人类大战正式步入集群应战时代,机器人之恋

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近日,俄军驻叙利亚军事基地遭无人机集群攻击的新闻持续发酵。武装分子在一次行动中使用13架无人机的做法引起了各国军队高度关注。有媒体惊叹,当美、中、俄等大国竞相发展集群作战能力时,最先在实战中运用集群战术的竟然是叙利亚的武装分子!不少防务分析师认为,此次袭击开创了无人机集群作战的先河,标志着人类战争正式步入集群作战时代。事实果真如此吗?

近日,俄军驻叙利亚军事基地遭无人机集群攻击的新闻持续发酵。武装分子在一次行动中使用13架无人机的做法引起了各国军队高度关注。有媒体惊叹,当美、中、俄等大国竞相发展集群作战能力时,最先在实战中运用集群战术的竟然是叙利亚的武装分子!不少防务分析师认为,此次袭击开创了无人机集群作战的先河,标志着人类战争正式步入集群作战时代。事实果真如此吗?
答案是否定的。
集群作战的灵感来自蚁群、蜂群等自然界生物群落,目的是通过模仿群居生物的沟通和协作方式,成倍增强整体功能,自主协同完成复杂任务。集群作战的主体是智能机器,本质上是智能时代的非对称性消耗战。需要指出的是,机器集群并非是大量无人作战平台的简单聚集,它要求平台之间能够进行沟通并形成集群智能,进而完成复杂任务。正如蚁群,单只蚂蚁的智商并不高,但整个蚁群却能高效寻找食物,并找出将食物搬回蚁穴的最佳路线。
一般来讲,集群作战具备三大基本特征。一是网络化沟通,集群成员通过数据链相互联通,实时共享传感信息,进行非等级化沟通。
二是自适应协同,集群成员能够感知彼此方位,通过自主协同实现步调一致,形成有机整体。“无协同,不集群”,狼群和群狼的区别就在于此。
三是拥有集群智能,集群成员在交互过程中涌现出高水平智能,形成1+1>2的倍增效应。例如,大量无人机可通过分布式“投票”有效解决目标识别、导航定位等复杂问题。

显然,此次攻击俄军基地的无人机群并非真正意义上的集群,攻击行动也不具备上述特征中的任何一条,因此不属于集群作战。目前而言,集群作战的复杂性远远不是恐怖组织或者非正规武装能够驾驭的,即便是美、俄等大国军队也尚不具备集群作战能力。美军是集群作战研究的抢跑者,早在2005年美国国防部就委托兰德公司研究信息技术支撑下的集群作战。2014年以来,美军各军种启动了一系列集群作战演示项目,虽然取得了长足的技术进步,但至今未能在实战中开展集群作战。

  出品:科普中国

集群作战的灵感来自蚁群、蜂群等自然界生物群落,目的是通过模仿群居生物的沟通和协作方式,成倍增强整体功能,自主协同完成复杂任务。集群作战的主体是智能机器,本质上是智能时代的非对称性消耗战。需要指出的是,机器集群并非是大量无人作战平台的简单聚集,它要求平台之间能够进行沟通并形成集群智能,进而完成复杂任务。正如蚁群,单只蚂蚁的智商并不高,但整个蚁群却能高效寻找食物,并找出将食物搬回蚁穴的最佳路线。

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  作者:瑷敏工作室

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当前,集群作战要从构想变成现实,仍需克服两大难关。
一是技术瓶颈。目前,研究人员在实验中已经成功演示了简单的机器集群,但还没有开发出通用模型用于理解“简单的规则如何生成复杂的行为”。2016年10月,美国国防部战略能力办公室在恶劣天气条件下开展了一次无人机集群测试,103架“灰山鹑”无人机共享一个分布式“大脑”进行集体决策,可自主规划航线和协调行动,并成功识别和包围了目标。然而,要使无人机集群从实验室走向战场,还需要在集群控制算法、通信网络设计、编队控制技术等方面取得较大突破,否则难以适应复杂的战场环境。事实上,目前的无人机集群尚不能有效执行点对点补给任务,更不用说实施攻防作战了。
二是理论短板。近年来,许多未来学家大胆畅想了机器集群将如何主导未来战场,部分军事科学家也预言集群战术将演变成机动战的一种高级形式。然而,绝大多数理论研究聚焦于探讨集群作战的优势,而对于如何在作战中运用机器集群往往浅尝辄止。事实上,集群作战依然停留在构想层面。除非开发出可行的作战概念,并制定相应的战术、技术和程序,否则集群作战仍将是“水中月、镜中花”。
尽管存在上述障碍,围绕发展集群作战能力的竞赛已经在各国军队间悄悄展开。在这场竞争中,中、美处于第一梯队,其中美国在技术研发和理论积累方面略胜一筹。为了加快推进机器集群的实战化运用,美国国防高级研究计划局在去年启动了“进攻性集群赋能战术”项目,意图让机器集群在复杂城市环境中完成多样化任务;美国陆军也启动了“分布式和协作式智能系统和技术”项目,计划到2022年解决异构化集群的控制问题。虽然如此,从现有项目的规划以及技术成熟度看,集群作战要走进战场,将是5~8年后的事情。

  策划:白璐

一般来讲,集群作战具备三大基本特征。一是网络化沟通,集群成员通过数据链相互联通,实时共享传感信息,进行非等级化沟通。

  监制:光明网科普事业部

二是自适应协同,集群成员能够感知彼此方位,通过自主协同实现步调一致,形成有机整体。“无协同,不集群”,狼群和群狼的区别就在于此。

  8月15日,2018世界机器人大会在北京亦创国际会展中心举行,国内外160余家知名企业将全面展示机器人领域的最新成果及应用。从完全摆脱外部供电的机器狗“绝影”,到自主飞行仿生飞蝠机器人和手术机器人“达芬奇”,人们在大饱机器人“眼福”的同时,也开始思考,机器人究竟何时大规模走上战场?从好莱坞大片《钢铁侠》到印度式幻想《宝莱坞机器人之恋》,机器人集群大战的场景令人记忆犹新。未来战争,我们所面对的敌人很有可能不再是有血有肉的士兵,而是成群结队拥有高度人工智能的“群化”机器人军团,战场上的“机器人之恋”即将到来。

三是拥有集群智能,集群成员在交互过程中涌现出高水平智能,形成1+1>2的倍增效应。例如,大量无人机可通过分布式“投票”有效解决目标识别、导航定位等复杂问题。

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显然,此次攻击俄军基地的无人机群并非真正意义上的集群,攻击行动也不具备上述特征中的任何一条,因此不属于集群作战。目前而言,集群作战的复杂性远远不是恐怖组织或者非正规武装能够驾驭的,即便是美、俄等大国军队也尚不具备集群作战能力。美军是集群作战研究的抢跑者,早在2005年美国国防部就委托兰德公司研究信息技术支撑下的集群作战。2014年以来,美军各军种启动了一系列集群作战演示项目,虽然取得了长足的技术进步,但至今未能在实战中开展集群作战。

  钢铁侠

当前,集群作战要从构想变成现实,仍需克服两大难关。

  机器人战争日益成为现实

一是技术瓶颈。目前,研究人员在实验中已经成功演示了简单的机器集群,但还没有开发出通用模型用于理解“简单的规则如何生成复杂的行为”。2016年10月,美国国防部战略能力办公室在恶劣天气条件下开展了一次无人机集群测试,103架“灰山鹑”无人机共享一个分布式“大脑”进行集体决策,可自主规划航线和协调行动,并成功识别和包围了目标。然而,要使无人机集群从实验室走向战场,还需要在集群控制算法、通信网络设计、编队控制技术等方面取得较大突破,否则难以适应复杂的战场环境。事实上,目前的无人机集群尚不能有效执行点对点补给任务,更不用说实施攻防作战了。

  军用机器人不单单是像人、会动,更是多学科、多领域、各种技术有机融合的现代化智能武器系统。可以想象,具备了这些感知和信息处理能力的军用机器人,可以依托自身的传感装置执行军事任务,是现代战场当之无愧的千里眼和顺风耳。

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  早在2013年,俄罗斯国防部就专门成立了机器人技术科研实验中心,美军在伊拉克和阿富汗战争期间就有至少10款智能作战机器人在战场开展相关技术试验。2015年,叙利亚政府军与反政府武装的交战中,由6个“平台-M”履带式机器人、4个“暗语”轮式机器人、1个“洋槐”自动化火炮群、数架无人机和一套“仙女座-D”指挥系统组成的俄罗斯机器人军团就率先走上战场,利用无人机从高空占领视野高点进行全局掌控,使用机器人冲锋并与人类有效协同作战,取得了令人震惊的作战效果。

二是理论短板。近年来,许多未来学家大胆畅想了机器集群将如何主导未来战场,部分军事科学家也预言集群战术将演变成机动战的一种高级形式。然而,绝大多数理论研究聚焦于探讨集群作战的优势,而对于如何在作战中运用机器集群往往浅尝辄止。事实上,集群作战依然停留在构想层面。除非开发出可行的作战概念,并制定相应的战术、技术和程序,否则集群作战仍将是“水中月、镜中花”。

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尽管存在上述障碍,围绕发展集群作战能力的竞赛已经在各国军队间悄悄展开。在这场竞争中,中、美处于第一梯队,其中美国在技术研发和理论积累方面略胜一筹。为了加快推进机器集群的实战化运用,美国国防高级研究计划局在去年启动了“进攻性集群赋能战术”项目,意图让机器集群在复杂城市环境中完成多样化任务;美国陆军也启动了“分布式和协作式智能系统和技术”项目,计划到2022年解决异构化集群的控制问题。虽然如此,从现有项目的规划以及技术成熟度看,集群作战要走进战场,将是5~8年后的事情。

  俄罗斯太平洋舰队海军陆战队的“平台-M”战斗机器人

  除美、俄之外,英、法、德、日、韩等国都在加紧研制新一代军用机器人,目前全球已经有超过60个国家的军队装备了军用机器人。根据《2025年先进军用机器人技术装备研发专项综合计划》,到2025年,俄军中的无人系统将在其装备结构中占比超过30%。预计到2040年,战场上的美军会有一半以上的成员是机器人,军用机器人成建制规模化作战也将逐步变成现实。

  铁甲战士们各有所长

  21世纪的战争是信息化主导的战争,作为信息化战场的“千里眼”、“顺风耳”,军用机器人可以精确查找、识别和摧毁任务目标,执行特殊作战任务,具有不可估量的作战效能。未来军用机器人依托数据链和信息网支撑的军事物联网,可在人类指挥下开展一体化对抗,整个战争的形态将发生深刻变革。军用机器人在战场上成建制、规模化作战也未必不可能,无人化智能化战争的时代或将来临。

  随着人工智能技术的发展,其在智能化信息感知与处理、指挥控制辅助决策、无人化军用平台和机器人等军事领域将扮演着越来越重要的角色,推动战争形态从信息化战争向智能化战争加速演进。目前,美军、俄军、法军、德军等均装备了具有智能化信息感知与处理能力的数字化士兵系统,如美军的“奈特勇士”、俄军的“战士”等。在无人化军用平台领域,无人作战飞机、无人潜航器、作战机器人等基于人工智能的无人机器可独立完成目标跟踪、地形识别、侦察补给及进攻作战等多样化任务,已经得到广泛研究。

  除人们较为熟知的无人机外,各种拥有独特专长的军用机器人也“行走”在战场的每一个角落。在美国国防部高级研究计划局组织的机器人大赛中大放异彩的Atlas机器人,不仅能够驾驶汽车,甚至还可打开门进入建筑,攀爬梯子,穿过通道,堪称人工智能机器人家族的“蜘蛛侠”。

  此外,载重机器人也是研究的热点之一。美国国防部高级研究计划局资助的四足载重机器人“大狗”,早在阿富汗战争时期就高调亮相,能够搭载150kg的载荷在复杂地形上以6.4km/h的速度奔跑,还能攀爬35°的斜坡。

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  机器人“大狗”

  群化作战或将改写未来

  出现在游戏《星际争霸》中能够“淹没”战场的无人机“蜂群”式攻击,一度让无数游戏玩家热血沸腾。美国国防部高级研究计划局此前完成的空中发射/回收无人机“蜂群”项目,意味着这些仿生群化武器即将发展成熟走上战场。未来随着人工智能及军事物联网技术的发展成熟,群化作战或将成为智能机器人的首选作战方式。

  与以往智能无人作战“单枪匹马”或只是靠数量占优而“互不言语”不同的是,群化武器是以智能化无人控制技术和网络信息系统为支撑的集群式作战武器。真的打起仗来,群化武器看似“群龙无首”却可步调一致、整齐划一,形成如同蜂群、蚁群、狼群等动物集群效应一般的作战攻势。

  正是看到了集群技术与无人技术在可能的军事应用上所碰撞出来的“火花”,美国在群化武器研究上投入了大量财力物力。美国国防部高级研究计划局主导的“小精灵”项目于2015年9月公布,旨在研制一种可利用集群效应对敌方进行侦察和电子战的无人机群化武器系统。

  群化武器相比于其他常规武器的一大优势,就是价格低廉、可实现庞大规模的批量化生产。尤其是随着3D打印技术的发展,批量生产一只蜜蜂大小的微型机器人单价只需要1美元。同时,群化武器的分散性使得敌方难以有效锁定目标,即使其中一些成员被摧毁,剩下的无人作战装备仍能继续完成作战任务。可以预见,随着群化武器日益发展成熟,未来以小取胜、以量取胜、以高效协同取胜的群化武器势必开启智能作战的新纪元。(以上图片来源于网络)

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