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算法战:牵引美军人工智能军事化应用

原标题:算法战:牵引美军人工智能军事化应用

美国《防务系统》网站近日披露,成立半年的美军算法战跨职能小组已经开发出首批4套智能算法。这些算法目前正在接受测试,预计很快将投入实战应用。算法战跨职能小组由今年7月卸任美国国防部常务副部长的罗伯特·沃克督建,是美国国防部为加快推进军事智能化建设设立的一个跨部门机构。首批算法的成功开发,不仅意味着该小组的工作已经走上正轨,更预示着美军智能化建设将从军种各自为战的无序状态向国防部“自上而下”有序引导的局面转变,标志着美军智能化建设逐步进入“快进”模式。——编 者

算法战概念,因何而生

算法战概念由罗伯特·沃克在今年4月首次提出。罗伯特·沃克是美国“第三次抵消战略”的“设计师”,以富有远见和善于创新闻名,因此该概念一经提出便备受关注。

事实上,算法在军事领域并非新事物。制导武器出现以来,算法一直发挥着关键性赋能作用。从坦克装甲车辆的主动防护系统到军用飞机的自主控制系统,再到“爱国者”防空导弹的防空反导系统,算法如今已成为大国主战装备的标配。严格地讲,算法本身的使用价值有限,只有与超算能力和大数据技术相结合才能产生魔力。事实上,算法、数据和计算能力是当前主流人工智能的三大要素,其中算法是人工智能的“大脑”。因此,算法战的实质是基于人工智能的“智能+”战争。

据了解,算法战跨职能小组当前的任务是使用计算机视觉算法从巨量视频信息中自动识别和分类可疑物体并发出预警。实际上,以算法为核心的人工智能具有广泛的军事用途。与人脑相比,它至少具有四大优势。

更快的速度。在冷兵器和机械化战争时代,战场制胜的法则通常是“大吃小”;在信息时代,战场制胜的法则是“快吃慢”。在超算能力的支撑下,人工智能的反应速度是人类的成百上千倍。2016年,美国辛辛那提大学研发的“阿尔法”智能软件,在模拟空战中操控三代机击败了由退役空军上校驾驶的四代机,主要原因是该软件的反应速度比人类快250倍。

更高的效率。人工智能运算速度快,可昼夜不停地运行,学习和工作效率远超人类,可大大节省时间和人力成本。摩根大通去年开发的一款智能金融合同解析软件,可在几秒钟内完成律师和贷款人员需要36万小时才能完成的工作。此外,与人类认知模式不同,人工智能软件掌握的知识可在不同系统间迅速复制转移。

更好的结果。在海量数据和超算能力支持下,人工智能的诊断和预测结果更加准确。埃森哲咨询公司的研究显示,机器学习能够更准确地预测库存水平,可使交货时间提高4.25倍,供应链效率提高2.6倍。伦敦帝国理工学院开发的医疗智能软件,诊断肺动脉高压的准确率为80%,比心脏病学家的平均水平高出20%。

更好的耐力。人工智能不受生理机能限制,可连续执行重复性、机械性任务。2016年9月,一架F-16战机在训练中达到8倍重力过载,导致飞行员失去知觉,幸亏机载“自动防撞地面系统”发现这一情况,在飞机撞击地面前自动将飞机拉起,避免了悲剧的发生。

俄罗斯总统普京曾说:“谁能成为人工智能领域的领导者,谁就将成为世界的统治者。”然而,当前的人工智能就像二战前的坦克,各国都明白它很重要,却不知道如何有效运用。2016年6月,美国国防科学委员会在《智能化夏季研究报告》中强调,智能化能够带来巨大的行动优势,五角大楼必须强化对智能化的作战牵引。算法战概念正是在这一背景下产生的,作用是牵引智能化技术从实验室走向战场,加快推进人工智能的军事化应用,拉大与对手的技术代差。

智能化建设,雄心多大

当前,美军情报信息收集能力与分析能力严重失衡,“数据信息多、可用情报少”的问题凸显。美国国家地理空间情报局局长罗伯特·卡蒂罗曾说,如果该局继续依靠手工方式筛选数据,未来20年需要雇佣800万名分析师!为此,算法战跨职能小组开发的首批智能算法将首先用于国防情报领域,以便将海量数据及时转化成可行动情报,从而更好地支持军事决策。

事实上,美军智能化建设的雄心远不止于此。根据美国国防部的规划,算法战跨职能小组主要扮演“探路者”角色,负责演示验证人工智能的军事效用,为后续大规模研发和应用奠定基础。当前,人工智能已经成为五角大楼的最优先投资领域。据沃克披露,在2017财年国防预算中,约有120亿至150亿美元用于人工智能和自动武器的研发。目前,在负责人工智能研发的5家美国联邦机构中,3家带有军方背景。据悉,美国国防部还将设立一个“机器学习中心”,负责将智能算法引入国家安全领域。

纵观美军各军种出台的智能化发展战略以及国防高级研究项目局等研发机构的人工智能开发项目,未来5到10年内美军智能化建设将聚焦于四大领域。

战场空间感知领域的智能化。重点是研发可识别网络攻击征候并发出告警的智能化代理人、具备感知功能的机载(车载、舰载)智能化系统,以及能够从缴获媒体中捕捉时间敏感型情报的智能化工具,用于解决战场感知面临的数据量大、复杂度高等难题,使指挥官实时掌握战场空间态势。

力量运用领域的智能化。美军认为,智能化能够提高力量运用的速度和精度,尤其适合在反介入/区域拒止环境中使用。例如,研发级联式无人水下运载工具,执行进攻性布雷、海上扫雷、诱饵投送等任务;开发异构化小型无人机集群,执行态势感知、通信干扰、认知电子战和目标打击任务,支援小规模战术部队行动。

防护领域的智能化。这方面主要涉及开发智能算法,用于在复杂电磁环境中自主协调和控制不同系统使用的频谱;研发无人水下运载工具,自主执行海上扫雷任务;开发自动化网络响应系统,控制网络武器的快速防御和交战。

后勤保障领域的智能化。重点是装备保障和物流配送两方面。装备保障方面,运用智能软件和云计算能力分析和预测装备维修保养需求,辅以3D打印技术,使保障模式从当前的“拉动式保障”向“推送式保障”转变。物流配送方面,发展预测性物流和自适应规划技术,开发自适应物流决策支持系统,提高物流行动的弹性和效率。

人机协同,“智能+”战争的最优解

2010年以来,在先进算法、超算能力和大数据技术的共同推动下,人工智能迎来了第三次发展浪潮。特别是2016年3月“阿尔法狗”击败前世界围棋冠军李世石后,人们惊叹人类智慧“最后的堡垒”已被攻破,人工智能将主宰世界。

诚然,人工智能可以显著增强人类的智力和感知力,但人工智能并非万能,不能也不应该取代人类决策。例如,人工智能的表现受到算法和数据的双重制约,一旦存在“脏数据”或算法遭到攻击,结果可能适得其反。此外,在复杂多变的动态环境中,人工智能的认知能力依然逊于人类,而且易遭敌电子哄骗和电磁网络攻击。

事实上,人机互动并非零和关系。实践证明,人机协同形成的“半人马模式”,能够产生1+1>2的效果,是打赢“智能+”战争的最佳选择。例如,使用智能软件判断淋巴结细胞是否含癌细胞的错误率是7.5%,人类病理学家的判断错误率是3.5%,而人机协同的错误率只有0.5%。正因为如此,美军把人机协同视为“第三次抵消战略”的技术支柱。

当前,美军各军种正竞相发展人机协同技术和作战概念。例如,陆军正加紧研发侦察机器人、货运机器人、排爆机器人等战术智能化装备,以此引导或伴随士兵行动。空军正重点推进“忠诚僚机”项目,通过运用智能化技术,让数架无人机配合F-35战机执行任务,自主伴飞的无人机扮演“千里眼”、“武器库”等角色,F-35战机飞行员使用数字助手控制无人机群。海军陆战队在新版作战构想中提出,要加快完善“有人-无人”协同概念,在未来登陆作战中让智能作战系统充当前锋和诱饵,陆战队员扮演“猎人”,实现智能作战系统与有人平台和陆战队员的高效协同。

在可预见的未来,人依然是整条作战链的“开关”,拥有最终开火权。与此同时,随着人工智能和人机融合技术的不断进步,人类战士主要扮演监督者角色,密切观察智能作战系统自主开展行动,必要时进入作战链进行干预。

当然,美军智能化建设并非一帆风顺,目前正面临技术、信任、法律、道德等一系列问题,但必须看到,美军在智能化建设方面已经抢占了先机,过去几年一直在进行技术和理论准备,一旦统一认识后集中发力,美军智能化建设将全面提速,整体作战能力将大幅跃升。