DARPA研究人与集群交互技术

泰米尔·埃舍尔/Tamir Eshel

人与集群交互技术集成了新颖的显示和传感技术，包括增强现实、触觉、手势和语音。美国国防部预研局无人系统验证表明，该技术能够在许多军事任务中被广泛使用，协助士兵和操作人员完成繁琐和危险的任务。在不久的将来，机器人系统将承担无人控制的协同任务，帮助其他机器人自主完成任务。

美国国防部预研局（DARPA）目前正在“进攻性集群使能战术”（OFFensive Swarm-Enabled Tactics，OFFSET）计划下评估执行此类任务所需的工具和方法。该项目旨在开发用于操作和控制250个协同自主系统群集的工具。这种集群技术将能够为在城市地区作战的士兵提供对地形至关重要的洞察力。这些自主系统将可以进入高层建筑、地下和室内空间，提高态势感知、通信和移动性能力。目前，在其第三阶段验证试验中，美国国防部预研局的“进攻性集群使能战术”计划的核心在于人与集群的协同和战术方面。

美国国防部预研局战术技术办公室的项目经理蒂莫·西钟鼓励来自现有参与单位、新参与单位的研究人员和创新者，加入第三阶段“进攻性集群使能战术”攻关。蒂莫·西钟表示，“群体技术和相关能力的快速进步使得自主群体研究具有挑战性和吸引力。“进攻性集群使能战术”计划就是围绕着以规则的隔间集成核心集群中“小精灵”无人机的想法而设计的。“进攻性集群使能战术”按照频繁地通过大约每六个月一次的现实环境实验来验证各种无人驾驶的空中和地面平台之间的相关技术。

第三阶段的“小精灵”计划中验证的两项关键技术之一就是人与集群的协作，涉及新框架的设计、研发和演示验证，以增强人类与自主群体之间的交互能力。该技术能够识别并寻求解决群体系统本身的复杂性，以及与人类或战术指挥官在进行城市作战时的认知、物理和情境需求。

该计划将寻求发展一个直观、易操作的群体战术库。士兵们可以从菜单中选择战术，指挥一群自主系统或者整个集群去执行任务。

第三阶段集群验证还旨在增加用户可用的集群战术集合。在第三阶段计划验证中，参与者将被要求使用不同种类的空中和地面自主系统，在特定环境中执行自主和协作机动任务。例如，他们将受命在四个方形城市街区内进行一次为期一到两个小时的城市突袭。

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诺斯罗普·格鲁门公司积极推动人与无人系统的交互技术

正在评估的概念包括沉浸式直观交互技术、增强和虚拟现实，以及基于语音、手势和触摸的交互。这将创建一个具有沉浸式情境感知和决策呈现能力的新指令接口。该接口还将结合群体交互语法，使模式基于战场实时条件的动态行动和反应，可定制设计集群战术。

这些战术将在群战术游戏的虚拟仿真环境中执行。不同战术将得到评估，以探索和发展最有效和最有前景的策略。用户可以通过测试轮提交集群策略并跟踪其性能，或者加载其他概念到计该划的集群策略库中进行替换，以通过组合群体行为、集群算法和策略来设计新的集群策略。

该计划部署了5架“小精灵”（Sprint）无人机，每架“小精灵”无人机都集中在一种或多种技术验证上，包括集群策略、集群自主、人与集群协同、虚拟环境和物理测试床。每种技术都有侧重，但最终的目的是实现群体能力的突破。

第二阶段的“小精灵”计划包含了第一阶段验证中评估的一些创新技术和新思想。作为第二阶段“小精灵”计划的一部分，美国国防部预研局最近向以下组织授予了合同：第一阶段计划验证工作包括由技术巨头雷神公司、诺斯罗普·格鲁门公司和洛克希德·马丁公司牵头的团队。每家公司都与一个学术研究中心合作。第二阶段计划验证工作主要集中于研究机构，包括卡内基梅隆和康奈尔大学、密歇根技术大学、科罗拉多州博尔德大学和北卡罗来纳州夏洛特大学。作为第二阶段计划验证工作的一部分，科伦诺娃技术（Corenova Technologies）、苍鹭系统公司（Heron Systems）和西门子公司也获得了研究合同。

蒂莫·西钟表示，“第二阶段集群验证计划将利用现有技术或开发新的技术，从而增强群体自主性，奠定群体原理和/或集群算法的基础。这些取得的集群系统总体架构的成果将被用于新能力演进研究，重点是复杂城市环境作战中自主集群的潜在破坏性优势。”■