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”。

2.3 全尺寸作战飞机测试

2022年12月，DARPA首次在VISTA飞机上使用人工智能软件完成了一次约17小时的飞行试验，充分展示了AI代理可以控制全尺寸战斗机，验证了相应空战算法，是ACE项目又一个重要里程碑事件。VISTA又名X-62，是基于F-16D Block 30战斗机的改进型号，由卡尔斯潘飞行研究公司和洛马公司合作开发，升级了航空电子系统，开发了可模仿多种飞行平台特性的软件，并可搭载、支持其他自主操控系统和先进技术，如“天空博格人”自主控制系统和“拒止环境协同作战”项目技术等。

图4 进行飞行实验VISTA飞机（来源：维基百科）

VISTA试验表明，在不到三年的时间里，ACE项目开发的AI已经从控制计算机上的模拟F-16战斗机进行格斗，发展到了能够控制一架真实F-16战斗机飞行，这标志着ACE项目成功进入全尺寸飞行器测试阶段，也为整个“空战演进”项目进入实装、实战开发打开了新篇章。

2.4 AI无人战斗机最新实践

除ACE项目外，美国空军研究实验室（AFRL）最近进行了XQ-58A Valkyrie飞行试验。XQ-58A Valkyrie来源于“忠诚僚机”计划，由美国科技公司Kratos制造。XQ-58A是一种隐身无人战斗飞行器，它的定位是低成本无人护航僚机，用以协助中继通讯、协助进行轻型打击等。

2023年2月，第40飞行测试中队在埃格林湾测试和训练场进行了旨在展示机器学习技术应用的试验，使Valkyrie无人机在模拟环境中与模拟对手对抗，成功展示了人工智能在飞行中的应用。2023年10月进行的最新一次试飞则验证、评估了Valkyrie在模拟真实战场中的情报、监视、侦察任务中的性能，并发掘了其在作为机器人僚机方面更多的潜力。 

图5 Valkyrie无人机飞行画面（来源：维基百科）

“空战演进”等项目使人对自主作战系统产生了信任，这是AI无人机从试验走向实战的关键，对美军实现“马赛克战”具有十分重要的意义。从全世界范围看，也有一些与“空战演进”类似的项目和技术研究，如俄罗斯的“决斗”系统，就是一款借助AI技术的俄空中格斗辅助系统。可见，“人-机协同”将是AI时代新型战争的常态，而未来自主化AI无人机作为独立的“战斗员”参战将是空战场的一个必然趋势，也必将颠覆现代战争模式和军事规则。

 3   AI无人机带来的几个问题

无人战斗机应用的AI技术主要是以监督学习和强化学习为主的策略学习，AI战斗机在一次次虚拟战斗交互中学习机动策略。随着机载设备算力的大幅度提升，训练时间将大大缩短，战斗技巧的迭代越来越快，最终，AI将产生合理并且超出人类的操作水平，同时也更能够激发出战斗机本身的硬件极限。尽管AI在无人驾驶飞机中的应用已显现出许多益处，但它作为一个具有“自主智能”的“新生物种”，它的加入将给原有的作战、装备、技术“生态”带来全方位的冲击和挑战，解决这些问题需要从技术、法律、道德三个层面入手。在技术层面，解决对AI决策过程的理解和预测成为首要挑战，因为技术的“可解释性”是保证无人驾驶飞机的安全和可靠性的必要条件。然而，训练成熟的AI模型是“黑盒”模型，目前还未能对其内在算法逻辑进行全面分解，所以并不能保证AI不会产生攻击、伤害用户的输出。因此，需要研究AI决策过程的技术以提升对AI执行任务的可靠性，也就是从技术上更好地驾驭AI。此外，AI无人驾驶飞机的应用越来越广泛，未来甚至会与人类社会共存，这还将引发法律和道德层面的问题。在法律层面，我们需要对现有法律进行更新，制定新的法规以适应AI无人驾驶飞机的加入和发展。如，在AI无人机自主作战决策时，如何选择攻击目标和分配责任可能会与交战法律规则产生冲突，尤其在涉及平民伤亡的情况下，法律需要明确规定AI无人机的责任和权限以保证其合理有效的应用。在道德层面，我们需要制定明确的道德标准和行为准则，指导AI无人飞机和未来其他AI作战装备在战场上的行为，确保以尊重并保护所有人的人权为底线。未来，人只有通过系统解决技术、法律和道德这三方面的问题，才能化挑战为机遇，更好地适应“AI+”带来的全新生态，并最终迎接AI时代的全面到来。

参考文献

[1] 美国SPECIAL TOPIC AUTONOMOUS TECHNOLOGIES技术报告.[2] 美国DOD DIRECTIVE 3000.09 AUTONOMY IN WEAPON SYSTEMS技术报告.

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