從“僚機”到“隊友”,AI+無人機如何改變未來戰場?
軍工資源網 2024年02月26日人工智能(AI)技術的爆發式發展已經開始影響各行各業,軍事領域也不例外。尤其是AI結合近兩年在俄烏戰場上大顯身手的無人機,這對組合在未來戰場上的潛力已受到各國的高度關注。但對于“AI+無人機”的具體應用模式,各國尚在摸索之中,而相應的反制措施也已經開始同步推進。
AI無人戰機:從“僚機”到“隊友”
美國“沙龍”網站24日稱,盡管與科幻電影里那些完全由AI控制的“殺人機器人”不一樣,但它們的雛形已經開始在俄烏沖突登上戰場,并被證明是“毀滅性武器”。例如俄烏雙方都在廣泛使用的穿越機,其攻擊的最后階段往往就利用圖像識別技術鎖定目標發動突襲。放眼全球,美國空軍正在開發AI控制的“協同作戰無人機”執行高風險任務;美國陸軍和海軍也在測試各種自主行動的無人地面車輛或水下潛航器。印度“BNN Breaking”網站稱,以色列拉斐爾先進防御系統正在研制“開創性的AI輔助無人機控制技術”,目標是“讓AI無人機以外科手術刀的精度在復雜的戰場上導航,以無與倫比的準確度識別和區分目標。”

不同無人僚機與美軍F-35戰斗機并肩作戰。
接受《環球時報》記者采訪的專家透露,目前“AI+無人機”主要分為兩種發展方向:一種類似美國空軍大力打造的“協同作戰飛機(CCA)”概念,它們的性能和體積與有人戰機大體相當,具備不同程度的自主行動能力,可以協助有人戰機執行空中偵察、電子對抗、對地打擊等復雜任務。另一種則是近年更受青睞的“智能無人機蜂群”,后者結合了在局部沖突中大顯身手的廉價無人機的優勢,同時得到AI協同作戰能力的加成。
美國“動力”網站23日稱,在美國空軍與太空軍協會最近舉行的年度作戰研討會上披露了“協同作戰飛機”的最新細節,“它們可能從根本上重塑空軍”。報道稱,美國空軍計劃購買至少1000架AI控制的“協同作戰飛機”,將在2028年開始批量生產。
報道稱,美軍現役“捕食者”系列無人機完全由人類操作員在后臺遙控指揮;“全球鷹”無人機實現了半自主化,只要提前設置好飛行路線,它就可以根據實際情況自主飛行和搜尋目標,但在做出關鍵決策之前,它會征求人類操作員的批準或指示;而“協同作戰飛機”可以在沒有任何實時人工指導的情況下執行任務。美軍通用原子公司代表透露,相比現役的有人駕駛飛機,AI控制的無人戰機取消了與飛行員相關的操作設備和生命維持設備以及防護裝甲,因此可以節約大量重量和成本。同時它的空中機動動作不再需要考慮飛行員的生理承受極限,因此機動能力更好。
美國空軍負責采辦、技術和后勤的助理部長安德魯·亨特承認,目前“協同作戰飛機”最困難的部分是AI自主控制技術。美國空軍近年來持續推進的“天空博格人”項目,其目的就是開發一種集成在無人機上、用于支撐基于AI的輔助決策、自主駕駛等功能的自主核心程序。未來這種AI系統不但可以指揮控制不同類型的無人機聯合作戰以及與有人戰機的協同作戰,還可以整合到有人駕駛戰斗機上,作為虛擬的副駕駛,通過分擔部分職能以降低飛行員工作量。
美國《空軍時報》稱,相比人類飛行員漫長而昂貴的培訓周期,“天空博格人”項目獲得成功后,只需要軟件升級,AI控制的所有無人戰機就能同步提升作戰能力,就連新生產出來的AI無人機,不需要實戰也能具備同樣的能力。未來“協同作戰飛機”不僅是有人戰機的“僚機”,而且將升級為與有人作戰飛機并肩執行任務的“隊友”。
“智能無人機蜂群”已超出科幻電影想象
在不少科幻電影中都有類似場景:密切配合的無人機群或無人飛船集群在戰場上勢不可擋,但只要指揮母船被摧毀,其他無人機立即失去控制,戰局就此逆轉。專家介紹說,這樣將所有無人機都與指揮中心(母船)連接的方式被稱為“中心節點模式”,它們并非真正的“智能無人機蜂群”。由AI控制的無人機蜂群能力,已經超出了科幻電影的想象。
據介紹,“智能無人機蜂群”的一個重要特征就是“去中心化”,它們并不依賴于特定的節點,無論某架或某部分無人機被摧毀,整個無人機蜂群的功能完整性都不受影響,仍可繼續執行任務。如果要向無人機蜂群發出指令,也不需要指揮中心與所有無人機都發布指令,而是只需要聯系到其中幾架無人機,整個無人機蜂群就迅速接收到指令并自行分配任務。對于未來成百上千架規模的無人機蜂群而言,這種模式可以極大提高無人機蜂群的反應速度,同時降低對通信帶寬的要求。

無人機蜂群
俄烏沖突的實戰經驗已經證明,大規模使用的廉價無人機足以壓倒傳統防空系統。“智能化無人機蜂群”更勝一籌,它是將戰場偵察、電子干擾和壓制、對地攻擊等原本需要造價高昂的先進戰斗機執行的高風險任務,分解為低成本無人機群可以勝任的多個小任務。“動力”網站描述說,無人機蜂群執行任務時,“一些無人機可以配備先進的雷達,另一些則可以攜帶電子干擾設備,其他的掛載導彈等武器……它們通過數據鏈實時連接在一起、高頻交換不同無人機攜帶的傳感器收集到的信息,從而展現出戰場的真實全面圖像”。
由于損失部分無人機并不會影響無人機蜂群的整體作戰能力,因此它們還可用“主動犧牲”方式換取完成任務,在敵我交換成本方面具有巨大優勢。憑借這種特性,無人機蜂群以分布式的集群智能為依托,能夠多維感知戰場態勢,自主執行作戰計劃,精確選擇打擊目標,自行分配進攻任務,智能匹配各型彈藥,精準實施電磁壓制,聯合進行火力打擊,可在短時間內從多角度多方向發起集群進攻。
早在2005年,美軍就開始測試無人機群的自主控制和決策能力。美國《防務新聞》稱,當時美軍模擬兩架X-45無人機遭到“敵方雷達”照射,它們立即對威脅進行分類,并根據每架X-45相對于目標的位置、可用的武器、每架無人機的燃料以及目標本身的性質,“瞬間就制訂了摧毀威脅的計劃”,其效率遠高于人類飛行員。報道稱,數十甚至數百架無人機也可以采用這種自主協同作戰模式,將給未來戰場帶來巨大的沖擊。
美國空軍戰略威懾研究中心發布的報告也專門探討“無人機蜂群是否應該算作核生化武器之后的第四種大規模殺傷性武器?”該報告認為,當前的無人機蜂群仍在很大程度上受到操作人員的限制,人類對戰場信息的獲取和決策速度限制了無人機蜂群的作戰效能,如果無人機蜂群具備更大的自主性,將可以縮短決策過程,從而提高無人機蜂群的生存能力和打擊效果。該報告明確提出,美國軍方應該加快發展無人機蜂群的自主化能力,以實現其潛在的軍事價值,同時保持相對于競爭對手的技術領先優勢。“未來可能只需要發布一個指令,無人機蜂群就可以自行決定攻擊時機、路線,分辨敵軍和友軍并發動精確攻擊。”
相比行動遲緩的多旋翼無人機,固定翼無人機通常飛行速度更快、航程更遠、有效載荷更大,因此具備更廣泛的應用前景。但高速飛行的固定翼無人機蜂群要組成空中編隊和協同作戰的難度更大。公開資料顯示,2015年美國太平洋司令部在“北方利刃”演習中測試由1架F-16戰斗機發射20架“山鶉”無人機編隊。2016年10月,美軍出動3架“超級大黃蜂”戰斗機釋放103架“山鶉”無人機并完成集群飛行。2018年5月,中國完成200架固定翼無人機集群飛行,并演示了采用陸上發射、空中投射的方式,利用無人機蜂群進行對地察、打、精確定點清除等各類任務。
戰場爭奪:“魔高一尺,道高一丈”
在“AI+無人機”越發得到重視的當下,警惕“殺人機器人”失控的呼聲也越來越高。2023年6月,一名美國空軍AI領域負責人在公開演講時宣稱:“控制無人機的AI殺死了操作員,因為那個人阻止它實現目標。”此事一度在全球社交媒體上“刷屏”。盡管美軍隨后進行了“辟謠”,但許多研究人員承認,隨著AI的快速進化,如果失控的AI為了實現給定目標而采取意想不到的策略,包括“消除潛在威脅”和“使用所有可用能源”,世界末日就有可能發生。
為應對未來可能的AI無人機威脅,各國已經開始展開針對性研究。例如當前無人機蜂群使用的廉價無人機出于成本考慮,抗電子干擾和電磁攻擊能力相對薄弱,因此攻擊范圍廣、殺傷效果快的微波武器被視為應對無人機蜂群的有效武器。它的原理是利用高能電磁脈沖破壞無人機的內部電子設備,從而導致無人機失控墜毀。例如美國空軍研究實驗室開發的“索爾”微波武器就曾在測試中一次性擊落50架以上的無人機。不過專家表示,“智能無人機蜂群”也有辦法對抗微波武器,例如它們可在AI系統控制下分為兩個或多個集群從不同方向同時發動攻擊,讓微波武器“顧此失彼”。就目前而言,“AI+無人機”的戰場攻防,正處于“魔高一尺,道高一丈”的狀態。