董希旺：爭當集群智能的“開路先鋒”

董希旺 國家自然科學基金優秀青年基金獲得者，北京航空航天大學教授、博士生導師。

自然界的生物群體智能現象是否對無人集群智能具有啟迪作用？在復雜環境下，又該如何提升集群系統的抗干擾能力和安全可靠性呢？科幻大片中的震撼場景能否成為現實？一起聆聽董希旺為大家詳細講解生物群體與無人機集群之間的關聯，講解集群智能這個持續升溫的高技術領域究竟是如何成為各國競相爭奪的戰略高地，探討集群智能領域的發展與未來。

集群智能起源于動物間的群體智能

入秋后，我們經常能看到大雁南飛。并且在旅途中，大雁的行動非常有規律，通常是有經驗的老雁在前面帶隊，其余大雁在后邊整齊排列成“一字”或“人字”隊形飛行。你有想過為什么大雁總是成群結隊浩浩蕩蕩地進行長途遷徙嗎？大雁飛行時為什么會排列成“一字”或“人字”隊形呢？這是否是生物群體智能的表現？對于集群智能又有何啟迪作用呢？

這是因為大雁飛行的路程很長，它們除了靠扇動翅膀飛行之外，也需要利用上升氣流在天空中滑翔，使翅膀得到間斷的休息時間，以節省自己的體力。當雁群飛行時，前邊大雁的翅膀在空中劃過，翅膀尖端會產生一股微弱的上升氣流，可以減少飛行阻力，后邊的大雁為了利用這股氣流，就緊跟在前邊大雁的翅膀尖端后面飛行，一個接一個地排列成整齊的“一字”或“人字”隊形，這是動物間群體智能的表現。相較于單只飛行，結隊飛行不僅能節省力氣進行長途飛行，更有利于防御敵害。

其實自然界除了大雁編隊南飛，蟻群協同覓食、狼群協同捕獵等都屬于動物界的群體智能，即生物集群中的個體通過局部感知和簡單行為交互，使整個集群在宏觀上涌現出復雜、強大的智能行為。那自然界中這種生物個體聚集形成有機群體的現象，與集群智能有何聯系呢？

其實集群智能正是起源于動物的這種群體智能，這些生物集群智能擁有個體無法比擬的優勢。而當下，如何讓軍事領域中的集群系統具備集群智能是人們關注的熱點問題，如微納衛星群、無人機蜂群、多導彈集群等。

爭當集群智能的“開路先鋒”

2017年國務院印發的《新一代人工智能發展規劃》中列出的8項基礎理論中有多項與集群智能直接相關，可以看出集群智能是人工智能發展的必然趨勢，也是新一代人工智能的核心研究領域之一。

什么是無人機集群？其實，無人機集群不是多無人機間的簡單編隊，而是通過必要的控制策略使之產生集群協同效應，從而具備執行復雜多變、危險任務的能力。

為什么要讓集群系統具備集群智能呢？集群智能不是個體能力的簡單疊加，而是具有“1+1>2”的非線性涌現的特性，這使得集群系統具有遠超個體的強大能力，例如可以實現復雜環境下的抗干擾偵察、高效突防、精準打擊等任務。當然如何讓集群系統具有智能是一個非常有挑戰性的難題，依賴動態自組網、智能感知認知、自主決策規劃、精準制導控制等關鍵技術的突破。董希旺指出，集群系統有自主性、協同性、擴展性、涌現性等4個典型特征，不能簡單地以數量來判定一個系統是否屬于集群系統，要看其是否具有這4個典型特征。

“各軍事大國和強國都在爭相發展集群智能相關技術，搶占集群智能的戰略高地，如果我們現在不好好開展無人集群相關技術的研究，將我國無人集群裝備早日實現和落地，一旦將來發生戰爭，我們將會處于碾壓式的被打擊劣勢，為了我國的國防事業，為了保家衛國，我們一定要有使命感、責任感與緊迫感。如果我們能夠盡早實現集群技術的突破并形成裝備和戰斗能力，那必將在國防現代化、智能化的歷程上留下濃墨重彩的一筆。”董希旺說。

“服務國防，科技報國”是很多人小時候的夢想，但能將當年夢想的種子灌溉成長的人并不多。董希旺的奮斗故事沒有太多曲折，只有一步步腳踏實地的努力與付出，不忘初心，方得始終。