人工智能在舰船核生化防御中的应用研究

李斌斌 王利敏

摘要：人工智能已经在医疗、金融等领域占据核心地位，对人工智能在军事领域的应用研究也越来越受关注。本文简要介绍了人工智能的发展概况，基于对核生化攻击特点的分析，讨论了人工智能在舰船核生化防御中的应用。旨在构建融入了人工智能的舰船核生化防御系统，降低作战人员执行核生化相关任务的工作强度和受到危害的可能性，提升舰船核生化防御能力。

关键词：人工智能；舰船核生化；防御

Abstract：AI has been palying a key role in the field of medical and financial.More and more attention to the research on the application of AI in military has been given in recent years.The development of AI was generally introduced in this paper.The application of AI in the NBC defense of naval ships is discussed based on the analysis of the characteristics of NBC attacks.The aim is to build a naval ships NBC defense system integrated with AI.The system can reduce the operational strength and hazards of NBC for soldiers，improve naval ships NBC defense capability.

Key words：AI； CBRN； Defense

人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）是研究、开发用于模拟、延伸和拓展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。[1]计算机电子技术和互联网技术的飞速发展，为人工智能提供了优越的发展条件，[2]目前，人工智能在图像识别、语音识别、文本处理、游戏博弈等诸多方面已经全面达到或者超越人类，基于美国国防部高级研究规划局的CALO计划而研制的Siri技术及由谷歌公司开发的AlphaGo击败围棋九段李世石的事例便是明证。人工智能已经开始逐步在医疗、金融、保险、新闻等领域占据核心地位，并且不断渗入人们的日常生活，在个人电脑时代、网络时代、手机时代之后，我们已经进入了人工智能时代。[3]

1 人工智能的发展概况

1943年，Warren McCulloch和Walter Pitte提出了一种基于人工神经元的计算模型。1956年夏天，John McCarthy在达特茅斯学会上正式提出了人工智能（Artificial Intelligence）的概念，[4]从此，AI成为了一个单独的并且明确属于计算机科学的新领域。但是，对于什么是人工智能，学术界存在很多关于人工智能的定义，[57]至今尚未有统一的公认的定论。其中，阿兰·图灵在1950年的论文《计算机器与智能》（Computing Machinery and Intelligence）中提出的图灵测试几乎可以完整的描绘人工智能所具有的能力：[8]

自然语言处理能力（计算机可以与人类成功地进行交流）

知识表示能力（储存它知道或听到的信息）

自动推理能力（运用储存的信息来回答问题和提取新的结论）

机器学习能力（能适应新的环境并能检测和推断新的模式）

计算机视觉（可以感知物体）

机器人技术（可以操纵和移动物体）

这六个能力延伸出了相应的领域，构成了人工智能的主要内容，并且不断推动着人工智能的发展和进步。人工智能这六大领域的研究成果也已经广泛的应用于国民生活、工业生产、国防建設等各个方面。

20世纪以来，核生化技术不断扩散，核生化武器被投入战场或恐袭中的可能性越来越大，舰船遭受核生化袭击的可能性也越来越大，舰船核生化防御能力不仅是衡量舰船先进性的指标，也是舰船在未来复杂战争环境中保护自己、赢得先机的必备手段。[9]舰船核生化防御包括核生化条件下舰船的生存能力和舰船对核生化武器袭击的侦测、防护、洗消以及救护能力。我国对各型水面舰船的核生化防御生存能力要求为：[10]

1）各型水面舰艇在规定的抗核爆炸冲击波超压峰值的作用下，不影响舰艇的生存能力（规定的最小超压峰值能力见表1）；

2）核爆炸光辐射不应引起水面舰船暴露部位（含设备）的燃烧；

3）在舰船结构完好的情况下，舰船遭化学袭击时，不应影响舰船的生存能力；

4）舰船遭生物武器袭击时，不应影响舰船的生存能力。

各型水面舰艇抗核爆炸冲击波超压峰值能力表

舰艇标准排水量（N）能承受冲击波超亚峰值（kPa）

排水量≥560070

5600>排水量≥100060

1000>排水量≥20040

为了保证舰船在核生化袭击环境下的生存能力，舰船需要配备完善的核生化防御系统。目前，国产大中型舰船均配备由核生化监控、核生化探测、核生化防护和核生化洗消四个子系统组成的核生化防御系统，[11]如下图所示。

舰船核生化防御系统构成图

本文即着重讨论飞速发展的人工智能在舰船核生化防御中的应用，以图构建基于人工智能的舰船核生化防御系统，使舰船更快、更有效的应对核生化武器袭击。鉴于核、生、化袭击各自具有独特、鲜明的特点，本文分为三部分分别讨论人工智能在舰船核、生、化防御中的应用。

2 人工智能在舰船核防御中的应用

核武器的杀伤破坏效应主要是瞬时杀伤破坏作用和放射性沾染引起的较长时间杀伤作用。核爆炸形成的放射性沾染区，是一个随时间、海况和天气不断变化的区域，为了避免沾染海区对舰船及舰上人员的伤害，舰船首先必须要选择正确的航向。为了更好的应对核武器袭击，舰船需要及时探测获得核武器的类别、强度、距离等数据，并将数据传输至指挥中心，以便指挥员指挥舰船及时规避核武器的瞬时杀伤破坏效应，同时，启动全舰水幕系统，这样既可以防御光辐射的瞬时侵害，也可用于防止或降低放射性沉降物对舰上人员的持续伤害。当战况导致或任务需要使舰船无法避免沾染区时，应及时开启全舰集体防护系统，尽可能的减少舰船暴露人员，并使个人防护、洗消装备处于战备状态。

人工智能具备强大的数据收集、分析和处理能力，可以快速融合舰船配备的多型核探测设备获得的核武器的相关信息、核辐射的相关信息以及舰船其他探测器、传感器采集到的海况、天气信息，并对多方面的信息进行综合分析，更合理、更快速的发出规避指令，调动舰船动力系统，规划正确的航向，使舰船有效规避或逃离沾染海区，并可同步启动全舰水幕系统及其他舰载核防护和洗消装备，随时待命并及时防护核爆炸冲击波、早期核辐射及放射性沉降物，有资料显示，及时开启水幕系统至少可消除90%的沾染物，如不及时，则可能会降至60%左右。当出于任务需要，必须在沾染海区内待命或执行任务、或通过沾染区时，可由具备人工智能的智能机器人、无人机自行或在舰船指挥系统的指挥下执行作战任务，同时，可利用机器人、无人机装载的各型探测器实时监测核沾染区、舰上外露人员或登舰人员的辐射剂量，制定完善的洗消方案、程序，匹配所需的洗消设施和洗消药剂，提高洗消效率，扩容洗消能力，执行更快捷、更有效的人员洗消作业。在任务完成后，智能机器人可自动执行舰船甲板、武器、外露设备和机器人本身的核沾染洗消，有效避免核沾染对舰上人员的伤害。

3 人工智能在舰船生物防御中的应用

生物武器多利用病毒或细菌进行秘密突袭或阴谋破坏，不仅受天气和环境影响较大，而且必须能穿透人体的免疫系统进入人体使人致病来达到杀伤作用。舰船最可能遭受的生物袭击多通过精确制导爆炸的方式来布撒生物战剂。由于存在一定的潜伏期，生物战剂没有瞬时杀伤作用，并且每个人染病的程度及出现症状的早晚不同，导致生物战剂的侦检难度较大、耗时较长。所以舰船遭受生物袭击后较有效的防御手段是立即侦检生物战剂类型、对舰上人员有针对性的接种疫苗或服用预防药物、及时穿戴防护装备和对舰船进行全面消毒，这就需要舰用人工智能系统配备完善的毒剂库，利用人工智能的自动推理能力及时确定生物战剂类型，缩短由专门的防疫部门确定战剂类型的时间，做到有针对性的部署。有资料显示海水冲洗可消除90%以上的生物战剂，所以在遭受生物袭击后，人工智能系统可及时启动舰载消防系统并派出智能机器人进行全舰冲洗和消毒，降低防化人员的工作强度，减弱作战人员受到生物战剂二次污染的威胁。

4 人工智能在舰船化学防御中的应用

海上化学武器袭击多采用气体或气溶胶的形式，初生云团无显著颜色，并且随着海况、气象条件的变化，可以覆盖或污染的海域面积较大，此外，舰船上大量存在的橡胶和油漆层等有机材料也有利于化学毒剂的溶解和渗透，造成舰船的持续污染，且难以彻底消除。

舰船本身对化学武器的防御措施主要是规避和洗消，但由于化武袭击具有显著的突然性和连续性，有效防御的前提是尽早发现并鉴别化武的类型。目前，利用侦毒管采样侦测是较准确、较普遍采用的一种化学侦检方法，这需要防化人员穿着防化服对受污染的空气、烟尘、土壤等进行采样和分析，防化服会严重限制采样人员的活动能力和工作时间，采样人员和作战人员遭受化武持续侵袭的威胁较大，且需承受极大的心理紧张感和恐怖心理。此时，可以派出智能机器人进行化武采样侦测和分析，在提高侦测速度、延长任务时间的同时，有效避免侦检人员受到化武的直接侵害。利用人工智能系统除了可以综合海、岸、空等多方初步侦测到的化武信息，采取更迅速、更有效的规避措施使舰船躲避化学武器的侵害，及时密闭舰船舱室，启动舰船水幕系统，做到快速、严密的防护，还可以针对化学武器具有特效性的特点，及时有针对性的为所有作战人员分配防护器材，降低遭遇化武袭击时防化专业人员的工作强度，为所有作战人员提供合理、及时的防化专业技术保障。

5 结论与展望

在未来复杂多变的战争环境下，基于人工智能构建的舰船核生化防御系统可以快速融合岸基和舰载多平台、多系统的功能，更合理有效的分析处理核生化探测信息，及时启动核生化集体防护、个人防护系统和洗消系统，优化核生化监控中的报警、报告、评估、决策和控制功能，有效避免人员可能误操作带来的安全隐患，也可以持续的高强度的应对各种核生化袭击或威胁，使舰船具备全方位、全天候的核生化作战能力，极大的提高舰船的智能化和信息化，更好的应对未来战场可能出现的各种挑战。

参考文献：

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[10]钱润生，唐谋生，张骧，等.舰船核生化防御技术[M].北京：解放军出版社，2005.

[11]王俊新，张浩.水面舰船核生化防护系统设计[J].舰船工程研究，2007（4）：5564.

作者简介：李斌斌（1987），男，河南洛阳人，工学硕士，工程师，从事机械结构设计工作。