當無人機擁有群體智能

無人機是一種利用無線電遙控設備或者自主控製裝置操縱飛行狀態的無人飛行器。

與有人機相比，無人機在作戰中具備靈活性強、作戰效費比高等優勢。

然而，在體係化作戰中，由於戰場環境複雜、要素配置分散、作戰樣式多維，單一無人機難以勝任多樣化作戰任務。

依托群體智能開展智能化無人機集群作戰，可將無人機數量優勢轉化為非對稱作戰優勢。

無人機集群智能化作戰樣式

近年來，無人機集群在協同探測、全域打擊、戰術騙擾等作戰任務中，逐漸發揮出越來越重要的作用，成為軍事領域重點發展方向之一。

按照目前無人機集群的群體智能化程度與作戰樣式，可將其劃分為3種類型：

——偽集群。這是一種由地麵人員分別操控多架無人機構成的“集群”方式。無人機看上去是集群，其實相互獨立，並不存在信息交互協同。

2016年，美國海軍進行了數百次無人機“集群”進攻“宙斯盾”防禦係統的模擬試驗。結果表明，當由8架無人機組成的“集群”突防攻擊時，防禦係統難以合理分配火力，平均每次約有2.8架無人機可避開攔截係統實施打擊。

上述案例，無人機在形式上表現為“集群”，但不存在群體智能，僅靠多架無人機集聚帶來的數量優勢提高作戰能力。

——集中式集群。這是一種以地麵指揮中心作為集群大腦、無人機之間無交互、統一受集群大腦指揮調度的集群方式。2020年11月，美軍通過地麵軟件驅動“複仇者”無人機組成集群，進行了約2小時的自主協同飛行試驗。該項目利用軟件確定最優作戰方案，提高了現有無人作戰力量的靈活性和生存能力。

集中式集群智能化程度低，麵臨單鏈失效、可靠性差等潛在問題。當地麵指揮中心與集群通信鏈路遭到破壞時，整個集群將因失去控製而喪失作戰能力。

2018年，敘利亞反對派出動13架固定翼無人機構成集中式集群，對俄羅斯空軍基地進行襲擾攻擊。俄方利用電子戰加火力殺傷的手段實施攔截，最終俘獲6架無人機，擊落7架無人機。

——分布式集群。這是一種不存在中心控製器、各無人機通過機間信息共享、協同配合執行作戰任務的集群方式。該方式具有去中心化、低複雜度和自組織性等優勢，極大提高了遂行複雜任務能力。

2017年，美國利用3架F/A-18戰鬥機釋放了103架無人機，形成分布式集群進行飛行試驗，實現了載機發射、隊形變換等功能，達到了預期作戰效果。

相比於集中式集群，分布式集群具備了分布式體係結構，機間信息交互為群體智能的產生提供了必要條件。擁有群體智能的無人機集群，自主性高、安全性好，是集群作戰的主要發展方向。

利用群體行為特征為集群賦智

在瑰麗的自然界中，存在著魚群、獸群、蜂群和鳥群等生物群落。這些生物個體本身是脆弱的，但通過交互協作聚集而成的群體，則擁有更強的覓食、趨利避害和遷徙等能力。

生物群落通過簡單通信實現高效協同，表現出協同聚集、目標吸引和避撞排斥等行為特征，能夠達成合作共贏的集群效果。

這種由群居性生物通過協作表現出的宏觀智能行為特征，即為群體智能。群體智能是人工智能的一個重要研究方向。

結合無人機係統技術，研究群體智能的理論與方法，有望探求到更具自主智能特性的無人機集群，形成高級群體智能。

——根據協同聚集行為特征，實現無人機集群的分布式作業。在自然界中，覓食的魚群能通過局部信息交流聚集，提高覓食效率。在遭遇捕食者時，又可快速散開逃逸，分散捕食者注意力，降低被捕食風險。與之類似，無人機集群的飛行控製，通過相鄰無人機的信息交互，設計無人機協同控製協議，使得集群中的每一成員就全局一致、方向趨同和期望隊形等達成“共識”，真正實現集群的分布式作業。就像波動現象一樣，相互間迅速準確地傳導信息，從而達成行動的一致性。

——利用目標吸引行為特征，實現無人機集群的編隊跟蹤。狼群能在頭狼帶領下進行任務分工，密切配合圍捕獵物。頭狼負責追蹤目標並發布命令，狼群則擔負不同職責共同協作高效完成捕獵任務。無人機集群可參照狼群模式，利用目標吸引行為特征，形成領航跟隨任務模式。領航機探測識別與分析處理能力較強，負責跟蹤目標生成航跡，發揮高性能優勢和態勢感知能力，實現對目標的實時跟蹤，跟隨機既能實時跟蹤領航機航跡，又能通過機間協同形成任務所需的集群構型，提高載荷分布配置效能，強化任務執行力。

——依據避撞排斥行為特征，實現無人機集群的智能防撞。無人機集群在執行作戰任務時，實現智能防撞是保證自身飛行安全和順利執行任務的基本要求。“集群智能防撞”，就是要讓各無人機實時規避戰場環境中的障礙物，同時集群間不發生碰撞。要實現這一效果，可構建無人機之間和集群與障礙物之間的“智能斥力勢場”：當相對距離過小時，觸發避撞排斥機製，有效應對複雜環境和作戰模式。

智能集群引領體係化作戰新樣式

從世界軍事強國發展趨勢來看，隨著信息化、無人化和智能化技術應用於戰場，是否具備體係化作戰能力將成為決定戰爭成敗的重要因素。

群體智能技術的發展，將極大推動無人機集群作戰模式的變革，是未來軍隊適應複雜戰場環境、提升作戰能力的重要手段。無人機集群將顛覆傳統戰爭形態，成為製勝未來戰場的新型作戰樣式。

具備一定協同能力與自主性的無人機集群，可搭載不同種類載荷，執行多樣化作戰任務。從美國的“小精靈”“山鶉”等無人機集群協同作戰驗證項目的實驗效果來看，小型化、低成本的無人機集群，在短期內有望通過機間信息共享，形成探測、感知、識別、通信和攻擊等協同能力。

鑒於此，各軍事強國持續發展無人機集群作戰力量，期望以成體係的低成本無人機集群，襲擾相對孤立的高價值軍事目標，發揮出非對稱作戰優勢。

隨著人工智能技術的不斷升級，擁有群體智能的無人機集群，可發揮其環境適應能力強、部署靈活、功能集成、小型高效的優勢，實現智能組網、協同作戰與博弈對抗，對防禦係統實施全向突防，形成“偵-抗-打-評”作戰閉環，在未來多域多維的體係化作戰中克敵製勝。

上圖：無人機蜂群作戰係統示意圖。

來源： 解放軍報