去年10月2日，美海军陆战队XQ-58A Valkyrie无人机在佛罗里达州埃格林空军基地完成装备后首次飞行测试，充分展示了其使用人工智能（AI）平台协助进行空中战斗巡逻的潜力，以及更为广泛的有人-无人协同作战能力。近年来，由于技术创新与积累的加持，特别是AI技术的引入，现代战争形式正发生着深刻的变化，将AI与无人机相结合成为当前军事界的热点。本文通过盘点无人机在现代战场的主要应用，浅析美军重点发展的AI无人机项目与特征，提出AI无人机发展涉及的几个问题与思考。
1 “无人机+AI”在现代战场的应用
2022年2月24日俄罗斯对乌克兰发动的特别军事行动是二战后爆发的最大规模局部冲突，也是21世纪现代战争新形态的典型代表。俄乌冲突中，交战双方广泛运用了以无人机为代表的无人情报和作战系统，取得了良好收益。据统计，出现在乌克兰战场上的无人机种类不少于13 型，总数超过1000架。
表1 俄乌冲突中双方无人机装备情况
图1 “前哨-R”与“RQ-4”（来源：腾讯新闻）
AI在俄乌战场物理域的作战应用主要集中于使用AI技术的无人机打击、情报监视侦察（ISR）、创造决策优势的战场态势评估与情报分析等领域。在侦查任务中，无人机传感系统作为情报体系的重要手段和工具，在监视侦察行动中得到广泛应用，而AI可以辅助无人机识别目标、分析情报以及规划最佳任务路径，有力支撑了指挥决策与作战行动。在打击任务中，在AI支持下作战无人机可获取多源融合的大信息体系支撑；AI可以帮助无人机自动选择最佳的目标并进行精确打击，从而提高打击效果并减少误伤。此外，AI技术也逐渐开始提供更高级的自主决策能力，使无人机能够适应不同的战场环境和敌情，这将使无人机真正成为战场上的智能合作伙伴，与人类军事力量形成高效协同作战。当前阶段“无人机+AI”的主要特征是：通过引入AI算法，无人机在侦察、打击等功能上具备一定的智能、自主性，辅助以人为主导的战斗任务执行得更加准确与高效。随着AI技术的迅速发展和与无人机的深度结合，AI对于无人机的“角色”正由“辅助”转向“主导”，即从“无人机+AI”进化为“AI+无人机”，AI作为“战斗人员驾驶飞机参战”即将成为可能。
2 “空战演进”:从“无人机+AI”到“AI+无人机”
2019年5月，美国国防高级研究计划局（DARPA）宣布启动“空战演进”（Air Combat Evolution，ACE）项目， ACE项目是DARPA战略技术办公室（STO）为实现“马赛克战”而开展的关键项目之一。在“马赛克战”设想下，人将在复杂战场环境下与自主武器系统紧密协作，并使用人工智能进行战斗。有人平台将在所有作战域指挥大量分散的无人系统，但是如果人对AI作战自主权不信任，那么“马赛克战”愿景将无法实现。因而，ACE项目将率先致力于通过实现AI自主空中格斗，同时解决对AI自主能力的信任问题，从而使人类飞行员从较低级的操控任务中解放出来，专注于更高级、更大规模的空战指挥任务，最终实现人-机协同作战。ACE项目采用自下而上的方式开发战斗自主性所需的技术，项目由阿尔法空中格斗（Alpha Dogfight）竞赛单元和4个技术领域构成，并计划在五年内分3个阶段推进，即：模拟环境开发阶段、亚比例飞机验证阶段和全尺寸作战飞机测试阶段。
图2 “空战演进”项目（来源：美国洛马公司）
2.1 模拟环境开发
ACE项目由于一场轰动全球的AI与人类飞行员对战实验“Alpha Dogfight”被人所熟知，该项目吸引了包括洛马、波音在内的多家美国军工科技巨头和科研机构参与。所有参与方在模拟环境下开展了70多次测试及对抗后，在2020年8月进行的决赛中，由苍鹭系统（Heron Systems）公司开发的AI获得冠军，并在模拟器上以“5:0”的战绩完胜人类F-16飞行员，AI算法在虚拟空战中的首秀表现大大超出预期。
图3 “阿尔法”空战格斗竞赛实况（来源：美国雷神公司）
2021年2月，“空战演进”项目算法开发团队使用2架蓝队F-16战斗机与1架红队战斗机，演示了“AI二对一虚拟交战”，这标志着“Alpha Dogfight”试验后首次人工智能虚拟混战成功完成。按照DAPRA的安排，全部模拟算法经过无人机或真人亚比例飞机测试后，最终完成全尺寸战斗机测试。
2.2 亚比例飞机验证
按照DARPA计划，将于近期进行ACE项目真人亚比例飞机空战试验，包括螺旋桨飞机和喷气教练机，以确保AI算法可以从虚拟环境中移植到现实世界中。实际上，除了2021年底的小规模实机测试，卡尔斯潘（Calspan）公司当时已开始改造首架L-39喷气教练机。改造工作第一步是建立L-39精确航空性能模型，使AI算法能够借助该模型进行学习训练战术机动与决策，完成真机“AI飞行员”训练，并于2023年底和2024年由AI在现场进行空战试验验证，以便为第三阶段提供全尺寸战斗机AI“飞行员”。
