美军为何成为人工智能“最强王者”

赵林

智能化作战毫无疑问将是未来战争的主要形态，也将是各国重新进行实力角逐的领域。美军一直注重人工智能领域的技术研发，从国家战略层面加紧布局，加之卓越的技术研发机构为人工智能发展奠定了坚实基础，使得美国取得了大批令世界瞩目的成果。就目前形势而言，美国仍然处于领头羊的位置，具有明晰的发展战略、具体的战术模式和强有力的技术支撑。

2018年美国国防部人工智能战略摘要

顶层设计战略牵引，前瞻研究核心领域

美军很早便启动了跨学科人工智能项目，综合了计算机科学、数学、概率论、统计和认知科学等领域内的最新成果。美国军方以美国政府及国防部2019年2月发布的《美国人工智能倡议》和《美国国防部人工智能战略报告》为依据，相继制定人工智能技术研发规划、重点项目设想、技术标准规范，着力构建研发生产、作战运用和人才培养体系，为人工智能技术研发指引方向、明确要求。美军还统筹运用联合人工智能中心、美国国防高级研究计划局、美国国防实验室及其他专注于人工智能研发的单位，细化职责分工，以期尽快推动人工智能研发项目落地见效。其在人工智能方面的研究主要涉及自然语言理解、外部世界感知、学习认知能力以及终身学习机器领域。

理解多国语言文字，像翻译家一样阅读理解。美军在20世纪70年代初启动了语音识别研究项目，支持多个研究机构采用不同的方法进行语音识别研究。进入80年代，开始采用统计学的方法研究语音识别技术，开发的软件能够识别整句连续的语音。2000年之后，开始研制通过对话进行人机交互的系统，该系统还能从与不同人的对话中学习经验。2005年，美军启动“全球自动化语言情报利用”项目，研发对标准阿拉伯语和汉语的印刷品、网页、新闻及电视广播进行实时翻译的技术，目标是使得95%的文本文档翻译和90%的语音文件翻译均能达到95%的正确率。2012年，美军启动的“文本深度发掘和过滤”项目，更加明确地提出要利用深度学习技术发掘大量文本中隐含的、有实際价值的信息，同时还要具备将处理后的信息进行进一步整合的能力。2014年，美军启动“大机制”项目，将知识片段综合成更完整的模型，并提出实现特定目标的干预措施。

增强外部感知能力，像人类一样感觉世界。环境感知主要涉及各类传感器信息的识别和应用。随着研究的深入，特别是研制无人系统对信息输入的苛刻要求，美军的项目从对静态信息的识别逐渐向动态信息的感应和识别方向发展。1976年开始的“图像理解”项目，最初的目标是用5年的时间开发出能够自动或半自动分析军事照片和相关图片的技术。1979年，项目又增加了图形绘制技术。到了1981年，预计5年内完成的项目并没有终止，持续到2001年，为解决环境感知问题，启动了“PerceptOR”项目。该项目的目的是开发新型无人车用感知系统，保证无人车能够在越野环境中执行任务，并且能在各种战场环境和天气条件下使用。2005年，该项目完成阶段性研究，转移到“未来作战系统地面无人车集成产品”项目进行系统开发与测试。2010年3月，美军启动“心灵之眼”项目，为机器建立智能视觉，实现对视频信息进行推理。

深度学习的提出，为人工智能的发展带来了澎湃动力

提高学习认知能力，像成人一样分析判断。美军在20世纪80年代采用自动推理，显著改善了“沙漠风暴”和“沙漠盾牌”行动中的相关问题，之前需要4天才能完成的部署，现在仅需要数小时就能完成。国防高级研究计划局创建了认知计算系统，提高了不同层次军事决策的效率，并实现更小型、移动性更高且不易受到影响的指挥中心。2006年开始的“综合学习”项目，目标是将专业领域知识和常识综合建立一个推理系统，该系统能像人一样学习并可用于多种复杂任务。2010年，美军开始资助深度学习项目，目标是构建一个通用的机器学习引擎。深度学习可以完成需要高度抽象特征的人工智能任务，如语音识别、图像识别和检索、自然语言理解等。2016年10月，“可解释的人工智能”项目公告明确指出，新的机器学习系统将能解释自身逻辑原理、描述自身优缺点，并解释未来的行为表现。2017年3月，美军从学术和工业界中挑选出了13家研究机构进行资助。目前，华盛顿大学的研究团队已经取得了一系列研究成果。

实现自主性自适应，像孩子一样从小学习。美军于2017年“启动终身学习机器”项目，探索生物学习机理在人工智能中的应用，推进新一代人工智能系统的发展。该项目的目标是开发支持下一代“自适应”人工智能系统所需的技术，使其能够在实际环境中基于情景进行在线式现场学习并改善性能，不需要进行线下再编程或再训练。美军试图将生物学习机理应用于计算机机器学习系统，打破现有机器学习系统对预编程和训练样本的依赖，使人工智能系统像生物系统一样能够根据经验进行决策，提高行动的自主性，增强广度环境适应能力。为了实现这一目标，“终身学习机器”项目旨在从根本上开发一种全新的机器学习机制，使系统能够从经验中不断学习，就像孩童和其他生命体一生不断从经验中进行学习与训练一样。通过研发新一代机器学习技术，使其具备能够从环境中不断学习并总结出一般性知识的能力，这将为第三次人工智能技术浪潮打下坚实的技术基础。

推进平台智能化发展，高度重视作战运用

未来战争形态正逐步由信息化转变为智能化，美军近年来大力推动人工智能的实战化运用，试图建立人工智能作战体系。美国提出的“第三次抵消战略”中提及要聚焦人工智能与自主技术，开发验证无人机蜂群作战、人机协同作战、智能认知作战、数据开源作战、全域渗透作战等作战模式，并提升作战平台的智能化水平。美国目前虽然并未实现武器平台的普遍智能化，但由国防高级研究计划局、国防部战略能力办公室、空军、海军等部门推进的试点项目均取得了一定成果。

山鹑微型无人机

智能化反舰导弹，真正实现“发射后不用管”。“远程反舰导弹”项目将成为美军推行分布式杀伤概念的核心装备和重点发展武器。该型导弹具备良好的平台适应性，可以覆盖水面舰艇的常见交战距离，具有大射程、抗干扰等优点，在自主感知威胁、自主在线航迹规划、多弹协同、目标价值等级划分、目标识别等方面的智能化水平极高。目前其空射版已经于2018年首先列装了美国空军第28轰炸机联队。

无人机作战蜂群，成本低廉作用巨大。山鹑微型无人机能尽快形成战斗力，投入实战。该型无人机体型小，重量不到300克，可以装到一个特制的投射筒内由战斗机和直升机携带投送，F-16战斗机使用标准ALE-47曳光弹投放器投放，一次可以部署多达30架以上的无人机;“小精灵”项目通过研究空中发射和回收技术，利用大型运输机对小型无人机进行远程投送，成群的无人机可以很容易地作为分布式传感器节点，在相当短的时间内在广阔的区域内收集图像或其他情报。

混编搭配协同作战，发挥武器装备最大效能。“忠诚僚机”项目旨在通过为F-16战斗机设计和研制一种人工智能模块，增加无人机自主作战能力，确保美空军在未来战争中实现无人驾驶的F-16四代战斗机与F-35A五代战斗机之间形成高低搭配，通过“有人-无人”编队协同作战，有效摧毁空中和地面目标。2019年3月5日，由美国空军实验室和克瑞托斯无人机系统公司联合研发的XQ-58A战斗无人机首飞成功，未来将作为F-22或F-35的“忠诚僚机”。技术成熟后，无人僚机能够达到高度自动的程度，可以实现更智能的无人机与有人战机配合作战。

智能化无人潜航器，自动控制功能全面。“大直径无人潜航器”项目旨在解决无人潜航器的长期自主水下作业、利用传感器实现安全自主导航等问题。该类潜航器能够搭载不同传感器和任务模块，自动控制能力更高，能够数月、远距离执行任务。它具有掃雷、跟踪、情报侦察、自主工作、智能化攻击的能力，可搭载各种类型的导弹、炸弹甚至核弹进行自主攻击;既可独立使用，也可在包括巡航导弹核潜艇、弗吉尼亚级攻击核潜艇和水面舰艇等多种平台上部署，预计在2020年形成作战能力。

智能化追踪反潜艇，底噪柴电潜艇的“杀手”。“持续追踪无人反潜艇”项目旨在应对未来安静型柴电潜艇的威胁。该艇利用人工智能与艇载传感器进行导航，具有探测、跟踪、告警、规避功能。艇体采用复合材料，具有隐身性能;该艇暴露在水面以上的部分体积不大，雷达反射截面积较小，主艇体潜行在10米以下，整艘艇的隐蔽性和浅海航行能力均较好，续航时间为3个月，机动性能强，具有极佳的前沿部署能力及大范围反潜能力。

“忠诚僚机”项目想象图

美国远程反舰导弹

引领第三代人工智能，聚焦提高战场智慧

美军依据技术特征，认为人工智能技术的发展已经历第一次和第二次浪潮，正迎来第三次浪潮。第一次人工智能技术浪潮开始于20世纪60年代初，以“手工知识”为特征，没有学习能力，处理不确定性的能力很弱。第二次人工智能技术浪潮开始于20世纪60年代末，以“统计学习”为特征，具有很低程度的推理能力。第三次人工智能技术浪潮以“自适应”为特征，可持续学习并且可解释，机器与人之间可以进行自然的交流，系统在遇到新的任务和情况时能够学习及推理。人工智能的持续自主学习能力将是第三次人工智能技术浪潮的核心动力。

2018年9月7日，国防高级研究计划局宣布未来5年将投资高达20亿美元，启动致力于开发第三代人工智能技术的AI Next项目。该项目基于过去60年引领开发的两代人工智能技术，旨在解决国防部最棘手的问题，并定义和塑造未来作战的发展趋势。俄罗斯战略文化基金会网站2019年3月11日发表题为《美国在信息战领域大搞开发》的报道中称，在发布人工智能战略后，五角大楼2019年将为国防部直属的联合人工智能中心拨款9000万美元，推动热工智能技术研发。未来5年，该中心计划投入17亿美元，联合17家情报机构，共同推进约600个人工智能项目。2月以来，美军陆续发布“智能神经接口”项目和“人工智能科学和开放世界新奇学习”项目公告，描述实现“人机融合”的思路，对推进第三代人工智能技术开发起到重要作用。

“智能神经接口”项目旨在开发神经接口维护和应用的决策方法，通过模拟和利用生物神经电路信息来提高带宽与计算能力，解决中枢和外围神经接口的有关问题，建立第三代人工智能方法的概念原型，以改进和扩大下一代神经技术的应用空间。“人工智能科学和开放世界新奇学习”项目旨在研发创建人工智能系统在开放的现实世界中所需的基本科学原理、通用工程技术和算法，使其能够识别和应对多个领域的新情况，有效应对非预定的情况。

现有的人工智能系统尚不能适应“开箱即用”的情况变化，需要大量的数据集训练，来为可能的场景做准备。美军希望人工智能系统能够像士兵一样，遵照“观察情况、确定方向、决定行动、采取行动”循环的军事要求，而不需要使用更大的数据集进行训练。同时，美军希望通过进一步开发神经技术，拓展脑机接口的应用，在未来战场上建立人工智能系统和作战人员之间的心灵感应连接，使作战人员能够与系统进行思想交互，最终实现人工智能系统的类人化“思考”、意识连接同思想的深度交互。

责任编辑：刘靖鑫