人工智能對導(dǎo)彈武器裝備發(fā)展及未來戰(zhàn)爭影響

無人機圈

2022年5月5日 16:36

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摘要: 人工智能是改變世界的顛覆性技術(shù)之一，也是影響未來國家實力的重要因素，在軍事領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的發(fā)展?jié)摿Α８鶕?jù)國內(nèi)外目前在人工智能武器裝備及智能化導(dǎo)彈技術(shù)的研究現(xiàn)狀，結(jié)合人工智能技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用，以3款智能化導(dǎo)彈為例，總結(jié)了現(xiàn)有導(dǎo)彈所具有的智能化技術(shù)，提出了將應(yīng)用于未來智能化導(dǎo)彈中的8種關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展構(gòu)想。最后剖析了人工智能技術(shù)的雙面性，并構(gòu)想出未來戰(zhàn)爭形態(tài)。

關(guān)鍵詞: 人工智能；自主攻擊；未來戰(zhàn)場；智能化導(dǎo)彈

0 引言

人工智能技術(shù)已經(jīng)成為21世紀發(fā)展熱點，人工智能武器的出現(xiàn)將改變戰(zhàn)爭形態(tài)。許多尖端科技的應(yīng)用，最早是從軍事領(lǐng)域開始的。當新興科技大幅度提升軍事作戰(zhàn)能力時，便會促成新軍事變革的發(fā)生。甚至有人預(yù)言，人工智能將引領(lǐng)繼火藥和核武器之后軍事技術(shù)領(lǐng)域的第三次革命[1]。近年來，軍事人工智能化也在航空、航天、兵器、船舶方向有了新的運用，國防科技領(lǐng)域迎來了前所未有的變革和巨大挑戰(zhàn)。

人工智能是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動力量。歐洲宇航防務(wù)集團曾提出，如果出現(xiàn)一種武器可以在前期偵察探測，中期跟蹤尋的，最后攔截并成功摧毀目標，整個過程中的制導(dǎo)和作戰(zhàn)完全實現(xiàn)自主化，那便可以在與指揮端失聯(lián)的情況下繼續(xù)自主完成攻擊，大大提高作戰(zhàn)能力。

首先結(jié)合國外現(xiàn)役人工智能武器，從多角度介紹了人工智能的概念，簡單梳理了人工智能的發(fā)展歷程。然后對人工智能技術(shù)在導(dǎo)彈上的應(yīng)用進行了分析，提出智能化導(dǎo)彈構(gòu)想。接著進一步分析了人工智能武器的雙面性，智能化戰(zhàn)爭的形態(tài)。最后提出結(jié)論。

1 人工智能技術(shù)概述

1.1 人工智能的概念

人工智能是研究和開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門技術(shù)科學。是計算機學科的一個分支，以多種學科為基礎(chǔ)，其中包含了哲學、數(shù)學、經(jīng)濟學、神經(jīng)科學、心理學、計算機工程、控制論、語言學等[2]。

人工智能分為3種形態(tài)，弱人工智能，強人工智能和超人工智能[3]。弱人工智能為了完成某項任務(wù)而存在，只能用于處理較為單一的問題，“AlphaGo”就是此類的典型代表。強人工智能屬于人類級別的人工智能，能夠獨立推理和解決問題。超人工智能是超過人類的智能，其智力水平在包括科學創(chuàng)新、通識和社交幾乎所有領(lǐng)域內(nèi)均領(lǐng)先于最聰明的人類大腦。

目前世界范圍內(nèi)的人工智能水平都還處于弱人工智能階段。美軍計劃在2025年前初步搭建起智能化軍隊框架，總體達到弱人工智能水平；2035年前基本建成智能化作戰(zhàn)體系，總體實現(xiàn)強人工智能的目標；2050年前不斷完善智能化作戰(zhàn)體系，總體水平進入強人工智能階段[4]。

從智能化水平看，人工智能大體可分為運算智能、感知智能和認知智能3個層次[5]。運算智能涉及快速計算和記憶存儲能力；感知智能涉及機器的視覺、聽覺、觸覺等感知能力；而認知智能指的是機器應(yīng)當具備獨立思考和解決問題的能力。

美國的MQ-1“捕食者”偵察機的智能化水平就是處于運算智能層次，需要由人類遠程操作和控制。而以色列的“哈比”自殺式無人機已經(jīng)處于感知智能層次，可以實現(xiàn)自主搜尋目標并攻擊，目標丟失后還能繼續(xù)搜尋目標并重新設(shè)定攻擊目標。致命性自主武器系統(tǒng)處于認知智能層次，該系統(tǒng)可以不需要人類干預(yù)，從偵察、制定方案、跟蹤、攔截到打擊目標實現(xiàn)全自主化[6]，但從戰(zhàn)爭倫理、國際人道法、全球安全等方面來看，國際上對于該系統(tǒng)是否能被研發(fā)并應(yīng)用于戰(zhàn)爭領(lǐng)域仍具有巨大爭議。

1.2 人工智能的發(fā)展歷程

20世紀40年代初至50年代中期是人工智能的孕育期，Warren McCulloch和Walter Pitts提出了人工神經(jīng)元模型，Donald Hebb制定了用于修改神經(jīng)元之間連接強度的更新規(guī)則。Marvin Minsky和Dean Edmonds建造了第一臺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機。Alan Turing提出了圖靈測試、機器學習、遺傳算法和強化學習[3]。

20世紀60年代，用于下棋、定理證明和簡單的人工智能專家系統(tǒng)研究的人工智能技術(shù)快速發(fā)展。20世紀70年代，人工智能技術(shù)在人工智能專家系統(tǒng)方面的研究逐漸深入并進入了應(yīng)用開發(fā)階段。20世紀80年代，人工智能成為產(chǎn)業(yè)，化學、法律、軍事等多個領(lǐng)域的專家系統(tǒng)被成功研發(fā)并且投入使用。20世紀90年代，國際象棋世界冠軍Garry Kasparov以1勝2負3平的戰(zhàn)績輸給IBM公司開發(fā)的超級電腦 “深藍”，機器的勝利標志著人工智能的新時代[7]。

21世紀初，人工智能的發(fā)展正式迎來第三波浪潮，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學習為中心的算法取得突破，大數(shù)據(jù)技術(shù)也飛速發(fā)展。2016年由谷歌公司研發(fā)的以“深度學習”為技術(shù)基礎(chǔ)的圍棋機器人“AlphaGo”戰(zhàn)勝以柯潔為代表的多位世界頂級圍棋高手，登頂世界圍棋巔峰。面向新一代人工智能發(fā)展，我國也應(yīng)做足充分準備，部署構(gòu)筑人工智能發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢，加快建設(shè)創(chuàng)新型國家和世界科技強國。

1.3 人工智能技術(shù)的分支

人工智能技術(shù)有4大分支:模式識別、機器學習、數(shù)據(jù)挖掘和智能算法[8]。模式識別是指對表征事物或者現(xiàn)象的各種形式信息進行處理分析，以及對事物或現(xiàn)象進行描述分析分類解釋的過程。機器學習是研究計算機怎樣模擬或?qū)崿F(xiàn)人類的學習行為來獲取新的知識或技能，同時重新組織已有的知識結(jié)構(gòu)，不斷完善自身的性能，或者達到操作者的特定要求。數(shù)據(jù)挖掘是對于在知識庫中的知識進行發(fā)現(xiàn)，通過算法搜索挖掘出有用的信息。智能算法是用來解決某類問題的一些特定模式算法。

2 人工智能技術(shù)與導(dǎo)彈

人工智能武器裝備是指運用了人工智能技術(shù)后，具有更高自主性和目標識別能力，具有更加智能化形態(tài)的武器裝備[9]。能夠自主地完成從目標搜索到殺傷全過程，是人工智能武器的理想狀態(tài)。

導(dǎo)彈是一種具有巨大威脅力的武器，具有速度快、作用距離遠、殺傷力大等特點，無論用于攻擊或防御都十分具有威懾力[10]。導(dǎo)彈的問世改變了現(xiàn)代戰(zhàn)爭的作戰(zhàn)形式。在中東戰(zhàn)爭、馬島戰(zhàn)爭、兩伊戰(zhàn)爭、印巴戰(zhàn)爭、海灣戰(zhàn)爭等局部戰(zhàn)爭中[11]，反艦導(dǎo)彈和巡航導(dǎo)彈都取得了令人矚目的成績。人工智能導(dǎo)彈是人工智能武器裝備中的一種，智能化導(dǎo)彈技術(shù)能夠充分體現(xiàn)出人工智能技術(shù)深度地應(yīng)用于武器裝備上。

2.1 智能導(dǎo)彈發(fā)展現(xiàn)狀

到目前為止，國內(nèi)外均未出現(xiàn)過真正意義上完全智能化的導(dǎo)彈，所使用的大多數(shù)導(dǎo)彈不具有完全自主攻擊的能力，只是在某一方面體現(xiàn)出簡單的智能化特點。

目前國外新服役的兩款可被稱為智能導(dǎo)彈的是NSM反艦導(dǎo)彈和LRASM遠程反艦導(dǎo)彈。上一款被認為是最具智能化導(dǎo)彈，是美國的BGM-109巡航導(dǎo)彈。

BGM-109巡航導(dǎo)彈配備了智能化巡航導(dǎo)彈實時再瞄準系統(tǒng)，搭載了裝備數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)和先進任務(wù)分發(fā)系統(tǒng)。在飛行過程中，能實現(xiàn)重新選擇目標并且再瞄準，還能再編程進行攻擊。具有自動目標識別和自主規(guī)劃飛行路線的能力[12]。

由挪威康夫斯堡公司研發(fā)，具有“全球唯一第五代反艦導(dǎo)彈”之稱的NSM導(dǎo)彈，可以使用自動任務(wù)規(guī)劃來進行路線選擇，搭載了能夠在飛行中由地面操控人員強制控制的雙通道數(shù)據(jù)鏈。2018年6月，美軍宣布NSM隱身反艦導(dǎo)彈將列裝FFGX新型護衛(wèi)艦和LCS瀕海戰(zhàn)斗艦。

洛克希德·馬丁公司研發(fā)的LRASM導(dǎo)彈，被美國海軍稱為“人工智能”導(dǎo)彈。其在自主感知威脅、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[13]，2018年已經(jīng)裝備到美國空軍第28轟炸機聯(lián)隊。

對比以上3種導(dǎo)彈典型技術(shù)能力，得到表1。

表1 3種智能導(dǎo)彈典型技術(shù)能力對比[13]

人工智能對導(dǎo)彈武器裝備發(fā)展及未來戰(zhàn)爭影響的圖1

注：“√”表示具備；“×”表示不具備；“-”表示不明。

如表1所示，以上3種導(dǎo)彈均能進行主動目標識別和運動狀態(tài)調(diào)整，但在自主威脅規(guī)避和目標價值判斷方面仍有發(fā)展空間。

2.2 智能導(dǎo)彈關(guān)鍵技術(shù)

智能導(dǎo)彈應(yīng)具有一定程度的人類智能，當今學界普遍認同人類智能主要包括對事物及環(huán)境進行有效感知，對邏輯進行分析判斷，對環(huán)境進行能動反應(yīng)及對自我進行完善學習4種能力[14]。人工智能技術(shù)在導(dǎo)彈上的應(yīng)用更多的集中于彈體和制導(dǎo)系統(tǒng)上，具體有8種關(guān)鍵技術(shù)。

1)智能彈體結(jié)構(gòu)技術(shù)：在不同環(huán)境條件下，或者進攻不同目標時，需要控制導(dǎo)彈的外形變化來改變其動態(tài)氣動特性，如自動控制彈翼伸縮、彈體變形。

2)智能殺傷系統(tǒng)技術(shù)：對于不同類型的目標，能根據(jù)環(huán)境條件和與目標的遭遇條件，自動調(diào)整導(dǎo)彈引信的啟動點位置、工作方式和起爆方式，改變導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部的殺傷方式，對目標形成最大的攻擊效果。

3)智能動力系統(tǒng)技術(shù)：在目標進行機動、突防和規(guī)避時，導(dǎo)彈的動力系統(tǒng)具有對應(yīng)的適應(yīng)能力，根據(jù)導(dǎo)彈爬升、巡航、突防、大機動等不同的作戰(zhàn)任務(wù)，能夠憑借瞬時推力矢量大幅度變化來及時應(yīng)變，提高導(dǎo)彈綜合控制能力[15]。

4)智能制導(dǎo)控制系統(tǒng)技術(shù)：不僅要保證飛行穩(wěn)定性，還要具有對多種戰(zhàn)場飛行環(huán)境的適應(yīng)性和魯棒性，并能在惡劣環(huán)境下實現(xiàn)智能再規(guī)劃、智能規(guī)避、跟蹤目標等。

5)智能指揮控制、通信情報和偵察系統(tǒng)技術(shù)：包括智能化信息獲取技術(shù)的描述，可以實現(xiàn)導(dǎo)彈編隊作戰(zhàn)、協(xié)調(diào)作戰(zhàn)、目標智能分配等。

6)智能突防和抗干擾技術(shù)：對環(huán)境有智能感知的能力，可以在受到干擾和威脅時進行快速的分析、評估和決策，對敵方識別系統(tǒng)進行欺騙，使其無法獲得己方真實信息，并且識別敵方干擾，實施精確打擊。

7)導(dǎo)彈智能化基礎(chǔ)技術(shù)：包括模糊邏輯理論和應(yīng)用技術(shù)、仿生技術(shù)、智能信息處理技術(shù)等。

8)自維護系統(tǒng)技術(shù)：導(dǎo)彈在飛行階段或者作戰(zhàn)過程中發(fā)生故障或出現(xiàn)損傷時，具備對自身進行診斷、檢測、分析、定位的能力，制定維護方案，實現(xiàn)自修復(fù)，并且仍能繼續(xù)完成作戰(zhàn)任務(wù)。

2.3 智能化導(dǎo)彈發(fā)展構(gòu)想

在未來戰(zhàn)場中所使用的導(dǎo)彈將會實現(xiàn)完全的智能化。從探測、跟蹤、尋的、攔截到成功摧毀目標，整個過程中的制導(dǎo)和作戰(zhàn)都將完全自主實現(xiàn)。

實時獲取戰(zhàn)場信息，并將有用信息從海量信息數(shù)據(jù)中分析提取出來，同時對當前態(tài)勢進行提前化的準確預(yù)測，在縝密分析和判斷后做出決策并且執(zhí)行。

不再依賴衛(wèi)星導(dǎo)航，在無衛(wèi)星定位導(dǎo)航服務(wù)條件下，仍能通過其他信息輔助導(dǎo)航技術(shù)進行導(dǎo)航，完成作戰(zhàn)任務(wù)。量子導(dǎo)航技術(shù)若在近年內(nèi)可以得到迅速發(fā)展，由于其依靠光波進行傳輸，同時具有保密性強、抗干擾能力強、隱秘性好的特點，將其運用于智能化導(dǎo)彈的導(dǎo)航系統(tǒng)中將是很好的選擇。

具有超強模式識別能力，可以實現(xiàn)高精度的威脅識別、障礙物識別、目標識別、敵我識別。

有一定的聯(lián)合作戰(zhàn)能力，從單體作戰(zhàn)轉(zhuǎn)向群體作戰(zhàn)，從協(xié)調(diào)作戰(zhàn)轉(zhuǎn)向協(xié)同作戰(zhàn)，從小規(guī)模戰(zhàn)術(shù)層面轉(zhuǎn)向大規(guī)模戰(zhàn)略層面。多彈與無人平臺之間協(xié)同作戰(zhàn)[16]，最終實現(xiàn)群體協(xié)同作戰(zhàn)完全具有自主能力。群體中的每一個組成部分既能單獨執(zhí)行任務(wù)，又能組成編隊集體執(zhí)行任務(wù)。類似于“蜂群”、“鳥群”、“魚群”的集群導(dǎo)彈將會是未來戰(zhàn)場的中堅力量。

3 人工智能武器與智能化戰(zhàn)爭

3.1 人工智能武器的雙面性

人工智能武器的誕生可能改變當今戰(zhàn)場的形態(tài)，從“有人化”漸漸趨近于“無人化”，這既帶來收益，同時也帶來了風險。

人工智能武器優(yōu)點眾多。具有人的智能卻不會疲憊，是人工智能武器的一大優(yōu)點，只要為其提供充足的動力，就能一直工作下去。還能在人類無法正常工作的環(huán)境中工作，不受人生理極限范圍的影響。例如高原、高溫、高寒、高輻射、高壓、深海等極端環(huán)境。人工智能武器也不會出現(xiàn)由于人為因素所導(dǎo)致的差錯，可以不受感情因素的影響準確完成任務(wù)。同時其效率較高，美軍在使用人工智能武器之后，原來需要12 h處理的作戰(zhàn)任務(wù)，現(xiàn)在只需要1 h就能完成[17]。最不可忽略的一點是，可以最大限度的保護我方作戰(zhàn)人員的生命安全，減少人員犧牲。

人工智能武器帶來的風險也不容忽視。由于人工智能武器易被入侵和干擾，因此會存在如錯誤打擊目標等誤行動的不確定性。同時，環(huán)境具有多樣性等特點，程序相應(yīng)所做出的反應(yīng)也具有隨機性且無法準確預(yù)判。人工智能武器會給操作者帶來一定的游戲感，操作時像在進行網(wǎng)絡(luò)游戲一般，在這種情況下會增加許多不必要的傷亡。而且由于技術(shù)的可復(fù)制性，一旦被恐怖集團掌握，會使國際反恐局勢更加嚴峻。

3.2 智能化戰(zhàn)爭形態(tài)

未來戰(zhàn)爭是一種高級形態(tài)的戰(zhàn)爭，其作戰(zhàn)概念和武器裝備技術(shù)都將向智能化邁進。“制智權(quán)”是未來戰(zhàn)爭的核心要素，掌握了智能化優(yōu)勢的一方，就把戰(zhàn)爭的主動權(quán)握在了自己手中。

未來智能化戰(zhàn)爭具有4個特點[18]：

1)機器成為主要作戰(zhàn)武器，無人作戰(zhàn)裝備將成為戰(zhàn)場中堅力量。機器逐漸走向前端戰(zhàn)場，人在后方進行全局布控和指揮決策。

2)算法成為致勝優(yōu)勢，更高自主性的無人系統(tǒng)通過算法進行實現(xiàn)。能夠提高對信息進行處理、感知和決策的可靠度及運算速度，從而獲得戰(zhàn)爭主動權(quán)。

3)互聯(lián)互通成為關(guān)鍵，在復(fù)雜環(huán)境下也能實現(xiàn)高速、高容量、可靠、低延時的信息傳遞。

4)信息系統(tǒng)、指揮控制、作戰(zhàn)平臺的全面智能化，完全形成智能化作戰(zhàn)體系。

未來戰(zhàn)爭必定是智能化戰(zhàn)爭，人工智能武器終將成為未來戰(zhàn)場的殺手锏。

4 結(jié)論

科技進步使戰(zhàn)爭形態(tài)發(fā)生變革。在智能化戰(zhàn)爭中勝出的一方，將掌握未來戰(zhàn)場的節(jié)奏，取得話語權(quán)[19]。我軍應(yīng)該重點關(guān)注人工智能領(lǐng)域前沿技術(shù)，大力發(fā)展人工智能武器核心關(guān)鍵技術(shù)，提升智能作戰(zhàn)水平，在指揮控制及作戰(zhàn)武器中提前布局好人工智能技術(shù)。智能導(dǎo)彈是軍事大國爭先發(fā)展的武器裝備，不僅能應(yīng)用于戰(zhàn)時作戰(zhàn)，在和平年代也起到一定威懾作用。只有未雨綢繆才能在未來戰(zhàn)場中取得主動權(quán)，取得智能化戰(zhàn)爭的勝利。發(fā)展人工智能武器是必然趨勢，也是未來研究及應(yīng)用領(lǐng)域的巨大挑戰(zhàn)。

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