美國海軍加快智能化進程

季自力　張申　王文華

當前，以人工智能為主要標志的新時代已經拉開帷幕，智能化作戰將逐漸成為未來海上作戰的主要樣式，依托人工智能技術和智能化武器裝備，依據海上戰場環境的變化，自主或半自主采取作戰行動，達成作戰企圖，完成作戰任務。美國海軍適應智能化戰爭的發展趨勢，加快人工智能的軍事應用，加速推進武器裝備的自主化、無人化和智能化。

美國海軍智能化發展規劃

美國國防部已將人工智能置于維持其主導全球軍事大國地位的戰略核心，以應對未來可能的“反介入/區域拒止”威脅，并將自主技術、人工智能及先進導彈視為支撐美國反制未來數十年威脅的關鍵。美軍提出了以人工智能為關鍵支撐技術的“第三次抵消戰略”，提出了“分布式作戰”“蜂群”等一系列新型作戰概念，推動“智能化導彈”“無人自主空中加油”等相關人工智能軍事應用項目的部署，加快人工智能技術向武器裝備系統和無人作戰體系的轉化進程，提升戰場態勢感知、軍事情報分析、遠程精確打擊、反導反衛等能力，體現了美軍利用智能科技抵消對手作戰能力、形成絕對軍事優勢的發展思路。

2007年7月美國海軍發布了《海軍無人水面艇主計劃》，從滿足美國海軍戰略計劃、艦隊發展以及國防部到2020年部隊轉型的需求等方面，詳細介紹了美國海軍未來無人水面艇的發展計劃，為無人水面艇賦予了反水雷戰、反潛作戰、海上安全、水面作戰、支持特種部隊作戰、電子戰、支持海上攔截作戰等7項任務，同時界定了無人水面艇的船型、尺寸和標準等要素。美國海軍發布了《海軍部無人系統戰略路線圖》，為海軍將無人系統納入全域作戰力量提供指南。

美軍2015年頒發的海軍新戰略—《21世紀海上部隊戰略提出》提出了“全域進入”理念，徹底顛覆了按照指揮、控制、偵察、情報、監視、火力等作戰要素進行制海的方式，目標是武器裝備的多功能化、自主式作戰以及網絡化無縫隙連接，極大地壓縮了戰役和戰術時空。同時，美國海軍徹底改進了殺傷鏈的方式，加快了殺傷鏈的頻率，指揮控制不再位于殺傷鏈的更前端，而是貫穿于作戰行動的全過程。

美國國防部成立聯合人工智能中心，明確人工智能是保持軍事優勢的關鍵，確定借助人工智能加快提升美軍戰力的途徑和方法，目標是加速人工智能的新能力交付，以支持國防部的軍事任務和業務功能，確保美國在人工智能領域的技術優勢。2019年2月12日，美國國防部網站公布了《2018 年國防部人工智能戰略摘要》，提出了美國國防部應用人工智能的目標，指出實現戰略的方式。依賴信息化和數字化建設所構建的框架，美國海軍已開始步入軍事體系人工智能化建設的穩定發展之路。

美軍提出了以人工智能為關鍵支撐技術的“分布式作戰”等新型作戰概念

美國海軍提出的未來30年艦船建造計劃，將貫徹“分布式海上作戰”的新概念。美國海軍部長指出，美國海軍將不斷深化完善概念，并設計和應用新的作戰架構，以支持“分布式海上作戰”概念實施，發展大型無人艦和中型無人艇是其中的關鍵。2017財年，美國國防部投入81億美元研究水下無人作戰，將在未來5年在該領域投入400億美元。美國海軍發布的新版《兵力結構評估》報告呼吁進一步加大無人艦艇采購力度，以幫助開發新戰術。出于降低成本考慮，無人艦將以民規設計，安裝任務載荷。美國國防高級研究計劃局已經在無人艦的自主航行、持續部署、指揮控制、任務載荷等方面，開展了多年研發和實尺度驗證試驗。

2020財年，美國海軍將在人工智能和機器學習領域投資9億美元，較2019財年增長1.13億美元，較2018財年增長2.3億美元，其中預算的新增項目中絕大部分都與人工智能和機器學習相關。例如，將機器學習技術應用于艦船自防御系統，利用改進的傳感器系統建模能力提供一體化的光學和射頻能力，開發可負擔的認知、協同電子戰效應器系統試驗技術等。

美軍海軍的智能指揮控制系統

美國國防高級研究計劃局早在2007年就啟動了“深綠”計劃，旨在將仿真技術嵌入指揮控制系統，提高指揮員臨機決策的速度和質量，目標是將美軍戰術級作戰任務規劃周期縮短75%。其核心技術是在指揮作戰過程中，基于實時戰場態勢數據，通過計算機模擬仿真推演出敵我采用不同作戰方案可能產生的結果，預測敵方可能采取的作戰行動和戰場形勢的可能走向，引導指揮官做出正確決策，縮短制定和調整作戰計劃的時間。2009年以來，美國國防高級研究計劃局先后啟動了“洞察”、可視化數據分析、深度學習、文本深度發覺與過濾、高級機器學習概率編程等大量基礎技術研究項目，探索發展從文本、圖像、聲音、視頻和傳感器等不同類型、多源戰場數據的自主獲取、處理信息、提取關鍵特征和挖掘關聯關系的相關技術。這一系列研究項目的實施，為推動美國海軍指揮控制智能化提供了有力支撐。

美國海軍將人工智能、導航定位、傳感器、生物特征識別、物聯網、大數據等新一代信息技術應用于武器裝備中，通過全域覆蓋、隨遇接入、穩定高效、安全可靠的信息交互平臺，把感知系統、武器裝備、作戰人員聯接成一個巨大的網絡，實現時空一致、連續精確的態勢感知、信息共享和智能決策，能夠自主機動規避、自動識別定位、自動鎖定目標，推進海軍作戰平臺向最大限度的“自主適應、自主行動”方向發展，以更快的指揮速度、更高的打擊精度實施連續指揮和協同作戰。預計到2035年前，美國海軍將初步建成智能化作戰指揮體系;至2050年前，美國海軍的智能化作戰指揮體系將發展到高級階段，武器裝備系統與信息系統、指揮控制系統全面實現智能化。

美國海軍正逐步打造智能化作戰指揮體系

美國海軍正在加速研發戰場推理軟件，運用深度學習技術訓練出具有邏輯分析能力的機器，發揮機器的速度和理性優勢，以便為海上作戰提供態勢評估、建議甚至實施決策。此外，美國海軍還加快深度學習技術向應用的轉變，自2017財年開始增加深度學習科研項目，包括研發可用于低功耗平臺的嵌入式深度學習算法與稀疏數據分析的深度學習技術，以及通過深度學習方法和人工神經網絡實現目標分類等。通過實施自學電子攻擊技術、認知無線電臺技術、基于認知的協作決策感知認知模型、基于腦電波識別和認知算法的戰場威脅探測技術等項目，大力推進認知計算技術在指揮控制領域的應用。

在作戰指揮方面，美國海軍已實現了艦內各系統、各戰位，單艦與友艦、友機，單艦與艦隊、岸基指揮所乃至最高聯合指揮機構之間的自動化指揮和通信。在自動控制方面，美國海軍艦艇的作戰系統已經實現從情報收集、分析、判斷到控制的自動化。美國海軍尋求利用人工智能算法來處理海洋數據，以幫助指揮官了解敵軍的位置、敵軍的活動和敵軍的視角。美國海軍早在2016年就開發出能實現F-35B戰斗機與宙斯盾驅逐艦共享戰場情報的聯網項目，把連接海上、陸地、空中、太空和網絡空間中所有作戰要素的能力作為維持作戰優勢的必要條件。

美國海軍的智能化武器系統

美國海軍在新型艦艇的艦載裝備設計中，將把電子化和智能化排在首要位置，艦載激光武器、先進艦炮、新型遠程反艦導彈、高超聲速武器等都在大力發展之中，武器系統的智能化、自動化水平大大提升。

美國海軍將升級過的傳感器、高速網絡和增程、超視距可攔截彈道導彈整合使用形成革新的能力，形成智能防空火控系統，提供完全聯網、分布的遠程防御性火力。美國海軍艦艇的作戰系統已經實現從情報收集、分析、判斷到控制的自動化。遠程反艦導彈作為美國海軍推行“分布式殺傷”概念的核心裝備，覆蓋水面艦艇的常見交戰距離，在自主感知威脅、自主在線航跡規劃、多彈協同、目標價值等級劃分、目標識別等方面的智能化水平極高。

美國海軍艦隊可通過偵察衛星、艦載偵察機和預警機，進行遠程偵察和預警。艦載E-2C預警機探測距離達1300千米，可以同時跟蹤600多個目標，能夠為美國海軍艦隊提供30分鐘的預警時間。導彈巡洋艦的宙斯盾防空武器系統探測距離達400千米，可以同時跟蹤100多個目標，而且具有反應時間短、防空火力強、抗干擾效能好和能全空域作戰的特點。美國海軍艦艇機舵的主輔機和電站已經實現多級控制和自動監控，大大減少了值守艦員數量，提高了作戰效能。

美國海軍在新一代航母推廣使用電磁彈射技術，并陸續將微電子技術、液壓技術和人工智能等新技術用于發展艦載機保障裝備。未來，美國海軍計劃發展更為先進的阻攔裝置和基于人工智能的艦載機著艦技術，以提高艦載機保障裝備的效率。美國海軍運用智能嵌入式診斷手段，實現對航母艦載機的自動故障檢查。該診斷手段將包括神經網絡、模糊理論、信息融合等在內的智能理論，應用到常規診斷的設計、檢測、診斷和決策等方面，從而彌補常規診斷設備的不足，提高設備綜合效能。

美國海軍已經開發出F-35B戰斗機與宙斯盾驅逐艦共享戰場情報的聯網項目

美國海軍的無人作戰系統

美國海軍加快發展無人作戰系統，已經對集群式無人水面艦艇的相關技術進行了多次演示驗證和演練，以加快形成新型水下無人集群作戰能力。美國海軍以護衛高價值水面艦艇為典型應用場景，利用13艘攜帶防空機槍的無人水面巡邏艇（其中5艘為自動控制，8艘為遠程遙控），進行了協同作戰測試。采用無人艦船后，美國海軍的兵力結構將從大型主力艦船為主的力量集中型，向分布式節點兵力轉變，驅逐艦主要擔負指揮控制任務，大型無人艦擔負火力打擊任務，中型無人艇擔負偵察監視任務。

美國海軍提出了無人艦應具備和提高的5類關鍵能力.一是持續部署力：增加可靠性、安全性;提高持續部署能力和續航力。二是自主航行和精確導航：增加自主航行和決策的能力水平;增加精確性和可靠性。三是指揮、控制和通信：安全、自主和可靠的部署和回收;標準化的指揮、控制、通信。四是任務載荷和傳感器：增加傳感器和任務載荷的容量;提升可用性。五是平臺的綜合集成：增加平臺部署和回收能力;增加與主控作戰平臺的協同。

2016年6月，美國海軍的無人水面艇海獵手完成了初始測試，航速、操縱性、穩性、耐波性、燃油消耗、機器系統可靠性等都滿足在開闊大洋航行的要求。從2017年開始，由海軍研究辦公室組織進行任務系統改裝，以評估其掃雷、電子戰、反潛能力。2019年9月，美國海軍水面試驗中隊開始了測試工作，主要對作戰適應性，與現有艦隊裝備的協同性等進行檢驗。美國海軍已經將無人艇列入裝備采辦計劃，2020年海軍首先安排6.28億美元作為研發資;計劃從2020年至2024年投入約40億美元，購買10艘大型無人水面艦艇和9艘大型無人潛艇。

2018年，在海軍4000架現役飛機里，包括了41架無人機;2019年還將采購99架無人機。美國海軍研究辦公室發起“低成本無人機集群技術”項目，采用雷神公司的?郊狼電動螺旋槳無人機作為演示樣機，可以每秒1架的速度發射上百架。這些小型無人機利用近距離射頻網絡共享態勢信息，協同執行進攻或防御性任務，以數量優勢壓制敵人。美國海軍正在發展一系列功能多樣化、小型、廉價、具有攻防能力的飛航導彈、小型無人機，以滿足精確打擊、防區內偵察、防區內電子戰，甚至防空反導等多樣的需求。