砺道智库 2024-04-18 11:23 北京
据飞行网4月17日报道，美国国防部高级研究计划局（DARPA）是美国国防部的一个分支机构，致力于开发雄心勃勃、奇特的飞行器设计。周三，该机构公布了迄今为止最具突破性的人工智能项目的关键细节。
经过独特改装的F-16改型测试喷气机X-62A以完全自主模式飞行，参加了与有人驾驶的F-16的首次缠斗。一名飞行员在X-62A驾驶舱内进行故障保护。这次突破性的试飞是一系列里程碑的顶峰，使2023年成为“让机器学习在空中成为现实”的一年。
DARPA与空军和洛克希德·马丁公司一起，早在2022年就首次开始将所谓的人工智能或机器学习“代理”集成到X-62A的系统中，并使用这些算法进行了飞机的首次自主测试飞行。
X-62A是经过大量改装的两座F-16D，也称为可变稳定性飞行模拟器测试飞机(VISTA)。它的飞行系统可以配置为模仿几乎任何其他飞机的飞行系统，这使其成为需要真实世界平台的各种测试目的的独特替代品。这也使得VISTA成为支持ACE等工作的理想平台。
过去四年来，DARPA一直在开发其“空战进化”（ACE）计划。该计划旨在让人类飞行员与人工智能和机器学习系统在空中格斗场景中协同作战。DARPA表示，在测试活动中，人工智能没有违反飞行员安全和道德规范的训练规则。换句话说，它的飞行与人类飞行员一样安全。
图：新发布的ACE视频的屏幕截图显示了2000年至2016年间F-16和F/A-18战斗机的缠斗训练中发生的事故和死亡数据。
DARPA称这一成就是“根本性的范式转变”，类似于人工智能计算机在国际象棋比赛中击败人类对手的诞生。该机构表示，研究人员还“率先采用了新方法来训练和测试人工智能代理是否符合安全要求，包括飞行包线保护和空中/地面防撞，以及道德要求，包括战斗训练规则、武器交战区和清晰的射击路径”。
根据DARPA的说法，此前在载人商用和军用飞机上集成的自主系统使用的是启发式或基于规则的系统，这些系统是为可预测或可重复的情况而设计的。对于这种模型来说，诸如空中缠斗之类的更复杂的场景是不切实际的，因为设计师必须考虑的可能性实在太多了。
机器学习AI模型的可预测性和可解释性不如基于规则的模型。但它们非常适合动态分析复杂场景。
DARPA将人工智能空中格斗视为“一种手段”，即它希望将其研究成果更广泛地应用于军用飞机的人工智能集成。另一个目标是培养飞行员对机器的信任。这个想法是，如果自主性可以在像近距离战斗这样危险的场景中发挥作用，那么人类就可以相信它在危险性较低但同样复杂的情况下也能发挥作用。
“什么是最有效的途径来优化航空航天飞行器人工智能的性能和安全性？”这是该机构提出的问题。
为了评估人工智能在空中格斗中的表现，工程师们开发了X-62A，这是一架经过改装的F-16测试飞机，也称为可变飞行模拟器测试飞机(VISTA)。VISTA的独特之处在于，它能够在飞行过程中模拟其他飞机的情况。
位于加利福尼亚州爱德华兹空军基地(KEDW)的美国空军试飞员学校首席试飞员比尔·格雷(Bill Gray)称，“我们将整个模拟实验室塞进了一架F-16，这就是VISTA。”
2020年，工作人员开始使用计算机在模拟环境中测试人工智能系统，经过21次试飞，最终实现由ACE算法控制的实际飞行。出于安全考虑，两名人类飞行员仍留在驾驶舱内。
人工智能每天都会接受重新训练——工程师连夜更新飞行控制规则，并重新编程让飞机在第二天早上起飞。在测试过程中，软件更改了100,000多行。
去年9月份，有人驾驶的F-16与ACE控制的VISTA进行了首次空中缠斗。这架自动驾驶飞机同时执行了防御和进攻机动，以1200英里/小时的速度与有人驾驶的飞机距离最接近2000英尺。
所有自主飞行演示都在空军试飞员学校进行，DARPA表示，演示将在2024年继续进行。希望在未来其他场景的测试中能够重复这些结果。研究人员相信他们可以做到。
格雷说：“我们所学到的每一个教训都适用于我们可以赋予自主系统的每一项任务。”
与DARPA一样，美国空军也致力于探索自主飞行系统。除了参与ACE之外，该部门还通过其创新部门AFWERX开发此类技术。上周，空军部长弗兰克·肯德尔(Frank Kendall)告诉美国立法者，他将在不久的将来进入一架自动驾驶飞机的驾驶舱——空军周三证实了这架飞机是VISTA。
肯德尔说：“几十年来，人们一直可以想象自主空对空作战的潜力，但现实至今仍是一个遥不可及的梦想。2023年，X-62A打破了战斗航空领域最重要的障碍之一。这是一个变革性的时刻，这一切都归功于X-62A ACE团队的突破性成就。”
X-62A并不是近年来美国空军在ACE计划之外支持先进自主开发的唯一飞机。该军种目前正在将另外6架F-16改造成测试机，以支持更大规模的协作自主测试，作为另一个名为VENOM项目的一部分。
