人工智能技术在未来空中作战的应用前景

葛爱晨1 ，徐 路2

（1.中国直升机设计研究所，天津 300300；2.海装武汉局驻南昌地区军事代表室，南昌，330024）

摘 要：过去的一段时间中，无人机在各个战场发挥了重要作用。美国军事思想家在分析新技术发展的过程中，发现无人机的军事潜力不仅仅是能减少人员伤亡，而且与人工智能技术结合后可具有灵活组织的特性，并提出了马赛克战和决策中心战等新型作战概念。理解人工智能技术在未来空中作战中的应用前景对促进相关产业发展有重要意义。本文根据美国相关研究报告，分析了未来空中作战的发展趋势和人工智能技术的作用，并分析了未来空中作战中的智能判断技术。

关键词：航空；智能技术；无人机

中图分类号：V19 文献标识码：A文章编号：1674-5590(2018)xx-xxxx-

美国于2015年前后提出以自主系统、人机协同以及作战辅助系统等为依托的第三次抵消战略。美国近些年提出了一系列新型作战理念以服务于第三次抵消战略，包括全域战、决策中心战和马赛克战等。这些新型作战概念都认为分布式作战和智能化技术是其新型作战概念的重要组成部分。新一代的作战理念既是新兴技术发展的结果，也是引发新兴技术和产品高速发展的刺激因素，人工智能技术将在未来空中作战中大有作为。本文梳理了杀伤链、马赛克战和决策中心战等作战概念的发展过程和概念内涵，分析了战争形态的变革和未来发展趋势，从新一代军事发展需求出发，阐述了人工智能技术在未来空中作战中的应用前景，分析了未来空中作战中的智能判断技术的基本框架。

1未来战争发展趋势和人工智能

人类从久远的过去就开始用一系列循环的步骤描述战斗，到了70年代，美国军事理论家包以德将战斗描述为了观察（Observation）、判断（Orientation）、决策（Decision）和执行（Action）四个阶段，简称OODA循环，这一理论久经考验，深远地影响了美国的军事建设。观察是指了解敌我兵力状态，判断是指理解敌人在做什么以及为什么那样做，决定是指制定和选择行动计划，执行是指实施行动计划。随着技术不断发展，机械化与信息化作战改变了战争形态，单一作战平台在OODA循环中四个环节中的能力出现了明显差异，例如一艘军舰受到地球曲率的限制不可能观察到地平线以下的敌方目标，但是军舰上的导弹射程远远超过了军舰探测能力，空中的预警机具有强大的观察能力，但是缺少发射导弹的能力。为了解决这一问题，美国提出了以“系统之系统”（SoS）方法整合现役装备成为更大的系统，充分发挥各个作战平台的作战潜力。SoS被定义为“当独立和有用的系统集成到提供独特能力的更大系统时产生的集合，并且整体能力大于原系统集合功能总和”。SoS中的各个系统组成杀伤链完成任务，杀伤链是指针对某类目标，各链路要素基于预先规划的固定架构，相互依赖、依序运行，对目标产生线性杀伤效果的任务环路闭合模式，图1是仿照美国NIFC-CA系统绘制的杀伤链系统的示意图，其中包含了三套杀伤链系统，后方的决策、判断、行动平台（例如驱逐舰）无法获取前方敌方目标的位置，杀伤链的核心传感器（例如预警机）作为观察平台可以引导导弹完成对敌方目标的攻击，前方的战斗平台（例如战斗机）也可以通过核心传感器观察平台获得更多的战场信息，实现了战斗力的提升[1,2]。

图1杀伤链示意图

Fig.1 Schematic diagram of the kill chain

美军在长期运用其杀伤链系统的过程中发现，传统杀伤链与装备平台捆绑，大都依靠少数复杂先进的武器平台，并且是为了某类特定目标而设定的。传统杀伤链力量相对固定，资源相对有限且流动性、兼容性较差，因此存在一系列缺点，包括组合效率低下、目标选择受限和生存能力不佳。例如，在图1中，很容易判断出杀伤链的关键节点是它的观察平台，如果摧毁这一观察平台杀伤链就失去了作用。面对以上问题，美国提出了分布式杀伤的解决方案，并进一步提出了马赛克战的新型作战理念。2017年，DARPA 下属的战术技术研究室最先提出了马赛克作战概念，谋求用动态、协调和高度自适应性的可组合力量，将低成本、低复杂度的系统以多种方式链接在一起，正如小型的马赛克瓷砖可以拼接成为不同的图案，可组合力量的作战力量也可以快速重新组合为新的体系[3]。实践马赛克战的方式是将杀伤链发展为可根据任务需求灵活组织，利用各种资源服务达到预期作战效能的杀伤网，其示意图如图2（a）所示，各个平台不再以固定的方式形成分立的杀伤链，而是形成了一个整体网络。美国的研究者认为依靠人类智慧和传统指挥控制系统难以在高度动态的作战环境中有效利用杀伤网这样复杂的作战系统，选择最适合的杀伤链组合并不容易且需要大量时间，人类不可能跟随激烈变化的杀伤网不断大量地提出新行动方案。所以美国的研究者基于马赛克战的概念进一步提出了决策中心战的概念[4]，提出借助人工智能完成马赛克作战中枯燥重复，但是数据量和工作量巨大的工作，为人类作战人员和指挥人员快速提供一系列可以选择的作战方案，使得人类可以聚焦于人类擅长的决策行动，如图2（b）所示。

图2 杀伤网示意图，其中（a）杀伤网的总体结构；（b）人工智能在杀伤网中构建杀伤链的过程

Fig.2 Schematic diagram of the kill web, where (a) the general structure of the kill web; (b) the process of the artificial intelligence in building the kill chains in the kill web

总结美国军事思想家们对未来战争的研究，可以发现未来战争的发展趋势是信息化的进一步发展和智能化的广泛应用，人工智能技术将在未来空中作战中拥有巨大的前景。

2未来空中作战中的智能判断技术

OODA 循环理论认为，战斗中能更快完成OODA循环的一方将掌握战斗的主动。决策中心战提出者布赖恩·克拉克对马赛克战获得决策优势的理解如图3所示，随着信息化技术的发展和广泛应用，民用和军用传感器遍布于战场，双方都能高效完成OODA循环中的观察环节，马赛克作战力量将令敌方在OODA环节中的判断环节出现困难。决策中心战利用马赛克战的分布式杀伤网，借助人工智能技术在战斗过程中为战斗人员和决策者提供多样化的选择，使之可以比对手更快地做出决策，总是比对手拥有更多的选择余地，并且使对手面对极度复杂的情况出现决策困难甚至陷入两难境地，而使用马赛克作战力量的己方获得决策优势。可见利用人工智能完成对杀伤网中大数量异构资源的理解和利用是实现决策中心战的关键，决策中心战制胜机理要求人工智能代替人类完成大量OODA链路中判断环节的任务，使得人类可以集中于决策环节。

图3 决策中心战的OODA循环

Fig.3 OODA cycle of decision-centric warfare

面向判断环节的人工智能历来是人工智能技术上的难点。人类的判断行为从心理学角度可以分为察觉、理解和预测三个层次，利用人工智能模拟人类的判断过程是极为困难的事情，将涉及到大量技术难点[5]。然而从使用角度出发，杀伤网中的人工智能并不需要从哲学角度或者心里学角度上实现人类标准的判断行为，仅需要完成对复杂战场环境的分析处理并向人类提供一系列的行动策略。对于低空有人无人协同杀伤网中的判断人工智能而言，其输入是已经获得的战场态势，而输出的是给予人类的多项可选计划，如图4所示，其过程总体如下：

对杀伤网中的各个作战平台、信息节点、通信情况和指控关系抽象化建模，利用知识图谱等建模技术，实现对各节点类别的数字化、形式化的知识抽象模型，通过一套完整的、统一的、集成化的数据框架模型，使用机器可以理解的方式，表示杀伤网中的各节点单元以及 各节点之间的联系，即将复杂的战场态势转变为计算机可处理的抽象态势。

通过该数据框架模型获得各节点的特征向量，在特定环境下，以合理的组合方式融合不同节点的特征向量，使用算法计算出的策略特征向量，最终再将该策略特征向量映射到策略库中以获得多样化的行动方案。

图4 未来空中作战中的智能判断技术

Fig.4 Intelligent orientation technology in future air combat

3 总结

近期的军事冲突中都表明了无人机的作战价值，人工智能技术与无人机相结合是技术发展的必然趋势。美国研究者正在积极探索下一代战争的制胜机理，牵引装备的发展。美国的研究机构已经开展了三场兵棋推演来评估决策中心战理论的有效性和马赛克战的实用性，他们通过研讨会和推演得出了许多能证明马赛克战诸多潜在优点的证据，人工智能技术是马赛克战和决策中心战的关键。本文梳理了美国新一代作战概念的发展历程和其与人工智能技术间的关系，并从OODA循环的判断环节详细阐述了未来战争中智能判断技术的框架，为服务于新一代作战概念的技术发展提供参考。

参考文献:

[1] 刘兵,张宏,李娜,等. 美国海军综合防空火控系统发展研究与思考[J].飞航导弹，2021(7):73-78.

[2] 熊海峰. 浅析NIFC-CA系统在美军杀伤网构建中发挥的作用[J]. 军事文摘. 2021(2):13-18.

[3] 卢盈齐,范成礼,刘联飞,等. 马赛克战特色优势与制胜机理研究[J]. 航空兵器, 2021 (5) :7 -11.

[4] 李磊,沈剑,蒋琪. 美智库《马赛克战:利用人工智能和自主系统实施决策中心战》解读[J]. 飞航导弹, 2020(11):1-3.

[5] 朱丰, 胡晓峰, 吴琳,等. 从态势认知走向态势智能认知[J]. 系统仿真学报, 2018 (3):761-771.

a