、戰(zhàn)場物資配送、對敵進行火力攻擊等任務,成為美軍實施作戰(zhàn)行動不可或缺的組成部分。2018年8月,美國國防部公開了《無人系統(tǒng)綜合路線圖(2017～2042)》,概述了在未來25年內如何發(fā)展和應用無人系統(tǒng),圍繞互操作性、自主性、網(wǎng)絡安全、人機協(xié)同四個發(fā)展主題,指導軍用無人機、無人潛航器、無人水面艇、無人地面車輛等的全面發(fā)展,以牢牢掌控全球軍事競爭的方向、速度和節(jié)奏。美國國防部海軍部也發(fā)布了《海軍部無人系統(tǒng)戰(zhàn)略路線圖》,為海軍和海軍陸戰(zhàn)隊將無人系統(tǒng)納入全域作戰(zhàn)力量提供指南。美空軍頒布面向2035年的《無人系統(tǒng)地平線》技術評估和預測報告認為,未來各類無人系統(tǒng)與作戰(zhàn)平臺的自動化、自主性和遠程遙控性能將不斷取得突破。美軍現(xiàn)有8000多個空中無人系統(tǒng),1.2萬多個地面無人系統(tǒng),已經(jīng)成為美軍實施作戰(zhàn)行動不可或缺的組成部分?！泳o建設深空無人作戰(zhàn)平臺。美軍于2018年下半年開始部署新一代“太空籬笆”,并與天基空間監(jiān)視衛(wèi)星、地基快速識別探測系統(tǒng)、電磁干擾檢測系統(tǒng)和地基空間監(jiān)視望遠鏡等一起,構成了從近地軌道到深空軌道的空間目標偵察監(jiān)視系統(tǒng),為偵察預警、導航定位、星地通信、網(wǎng)絡互聯(lián)提供根本依托。美國的X-37B、X-51A、HTV-2等新式無人空天打擊武器,能夠從太空對敵實施快速的“超越打擊”和“跨域作戰(zhàn)”,從而奪取戰(zhàn)場綜合制權?！泳o部署無人機作戰(zhàn)平臺。美軍加緊推進以“小精靈”“郊狼”等項目為代表的“蜂群”作戰(zhàn)技術研究,驗證和評估低成本無人蜂群技術的可行性?！靶【`”項目旨在發(fā)展小型無人機集群的空中發(fā)射和回收等關鍵技術,探索集群作戰(zhàn)概念。CODE無人機蜂群可基于已建立的作戰(zhàn)規(guī)則遂行尋找、跟蹤、識別和攻擊任務,拓展美軍現(xiàn)役無人機能力。低成本無人蜂群技術項目旨在發(fā)展一型多管發(fā)射裝置,在陸地或艦艇甲板上以每秒一架的速度發(fā)射上百架執(zhí)行掩護、巡邏任務或對地攻擊的管射小型無人機?！爸艺\僚機”項目通過為F-16“戰(zhàn)隼”戰(zhàn)斗機研制出一種人工智能模塊,增加無人機自主作戰(zhàn)能力,確保無人駕駛的F-16四代戰(zhàn)斗機與F-35A五代戰(zhàn)斗機之間形成高低搭配,通過有人—無人編隊協(xié)同作戰(zhàn)摧毀空地目標。美空軍實驗室和克瑞托斯無人機系統(tǒng)公司聯(lián)合研發(fā)的XQ-58A戰(zhàn)斗無人機,可作為F-22或F-35戰(zhàn)斗機的護航機和攻擊平臺,被設計為獨立行動或作為無人機群的一部分,類似于傳統(tǒng)無人機與巡航導彈的結合體,是一種可重復使用的“巡航導彈”?！涌彀l(fā)展陸上無人作戰(zhàn)平臺。由于地面環(huán)境復雜,具有高度動態(tài)性的特點,弱人工智能技術已不能支撐地面無人自主系統(tǒng)實施全自主模式,遠程遙控以及主從式跟隨模式成為陸上無人作戰(zhàn)平臺的主要使用方式。美軍以這種方式控制的“勇士”排爆機器人與士兵協(xié)同作戰(zhàn),已經(jīng)在阿富汗和伊拉克戰(zhàn)場上發(fā)揮了重要作用。為實現(xiàn)與人協(xié)同合作、高效地完成作戰(zhàn)任務,美國國防部高級研究計劃局于2016年啟動班組X實驗演示驗證項目,以提高班組的精確打擊能力、信息干擾能力、戰(zhàn)場態(tài)勢感知能力以及對友軍的位置感知能力?！涌彀l(fā)展水下無人作戰(zhàn)平臺。2017財年美國國防部投入81億美元研究水下無人作戰(zhàn),未來五年將在此領域投入400億美元。對集群式無人水面艦艇的相關技術,美海軍已經(jīng)進行了多次演示驗證,并設想利用基地型機動無人系統(tǒng),形成新型水下無人集群作戰(zhàn)能力。大直徑無人潛航器項目旨在解決無人潛航器的長期自主水下作業(yè)、利用傳感器實現(xiàn)安全自主導航等問題,能搭載深度和溫度測量傳感器等不同傳感器以及任務模塊,靈活配置,自動控制能力強,可以長時期、遠距離執(zhí)行任務;具有掃雷、跟蹤監(jiān)視、情報偵察、自主工作、智能化攻擊的能力,可搭載各型號導彈、炸彈進行自主攻擊。持續(xù)追蹤無人反潛艇采用光電傳感器、遠程/近程雷達以及光探測/測距設備,利用人工智能與艇載傳感器進行導航,具有探測、跟蹤、告警、規(guī)避等功能,進行無線和衛(wèi)星等多種通信,具有很強的前沿部署和大范圍反潛能力。創(chuàng)建跨領域的感知系統(tǒng)智能武器裝備一旦被對手通過惡意代碼、病毒植入、指令篡改等手段攻擊,將帶來“倒戈反擊”、戰(zhàn)術失利甚至災難性后果;識別錯誤、機器故障、通信降級、環(huán)境擾動等因素,也可能使智能武器裝備因干擾而失控,安全防護將變得更為迫切。美軍智能武器裝備的安全主動防御體系,借助商用技術和能力,將威脅預警、入侵防御和安全響應能力相結合,創(chuàng)建跨領域的感知系統(tǒng),為智能武器裝備提供安全保障。2010年美國政府公開了一份關于CNCI的摘要,包括“部署一個由遍布整個聯(lián)邦的感應器組成的入侵檢測系統(tǒng)”和“尋求在整個聯(lián)邦范圍內部署入侵防御系統(tǒng)”,即“愛因斯坦2”和“愛因斯坦3”計劃。“愛因斯坦3”的入侵防御能力主要依靠國家安全局開發(fā)的TUTELAGE系統(tǒng)。TUTELAGE是一套具有監(jiān)控、主動防御與反擊功能的系統(tǒng),通過提前發(fā)現(xiàn)對手的工具、意圖并設計反制手段,在對手入侵之前拒止,即使對手成功入侵,也能通過阻斷、修改C2指令等