美军人工智能战略与规划综述

文/单博楠

人工智能是美军一直以来重点关注和大力发展的颠覆性技术之一。一系列战略与规划文件的颁布，释放了人工智能在军事领域应用的信号。美国国防军事领域有三大顶层文件，分别是《国家安全战略》、《国防战略》和《国家军事战略》。在顶层文件的指导下，国防部为加速人工智能在军事领域的应用，采取了一系列的行动，如设立首席信息官（Chief Information Officer，CIO）、成立联合人工智能 中 心（Joint Artificial Intelligence Center，JAIC）并发布《人工智能战略》。当前国防部下设了三大人工智能研究机构，其中JAIC负责统筹全军人工智能力量，关注近期技术的快速应用；国防创新小组（Defense Innovation Unit，DIU）通过与大学和企业成立联合实验室的方式，寻求通过商业人工智能方案解决国防部问题；国防高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）则将投资重点转向第三波人工智能技术（a “third wave” of AI），更加关注未来；这三个部门互相补充、有效合作，分别推进长期、中期和短期的人工智能技术发展及其在军事中的应用。同时，陆海空三军也会发布呼应《国防战略》的科技战略，提出陆海空军科技发展展望和军事需求。

1 美国防军事领城三大顶层文件

美国总统根据《戈德华特·尼克尔斯法》要求，需要在任期内制定并提交《国家安全战略》战略文件。该文件不仅涵盖军事领域，还广泛涉及政治、外交、经济、文化等领域的安全问题，是美国关于国家安全的综合指导方略，也是美国国家安全的顶层战略，《国家安全战略》亦是美国标榜自身、争取支持、威慑对手、示好伙伴的重要宣传工具。2017年12月，美国白宫发布了由特朗普总统签署的《国家安全战略》，全文68 页。

依据《国家安全战略》，美国防部还将制定《国防战略》和《国家军事战略》等。2018年1月，美国国防部公布了最新的《国防战略》概要，全文14 页。着重指出了美国国防战略重心的转移，国家间战略竞争，而非恐怖主义，是当前美国国家安全的首要关切点。

随后在2018年美国参联会主席发布了新版《国家军事战略》（目前还未公开）。《国家军事战略》是为落实《国防战略》在武装力量运用方面的要求而制定的，除描述战略环境以外，还应确定军事目标，明确能力要求，设计兵力规模，指明工作重点，阐述美国武装部队的计划，为实现美国的目标提供支持，并为联合部队如何调整其军事目标、方式、方法和风险等提出相应的战略方向指导。

2 美国防部推进人工智能的三大举措

美国防部在顶层文件的指导下，为加速人工智能在军事领域的应用，采取了一系列重大举措，主要包括：设立首席信息官，建立向首席信息官汇报的联合人工智能中心，以及发布《人工智能战略》。

2018年4月5日，美国国防部任命德纳·迪西为首席信息官，此次组织机构调整与人事任命是基于《2018 财年国防授权法》，首席信息官将负责与国防部信息领域的所有事务，如网络安全、通信、信息系统等；关注国防部最紧迫的技术挑战，包括人工智能、云计算、C3（指挥控制与通信，Command, Control and Communications）和赛博（Cyber）。

2018年6月27日，美国国防部成立联合人工智能中心，旨在加快人工智能在作战部队中的部署。总体目标是“加速人工智能赋能的能力、扩大人工智能在国防部范围内的影响力、同步国防部人工智能活动以扩大联合部队优势”。JAIC 的前身是算法战跨职能小组（Algorithmic Warfare Cross-Functional Team，AWCFT），2017年4月26日由国防部授权建立，旨在“将国防部拥有的海量数据迅速转变为可用情报，有效促进人工智能、大数据、机器学习等技术在军事情报领域的应用”。相应的，备受争议的“MAVEN 项目”也转由JAIC 负责。

2019年2月12日美国防务网站公布《2018年国防部人工智能战略摘要——利用人工智能促进安全与繁荣》，国防部这一人工智能战略文件发布在特朗普总统签署行政命令启动“人工智能计划”一天之后，全文17 页。其中分析了美国防部在人工智能领域面临的战略形势，阐述了国防部加快采用人工智能能力的途径和方法。文中特别强调中国和俄罗斯正加大军事智能投资，渲染这些投资可能会侵蚀美国的技术和作战优势，破坏自由开放的国际秩序。在应对措施方面，战略指出，国防部将与领先的私营领域技术企业、学术界、全球盟友和伙伴合作，培养人工智能人才队伍，将把人工智能应用于改进态势感知和决策能力、增强作战装备的安全性、增强维修预测和补给能力以及精简业务流程。

3 美国防部研究人工智能的三大机构

今年3月12日，美参议院军事委员会举行主题为“国防部人工智能计划”的听证会，DARPA 副局长彼得希格·纳姆、JAIC 主管约翰·沙纳汉、DIU 主管迈克·布朗分别发表证词，阐述各自部门的运行机制及人工智能项目等情况。这三个机构正是当前美国国防部推进人工智能在军事领域应用的三大主要机构，分别关注长期、中期和近期的人工智能技术。

DARPA 成立60年来，一直是美国军事科研机构的领头羊，在人工智能技术发展方面起到了推动性作用。在感知与识别领域，二十世纪七十年代资助的“图像理解”项目直接促进了计算机视觉技术的发展，近年来的项目包括“心灵之眼”和“洞悉”等。在指挥与决策领域包括二十世纪八十年代的“动态分析与重规划工具”，近年来有“深绿”和“指挥官虚拟参谋”等项目。在分布式作战领域，部署了“小精灵”和“拒止环境协同作战”等项目。当前DARPA 资助了超过24 个项目，探索提高人工智能技术的方法，此外，还有超过55 个项目正在利用机器学习或人工智能技术，举例如表1，这些项目显示了美国在军事领域的人工智能技术的强大实力和前瞻布局。DARPA认为，将这些技术纳入人机混合的军事系统，有助于在时敏复杂战场环境中理解不完美的海量信息、更好地进行决策、并利用无人系统安全自主地执行关键任务。为了持续保持在人工智能领域的优势，DARPA 于2018年9月启动“下一代人工智能（AI Next）”计划，旨在发展继专家系统和机器学习之后的第三波人工智能技术，重点关注人工智能的可解释性。DARPA 在未来五年将投资20 多亿美元，用于巩固并应用第二波人工智能技术，并且探索和创造第三波人工智能科学与技术。

JAIC 是执行国防部人工智能战略的核心单位，战略中明确指出，JAIC 成立的宗旨是加速人工智能能力的交付，扩大人工智能在国防部范围内的影响力，并同步国防部人工智能行动以拓展联合部队优势。具体而言，为加强当前的军事优势，JAIC 将快速提供可应对关键任务的人工智能能力，并根据任务需求、作战效能、用户反馈和数据等，加强未来人工智能研发工作；为扩大人工智能在国防部范围内影响力，JAIC 将主导战略数据采购，引入统一数据存储、可复用的工具、框架和标准、云和边缘服务；促进人工智能政策规划管理、伦理道德安全；吸引并培养世界一流的人工智能团队。在国防部人工智能战略中，联合人工智能中心将在整个人工智能应用周期中发挥作用，但重点关注近期的、可应用的人工智能。

JAIC 早期项目的目的有两个：一是向用户交付基于人工智能的新能力；二是逐步发展国防部内人工智能的通用基础，包括共享的数据、可复用工具、框架、库、标准以及云和边缘服务，最终加速整个国防部的人工智能发展。该中心的人工智能能力交付项目分为“国家任务计划”和“部门任务计划”两类。“国家任务计划”旨在解决作战或业务改革方面的紧迫挑战，通常是自上而下针对《国防战略》中的关键作战问题，或是自下而上由任务负责人提出，由JAIC 和国防部专家组成跨职能团队推动开展，协调多军种，并组织执行。

早期“国家任务计划”领域包括：

（1）提高情报、监视、侦察数据的处理、开发和传输能力的感知技术，包括“MAVEN项目”等。

（2）维护性预测，帮助预测、诊断和管理维护问题，降低维护成本，提高可用性、作战效能和安全性。

（3）在人道主义援助和救灾中减少搜索发现、资源分配和执行救援所需的时间。

（4）网络感知，检测和阻止对手渗透和操纵国防部信息网络，提高安全性并保护敏感信息。

JAIC 指出将在2020 财年启动一项重要的“国家任务计划”项目，目标是针对《国防战略》中的对手。“部门任务计划”旨在利用人工智能解决部门级的问题，中心与项目相关部门、工业界和学术界密切合作等措施组织开展。预计2020 财年“部门任务计划”预算将迅速增长。

DIU 则旨在利用商业领域优势，为人工智能、网络、太空等新兴技术领域寻求先进商业解决方案并进行快速样机开发，以应对从战术层面到整个国防层面的军事挑战。DIU 鼓励非传统技术公司与国防部合作，现已在硅谷、波士顿、奥斯汀和华盛顿特区设立办事处，与这些地区的初创企业、顶尖科技公司和高校开展的人工智能研发活动。这不仅有助于加深联合创新小组与领先企业的联系，而且也将使国防部与风险投资公司建立更紧密的关系，构成了创新生态系统，为国防部带来新动能。DIU致力于在大约24 个月的时间内开发并部署商业软硬件。DIU 其独特之处在于，采用“商业方案开放征集”招标流程，以更商业化的条款和更快的签约速度，降低企业进入国防市场的壁垒，使国防部能比使用传统采办系统更快、更便宜地获得最佳商业技术。

DIU 在人工智能领域优先投资三个方向：

（1）计算机视觉，例如DIU 正在为人道主义援助和救灾开发计算机视觉算法样机，进行自动目标识别和基础设施评估。

（2）大数据分析和预测，例如DIU 正在为空军和陆军开发维护预测样机，利用人工智能和机器学习提供比人类分析师更高效地理解大型数据集的范式。

（3）战略推理，例如DIU 正在不确定和不完全信息环境中，利用人工智能技术，为高层推理战略问题、绘制事件概率链条、制定替代策略等。

综上，JAIC 作为执行国防部《人工智能战略》的关键机构，致力于推动整个国防部的人工智能能力交付，在人工智能交付的整个寿命周期发挥作用，重点关注短期内的样机开发、项目实施和作战应用，以满足当前需求。相比之下，DARPA 管辖的人工智能项目聚焦于基础研究、长期技术及概念创新。DIU 则采用迭代开发、反复试验、循环反馈等商业化运营思路，快速将外部创新成果引入到国防部现有的创新体系中。三个机构关注的技术领域也有所不同，JAIC 重点关注人工智能技术，DARPA和DIU 关注的技术面更广。除了推动人工智能能力交付外，JAIC 还在协调国防部人工智能活动方面发挥重要作用，以避免重复工作和成本超支，共享经验教训，并推动人工智能转化。

4 美陆海空三军的科技发展战略

美陆海空三军为呼应《国防战略》，均会颁布相应的科技战略，提出三军科技发展展望和军事需求。陆军在2017年发布了《机器人与自主系统战略》，提出五大能力目标。海军曾在2015年颁布了《科技战略》，指出海军聚焦的九大核心领城。空军在今年4月19日发布《科技战略——加强2030年及之后的美国空军科技》，提出发展并改革的五项战略能力，总结如表2。

美国空军一直走在探索人工智能等技术创新的前列，2018年1月开始，在多地成立了人工智能创新机构AFWERX，重点研究以下四个方向：

（1）自主深度学习：分析海量数据集，辅助预测分析或预警；

（2）人机协同：使用人工智能帮助操作员更快地做出更好的决策；

（3）辅助机器：简化和自动化流程，使机器能够帮助人类更有效地操作；

（4）人机编组：人类操作者与无人系统协作完成任务。

综上在美国国防部层面，人工智能三大研究机构并非完全独立运行，而是在各有侧重的情况下相互合作，并且与各军兵种及其实验室有着密切的交流合作。JAIC 与DIU 建立了战略伙伴关系，DIU 将其获得的商业知识以及与潜在供应商的关系提供给各军种及其实验室。例如，DIU 将商业化开发的人工智能样机进行验证后转移集成到JAIC 的“国家任务计划”。此外，JAIC 和DIU 与美国空军开展合作，开发了基于人工智能的维修预测原型系统，该系统可以准确地预测E-3 预警机、F-16 和F-35战斗机等装备的维护需求，从而提高可用性并降低成本，目前JAIC 正与陆军新成立的人工智能任务工作组合作，推广这项技术。

总之从美国国家层面的国防战略，到国防部的人工智能战略，再在到陆海空军的科技战略，都旨在使美军在激烈的人工智能全球竞争中取得优势地位，美国正积极将人工智能纳入其军事行动。