在商業和休閑活動中,無人駕駛飛行器(UAV)已變得十分流行。不幸的是,商用無人機的使用越來越多,卻侵犯了大多數人的安全。流氓無人機尤其令人擔憂,因為它們可能危及機場、重要基礎設施、大型活動,甚至有人駕駛飛機的運行。
因此,全球反無人機市場正在迅速擴大,2022 年的市場價值為 14 億美元,到 2030 年預計增長率為 28.1%。世界各國政府都在積極尋找確保安全的解決方案。例如,美國國會正在探索反無人機武器,以應對這些無人機。
在此,本文將探討美國國防部簽發的幾份合同,以創造更先進、更創新的技術來對抗無人機武器。
美國聯邦航空管理局(FAA)支持推廣和擴大先進的無人機測繪和技術,具有測繪、跟蹤和探測發現能力。從 2016 年到 2019 年,航空公司飛行員在一個月內看到了 100 多架無人機,其中一些在機場和客機附近被發現,這是一個重大的安全隱患。
除此以外,國土安全和執法機構還發現了無人機被用于跨境運輸非法毒品、向監獄院落投放違禁品,甚至從事工業間諜活動的事件。
這些無人機擁有各種傳感器,可以隨時隨地錄制視頻和無線電。目前使用的反無人機武器主要有以下幾種:
在美國,法規禁止大多數平民干擾無人機操作。然而,反無人機系統技術在政府和軍隊中已變得必不可少。反無人機技術旨在檢測、分類和處理無人機和無人駕駛飛行器。這可分為兩種主要方法:無人機探測和無人機緩解/攔截。
無人機探測 無人機探測包括幫助識別無人機存在的技術。一些探測技術包括
熱成像: 熱成像儀非常適合探測低空快速移動的小型物體。它們可以檢測到無人機電機和電池的熱信號,使執法人員即使在惡劣條件下也能跟蹤和識別無人機。此外,熱像儀還能通過探測人的身體熱信號來識別無人機操作員。這有助于確定無人機操作員的位置。
射頻系統: 檢測無人機的射頻傳感器工作頻率在 70 MHz 到 6 GHz 之間。它們能捕捉到無人機的品牌、型號、序列號、當前位置和駕駛員位置等信息。射頻技術成本效益高,因為它可以探測到無人機及其控制器,并能遠距離跟蹤多個目標。不過,它可能難以探測到慣性飛行的無人機,但可以通過安裝脈沖雷達等照明裝置來克服這一問題。
聲學方法: 聲學傳感器比射頻分析儀更具優勢,因為它們可以探測到電磁頻譜近場范圍內的任何無人機,包括不依賴無線電波的自主無人機。這些傳感器提取聲學特征并對其進行分類,以探測無人機,即使無人機不在視線范圍內,也能估算出旋翼速度和高度。
無人機緩解/攔截 無人機減弱和攔截側重于擊退或攔截無人機的技術。一些例子包括
以下是美國國防部在過去幾年中投資的一些反無人機武器:
圖片來自 L3Harris
美國國防部授予 L3Harris 技術公司一份價值 4000 萬美元的合同,向烏克蘭安全部隊提供 14 套反無人機武器系統。車輛不可知論模塊化托盤化 ISR 火箭設備 (VAMPIRE) 套件允許地面部隊瞄準敵方無人機發射 70 毫米激光制導火箭彈。
這些 VAMPIRE 套件是便攜式的,可安裝在各種帶貨床的車輛上,以方便發射先進精確殺傷武器系統(APKWS)和激光制導彈藥。
VAMPIRE套件的時間表
圖片來自 Smartshooter
總部位于以色列的 Smart Shooter 公司贏得了美國陸軍的一份合同,為其反無人機系統項目提供用于小型武器和步槍的 Smash 2000L 光學系統。該系統通過使用人工智能、輔助視覺和先進算法,使用戶能夠準確無誤地瞄準小型無人機。
該光學鏡組重約 1.5 磅,不到以前型號重量的一半。此外,"智能射手 "公司還將對其進行改進,為服務于美國國防部和機構間客戶的非正規戰爭技術支持局提供高達 8 倍的放大倍率。
圖片來自 DroneShield
DroneShield 是一家來自澳大利亞和美國的公司,專注于反無人機技術。該公司最近從 "五眼聯盟"(Five Eyes Community)獲得了一份供應反無人機槍支的合同訂單。DroneGun Tactical 用于反無人機系統(UAS)。
DroneShield 的 DroneGun 可手動操作,具有遠程能力,天線設計得像一把輕便、穩定的步槍。 它為應對無人機等各種無人機系統威脅提供了一種安全的方式,不會對常用的無人機模型或周圍環境造成任何傷害。
圖片來自《防務新聞》
Anduril Industries 公司獲得了美國特種作戰司令部 (SOCOM) 近 10 億美元的合同。作為 SOCOM 的合作伙伴,Anduril 的系統采用 Lattice 操作系統,包括 Senty 塔和 Anvil 小型無人機系統。此外,該公司還采用了頂級的第三方傳感器和效應器,以創建針對無人機威脅的綜合防御戰略。
Lattice 系統可自主探測、分類和跟蹤戰場上的目標,提醒用戶注意潛在威脅,并提出應對和消除威脅的解決方案。哨兵塔由嵌入計算核心的雷達和光學傳感器組成,能夠利用機器學習算法處理數據,進行威脅檢測、識別和跟蹤。
圖片來自美國空軍研究實驗室
美國空軍研究實驗室成功測試了一種新型 THOR 武器,該武器可使一大群無人機失效。THOR 使用強大的微波能量爆發來擊落小型無人系統。軍方一直熱切關注著它的發展,并獲得了軍方以外的關注。
2021 年,空軍研究實驗室宣布,他們正在研發 "霹靂火 "的后繼型號 "魔錘"(Mj?lnir)。"魔錘 "以北歐神話中雷神托爾的著名戰錘命名。2022 年,Leidos 公司被選中負責制造 "魔錘"。"魔錘 "將采用與 "霹靂火 "相同的技術,但在能力、可靠性和制造準備方面都將有所提高。
在測試過程中,"魔爾尼爾 "的有效率達到 90%,但 Leidos 希望通過進一步調整,將有效率提高到 100%。該武器能在早期探測到接近的無人機,從而分析其威脅。然后,它利用微波能量爆發來使成群行動的無人機失效。
Mj?lnir 可以方便地儲存在一個貨柜中,便于在地面部署或使用空軍貨機運輸。只需兩人協助,安裝只需三個小時,操作也只需極少的培訓。此外,它還可以從普通的墻壁插頭獲取電源,以消滅敵方的無人機。
圖片來自美通社
低空飛行的小型無人機(包括市售的四旋翼無人機)很難被探測到,而且可以避開雷達。陸軍一份關于小型無人機的報告(未分類)強調了這些無人機系統(UAS)帶來的日益嚴重的威脅。80 多個國家正在使用 600 多種不同類型的小型無人機。伊斯蘭國在伊拉克和敘利亞的沖突中使用了小型無人機。
美國陸軍授予 SRC 1.08 億美元的合同,用于其名為 "沉默弓箭手 "反無人機系統的反無人機技術。該系統旨在對抗小型、慢速和低空飛行的無人機,這些無人機對美國全球武裝部隊構成了日益嚴重的威脅。
SRC 還提供了雷達和電子傳感器等附加系統,用于識別、跟蹤和擊敗敵方的小型無人機。最初,陸軍曾于2017年根據一份價值6500萬美元的合同訂購了15套這種反無人機系統。后來,空軍也在2018年4月為同樣的系統授予了一份價值5700萬美元的合同。
圖片來自 C4ISR
軍方在應對小型無人機(又稱 sUAS,小型無人機系統)時一直面臨困難。這些無人機很難被發現,公眾也可以購買,因此對軍事設施構成了威脅。
美國空軍已與 SRC 公司簽訂了一份價值 9000 萬美元的合同,由該公司創建并提供反無人機系統,以保護重要的軍事設施。MEDUSA 系統結合了各種組件和技術,可探測小型無人機并使其失效。
其目的是開發一種可快速部署到無人機對軍事人員或資源構成重大威脅的地區的系統。ADAB 測試基地正在開展這一項目,并將繼續制定未來反小型無人機行動的計劃。
圖片來自 RTX
雷神技術公司與美國陸軍簽訂合同,提供 Ku 波段射頻傳感器(KuRFS)和 "蒼狼 "導彈,幫助陸軍探測和擊敗無人機系統(UAS)。
KuRFS 技術包括兩種類型的雷達:精確瞄準雷達和按比例的 Ku720 移動傳感雷達。這些雷達可以探測、識別和跟蹤60千米范圍內的空中威脅。
雷神公司的 KuRFS 和 "蒼狼 "導彈是美國陸軍名為 LIDS 的綜合擊潰系統的一部分,該系統用于對付低速、慢速和小型無人駕駛飛機。KuRFS 系統具有 360 度威脅探測能力,而 "蒼狼 "導彈具有成本效益,可以擊落無人機。
雷神公司稱,他們的 "蒼狼 "導彈旨在攔截并摧毀敵方無人機。與同類系統相比,它們甚至可以在更高的高度和更遠的距離上擊落單架無人機以及不同大小和機動性的無人機群。
圖片來自伊庇魯斯公司
伊庇魯斯公司與美陸軍快速能力和關鍵技術辦公室(RCCTO)簽訂合同,為其 Leonidas 高能微波短程防空系統制造原型。
Leonidas 是一種先進的系統,利用高功率微波技術使狹小空間內的單個無人機或大范圍內的多個威脅失效或失效。伊庇魯斯公司已開發出一種突破性的微波能量引導方法,可提供卓越的反電子效果,減小系統的體積和重量,并為操作人員提供更多的控制和安全性。
該系統可安裝在萬向架上,以增強可操作性,并可部署在軍事基地或移動單元旁,以實現快速反應。它可以精確瞄準單架無人機,創建微波屏障阻止蜂群,保護特定區域免受空中威脅。
它還可以調整設置,允許友方無人機運行,同時消除附近的敵方無人機。它易于擴展和適應,并具有安全功能,可防止對指定安全區域內的人員造成傷害。
圖片來自 BlueHalo
BlueHalo公司的 "泰坦"(Titan)系統從美國國防部獲得了一份價值2400萬美元的合同,用于供應多套 "泰坦 "反無人機系統(C-UAS)。
泰坦系統用于部署前活動、移動安全、保護固定地點和徒步行動。C-UAS 系統能讓操作人員在五分鐘內立即了解周圍環境,并幫助他們在戰場上提供保護。
泰坦公司的C-UAS解決方案由人工智能和機器學習技術驅動,并采用射頻(RF)技術。美國國防部已將其選為記錄計劃(POR)能力。
參考來源:The Potomac Officers Club
美國的目標是在大國沖突中實現可承受和可擴展的潛力。
美國已開始實施一項開發電子戰無人機蜂群的計劃,這是其多個項目中最新的一個,旨在掌握有可能成為戰爭制勝法寶的人工智能和無人機技術,但同時也具有重大的作戰和戰略影響及風險。
本月,Breaking Defense 報道稱,美國海軍正在尋求行業和政府機構參與 2024 年 7 月名為 "沉默蜂群 2024 "的演習,該演習旨在展示早期階段無人系統在電磁戰場上的作戰能力。
Breaking Defense指出,此次活動由海軍水面作戰中心克蘭(Crane)主辦,將展示能夠進行分布式電磁攻擊、欺騙和數字有效載荷投送的 "蜂群式、小型、可攻擊 "無人系統,其技術必須在2至5級戰備等級(TRL)內,數字越高表示系統越先進。
在分布式攻擊中,蜂群中的無人機相互共享實時數據,以便對環境變化做出快速、準確的反應。在這種攻擊中,每架無人機都能做出實時決策,優化蜂群算法,提高目標探測和消滅能力。
消息來源指出,美國海軍有一個遍布全美的作戰中心網絡,作為其研發企業的一部分,旨在產生和測試即將到來的技術。
消息來源補充說,招標內容包括通過高機動平臺分布式發射電磁能,包括高功率微波,以拒絕、削弱、破壞和欺騙對手的能力。
欺騙包括在電磁頻譜中制造混亂,針對對手的態勢感知、指揮控制和決策過程,使友軍能夠自由行動。
Breaking Defense稱,美國海軍最近結束了上一輪活動,來自各軍種的 300 多名人員參與了 30 項技術倡議。報道稱,美國國防部副部長辦公室也贊助了這項研究與工程演習。
此外,消息來源指出,美國海軍還向國家海洋和大氣管理局(NOAH)等民間機構以及包括澳大利亞和英國在內的外國盟友和合作伙伴開放參與。
電子戰無人機可以與偵察無人機和游蕩彈藥組成一個更大的蜂群。
首先,偵察無人機會發現可能的目標。然后,電子戰無人機將提供電磁干擾,壓制敵方的防空系統,使閑逛彈藥能夠進行殺傷。它們也可以反其道而行之,充當信號誘餌,誘使敵方防空系統暴露位置,然后游蕩彈藥就可以發動攻擊。
MBDA 公司的 SPEAR-EW 電子戰導彈。圖片 維基百科
美國正在實施幾項無人機蜂群計劃,以提高有人駕駛飛機的傳感器和武器射程,在防衛森嚴的空域執行任務,提供誘餌屏障,并發揮力量倍增器的作用。
本月,“亞洲時報”的一篇報道稱,通用原子公司從美國國防部高級研究計劃局(DARPA)獲得了一份 "長槍"(LongShot)計劃第三階段的合同。該合同價值高達 9400 萬美元。
LongShot 計劃旨在開發一種可從轟炸機或戰斗機上投放的無人機系統。預計該無人機將提高目前的第四代噴氣式戰斗機和空對空導彈的交戰范圍和任務效率。LongShot無人機可能成為空對空的忠誠僚機,在潛在的大國沖突中滿足對大規模生產和一次性飛機的需求。
此外,據“亞洲時報”本月報道,美國國防部(DOD)啟動了 "復制者計劃"(Replicator Program),旨在快速推進可在海陸空領域輕松替換的自主平臺的發展。該計劃旨在對抗大國日益增強的軍事能力。
五角大樓的國防創新單元(PIU)將對該計劃進行監督,并與國防和非傳統科技公司合作加快研發速度。
人工智能、網狀網絡和先進網絡功能的最新發展,使實現一個即使在帶寬有限的情況下也能以分散方式自主運行的系統成為可能。
"復制者計劃"旨在向人類操作系統與自主系統協同工作的新模式過渡,同時優先考慮道德和遵守武裝沖突法。
此外,據《亞洲時報》2 月報道,美國國防部啟動了 "自主多域自適應無人機蜂群"(AMASS)項目,旨在開發可從海上、空中和陸地部署的自主無人機蜂群,以壓制敵方防空系統。
藝術家構想的將用于 AMASS 計劃的無人機蜂群。圖片:Futuro Prossimo 未來計劃
該項目旨在制造數以千計的自主無人機,以消除敵人的防御,包括防空、火炮、導彈發射器以及情報、監視和偵察(ISR)平臺。
AMASS 計劃探索在高度有爭議的環境中利用配備各種傳感器和動能與非動能效應器的低成本無人機群開展軍事行動。
這些無人機項目強調了無人機群在大國沖突中可能產生的決定性影響,如果使用得當,有可能成為制勝武器。
據《亞洲時報》2022 年 5 月報道,美國空軍與空軍作戰集成能力(AFWIC)辦公室和蘭德智囊團進行了模擬。模擬旨在展示自主無人機群在抵御大國行動方面的有效性。
2020 年,模擬結果表明,使用分布式 "網狀 "激光數據共享網絡的無人機群對確保美國取得勝利至關重要。這種方法可以克服大國為阻止或擊敗美國干預而可能部署的反介入/區域拒止(A2/AD)能力。
將無人機群與 F-35 和 F-22 等隱形有人駕駛平臺配合使用,可以非常有效地打擊大國的軍艦、飛機和導彈發射陣地。將這些無人機聯網可提高有人駕駛平臺的態勢感知能力。無人機群還可以同時顯示多個目標,從而壓制敵方雷達瞄準鏡。
借助機器學習和人工智能應用,自主無人機群可以從多個角度分析目標,交叉檢查各種目標數據流,并推薦針對特定目標的最佳策略。
然而,防御者有多種方法可以擊敗無人機蜂群。Ryan Bridley 和 Scott Pastor 于 2022 年 8 月為《小型戰爭雜志》撰寫的一篇文章中指出,可以通過定向能武器、干擾、建造地下建筑和部署反無人機群來擊敗無人機群。
Ryan Bridley 和 Scott Pastor寫道,雖然微波和激光等定向能武器可以迅速消滅無人機群,但對于較貧窮的國家來說,這些武器的成本可能過高,而且無人機制造商可以使用保護性反射涂層來抵御激光。
他們指出,信號干擾是對付無人機群的傳統方法,不過這種方法可能只對低質量、不先進的無人機有效。此外,無人機還可以利用慣性制導來保持航向,或利用干擾時的歸航能力來攻擊干擾源。
布里德利和帕斯托爾說,雖然地下建筑可以掩蓋無人機群的潛在目標,但這種方法費力、昂貴且耗時。
他們還指出,反無人機群可以摧毀攻擊無人機群的部分無人機,并使后者過度緊張,從而擾亂其任務并削弱其攻擊。不過,他們提到了對防御無人機的友軍誤擊風險,以及反無人機群必須與其他防御措施配合才能有效。
參考來源:ASIA TIMES,By GABRIEL HONRADA
盡管人工智能作為宣傳工具的使用一直備受關注,但烏克蘭和以色列的熱點沖突正被證明是加速人工智能和其他信息技術工具在戰場上使用的活實驗室。特別是在烏克蘭,有報道稱,人工智能甚至被用于自主瞄準打擊目標。以色列國防軍(IDF)對人工智能的使用則更為隱秘,但它肯定被用作瞄準輔助工具,以擊敗來自加沙哈馬斯的鋪天蓋地的導彈攻擊。
烏克蘭在拒絕了其他 10 個國家的人工智能項目后,開發出了自己的人工智能,因為烏克蘭確信本國開發的人工智能會更有益處,而且可以規避向商業公司報告的任何要求。烏克蘭的人工智能主要集中在龐大的攝像頭和無人機網絡提供的計算機視覺數據上。例如,名稱和目標字符識別(OCR)可以快速識別伊朗制造的 "沙赫德 "神風無人機,而不是標準導彈。 人工智能還有助于烏克蘭自己的導彈瞄準。這些人工智能工作大多由烏克蘭的 IT 陸軍完成,據說他們有 25 萬人,其中許多人在創新的 "蝸牛車庫 "里工作,而他們的預算只有西方 IT 公司的一小部分。人工智能還被用于分析俄羅斯的無線電通信和清除地雷。與此同時,俄羅斯在軍事領域的人工智能應用似乎陷入了雄心壯志與實際用途之間的脫節,尤其是自主無人機,據說供不應求。
一些通訊社報道稱,無人化嚴重的烏克蘭已經更進一步,允許配備人工智能的無人機在某些情況下不受人類控制地識別和攻擊目標,從而引發了戰場上 "機器人殺手 "的幽靈。美國軍方已經啟動了一項為期兩年的 "復制者 "計劃,準備投入數千套價格相對低廉的自主系統,主要是為了應對大國在海軍艦艇等領域的數量優勢。澳大利亞一家名為 "Anduril "的公司(以《指環王》傳奇中的一把劍命名)正在向烏克蘭提供可發射彈藥、由人工智能驅動的 "幽靈鯊 "海上無人機。
雖然烏克蘭似乎正在使用自主人工智能來攻擊坦克等大型物體,但它幾乎可以指名道姓地攻擊單個士兵。據《時代》雜志報道,備受爭議的 Clearview 公司免費提供的面部識別系統已經識別出 23 萬多名參與烏克蘭戰爭的俄羅斯士兵和官員。Clearview 系統被用于偵測滲透者、識別親俄民兵和合作者,甚至烏克蘭稱被越過俄羅斯邊境綁架的兒童。Clearview 技術標志著 "戰斗識別系統 "的首次使用,該系統有可能被用于鎖定敵方關鍵人員。例如,一架攜帶彈藥的人工智能無人機可以在原地徘徊,直到發現一名反對派將軍。
與此同時,在立志成為 "人工智能超級大國 "的以色列,人工智能技術正在協助對加沙的哈馬斯目標進行快速定位空襲--該系統被稱為 "火力工廠",但其針對軍事目標的準確性目前尚不得而知。人工智能還幫助抵御來襲的導彈襲擊,這些導彈試圖以數量優勢壓倒以色列引以為傲的 "鐵穹 "導彈防御系統。以色列國防軍(IDF)越來越多地使用人工智能,并將其應用于移動平臺,如新型 "巴拉克 "超級坦克。巴拉克 "坦克的一個主要特點是配備了 "鐵視角 "頭盔,通過一系列外部傳感器和攝像頭,坦克乘員只需按下按鈕,就能 "看穿車輛的裝甲"。
主要得益于人工智能,坦克能夠在戰場上獨立學習、適應、導航和瞄準。以色列國防軍表示,一對 "巴拉克 "坦克將能夠執行以前需要一個坦克排才能完成的任務。
大多數分析家都認為,烏克蘭和以色列正被證明是在戰斗中加速使用人工智能的前所未有的試驗基地,而這一發展在和平時期通常需要更長的時間。現在,人工智能系統正在接受來自真實戰爭的真實數據的訓練,這意味著人工智能將在下一場武裝沖突中發揮更大的作用和效力,而下一場武裝沖突很可能包括人工智能自主作戰。
參考來源:techstrong.ai
公眾對全球災難性風險(GCR)的討論中,軍事技術始終占據重要位置,這一點應該并不令人驚訝。1無節制的全球戰爭的前景一直是人們對全面社會災難最古老、也最普遍的設想之一。沖突始終能夠摧毀單個社會;在現代,科技和科學進步逐漸加大了國家軍隊以及可能的其他實體施加災難性暴力的能力。
擁有這種能力的技術有很多,人工智能(AI)在近年來變得更加引人注目。越來越多來自不同領域的專家開始關注AI技術在戰爭中的應用,考慮這些技術如何帶來風險,甚至新的GCR。盡管軍事AI的技術發展和對其影響的研究仍處于初級階段,但在過去的十年中,兩者都取得了顯著進展。最引人注目的是,致命自主武器(LAWS)的開發和使用引發了一場激烈的辯論,涉及學術和政治領域。
然而,實際上,AI技術在軍事中的應用遠遠超出了有爭議的“殺人機器人”——它有著多樣化的用途,從后勤到網絡戰,從通信到培訓。
預計這些應用可能會為社會帶來許多新的風險。在與國防相關的系統中應用AI的趨勢不斷增長,創造了新的技術失敗或操作錯誤的可能點;這可能導致在決策環境中產生未預期的大規模結構性變化,或可能負面影響到戰略穩定性的相互認知,加劇了全球性災難性影響升級的可能性。即便在不那么直接致命的角色中,比如情報收集或物流,人們仍然擔心使用AI系統可能間接導致全球災難性風險。最后,與未來更有能力的AI系統的發展相關,比如通用人工智能(AGI)存在可能的全球災難性風險;雖然這些最終的潛在風險并非本章直接關注的焦點,但應該注意,這些風險在軍事環境中可能特別重要,這需要謹慎而非自滿。
盡管全球正在進行的努力是為了在國家安全事業中利用更多的AI技術,目前對于識別和減輕來自軍事AI的風險的努力仍然處于萌芽階段。在技術層面,目前AI技術社區面臨的最緊迫的問題之一是任何AI系統都容易遭受一系列性能故障、設計缺陷、意外行為或對手攻擊。5同時,許多軍隊都在花費大量時間和資源將AI技術部署到一系列操作環境中。盡管如此,許多人在他們的采購和軍事AI的內部開發程序中仍然缺乏明確的倫理或安全標準。6大多數積極開發和部署此類系統的國家行為者也沒有同意限制在國防中使用AI的硬性界限,或參與與潛在對手建立信任措施。
顯然,軍事AI的發展可能會顯著影響到該領域全球災難性風險的潛力,使得探索這一技術進展及其可能的影響對全球災難性風險社區至關重要。現在,AI技術已經開始在軍隊中看到真實世界的應用,我們比以往任何時候都更需要詳細了解軍事AI系統如何可能被視為全球災難性風險,或它們如何可能成為軍事全球災難性風險的相關貢獻者。特別是從全球災難性風險的角度來看,需要更多的關注來研究AI與潛在破壞性與核武器一樣大的軍事技術交匯的實例,這可能會產生災難性的結果。為了使我們對這一日益復雜的風險格局有更加一致的理解,我們探討了已有的文獻,并提出了進一步的研究途徑。
我們的分析如下:在回顧過去的軍事全球災難性風險研究和軍事AI的最近相關進展之后,本章將大部分焦點都放在了致命自主武器和AI與核景觀之間的交集上,這兩者目前在現有的學術研究中都得到了最多的關注。首先,我們研究了致命自主武器,評估了它們是否可能構成全球災難性風險,并論證了盡管這些系統令人擔憂,但考慮到目前和預期的生產能力及相關成本,它們在短期內還不太可能成為全球災難性風險。然后,我們深入探討了軍事AI和核武器的交集,我們認為這有著更高的全球災難性風險潛力。我們研究了核戰爭的全球災難性風險潛力,簡要討論了何時、何地以及為什么它可能導致全球災難性風險。此外,在通過識別可能也獨立提高核戰爭風險的相關全球趨勢,為我們提供了最近的地緣政治背景之后,本章將其焦點轉向了在核武器和AI交匯處出現的特定風險的現有研究。我們概述了六個假設場景,其中使用AI系統在、周圍或反對核武器可能會增加核升級的可能性,并導致全球災難。最后,本章總結了未來研究方向的建議,并為可以更全面和多學科理解來自今天和未來軍事AI的潛在風險制定了研究議程。
過去幾十年來,無人駕駛飛行器(UAV)已成為戰場上的重要資產。這些系統最初只是世界上資金最雄厚的幾支軍隊才能負擔得起的利基產品,現在已被國家和非國家行為者廣泛使用,烏克蘭戰爭清楚地證明了它們在常規沖突中的重要性。作為使用者和生產者,歐盟國家準備好迎接挑戰了嗎?
近幾十年來,無人機主要幫助正規兵力在無爭議空域執行情報、監視和偵察(ISR)任務。在反對正規武裝部隊和/或非國家行為者的不對稱沖突中,無人系統大多被重新部署,用于持續收集信息。隨著無人系統不斷發展,可以掛載武器,它們的用途也隨之擴大到執行臨時打擊任務,主要是在地面部隊到達之前清理戰場。21世紀初,在伊拉克和阿富汗,這兩種任務是最頻繁的無人駕駛飛行任務。大約十年后,在利比亞戰爭中也執行了同樣的任務。
圖:Bayraktar TB2 無人機在最近的一些沖突中取得了成功,其中最著名的是 2020 年的納戈爾諾-卡拉巴赫戰爭。
隨著這些系統的使用被證明越來越有效,越來越多的公司和國家正在開發這類技術。小型化逐漸使非國家行為者獲得了小型無人機,并將其重新部署到打擊任務中,例如胡塞武裝對沙特阿拉伯關鍵基礎設施的襲擊就證明了這一點。
2020 年的納戈爾諾-卡拉巴赫沖突改變了戰場上部署無人系統的游戲規則,標志著無人機技術首次大規模用于常規的國家對國家沖突。事實上,在 2016 年沖突的早期階段就已經使用了無人機,特別是巡航彈藥(LMs)。然而,在 2020 年 9 月至 11 月間,阿塞拜疆的無人機首先摧毀了亞美尼亞大量的地基防空系統(GBAD),隨后摧毀了埃里溫的陸軍兵力物資,包括坦克、火炮和補給卡車。在常規沖突中,無人駕駛飛行器首次取代有人駕駛系統執行空襲和近距離空中支援(CAS)任務。
圖:歐洲 MALE 無人機(又稱 "Eurodrone")的全尺寸模型在 2018 年國際航空航天展覽會上首次亮相。這項雄心勃勃的聯合開發計劃展示了歐洲防務合作的極限。
最近,烏克蘭戰爭再次證明了無人機在戰場上的重要性。在這場幾十年來首次發生在歐洲領土上的常規沖突中,雙方不僅大量使用了坦克和大炮等常規武器系統,還大量使用了無人機。由于俄羅斯和烏克蘭都無法取得空中優勢,因此雙方一直在部署戰術無人機,以降低執行打擊任務時的風險。此外,小型無人機提供的情報也在不同的戰斗中改變了戰局。2022 年 3 月,由 30 名特種兵和無人機操作員組成的烏克蘭 Aerorozvidka 空中偵察部隊發現了一支長達 65 公里的俄羅斯機械化縱隊,其任務是在該國北部發動攻擊,最終目標很可能是基輔。在這條路線上停留數日后,俄羅斯的行動因 Aerorozvidka 的夜間伏擊(主要是無人機的攻擊)而失敗。
從那時起,烏克蘭就將無人機資產視為反擊俄羅斯襲擊的一種具有成本效益的工具。2023 年 2 月,烏克蘭副總理兼數字轉型部長米哈伊洛-費多羅夫(Mykhailo Fedorov)表示,基輔已斥資 34 億美元購買了 1765 架無人機,并對約 3500 名士兵進行了使用培訓。去年 6 月,澤連斯基總統發起了 "無人機軍隊 "眾籌活動,呼吁業余愛好者和商業無人機飛行員向烏克蘭正規部隊捐贈他們的機器。
圖:希臘航空航天工業的 Archytas 戰術無人機。希臘國內無人機發展的重要一步可能會對歐盟防務合作產生積極影響--如果歐洲利益相關方希望抓住這個機會的話。
據烏克蘭國防部長奧萊克西-雷茲尼科夫(Oleksii Reznikov)稱,基輔的庫存包括多個型號,戰前約有 20 架土耳其制造的 Baykar Bayraktar TB2,后來又補充了 50 架。除此之外,烏克蘭還接收了大約 850 架 Prox Dynamics 公司的 "黑色大黃蜂 "微型無人機,并將現成的商用無人機武器化,用于投擲爆炸物,這與 ISIS 的技術并無二致。作為對該國承諾的重大軍事援助的一部分,美國批準在 2023 年 2 月交付幾種型號的無人機。這些系統包括 Area-I ALTIUS-600 LM(具有蜂群能力,并作為電子戰(EW)平臺進行過測試)。同時交付的還有 AeroVironment Jump 20 無人機,具有垂直起降(VTOL)能力,續航時間 14 小時,航程 185 千米;以及 AeroVironment Switchblade 600 LM,可在 40 千米范圍內攜帶 14 千克有效載荷飛行 40 分鐘。
與此同時,烏克蘭正在大力投資開發本地生產的無人機。2023 年 3 月,國防部長雷茲尼科夫在接受路透社采訪時說,烏克蘭政府正在與大約 80 家烏克蘭生產商合作,并補充說烏克蘭需要數十萬架無人機。基輔已在其武裝部隊內成立了無人機突擊隊,計劃僅在 2023 年就在這些系統上投資 5.5 億美元,重點是閑逛彈藥。與國外供應的坦克、導彈和火炮資產相比,國產無人機的研發成本大大低于傳統武器系統,這可能有助于縮小與俄羅斯的能力差距。在戰爭的第一年,在戰場上部署無人機最大限度地提高了烏克蘭的偵察能力。現在,烏克蘭正在尋求使用能飛行更遠、載荷更大的資產。
拜卡技術公司正在成為這場沖突中的大贏家之一。由于中高空長航時(MALE)攻擊型無人機在現代戰場上的地位已經牢固確立,巴伊卡爾公司有望進一步擴大其全球市場份額,并開始向歐盟成員國出售其無人機。盡管歐盟防務公司擁有研制無人機所需的全部技術,但無人機的研制工作相當復雜,武裝部隊在這一領域的能力存在很大差距。讓我們來了解一下原因。
歐盟 2011 年在利比亞的軍事任務證實了無人機執行 ISR 任務的重要性,向歐洲國家表明,無人駕駛技術將是填補該領域長期能力缺口的最佳解決方案,這一缺口最早出現于 20 世紀 90 年代初在巴爾干地區的行動中。此后,一些歐盟成員國購買了美國或以色列現成的 MALE 無人機,并/或啟動了開發戰術系統的國家計劃,同時試圖開發一種通用的 MALE 系統,以獲得戰略獨立性。與此同時,法國、德國、意大利和西班牙都參與了開發下一代戰斗機的計劃--前三者屬于 "未來戰斗航空系統"(FCAS)計劃,后者屬于與英國和日本共同實施的 "全球戰斗航空計劃"(GCAP)。這兩項工作都采用了系統方法,整合了不同類型的無人系統。歐盟幾個主要國家同時啟動了幾個開發項目,希望重新啟動本國的國防工業。然而,這些國家的雄心壯志與幾十年來國防投資不足的緩慢復蘇,以及同時集中精力更換各種老化設備和武器系統的需要相矛盾。
法國、德國、意大利和西班牙于2016年8月在聯合軍備合作組織(OCCAR)框架內啟動了中空長航時遙控飛機系統(MALE RPAS)計劃,也稱為MALE 2020(后稱:Eurodrone)。早在 2013 年,四國就提出了共同利用無 ITAR 的技術填補上述 ISR 能力缺口的想法,以擺脫美國和其他非歐盟生產商的控制。在啟動該計劃時,這四個國家都擁有一些使用 MALE 系統的經驗。意大利是通用原子公司MQ-9 "死神 "和MQ-1 "捕食者 "的用戶之一,這兩款系統已部署在中東地區,并剛剛獲得國會授權安裝洛克希德-馬丁公司的AGM-114 "地獄火 "導彈。法國在幾年前就已經裝備了通用原子公司的 MQ-9 "死神",西班牙也剛剛訂購了一批。德國對以色列航空航天工業公司(IAI)的 "蒼鷺 "TP 有多年的使用經驗,目前正根據租賃協議在阿富汗使用。
歷時兩年的定義研究以 2018 年的系統需求評審(SRR)和系統初步設計評審(SPDR)告終,之后又用了兩年時間來擬定報價和談判全球合同。主承包商空中客車防務與航天有限公司和主要分包商空中客車防務與航天 S.A.U、萊昂納多和達索航空公司最終于 2022 年 2 月 24 日簽署了一份合同,同意開發 20 個系統(柏林 7 個、羅馬 5 個、巴黎和馬德里 4 個),每個系統由 3 個飛行單元和 2 個地面控制站組成。
根據最初的計劃,原型機預計將于 2023 年初首飛,最終系統將于 2025 年交付。然而,由于在核心技術特征(即推進和武器裝備)以及最終成本方面存在根本分歧,該計劃已落后于原定計劃。德國希望該系統在其國土上空使用,因此力主采用雙渦輪推進器的推桿配置。這種方案可以提高在非隔離空域飛行時的安全性,但會使系統重量增加到 11 噸,而 "死神 "的重量僅為 4.5 噸。在 2019 年 6 月發布的一份文件中,法國參議院指出該系統 "肥胖",難以滿足法國在戰區(主要是非洲)重新部署該系統的需要。
經過長期討論,柏林最終同意采用具有打擊能力的系統。 每架無人機都能執行情報、監視、目標捕獲和偵察(ISTAR)任務,續航時間 30 小時,升限 13.7 千米,最大速度 500 千米/小時。該無人機長 17 米,翼展 30 米,比 MQ-9 "死神 "大 1.5 倍。其最大有效載荷估計為 2300 千克。
根據現有的最新信息,第一架原型機的生產時間為 2024 年,開始飛行測試的時間為 2027 年,首批交付時間可能在本十年末。
與 A400M 一樣,Eurodrone 計劃也凸顯了泛歐防務合作的局限性。由于參與國的作戰需求各不相同,系統功能的定義耗時漫長,最終以次優規格告終。此外,生產方面的延誤迫使各方再次購買現成的系統,并可能進一步延誤未來戰斗航空系統(FCAS)計劃,而該計劃是一個本應集成 Eurodrone 的系統中的系統。Eurodrone 是 2021 年啟動的歐洲防務基金下首批獲得贈款的計劃之一,其可能的失敗可能會使歐盟為加強防務基礎所做的努力失去信譽,破壞歐盟被認為必要但遠未實現的獨立性。
擁有最先進兵力的歐盟國家都在其戰略文件中重申了部署戰術無人機的重要性。盡管作戰需求相似,但大多數國家還是決定采用本國的解決方案,從而導致計劃的倍增。這種選擇可能是出于政治和工業方面的考慮,即有可能幫助國防公司以相對有限的成本開發和生產新系統。根據目前獲得的結果,這種設想是短視的,由于 COVID-19 的原因,多個計劃被推遲,從而加大了兵力的能力差距,也增加了研發和采購成本,而原本預計這類資產的研發和采購成本是有限的。
2022 年 4 月,萊茵金屬公司宣布研制 LUNA NG,這是 EMT Luftgestützte Unbemannte Nahaufkl?rungs Ausstattung(LUNA)無人機的先進版本,該無人機自 2000 年代初開始在德國武裝部隊服役。新系統的續航時間為 12 小時,航程 100 千米,升限 5000 米,起飛重量 40 千克,最大有效載荷 30 千克。與其前身相比,"LUNA NG "可以采用偵察或戰斗配置,能夠掛載萊茵金屬公司最近與以色列 UVision 公司合作開發的 "Hero-R "旋轉翼隱蔽彈藥。如果說這種合作可以使其擁有最先進的作戰能力,那么值得注意的是,2017 年 7 月,德國聯邦國防軍獲得了開發 3 套無人系統的合同,每套系統配備 5 架無人機,最初預計將于 2020 年交付。然而,德國聯邦國防軍至今仍未收到其中任何一架無人機。
就法國而言,最新的軍事計劃法(Loi de Programmation Militaire,LPM)在 2024 年至 2030 年期間為無人機技術撥款 50 億歐元。巴黎強調愿意繼續投資海軍無人機,增加陸軍使用的戰術無人機數量,并開發法國制造的巡航彈藥。這批投資將為2019-2025年文件中開始的努力提供動力,但其中一些系統尚未投入使用,或最近才交付給最終用戶。"巡邏者 "無人機由賽峰集團研制,旨在取代老舊的薩基姆公司 "Sperwer "無人機。2016 年,巴黎簽署了一份價值 3.3 億歐元的合同,購買 14 架 "巡邏者 "無人機,后根據 2019-2025 LPM 修訂為 25 架。該系統本應于 2019 年投入使用,但直到 2023 年 2 月才獲得作戰使用認證,交付時間將持續到 2030 年。
自21世紀阿富汗戰爭和伊拉克戰爭以來,無人機在戰場上的作用開始增強,逐漸成為戰場上的關鍵航空資產,無論是對稱沖突還是非對稱沖突。這些系統的重要性不僅引發了全球范圍內的無人機采購競賽,也引發了全球范圍內的無人機研發競賽。由于無法進入由通用原子公司的 MQ-9 "死神 "和 MQ-1 "捕食者 "以及以色列航空工業公司的 "蒼鷺 "長期主導的西方市場,土耳其等開發出了一系列相互競爭的系統。這些系統比西方系統便宜,出口不附帶任何條件,近年來征服了非洲和亞洲市場。
歐盟國家不顧不同的作戰要求,專注于制造最好的 MALE 無人機,在生產方面落后了,很可能無法在全球無人機市場上找到一席之地。更糟糕的是,他們為建立一個共同系統所做的努力正阻礙他們填補二十年前就已發現的能力差距。正如歐盟過去的其他防務合作計劃所顯示的那樣,制定一個雄心勃勃的多國計劃可能會導致昂貴系統的延遲交付,而這些系統的技術特點一般,是所有相關操作要求之間的妥協造成的。
不幸的是,Eurodrone 項目似乎也遵循了這一邏輯:相關國家投入了大量時間和金錢,卻只得到了一個對最終用戶幾乎毫無用處的技術解決方案。微型化使高性能戰術無人機成為可能,其有效載荷非常有趣,能夠執行打擊任務,為地面兵力提供支持。這一趨勢在過去十年中不斷蔓延,但歐盟國家似乎無法(或不愿)發現這一趨勢。大多數歐盟國家過于專注于尋求歐洲無人機的折中解決方案,而低估了提高各自庫存中戰術無人機的航程和數量的緊迫性。考慮到歐洲不同防務公司的專業技術以及歐洲各國相似的作戰需求,歐盟只選擇一個或幾個方案來開發戰術無人機可能是更有效的決定。相反,最大的國防支出國則側重于開發本國的戰術無人機,或購買現成的產品,從而加深了市場的分散和對非歐盟生產商的依賴。
一方面,啟動新計劃似乎純粹是出于政治目的,如增加本國公司的生產以維持就業水平或創造新的就業機會,而不是軍事目的。例如,西班牙財政部最近批準投資 5 億歐元開發 Sistema Remotamente Tripulado de Altas Prestaciones(SIRTAP)戰術無人機,在 2023 年至 2031 年期間每年分八次付款。該系統由空中客車公司開發,由西班牙和哥倫比亞共同出資,預計將分別購買 27 架和 18 架。該飛行器的續航時間為 20 小時,飛行上限為 6 000 公里,最大起飛重量為 750 公斤,有效載荷為 150 公斤。這些特點與萊昂納多公司的 FALCO EVO 幾乎相同,據報道,FALCO EVO 已在幾個中東國家使用,但不在任何歐洲客戶的庫存中。
另一方面,國家偏好迫使預算有限或有緊急行動要求的國家采購非歐盟的現成產品。波蘭就是這種情況,它在 2021 年 5 月訂購了四架 Bayraktar TB2 無人機,從而成為歐盟的第一個用戶。波蘭還與通用原子公司簽訂了數架 MQ-9A "死神 "的租賃協議,為最終購買做準備。2023 年 4 月,羅馬尼亞成為 "拜拉克塔 "TB2 的另一個歐盟用戶,以 2.8 億歐元的價格訂購了 18 架無人機。
圖:發射軌道上的 Luna NG 無人機。 圖片來源:萊茵金屬公司
如果有強大而持久的政治意愿,有兩種趨勢仍有可能幫助歐盟恢復元氣,并再次加入這場競爭。首先,努力推進有意義的合作計劃。2021 年,西班牙、德國、葡萄牙、羅馬尼亞和斯洛文尼亞決定在永久結構化合作(PESCO)框架內啟動下一代小型 RPAS(NGSR)項目。該項目由西班牙牽頭,旨在開發一種多用途、下一代戰術無人機,航程約 200 公里,續航時間 5 至 10 小時。該系統應能快速部署,以支持陸地、空中和海上領域的軍事行動,也可用于執法、災害管理和其他民事任務。第一架原型機應于 2026 年準備就緒,測試應于 2027 年完成,開發工作與 "歐洲軍艦 "同步進行。該系統可能是歐盟資金對采購影響的一個有趣的試驗平臺,因為一旦投入使用,歐洲防務基金將支持該系統的聯合采購。
其次是鮮為人知的希臘專有技術。盡管希臘在本地制造無人機方面擁有豐富而持久的經驗,但它并沒有成為合作計劃的核心。希臘航空工業公司(HAI)的 "飛馬 "無人機于 1979 年開始研制,本世紀初交付希臘空軍,2005 年推出升級版 "飛馬 II"。考慮到土耳其在無人機領域的自信和相關技術訣竅,希臘決定在繼續向國外--主要是以色列--采購的同時,增強本國的生產能力。2022 年 9 月,希臘航空航天研究所和亞里士多德大學、塞薩利大學和德謨克利特大學展示了 Archytas,這是一種多用途、兩用、VTOL 無人機,具有強大的監視和偵察能力。2023 年 1 月,雅典宣布聯合體還將開發 Grypas 作戰無人機。與前者相比,Grypas 的結構更加模塊化,有效載荷更大,第一架原型機預計將于 2025 年面世。希臘將正式成為第一個客戶,但其他愿意購買歐洲無人機的國家可能會陸續購買。
無人駕駛航空系統(UAS)能力在商業領域的擴散對民用和軍用設施的傳統周邊防御構成了潛在的重大威脅。特別是現成的商用無人機系統,體積小、價格低、功能多,引起了愛好者越來越大的興趣,也增加了設施面臨的風險。因此,設施指揮官現在需要一種方法,對設施面臨的直接威脅進行快速評估和分析,以確定設施反無人機系統(CUAS)的有效性。按照系統工程方法,本研究提出了一種方法,提供了對設施進行評估和分析的逐步過程,并采用基于模型的系統工程(MBSE)工具來評估 CUAS 的有效性和局限性。該方法分析了 CUAS 的作戰環境以及 CUAS 可能對作戰區域內其他利益相關者(如相鄰的盟軍兵力、平民等)產生影響的方式。然后,我們確定優化 CUAS 性能的候選配置,以滿足利益相關者的要求。我們將對一個擁有現有 CUAS 的假設機場進行案例研究,以展示該方法的可用性,探索候選配置,并證明實施符合設施和利益相關者要求的候選配置是合理的。
近年來,無人機系統(UAS)技術突飛猛進,激發了業余愛好者對無人機系統的興趣,并促使他們將無人機系統用于娛樂用途。此外,每個國家或軍事組織都能負擔得起和使用無人機系統。雖然目前正在實施飛行法規,要求無人機系統運營商提供所有正在運行的無人機系統的歸屬信息,但許多業余愛好者仍然不提供此類信息,而且可以預計邪惡的行為者也不會提供無人機系統的來源標識。因此,僅僅要求識別無人機系統還不足以保護機場等大多數設施免受無人機系統的入侵。此外,如果設施無人看守,無人機系統入侵的后果可能是災難性的。例如,如果無人機系統在起飛過程中進入飛機發動機或撞上油箱,這種事件可能會造成人員傷亡,對運營造成巨大干擾,并對基礎設施或資產造成昂貴的維修費用。
無人機系統旨在執行對人類來說 "枯燥、骯臟或危險 "的各種任務[1]。無人機系統技術發展的主要能力驅動因素是,在執行情報、監視和偵察(ISR)、人道主義援助和救災(HADR)以及精確打擊等危險任務時,人們對軍事力量保存工作的興趣與日俱增。隨著無人機系統技術在過去幾十年的成熟,商業部門看到了將無人機系統應用于基礎設施檢查、交通監控、投遞和氣象等商業活動的機會。對軍事和商業部門都有利的是,在無人機系統領域實施開放式架構獲得了重大創新,從而不斷加快無人機系統的技術進步,使其具有革命性的潛力。商用現成(COTS)無人機系統或小型無人機系統通常提供攝影、攝像和自我組裝套件等功能,吸引著各個領域的愛好者將無人機系統用于娛樂目的[2]。然而,隨著無人機系統的技術發展和廣泛采用,軍事和商業部門都面臨著巨大的風險[3],[4]。
對設施、基地、機場、關鍵基礎設施和類似設施而言,非惡意無人機系統的主要風險是失控和碰撞。失控可能會對關鍵資產造成重大損壞或對人造成傷害,并可能產生高昂的成本來修復基礎設施損壞和治療嚴重傷害。例如,業余無人機系統操作員可能會嘗試拍攝停靠的客機視頻作為其業余愛好的一部分,但由于信號超出范圍問題而無意中失去控制,這可能會導致與即將起飛的客機相撞。由于大多數無人機系統的所有者都是業余愛好者,他們中的許多人在控制無人機系統方面沒有受過訓練或缺乏經驗。現有的法規和政策無法在允許業余愛好者駕駛較小的無人機系統之前跟蹤他們的操作熟練程度。雖然敏感區域周圍設有禁飛區,但由于業余愛好者可能不了解他們可能造成的損害,每年仍會發生少數事件。機場、軍營和基地、政府大樓和監獄等設施在應對無人機系統時已經遇到了上述安全困境[5]。此外,邪惡的無人機系統活動構成了更大的威脅,盡管迄今為止,在全球范圍內,除戰爭活躍地區外,此類事件相對較少。
各設施迫切需要采用反無人機系統(CUAS)來主動保護其資產和安全。為有效對抗無人機系統,CUAS 需要多個傳感器來探測、識別和分類無人機系統,然后再使用攔截器擊落無人機系統。然而,CUAS 系統的內部和外部存在多種因素,可能會削弱 CUAS 的有效性,設施指揮官必須采取相應的緩解措施[6]-[8]。設施指揮官面臨的一大挑戰是如何在與無人機系統的技術競賽中保持領先。
現有研究主要關注 CUAS 和 UAS 系統的技術能力,而沒有從更廣泛的系統工程角度進行研究。本論文的研究采用了系統工程視角,以支持設施指揮官了解設施在應對當前和新出現的無人機系統威脅時可能存在的薄弱環節,并平衡 CUAS 的能力與鄰近利益相關者的需求[9]。第 2 章中提出的方法允許設施指揮官通過評估和分析探索可能的 CUAS 空間,以確保 CUAS 針對快速出現的無人機系統威脅進行優化并具有相關性。
圖 擬議方法概述。該方法可用于設施指揮官分析現有 CUAS 系統的有效性,找出 CUAS 系統能力差距,提出 CUAS 系統升級建議,并提供 CUAS 系統設計審查。
在最近人工智能成功的推動下,新的自主導航系統正在城市空間中出現。這種系統的采用引起了關于認證標準和其對外部威脅的脆弱性的問題。這項工作的重點是針對在城市背景下開發的自主無人機自動防撞系統,它比傳統的空域控制得更少,更容易受到潛在入侵者的影響。特別是,我們強調了這種系統在攔截方面的脆弱性,以一架自主送貨的無人機被惡意代理人轉移任務的情況為例。我們展示了訓練強化學習智能體來轉移裝有自動防撞系統的無人機的可能性。我們的貢獻有三點。首先,我們說明了這些系統的安全漏洞。第二,我們展示了強化學習在自動檢測安全缺陷方面的有效性。第三,我們為社區提供了一個基于工業使用案例的原始基準。
無人機蜂群來了!美國、中國和俄羅斯處于無人機群開發和利用的最前沿。然而,無人機的低成本和易得性使非國家行為者能夠以富有想象力和創造力的方式利用無人機,包括蜂群。本專著的目的是要解決以下問題:無人機群為軍隊提供什么效用?無人機群提供了許多優勢,包括持續的情報、監視、偵察和目標定位;對軍事人員和組織的低風險和低成本,以及癱瘓個體和組織決策的潛力。相比之下,無人機群有其脆弱性和挑戰。脆弱性包括從對手的黑客攻擊到反蜂群武器的存在,而一些挑戰包括組織上的抵制和國際法。無人機群就在這里,而且很快就會出現在戰場上,現在是解決如何最好地運用它們的時候了。在概述了無人機群的潛在好處和局限性之后,該專著最后提出了四項建議:需要敘述、建立無人機群理論、了解人機界面以及為無人機群的使用進行組織過渡。
小型無人駕駛飛機系統(sUAS)的指數式增長為美國防部帶來了新的風險。技術趨勢正極大地改變著小型無人機系統的合法應用,同時也使它們成為國家行為者、非國家行為者和犯罪分子手中日益強大的武器。如果被疏忽或魯莽的操作者控制,小型無人機系統也可能對美國防部在空中、陸地和海洋領域的行動構成危害。越來越多的 sUAS 將與美國防部飛機共享天空,此外美國對手可能在美國防部設施上空運行,在此環境下美國防部必須保護和保衛人員、設施和資產。
為了應對這一挑戰,美國防部最初強調部署和使用政府和商業建造的物資,以解決無人機系統帶來的直接風險;然而,這導致了許多非整合的、多余的解決方案。雖然最初的方法解決了近期的需求,但它也帶來了挑戰,使美國防部跟上不斷變化問題的能力變得復雜。為了應對這些挑戰,美國防部需要一個全局性的戰略來應對無人機系統的危害和威脅。
2019年11月,美國防部長指定陸軍部長(SECARMY)為國防部反小型無人機系統(C-sUAS,無人機1、2、3組)的執行機構(EA)。作為執行機構,SECARMY建立了C-sUAS聯合辦公室(JCO),該辦公室將領導、同步和指導C-sUAS活動,以促進整個部門的統一努力。
美國防部的C-sUAS戰略提供了一個框架,以解決國土、東道國和應急地點的sUAS從危險到威脅的全過程。國防部的利益相關者將合作實現三個戰略目標:(1)通過創新和合作加強聯合部隊,以保護國土、東道國和應急地點的國防部人員、資產和設施;(2)開發物資和非物資解決方案,以促進國防部任務的安全和可靠執行,并剝奪對手阻礙實現目標的能力;以及(3)建立和擴大美國與盟友和合作伙伴的關系,保護其在國內外的利益。
美國防部將通過重點關注三個方面的工作來實現這些目標:準備好部隊;保衛部隊;和建立團隊。為了準備好部隊,國防部將最大限度地提高現有的C-sUAS能力,并使用基于風險的方法來指導高效和快速地開發一套物質和非物質解決方案,以滿足新的需求。為了保衛部隊,國防部將協調以DOTMLPF-P考慮為基礎的聯合能力的交付,并同步發展作戰概念和理論。最后,作為全球首選的軍事伙伴,國防部將通過利用其現有的關系來建設團隊,建立新的伙伴關系,并擴大信息共享,以應對新的挑戰。
通過實施這一戰略,美國防部將成功地應對在美國本土、東道國和應急地點出現的無人機系統威脅所帶來的挑戰。在這些不同操作環境中的指揮官將擁有他們需要的解決方案,以保護國防部人員、設施、資產和任務免受當前和未來的無人機系統威脅。
機器學習是現代戰爭系統的關鍵組成部分。本文探討了人工智能的 7 個關鍵軍事應用。
機器學習已成為現代戰爭的重要組成部分,也是我(Nicholas Abell)作為陸軍退伍軍人和數據科學家的主要興趣點。與傳統系統相比,配備人工智能/機器學習的軍事系統能夠更有效地處理大量數據。此外,人工智能由于其固有的計算和決策能力,提高了作戰系統的自我控制、自我調節和自我驅動能力。
人工智能/機器學習幾乎被部署在所有軍事應用中,軍事研究機構增加研發資金有望進一步推動人工智能驅動系統在軍事領域的應用。
例如,美國國防部 (DoD) 的國防高級研究計劃局 (DARPA) 正在資助一種機器人潛艇系統的開發,該系統預計將用于從探測水下水雷到參與反潛行動的各種應用。此外,美國國防部在 2017 財年在人工智能、大數據和云計算方面的總體支出為 74 億美元。預計到 2025 年,軍事 ML 解決方案的市場規模將達到 190 億美元。
以下是機器學習將在未來幾年證明其重要性的七種主要軍事應用。
來自全球不同國家的國防軍隊正在將人工智能嵌入陸地、海軍、空中和太空平臺上使用的武器和其他系統中。
在基于這些平臺的系統中使用人工智能,可以開發出更少依賴人工輸入的高效作戰系統。它還增加了協同作用,提高了作戰系統的性能,同時需要更少的維護。人工智能還有望使自主和高速武器能夠進行協作攻擊。
軍事系統通常容易受到網絡攻擊,這可能導致機密軍事信息丟失和軍事系統損壞。然而,配備人工智能的系統可以自主保護網絡、計算機、程序和數據免受任何未經授權的訪問。
此外,支持人工智能的網絡安全系統可以記錄網絡攻擊的模式,并開發反擊工具來應對它們。
人工智能有望在軍事后勤和運輸中發揮關鍵作用。貨物、彈藥、武器和部隊的有效運輸是成功軍事行動的重要組成部分。
將人工智能與軍事運輸相結合可以降低運輸成本并減少人力工作負荷。它還使軍用艦隊能夠輕松檢測異常并快速預測組件故障。最近,美國陸軍與 IBM 合作,使用其 Watson 人工智能平臺來幫助預先識別 Stryker 戰車的維護問題。
正在開發人工智能技術以提高復雜戰斗環境中目標識別的準確性。這些技術使國防軍隊能夠通過分析報告、文檔、新聞提要和其他形式的非結構化信息來深入了解潛在的作戰領域。此外,目標識別系統中的人工智能提高了這些系統識別目標位置的能力。
支持人工智能的目標識別系統能力包括基于概率的敵人行為預測、天氣和環境條件匯總、潛在供應線瓶頸或漏洞的預測和標記、任務方法評估以及建議的緩解策略。機器學習還用于從獲得的數據中學習、跟蹤和發現目標。
例如,DARPA 的競爭環境中的目標識別和適應 (TRACE) 計劃使用機器學習技術在合成孔徑雷達 (SAR) 圖像的幫助下自動定位和識別目標。
在戰區,人工智能可以與機器人手術系統 (RSS) 和機器人地面平臺 (RGP) 集成,以提供遠程手術支持和疏散活動。美國尤其參與了 RSS、RGP 和其他各種用于戰場醫療保健的系統開發。在困難條件下,配備人工智能的系統可以挖掘士兵的病歷并協助進行復雜的診斷。
例如,IBM 的 Watson 研究團隊與美國退伍軍人管理局合作開發了一種稱為電子病歷分析器 (EMRA) 的臨床推理原型。這項初步技術旨在使用機器學習技術來處理患者的電子病歷,并自動識別和排列他們最嚴重的健康問題。
模擬與訓練是一個多學科領域,它將系統工程、軟件工程和計算機科學結合起來構建計算機模型,使士兵熟悉在軍事行動中部署的各種作戰系統。美國正在越來越多地投資于模擬和訓練應用。
美國海軍和陸軍都在進行戰爭分析,啟動了幾個傳感器模擬程序項目。美國海軍已經招募了 Leidos、SAIC、AECOM 和 Orbital ATK 等公司來支持他們的計劃,而美國陸軍的計劃得到了包括 SAIC、CACI、Torch Technologies 和 Millennium Engineering 在內的公司的支持。
威脅監控和態勢感知在很大程度上依賴于情報、監視和偵察 (ISR) 工作。ISR 行動用于獲取和處理信息以支持一系列軍事活動。
用于執行 ISR 任務的無人系統既可以遠程操作,也可以按照預先定義的路線發送。為這些系統配備人工智能有助于防御人員進行威脅監控,從而提高他們的態勢感知能力。
具有集成 AI 的無人駕駛飛行器 (UAV) - 也稱為無人機 - 可以巡邏邊境地區,識別潛在威脅,并將有關這些威脅的信息傳輸給響應團隊。因此,使用無人機可以加強軍事基地的安全,并提高軍事人員在戰斗中或偏遠地區的安全性和效率。
人工智能在軍事技術硬件和軟件的大規模采用,向我們展示了現代戰爭中令人難以置信和可怕的范式轉變。毫不奇怪,世界上最大的軍隊比其他任何事情都更加關注這項技術,而這場技術競賽的獲勝者可能會比美國在研制原子彈后擁有更多的全球影響力。 (作者:Nicholas Abell,美國陸軍退伍軍人)