編譯：李曉文 簡介 美國國防高級研究計(jì)劃局（DARPA）的“空戰(zhàn)演進(jìn)”（ACE）項(xiàng)目通過人工智能來處理視距內(nèi)空中格斗（dogfight），使飛行員能夠?qū)Ｗ⒂诟笠?guī)模的空戰(zhàn)，加速飛行員從飛機(jī)操作員到任務(wù)作戰(zhàn)指揮官的轉(zhuǎn)變。近日，DARPA發(fā)出廣泛機(jī)構(gòu)公告（BAA），進(jìn)一步披露了ACE項(xiàng)目的大量細(xì)節(jié)。 2019年5月，DARPA宣布啟動(dòng)ACE項(xiàng)目，通過空中視距內(nèi)機(jī)動(dòng)（通常被稱為空中格斗，dogfight）的自動(dòng)化和智能化來增強(qiáng)飛行員對戰(zhàn)斗自主性的信任。2019年6月5日，DARPA發(fā)布BAA，為ACE項(xiàng)目征集創(chuàng)新提案。ACE計(jì)劃首先通過建模和仿真進(jìn)行技術(shù)演示，進(jìn)而在小型無人機(jī)上進(jìn)行飛行測試，最終目標(biāo)是在典型作戰(zhàn)飛機(jī)上實(shí)現(xiàn)自主戰(zhàn)斗能力。ACE項(xiàng)目標(biāo)志著美軍已從當(dāng)前飛行員普遍信任的基于物理學(xué)的自動(dòng)化，過渡到實(shí)現(xiàn)未來有人-無人協(xié)同所必需的更為復(fù)雜的自主能力。 ACE項(xiàng)目是DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室（STO）為了實(shí)現(xiàn)其新型作戰(zhàn)概念——“馬賽克戰(zhàn)”（Mosaic Warfare）而開展的項(xiàng)目之一。“馬賽克戰(zhàn)”概念利用眾多動(dòng)態(tài)、協(xié)同、高度自主的可組合系統(tǒng)開展網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)。“馬賽克戰(zhàn)”可按照具體沖突需求，對各種低成本的簡單系統(tǒng)進(jìn)行組合，以極大的靈活性生成適應(yīng)各種作戰(zhàn)想定的作戰(zhàn)效應(yīng)。作戰(zhàn)時(shí)，即使敵方消除了很多“馬賽克”元素，余下部分仍可按照需求立即做出響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的整體效果。 圖1 在“馬賽克戰(zhàn)”中，殺傷鏈的功能分布在多個(gè)域的有人和無人資產(chǎn)上 在“馬賽克戰(zhàn)”設(shè)想下，人類將在復(fù)雜的環(huán)境中（其特征是耦合、非線性、異構(gòu)和可適應(yīng)性代理）與自主武器系統(tǒng)緊密協(xié)作，使用人工智能戰(zhàn)術(shù)進(jìn)行戰(zhàn)斗。有人平臺(tái)將在所有作戰(zhàn)域指揮大量分散的無人系統(tǒng)，如果操作員對作戰(zhàn)自主權(quán)不信任，這一作戰(zhàn)愿景就無法實(shí)現(xiàn)。 ACE項(xiàng)目將通過解決人-機(jī)協(xié)作的空中格斗問題增強(qiáng)人們對戰(zhàn)斗自主性的信任。該項(xiàng)目將自動(dòng)空中格斗的戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用到更復(fù)雜的、異構(gòu)的、多飛機(jī)的戰(zhàn)役級模擬場景，為未來實(shí)時(shí)、戰(zhàn)役級的“馬賽克戰(zhàn)”試驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。 圖2 ACE利用空中格斗作為切入點(diǎn)，從目前可信的基于物理學(xué)的自動(dòng)化系統(tǒng)過渡到未來所需的復(fù)雜系統(tǒng) 在“馬賽克戰(zhàn)”愿景下，自主系統(tǒng)所需要的戰(zhàn)略和戰(zhàn)役行為涉及高度的復(fù)雜性和不確定性，因此需要高度動(dòng)態(tài)的人工智能能力。復(fù)雜問題集的人工智能很難在現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)現(xiàn)，因此，這種人工智能在很大程度上被等同于建模仿真（M&S）。為了讓人類開始完全接受復(fù)雜自主系統(tǒng)，應(yīng)該通過有限制的、透明的、可預(yù)測的行為來建立和擴(kuò)展信任。 ACE將采用自下而上的方式開發(fā)戰(zhàn)斗自主性的性能及對自主能力的信任。如同訓(xùn)練飛行員一樣，ACE通過將空中格斗算法應(yīng)用到難度和真實(shí)感不斷增強(qiáng)的任務(wù)中來訓(xùn)練算法。 圖3 ACE自下而上的開發(fā)方式：基于物理學(xué)的機(jī)動(dòng)自主性—非線性局部行為—戰(zhàn)區(qū)空中作戰(zhàn) ACE項(xiàng)目將解決以下4個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)： 技術(shù)領(lǐng)域1：為局部（個(gè)人和團(tuán)隊(duì)?wèi)?zhàn)術(shù)）行為建立戰(zhàn)斗自主性 技術(shù)領(lǐng)域2：建立和校準(zhǔn)對空戰(zhàn)局部行為的信任 技術(shù)領(lǐng)域3：將戰(zhàn)斗自主性性能和信任擴(kuò)展到全局（異構(gòu)多機(jī)）行為 技術(shù)領(lǐng)域4：建立全面的空戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)施 圖4 四個(gè)技術(shù)領(lǐng)域之間的關(guān)系 2.2.1 技術(shù)領(lǐng)域1 技術(shù)領(lǐng)域1將開發(fā)和演示視距內(nèi)個(gè)人和團(tuán)隊(duì)控制算法。開發(fā)工作將從建模仿真開始，逐步在無人機(jī)上演示，最終在改裝的戰(zhàn)斗機(jī)上實(shí)現(xiàn)。 圖5 技術(shù)領(lǐng)域1將分階段演示視距內(nèi)戰(zhàn)斗自主性 2.2.2 技術(shù)領(lǐng)域2 技術(shù)領(lǐng)域2將主要完成以下3方面的工作： 開發(fā)用于空中格斗自主性建模和測量飛行員信任度的實(shí)驗(yàn)方法 圖6 技術(shù)領(lǐng)域2將衡量操作員如何與戰(zhàn)斗自主性互動(dòng)以洞察其可信度 設(shè)計(jì)并開發(fā)人-機(jī)界面 圖7 技術(shù)領(lǐng)域2將開發(fā)與任務(wù)指揮官任務(wù)以及空中格斗任務(wù)交互的人機(jī)界面 使用雙重作戰(zhàn)任務(wù)（DOT）模式對飛行員信任度進(jìn)行建模和度量 圖8 技術(shù)領(lǐng)域2的雙重作戰(zhàn)任務(wù)（DOT）模式 2.2.3 技術(shù)領(lǐng)域3 技術(shù)領(lǐng)域3將主要完成以下4方面的工作： 為大型部隊(duì)進(jìn)行訓(xùn)練數(shù)據(jù)分析開發(fā)數(shù)據(jù)集和模型 開發(fā)DOT任務(wù)指揮官場景 將局部戰(zhàn)斗自主性應(yīng)用到大型部隊(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)分析，為大型部隊(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)分析開發(fā)作戰(zhàn)管理能力 量化局部行為和全局行為性能指標(biāo)之間的關(guān)系 圖9 技術(shù)領(lǐng)域3將開發(fā)模型以應(yīng)用人工智能算法去洞察戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略 2.2.4 技術(shù)領(lǐng)域4 技術(shù)領(lǐng)域4將主要完成以下5方面的工作： 提供全尺寸飛機(jī)并集成空中格斗算法 為全尺寸飛機(jī)開發(fā)和集成人-機(jī)界面 為信任度評估保留飛行員的優(yōu)先控制和/或自動(dòng)駕駛斷開功能 執(zhí)行所有安全/適航審查，并為監(jiān)督下的現(xiàn)場空中格斗項(xiàng)目獲得適航認(rèn)證 執(zhí)行全尺寸實(shí)地飛行實(shí)驗(yàn) 圖10 技術(shù)領(lǐng)域4的主要工作 ACE項(xiàng)目計(jì)劃于2023年完成，共分為3個(gè)階段。第一階段的重點(diǎn)是開發(fā)和演示建模仿真中的關(guān)鍵功能。階段2和階段3將分別在小規(guī)模和全尺寸環(huán)境中實(shí)現(xiàn)相同的功能。 圖11 ACE項(xiàng)目規(guī)劃和階段劃分 DARPA的“馬賽克戰(zhàn)”概念與傳統(tǒng)軍事力量需依賴單一的軍事系統(tǒng)相比具有很大的優(yōu)勢，而ACE項(xiàng)目正是將“馬賽克戰(zhàn)”由概念推向現(xiàn)實(shí)的重要一步。通過訓(xùn)練人工智能來處理視距內(nèi)的空中格斗，飛行員能夠?qū)?dòng)態(tài)空戰(zhàn)任務(wù)委托給駕駛艙內(nèi)的無人、半自主系統(tǒng)，進(jìn)而使飛行員能夠成為可指揮多架無人機(jī)的真正意義上的指揮官，為未來的真實(shí)、戰(zhàn)斗級別的試驗(yàn)打下基礎(chǔ)。 轉(zhuǎn)自：防務(wù)快訊2.1 研究方法
2.2 項(xiàng)目架構(gòu)
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