人与无人机的载人与无人联合作战系统技术介绍

人与无人机的载人与无人联合作战系统技术介绍

首页休闲益智无人机公交机器人更新时间:2024-05-26

这是“未来战争”六集特别系列中的第五部分。我们将分析人工智能、隐身、网络、量子、有人/无人等各种技术在未来战争中的影响,重点关注国防大学<战争理论>讲座中涵盖的主题。

韩国政府通过国防改革计划“国防创新4.0”,提出以无人机和机器人为核心力量的“基于人工智能的有人无人联合作战系统”,以培养强大的人工智能科技力量。有人和无人联合作战系统的最终目标是让机器在没有人类干预的情况下与人类战斗人员平等合作。为此,人类要求机器具有人类水平的智能和判断力,即自主性。

“构建有人无人联合作战体系”的图纸更加清晰。现在是时候具体描绘一幅应用有人和无人联合作战系统的未来图景了。为了帮助大家理解,我们将首先看一下自动驾驶技术和发展趋势,然后以场景的形式来看看未来以自动驾驶无人机为核心的战斗。此外,通过这一点,我们想介绍自主技术对我军的影响、技术应用问题,以及国防改革4.0的建议。

[图1] 未来有人和无人联合作战系统的预测(来源:德国联邦国防军陆军人工智能)

自动驾驶技术及发展趋势

有人无人联合作战系统的核心技术在于人工智能(AI),它决定了机器的自主性。人工智能和自主性水平的发展将很快导致有人和无人联合作战系统的水平。

自治级别

自主是指在没有外部约束或约束的情况下按照自己的自由意志行事。人工智能的自主性水平大致可分为自动化、半自主和自主阶段,自主性越高,人工智能的自主性水平越高。这种自治级别可分为三个级别,如表1(表1)所示。

[表1] 自主水平和OODA循环(观察-判断-确定-行动)

[图2]OODA循环(观察-判断-决定-行动)和人为干预程度

博伊德将人类决策过程分为四个阶段来解释人类决策过程:观察、定位、决定和行动。这个过程不仅可以应用于人类,还可以应用于配备人工智能的机器、机器人和武器系统。当一个武器系统在观察、判断、决策和行动时处于人类控制之下时,如果它在某种程度上独立执行任务,但在这个过程中受到人类的监督,如果武器系统在没有任何人为控制的情况下自行做出决定,则可以认为它处于“自主阶段”。在有人和无人联合作战系统中操作的武器系统通常旨在实现“人类出圈”水平的自主性,这是完全自主的阶段,但使用的手段和所需的自主性水平因作战环境和任务特点而异。在本文中,我们将重点介绍一种具体手段,即自主无人机,并首先了解自主无人机的技术发展趋势。

自主无人机发展趋势

自主技术应用于无人机的一个典型例子是自主飞行技术。自主无人机可以识别周围环境并自主飞往指定目的地,而无需预先准备好有关其路线的信息。这些技术主要是在国内外民营公司的倡议下开发的,即使在先进的无人机国家,完全自主的飞行技术也尚未完成。但据了解,目前已将自主飞行前阶段的自主技术拿到保障,国内外自主飞行无人机的主要发展案例如下。

美国在无人机自主飞行技术方面处于领先地位。20 年 3 月,Exyn Technologies 开发了世界上第一架能够在无法使用 GPS 卫星信号的隧道和地下矿井等复杂环境中自主飞行的无人机。众所周知,无人机不依赖GPS信号或外部通信,但可以自主飞行,并使用安装在传感器上的SLAM技术实时创建3D地图。

[图3] Exain的自动飞行无人机和实时3D地图(左),浙江大学的自动飞行无人机(右)

此外,22年5月,中国浙江大学的研究人员宣布,他们已经成功测试了一种无人机,该无人机可以在森林等未知和复杂的环境中自主编队飞行。通过自主分布式协作算法,无人机可以在没有中央控制的情况下自主避开障碍物并确定其位置,从而创建优化的飞行路径。同时,22年5月,韩国铁道株式会社宣布,已开发出使用自主飞行无人机对铁路设施进行准确诊断和系统管理的综合安全管理系统。该系统对无人机在铁路设施周围自主飞行时拍摄的图像进行3D分析,以确定是否存在任何异常,并可以通过统计进行管理。

因此,正在开发自主飞行无人机,以实现自主飞行,包括障碍物检测和规避,仅使用机载传感器和算法,而无需预先输入的环境信息。

自主无人机的联合作战

未来与自主技术的有人和无人联合作战会是什么样子?我们想将自己限制在通过操作自主无人机克服障碍的具体情况上,我们已经介绍了将因此而改变的我们军队的主要作战概念和方面。

克服障碍的场景

为了保持进攻部队的进攻势头,重要的是要迅速克服阻碍盟军行动的敌人障碍。自主无人机将主要用于侦察、有限攻击、障碍物探测和清除现有障碍物克服程序(压制-威慑-安全-回收)的目的。

对于侦察任务,战斗人员不再需要冒着生命危险潜入危险的战斗地点。战斗人员位于距离战斗现场一定距离的装甲车中,在那里他们实时监控无人机的监视和侦察活动。该无人机配备了各种先进的传感器,可以执行诸如在障碍物沉降点周围进行侦察、确认障碍物大小和位置以及协调获取等任务,并根据操作和返回时间,通过插入交替的无人机来执行无间隙的任务。

接下来,自主无人机装载攻击任务设备,如小型炸弹、步枪、干扰器或自毁无人机,以摧毁或中和已识别的关键敌方目标。通过避开世界遗产、核电站和水坝等关键设施,这些进攻能力可以在有限的范围内使用,战斗人员可以根据整体情况和任务类型限制其进攻能力,特别是如果目标是人。

[图4] 探雷无人机(左)、扫雷无人机(右)

最后,搭载X光观察机、机械臂、电缆钳、霰弹枪等各种任务设备的无人机积极运行,执行探测和排雷的特殊任务。此时,战斗人员对监视侦察无人机收集到的实时障碍物信息进行分析,制定排障计划并部署障碍物探测和清除无人机,无人机尚未探测到或清除的障碍物由无人扫雷车和机器人清除。

经营理念

战争手段的变化导致作战概念的变化。通过我们之前看到的场景,我们能够设想无人机和自动驾驶技术将带来的零碎未来。将通过自主无人机改变的作战概念如下。

首先,在克服障碍时,侦察任务将优先考虑“快速获取情报”而不是“隐身”。这是一个将行动自由置于生存能力之上的概念。传统上,侦察任务已采取措施确保战斗人员的生存能力,例如伪装和噪音预防措施,并使用允许隐蔽的地形尽可能隐蔽地接近侦察区域。另一方面,在无人机等机器的情况下,即使根据情况暴露了通过飞行的侦察行动,也可以首先考虑任务的完成,例如信息获取,而不是无人机的生存能力。这是考虑到机器的特性,该机器具有与其他无人机相同的功能,但可以以相对较低的成本进行更换。无人机在发生威胁(例如敌人观察或射击)时的生存能力可以通过比正常飞行速度更快来部分补偿。

其次,它能够进行非线性和不连续的操作。换言之,它使得超越现有的顺序过程,超越现有的顺序过程,超越时间和空间,执行克服障碍的程序成为可能。在部队传统的扫障情况下,部队的生存能力首先需要识别和消除扫障点周围的威胁。另一方面,障碍物探测和开创性无人机可以与侦察无人机同时部署,并在执行特殊任务的同时避免威胁或被攻击无人机覆盖。因此,在地面和空中等多域空间同时执行侦察、攻击和排雷等各种任务的能力将有助于提高作战单位的整体作战节奏。

改变军队的未来

随着未来自主飞行无人机的运行,作战理念发生变化,预计在军事单位结构和教育培训领域将发生以下变化。

首先,将军队的单位结构重新设计为轻巧灵活的结构,即乐高形状的单位。目前的部队结构被设计为等级金字塔结构,不利于有效应对实时变化的战场环境,在部队作战上缺乏灵活性。另一方面,乐高型部队可以根据作战情况和任务,实时自由地改变和*部队的规模和形状。例如,在和平时期,具有不同单位和指挥关系但执行各种独立任务(如侦察和排雷)以执行克服障碍的共同任务的模块化单位可以组合成一个乐高形状的单位来执行任务。

二是积极利用虚拟空间作为教育培训,培养专业人才。未来,在有人和无人联合作战中,安装在无人机上的任务设备类型和操作的复杂性将进一步增加。在这些变化中,部队结构、作战理念和战术的变化将需要各种形式的训练,这将使部队的战术训练越来越困难。这个问题可以通过应用虚拟现实(VR)技术的教育和培训来改善,虚拟现实(VR)技术最近被提及为第四次工业革命的主要技术。利用VR技术进行教育训练,在实现与实际战场环境相似的实战训练效果的同时,克服实际训练的诸多局限性,以及安全保障、预算削减等辅助效果。

自动驾驶技术应用中的问题

自动驾驶技术是各种问题的核心,与其高度关注成正比。主要问题在人民、军队和国家层面提出如下。

控制范围和依赖关系

国家层面的主要问题是确定对人工智能的控制和依赖范围。随着人们对人工智能自主性的信心增加,人类对人工智能的依赖也在增加。我们甚至可能比人类更相信人工智能的意图和判断。人工智能的自主性不仅将扩展到设备维护和员工绩效管理等简单分析和预测数据的领域,还将扩展到员工评估、医疗诊断和判断等人类特定决策领域。因此,如果我们习惯于人工智能作为解决社会各种问题的手段的便利性,人们就会越来越担心人类可以被机器控制,而不是人类控制机器。为了解决这个问题,有必要讨论并在社会上就哪些风险和损失领域超过授予人工智能自主权的好处以及如何控制这些风险达成一致。

安全与责任

军事一级的主要问题是军事安全和问责制。人们在法律框架内对自己的行为负责。然而,在具有自主技术的机器和武器系统的情况下,即使行动主体存在,也很难确定谁对行动负责,因为很难确定原因,因为人类无法干预、跟踪和管理人工智能的所有行动。例如,如果由于自主武器系统技术故障导致的故障或黑客攻击,导致军事设施的位置和作战状态等敏感军事信息暴露,那么关于谁对此负责以及简单地追究技术开发人员或运营商等个人的法律责任是否合理存在争议。最后,即使自动驾驶技术得到了保障,如果没有这样的系统,技术和能力就不存在,因此有必要解决这些安全和责任问题,以便应用和运营自动驾驶技术。

自主毁灭性武器系统的管制

国家一级的主要问题是管制自主毁灭性武器系统。这包括自主销毁武器系统的定义、武器系统的合法性以及遵守国际法的问题。根据每个国家不同的军事能力、安全利益和作战环境,对自主武器系统也有不同的看法。例如,如果一架无人机配备了炸弹、步枪或电子设备来进行物理交战或电子攻击,那么问题就出现了,即它是否应被视为自主毁灭性武器系统或国际法承认的合法攻击。目前,国际上对此尚未达成共识,但在未来找到最佳计划之前,这些问题可能会导致国际法律问题,因此为国内自主*伤性武器系统的发展和应用设定正确的方向非常重要。

国防创新4.0提案

我想为自主无人机的军事应用和有人无人联合作战系统的早日建立国防创新4.0提出建议。

首先,迫切需要引入无人机来弥补未来战斗力的下降。随着无人机的军事用途,如监视和侦察、作战、通信、防化探测和补给运输等,对无人机的需求也在增加,但缺乏支持它们的预算,采购系统需要改进。应优先考虑预算短缺问题,特别是在部队进入受限或容易被孤立的地区进行监视和侦察或后勤支助方面。

此外,目前的国防采购过程从提出要求到部署需要大约10~15年的漫长时间,到电气化时,存在应用过时技术的问题。因此,这个周期必须在五年内大幅缩短。为此,有必要进行体制改进,例如设定最低作战绩效和同时发展战斗发展支持要素。

其次,需要建立国防无人机标准化平台,促进我军使用无人机,加强协调。换言之,这意味着无人机的单个产品的功能,如操作、设施、维护和训练等,会产生成本,被整合或消除,并作为整个军队的共同资产使用。目前,韩国军方根据陆、海、空两军的独特作战区域、任务和目标,操作各种形状、大小、重量和能力的无人机。通过全面分析各军的无人机需求,排除执行核心功能的特定领域,有必要有一个可以被整个军队和民用部门使用的军民平台。

特别是,要以直接进行有人、无人联合作战的营级及以下梯队为基础,根据作战环境、目的、任务类型,建设无人机的飞行体、任务设备、AI软件、传感器等,有选择地安装和操作。这些努力不仅将减少每个军种的指挥官和无人机操作员的精力和金钱浪费,还将减少研究机构和公司开发各种可以安装在通用平台上的任务设备和技术的精力和金钱浪费。

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