机器人军团:战场上的“神兵猛将”

2020-05-25 03:01本刊编辑部
奇闻怪事 2020年1期
关键词:军用战场无人

本刊编辑部

古往今来,任何一场战争都是血腥的。因为在冷兵器的击打、热兵器的穿透下,人类的血肉之躯显得那么脆弱不堪,士兵们的流血牺牲是不可避免的。那么,是否可以研发出不惧怕枪炮或者化学武器的士兵替代品?

20世纪80年代以来,随着人工智能、传感器等高科技的飞速发展,军用机器人在各主要强国加速研发下,功能日趋完备,智能化程度越来越高。

无论是美国的《机器人技术路线图:从互联网到机器人》,還是俄罗斯的《2025年前未来军用机器人研制》纲要,世界各军事强国用行动证明军用机器人是重要的发展项目。因为越是强国,越是能诊断未来战争发展的脉搏,而未来战争的大动脉,就是军用机器人的应用。

“钢铁战士”:陆海空全面出击

21世纪是一个机器人大发展的时代。在这个时代,机器人的应用领域不断扩大,其智能化水平也进一步提高。机器人将成为人类社会生产活动的主力,人类生活的亲密助手与朋友,探索世界奥秘的探险者和维护社会治安的“钢铁战士”。但你可曾知道,自机器人诞生之日起,军用机器人一直就是研究的热点。

“钢铁战士”从军史

二战期间,为了扭转濒临失败的危局,德国投入各种新式武器,除了知名的V-1导弹、V-2导弹外,德国军队的众多“黑科技”中还出现了遥控战车。1940年,B1型有线遥控爆破车问世。1943-1945年期间,德军以B1型为蓝本生产了约9000辆遥控战车用于扫雷和爆破,其中可携带500千克炸药的B4无线遥控车有1200辆,可运载60千克炸药的“巨人”有线遥控车近8000辆。德军还创造性地组建了若干个无线遥控战车营和连,与著名的“虎”式重型坦克并肩作战,在库尔斯克会战和诺曼底登陆战中,这些遥控车都为第三帝国的垂死挣扎发挥过一定的作用。

不同于日本神风特攻队疯狂的“同归于尽”式的攻击,B4C型爆破车可通过无线遥控指令或人工上车操作实现“靠近目标—放置炸药箱—战车退后—无线引爆炸药”。紧急情况下,德军还可遥控这些满载炸药的战车撞向敌军昂贵的坦克,拿一个铁壳箱换一辆“谢尔曼”(美国M4中型坦克),显然相当划算。但理想很丰满,现实却很骨感,宥于当时科技水平的限制,这些遥控战车非常简陋,由于没有先进的观测和传感设备,操作手难以长时间地进行有效操控,加上战车动作迟缓,且只能采用“取放”的战斗动作,因此,诺曼底大战之后,战场遗留的德军遥控战车残骸堆积如山。这充分表明,没有成熟的科技实力作支撑,便无法实现预期任务,军用机器人就很难有所作为。

二战后,世界各国一直在努力寻找能够在战场上代替人类冲锋陷阵的武器装备,机器人显然是重要的选项。20世纪60年代以来,随着计算机技术、大规模集成电路技术、传感器技术、通信技术的加速发展,以及机器视觉技术和人工智能技术的出现,美国开始率先研制真正的现代军用机器人。

1966年,美国海军使用机器人在700余米的深海成功打捞起一枚失落的氢弹,让人们第一次看到了机器人潜在的军事使用价值。经过半个多世纪的演进,随着最新科技的不断融入,军用机器人的功能日趋完备,智能化程度越来越高。进入新世纪以来,面临未来新型战争的威胁,各国纷纷加快研制军用机器人的进程,目前已研制并入役了近百种军用机器人。这些军用机器人不仅能替代体力劳动,还可代替人类在陆、海、空、天全领域执行侦察、救援、运输和攻击等系列作战任务。军用机器人具有诸多人类所不具备的特性,它们不知疲惫与恐惧,战场生存能力不仅更强,而且隐蔽性极好,在战场上具有与生俱来的优势。

地面机器人一专多能

目前的地面机器人主要有两类:智能或遥控的固定式机器人与移动式机器人。按照智能化程度,又可分为半自主和自主两种。固定式机器人,有以色列和巴勒斯坦边境处的“铁穹”防御系统和舰载“密集阵”近防系统等,它们能够实现自动搜索、探测、评估、跟踪、锁定和攻击威胁目标,主要用于重要地点和关键目标的防御任务。

半自主移动机器人主要以半自主方式驾驶地面车辆为重点,具备完善的运动控制系统,有些行动如避让障碍物是其自主行为,而其他任务如排爆和射击等关键动作,则必须由后方操作人员进行遥控干预。自主式移动机器人是地面机器人发展的最高阶段,如同电影《终结者》中的“T800”机器人和“T1000”机器人,能依靠自身的智能自主导航避让障碍物,自主发现威胁并且自行确定应对方案,独立自主地完成各种战斗任务。

空中机器人振翅领航

无人机是军用机器人中发展最快的家族,当前主要有侦察无人机、武装无人机和侦打一体无人机等类别。在用的半自主式无人机中,最著名的当数美国空军的RQ-4“全球鹰”无人机、MQ-1型“掠夺者”无人机和MQ-9型“死神”无人机。此外,还有微型集群无人机,如2017年入役美国海军的“珀耳狄克斯”微型无人机集群,这些半自主式无人机主要担负对关注区域的侦察监视、重要目标的连续跟踪、情报信息的实时回传和关键目标的遥控打击等任务。自主无人机是空中机器人发展的最高目标,而格斗能力强的无人战斗机更是当前军事强国的重要发展愿景。美国就曾宣布,“F-22”战斗机之后的下一代战斗机就是无人驾驶战斗机,电影《绝密飞行》中会自己思考的无人驾驶战斗机“EDI”,就是未来研制的方向。

水面机器人“个小”灵活

为了扩大侦察监视范围,降低被小型海上目标自杀式攻击的可能性,一些国家正加紧研发小型水面机器人来辅助大型战舰行动。目前,各国无人水面艇多采用半自主型,美国海军中服役的“海狐”MK1和MK2无人水面舰艇,初步具备了“蜂群”协作能力,其主要用于濒海近岸以及内湖江河的作战警戒和海军远征部队的安全保障。“斯巴达侦察兵”无人水面艇也广泛应用于美国海军和海军陆战队,遂行侦察、欺骗以及水文调查等任务,若装上反坦克导弹,它还能协助陆军遂行内陆湖泊地域作战任务。以色列海军现役的“保护者”无人水面艇隐身性强,装备有先进传感器和多样化武器系统。由于自主型艇对智能化程度要求极高,实现极为困难,当前尚处于研究探索阶段。

水下机器人深渊暗战

电影《哥斯拉2:怪兽之王》中,在不明深海机动的情况下,核潜艇发射了3具无人潜航器,在水下近距离开路。2018年1月,也门胡塞武装的蛙人,就在也门西部沿岸海域捕获了一具美国海军的“莱姆斯600”无人潜航器,该型无人潜航器大多执行抵近侦察和区域监视任务,是美军进行区域持续监视的重要无人化武器。

深海大洋暗战不断,各国水下机器人分为有人潜水器和无人潜水器两大类,前者能处理复杂问题,但价格昂贵而且存在生命危险。而无人潜水器按照与水面支持设备(母船或平台)间联系方式的不同,可以分为两大类:一类是有缆水下机器人,也称遥控潜水器(ROW),有缆机器人都是遥控式的,按其运动方式分为拖曳式、(海底)移动式和浮游(自航)式三种:另一类是无缆水下机器人,也称为自治潜水器(AUV),如“莱姆斯600”无人潜航器等,它们体积小,行动隐蔽,能潜入对方领海、军港以及濒海要域等关键位置实施侦察和破坏,加上具备一定的续航能力,未来应用前景广阔。

空间机器人搏杀太空

如同电影《太空旅客》中的巨型星际飞行器一样,空间军事机器人也具备实时定位、姿态感知及控制调整能力,可在一个不断变化的多维环境中运动并自主导航,为星际飞行预测及规划路径。目前,空间机器人主要用于代替人类在太空中进行科学试验、出舱操作、空间生产、航天器维护修理和空间探测等活动。

随着太空战的临近,空间军用机器人已经成为筹划未来太空战的“划时代”装备,美军早期计划列装的“太空之杖”空天武器,就是从太空武器站上发射钨合金重棒直接精确摧毁地面目标。未来太空战中,空间军用机器人还可代替宇航员出舱作战,实现精确打击、捕获和干扰对方各类航天器活动,于九天之上使对方部队“眼瞎耳聋”,精确武器“空中迷航”。

“钢铁战士”能力强

从美国和俄罗斯军队的军用机器人在伊拉克、阿富汗和叙利亚战场的实践来看,形态各异的“钢铁战士”在各个作战领域都发挥着重要作用。它们能够有效提高作战效率,减少人力需求,降低战场伤亡。在侦察监视方面,军用机器人既可隐蔽地进行近距离战术侦察,又可进行战役广域侦察监视,为指挥官提供所需的各种实时情报信息。

在战场警戒方面,为了防突袭、防渗透,有的军队还装备了地面观察或警戒机器人,如韩国2014年公布的“SGR-1”边境控制机器人,已配置在朝鲜和韩国边境处便于观察的地点。当探测发现到特定目标时,报警器便会向监控中心报警,并可受控用“遥控武器站”直接打击目标。在破障设障方面,为了在敌人火力下排除雷场障碍物,战斗工兵们常常要付出沉重的代价。目前,很多国家都装备了排雷机器人,它们装有探雷和使地雷失效的装置,用于协助攻击分队在各种雷场中开辟通路,并进行标示。如美国的“Packbot”机器人、俄罗斯的“Uran-6”排雷机器人都经历过阿富汗和叙利亚战场的检验。相反,智能布雷机器人可通过遥控或半自主控制方式,自主设置标准布局的地雷场,并能自动标示地雷场的界限、绘制埋雷位置图。

在攻防战斗方面,军用机器人能以远程火力反敌接近,以近程火力抗敌冲击,以伴随火力支援士兵作战,以多种手段协助士兵坚守阵地,以精确火力实现区域全自动防空反导和以自行机动实施战场欺骗。在叙利亚战争期间,俄罗斯投入首款无人战车“Uran-9”参加城市作战,以精确的车载反坦克导弹和30机炮,帮助俄罗斯军队取得了较好战果。美国陆军也把新研制的新一代“魔爪”机器人部署到伊拉克。

在战场输送方面,兵贵神速,机动速度越快,就越能占得先机。占领先机需要作出两方面的努力:一方面是运用无人驾驶飞行器投送作战力量和装备物资,美军研制“KMAX”变体直升机,就能依靠预先编程的路线在阿富汗战场自主起飞,将运载的货物运送至前方作战基地;另一方面是依托全地形“机器骡马”,减轻地面分队携行压力,如美军的战场运输机器人“大狗”能背负154千克的载荷翻山越岭,准确无误地跟随步兵前进。

此外,为了强化综合作战能力,各国先后开发出功能各异的“辅助决策机器人”、“医疗助手机器人”、“车辆抢救机器人”、“战斗搬运机器人”和“自动加油机器人”等,主要在泥泞以及沾染区等恶劣条件下遂行抢救伤病员、运输、装卸、加油和抢修技术装备等后勤保障任务,助力作战行动顺利完成。

当前各军事强国都已将机器人作为本国军事发展的重要目标,以期在未来的战场之上占有一席之地,有逐步代替战士遂行各种急难险危任务的趋势。“终结者”正加速从科幻变成现实。

成长路上荆棘多

組建军用机器人军团,是压缩军队规模、降低作战人员风险、颠覆现有战争形态的必然选择。军用机器人自问世以来,一直在蓬勃发展的科技加持下不断冲破障碍,一路向前发展。到目前为止,尽管军用机器人家族“人丁”兴旺、种类繁多,然而仍无法满足军队在未来信息化战争中不断增加的需求,当前主要面临以下5个亟需解决的重要问题。

延长工作时间需要强大电源

电池性能是决定电动汽车续航里程的最大要素,电源问题同样限制了军用机器人的研发和运用。2019年8月,一名来自伊斯兰国的恐怖分子在操控携带炸弹的小型无人机时,由于忘记充电,导致无人机起飞不久就启动了自返航功能,飞回了恐怖分子的头顶,竟把他自己给炸死了。

受体积、重量和机动性能等的限制,战术级军用机器人大多采用高性能电池供电,如美军的“魔爪机器人”,它根据任务环境,续航时间为3~4小时。想要完成更长时间的工作,就要带上备份电池,这在无形中增加了士兵携带的战斗负载。

那能不能使用燃油发动机呢?中大型高空无人机就可以使用航空发动机,如美国的“全球鹰”无人机可载7000千克燃油,续航时间为42小时,航程高达2.6万千米,一天就能完成约13.7万平方千米区域的侦察,可持续跟踪目标24小时。但出于任务隐蔽性和噪音的考虑,如低空飞行或伴随步兵使用的机器人,则不宜使用燃油发动机。2014年,美国就曾验证过使用燃油发动机驱动新型“大狗”LS3型机器人,燃油足以使用24小时,可载重近200千克,自主持续航程达到32千米,并能通过计算机视觉自动跟随使用者,但由于噪音大,加上无法通过某些特殊地形,LS3项目次年就被取消了。因此,着力解决好高性能电源问题,对战术级的军用机器人尤为关键。

即时反应灵敏需要缩短延时

操作过民用无人机的玩家都知道无人机迟钝带来的困扰,总是不能在第一时间发送和接收指令。这就是无人机传输延时造成的结果。大型军用机器人的地面遥控站通常都部署在离应用目标上千千米以外,美军在伊拉克战争中就控制无人机在离站9660千米以外的地点执行任务。大型远程军用机器人主要采用卫星链路通信,尽管对于电波信号的光速而言,这个距离影响不太大,但延时仍是客观存在的。再如,无人机通过“2G-3G-4G-5G”网络,传回实时图像和视频等情报信息与地面站进行“人机”的交互控制时,两者之间的传输带宽大小和通信制式各异,必然会影响接发信息的速度。

此外,操作手的思考时间、反应速度以及无人机从接收到信号到转码生成指令再执行的工作流程,也会造成延迟,所以只要“人在回路”控制范围内,延迟问题难以避免。在时间敏感的状况下,几秒钟延迟就能导致任务失败。2002年12月,伊拉克的“米格-25”战斗机和美国携带毒刺空空导弹的“捕食者”无人机爆发空战,双方都发射了导弹,但毫无悬念,“捕食者”无人机被当场击落。可见如何尽量缩短传输延时,对于军用机器人提升即时反应能力尤为关键。

使用环境严酷需要工作稳定

军用机器人能否稳定可靠地执行任务,会严重影响士兵对军用机器人的信心。2006年,美国上一代“魔爪”机器人第一次投入战场时,竟然不受控制地调转枪口狂扫操作手,无奈之下,附近的士兵只能用火箭筒将其摧毁。

无论军用机器人智能化程度多高,也都是由成千上万个元器件组成。系统越复杂,出现硬件或软件故障的可能性就越大,再加上受战场环境、当下天候和能见度等的影响,机器人的作战效果都会打折扣,严重时还危及己方安全。在叙利亚城市作战中,俄罗斯的“天王星-9”无人战车就发生过19次以上的“宕机”事故,另有17次掉线,最少1分钟,最长90分钟。

此外,工作环境严酷也是影响军用机器人发挥功能的重要因素。例如,美军“全球鹰”无人机主计算机的最大工作温度为40.5℃,外界温度过高就可能无法正常工作,在西南亚地区的高温环境下,其传感器也不能發挥作用,迫使美国空军白天不得不把飞机停放在有空调的机库中。

减少人工干预需要高度智能

尽管如今半自主机器人已广泛投入使用,美俄军队的高级有人—无人作战系统已投入实战,如陆军阿帕奇武装直升机和灰鹰无人机、海军P-8“海神”反潜机和“人鱼海神”无人机,以及海上蜂群水面艇与微型无人机分系统等都已日趋完善,但由于仍需要人工干预,就作战效率和使用领域而言,仍不能完全做到自主发现、自主判断、自主决定、自主遂行任务。

因此,解决智能化问题,是推动未来全自主机器人进入军事领域的必由之路。由于深度学习技术、算法和计算能力的不断进化发展,人工智能系统在特定的任务中会经常胜过人类。战胜人类围棋高手的2个人工智能系统中,“深蓝”是基于手工规划并且以每秒2亿次的速度进行位置评估的“暴力方式”取胜的,而“阿尔法狗”则采用更智能的机器学习技术来“教会自己”更为复杂的“位置—移动”映射函数,走出了“非人类”的一步棋,逼得李世石离开赛场15分钟来平复心情。由此可见,解决军用机器人的智能化问题,关键是继续摸索底层的机器学习技术,研究类脑智能技术,并且通过开展类脑计算系统、类脑信息处理、多模态感知、自主学习、认知脑模拟和基于神经网络的类脑机器人等关键研发,来提高军用无人机器人系统的认知、学习、推理、决策和计划能力。

在2015年美国“第三次抵消战略”的5个核心建设方向中,第一个就是机器的“自主深度学习系统”。2017年“第三次抵消战略”制定推进的研究重点中,就包括海军自主货物补充平台、自主型水下无人艇和人机组队作战项目,并计划到2025年,使水下自主潜航器能够独立或者协作完成原来由有人潜艇才能执行的任务。

消除机器暴力需要伦理决策

技术问题迟早能解决,但真正最大的威胁是:我们会不会制造出“人类毁灭者”。人类对于全自主军用机器人的态度是非常纠结的:既怕它不来,又怕它乱来。在美国耶鲁大学生物伦理学研究员瓦拉赫等人合著的《道德机器:如何教会机器人辨明是非》中,提到了军用人工智能系统所构成的伦理学问题是最为尖锐的,因为此类系统的任务就是直接杀戮生命,或为杀戮提供间接帮助。

这自然也就牵涉到特定军事暴力行为自身的合法性问题。一方面,如果自主机器人决策及行动是错误的,又如何将犯下错误的机器人战士告上军事法庭呢?另一方面,尽管机器人战士的每一个部件与每一步算法都是人类设计者的产物,但是人类难以预测并控制这些军事自主系统。正如2016年阿尔法狗在围棋大赛中击败李世石一般,未来具备复杂自适应能力和深度学习能力的全自主机器人,它们自主作出的决策往往是设计者难以判断并超出设计者预期的,自然也就增加了军事自主系统的不可预见性。因此,未来我们能否按照设计初衷去要求自主机器人运作,自主机器人会不会失控?这是一个大问题。电影《终结者》反映的正是人类设计的机器人以人类为敌的恐怖局面。为此,尽管进程缓慢,但科学家仍在加强“伦理决策的程序化”研究,从而为研发并绝对控制机器人提供稳固的理论基础。为了防止出现不可控制的情况,很多科学家纷纷提出限制研发具有致命性自主能力的军用机器人。

作为大势所趋,军用机器人未来将广泛投入战场,我们所应该做的就是要想好该如何去面对它。总之,随着研究的不断深入,一种高智能、多功能、反应快、灵活性好、效率高的机器人群体,将逐步接管某些战斗岗位,军用机器人异军突起的时代已为期不远了。

中美机器人军团大比拼

目前的军用机器人种类繁多,已应用于侦察、排雷、防化、警戒监视、进攻、防御以及保障等各个领域。虽然现在的军用机器人还不能完全独立,但已经足以提高作战效率,减少人力需求,降低战场伤亡。

美国常用军用机器人

美国作为世界第一军事大国,是最早研发和使用军用机器人的国家之一,涵盖陆、海、空、天各大兵种的美军机器人,在技术理论和实战经验方面都处于遥遥领先的地位。

“魔爪”机器人:美军“魔爪”系列机器人是发展较快、应用较多的地面机器人。它是第一代小型遥控无人地面车辆,具有重量轻、坚固、快速、承载能力强和操作简单等优点,可在全天候、昼夜、两栖及各种地形环境下使用。

发展至今,“魔爪”机器人已经有了不同的专业型号,例如配置有害物质检测设备的“魔爪”CBRNE/HAZMAT型,配备有一个重型旋转肩膀的“魔爪”W/GEN Ⅳ重物提升型,配备有导航、通信和载荷传感器的C-TALON型履带式机器人等,它们可执行拆除简易爆炸装置、危险材料鉴定、战区侦察、战斗工程支援和其他辅助任务。

空中“捕食者”:美国MQ“捕食者”系列无人机是一种中空长航时无人驾驶飞机。MQ1“捕食者”巡航速度为126千米/小时,续航时间达40小时,可以携带2枚“地狱火”导弹,主要执行侦察任务。经过不断改进与研发,性能得到飞跃提升的MQ-9“狩猎者”无人作战飞机又问世了。MQ-9“狩猎者”是美国空军首款“猎杀者”无人机,号称“死神”。

“死神”装备有电子光学设备、红外系统、微光电视和合成孔径雷达,具有很强的搜集情报、电子侦听、侦察和地面攻击能力。执行任务时,一般是4架“死神”同时出动,地面站有10人进行控制。虽然操作人员不是在空中亲自驾驶,但通过远程实时系统控制无人机,同样拥有开火权,能够发射导弹。同时,操作人员还需要观测天气,实施空中控制,施展作战战术。“死神”的主要任务是为地面部队提供近距空中支援,还可以在山区和危险地区执行持久监视与侦察任务。自2007年投入使用以来,“死神”无人机在阿富汗、伊拉克、也门等全球各大热点地区执行过数千次的“定点清除”任务。

“海狐”无人水面艇:“海狐”是美国海军研究局于2003年开始研发的一种可遥控无人水面艇,是在刚性充气艇的基础上设计的。它可携带指挥、控制、通信与情报系统等有效载荷,包括雷达、声呐、宽带摄像机、目标跟踪与防抖软件、数字变焦红外照相機、数字变焦日光彩色照相机、3×70度导航照相机、摄像机遥控站、导航灯等。

“海狐”无人艇具有遥控、路径点定位或跟随行动三种工作模式,能够执行多种任务,如探测蛙人和战区内核生化侦察,情报、监视与侦察,内河作战、海上封锁、战场感知等。

REMUS潜航器:“远程环境监测”(REMUS)潜航器是美国海德罗伊公司研发的一种自主式潜航器,主要用于沿岸环境监测和调查。

REMUS 100是一种便携式潜航器,体积小巧、操作方便,工作潜深为100米,可由小型舰艇、猎雷艇、无人艇或大型潜航器等布放。在伊拉克战争期间,该型潜航器参与了乌姆盖斯尔港及其相关水道的水雷清扫行动,16小时内搜索水域面积达250万平方米,搜索到97具可疑物,完成了普通探雷系统21天才能完成的工作量。因此,REMUS 100不仅在美国海军中得到了广泛运用,还受到了英国、比利时、德国、荷兰、新西兰和新加坡以及北约水下研究中心的青睐。

REMUS 600是一种轻型、多功能潜航器,它采用了与REMUS 100相同的软件和电子系统,但是其额定下潜深度为600米,不同配置下甚至可达1500米或3000米。它的传感器系统具有高成像分辨率,能够提供清晰的海床图片,增强了操作员辨别水雷的能力,减少了传统反水雷作业的风险。因此,与REMUS 100一样,RF-MUS 600也受到了其他国家海军的青睐。例如,海德罗伊公司为英国海军提供的2套REMUS 600系统,装备先进的导航系统、声学和海域测深传感器等,能在深度为30~200米的海域和河流环境中对海床、河床进行连续20小时的扫描,执行反水雷侦察、水道测量、环境监视以及支援搜救等行动。

中国常用军用机器人

首款定型的作战机器人:适应多种环境的小型作战平台

这是一款为城市或小范围山地作战设计的机器人,典型的应用场景应是伴随步兵或其他地面力量共同前进,在人员无法到达的狭小空间,在有毒、有爆炸物等危险环境中完成作战任务。它们可以是小分队的先锋队员,也可以成为不易到达的环境中的侦察员。

国产机器“大狗”:拥有五种行走步态

机器“大狗”学名是“山地四足仿生移动平台”,主要功能是:用于山地及丘陵地区的物资背负、驮运和安防,可承担运输、侦察或打击任务。另外,在道路设施被破坏较严重的灾害现扬也可发挥作用。

排爆机器人“灵蜥”

“灵蜥”系列机器人是广州卫富科技开发有限公司在国家“863”计划支持下,并先后研制出A型、B型、H型、HW型等灵蜥系列机器人,都具有探测及排爆多种作业功能,可广泛应用于公安、武警系统。

弹药销毁机器人:草原深处的安全卫士

该机器人主要采用遥控方式实现载车地面移动,实现各项预定功能。通过无线或有线方式遥控载车完成引爆药的放置、未爆弹销毁等作业,通过无线图像传输系统将载车的摄像头捕获的现场视频图像传送到操作台显示分系统,供指挥员参考,并以此为依据对弹药销毁作业进行实时监控和修正,确保销毁作业百分百成功。可以说,弹药销毁机器人的出现,除了大大增加爆破作业安全系数之外,也使得未爆弹丸销毁由人工走上了机械化的道路。

水下探伤机器人:为辽宁舰颁发“健康证”

舰船水下状态检测与评估是水下抢修和实现船体水下部位视情维修的前提,其主要包括目视检测、水下探伤、测厚、阴极保护电位测量等内容。水下检测同时也是水下修理质量控制的主要手段。水下超声波探伤,是最重要的水下无损检测方法之一。在潜水人力安排不及时,或需要执行易致潜水员半失重、氮麻醉等特定复杂水域水下检修等问题面前,基层部队又遇尴尬。直到由海军装备科研机构自主研发的这套新型科研成果成功问世,才帮助他们走出困境。图为水下探伤机器人。

外骨骼系统:“钢铁侠”正向你走来

未来战场需要你跑得更快、判断更准、力量更大、下手更狠……有没有捷径呢?外骨骼机器人系统便是解决方案之一。古代士兵的盔甲就是最早的外骨骼。如今,结合了机械电子、控制、生物、传感、信息融合、材料等技术的外骨骼技术得到前所未有的快速发展。

未来战场上,士兵的携行装具越来越多、越来越重,可人体的体能和负重能力却是有限的。研发这套辅助单兵负重的外骨骼系统,能使人体骨骼的承重减少50%以上,让普通士兵成为大力士。

虽然目前军用机器人还不能够实现自主识别敌友、也不能辨别平民与士兵,但是它极强的战场生存与全天候的作战能力是我们人类战士所不能比拟的。想象一下,在战场上,一支行军时速20千米,能够在夜间精确定位,负载100千克以上各种信息化装备的机器人部队投入战斗,而对手是传统意义上的步兵,这将会获得怎样的战场优势。

毋庸置疑,发展军用机器人已经成为各国军事安全的重点战略。在科技的高速发展下,军用机器人将活跃并霸占陆、海、空、天、网、电等全域战场,参与到战争的全过程,成为军事行动的绝对主力。

未来的战场,将是军用机器人对抗的舞台!

机器人军团走向未来战场

从好莱坞大片《钢铁侠》到印度式幻想《宝莱坞机器人之恋》,机器人集群大战的场景令人记忆犹新。未来战争,我们所面对的敌人很有可能不再是有血有肉的士兵,而是成群结队拥有高度人工智能的“群化”机器人军团。叙利亚战场上就曾出现过由6个平台-M履带式机器人、4个暗语轮式机器人、1个洋槐自动化火炮群以及数架无人机组成的机器人军团,通过俄军的仙女座-D指挥系统对敌人开展了空地一体的人机协同联合作战,取得了令人震惊的作战效果。未来,随着人工智能及相关技术的持续发展,编排成阵列的无人坦克和无人舰艇、具有人群识别功能的察打一体无人机、能像人一样学习进步的“脑控”智能武器等或将走向作战前线,开启人类历史上的“第三次战争革命”。

自从人工智能围棋程序“阿尔法狗”运用感性与理性结合的蒙特卡洛人工智能算法频频战胜人类选手,代表了基于神经网络深度学习、高性能计算和大数据等领域最新成就的人工智能技术在军事领域的应用就得到人们的广泛关注。事实上,人工智能早已悄然渗入竞争与博弈更为激烈的军事斗争领域,目前装载有人工智能核心“大脑”的各类军用机器人正在加紧研发中,或将对未来战争产生颠覆性影响。

机器人战争从科幻变成现实

“硅造筋骨,电路血脉,刀枪不入,金刚之躯”,这是印度电影《宝莱坞机器人之恋》中机器人战士“七弟”的大概形象。电影讲述了印度天才科学家瓦西为增强国防力量,耗费十年之功设计研发了一款军用机器人,本想让他凝聚百人的才智与能力,通过训练认证后投入军事用途,却不想“七弟”阴差阳错经历了人间冷暖亲情,并由此引发机器人军事运用和情感伦理等一系列问题。

科幻电影中的机器人“七弟”有着似人的外表和超人的运动能力。“七弟”不像履带式机器人行动起来步履蹒跚,他可以伴着音乐热舞,更在火车上与人类开展了激烈打斗。军用机器人不单單是像人、会动,更是多学科、多领域、各种技术有机融合的现代化智能武器系统。

与影片情节相呼应的是,如今拥有高度人工智能的机器人军团走向战场已是大势所趋。近年来,随着计算机技术、信息技术与传感技术的快速发展,人工智能及其军事应用开始呈现井喷式发展。目前,美国、俄罗斯等传统军事强国都把军用人工智能作为“改变游戏规则”的颠覆性技术加以研究,美国国防部明确把人工智能作为第三次“抵消战略”的重要技术支柱,旨在进一步打造先进智能化作战体系,积极抢占未来军事斗争制高点。俄罗斯也把发展人工智能作为装备现代化的优先领域,目前已经开始大量列装战斗机器人。根据《2025年先进军用机器人技术装备研发专项综合计划》,到2025年,俄军中的无人系统将在其装备结构中占比超过30%。此外,日本防卫省也早已公布《关于实施研究开发的方针》,将人工智能机器人技术作为重点研发的新军事技术,在其后发布的《中长期技术评估》报告中更提出要在未来20年实现智能化、无人技术等方向的重大突破。

早在2013年,俄罗斯国防部就专门成立了机器人技术科研实验中心,美军在伊拉克和阿富汗战争期间就有至少10款智能作战机器人在战场开展相关技术试验。

除美、俄之外,英、法、德、日、韩等国都在加紧研制新一代军用机器人,目前全球已经有超过60个国家的军队装备了军用机器人,预计到2040年,战场上的美军会有一半以上的成员是机器人,未来军用机器人在战场上成建制规模化作战也将逐步从科幻电影变成现实。

智能军团或将颠覆未来战场

人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法及相关技术的学科,是现代信息技术的重要分支。具体而言,广义的人工智能主要研究如何让计算机完成以往需要人类脑力才能完成的工作,狭义的人工智能领域主要研究机器人及其相关技术。世界上第一台可编程的巨人计算机诞生于第二次世界大战期间,其设计初衷就是帮助英军的密码破译员快速破解德军的军用密码。从那时起,以计算机技术为核心的人工智能,就为军事领域带来了许多日新月异的革命性变化。

其实,早在计算机正式出现之前,人们就已经开始设想制造出可模拟人类思维的机器。1936年,年仅24岁的英国数学家图灵在《理想计算机》论文中提出了著名的图灵机模型,随后又于1950年提出了机器能够思维的论述,成为此后人们研究“会思维”机器和计算机的“灯塔”。1956年,伴随着探讨用机器人模拟人类智能问题的开始,人工智能这一名词首次出现,并进入快速发展阶段。尤其是20世纪90年代以后,神经网络、遗传算法、模糊推理等技术发展成熟,人工智能领域研究出现重大突破。1997年5月,IBM公司研制的深蓝计算机首次在正式比赛中战胜了人类国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫,进而开启了人工智能机器在棋类博弈领域横扫人类的新纪元。

“阿尔法狗”虽然代表了人工智能在基于神经网络的深度学习、高性能计算和大数据技术等领域的最新成就,但它依旧属于弱人工智能。在竞争与博弈更为激烈的军事领域,人工智能如今已经越来越多地走向战场,推动着智能化战争时代的来临。

21世纪的战争是信息化主导的战争,作为信息化战场的“千里眼”“顺风耳”,军用机器人可以精确查找、识别和摧毁任务目标,执行特殊作战任务,具有不可估量的作战效能。未来军用机器人依托数据链和信息网支撑的军事物联网,可在人类指挥下开展一体化对抗,整个战争的形态将发生深刻变革。军用机器人在战场上成建制、规模化作战也未必不可能,无人化、智能化战争的时代或将来临。

如今的铁甲战士们各有所长

2017年初,俄战略导弹部队司令谢尔盖·卡拉卡耶夫就曾表示,该部正在研发的战斗机器人将很快用于核武器和弹道导弹发射系统的保卫工作,未来俄战略导弹部队的机器人“保镖”有望首先应用于白杨-M和亚尔斯系统。目前,俄战略导弹部队正在研制的狼-2移动式机器人系统,堪称无人作战领域的“万能战士”。狼-2机器人自重1吨,使用履带式装置行进。该系统能够在时速35千米的行进情况下瞄准目标并开火,由热像仪、激光测距仪和陀螺稳定器保证系统的射击精度。除了火力支援,狼-2机器人还可以完成重点区域巡逻和侦察任务、警卫重要设施等工作,是核武器和弹道导弹阵地的“金牌”保镖。

随着人工智能技术的发展,其在智能化信息感知与处理、指挥控制辅助决策、无人化军用平台和机器人等军事领域将扮演着越来越重要的角色,推动战争形态从信息化战争向智能化战争加速演进。目前,美军、俄军、法军、德军等均装备了具有智能化信息感知与处理能力的数字化士兵系统,如美军的奈特勇士、俄军的战士等。在无人化军用平台领域,无人作战飞机、无人潜航器、作战机器人等基于人工智能的无人机器可独立完成目标跟踪、地形识别、侦察补给及进攻作战等多样化任务,已经得到广泛研究。其中,美军已经拥有8000多个空中无人系统,地面无人系统更是超过1.2万个,俄军的无人作战机器人更是发展迅猛,已经研制出快速机动、远程侦察、情报处理、排雷破障和火力打击等多种支援与作战能力机器人。

其实,除人们较为熟知的无人机外,各种拥有独特专长的军用机器人也“行走”在战场的每一个角落。仿人机器人是铁甲军团中与人体运动能力高度相似的“物种”,在战场搜救等工作中具有很大的应用空间。在美国国防高级研究计划局组织的机器人大赛中大放异彩的Atlas机器人,采用液压驱动和铝、钛模块搭建而成,装备有激光测距装置和立体摄像机,手部具有较好的运动能力,不仅能够驾驶汽车,甚至还可打开门进入建筑,攀爬梯子,穿过通道,堪称人工智能机器人家族的“蜘蛛侠”。

近年来,采用人工智能算法驾驶的无人地面车辆在军事领域也显示出巨大应用前景。目前已经研制出具备碰撞缓解制动、车道保持辅助、自适应巡航控制等诸多功能的无人驾驶军用车辆,并先后进行了多次战场测试。

群化作战是智能机器人的未来

出现在游戏《星际争霸》中能够“淹没”战场的无人机蜂群式攻击,一度让无数游戏玩家热血沸腾。美国国防高级研究计划局此前完成的空中发射/回收无人机“蜂群”项目,意味着这些仿生群化武器即将发展成熟走上战场。未来,随着人工智能及军事物联网技术的发展成熟,群化作战或将成为智能机器人的首选作战方式。

与以往智能无人作战“单枪匹马”或只是靠数量占优而“互不言语”不同的是,群化武器是以智能化无人控制技术和网络信息系统为支撑的集群式作战武器。真的打起仗來,群化武器看似“群龙无首”,却可步调一致、整齐划一,形成如同蜂群、蚁群、狼群等动物集群效应一般的作战攻势。之所以要研究群化武器,正是由于群化武器已经不是无人作战系统在数量上的单纯增加,而是从作战核心到配套战法“由里及外”的一次技术创新。凭借着高度智能化的精准控制,群化武器才能在未来战场悄然改写战争规则,引领未来战争进入“无人群化”时代。

正是看到了集群技术与无人技术在可能的军事应用上所碰撞出来的“火花”,美国在群化武器研究上投入了大量财力物力。美国国防高级研究计划局主导的“小精灵”项目于2015年9月公布,旨在研制一种可利用集群效应对敌方进行侦察和电子战的无人机群化武器系统。美国空军研究实验室启动的“编群战术空间”计划,重点研究无人机之间的协同作战能力,目前已经实现了12架无人飞机的自主协同飞行和模拟打击。在“协同空域作战”概念中,美军甚至还提出了集群无人机作为有人机“僚机”的协同作战概念,将可执行战场态势评估、制空、跨平台联合制导等更复杂的作战任务。美国海军研究蜂群无人机的初衷,就是为了依托蜂群的巨大数量优势突破现有的对空预警侦察和拦截系统。模拟试验表明,一艘安装宙斯盾系统的驱逐舰在同时遭受5~10架来自不同方向的无人机攻击时,总有能突防成功的无人机,在美军海上综合防御能力最强的系统面前成为“漏网之鱼”。像蜂群无人机这类战场“马蜂窝”,只是美军在群化武器技术研究上迈出的第一步。随着地面无人作战系统的发展日臻成熟,美军正希望改造现有的地面车辆打造一支“地面机器人敢死队”。这些无人战车无需耗费巨资加装重型装甲,既可以充当先头部队的“尖刀”主动接敌,也可以包抄敌人或在战术上发起佯攻,甚至还可空投至敌后执行自杀性任务。目前,美国陆军已经试图将一定数量的货车改装为可集群作战的“无人战车群”,对无人地面战斗车辆的研制也是跃跃欲试。同时,美国海军正在加速海上群化武器的研制工作,目前已经推出的群体无人突击艇系统,同样可自主感知海上战场态势并对敌方舰船发动群体性攻击。

群化武器相比于其他常规武器的一大优势,就是价格低廉、可实现庞大规模的批量化生产。集群化作战的核心思想就是将传统昂贵的大型有人作战平台,分解为数量更多、尺寸更小、成本更低的分布式无人作战平台,进而以数量优势弥补单一平台战力不足的新型作战理念。一个完整的群化武器作战集群,甚至可“包揽”从排雷排爆、侦察监视、警戒搜索到物资运输、协同攻防、自主作战等多个领域,必将发挥出巨大的作战潜能。尤其是随着3D打印技术的发展,批量生产1只蜜蜂大小的微型机器人单价只需要1美元,美军还有可能借此部署数以亿计的昆虫作战机器人。群化武器对于战场的另一个意义在于,其庞大的目标数量急剧扩大了敌人需要打击的目标,使得对手不得不付出高昂的代价。群化武器的分散性使得敌方难以有效锁定目标,即使其中一些成员被摧毁,剩下的无人作战装备仍能继续完成作战任务,这就大大增加了群化武器对战场的适应能力和抗风险性。毕竟,兵力的数量和质量同等重要,群化武器就是企图以数量优势达成对敌有效打击,实现低成本下对敌高价值目标的饱和攻击,甚至还将主导战场上的“作战节奏”。可以预见,随着群化武器日益发展成熟,未来以小取胜、以量取胜、以高效协同取胜的群化武器势必开启智能作战的新纪元。

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