倍可親

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這項「鋪天蓋地、驚天動地」的技術,美、英、俄、中都在發力……

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匿名  發表於 2019-6-19 14:06 |閱讀模式
  原創 瞭望智庫

  誘惑太大,美軍正全面開展無人機蜂群的關鍵技術攻關!

  日前,美空軍發布的新版《科技戰略》,為無人機蜂群技術的發展注入了一支強心劑。

  看起來頗具科幻大片氣質的這條發展之路,實際上並不平坦,存在諸多挑戰。

  文 | 袁成 航空工業信息中心

  編輯 | 李雪 瞭望智庫

  本文為瞭望智庫原創文章,如需轉載請在文前註明來源瞭望智庫(zhczyj)及作者信息,否則將嚴格追究法律責任。

  一篇題為《蜂群:備戰未來空戰》的文章登上了4月號美國《空軍》雜誌封面。美空軍負責採辦、技術和後勤的助理部長威爾•羅珀對無人機蜂群的發展充滿信心:「我認為這就是未來戰爭的樣子。」

  

  (美國《空軍》雜誌4月號封面)

  相比傳統戰機,無人機蜂群將進一步推動空中作戰從隱身單平台或小編隊作戰轉向網路化、分散式、體系化作戰,在對地、對海、對空偵察甚至攻擊方面擁有顛覆性的作戰能力,從而深刻影響未來空中作戰樣式。

  誘惑不止在作戰領域,研發無人機蜂群還將帶動低成本有限壽命機體、發動機及人工智慧等技術發展,可以更多地使用模塊化、小型感測器等商用成果,促進軍民融合,加速技術迭代。

  然而,這條路並不平坦。

  1

  「無人機蜂群作戰」到底是什麼?

  大自然向來都是人們進行裝備設計的靈感來源,比如,受鷹擊長空啟發設計了飛機,觀察魚翔淺底啟迪了潛艇的發明,這些靈感都來源於單個生物體。

  然而,大自然中還有很多愛好集體行動的生物。雖然它們每個個體相對較小,但通過集群形成規模效應后,可以共同施行遠超其個體能力的捕食或防禦行為。

  隨著人工智慧、通信組網和低成本製造等技術的不斷進步,人們開始有能力模仿生物間的集體協同行為,並逐漸形成了無人機蜂群的概念。

  

  (無人機蜂群設想)

  20世紀90年代末,美軍率先提出無人機蜂群作戰概念,並開展了一系列概念完善和技術積累工作。

  2015年9月,美空軍在《空軍未來作戰概念》頂層戰略文件中提出了無人機蜂群配合高超聲速空地導彈作戰的想定:

  2035年,美軍提出利用高超音速導彈攻擊敵高能激光防禦系統,並首先由4架運輸機投放200架高亞音速小型無人機蜂群,抵近實施偵察和干擾。由於探測和火力通道被無人機蜂群飽和,敵激光防禦系統未能及時發現高超聲速空地導彈,使其很容易被摧毀。

  2016年5月,美空軍發布了首份專門針對小型無人機系統的《2016-2036年小型無人機系統飛行規劃》,進一步明確了無人機蜂群及其作戰概念:

  無人機蜂群由若干配備多種任務載荷的低成本小型無人機組成;

  它們參照蜜蜂等生物的集體行動模式,在操控人員的指揮或監督下,通過自主組網遂行統一作戰任務;

  構成蜂群的無人機可以是相同的(同構),也可以是不同的(異構);

  組群方式可以是主從型的,也可以是無中心的。

  由此可看出,目前在商業娛樂領域較為成熟的可以擺出各種形狀的無人機集群,並不屬於美軍定義的無人機蜂群,因為它們中的每一架都是程序控制飛行,無人機之間並無通信聯絡。

  另外,無人機蜂群同最近同樣炙手可熱的忠誠僚機在人-機協同方面也存在差異。

  根據《規劃》描述,在忠誠僚機概念中,有人機飛行員負責管理每架忠誠僚機的作戰行動,僚機與僚機之間協同較少。

  而在無人機蜂群概念中,特別注重無人機之間的自主協同,有人機飛行員只對蜂群整體進行作戰管理。在這種情況下,可以大致把無人機蜂群整體看成1架忠誠僚機。

  

  (高度網路化互聯的無人機蜂群)

  在低對抗環境下,無人機蜂群由C-130運輸機投送,除執行情報、偵察、監視任務外,還能配合中空長航時無人機實施動能打擊和為AC-130空中炮艇提供目標指示;

  而在強對抗環境中,無人機蜂群將由B-2隱身轟炸機投送,而且還新增加了對空/對地電子攻擊、壓制/摧毀敵防空火力等功能。

  同年8月,美國防部發布《2017-2042財年無人系統綜合路線圖》,首次將人工智慧和機器學習列為影響無人系統發展的一個支撐因素,表示其將在推動蜂群行動等方面具有巨大潛力。

  

  (低對抗環境下無人機蜂群作戰)

  2

  將在多種戰爭形態下發揮重要作用

  相比F-22、F-35等傳統高性能戰機,無人機蜂群集群規模大、單機成本低,因此具有許多優勢,例如:

  通過大範圍分佈,具備較強態勢感知和壓制或摧毀敵防空系統能力;

  抗毀能力強,部分無人機損失后,蜂群仍可完成任務;

  單架無人機的成本遠低於傳統防空導彈,可增加敵防禦成本;

  作戰靈活性強,可與多種飛機和武器協同(與少量高性能有人/無人平台組成體系作戰編隊),作為主戰裝備群執行任務;

  等等。

  因此,按照設想,除了對目標發起攻擊之外,未來無人機蜂群將在對地、對海、對空、城市巷戰等多種作戰場景中發揮多種重要作用。

  *對地作戰

  由於當前的防空導彈系統主要針對F-15等傳統戰機設計,因此無人機蜂群可以利用數量規模,形成非對稱的作戰優勢,還可以執行以下任務:

  

  (無人機蜂群對地作戰)

  情報監視偵察:大量小型無人機可攜帶各類感測器同時針對地面目標開展情報監視偵察行動,通過融合多種來源的信息提高任務執行的速度和準確性。

  壓制防空系統:目前的防空導彈雷達系統只能跟蹤和鎖定有限數量的目標,因此大量無人機群可以飽和攻擊敵防空雷達跟蹤和瞄準通道,癱瘓敵防空系統,即能保證友機快速通過敵方區,又可為打擊敵防空系統提供支持。

  充當誘餌:無人機蜂群可組成與有人機相似的信號特徵,消耗敵昂貴的防空導彈。

  對地電子壓制:蜂群中的部分無人機可攜帶電子對抗裝置,干擾敵地面電子設備。

  戰毀評估:無人機蜂群被擊落部分個體仍可實施作戰任務,因此可以深入敵方區完成關鍵目標的損傷評估。

  *對海作戰

  無人機蜂群反艦的作用也不小,利用大型水面艦艇價值高、目標大、機動能力較差等不足,對其開展飽和攻擊;還可配裝至兩棲登陸艦或驅逐艦,作戰時率先前出偵察和定位沿海和灘塗的敵人,甚至可以直接開展自殺式對地攻擊,支持搶灘登陸。

  

  (無人機蜂群反艦)

  *對空作戰

  反無人機蜂群:隨著無人機蜂群研究的不斷深入,各類反無人機蜂群技術也開始浮出水面,以其人之道還治其人之身即有效手段之一。

  對空電子壓制:可在空中組成一面廣闊的電子對抗陣列,對敵來襲軍機或武器實施電子作戰。

  *城市巷戰

  無人機蜂群可飛臨每棟建築,觀察、發現狙擊手等目標,並引導地面火力予以清除;

  攜帶煙霧發生器,通過煙霧掩護地面友軍前進;

  可在友軍地面部隊周圍形成「無人機牆」,抵禦敵來襲火力。

  

  (巷戰無人機蜂群)

  *心理戰

  大批無人機同時突然飛臨戰場,勢必對敵造成極大震撼,形成心理戰效果。

  此外,無人機蜂群還可執行彈藥、醫療物品空投補給和戰場氣象監測等支援任務。

  3

  贏在未來,美軍正全面開展關鍵技術攻關

  研發無人機蜂群的誘惑不止在作戰領域,還將帶動低成本有限壽命機體、發動機及人工智慧等技術發展,可以更多地使用模塊化、小型感測器等商用成果,促進軍民融合,加速技術迭代。

  近幾年,在感知、數字化、組網和先進人工智慧等技術支持下,無人機蜂群進入了發展快車道。美軍正全面開展無人機蜂群的關鍵技術攻關,啟動多個項目推進至飛行演示驗證。

  「灰山鶉」

  2014年,美國防部戰略能力辦公室啟動了「無人機蜂群」項目,試驗平台為麻省理工學院的「灰山鶉」一次性微型無人機。其長16.5厘米、重0.3千克、續航時間大於20分鐘、時速約為75-110千米。

  2016年,項目演示了103架「灰山鶉」空中快速投放和按指令組群飛行,創下國外軍用無人機蜂群最大規模飛行紀錄。

  試驗中,「灰山鶉」蜂群未預先編寫飛行程序,展現了集體決策、自修正和自適應編隊自主協同飛行能力。

  

  (灰山鶉無人機)

  「郊狼」

  2015年,海軍研究辦公室實施了「低成本無人機技術蜂群」項目,試驗平台為雷神公司「郊狼」小型無人機,其長91厘米、重5.9千克、時速110千米。

  2016年,項目完成在30秒內投放30架「郊狼」的試驗,驗證了「郊狼」蜂群的自主編隊飛行、隊形變換、協同機動能力。

  2018年6月,美海軍授予雷神公司2968萬美元合同,生產「低成本無人機蜂群技術創新海軍原型機」。

  

  (郊狼無人機蜂群正在地面發射)

  「小精靈」

  國防部國防高級研究計劃局(DARPA)2015年推出「小精靈」項目,研究小型無人機蜂群的空中投放/回收等關鍵技術。

  「小精靈」無人機的最優性能目標為:作戰半徑926千米,作戰半徑處可巡邏3小時,設計載重54.5千克,最大速度不小於馬赫數0.8,最大發射高度超過12192米,載荷所需功率1200瓦,設計壽命為使用20次,出廠單價低於70萬美元。

  「小精靈」無人機的空中投放/回收系統設計參考了成熟的空中加油系統,由絞車、線纜、線纜末端的對接裝置、機械爪等部件組成。回收時無人機與對接裝置在空中對接,之後由機械爪抓進機艙。

  項目將在2020年1月開展C-130運輸機空中投放和回收多架機的試驗。

  

  (小精靈無人機空中發射回收系統)

  另外,DARPA還通過「進攻蜂群戰術」、「拒止環境協同作戰」和「協奏曲」等項目,發展無人機蜂群巷戰戰術、自主協同和小型多功能感測器等多項關鍵技術。

  4

  不能輸在起跑線上?蜂群成為各國新寵

  英國在無人機蜂群研發方面緊隨美國之後。

  2016年9月,英國國防部發起獎金達300萬英鎊的無人機蜂群競賽,參賽的蜂群完成了信息中繼、通信干擾、跟蹤瞄準人員或車輛、區域繪圖等任務。

  2019年1月,美國空軍研究實驗室(AFRL),英國國防科學技術實驗室(DSTL),萊特兄弟研究所和戴頓大學研究所表示正計劃舉辦一場競賽,探索如何利用自主無人機蜂群執行搜索救援任務。競賽圍繞繪製野火地圖展開,促使參賽團隊探索全新、高效和靈活任務規劃以開發無人機蜂群的搜索和救援能力。

  2月,在英國皇家聯合服務研究所的國防智囊團演講中,英國國防大臣加文•威廉姆森表示,該國計劃部署具有網路能力的蜂群無人機中隊,用於「迷惑」敵人和「擊潰」敵方防空系統。

  3月,英國國防部國防和安保加速器(DASA)機構在「很多無人機使作戰輕鬆」項目中授予藍熊系統研究公司250萬英鎊,研究無人機蜂群技術,最終將進行真實的飛行演示驗證。

  英軍設想,無人機蜂群通過與F-35和颱風戰鬥機一起作戰,這將允許飛行員進行更精確和更具毀傷力的作戰,同時也會更加高效和安全。

  俄、韓等國也披露了無人機蜂群的作戰概念。

  俄無線電電子技術集團在2017年透露,未來戰鬥機可採用1架機或2架機與20-30架蜂群無人機協同作戰樣式,執行空空作戰、對地打擊、空中偵察等任務。

  韓國陸軍也在同年稱正以朝鮮的彈道導彈陣地和核試驗設施為目標,大力發展無人機蜂群技術,首先用於偵察,後續用於打擊。

  5

  要真正服役,還須突破重重難關!

  

  (「2030科技戰略」中的無人蜂群配圖)

  無人機蜂群雖然擁有上述優勢,可以執行多種作戰任務,但其發展並非一路坦途,仍存在諸多挑戰減緩其進入部隊服役的進程。

  在技術方面,無人機蜂群對協同和自主的要求更高,而且要建立管理大規模蜂群的全新指揮控制模式,因此需要攻克一批關鍵技術,如協同作戰演演算法、集群個體間通信、遠程指揮控制、空中發射/回收、降低成本、可損耗機體設計、小型高性能推進系統等。

  在作戰流程方面,無人機蜂群作戰主要分為投放、進入戰場、作戰、退出戰場和回收等幾步。現在人們討論最多的是無人機蜂群在抵達目標上空后如何作戰,一些重要問題被忽略了,比如:

  無人機蜂群在何平台發射?

  以何種編隊進入戰場?

  怎麼與有人平台配合?

  作戰完成後是否回收、以何種方式回收?

  等等。

  要知道,如果不以全作戰流程視角設計無人機蜂群,較難取得裝備開發決策人員的支持。

  在作戰能力驗證方面,無人機蜂群因為整體數量多,個體體積小和成本低等特徵,可以獲得上述作戰優勢,但是這些特徵反過來也會讓蜂群體現出對網路依賴度高、作戰半徑小、留空時間短、機載感測器性能低、發射回收平台易被敵擊毀等先天劣勢。

  因此,其作戰能力到底如何,恐怕還需在真實作戰環境開展實戰化演習才能得到驗證,例如讓無人機蜂群和傳統戰機執行相同的全流程作戰任務,檢驗其是否擁有顛覆性的作戰能力。

  但是,美軍並不了解如何對無人機蜂群開展試驗,例如空軍負責採辦、技術和後勤的助理部長羅珀在今年2月表示,目前在美國甚至很難找到無人機蜂群的試驗靶場。

  在部隊文化方面,美國空軍在接受新鮮事物方面往往謹小慎微,可能還需要更高層領導再次「強推」。

  就像其最初並不認可隱身作戰飛機和無人機,只能通過國防部「強推」等手段使其被迫接受。事實上,F-117隱身飛機和MQ-1「捕食者」察打一體無人機等經過實戰檢驗,確實變革了現代空戰。

  根據美軍設想,無人機蜂群未來可在強對抗環境中與F-35等高性能有人戰機配合執行主戰任務。但是,從現狀來看,美軍無人機主要在伊拉克、敘利亞等弱對抗環境中承擔偵察或察打一體等作戰任務。

  美國空軍是否接收承擔主戰任務的無人機,進而改變作戰中隊的機隊編成和指揮官的使用習慣?現在仍需觀察。

  另外,類似無人機蜂群這種高度自主的作戰系統面臨的最大挑戰就是如何取得人類的信任。

  無人機蜂群自主規劃的飛行路線是否合理?

  它們能完成交待的作戰任務嗎?

  能否放心地讓無人機蜂群自主執行殺人任務?

  當下,人工智慧系統對人類來說只是一個「黑箱」,我們不能理解其是如何做出決策的。未來只有發展出可解釋的人工智慧系統,讓人類了解其思考、推理的過程,才能讓作戰人員真正信任包括無人機蜂群在內的自主作戰系統。

  儘管無人機蜂群的發展道路並不平坦,但是2019年4月17日美空軍發布的新版《科技戰略》為其注入了一支強心劑。

  該戰略文件在闡述「複雜性、不可預測性和規模」戰略能力時特別提及了無人機蜂群並配圖。說明其極有可能成為空軍未來的重點發展對象,加速關鍵技術研發、原型機演示驗證和進入部隊服役的進程。

  延伸閱讀:

  美國智囊驚呼中國「匈奴王」回歸!中國119架無人機集群為何令西方如此不安?

  固定翼無人機的集群飛行能力,代表著未來無人機應用的重要方向,也是智能無人系統「改變遊戲規則」的體現。該領域的競爭日趨激烈。早在2017年6月,中國電科宣布已成功完成119架固定翼無人機集群飛行試驗,刷新此前67架固定翼無人機集群試驗紀錄——在智能無人集群方面實現又一突破。

  「這完全回到了古代匈奴王的戰術,」美國蘭德公司高級工程師蘭德爾·斯蒂布說,「一支輕型攻擊部隊能夠擊敗更強大、更先進的對手。它們突然冒出來,從各個方向進行攻擊,然後突然消失不見,反反覆復。」

  回顧歷史,從人類飛行之夢到真正衝上雲霄、從有人駕駛到無人機、從單一無人機操作到蜂群式協同行動,人類空天科技的發展從幻想起步,在千萬人心血的孕育中成為現實。

  文 | 千里岩 瞭望智庫特約國際觀察員

  本文為瞭望智庫原創文章,如需轉載請在文前註明來源瞭望智庫(zhczyj)及作者信息,否則將嚴格追究法律責任。

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  夢想:從「空天母艦」說起

  20世紀末,暴雪公司開發出一款名為「星際爭霸」的電子遊戲,風靡全球,在70后和80后玩家中尤為盛行。遊戲中的一款經典武器「空天母艦」,驚艷了諸多遊戲迷的雙眼:一個巨大的空天母艦能夠釋放出12個小型戰鬥機,發起集群攻擊,迅速摧毀目標。

  這個畫面很科幻。

  然而,短短十幾年之後,更華麗的場景呈現在現實之中:一剎那,戰機釋放出成百架微型無人機,一時間鋪天蓋地,像蜂群一樣席捲敵軍。更令人驚嘆的是,通過人工智慧技術的應用,這百餘架無人機可以互相配合、進行協同作戰……

  這,就是即將成為現實的無人機蜂群戰術。

  毫不誇張地說,未來,無人機佔主流的作戰模式一定會顛覆現在的戰場模式,多任務無人機智能編隊(即無人機蜂群)將很可能在相當程度上取代現行「預警機+作戰飛機」的模式。

  此外,無人機輕量化、小體積、靈活起飛和可回收的特點,可能給陸軍現有的「察打一體」火力指揮體制帶來革命性顛覆,甚至,很可能使作為強國標誌而縱橫四海的航母編隊在一夜之間成為過時的東西……

  許多劃時代的科技成果均來源於人類偉大的幻想。

  實際上,「空天母艦」之集群攻擊概念並非暴雪首創,早在二戰前,勇於創新的人們就已經開始構想這種戰術並進行了無數次實踐。

  2

  代價:機毀人亡的慘劇

  在空戰中,最理想的方案是一架飛機能夠完成所有作戰任務。然而,正所謂「樣樣通必然樣樣松」,由於技術限制,如果想適應所有的作戰需求,飛機的綜合性能將一無是處。其實,從軍用飛機出現以來,我們就不得不對飛機的種類進行分化,如戰鬥機和轟炸機等,分化后的幾種功能又相對單一,無法滿足全部作戰需要。

  因此,各國退而求其次,轉向追求將幾種不同類型的飛機整合在一起,產生了一些腦洞大開的「子母機」型號,比如:

  *蘇聯的TB3轟炸機可以外掛三架戰鬥機;

  *美國曾試驗從飛艇外掛戰鬥機,以及專門掛在B29轟炸機下的XB85戰鬥機;

  *納粹德國更瘋狂,在其「末日計劃」中提出了十幾個相關方案。

  只是很可惜,當時的技術水平決定了飛機都必須有人操縱,因此飛機體積很大;而且,當「母機」回收「子機」時,需要雙方駕駛員操縱精確並保持穩定。

  因此,實現整合的難度係數太大。

  可是,如果不能回收,航程有限的「子機」將無處安身,「母機」也喪失了持續作戰能力。

  美國最早的寄生式戰鬥組合要數「梅肯」號飛艇和「雀鷹」戰鬥機的組合。考慮到上述「痛苦」,美國決定使用飛行相對穩定的飛艇作為母體,上面安裝一種「鞦韆」狀的掛架,掛載4架「雀鷹」戰鬥機——打算釋放戰鬥機的時候,像盪鞦韆一樣把戰鬥機「扔」出去。

  但是,當戰鬥機返回之時,二者在保持同樣速度的情況下,母機伸出鞦韆,戰鬥機的飛行員需要準確操縱飛機、緩慢接近這個鞦韆、準確地把飛機上部的掛鉤掛入鞦韆環中,而後,飛艇上的回收機務人員把機身固定架套在戰鬥機的機身上,用卷揚機將飛機拉回母體上。

  這個過程非常複雜,就像空中雜技一樣困難。

  並且,飛艇有個重大弱點——抗風暴性奇差。在短短兩年時間內,「梅肯」號和姊妹艇「阿伽門農」號都因為被風吹斷了尾部而墜毀,造成了上百名艇員遇難。

  最後,美國不得不放棄了這個原本看起來很有前途的路線。

  當然,美國人絕不就此甘心罷手。

  二戰後,他們以B29轟炸機為母機開發了EB29+XF85戰鬥機組合。為了掛載寄生式的小型戰鬥機XF85,載機EB29專門設置了吊架等回收裝置。

  不過,還是老問題,兩架高速飛行的飛機之間氣流複雜使得飛行員無論如何都難以確保回收時候保持平穩飛行。在7次試驗中,子機和母機發生碰撞造成結構損壞的有4次,成功的3次其實也都是險象環生,僅憑運氣。

  所以最後美國空軍只能結論「 即使在經驗豐富的試飛員的操縱下,回收也是個困難的工作」,只得徹底作罷。

  各國不得不放棄了這個誘惑十足、野心勃勃的的戰術方案。

  3

  轉機:無人機重燃希望

  最開始的無人機都是程序控制性的,通過機械或者電子計時器計算速度和飛行時間,在這個基礎上規劃一個返回航路。

  例如,某無人機飛行速度700KM/小時,那麼在地圖上量好飛行方向就應該可以飛到某地,計時器設定為一小時后自動啟動讓飛機作出轉舵返航動作,然後根據轉舵角度確定無人機返回地區,回收分隊前往「守株待兔」……在此過程中,無人機操控人員跟飛機基本沒有什麼互動。

  如今,時過境遷,無人機的出現已經使上述狀況發生改變。

  現在,有了先進的電腦技術和衛星通訊系統,不但可以事先給無人機輸入「電子地圖」,一路上通過機載感測器不斷地按圖索驥,更可以通過衛星網路隨時跟操控人員進行聯繫,不管是中途改變任務還是遭遇敵人攔截,都能作出相應對策。

  並且,相對於有人駕駛的作戰飛機,無人機具有諸多優勢:

  *不用顧慮駕駛員的生存問題,無須配備複雜龐大的駕駛員生命維持系統,可以將體積微型化,使其難以被發現和跟蹤;

  *可以採取大型化路線,塞進更多的燃料,從而實現數十個小時的留空時間;

  *可以在各種極端情況(超過人體極限)下工作,諸如輕鬆實現高超音速飛行,大幅度機動動作等等。

  並且,無人機成本低廉、效果顯著,損失一架無人機不過是損失一部機器,不存在人員傷亡,大規模工業產品可以讓成本不斷降低。

  隨著以計算機技術、網路通訊技術為基礎的人工智慧控制系統逐漸成熟,無人機技術出現了新飛躍:

  *通過機載感測器,無人機將所感知到的戰場信息迅速上傳戰場戰術網路系統,並向所有作戰平台分發共享;

  *通過衛星網路或者戰區指揮網路,無人機可接受實時指令,使用攜帶精確制導彈藥衝到第一線、執行「定點清除」任務,讓恐怖分子無處遁形;

  *先進計算機控制的電傳操縱系統可以通過互相的交聯通訊,使得兩架飛機之間的協調動作更加順暢,畢竟機器的穩定性賽過飛行員。

  可以說,目前,無人機在戰場上已經大放異彩,不僅僅能夠執行偵察、監視等輔助性任務,在某些任務領域早就挑起「大梁」,例如,美國正在致力於使X47B無人機(可以用於奪取制空權和對地攻擊多用途)實現艦載。

  因此,以無人機的方式實現「空天母艦」有了現實的基礎。

  科技實力獨步全球的美國自然不甘落後。

  在雄厚的技術基礎上,以DARPA (美國國防高級研究計劃局)為首的若干研究部門,明確提出了開發小型集群化作戰的無人機研發項目。未來,美軍將致力於裝備多種這樣的無人機系統:具有一定智能自主能力、體積小型化、可在集群條件下互相協調甚至與有人機協同作戰,並且成本低廉、可以回收。

  這就是蜂群無人機戰術。

  其靈感來自蜂群:蜜蜂群體行動時,每隻蜜蜂並不需要掌握所有信息,只跟自己周圍幾隻小夥伴進行信息交流,然後,通過網路式共享信息,從而使整個蜂群明確行動目的。

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  革命:蜂群無人機戰術

  2015年底,俄軍出動無人機集群進入敘參加地面反恐作戰,世界上首次無人機機群作戰由此展開,對擊潰「伊斯蘭國」防線起到不可低估的作用。

  這種蜂群戰術具有革命性意義!

  對於集群無人機而言,其中並沒有領導者或者核心設備。集群無人機是一個自組織的系統,所有的無人機單體都是平等的。集群性能夠讓無人機對一個區域進行有效搜索,在一起飛行並不會發生碰撞。而且操作一整個集群無人機僅僅需要一個操作員。

  設想一下,如果一架F16作為母機突然釋放出數十甚至更多個子機,一起發動攻擊,每個子機根據戰術網路共享敵情信息、依靠機載人工智慧控制系統進行選擇和判斷,最後分別撲向預定目標,就相當於在一瞬間使整體攻擊力成倍遞增。若其中還有其他個體分別承擔電子戰、警戒等作戰任務,那麼,在傳統有人駕駛飛機上飛行員難以獨自完成的警戒(一般要依靠僚機)、發現目標、發動攻擊等一系列必須動作,將由無人機蜂群迅速完美執行。

  值得一提的是,這些子機依靠3D列印等技術製造,成本低廉。不必擔心對方火力攔截,即便損失了也不可惜,完全可以採取「自殺式攻擊」。從這個角度來說,等於使敵方火控系統的任務壓力迅速增加數十倍——面對這種「神風」式的飽和攻擊,即便防守方火力十分強大,也是無可奈何。打個比方,就像一頭壯壯的熊面對一群瘋狂撲來的馬蜂,除了抱頭逃走,也沒有什麼更好選項了。

  更重要的是,由於無人機具有上述種種優勢,其體積大小完全可以根據使用環境來決定,起飛方式具有高度靈活性:既可以是有人作戰飛機撒布,也可以是大型無人機撒布,甚至還可以是用車載乃至手拋起飛。因此,不僅僅空軍和海軍航空兵的無人機可以使用蜂群戰術,即便是普通的艦船,甚至到陸軍的步兵分隊這一層次,也有可能使用小微類型的蜂群無人機靈活執行各類任務。

  想想看,原本步兵需要冒著敵人火力去拚死炸碉堡的行動,現在變成了躲在戰壕里,掏出無人機扔上天(更可能還是支起來發射架),然後在操作台上像玩遊戲一樣就把敵方的火力點逐個打掉了。

  這個畫面並非痴心妄想。

  敘利亞戰場上,某交戰雙方已經開始使用無人機互相轟炸,只不過因為所用某型號無人機本來是我國產的玩具,用來作戰的話,效果可想而知——無論是載重還是精確程度都非常「草根」。

  隨著無人機技術進一步發展,危險而強大的蜂群無人機在未來戰場上必將得到廣泛應用,說無處不在也不為過。

  試想一下,海軍艦船普遍攜帶蜂群出動將是一副什麼景象?那是滿世界的航母啊!

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  障礙:道高一尺,魔高一丈

  當然,想象總是更加美好。若要付諸實踐、使無人機蜂群在實戰中發揮重要作用,現階段,我們至少需要跨越下面這三道門檻。

  首先,人工智慧問題。

  目前,無人機的自主性普遍較低,即便是赫赫有名的美國「捕食者」無人機,也需要有一個飛行員通過地面站在遠距離上對其進行遙控。依賴遠距離遙控,僅僅就信號傳輸處理耗時而言,必然導致無人機對於戰場情況作出反應出現延遲。

  在對地攻擊中,這麼一兩秒鐘的延遲也許不算問題,但是,在未來激烈的空中對戰中,時機差之毫厘,戰果將失之千里。

  另外,在無人機群的飛行過程中,有一點非常關鍵:各無人機之間必須互相交流信息後進行協調計算,從而確保不會發生碰撞,然後涉及任務分配、目標選擇等。這些功能的實現都需要強大的人工智慧系統運作。

  然而,人工智慧水平越高,對機載計算機的能力要求就越強大,所需能耗就會翻倍。

  目前的電腦以Intel的I5CPU晶元為主,運算速度跟20年前的386時代相比,早已不知道翻了多少倍。不過,只要拆開你的台式機機箱,看看目前的電源模塊功率標稱是多少,CPU上的風扇有多麼巨型,再回憶一下當年386時代的小巧玲瓏電源模塊和沒有風扇的樣子,相信你就明白了這個問題其實一點都不是小事。

  其次,通訊問題。

  雖然無人機群傾向於依靠強大的人工智慧,儘可能的減少操作者對其進行干預程度,但是肯定不可能對其放任不管。戰場上什麼情況都可能出現,舉個例子,如果敵對目標放棄抵抗,那麼就必須及時中止無人機蜂群攻擊行為。

  這時,人工智慧系統很可能無法識別變化,仍然需要人類指揮員進行決策。無人機之間、無人機與有人機配合作戰時,都需要依靠戰區戰術網路系統進行信息共享,這就對無人機蜂群的通訊能力提出了很高的要求:通訊速率必須要快!

  不能被敵方截獲甚至入侵、造成信息「劫持」,最後操縱你的無人機把你的炸彈扔在你的司令部房頂,而當下無人機一旦受到電磁壓制干擾,既無法通過衛星網路確定自己位置,又不能跟操縱員取得聯繫接受操控,就出現迷航墜落的現象也必須得到改變。

  2016年底伊朗擊落美國無人機RQ170時,據說就是採取了這種方式。

  目前,雖然採用了跳頻和直接擴頻等諸多保密通訊方式,但是,正所謂「道高一尺,魔高一丈」,未來戰場情況將越加複雜,面對更多樣化的挑戰,操控如此強大的武器系統,顯然需要更可靠的通訊指揮手段。

  最後,能源儲存問題。

  如果蜂群無人機採取類似X47B這種大型化模式,就可以使用跟現有航空發動機類似的型號,依靠空中加油以便實現長時間留空,並且為機上設備提供足夠的電力。

  不過,大型無人機也有其弱點,一方面,因為體積較大,所以靈活性較差,與小型機相比,更容易被發現和跟蹤、摧毀;另一方面,與有人駕駛飛機相比,大型無人機較為廉價,但是造價仍然不太便宜。因此,為了追求戰術靈活性和最佳費效比,在未來的戰爭中,最具前途的還是大量小型無人機組成的蜂群。

  但是,小型無人機也有短板:迫於其體量較小,裝載燃料必然有限,甚至大量的小微無人機必須整體依靠電池作為動力,這樣的話,如何解決好機載設備低能耗和大容儲量電池問題,對於其發揮更大作戰效能的影響十分關鍵。

  目前,電子計算機技術走到了一個「瓶頸」期,要支持一個高度智能化的蜂群存在一定難度。未來的量子計算機、生物計算機或者激光計算機等高效低能耗的新型計算機技術一旦成熟,必然會給無人機蜂群帶來翻天地覆的變化。

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