智能化战争中的下一代武器系统形态构想

张旭辉

（中国运载火箭技术研究院，北京，100076）

0 引 言

人工智能及其相关技术的快速发展和广泛应用、无人/智能等新概念装备的不断涌现、分布协同/智能集群等新型作战概念的持续出现，都在推动战争形态加速向智能化战争演进，未来战场的复杂性和不确定性将日益增强[1]。

本文从未来战争下装备和技术的视角，提出了下一代武器系统的典型形态构想，重点分析了未来武器系统的模式变革、基础研究、科学问题、核心技术等不同维度下的关键问题，以探索适应智能化战争的下一代武器系统概念。

1 智能化战争对下一代武器系统的需求

1.1 智能化战争影响分析

人工智能技术对下一代战争的影响是深远的，将改变战争的参战力量、武器形态、作战样式、制胜机理等方方面面，智能化战争特别呈现出“对抗更加复杂、变化更加迅速、效率更加重要”三方面特点：

a）对抗更加复杂。随着人工智能、网络信息等技术的发展和运用，未来智能化战争面临全域全维、海量作战手段的综合博弈。多兵种多域联合作战将成为未来作战的标准范式，不同烈度的多个作战场景并发出现。大量智能无人与自主系统等新型作战力量的出现，又进一步促使战场的维度、战场的空间、战场的尺度、战场的复杂性极速膨胀。

b）变化更加迅速。在大国军事装备的发展中，人工智能技术将广泛渗透于各类武器系统设计、研制与使用的全寿命周期中，新兴前沿技术的应用、智能核心算法的升级也将显著加快，新兴作战概念又不断促使新概念武器持续快速出现，快速形成新的作战能力，让战争的主体不断升级、不断变化。对手也将进一步根据反制的作战概念催生新式武器，这些都会让每代作战装备的发展间隔变小，同代装备的更新升级变快。

c）效率更加重要。未来大国军事装备将随着人工智能技术的发展，识别判断、决策执行的效率更高，能够在中高烈度、复杂对抗环境下进行高质量、高节奏的可持续战斗。通过智能优化设计高/低端武器的搭配及协同方式，以及大量无人自主系统与有人系统的有机融合，可以降低作战成本，提高作战效费比。

1.2 对下一代武器系统的能力需求

为塑造、利用并适应上述发展趋势，需要未来智能化战争中的下一代武器系统具备3个方面能力：

a）极度灵活，控得住战场复杂。下一代武器系统要能够在纷繁复杂的对抗环境中，通过灵活组态，实现灵活适应，获得适应复杂环境、适应复杂对手、应对突发情况的优势，同时给对手制造复杂困境，阻止对手获得适应复杂环境的优势。

b）极速升级，跑得赢技术换代。遵循“科技是核心战斗力”的准则，下一代武器系统能够在技术极速发展的环境中，通过开放架构、新型升级模式，获得系统升级的速度优势，实现能力升级跑得赢威胁变化、技术发展的速度，快速引入科技成果并实现全系统整体提升，主动创造技术换代与突袭能力。

c）极致高效，经得起规模消耗。智能化战争是质量与数量、性能与成本的综合比拼。下一代武器系统应该能够获得质量和规模的双重优势，解决好高低合理搭配问题，灵活定制匹配战场不同区域、不同烈度对抗的高效解决方案，能够获得对抗效能优势。

2 下一代武器系统形态构想

面对极度灵活、极速升级、极致高效的能力需求，下一代武器系统应当是一种按智能架构全新设计的装备形态：a）在能力生成上，能够面向灵活多样的作战任务进行功能/性能/系统构成的快速重组；b）在能力升级上，能够面向战场对抗形势的动态变化进行针对性的智能迭代进化，可快速引入前沿技术的突破成果并持续升级；c）在能力运用上，能够面向不同作战目标/作战任务进行简捷高效的按需定义。整体上呈现“系统快速重构、功能按需定义、飞行灵活变形、战力智能进化、技术持续升级”的五方面形态特征[2]。

2.1 系统快速重构

下一代武器系统将不再是单一高度定制，而是面向某一作战范畴的武器系统簇概念。武器系统采用面向能力的开放性平台构型，对动力、探测、战斗部、结构等子系统进行组成模块化、架构标准化、接口通用化、测试简捷化设计，通过“即插即用”的模块化子系统，使得导弹能够在工厂、战场从武器装备部件配置库中进行作战装备的组装，将不同子系统进行替换、裁剪与重构，形成不同作战功能、不同弹道模式、不同打击样式的作战武器装备，从而满足复杂多样的战场任务需求[3]。

2.2 功能按需定义

针对作战现场中任务灵活可调整、打击目标多域可变化、能力性能可动态升级的柔性化能力需求，功能按需定义是下一代武器系统的又一典型特征。功能按需定义，是基于开放通用的计算处理硬件平台，通过对计算、存储、处理各类资源进行高度抽象，实现硬件资源与作战功能的解耦，以实现通过软件对硬件进行定义与控制，即只需按需定义就可以方便快速地改变武器系统的功能与性能，有效应对未来智能化战争的复杂性和不确定性。

2.3 飞行灵活变形

变构型等前沿技术的突破与应用，将产生明显区别于传统弹道、巡航、滑翔等飞行模式的作战样式，实现水下/低空/高空/大气层外等多域空间的任意跨越。面向多样作战任务需求，下一代武器系统的外形和物理属性，能够在飞行中根据飞行空域变化、不同介质特点，通过智能感知并自主决策，主动改变飞行器外形、动力、结构等形态，实现跨域变速飞行，从而具备弹道模式灵活组合、飞行空域灵活适应、飞行速域灵活调整能力[3]。

2.4 战力智能进化

未来作战场景复杂多变、作战对手快速发展，对下一代作战武器也提出了战力极速演变、智能进化升级的能力需求。战力的极速演变与智能进化升级能力，是以临战/战时的战场需求与实时数据为输入，以战场已有装备和备件为素材，以进化博弈技术作为核心技术途径，快速完成软件算法更新、硬件中间件改造、协同信息链重构，快速形成新战力直接交付，实现可重构武器的“边打边改、愈战愈强”。

2.5 技术持续升级

军事科技的发展逐步加速，颠覆性技术、战略前沿技术的突破与应用，将促进形成新的作战力量、催生新的攻防手段、产生新的作战样式，可能从根本上改变战场的攻防优劣态势。相比于传统装备更新换代、大幅改进、少量次数的升级模式，下一代武器系统应具备快速集成、小幅改进、持续升级的能力进化模式。通过采用开放柔性的总体架构，作战武器全剖面的各类系统均可灵活集成不同的颠覆性技术、战略前沿技术突破成果，保持作战武器的技术持续领先。

3 有关问题

为实现上述形态构想，需从武器系统的模式变革、基础研究、科学问题、核心技术等不同维度，研究相关理论问题并突破难点技术（见图1）。

图1 下一代武器系统有关难点梳理Fig.1 Difficultis of the Next Generation Weapon System

3.1 模式变革

a）力量编成的精准匹配。

未来智能化战争的参战力量是由智能化高性能作战平台、足够数量的低成本分散力量单元组成的混合力量结构。针对不同烈度冲突的作战需要，需要通过灵活和精准适应的方法，高低合理搭配，智能组合高价值平台与大量分散低成本武器，实现各种烈度下协同作战的精准匹配，从而获得质量与效益的双重优势。

b）能力生成模式的革新。

实现极度灵活、极速升级的下一代武器系统，需要采取武器研制可快速转变为作战能力的模式，变革研—训—用的既有模式。面对未来对抗更加复杂、变化更加迅速的智能化战争，武器系统难以通过一次设计满足纷繁复杂的对抗环境和升级需求，需要采用新的研发模式、开发新的技术，通过武器研制与作战能力快速迭代模式，研制部门快速生成原型武器、使用部门快速训练反馈，边设计、边生产、边运用、边反馈，不断磨合迭代，快速形成装备、快速训练装备、快速更新装备、快速补充模块。

3.2 基础研究

a）可重构系统的设计方法与评价准则。

下一代武器系统可根据任务配置模块、根据任务选择飞行剖面、根据任务定义功能，其设计方法不同于传统面向特定需求的系统设计方法，需要考虑不同构型下武器系统的包络覆盖与优化整合。由于设计维度较高，多个学科之间耦合关系复杂，需要建立适应可重构系统的设计方法，以及评价该类系统好坏的评价准则。

b）技术可动态升级的架构问题。

传统开发、集成和部署新技术的复杂性，延长了新技术转化成战斗力的周期。下一代武器系统战力智能进化、技术持续升级，要求武器系统的技术升级架构必须具有足够的灵活性、适应性和弹性，需要设计一种能够最小代价、敏捷高效、便捷操作且让作战人员易于接受的技术升级架构和升级模式。

c）异构系统的兼容与互操作问题。

下一代武器的系统快速重构、能力按需定义特征，要求战场上许多不同类型的元素、单元和能力异构混合运用，需要解决不同武器单元标准的兼容问题，构建异构系统的互操作架构，支撑以不可预测的方式高速构建和重组系统。例如，重组的系统如何实现相互调用资源、相互分配任务等；不同单元间传递信息时，如何解决没有通用数据标准前提下的相互理解问题；如何解决非本机软件在多种不同系统单元的迁移运行问题。

3.3 科学问题

a）复杂系统对抗的纳什均衡态问题。

在智能化战争中，体系对抗、单元对抗的任务规划和博弈决策，其本质都是纳什均衡态的求解问题。武器系统及装备体系作为典型的复杂系统，在纳什均衡态求解中需要充分考虑由局部最优到全局最优、由对称场景到不对称场景、由完全信息到不完全信息、由单体到多体等带来的特殊需求，在有限计算资源、高动态等条件下实现纳什均衡态的准确求解。

b）可变形系统的非定常多场耦合问题。

飞行灵活变形给下一代武器系统高效实施多样化任务提供了更多可能，同时也带来了系列科学问题。高速/高超环境下的变形、变构型，其飞行过程是一个集空气动力学、结构力学、热力学、飞行力学等多个学科为一体的非定常多物理场耦合问题，需要深化对非定常复杂气动力/热/弹性/飞行力学等多场耦合特性的认识，建立适用于工程应用的快速、高效的多场耦合预示与评估方法。

3.4 核心技术

a）智能博弈推演与系统重构规划技术。

智能博弈推演与系统重构规划技术是实现面向任务定义系统的前提，通过构建攻防作战要素全、对抗强度大的攻防推演平台，基于大量可重构、自主化的作战模块单元，采用自博弈技术，进行超大规模轮次的针对性攻防对抗推演，生成百万量级的大数据，通过强化学习、反事实网络等智能算法，给出系统重构组合方案，训练生成特定场景下最优的装备配置与协同方式，实现战力的智能进化与升级。

b）硬件模块化与软件可定义技术。

硬件模块化与软件定制化是实现系统按需重构的物质基础。硬件模块化重点解决下一代武器各系统、各模块的定义与分配问题，满足快速重构和快速升级的需要。软件可定义技术重点解决在硬件能力给定的条件下，通过软件定义功能、定义任务，最大限度发挥系统效能的问题。

c）飞行器在线智能变形技术。

飞行器在线智能变形技术，是通过局部或整体改变飞行器的外形、动力、结构等物理属性，使飞行器能够实时适应多种任务需求，并在多种飞行环境中保持效率和性能最优。在大空域宽速域的环境条件下，变构型飞行器的载荷环境复杂、动力学模型变化显著、气动热环境分布以及干扰形态复杂、气动/飞行力学/热环境等专业耦合严重，需深入研究对象瞬变过程的自适应控制、智能精巧变形机构与高效驱动、变构型结构材料与动/静热密封等难题，最大化变形收益并降低设计风险。

d）可升级系统的迁移学习技术。

为了最大限度发挥技术快速升级、算法持续进化的优势，需要解决可升级系统的迁移学习问题，实现运用已存有的知识对不同但相关领域问题进行求解，即迁移已有的知识来解决目标领域中仅有少量甚至没有标记样本数据的学习问题，从而将某一技术的突破快速传播到整个系统。

4 结束语

随着人工智能技术的快速发展与广泛应用，战争形态向智能化加速演进的趋势已不可避免。智能化战争必将带来武器形态、作战概念的颠覆与发展，为应对智能化战争的提前到来，应加紧开展智能化武器系统及作战概念研究，适应并引领未来智能化战争。

本文对智能化战争中的下一代武器系统形态和特点进行阐述，分析了未来新型作战概念、下一代武器装备形态及核心关键技术，探索推动适应未来战争形态的下一代武器概念研究。