ZKX's LAB

深度|网络信息体系智能化发展设想

2020-07-22新闻9

摘 要:在“加速推动军事智能化发展”的战略要求之下,本文从前沿技术发展趋势、强敌博弈切实举措和我国战略发展布局等方面,分析了军事智能化发展的背景,并指出要以网络信息体系为重要抓手推进军事智能化发展;其次,描绘了网络信息体系智能化发展将呈现的基本特征,并从感知、决策、打击、保障等业务领域,分别设想了军事智能化的应用场景;最后,针对当前发展所面临的困境和难题展开思考,提出军事智能化发展建议。

关键词: 网络信息体系;军事智能;人工智能

网络信息体系智能化发展设想

一、军事智能化发展背景

十九大报告中明确指出“加快军事智能化发展,提高基于网络信息体系的联合作战能力、全域作战能力”,因而,把握军事智能发展机遇、加速推动军事智能化发展成为我军当前的一个重要战略课题。而以美军为代表的军事强国也竞相发布战略规划,企图抢占新一轮制高点。同时,以人工智能为代表的颠覆性技术,将重塑军队的武器装备、作战理论、组织体制、作战方式,不断驱动战争形态发生革命性变化。因此,在战略需要和技术发展的“双重驱动”下,军事智能化发展进入崭新阶段。

(一)前沿科技迅猛突破,加速改变未来战争形态

5G、类脑计算、人工智能等科技呈现群体性突破发展态势,推动前沿科技向“网络极大化、节点极小化”方向发展,其在国防军队建设的应用前景也日益清晰,对传统的战争观产生巨大冲击,颠覆对战争的认知,促进未来战争呈现“无人、智能、自主、全域”等特征。

物联网、5G、星链等技术加速全域泛在互联,促进网络极大化。

2017年,美国陆军研究实验室(ARL)启动了IoBT(战场物联网)项目,利用智慧城市基础设施为未来城市战中的IoBT提供能力补充,保持未来战场优势;5G技术的不断成熟,将进一步提升军事通信质量,丰富军事应用场景,美国国防部已选定四个军事基地开展5G技术试验,以评估5G军事应用前景并论证具体需求;截至2020年4月22日,“星链”卫星已发射422颗,将具备提供全球覆盖的互联网接入服务能力;美国空军在典型的天-地卫星链路条件下首次进行了昼间自由空间量子通信试验,率先验证了全球“量子互联网”的技术可行性,探索全域互联的新途径;此外,美军推出“联合全域指挥控制”(JADC2)新概念,旨在构建一个将陆、海、空、天、网等作战域无缝、实时连接的作战网络,为跨域协同作战提供坚实的网络支撑,如图1所示。

图1 美军“联合全域指挥控制(JADC2)”新型作战概念

量子计算、类脑计算等颠覆性技术助力计算能力跨越式发展,助推节点极小化。

2018年3月,IBM研发出边长1 mm的世界上最小计算机,而这一记录仅在3个月后即被密歇根大学缩小到0.3 mm,促进“计算节点”向小型甚至微型方向发展;同时,计算能力的指数上升促使“计算节点”向小型化发展,2019年谷歌、IBM相继研发出53位量子计算机,其200 s完成的计算任务交给世界最强超算Summit需要1万年,可以快速破译现有密码体系,掌握信息主动权;2019年11月,英伟达公司发布主要面向机器人和边缘嵌入式计算设备的全球最小人工智能超级计算模块Jetson Xavier NX,尺寸类似信用卡,可在15 W的功率下实现每秒14万亿次运算;英特尔公司研发的基于Loihi芯片的“Pohoiki Beach”神经形态系统,在3840 mm2上拥有800万个神经元和80亿个突触,可以模仿人类大脑功能,具有惊人的学习速度。

“人工+智能”向“自主智能”转变,“感知-决策-行动”智能链条不断扩展。

基于Faster RCNN、YOLO等深度学习的目标检测技术在人脸识别等多个应用领域已趋于成熟,并逐渐延伸到军事领域目标检测和跟踪打击中,可大大提高识别和跟踪精准度。2017年,谷歌提出AutoML(自动机器学习系统),实现AI系统创造自己的AI系统,改变原来对人工的依赖;2019年11月,谷歌推出终极版AlphaGo:MuZero,可自学围棋规则,体现超过人类顶尖水平的自主决策能力;2019年2月,DARPA“拒止环境协同作战”(CODE)项目成功验证无人机集群在强干扰、强对抗环境下的自主协同作战能力,“无人”作战已悄然由概念转变为军事应用;智能化、自主化、无人化等前沿技术的迅猛发展,促使美军推出“马赛克战”新型作战概念,利用人工智能和自主系统构建分布式杀伤效果网,实现决策中心战,如图2所示。

图2 人工智能对美军电子信息领域的影响框架

(二)军事强国战略布局,竞相争夺人工智能高地

美国作为传统军事与科技强国意识到人工智能对未来作战的深刻影响,前瞻布局未来发展。国家层面,美国近年来发布《为人工智能的未来做好准备》、《人工智能与国家安全》、《人工智能研究与发展战略规划》等一系列战略文件,推动人工智能领域前沿技术研究。国防部层面,美国防部(DoD)陆续发布《使用机器增强智能的策略计划》、《国防部人工智能战略概要》,逐步加强军事智能化发展规划。军兵种层面,在国防部人工智能统一战略框架下,空军发布《2019年空军人工智能战略》,海军发布《海军人工智能框架》。上述一系列战略规划推动美国人工智能顶层布局完成了从国家到国防部,再到军兵种的全覆盖,力争其在人工智能领域的战略领先地位。

俄罗斯、德国等国家也纷纷将人工智能作为国家发展战略,争抢人工智能制高点。俄罗斯通过《2030年前国家人工智能发展战略》,旨在加快人工智能发展进程,推动数字经济整体发展;德国提出《人工智能战略》,计划在2025年前投资30亿欧元推动德国人工智能发展;韩国发布《人工智能国家战略》,旨在推动韩国从“IT强国”发展为“AI强国”。

(三) 国家布局人工智能,军事智能迎来发展契机

为抢抓人工智能发展的重大战略机遇,加快建设创新型国家和世界科技强国,自2017年以来我国先后发布了一系列顶层规划。

2017年3月,“人工智能”首次写入政府工作报告,进入国家全面实施战略性新兴产业发展规划行列。紧接着陆续推出《新一代人工智能发展规划》、《科技创新2030》、《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划(2018—2020年)》,进一步推动人工智能技术、产业、生态发展。2019年,中央全面深化改革委员会第七次会议通过了《关于促进人工智能和实体经济深度融合的指导意见》,进一步彰显了我国全面推进人工智能发展的极大重视。

站在新的历史起点上,国防和军队建设迎来新的发展机遇,十九大报告中将“军事智能化”和“网络信息体系”作为军队发展的重点方向。网络信息体系是国家战略需求和新兴技术推动下军事理论、作战模式、运用模式以及建设模式的全面转型,是体系作战能力生成的基石,其核心要素是“节点+连接”,最终目标就是通过互联、共享、赋能,打造柔性适变、按需组织、协同运用的体系能力,构建自适应和自演进的生态体系。因此,要以网络信息体系作为抓手,从体系层面,强化单体智能、统领群体智能、促进体系智能,增强未来战争中的信息优势、决策优势和行动优势,提升联合作战能力和全域作战能力,从而把握战争主动权。

二、网络信息体系智能化基本认识

(一)基本特征

网络信息体系作为新时代强军兴军的重要抓手,需不断适应世界军事向智能化、无人化的发展趋势,满足大国之间展开全领域深度博弈对抗的需要。随着军事智能化的不断深入推进,网络信息体系的将呈现出“泛在互联、虚实融合、知识主导、体系释能”等特征,不断为联合作战、全域作战提供坚实的基础支撑。

(1)泛在互联

无处不在的网络环境提供丰富的网络应用,催生人与人、人与物、物与物、人与服务泛在互联,并对作战业务需求做出全方位、智能化响应,体系作战将构筑于泛在网络之上。传感器、信息系统、武器平台和作战人员等作战节点全面入网,形成有机整体,使得军事信息体系从基于广域网的多点互连结构向基于泛在网络的人、机、物普适互联结构转变,能够更加迅速地收集、融合,并基于海量数据按需分发及时准确的战场信息。

(2)虚实融合

在人机交互、虚拟现实/增强现实等信息技术的深度作用下,传统时空观在现代战争中被颠覆,通过对实体空间的高度数字化,建立与实体一一对应的“数字孪生”,构建出虚拟化的数字国度,实体空间与虚拟空间及两者内部的沟通更高效、便捷,作战空间不仅局限于实体空间,将向虚拟空间扩展。我们认为,存在即有痕迹,联系即有信息;实体空间感知痕迹,并映射到虚拟空间中,虚拟空间利用信息,二者共同加工信息,通过融合建立节点间的“关系”,作战活动关系得到极大扩充,使得物理空间、信息空间与人充分互动,从而实现物理空间、信息空间、认知空间深度融合。

(3)知识主导

在数据海洋的驱动下,通过知识获取、分类、推理及更新,形成跨领域的“知识库”。基于知识快速驱动作战活动环,针对特定的作战任务目标和战场情境,提供具备“情境感知、辨析判断,分析挖掘”等智能特性的知识服务,从而为用户提供更深入的情报支援、指挥调度等知识应用能力,支持在作战节点自主决策、自主行动,便于优化配置作战资源,调整典型业务活动流程,通过知识活动的高效共享、全面使用,实现作战资源动态按需聚合,促使作战要素高效释能,实现体系效能倍增。

(4)体系释能

围绕作战使命和任务需求,以网络快速聚合能力、知识智能驱动业务为基础,在单体智能、群体智能基础上,动态柔性地构建体系智能,基于体系精准释放作战效能。体系成为各类作战单元实施军事行动坚实的“大脑”,面向动态任务需求,建立各种作战力量、作战单元、作战要素自主协同的优化联动机制,作战部队、武器平台等作战力量基于体系深度铰链、优劣互补,感知、决策、交战等作战要素基于体系密切配合,各类要素可根据需要随时接入或移出体系,从而在体系对抗中聚能、蓄能、增能、释能,体系发挥出全维支撑、精准释能的作用,最终赢取战争主动权。

(二)领域智能

未来覆盖陆、海、空、天、网、电等实体和虚拟战场的智能化作战中,网络信息体系将以业务规则、专家经验等知识规则为主导,驱动节点智能计算、辅助决策、灵敏行动、自主学习等能力形成,支撑作战能力的灵活重组与能力释放,实现更加透彻的感知、更加智能的决策、更加精确的打击和更加敏捷的保障,如图3所示。

图3 领域智能概念图

(1)透彻感知

全域透彻感知,破解“战场迷雾”难题:分布于陆、海、空、天的传感器及网络电磁空间侦测手段,在多传感器智能协同、无人自主侦察监视、多源情报关联印证等技术的支持下,全面获取物理空间、信息空间和认知空间的各类目标状态及相关数据,实现对全域战场空间的透彻探测。

深度态势认知,辅助提高研判水平:针对“海量数据泛滥,关键信息匮乏”问题,利用情报深度挖掘、多元信息语义理解、大数据情报关联分析等技术,对多元化来源的海量数据进行深度关联与处理,辅助研判重大事件、预测动向趋势,全面提升态势认知能力,为指挥员开展决策提供有力支撑。

(2)智能决策

智能高效决策,打造“智能参谋”:通过知识驱动的辅助决策、基于多模态仿真推演的作战方案优化等技术,利用敌方作战重心布势情况,自适应生成作战目标清单,快速高效生成作战计划,充分发挥出机器的“智能参谋”作用,并通过人工干预的方案推演,评估作战效果、优化作战计划,实现多任务下智能决策与规划能力。

人机一体指挥,拓宽人类生理极限:利用“脑-机”交互、增强现实/虚拟现实、可穿戴装备等技术,丰富指挥员对战场的感知、认知手段,提供语言、行为等自然高效的人机交互能力,实现沉浸式全息态势展现、动态实时战场环境的现实增强,延伸作战人员的生理极限和提高指挥调度效率。

(3)精准打击

自主协同行动,塑造作战新模式:遂行作战任务的武器装备从迁移人的体能、技能向智能迈进,以“超级战士”单体智能、“无人蜂群”群体智能、“忠诚僚机”有人/无人协同等为代表的多种模式成为新的发展方向,各类战场武器跨物理、信息、认知等空间实施自主协同战术行动。

多样化打击手段,改变战争制胜规则:能量集中的机理催生出激光、高功率微波、粒子束等定向能武器,精准而高效杀伤目标;信息聚合的机理催生出网络战武器,打破以往战争时空距离的限制,随时随地发起攻击,隐蔽性强。新质打击武器的层出不穷,将颠覆传统以火力毁伤为主的杀伤破坏模式,不再是单单寻求物理硬毁伤,更关注对作战体系中脆弱节点的瘫痪,达到牵一发而动全身的效果,进而止战、慑战,充分改写战争的制胜规则。

(4)敏捷保障

实时掌握支援需求,促进共享协作投送:利用油料/弹药消耗传感器、装备工况检测装置等末端感知设备,实时采集物资消耗、装备损毁等信息,掌握部队的支援需要,并依托智能预测和智能筹划手段,快速生成保障方案,构建陆海空天一体的共享协作投送体系。

敏捷伴随保障,灵活应对变化:基于3D打印技术可以在战场直接快速打印无人装备零件、整机,实现即产即用、伴随保障。同时,根据战场态势、保障需求和保障进程变化情况,适时调整保障决心、保障计划、力量部署和保障方式,实现行动全面监控、决心遇情调整、回程有效利用,确保保障行动与保障需求精确对接、全程调控。

三、发展建议

为切实高效地推动网络信息体系向着智能化方向发展,加速向未来智能化战争形态演进,满足新时代强军兴军的迫切需要,建议从以下几个重点问题着手,有序推进发展。

(一)强化作战概念研究

建议进一步增强作战概念研究布局,发挥作战概念对整个体系建设的牵引性作用。重点需要依据我军新时代核心作战概念,开展新型作战概念设计,开发无人化、智能化作战行动概念、作战支撑概念,研究作战需求、作战样式、作战流程,进而指导装备研制和军事训练,加速推动网络信息体系建设,进而支撑作战体系的能力提升。

(二)构建数字化部队

数字化是实现智能化的基本前提,部队是作战体系的“原子”级单元,数字化部队是实现网络信息体系智能化发展最为首要的基础性问题。因此,需要利用数字化的方法,全维展现部队的立体面貌和数字肖像,建立与现实空间一一对应映射的“全息映像”数字化部队,进而向着数据驱动为基础的智能化方向发展,为智能化感知、决策、行动、保障等一系列军事业务提供数据支撑,缩短指挥、决策和行动的周期,提高快速反应能力。

(三)重视体系效能度量

传统“静态”的评估方法,更多关注的是单一领域的效果,并未充分考虑整体联动和体系对抗的作用,也难以适应智能化网络信息体系动态演化的需求。为此,需要深入开展体系效能度量的研究,要注重评估模型作战对抗性、动态适应性,利用人工智能、机器学习等新技术构建评估模型,支持动态的网络化指标体系构建,通过深度神经网络等技术配置模型参数,设计模型自主学习优化算法,实现面向体系演化特性的模型动态自适应调整,促进从“静态评估”向“动态评估”的转变,从而有效实现对体系效能的动态度量。

(四)加大科技创新力度

云计算、大数据、人工智能等新兴技术的飞速发展,为军事模式创新带来前所未有的机遇,催生出具有颠覆性变革意义的军事模式。重点开展两方面工作:一是大力开展前沿技术研究,突破颠覆性技术,为重塑军事力量体系提供强有力的支撑,为新质作战力量的部署变革提供坚实的技术支持;二是持续提升关键核心能力,聚焦解决制约作战能力发展的短板弱项,持续提升在关键领域的核心能力,促进作战环路高效流动,推动作战活动从传统指挥所内共享协作向陆海空天网电全域按需协同、自主协同演进。

结 语

网络信息体系是我军的重大战略课题,是促进联合作战能力和全域作战能力提升的重要抓手。在军事智能化发展浪潮中,网络信息体系建设也必将向着智能化方向迈出崭新篇章,为新时代下“能打仗、打胜仗”贡献应有的力量!

#行业互联网#虚拟现实#5g

qrcode
访问手机版