人工智能赋能无人机如何重塑战场新格局

摘要：人机战争的迅速演变以及商用和民用无人机的武器化已成为不争的事实，而能力越来越强的远程“神风”无人机或单向攻击无人机也逐渐模糊了无人机和导弹的定义，两者对现代战争的影响都在滚雪球般地扩大，而美国多年来精心构建的空中关键优势也被削弱。在这一背景下，《战区》主编泰勒·罗戈威撰文详细介绍人工智能技术在无人机中的应用及其对战争的影响，本文将据此展开介绍。

关键词：人工智能，无人机，自主武器，俄乌战争

自动目标识别技术的兴起

自动目标识别技术已广泛应用在某些巡航导弹上。以数字式景象匹配区域相关制导（DSMAC）技术为例，按照今天的标准，该技术可谓相对粗糙，但是它让“战斧”巡航导弹上的红外传感器得以扫描导弹行进过程中的下方地形，以便与其记忆库中预先设定的图像进行匹配，从而协助导航和目标捕捉。

美军“战斧”导弹即将摧毁位于中国湖靶场的模拟雷达站

经过数十年对数字式景象匹配区域相关制导技术和其他图像识别技术的使用，基本的数字化图像匹配/相关自主定位概念已发展得更加完善。这要归功于红外成像传感器、信息处理硬件和机载软件逻辑的改进，它们甚至可以让导弹在不可预见的因素有可能迫使导弹中止进攻或完全失准的情况下识别出目标。它们还能实施更加精确的攻击，除了识别一般目标外，还能识别目标上预先设定的攻击点。该功能无需人类操作，一旦导弹起飞，它就可以自主运行.

部分导弹还具备人在环（MITL）控制选项，但在大多数情况下，这需要一架装有机载数据链的飞机（通常为发射导弹的飞机）在导弹处于攻击路径时位于其视距内。其他巡航导弹，如新型的“战斧”导弹，则可以通过卫星数据链将图像和其他数据反馈给操作员，从而实现导弹在飞行过程中与人的互动，但这些都是先进系统，其基本能力仍然是采用上述方法进行自主定位。

响应增强型防区外对地攻击导弹（SLAM-ER）配备了红外成像导引头，可在自主攻击模式下使用，或通过人在环控制使用数据链吊舱，将其连接到发射飞机或视距内的其他飞机。机组人员可以实时微调导弹的精确末段攻击。

无论如何，这些导弹都是用于攻击单一目标或发射前编入导弹内的一组备用目标。这些内在限制使它们免于接受与真正自主武器系统的道德性相关的审查。在大多数情况下，这些武器在投入实战前都需要经过长时间的配置和任务规划。导弹依照发射员的设定在特定区域内搜寻并打击指定目标，或在其匹配参数未得到满足的情况下中止进攻。一些更先进的系统则更进一步，例如侧重于反舰任务的系统，有能力寻找载入其图像/模型库中的多个目标类型，并根据发射前设定的参数选择其中一个进行打击。这些系统及其他使用雷达导引头（能够生成关于目标的合成图像）的系统更接近于本文所探讨的自主能力。但目前采用这些系统的武器体积往往过于庞大，每件造价数十万或数百万美元，且在一系列严格的环境中用于高度特定和明确定义的目的。

如今，“风暴之影”、“斯卡普EG”、联合空对地防区外导弹（JASSM）、先进“战斧”导弹、联合打击导弹、海军打击导弹等导弹都采用了自动目标识别（ATR）技术。它们的红外导引头无法使用射频对抗手段进行干扰，也无法通过机载雷达导引头的无线电发射进行探测。

装载在F-15E战斗机上的隐形AGM-158联合空对地防区外导弹。该导弹采用了红外成像导引头（位于导弹鼻锥上的六边形小窗内），能够将目标与其数据库进行比对，并对导弹的末段攻击路径进行微调。

几十年来，数字式景象匹配区域相关制导技术和其他图像匹配目标定位概念向来被视为最尖端的技术，但如今，即便其改进版本可以克服先前迭代所无法克服的目标定位挑战，它们在某种程度上也已沦为“古董”，或至少说是未来技术的笨拙先驱。

目前，数字化图像识别已成为人们日常生活的一部分。先进的算法可以完成解锁iPhone、查找在线图片等各项任务。一般而言，现代监控系统会大量使用多种类型的自动化目标识别技术，包括视觉识别、雷达识别、信号识别等。机器学习不仅能“教会”软件如何检测图像或视频中的特定物体，还能将这些物体划归为不同的子类别，并根据以不同的确定性检测和识别到的内容应用复杂的后续逻辑。这些概念使筛选日渐庞大的数据变为可能。

实现这些能力的硬件越来越便宜、越来越普及、越来越小巧，软件也越来越容易获得。因此，将这些功能直接移植到低端无人机上并不令人意外。该功能移植将使无人机具备自主探测、归类和定位大量地面物体的能力。

实际上，在日常生活中，此类无人机在这些方面已表现得极为出色，它们被广泛运用于商业和工业领域，如检查公用基础设施或铁路线等。随着该技术的发展和普及，无人机的自动目标识别能力已成为世界各国军方的焦点。在当前的俄乌冲突中，俄乌两国都在争相利用配备人工智能技术的低端无人机（包括用以击杀对方的无人机），以扭转战局。

摆脱人类操控，实现真正自主

无人机革命已使精确制导武器和防区外武器“民主化”。要获得这种能力，曾经存在难以逾越的资金和技术障碍，而现在，这些障碍几乎荡然无存。无人机也从多方面改变了“近距离”战场监视执行的方式。

把人类从无人机的控制体系中剔除将开辟一片全新的领域，但也难免令人心生不安，了解这一点至关重要。人在环控制系统将极大限制低端无人机（包括远程“神风”无人机等）发挥其潜力。如果要从远距离打击动态目标或临时目标，情况尤为如此。当无人机能够利用市售传感器和机载人工智能软硬件自行选择目标时，这些限制便会消失。

绝大多数能够攻击移动目标或临时目标的第一视角（FPV）“神风”无人机、巡飞弹和投弹无人机都配备了人在环控制系统，由人类实时手动操纵（更像是指挥）这些武器并选择打击目标。而不受这种方式控制的无人机则依照预先设定打击固定目标，基本上就是地图上的一组坐标。前者的最大缺点是无人机与其操作者之间需要有持续运行的视距数据链。这就导致了上述无人机能力的局限性，以及在战场上的潜在应用。

如果通信链丢失，只有当无人机进入预先规划好的等待航线后，操作员才有可能与无人机重新建立联系。操作员还可以通过编程让无人机返回预先指定的地点。但无论如何，任务都无法完成。即使无人机是在半自主模式下运行（即操作员在不直接控制无人机飞行的情况下时刻关注无人机的行进并批准目标），无人机仍然需要一种方式与操作员进行通信，以便操作员看到无人机所看到的一切。卫星通信会增加成本和复杂性，特别是无人机容纳卫星通信设备所需的尺寸，且在大多数情况下，这种能力根本无法在无人机上实现。在大片作战空间上进行高级联网也有可能克服这些问题，但这对绝大多数国家的武装部队来说都不切实际，因为它会大大增加作战行动和所使用硬件的复杂性。

2023年8月3日，乌克兰顿涅茨克州，一名来自第24独立机械化旅的乌克兰无人机操作员在训练场上测试新的军事装备，包括第一视角无人机。

从上述内容可以看出，让无人机飞往特定区域，甚至是很远的地方，自行寻找目标和设计攻击方案，将进一步拓展无人机所能完成的任务的范围。无人机和操作员之间根本无需关联，切断这种无形束缚将充分释放无人机的潜能。

相同形式，全新功能

远程“神风”无人机或单向攻击无人机，如伊朗设计的“见证者-136”，一直是乌克兰防空系统的“心头大患”。这些无人机是真正的“发射后自动寻的”式（Fire and Forget）武器，脱离了人在环控制系统，能够自主攻击固定目标。它们还可以利用自己的高续航能力来猎杀临时目标，攻击范围高达数百英里，远超体积较小、需人类控制的“神风”无人机。它们能在划定区域内执行搜查任务，如果没有找到目标但航程足够，还能飞回驻地等待下一次使用，或转而追击预先设定的次级固定目标。否则，它们将自毁。

这一能力将促进战地纵深的动态目标定位。例如，对俄罗斯而言，该无人机将为其提供巨大优势，因为俄罗斯未能在乌克兰取得制空权，而且俄罗斯打击前线外非静态目标的能力非常有限。乌克兰的情况也是如此。该无人机可以在战场纵深猎杀和袭击俄罗斯的陆地车辆。这一点乌克兰目前还无法做到，因为乌克兰也同样缺乏空中优势，而且面临着俄罗斯遍布整个战区的密集防空网。即使无人机无法完成任务，让它们飞入敌方防空网也同样大有可为。一架远程“神风”无人机的造价可能高达数千美元，但击落无人机的地对空导弹系统的成本要高得多，且需要耗费的更换时间也更长，这样，无人机便能有效削弱敌方的防空系统。

将一波又一波此类无人机送往位于不同地理位置的“击杀箱”或指定的交战区，这样一来，它们就能在巨大的区域内持续不断地威胁敌方目标。在机器学习/人工智能和相关硬件的加持下，这些无人机不仅能识别意向目标，还能区分移动目标和静止目标，以确保攻击的是敌方活动（未被摧毁或未损坏）车辆。同时，这些无人机还能被设定为针对其他类型的目标，如地对空导弹系统或其他高优先级打击目标，而无论它们是否处于静止状态，甚至地面上的移动部队也有可能被无人机识别和攻击。所有关于无人机攻击目标和地点的参数都可以在起飞前由操作员根据任务要求进行设定。

这种能力可以有效压制远在前线后方的部队的行动，因为无人机对移动部队的精确打击会随时随地发生，且打击次数惊人。

这方面也有先例可循——单向攻击无人机配备了射频导引头，可发挥反辐射作用。它们会寻找来自防空系统的信号，并对其进行锁定，然后直接飞向导弹发射装置引爆。这种能力多年前源自以色列，目前已传播至世界各地。虽然它远不及视觉定位那般灵活，能够针对更广泛的目标，但是它仍然基于相同的原则和利用相同的优势，即无需人在环控制系统。甚至有些无人机还具备光学和反辐射定位能力，但这种无人机较为罕见，同样由以色列首创。

必须强调的是，本文探讨的并非无人机的蜂群作战能力。虽然如今先进的无人机蜂群技术最受瞩目，但无人机的自动目标识别和攻击技术代表了又一项重大飞跃。赋予低端无人机自主攻击目标的能力，能够给敌方造成更加显著的威胁，且这种威胁能在短时间内迅速扩散。将多驾具备自主定位能力的无人机部署在广阔的区域内，使其形成一个完全自主的蜂群网络，从而提升破坏性和作战效率。尽管这么做能造就巨大的优势，但同时也增加了复杂性和成本，甚至带来一定的脆弱性。换言之，利用这种能力的门槛要比仅仅赋予无人机在设定的地理区域内寻找指定目标并对其实施单独打击的能力要高得多。

训练无人机击杀目标

装载到具备自主定位能力的无人机中的软件可以通过训练，变得异常精通于发现、识别和攻击指定目标。在虚拟现实中，各种能够想象得到的训练场景都可以重复数千次乃至数百万次，以提高软件辨别攻击和非攻击目标的能力。随后，操作员可以根据这些数据来设定无人机攻击其软硬件组合受训所针对的目标的参数。

匹配设置的可能性是个值得深思的问题。举个理论上的例子，不同的使用者出于不同的道德和战术诉求使用同一架无人机，他们所选择的设置可能大相径庭。处于高风险冲突中的使用者可能将参数值设置得相对较低，以最大限度地增加潜在的攻击次数；而处于直接风险较低的冲突中的使用者，或在保护无辜生命和财产方面面临重重压力的使用者，则可能将参数值设置得很高。即便是在最严格但仍与作战相关的设置下，无人机也可能发生可怕的错误，但人类操作员也会出现同样的情况，在这方面甚至可能不那么可靠。

小型无人机所能携带的光学设备功能越来越强大、重量越来越轻、价格越来越低廉，也使得一切变为可能。商用无人机在这方面的发展令人叹为观止，已直接应用于军事领域。毫米波雷达导引头的使用也是一种可能，这将是全天候作战的一大福音。然而，光学设备才是更容易实现的重点。虽然这只是一个非常简单的概括，但这正是低端无人机自主空战未来的发展方向。

将机器学习/人工智能技术注入低端武器化无人机，最终得到的将是更智能、更活跃、更难预测和更难防御的武器。摆脱了人在环控制系统的桎梏，这些武器将在未来战场上产生更加重大的影响。

前文提到，这种能力已在战场上出现并受到了更多重视，这说明当今无人机技术的发展之快。但在一些情况下，利用光电传感器的自动化定位技术已在“神风”无人机上存在了多年。例如，“弹簧刀”无人机可在人类操作员设定目标后飞向指定目标。与无人机在行进间与人类保持实时互动相比，这样做有诸多好处，例如，克服了人类在无人机攻击末段非常接近于地面时失去视距连接的问题。作为一种能提高杀伤率的辅助功能，这一能力对打击移动目标极其有用。当前的俄乌冲突就见证了俄乌两国在提高无人机自主性方面下足了苦功。

更难察觉和打击的目标

防御低端无人机是一个大问题，原因有很多，且不仅仅局限于局势瞬息万变的战场上。如果无人机没有人在环控制系统或实时双向数据链，无论敌方是通过软杀伤（如电子战）还是硬杀伤（动能武器，如导弹和火炮系统）方式进行探测和防御，都会收效甚微。前文提到，具备远程能力的自主无人机可以飞往很远的地方，对特定区域的临时目标进行打击，这意味着它们可以出现在各个地方，从而使敌方宝贵的防御资产的分配变得异常复杂。简而言之，敌方无法同时在所有地方开展防御工作。

如果无人机是自主运行的，高度局部化的指挥链路干扰就会失效。即使是像“弹簧刀”无人机那样在攻击路径末段才切换到自主控制模式，也会削弱敌方车辆上高度局部化的干扰器（如俄乌战场上出现在车辆上的干扰器）的效用，同时还能对移动目标进行更精确的打击。完全自主的无人机则更不会受到局部化指挥链路的干扰，因为它们根本没有人类实时控制系统或双向数据链。

虽然大范围干扰GPS也会对一些无人机系统造成影响，但在许多情况下，这一问题也是可以克服的，包括使用简单的既定手段在无人机的GPS受干扰的情况下维持基本飞行。无人机现有的光学传感器和机载仪器甚至可以帮助无人机在GPS中断期间保持自主飞行并执行任务。在人工智能的辅助下，这些能力可以变得更加强大。全惯性导航系统也变得异常小巧和轻便，能极大减少军用无人机对GPS的依赖。

如前所述，操作员可以在无人机执行任务前设置参数，规定无人机在失去GPS接收信号的情况下应该做些什么。在不存在地理敏感性的地区，无人机可以在定位功能减弱的情况下执行任务。而在较为敏感的作战区域，操作员可以对无人机进行编程，使其在某一方向上巡飞，以试图重新获取高质量定位，或试图返回驻地，甚至自毁。

人工智能还可以协助克服GPS欺骗对任务造成的干扰，方法是利用高级逻辑更好地识别欺骗发生的时间，并在输入数据偏离其他导航数据源时丢弃错误的输入数据。

然而，一旦具备自主定位能力的“神风”无人机分布得更加广泛，在大范围内干扰或操纵GPS就会变得更加势在必行，即使这样做只能在特定情况下削弱某些类型无人机的能力。但值得注意的是，这种方法就好比一把双刃剑，在削弱敌方无人机能力的同时，也会极大影响己方军队的作战和后勤能力。无论如何，GPS欺骗技术将在俄乌冲突中得到更广泛的应用，特别是在俄罗斯不断使用远程“神风”无人机的情况下。这些无人机使用的是相对低端的组件，通过GPS欺骗干扰战术有可能使它们严重偏离航线。

此外，非国家实体和犯罪组织也可能使用具备自主定位能力的无人机，后者已经在使用这一现代战场上才得以见证的能力来实施一系列违法犯罪活动。

赋予低端无人机远距离动态目标定位能力，而不受人类-无人机视距连接的限制，将为大量难以应付的犯罪活动创造可能性。特别是考虑到这些无人机能够在指定区域选择非常具体的移动目标，而身处远处的作案者早已离开了无人机发射地。攻击型自主无人机在飞行时也不会向外界发出任何危险信号，因此不利于高危人员和资产发现它们的存在。可以说，无人机的威胁范围已几乎全方面扩大，尤其是在地理覆盖范围上。

审核编辑：黄飞