來(lái)源：防務(wù)快訊
2018年7月，米切爾航空航天研究所發(fā)布《有人-無(wú)人編隊(duì)：將空中作戰(zhàn)力量提升到新水平》報(bào)告。本文摘譯了有人-無(wú)人編隊(duì)概念、潛在任務(wù)及其未來(lái)發(fā)展。
近期的有人無(wú)人編隊(duì)構(gòu)想很簡(jiǎn)單：給現(xiàn)有多余的舊型號(hào)飛機(jī)配備自主任務(wù)控制軟硬件，使得這些飛機(jī)能夠在有人裝備輔助下協(xié)同達(dá)成任務(wù)效果。美國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）等研究機(jī)構(gòu)已證明了這一方法是可行的。美國(guó)空軍的任務(wù)需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了可用的飛機(jī)能力，考慮到其面臨的壓力，現(xiàn)在是時(shí)候認(rèn)真考慮對(duì)這一新方式進(jìn)行投資了。
同任何新的任務(wù)能力一樣，有人-無(wú)人編隊(duì)不會(huì)把重點(diǎn)放在最復(fù)雜的場(chǎng)景下。提供額外的無(wú)人能力將使更多的有人裝備能夠關(guān)注于更具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。
在論及用于未來(lái)作戰(zhàn)的有人-無(wú)人模型時(shí)，個(gè)別人常常對(duì)此類(lèi)解決方案的技術(shù)就緒度表示擔(dān)憂。這一設(shè)想中的能力是否遠(yuǎn)非成熟技術(shù)所能及？實(shí)現(xiàn)能夠發(fā)揮作用的能力是否耗時(shí)耗資都太大？在對(duì)這些擔(dān)憂做出回應(yīng)時(shí)，重要的是，要認(rèn)識(shí)到近期有人-無(wú)人編隊(duì)的潛力的基礎(chǔ)是從持續(xù)多年的技術(shù)投資中收獲的成果和從當(dāng)前無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)中吸取的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。MQ-1“捕食者”、MQ-9 “死神”和RQ-4“全球鷹”等系統(tǒng)已將此類(lèi)技術(shù)中的關(guān)鍵部分轉(zhuǎn)化為日常的運(yùn)行工具。
回顧這些無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，一些重要的技術(shù)創(chuàng)新引人矚目。最重要的一點(diǎn)是，這些裝備開(kāi)創(chuàng)了全球、分布式作戰(zhàn)這一概念。與美國(guó)本土相隔半個(gè)地球的飛機(jī)可以從數(shù)千英里外的地面站實(shí)時(shí)操縱。這給指控與控制的概念帶來(lái)了深遠(yuǎn)影響，并與有人-無(wú)人編隊(duì)直接相關(guān)。展望未來(lái)，如今由DARPA和空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）開(kāi)發(fā)的各種技術(shù)將構(gòu)成自適應(yīng)的殺傷網(wǎng)，在這之中與有人駕駛飛機(jī)協(xié)作飛行的自主飛機(jī)將接收來(lái)自多個(gè)參與方的輸入信息。例如，一名有人駕駛飛機(jī)的飛行員提供輸入信息。若該飛行員因任務(wù)過(guò)多不堪重負(fù)，或中斷聯(lián)絡(luò)、被擊落或因其他原因無(wú)法履行職責(zé)，可將控制權(quán)轉(zhuǎn)交給E-3（AWACS）、E-8（JSTARS）等飛機(jī)上的空中戰(zhàn)斗管理員，甚至地面控制站。如果所有形式的通信均不可用且該無(wú)人裝備無(wú)法以完全自主的方式執(zhí)行向其分配的任務(wù)，其可轉(zhuǎn)為執(zhí)行一系列防故障指令。不管怎樣，由MQ-1“捕食者”和MQ-9“死神”開(kāi)創(chuàng)的高度分布式的控制明確表明，通過(guò)多個(gè)層級(jí)的實(shí)時(shí)人工支持，有人-無(wú)人合作關(guān)系能夠得到提升。
分布式控制這一概念涉及兩種不同的操作方式——“人在環(huán)中”和“人在環(huán)上”，MQ-1和MQ-9使用前者。在該方式中，無(wú)人機(jī)在操縱下以預(yù)先設(shè)定的方式飛行，同時(shí)任務(wù)機(jī)組人員仔細(xì)監(jiān)視與指揮各系統(tǒng)以控制期望的結(jié)果。無(wú)人機(jī)實(shí)際上起到的是在極遠(yuǎn)距離下接受遙控的飛機(jī)的作用。指導(dǎo)RQ-4“全球鷹”任務(wù)系統(tǒng)的是后一種方式，該方式使用自動(dòng)化技術(shù)在與人進(jìn)行最低限度交互的情況下執(zhí)行各任務(wù)功能。這種情況下飛機(jī)以更類(lèi)似衛(wèi)星的方式運(yùn)行，操作員偶爾進(jìn)行一些操作，而不像傳統(tǒng)飛機(jī)需要直接指導(dǎo)。一架RQ-4從美國(guó)加利福尼亞自主飛行到澳大利亞，在沒(méi)有人工指導(dǎo)的情況下按預(yù)期直接降落在數(shù)千英里之外的跑道的中心線上。隨著自主性在復(fù)雜程度和可靠性方面的增長(zhǎng)，“人在環(huán)上”的方式將日益成為控制標(biāo)準(zhǔn)。
可以明確的是，相對(duì)于調(diào)整和響應(yīng)在動(dòng)能打擊或空對(duì)空戰(zhàn)斗任務(wù)中遇到的動(dòng)態(tài)變量而言，“全球鷹”的非動(dòng)能情報(bào)、監(jiān)視和偵察（ISR）任務(wù)的復(fù)雜性相對(duì)較低，但在評(píng)估自主性在有人-無(wú)人編隊(duì)中發(fā)揮的作用時(shí)，重要的是要強(qiáng)調(diào)各出動(dòng)架次包含眾多階段和相關(guān)控制需求。當(dāng)前的自主性水平可能足以實(shí)現(xiàn)基本飛行、編隊(duì)位置保持、威脅探測(cè)和目標(biāo)識(shí)別等任務(wù)。當(dāng)今技術(shù)的可靠性甚至足以使得無(wú)人機(jī)能夠在延長(zhǎng)的殺傷鏈想定下運(yùn)用彈藥和其他效果生成裝置（例如定向能或電子攻擊工具），在這一想定中，無(wú)人傳感、電子戰(zhàn)和打擊平臺(tái)在有人駕駛飛機(jī)的控制下在威脅圈中進(jìn)行作戰(zhàn)，而有人駕駛飛機(jī)則在距離威脅相對(duì)安全的范圍外監(jiān)督作戰(zhàn)行動(dòng)。在此，重要的是應(yīng)認(rèn)識(shí)到當(dāng)自主性需要人類(lèi)決策的輔助時(shí)，分布式控制將允許人類(lèi)的參與。
通過(guò)將AH-64“阿帕奇”攻擊直升機(jī)與MQ-1“灰鷹”無(wú)人機(jī)配對(duì)，美國(guó)陸軍也已探索了有人-無(wú)人編隊(duì)的可能性。直升機(jī)機(jī)組人員可控制無(wú)人機(jī)的傳感器并接收視頻饋入。盡管這些相連的平臺(tái)尚未獲得武器發(fā)射的權(quán)力，但美陸軍正竭力實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，以及最終實(shí)現(xiàn)飛機(jī)控制。這加強(qiáng)了通過(guò)分布式控制和各裝備之間多載具合作以取得所期望效果的潛力。
在二十一世紀(jì)初由DARPA牽頭的聯(lián)合無(wú)人空戰(zhàn)系統(tǒng)（J-UCAS）項(xiàng)目中，無(wú)人機(jī)執(zhí)行了一系列高度復(fù)雜的任務(wù)，包括敵防空火力壓制（SEAD）、電子攻擊、打擊和ISR。J-UCAS最終證明了其能夠根據(jù)環(huán)境的實(shí)時(shí)發(fā)展執(zhí)行任務(wù)。
盡管美空軍最終取消了其在J-UCAS測(cè)試項(xiàng)目中的部分，但美海軍通過(guò)諾斯羅普·格魯曼制造的X-47B繼續(xù)推進(jìn)與其相關(guān)的部分。該無(wú)人機(jī)開(kāi)創(chuàng)了大量自主功能，包括在航空母艦上起飛和降落。自動(dòng)化技術(shù)在這一高度動(dòng)態(tài)環(huán)境下執(zhí)行的快速評(píng)估和相關(guān)的飛行控制指令輸入令人印象深刻。通過(guò)其艦載空中授油系統(tǒng)（CBARS）——一種艦載無(wú)人加油機(jī)，海軍將最終在作戰(zhàn)環(huán)境下部署這一能力。CBARS項(xiàng)目最終還可能拓展為生產(chǎn)具備ISR和打擊功能的無(wú)人機(jī)。
取得進(jìn)展的也并非只有海軍。在2015年和2017年，AFRL和洛克希德·馬丁公司合作開(kāi)展了名為“海弗突襲者”（HaveRaider）的一系列測(cè)試，測(cè)試中一架經(jīng)過(guò)改裝的F-16戰(zhàn)斗機(jī)充當(dāng)自主無(wú)人機(jī)，盡管飛機(jī)中還是有飛行員作為安全備份。在與以傳統(tǒng)方式操作的F-16的合作下，該自主飛機(jī)執(zhí)行了一系列任務(wù)。2015年的測(cè)試證明了該自主控制的F-16能夠與有人駕駛的F-16協(xié)作飛行，并對(duì)預(yù)先計(jì)劃的目標(biāo)執(zhí)行打擊任務(wù)。兩年后，“海弗突襲者”團(tuán)隊(duì)成功部署了賦予自主控制的F-16相應(yīng)能力使其能動(dòng)態(tài)調(diào)整任務(wù)指派優(yōu)先等級(jí)的技術(shù)，藉此取得了進(jìn)一步成功。在測(cè)試想定下，飛機(jī)探索到了突發(fā)威脅，確定了與原計(jì)劃目標(biāo)不同的行動(dòng)方案，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行打擊并重新加入與普通F-16組成的編隊(duì)。
自主控制的飛機(jī)能夠探測(cè)環(huán)境變化、做出價(jià)值判斷以按照新的行動(dòng)方案開(kāi)展行動(dòng)，并成功實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果，這一能力標(biāo)志著重大技術(shù)成就。
2017年9月，DARPA與AFRL一同成功完成了對(duì)BAE系統(tǒng)公司分布式作戰(zhàn)管理（DBM）軟件為期11天的飛行測(cè)試。DBM設(shè)想了一個(gè)“系統(tǒng)之系統(tǒng)”的未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)場(chǎng)景，各類(lèi)有人和無(wú)人平臺(tái)、武器、傳感器和電子戰(zhàn)系統(tǒng)組成的網(wǎng)絡(luò)在其中通過(guò)可靠而功能強(qiáng)大的衛(wèi)星與戰(zhàn)術(shù)通信鏈路進(jìn)行交互。
自主性可分為層級(jí)：內(nèi)環(huán)控制和外環(huán)控制。前者關(guān)注于基本的飛行。系統(tǒng)感知到外部狀況，將該數(shù)據(jù)與一組期望的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，然后“命令”執(zhí)行裝置實(shí)現(xiàn)所理解的目標(biāo)。這完全是數(shù)據(jù)分析問(wèn)題——通過(guò)持續(xù)評(píng)估試圖維持飛機(jī)性能目標(biāo)。RQ-4無(wú)人機(jī)等運(yùn)行實(shí)例，以及空中授油和航母降落試驗(yàn)等復(fù)雜測(cè)試，明確展示了具備精密內(nèi)環(huán)控制的先進(jìn)自主能力。實(shí)際上，實(shí)現(xiàn)自主環(huán)行全球、以非比尋常的精度編隊(duì)飛行進(jìn)行空中加油或在顛簸的航母甲板上降落的技術(shù)將控制水平拓展到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出只有最訓(xùn)練有素的人才能實(shí)現(xiàn)的范圍。控制的后一個(gè)要素——外環(huán)，涉及被用于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜程度遠(yuǎn)超基本受控飛行的期望任務(wù)效果的決策制定過(guò)程。這種控制與精細(xì)的任務(wù)執(zhí)行相關(guān)。J-UCAS和“海弗突襲者”等項(xiàng)目已經(jīng)展示了這一領(lǐng)域中的重大能力，而這些測(cè)試進(jìn)行后又取得了進(jìn)一步收獲。
為了更好地理解內(nèi)環(huán)控制和外環(huán)控制，有必要了解自主性在決策制定中發(fā)揮的關(guān)鍵作用。自主技術(shù)持續(xù)收集并處理信息，以確保系統(tǒng)決策關(guān)乎期望的目標(biāo)。這比僅僅遵照行動(dòng)方案要先進(jìn)得多，因?yàn)橄到y(tǒng)必須在大量不斷演進(jìn)的可選方案中謹(jǐn)慎地自行做出各種選擇。這可能需要運(yùn)用專(zhuān)家系統(tǒng)中的加權(quán)規(guī)則集或現(xiàn)代人工智能系統(tǒng)中的基于上下文的學(xué)習(xí)算法不斷處理新收集的數(shù)據(jù)。這一范式還必須認(rèn)識(shí)到，在某些情形下，人類(lèi)操作員和自主系統(tǒng)之間的合作將比單獨(dú)的有人或無(wú)人方式實(shí)現(xiàn)更高的任務(wù)效能。最終的方式必須始終尋求任務(wù)效果的最大化，而不是為了自主性而實(shí)現(xiàn)自主性。不論采用何種方式，自主性在有人-無(wú)人編隊(duì)決策制定中所發(fā)揮的作用總是伴隨著風(fēng)險(xiǎn)。因此，應(yīng)該謹(jǐn)慎地考慮采用循序漸進(jìn)的實(shí)施方式，將重點(diǎn)放在逐步提升針對(duì)某個(gè)特定任務(wù)所必須做出的決策的數(shù)量和類(lèi)型上。
開(kāi)始時(shí)，最適合有人-無(wú)人編隊(duì)系統(tǒng)的是可預(yù)測(cè)環(huán)境下的作戰(zhàn)行動(dòng)，這是由于可以圍繞數(shù)量更大的已了解變量建立任務(wù)邏輯。增加可選項(xiàng)的數(shù)量和復(fù)雜程度也增加了風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)橄到y(tǒng)可能遭遇開(kāi)發(fā)人員未曾預(yù)料的事件。遇到這些情形時(shí)，系統(tǒng)要么選擇自行制定一種更優(yōu)的方式，要么尋求人類(lèi)的決策制定輔助，要么選擇防故障模式。不論自動(dòng)系統(tǒng)采取哪一種行動(dòng)方案，最重要的變量都是可預(yù)測(cè)性。
從人類(lèi)操作員的角度看，可預(yù)測(cè)性和信任密切相關(guān)。正因?yàn)榇?，條令、作戰(zhàn)概念、戰(zhàn)術(shù)和訓(xùn)練才如此關(guān)鍵。長(zhǎng)機(jī)需要有信心，其僚機(jī)在復(fù)雜態(tài)勢(shì)下會(huì)按預(yù)期執(zhí)行任務(wù)，在這種情形下信息以很快的節(jié)奏流動(dòng)，決策必須不斷做出——如何安排飛機(jī)位置，如何實(shí)現(xiàn)積極相互支援的最大化，如何避免威脅，以及如何實(shí)現(xiàn)期望的任務(wù)效果。確保自主系統(tǒng)以值得依賴(lài)的方式開(kāi)展行動(dòng)，贏得人類(lèi)伙伴的信任需要深入的測(cè)試與評(píng)估。
這些優(yōu)先事項(xiàng)有著一個(gè)統(tǒng)一的目標(biāo)：確保無(wú)人機(jī)不會(huì)對(duì)有人駕駛飛機(jī)造成傷害。在采用新技術(shù)時(shí)，關(guān)鍵在于確?？赡艿慕鉀Q方案不會(huì)使形勢(shì)惡化。在尋求實(shí)現(xiàn)任務(wù)目標(biāo)時(shí)，關(guān)鍵在于人類(lèi)要信任配備了殺傷性武器裝備的無(wú)人機(jī)，相信其不會(huì)將自己擊落，將控制權(quán)讓與對(duì)手，或誤與其他友軍交戰(zhàn)。機(jī)組人員還必須有信心，一旦全力以赴地應(yīng)對(duì)某個(gè)目標(biāo)，不論是在空中或是地面，自主系統(tǒng)都將遵循一套可預(yù)測(cè)的戰(zhàn)術(shù)開(kāi)展行動(dòng)，從而使團(tuán)隊(duì)合作成為可能。只有合作雙方都了解對(duì)方在做什么時(shí)，協(xié)調(diào)才有可能發(fā)生。
考慮到分布式指揮與控制帶來(lái)的可能性，最初的幾個(gè)自主性等級(jí)在某些場(chǎng)景下可能需要人的許可方能交戰(zhàn)。盡管當(dāng)今各種系統(tǒng)的威脅探測(cè)和識(shí)別技術(shù)已經(jīng)極其先進(jìn)，在某些情形下空軍人員可能仍需要確認(rèn)無(wú)人隊(duì)友沒(méi)有誤與友方交戰(zhàn)。
在考慮更為先進(jìn)的飛行自主性形式時(shí)，開(kāi)發(fā)人員必須解決未知的挑戰(zhàn)。想要預(yù)見(jiàn)到每一個(gè)可想像的挑戰(zhàn)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)集、交戰(zhàn)參數(shù)，或是無(wú)人系統(tǒng)在空對(duì)空或空對(duì)地戰(zhàn)斗中可能遭遇的其他因素，這是不可能的。如果試圖將所有可能性都考慮在內(nèi)，代碼數(shù)量將會(huì)是災(zāi)難性的，即便如此，開(kāi)發(fā)人員仍可能無(wú)法預(yù)計(jì)到某些想定。在這一點(diǎn)上商業(yè)自主性專(zhuān)家比起其在軍隊(duì)中的同行要有一項(xiàng)重大優(yōu)勢(shì)。盡管建造一輛自動(dòng)駕駛轎車(chē)可能是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，但至少設(shè)計(jì)師可以從一些已知因素開(kāi)始著手：交通規(guī)則、其他轎車(chē)的性能參數(shù)、能夠普遍預(yù)測(cè)的道路模式、二維操作及其他變量等。但在空戰(zhàn)的世界中這些標(biāo)準(zhǔn)很少——尤其當(dāng)出其不意和創(chuàng)新是任何值得稱(chēng)道的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手所追求的主要品質(zhì)時(shí)。這意味著，當(dāng)涉及優(yōu)化傳感器覆蓋范圍、規(guī)避威脅、將武器與目標(biāo)匹配等任務(wù)時(shí)，涉及自主性的成功的軍事應(yīng)用必須依賴(lài)對(duì)多重排列的數(shù)學(xué)分析，以推導(dǎo)出最佳的前進(jìn)道路。該應(yīng)用還需要處在控制外環(huán)上的人根據(jù)任務(wù)的發(fā)展為其提供具有決斷力的思路。
幸運(yùn)的是，開(kāi)發(fā)人員一般情況下可以接觸到有關(guān)美國(guó)及其盟友的技術(shù)和行為的準(zhǔn)確信息。鑒于對(duì)友軍部隊(duì)“不構(gòu)成傷害”這一指導(dǎo)原則是任何戰(zhàn)斗系統(tǒng)作戰(zhàn)部署的首要前提，上述事實(shí)是需要考慮的一個(gè)關(guān)鍵因素。如果自主系統(tǒng)無(wú)法了解其環(huán)境，而該區(qū)域中的人不具備負(fù)起責(zé)任所必需的洞察力和決策能力，則該自主裝備必須轉(zhuǎn)而依靠一組既定的程序：不采取行動(dòng)、不交戰(zhàn)或躲開(kāi)不明物體。經(jīng)過(guò)證明會(huì)造成混淆的情況必須盡快得到全面分析，以確保自主飛機(jī)未來(lái)遭遇類(lèi)似情況時(shí)能夠采取適當(dāng)行動(dòng)。然而，為了實(shí)現(xiàn)正面任務(wù)結(jié)果的最大化，自主性的最終目的應(yīng)關(guān)注于賦予機(jī)器能力，使其能夠應(yīng)對(duì)新的態(tài)勢(shì)并根據(jù)范圍廣泛的輸入信息選擇行動(dòng)。基于學(xué)習(xí)的識(shí)別使得系統(tǒng)能夠超越其基本規(guī)則集并收集必需的態(tài)勢(shì)感知以得出新結(jié)論，這是一個(gè)極為宏大的目標(biāo)，但并非無(wú)法實(shí)現(xiàn)。在這類(lèi)自主性實(shí)現(xiàn)之前，遵循既定的交戰(zhàn)規(guī)則可能仍是最安全的行動(dòng)方案。
在探索航空領(lǐng)域中自主性的核心功能時(shí)，所有工作都必須關(guān)注于如何使機(jī)器更好地幫助人類(lèi)實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)。正如AFRL的Kearns所指出，自主性“不是為了讓人們離開(kāi)戰(zhàn)場(chǎng)，而是為了讓其更具實(shí)力”。研究人員、各軍種領(lǐng)導(dǎo)者、政策制定者和其他人必須了解人和機(jī)器分別擅長(zhǎng)什么。以協(xié)作的方式取長(zhǎng)補(bǔ)短，將實(shí)現(xiàn)強(qiáng)有力的合作關(guān)系。從技術(shù)角度，重要的是要強(qiáng)調(diào)“了解人擅長(zhǎng)什么”中的關(guān)鍵一點(diǎn)可以歸結(jié)為對(duì)戰(zhàn)術(shù)的深入理解。僅有良好愿望但對(duì)其系統(tǒng)將要參與的作戰(zhàn)任務(wù)沒(méi)有實(shí)際了解的技術(shù)人員是不可能憑空發(fā)明這種新技術(shù)的。在很多方面，建設(shè)自主無(wú)人任務(wù)伙伴就如同訓(xùn)練年輕的空軍人員。關(guān)鍵在于它們能夠按照既定的方法執(zhí)行任務(wù)功能，并能夠積極地在更廣泛的業(yè)務(wù)領(lǐng)域即插即用。以欠佳的編隊(duì)飛行，以在實(shí)際作戰(zhàn)中并無(wú)意義的方式組合，這樣起不了作用。因此，在開(kāi)發(fā)自主飛機(jī)系統(tǒng)的自主性技術(shù)專(zhuān)家和使用這些系統(tǒng)的操作員之間建立健全的開(kāi)發(fā)合作關(guān)系有著重要意義。
另一方面，同樣重要的是，應(yīng)認(rèn)識(shí)到將無(wú)人自主裝備引入作戰(zhàn)領(lǐng)域需要空軍人員對(duì)既有的條令、戰(zhàn)略、交戰(zhàn)規(guī)則和戰(zhàn)術(shù)提出質(zhì)疑。人類(lèi)效率因子是當(dāng)前空戰(zhàn)實(shí)踐的主要驅(qū)動(dòng)力。人類(lèi)只能連續(xù)飛行若干個(gè)小時(shí)，或在給定時(shí)間內(nèi)處理一定數(shù)量的信息。機(jī)器將給空戰(zhàn)帶來(lái)不同的屬性和限制因素。實(shí)現(xiàn)新機(jī)遇最大化和弱點(diǎn)最小化的唯一方式是挑戰(zhàn)假定并尋求以更好方式取得效果的新方法。誠(chéng)然，空軍不應(yīng)放棄一個(gè)世紀(jì)來(lái)積累的空戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，但改變也是必須的。這一過(guò)程需要大量的測(cè)試和演練。
為了突出有人-無(wú)人編隊(duì)為了最大程度地相互取長(zhǎng)補(bǔ)短而采取的方式，應(yīng)考慮以下因素。首先，在處理模糊問(wèn)題上人具備高度有效性——收集多個(gè)輸入信息并得出優(yōu)選的行動(dòng)方案。在有人-無(wú)人協(xié)作中，人類(lèi)操作員將在這一領(lǐng)域保持相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的領(lǐng)先。另一方面，機(jī)器學(xué)習(xí)在能力增長(zhǎng)和作戰(zhàn)效率方面展現(xiàn)出極大潛力。如果人想要提升自己的熟練水平并進(jìn)行學(xué)習(xí)，他們必須每個(gè)人都不斷訓(xùn)練，而機(jī)器可以整體進(jìn)行升級(jí)，使得一次性提升整個(gè)無(wú)人機(jī)隊(duì)的性能成為可能。如果某架自主飛機(jī)得出了攔截?cái)撤斤w機(jī)的更好方式，這些參數(shù)可以被加載進(jìn)所有其他自主飛機(jī)中。學(xué)習(xí)成為一件真正全體參與的事。
即便飛行并不頻繁，無(wú)人機(jī)部隊(duì)的任務(wù)熟練度也不會(huì)受到威脅。鑒于實(shí)兵仿真、虛擬仿真和構(gòu)造仿真（LVC）訓(xùn)練提供的可能性，絕大多數(shù)平時(shí)的無(wú)人機(jī)飛行能夠以模擬方式進(jìn)行。對(duì)執(zhí)行其各自訓(xùn)練功能的人而言，可以在顯示器上為其模擬自主飛機(jī)。這不僅節(jié)省了燃料、消耗件和人力等項(xiàng)目的開(kāi)支，也開(kāi)創(chuàng)了全新的部署模式。
從近期的可能性考慮，有人-無(wú)人編隊(duì)的初始任務(wù)可能在ISR、防空、使用擴(kuò)展殺傷鏈的空對(duì)地打擊任務(wù)等領(lǐng)域，并應(yīng)避免空對(duì)空交戰(zhàn)。所有這些功能的主要驅(qū)動(dòng)力將是獲取開(kāi)發(fā)自主算法所需的大量信息。在ISR任務(wù)場(chǎng)景中，執(zhí)行任務(wù)之前，自主技術(shù)可能會(huì)訪問(wèn)大量地形和目標(biāo)數(shù)據(jù)。三維地形數(shù)據(jù)可能來(lái)自美國(guó)家地理空間情報(bào)局（NGA）的基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)集?？哲妼⑹褂么罅康哪繕?biāo)數(shù)據(jù)訓(xùn)練自主系統(tǒng)，使用相關(guān)的任務(wù)傳感器識(shí)別優(yōu)先目標(biāo)。在基地防御場(chǎng)景中，自主資產(chǎn)將利用高度的態(tài)勢(shì)感知，而物理環(huán)境顯然是已知的。美國(guó)和該地區(qū)的盟軍情況以及敵人攻擊該地區(qū)時(shí)可能使用的大多數(shù)進(jìn)攻性武器會(huì)被充分地了解。例如，中國(guó)只能使用特定類(lèi)型的飛機(jī)和導(dǎo)彈打擊目標(biāo)，如關(guān)島的安德森空軍基地。一般可以類(lèi)似的方式預(yù)測(cè)飛行路徑，也可以確認(rèn)撤退路線。無(wú)人機(jī)及相應(yīng)的有人駕駛飛機(jī)也將接受實(shí)時(shí)跟蹤，提供抵近威脅的清晰畫(huà)面。最重要的是，從通信的角度來(lái)看，數(shù)據(jù)鏈不太可能在友軍地區(qū)遭受?chē)?yán)重挑戰(zhàn)。
通過(guò)研究空對(duì)地打擊任務(wù)，J-UCAS和“海弗突襲者”試驗(yàn)都展示了識(shí)別特定目標(biāo)并遂行作戰(zhàn)的自主技術(shù)能力。具體的功能包括檢測(cè)并識(shí)別感興趣目標(biāo)，在其他可能的任務(wù)選項(xiàng)中對(duì)其進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，然后針對(duì)目標(biāo)部署火力。為了限制復(fù)雜性，近期的無(wú)人任務(wù)可能集中在固定目標(biāo)上。而更有能力的有人駕駛飛機(jī)將負(fù)責(zé)打擊動(dòng)態(tài)化更強(qiáng)的目標(biāo)。自主飛機(jī)還可以收集有價(jià)值的傳感器數(shù)據(jù)，并將其融合到有人-無(wú)人編隊(duì)的總體態(tài)勢(shì)感知中，或者執(zhí)行激光指示目標(biāo)來(lái)引導(dǎo)精確彈藥等功能?？哲娺€可以通過(guò)發(fā)射無(wú)人機(jī)來(lái)對(duì)付極其危險(xiǎn)的目標(biāo)，例如地對(duì)空導(dǎo)彈（SAM）電池和防空火炮（AAA）。理想的情況是，無(wú)人機(jī)的價(jià)格要比提供精湛能力的有人機(jī)便宜得多，因此失去幾架無(wú)人機(jī)可能比失去一架有人機(jī)要便宜得多，并且可以避免犧牲飛行員生命的風(fēng)險(xiǎn)。最后，無(wú)人機(jī)非常有助于增加攻擊計(jì)劃的復(fù)雜性。大量遂行各類(lèi)作戰(zhàn)的飛機(jī)給戰(zhàn)場(chǎng)空間注入了高度的復(fù)雜性，迫使敵人試圖避開(kāi)許多同時(shí)發(fā)生的威脅?？紤]到目前空軍機(jī)隊(duì)較小，這個(gè)變量特別重要。如果只派出少量的飛機(jī)，無(wú)論飛機(jī)性能多高，都能讓敵人以更線性的方式抵御威脅。
雖然在第一輪有人-無(wú)人編隊(duì)中提出空對(duì)空任務(wù)通常被認(rèn)為過(guò)于雄心勃勃，但空軍應(yīng)該考慮不同類(lèi)型的任務(wù)集。最出色的飛行員通過(guò)數(shù)年的學(xué)習(xí)和不斷的訓(xùn)練才能勝任空對(duì)空作戰(zhàn)。然而，并不是每項(xiàng)任務(wù)都需要近距離混戰(zhàn)。一組有人機(jī)和無(wú)人機(jī)以分散的編隊(duì)飛行，將會(huì)把許多傳感器送入空中。融合這些數(shù)據(jù)將提供巨大的態(tài)勢(shì)感知能力，有人機(jī)和無(wú)人機(jī)編隊(duì)將攜帶大量的導(dǎo)彈，這時(shí)必然會(huì)發(fā)生敵機(jī)飛入無(wú)人機(jī)的武器交戰(zhàn)區(qū)的情況，尤其是當(dāng)作戰(zhàn)人員可以對(duì)如何交戰(zhàn)和何時(shí)交戰(zhàn)提供幫助時(shí)。無(wú)人機(jī)可以在編隊(duì)前端飛行，而有人機(jī)在編隊(duì)后方飛行。這將使飛行員扮演“四分衛(wèi)”的角色，利用傳感器融合來(lái)提供巨大的態(tài)勢(shì)感知和飛機(jī)數(shù)量，從而提供多種交戰(zhàn)選擇。如果一枚導(dǎo)彈能夠與現(xiàn)有技術(shù)融合，那么為什么無(wú)人駕駛的自動(dòng)飛機(jī)不能呢?
不管美國(guó)空軍如何使用無(wú)人機(jī)，這些能力的存在將促使對(duì)手從根本上重新考慮力量投射的概念、防御措施和部隊(duì)規(guī)模大小的假設(shè)。多年來(lái)，美國(guó)軍方一直在削減其空中武器庫(kù)的規(guī)模。大量可負(fù)擔(dān)的無(wú)人機(jī)的加入，有可能改變作戰(zhàn)發(fā)展方向。無(wú)論飛行次數(shù)多么頻繁，通過(guò)對(duì)自動(dòng)駕駛飛機(jī)進(jìn)行維護(hù)，諸如戰(zhàn)備狀態(tài)等因素也將發(fā)生變化。支持一個(gè)盟國(guó)可能需要部署一個(gè)無(wú)人機(jī)中隊(duì)，并將它們部署在顯眼處以示威懾，這比常規(guī)部署的成本要低得多。而且，也可以在不增加空軍部署系統(tǒng)負(fù)擔(dān)的情況下部署額外的無(wú)人機(jī)。
國(guó)防部也不必在第一代有人-無(wú)人編隊(duì)上投入大量資金。第一代無(wú)人機(jī)的幾個(gè)中隊(duì)已可充分測(cè)試概念、發(fā)展成熟的技術(shù)、開(kāi)發(fā)新戰(zhàn)術(shù)和作戰(zhàn)概念，以及向潛在對(duì)手發(fā)出強(qiáng)烈信號(hào)。此外，這些第一代自主戰(zhàn)斗機(jī)的設(shè)計(jì)和制造將適應(yīng)不斷變化的技術(shù)基礎(chǔ)，以便隨著技術(shù)越來(lái)越成熟，升級(jí)系統(tǒng)的成本將以次線性速度增加?？紤]到軍方和國(guó)防部面臨的財(cái)政現(xiàn)狀，這一點(diǎn)尤為重要。有人-無(wú)人編隊(duì)和作戰(zhàn)航空中的自主性的積極作用是不可否認(rèn)的。對(duì)這一問(wèn)題采取分階段的做法將在當(dāng)前財(cái)政現(xiàn)狀的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。代表百分百解決方案的高級(jí)MQ-X可能需要數(shù)年的時(shí)間才能獲得資金，但這并不意味著空軍無(wú)法利用現(xiàn)有的資源和技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)今天的挑戰(zhàn)。
這就引出了有人-無(wú)人編隊(duì)概念的第二個(gè)方面，即機(jī)身。美空軍目前在亞利桑那州圖森的戴維斯-蒙森空軍基地的第309航空航天維修和再生集團(tuán)（AMARG）有大量的庫(kù)存飛機(jī)。這些飛機(jī)已被購(gòu)買(mǎi)，擁有傳感器孔徑，可攜帶彈藥儲(chǔ)備，可參與作戰(zhàn)，并且是可用的。雖然空軍可能不想將這類(lèi)飛機(jī)作為有人機(jī)投入作戰(zhàn)，但是如當(dāng)作無(wú)人機(jī)使用將極其有用，尤其是作為編隊(duì)的一部分時(shí)，可擴(kuò)展殺傷鏈以提高殺傷力，并提高有人機(jī)的生存能力。此外，與有人機(jī)相比，這些飛機(jī)可能會(huì)多飛行幾個(gè)小時(shí)，因?yàn)榇蟛糠钟?xùn)練將發(fā)生在實(shí)兵仿真、虛擬仿真和構(gòu)造仿真的環(huán)境中。這是一個(gè)非傳統(tǒng)概念，但是考慮到空軍面臨著巨大的能力短缺和一系列的資源挑戰(zhàn)，并且擁有能夠作為有利工具使用的飛機(jī)，先進(jìn)的無(wú)人技術(shù)和可作戰(zhàn)的飛機(jī)可能是最有用的。
基于舊機(jī)身的有人-無(wú)人混合作戰(zhàn)必須考慮多個(gè)級(jí)別的風(fēng)險(xiǎn)。由于機(jī)身、支持基礎(chǔ)設(shè)施、任務(wù)系統(tǒng)和其他元素都是成熟能力，技術(shù)人員可以將集中精力增強(qiáng)特定功能，而作戰(zhàn)人員可以改進(jìn)戰(zhàn)術(shù)和流程。使用成熟的飛機(jī)避免了一次性發(fā)明太多新技術(shù)的需求，允許重新利用現(xiàn)有的能力來(lái)降低風(fēng)險(xiǎn)，并迅速地開(kāi)發(fā)有人-無(wú)人編隊(duì)的早期模塊。這將為空軍今后所需的更先進(jìn)的、特定任務(wù)的設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。
其中，最典型的例子就是F-117“夜鷹”隱形戰(zhàn)斗機(jī)。飛機(jī)的低觀測(cè)特征是真正的技術(shù)焦點(diǎn)，飛機(jī)上的其他部分幾乎都借鑒了現(xiàn)有系統(tǒng)或進(jìn)行了改裝。飛行控制計(jì)算機(jī)來(lái)自F-16，起落架來(lái)自F-15E，發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)自F/A-18。這使洛克希德·馬丁公司團(tuán)隊(duì)和他們的空軍同行能夠集中精力，重新定義了力量投射。F-117在投產(chǎn)后僅僅5年就實(shí)現(xiàn)了初始作戰(zhàn)能力。由于在多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行大規(guī)模的并行項(xiàng)目創(chuàng)新，F-22和F-35經(jīng)過(guò)20多年才實(shí)現(xiàn)初始作戰(zhàn)能力。
空軍可以據(jù)此利用剩余的飛機(jī)，避免在設(shè)計(jì)、建造和部署新硬件方面投入大量資源。像F-16這類(lèi)飛機(jī)已經(jīng)具備數(shù)字界面，因?yàn)樗且环N“線控飛行”飛機(jī)，計(jì)算機(jī)通過(guò)人的輸入來(lái)操控飛行。將自主技術(shù)插入數(shù)字飛行計(jì)算機(jī)將會(huì)提供與飛行控制、武器系統(tǒng)和其他飛機(jī)系統(tǒng)組件的自動(dòng)鏈接。飛機(jī)并不會(huì)在意是人類(lèi)還是自主系統(tǒng)在指揮它的計(jì)算機(jī)?？哲?/span>QF-16目標(biāo)無(wú)人機(jī)項(xiàng)目的運(yùn)作方式在很多方面就是如此，其控制系統(tǒng)指揮飛機(jī)數(shù)字系統(tǒng)。
QF-16項(xiàng)目還強(qiáng)調(diào)了改造過(guò)剩戰(zhàn)斗機(jī)可能帶來(lái)的重大成本優(yōu)勢(shì)。2017年，QF-16的主要承包商波音公司被授予一份價(jià)值2460萬(wàn)美元的合同，將18架F-16s戰(zhàn)斗機(jī)轉(zhuǎn)換為QF-16目標(biāo)無(wú)人機(jī)。這相當(dāng)于每架飛機(jī)138萬(wàn)美元。當(dāng)然，QF -16比戰(zhàn)斗優(yōu)化的MQ-16所需的能力更簡(jiǎn)單，因?yàn)榍罢哌m用于和平時(shí)期的“人在環(huán)中”控制級(jí)別，后者適用于作戰(zhàn)時(shí)的自主控制級(jí)別。但是這些飛機(jī)不應(yīng)該被認(rèn)為是低端的，因?yàn)樗鼈兊慕M件已經(jīng)根據(jù)自主作戰(zhàn)的需求進(jìn)行修改，如自動(dòng)起飛和著陸功能，而且大部分任務(wù)系統(tǒng)已被重新激活。最重要的是，QF-16項(xiàng)目的基本成本與新的有人戰(zhàn)斗機(jī)的生產(chǎn)形成了鮮明對(duì)比，根據(jù)具體的任務(wù)系統(tǒng)，單位價(jià)格需1億美元左右，即使是新的第四代戰(zhàn)機(jī)。這種差異為第四代飛機(jī)發(fā)展和納入自主技術(shù)留下了很大的空間。
F-16并不是有人-無(wú)人機(jī)技術(shù)的唯一來(lái)源。在空軍剩余庫(kù)存中，幾乎所有的現(xiàn)代飛機(jī)都可以作為有人-無(wú)人編隊(duì)的啟動(dòng)平臺(tái)。F-117隱形戰(zhàn)斗機(jī)肯定是強(qiáng)有力的無(wú)人合作伙伴，而且有人-無(wú)人編隊(duì)將從B-1甚至是B-2的射程和有效載荷中獲益。事實(shí)上，試驗(yàn)多種不同類(lèi)型會(huì)使敵人的防御計(jì)算更加復(fù)雜，敵人無(wú)法集中力量對(duì)付特定的能力范圍。不確定性是一種很難防范的因素，而且會(huì)導(dǎo)致成本升高。
開(kāi)放式任務(wù)系統(tǒng)將是未來(lái)有人-無(wú)人編隊(duì)的一個(gè)關(guān)鍵要素。這種系統(tǒng)將允許以低成本、快速“即插即用”的方式交換不同的傳感器包、武器和相關(guān)技術(shù)，從而使無(wú)人機(jī)能夠運(yùn)載和與各種技術(shù)接軌，并推動(dòng)試驗(yàn)。這種方法還應(yīng)擴(kuò)展到開(kāi)放軟件系統(tǒng)，以促成更快、更便捷的軟件更新。此外，由于DARPA系統(tǒng)之系統(tǒng)集成技術(shù)和試驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的集成技術(shù)，即使是具有專(zhuān)用消息格式和接口的舊系統(tǒng)也能以可承擔(dān)的成本快速集成。
重新使用現(xiàn)有平臺(tái)的另一個(gè)好處是部署這些飛機(jī)不會(huì)非常困難?；匾呀?jīng)具備了處理它們的能力，這些飛機(jī)支持空中加油，還有備用零件，可得到行業(yè)支持?？哲娙藛T已知道如何駕駛和維護(hù)這些飛機(jī)。如果無(wú)人駕駛問(wèn)題給飛機(jī)在世界各地的部署帶來(lái)挑戰(zhàn)，那么飛行員可以很容易地將這些飛機(jī)飛到目的地。由于像F-16這類(lèi)飛機(jī)仍然在與大量盟國(guó)合作，也有可能與某些合作伙伴分享技術(shù)。
空軍在評(píng)估重新激活退役飛機(jī)的潛力時(shí)還必須考慮另一個(gè)重要因素?，F(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)的復(fù)雜性伴隨著緊縮的采購(gòu)預(yù)算導(dǎo)致工業(yè)基地的生產(chǎn)能力鮮有激增。如果美國(guó)卷入了一場(chǎng)涉及重大飛機(jī)損失的戰(zhàn)爭(zhēng)，生產(chǎn)系統(tǒng)將很難快速補(bǔ)給，特別是如果B-1或F-22等飛機(jī)生產(chǎn)線不再活躍的話。重新啟用退役的飛機(jī)將會(huì)建立起一個(gè)重要的后備軍火庫(kù)。在培養(yǎng)飛行員方面也是如此，而且培養(yǎng)出訓(xùn)練有素的飛行員比制造他們飛行的飛機(jī)更加復(fù)雜，花費(fèi)時(shí)間更久。
實(shí)現(xiàn)具有作戰(zhàn)能力的有人-無(wú)人編隊(duì)將需要進(jìn)一步的技術(shù)投資。雖然研發(fā)領(lǐng)域中的測(cè)試結(jié)果看起來(lái)很樂(lè)觀，但是它們不滿足作戰(zhàn)領(lǐng)域的可靠性需求。具體的挑戰(zhàn)包括數(shù)據(jù)鏈接需要足夠魯棒，以確保在數(shù)據(jù)鏈接受到攻擊的地區(qū)能夠進(jìn)行重要的團(tuán)隊(duì)通信。管理信息流還需要處理和快速理解數(shù)據(jù)的能力，而這些數(shù)據(jù)可能由于干擾而以中斷的方式接收。如定時(shí)、各自保持位置和通過(guò)傳感器聯(lián)合開(kāi)展的協(xié)同目標(biāo)瞄準(zhǔn)等功能涉及高水平的數(shù)據(jù)交換，當(dāng)信息以不規(guī)則的、中斷的方式流動(dòng)時(shí)，所有團(tuán)隊(duì)成員都必須理解任務(wù)意圖。外部傳感器和機(jī)載處理必須復(fù)制人的能力，通過(guò)觀察駕駛艙外的情況迅速進(jìn)行調(diào)整。開(kāi)發(fā)人員還必須改進(jìn)算法，以平衡對(duì)速度、可靠性和精度的需求。
正如前面所討論的，新型的自主飛機(jī)將不得不越來(lái)越多地理解不確定性。這將需要更高水平的人工智能來(lái)對(duì)各種信息進(jìn)行分類(lèi)，其中很多都是新信息，根據(jù)這些信息可形成可靠的行動(dòng)方案。這種信息管理的一部分還需要理解如何形成一個(gè)“自我修復(fù)”網(wǎng)絡(luò)，了解如何為任務(wù)重新排序，以確保在資產(chǎn)被擊落或失去鏈接時(shí)優(yōu)先完成高優(yōu)先級(jí)任務(wù)。在這一領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)展了許多重大工作，結(jié)果非常樂(lè)觀。然而，空軍必須優(yōu)先考慮繼續(xù)投資，以確保自主飛機(jī)達(dá)到必要的作戰(zhàn)可靠性水平。所有這些挑戰(zhàn)歸結(jié)為實(shí)現(xiàn)信任和可預(yù)測(cè)性的共同目標(biāo)。自主系統(tǒng)必須能夠執(zhí)行以任務(wù)結(jié)果為重點(diǎn)的可靠行動(dòng)，這些行動(dòng)必須符合已知的允許有效協(xié)同的規(guī)范。
重要的是要注意未列出的挑戰(zhàn)，特別是關(guān)于發(fā)展機(jī)身和相關(guān)系統(tǒng)。這種所提議的迭代方法將使相關(guān)工作集中在特定但“可解決”的問(wèn)題上，而不會(huì)在此過(guò)程中使空軍企業(yè)的其他部分破產(chǎn)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，空軍可以組建一個(gè)系統(tǒng)項(xiàng)目辦公室來(lái)集成技術(shù)并演示能力。分析也可側(cè)重于有人-無(wú)人的作戰(zhàn)任務(wù)構(gòu)建。
空軍也將面臨困難，例如B-21和F-35是不容討價(jià)還價(jià)的，空軍需要更多這樣的系統(tǒng)來(lái)盡快進(jìn)入飛行路線。但是，考慮到預(yù)算和生產(chǎn)實(shí)際情況，補(bǔ)充部隊(duì)結(jié)構(gòu)是一個(gè)重要的考慮事項(xiàng)，尤其是當(dāng)自主技術(shù)能夠?yàn)槲磥?lái)的力量投射提供重大能力時(shí)。任何其他解決方案都不太可能以如此低廉的價(jià)格提供如此多的作戰(zhàn)能力。
本報(bào)告的重點(diǎn)是將F-16這樣的舊飛機(jī)變成B-21和F-35等現(xiàn)代武器平臺(tái)的無(wú)人合作伙伴，但在調(diào)查和應(yīng)用舊的無(wú)人合作伙伴正式開(kāi)始之前，空軍無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一潛力。在復(fù)雜軍事技術(shù)發(fā)展的世界里，迭代方法總是能更成功。在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，美國(guó)空軍也不太可能有預(yù)算來(lái)啟動(dòng)一項(xiàng)新計(jì)劃，從零開(kāi)始創(chuàng)建有人-無(wú)人編隊(duì)作戰(zhàn)能力。隨著美國(guó)空軍購(gòu)買(mǎi)了10個(gè)衛(wèi)星項(xiàng)目、KC-46、GBSD導(dǎo)彈、UH-1替換系統(tǒng)、一架新的作戰(zhàn)救援直升機(jī)、T-X訓(xùn)練系統(tǒng)和穿透式制空（PCA）飛機(jī)，美國(guó)空軍的采購(gòu)預(yù)算將在未來(lái)數(shù)年內(nèi)捉襟見(jiàn)肘。在經(jīng)歷了數(shù)十年的采購(gòu)延遲之后，這些都是“必買(mǎi)”系統(tǒng)。這些項(xiàng)目正在取代目前快速老化的小型庫(kù)存。空軍要么采購(gòu)新系統(tǒng)，要么必須從根本上削減任務(wù)，因?yàn)楝F(xiàn)有平臺(tái)因缺乏替換而無(wú)法使用。
從這個(gè)角度來(lái)看，未能投資第一代有人-無(wú)人飛機(jī)確實(shí)是美國(guó)無(wú)法承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)。有人-無(wú)人編隊(duì)未來(lái)將成為預(yù)算優(yōu)先事項(xiàng)。從這個(gè)角度來(lái)看，答案是雙重的。項(xiàng)目體現(xiàn)的潛力無(wú)法忽視，而如果美國(guó)不牽頭做，其他人將占得先機(jī)。
（費(fèi)洪 朱虹摘譯自互聯(lián)網(wǎng)）
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