石海明、曾华锋智能化队伍的三大外征

  前瞻性地预测未来是一项高度复杂的艺术。俄罗斯军事学者K·A·季米利亚泽夫曾说:“力量和预见能力是神灵和先知赐予人类的礼物。人类从幼年时期就梦想得到这些礼物,并将其赋予人类的神话英雄。其实,这两件礼物是科学带给人类的……有人说,古代预言家也能言中某些事情,但古代预言家的预言与当今的科学预言相比,就显得相形见绌了。”的确,在苏联,“20世纪50-60年代,军事预测的任务主要集中在揭示军备发展的前景。到了70年代,军事预测涵盖了军事政策、军事经济、军队建设、武装力量发展以及社会进程发展等多方面的内容。80-90年代,军事预测学成为军事科学中一个公认的领域。80年代后期,军事预测学总结出了150种预测方法,证明了那个时期所取得的成果。”

  同样,海湾战争持续仅38天的空袭以及4天短暂的地面作战行动,让我们见识了现代高科技对战争理论的颠覆性冲击,美军送给了许多国家一个惊叹号,但美军自己心里明白,对刚刚兴起的军事变革浪潮而言,这只不过是个逗号,不过是验证了半个世纪之前一个叫阿诺德的航空队军官的一点远见而已。当然,对于国防科技应用于军事后的效果如何,也是难以预料的,“朝鲜战争(1950-1953年)中,由于喷气式飞机的首次使用,空战战术,乃至整个战争发生了‘革命性’的转折。军事学术在战后姗姗来迟,得出了相关结论。60年代,美军在越南战争中大量使用武装直升机和运输直升机之前,军事思想也未能洞察空中机动战役的萌芽。在1973年和1982年的两次中东战争中,作战双方使用反坦克导弹对付坦克,使用高精度武器对付小型移动目标,其实战效果同样出乎大多数人的意料。”

  此外,历史上也出现过不少政治人物和军事权威对军备发展前景做出错误预测的事例。例如,在第一次世界大战前夕,温斯顿·丘吉尔曾怀疑地评论坦克是“疯子的发明”。法国著名军事家福煦这样评价空军:“飞机可能是很好的运动器材,但不适合军队,它在战争中派不上用场。”在评价19世纪至20世纪之交的军事技术发展前景时,德国军事家施利芬就指出,“所有能想到的都已经做到了。”苏联国家领导人赫鲁晓夫在评价空军和海军在战争中的作用时所犯的错误更令人吃惊。在1960年1月14日苏联最高苏维埃第一次会议上,他说:“随着当今军事技术的发展,空军和海军已经失去了其意义。”如今重温这些“名人”的判断,除了会心一笑,我们是否还有如下认识在脑中沉淀——预见,真不是一件“美差”。

  曾撰写《机器人战争:21世纪机器人技术革命与反思》的P.W.辛格开篇“为什么写一本有关机器人和战争的书?”中也感慨:“确实,人们早已开始预见未来,但却总是完全而彻底地弄错。我最喜欢的一个例子发生在1903年10月9日,当时《纽约时报》预测说:‘那种真能够飞的飞行机器将会在一百万到一千万年内,通过数学家和机械学者联合的不懈而逐步成为现实’。当天,在俄亥俄州拥有一家自行车店的两名兄弟便开始组装他们的第一台飞机,而这台飞机在几个星期之后就可以飞行了。”

  尽管过去人们曾对应用控制论方法和数字仿真技术进行长期军事预测寄予厚望,但它们暂时还达不到预期的效果。这些方法无疑会促进预测手段的改进,但它们只是工具,并不会带来结构性的变化。类似军事模拟演习的计算机推演,对大范围军事预测的作用也是相当有限的。当然,现在有了大数据技术、人工智能技术及一些更先进的科学方法,预测相对来说更加有了“望远镜”,但仍然需要相当谨慎。

  有关未来智能化战争走势的预测,涉及人工智能技术的发展。倘若我们回溯历史的线年达特茅斯会议开始,人工智能发展的第一阶段约在20世纪60年代到70年代中期,当时认为计算机具有智能与否关键看逻辑推理能力。1952年,A.Newell和H.Simon两位后来的图灵奖得主开发的“逻辑理论家”程序证明了罗素与怀特海《数学原理》中的38条定理,并在此11年后证明了全部的32条定理。20世纪70年代中后期及80年代,在E.A.Feigenbaum等推动下,一类叫“专家系统”的新人工智能崛起,“通过从专家那里获取的知识和基于这些知识的逻辑规则,这种系统可以在某一特定领域回答问题和解决问题。最早的专家系统是1965年美国斯坦福大学爱德华·费根鲍姆发明的‘Dendral’系统。这一专家系统的知识库来自光谱测定法领域的专家。”“专家系统通过基本的逻辑规则操作符号。心理过程则是生物的而不是符号的。然而,这种人工智能与自然智能的本体论差异在20世纪80年代却是无关紧要的,人工智能已经改头换面。在当时,没有哪个严肃的人工智能研究者会打算在机器中建立人类心智。人工智能是好的,那是因为能有效解决真实世界的问题,例如获取大量的知识库,通过启发法检验逻辑假设并给出答案。不论如何,这种本体论差异因为计算机以摩尔定律变得越来越强大很快就被遗忘了,当计算机开始展示出强大的力量时,人类就将之视为‘真正的智能’。”

  1980年代末,“专家系统”的局限性不断暴露,日本的“第五代计算机”计划破产,人工智能进入寒冬。直到1990年代中期,进入“学习期”的人工智能再度掀起浪潮。如今,伴随着深度网络学习技术的局部突破,在新媒体及资本力量的助推下,人工智能引发更大范围的关注,其对未来智能化战争的潜在意蕴也受到讨论。在此背景下,我们来尝试研判未来智能化军队,就有了一定的遵循。

  在未来,充分智能化的军事体系,将有一个“大脑”隐喻的中心——“云大脑”。作为作战体系的中枢神经,云大脑按照分布式作战理念将各作战单元通过云大脑链接起来。它是作战对抗的核心,既是物理信息、生理信息及心理信息中心,也是军事指控中心,同时也是颠覆性军事技术研发中心,战争设计中心,等等。多中心的耦合赋予了该云大脑特殊的战略地位,其汇聚的信息本身成为对垒双方的攻防中心,如何渗透、污染及破坏敌方的数据源、数据链与数据网,从某种程度上成为赢得战争主动的关键。

  一是形势研判。通过对大量信息的自动化处理,构建囊括政治、经济、外交、文化及军事等要素的复杂巨系统模型,提取关键性事件,进行语义分析,通过不断迭代形成趋势性变化曲线,从而预测未来发展态势,有效解决人工判断无法覆盖全域数据的局限性问题。

  二是情报处理。可以采取普适的图像识别、语音识别处理、自然语言处理等基本方法,解决情报初步处理问题,不仅可辅助或替换更多的情报人员,还可以提高情报处理准确性和效率。此外,在此基础上,还可以通过构建军事领域知识图谱,采取人工介入策略,实现情报分析的智能生成,提高情报的使用效率。

  三是目标识别。采用人工智能技术,通过对样本特征提取和大量学习训练,形成目标最优模板。当发现新目标时,通过比对分析,可快速给出判别结果,再辅以人工介入,就可以更快地确定目标。

  四是筹划决策。采取人机高度混合的方式,构建伴随决策人群的“决策云”,实现快速决策,而人的决策结果作为“决策云”的样本输入,促进云的“智能”生长。“决策云”可以解决战场空间规划的规模化计算问题,也可以解决规划过程中人工无法全面覆盖的问题。通过这种良性循环机制的不断运行,“决策云”将在不断的学习中提供智能支持,任务规划将逐步实现快速、高效和精准。

  五是行动控制。可通过人工智能随时分析战场变化,自动比对计划,随时告警异常,并在预定的计划方案中匹配合适的解决方案,为指挥人员快速决策提供支持。

  未来的智能化战争将是人机协同的战争。作战主体将主要是军用机器人和各类无人作战平台,在脑机接口技术及“物理-生理-心理”融合技术等大力运用下,打造出立体无人作战体系。同时,将人与机器深度融合为共生的有机整体,让机器的精准和人类的创造性完美结合,并利用机器的速度和力量让人类做出最佳判断,从而提升认知速度和精度。如在《变形金刚》电影中,特战队员与掠食者无人机的协同作战,就透露出智能化战争初级协同的作战情景,当更丰富更智能的机器人走上战场之后,人机协同将开启全新的作战样式,到那时,没有大数据技术支撑的一方,将无法掌握战场的主动权,尤其是高度依赖数据安全的指控系统,将成为整个作战体系的阿喀琉斯之踵。

  仿生机器人。“以大自然为师”,学习其他生物具有的独特“技能”,提升人类在自然界中的适应能力与探索能力,一直是人类所孜孜以求的目标。而仿生科技,如类人机器人、机器狗、机器昆虫、机器蛇、机器鸟等仿生机器人在军事领域的广泛应用,使得人们看到了仿生科技支撑智能化战争的可能性。如美军曾在阿富汗战场上试验了一款“大狗”机器人,帮助人类战士搬运补给品、实施伴随保障。根据战场试验效果,2013年美国国防部对“大狗”机器人进行升级,使其负重提升到200公斤、奔跑时速达到每小时12公里,并具有良好的防弹和静音效果,升级版的“大狗”机器人已于2015年投入战场演练。

  无人化军用平台。早在一战期间,西方国家就开始重视小型无人机、遥控无人车和无人艇的研发和应用。目前已有70多个国家在发展“无人化”系统平台,各种类型的无人机、无人车、无人船、无人艇、无人潜航器在军事领域受到越来越多的青睐。如美军制定了面向2040年的“无人化作战平台发展路线图”,已装备的无人机达7000多架;在伊拉克、阿富汗战场上投入使用的地面轮式(或履带式)机器人超过12000个。按照之前的一份规划,美军计划中将实现的地面机器人占地面兵力的三分之一,舰载型X-47B察打一体无人机占舰载机总量的三分之一。美军还将进一步加大无人化军用平台的部署数量,推进有人平台与无人平台之间的协同编组演训。

  “体能-技能-智能”增强。时代催生科技,科技改变人类。作为大自然的杰作,人是智能化军事体系的隐喻。从为“延长手脚”而发展起来的材料对抗武器,到为“增强手脚”而发展起来的能量对抗武器,再到“扩展感官”而发展起来的信息对抗武器,如今,伴随着人工智能前沿科技的勃兴,通过“升级大脑”而打造智能对抗武器,已然成为一种技术趋势和作战图景。比如,外军正通过研发机械外骨骼来打造体力倍增的“机甲战士”;通过生物信息芯片的植入来提高人的记忆力与反应能力,使人类战士更好地适应未来高度信息化的作战环境——日益复杂的信息系统、不断激增的海量数据和长时间枯燥的人机环境;通过发展脑机接口技术,使作战人员更高效地操控相关装备、设备和系统。2011年,俄罗斯提出“2045计划”,加紧攻克“脑控”、“仿脑”和“控脑”相关技术,拓展脑机接口技术的军事应用。2013年,美国五角大楼提出“阿凡达”计划,努力打造“用思维远程控制”的类人机器人军团,谋求将人类战士真正从“台前”拉回“幕后”,升级军事体系的智能化水平,谋求实现战争的“零伤亡”。

  信息化战争是体系与体系的对抗。作为“体系”概念运用于作战领域的产物,作战体系是一个庞大、复杂和多层次的综合系统,它由相互关联的若干作战要素、作战单元,按照一定的结构综合集成,并按照相应机理运行的有机整体。在该作战体系中,一方面,不同作战要素和作战单元在力量强度方面存有差异,恰如“木桶理论”中有长板与短板之别一样。另一方面,不同作战要素和作战单元的权重也有区别,有的是整个作战体系的中枢神经,有的只是整个作战体系的局部节点。正是由于该作战体系结构具有非均衡性,从而为实施体系破击战提供了可能,比如通过切断敌方作战体系运行中的关键信息链,就可能达到瘫痪敌方整个作战体系的目的。

  未来的智能化战争将是开源作战。所谓“开源”,就是开放资源,它来自于计算机软件领域的“开放源代码”。计算机发展早期,软件几乎都是开放的,任何人使用软件的同时都可以查看软件的源代码,或者根据自己的需要去修改它。程序员可以在开源社区中相互分享软件,共同提高知识水平。这是一种合作的开发过程和机制,提倡和鼓励所有人的参与以及成果共享。开源作战不同于以飞机、航母等为主要平台的体系作战,而是以人机一体、自由交互的智能机器人等为主要作战单元的集群作战。军事“智慧系统”是一个开放的复杂系统,具有一定的自主性,各分布式组件之间通过相互协作、互相适应形成一个连贯紧密的有机整体,并根据作战环境、对象及任务的动态变化,适时集聚智慧、实现协同作战。所有的智能机器人通过“云大脑”实现无缝连接,在作战任务来临时集群展开行动。

  集群。自然界中,蜜蜂、蚂蚁、白蚁等单个个体并不强大,但它们通过简单的规则形成集群,就能够展现非常复杂的群体行为,整体实力却大大增强。比如,蚂蚁可以通过合作杀死非常大的猎物,并确定从食物源至巢穴的最佳路径。蜜蜂可以通过“投票”来共同决定筑巢地点的最佳位置。自然界中动物的集群行为是长期进化而来的,而智能机器人集群行为是设计出来的。大量没有协同能力的机器人并不是“集群”,它们只是数量大的群体而已。智能机器人集群具有无中心化和高度的自主性,能够针对战场上瞬息万变的情况,自主协同,配合行动,同步攻防。所有个体自然形成一个稳定的集群结构,一旦有任何一个个体因丧失功能脱离群体或因任何原因改变群体结构位置,新的集群结构排列会快速自动形成并保持稳定。没有一个个体处于中心控制的主导地位,一旦有任何一个个体消失或丧失功能,整个集群依然能够有序行动。

  人工智能技术将推动未来战争进入集群作战时代,同信息化战争的体系对抗相比,其在规模、速度、协同和智能化方面将更胜一筹。大批量生产的低成本小尺寸智能机器人,一方面,可以形成数量优势,实现“区域全覆盖”,并以数量优势突破敌人的防御,实施“饱和”式攻击。另一方面,智能机器人集群具有较强的恢复能力,只要数量足够,个体的生存能力也就变得无关紧要。同时,智能化的“感知-决策-行动”模式可以快速处理大量信息,帮助作战人员掌控战况,缩短决策周期,提高军事行动的速度。正如约翰·阿奎拉和戴维·伦菲尔德在《蜂群与网络作战》中所描述的,集群作战将单兵格斗的高度分散性、机动作战的灵活性和体系作战的组织性及凝聚力结合在一起,实现各作战要素、作战单元协同的目的。实施“集群”作战,通过隐蔽、突然、难以侦测和对抗的智能机器人集群,对对方传统武器系统、包括雷达、防空火力、各种作战与保障平台等构成致命威胁,将颠覆传统作战方式。

  目前,美国海、空军正在着力打造这一作战方式。根据构想,为突破中国等“反介入/区域拒止”能力,美军计划在我国南海从空中、水面和水下三个维度,投入以无人机为主的“机器人集群”,实施立体打击。2017年1月10日,美国国防部公布了一段视频,3架F/A-18战斗机释放了103架“灰山鹑”(Perdix)小型无人机,这些无人机集群演示了集体决策、自修正和自适应编队飞行,它们根据任务要求一起协作控制、导航、聚集、解散。据美国国防部战略能力办公室主任威廉·罗珀尔称,“这些‘灰山鹑’小型无人机并不是经过预设程序的协调行动的个体,而是像自然界中类似鸟群的动物群体那样共享一个分布式大脑,相互协调行动”。“每一架无人机都可以和另一架通信联络,所以机群没有领袖,可以非常顺利地允许每一架无人机进入或离开这个群体。”由此可见,未来战争所面对的很可能不再是有血有肉的士兵,而是成群结队的智能机器人集群。

  涌现。涌现是非线性复杂系统的典型特征,也就是说,当系统各要素组合成体系时,发生突变并产生出新性质的过程。事物的涌现大都依赖于一定数量的群体的聚集。科学研究表明,任何事物随着成员数量的增加,他们之间的相互作用呈现出指数增长的趋势,聚集到一定程度就会产生整体的“涌现效应”,也就是量变到质变。实际上,匈奴人、蒙古人和其它游牧民族的大规模骑兵作战,都采用了集群攻击方式。他们在宽阔的地域分散开来,一旦发现敌人就集中优势兵力实施攻击。同样,第二次世界大战时,德国人对潜艇的运用也采用了“狼群”战术。集群作战是一个非线性的复杂系统,并不是简单无序的集中兵力突袭,也不是所有武器系统均从同一方向对敌人发起攻击,而是在收到不同等级的作战指令后,各集群自主采取行动,并与其它集群保持协同,从而涌现出一种整体作战能力。自组织性是整个集群释放作战效能的关键,每个个体只需遵循一些简单的原则,这个集群就能完成令人难以置信的复杂作战任务。它们或如同“乌云蔽日”集中涌入战场,或化整为零分散自动搜寻目标,对大片区域实施有效监控。不需要地面人员的任何操控,它们就能够自行在战场上巡逻游弋,一旦集群中某个智能机器人发现目标,它们就会从四面八方对目标形成包围,确认哪些目标需要攻击,哪些目标已被摧毁而不再需要更多的火力支援,哪些未击中的目标尚需火力增援。所有这一切都由具有自主性的机器人集群自动完成。此外,智能机器人集群还可以对敌方展开“间歇性攻击”,攻击,疏散,再攻击,直到消灭敌人。

  当集群达到一定数量规模的时候,指挥控制模式也将发生根本性变化。它不同于信息化战争中对各作战要素、作战单元实施的集中统一控制,而是对集群整体实施的多平台任务协同式控制。它通过指挥员操控一组平台,平台之间相互协调,以集群为单位完成作战任务。在瞬息万变的战场上,即使最详细的任务规划也会发生变化。因此,指挥员应先拟定一份详细作战计划,然后指挥集群去具体执行,各集群能够根据战场形势的变化进行调整。或者,指挥员只分配高级别的任务,各集群根据作战任务优先等级的清单,比如目标名单、每个目标不同的价值等级等,在自主采取行动的同时与其它集群保持协同,通过集中协同或分散协同的方式自动确定最佳解决方案。或者,指挥员可以仅仅改变集群的目标或参数设置来诱导集群自行调整其行为。如果控制集群的数量超过了个体的认知能力,指挥员可以把集群划分成更小的群体,或按照功能划分相关任务,以分解自己的任务。

  美军进行了大型集群的多平台任务协同式指挥控制的演练。美国海军研究生院研究了由各50架无人机组成的两个集群对抗,哈佛大学建立了由1000个简易机器人组成的集群,通过相互协同进行简单的编队。2014年夏天,美国海军演示了由13艘无人驾驶自控船组成的集群在一个人的控制下,护送1艘巨轮穿过模拟海峡的行动。当发现可疑船只时,指挥员向无人自控船集群分派了拦截和包抄的任务,集群成功自主处理可疑船只,展示了集群的指挥控制能力。据参加试验的美国海军研究人员称,单人同时指挥控制的船只数量可达20-30艘,由此,不仅节约了大量人力,也大大降低了风险。

  反制。智能机器人集群颠覆了传统的作战方式。一是目标小、难发现。智能机器人大都由复合材料制造,其中许多还采用小型化甚至微型化设计,并应用隐身技术,从而使得传统雷达、声呐等侦察探测手段很难以及时发现。比如,美国麻省理工学院在动物蜻蜓中嵌入了一种“光极”芯片,研制出一种比任何人造无人机更小、更轻且更具隐密性的混合无人机系统,续航时间高达几个月。二是造价低、破坏大。机器人制造成本低,可以大批量生产,只要花费几百美元就可以在网上购买到可编程的、GPS导航的全自主无人机,这些无人机可以组成一个能自主行动且抗干扰能力强的作战集群,于携带炸药或者生物武器投入战场,具有巨大的破坏性。三是对抗难,代价高。现有武器装备不适宜于应对智能机器人集群,特别是缺乏应对小微型无人系统的有效手段,用价值100万美元的导弹去击落价值1000美元的无人机,防御的代价太大,甚至可以说是“大炮打蚊子”。

  针对智能机器人集群,传统的作战方式难以奏效。因此,必须考虑如何以低成本、高效益的方式,来反制智能机器人集群的威胁。一是以集群对抗集群。只要对抗的集群比敌方的集群成本更低,而且拥有更好的算法、更好的协调性和更快的反应能力,就可以实现低成本反集群作战。二是以代码武器溯源攻击集群。智能机器人集群高度依赖“脑联网”来获取、传递和共享信息,因此,可以插入恶意代码突破敌方的“防火墙”,对智能战的中枢神经系统“云大脑”进行溯源攻击,也可以通过电子欺骗向集群发送虚假数据,直接控制或瘫痪敌方集群。三是以新概念武器摧毁或瘫痪集群。只要集群依赖于通信手段来实现指挥控制和协调作用,就能够通过激光武器、电磁脉冲武器等实施攻击。这些武器并不只针对集群中的单个个体,可以覆盖更大的范围,因而是集群的“克星”。美国海军正在开发的激光武器和电磁轨道炮,就是一种低成本的反集群作战武器。

  当人类战争推进到智能化战争时代,我们就需要新视野、新思维、新范式,超越牛顿机械论及奠基其上的物理战理论,运用整体观、联系观、演化观等来参悟未来的战争。

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