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去年10月2日，美海軍陸戰隊XQ-58A Valkyrie無人機在佛羅里達州埃格林空軍基地完成裝備后首次飛行測試，充分展示了其使用人工智能（AI）平臺協助進行空中戰斗巡邏的潛力，以及更為廣泛的有人-無人協同作戰能力。近年來，由于技術創新與積累的加持，特別是AI技術的引入，現代戰爭形式正發生著深刻的變化，將AI與無人機相結合成為當前軍事界的熱點。本文通過盤點無人機在現代戰場的主要應用，淺析美軍重點發展的AI無人機項目與特征，提出AI無人機發展涉及的幾個問題與思考。
1 “無人機+AI”在現代戰場的應用
2022年2月24日俄羅斯對烏克蘭發動的特別軍事行動是二戰后爆發的最大規模局部沖突，也是21世紀現代戰爭新形態的典型代表。俄烏沖突中，交戰雙方廣泛運用了以無人機為代表的無人情報和作戰系統，取得了良好收益。據統計，出現在烏克蘭戰場上的無人機種類不少于13 型，總數超過1000架。
表1 俄烏沖突中雙方無人機裝備情況
圖1 “前哨-R”與“RQ-4”（來源：騰訊新聞）
AI在俄烏戰場物理域的作戰應用主要集中于使用AI技術的無人機打擊、情報監視偵察（ISR）、創造決策優勢的戰場態勢評估與情報分析等領域。在偵查任務中，無人機傳感系統作為情報體系的重要手段和工具，在監視偵察行動中得到廣泛應用，而AI可以輔助無人機識別目標、分析情報以及規劃最佳任務路徑，有力支撐了指揮決策與作戰行動。在打擊任務中，在AI支持下作戰無人機可獲取多源融合的大信息體系支撐；AI可以幫助無人機自動選擇最佳的目標并進行精確打擊，從而提高打擊效果并減少誤傷。此外，AI技術也逐漸開始提供更高級的自主決策能力，使無人機能夠適應不同的戰場環境和敵情，這將使無人機真正成為戰場上的智能合作伙伴，與人類軍事力量形成高效協同作戰。當前階段“無人機+AI”的主要特征是：通過引入AI算法，無人機在偵察、打擊等功能上具備一定的智能、自主性，輔助以人為主導的戰斗任務執行得更加準確與高效。隨著AI技術的迅速發展和與無人機的深度結合，AI對于無人機的“角色”正由“輔助”轉向“主導”，即從“無人機+AI”進化為“AI+無人機”，AI作為“戰斗人員駕駛飛機參戰”即將成為可能。
2 “空戰演進”:從“無人機+AI”到“AI+無人機”
2019年5月，美國國防高級研究計劃局（DARPA）宣布啟動“空戰演進”（Air Combat Evolution，ACE）項目， ACE項目是DARPA戰略技術辦公室（STO）為實現“馬賽克戰”而開展的關鍵項目之一。在“馬賽克戰”設想下，人將在復雜戰場環境下與自主武器系統緊密協作，并使用人工智能進行戰斗。有人平臺將在所有作戰域指揮大量分散的無人系統，但是如果人對AI作戰自主權不信任，那么“馬賽克戰”愿景將無法實現。因而，ACE項目將率先致力于通過實現AI自主空中格斗，同時解決對AI自主能力的信任問題，從而使人類飛行員從較低級的操控任務中解放出來，專注于更高級、更大規模的空戰指揮任務，最終實現人-機協同作戰。ACE項目采用自下而上的方式開發戰斗自主性所需的技術，項目由阿爾法空中格斗（Alpha Dogfight）競賽單元和4個技術領域構成，并計劃在五年內分3個階段推進，即：模擬環境開發階段、亞比例飛機驗證階段和全尺寸作戰飛機測試階段。
圖2 “空戰演進”項目（來源：美國洛馬公司）
2.1 模擬環境開發
ACE項目由于一場轟動全球的AI與人類飛行員對戰實驗“Alpha Dogfight”被人所熟知，該項目吸引了包括洛馬、波音在內的多家美國軍工科技巨頭和科研機構參與。所有參與方在模擬環境下開展了70多次測試及對抗后，在2020年8月進行的決賽中，由蒼鷺系統（Heron Systems）公司開發的AI獲得冠軍，并在模擬器上以“5:0”的戰績完勝人類F-16飛行員，AI算法在虛擬空戰中的首秀表現大大超出預期。
圖3 “阿爾法”空戰格斗競賽實況（來源：美國雷神公司）
2021年2月，“空戰演進”項目算法開發團隊使用2架藍隊F-16戰斗機與1架紅隊戰斗機，演示了“AI二對一虛擬交戰”，這標志著“Alpha Dogfight”試驗后首次人工智能虛擬混戰成功完成。按照DAPRA的安排，全部模擬算法經過無人機或真人亞比例飛機測試后，最終完成全尺寸戰斗機測試。
2.2 亞比例飛機驗證
按照DARPA計劃，將于近期進行ACE項目真人亞比例飛機空戰試驗，包括螺旋槳飛機和噴氣教練機，以確保AI算法可以從虛擬環境中移植到現實世界中。實際上，除了2021年底的小規模實機測試，卡爾斯潘（Calspan）公司當時已開始改造首架L-39噴氣教練機。改造工作第一步是建立L-39精確航空性能模型，使AI算法能夠借助該模型進行學習訓練戰術機動與決策，完成真機“AI飛行員”訓練，并于2023年底和2024年由AI在現場進行空戰試驗驗證，以便為第三階段提供全尺寸戰斗機AI“飛行員”。
