中国指挥与控制学会会刊 
未来海战随着机器学习、物联网、云计算、大数据和无人系统等高新智能技术的广泛深入应用,必将走向海战新形态,即智能化海战[1-2]。智能化海战是指在海上军事活动的观察、判断、决策、行动的全过程中广泛运用智能技术[3],以智赋能,以智释能,全面优化和提升战斗力,最终达成克敌制胜的目标。智能化海战最本质的特点就是无人系统的运用,它能够根据复杂多变的海战场态势自主或半自主采取作战行动,完成作战任务,延伸人类在深远海等超越极限环境下的作战能力[4]。美国等军事强国正在加紧智能化研究和布局,在未来海战中,谁能抓住智能化机遇,谁就能掌控战场的主动权和胜利的筹码,因此,有必要对智能化海战进行深入研究,提出智能化海战装备建设的发展建议,推动实现海上作战跨越式发展。
1 智能化海战
1.1 海战的发展历程
海战通常是指以海军兵力为主在海洋进行的战役或战斗,其目的是摧毁敌海上力量,夺取制海权。海战的发展主要经历三个阶段,分别是机械化海战、信息化海战和智能化海战,如图1 所示。
1)机械化海战
海战自人力投石、发射弓弩和舰船冲撞等古典作战方式之后,受工业革命的影响进入机械化海战,该阶段以舰船、轰炸机等平台为载体,主导力量是能量,通过能量实现作战平台的机动,同时借助火炮、鱼雷、炸弹等武器提升战斗力,追求以物载能,以物释能。
2)信息化海战
信息技术在海战领域的运用,促进了海战信息网络和信息系统的构建,推动海战信息化发展,该阶段的主导力量是信息力,信息并没有取代能量,而是以网络为中心通过精准定位、通网建链、资源服务,使能量的作战效能成倍提升,追求以网聚能、以网释能。
3)智能化海战
智能技术的飞速发展进一步放大和替代人类感知甚至决策能力,并逐渐渗透和拓展到海战各个环节、各个要素,催生智能化海战,该阶段的主导力量是智能力,以决策为中心,利用人工智能技术实现快速决策,灵活组织,精准杀伤,追求以智赋能,以智释能。
智能化海战是继机械化、信息化之后新的一轮军事变革[4],从增强人类体能和感知能力到增强人类智能,是未来海战的必然发展趋势,只有把握智能化海战的作战样式和本质特点,才能更好地利用和发展智能化,获得掌控未来海战场的决策优势。
1.2 智能化海战的作战样式
智能化海战最本质的变化是从有人平台之间的较量转变为在有人系统的绝对控制下,最大限度地发挥无人系统的释能,从而提升有人/无人协同作战体系效能,形成了无人集群作战、有人/无人协同作战和全域智能联合作战等典型海上作战样式。
1)无人集群作战
智能无人集群是未来海上无人作战的主体,由水面航行器、水下潜航器和无人机集群组成,遂行海上各类传统/非传统军事任务,根据作战任务自动编组,通过智能共享交互自主对敌展开行动,拓展深远海作战能力。
2)有人/无人协同作战
有人/无人协同作战是未来海战的主旋律,利用分布式节点的优势,对控制海域内运动目标进行抵近侦察探测,快速准确识别,持续接力跟踪和按需攻击破坏,形成新的不对称威慑手段。
3)全域智能联合作战
全域智能联合作战是未来海战场作战的主要样式,作战功能互补的海军诸兵种联合作战,从作战力量内部实现了高度融合,实现跨域协同、灵活重组、精准施控、火力聚能,网络末端成为战场主角。
1.3 智能化海战的制胜机理
智能化海战全新的作战样式可以归纳出智能化海战具有以下特点:
1)全域多维快速转换。未来海战从传统作战域空间拓展到深海、赛博、认知等新兴领域,需要在不同作战域之间快速灵活切换;
2)战场态势快速决策。科技飞速发展大幅提升了指挥运转速度,需要对作战对手、环境和任务变化的快速认知、快速决策和快速行动;
3)精准智能指挥控制。多域分布式对抗、复杂战场态势,需要对作战环境、作战资源以及作战流程等进行快速组织、敏捷指挥、精确控制;
4)增强智能要素协同。无人系统、智能装备的广泛运用,需要加强无人系统间、有人/无人系统间的智能要素交互、认知交互和意图交互;
5)作战资源调配管控。未来海战更强调力量聚合、精准释能,需要对跨平台通信、感知、对抗、打击等作战资源进行快速按需调配和管控。
综合上述特点,智能化海战制胜关键不同于信息化海战通过切断敌信息网络导致断链,而是要破敌体系、瘫敌失能,利用智能化技术将作战力量、作战单元、作战要素等资源进行深度融合,通过认知赋能、力量聚合,使其向敌作战体系关键目标瞬间释能,导致敌作战体系混乱、瘫痪,从而达到克敌制胜的目标。
2 智能化海战发展现状
2.1 美军智能化作战研究现状
美国作为世界海军强国,在海战领域一直处于全球绝对领先地位。近年来,美国更是预见到人工智能技术在军事领域的广阔应用前景,断言未来的军备竞赛的关键是智能化的比拼,并为保持其未来军事优势进行长期规划布局,力求在智能化上与潜在对手拉开代差。
1)作战概念创新
2)加强统筹规划
美军不断加强军事智能化统筹规划,稳步发展武器装备的自主化、无人化和智能化。美国防高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency, DAPRA)资助了联合作战计划和执行系统(Joint Operation Planning and Execution System, JOPES)、“深度文本搜索过滤”、“分布式战场管理”、“人机协作(半人马)”计划、Maven计划等[11]项目,体现了其人工智能技术在军事领域的强大实力和前瞻布局。美海军也先后发布了《水下作战纲要》、《水下战科学与技术目标》等报告,确定了“水下机动战”、“打击防御一体化水下作战”等十个重点技术领域,同时,加大了新型水下作战能力的方案论证和装备技术研发验证。
3)有人无人协同
4)打造产业生态
美军鼓励与学术机构、科技界及私营企业的合作,设立专门的创新机构打造生态,促进人工智能技术在军事领域的聚集协作和迭代发展[14]。联合人工智能中心(Joint Artificial Intelligence Center, JAIC)负责统筹全军人工智能力量,国防创新小组(Defense Innovation Unit,DIU)联合大学和企业应对从战术层面到整个国防层面的军事挑战,美空军AFWERX创新中心推动创新性、颠覆性技术的集成与实施,美特种作战司令部SOFWERX创新中心合作解决机器人和自主领域等具有挑战性的问题,这些机构互相补充、有效合作,分别推进长期、中期和短期的人工智能技术发展及其在军事中的应用。
2.2 我军智能化作战研究现状
我国人工智能技术发展迅猛,正逐步缩小与美国的差距。国内,企业、高校、科研机构都已开展相关理论、算法层面研究,同时,开展了关于专家系统、运筹优化以及贝叶斯估计等传统智能技术的军事应用研究,建立了从武器平台性能到战术火力计算等一系列辅助决策模型,在数据融合、态势评估等方面取得了一定研究成果。
随着AlphaGo大获成功后,国内掀起了军事智能技术新一轮研究高潮,开展了作战方案辅助拟制、军事智能决策支持等诸多先期探索研究[15]。由于海战场环境复杂多变,涉及兵种数量众多,对抗博弈条件不确定等,使得海战研究理论综述性的成果较多,实用性的成果较少,装备智能化水平还有待提高。
3 智能化海战装备建设的问题与挑战
1)装备局部智能难以形成体系化支撑能力
传统体系中信息处理的部分节点具有智能化能力,例如海量情报数据分析、目标轨迹预测、敌方意图判断等实现了局部的智能化,已取得了一定的效果,但是它并不成体系,难以满足未来智能海战对任务、平台、装备等多层次体系化支撑能力的需求,需要构建新型海战网信体系,通过智能作战运用支撑海战场智能态势感知、指挥决策、行动控制、支援保障,形成未来智能海战的前端智能、编队智能、区域智能、体系智能的立体化智能支撑能力。
2)装备刚性结构难以支撑智能化要素融合
传统架构中武器、平台、系统等具有功能固化、单一的刚性结构,由这些刚性结构资源组合而成的杀伤链,当其中部分节点遭到破坏时就导致整体断链,难以支撑未来智能海战多样化作战任务对作战资源快速按需定制的需求,需要将武器、平台、系统等作战资源分解为可被人工智能驱动的要素,实现作战要素的智慧互联、能力融合,构建动态多变、灵活组织的高弹性杀伤网,形成精准控制、整体反应、主动实施的作战新模式,有效完成多样化作战任务。
3)装备数据交换难以满足智能化知识共享
传统架构中信息共享主要集中在数据交换、态势共享层面,难以满足未来智能海战对知识学习、共享复用以及智能要素交互的需求。例如无人机U1与无人航行器U2的信息交互,在传统架构中,U1向U2直接共享数据,告诉U2发现前方目标是什么;而在智能海战中更强调的是U1向U2共享知识,U2可以根据共享得到的知识,自己来识别前方目标是什么,实现智能体之间智能的协同演进。
此外,人工智能技术自身在赋能军事应用的同时,还可能带来可靠性、脆弱性、安全性和伦理问题[17]等风险。
4 智能化海战装备建设的建议
当前世界各军事强国都在争分夺秒地发展人工智能技术,积极寻求利用智能技术获取海战不对称优势,也为我海军智能化装备建设实现弯道超车提供了契机,因此,亟须提前进行智能化海战谋划布局,如图4 所示。
1)推进智能布局
开展海战装备智能化发展规划研究,从顶层规划好海战装备发展方向。当前海战领域智能装备技术仅处于初步探索阶段,散小杂乱的研究较多,成体系成规模的研究较少,缺乏顶层规划,分散建设的各种攻防作战力量难以有效衔接和协同运用,存在着能力缺失和发展不平衡现象,且各平台间信息共享程度低,信息“孤岛”较多,难以形成体系化攻防打击作战合力。因此,亟须开展顶层规划研究,分阶段理清发展方向重点与思路,制定发展路线图,将宏观需求物化为底层的智能装备与技术发展需求。应支持设立专门的联合创新推进机构,结合规划抓重点、抓落实。
2)重塑网信体系
推进海战场网络信息体系智能化重塑,提升适应动态快速演化作战环境的智能化作战能力。在多域战、分布式杀伤和马赛克战等新型作战样式下,战场态势复杂多变,作战环境快速演化,各种作战要素紧密关联,武器装备、作战平台和信息系统均需快速地做出反应,因此,亟须构建富有弹性的智能化网络信息体系,研究制定相应的智能化框架、标准、接口、服务、算法、指令等提供支撑,软件算法和软件行为控制指令驱动着网络、系统和装备的运行,并结合作战对手和作战环境的实际情况实施和落地。
3)夯实技术基础
加强智能海战技术和基础设施研究,系统发展海战装备智能化关键技术。开展前沿性、探索性和颠覆性的智能海战网信体系基础共性技术研究,重点突破智能体系架构、智能计算环境、智能算法测试床、智能作战效能评估分析等技术群,探索未来智能海战形态、作战样式、作战概念、制胜机理、关键能力及生成模式,打造以智赋能的智能海战操作系统平台等基础设施,构建智能海战大脑,实现海战体系智能协同演进,促进作战决策更科学全面,作战控制更精准高效,满足多样化作战任务下实时构建智能敏捷作战编组的需求。
4)强化自主智能
加快无人系统等智能力量倍增器的蓬勃发展,提高未来智能化海战作战能力。海战攻防技术创新能力不足,新概念潜艇、系列化UUV、水下预置武器集群、智能水中兵器、固定/机动部署式预警探测系统等融合运用能力低,无法充分发挥有人无人协同作战的效能。重点突破作战时空行为认知判断与意图识别技术、不确定信息条件下的自主推理决策技术、多模智能人机协同交互技术、人机分工与协同决策技术、智能技术测试验证与综合评价技术等关键技术体系,充分发挥无人系统深远海作战的优势,通过智能化有人/无人编组协同,实现面向任务的作战编组灵活构建和人机深度融合并行决策。
5)发挥群智攻关
打造集产学研用于一体的作战生态链,形成自主可控的智能化海战支撑能力体系。着眼提高智能海战网信体系的自主创新能力,充分发挥军民融合优势,利用民用技术和民用市场,打造作战的产业生态链。组建“军方+军工部门+高校科研院所+专业领域企业”的联盟,区分军民各自的研究重点,军方负责作战概念、需求牵引,组织推进重大专项研究;军工部门依靠强大的技术力量,担任总体技术研发环节;高校科研院所提供理论方法创新、技术架构创新,保持技术前沿;专业领域企业提供各自专业领域的特色技术、产品。发挥群智攻关,力争打造新思想、新技术、新概念、新能力的生态链,孕育智能海战前沿创新成果。
5 结束语
智能化海战是未来海上作战发展的必然趋势,对海军装备建设既是挑战也是机遇,要把握时机超前谋划。本文从分析智能化海战的作战样式、特点和制胜机理着手,在推进智能布局,重塑网信体系,夯实技术基础,强化自主智能和发挥群智攻关等方面提出了适应于未来跨域协同、敏捷指挥和精准控制需求的智能化海战装备建设的发展建议,将智能技术与智能化海战场景融合落地,充分发挥人工智能的渗透赋能作用,推动现有信息化作战体系逐步升级改造并向智能化方向演化,促进海战装备智能化发展,以智能方式激发机械化、信息化装备最大作战效能,实现战斗力整体质的飞跃, 为有效塑造态势、打赢未来智能化海战提供理论指导和技术支撑,推动实现海上作战跨越式发展。