DARPA研究人與集群交互技術(shù)

泰米爾·埃舍爾/Tamir Eshel

人與集群交互技術(shù)集成了新穎的顯示和傳感技術(shù)，包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、觸覺(jué)、手勢(shì)和語(yǔ)音。美國(guó)國(guó)防部預(yù)研局無(wú)人系統(tǒng)驗(yàn)證表明，該技術(shù)能夠在許多軍事任務(wù)中被廣泛使用，協(xié)助士兵和操作人員完成繁瑣和危險(xiǎn)的任務(wù)。在不久的將來(lái)，機(jī)器人系統(tǒng)將承擔(dān)無(wú)人控制的協(xié)同任務(wù)，幫助其他機(jī)器人自主完成任務(wù)。

美國(guó)國(guó)防部預(yù)研局（DARPA）目前正在“進(jìn)攻性集群使能戰(zhàn)術(shù)”（OFFensive Swarm-Enabled Tactics，OFFSET）計(jì)劃下評(píng)估執(zhí)行此類任務(wù)所需的工具和方法。該項(xiàng)目旨在開(kāi)發(fā)用于操作和控制250個(gè)協(xié)同自主系統(tǒng)群集的工具。這種集群技術(shù)將能夠?yàn)樵诔鞘械貐^(qū)作戰(zhàn)的士兵提供對(duì)地形至關(guān)重要的洞察力。這些自主系統(tǒng)將可以進(jìn)入高層建筑、地下和室內(nèi)空間，提高態(tài)勢(shì)感知、通信和移動(dòng)性能力。目前，在其第三階段驗(yàn)證試驗(yàn)中，美國(guó)國(guó)防部預(yù)研局的“進(jìn)攻性集群使能戰(zhàn)術(shù)”計(jì)劃的核心在于人與集群的協(xié)同和戰(zhàn)術(shù)方面。

美國(guó)國(guó)防部預(yù)研局戰(zhàn)術(shù)技術(shù)辦公室的項(xiàng)目經(jīng)理蒂莫·西鐘鼓勵(lì)來(lái)自現(xiàn)有參與單位、新參與單位的研究人員和創(chuàng)新者，加入第三階段“進(jìn)攻性集群使能戰(zhàn)術(shù)”攻關(guān)。蒂莫·西鐘表示，“群體技術(shù)和相關(guān)能力的快速進(jìn)步使得自主群體研究具有挑戰(zhàn)性和吸引力。“進(jìn)攻性集群使能戰(zhàn)術(shù)”計(jì)劃就是圍繞著以規(guī)則的隔間集成核心集群中“小精靈”無(wú)人機(jī)的想法而設(shè)計(jì)的。“進(jìn)攻性集群使能戰(zhàn)術(shù)”按照頻繁地通過(guò)大約每六個(gè)月一次的現(xiàn)實(shí)環(huán)境實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證各種無(wú)人駕駛的空中和地面平臺(tái)之間的相關(guān)技術(shù)。

第三階段的“小精靈”計(jì)劃中驗(yàn)證的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一就是人與集群的協(xié)作，涉及新框架的設(shè)計(jì)、研發(fā)和演示驗(yàn)證，以增強(qiáng)人類與自主群體之間的交互能力。該技術(shù)能夠識(shí)別并尋求解決群體系統(tǒng)本身的復(fù)雜性，以及與人類或戰(zhàn)術(shù)指揮官在進(jìn)行城市作戰(zhàn)時(shí)的認(rèn)知、物理和情境需求。

該計(jì)劃將尋求發(fā)展一個(gè)直觀、易操作的群體戰(zhàn)術(shù)庫(kù)。士兵們可以從菜單中選擇戰(zhàn)術(shù)，指揮一群自主系統(tǒng)或者整個(gè)集群去執(zhí)行任務(wù)。

第三階段集群驗(yàn)證還旨在增加用戶可用的集群戰(zhàn)術(shù)集合。在第三階段計(jì)劃驗(yàn)證中，參與者將被要求使用不同種類的空中和地面自主系統(tǒng)，在特定環(huán)境中執(zhí)行自主和協(xié)作機(jī)動(dòng)任務(wù)。例如，他們將受命在四個(gè)方形城市街區(qū)內(nèi)進(jìn)行一次為期一到兩個(gè)小時(shí)的城市突襲。

美國(guó)積極推進(jìn)蜂群技術(shù)

諾斯羅普·格魯門(mén)公司積極推動(dòng)人與無(wú)人系統(tǒng)的交互技術(shù)

正在評(píng)估的概念包括沉浸式直觀交互技術(shù)、增強(qiáng)和虛擬現(xiàn)實(shí)，以及基于語(yǔ)音、手勢(shì)和觸摸的交互。這將創(chuàng)建一個(gè)具有沉浸式情境感知和決策呈現(xiàn)能力的新指令接口。該接口還將結(jié)合群體交互語(yǔ)法，使模式基于戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)條件的動(dòng)態(tài)行動(dòng)和反應(yīng)，可定制設(shè)計(jì)集群戰(zhàn)術(shù)。

這些戰(zhàn)術(shù)將在群戰(zhàn)術(shù)游戲的虛擬仿真環(huán)境中執(zhí)行。不同戰(zhàn)術(shù)將得到評(píng)估，以探索和發(fā)展最有效和最有前景的策略。用戶可以通過(guò)測(cè)試輪提交集群策略并跟蹤其性能，或者加載其他概念到計(jì)該劃的集群策略庫(kù)中進(jìn)行替換，以通過(guò)組合群體行為、集群算法和策略來(lái)設(shè)計(jì)新的集群策略。

該計(jì)劃部署了5架“小精靈”（Sprint）無(wú)人機(jī)，每架“小精靈”無(wú)人機(jī)都集中在一種或多種技術(shù)驗(yàn)證上，包括集群策略、集群自主、人與集群協(xié)同、虛擬環(huán)境和物理測(cè)試床。每種技術(shù)都有側(cè)重，但最終的目的是實(shí)現(xiàn)群體能力的突破。

第二階段的“小精靈”計(jì)劃包含了第一階段驗(yàn)證中評(píng)估的一些創(chuàng)新技術(shù)和新思想。作為第二階段“小精靈”計(jì)劃的一部分，美國(guó)國(guó)防部預(yù)研局最近向以下組織授予了合同：第一階段計(jì)劃驗(yàn)證工作包括由技術(shù)巨頭雷神公司、諾斯羅普·格魯門(mén)公司和洛克希德·馬丁公司牽頭的團(tuán)隊(duì)。每家公司都與一個(gè)學(xué)術(shù)研究中心合作。第二階段計(jì)劃驗(yàn)證工作主要集中于研究機(jī)構(gòu)，包括卡內(nèi)基梅隆和康奈爾大學(xué)、密歇根技術(shù)大學(xué)、科羅拉多州博爾德大學(xué)和北卡羅來(lái)納州夏洛特大學(xué)。作為第二階段計(jì)劃驗(yàn)證工作的一部分，科倫諾娃技術(shù)（Corenova Technologies）、蒼鷺系統(tǒng)公司（Heron Systems）和西門(mén)子公司也獲得了研究合同。

蒂莫·西鐘表示，“第二階段集群驗(yàn)證計(jì)劃將利用現(xiàn)有技術(shù)或開(kāi)發(fā)新的技術(shù)，從而增強(qiáng)群體自主性，奠定群體原理和/或集群算法的基礎(chǔ)。這些取得的集群系統(tǒng)總體架構(gòu)的成果將被用于新能力演進(jìn)研究，重點(diǎn)是復(fù)雜城市環(huán)境作戰(zhàn)中自主集群的潛在破壞性優(yōu)勢(shì)。”■