美国海军加快智能化进程

季自力　张申　王文华

当前，以人工智能为主要标志的新时代已经拉开帷幕，智能化作战将逐渐成为未来海上作战的主要样式，依托人工智能技术和智能化武器装备，依据海上战场环境的变化，自主或半自主采取作战行动，达成作战企图，完成作战任务。美国海军适应智能化战争的发展趋势，加快人工智能的军事应用，加速推进武器装备的自主化、无人化和智能化。

美国海军智能化发展规划

美国国防部已将人工智能置于维持其主导全球军事大国地位的战略核心，以应对未来可能的“反介入/区域拒止”威胁，并将自主技术、人工智能及先进导弹视为支撑美国反制未来数十年威胁的关键。美军提出了以人工智能为关键支撑技术的“第三次抵消战略”，提出了“分布式作战”“蜂群”等一系列新型作战概念，推动“智能化导弹”“无人自主空中加油”等相关人工智能军事应用项目的部署，加快人工智能技术向武器装备系统和无人作战体系的转化进程，提升战场态势感知、军事情报分析、远程精确打击、反导反卫等能力，体现了美军利用智能科技抵消对手作战能力、形成绝对军事优势的发展思路。

2007年7月美国海军发布了《海军无人水面艇主计划》，从满足美国海军战略计划、舰队发展以及国防部到2020年部队转型的需求等方面，详细介绍了美国海军未来无人水面艇的发展计划，为无人水面艇赋予了反水雷战、反潜作战、海上安全、水面作战、支持特种部队作战、电子战、支持海上拦截作战等7项任务，同时界定了无人水面艇的船型、尺寸和标准等要素。美国海军发布了《海军部无人系统战略路线图》，为海军将无人系统纳入全域作战力量提供指南。

美军2015年颁发的海军新战略—《21世纪海上部队战略提出》提出了“全域进入”理念，彻底颠覆了按照指挥、控制、侦察、情报、监视、火力等作战要素进行制海的方式，目标是武器装备的多功能化、自主式作战以及网络化无缝隙连接，极大地压缩了战役和战术时空。同时，美国海军彻底改进了杀伤链的方式，加快了杀伤链的频率，指挥控制不再位于杀伤链的更前端，而是贯穿于作战行动的全过程。

美国国防部成立联合人工智能中心，明确人工智能是保持军事优势的关键，确定借助人工智能加快提升美军战力的途径和方法，目标是加速人工智能的新能力交付，以支持国防部的军事任务和业务功能，确保美国在人工智能领域的技术优势。2019年2月12日，美国国防部网站公布了《2018 年国防部人工智能战略摘要》，提出了美国国防部应用人工智能的目标，指出实现战略的方式。依赖信息化和数字化建设所构建的框架，美国海军已开始步入军事体系人工智能化建设的稳定发展之路。

美军提出了以人工智能为关键支撑技术的“分布式作战”等新型作战概念

美国海军提出的未来30年舰船建造计划，将贯彻“分布式海上作战”的新概念。美国海军部长指出，美国海军将不断深化完善概念，并设计和应用新的作战架构，以支持“分布式海上作战”概念实施，发展大型无人舰和中型无人艇是其中的关键。2017财年，美国国防部投入81亿美元研究水下无人作战，将在未来5年在该领域投入400亿美元。美国海军发布的新版《兵力结构评估》报告呼吁进一步加大无人舰艇采购力度，以帮助开发新战术。出于降低成本考虑，无人舰将以民规设计，安装任务载荷。美国国防高级研究计划局已经在无人舰的自主航行、持续部署、指挥控制、任务载荷等方面，开展了多年研发和实尺度验证试验。

2020财年，美国海军将在人工智能和机器学习领域投资9亿美元，较2019财年增长1.13亿美元，较2018财年增长2.3亿美元，其中预算的新增项目中绝大部分都与人工智能和机器学习相关。例如，将机器学习技术应用于舰船自防御系统，利用改进的传感器系统建模能力提供一体化的光学和射频能力，开发可负担的认知、协同电子战效应器系统试验技术等。

美军海军的智能指挥控制系统

美国国防高级研究计划局早在2007年就启动了“深绿”计划，旨在将仿真技术嵌入指挥控制系统，提高指挥员临机决策的速度和质量，目标是将美军战术级作战任务规划周期缩短75%。其核心技术是在指挥作战过程中，基于实时战场态势数据，通过计算机模拟仿真推演出敌我采用不同作战方案可能产生的结果，预测敌方可能采取的作战行动和战场形势的可能走向，引导指挥官做出正确决策，缩短制定和调整作战计划的时间。2009年以来，美国国防高级研究计划局先后启动了“洞察”、可视化数据分析、深度学习、文本深度发觉与过滤、高级机器学习概率编程等大量基础技术研究项目，探索发展从文本、图像、声音、视频和传感器等不同类型、多源战场数据的自主获取、处理信息、提取关键特征和挖掘关联关系的相关技术。这一系列研究项目的实施，为推动美国海军指挥控制智能化提供了有力支撑。

美国海军将人工智能、导航定位、传感器、生物特征识别、物联网、大数据等新一代信息技术应用于武器装备中，通过全域覆盖、随遇接入、稳定高效、安全可靠的信息交互平臺，把感知系统、武器装备、作战人员联接成一个巨大的网络，实现时空一致、连续精确的态势感知、信息共享和智能决策，能够自主机动规避、自动识别定位、自动锁定目标，推进海军作战平台向最大限度的“自主适应、自主行动”方向发展，以更快的指挥速度、更高的打击精度实施连续指挥和协同作战。预计到2035年前，美国海军将初步建成智能化作战指挥体系;至2050年前，美国海军的智能化作战指挥体系将发展到高级阶段，武器装备系统与信息系统、指挥控制系统全面实现智能化。

美国海军正逐步打造智能化作战指挥体系

美国海军正在加速研发战场推理软件，运用深度学习技术训练出具有逻辑分析能力的机器，发挥机器的速度和理性優势，以便为海上作战提供态势评估、建议甚至实施决策。此外，美国海军还加快深度学习技术向应用的转变，自2017财年开始增加深度学习科研项目，包括研发可用于低功耗平台的嵌入式深度学习算法与稀疏数据分析的深度学习技术，以及通过深度学习方法和人工神经网络实现目标分类等。通过实施自学电子攻击技术、认知无线电台技术、基于认知的协作决策感知认知模型、基于脑电波识别和认知算法的战场威胁探测技术等项目，大力推进认知计算技术在指挥控制领域的应用。

在作战指挥方面，美国海军已实现了舰内各系统、各战位，单舰与友舰、友机，单舰与舰队、岸基指挥所乃至最高联合指挥机构之间的自动化指挥和通信。在自动控制方面，美国海军舰艇的作战系统已经实现从情报收集、分析、判断到控制的自动化。美国海军寻求利用人工智能算法来处理海洋数据，以帮助指挥官了解敌军的位置、敌军的活动和敌军的视角。美国海军早在2016年就开发出能实现F-35B战斗机与宙斯盾驱逐舰共享战场情报的联网项目，把连接海上、陆地、空中、太空和网络空间中所有作战要素的能力作为维持作战优势的必要条件。

美国海军的智能化武器系统

美国海军在新型舰艇的舰载装备设计中，将把电子化和智能化排在首要位置，舰载激光武器、先进舰炮、新型远程反舰导弹、高超声速武器等都在大力发展之中，武器系统的智能化、自动化水平大大提升。

美国海军将升级过的传感器、高速网络和增程、超视距可拦截弹道导弹整合使用形成革新的能力，形成智能防空火控系统，提供完全联网、分布的远程防御性火力。美国海军舰艇的作战系统已经实现从情报收集、分析、判断到控制的自动化。远程反舰导弹作为美国海军推行“分布式杀伤”概念的核心装备，覆盖水面舰艇的常见交战距离，在自主感知威胁、自主在线航迹规划、多弹协同、目标价值等级划分、目标识别等方面的智能化水平极高。

美国海军舰队可通过侦察卫星、舰载侦察机和预警机，进行远程侦察和预警。舰载E-2C预警机探测距离达1300千米，可以同时跟踪600多个目标，能够为美国海军舰队提供30分钟的预警时间。导弹巡洋舰的宙斯盾防空武器系统探测距离达400千米，可以同时跟踪100多个目标，而且具有反应时间短、防空火力强、抗干扰效能好和能全空域作战的特点。美国海军舰艇机舵的主辅机和电站已经实现多级控制和自动监控，大大减少了值守舰员数量，提高了作战效能。

美国海军在新一代航母推广使用电磁弹射技术，并陆续将微电子技术、液压技术和人工智能等新技术用于发展舰载机保障装备。未来，美国海军计划发展更为先进的阻拦装置和基于人工智能的舰载机着舰技术，以提高舰载机保障装备的效率。美国海军运用智能嵌入式诊断手段，实现对航母舰载机的自动故障检查。该诊断手段将包括神经网络、模糊理论、信息融合等在内的智能理论，应用到常规诊断的设计、检测、诊断和决策等方面，从而弥补常规诊断设备的不足，提高设备综合效能。

美国海军已经开发出F-35B战斗机与宙斯盾驱逐舰共享战场情报的联网项目

美国海军的无人作战系统

美国海军加快发展无人作战系统，已经对集群式无人水面舰艇的相关技术进行了多次演示验证和演练，以加快形成新型水下无人集群作战能力。美国海军以护卫高价值水面舰艇为典型应用场景，利用13艘携带防空机枪的无人水面巡逻艇（其中5艘为自动控制，8艘为远程遥控），进行了协同作战测试。采用无人舰船后，美国海军的兵力结构将从大型主力舰船为主的力量集中型，向分布式节点兵力转变，驱逐舰主要担负指挥控制任务，大型无人舰担负火力打击任务，中型无人艇担负侦察监视任务。

美国海军提出了无人舰应具备和提高的5类关键能力.一是持续部署力：增加可靠性、安全性;提高持续部署能力和续航力。二是自主航行和精确导航：增加自主航行和决策的能力水平;增加精确性和可靠性。三是指挥、控制和通信：安全、自主和可靠的部署和回收;标准化的指挥、控制、通信。四是任务载荷和传感器：增加传感器和任务载荷的容量;提升可用性。五是平台的综合集成：增加平台部署和回收能力;增加与主控作战平台的协同。

2016年6月，美国海军的无人水面艇海猎手完成了初始测试，航速、操纵性、稳性、耐波性、燃油消耗、机器系统可靠性等都满足在开阔大洋航行的要求。从2017年开始，由海军研究办公室组织进行任务系统改装，以评估其扫雷、电子战、反潜能力。2019年9月，美国海军水面试验中队开始了测试工作，主要对作战适应性，与现有舰队装备的协同性等进行检验。美国海军已经将无人艇列入装备采办计划，2020年海军首先安排6.28亿美元作为研发资;计划从2020年至2024年投入约40亿美元，购买10艘大型无人水面舰艇和9艘大型无人潜艇。

2018年，在海军4000架现役飞机里，包括了41架无人机;2019年还将采购99架无人机。美国海军研究办公室发起“低成本无人机集群技术”项目，采用雷神公司的 郊狼电动螺旋桨无人机作为演示样机，可以每秒1架的速度发射上百架。这些小型无人机利用近距离射频网络共享态势信息，协同执行进攻或防御性任务，以数量优势压制敌人。美国海军正在发展一系列功能多样化、小型、廉价、具有攻防能力的飞航导弹、小型无人机，以满足精确打击、防区内侦察、防区内电子战，甚至防空反导等多样的需求。