中國科學家重大突破!可預判對手機動,空戰從此是AI的天下

人工智能(ai)應用於未來的空中戰場,並且發揮出的作用將遠超過人類飛行員,這一點其實早已達成共識。但一直有不同意見認為,人類思維不可預測性所帶來的優勢,依然有很大可能擊敗算法最尖端最先進的ai。不過隨着中國科學家取得重大突破,從今以後,空戰戰場恐怕就是ai的天下了。

(除了控制翼面,發動機推力變化應當也在監測範圍內)

據《南華早報》報道,中國西北機電工程研究所(202所)研究團隊取得的這項突破,是將紅外成像與人工智能驅動預測模型結合,通過分析敵方戰鬥機尾翼角度的細微變化來預測對手可能採取的機動動作。《南華早報》引用202所團隊的說法,表示這一技術可以讓最以超常機動的戰鬥機比如f-15“幾乎失去防禦能力”。

ai應用於空戰的優點顯而易見,首先可以協助處理堪稱海量的戰場數據,如雷達信號、電磁頻譜、敵方動態和己方指令等等,而且這些信息數據還會實時變化,ai可以通過深度學習算法對這些數據快速有效處理,大幅縮短觀察-判斷-決策-行動(ooda)過程,以最短時間生成最優戰術決策,提高作戰效率。

此外,ai最顯著的優點,除了可以提高戰場感知能力和無需長期訓練,還有助於發揮出戰機的最強性能和戰術創新,可以說若是ai真的能夠深度應用於未來空戰,發揮出的效果可能遠超想象。

(ooda在軍事、航空、自動駕駛領域的人工智能方面應用最廣泛)

缺點當然也是有的,不僅是技術風險和不可控性,倫理與責任歸屬、安全漏洞、人機協同適配性等,也都是要面臨的潛在威脅。

但更為人接受的觀點,則是人類思維的跳躍性、不可預測性是ai所不能比擬的,以空戰為例,以前的人工智能系統只能識別和預測規律性運動,也就是線性運動,而空戰最明顯的特點之一就是人類飛行員經常或無法預測地進行非線性運動,比如突然的轉向、爬升或下降,即使在不必要的時刻也可能發生。

所以202所團隊的高級工程師們才另闢蹊徑,沒有從“預測”這個方面入手,而是專註於研究飛機的物理力學來繞過這個限制。該系統使用改進的yolov8神經網絡分析紅外圖像,檢測敵機控制面,比如f-15那1.5米高的方向舵和2米長的升降舵,也就是垂直尾翼和水平尾翼的變化。

之後,這些實時觀測數據錄入到改進了注意力加權機制的長短期記憶網絡中,ai就可以在敵方飛行員做出完整的機動動作之前成功預測。

(判斷戰鬥機的動作變化,應該比《南華早報》所說的更複雜)

目前來看,202所團隊已進行過這個ai模型的模擬,在已披露的模擬過程中,這個系統將瞄準誤差降低到2米以內,比起傳統的預測方法,效率提升了至少10倍。按照《南華早報》的說法,在應用於防空作戰時,這個精度可以準確命中飛機的駕駛艙。

該項目的研究論文發表在去年12月的《火炮發射與控制學報》雜誌上,論文提到這麼兩次模擬,一次是一架f-15在低空投彈後急劇爬升,這個動作需要襟翼和尾翼精確協調,另一次是f-15為了躲避防空火力,作出了“快速、不規則的急轉彎和俯衝”,這一套動作同樣需要控制面進行“劇烈的調整”。在這兩種情況下,ai檢測到翼面變化後幾毫秒內,就預成功測了飛機軌跡的變化。

(nf-16d可變穩定性飛行測試飛機,經過大量改裝,允許飛行員改變飛機特性和穩定性,對研究中俄等國戰鬥機的近距空戰能力非常重要)

從戰術層面來看,這項技術還是主要在戰鬥機近距狗斗也就是視距內空戰的時候發揮作用,ai可以預判敵方可能採取的機動動作,比如爬升、俯衝、滾轉等等,從而為飛行員採取哪些應對方法提供輔助和參考。另外一點《南華早報》沒有提到,那就是ai還可以通過檢測來襲中距空空導彈的的方向、速度、彈道甚至型號,判斷敵方可能出現的位置,引導機載計算機進行攔截,或者輔助飛行員作出及時反應並實施反擊。

如果這個精確的ai具備實用價值,中美兩國戰鬥機路線的另一個問題就會變得無比尖銳,那就是單座與雙座之分。目前來看,殲-20已經發展出雙座型殲-20s,六代機有很大可能也是雙座型,這意味着飛行員和武器官可以各司其職,飛行員負責任務路線規劃和操控飛行,武器官可以騰出大部分精力,用於在ai的輔助下進行應對視距內外的空戰,作戰效率絕對比單座型戰鬥機更高。

(六代機到底是不是雙座還不好說,但這個體格容納雙人座艙並不難)

美國戰鬥機就很難做到這一點了,f-22和f-35都是單座型,雖說理論上有改裝雙座的潛力,但可能性微乎其微,六代機項目ngad依然沒有露面,是不是雙座型暫且未知。

不過另一款“六代機”b-21倒確實是雙座型,如果配備級別夠高的ai,戰鬥力也未必差太多,只不過b-21作為轟炸機,飛翼構型很難實現高超聲速空戰。

這項技術目前推進到什麼程度了不得而知,是否真正具備脫離實驗室轉向實際運用也猶未可知。不過202所團隊可以說未雨綢繆,已經聲明這個ai系統的核心作用依然是優化探測和火控能力,並不能自主打擊,所以倫理方面不存在什麼問題。那麼接下來,就看這個技術何時能夠落地,真正應用於我軍的新一代戰鬥機了。