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輕量化是航空航天裝備研發領域永恒的主題,它對裝備的綜合性能和服役效能具有決定性影響。在過去的數十年里,一系列高性能優化設計方法、新材料和制造工藝技術的研發和應用,不斷推動航空航天裝備輕量化水平的提升。然而,隨著新一代裝備對綜合性能和多功能需求的不斷增加,現有的輕量化設計制造技術正面臨著日益嚴峻的挑戰。因此,本文重點探討了航空航天裝備研發的總體設計、機電系統設計、材料與結構、高性能制造與裝配等主要環節,并分析了輕量化技術在未來的發展趨勢。

航空航天裝備的研發和生產制造能力是衡 量一個國家綜合實力的重要標準。為了在國際 競爭中占據優勢,國家必須掌握核心技術,并從 根本上保障經濟、國防和其他方面的安全。當 前,大型軍民用飛機、大型運載火箭、航空航天發 動機等航空航天裝備已成為國家戰略運輸、區域 控制、進入太空和戰略威懾的核心力量,其重要 性日益凸顯。因此,提高重裝運載、遠程航行、高 速機動、智能感知和環境適應等綜合能力與性能 已成為新一代航空航天裝備研發的緊迫任務[1-2] 。 作為提高飛行器性能、降低能耗、提升有效 載荷的重要手段,輕量化技術是航空航天領域的 永恒主題。中國航天事業奠基人錢學森先生曾 說 過 :“ 航 天 器 一 個 零 件 減 少 一 克 重 量 都 是 貢 獻。”這句話充分體現了輕量化技術在航空航天 裝備研發中的重要性。

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人工智能在軍事中可用于多項任務,例如目標識別、大數據處理、作戰系統、網絡安全、后勤運輸、戰爭醫療、威脅和安全監測以及戰斗模擬和訓練。

在浩瀚無垠的世界海洋中,一場無聲的演化正在發生,重塑著海戰的基礎。這一變革的催化劑是水下無人機的出現,這種可潛航的機器人實體可以在深不可測的海底航行,其精確性和目的性是以前無法想象的。當我們站在歷史與技術的十字路口時,當務之急是揭開水下無人機錯綜復雜的面紗--它們的起源、發展、挑戰以及對未來戰爭的深遠影響。

水下無人機的編年史起源于冷戰時期的秘密環境。正是在這個時代,美國在緊張的地緣政治局勢下,通過制造神秘的 "睡美人 "等早期原型機,誕生了水下偵察的概念。這些初級的先驅者為進入海洋表面下未知領域的變革之旅鋪平了道路。從 20 世紀中葉的萌芽階段到今天,水下無人機經歷了一次蛻變,從基本的偵察工具發展成為復雜的海軍戰略工具。

水下無人機的發展軌跡反映了更廣闊的技術領域。20 世紀 80 年代,美國海軍對無人潛航器(UUV)的高瞻遠矚標志著一個轉折點,推動這些設備超越了單純的偵察能力。早期的里程碑包括在反水雷和測繪方面的應用,展示了將危險任務委托給這些無人實體的潛力。在微型化、人工智能和通信技術進步的推動下,隨后的幾十年見證了指數級的飛躍。這些進步將水下無人機推向了自主領域,使其能夠不受人類耐力的限制,長時間獨立作業。在當代海軍領域,水下無人機已成為不可或缺的資產,為情報、監視和偵察(ISR)、反潛戰和反水雷行動做出了重大貢獻。無人機能夠在極具挑戰性的水下環境中秘密作業,加上傳感器技術的進步,使其成為維護海洋利益的強大工具。然而,與任何技術飛躍一樣,將水下無人機納入軍事戰略也會帶來一系列挑戰--網絡安全漏洞、能效問題和潛在的環境影響都需要仔細考慮。

歷史與發展

水下無人機的起源可以追溯到冷戰時期緊張的地緣政治。在這一時期,迫切需要在海洋領域收集情報和進行偵察的秘密手段。美國認識到這一需求,開始了水下機器人技術的早期試驗。20 世紀 50 年代,美國海軍開發了 "睡美人",這是一種用于秘密偵察任務的開創性水下無人機。"睡美人"被拴在水面艦艇上,利用聲學原理探測敵方潛艇。隨著技術能力的進步,20 世紀 80 年代,美國海軍開始實施無人潛航器(UUV)計劃。這標志著水下無人機發展史上的一個重要轉折點,因為這些早期的 UUV 是為探雷和測繪等任務而開發的。UUV 計劃為后來的進步奠定了基礎,強調了自主水下航行器在海軍行動中的重要性。

在整個 20 世紀 90 年代和 21 世紀初,微型化和傳感器集成方面的技術突破推動了更先進的水下無人機的發展。這些進步提高了無人機的自主性、通信能力和傳感器套件。向模塊化設計的轉變使各種特定任務有效載荷得以集成,從而擴大了水下無人機的多功能性。21 世紀見證了水下無人機能力的快速發展。人工智能(AI)和機器學習(ML)算法的集成使這些無人機能夠實時處理大量數據,實現自主決策。這種能力大大提高了無人機在情報、監視、偵察和其他任務中的實用性。

水下無人機的發展經歷了一系列里程碑式的技術革新,每項技術革新都造就了水下無人機目前最先進的能力。微型化、推進系統、能量存儲和自主性是這一歷程中的關鍵領域。微型化在水下無人機的發展過程中發揮了關鍵作用。縮小電子元件尺寸的能力使得無人機變得小巧靈活,能夠在復雜的水下環境中航行。隨著無人機的體積越來越小,機動性越來越強,其應用范圍也從傳統的軍事用途擴展到科學研究、環境監測和商業任務。

推進系統得到了重大改進,使水下無人機能夠在不同的水域條件下高效運行。推進器和螺旋槳等推進技術的進步提高了這些飛行器的靈活性和航程。機動性的提高使水下無人機更能適應從水下勘探到軍事應用等各種任務要求。能源存儲成為延長水下無人機續航時間的關鍵因素。早期型號受到電池容量的限制,其作業持續時間有限。鋰離子電池等電池技術的進步大大提高了水下無人機的能量密度和工作壽命。

對水下無人機自主性的追求一直沒有停止過。早期型號主要是遙控操作,限制了其航程和操作靈活性。隨著人工智能和機器學習的進步,水下無人機獲得了自主導航、實時解讀數據和適應動態水下環境的能力。這種自主性是水下無人機在現代海軍行動中發揮作用的基石。總之,水下無人機的發展歷程充滿了不斷創新和技術飛躍。從 "睡美人 "的隱蔽任務到如今自主、人工智能驅動的水下無人機,這一演變使這些設備成為當代海軍戰略中不可或缺的資產。

水下無人機的當前使用情況

水下無人機目前在海軍行動中的使用特點是用途廣泛,從情報、監視、偵察(ISR)到反水雷和反潛戰。這些無人潛航器(UUV)已成為不可或缺的資產,在隱身性、續航能力和對具有挑戰性的水下環境的適應性方面具有獨特的優勢。

1.情報、監視和偵察(ISR):

水下無人機大大增強了海軍部隊收集重要情報和監視海面下活動的能力。這些無人機配備了先進的傳感器,如聲納和成像系統,可以隱蔽行動,提供有關水下地形、潛在威脅甚至敵方船只動向的實時數據。水下無人機的隱蔽性使其能夠在不驚動對手的情況下執行監視和偵察任務。這在傳統監視方法可能受限的戰略區域尤為重要。例如,潛艇可以部署水下無人機,以擴大其監視范圍,并保持更隱蔽的存在。

2.反水雷:

水下無人機最重要的應用之一是反水雷。這些無人機可以在雷區中航行,識別爆炸裝置并使其失效,確保海軍艦艇更安全地通過。傳統的掃雷行動既危險又耗時,通常需要人類潛水員。水下無人機可大大降低此類任務的相關風險,同時提高效率。

3.反潛戰(ASW):

水下無人機通過探測、跟蹤和監測敵方潛艇,在反潛戰中發揮著舉足輕重的作用。這些無人機能夠悄無聲息地持續作業,是巡邏和保護關鍵海域的理想選擇。自主水下無人機與有人駕駛潛艇之間的合作可產生協同效應,提高反潛行動的有效性。

4.環境監測與研究:

除軍事應用外,水下無人機越來越多地用于環境監測和科學研究。這些無人機可以收集有關海洋狀況、海洋生物以及人類活動對水下生態系統影響的數據。它們能夠在遙遠的深海環境中工作,是了解和保護世界海洋健康的寶貴工具。

利用水下無人機面臨的挑戰

雖然水下無人機已展現出非凡的能力,但將其納入海軍戰略并非沒有挑戰。應對這些挑戰對于最大限度地發揮水下無人機在未來海軍行動中的潛力至關重要。

1.技術漏洞和網絡安全:

圍繞水下無人機的主要問題之一是潛在的技術漏洞和網絡威脅。隨著這些設備越來越依賴于互聯系統和通信網絡,它們很容易受到網絡攻擊。確保通信渠道安全和防止未經授權訪問水下無人機系統對于維護國家安全利益至關重要。

2.能效和續航能力:

水下無人機面臨著能效和續航能力方面的挑戰。當前系統的儲能能力有限,限制了其作業范圍和任務持續時間。改進電池技術和開發更高效的推進系統對于延長水下無人機的自主性和續航時間至關重要。

3.環境影響:

水下無人機的部署引發了對海洋生態系統環境影響的擔憂。這些設備產生的噪音、對海洋生物的潛在干擾以及與水下棲息地發生碰撞的風險都是重要的考慮因素。開發指導方針和技術,最大限度地減少水下無人機活動對環境的影響,對于負責任和可持續地使用無人機至關重要。

4.國際法規和規范:

缺乏全面的國際法規和規范來管理水下無人機的使用帶來了挑戰。隨著這些技術的普及,建立一個框架來解決數據共享、領土邊界和倫理考慮等問題的需求變得日益迫切。有必要在國際范圍內開展合作,制定指導方針,防止因部署水下無人機系統而產生誤解和沖突。

總之,目前在海軍行動中使用水下無人機已被證明具有變革性,可提供更強的情報、監視、偵察、反水雷和反潛戰能力。然而,要充分發揮這些無人水下航行器在塑造未來海戰中的潛力,必須克服與技術弱點、能源效率、環境影響和國際法規有關的挑戰。

利用水下無人機技術促進海上安全和戰略優勢

擁有廣闊的海岸線和戰略性海洋利益的國家,認識到水下無人機在增強海軍能力和確保海上安全方面的變革潛力。采用水下無人機技術符合實現國防力量現代化和確保其廣闊海域安全的更廣泛目標。不少國家在將水下無人機技術納入海軍行動方面取得了重大進展。海軍部署了無人潛航器(UUV),用于反水雷、情報收集和監視等多種目的。利用這些無人潛航器,海軍可以在具有挑戰性的水下環境中開展行動,執行可能對人類潛水員構成危險的任務。除軍事應用外,還將水下無人機用于科學研究和探索。國防機構和研究機構之間的合作促成了水下無人機技術的發展,展示了對創新和自力更生的承諾。

  • 效益和戰略優勢

1.增強海域感知(MDA): 幅員遼闊,需要時刻保持警惕,防范潛在威脅。水下無人機以隱蔽的方式開展偵察和監視行動,極大地促進了 MDA 的發展。這種能力對于監控海上活動、探測入侵和確保海上航線安全至關重要。

2.反水雷措施: 部署配備先進傳感器的水下無人機增強了探測水下水雷并使其失效的能力,這是確保軍用和民用船只航行安全的一個重要方面。這在有潛在沖突地區或歷史雷區的地區尤為重要。

3.反潛戰(ASW): 水下無人機在反潛戰行動中發揮著關鍵作用,為追蹤和反擊潛艇提供了一種具有成本效益的高效手段。在反潛能力方面的投資對于在潛艇活動日益頻繁的海洋地區保持海上優勢至關重要。

4.科學探索: 除軍事應用外,投資水下無人機技術用于科學研究,可探索海洋生物多樣性、海洋學和水下地質學。這有助于更好地了解海洋環境,促進海洋科學的進步。

雖然可以從水下無人機的使用中獲得眾多優勢,但也存在一些需要應對的挑戰。這些挑戰包括技術脆弱性、網絡安全風險以及操作和維護這些復雜系統所需的熟練人員。考慮到潛在的地緣政治影響,確保水下無人機通信渠道的安全和彈性至關重要。

未來,可以利用其在技術和創新方面的專長,進一步提高其水下無人機能力。與國際合作伙伴、研究機構和私營部門的合作可以促進知識交流,加快技術進步。研發投資應側重于應對具體挑戰,如能效、自主性和數據安全。此外,還可以探索與志同道合的國家開展聯合開發項目和簽署信息共享協議的機會,以加強地區海事安全。為在國際水域使用水下無人機制定共同的標準和協議,有助于建立更加穩定和安全的海洋環境。

對水下無人機的看法反映了從戰略上認識到該技術在加強海上安全和在不斷變化的地緣政治格局中提供競爭優勢方面的潛力。海軍目前對水下無人機的使用表明,海軍致力于在海戰中保持技術進步的領先地位。在應對水下無人機技術帶來的挑戰和機遇的過程中,持續投資、國際合作以及積極主動地解決安全問題至關重要。將水下無人機有效地融入海上戰略,不僅能增強其防御能力,還能成為塑造海域及其他地區未來海軍行動的關鍵角色。

  • 對未來的影響

1.戰略偵察和情報收集:

水下無人機的未來影響超出了其目前在海軍行動中的作用,尤其是在戰略偵察和情報收集領域。隨著人工智能(AI)的進步不斷增強水下無人機的能力,這些設備有望成為獲取對手活動關鍵信息不可或缺的資產。水下無人機能在海面下隱蔽作業,這為監控戰略區域、評估海軍動向和進行秘密監視提供了重要優勢。增強的自主性和機器學習算法將使這些無人機能夠適應不斷變化的場景,識別模式,并在無人干預的情況下做出明智的決策。這種自主情報收集能力將徹底改變各國收集和分析信息的方式,在未來沖突中提供戰略優勢。

此外,先進聲納、攝像頭和通信設備等傳感器的集成使水下無人機能夠實時收集數據并安全地傳輸到指揮中心。這種瞬時數據傳輸能力提高了決策過程的速度和效率,能夠對新出現的威脅做出迅速反應。因此,水下無人機在戰略偵察方面的未來影響不僅是變革性的,而且對于在瞬息萬變的地緣政治環境中保持態勢感知至關重要。

2.非對稱戰爭和秘密行動:

未來戰爭可能會更加強調非對稱戰術,水下無人機將在非常規和隱蔽行動中發揮關鍵作用。由于水下無人機能夠悄無聲息地隱蔽行動,因此可用于破壞、收集情報和干擾對手的活動,而不會引發公開的敵對行動。這些自主潛水器可以執行秘密任務,如布設地雷、破壞水下基礎設施和監視沿海地區,而無需人類直接參與。它們的隱蔽性使各國能夠在不參與公開軍事行動的情況下對戰略水道施加影響和控制,為在不升級為全面沖突的情況下實現地緣政治目標提供了獨特的工具。水下無人機在非對稱戰爭中的潛在用途引起了倫理方面的關注,因此有必要制定國際規范來管理其部署。在國家安全利益和倫理考慮之間取得平衡對于避免意外后果和維護全球秩序的穩定至關重要。

3.保護關鍵海上基礎設施:

包括海底通信電纜、能源設施和水下管道在內的關鍵海上基礎設施很容易受到傳統威脅和網絡威脅。水下無人機的未來意義包括在保護和保障這些重要資產方面發揮重要作用。配備先進傳感器和監控能力的水下無人機可以巡邏和監控關鍵基礎設施,檢測和應對潛在威脅,如破壞、未經授權的訪問或環境危害。無人機能夠長時間自主運行,因此非常適合在緊急情況下進行持續監控和快速反應。政府、私營企業和國際組織之間的合作對于制定部署水下無人機保護重要海上基礎設施的標準化協議至關重要。此外,水下無人機技術的創新,如改進傳感器和自主決策能力,將進一步提高其保護這些重要資產的效率。

4.環境監測和保護:

雖然水下無人機主要與軍事應用有關,但其未來的影響可擴展到環境監測和保護工作。這些無人機能夠在海洋深處航行和探索,因此可以收集有關海洋生態系統、生物多樣性和氣候變化影響的寶貴數據。配備環境傳感器的水下無人機可以通過收集有關水質、溫度變化和海洋生物健康的數據,為科學研究做出貢獻。這些信息對于了解人類活動對海洋的影響和制定有效的保護戰略至關重要。此外,水下無人機還可用于應對環境災難,如石油泄漏或珊瑚白化事件。無人機的靈活性和到達偏遠水下地點的能力使其成為評估和減輕此類事件造成的生態破壞的寶貴工具。水下無人機在環境監測方面的前景凸顯了雙重用途技術的潛力,這種技術不僅服務于軍事目標,還有助于世界海洋的保護和可持續性。

全面推進水下無人機技術的建議

1.國際合作和監管框架:

國際合作對于駕馭不斷發展的水下無人機技術至關重要。應開展公開對話,以建立全面的監管框架,管理水下無人機的開發、部署和使用。缺乏一套統一的指導方針會給全球安全與穩定帶來風險。應共同起草國際協議,解決關鍵問題,包括數據共享、環境影響評估和遵守道德標準。合作的方式將緩解水下無人機的不同應用所帶來的潛在沖突。應建立一個有海軍大國代表參加的常設國際機構,以監督遵守情況并促進監管框架的不斷更新。此外,建立專門處理水下無人機相關問題的外交渠道將提高透明度,促進信任,并防止可能升級為沖突的誤解。通過積極參與這些合作努力,各國可共同確保利用水下無人機技術造福人類,同時將潛在風險降至最低。

2.研發投資:

研發投資對于克服當前挑戰和釋放水下無人機的全部潛力至關重要。各國政府、研究機構和私營企業應分配大量資源用于研發活動,重點是提高能效、自主性和網絡安全措施。應致力于開發先進的推進系統,以增加水下無人機的續航時間并擴大其作業范圍。這包括探索創新的能源存儲解決方案,如下一代電池或燃料電池等替代能源。公共和私營部門之間的合作可以加快技術創新的步伐,推動該領域向前發展。此外,對人工智能(AI)和機器學習(ML)研究的大量投資對于提高水下無人機的自主性和決策能力至關重要。人工智能算法可使這些設備適應動態和復雜的水下環境,從而更有效地執行各種任務。為促進跨學科合作,應設立研究基金,激勵學術界、工業界和國防組織之間的合作。通過營造一個鼓勵創新和探索的環境,各國可以保持水下無人機技術的領先地位,確保軍事準備和國家安全。

3.加強網絡安全措施:

水下無人機集成了先進的通信技術,使其面臨網絡安全威脅,包括未經授權的訪問和數據泄露。為了降低這些風險,迫切需要采取強有力的網絡安全措施來保障通信渠道和保護敏感信息。國防組織應投資開發專門針對水下無人機操作的尖端網絡安全協議。必須嚴格執行加密標準,以確保無人機與控制中心之間的數據傳輸安全。此外,持續監控和漏洞評估對于識別和解決系統中的潛在弱點至關重要。國際合作可以擴展到建立一個以水下無人機技術為重點的全球網絡安全聯盟。該聯盟將促進威脅情報、最佳實踐和合作研究工作的共享,以領先于新出現的網絡威脅。參與國的集體專業知識有助于創建標準化的網絡安全協議,從而增強水下無人機系統的整體復原力。

4.倫理考慮和環境影響:

隨著水下無人機的使用越來越普遍,必須將倫理考慮和環境影響評估納入開發和部署過程。各國應合作制定在軍事行動中使用水下無人機的道德準則,確保遵守國際規范和人權標準。在敏感的海洋生態系統部署水下無人機之前,應強制進行環境影響評估。這些設備可能造成的破壞,包括噪音污染和對海洋生物的干擾,需要仔細評估并制定緩解策略。各國必須共同努力,制定協議,在將水下無人機用于戰略目的的同時,優先保護海洋環境。公眾意識和參與是道德考量的重要組成部分。各國政府應讓環保組織和公眾參與決策過程,促進透明度和問責制。通過將倫理因素納入水下無人機行動的核心,各國可以展示對這些技術負責任的管理,從而贏得國內和國際社會的支持。

結論

總之,水下無人潛航器的演變是海戰中的一股變革力量,標志著從冷戰時期的秘密原型到塑造未來海上安全的當代多面工具的歷程。從早期的情報收集工作到如今在反水雷和監視行動中的部署,它們的歷史軌跡凸顯了這些無人潛航器的適應性和多功能性。在努力應對網絡安全漏洞和能源效率等挑戰之際,必須認識到水下無人機對全球海軍動態的深遠影響。未來,人工智能的整合預示著自主性和適應性的增強,有望重塑海軍的條令和戰略。要負責任地利用水下無人機的潛力,必須開展國際合作,建立規范、法規和道德框架。

參考來源:CESCUBE

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本文介紹了無人機在現代戰爭中的興起、一些典型無人機型號特點功能、烏克蘭戰爭中的無人機、無人機倫理考量、反無人機等。

在無人機技術快速發展的推動下,現代戰爭領域正在經歷重大變革。這種轉變的核心是自主無人機的出現,它代表了軍事能力的新前沿。這一發展不僅是一種漸進式的進步,而且是一種范式轉變,對作戰環境和民用環境都有深遠的影響。

1 自主無人機:下一個前沿

美國空軍將自主無人機作為僚機整合到戰斗機作戰中的倡議,證明了無人機技術的進步。美國空軍計劃在2024年加強自主飛行實驗,目標是將這些無人機與F-35和未來的戰斗機一起部署。這些協作戰斗機(CCA)預計將執行從打擊目標到電子戰的無數任務,突出了無人機在現代戰爭中的多方面效用。部署大型無人機機隊的雄心勃勃的目標突顯了向大規模整合自主能力的戰略轉變。

1.1 大眾市場軍用無人機的興起

Bayraktar TB2 等大眾市場無人機對戰爭的影響怎么強調都不為過。這些無人機使空戰擴散化,使更廣泛的參與者能夠獲得先進的能力。TB2的遠程攻擊能力及其作戰效率展示了無人機的戰略價值。這種轉變挑戰了傳統的軍事范式,強調了技術在公平競爭中的作用。無人機戰爭的演變突顯了從傳統主導地位向更分散、更易于獲得的軍事力量形式的過渡。

1.2 自主蜂群無人機:游戲規則改變者

自主蜂群無人機的發展標志著軍事戰略的重大飛躍。這些無人機能夠在有凝聚力的單元中運行,提供了前所未有的適應性、效率和戰略縱深的組合。它們主導戰斗場景并起到威懾作用的潛力反映了利用集體人工智能能力的戰略優勢。蜂群無人機部署的心理和戰術層面可以重新定義交戰的性質,使其成為未來軍事行動的關鍵要素。

1.3 倫理和戰略考量

自主無人機和人工智能在戰爭中的出現引發了復雜的倫理和戰略問題。將決策權委托給機器,特別是在生死攸關的情況下,需要仔細研究其倫理影響。此外,這些技術有可能改變戰略格局,因此需要對它們對全球安全動態的影響有細致入微的了解。將自主無人機整合到軍事戰略中既帶來了機遇,也帶來了挑戰,需要深思熟慮的治理和監督。

無人機戰爭的發展軌跡很明確:自主無人機將在未來的軍事行動中發揮關鍵作用。這種轉變的影響是深遠的,涉及戰略、倫理和作戰層面。隨著技術的不斷發展,軍事和地緣政治格局無疑將隨之重塑。挑戰在于駕馭這一新領域,確保負責任和有效地利用無人機技術的進步,以在日益復雜的世界中增強安全性和穩定性。

2 現代戰爭中自主無人機的興起和自動目標識別

隨著自主無人機和先進的自動目標識別 (ATR) 系統的集成,現代戰爭的格局正在迅速發展,這標志著戰場內外軍事行動方式的重大轉變。這些技術進步不僅增強了作戰能力,還提出了重要的道德和戰略考慮。

2.1 軍事行動中的自主無人機

美國空軍計劃開發一支可以與F-35等有人駕駛戰斗機一起自主飛行的無人機僚機機隊,這證明了自主無人機有望在未來的戰斗場景中發揮重要作用。這些協作戰斗機 (CCA) 專為各種任務而設計,包括監視、打擊敵方目標、電子戰和充當誘餌。美國空軍計劃在不久的將來部署這些無人機,目前正在積極研究和測試自主飛行能力和戰術,以確保無縫融入中隊作戰。這一工作是利用自主系統提高軍事行動的有效性和安全性的更廣泛運動的一部分。

2.2 自動目標識別的進步

在機器學習和人工智能發展的推動下,自動目標識別(ATR)技術處于改變軍事行動的最前沿。BAE系統公司已獲得美空軍研究實驗室的一項重要合同,為ATR開發機器學習軟件,作為戰術自主性多傳感器開發(META)計劃的一部分。該計劃旨在提供先進的態勢感知,并實現對競爭環境中移動目標意圖的高置信度檢測、跟蹤、識別和理解。通過集成環境自適應處理,該技術旨在最大限度地減少誤報,并增強復雜操作場景中目標識別的可靠性。

2.3 自動目標識別的變革性影響

ATR 技術將徹底改變國防分析,能夠識別 AI 應用程序生成的大量數據中的模式、趨勢和異常情況。這種能力將改善作戰戰略、戰術和軍事準備,在更有效地識別和應對威脅方面具有顯著優勢。然而,采用 ATR 也帶來了挑戰,包括確保這些系統的準確性和可靠性以防止誤報或誤報以及解決網絡安全漏洞。

2.4 倫理和戰略考量

自主無人機和ATR技術的興起將重要的倫理和戰略問題帶到了最前沿,特別是關于人類判斷在戰斗決策中的作用以及將人類行為者與戰場保持距離的影響。在利用技術進步提高作戰效率與在軍事行動中保持問責制和道德標準之間,需要謹慎平衡。

隨著自主無人機和ATR技術的不斷發展,它們有望顯著改變戰爭的性質,提供增強的能力,同時也帶來了新的挑戰。這些技術的成功整合將取決于解決道德問題,確保系統的可靠性和安全性,以及制定戰略框架,以利用其優勢同時降低風險。現代戰爭的未來將越來越依賴于適應這些尖端技術并將其整合到軍事戰略和行動中的能力。

3 重新定義戰爭:配備人工智能的戰爭無人機在現代軍事技術中的興起

軍用無人機領域正在迅速發展,人工智能 (AI) 的集成將這些機器推向了現代戰爭的最前沿。在配備人工智能的最先進和具有潛在危險的戰爭無人機中,有一些因其能力、作戰范圍、自主性以及人工智能協作的潛力而脫穎而出,這些潛力可以進一步擴大其在戰場上的威脅程度。

3.1 配備人工智能的先進戰爭無人機

(1)Bayraktar TB2無人機

這架土耳其制造的無人機在各種沖突中表現出了顯著的效果,展示了自主操作和進行精確打擊的能力。它在戰場上的成功凸顯了中空長航時 (MALE) 無人機的戰略效用。

1)基本飛行性能標準:

  • 18,000 英尺工作高度
  • 27 小時最長飛行時間
  • 全自動飛行控制和 3 冗余自動駕駛系統(三重冗余)
  • 全自動著陸和起飛功能,不依賴地面系統
  • 通過內部傳感器融合進行導航,無需依賴 GPS
  • 最大海拔25000英尺

2)高級功能:

  • 全自動導航和路線跟蹤功能
  • 內置傳感器融合的精確自動起飛和著陸
  • 全自動滑行和停泊功能
  • 支持半自主飛行模式
  • 容錯和 3 冗余傳感器融合應用
  • 交叉冗余YKI系統
  • 獨特的冗余伺服執行器單元
  • 獨特的冗余鋰基電池單元

3)技術規格:

  • 通信范圍 : <300 km
  • 巡航速度-最高速度:70 節 – 120 節
  • 有效載荷能力 : 150 kg
  • 效載荷 – ISR:可切換 EO/IR/LD 或多用途 AESA 雷達
  • 有效載荷 - 彈藥:4 激光制導智能彈藥
  • 燃料容量/類型 : 300升/汽油
  • 起飛和著陸:跟蹤(自動)
  • 最大起飛重量:700公斤
  • 續航時間:27小時
  • 翼展:12米
  • 高度:2.2米
  • 長度:6.5米
  • 推力類型 : 105 hp 內燃噴射發動機
  • 作業海拔-最大海拔: 18000 - 25000英尺

本土彈藥“Roketsan MAM-L和MAM-C”的整合以及成功執行情報、持續空中監視和偵察(ISR)任務的能力,使該系統成為作戰中不可或缺的平臺。武裝無人機 Bayraktar TB2 是一個多用途平臺,因為它可以使用機載激光指示器執行目標捕獲。它還能夠使用由四枚智能彈藥組成的有效載荷消滅目標。Bayraktar TB2 是一個系統,可提供執行外科手術精確打擊所需的所有尖端解決方案,防止對近距離區域造成廣泛損壞。這些功能確保平民安全是首要任務。

4)實時圖像傳輸和備份系統:

Baykar 實時圖像傳輸系統 (BGAM) 為國防工業提供實時圖像傳輸和處理解決方案。BGAM 允許多個用戶同時監控高分辨率、無延遲的直播。BGAM 是一個基于 Web 的應用程序,允許用戶通過互聯網使用移動應用程序在網絡或平板電腦上安全地觀看直播。

系統會自動將所有傳輸的圖像存儲到 30 分鐘的文件中。在監控實時影像時,用戶可以在系統上做多標簽筆記。保存的標簽和標簽將有助于日后通過存檔視頻進行搜索。同樣,根據這些注釋,可以創建任務日志,然后導出。存檔文件可以按日期和元數據進行篩選。

出于安全原因,系統會自動重新生成臨時密碼,以保護對實時傳輸和存檔影像的訪問。用戶名或設備信息水印顯示在所有實時和存檔的視頻文件上。

或者,嵌入式軟件可以集成到圖像傳輸系統中,允許實時傳輸到運行 Windows 的移動設備。從高度安全的網絡到移動設備的數據傳輸通過采用端到端加密方法(也稱為數據二極管模型)進行保護。

5)地面控制站: TB2 使用三頻進行 LOS 控制和視頻傳輸。

Baykar移動地面控制站(移動GCS)確保從遠離中央指揮中心的前方基地遠程控制Bayraktar TB2平臺。移動GCS強大的通信天線通過允許Bayraktar TB2無人機起飛和降落來擴大任務范圍。

與NATO ACE III避難所標準一致,移動GCS包括一個液壓驅動的高空作業平臺,可提升至12米,自動定向天線系統和強大的卡車,通過液壓支腿為所有這些部件提供機動性。移動GCS是Baykar自己的設計。它配備了尖端的傳感器和控制閥,可以在短時間內安全地進行設置。

(2)蘇霍伊 S-70 Okhotnik-B無人機

俄羅斯進入隱形戰斗無人機,旨在與Su-57等有人駕駛戰斗機一起工作,代表了無人系統與傳統空中力量相結合的飛躍。它的能力預示著未來無人機和有人駕駛飛機協同行動以實現戰略目標。

1)蘇霍伊 S-70 技術數據表

  • 發動機
    • 兩臺土星 AL-41F1 渦扇發動機
    • 推力:每個高達 32,000 磅
    • 高可靠性和高效率
    • 預期壽命長
  • 航電
    • 先進的航空電子設備套件
    • 強大的雷達和電子戰系統
    • 先進的通信系統
    • 雷達探測范圍:最遠 400 公里
    • 用于破壞和干擾的電子戰系統
  • 武器系統
    • 空對空導彈:R-73、R-77
    • 導彈射程:可達 300 公里
    • 用于近距離戰斗的 30 毫米加農炮
  • 隱身功能
    • 最小化的雷達信號特征
    • 精心設計的飛機形狀,以減少 RCS
    • 雷達吸收涂層和材料
    • 減少發動機的熱特征
  • 機動性
    • 先進的飛行控制
    • 矢量推力引擎
    • 高敏捷性和機動性

蘇霍伊S-70是一種高度先進的第五代戰斗機,以其強大的技術特征而聞名,使其成為空戰中的強大競爭者。這些技術特點重點介紹如下:

發動機:S-70配備了兩臺強大的土星AL-41F1渦扇發動機,每臺發動機能夠產生高達32,000磅的推力。這些發動機以其可靠性和效率而聞名,具有較長的預期壽命,可確保在各種操作場景中保持性能。

航空電子設備:該飛機擁有先進的航空電子設備套件,包括最先進的雷達和電子戰系統。它的雷達系統具有令人印象深刻的探測范圍,可達400公里,使其能夠在相當遠的距離內識別和跟蹤目標。電子戰系統旨在有效地破壞和干擾敵人的通信。

武器系統:S-70可以裝備空對空導彈,如高度機動的R-73和R-77,可以與300公里外的目標交戰。在近距離戰斗情況下,該飛機配備了一門強大的 30 毫米加農炮,以實現精確交戰。

隱身功能:S-70采用了隱身技術,以盡量減少其雷達信號,使敵方雷達系統難以探測到。空氣動力學設計減小了其雷達橫截面,而雷達吸收涂層和材料進一步降低了其雷達特征。此外,該飛機的發動機旨在最大限度地減少其熱特征,使其不易受到熱尋導彈的攻擊。武器和航空電子系統的電磁輻射也減少了,有助于其隱身能力。

機動性:S-70先進的飛行控制和推力矢量發動機使其能夠高效地執行急轉彎和復雜機動。這種出色的機動性在敏捷性和速度至關重要的格斗場景中尤為有利。

2)作戰能力

蘇霍伊S-70主要設計用于空對空作戰,使其成為一種能力強大的戰斗機。其先進的武器系統,包括 R-73、R-77 導彈和強大的 30 毫米加農炮,使其在打擊和消除敵方威脅方面具有優勢。雷達系統的遠探測距離和電子戰能力使S-70能夠在遠距離內與敵機交戰和探測。其卓越的機動性進一步增強了其在空戰中的有效性,確保它能夠以敏捷和速度戰勝對手。

  1. 前景

盡管蘇霍伊 S-70 于 2020 年推出,但已經顯示出巨大的潛力,并引起了全球潛在買家的極大興趣。預計它仍將是俄羅斯軍事戰略的核心要素,隨著其受歡迎程度的提高,計劃在更多國家增加生產和部署。隨著時間的推移,該飛機的能力可能會提高,其隱身能力、航空電子設備、傳感器、雷達和電子戰系統有可能升級,以跟上不斷發展的技術和潛在對手的步伐。

(3)XQ-58A 女武神

Valkyrie 是美國空軍開發的一款支持人工智能的無人機,代表了向能夠執行各種角色的自主無人機的轉變,從偵察到充當支持有人駕駛噴氣式飛機的誘餌。它的蜂群作戰潛力可以重新定義空戰戰略。

奎托斯戰術無人機系統(KUAS):

隨著戰術飛機采購成本的增加和近對等對手的出現,奎托斯無人機系統(KUAS)一直是開發可重復使用和可消耗的無人機系統(UAS)的先驅,該系統用于有爭議的環境中的有人-無人編隊(MUM-T)行動。利用其在高性能次級空中目標方面的專業知識,KUAS設計、開發并演示了XQ-58A Valkyrie,這是第一款專用的可消耗性無人機系統。

XQ-58A Valkyrie 代表了戰術無人機系統技術的突破性方法。這種隱形無人作戰飛行器最初由奎托斯開發和制造,并作為低成本消耗打擊演示器計劃的一部分向美國空軍展示。它屬于美國空軍研究實驗室的低成本可消耗飛機技術(LCAAT)項目組合,旨在為無人護航或僚機在戰斗場景中與載人戰斗機一起作戰提供一種經濟實惠、成本/重量顯著降低的解決方案。

奎托斯的 XQ-58A Valkyrie 自 2019 年開始運營,目前正在俄克拉荷馬城生產,擁有高性能能力、生存能力以及以高亞音速進行遠程飛行的能力。它可以作為忠誠的僚機,單獨操作,也可以作為蜂群的一部分發揮作用。它的經濟性、遠程能力、高亞音速、機動性和靈活的任務套件配置,加上從其內部炸彈艙和機翼站攜帶致命武器的選項,為各種國防部客戶提供了廣泛的靈活性。

此外,XQ-58A在驗證載人平臺自主電子支持的有效性方面發揮著至關重要的作用,并展示了人工智能平臺在增強戰斗空中巡邏方面的潛力。它能夠獨立于跑道或機場進行遠程預部署和操作,對近乎對等的對手起到重要的威懾作用,并為美國作戰人員提供最大的作戰靈活性和實用性。

此外,Valkyrie 采用的生產方法是從奎托斯負擔得起的噴氣式無人機目標飛機演變而來的,確保它完全符合眾議院通過的 2024 年國防授權法案 (NDAA) 定義的可消耗成本等級。這種分類進一步將其區分為實現國防部大規模任務目標的推動者。XQ-58A Valkyrie 代表了現代戰爭的尖端解決方案,體現了戰術無人機系統的創新、經濟性和卓越性能。

(4)“小精靈”(Gremlin)無人機

這些無人機由美國國防公司奎托斯(Kratos)提出,可以從“母艦”發射,完成任務,然后在空中返回加油和重新武裝。這一概念為無人機操作引入了新的靈活性和持久性,無需地面支持即可實現連續交戰。

美國和英國正在追求“忠誠僚機”無人機的概念,即自主運行或在飛行員的控制下運行,目標是制造1000架這樣的飛機。這些無人機旨在補充載人戰斗機,提供增強的靈活性和火力。該倡議突出了人機協作的戰略方法,強調人工智能在支持傳統軍事任務方面的整合。

X-61A “小精靈”項目代表了在美國國防高級研究計劃局(DARPA)的主持下無人機技術和戰略的重大飛躍。這項雄心勃勃的計劃于 2019 年 11 月首次升空,處于不斷發展的軍事戰術和技術進步的最前沿。X-61A “小精靈”無人機(UAV)由Kratos Defense & Security Solutions和Leidos的全資子公司Dynetics, Inc.合作開發,證明了推動現代防御戰略的創新精神。

“小精靈”計劃以其部署和恢復無人機系統(UAS)的革命性方法而著稱。傳統上,無人機是從地面發射和回收的,限制了它們的作戰范圍和靈活性。然而,“小精靈”計劃試圖通過實現無人機組的空中發射和回收來克服這些限制。這種方法不僅擴展了無人機的作戰能力,而且通過實現快速部署和檢索來增強其戰略價值,大大縮短了任務之間的周轉時間。

“小精靈”計劃的主要目標是證明從現有軍用飛機(包括C-130等大型運輸機以及可能從戰斗機和其他小型固定翼平臺)發射和回收無人機群的可行性和效率。這種能力有望徹底改變空戰的進行方式,為從偵察和監視到電子戰和網絡作戰等各種任務使用無人系統提供前所未有的靈活性和效率。

創新性回收過程是“小精靈”計劃的標志。在完成指定任務后,C-130運輸機在半空中回收“小精靈”無人機,使用一種技術可以最大限度地減少無人機暴露在敵對環境中,并減少無人機操作的后勤足跡。回收后,小精靈被運回基地,在那里他們迅速翻新并為下一次任務做好準備。這種快速周轉能力凸顯了該計劃對可重復使用性和運營效率的重視,為無人機任務的可持續性設定了新標準。

X-61A “小精靈”的開發和成功飛行是DARPA,Kratos和Dynetics之間廣泛研究和合作的結晶。這種伙伴關系利用了每個組織的優勢,將DARPA的國防技術前瞻性方法與Kratos在無人機開發方面的專業知識以及Dynetics在系統集成和工程方面的能力相結合。其結果是,該計劃不僅展示了技術可行性,而且有可能重塑空戰中的戰術和戰略范式。

隨著“小精靈”計劃的進展,它繼續因其為美軍提供重大戰術優勢的潛力而受到關注。從機載平臺部署和恢復無人機群的能力提供了傳統無人機操作無法比擬的靈活性和響應能力。這種能力,加上通過快速周轉和任務可重用性獲得的作戰效率,使“小精靈”計劃成為未來軍事戰略的關鍵組成部分。

此外,五角大樓對人工智能驅動的蜂群無人機和艦船的探索表明,自主系統在沒有直接通信的情況下執行任務的潛力,從而減輕了與電子戰和干擾相關的風險。這一發展標志著人工智能在增強軍用無人機的作戰能力方面越來越重要,使其更具彈性和適應復雜的作戰場景。

這些進步表明,未來戰爭將越來越依賴自主無人機,能夠在沒有人為干預的情況下進行復雜的決策和行動。持續的沖突和軍事戰略反映了利用人工智能獲得戰略優勢的趨勢,強調了技術在塑造未來戰爭方面的關鍵作用。

3.2 新興人工智能賦能無人機協作

通過人工智能進行無人機協作的概念是軍事戰略中的游戲規則改變者。這種合作不僅僅是無人機之間的通信,而是形成一個有凝聚力和適應性的網絡,能夠以最少的人為干預執行復雜的任務。

  • 蜂群戰術:人工智能協作可以使無人機成群作戰,這些無人機可以自主決定飛行路徑、目標選擇和攻擊策略。這種程度的協作可以使蜂群在壓倒敵人的防御中非常有效,從而提供顯著的戰術優勢。
  • 適應性學習:未來的無人機可能會分享經驗并從每次遭遇中學習,實時調整他們的策略。例如,如果一個蜂群中的一架無人機發現了一種更有效的攻擊方法,它可以立即與整個蜂群共享這些信息,從而提高后續交戰的有效性。
  • 分布式指揮:與傳統的軍事等級制度不同,無人機群可以在分散的指揮結構下運作,在這種結構中,決策是根據集體智慧即時做出的。這可能使它們變得不可預測且難以應對。
  • 一體化作戰:人工智能無人機可以與載人部隊無縫集成,無需直接控制即可提供支持、監視和作戰能力。這可以擴大軍事力量的作戰范圍,從而能夠更精確和戰略性地部署資源。

3.3 最危險的戰爭無人機愿景

未來最危險的戰爭無人機可能是結合了隱身、人工智能協作和自主能力的無人機。想象一下,一架無人機——或者更好的是,一群無人機——能夠進行偵察、識別目標,并在最少甚至沒有人工投入的情況下進行交戰。這種無人機將配備先進的隱身技術,使其難以被發現和攔截。

這些無人機可以在對抗性環境中運行,使用人工智能進行導航、安全通信和做出戰略決策。人工智能處理信息和適應動態戰斗情況的潛力遠遠超過人類的能力,使這些無人機能夠以人類控制系統無法達到的速度執行復雜的機動和策略。

此外,將網絡戰工具集成到這些無人機中可以使它們破壞敵人的通信和防御,從而進一步提高其有效性。自主性、智能和火力的結合使這種配備人工智能的無人機的愿景成為任何防御系統的巨大挑戰。

隨著技術的進步,倫理和法律考慮將變得越來越重要。高度自主無人機的部署引發了關于問責制、意外附帶損害的可能性以及自主武器系統軍備競賽風險的問題。應對這些挑戰需要國際合作和制定強有力的監管框架,以確保人工智能在戰爭中的使用仍然處于人類的監督之下,并遵守國際法。

配備人工智能的無人機的發展代表了戰爭性質的重大轉變,協作式人工智能無人機提供了前所未有的能力。未來最危險的無人機可能是那些能夠自主運行、適應不斷變化的情況并與其他無人機執行協調戰略的無人機,同時最大限度地減少它們對敵方防御的可見性。

3.4 烏克蘭對注入人工智能的低端無人機的使用:現代戰爭的關鍵時刻

烏克蘭持續的沖突已成為現代戰爭領域的一個重要轉折點,展示了注入人工智能的低端無人機的關鍵作用。烏克蘭總統沃洛德米爾·澤倫斯基(Volodymyr Zelenskyy)宣布,烏克蘭的目標是在2024年為其軍隊生產100萬架無人機,這突顯了該國對利用這些先進技術的承諾。這一舉措凸顯了克服官僚主義和后勤挑戰的迫切需要,以確保無人機在戰場上的有效部署。

烏克蘭無人機戰爭的升級具有里程碑意義,將無人機從一項新興技術轉變為軍事戰略的關鍵要素。這場沖突凸顯了人工智能在增強無人機能力方面的巨大潛力,使它們在檢測、分類和打擊目標方面更加自主和有效。將先進的自動目標識別(ATR)技術集成到這些無人機中,標志著戰爭戰術的深刻轉變,朝著能夠塑造沖突進程的更加自主和智能的系統邁進。

烏克蘭的人工智能驅動的無人機正在使沖突對敵對勢力更加致命,這表明這些技術對戰場產生了切實的影響。通過人工智能算法抵消干擾和增強無人機自主性的努力表明了正在采用的創新方法。像 Twist Robotics 這樣的公司處于開發人工智能解決方案的最前沿,這些解決方案使無人機即使在信號中斷的情況下也能繼續執行任務,展示了現代戰爭的動態本質,技術不斷發展以應對新出現的挑戰。

這場戰爭實際上已成為人工智能戰爭的活實驗室,在實時戰斗情況下測試和完善人工智能增強系統的使用。從空中系統到自主船只和水下無人機,這場沖突展示了未來戰爭越來越網絡化和數據驅動的場景。人工智能在戰場上廣泛使用數據分析正在重塑情報收集,提供以前無法實現的戰略和戰術優勢。

人工智能驅動的無人機的出現,如“獵隼偵察兵”,進一步體現了烏克蘭對技術的創新使用。這些自主機器可以識別和攻擊各種軍事目標,展示了正在開發和部署的先進能力。這些無人機與烏克蘭的情報系統相結合,代表了在作戰行動中實現更高效、更致命的“殺傷鏈”的重大飛躍,標志著自主武器發揮關鍵作用的戰爭新時代。

隨著烏克蘭繼續推動無人機戰爭和人工智能技術的發展,這些發展對全球的影響是深遠的。這場沖突不僅考驗了當前軍事技術的局限性,也為未來的戰爭奠定了基礎,自主和注入人工智能的系統可能占據主導地位。各國和政策制定者面臨的挑戰是適應這些快速變化,認識到沖突和安全的未來將與無人機技術和人工智能的進步錯綜復雜地聯系在一起。

4 “切除纜繩”改變游戲規則:現代戰爭中自主無人機的演變

隨著自主無人機的出現,現代戰爭的格局正在發生翻天覆地的變化,這標志著軍事技術的關鍵發展。能夠在戰場上動態作戰的無人機的出現使精確制導和對峙打擊擴散化,使更廣泛的參與者能夠使用復雜的戰爭工具。這些發展徹底改變了監視和偵察,引入了收集和分析戰場數據的創新方法。

這一演變的一個關鍵里程碑是向將人類從控制回路中移除的過渡,這開辟了廣闊的可能性和擔憂的前沿。傳統的人機交互 (MITL) 控制雖然確保了人工監督,但限制了無人機的操作能力,尤其是在遠距離與動態目標交戰時。配備先進傳感器和人工智能驅動硬件和軟件的自主無人機可以獨立選擇和攻擊目標,從而克服這些限制。

自主蜂群無人機的使用代表了戰爭的新面貌,凸顯了人工智能對軍事戰略的深遠影響。這些無人機協同工作,利用人工智能和機器學習對不斷變化的戰場條件做出快速反應。其影響超出了戰術優勢,因為自主蜂群也帶來了戰略和道德挑戰。將人工智能集成到無人機中,增強了它們在情報收集、監視和精確打擊方面的效率,讓我們得以一窺未來戰爭,技術優勢直接轉化為戰略優勢。

然而,自主無人機的部署引發了重大的法律和倫理問題,特別是在遵守國際人道法以及必要性、相稱性、歧視和預防原則方面。圍繞致命自主武器系統(LAWS)監管的持續討論和辯論凸顯了確保未來無人機襲擊符合既定法律框架的復雜性。大國對規范LAWS的新條約的抵制凸顯了在自主戰爭技術治理方面達成國際共識的挑戰。

無人機蜂群的概念和人工智能輔助自主無人機的發展,例如美國和英國在航空母艦上測試大型遠程無人機,反映了軍事應用的創新軌跡。這些發展凸顯了無人機“邊學邊學”的潛力,在整個艦隊中分享戰術見解,甚至犧牲自己來保護有人駕駛戰斗機。反無人機技術的進步和無人機群在烏克蘭等沖突地區的戰略部署說明了無人機戰爭的動態變化,其中數量和集體行動的能力提高了作戰效率。

5 同形式,新功能:現代戰爭中自主無人機的演變

在無人機技術快速發展的推動下,現代戰爭領域正在經歷重大變革。這一轉變的最前沿是自主無人機的引入,例如遠程神風敢死隊無人機,這從根本上改變了軍事行動的動態。這些事態發展標志著對傳統戰爭戰術的背離,既提供了戰略優勢,也給全世界的軍事戰略家帶來了新的挑戰。

至 2024 年,美國空軍將加快其自主飛行實驗,計劃整合無人機僚機,即協作戰斗機 (CCA),與 F-35 等有人駕駛戰斗機并肩作戰。這些CCA旨在執行各種任務,從打擊目標到進行監視,而無需直接的人為控制。該計劃旨在將機隊擴大到最初預計的 1,000 架無人機之外,這凸顯了軍事行動中對自主系統的日益依賴。

土耳其制造的Bayraktar TB2和伊朗設計的Shahed-136無人機等大眾市場軍用無人機的影響是深遠的。這些無人機在包括烏克蘭在內的各個沖突地區證明了它們的有效性,它們已被用于進行精確打擊和情報收集。特別是 Shahed-136 無人機,已被俄羅斯用于針對烏克蘭平民的恐怖行動,展示了無人機自主操作和瞄準固定點的能力。盡管成本相對較低,但部署此類無人機的經濟和戰略意義是巨大的,特別是考慮到使用更昂貴的導彈系統攔截這些無人機的成本差異。

自主蜂群無人機的興起代表了戰爭的新時代,有可能通過使用高度協調和高效的無人機群來重新定義軍事戰略。這些無人機在人工智能和太空技術的增強下,可以對不斷變化的戰場條件做出動態反應,并對潛在的侵略行為構成強大的威懾。在最近的沖突中,例如在烏克蘭,自主無人機的部署為了解其變革潛力提供了寶貴的見解,強調了向更靈活和更具成本效益的軍事技術的轉變。

埃里克·施密特(Eric Schmidt)與白鸛(White Stork)一起涉足人工智能驅動的軍事技術,體現了該領域的前沿發展。White Stork的目標是大規模生產能夠自主視覺瞄準的人工智能“神風敢死隊”無人機,此舉可能會顯著改變軍事技術和作戰策略的格局。施密特對國防技術的參與,加上他對烏克蘭工廠和試驗場的廣泛參觀,表明了他對通過創新提高軍事能力的堅定承諾。

6 學會殺傷:具有致命精度的自主無人機的興起

軍事領域正處于一個變革時代的邊緣,其特點是能夠以前所未有的精度執行任務的自主無人機的快速集成。這些先進的系統利用最新的人工智能和機器學習技術,正在重塑戰爭的本質,引入曾經是科幻小說領域的能力。

2024年,美國空軍將升級其自主技術的實驗,計劃對無人機僚機或協作戰斗機(CCA)進行飛行測試,這些飛機旨在配合F-35等有人駕駛戰斗機。這些無人機將發揮各種作用,從監視到打擊目標,體現向更加自動化的戰場的轉變。這項名為“毒液計劃”的計劃旨在將自主軟件集成到F-16戰斗機中,為戰斗中隊內CCA的無縫運行奠定基礎。

促進這一飛躍的技術進步不僅限于美國,全球軍事努力正在挑戰極限,翼龍-3和Bayraktar Kizilelma等無人機在自主能力方面處于領先地位。這些無人機能夠攜帶大量有效載荷并自主執行復雜的任務,這標志著向可以獨立于人類直接控制運行的無人機的轉變。

這一演變的核心是人工智能和機器學習在各種自主系統中的應用,包括涉及XQ-58A Valkyrie無人機的著名Valkyrie項目。該項目展示了無人機在人類飛行員的監督下自主進行偵察和參與戰斗的潛力。這些發展表明,在未來,無人機不僅是輔助工具,而且是軍事戰略不可或缺的組成部分,能夠適應動態的戰斗環境。

然而,這些自主系統的出現引發了深刻的倫理和戰略問題。傳統上由人類操作員負責的決策過程正逐漸轉移到算法上,因此有必要對自主戰爭的道德影響進行嚴格的審查。隨著人工智能驅動的無人機在戰場上變得越來越普遍,人類和機器決策之間的區別變得越來越模糊,促使人們重新評估當前的軍事實踐和政策。

隨著世界進入這個新的戰爭時代,自主無人機的集成有望重新定義作戰策略,提供無與倫比的機遇和挑戰。無人機技術的進步不僅增強了軍事能力,而且需要對無人機的部署采取深思熟慮的方法,確保道德考慮處于這一技術飛躍的最前沿。

7 一個更艱巨的目標:反自主無人機的挑戰

自主無人機的興起代表了軍事參與和國內安全范式的重大轉變。這些無人機不受人類直接監督的限制,能夠獨立開展行動,對全球國防戰略提出了微妙的挑戰。

美國立法者最近的討論加劇了人們對五角大樓有效應對無人機威脅能力的擔憂。眾議院軍事委員會的一個兩黨小組在約旦發生襲擊事件導致三名美軍死亡后,對當前反無人機技術的充分性提出了質疑。越來越多的人呼吁改善部隊保護措施,并迅速購買先進的反無人機系統,以應對無人系統帶來的不斷變化的威脅,尤其是在過去三年中發生了近200起襲擊事件之后。

美國軍方正在積極努力加強其反無人機訓練和能力。在錫爾堡建立聯合反無人機系統大學是讓所有部門的作戰人員做好準備以識別、報告和應對無人機威脅的關鍵一步。這一舉措是將反無人機系統訓練納入各種演習和作戰協議的更廣泛戰略的一部分,重點是當今和未來的威脅。

此外,五角大樓的反無人機辦公室正準備在 2024 年 6 月進行演示,重點是消滅成群的無人駕駛飛機。預計該演示將探索一種利用電子戰能力、高功率微波和動能攔截器的分層防御方法。該辦公室已經進行了幾次演示,旨在改進低抵押攔截器并評估用于反無人機系統操作的高功率微波系統。

美國空軍也在推進計劃在2024年測試無人機僚機的自主飛行能力。這些協作戰斗機旨在與有人駕駛戰斗機并肩作戰,代表了將自主系統整合到日常軍事行動中的轉變。該計劃與“毒液計劃”一起,旨在探索自主飛行的潛在好處,并制定將這些系統納入中隊戰略的策略。

美國海軍為海上作戰部署自主蜂群無人機的努力進一步凸顯了軍方對無人系統的承諾。生產就緒、廉價的海上遠征 (PRIME) 計劃旨在部署能夠在有爭議的水域自主作戰的小型無人水面車輛 (sUSV),這標志著海軍能力的重大進步。

這些發展凸顯了應對自主無人機防御復雜挑戰的多方面方法。隨著這些系統在現代戰爭和國內安全場景中變得越來越普遍,創新防御解決方案的必要性從未如此明確。無人機技術的發展,加上向自主行動的戰略轉變,需要采取積極主動的動態響應,以確保在不斷變化的威脅環境中的安全。

8 倫理大辯論:自主無人機在戰爭中的興起

自主無人機在戰爭中的興起引發了一場復雜的道德和倫理辯論,挑戰了既定規范,并引發了對監管框架的呼吁。這場辯論包括技術進步與國際人道法原則之間的平衡、人類監督的必要性,以及部署無需人工干預即可運行的致命自主武器系統(LAWS)的影響。

由秘書長安東尼奧·古特雷斯(António Guterres)領導的聯合國一直是這些討論的重要平臺。一項關于制定具有法律約束力的文書以禁止缺乏有意義的人為控制的法律的提案強調了在國際法律框架內應對這些挑戰的緊迫性。然而,美國、俄羅斯等大國認為,現有的國際人道法法規已經足夠,這表明在如何處理這些技術的治理方面存在分歧。

道德問題不僅限于遵守法律,還延伸到戰爭的本質。自主武器可以從根本上改變沖突的動態,引發人們對區分戰斗人員和非戰斗人員的能力以及在激烈的戰斗中做出相稱決定的能力的質疑。這些系統以不可預測或超出其編程范圍的方式運行的可能性增加了一層風險,引發了對自主交互引起的軍事版“閃電崩潰”的擔憂。

來自新美國安全中心(CNAS)等機構的專家對這場辯論進行了權衡,強調了道德考慮和法律義務的重要性。他們認為,雖然LAWS可能提供操作優勢,例如降低人類在壓力下犯下戰爭罪的風險,但機器缺乏同理心和道德判斷力會帶來重大的道德困境。

圍繞LAWS的對話還涉及戰時法原則或戰爭中的正義原則,特別是關于區分和相稱原則。對算法進行目標選擇的依賴令人擔憂,人們擔心LAWS在復雜環境中準確區分戰斗員和平民的能力,這可能導致不可接受的附帶損害和平民傷亡。

隨著世界努力應對這些新興技術,人們的共識傾向于保持人類對致命決策過程一定程度控制的必要性。這不僅確保了對國際法的遵守,而且在戰爭中保留了道德指南針,這是純粹的自治系統可能缺乏的一個方面。正在進行的辯論和擬議的監管措施反映了一種集體努力,以駕馭LAWS所呈現的道德雷區,旨在維護人道主義原則,即使戰爭的性質隨著技術進步而演變。

參考來源:debuglies

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美國國防工業不斷變化的格局

美國國防工業正在經歷重大變革,以適應21世紀戰略不確定性和技術進步帶來的挑戰。塑造行業未來的一個關鍵趨勢是增材制造等先進制造技術的集成。這種創新方法可以制造復雜而輕巧的部件,徹底改變國防部門的傳統制造工藝。例如,利用3D打印技術生產飛機和航天器零件可以提高效率,并實現快速原型制作和定制,展示了該行業對采用尖端解決方案的愿景。

除了增材制造外,能源彈性和環境考慮因素已成為軍事規劃中的關鍵因素。采用替代燃料和電力推進技術等可持續舉措反映了國防工業向環保意識實踐的更廣泛轉變。通過優先考慮能源彈性戰略,國防組織旨在減輕環境影響、提高運營效率并確保長期可持續性。例如,實施更環保的燃料替代品和創新的能源技術可以減少碳足跡,并有助于資源保護和環境管理,與全球可持續發展目標保持一致。

此外,隨著國防工業在不斷變化的環境中航行,解決人才短缺和勞動力發展挑戰至關重要。美國組織正在探索創新的招聘和保留策略,以吸引熟練的專業人員,以應對競爭激烈的就業市場。航空航天和國防公司可以通過超越傳統的薪酬方案和實施以任務為中心的營銷活動來有效地吸引潛在員工。此外,通過多樣化的學習途徑和職業發展計劃提高員工的技能對于為員工提供必要的技能以滿足行業內先進技術的需求至關重要。持續教育和培訓計劃可提高員工的能力,并確保隨時準備在國防行動中利用尖端創新。

網絡安全的戰略要務

在網絡攻擊威脅形勢不斷升級的推動下,網絡安全在制定未來防御戰略方面發揮著關鍵作用。國防工業對網絡安全的投資側重于增強信息戰能力和加強關鍵基礎設施免受惡意入侵。例如,美國國防高級研究計劃局(DARPA)開發了創新的網絡安全解決方案,以保護軍事網絡免受高級持續威脅的侵害,凸顯了該行業在保護國家安全資產方面的積極立場。這些投資加強了網絡防御,并確保了面對不斷變化的網絡威脅時的運營連續性和彈性。

此外,制定進攻性網絡戰戰略凸顯了該行業在數字領域領先于潛在對手的愿景。通過部署進攻性策略,防御實體可以先發制人地破壞網絡威脅,并阻止惡意行為者破壞敏感的防御系統。在網絡防御系統中集成人工智能和機器學習算法,可實現實時威脅檢測和快速響應機制,從而增強行業有效應對復雜網絡威脅的能力。這種積極主動的方法符合行業的戰略要務,即保持信息優勢并保護關鍵資產免受網絡漏洞的影響。

除了進攻策略外,強調持續的網絡安全員工教育對于在國防組織內培養網絡意識文化至關重要。通過對員工進行網絡安全最佳實踐及其在維護安全環境方面的具體責任的教育,該行業確保每個人都為抵御網絡威脅的集體防御做出貢獻。例如,模擬網絡釣魚演習和定期的網絡安全培訓課程為員工提供了識別和減輕潛在風險所需的知識和技能,從而在組織的各個層面培養網絡安全警惕文化。技術、戰略和人力資本之間的這種合作努力凸顯了國防工業為保護其數字資產和保持運營完整性而采取的多方面方法。

利用人工智能徹底改變國防戰略

人工智能 (AI) 是一項變革性技術,它通過提供多種功能來提高作戰效率和決策過程,從而徹底改變國防戰略。人工智能在國防領域的應用跨越多個領域,包括空中交通管理、油耗優化以及情報和監視行動。通過利用人工智能算法,國防系統可以優化空域利用率,降低燃料成本,并處理大量數據,以獲得可操作的見解,從而做出明智的決策。例如,空中交通管理中的人工智能驅動解決方案可實現實時空域監控、航線優化和防撞,從而提高航空安全和效率。

此外,人工智能在國防領域最重要的影響之一是自主武器系統的發展。這些人工智能驅動的系統旨在獨立運行,在戰斗場景中做出精確和準確的瞬間決策。通過將人工智能集成到國防應用中,自主武器系統可以增強軍事能力,縮短響應時間,并可能減少高風險情況下的人為干預。例如,部署配備人工智能算法的自主無人機可以實現快速監視、目標識別和打擊行動,展示了國防技術向更加自主和智能系統發展的前景。

此外,人工智能在簡化國防工業的制造流程和提高運營效率方面發揮了重要作用。國防組織可以通過利用 AI 驅動的分析和預測性維護算法來優化生產工作流程、減少停機時間并確保設備可靠性。例如,人工智能驅動的預測性維護系統可以主動預測設備故障、安排維護活動并優化備件庫存,從而節省成本并做好運營準備。將 AI 集成到制造流程中可以提高生產力,并為敏捷和自適應的國防生產能力鋪平道路,以應對動態任務要求和新出現的威脅。

太空戰:加強宇宙中的國家安全

太空領域對國家安全越來越重要,美國太空部隊的成立凸顯了太空戰在國防戰略中的戰略重要性。在對地理空間情報和圖像日益增長的需求的推動下,先進的衛星技術已將太空轉變為增強防御能力的關鍵領域。例如,衛星通信系統為軍事行動提供安全可靠的數據傳輸,促進在遠程和敵對環境中的實時態勢感知和通信。通過利用衛星技術,國防組織可以增強監視、偵察和通信能力,從而在不同的戰區實現對軍事資產的有效指揮和控制。

此外,整合衛星監視能力通過提供持續的監控和情報收集能力,徹底改變了國防戰略。國防實體可以通過部署配備高分辨率成像傳感器和高級數據分析的衛星星座來跟蹤和分析全球活動,檢測潛在威脅,并主動應對新出現的安全挑戰。例如,衛星偵察任務使國防軍能夠監視對手的動向,評估基礎設施的發展,并收集有關潛在威脅的情報,從而有助于戰略決策和作戰規劃。太空作戰與國防戰略之間的協同作用凸顯了該行業致力于利用太空作為力量倍增器,擴大軍事力量的范圍和能力,以加強國家安全。

此外,高超音速技術的競賽已成為國防創新的焦點,各國都在大力投資開發用于軍事應用的卓越高超音速能力。高超音速武器能夠以超過 5 馬赫的速度飛行,在速度、精度和規避機動性方面具有顯著優勢,重塑了現代戰爭的動態。例如,美國、中國和俄羅斯積極尋求發展高超音速武器,以獲得戰略優勢并威懾潛在對手。定向能武器,如高功率激光和電磁軌道炮,是正在探索的先進防御技術之一,以增強軍事能力和應對新出現的威脅。追求高超音速技術旨在超越對手,保持戰略優勢,并確保在競爭日益激烈的安全環境中具有威懾力。

制造業和后勤業的進步

國防工業正在見證向先進制造技術和創新后勤解決方案的范式轉變,以提高作戰能力和效率。增材制造,通常稱為 3D 打印,通過制造具有增強耐用性和性能的復雜輕質部件,正在徹底改變國防生產。例如,3D打印在生產飛機和航天器零件中的應用減少了重量和材料浪費,并加快了原型制作和生產過程,從而實現了快速迭代和定制。采用增材制造技術凸顯了該行業在國防制造中對敏捷性、成本效益和技術創新愿景。

此外,先進的后勤創新對于加強國防部門的供應鏈安全和作戰效率至關重要。國防公司可以利用區塊鏈等技術來提高其供應鏈運營的透明度、可追溯性和效率。例如,支持區塊鏈的供應鏈平臺可以實時了解關鍵軍事資產的移動情況,簡化采購流程,并降低與中斷相關的風險。集成先進的物流解決方案可優化庫存管理和配送,并增強作戰準備和響應能力,確保為軍事任務和突發事件提供無縫支持。

采用先進的制造技術還使國防公司能夠在快速發展的環境中保持競爭力和敏捷性。通過采用自動化、機器人和數字孿生技術,組織可以優化生產工作流程、降低成本并加速下一代防御系統的開發。例如,在裝配過程中使用機器人技術可以提高精度、效率和安全性,從而實現更高的質量標準和運營績效。先進制造技術的戰略整合增強了該行業的彈性、適應性和創新能力,使國防公司在全球國防市場中保持持續增長和競爭力。

能源彈性是戰略要務

能源彈性已成為國防工業的戰略要務,人們越來越重視可持續能源倡議和環境考慮。采用替代燃料、電力推進技術和脫碳工作反映了該行業對減少環境影響、提高運營效率和確保長期可持續性的承諾。通過優先考慮能源彈性戰略,國防組織旨在降低與能源供應中斷相關的風險,減少碳排放并優化資源利用。例如,整合可持續燃料和智能能源解決方案可以增強能源安全,并有助于環境保護和氣候適應力,與全球可持續發展目標保持一致。

此外,能源彈性計劃側重于使能源多樣化、提高能源效率和探索創新技術以應對不斷變化的能源挑戰。通過投資可再生能源系統、微電網解決方案和智能能源管理技術,國防實體可以提高運營可靠性,減少對化石燃料的依賴,并實現成本節約。例如,在軍事設施中部署太陽能電池陣列、風力渦輪機和儲能系統可以增強能源獨立性,降低運營成本,并加強任務準備。能源彈性戰略的整合不僅確保了可持續的能源實踐,而且增強了國防部門的運營靈活性、安全性和環境管理。

國防工業也在探索綠色能源替代品,如生物燃料、氫燃料電池和混合動力推進系統,以減少碳足跡并提高運營可持續性。通過過渡到更清潔的能源并采用節能技術,國防組織可以顯著減少溫室氣體排放、能源消耗和運營成本。例如,在國防應用中開發混合動力電動汽車、飛機和船舶表明了向提高能源效率和環境責任的環保解決方案的轉變。該行業對能源彈性的戰略重點與全球應對氣候變化、減少環境影響和促進國防行動可持續實踐的努力相一致,反映了對負責任的資源管理和卓越運營的承諾。

人才和勞動力發展挑戰

國防工業面臨人才短缺和勞動力發展挑戰,需要創新的招聘和保留策略來吸引和留住熟練的專業人員。為了應對競爭激烈的就業市場,組織正在將其方法擴展到傳統薪酬方案之外,通過以任務為中心的營銷活動和戰略招聘工作來吸引潛在員工。例如,航空航天和國防公司利用數字平臺、社交媒體和有針對性的廣告來接觸潛在候選人并傳達他們的組織文化、價值觀和職業機會。通過強調該行業對創新、國家安全和專業發展的承諾,國防公司可以脫穎而出并吸引頂尖人才,以滿足不斷變化的勞動力需求。

此外,通過量身定制的學習計劃、職業發展計劃和繼續教育機會來提高員工的技能,對于讓員工掌握在不斷發展的國防領域取得成功所需的技能和知識至關重要。通過投資培訓模塊、認證和專業發展課程,國防組織可以提高員工的能力,適應技術進步,并培養終身學習的文化。例如,整合在線學習平臺、指導計劃和領導力培訓研討會使員工能夠獲得新技能,跟上行業趨勢,并在國防部門推進他們的職業生涯。該行業對人才發展和勞動力賦權的關注凸顯了其致力于建立一支能夠應對未來挑戰的熟練、多樣化和有彈性的員工隊伍的愿景。

此外,以任務為中心的營銷活動和戰略招聘工作對于吸引國防工業人才和展示可用的各種職業機會至關重要。通過突出該行業的創新項目、尖端技術以及對國家安全的有意義的影響,國防組織可以吸引廣泛的候選人并激發對國防相關職業的興趣。例如,在大學、招聘會和行業活動中開展有針對性的招聘活動,提高人們對國防工業機會的認識,與潛在人才互動,并促進該行業成為一個充滿活力和回報的職業發展部門。招聘計劃與組織價值觀、愿景和使命的戰略一致性培養了一批熟練的專業人員以及卓越和創新的文化,并確保行業準備好應對未來的勞動力需求和挑戰。

數字化轉型和新興技術

數字化轉型和新興技術的集成正在重塑航空航天和國防部門,推動國防行動的創新、效率和競爭力。數字孿生和數字主線技術正在加速產品設計迭代,優化制造流程,并提高國防工業的運營績效。組織可以通過創建物理資產的虛擬副本并在整個產品生命周期中連接數字數據線程,在其設計和生產工作流程中實現更高的可見性、控制和協作。例如,在飛機維護中實施數字孿生技術可實現預測性維護計劃、故障診斷和性能優化,從而減少停機時間并增強運營準備。

此外,增強現實 (AR) 和虛擬現實 (VR) 等沉浸式技術正在改變國防部門的培訓方法、維護程序和操作工作流程。通過模擬逼真的場景、提供動手培訓模塊和實現交互式學習體驗,AR 和 VR 技術增強了態勢感知能力,提高了技能保留率,并優化了軍事人員的績效成果。例如,在設備維護中使用 AR 應用程序允許技術人員訪問實時數據、數字手冊和分步說明,從而加快維修、故障排除和運營支持。沉浸式技術的整合提高了培訓效果。它在國防組織內培養了一種創新、適應性和持續學習的文化,使他們能夠在快速發展的數字環境中取得成功。

此外,在航空航天和國防行動中采用工業 4.0 原則可推動制造流程、供應鏈和維護活動的自動化、連接性和智能化。通過整合人工智能、機器人和物聯網設備等先進技術,組織可以在其運營中實現更高的生產力、質量和靈活性。例如,用于預測性維護的 AI 算法、用于裝配任務的機器人自動化以及用于實時監控的物聯網傳感器使國防公司能夠優化生產計劃、降低成本并提高產品質量。工業 4.0 技術的戰略部署簡化了工作流程,并為國防工業的自主系統、數據驅動決策和數字化轉型奠定了基礎,確保了在快速變化的技術環境中的競爭力和彈性。

數字服務和數據交換的作用

數字服務和數據交換對于加強維護活動、優化資產性能和提高國防部門的運營效率至關重要。通過促進軍事裝備、人員和指揮中心之間的無縫數據交換,數字服務可實現實時監控、預測性維護和資產跟蹤。例如,數據驅動的洞察力可以有效地管理維護計劃,從而采取主動干預措施,減少停機時間并提高設備可靠性。集成數字服務可簡化維護流程,并提高國防運營的戰備狀態、安全性和成本效益。

此外,協作和自主性是國防工業數字化轉型和數據交換計劃的基本驅動力,促進了不同國防利益相關者之間的協同作用、互操作性和敏捷性。通過促進信息共享、運營協調和決策能力,數字服務創建了一個統一的生態系統,在這個生態系統中,數據驅動的洞察力和實時情報支持戰略目標和任務要求。此外,這些技術實現的自主性使軍事單位能夠以更大的獨立性、響應能力和適應性開展行動,確保有效的任務執行和態勢感知。例如,使用具有先進數據交換能力的無人機 (UAV) 可以執行自主偵察任務、監視行動和目標獲取,從而提高戰場效率和作戰成果。人工智能與數字服務的無縫集成通過實現預測分析、決策支持和運營優化,進一步擴大了其影響力,從而提高了國防運營的效率、創新和有效性。

未來展望:將技術整合到國防戰略中

國防工業的未來前景集中在有效整合尖端技術上,以應對新出現的威脅,保持競爭優勢,提高作戰效率。隨著國防戰略的發展,人工智能 (AI) 仍然是國防行動創新和效率的關鍵驅動力。人工智能在自主武器系統、預測性維護和情報分析中的應用改變了傳統的防御方法,從而加快了決策速度,節省了成本,增強了任務能力。通過利用 AI 算法,國防組織可以簡化制造流程、優化資源分配并增強對不同任務場景的防御準備。

此外,采用增材制造技術可實現具有增強性能特征的復雜部件的快速原型設計、定制和制造,從而重塑國防生產。例如,在國防中使用 3D 打印可以生產輕質結構、復雜的幾何形狀和定制零件,從而提高設計靈活性、生產效率和成本效益。集成增材制造技術可加速國防系統的開發,提高國防制造流程的敏捷性、創新性和可持續性。隨著國防公司利用增材制造來增強其能力,他們可以適應不斷變化的威脅,優化生產工作流程,并在國防工業中保持技術優勢。

此外,增強現實 (AR) 和虛擬現實 (VR) 等沉浸式技術的整合繼續影響著防御策略和訓練方法。這些技術提供交互式、身臨其境的體驗,可增強培訓成果、維護程序和操作工作流程。AR 和 VR 技術通過模擬逼真的場景、提供動手培訓模塊和啟用協作環境,提高軍事人員的技能保留、態勢感知和決策能力。例如,在維護任務中使用 AR 應用程序允許技術人員訪問數字手冊、視覺輔助和遠程支持,從而加快維修、故障排除和運營支持。沉浸式技術的戰略性采用可提高培訓效果。它在國防組織內培養了一種創新、適應性和持續學習的文化,使他們能夠在快速發展的數字環境中取得成功。

參考來源:Kalea Texeira,美國空軍(退役),美國聯邦航空局航空戰略專家

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航空航天和國防領域正在經歷一場變革,其主要驅動力是將人工智能(AI)和機器學習(ML)技術集成到為軍事設計的傳感器、武器和信息系統中。在精確度、快速決策和穩健性至關重要的環境中,人工智能/機器學習已成為一項關鍵技術,可加快對態勢的理解和決策,提高作戰效率。這些技術使軍事行動更有可能克服 "戰爭迷霧",人工智能/機器學習基于無休止和持續的信號收集,而不是人眼可見的跡象,使感官和態勢理解更加敏銳。這些部門的獨特要求,如多域作戰、極端條件下的應變能力、高風險決策、互操作性和先進的安全措施,為人工智能發揮重大影響創造了條件。

市場驅動力和獨特需求

航空航天和國防領域轉向人工智能有幾個關鍵因素:

1.快速準確的決策:軍事行動在時間和空間上都具有決定性意義。人工智能系統快速處理和分析海量數據的能力對于實時做出戰略和行動決策至關重要。挖掘來自不同來源和領域的信息并快速融合這些數據,可為決策者提供可在短周期內實施的行動情報,從而在分配的時間和空間內產生預期效果。

2.彈性和可靠性: 人工智能應用程序必須在各種具有挑戰性的環境中始終如一地運行;其建議和響應必須可信、可靠,并且不會出現商業大型語言模型(LLM)所遇到的 "幻覺"。信心和信任是軍事人工智能系統中最重要的因素,能讓用戶利用這些系統發揮最大價值。安全和信心不應是設計功能,而應是軍事人工智能系統基線基礎設施的一部分。此外,還應考慮物理安全和安保問題,采用分布式系統、邊緣處理以及強大而有彈性的網絡,使人工智能隨時隨地為作戰部隊提供支持。

3.道德和受控的自動化:無論是否有制衡機制來實現人類的信任,軍事系統的高風險都要求人工智能系統納入并遵守道德標準,并允許人類在不減慢整個流程的情況下進行監督。盡管 "道德標準 "是一個不固定的術語,取決于設計者和用戶的法律、文化、宗教和社會背景,但它為人工智能操作定義了 "游戲場地 "和邊界,就像戰爭法定義了作戰人員在戰時能做什么或不能做什么一樣。

4.先進的安全措施:鑒于國防行動的敏感性,人工智能系統必須具備無與倫比的網絡安全能力,消除系統訓練和操作過程中的不利和惡意行為。人工智能系統依賴于網絡、信息、數據饋送以及通過訓練嵌入的算法。在設計或訓練過程中篡改這些基礎,或在系統運行階段對其進行惡意操作,都可能會給用戶和依賴系統帶來巨大風險和意想不到的后果。因此,從早期設計階段就應考慮安全措施,包括風險檢測、規避和應對。

領先企業及其影響

研究了數十家公司的產品,觀看了演示,并在展覽和會議上聽取了官員的介紹。通過研究,掃描了市場上專為軍事行動設計或能夠支持軍事用途的人工智能系統。使用現有最好的人工智能工具進行研究,但即使這樣也需要大量的人工分析才能提供符合標準的可用信息。在第一部分中,挑選了五個在軍事行動中表現出色的人工智能系統。

洛克希德-馬丁公司

為何選擇:作為行業領導者,洛克希德-馬丁公司是將人工智能廣泛應用于國防領域的典范。他們的 AI Factory 計劃展示了他們在該領域推進 AI/ML 技術的承諾。它提供了一個安全的端到端模塊化生態系統,用于訓練、部署和維持可信賴的人工智能解決方案。其功能側重于從開發到部署和維護的自動化,應用 MLOps 解決方案(機器學習運營)來驗證、解釋、保護和監控所有機器學習生命周期階段,并創建可跨項目重復使用的參考架構和組件。

影響:從作戰飛機到太空探索,洛克希德-馬丁公司通過其人工智能驅動的解決方案影響著全球國防戰略,樹立了行業標準并為未來的技術進步鋪平了道路。

Palantir科技公司

為何選擇: Palantir 在大數據分析領域舉足輕重,為情報收集和作戰計劃提供人工智能平臺。他們的 AIP 平臺為綜合解決方案奠定了基礎,通過向決策者提供相關信息、利用可用傳感器增強信息以及根據對信息、紅軍和藍軍戰術、技術和程序(TTP)的理解向決策者提供相關的、可操作的響應,從而增強軍事組織的能力并使其同步化。

影響: Palantir AIP 將大型語言模型和尖端人工智能的力量結合起來,激活數據和模型,以安全、合法和合乎道德的方式從最高度敏感的環境中獲取信息。他們的系統利用信息源的可追溯性和可信推理,在復雜的國防環境中實現數據驅動決策,說明人工智能在作戰計劃和情報行動中的重要性與日俱增。

安杜里爾工業公司

為何選擇:Anduril Industries 站在將人工智能整合到自主系統和監控技術的前沿,改變傳統的防御戰略,采用可信賴的有人無人操作能力。

影響:他們的任務自主方法是從邊境安全和態勢感知發展而來的。他們的 Lattice AI 操作系統重新定義了防御方法,引入了分布式任務自主,采用由小型人類團隊操作的眾多無人系統。核心軟件提供傳感器融合、目標識別和跟蹤、智能網絡、指揮和控制。與其他解決方案不同的是,Anduril 的方法是通過添加可操作的使能因素,將其人工智能的覆蓋范圍擴展到 Lattice 核心之外--在安全領域,這些使能因素包括 Sentry 傳感器、Anvil 和 Roadrunner 反制措施。在進攻性打擊任務中,例如在美國陸軍的 "空中發射效應 "中,該系統通過Altius長續航時間傳感器、Fury Attritable飛機和Altius 700M效應器,將Anduril的移動自主概念發揮到極致。作為一個集成解決方案,它通過擴展覆蓋范圍、能力和態勢感知,使人類能夠使用自主系統,同時使作戰人員能夠更快地做出更好的決策。

C3.ai公司

為何選擇:C3.ai 的突出之處在于其將各種人工智能工具整合到 AI-Readiness 中的戰略,這是一個安全、統一的平臺,具有可信任、彈性和可互操作的可擴展系統,可在整個生命周期內連接和管理復雜且不同的資產。

影響: 通過提高決策和運營效率,C3.ai 的解決方案優化了資源管理和維護計劃,證明了人工智能在提高國防資產的可用性和使用壽命方面的作用,同時還能保持高安全標準。為支持引入人工智能驅動的解決方案,該公司提供了一個人工智能開發工作室,將技術評估加速到數天,并在數周或數月內完成應用開發和部署,而不是數年。

赫爾辛公司

為何選擇:赫爾辛公司代表了新一輪專注于專業人工智能應用的國防初創企業,他們得到歐洲主要國防企業的支持,凸顯了赫爾辛公司在人工智能國防市場的潛力和影響力。

影響:赫爾辛公司在情報分析和決策支持方面的人工智能解決方案利用先進的目標識別和人工智能賦能的電子戰技術,與其他合作伙伴的解決方案一起,必將成為雄心勃勃的未來空戰系統(FCAS)這一任務系統的人工智能支柱的一部分。赫爾辛公司專為現代戰爭量身定制,將為未來提供獨一無二的人工智能國防和航空應用。自 2022 年以來,赫爾辛公司一直活躍在烏克蘭,為前線作戰提供能力和技術。

結論

正如這些領先公司所展示的那樣,航空航天和國防領域正在走向以人工智能為中心的未來。市場格局多種多樣,發展迅速。每家公司都以獨特的方式塑造人工智能的市場、技術和未來,凸顯了人工智能對全球國防和航空航天戰略的變革性影響。這一趨勢增強了當前的能力,為軍事和太空行動開辟了新的可能性,標志著國防技術進入了一個新時代。

參考來源:DEFENSE UPDATE

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隨著大數據、云計算、物聯網等一系列新興技術的大量涌現,人工智能技術不斷 取得突破性進展。深度強化學習技術作為人工智能的最新成果之一,正被逐漸引入軍事領域 中,促使軍事領域走向信息化和智能化。在未來戰爭作戰模式及軍隊發展建設中,網絡化、 信息化、智能化和無人化形成重要特征已經成為不可逆轉的趨勢。因此,本文在回顧了深度 強化學習基本原理和主要算法的基礎上,對當前深度強化學習在武器裝備、網絡安全、無人 機編隊、智能決策與博弈等方面的應用現狀進行了系統的梳理與總結。最后,針對實際推進 深度強化學習技術在軍事領域應用落地所面臨的一系列問題和挑戰,提供了未來進一步研究 的思路。

近年來,隨著大數據、云計算、物聯網等 一系列新興技術的大量涌現,人工智能技術不 斷取得突破性進展。作為 21 世紀的頂尖技術之 一,人工智能給各個領域的發展都帶來了前所 未有的機遇和挑戰,軍事領域也不例外。2016 年 6 月,由國防大學舉辦的“戰爭復雜性與信息化戰爭模擬”學術研討會,對大數據時代的軍事 信息體系與發展戰略進行了重點研究[1],軍事 智能化已不再是一個陌生的概念,正在全面影 響著軍隊建設和未來戰爭形態[2]。從應用角度 來看,軍事智能化主要體現在五個層次[3]:以 無人機、無人車等仿生智能為主的單裝智能;以人機融合、集群、協同等概念為核心的協同 智能;以智能感知、決策、打擊、防御等多要 素作戰力量綜合運用的體系智能;以通信、網 絡、電子、輿情等專業領域管控的專項智能;以作戰體系基于數據、模型、算法獲取涌現效 應為目標的進化智能。人工智能技術為這些應 用的落地提供了堅實的基礎。深度學習(deep learning,DL)和強化學 習(reinforcement learning,RL)作為實現人工 智能的先進技術,分別在信息感知和認知決策 領域有著出色的表現[4]-[5]。深度強化學習(Deep Reinforcement Learning,DRL)[6]則是近幾年 提出的新興概念,結合了 DL 與 RL 的優勢, 是人工智能的最新成果之一,在機器人控制、 計算機視覺、自然語言處理、博弈論等領域都 取得了重要研究成果。在軍事領域中,針對作 戰任務規劃、智能軍事決策與智能博弈對抗等 問題的解決,DRL 也有著巨大的應用潛力,引 起了研究人員的廣泛關注。

目前,關于 DRL 的研究已經取得了較大進 展,有一些關于 DRL 的綜述性文獻陸續發表 [6]-[7],但它們更加偏向于對 DRL 算法的總結。除此之外,也有一些關于 DRL 在領域應用中的 綜述,如無人機[8]、通信與網絡[9]、智能制造[10] 等領域,然而關于 DRL 在軍事領域中的應用, 并沒有專門的綜述性文獻對其進行深入梳理和 總結。基于此,本文首先回顧了 DRL 的理論發 展歷程;然后對 DRL 的基本算法及改進算法進 行了歸納總結;最后對前人研究中 DRL 在軍事 領域武器裝備、網絡安全、無人機編隊、智能 決策與博弈等問題的應用現狀進行了系統性的 總結,并展望了其發展方向和前景。

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