智能化作戰(zhàn)毫無疑問將是未來戰(zhàn)爭的主要形態(tài)，也將是各國重新進行實力角逐的領域。美軍一直注重人工智能領域的技術研發(fā)，從國家戰(zhàn)略層面加緊布局，加之卓越的技術研發(fā)機構為人工智能發(fā)展奠定了堅實基礎，使得美國取得了大批令世界矚目的成果。就目前形勢而言，美國仍然處于領頭羊的位置，具有明晰的發(fā)展戰(zhàn)略、具體的戰(zhàn)術模式和強有力的技術支撐。
頂層設計戰(zhàn)略牽引，前瞻研究核心領域
美軍很早便啟動了跨學科人工智能項目，綜合了計算機科學、數(shù)學、概率論、統(tǒng)計和認知科學等領域內的最新成果。美國軍方以美國政府及國防部今年2月發(fā)布的《美國人工智能倡議》和《美國國防部人工智能戰(zhàn)略報告》為依據(jù)，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(chǎn)、作戰(zhàn)運用和人才培養(yǎng)體系，為人工智能技術研發(fā)指引方向、明確要求。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，以期盡快推動人工智能研發(fā)項目落地見效。其在人工智能方面的研究主要涉及自然語言理解、外部世界感知、學習認知能力以及終身學習機器領域。
理解多國語言文字，像翻譯家一樣閱讀理解。美軍在20世紀70年代初啟動了語音識別研究項目，支持多個研究機構采用不同的方法進行語音識別研究。進入80年代，開始采用統(tǒng)計學的方法研究語音識別技術，開發(fā)的軟件能夠識別整句連續(xù)的語音。2000年之后，開始研制通過對話進行人機交互的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還能從與不同人的對話中學習經(jīng)驗。2005年，美軍啟動“全球自動化語言情報利用”項目，研發(fā)對標準阿拉伯語和漢語的印刷品、網(wǎng)頁、新聞及電視廣播進行實時翻譯的技術，目標是使得95%的文本文檔翻譯和90%的語音文件翻譯均能達到95%的正確率。2012年啟動的“文本深度發(fā)掘和過濾”項目，更加明確地提出要利用深度學習技術發(fā)掘大量文本中隱含的、有實際價值的信息，同時還要具備將處理后的信息進行進一步整合的能力。2014年啟動“大機制”項目，將知識片段綜合成更完整的模型，并提出實現(xiàn)特定目標的干預措施。
增強外部感知能力，像人類一樣感覺世界。環(huán)境感知主要涉及各類傳感器信息的識別和應用。隨著研究的深入，特別是研制無人系統(tǒng)對信息輸入的苛刻要求，美軍的項目從對靜態(tài)信息的識別逐漸向動態(tài)信息的感應和識別方向發(fā)展。1976年開始的“圖像理解”項目，最初的目標是用5年的時間開發(fā)出能夠自動或半自動分析軍事照片和相關圖片的技術。1979年，項目又增加了圖形繪制技術。到了1981年，預計5年內完成的項目并沒有終止，持續(xù)到2001年，為解決環(huán)境感知問題，啟動了“PerceptOR”項目。該項目的目的是開發(fā)新型無人車用感知系統(tǒng)，能夠保證無人車在越野環(huán)境中執(zhí)行任務，并且能在各種戰(zhàn)場環(huán)境和天氣條件下使用。2005年該項目完成階段性研究，轉移到“未來作戰(zhàn)系統(tǒng)地面無人車集成產(chǎn)品”項目進行系統(tǒng)開發(fā)與測試。2010 年3月，美軍啟動“心靈之眼”項目，為機器建立智能視覺，實現(xiàn)對視頻信息進行推理。
提高學習認知能力，像成人一樣分析判斷。美軍在20世紀80年代采用自動推理，顯著改善沙漠風暴和沙漠盾牌行動中的相關問題，之前需要四天才能完成的部署，現(xiàn)在僅需要數(shù)小時就能完成?！皣栏呒壯芯坑媱澗帧眲?chuàng)建了認知計算系統(tǒng)，提高了不同層次軍事決策的效率，并實現(xiàn)更小型、移動性更高且不易受到影響的指揮中心。2006年開始的“綜合學習”項目，目標是將專業(yè)領域知識和常識綜合建立一個推理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能像人一樣學習并可用于多種復雜任務。2010年，美軍開始資助深度學習項目，目標是構建一個通用的機器學習引擎。深度學習可以完成需要高度抽象特征的人工智能任務，如語音識別、圖像識別和檢索、自然語言理解等。2016年10月，“可解釋的人工智能”項目公告明確指出，新的機器學習系統(tǒng)將能解釋自身邏輯原理、描述自身優(yōu)缺點，并解釋未來的行為表現(xiàn)。2017年3月，美軍從學術和工業(yè)界中挑選出了13家研究機構進行資助。目前，華盛頓大學的研究團隊已經(jīng)取得了一系列研究成果。
實現(xiàn)自主性自適應，像孩子一樣從小學習。美軍于2017年啟動終身學習機器項目，探索生物學習機理在人工智能中的應用，推進新一代人工智能系統(tǒng)的發(fā)展。該項目的目標是開發(fā)支持下一代“自適應”人工智能系統(tǒng)所需的技術，使其能夠在實際環(huán)境中基于情景進行在線式現(xiàn)場學習并改善性能，不需要進行線下再編程或再訓練。美軍試圖將生物學習機理應用于計算機機器學習系統(tǒng)，打破現(xiàn)有機器學習系統(tǒng)對預編程和訓練樣本的依賴，使人工智能系統(tǒng)像生物系統(tǒng)一樣能夠根據(jù)經(jīng)驗進行決策，提高行動的自主性，增強廣度環(huán)境適應能力。為了實現(xiàn)這一目標，“終身學習機器”項目旨在從根本上開發(fā)一種全新的機器學習機制，使系統(tǒng)能夠從經(jīng)驗中不斷學習，就像孩童和其他生命體一生不斷從經(jīng)驗中進行學習與訓練一樣。通過研發(fā)新一代機器學習技術，使其具備能夠從環(huán)境中不斷學習并總結出一般性知識的能力，這將為第三次人工智能技術浪潮打下堅實的技術基礎。
推進平臺智能化發(fā)展，高度重視作戰(zhàn)運用
未來戰(zhàn)爭形態(tài)正逐步由信息化轉變?yōu)橹悄芑儡娊陙泶罅ν苿尤斯ぶ悄艿膶崙?zhàn)化運用，試圖建立人工智能作戰(zhàn)體系。美國提出的第三次抵消戰(zhàn)略中提及要聚焦人工智能與自主技術，開發(fā)驗證無人機蜂群作戰(zhàn)、人機協(xié)同作戰(zhàn)、智能認知作戰(zhàn)、數(shù)據(jù)開源作戰(zhàn)、全域滲透作戰(zhàn)等作戰(zhàn)模式，并提升作戰(zhàn)平臺的智能化水平。美國目前雖然并未實現(xiàn)武器平臺的普遍智能化，但由國防高級研究計劃局、國防部戰(zhàn)略能力辦公室、空軍、海軍等部門推進的試點項目均取得了一定成果。
智能化反艦導彈，真正實現(xiàn)“發(fā)射后不用管”。“遠程反艦導彈”項目將成為美軍推行分布式殺傷概念的核心裝備和重點發(fā)展武器。該型導彈具備良好的平臺適應性，可以覆蓋水面艦艇的常見交戰(zhàn)距離，具有大射程、抗干擾等優(yōu)點。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。目前其空射版已經(jīng)于2018年首先列裝了美國空軍第28轟炸機聯(lián)隊。
無人機作戰(zhàn)蜂群，成本低廉作用巨大。“山鶉”微型無人機能盡快形成戰(zhàn)斗力，投入實戰(zhàn)。該型無人機體型小，重量不到300克，可以裝到一個特制的投射筒內由戰(zhàn)斗機和直升機攜帶投送，F(xiàn)16使用標準ALE-47曳光彈投放器投放，一次可以部署多達30架以上的無人機；“小精靈”項目通過研究空中發(fā)射和回收技術，利用大型運輸機對小型無人機進行遠程投送，成群的無人機可以很容易地作為分布式傳感器節(jié)點，在相當短的時間內在廣闊的區(qū)域內收集圖像或其他情報。
混編搭配協(xié)同作戰(zhàn)，發(fā)揮武器裝備最大效能。“忠誠僚機”項目旨在通過為F-16“戰(zhàn)隼”戰(zhàn)斗機設計和研制一種人工智能模塊，增加無人機自主作戰(zhàn)能力，確保美空軍在未來戰(zhàn)爭中實現(xiàn)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)，有效摧毀空中和地面目標。2019年3月5日，由美國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)斗無人機首飛成功，未來將作為F-22或F-35的“忠誠僚機”。技術成熟后，無人僚機能夠達到高度自動的程度，可以實現(xiàn)更智能的無人機與有人戰(zhàn)機配合作戰(zhàn)。
智能化無人潛航器，自動控制功能全面。“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。該類潛航器能夠搭載不同傳感器和任務模塊，自動控制能力更高，能夠數(shù)月、遠距離執(zhí)行任務。具有掃雷、跟蹤、情報偵察、自主工作、智能化攻擊的能力，可搭載各種類型的導彈、炸彈甚至核彈進行自主攻擊；既可獨立使用，也可在包括巡航導彈核潛艇、弗吉尼亞級攻擊核潛艇和水面艦艇等多種平臺上部署，預計在2020年形成作戰(zhàn)能力。
智能化追蹤反潛艇，底噪柴電潛艇的“殺手”。“續(xù)追蹤無人反潛艇”項目旨在應對未來安靜型柴電潛艇的威脅。該艇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)避功能。艇體采用復合材料，具有隱身性能；該艇暴露在水面以上的部分體積不大，雷達反射截面積較小，主艇體潛行在10m以下，整艘艇的隱蔽性和淺海航行能力均較好，續(xù)航時間為3個月，機動性能強，具有極佳的前沿部署能力及大范圍反潛能力。
引領第三代人工智能，聚焦提高戰(zhàn)場智慧
美軍依據(jù)技術特征，認為人工智能技術的發(fā)展已經(jīng)歷第一次和第二次浪潮，正迎來第三次浪潮。第一次人工智能技術浪潮開始于20世紀60年代初，以“手工知識”為特征，沒有學習能力，處理不確定性的能力很弱。第二次人工智能技術浪潮開始于20世紀60年代末，以“統(tǒng)計學習”為特征，具有很低程度的推理能力。第三次人工智能技術浪潮以“自適應”為特征，可持續(xù)學習并且可解釋，機器與人之間可以進行自然的交流，系統(tǒng)在遇到新的任務和情況時能夠學習及推理。人工智能的持續(xù)自主學習能力將是第三次人工智能技術浪潮的核心動力。
2018年9月7日，國防部高級研究計劃局宣布未來5年將投資高達20億美元，啟動致力于開發(fā)第三代人工智能技術的AI Next項目。該項目基于過去60年引領開發(fā)的兩代人工智能技術，旨在解決國防部最棘手的問題，并定義和塑造未來作戰(zhàn)的發(fā)展趨勢。俄羅斯戰(zhàn)略文化基金會網(wǎng)站今年3月11日發(fā)表題為《美國在信息戰(zhàn)領域大搞開發(fā)》的報道中稱，在發(fā)布人工智能戰(zhàn)略后，五角大樓今年將為國防部直屬的聯(lián)合人工智能中心撥款9000萬，推動熱工智能技術研發(fā)。未來5年，該中心計劃投入17億美元，聯(lián)合17家情報機構，共同推進約600個人工智能項目。2月以來，美軍陸續(xù)發(fā)布“智能神經(jīng)接口”項目和“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，對推進第三代人工智能技術開發(fā)起到重要作用。
“智能神經(jīng)接口”項目旨在開發(fā)神經(jīng)接口維護和應用的決策方法，通過模擬和利用生物神經(jīng)電路信息來提高帶寬與計算能力，解決中樞和外圍神經(jīng)接口的有關問題，建立第三代人工智能方法的概念原型，以改進和擴大下一代神經(jīng)技術的應用空間。“人工智能科學和開放世界新奇學習”項目旨在研發(fā)創(chuàng)建人工智能系統(tǒng)在開放的現(xiàn)實世界中所需的基本科學原理、通用工程技術和算法，使其能夠識別和應對多個領域的新情況，有效應對非預定的情況。
現(xiàn)有的人工智能系統(tǒng)尚不能適應“開箱即用”的情況變化，需要大量的數(shù)據(jù)集訓練，來為可能的場景做準備。美軍希望人工智能系統(tǒng)能夠像士兵一樣，遵照“觀察情況、確定方向、決定行動、采取行動”循環(huán)的軍事要求，而不需要使用更大的數(shù)據(jù)集進行訓練。同時，美軍希望通過進一步開發(fā)神經(jīng)技術，拓展腦機接口的應用，在未來戰(zhàn)場上建立人工智能系統(tǒng)和作戰(zhàn)人員的心靈感應連接，使作戰(zhàn)人員能夠與系統(tǒng)進行思想交互，最終實現(xiàn)人工智能系統(tǒng)的類人化“思考”、意識連接同思想的深度交互。
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