摘 要
随着人工智能技术的快速发展,智能化作战体系逐步具备了从概念走向实战的条件,必将对未来作战概念、体系架构、装备形态等形成颠覆性影响。概述了面向马赛克战的智能化作战体系的发展现状,阐述了智能技术在复杂战场环境下的应用需求,剖析了马赛克智能化作战体系的概念内涵,研判了马赛克战概念实施的可行性,梳理了装备互联互动、任务敏捷适应、架构灵活重构、体系虚实互动等核心能力特征,并结合当前智能技术布局情况,提出了打造智能体系需要重点发展的关键技术,可推动面向马赛克战的未来智能化作战体系发展,支撑智能化作战体系架构重塑。
关键词
智能化作战体系;灵活体系架构;任务角色解耦;能力可拼装;资源动态聚合;全程任务管控
1 引 言
近年来,人工智能已成为科技革命、社会治理、大国博弈的焦点,特别是随着ChatGPT的问世,智能化热潮进一步升温,世界各军事大国持续布局和发展人工智能技术,以抢占技术制高点。自美在第三次“抵消战略”中提出重塑复杂军事体系以来,已将智能技术作为第三次抵消战略的核心手段之一,广泛应用于新型武器装备体系研发设计中,运用智能技术大幅提升态势认知、作战筹划与任务规划的自主能力,压缩处理时间,增进与指挥员的交互能力,并支撑对认知域等新域探索,打造动态自演进攻防作战体系。
随着军事智能技术的快速发展与广泛应用,战争形态向智能化加速演进的趋势已不可避免,这必将带来作战概念、体系架构、装备形态的颠覆与发展。本文通过剖析智能技术在马赛克战等新型作战概念中的落地应用方法,梳理已突破或正在攻关中的关键技术清单,描绘面向马赛克战的未来智能化作战体系的发展趋势。
2 智能技术推动全新作战样式
2.1 智能技术颠覆未来战争形态
随着新型作战概念的快速发展以及军事智能技术的全面应用,未来必将全面进入智能化战争时代,作战场景将更加复杂、博弈对抗将更加剧烈、任务环境将更加迅变,而这必将给交战双方都带来全新的挑战。人工智能技术将大幅度减少观察-判断-决策-行动(Observe-Orient-Decide-Act,OODA)环或杀伤链的组建、重构、循环时间,提升战场感知与决策筹划能力,使得未来战场从人员数量、高性能装备优势阵营向认知、决策优势阵营倾斜,亟待作战样式、体系模式创新以适应新的战场环境的变革。近期美军主导的几场局部战争以及俄乌冲突中北约体系能力的运用,集中反映出美军建设和作战模式的新变化,而体现这种变化的指导思想就是一系列新的作战概念,总结美军作战概念的发展进程如图1所示。其中,联合作战概念是美国近十几年来作战概念的发展方向,基于此美国国防预先研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency ,DARPA)、海军、空军研究实验室分别开展了智能化、网络化、分布式等相关概念的研究。这些概念不仅是美军新军事变革的阶段性理论成果,而且是指导美军进行战争实践的指南,是战法升级的关键手段。
由智能技术推动的马赛克战、分布式作战、动态杀伤网等被美军视为未来作战必杀技。其中,马赛克设计,将各类传感器、武器系统、通信系统、指控系统等基本作战单元视为“马赛克碎片”模块,以智能技术灵活拼接形成“马赛克拼图”,使得战场态势更复杂,通过迷惑作战对手,加重其认知困难,降低其决策能力,从而实现不对称优势;分布式作战则能够实现“无主决策”,降低通信压力和链路长度,加速信息共享与作战决策速度,基于融合的感知能力,破除战争迷雾影响,利用人工智能技术进行快速决策与评估,可以灵活变化己方作战模式,使得分散的智能化武器平台(集群)重新快速整合;动态杀伤网可以高效利用当前空中、地面、水面及水下等作战域的各类杀伤链,将这些只在单个作战域发挥作用的线性杀伤链交叉重构,形成贯穿整个作战周期、覆盖陆海空天网各作战域的多重弹性杀伤网,大幅提升杀伤链路冗余度与抗毁能力。可以预见,在未来战争中,作战能力将不再聚集于某个单一复杂的武器平台,转而利用多样化、小型化、低成本、且某项单一作战效能较为突出的作战要素,预先构建分布式作战集群,分散部署在较为广泛的战场空间中,通过智能技术支撑下的马赛克拼装,实现面向任务的作战能力快速生成。
2.1 智能技术颠覆未来战争形态
马赛克战是智能化作战体系运用的典型样式,是未来作战体系智能化运行的典型形态。2017年7月,DARPA下属的战略技术办公室首次提出了马赛克战的作战概念,通过利用人工智能技术实现在未来战场中碎片化作战单元快速重组的目标,形成高度协同、自主可控的作战单元网;2019年3月,DARPA发布了《马赛克战跨部门公告》,涵盖了马赛克战技术发展方向、项目与计划以及战略意义等多个方面,明晰了其快速、灵活、自主的作战能力;2019年9月DARPA在《马赛克战:恢复美国的军事竞争力》研究报告中对马赛克概念进行了进一步升级,强化了分布在各种有人/无人作战单元的自适应、可拓展的杀伤力;2019年12月,美国智库战略与预算评估中心(Center for Strategic and Budgetary Assessments,CSBA)发布的研究报告《重夺制海权:美国海军水面舰艇向决策中心战转型》提出了以决策为中心的分布式作战,2020年2月CSBA发布《马赛克战:利用人工智能和自主系统实施决策中心战》研究报告,更强调了将人工智能系统引入提升决策优势的重要性,形成新的不对称性优势。
从马赛克战的相关能力愿景中可以看出,其意图一方面将人工智能技术与体系架构设计有机结合,采用动态、协调和高度自主的作战力量灵活组合运用方式,按照具体任务需求,促成各种系统的快速、智能组合和分解,另一方面注重智能技术单点赋能,强化武器装备的自主行动能力,提升战场态势感知、任务筹划等核心功能的作战效能。美国通过持续探索该类作战概念,力图发挥智能技术和新型制造技术优势,以完成信息技术优势向颠覆性技术优势的转化。
3 未来智能化作战体系概念研判与核心能力分析
3.1 未来智能化作战体系的概念内涵
未来智能化作战体系运用马赛克战作战概念,以作战任务完成率为目标,依托信息共享、快速接入、智能武器平台、分布式指挥/控制等技术,融合大量低成本、单功能的武器系统和无人系统,形成跨域协同、分布式、开放式、可动态协作和高度自主的可组合作战体系,可依据智能装备呈现的新的功能角色定义,形成新的能力要素空间,围绕战场全局的使命任务,通过智能赋能组合运用,敏捷生成新的作战任务形式和行动方法,支撑马赛克战作战概念的落地[10]。面向任务的智能化作战体系运行示意图如图2所示。
面向马赛克战的未来智能化作战体系,具有以下特点:
(1)作战概念:功能分散、多域协同、动态组链、高度自主;
(2)设计理念:信息无缝共享、智能赋能、网络高弹性、基于云的分布式、低成本;
(3)体系架构:分布式、开放式、抗毁顽存;
(4)网络:韧性,动态自适应性,实现恶劣或受损条件下链路优化与拓扑重构;
(5)作战要素:互联、互通、互操作、灵活自组织,实现面向任务的杀伤链柔性适配。
3.2 马赛克战概念实施的可行性分析
马赛克作战概念中基于OODA环进行元素或节点分解,可以划分为观察、判断、决策和行动四个节点。判断和决策节点分层部署在整个作战区域,最活跃的节点位于作战前缘,带有适当处理能力的判断与指控节点部署到作战前沿,提高行动速度和准确性。在马赛克概念运用过程中,针对新的作战任务完成动态组链,需进行任务分解与链路解耦、体系装备节点与体系能力要素解耦、能力智能聚合与作战链路敏捷重构。
(1)任务分解与杀伤链路解耦
围绕整体作战目标,对体系作战链路进行分析,通过对使命任务的逐层分解与任务细化,如图3所示,实现面向任务的固定作战链路解耦。
(2)装备节点与体系能力解耦即时评估现有装备节点动态组链的能力,分析在现有装备节点通过加装智能终端等方式对动态组链能力的提升效果,明确装备节点可提供的能力,将体系能力要素与具体作战任务关联,实现体系装备节点与体系能力要素的解耦。
(3)能力智能聚合与杀伤链网敏捷重构最后围绕战机瞬变的各层级任务,强调“以变制变,先敌闭环”,充分利用智能技术解决复杂、不确定问题的能力,对多维多域要素资源的能力开展实时动态评估,实现对体系作战任务组成链条进行灵活敏捷重构,如图4所示,分层完成各环节任务,创造适应于满足所有场景、实时响应各类任务需求的作战概念。
随着智能技术的全面应用与智能化装备体系的持续发展,未来作战体系能力空间得到进一步的扩充,在有限的战场资源条件下,通过不同能力要素的动态组链和自适应组网,快速闭合体系打击的任务需求,并且随着各种能力要素的动态组合与智能运用,在使命任务执行过程中,各种基础作战任务敏捷生成,不断优化作战任务的各个关键环节,使得作战效能整体不断提升,智能化作战体系运行形态模式发展示意图如图5所示。
具体执行过程中由作战集群/联合任务部门指挥机构下发使命任务要求,如图6所示,智能化作战体系可依据作战任务和实际战场环境,按照智能装备本身的能力特点,以智能装备为核心,动态生成临机的具体作战任务,并由担任指挥节点的智能装备发布能力需求清单,而其他作战部队指挥机构和作战平台则围绕该需求,明确其他装备节点在此次作战场景中扮演的功能角色,提供相关能力要素,快速闭合体系作战链路[11]。
3.3 未来智能化作战体系核心能力特征
未来智能化作战体系的核心能力特征在于作战链路随时间和战场环境变化进行自底向上的适应性调整,即利用多智能体能力要素、功能角色的动态变化特性,实现作战任务的敏捷生成,完成作战链路的解耦与重构。具体可以归纳为装备互联互动能力、任务敏捷适应能力、架构灵活重构能力和体系虚实互动能力四个方面,如表1所示。
其中,装备互联互动能力,旨在通过通信网络与网络安全一体化设计,实现体系装备节点之间的可信互联互通以及功能互操作;任务敏捷适应能力,旨在面对复杂多变的战场情况,围绕使命任务,通过任务分解、能力与角色解耦,实现作战链路的预先解构与动态重构;架构灵活重构能力,旨在面对新的战场环境和作战需求时,作战体系具备快速适应、灵活调整的能力,智能管控、按需抽取相关作战资源集合;体系虚实互动能力,指作战体系通过构建战场资源虚拟云化管理平台,能够根据实际的作战情况,灵活地调整虚拟环境与实际环境之间的互动关系,实现体系作战资源运用的“形散神不散”。
4 需要攻关的关键技术
据上述马赛克战概念实施的可行性分析,为支撑核心能力实现,针对体系装备节点与体系能力要素解耦的基础支撑需求,以及任务分解与链路解耦、能力智能聚合与作战链路敏捷重构等指挥控制需求,重点突破以下关键技术。
4.1 基础支撑技术
马赛克战的实现依托于基础技术的支撑,主要包括动态通信组网技术、智能化无人平台技术、平行仿真推演与训练技术等。
(1)支撑装备按需互联的动态通信组网技术战场上的作战资源呈现出广域分散的部署特性。如何将动态散布的作战资源有效聚合为一个个整体,形成体系作战合力,是实现马赛克作战的基础。动态通信组网可以认为是马赛克战的“神经系统”,针对复杂战场的电磁环境,通过对通信组网消息标准、通信协议和数据传输设备的统一设计,可以实现体系内各种作战要素的动态链接,在规定时限内完成要素间的可靠数据传输,并根据作战需求对组网内各要素间的数据传输容量和宽带进行灵活分配,支撑弹性作战。
(2)低成本智能化无人平台技术低成本智能化无人平台技术是落实马赛克作战概念,实现高效协同精准打击的重要支撑技术,可以构建低成本、高效益、高自主、可重复使用的无人作战平台,并与导弹等武器装备结合,应用蜂群等战术战法,形成集群干扰对抗及规模杀伤效应。目前,美军已形成覆盖高、中、低无人机装备与地面无人机车辆等搭配的格局。(3)平行仿真推演与训练技术平行仿真推演是构建数字战场的基础,采用数字孪生、平行仿真、人工智能等技术,以作战管理系统为平行对象和核心,一方面,引接战场态势信息,通过多分支大样本超实时并行仿真,为指挥员进行未来战场态势预测、作战方案推演、战术战法研究等提供辅助决策,另一方面支撑智能算法模型的迭代优化设计,提升智能技术应用水平。
(4)面向智能算法敏捷研发应用的软件工厂技术针对研发过程中跨团队协作难度大、过程和资产管理欠缺、生产和交付周期长等问题,基于DEVSECOPS工具链,引入大模型形成AI 代码助手及文档助手,建设面向智能体系敏捷研发的软件工厂,打通各团队和系统间的研发协作通路,贯穿研发需求管理、数据管理、装备建模、智能算法开发、作战仿真推演全流程,形成智能体系全生命周期标准化、自动化、可持续演进的过程管理机制,缩短算法及软件研发和升级周期,并显著提高研发质量和效率。
4.2 指挥控制技术
马赛克战分布式智能指控系统的关键技术包含智能态势感知、智能资源规划、智能任务分配、智能行动控制、自适应任务管控等技术[28-34]。
(1)面向广域分散战场的智能态势感知技术
为了满足分布式作战过程中,各作战平台完成目标类型、作战编组及作战意图等协同识别任务的需求。首先建立各类子任务,设计自适应聚类机制,实现多任务间潜在关系的自动描述和使用。同时研究多源信息的特征互补情况,同步提升多源信息协同识别的智能化水平。在复杂战场大数据信息过载情况下,为实现分布式平台高效实时处理和共享空情态势,解决通信约束下,多平台多粒度态势图分层分级统一的问题,需要重点研究分布式处理条件下的态势同步技术,包括态势关联、态势理解和信息共享,构建样本、知识和特征间的非线性关系,对信息粒度和信息属性进行髙效融合,让分布式多平台及时获取全面有效的战场态势信息。
(2)面向要素动态聚合的智能资源规划技术
作战资源规划问题本质是复杂约束下的多资源大规模优化。传统的作战资源规划往往在战前一次性规划,缺少灵活性和动态调整能力,因此,需要为了实现作战过程中装备部署、通信频率等作战资源要素的灵活调整,研究基于优化-学习框架的作战资源动态规划模型。智能集群作战任务协同规划主要面向集群化、分布式智能作战系统综合资源要素优化,基于交战规则和业务流程等先验知识,构建武器装备行为及能力模型、基于专家系统的作战规则模型,在实时敌我态势的支撑下,对有人/无人平台进行分布式行动规划与调度,实现对作战装备的动态调节。
(3)面向复杂分布式交战流程的智能任务分配技术
为实现战场各装备要素的实时反应和协同行动,需要研究基于深度强化学习的目标分配技术,解决复杂战场背景下决策样本少、传统算法决策效果不佳等问题。采用分层强化学习方法实现博弈对抗下的跨平台多武器目标分配,给敌方施加更高评估分析复杂度的决策压制,支持跨域分布式杀伤网的实现。相比于集中式作战,基于智能行为决策的分布式作战能够及时生成行动方案和临机处置建议,快速形成杀伤效果网。通过仿真推演进行端对端学习,产生战场数据与评价网络和作战辅助决策之间的学习数据,将深度学习和强化学习相结合,优选行动决策方案,为指挥员做出最终决策提供方案依据。
(4)面向杀伤链动态调整的自适应任务管控技术
在马赛克作战中需要实现对作战资源的动态调配,以支持杀伤链路的动态管控,而自适应任务管控是支撑作战体系高度自主管控与运行的核心技术,类似当前商用的“智能管家”,以辅助指挥员作战指挥。
自适应任务管控系统可以响应上级指令输入,采用大模型或知识图谱等技术,完成对指挥员意图的理解与分解,形成目标清单和任务清单。根据任务清单,统筹调用智能态势认知、智能作战筹划、智能作战决策等模型,快速生成作战计划,并结合智能行动控制等技术,调配作战资源,下发作战指令,帮助指挥员智能“管理”作战。
5 结束语
人工智能技术应用不是对体系组成要素或运行机制进行简单的智能赋能,而是形成智能技术体系的全面应用。全体系智能应用不仅要高效地利用智能系统的自主性,实现体系组成要素智能水平和能动性的提升,还需结合体系自身的要素关系、运行规则、运行环境与运行调控机制等本体能力的增强,使之具备智能赋能的条件和提升空间,实现由体系本体能力拓展与人工智能技术赋能的双重作用,来促生未来体系的全新形态。可以预见,未来战争形态和装备体系必将是智能化的,战场将充满智慧。