人工智能對導彈武器裝備發展及未來戰爭影響

文 謙，張為華，武澤平，楊希祥，王鵬宇

(國防科技大學空天科學學院，長沙 410073)

0 引言

人工智能技術已經成為21世紀發展熱點，人工智能武器的出現將改變戰爭形態。許多尖端科技的應用，最早是從軍事領域開始的。當新興科技大幅度提升軍事作戰能力時，便會促成新軍事變革的發生。甚至有人預言，人工智能將引領繼火藥和核武器之后軍事技術領域的第三次革命[1]。近年來，軍事人工智能化也在航空、航天、兵器、船舶方向有了新的運用，國防科技領域迎來了前所未有的變革和巨大挑戰。

人工智能是新一輪科技革命和產業變革的重要驅動力量。歐洲宇航防務集團曾提出，如果出現一種武器可以在前期偵察探測，中期跟蹤尋的，最后攔截并成功摧毀目標，整個過程中的制導和作戰完全實現自主化，那便可以在與指揮端失聯的情況下繼續自主完成攻擊，大大提高作戰能力。

首先結合國外現役人工智能武器，從多角度介紹了人工智能的概念，簡單梳理了人工智能的發展歷程。然后對人工智能技術在導彈上的應用進行了分析，提出智能化導彈構想。接著進一步分析了人工智能武器的雙面性，智能化戰爭的形態。最后提出結論。

1 人工智能技術概述

1.1 人工智能的概念

人工智能是研究和開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門技術科學。是計算機學科的一個分支，以多種學科為基礎，其中包含了哲學、數學、經濟學、神經科學、心理學、計算機工程、控制論、語言學等[2]。

人工智能分為3種形態，弱人工智能，強人工智能和超人工智能[3]。弱人工智能為了完成某項任務而存在，只能用于處理較為單一的問題，“AlphaGo”就是此類的典型代表。強人工智能屬于人類級別的人工智能，能夠獨立推理和解決問題。超人工智能是超過人類的智能，其智力水平在包括科學創新、通識和社交幾乎所有領域內均領先于最聰明的人類大腦。

目前世界范圍內的人工智能水平都還處于弱人工智能階段。美軍計劃在2025年前初步搭建起智能化軍隊框架，總體達到弱人工智能水平；2035年前基本建成智能化作戰體系，總體實現強人工智能的目標；2050年前不斷完善智能化作戰體系，總體水平進入強人工智能階段[4]。

從智能化水平看，人工智能大體可分為運算智能、感知智能和認知智能3個層次[5]。運算智能涉及快速計算和記憶存儲能力；感知智能涉及機器的視覺、聽覺、觸覺等感知能力；而認知智能指的是機器應當具備獨立思考和解決問題的能力。

美國的MQ-1“捕食者”偵察機的智能化水平就是處于運算智能層次，需要由人類遠程操作和控制。而以色列的“哈比”自殺式無人機已經處于感知智能層次，可以實現自主搜尋目標并攻擊，目標丟失后還能繼續搜尋目標并重新設定攻擊目標。致命性自主武器系統處于認知智能層次，該系統可以不需要人類干預，從偵察、制定方案、跟蹤、攔截到打擊目標實現全自主化[6]，但從戰爭倫理、國際人道法、全球安全等方面來看，國際上對于該系統是否能被研發并應用于戰爭領域仍具有巨大爭議。

1.2 人工智能的發展歷程

20世紀40年代初至50年代中期是人工智能的孕育期，Warren McCulloch和Walter Pitts提出了人工神經元模型，Donald Hebb制定了用于修改神經元之間連接強度的更新規則。Marvin Minsky和Dean Edmonds建造了第一臺神經網絡計算機。Alan Turing提出了圖靈測試、機器學習、遺傳算法和強化學習[3]。

20世紀60年代，用于下棋、定理證明和簡單的人工智能專家系統研究的人工智能技術快速發展。20世紀70年代，人工智能技術在人工智能專家系統方面的研究逐漸深入并進入了應用開發階段。20世紀80年代，人工智能成為產業，化學、法律、軍事等多個領域的專家系統被成功研發并且投入使用。20世紀90年代，國際象棋世界冠軍Garry Kasparov以1勝2負3平的戰績輸給IBM公司開發的超級電腦 “深藍”，機器的勝利標志著人工智能的新時代[7]。

21世紀初，人工智能的發展正式迎來第三波浪潮，以神經網絡和深度學習為中心的算法取得突破，大數據技術也飛速發展。2016年由谷歌公司研發的以“深度學習”為技術基礎的圍棋機器人“AlphaGo”戰勝以柯潔為代表的多位世界頂級圍棋高手，登頂世界圍棋巔峰。面向新一代人工智能發展，我國也應做足充分準備，部署構筑人工智能發展的先發優勢，加快建設創新型國家和世界科技強國。

1.3 人工智能技術的分支

人工智能技術有4大分支:模式識別、機器學習、數據挖掘和智能算法[8]。模式識別是指對表征事物或者現象的各種形式信息進行處理分析，以及對事物或現象進行描述分析分類解釋的過程。機器學習是研究計算機怎樣模擬或實現人類的學習行為來獲取新的知識或技能，同時重新組織已有的知識結構，不斷完善自身的性能，或者達到操作者的特定要求。數據挖掘是對于在知識庫中的知識進行發現，通過算法搜索挖掘出有用的信息。智能算法是用來解決某類問題的一些特定模式算法。

2 人工智能技術與導彈

人工智能武器裝備是指運用了人工智能技術后，具有更高自主性和目標識別能力，具有更加智能化形態的武器裝備[9]。能夠自主地完成從目標搜索到殺傷全過程，是人工智能武器的理想狀態。

導彈是一種具有巨大威脅力的武器，具有速度快、作用距離遠、殺傷力大等特點，無論用于攻擊或防御都十分具有威懾力[10]。導彈的問世改變了現代戰爭的作戰形式。在中東戰爭、馬島戰爭、兩伊戰爭、印巴戰爭、海灣戰爭等局部戰爭中[11]，反艦導彈和巡航導彈都取得了令人矚目的成績。人工智能導彈是人工智能武器裝備中的一種，智能化導彈技術能夠充分體現出人工智能技術深度地應用于武器裝備上。

2.1 智能導彈發展現狀

到目前為止，國內外均未出現過真正意義上完全智能化的導彈，所使用的大多數導彈不具有完全自主攻擊的能力，只是在某一方面體現出簡單的智能化特點。

目前國外新服役的兩款可被稱為智能導彈的是NSM反艦導彈和LRASM遠程反艦導彈。上一款被認為是最具智能化導彈，是美國的BGM-109巡航導彈。

BGM-109巡航導彈配備了智能化巡航導彈實時再瞄準系統，搭載了裝備數據鏈系統和先進任務分發系統。在飛行過程中，能實現重新選擇目標并且再瞄準，還能再編程進行攻擊。具有自動目標識別和自主規劃飛行路線的能力[12]。

由挪威康夫斯堡公司研發，具有“全球唯一第五代反艦導彈”之稱的NSM導彈，可以使用自動任務規劃來進行路線選擇，搭載了能夠在飛行中由地面操控人員強制控制的雙通道數據鏈。2018年6月，美軍宣布NSM隱身反艦導彈將列裝FFGX新型護衛艦和LCS瀕海戰斗艦。

洛克希德·馬丁公司研發的LRASM導彈，被美國海軍稱為“人工智能”導彈。其在自主感知威脅、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[13]，2018年已經裝備到美國空軍第28轟炸機聯隊。

對比以上3種導彈典型技術能力，得到表1。

表1 3種智能導彈典型技術能力對比[13]

如表1所示，以上3種導彈均能進行主動目標識別和運動狀態調整，但在自主威脅規避和目標價值判斷方面仍有發展空間。

2.2 智能導彈關鍵技術

1)智能彈體結構技術：在不同環境條件下，或者進攻不同目標時，需要控制導彈的外形變化來改變其動態氣動特性，如自動控制彈翼伸縮、彈體變形。

2)智能殺傷系統技術：對于不同類型的目標，能根據環境條件和與目標的遭遇條件，自動調整導彈引信的啟動點位置、工作方式和起爆方式，改變導彈戰斗部的殺傷方式，對目標形成最大的攻擊效果。

3)智能動力系統技術：在目標進行機動、突防和規避時，導彈的動力系統具有對應的適應能力，根據導彈爬升、巡航、突防、大機動等不同的作戰任務，能夠憑借瞬時推力矢量大幅度變化來及時應變，提高導彈綜合控制能力[15]。

4)智能制導控制系統技術：不僅要保證飛行穩定性，還要具有對多種戰場飛行環境的適應性和魯棒性，并能在惡劣環境下實現智能再規劃、智能規避、跟蹤目標等。

5)智能指揮控制、通信情報和偵察系統技術：包括智能化信息獲取技術的描述，可以實現導彈編隊作戰、協調作戰、目標智能分配等。

6)智能突防和抗干擾技術：對環境有智能感知的能力，可以在受到干擾和威脅時進行快速的分析、評估和決策，對敵方識別系統進行欺騙，使其無法獲得己方真實信息，并且識別敵方干擾，實施精確打擊。

7)導彈智能化基礎技術：包括模糊邏輯理論和應用技術、仿生技術、智能信息處理技術等。

出血和輸血情況 觀察組術中出血量為 （334．1±224．4） mL， 對照組為 （291．5 ± 125．5） mL， 組間無顯著差異 （P＞0．05）。觀察組術后出血量為（188．5 ± 21．2） mL， 高于對照組 [（135．4 ± 21．9）mL，P＜0．05]。觀察組和對照組手術時間分別為（200．1 ± 28．8） min 和 （199．8 ± 26．9） min， 組間無顯著差異 （P＞0．05）。兩組患者術中、術后均未達到輸血標準，未予輸血治療。

8)自維護系統技術：導彈在飛行階段或者作戰過程中發生故障或出現損傷時，具備對自身進行診斷、檢測、分析、定位的能力，制定維護方案，實現自修復，并且仍能繼續完成作戰任務。

2.3 智能化導彈發展構想

在未來戰場中所使用的導彈將會實現完全的智能化。從探測、跟蹤、尋的、攔截到成功摧毀目標，整個過程中的制導和作戰都將完全自主實現。

實時獲取戰場信息，并將有用信息從海量信息數據中分析提取出來，同時對當前態勢進行提前化的準確預測，在縝密分析和判斷后做出決策并且執行。

不再依賴衛星導航，在無衛星定位導航服務條件下，仍能通過其他信息輔助導航技術進行導航，完成作戰任務。量子導航技術若在近年內可以得到迅速發展，由于其依靠光波進行傳輸，同時具有保密性強、抗干擾能力強、隱秘性好的特點，將其運用于智能化導彈的導航系統中將是很好的選擇。

具有超強模式識別能力，可以實現高精度的威脅識別、障礙物識別、目標識別、敵我識別。

有一定的聯合作戰能力，從單體作戰轉向群體作戰，從協調作戰轉向協同作戰，從小規模戰術層面轉向大規模戰略層面。多彈與無人平臺之間協同作戰[16]，最終實現群體協同作戰完全具有自主能力。群體中的每一個組成部分既能單獨執行任務，又能組成編隊集體執行任務。類似于“蜂群”、“鳥群”、“魚群”的集群導彈將會是未來戰場的中堅力量。

3 人工智能武器與智能化戰爭

3.1 人工智能武器的雙面性

人工智能武器的誕生可能改變當今戰場的形態，從“有人化”漸漸趨近于“無人化”，這既帶來收益，同時也帶來了風險。

人工智能武器優點眾多。具有人的智能卻不會疲憊，是人工智能武器的一大優點，只要為其提供充足的動力，就能一直工作下去。還能在人類無法正常工作的環境中工作，不受人生理極限范圍的影響。例如高原、高溫、高寒、高輻射、高壓、深海等極端環境。人工智能武器也不會出現由于人為因素所導致的差錯，可以不受感情因素的影響準確完成任務。同時其效率較高，美軍在使用人工智能武器之后，原來需要12 h處理的作戰任務，現在只需要1 h就能完成[17]。最不可忽略的一點是，可以最大限度的保護我方作戰人員的生命安全，減少人員犧牲。

人工智能武器帶來的風險也不容忽視。由于人工智能武器易被入侵和干擾，因此會存在如錯誤打擊目標等誤行動的不確定性。同時，環境具有多樣性等特點，程序相應所做出的反應也具有隨機性且無法準確預判。人工智能武器會給操作者帶來一定的游戲感，操作時像在進行網絡游戲一般，在這種情況下會增加許多不必要的傷亡。而且由于技術的可復制性，一旦被恐怖集團掌握，會使國際反恐局勢更加嚴峻。

3.2 智能化戰爭形態

未來戰爭是一種高級形態的戰爭，其作戰概念和武器裝備技術都將向智能化邁進。“制智權”是未來戰爭的核心要素，掌握了智能化優勢的一方，就把戰爭的主動權握在了自己手中。

未來智能化戰爭具有4個特點[18]：

1)機器成為主要作戰武器，無人作戰裝備將成為戰場中堅力量。機器逐漸走向前端戰場，人在后方進行全局布控和指揮決策。

2)算法成為致勝優勢，更高自主性的無人系統通過算法進行實現。能夠提高對信息進行處理、感知和決策的可靠度及運算速度，從而獲得戰爭主動權。

3)互聯互通成為關鍵，在復雜環境下也能實現高速、高容量、可靠、低延時的信息傳遞。

4)信息系統、指揮控制、作戰平臺的全面智能化，完全形成智能化作戰體系。

未來戰爭必定是智能化戰爭，人工智能武器終將成為未來戰場的殺手锏。

4 結論

科技進步使戰爭形態發生變革。在智能化戰爭中勝出的一方，將掌握未來戰場的節奏，取得話語權[19]。我軍應該重點關注人工智能領域前沿技術，大力發展人工智能武器核心關鍵技術，提升智能作戰水平，在指揮控制及作戰武器中提前布局好人工智能技術。智能導彈是軍事大國爭先發展的武器裝備，不僅能應用于戰時作戰，在和平年代也起到一定威懾作用。只有未雨綢繆才能在未來戰場中取得主動權，取得智能化戰爭的勝利。發展人工智能武器是必然趨勢，也是未來研究及應用領域的巨大挑戰。