人工智能空戰來了

近日，美國國防部高級研究計劃局（DARPA）啟動“空戰演進”項目，旨在研發可執行空中格斗任務的人工智能。

當前，軍用人工智能發展勢頭強勁，但主要受限于算法難以提供支撐等技術方面因素和尚未得到充分授權等法規方面因素，其應用大都集中在情報獲取與處理、輔助指揮與控制等領域，極少直接參與交戰。

“空戰演進”項目將成為軍用人工智能發展史上的標志性事件。通過該項目的實施，在空戰史上，人工智能控制無人機有望首次成為空中交戰的直接主體。

信息化戰爭條件下，視距內空戰（即“空中格斗”）仍將是空戰的重要內容。在廣域空中態勢感知體系支持下，己方戰機使用中遠程空空導彈，可在更遠距離上對敵方戰機發起攻擊。但是，隨著隱身飛機逐漸成為空中作戰力量的主導，其被雷達發現的距離大幅縮短，使得近距離的空中格斗仍然有很大概率發生。

飛行員可較從容地執行視距外空戰任務，但空中格斗對于飛行員的生理、心理素質以及平時訓練都有著更高的要求。空中格斗是典型的高速度、高節奏、高強度、高烈度的對抗，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間內判斷空情、臨機決斷、果敢行動。

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

事實上，正是人類飛行員使得空中格斗充滿風險和不確定性。空中格斗過程中，人類飛行員的生理和心理極限隨時都可能接受挑戰。人類飛行員可能因持續高強度思考和高難度操作而出現反應遲緩、判斷失誤、動作不當等現象，進而可能輸掉空戰。

人工智能操縱無人戰機，完全可以在空中格斗中有著比人類飛行員更好的表現，這是“空戰演進”項目研究的立足點。“人工智能+無人機”可以使用更高級的空戰技能和更有效的空戰策略，同時，其較高的戰斗力水平和狀態也可以長時間保持穩定，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、計算能力、運籌規劃、響應速度、武器使用等方面占據絕對優勢，且其“生理”和“心理”更加穩定，不會疲勞和厭倦，沒有興奮、緊張、慌亂、失神、絕望等過激和失控情緒。

另一方面，無人機相比有人機，在速度、機動性、隱身能力、武器搭載等技戰術性能方面，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勢戰斗機計劃中，均將無人戰斗機研發作為優先項目。

“人工智能+無人機”要成為空戰的主要力量，需主要解決技術和信任兩方面的問題。一方面，將空戰勝利寄托到“人工智能+無人機”上，對其信任是前提，以此為基礎，給予其相應且充分的作戰自主權限。另一方面，作為“人工智能+無人機”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問題，使其不但可以實現較高的技戰術性能，同時又要處于人類作戰指揮的控制之下。

算法是人工智能的大腦，只有依靠空戰算法上的突破，才能邁過人工智能空戰的門檻。空中格斗中，以武器裝備為基礎，以智慧比拼為主導，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場景并將大有用武之地。不同于陸戰場和海戰場，空戰場的背景環境相對“干凈”，空中目標相對有限，空戰策略也不比上述腦力運動更為復雜，并可借鑒在棋類運動中的博弈策略。相比視距外空戰，空中格斗算法更加復雜，這也是“空戰演進”項目的主要研究內容。

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

“人工智能+無人機”的空戰性能取決于算法的優劣，人工智能空戰在很大程度上等同于“算法戰”。算法可統一理解為解決問題的方法，解決作戰問題依靠作戰算法，目的是以更高效的方法作戰。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”作戰系統戰斗力的最重要影響因素。

“空戰演進”項目的實施，表明美國將先進人工智能算法研發作為推進軍事智能化的抓手。2017年，美國國防部副部長羅伯特·沃克簽署“專家項目”備忘錄，建立“算法戰跨職能小組”，并正式提出“算法戰”作戰概念，將算法作為重要的戰斗力，旨在通過開發先進的人工智能算法，提升美軍在態勢感知、情報分析、指揮決策、精確打擊等方面的作戰能力。

在“算法戰”作戰概念框架內，開展了圖像識別、遠程維修、精確后勤等方面多個項目，并已在阿富汗、敘利亞等地得到實戰檢驗，而“空戰演進”項目正是“算法戰”作戰概念的又一次落地。

“空戰演進”項目清晰地勾畫出了人工智能空戰的前景。隨著戰斗機信息化水平和機動性能的不斷提高，對人類飛行員的身體和心理素質要求也在不斷提高，但相應的，人工智能占據的優勢也將愈發凸顯。

“空戰演進”項目屬于典型的有人/無人混合編組概念。根據項目構想，人工智能控制無人機執行視距內空中格斗任務，人類飛行員處于更安全的位置上，主要承擔指揮調度等任務，將主要作為指揮員而非戰斗員。

有人與無人飛機發揮各自長處，進而可以大幅提高作戰效能，實際上，這正是未來戰場無人化趨勢在空戰場的體現。在無人空戰領域，美軍已經完成布局，并實施了系列研發項目作為支撐，包括“拒止環境下協同作戰”“忠誠僚機”等，研究內容以先進自主算法和監督控制技術為重點，目的是提高無人機的自主協同能力。

“空戰演進”項目可為美軍“忠誠僚機”等有人/無人混合編組項目提供支撐。“忠誠僚機”項目主要解決有人機與無人機的作戰編組內協同問題，其框架內研發了多型無人機，包括XQ-58A“女武神”、F-16戰斗機的無人化版本QF-16等，主要承擔偵察、電子戰、對地打擊等任務，但其研發初衷就有作為空戰型無人機的考慮，且技戰術性能也可以基本滿足未來無人殲擊機的要求。可以預測，“空戰演進”項目將使用這些無人機作為演示驗證和飛行試驗的平臺。

“空戰演進”項目主要面向無人殲擊機一類的空戰型無人機，其作戰對象主要是其他國家或對手的有人或無人機，以制空權作戰為主要任務。

無人機具備與有人機空中格斗的能力，這是前所未有的。迄今為止，只有一起無人機與有人機空戰的戰例。2002年12月23日，美軍一架“捕食者”無人機在伊拉克南部地區執行偵察任務，被伊拉克空軍老舊的米格-25戰斗機擊落。“捕食者”為偵察-打擊型無人機，不具備空中格斗能力，因此此次空戰結果不具代表性。

在直接交戰任務上，“人工智能+無人機”可以取代“人類飛行員+有人機”。可以設想，在未來空戰中，人類飛行員在與敵方“人工智能+無人機”作戰系統對抗時，將充分體驗到當初圍棋世界冠軍們輸給人工智能時的感受。