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未來戰場将進入“秒殺”時代,人工智能大展神威

近年來,人工智能技術取得突破性進展,在作戰指揮領域将得到廣泛應用,可以有效縮短觀察-判斷-決策-行動(OODA)環的時間,極大提升态勢感覺、情況研判、任務規劃、方案生成、分析決策、行動管控等能力,提高作戰指揮的效率和決策的科學性。

未來戰場将進入“秒殺”時代,人工智能大展神威

人工智能應用将大大提升作戰指揮效率

随着在軍事領域的廣泛應用,人工智能技術正在成為推動新一輪軍事變革的強大動力,戰争時空條件、戰争主體、戰争手段、戰争方式方法都将發生深刻改變,并将催生新的作戰概念、作戰手段和作戰思想,決定戰争勝敗的規律突出展現在“制智權”的争奪上。在奪取戰場控制權上,将由奪取制資訊權和資訊優勢為主,向奪取制認知權和智能優勢為主轉變;在對抗重心上,将由注重實體域、資訊域對抗向更加注重認知域對抗轉變。

未來戰場将進入“秒殺”時代,高速度、大機動和遠射程裝備發展趨勢使得戰争節奏顯著加快,人腦跟不上作戰速度;大規模體系作戰、一體化聯合作戰,使得戰争複雜性大幅提升,人腦無法适應戰争規模;無人系統自主作戰,反應速度極快,使得戰争靈活性不斷加強,人腦跟不上戰場變化;戰場的非線性、跨域、網絡化等特點,在時空範圍、要素種類、行動節奏上都對決策、指揮和協同提出了極高要求,傳統以人工為主的方式難以适應。

在戰場上,指揮員面對的是海量的、瞬息萬變的戰場資料和資訊,人腦已經無法快速容納和高效處理,人的感官也無法承受作戰行動超正常的變化速度。例如,美軍自“9•11”事件以來,僅源于無人機和其他監控技術的資料量就增長了16倍;美軍分布式通用地面系統每日采集的視訊流資料超過7太位元組;美國空軍每天收集的情報偵察視訊資料約160小時。隻有充分發揮人腦創造性、靈活性和主動性的優勢,以及機器速度快、精度高和不會疲勞的特長,實施人機協同、人機互動,才能彌補時空差和機腦差,才能確定作戰指揮決策的優勢。

未來智能化戰争的作戰指揮決策,将具有自主的資料挖掘、态勢感覺、智能決策、指揮控制能力。這将在一定程度上颠覆人們對作戰指揮決策的傳統認知,形成由資訊系統輔助人向智能系統代替人的深度融合轉變。在戰場情報分析、資料處理、運籌分析、模拟仿真、任務規劃、方案制定等方面引入人工智能技術,極大地提高人類指揮現代戰争和作戰行動的智能化水準。

指揮員運用跨媒體資料融合技術,可以從海量、多元、異構的情報資料中快速發掘支撐作戰指揮決策的關鍵資訊,識别意圖、發現征候、研判趨勢、發現規律、作出決策。人工智能技術的發展和運用,使人類能夠突破思維的邏輯極限、感官的生理極限和存在的實體極限,極大地提升戰場态勢研判、戰争趨勢預測、作戰方案評估和作戰行動管控等能力,在多元空間、多元領域實作優勢作戰資源的快速跳轉、聚集和攻擊,掌控OODA環的主動權。

随着智能輔助決策技術和“雲端大腦”“數字參謀”“虛拟倉儲”的出現,作戰指揮決策将由單純的人腦決策發展為人機混合決策、雲腦智能決策和神經網絡決策,進而孵化出全新的指揮控制方式。人工智能這一“作戰大腦”可以從各類傳感器中接收、處理大量資料,其快速反應和做出決定的速度比人類要快出數百倍。

在對實體域、社會域、知識域、認知域的解析及模組化基礎上,利用人工智能快速生成輔助決策資訊,并可根據指揮員的意圖進行快速優化,實作作戰指揮決策的快速性和精準性。利用人工智能技術建構資料自主分析能力,優化指揮資訊系統,有效提升戰場資料處理挖掘的效率,以“人在回路”或“人機協同”等形式實作人和機器的優勢互補,以智能化優勢奪取戰場主動權。

借助人工智能算法,研制快速處理資料的軟體,實作對目标的高效探測、分類和預警計算,收集提供高質高量高時效性的軍事情報,并推進與軍事情報相關的機器學習、深度學習和視覺算法等先進算法的研究,用以輔助作戰指揮決策。運用智能算法收集情報,高速、高效且結果精确,能夠為作戰指揮決策提供及時且優質的參考,并且通過實時戰場的回報算法能夠不斷得到修正更新。

發展跨媒體資料融合技術、價值網絡模型和快速推演體系,從海量、多元、異構情報資料中快速發掘支撐作戰指揮決策的關鍵資訊,實作對戰場态勢的快速判斷;研制模拟仿真與計算環境,模拟戰場态勢演化過程,基于實時掌握的最新戰場态勢資料不斷更新,發展運用遺傳算法、遺傳規劃等,應用知識推理和搜尋求解等方法自動推理搜尋處置方案、計算生成行動指令,實作基于資訊博弈的人工智能輔助決策、精準指揮和靈活控制;運用雲計算、大資料、多媒體資訊處理、智能決策支援等技術,建構智能化作戰指揮決策體系,研發知識推理、搜尋求解等人工智能技術,将精确打擊的目标清單、使用作戰兵力、行動計劃及費效分析等簡單業務自動化。

2016年8月美國國防部國防科學委員會《自主性》研究報告提出,假如指揮官們能夠運用自主化情報分析、解讀,連續規劃和重規劃戰術級作戰行動,就能利用敵方作戰間隙進行攻擊。美國國防部進階研究計劃局早在2007年就啟動了“深綠”計劃,旨在将仿真技術嵌入指揮控制系統,提高指揮員臨機決策的速度和品質,目标是将美國陸軍戰術級作戰任務規劃周期縮短75%。其核心技術是在指揮作戰過程中,基于實時戰場态勢資料,通過計算機的多次模拟仿真,推演出敵我采用不同作戰方案可能産生的結果,預測敵方可能采取的作戰行動和戰場形勢的可能走向,引導指揮官做出正确決策,縮短制定和調整作戰計劃的時間。

2009年以來,美國國防進階研究計劃局先後啟動了“洞察”、可視化資料分析、深度學習、文本深度發覺與過濾、進階機器學習機率程式設計等大量基礎技術研究項目,探索發展從不同類型、多源戰場資料的自主擷取、處理資訊、提取關鍵特征和挖掘關聯關系的相關技術。美國空軍的AlphaAI空戰仿真系統,已經在仿真環境下将人工智能技術用于整個作戰指揮流程。美國陸軍裝備司令部通信-電子研究、開發和工程中心計劃于2016年底啟動CVS項目,旨在通過綜合應用認知計算和人工智能等技術,以應對海量資料源和複雜戰場态勢,提供主動建議、進階分析和自然人機互動,為指揮員作出決策提供從規劃、準備、執行到戰争行動回的顧全過程支援。

人工智能應用于戰場态勢感覺

人工智能技術的應用,将有助于解決複雜電磁環境下戰場的精确态勢感覺難題。基于人工智能和全維資訊的戰場感覺體系,不僅抗幹擾抗攻擊能力強,而且可以實作戰場資訊全網可知可視可控。通過物聯網和各類傳感器,實作對各類戰場大資料的實時自動采集、儲存、傳輸與處理,實作全域覆寫、多元融合、實時處理和資訊共享,達到對整個戰場及作戰指揮的全過程“透徹感覺”“透明掌控”。綜合利用射頻感應、全球定位、紅外傳感、生物特征識别等感覺、捕獲和測量技術,随時随地對戰場目标對象進行資訊采集和擷取;運用資料挖掘、深度學習等技術,提高圖像了解、語音識别、目标比對能力;運用智能組網技術,為戰場感覺大資料傳輸提供高速、可靠、抗幹擾的資訊網絡支撐。

将人工智能應用于作戰指揮活動中,通過全域覆寫、随遇接入、穩定高效、安全可靠的資訊互動平台,将戰場實體基礎設施和資訊基礎設施有機融合起來,把多元戰場中的感覺系統、武器裝備、作戰人員聯接成一個巨大的網絡,實作時空一緻、連續精确的戰争态勢感覺、資訊共享和智能決策,協同指揮各作戰要素和武器平台,推進戰場各要素向最大限度的“自主适應、自主行動”方向發展,以更快的指揮速度、更高的打擊精度,實施連續指揮和協同作戰。

人工智能應用于作戰任務分析

為完成作戰任務分析,指揮員需要對戰場資料資訊進行分類,并确定目前戰場态勢,以建構動态更新的通用作戰圖,并檢測己方作戰指揮系統是否被欺騙。在人工智能技術的輔助下,作戰指揮系統可根據接收到的情報報告的順序,自動生成戰術級通用作戰圖。利用深度學習算法,可以将高次元檔案輸入向量轉換為一種低次元本征向量空間的方法,在該空間中互鄰的向量與類似的文檔對應,利用少量有主題标記的樣本來定義本征向量空間中的特定聚類,并使用這些聚類建構自動元标注算法。在此基礎上使用人工智能算法,确定一個文檔中與特定話題相關的實體,例如提取與戰場相關的項目和數字,可以加速制定任務計劃的過程。此外,運用人工智能技術,可以識别戰場上的異常資訊。通常以深度自動編碼器技術為基礎,正常的資料點位于自動編碼器構模組化型的非線性低次元嵌入坐标中,當自動編碼器對正常資料點進行解碼時,重建錯誤較少,而異常資訊的重建錯誤較多。這種方法可用于識别接收的傳感器資料中的異常,标記異常報告。

随着現代戰場在空間上的拓展,複雜多樣的傳感器遍布陸、海、空、外層空間和電磁網絡空間,各類情報偵察與監視預警資訊呈爆炸式增長,由此産生的海量資訊資料超出了指揮員的能力範圍,導緻戰場資訊收集不及時、有效資訊産出時效性低、回報失誤等問題。運用人工智能算法,發現已有的資料庫與新近發生的戰場事件之間的關聯,通過已知事件推導預測将來可能發生的事件,這對奪取作戰指揮決策和軍事行動優勢至關重要。隻有在複雜紛繁的海量戰場資料中發現其内在規律,快速有效地形成戰場資料支援和戰場态勢分析,才能牢牢把握住未來戰争的主動權。例如,挖掘武器裝備的資料資訊,快速識别目标,選擇摧毀的先機條件;挖掘水文、地理和氣象資料,利用對己方有利的條件,搶先發起攻擊。

人工智能應用于生成作戰行動方案

智能化作戰指揮體系在感覺到敵情資訊後,相關資料通過戰場資訊網絡進入聯合作戰指揮體系,進行後續的資料處理和融合,直至搜尋、優化行動方案,形成最終應對政策,在這整個過程中需要系統端進行大量、快速、穩定的資料計算。智能化作戰對抗,由于諸多環節都是通過機器計算自主完成,作戰指揮的智能化程度高、反應速度快。

對抗雙方通過作戰指揮體系内部的高速運算,不斷尋求有利的戰機,一旦發現“有機可乘”,就迅速生成應對方案、調整體系力量、采取相應行動,整個作戰指揮過程真正做到實時同步。根據感覺終端提供的共享情報資訊資料,在大資料庫、雲計算平台的支撐下,經過作戰指揮系統基于資料和算法的“決策”,自動生成可供選擇的作戰行動方案。人工智能與仿真環境相結合,使用深度強化學習算法來自動生成作戰行動方案,這種算法可以在仿真環境中執行試錯實驗以度量不同計劃的期望效應。

人工智能應用于作戰行動方案分析與推演

智能化的作戰指揮系統利用所擷取的戰場态勢資料,對各種情報資訊進行自主分析,實時自主決策,自主生成或調整作戰方案,并通過資訊傳輸網絡指揮控制相應的作戰單元完成作戰任務,確定作戰單元、武器裝備形成高效統一的整體,協同有序行動。運用“資料+算法”實作作戰行動方案分析和推演的高度自主化,同時加上機器的高速計算能力,就可以通過更多環節的智能自主處理,得出更加科學的作戰指揮決策方案,大幅提升作戰指揮體系的反應速度,進而高效調控相應的作戰行動,在戰場上擷取相對優勢,奪取戰争的勝利。

在作戰計劃制定過程中,可以使用定性方法來分析任務計劃和行動方案。當不同的計劃小組提出了幾種作戰行動方案後,可以使用概念架構登記專家對這些作戰行動方案的評論,這些專家使用一個模闆,建立結構化評論并系統評估不同作戰行動方案的各方面特征。之後使用一種能夠區分各種辯論模型間相同和不同之處的架構,選擇和總結各領域專家對不同作戰行動方案的評論,實作對備選作戰行動方案的結構化分析。同時,還可以将人工智能與多智能體系統組合,開展紅藍對抗,使指揮員了解各種行動方案的優缺點與動态推演過程中可能存在的事件進展,評估各種行動方案的優缺點,預測和了解敵方的行動。

最近北約利用大規模平行仿真、資料分析和可視化等技術,開發了用于作戰指揮決策支援的資料耕耘系統,可以分析不同仿真系統對地面作戰計劃産生的幾十萬個仿真輸出結果。

在未來戰争中,決策優勢的擷取已不再單純取決于指揮員的智慧,還将取決于作戰指揮輔助系統的能力。作戰指揮輔助決策預案制定的可靠性和詳盡程度、人機互動的便捷性、預案優化的針對性,在赢得決策優勢中所起到的作用尤為重要。基于實時戰場态勢資料,通過平行仿真推演作戰方案,預測戰争演進趨勢,自動比對最佳行動政策。

利用人工智能技術開發作戰指揮輔助決策系統,可以根據實際作戰任務,快速抽取并組織形成支撐決策資料,對關聯态勢進行綜合展示,也可以根據交戰規則和認知模型,在自學習進化的基礎上進行輔助決策,自動生成行動預案并進行預演,實作對戰場事物、業務流程、行為方式的智能化決策,并将指揮員的意圖指令實時準确地作用于被指揮對象,實施正确、最優的指揮控制。

人工智能應用于作戰行動方案執行

在作戰行動方案執行過程中,通過無線車載定位終端、頭盔和眼鏡等穿戴式裝置,為單兵配備無線個人手持定位終端和視訊終端,實施智能化遠端指揮控制;運用身份識别、語義識别、語音識别、手勢識别、行為識别、腦電識别、視覺跟蹤、感覺回報等人機互動技術,實作指揮單元、精确打擊武器與資訊應用系統之間的無障礙溝通;各作戰單元利用人工智能技術,快速融合和分析戰場資訊,以便将結果發送給指揮員。

在未來戰場上,指揮員通常會獲得大量資訊,容易産生資訊過載的風險。在作戰行動方案執行的過程中,伴随着戰場态勢的快速變化,原方案可能會随時失效,指揮員需要具備較快的重新計劃能力,而人工智能技術可以為指揮員及時提供備選方案。例如,Q學習是一種強化學習算法,可以在不使用大型資料集或推理資訊的情況下,學習最優智能體的狀态和行為組合,應用于空戰目标配置設定;使用遷移學習來減少學習時間,快速開發一個智能體在新場景中的行為。例如,在不同的2對2空戰場景中學習作戰規則時,可以使用已經具備2對1空戰場景經驗的智能體,最小化進一步的學習過程。此外,還可以利用序列到序列深度學習算法和摘要生成式方法來形成作戰行動總結報告,也可以利用将講話轉換為文本的方法,目前的人工智能技術可以實作較為準确的語音識别能力。

在作戰指揮中應用人工智能的目标,并不是要完全替代人類智能,而是使人工智能與人類智能有機融合,實作功能互補、相得益彰,以進一步增強人類智能,幫助指揮員在指揮、管理和作戰行動中處理一些不擅長的人工業務,從繁雜的重複性工作中解放出來,轉而專注于戰争謀劃、行動協同、指揮決策等工作上,進而更好地發揮人在戰争中的主體作用,更高效地完成作戰指揮任務。

原文連結:

https://ai.51cto.com/art/202009/627403.htm

本文轉載自51CTO,本文一切觀點和機器智能技術圈子無關

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