董希旺：争当集群智能的“开路先锋”

董希旺 国家自然科学基金优秀青年基金获得者，北京航空航天大学教授、博士生导师。

自然界的生物群体智能现象是否对无人集群智能具有启迪作用？在复杂环境下，又该如何提升集群系统的抗干扰能力和安全可靠性呢？科幻大片中的震撼场景能否成为现实？一起聆听董希旺为大家详细讲解生物群体与无人机集群之间的關联，讲解集群智能这个持续升温的高技术领域究竟是如何成为各国竞相争夺的战略高地，探讨集群智能领域的发展与未来。

集群智能起源于动物间的群体智能

入秋后，我们经常能看到大雁南飞。并且在旅途中，大雁的行动非常有规律，通常是有经验的老雁在前面带队，其余大雁在后边整齐排列成“一字”或“人字”队形飞行。你有想过为什么大雁总是成群结队浩浩荡荡地进行长途迁徙吗？大雁飞行时为什么会排列成“一字”或“人字”队形呢？这是否是生物群体智能的表现？对于集群智能又有何启迪作用呢？

这是因为大雁飞行的路程很长，它们除了靠扇动翅膀飞行之外，也需要利用上升气流在天空中滑翔，使翅膀得到间断的休息时间，以节省自己的体力。当雁群飞行时，前边大雁的翅膀在空中划过，翅膀尖端会产生一股微弱的上升气流，可以减少飞行阻力，后边的大雁为了利用这股气流，就紧跟在前边大雁的翅膀尖端后面飞行，一个接一个地排列成整齐的“一字”或“人字”队形，这是动物间群体智能的表现。相较于单只飞行，结队飞行不仅能节省力气进行长途飞行，更有利于防御敌害。

其实自然界除了大雁编队南飞，蚁群协同觅食、狼群协同捕猎等都属于动物界的群体智能，即生物集群中的个体通过局部感知和简单行为交互，使整个集群在宏观上涌现出复杂、强大的智能行为。那自然界中这种生物个体聚集形成有机群体的现象，与集群智能有何联系呢？

其实集群智能正是起源于动物的这种群体智能，这些生物集群智能拥有个体无法比拟的优势。而当下，如何让军事领域中的集群系统具备集群智能是人们关注的热点问题，如微纳卫星群、无人机蜂群、多导弹集群等。

争当集群智能的“开路先锋”

2017年国务院印发的《新一代人工智能发展规划》中列出的8项基础理论中有多项与集群智能直接相关，可以看出集群智能是人工智能发展的必然趋势，也是新一代人工智能的核心研究领域之一。

什么是无人机集群？其实，无人机集群不是多无人机间的简单编队，而是通过必要的控制策略使之产生集群协同效应，从而具备执行复杂多变、危险任务的能力。

为什么要让集群系统具备集群智能呢？集群智能不是个体能力的简单叠加，而是具有“1+1>2”的非线性涌现的特性，这使得集群系统具有远超个体的强大能力，例如可以实现复杂环境下的抗干扰侦察、高效突防、精准打击等任务。当然如何让集群系统具有智能是一个非常有挑战性的难题，依赖动态自组网、智能感知认知、自主决策规划、精准制导控制等关键技术的突破。董希旺指出，集群系统有自主性、协同性、扩展性、涌现性等4个典型特征，不能简单地以数量来判定一个系统是否属于集群系统，要看其是否具有这4个典型特征。

“各军事大国和强国都在争相发展集群智能相关技术，抢占集群智能的战略高地，如果我们现在不好好开展无人集群相关技术的研究，将我国无人集群装备早日实现和落地，一旦将来发生战争，我们将会处于碾压式的被打击劣势，为了我国的国防事业，为了保家卫国，我们一定要有使命感、责任感与紧迫感。如果我们能够尽早实现集群技术的突破并形成装备和战斗能力，那必将在国防现代化、智能化的历程上留下浓墨重彩的一笔。”董希旺说。

“服务国防，科技报国”是很多人小时候的梦想，但能将当年梦想的种子灌溉成长的人并不多。董希旺的奋斗故事没有太多曲折，只有一步步脚踏实地的努力与付出，不忘初心，方得始终。