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基于深度学习等人工智能技术的态势智能认知模型

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适应军事技术发展和战争形态演进的特点趋势,以态势感知、指挥决策、攻防协同和综合保障等作战活动为重点,通过重组作战指挥体系、再构作战力量体系、创新作战规则体系,重新设计各作战活动的信息交互关系与处理程序,从而达到通过流程革命最大限度地形成和发挥战斗力的目的。

在网络信息体系的支撑下,传统的“态势感知-指挥决策-攻防协同-综合保障”作战流程将实现“凤凰涅槃浴火重生”。实现智能化再造后的体系聚优战作战流程将表现为全域态势智能认知、人机一体混合决策、有人无人自主协同、主动按需精确保障,进而达成网络信息体系支撑下作战体系高效运转和作战能力即时自主聚优的目的。

作战流程是指作战进程中各种作战行动的步骤和顺序。体系聚优战是在网络信息体系支撑下的一种新型作战概念,它是机械化、信息化、智能化融合发展、共同作用的结果,并主要通过对态势感知、指挥决策、攻防协同、综合保障等各环节的优化再生,推动实现与体系聚优战相适应的作战流程再造和其各流程环节中活动的创新。

1.智能态势

全域态势智能认知   态势认知在体系聚优战中处于源头的位置,无论是指挥决策、攻防协同还是综合保障,都需要及时准确地获取陆海空天电网等全域的侦察情报、预警探测等信息,快速精确描绘出战场上敌我邻等各方位置、行动,并以此为基础揭示敌作战目标、企图,预测分析其下一步作战行动与可能的作战发展前景。

体系聚优战的全域态势智能认知,是以人机融合为主要模式,充分利用机器学习深度学习、模糊认知、增强学习等人工智能技术,进行动态任务规划,生成武器-目标分配和多武器平台协同配置最优作战方案,并根据战场毁伤情况及作战效果快速评估,随时适应变化、动态调整,推进战场态势由感知向智能认知发展。其实现包括以下三个方面:

1.1 智能态势觉察

通常包括三部分的活动,首先是单个目标跟踪和识别,即对飞机、舰艇、防空导弹等战场单个目标进行跟踪识别;其次是对象聚合成群或单元,即根据时间和空间将装备和人员聚合成一个单位或部门,如将出现在某一海域的航母、驱逐舰、巡洋舰、潜艇、综合保障舰等聚合为一个航母战斗群;再次是识别敌人的作战行动,即对作战活动的识别。

体系聚优战中,战场态势觉察的数据量将急剧增长,这就需要综合运用人工智能技术和认知计算等技术,充分发挥人工智能在海量图像视频中的目标检测与跟踪、文本提取与理解等机器处理识别中的优势,大幅提升情报处理效率和对军事目标的理解能力。

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图:基于深度学习等人工智能技术的态势智能认知模型

1.2 智能态势理解

态势理解的核心是对作战行动事件在当前态势下的作战结果是什么、敌方行动企图是什么、对我产生的影响是什么等进行逻辑判断和推理。体系聚优战中,态势感知将在人工智能技术的支持下,从全球传感器采集的海量和异构数据中进行自动提取、关联和融合,形成跨时空、跨领域和跨任务的知识体系,快速做出正确的判断和推理。如利用仿生智能算法、智能博弈技术、边缘计算和分布式估计算法等,进行态势理解与认知的模式挖掘与推理,并将实际战场环境与知识体系关联,实时和自动生成战场局势和趋势等“势”的研判结果及支撑证据,帮助指挥员快速识别敌方意图,准确预测态势变化。

1.3 智能态势预测

态势预测也称为态势估计,是指基于对当前态势的理解,对未来可能出现的态势情况进行预测。对于态势实体,可利用其位置预测、事件的可能演变、活动的可能范围、惯用战役战术,进行综合分析和判定而得出未来态势。体系聚优战中,指挥员不仅要全面准确分析、理解、判断与评估当前战场局势,更要在人工智能技术的支撑下,利用数字孪生、智能博弈、人机融合和边缘计算等技术,构建与真实战场一致的战场态势平行仿真系统,快速推演未来不同时刻的敌我体系化对抗的可能态势和走向,为辅助指挥员超前决策和临机调整作战方案/计划提供时间窗口和建议思考。

2.人机混合决策

人机一体混合决策

人机一体指挥决策是体系聚优战中最重要的流程环节,核心是在人工智能等技术的支持下人机协作确定作战目标是什么、谁来打、怎么打,为体系聚优战的实现快速定下作战决心。军事云脑是指挥信息系统智能化发展过程中形成的AI生态系统,由态势认知、指挥决策、行动控制和支援保障等业务脑区的智能体组成。

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军事云脑构成示意图

在这人机一体混合决策过程中,如何发挥军事云脑的作用,将人类的作战决策知识和经验,转化为能够为机器所理解的情报数据库、作战模型库、决策算法库及专家系统,以人机交互系统实现人机的互联、互通、互操作就显得尤为重要。其实现包括以下四个方面: 2.1 机器辅助,人在回路中“主干” 在这种指挥决策模式中,智能化作为辅助手段,是人的“助手”和“工具”,人是指挥回路最具决定性的主体。随着指挥信息系统智能化程度提高,指挥信息系统可以辅助指挥员和指挥机关解决作战指挥的特定问题。比如对敌情、我情、战场环境等信息进行综合处理,快速生成战场态势分析报告,辅助对战场局势可能发展做出预测等。人在回路中,是指作战指挥回路运行时,指挥主体不但要承担筹划决策、突发情况处置等作战指挥核心职能,还要承担智能系统不便处理的指挥信息加工分析、指挥作业编辑拟制等工作,人始终处在指挥回路之中,发挥主体职责与核心作用。 2.2 人机混合,人在回路内“主导”

在这种指挥决策模式中,人的指挥控制更加精细直接,机器能够直接反映和实现人的想法和行为,脑机一体、骨机一体,实现真正意义上的智能“钢铁军团”。主要有两种可行途径:一种是“脑控作战”,是运用脑电波直接控制人与智能武器进行的人机一体协同作战,是人类运用意念直接远程控制智能武器的新型作战模式。进入21世纪以来,美军就积极探索“脑机接口”的军事运用,持续投入巨资研究意念控制的武器装备和机器人系统。还有一种是“人体增强作战”,即研发具有较强战场适应性的可穿戴式的单兵用机械外骨骼,突破人的奔跑、跳跃、力量等生理极限,极大增强人的战斗力和战场适应能力。

2.3 机器主干,人在回路上“监控” 在这种指挥决策模式中,智能化指挥信息系统是作战指挥的主要承担和实施者,由其做出情况判断、选定作战目标、制定作战任务规划、组织作战攻防行动等;指挥人员的主要职责是“监控”,适时下达干预和纠偏指令。随着人工智能技术加速由弱人工智能向强人工智能的转变,指挥信息系统可以像将具备综合判断、知识推理、深层理解等类人智能,能够根据作战需要实施跨领域、跨专业综合处理的作战指挥活动。届时,指挥人员将承担明确总体任务、提供初始条件、给出最终状态、规定作战限制、监控指挥信息系统运行等工作,其他一切中间环节就可以交给智能化指挥信息系统。为确保智能化指挥信息系统运行的安全可控,需要对指挥信息系统的运行进行监督管理、指导仲裁、应急处置,保留人类始终掌控“开火权”。 2.4 机器自战,人在回路前“预控”

在这种指挥决策模式中,指挥人员的决策控制已提前植入机器,智能化作战系统、平台按照人的要求自主行动作战。当前以无人机为典型的代表无人化作战系统,仍然是以人类在后台进行遥控半自主方式运行。随着人工智能技术的不断突破和应用,无人化作战系统的自主化程度将不断提高。高度自主的无人化装备与无人作战集群实施作战,指挥人员既不在回路中,也不在回路上,而是在指挥回路运行前的装备研发阶段、任务准备阶段,通过预编程、预设置的方式,将作战任务、力量编组、行动方式等固化在装备之中,无人化装备与无人作战集群按照预先设计遂行作战任务,自行实施启动、机动、交火、协同、保障、撤出战斗等。

3.自主协同

有人无人自主协同

在体系聚优战中,组织有人无人自主协同是作战流程再造的重要环节。核心是各种有人无人作战力量、作战单元和作战要素,围绕统一的作战目标,根据作战任务、作战目的需要和战场态势变化,基于网络信息体系支撑在全域立体空间异地同步展开、一体并行联动、自主动态调控,实现动态实时集聚战斗效能,提高体系打击效率。其实现包括以下两个方面:  

3.1 有人无人混合编组,优势互补、各取所长

近年来,美国国防部高级研究计划局推出的无人机伴随有人飞机的“忠诚僚机”项目,俄军2015年12月运用人/机器人混合战斗编组,在叙利亚战场兵分多路机动、抵近协同攻击消灭极端武装分子,都是对有人无人自主协同的有益尝试。有人无人混合编队在执行任务时,无人作战系统可第一时间深入抵近战场,大幅扩大作战纵深,配合有人操控兵器迅速掌握战场态势,避免因战场情况发生变化而贻误战机。同时,通过战场上有人操控兵器操控员控制,无人作战系统能够在远离地面站条件下执行任务,发现目标、识别目标和协同精确打击目标的能力将显著提升。

3.2 无人系统自主集群编组,自适应自组织与有人监控干预相结合

在类脑计算、脑机接口、深度学习等技术的支撑下,人与人工智能系统之间的信息互传递、意图互理解、行动互协同能力将显著提升,从而创造出系统有人、集群无人的地面“蚁群”“狼群”、水中“鱼群”“虾群”和空中“鸟群”“蜂群”等自适应自协调无人系统自主集群编组。2018年,美国国防部高级研究计划局的“小精灵”项目,使用C-130运输机或其他战略轰炸机、战斗机,在敌防空火力防御圈外释放“小精灵”无人机群,无人机群快速组网和自主协同,自主执行对敌侦察、监视、压制和打击任务。体系聚优战中,将以有人操控兵器为指挥核心,以成本低、机动性强、隐身性好、攻击能力突出的无人作战系统作为进攻主力,实现信息获取、指挥控制、武器发射与毁伤评估的“一气呵成”。

4.主动保障

主动按需精确保障

在体系聚优战中,主动按需精确按需保障是流程再造的支撑环节,核心是基于网络信息体系,实时采集、处理各方保障需求信息,动态掌握武器装备使用状态,并运用数字孪生技术,实现全程自动跟踪、全程实时评估、全程动态显示,即时预判、定位、评估保障时机与标准,精确筹划和运用保障资源、力量及手段,动态、灵活调控资源,减少保障层次,实施实时主动、直达配送式精确保障,为体系聚优战的实现提供和保持持续的战斗力。其实现包括以下两个方面:

4.1 基于万物智联的全域聚能保障 在战场智能物联网、作战云的支撑下,“万物互联、万物智联”成为体系聚优战的鲜明特点。一方面,将保障力量由传统的相对集中部署调整为灵活机动、广域疏散部署,运用智能技术科学计算各级各类保障力量、资源的构成、规模和空间布局,并依托战场智能物联网等实现互联,使各级各类保障实体随时在网、随时组网,能够在更大范围内实施全域聚能保障,高效满足作战需要。另一方面,作战力量可以依托战场智能物联网、大数据服务等技术手段,了解“在网”的各级各类保障力量和资源情况,跨域选择保障机构,“端对端”提出保障需求,自主协同实施跨域聚能保障。 4.2 基于智能感知的主动配送保障

体系聚优战战场是“秒杀”特征显著的战场,要求综合保障“从被动补给”向“主动配送”转变,缩短产生需求和响应需求之间的“时间差”。主动配送保障将成为适应智能化作战特点的重要保障方式。一方面,智能化后装保障将依托智能物联网,利用自动识别、数据融合、网络通信等技术手段,实时化、可视化监测掌握部队人员、装备、弹药、物资的位置、数量、状态等信息,从而及时确定部队需求,即时准备和实施保障。另一方面,后装综合保障可依托战场智能物联网、智能化后装保障指挥控制系统,实时掌握保障资源状态,实时监控保障进程,精确调控保障资源的投向、投量和投速,为作战提供适时适地适用保障。

4.3 基于无人平台的广域直达保障

随着数量规模的增长、载荷等性能的发展和智能程度的提升,无人保障平台将在战场上发挥越来越重要的作用。基于无人平台的广域直达保障,将成为提升综合保障效能的重要保障方式。一方面,针对广域分散、时限紧急等补给需求,运用中小型无人运输机、无人船艇、无人潜航器、全地形无人车等,装载携带装备弹药物资,以单平台或编组方式实施精确定点投送,满足作战急需。另一方面,依托地面、空中、水域等无人平台,搭载智能化、多能化的任务载荷,使其在复杂恶劣和高危战场环境下替代有人操作,遂行各种危险性高的作战保障任务。

总之,体系聚优战的作战流程再造,是在网络信息体系的核心支撑下,对现有作战流程的继承发展和颠覆创新。从作战能力形成看,又呈现为情报链路支撑下的指挥链路主导杀伤链路控制保障链路。

在网络信息体系的核心支撑下,根据指挥员的意图和战场实际情况,各种信息将情报链路、指挥链路、杀伤链路和保障链路联为一体,信息流通过控制物质流、能量流的流向、流量、流速,形成自主跨域融合、自学习自组织自修复多域传感器到射手闭合的杀伤链和杀伤网,实现作战资源的合理分配,作战行动的协调有序,作战能量的精确释放,最终实现作战能力的以快制慢、以精胜粗、整体制敌。


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