美国正打造人工智能,美国国防部提出算法战概

作者:3983金沙官网

原标题: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,标志着美军智能化建设逐步进入“快进”模式——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

  随着现代科学技术的迅猛发展,战争已转变为一门科学,战争的智能化趋势愈发凸显,而“战争算法”就是其中重要的技术支撑。算法是指解题一类问题的准确而完整的描述,代表着用系统的方法解决问题的清晰指令和策略机制,常用于计算、数据处理和自动推理。2017年,随着美军正式提出“算法战”概念并组建机构开展相关研究,“算法战”正式由概念转变为实践。从当前的发展趋势来看,战争算法蕴含着改写现代战争游戏规则的巨大潜力,这双“无形之手”将塑造未来战争的新图景。

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姓名:丁英琦

伴随着人工智能及相关技术的持续快速发展,武器装备也逐渐驶入了智能化发展的“快车道”,人工智能早已悄然渗透进军事斗争博弈的核心领域。透过美军各类人工智能发展规划以及形形色色的人工智能武器装备研究项目,我们不难发现,美军正试图打造出现代版的人工智能“战场终结者”。

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  “算法战”的提出

制图:侯继超

学号:17101223408

激烈角逐的军事科技最前沿

人工智能在军事领域的应用,除了能适应现代战争“快速、精确、高效”的作战需求外,还实现了对目标的智能探测、跟踪和毁伤,将显著提升武器装备的制导能力、命中精度、毁伤效果和反应速度。西方军事强国目前已经将人工智能视作是“改变战争游戏规则”的颠覆性技术,纷纷把人工智能作为武器装备现代化的优先发展方向。这也难怪,俄罗斯总统普京就曾宣称,谁在人工智能领域取得主导地位,谁就可能统治世界。

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美国正打造人工智能“终结者”

在当今军事科技激烈角逐的最前沿,美国自然不甘落后。早在2015年12月,伴随着“第三次抵消战略”的提出,美国国防部就围绕智能化和自主化提出了五大关键技术领域,进一步推动了人工智能领域军事应用的快速发展。近年来,美国还专门发布了《为人工智能的未来做好准备》和《国家人工智能研究与发展战略规划》两份报告,事实上已经将人工智能置于维持其全球军事大国地位的科技战略核心。

2019年2月11日,美国总统特朗普签署行政命令,正式启动了“美国人工智能计划”。2月12日,美国国防部发布了《人工智能战略概要:利用人工智能促进安全与繁荣》报告,明确表示人工智能是保持美国军事优势的关键,详细分析了美军在人工智能领域面临的战略形势以及借助人工智能加快提升美军战力的途径和方法,并进一步阐述了美国国防部对于人工智能的战略定位、战略部署及重点领域。事实上,早在2018年6月,美国国防部就专门设立了联合人工智能中心,专门用于指导美军在人工智能领域的技术研发,推进人工智能政策制定、数据框架、通用标准、人才队伍建设以及安全防控等领域的多边协调,相当于美军在人工智能领域专门设立的“神经中枢”。

近年来,美军已经在人工智能领域写下了浓墨重彩的篇章。单从资金投入看,美国国防高级研究计划局在2018年9月宣布,将在未来5年投入20亿美元用于人工智能武器研究,旨在推出一款更可靠、更能让军事指挥官接受的人工智能军事应用系统。

目前,美国、俄罗斯等传统军事强国都把军用人工智能作为“改变游戏规则”的颠覆性技术加以研究,美国国防部明确把人工智能作为“第三次抵消战略”的重要技术支柱,旨在进一步打造先进智能化作战体系,积极抢占未来军事斗争制高点。此外,在总金额高达7160亿美元的《2019财年国防授权法案》中,也处处可见人工智能的身影,恰好从一定程度上折射出美军在人工智能领域的急切发展动向。《2019财年国防授权法案》明确了陆海空等部门的多个人工智能研发项目,资助金额更是高达数亿美元。

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实现完美后空翻的机器人阿特拉斯

正是在美军的“重赏”之下,“未来战术无人飞行系统”“无人海下核心技术”“空军人工智能与非作战支持行动研究”“对抗环境下的目标识别与自适应”等项目得到重点研究,人工智能能力建设得到快速发展。如今,美军已经开始使用人工智能算法分析整理极端组织的大量情报数据,美国国防高级研究计划局还积极探索利用人工智能提前预测战场态势变化,为指挥员计划决策提供重要辅助,或将为破解战场“数据迷雾”提供有力手段。

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。

  2017年4月26日,美国防部正式提出“算法战”概念,并将从更多信息源中获取大量信息的软件或可以代替人工数据处理、为人提供数据响应建议的算法称为“战争算法”,同时美国防部决定组建算法战跨功能小组,以推动人工智能、大数据及机器学习等“战争算法”关键技术的研究。美军这一看似突然的举措实际上由来已久,适应了现代战争的迫切需求。

你还在为美军的超级大杀器 “炸弹之母”而惊叹吗?如今,比“炸弹之母”更可怕的信息化战争“算法之母”正快步到来。日前,美国正式成立“算法战跨职能小组”,将通过全新的算法和代码改变未来战争的作战样式。据悉,“算法战跨职能小组”的第一份“算法武器”就是用于无人机目标探测、分类和预警的计算机视觉算法,将在分析处理全动态视频信息中为美军打击“伊斯兰国”等作战任务提供技术支持。

转载自: 有改动

机甲战士的“智慧之心”

还记得那个曾实现完美后空翻的机器人阿特拉斯吗?要完成这样一个动作,需要人工智能算法为机体各项参数分析和运动控制提供有力支撑。近年来,人们不断尝试开发出具有各种战场“特异功能”的“机甲战士”,人工智能的出现恰好可以为其装载上一枚“智慧之心”。

以美国海军陆战队正在测试的模块化先进武装机器人系统为例,就是一款可以借助人工智能来控制使用武器的作战机器人。美军目前研制的人工智能系统阿尔法,也曾在飞行模拟对抗比赛中小试牛刀,其与资深飞行员的空中“搏杀”最终以阿尔法不败而完美收官。目前,美军已经制定了面向2040年的《无人化作战平台发展路线图》,将大幅提升机器人在美军兵力部署中所占的比重,未来还将进一步推动人工智能在无人作战平台中的发展运用。我们可以想象,伴随着未来强人工智能逐步发展成熟,智能化感知与信息处理、智能化指挥控制辅助决策、无人军用平台及军用机器人、单兵作战智能辅助系统等领域或将发生革命性变革,势必推动着智能化战争时代的加速到来。

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为“小精灵”与载机对接的风洞试验制作的比例模型

事实上,人工智能已经在无人作战平台上“入脑走心”,撞出了奇妙的火花。在美国国家航空航天局举行的无人机飞行比赛中,使用人工智能算法的无人机就在最短时间内学会了躲避障碍和找寻最优飞行路线。地面无人作战平台的日臻成熟,让美军催生出从现有地面车辆改造出一支“地面机器人敢死队”的大胆想法。这些使用了人工智能技术的无人战车无需耗费巨资加装重型装甲,就可以充当“尖刀”部队首先接敌,甚至还可以包抄敌人或空投至敌后执行自杀性任务。目前,美国海军也正在加速海上无人作战平台的研制工作,已公开展示有人工智能集群无人突击艇系统,可自主感知海上战场态势并对敌方舰船发动群体性攻击。

最能体现出人工智能在无人作战平台中的应用价值的,当属“集群智能”。目前,美军正在进行“有人-无人”协同作战试验,其中较为著名的就是“忠诚僚机”计划。该计划主要是为美军现有的第五代战斗机找一群忠诚可靠的无人僚机,以充分利用第五代战斗机的作战网络节点角色,发挥四代机机动性和火力充足的优势,组成一个空中作战“铁三角”。这样一个由无人机在最前面冲锋陷阵、相互配合实现较高程度自主协作的人工智能作战集群,势必成为一个谁都不敢捅的“战场马蜂窝”。

无独有偶,美国国防高级研究计划局主导的“小精灵”项目,同样旨在研制一种人工智能“武装大脑”的无人机群化武器系统。美国空军研究实验室启动的“编群战术空间”计划,重点研究无人机之间的协同作战能力,目前已经实现了12架无人机的自主协同飞行和模拟打击。美国陆军也成功实现了阿帕奇直升机的无人机飞行控制和情报传感,美军下一代B-21远程轰炸机也将探索与无人机的混合编队,人工智能时代的无人战争可谓呼之欲出。

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美国斥巨资打造了人工智能网络防御系统

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随着信息化战争的加速到来,大数据和人工智能等高新技术不断推动“战争算法”进入新的高度。美国国防部除运用新型算法从海量情报中快速获取战场情报外,还将依托算法为指挥员提供数据响应建议,在未来网络战和导弹防御作战中减少人类判断的失误。有专家预言,“战争算法”将成为未来军事斗争的制高点,是揭开战争制胜机理面纱的金钥匙。

【嵌牛导读】人工智能的迅速发展将成为一场新兴军事技术革命的主要推动力,毫无疑问算法是核心

战场迷雾中的“雾里看花”

当我们对人工智能无人作战平台渐渐不觉为怪的时候,你是否想过,它会在有一天突然挺身情报界?得益于信息化技术手段的提升和网络融合趋势的加快,看不见摸不着的数据呈现出爆炸态势,尤其是无人机、摄像头等,正源源不断地传送着大量图像和视频信息。如何在数据汪洋中快速有效提取出关键信息,成为包括美国军方在内的美国情报部门研究的重点。

人工智能投身情报分析研究,可充分融合卫星、互联网、无人机、摄像头等技术手段,加快情报提取与分析速度,实现全天侯、多层次、实时广泛的情报搜集。美国中央情报局此前就曾公开透露,目前正依托硅谷的开发商开展137个人工智能情报处理项目,即便是那些看似不经意发出的朋友圈信息,也可能早就被“人工智能间谍”给盯上了。美国情报高级研究计划局也积极试水人工智能,目前正在研究如何用人工智能自动解析军事间谍卫星的影像数据,目前已经实现了75%工作量的自动化。

事实上,美国国防部正加紧研发可辅助情报人员识别恐怖袭击的人工智能技术,并计划借助人工智能算法分析整理极端组织情报数据。2017年底,美军就在中东地区开展了人工智能情报分析试验。加载有特殊算法的计算机被用来辅助分析无人机采集的视频信息,从中自动识别出人、汽车以及各类建筑物。经过不断学习和算法更新,人工智能在复杂环境下自动识别率已经超过80%。借助人工智能算法,美国国防部算法战跨职能小组研制出可将无人机收集的海量视频数据快速分类的软件,并实现对目标的探测、分类和预警计算,以便为军事决策提供更多具有实际价值的情报。如今,算法战跨职能小组已经研发出多套与无人机配合的人工智能算法,下一步还计划将人工智能分析软件直接集成到无人机体内,实现“你中有我”的智能化情报采集分析,或将按下美军智能化建设的快进键。

除帮助美军破解信息化战场上的数字迷雾,美军还在网络攻防领域试水人工智能,借助深度学习技术对网络攻击的特点和规律进行分析,进而充分应对未来可能愈演愈烈的网络攻击。拥有“深度学习”能力的人工智能应用于网络防御,恰好可利用海量攻击信息作为学习样本,在面对大量的网络威胁变化时能快速处理分析,不仅能解决网络防御人才不足的问题,更能提高网络攻击的检测与响应速度,甚至还能“未卜先知”提前感知威胁,为网络安全带来了一番新气象。

美国海军早在2015年就投入巨资,专门用于人工智能网络防御系统研发。2017年,美国空军与国防部战略能力办公室着眼于美军未来网络安全,开始了一种人工智能驱动的网络免疫系统研发。美国国防高级研究计划局研发的人工智能网络攻击系统,能自主学习网络的架构、规模、设备类型等信息,并通过对网络流数据分析自主编写出适用于该网络环境的攻击程序。该系统不仅可每24小时生成一套攻击代码,还能根据网络环境动态调整攻击程序,直接“致盲”依托病毒库和行为识别的防病毒系统,隐蔽性和破坏性极强。此外,基于人工智能处理芯片的自主网络攻击系统也得到了美国国防高级研究计划局的高度重视和优先资助。

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人工智能器械曾给人带来致命伤害,人类对人工智能要保持警惕

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。

  美国正在大力推进“算法战”研究

“战争算法”正从幕后走向前台

【嵌牛鼻子】算法  人工智能  武器装备

“终结者末日”会否到来?

其实,美国军方对于人工智能的超前探索还有许许多多。美军特种作战司令部目前正积极研究用人工智能追踪大规模杀伤性武器。美国休斯网络系统公司还曾向美军展示过一种基于人工智能的业务管理和控制技术,可实现不同卫星通信技术之间的协同操作,目前已成为美国空军的资助项目。在美国军方已启动的多个人工智能军事项目中,甚至还有利用人工智能寻找核导弹发射器位置,并预测核导弹发射的人工智能版“黑科技”。2019年4月5日,美国空军太空及导弹系统中心还专门推出了一项用于预测太空态势感知状态的项目,主要借助人工智能技术对来自卫星、无人机及其他平台的数据进行分析。

然而,美国军方在高度依赖人工智能实现颠覆性技术压制的同时,也必须高度警惕人工智能可能带来的“终结者末日”。毕竟,具备自主决策能力的“作战机器人”“攻击无人机”是否会变成威胁人类生存的“杀戮机器”,是必须严肃思考的课题。电影《终结者》中,拥有超人智力的天网系统不仅没有成为人类的得力助手,反而为人类带来了“终结者末日”。2005年的伊拉克战场上,美军的剑战斗机器人就曾无故将枪口指向指挥官;2015年7月,美国一台“发疯”的机器人也曾“失手”将一名装配工人杀死。可以说,在复杂战场环境下,拥有高度智能的无人作战系统极有可能出现识别错误、通信降级甚至被敌电磁、网络攻击后“倒戈反击”等问题,而诸如滥杀无辜、系统失控等更是给智能武器的军事应用带来了无穷隐忧。

对此,美国军方已经计划通过建立人工智能与机器学习政策与监督理事会以及要求评估自主武器的扩散后果等方式,主动关注人工智能武器可能带来的应用风险。事实上,即便是人工智能拥有了“超人”般的智慧,也不见得就完全行得通。应对人工智能分析系统,我们只需要通过相当简单的数字欺骗,就可令人工智能系统发生误判。对此,美国情报高级研究计划局都不得不为人工智能寻找预防和应对欺骗的方法。

即便是人工智能军事化日益完善成熟,也不能放任自主武器野蛮生长。事关战争的重大问题决不能轻易交由机器来做抉择,即便是拥有了高度人工智能的智能化武器装备,面对复杂的人类战场环境,也不是只靠数据和算法就能“想”明白的。

版权声明:本文刊于《军事文摘》杂志。作者:张瑷敏。如需转载请务必注明“转自《军事文摘》”。

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  实战需求 “战争算法”源自信息化作战过程中出现的复杂难题。随着现代战场在空间上的拓展,复杂多样的战场信息传感器遍布陆、海、空、外层空间和电磁网络空间,各类情报侦察与监视预警信息呈爆炸式增长,由此产生的海量信息数据超出了情报分析员们的能力范围,令人难以招架,导致战场信息收集不及时、有效信息产出时效性低、反馈失误等严重问题。与此同时,无人机蜂群、群化武器等新式智能化武器装备与新型作战样式的提出,对指挥员决策的时效性、准确性、灵敏性提出了更高要求。运用不同数据类型和数据运用要求所需的标准化分析算法从而建立起数据自主分析系统,能够缩短观察、判断、决策、行动环(OODA)的反应时间,节省数据带宽,有效提升数据处理和挖掘效率,从而减少战场态势感知的不确定性,在智能决策、指挥协同、情报分析、战法验证以及电磁网络攻防等关键作战领域发挥作用。随着战争从体能较量、技能较量发展为智能较量,战争算法与人工智能和指挥控制系统相关联并在其中占据关键地位,是实现智能化作战和建设智能军队的技术基础。

战争离不开算法。1914年提出的兰彻斯特方程就是通过算法对战斗力及作战毁伤进行精确评估,奠定了作战模拟的科学基础。

【嵌牛提问】人工智能在美军报告中不断被强调,中国面对装备技术的快速发展有何战略思考?

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,人工智能可以显着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。

  概念基础 “战争算法”的概念深植于战争历史之中。从我国古代的各类兵法、阵法与战法到一战前德军的数学公式推演和图上作业,从1914年提出的兰彻斯特方程到美军在海湾战争前的兵棋推演,战争始终既需要计算也需要“算计”,只是在各个历史时期的形式与载体不同。而随着现代科技的发展,军用软件成为了“战争算法”的载体,利用计算机对战场问题进行准确完整的描述并产生清晰的作战指令和策略机制,是信息化战争算法的新形式。20世纪90年代以来,美军借助“战术地面报告系统”地图规划软件、ScenGen无人机人工智能系统和LGC等任务规划软件计算任务中所有的可能结果,并致力于探索利用独有算法从多类型多源数据中自主获取和处理信息的能力。因此,此次美军“算法战”的提出并非无本之木,而是建立在深厚的算法探究基础之上。

早在上个世纪90年代,受计算机军事游戏的启发,美国陆军开始研发 “战术地面报告系统”地图规划软件。此后,美国国防部高级研究计划局启动了一大批技术项目,旨在探索从文本、图像、声音、视频、传感器等不同类型多源数据分析中,利用独有算法自主获取和处理信息的能力。

【嵌牛正文】

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其中,“在竞争环境下目标识别和适应”项目主要利用机器学习、迁移学习等智能算法解决对抗条件下态势目标的自主认知问题,进而帮助指挥员快速定位、识别目标并判断其威胁程度;“分布式作战管理”项目则是未来空战的“战场决策助手”,可帮助飞行员在对抗条件下感知战场态势、自主生成作战建议,甚至还能管理“身旁”的无人僚机。更令人惊叹的是美国国防部高级研究计划局尝试利用先进算法将人与机器深度融合为共生的有机整体,探索从不同类型信息载体中自主获取并处理信息,进而利用机器提升人类的认知速度和精度。

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  人工智能技术的发展给“战争算法”的研究注入了新的活力

2015年12月,随着“第三次抵消战略”的提出,美国国防部围绕智能化和自主化提出了5大关键技术领域,更助推了自主学习、人机交互与人工智能领域算法的快速发展。目前,美军已研制出可在模拟空战中击败人类飞行员的“阿尔法”智能系统,以便更好地应对海量数据源及复杂战场态势。可为指挥官制定战术决策的“指挥官虚拟参谋”项目也于2016年启动。

(资料图片:一架美军“捕食者”无人机飞过阿富汗坎大哈附近的基地上空。)

  体系支撑 2015年12月,美国提出第三次“抵消战略”,围绕智能化和自主化重点发展五大关键技术领域,当时就已包含了推进人工智能领域算法的措施。2017年4月,美国防部副部长鲍勃·沃克正式发布名为“ProjectMaven”的备忘录,对“战争算法”进行了描述。联系美军此前在算法领域的部署不难看出,沃克此次提出的“算法战”概念本质上是第三次“抵消战略”的贯彻执行。美军于2016年就已成立了系列机构用以发展颠覆性作战能力,包括战略能力办公室与快速能力办公室新设立的相关服务功能、国防创新实验单元等,而“算法战跨功能小组”实则是这一系列机构中的组成部分,在人工智能研发领域扮演“探路者”角色,其实验结果将为后续战争算法的大规模研发和应用奠定基础。据悉,为适应“算法战”的需求,除已成立的机构外,美国国防部还将设立“机器学习中心”,负责将智能算法引入国家安全领域。在致力于开发战争算法的体系建设支撑下,美军的“算法战”正在不断加速推进。

妙用算法改变战争规则

美媒称,五角大楼正将越来越多的注意力集中于这样的想法:衡量美国军队的力量不仅要看它军火库里的弹药,还要看算法的进步。在与中国的一场技术军备竞赛中,美国正努力研发用于下一场战争的技术。在此背景下,最近的一份报告显示,国防部稳步增加了三个关键领域的开支:人工智能、大数据和云计算。

  “算法战”的内涵

“战争算法”源自实战中的棘手难题。从无人机源源不断传来的海量视频资料,让数千名美军情报分析员忙得焦头烂额,即便他们每天对着屏幕搜索敌人的蛛丝马迹,成功率却并不高。借助人工智能算法,美“算法战跨职能小组”旨在研制出可将无人机收集的海量视频数据快速分类的软件,并实现对目标的探测、分类和预警计算,以便提供更多具有实际价值的情报,提高军事决策水平。未来,“算法战跨职能小组”还将把触角伸向其他国防情报任务领域,并将进一步加强与情报任务领域相关的人工智能、自动化、机器学习、深度学习以及计算机视觉算法的研究。

据美国《华盛顿邮报》网站12月3日报道,戈维尼市场研究公司称,这些领域去年的投入由五年前的56亿美元增加至74亿美元,在军队希望改变他们的培训、策划和作战方式之际,这个数字似乎很可能进一步增加。

  战争离不开算法。随着人工智能的进步,尤其是随着类脑设备的发展,战争算法将在处理数据、计算能力等方面有巨大提升,并与兵棋推演、人工智能和指挥控制系统相融合,成为未来战前预演、战时感知与智能决策的关键核心。

其实,妙用算法改变战争规则早就是公开的军事秘密。海湾战争时期,美军在开展“沙漠风暴”行动之前就利用兵棋推演发现作战计划中可能出现的问题,经过完善后的实际作战,结果与兵棋推演时几乎毫无差别。长期以来,美军都在借助任务规划软件计算战争中所有的可能结果,进而为任务决策提供智力辅助支持。

国防部前副部长罗伯特·沃克在这份报告的前言中写道:“人工智能的迅速发展以及得到很大改进的自主系统和这些系统可以实现的操作正带来一些更新颖的作战应用,这些应用涉及人机协作和协同作战。这些新的应用将成为一场新兴军事技术革命的主要推动力。”

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正在加速兴起的无人机蜂群和群化武器同样对软件决策和算法提出了较高要求。美军不仅取得了无人机蜂群的大量试验数据,还提出了有人机与无人机混合作战编队“阿凡达”项目,算法已经成为这支特混编队的作战“大脑”。同时,美军正在加速研发战场推理软件,运用深度学习法训练出具有逻辑分析能力的机器,发挥机器的速度和理性优势,以便为人类作战提供态势评估和建议。

美国正打造人工智能,美国国防部提出算法战概念。他还说,美国“要么领导即将到来的革命,要么成为它的牺牲品”。

  无人机蜂群作战靠算法辅助决策

“算法革命”将改变未来战争样式

沃克在接受采访时说,技术的进步正在改变战争,就像步枪、电报和铁路的出现曾经带来的影响那样。报告称,当前的努力在很大程度上由在华盛顿地区有大量业务的公司所推动,这些公司包括莱多斯公司、诺思罗普-格鲁曼公司、洛克希德-马丁公司、雷神公司、CACI公司和科学应用国际公司。

  战争预演 任务规划软件一直是美军进行战争预演的重要工具。自20世纪90年代开始,美国陆军就已开始研发“战术地面报告系统”地图规划软件,并由此发展出已纳入美陆军作战指挥系统的战术地面报告系统,通过运用算法实现巡逻队级别单位直接的促进协作和信息共享,成为了美军在非洲与中东战场行动中不可或缺的工具。在“沙漠风暴”行动之前,美军通过计算机兵棋推演系统寻找作战计划中的漏洞,经过完善和修正之后的实际作战结果与推演高度相似,体现出了美军推演系统的先进性。目前,美军已将算法与兵棋推演系统深度融合,系统能够基于一系列算法公式测试作战计划,预见战争走向与结局,比如美军拓展防空兵棋系统(EADSIM)的视线算法公式。EADSIM系统由美国TeledyneBrown Engineering公司开发研制,是一个集分析、训练、作战规划于一体的专业多功能防空兵棋系统,其强项在于能够对导弹预警、拦截、打击进行较为精细的模拟。该系统的描述能够达到武器平台层次,比如单架战机,同时还具有较详细的指挥自动化功能模型以及灵活的想定管理,能够实施双边或多边的对抗推演。目前,EADSIM系统在国防分析与训练领域己得到广泛应用,在全球的用户己超过390个。美国EADSIM系统的成功应用体现出,在算法支撑下的兵棋推演和作战实验,通过验证已有战法和实验作战计划,能够为最终的作战方略提供切实的经验支撑。而在实战对抗之中,具有高质量算法支撑的一方在战前就能够通过实验获取最优战法并准确预测战场局势,从而实现未战先胜。

人机大战中“阿尔法狗”表现出的精湛技艺就是深度学习算法的杰作。战场虽不是棋盘,却也有着与棋盘相似的地方。算法是兵棋推演、人工智能和指挥控制系统的核心,是实现智能决策、指挥和协同的关键。随着人工智能及算法的进步,未来的计算机系统将既精于计算,又善于“算计”,既能做计划、定方案,又能出战法、生谋略,是智能型军队必须抢占的制高点。

报道称,军方人员正在培训中使用虚拟现实来模拟战斗环境。美国国防部高级研究项目局一直在将资金投入到用以处理大量数据的更强计算能力,包括量子计算和所谓的神经形态工程。

  战场感知 在实际运用过程中,战争算法并不是孤立而行,而是作为人工智能的“大脑”,成为智能感知战场并由此用于决策、指挥和协同的关键。比如,机器学习、迁移学习等智能算法可以解决战场对抗条件下态势目标的自主认知问题,帮助指挥员快速定位、识别目标并判断其威胁程度;无人机蜂群作战中的算法运用可管理并帮助无人僚机感知战场态势,自主生成作战建议。当前,美军致力于利用算法提升无人机战场态势自主化处理能力。以往,无人机传感器获取的全动态高清态势视频由数据分析师通过人工模式进行解析,这种解析方式由于更高分辨率和更快帧传输效率的高质量全动态视频数据而受到了挑战,数据分析师难以及时处理爆炸式增长的战场态势数据。解决该难题的出路在于利用自主化传感器处理和智能化信息生成,从而减少通信带宽和人工负担。2016年8月,美国防科学委员会向国防部建议设立专门的机载自主传感系统项目,以解决无人机全动态高分辨率视频数据的搜集和处理需求。为了赋予无人机动态视频态势处理的自主性,美军利用先进算法推进人机结合的作战方式,建立起自主性态势模型的认知启发型构架,从简单的计算逻辑演化到能够进行自主推理的系统,从而降低全动态视频数据人力分析负担,提升决策速度。这一全动态视频数据的算法包含一套具有人工智能特征的深度学习模型,包括了目标确认模型、情景确认模型与威胁确认模型,推动了人工智能算法发展成为未来战争的核心力量。

未来战争,有希望依托算法增强现有作战系统的对抗能力,各类作战装备将学习人类的成功经验,使自主搜索目标、自动处理海量数据、自动判定威胁程度和自主决策作战行动成为可能。同时,人工智能将逐步介入战争指挥,在辅助指挥员选择战争时机、判断敌我态势、计算战争规模、预测战争持续时间等方面发挥独特作用,甚至成为中军帐中不可或缺的“参谋”。

报道称,有迹象表明,人工智能和人机协作已经进入美国的武器和智能装备。五角大楼正致力于使用无人机作为战斗机和舰艇的僚机,它们可以独自进入敌方领土进行侦察。海军研究处称,海军陆战队一直在测试可自主飞行的货运直升机,这种直升机将令海军陆战队能够使用平板电脑“轻松要求向哪怕是严峻或危险的环境供应物资”。

  决策辅助 借助人工智能算法,美军算法战跨职能小组的任务在于研制快速处理数据的软件,实现对目标的高效探测、分类和预警计算,收集提供高质高量高时效性的国防情报,并推进与情报领域相关的机器学习、深度学习和视觉算法等先进算法的研究,用以辅助军事决策。当前,人类情报分析师在面对海量视频数据时将大量时间花费在观察视频、寻找异常点等低效活动上,难以应付实时传输、多方来源、体量庞大的数据信息,与之形成鲜明对比的是,运用算法收集情报高速高效且结果精确,能够为战场决策提供及时且优质的参考,并且通过实时战场的反馈算法能够不断得到修正更新。当前,美军通过发展模拟人脑神经元信息处理机制的深度神经网络技术,不断增强融合了深度神经网络技术与计算机的“类脑计算”能力,即类似于人脑的新型计算系统。从20世纪80年代开始,美国国家航空航天局、美国国防高级研究计划局、美国国防部相继资助与神经网络计算相关的项目,其中包括计算机芯片真北的研制项目,该芯片采用了类脑神经网络设计,能够实现快速地运算、通信、存储,在图像识别与综合感官处理等复杂功能方面的效率远高于传统计算机芯片,具有巨大的国防应用潜力。运用了算法的“类脑”计算系统在未来战争中有望成为增强现有作战系统对抗能力的关键,在人机协同作战中促进机器学习人类成功经验,为指挥员选择战争时机、计算战争规模、预测战争持续时间、谋划战争布局等方面发挥重要作用。

当然,算法支撑下的人工智能、兵棋推演乃至作战实践,虽然能为未来作战提供有力支撑,但也并非完美无缺。拥有几千万条代码的美军F-35战机对控制系统的软件就有着严重依赖,曾经暴露出的两百余项各类问题几乎都与其软件算法高度关联。一旦软件系统出现一点问题,战机将无法有效运转,甚至连最起码的安全起降都成问题。要想取得未来战争的胜利,必须通过实践不断完善战争算法。

官员称,拥有800万行代码的隐形F-35联合攻击战斗机被称为“会飞的计算机”,它不仅是战斗机,也是一个空中传感器。例如,官员提到了F-35战斗机如何自动互相交流。如果一架战斗机在雷达上发现超出一同出动的其他F-35战斗机侦测范围的敌方战斗机,那么信息将自动转发给其他战斗机。

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未来的信息化战场,战士将首先是一名优秀的“算法师”。届时,“战争算法”所改变的不仅仅是某一台计算机中的战场数据,而是可“算计”陆、海、空、天、网、电等多维作战域的智能作战系统,人类甚至将成为战争的“旁观者”。未来战争的这种跨时代变革,如今正由“战争算法”加速实现。

报道称,另一个例子是梅文计划,它是一个计算系统,目的是筛选通过监视获得的大量数据和视频,然后提醒人工分析员警惕一些模式或者警告他们有异常或可疑活动发生。

  F-35非常依赖软件的算法

报道称,机器人技术也在快速发展。2015年,国防部高级研究项目局发起一项挑战,以测试机器人如何穿越某些障碍物,当时,很多半自主机器摔倒,有时以滑稽的方式摔毁。但上个月,波士顿动力公司发布了一段惊人视频,视频中,一个人形机器人从一个升高的平台上做了一个后空翻,然后双脚着地。

  如何打赢“算法战”

然而,尽管取得了这些进展,五角大楼和其他一些人担心美国的行动不够快。

  可以说,智能化战争时代是算法和数据的较量。“算法战”概念的提出进一步改变了未来战争的形态,一个信息网络也许就能控制未来战场的一切,而战争中一方硬件上的劣势也许能够通过算法的优势得到弥补甚至逆转。“算法战”预示着未来战争的变革、机遇与挑战,谁能抢占智能算法制高点,谁就能抢占先机,未战先胜。

沃克说:“坏消息是我们的竞争对手并没有止步不前。”

  推进智能算法研究 由于战争算法是智能化建设的关键领域,美军对此的研究不遗余力。2017年,美国财年国防预算中约有120亿~150亿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。同时,美军加快深度学习技术向应用的转变,自2017财年开始增加三军的深度学习科研项目,其中包括研发可用于低功耗平台的嵌入式深度学习算法与稀疏数据分析的深度学习技术,以及通过深度学习方法和人工神经网络实现目标分类等内容。直到2017年底,刚成立半年的美军算法战跨职能小组就已开发出首批4套智能算法,体现出了美军加快进行智能化建设的良好效果。因此为了抢占战争算法先机,我们需要加快推进智能算法的研究,并结合人工智能、兵棋推演与作战实践,在不断探索研发中完善创新战争算法。值得注意的是,战争算法并非完美无缺,也存在漏洞与安全隐患。比如,美军F-35战机拥有几千万条代码,严重依赖控制系统的软件,战机在试验过程中曾暴露出的两百余项问题几乎都与软件的算法高度关联。一旦算法由于过于陈旧无法适应装备发展,或是遇到脏数据的影响出现差错,抑或是其本身存在漏洞,都极有可能导致武器装备无法正常运转。由此可见,推进智能算法研究与创新迫在眉睫。

防务分析人士称,尤其值得一提的是中国,它在人工智能方面投入了巨资。

  大力培养优秀算手 人才是智能算法领域的第一资源,先进智能算法的研发与应用离不开优秀的算手。首先,需要培养吸纳多学科、多方向的算手人才。算法从概念到计算到公式的研发,包含多专业多学科的知识结构,需要军事与技术的深度融合,也要求军事与数学的紧密结合。美军算法战跨职能小组内部人才队伍庞大,呈现跨学科融合的态势,不同专业、学科和职能的算手之间通力合作,共同创新算法。另外,应在军队各部门各军种培养优秀算手。无论是战场指挥员、情报分析人员还是机关参谋,通过运用由算法支撑的人工智能处理、分析、统计和辅助决策,有利于推动战场感知、战争决策、后勤保障、情报侦察等多领域的智能化,是提高军队决策与运行效率、提升战斗力的有效途径,因此能够利用算法收集情报、分析数据、判断局势的优秀算手需要走向前台。只有大力培养优秀的算手以适应智能化战争的新需求,才能赢得未来战争的胜利。

新美国安全中心最近的一份报告称:“中国打算掌握主动权,到2030年成为首屈一指的全球人工智能创新中心,在这一过程中可能会超过美国。”

  拓展算法应用空间 战争算法具有巨大的应用潜力,需要与各个领域相结合从而不断探索其效用。当前,美军正不断扩展战争算法的应用范围,算法在兵棋推演、自动武器、装备保障、物流运输等多个领域中的作用已受到关注与研究,而这些努力都为其智能化体系建设提供了重要支撑。此外,随着人工智能的发展应用,算法需要与人工智能相结合,为实现武器装备自主搜索目标、处理数据和自主决策提供技术支持。尤其是在人工智能逐步介入战争指挥的情况下,算法使得机器能够在人机协同作战中扮演不可或缺的“参谋”角色,算法先进与安全与否直接决定了人工智能的应用效果与战争决策的效率和准确性。由此可见,战争算法贯彻于智能化体系建设的多领域,应当通过持续的研发与创新实现其在各个军事领域的应用价值,以适应智能化战争的技术需求。(作者署名:军事文摘)

沃克说,这应该成为一个发出战争召唤的“卫星时刻”。他说:“我个人认为,对像这样的一项国家级挑战必须作出国家级回应。”

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报道称,近几年来,五角大楼一直在争取硅谷的企业,这些企业在很大程度上推动了创新,但一直不愿意在五角大楼繁琐乏味的官僚体制内工作。

9月份,国防部副部长帕特里克·沙纳汉在一份备忘录中写道,他正在“监督旨在建立一种实验、适应和冒险文化的积极举措,以确保我们正在使用新兴技术来满足我国军人的需求,并提高技术研发和采购的速度和灵活性”。

他还签署了一项指示,要为五角大楼加速云计算的发展,他说,云计算“对于保持我军的技术优势十分关键”。

未来战场上,算法和弹药一样重要。对美国五角大楼来说,人工智能已经成为其最优先的投资领域。

戈维尼研究报告提出,美国国防部正在将强化人工智能算法列入重点发展领域,将其视为与传统的弹药库储备同等重要的防务要素。持续在三个领域加大投入:人工智能、大数据和云计算。

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根据数据分析报告,美国防部投入上述三个领域的军费预算已经从5年前的56亿美元增加到去年的74亿美元。随着军事训练、规划和实战要求的变化,投入将继续增大。

在该报告的引言部分,提出“算法战”概念的美国国防部前副部长、同时也是Govini公司董事会顾问的沃克(Robert Work)写道:“人工智能领域的快速发展,以及它所赋能的自动化系统和操作的性能提升,正在指向新的、更引领时代的涉及到人机协作和战术合作的战事应用。这些应用将会成为正在崛起的一波军事技术变革的主要驱动力。”

“美国要么引领这波正在来临的变革,要么沦为牺牲品。”沃克称。

沃克认为,技术优势一直在改变着战争的形态,正如几十年前甚至上百年前枪支、电报和铁路出现的时候。

如今,人工智能在军事中的应用不断被强调,其三大核心要素:算法、数据和计算能力,也成为各国军事能力建设的关键。沃克本人就是这波变革的实践者之一。

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沃克于今年7月卸任,卸任后便督建了“算法战跨职能小组”(AWCFT),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。该机构的主要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,主要作用就是推进美军人工智能的军事化应用,至今已开发出首批4套智能算法。

据了解,AWCFT在美军智能化建设过程中扮演“探路者”角色。沃克曾披露,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。另外,目前负责人工智能研发的5家美国联邦机构中有3家具备军方背景。未来,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。

沃克和五角大楼的担忧是,虽然在人工智能领域不断取得突破,但美国走得不够快,因为竞争者并不是原地不动,这对美国来说就是“坏消息”。华盛顿智库新美国安全中心的报告就以中国为例,称美国在2016年10月启动了“国家人工智能研究和发展战略规划”,而中国也在7月发布了“新一代人工智能发展规划”。该报告称:“中国计划在‘2030年成为世界主要人工智能创新中心’,可能超过美国。”

接替沃克担任国防部副部长的前波音公司高管帕特里克•沙纳罕(Patrick Shanahan)在9月的一份备忘录中也写道,目前正在军中“建立试验、适应和风险承受型的文化,确保运用新型技术以满足作战人员的需求”。另外,他还签署了一份指示,加速五角大楼云计算能力的发展,称其“对保持美国的军事技术优势至关重要”。

基于这样的初衷,五角大楼比以往更乐于和硅谷接触,得到硅谷最前沿的技术支持。甚至有种说法是,国防部长去硅谷的次数远远超过去伊拉克和阿富汗。但是硅谷并不领情,尤其对五角大楼的官僚主义作风敬而远之。

在斯诺登的爆料之后,想要说服硅谷与其合作,五角大楼面临的难度不小,首当其冲就是消除技术公司对军方插手业务或获取后台数据的担忧。为此,美国前国防部长卡特还在硅谷设立了国防部科技创新实验单元(DIUx),旨在修复军方和硅谷之间的裂痕,促进二者合作。

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上述报告称,有迹象显示美国正在将人机协作的技术运用到武器装备和相关的智能装置上。另外,五角大楼正在试验把无人机用做战斗机和海军舰船的僚机,深入勘察目标区域情况。海军陆战队则一直在测试一款自动驾驶的货运直升机,由地面人员通过平板电脑即可控制,飞往条件最艰险的环境去提供补给。

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