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科技展开怎样影响2050年的战场

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转自:光明军事(GM-junshi)

本文选自国防工业出版社出版的《世界国防科技年度发展报告(2017)》

作者:赵明

科学技术是第一生产力,是推动社会进步的革命性力量。16世纪以来,人类社会共发生了两次科学革命和三次技术革命。每次科技革命都引发了产业革命,进而对武器装备、作战理论、体制编制等产生重大影响,催生了新的军事革命。

一、科学技术发展历程

第一次科学革命发生于16世纪至17世纪,其主要内容和标志是太阳中心说、牛顿经典力学、机械自然观的提出和近代科学的诞生。第一次科学革命催生了两次技术革命。第一次技术革命是18世纪至19世纪初的蒸汽机和机械革命,主要标志是蒸汽机的发明和广泛使用,关键技术包括动力和机械等技术;第一次技术革命引发了第一次产业革命,首先从纺织业开始,陆续产生和形成了煤炭、冶金、机械、蒸汽机和铁路等主导产业,极大地促进了资本主义生产力的迅速发展,提高了生产社会化的程度。在第一次技术革命、产业革命强力驱动和战争需求牵引的共同作用下,火枪、火炮、蒸汽舰船等性能大幅提高,并广泛应用于战场,步兵成为战场的主角,炮兵产生并不断发展,出现了线式作战、纵队作战、散兵线作战等作战理论,火器化战争形成并不断发展。

回顾科技革命的发展历程,可得出以下三点规律性的结论:一是新技术群和重大需求是科技革命的前提条件,往往由某一类关键技术或核心技术贯穿始终,发挥主导作用;二是科技革命尤其是技术革命一直是产业革命的先导,科技革命通常能引发产业革命,推动经济快速增长和重大转型;三是科技革命引发产业革命,产业革命铸就军事革命的物质基础,军事革命是科技革命、产业革命和战争需求共同作用的结果。

二、智能化是新一轮科技革命的核心

(一)智能化是下一阶段科技革命的主要特征

从人类发展历史看,认识自然、改造自然、利用自然是人类文明发展进步的根本动力,人类一直以减轻自己负担,提高自己能力为目的来发展科学技术,最重要的是三种能力:一是体力,二是感知力,三是智力。

目前,人类的发展经历了两个最重要的阶段:第一阶段是机械化,机械化的本质是用机械手段增强和替代人类的体力;第二阶段是信息化,信息化的本质是使用电子手段增强人类的感知力。

下一步,人类将迎来的第三阶段是智能化,即用人工智能提升人的智力,增强人的大脑。2015年6月,美国空军发布的 《自主地平线:空军系统自主化———通往未来之路》判断认为: “未来30年,大多数系统将会在不同程度上具备半自主能力,且随着自主能力的不断增强,系统将具备更多的功能,适应更为复杂的环境。”2015年底,美国陆军发布的 《2050年地面战场的战术展望》指出:“2050年的战场将出现大量用途各异的自主机器人。这些机器人更加智能,拥有更强的自主能力,具备强大的联网、通信及协作能力,能在地面或空中机动,甚至可能具备仿生特征。”美国著名未来学家、Google工程总监雷·库兹威尔预测:“2045年世界将达到 ‘技术奇点’的状态,到那时,技术的发展将导致超级智能机的出现,人和计算机将深度融合。”

(二)世界各国都将智能科技作为未来优先发展的科技领域

美军正在实施的 “第三次抵消战略”高度重视智能科技发展。2015年12月,美国国防部常务副部长沃克在新美国安全中心举办的国防论坛上,把自主深度学习系统、人机协作、机器辅助人员作战、有人无人作战编队、电磁加固半自主武器列为 “第三次抵消战略”重点发展的五大关键技术,体现了美军利用智能科技抵消对手作战能力、形成绝对军事优势的发展思路。2016年1月,美国参谋长联席会议副主席保罗·塞尔瓦在布鲁金斯学会21世纪安全与情报中心召开的论坛上,呼吁美军重视人工智能对国家和战争的影响。

日本在2014年6月发布的 《防卫生产和技术基础战略》中,把智能科技作为 “可能对军事战略和军力平衡产生重大影响的技术突破方向”;2016年8月发布的 《日本防卫省中长期技术展望》将无人化、智能化作为未来防卫技术发展重点,欲借智能科技实现军事能力的跨越发展。

(三)智能科技将向各领域广泛渗透并产生巨大带动作用

智能科技将成为驱动下一轮科技革命的核心力量,其辐射范围之广,影响力之深,将超越信息技术,对科技、产业和军事诸多领域的变革发挥催化剂和使能器的作用。

智能科技与制造技术相结合,将大幅提升资源配置效益、打破传统行业界限,引发以智能制造技术为主导的制造产业革命。2013年4月,德国政府提出 “工业40”战略,其核心是智能制造技术和智能生产模式,主要是通过 “物联网”和 “务 (服务)联网”两类网络,把产品、机器、资源、人等要素有机联系起来,实现产品全寿命周期和全制造流程的数字化及智能化,将全面变革制造业生产模式。

智能科技与材料技术领域相结合,产生的智能材料具备诸多新质性能。如自适应仿生材料可基于外界刺激进行重新组装,以满足特定的形状、性质和功能需求,为制造下一代智能传感器、涂层、织品以及结构部件等开辟了新途径。电活性高分子智能材料在外加电激励下可产生变形,改变自身的形状尺寸,当激励撤除后,它又能恢复到原始的形状尺寸,可用于制造智能织物、卫星用太阳能电池板、大型可展开天线等方面。智能科技与机械、电子等领域相结合,催生自主驾驶汽车、智能机器人、自主语言翻译机、智能外骨骼等全新产品,把人类从繁杂、沉重的社会劳动中解放出来。日本研制的 “日产聆风”自动驾驶汽车具有车道保持、自动驶离、自动更换车道、自动超越缓行或停驶车辆、自动减速与刹车等各种汽车驾驶技能,引发汽车行业,乃至人类出行领域的根本性变革。美军正在研发的 “勇士织衣”外骨骼,安装有小型传感器、功能结构件和驱动器,可使负重智能分布于士兵全身,减小负重对士兵的作用力,直接增强人体机能。

智能技术用于军事领域,将对情报分析、任务规划、指挥决策、作战机动、火力打击等各个方面产生重要影响,推动战场获取信息、传输信息、分析信息、制定决策、执行任务的整个流程自主化、快捷化,赢得时间、抢得先机,最终掌握战争主动权。2016年8月,美国国防部国防科学委员会 《自主性》研究报告提出,假如指挥官们能运用自主化情报分析、解读,连续规划和重规划战术级作战行动,就能利用敌方作战间隙进行攻击。

(四)未来战争将是智能化战争

克劳塞维茨在 《战争论》中指出:“战争是迫使敌人服从我们意志的一种暴力行为……在消灭敌人军队时,不能仅仅消灭敌人的物质力量,更重要的是摧毁敌人的精神力量。”机械化时代的战争是物质、能量主导型战争。信息化时代,物质和能量都要受信息要素的主导,其战争形态属于信息主导型战争。从战争的发展历史看,智力也一直是决定战争胜败的重要因素,但智力很难形成明显优势。而智能科技的发展,使智力优势的形成成为可能,智力在战争中的成分将越占越多,将超越物质、能量和信息,成为最重要的决胜因素,战争将更多体现为通过智能的竞争来屈服对手意志。

新美国安全中心2014年《20YY:为机器人时代的战争做准备》报告认为:“未来战争将转向全新的战争形态,……在这种全新的战争形态中,无人和自主系统将扮演核心角色。美国的军事领导人应未雨绸缪,迎接这个并不遥远的未来———机器人时代的战争。”

我国学者在2016年 “新挑战、新理念、新技术———未来战争研讨会”上指出: “未来十年人工智能的军事技术创新和应用将进入一个集中爆发期,智能化战争可能比人们预料的时间来得更早、更快,甚至更具颠覆性深远性。

从长远发展来看,随着智能科技与脑科技的结合,战争胜负的焦点将落到对人脑思维意识的控制与反控制的争夺上,“制脑权”将成为新的战场制高点,“认知战”“意识战”将成为新的作战样式。

三、智能化军事变革初露锋芒

(一)智能化战争理论

随着智能科技的快速发展和智能化装备的初步运用,主要军事大国着眼未来战争样式,加快作战理论创新,相继提出一些新型作战概念。

1“分布式作战”

2014年在美国海军战争学院举行的一次兵棋推演中,美国海军首次提出“分布式杀伤”概念;2015年DARPA启动 “体系集成技术和试验”项目,发展 “分布式空战”概念。“分布式作战”的核心思想是将大型平台的作战任务分解到多个小型平台上,通过自主协同技术达到相同或更高的作战能力。“分布式作战”概念对未来作战和装备发展将产生重要影响。一是通过将作战能力分散到多个平台,在提升装备体系弹性和抗毁能力的同时,也将增强武器装备的攻击能力;二是 “分布式作战”概念采用开放式体系架构,可实现任务模块的快速升级和替换,提高作战灵活性。

2“蜂群式作战”

2014年,美国海军开展无人水面艇集群作战演练;2016年5月,美国空军发布小型无人机系统路线图,提出将重点发展无人机 “蜂群式作战”概念。“蜂群式作战”是指一群无人机、无人水面艇或无人地面车,在作战人员的有限介入下,通过人工智能技术实现协同配合,以集群形式完成特定作战任务。其重要影响:一是使敌方防御系统 “饱和”,显著提升己方的突防作战能力;二是 “蜂群式作战”所采用的无人系统成本低廉,将有效降低作战成本。

3“认知电子战”

2010年,美军开始开展 “认知电子战”概念研究,拟利用人工智能技术对电子战系统进行反复训练和迭代,使其可以在战场环境中,能够根据遭遇威胁和敌方电磁频谱信息,有针对性产生特定对抗信号。 “认知电子战”概念将对未来电子对抗模式产生重要影响;一是主动识别并过滤战场上电磁干扰,提高复杂电磁环境下态势感知能力;二是通过动态学习,能识别战场上新出现的敌方目标,有效实施电子攻击;三是由于能精确获知目标辐射源特征,可实施精准干扰,无须依靠大功率压制,能提高电子战系统的隐蔽作战水平。

(二)智能化作战系统

当前,以美国为代表的军事强国高度重视利用智能科技提升武器装备性能水平,在多个领域推动智能化作战系统走向成熟。在态势感知与信息对抗方面,智能技术的应用将解决复杂电磁环境下战场的精确态势感知难题,并极大增强电子干扰系统的有效性、实时性以及生存能力。美军在研的 “自适应电子战行为学习”系统,利用机器学习技术、软件无线电技术等,可快速探测感知新型无线通信信号,自适应确定对抗措施,对多个目标同时进行精确电子攻击;“自适应雷达对抗”系统可自动感知周围复杂电磁环境,识别敌方新型雷达威胁,自主采取对抗措施,大大降低对操作人员的依赖。在指挥控制方面,智能技术的应用将明显缩短任务规划与任务执行之间的时间间隔,实现任务执行过程中的再规划,明显加快作战节奏,增强作战灵活性。DARPA为美国陆军旅级作战部队研发的 “深绿”指挥控制系统,综合利用多智能体技术、人机交互技术、模拟仿真技术等,能够预测战场态势变化并向指挥官提供多种作战计划选项,目标是将美国陆军战术级作战任务规划周期缩短75%。

在武器平台方面,智能技术的应用将推动实现无人装备自主作战以及无人/有人平台的无缝融合,改变未来作战样式。2014年7月和2015年4月,美国海军X-47B验证机先后完成了自主着舰、空中自主加油试验,验证了智能飞行控制、自主跟踪编队、自主交会对接等关键技术。美军 “反潜战持续跟踪无人艇”项目,可自动识别并连续数月跟踪监视敌方安静型常规潜艇,将改变传统反潜作战方式,实现常态化反潜。

(三)智能化编制体制

在未来战场上,军队的组织架构和力量编成将发生巨变。一方面,智能化装备的广泛运用可缩小军队规模并大幅提高战斗力,据美军测算,智能坦克如能装备部队,美军装甲师的兵力可减少30% ~50%,即减少5000~7000人,在缩小规模的同时保持甚至提高战斗力;另一方面,武器装备和作战人员的角色关系将发生重大转变,智能化装备将成为未来军队的主要成员,人类将扮演计划员、管理员和指挥员的角色。军事强国已在探索建立各种智能化作战部队。

1人机混合编成部队

人机混合编成部队是指把士兵和作战机器人混合编组而成的部队,该部队将人机置于同等地位,可显著提高整体作战效能,大幅降低人员伤亡。

2015年3月,美国陆军将第一装甲师战斗航空旅第1航空营改编为首支有人机和无人机混合编成的部队,并更名为第 6骑兵团第3中队。该部队整合了AH-64D/E“阿帕奇”直升机和RQ-7B “影子”无人机,可利用“阿帕奇”直升机操控 “影子”无人机。这是美国首次尝试将二者置于同一指挥链路,该体系的建立将提升复杂战场环境下的自主协同和编组能力,进一步提高战场灵活性、降低人员伤亡。2015年年底,美国陆军研究实验室在发布的《2050年地面战场的战术展望》中指出,士兵和机器人组成的编队将成为主要的陆军作战单元。

2成建制无人作战部队

(四)智能科技前沿

当前,军事强国在大力推进智能科技军事应用的同时,还在积极探索智能科技领域前沿发展,寻求新的技术增长点。

1先进机器学习技术

学习能力是智能的核心,机器学习是模拟人类的学习行为,以获取新的知识、技能或改善自身能力的过程、原理和方法。先进机器学习技术在图像识别、自然语言处理、大数据特征提取等方面具有独特优势,其未来发展将为情报侦察、态势评估、指挥决策等军事领域带来重要影响。

目前,国外正在开展的典型项目有:“大代码”项目:2014年3月,DARPA启动 “用于挖掘与理解的综合型软件包”(又称 “大代码”)项目,计划应用先进的机器学习技术,进行大型复杂软件的系统分析和架构设计,使软件系统在承担图像处理、可视化分析等任务时,能自适应地调整处理算法,高效率地调度和利用CPU、内存等计算资源,并且能修复现有软件的缺陷和漏洞,极大地降低出现运行故障的概率。

“大脑皮层网络机器智能”项目:2015年1月,美国情报高级研究计划局(IARPA)启动该项目,旨在开发出基于神经网络的新一代机器学习算法,包括一次掌握型学习、无监督聚类学习,以及近乎人类熟练程度的场景解析。项目试图通过数据科学与神经科学的结合,实现人脑算法的逆向设计,快速推进机器学习和人工智能研究,提高机器对复杂信息的处理能力。

2类脑芯片技术

“寒武纪”芯片:2008年,中国科学院计算技术研究所着手神经网络芯片开发,采取以传统人工智能算法为核心并借鉴人脑神经网络处理模式的技术路线,2014年研发出 “寒武纪”2号类脑芯片,性能可达目前通用图形处理器的20倍,功耗仅为1/300。2016年在国际上提出了首个类脑芯片处理器指令集,将为我国成为该领域 “新的规则制定者”提供重要契机。

3混合智能技术

混合智能以生物智能、机器智能、人类智能三类智能形式的深度融合为目标,通过其互联互通,建立兼具生物环境感知、信息整合、运动能力,以及记忆、推理、学习能力的新型智能系统。随着脑机接口等技术的不断推进,混合智能将成为人工智能的新方向,呈现综合智能属性,在提升未来军事指挥控制系统和智能武器平台效能等方面具有广阔应用前景。

目前,国外正在开展的典型项目为:“人与计算机共生”。2014年2月,DARPA启动该项目,旨在开发计算机主动探寻和利用信息的技术,通过语言、数学、图像等形式的人机互动,自动生成 “提问”并发送给人类 “合作者”,从问题的答案中学习知识,通过知识的不断积累,计算机可能成为某些领域的 “专家”。人类同样可以通过 “提问”的方式来使用计算机解决问题,从而提高知识传递与学习的效率。

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