關(guān)于智能化裝備功能發(fā)展的思考

王 莉

內(nèi)容提要：智能化裝備在實(shí)戰(zhàn)中的廣泛應(yīng)用，給未來戰(zhàn)爭(zhēng)帶來整體性、革命性的影響和改變。應(yīng)科學(xué)籌劃智能化裝備的功能發(fā)展策略，重點(diǎn)發(fā)展目標(biāo)識(shí)別與判斷、自動(dòng)組網(wǎng)與傳輸、數(shù)據(jù)分析與反饋、任務(wù)統(tǒng)籌與規(guī)劃、自主學(xué)習(xí)與決策、人機(jī)交互與協(xié)同等功能。

智能化裝備已逐步作為相對(duì)獨(dú)立、可信賴的作戰(zhàn)伙伴，與作戰(zhàn)人員協(xié)同遂行多樣化作戰(zhàn)任務(wù)。作戰(zhàn)人員與智能化裝備不是簡(jiǎn)單的操作手與工具的關(guān)系，而是人類智慧與人工智能的配合及融合。為提高人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)效能，智能化裝備的功能發(fā)展應(yīng)集中在目標(biāo)識(shí)別與判斷、自動(dòng)組網(wǎng)與傳輸、數(shù)據(jù)分析與反饋、任務(wù)統(tǒng)籌與規(guī)劃、自主學(xué)習(xí)與決策、人機(jī)交互與協(xié)同等方面。

一、目標(biāo)識(shí)別與判斷

目標(biāo)識(shí)別與判斷功能，旨在從作戰(zhàn)場(chǎng)景或偵察圖像中，自動(dòng)識(shí)別并判斷已預(yù)定義類別的目標(biāo)。隨著人工智能的發(fā)展，感知系統(tǒng)和認(rèn)知算法將進(jìn)一步優(yōu)化，利用智能化裝備實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)自主識(shí)別和判斷的比例將大大提升，識(shí)別效率與精度將顯著提高，并能夠識(shí)別圖像結(jié)構(gòu)變化、判斷運(yùn)動(dòng)目標(biāo)行為。

（一）高效率、高精度識(shí)別

提高目標(biāo)自主識(shí)別與判斷的效率及精度，首先，需要優(yōu)化數(shù)據(jù)源的獲取設(shè)備，配備能夠穿透云、霧、霾的可見光成像系統(tǒng)，全彩高分辨率的夜視系統(tǒng)和雷達(dá)系統(tǒng)等；其次，需要優(yōu)化目標(biāo)識(shí)別算法，細(xì)化目標(biāo)分類，簡(jiǎn)化定位流程，平衡自主識(shí)別與判斷的效率及精度。

（二）圖像結(jié)構(gòu)變化識(shí)別

圖像結(jié)構(gòu)變化識(shí)別，是指能夠有效識(shí)別形變、遮擋及微小目標(biāo)。對(duì)尺寸、姿態(tài)、視角及局部形變的目標(biāo)，通過增加可變形卷積層、引入幅度調(diào)節(jié)機(jī)制，增強(qiáng)智能化裝備的形變建模能力；對(duì)特征信息缺失的遮擋目標(biāo)，可通過背景關(guān)聯(lián)、前后幀時(shí)空信息比對(duì)等方式進(jìn)行識(shí)別與判斷；對(duì)于低像素、低對(duì)比度的微小目標(biāo)的識(shí)別，則需要精細(xì)化識(shí)別、無損放大能力的支持。

（三）運(yùn)動(dòng)目標(biāo)行為判斷

運(yùn)動(dòng)目標(biāo)行為判斷，需要地面?zhèn)刹煅b備、無人偵察機(jī)、偵察衛(wèi)星的協(xié)同配合，涉及地空天偵察體系的無縫銜接、作戰(zhàn)場(chǎng)景的多視角切換以及偵察情報(bào)信息同步分發(fā)等能力。通過構(gòu)建全維一體的戰(zhàn)場(chǎng)信息獲取網(wǎng)絡(luò)，整合分散的偵察力量，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跨域追蹤功能，全面提升戰(zhàn)場(chǎng)偵察、跟蹤監(jiān)視、目標(biāo)指示等能力。

二、自動(dòng)組網(wǎng)與傳輸

以自動(dòng)組網(wǎng)作為信息交互骨干網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)方式，構(gòu)建信息服務(wù)體系，是對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)信息傳輸鏈路組織方式的突破，其吞吐量大、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、保密性好、抗干擾能力強(qiáng)、使用靈活且功能齊全，可減少網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施配置，節(jié)約信息傳輸成本，提高信息服務(wù)的精確性、實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。智能化裝備自動(dòng)組網(wǎng)與傳輸，將成為人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)中數(shù)據(jù)高速分發(fā)、共享和利用的基礎(chǔ)。由于戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜多變，自組網(wǎng)需要具備快速搭建現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)、高度自適應(yīng)、穩(wěn)定安全傳輸?shù)裙δ堋?/p>

（一）快速搭建現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)

快速搭建現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，是以衛(wèi)星通信為主，建強(qiáng)傳輸通信鏈，確保重要部位、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)高速可靠傳輸，快速解決山林地、隧道、城市小巷、地下通道等區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)通信問題。快速搭建現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，需要具備超視距傳輸、強(qiáng)信號(hào)穿透、大流量吞吐、穩(wěn)定連接等能力。

（二）高度自適應(yīng)

為了應(yīng)對(duì)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)、損毀等情況，智能化裝備在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⑿诺乐魏蜆I(yè)務(wù)應(yīng)用等方面應(yīng)具備高度自適應(yīng)功能。應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展分解/重組自組網(wǎng)系統(tǒng)，用于支持智能化裝備自主集成和調(diào)整，迅速生成戰(zhàn)斗力。例如，在小型智能化裝備集群作戰(zhàn)中，在節(jié)點(diǎn)增減、任務(wù)區(qū)域劃分、圖像拼接等方面均需要高度自適應(yīng)功能的支撐。

（三）穩(wěn)定安全傳輸

為提高自組織網(wǎng)絡(luò)在多地形、多氣候條件下的適應(yīng)性，需要強(qiáng)化其在陌生地域、復(fù)雜環(huán)境、惡劣天氣下的數(shù)據(jù)傳輸能力，真正實(shí)現(xiàn)全地形、全天候?qū)崟r(shí)信息互聯(lián)互通。同時(shí)，由于作戰(zhàn)數(shù)據(jù)密級(jí)較高，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)逆溄诱J(rèn)證、數(shù)據(jù)加密機(jī)制，確保通信安全可靠，奪取戰(zhàn)場(chǎng)上的信息優(yōu)勢(shì)。

三、數(shù)據(jù)分析與反饋

隨著智能化裝備在戰(zhàn)場(chǎng)上的廣泛應(yīng)用，戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出體量大、種類多、增速快及結(jié)構(gòu)復(fù)雜等典型的大數(shù)據(jù)特征。加強(qiáng)數(shù)據(jù)分析與反饋功能建設(shè)，是在人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)中保持?jǐn)?shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)的必然選擇。管理不同裝備平臺(tái)產(chǎn)生的異構(gòu)數(shù)據(jù)、挖掘分析應(yīng)用數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)信息可視化多維反饋等都是智能化裝備應(yīng)具備的功能。

（一）異構(gòu)數(shù)據(jù)管理

偵察、突擊、運(yùn)輸、管理等不同種類的智能化裝備，會(huì)產(chǎn)生不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，能夠?yàn)榇鎯?chǔ)和處理這些海量的跨平臺(tái)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提供解決方案。構(gòu)建的異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)要能夠存儲(chǔ)并管理陸、海、空、天、網(wǎng)等多種來源、多種類型的數(shù)據(jù)，支持大容量、高并發(fā)、彈性擴(kuò)容和高速一體化的數(shù)據(jù)訪問，并具備數(shù)據(jù)類型快速轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)質(zhì)量統(tǒng)一控制、相關(guān)數(shù)據(jù)高效索引和并行查詢等能力。

（二）應(yīng)用數(shù)據(jù)分析

深度融合海量異構(gòu)數(shù)據(jù)的目的，是實(shí)現(xiàn)快速檢索與作戰(zhàn)對(duì)象相關(guān)的信息，挖掘作戰(zhàn)對(duì)象數(shù)據(jù)的特征、規(guī)律，預(yù)測(cè)作戰(zhàn)趨勢(shì)。需要以特征知識(shí)庫(kù)為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)戰(zhàn)實(shí)時(shí)信息，圍繞作戰(zhàn)對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)建模、關(guān)聯(lián)分析、知識(shí)推理，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)特征提取和動(dòng)態(tài)行為預(yù)測(cè)，輔助作戰(zhàn)決策。

（三）數(shù)據(jù)多維反饋

智能化裝備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，必須以直觀多維的方式反饋給作戰(zhàn)人員，輔助其快速掌握戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)并科學(xué)決策。以圖形圖像的方式呈現(xiàn)數(shù)據(jù)符合人類認(rèn)知習(xí)慣，可以采用復(fù)雜數(shù)據(jù)對(duì)象視圖、關(guān)聯(lián)關(guān)系視圖、空間表現(xiàn)視圖等形式展現(xiàn)。

四、任務(wù)統(tǒng)籌與規(guī)劃

隨著智能化裝備參戰(zhàn)數(shù)量和任務(wù)量的增長(zhǎng)，需要統(tǒng)一部署作戰(zhàn)力量及資源，增強(qiáng)智能化裝備的任務(wù)統(tǒng)籌與規(guī)劃功能。依據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)及裝備性能條件統(tǒng)籌智能資源，以最小代價(jià)發(fā)揮最大作用，優(yōu)化資源配置，合理規(guī)劃任務(wù)實(shí)施。

（一）優(yōu)化統(tǒng)籌智能資源

優(yōu)化統(tǒng)籌智能資源，就是依據(jù)作戰(zhàn)需求、裝備性能及其數(shù)量條件，將智能化裝備配置在關(guān)鍵作戰(zhàn)單元中，以充分發(fā)揮人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)效能。優(yōu)化統(tǒng)籌智能資源，一方面，可以規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)、降低成本；另一方面，可以縮短信息流轉(zhuǎn)、融合的時(shí)間，提高戰(zhàn)場(chǎng)信息交互效率。例如，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）的“資質(zhì)編隊(duì)混合主動(dòng)控制”項(xiàng)目，開發(fā)了無人機(jī)的新型統(tǒng)籌控制功能，協(xié)助作戰(zhàn)人員進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)管理，實(shí)現(xiàn)以較少人員控制大規(guī)模無人機(jī)編隊(duì)的目標(biāo)。

（二）合理規(guī)劃任務(wù)實(shí)施

規(guī)劃任務(wù)實(shí)施，是指智能化裝備能夠根據(jù)作戰(zhàn)意圖及作戰(zhàn)對(duì)象屬性，為作戰(zhàn)人員提供作戰(zhàn)流程圖及路線圖。該功能由作戰(zhàn)專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)庫(kù)支撐，具備反應(yīng)速度快、考慮要素全等優(yōu)勢(shì)，規(guī)劃方式也由單機(jī)自主規(guī)劃向多機(jī)協(xié)同規(guī)劃方向發(fā)展，規(guī)劃能力逐步增強(qiáng)。2017年，美國(guó)陸軍通信電子研究、開發(fā)與工程中心（CERDEC）開發(fā)了“自動(dòng)計(jì)劃框架原型”，即情報(bào)工作的自動(dòng)化工作流系統(tǒng)，具備自動(dòng)生成偵察行動(dòng)流程清單、自動(dòng)規(guī)劃情報(bào)獲取計(jì)劃、自主判斷分發(fā)范圍、主動(dòng)提供決策建議等功能。

五、自主學(xué)習(xí)與決策

智能化裝備在人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)中能夠?qū)崿F(xiàn)精確感知、正確推理及準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，關(guān)鍵在于其具備的自主學(xué)習(xí)與決策功能，通過先進(jìn)的人工智能算法實(shí)現(xiàn)機(jī)器自主學(xué)習(xí)，并在敵我對(duì)抗中利用博弈規(guī)則輔助作戰(zhàn)人員決策。

（一）機(jī)器自主學(xué)習(xí)

充分發(fā)揮智能化裝備的計(jì)算優(yōu)勢(shì)，通過優(yōu)化人工智能算法提高機(jī)器學(xué)習(xí)效能，可大大提升智能化裝備的自主能力。特別是在態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)、作戰(zhàn)評(píng)估及行動(dòng)建議等方面，可將部分自主權(quán)賦予智能化裝備，使之成為可信賴的作戰(zhàn)伙伴。未來作戰(zhàn)中，如果敵我雙方都借助人工智能優(yōu)化戰(zhàn)法，作戰(zhàn)勝負(fù)很大程度上將取決于誰(shuí)的算法更優(yōu)化、誰(shuí)的機(jī)器自主學(xué)習(xí)能力更強(qiáng)。

（二）輔助作戰(zhàn)決策

智能化裝備通過深度學(xué)習(xí)現(xiàn)有作戰(zhàn)決策模型，掌握戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)抗規(guī)則，通過反復(fù)自主對(duì)抗博弈，可以具備輔助作戰(zhàn)決策的功能。在這一過程中，要綜合考慮包括地理信息、通聯(lián)條件、力量編成、任務(wù)難度等作戰(zhàn)基礎(chǔ)信息因素和實(shí)時(shí)戰(zhàn)損、已知威脅、未知威脅、效率性能變化等作戰(zhàn)過程信息因素。基于以上因素，判斷是否能夠執(zhí)行任務(wù)，采取什么方式執(zhí)行任務(wù)，執(zhí)行任務(wù)的代價(jià)與收益等。

六、人機(jī)交互與協(xié)同

人機(jī)交互與協(xié)同，是指作戰(zhàn)人員與智能化裝備之間以一定的交互方式，交換作戰(zhàn)信息并實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)配合。智能化裝備的自主能力與作戰(zhàn)人員的認(rèn)知、判斷、行為能力的結(jié)合，有助于充分利用多域資源來滿足作戰(zhàn)需求。智能化裝備所具有的靈活交互、協(xié)同行動(dòng)功能，有助于在作戰(zhàn)人員和智能化裝備之間尋求最佳結(jié)合點(diǎn)，形成作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)。

（一）靈活交互方式

應(yīng)靈活運(yùn)用多種交互方法實(shí)現(xiàn)人機(jī)、機(jī)機(jī)協(xié)同。人機(jī)之間能夠通過程序指令、手勢(shì)、語(yǔ)音、圖像、腦電波等方式，溝通作戰(zhàn)意圖、計(jì)劃、行動(dòng)、結(jié)論等信息；機(jī)機(jī)之間通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)傳輸控制信息，利用各種存儲(chǔ)設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，增強(qiáng)智能化裝備間的交互能力。例如：DARPA在“進(jìn)攻性蜂群使能戰(zhàn)術(shù)”項(xiàng)目中，采用多種交互技術(shù)，使作戰(zhàn)人員、空中無人機(jī)、地面機(jī)器人間的信息通聯(lián)更加順暢，以組成多樣化蜂群，在2小時(shí)內(nèi)完成了4個(gè)城市廣場(chǎng)街區(qū)的“城市突襲”任務(wù)。

（二）銜接協(xié)同行動(dòng)

實(shí)戰(zhàn)中，需要作戰(zhàn)人員和智能化裝備編組執(zhí)行任務(wù)，同步部署、協(xié)同配合。智能化裝備以作戰(zhàn)伙伴的身份與作戰(zhàn)人員共同參戰(zhàn)，承擔(dān)部分作戰(zhàn)任務(wù)。智能化裝備應(yīng)具備高效協(xié)同功能，以實(shí)現(xiàn)人類智力與人工智能的交聯(lián)融合，增強(qiáng)協(xié)同作戰(zhàn)體系效能。