人工智能对导弹武器装备发展及未来战争影响

文 谦，张为华，武泽平，杨希祥，王鹏宇

(国防科技大学空天科学学院，长沙 410073)

0 引言

人工智能技术已经成为21世纪发展热点，人工智能武器的出现将改变战争形态。许多尖端科技的应用，最早是从军事领域开始的。当新兴科技大幅度提升军事作战能力时，便会促成新军事变革的发生。甚至有人预言，人工智能将引领继火药和核武器之后军事技术领域的第三次革命[1]。近年来，军事人工智能化也在航空、航天、兵器、船舶方向有了新的运用，国防科技领域迎来了前所未有的变革和巨大挑战。

人工智能是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量。欧洲宇航防务集团曾提出，如果出现一种武器可以在前期侦察探测，中期跟踪寻的，最后拦截并成功摧毁目标，整个过程中的制导和作战完全实现自主化，那便可以在与指挥端失联的情况下继续自主完成攻击，大大提高作战能力。

首先结合国外现役人工智能武器，从多角度介绍了人工智能的概念，简单梳理了人工智能的发展历程。然后对人工智能技术在导弹上的应用进行了分析，提出智能化导弹构想。接着进一步分析了人工智能武器的双面性，智能化战争的形态。最后提出结论。

1 人工智能技术概述

1.1 人工智能的概念

人工智能是研究和开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门技术科学。是计算机学科的一个分支，以多种学科为基础，其中包含了哲学、数学、经济学、神经科学、心理学、计算机工程、控制论、语言学等[2]。

人工智能分为3种形态，弱人工智能，强人工智能和超人工智能[3]。弱人工智能为了完成某项任务而存在，只能用于处理较为单一的问题，“AlphaGo”就是此类的典型代表。强人工智能属于人类级别的人工智能，能够独立推理和解决问题。超人工智能是超过人类的智能，其智力水平在包括科学创新、通识和社交几乎所有领域内均领先于最聪明的人类大脑。

目前世界范围内的人工智能水平都还处于弱人工智能阶段。美军计划在2025年前初步搭建起智能化军队框架，总体达到弱人工智能水平；2035年前基本建成智能化作战体系，总体实现强人工智能的目标；2050年前不断完善智能化作战体系，总体水平进入强人工智能阶段[4]。

从智能化水平看，人工智能大体可分为运算智能、感知智能和认知智能3个层次[5]。运算智能涉及快速计算和记忆存储能力；感知智能涉及机器的视觉、听觉、触觉等感知能力；而认知智能指的是机器应当具备独立思考和解决问题的能力。

美国的MQ-1“捕食者”侦察机的智能化水平就是处于运算智能层次，需要由人类远程操作和控制。而以色列的“哈比”自杀式无人机已经处于感知智能层次，可以实现自主搜寻目标并攻击，目标丢失后还能继续搜寻目标并重新设定攻击目标。致命性自主武器系统处于认知智能层次，该系统可以不需要人类干预，从侦察、制定方案、跟踪、拦截到打击目标实现全自主化[6]，但从战争伦理、国际人道法、全球安全等方面来看，国际上对于该系统是否能被研发并应用于战争领域仍具有巨大争议。

1.2 人工智能的发展历程

20世纪40年代初至50年代中期是人工智能的孕育期，Warren McCulloch和Walter Pitts提出了人工神经元模型，Donald Hebb制定了用于修改神经元之间连接强度的更新规则。Marvin Minsky和Dean Edmonds建造了第一台神经网络计算机。Alan Turing提出了图灵测试、机器学习、遗传算法和强化学习[3]。

20世纪60年代，用于下棋、定理证明和简单的人工智能专家系统研究的人工智能技术快速发展。20世纪70年代，人工智能技术在人工智能专家系统方面的研究逐渐深入并进入了应用开发阶段。20世纪80年代，人工智能成为产业，化学、法律、军事等多个领域的专家系统被成功研发并且投入使用。20世纪90年代，国际象棋世界冠军Garry Kasparov以1胜2负3平的战绩输给IBM公司开发的超级电脑 “深蓝”，机器的胜利标志着人工智能的新时代[7]。

21世纪初，人工智能的发展正式迎来第三波浪潮，以神经网络和深度学习为中心的算法取得突破，大数据技术也飞速发展。2016年由谷歌公司研发的以“深度学习”为技术基础的围棋机器人“AlphaGo”战胜以柯洁为代表的多位世界顶级围棋高手，登顶世界围棋巅峰。面向新一代人工智能发展，我国也应做足充分准备，部署构筑人工智能发展的先发优势，加快建设创新型国家和世界科技强国。

1.3 人工智能技术的分支

人工智能技术有4大分支:模式识别、机器学习、数据挖掘和智能算法[8]。模式识别是指对表征事物或者现象的各种形式信息进行处理分析，以及对事物或现象进行描述分析分类解释的过程。机器学习是研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为来获取新的知识或技能，同时重新组织已有的知识结构，不断完善自身的性能，或者达到操作者的特定要求。数据挖掘是对于在知识库中的知识进行发现，通过算法搜索挖掘出有用的信息。智能算法是用来解决某类问题的一些特定模式算法。

2 人工智能技术与导弹

人工智能武器装备是指运用了人工智能技术后，具有更高自主性和目标识别能力，具有更加智能化形态的武器装备[9]。能够自主地完成从目标搜索到杀伤全过程，是人工智能武器的理想状态。

导弹是一种具有巨大威胁力的武器，具有速度快、作用距离远、杀伤力大等特点，无论用于攻击或防御都十分具有威慑力[10]。导弹的问世改变了现代战争的作战形式。在中东战争、马岛战争、两伊战争、印巴战争、海湾战争等局部战争中[11]，反舰导弹和巡航导弹都取得了令人瞩目的成绩。人工智能导弹是人工智能武器装备中的一种，智能化导弹技术能够充分体现出人工智能技术深度地应用于武器装备上。

2.1 智能导弹发展现状

到目前为止，国内外均未出现过真正意义上完全智能化的导弹，所使用的大多数导弹不具有完全自主攻击的能力，只是在某一方面体现出简单的智能化特点。

目前国外新服役的两款可被称为智能导弹的是NSM反舰导弹和LRASM远程反舰导弹。上一款被认为是最具智能化导弹，是美国的BGM-109巡航导弹。

BGM-109巡航导弹配备了智能化巡航导弹实时再瞄准系统，搭载了装备数据链系统和先进任务分发系统。在飞行过程中，能实现重新选择目标并且再瞄准，还能再编程进行攻击。具有自动目标识别和自主规划飞行路线的能力[12]。

由挪威康夫斯堡公司研发，具有“全球唯一第五代反舰导弹”之称的NSM导弹，可以使用自动任务规划来进行路线选择，搭载了能够在飞行中由地面操控人员强制控制的双通道数据链。2018年6月，美军宣布NSM隐身反舰导弹将列装FFGX新型护卫舰和LCS濒海战斗舰。

洛克希德·马丁公司研发的LRASM导弹，被美国海军称为“人工智能”导弹。其在自主感知威胁、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[13]，2018年已经装备到美国空军第28轰炸机联队。

对比以上3种导弹典型技术能力，得到表1。

表1 3种智能导弹典型技术能力对比[13]

如表1所示，以上3种导弹均能进行主动目标识别和运动状态调整，但在自主威胁规避和目标价值判断方面仍有发展空间。

2.2 智能导弹关键技术

1)智能弹体结构技术：在不同环境条件下，或者进攻不同目标时，需要控制导弹的外形变化来改变其动态气动特性，如自动控制弹翼伸缩、弹体变形。

2)智能杀伤系统技术：对于不同类型的目标，能根据环境条件和与目标的遭遇条件，自动调整导弹引信的启动点位置、工作方式和起爆方式，改变导弹战斗部的杀伤方式，对目标形成最大的攻击效果。

3)智能动力系统技术：在目标进行机动、突防和规避时，导弹的动力系统具有对应的适应能力，根据导弹爬升、巡航、突防、大机动等不同的作战任务，能够凭借瞬时推力矢量大幅度变化来及时应变，提高导弹综合控制能力[15]。

4)智能制导控制系统技术：不仅要保证飞行稳定性，还要具有对多种战场飞行环境的适应性和鲁棒性，并能在恶劣环境下实现智能再规划、智能规避、跟踪目标等。

5)智能指挥控制、通信情报和侦察系统技术：包括智能化信息获取技术的描述，可以实现导弹编队作战、协调作战、目标智能分配等。

6)智能突防和抗干扰技术：对环境有智能感知的能力，可以在受到干扰和威胁时进行快速的分析、评估和决策，对敌方识别系统进行欺骗，使其无法获得己方真实信息，并且识别敌方干扰，实施精确打击。

7)导弹智能化基础技术：包括模糊逻辑理论和应用技术、仿生技术、智能信息处理技术等。

出血和输血情况 观察组术中出血量为 （334．1±224．4） mL， 对照组为 （291．5 ± 125．5） mL， 组间无显著差异 （P＞0．05）。观察组术后出血量为（188．5 ± 21．2） mL， 高于对照组 [（135．4 ± 21．9）mL，P＜0．05]。观察组和对照组手术时间分别为（200．1 ± 28．8） min 和 （199．8 ± 26．9） min， 组间无显著差异 （P＞0．05）。两组患者术中、术后均未达到输血标准，未予输血治疗。

8)自维护系统技术：导弹在飞行阶段或者作战过程中发生故障或出现损伤时，具备对自身进行诊断、检测、分析、定位的能力，制定维护方案，实现自修复，并且仍能继续完成作战任务。

2.3 智能化导弹发展构想

在未来战场中所使用的导弹将会实现完全的智能化。从探测、跟踪、寻的、拦截到成功摧毁目标，整个过程中的制导和作战都将完全自主实现。

实时获取战场信息，并将有用信息从海量信息数据中分析提取出来，同时对当前态势进行提前化的准确预测，在缜密分析和判断后做出决策并且执行。

不再依赖卫星导航，在无卫星定位导航服务条件下，仍能通过其他信息辅助导航技术进行导航，完成作战任务。量子导航技术若在近年内可以得到迅速发展，由于其依靠光波进行传输，同时具有保密性强、抗干扰能力强、隐秘性好的特点，将其运用于智能化导弹的导航系统中将是很好的选择。

具有超强模式识别能力，可以实现高精度的威胁识别、障碍物识别、目标识别、敌我识别。

有一定的联合作战能力，从单体作战转向群体作战，从协调作战转向协同作战，从小规模战术层面转向大规模战略层面。多弹与无人平台之间协同作战[16]，最终实现群体协同作战完全具有自主能力。群体中的每一个组成部分既能单独执行任务，又能组成编队集体执行任务。类似于“蜂群”、“鸟群”、“鱼群”的集群导弹将会是未来战场的中坚力量。

3 人工智能武器与智能化战争

3.1 人工智能武器的双面性

人工智能武器的诞生可能改变当今战场的形态，从“有人化”渐渐趋近于“无人化”，这既带来收益，同时也带来了风险。

人工智能武器优点众多。具有人的智能却不会疲惫，是人工智能武器的一大优点，只要为其提供充足的动力，就能一直工作下去。还能在人类无法正常工作的环境中工作，不受人生理极限范围的影响。例如高原、高温、高寒、高辐射、高压、深海等极端环境。人工智能武器也不会出现由于人为因素所导致的差错，可以不受感情因素的影响准确完成任务。同时其效率较高，美军在使用人工智能武器之后，原来需要12 h处理的作战任务，现在只需要1 h就能完成[17]。最不可忽略的一点是，可以最大限度的保护我方作战人员的生命安全，减少人员牺牲。

人工智能武器带来的风险也不容忽视。由于人工智能武器易被入侵和干扰，因此会存在如错误打击目标等误行动的不确定性。同时，环境具有多样性等特点，程序相应所做出的反应也具有随机性且无法准确预判。人工智能武器会给操作者带来一定的游戏感，操作时像在进行网络游戏一般，在这种情况下会增加许多不必要的伤亡。而且由于技术的可复制性，一旦被恐怖集团掌握，会使国际反恐局势更加严峻。

3.2 智能化战争形态

未来战争是一种高级形态的战争，其作战概念和武器装备技术都将向智能化迈进。“制智权”是未来战争的核心要素，掌握了智能化优势的一方，就把战争的主动权握在了自己手中。

未来智能化战争具有4个特点[18]：

1)机器成为主要作战武器，无人作战装备将成为战场中坚力量。机器逐渐走向前端战场，人在后方进行全局布控和指挥决策。

2)算法成为致胜优势，更高自主性的无人系统通过算法进行实现。能够提高对信息进行处理、感知和决策的可靠度及运算速度，从而获得战争主动权。

3)互联互通成为关键，在复杂环境下也能实现高速、高容量、可靠、低延时的信息传递。

4)信息系统、指挥控制、作战平台的全面智能化，完全形成智能化作战体系。

未来战争必定是智能化战争，人工智能武器终将成为未来战场的杀手锏。

4 结论

科技进步使战争形态发生变革。在智能化战争中胜出的一方，将掌握未来战场的节奏，取得话语权[19]。我军应该重点关注人工智能领域前沿技术，大力发展人工智能武器核心关键技术，提升智能作战水平，在指挥控制及作战武器中提前布局好人工智能技术。智能导弹是军事大国争先发展的武器装备，不仅能应用于战时作战，在和平年代也起到一定威慑作用。只有未雨绸缪才能在未来战场中取得主动权，取得智能化战争的胜利。发展人工智能武器是必然趋势，也是未来研究及应用领域的巨大挑战。