樊會濤 閆俊

摘要：圍繞不斷提高自主能力的發(fā)展需求，回顧了機載導(dǎo)彈70年來始終以滿足空中優(yōu)勢作戰(zhàn)為目標(biāo)，從尾后攻擊到全向攻擊、從近距格斗到中遠(yuǎn)距攔射、從定軸發(fā)射到離軸發(fā)射、從適應(yīng)簡單環(huán)境到復(fù)雜環(huán)境的發(fā)展主線，提出了機載導(dǎo)彈由精確制導(dǎo)技術(shù)、信息技術(shù)應(yīng)用引發(fā)的兩次技術(shù)革命的觀點，展望了人工智能技術(shù)是引發(fā)機載導(dǎo)彈第三次技術(shù)革命的可能方向，系統(tǒng)論證了自主化和智能化的關(guān)系，論述了智能化的本質(zhì)是為了實現(xiàn)自主化，詳細(xì)分析了人工智能在機載武器領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用前景以及可能面臨的“終結(jié)者難題”困境，最后提出了機載導(dǎo)彈自主化層級的定義，并對提高機載導(dǎo)彈自主能力的關(guān)鍵技術(shù)進行了展望。

關(guān)鍵詞：機載武器;空空導(dǎo)彈;自主化;智能化;發(fā)展方向

中圖分類號：TJ760;E927文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1673-5048（2019）01-0001-10[SQ0]

0引言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭很大程度上是空中實力的較量，空中優(yōu)勢是所有常規(guī)軍事行動的基礎(chǔ)和前提，制空權(quán)是決定戰(zhàn)爭勝負(fù)的重要因素，精確打擊是主要的作戰(zhàn)樣式，機載導(dǎo)彈是奪取制空權(quán)和實施精確打擊的關(guān)鍵武器裝備[1]。隨著機械化戰(zhàn)爭向信息化戰(zhàn)爭、智能化戰(zhàn)爭的轉(zhuǎn)變，戰(zhàn)爭形態(tài)和作戰(zhàn)方式發(fā)生著重大變化，機載導(dǎo)彈未來如何發(fā)展是一個值得深入思考的問題。本文回顧了機載導(dǎo)彈70年來自主化的發(fā)展主線，總結(jié)了機載導(dǎo)彈發(fā)展經(jīng)歷過的兩次技術(shù)革命，分析了包括智能化在內(nèi)的第三次技術(shù)革命的可能方向，探討了自主化和智能化的關(guān)系，給出了機載導(dǎo)彈自主化三個層級的定義，展望了機載導(dǎo)彈自主化第二個層級的關(guān)鍵技術(shù)方向。

1機載導(dǎo)彈的發(fā)展主線

回顧機載導(dǎo)彈70年四代發(fā)展歷程，可以看出其發(fā)展始終遵循一條主線：以滿足空中優(yōu)勢作戰(zhàn)為目標(biāo)，以提高作戰(zhàn)使用自主性、靈活性和易用性為方向，以適應(yīng)性能不斷提高的目標(biāo)、日益復(fù)雜的作戰(zhàn)環(huán)境和不斷改變的作戰(zhàn)模式為需求，拓展相應(yīng)的新質(zhì)能力，發(fā)展相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)，形成相應(yīng)的高精裝備[2]。

飛行員總是需要一種比對手攻擊距離更遠(yuǎn)、攻擊占位更寬松、攻擊范圍更廣，具有一定自主攻擊能力的機載導(dǎo)彈。

機載導(dǎo)彈的自主化能力不斷提高，導(dǎo)彈能夠支持并執(zhí)行飛行員作戰(zhàn)意圖的能力不斷增強，人機之間的關(guān)系變得更為緊密和融洽，從人主機輔向人輔機主乃至人機智能融合方向發(fā)展。自主化的發(fā)展主要表現(xiàn)在以下四個方面。

1.1從尾后攻擊到全向攻擊

大多數(shù)時候，獲得有利的占位是空戰(zhàn)勝利的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，這在近距格斗空戰(zhàn)時顯得尤為重要。從機炮時代開始，飛行員總是想方設(shè)法使己方構(gòu)成尾后攻擊態(tài)勢，同時千方百計避免被對手咬尾?！耙补簟睆目諔?zhàn)態(tài)勢和作戰(zhàn)心理上都是一種壓倒性的優(yōu)勢，能夠在確保己方獲取攻擊機會的同時，使得對手難以有效反擊。然而占位攻擊對飛行員格斗技巧要求高，由于空戰(zhàn)對抗雙方均處于高速飛行與快速機動中，實戰(zhàn)中形成并長期保持有利占位是十分困難的。

因此，不斷降低空戰(zhàn)的占位要求是對機載導(dǎo)彈的一項重要能力需求，重點是實現(xiàn)以目標(biāo)為中心的全向攻擊，也就是要求機載導(dǎo)彈能夠從目標(biāo)的各個方向?qū)嵤┕?，即從尾后攻擊發(fā)展到全向攻擊。

AIM-9“響尾蛇”空空導(dǎo)彈系列是美國空空導(dǎo)彈家族中歷史最悠久、最重要的系列產(chǎn)品之一，從1953年至今發(fā)展出了四代產(chǎn)品近二十型武器裝備，其發(fā)展歷程充分體現(xiàn)了從尾后攻擊到全向攻擊的歷史發(fā)展主線。圖1展示了“響尾蛇”空空導(dǎo)彈系列攻擊包線的演進過程。精確制導(dǎo)技術(shù)和紅外探測器的發(fā)展進步起到了強烈的支撐作用，因此有“一代頭、一代彈”的形象說法。

第一代、第二代“響尾蛇”空空導(dǎo)彈的紅外導(dǎo)引頭只能探測到飛機發(fā)動機尾噴口和尾焰等強輻射源，不具備對目標(biāo)的迎頭探測能力，因此只能從目標(biāo)的尾后進行攻擊，可攻擊的角度范圍從早期的±15°狹小錐角范圍逐漸提高到第二代的±50°。第三代“響尾蛇”空空導(dǎo)彈開始能夠探測到飛機蒙皮的氣動加熱，近乎實現(xiàn)了對目標(biāo)的全向探測和全向攻擊，但在目標(biāo)的正迎頭和正側(cè)向依然存在能力不足。2002年完成研制的第四代“響尾蛇”AIM-9X首次真正意義上實現(xiàn)了對目標(biāo)的全向攻擊，大大降低了對飛行員占位發(fā)射的要求，基本可做到“看見即發(fā)射”。

實現(xiàn)近距格斗的不占位攻擊能夠使飛行員更早、更多地獲取攻擊機會，在異常殘酷的空戰(zhàn)對抗中贏取最終勝利。

1.2從近距格斗到中遠(yuǎn)距攔射

空戰(zhàn)是一項高危險、強對抗的活動，對每個飛行員而言都是“生死關(guān)鍵20秒”。在這電光火石的幾十秒，飛行員渴望的是在確保己方導(dǎo)彈可靠命中敵機的前提下能盡早脫離高危險的戰(zhàn)斗。“先敵發(fā)現(xiàn)、先敵發(fā)射、先敵命中、先敵脫離”是空戰(zhàn)制勝的“四先”準(zhǔn)則，指導(dǎo)著機載導(dǎo)彈的發(fā)展和作戰(zhàn)使用。

為實現(xiàn)空戰(zhàn)“四先”，增程一直是機載導(dǎo)彈的重要發(fā)展方向。1965年以來的空戰(zhàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明機載導(dǎo)彈的常用交戰(zhàn)距離在不斷增加。實戰(zhàn)中，機載導(dǎo)彈的攻擊距離與載機態(tài)勢感知能力、敵我識別能力等緊密相關(guān)。

早期，載機態(tài)勢感知能力弱，空戰(zhàn)主要依靠目視攻擊。第一代機載導(dǎo)彈射程較近，一般不超過10km;第二代機載導(dǎo)彈射程有所增加，但仍不超過20km。這一時期的空戰(zhàn)主要是飛行員視距內(nèi)格斗，被形象地稱為“空中拼刺刀”，飛行員的戰(zhàn)術(shù)素養(yǎng)很大程度上決定著空戰(zhàn)對決的勝負(fù)，飛行員渴望能從更遠(yuǎn)的距離上攻擊敵機。

隨著技術(shù)的進步，第三代戰(zhàn)斗機的態(tài)勢感知能力、敵我識別能力等得到大幅提高，為視距外空戰(zhàn)提供了可能，同時機載導(dǎo)彈的低阻氣動外形設(shè)計、復(fù)合制導(dǎo)控制、高性能推進技術(shù)等快速發(fā)展，機載導(dǎo)彈發(fā)射距離不斷增大。圖2給出了四代空空導(dǎo)彈攻擊距離的提高情況，第三代中距空空導(dǎo)彈的典型最大迎頭發(fā)射距離為30～50km，第四代中距空空導(dǎo)彈進一步達(dá)到了60～80km，最新改進型甚至提高到了120km以上。

現(xiàn)代空戰(zhàn)中態(tài)勢感知成為決定空戰(zhàn)勝負(fù)的關(guān)鍵，信息技術(shù)成為支撐超視距空戰(zhàn)的基礎(chǔ)。在實現(xiàn)以目標(biāo)為中心的全向攻擊后，第四代近距格斗導(dǎo)彈最新型重點擴展了中近距攻擊能力，如AIM-9XblockⅡ主要通過采用復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)大幅提高了迎頭攻擊距離，使用模式也從傳統(tǒng)的發(fā)射前截獲向發(fā)射后截獲擴展。

1.3從定軸發(fā)射到離軸發(fā)射

空戰(zhàn)自由是空戰(zhàn)追求的重要目標(biāo)。在瞬息萬變的戰(zhàn)場環(huán)境中，飛行員不僅要駕駛戰(zhàn)斗機搶占有利的攻擊位置，而且要隨時監(jiān)控戰(zhàn)場形勢，通過各種機載設(shè)備發(fā)現(xiàn)、識別目標(biāo)并把握攻擊時機。

定軸發(fā)射是機載導(dǎo)彈最初的截獲和發(fā)射方式，源于機炮空戰(zhàn)時代的舊思維和落后的使用模式。定軸發(fā)射要求發(fā)射導(dǎo)彈前需要長時間將飛機機頭穩(wěn)定指向目標(biāo)，因此攻擊時間窗口小、攻擊時機不易把握。定軸發(fā)射從實戰(zhàn)意義上講距“易用”要求差距很大。

飛行員更希望不需要頻繁調(diào)整機頭指向就能對目標(biāo)發(fā)起攻擊，而且機載導(dǎo)彈在發(fā)射前穩(wěn)定截獲目標(biāo)后，能夠在較大角度范圍內(nèi)實現(xiàn)自動跟蹤機動目標(biāo)，這一實戰(zhàn)需求促使離軸發(fā)射技術(shù)逐漸發(fā)展和成熟。

離軸發(fā)射是以載機為中心來描述對目標(biāo)的空間角度攻擊能力。圖3是典型1對1近距空戰(zhàn)場景，飛行員通過垂直機動在獲取有利占位過程中，由于四代空空導(dǎo)彈離軸發(fā)射能力和全向攻擊能力共同提升，可更早地獲得攻擊機會。站在飛行員的視角，早期空空導(dǎo)彈只能攻擊機頭正前方±10°～±20°內(nèi)的目標(biāo)，發(fā)展到第三代空空導(dǎo)彈可以攻擊機頭正前方±30°～±40°內(nèi)的目標(biāo)，到第四代空空導(dǎo)彈基本可以攻擊機頭正前方±80°～±90°內(nèi)的目標(biāo)，實現(xiàn)了前半球自主攻擊并開始具備越肩發(fā)射能力。未來的第五代空空導(dǎo)彈預(yù)計能夠?qū)崿F(xiàn)以載機為中心的全向攻擊。

1.4從簡單環(huán)境到復(fù)雜環(huán)境

戰(zhàn)場環(huán)境適應(yīng)性貫穿機載導(dǎo)彈發(fā)展過程。這是一個不斷適應(yīng)目標(biāo)性能提高和作戰(zhàn)環(huán)境變化的過程。機載導(dǎo)彈需要解決抗自然環(huán)境干擾和人工干擾問題。

自然環(huán)境對機載導(dǎo)彈影響較大，主要體現(xiàn)在太陽、云背景、地海背景和復(fù)雜氣候等方面?！帮w向太陽”是擺脫早期紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的有效戰(zhàn)術(shù)，由于紅外體制自身的缺陷，紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈目前仍不能做到全天候使用。早期雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈不具有下視下射能力，從第三代開始才具有“全高度”作戰(zhàn)能力，地海雜波仍較大程度制約和影響著第四代雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈攻擊低空/超低空目標(biāo)性能的發(fā)揮。

機載雷達(dá)和機載導(dǎo)彈的發(fā)展催生了機載干擾技術(shù)的改進、升級、換代，機載干擾裝備發(fā)展的速度遠(yuǎn)超過導(dǎo)彈發(fā)展的速度，使得空戰(zhàn)環(huán)境更加復(fù)雜惡劣。第一、二代機載導(dǎo)彈面臨的人工干擾環(huán)境相對簡單，從第三代機載導(dǎo)彈開始，抗干擾問題一躍成為機載導(dǎo)彈的主要挑戰(zhàn)。

為了解決紅外點源誘餌干擾問題，第四代近距格斗空空導(dǎo)彈采用了紅外成像體制，但隨之針對性地出現(xiàn)了面源紅外誘餌;為了對抗欺騙式自衛(wèi)干擾，第四代中距空空導(dǎo)彈采用單脈沖雷達(dá)測角體制，但隨之出現(xiàn)了具備角度欺騙能力的拖曳式誘餌干擾，并繼續(xù)發(fā)展著伴飛誘餌、投擲式誘餌等。目前，角度欺騙仍是單脈沖雷達(dá)測角體制的夢魘。

美國幾十年的電子戰(zhàn)實戰(zhàn)經(jīng)驗表明，沒有干擾不了的導(dǎo)彈，也沒有抗不了的干擾，沒有哪種對抗措施永遠(yuǎn)有效！干擾和抗干擾作為“矛盾”的雙方會持續(xù)發(fā)展下去。

70年來，機載導(dǎo)彈的自主能力不斷提高。武器越來越好用易用，不斷地降低著人的負(fù)擔(dān);導(dǎo)彈能力越來越強，能夠更好地適應(yīng)多樣化作戰(zhàn)任務(wù)、復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境和種類繁多的戰(zhàn)場威脅目標(biāo)[3]。未來戰(zhàn)場，隨著人工智能、分布式傳感器、微系統(tǒng)等為代表的新技術(shù)快速發(fā)展，機載導(dǎo)彈會繼續(xù)向自主化水平不斷提高的方向發(fā)展。

2機載導(dǎo)彈的三次技術(shù)革命

戰(zhàn)爭領(lǐng)域的革命總是需要技術(shù)革命來牽引[4]。

機載導(dǎo)彈的四代發(fā)展歷史，實際上就是應(yīng)用科學(xué)技術(shù)從人工向自動、從自動向智能、從智能向自主的發(fā)展過程。整體來看，機載武器的發(fā)展大致經(jīng)歷了精確化、信息化兩次技術(shù)革命，正處于第三次技術(shù)革命的關(guān)鍵關(guān)口。

2.1第一次技術(shù)革命

第一次技術(shù)革命是精確制導(dǎo)技術(shù)在機載武器上的應(yīng)用，解決了機載武器的精準(zhǔn)攻擊問題。

精確制導(dǎo)技術(shù)開啟了機載武器自主化的序幕，催生著機載導(dǎo)彈的出現(xiàn)，為機載導(dǎo)彈自主化的發(fā)展插上了騰飛的翅膀。“要導(dǎo)彈不要機炮”，從此徹底改變了空戰(zhàn)的面貌[5]。

70年來，根據(jù)實戰(zhàn)需求空空導(dǎo)彈發(fā)展了紅外制導(dǎo)和雷達(dá)制導(dǎo)兩種精確制導(dǎo)體制。其中，紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈走過了從單元到多元再到紅外成像的導(dǎo)引體制發(fā)展歷程，正在向多波段紅外成像發(fā)展;雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈走過了從波束制導(dǎo)到半主動雷達(dá)再到主動雷達(dá)的導(dǎo)引體制發(fā)展歷程，正在應(yīng)用相控陣?yán)走_(dá)制導(dǎo)技術(shù)，將向多頻段主動雷達(dá)、共口徑雷達(dá)/紅外多模等技術(shù)方向發(fā)展。

圖4展示了從1960年以來典型作戰(zhàn)飛機的雷達(dá)散射面積（RCS）變化情況，從F-14戰(zhàn)斗機的10m2量級逐漸下降到F-22戰(zhàn)斗機的0.01m2，未來的隱身轟炸機B-21可能會更小。精確制導(dǎo)技術(shù)的不斷突破推動著機載導(dǎo)彈的更新?lián)Q代，但依然面臨著目標(biāo)隱身、目標(biāo)自動識別與干擾對抗等長期難題。

2.2第二次技術(shù)革命

第二次技術(shù)革命是信息技術(shù)在機載武器上的應(yīng)用，把機載導(dǎo)彈融入到了空戰(zhàn)體系中，解決了機載導(dǎo)彈“打遠(yuǎn)”的關(guān)鍵問題。

機載導(dǎo)彈戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈等信息技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)解決了機載導(dǎo)彈遠(yuǎn)距攻擊的制導(dǎo)信息來源問題。遠(yuǎn)距攻擊敵機時，載機在導(dǎo)彈中制導(dǎo)過程中為其提供了實時更新的目標(biāo)指示信息，化解了導(dǎo)彈動力射程遠(yuǎn)和導(dǎo)彈末制導(dǎo)距離近之間的內(nèi)在矛盾，促使第四代空空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)發(fā)展出“慣導(dǎo)/數(shù)據(jù)鏈指令修正+精確末制導(dǎo)”的復(fù)合制導(dǎo)體制，為實現(xiàn)空戰(zhàn)“四先”提供了基礎(chǔ)和前提。

信息技術(shù)在機載武器上的應(yīng)用，實現(xiàn)了導(dǎo)彈與載機的信息交互，從此導(dǎo)彈告別了“單打獨斗”的時代，成為空戰(zhàn)體系中的一個關(guān)鍵節(jié)點。信息優(yōu)勢和火力優(yōu)勢成為機載武器系統(tǒng)對抗能力中既相互促進、又相互制約的兩個關(guān)鍵要素，“信息+火力”的倍增效應(yīng)日益凸顯[6]。

機彈戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈走過了從單向數(shù)據(jù)鏈到雙向數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展歷程。隨著武協(xié)鏈、機間鏈等新的通訊鏈路的發(fā)展和應(yīng)用，正在從后向通訊到全向通訊、從本機制導(dǎo)到他機制導(dǎo)、從單機制導(dǎo)到多機協(xié)同制導(dǎo)乃至網(wǎng)絡(luò)化制導(dǎo)方向發(fā)展，信息獲取更加便捷高效，成為實現(xiàn)協(xié)同作戰(zhàn)、網(wǎng)絡(luò)化、分布式等的基礎(chǔ)和前提。

只有建立了戰(zhàn)場信息的實時快速交互，實現(xiàn)了武器到射手的無縫連接，才能不但“盡知用兵之利”還能“盡知用兵之害”。

2.3第三次技術(shù)革命

第三次技術(shù)革命目前有兩個可能的方向。

一個可能方向是人工智能技術(shù)在機載武器上的應(yīng)用。該技術(shù)的應(yīng)用將極大增強機載導(dǎo)彈的自主化能力。很多軍事專家認(rèn)為，人工智能將是繼火藥和核武器后戰(zhàn)爭領(lǐng)域的第三次革命，必將深刻改變戰(zhàn)爭的面貌。美俄等國都把軍用人工智能視為“改變游戲規(guī)則”的顛覆性技術(shù)。近年來，以深度學(xué)習(xí)為代表的人工智能技術(shù)在圖像識別、語音處理、圍棋等領(lǐng)域取得了突破性進展。導(dǎo)彈智能化能夠為導(dǎo)彈自主決策、智能協(xié)同等提供有效解決方案，提高復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下的目標(biāo)自動識別與干擾對抗能力。由于空戰(zhàn)高對抗、強博弈、高致命等特點，使得人工智能可能首先應(yīng)用在空戰(zhàn)輔助訓(xùn)練和輔助決策方面，而較晚應(yīng)用在武器領(lǐng)域。需要研究如何利用人工智能優(yōu)勢的同時，減輕人工智能可能帶來的不利影響。

另一個可能方向是以高超為代表的新型彈載動力方式的突破，也可能引發(fā)機載導(dǎo)彈的新一輪技術(shù)革命，將改變現(xiàn)有空戰(zhàn)攻防體系的游戲規(guī)則。

2.4三次技術(shù)革命的關(guān)系

盡管引發(fā)機載導(dǎo)彈第一次技術(shù)革命的精確制導(dǎo)技術(shù)和引發(fā)第二次技術(shù)革命的信息技術(shù)，在“準(zhǔn)”和“遠(yuǎn)”兩個方面已經(jīng)取得了很多成效，促進了機載導(dǎo)彈自主化能力的大幅提高，但這兩次技術(shù)革命都還遠(yuǎn)未完全完成，在各自的領(lǐng)域還有大量的、新的現(xiàn)實問題亟需解決。

機載武器的三次技術(shù)革命之間絕不是簡單的替代關(guān)系，是分別在三個不同的能力維度上發(fā)展進步。每一次技術(shù)革命都可以說是導(dǎo)彈自主化能力提升的倍增器，不同技術(shù)革命間的聯(lián)合應(yīng)用、互促發(fā)展更將成為導(dǎo)彈自主化能力提升的指增器，相互之間是一種延伸、拓展的關(guān)系。

3自主化與智能化的關(guān)系

無人系統(tǒng)的發(fā)展本質(zhì)上都是向著自主化方向發(fā)展，導(dǎo)彈作為一種無人系統(tǒng)也必然遵循這一規(guī)律。

機載導(dǎo)彈的自主化是指導(dǎo)彈系統(tǒng)在沒有人或較少人直接參與下，按照人的要求，經(jīng)過自動檢測、信息處理、分析判斷、操縱控制等，實現(xiàn)對預(yù)期目標(biāo)攻擊的過程[7]。

機載導(dǎo)彈的智能化是指應(yīng)用AI技術(shù)發(fā)展導(dǎo)彈的智能感知、智能認(rèn)知、智能交互、智能決策、智能控制、智能協(xié)同、智能執(zhí)行、智能保障等能力。

3.1智能化本質(zhì)上是為了實現(xiàn)自主化

不斷提高機載導(dǎo)彈的自主化水平是一項長期不變的發(fā)展需求?？梢钥吹?，無論是精確制導(dǎo)技術(shù)，還是信息技術(shù)，以及智能技術(shù)或是高超動力技術(shù)，都是提高機載導(dǎo)彈自主化的有效技術(shù)途徑。

如果把機載導(dǎo)彈看作是一個“人”，精確制導(dǎo)技術(shù)使導(dǎo)彈具有了一雙“慧眼”，信息技術(shù)則為人、機、彈之間構(gòu)成的群落提供了溝通協(xié)調(diào)的機制和途徑，高超動力技術(shù)將會大幅提高導(dǎo)彈的速度和射程。這些技術(shù)途徑能夠顯著增強“導(dǎo)彈的體魄”。

從某種程度上講，機載導(dǎo)彈在出現(xiàn)那刻起就是具有一定智能的，要能夠在自然背景下，在較遠(yuǎn)的距離探測截獲目標(biāo)，能夠在人為干擾環(huán)境中較為精準(zhǔn)地區(qū)分目標(biāo)與干擾，并采取相應(yīng)的對抗措施[8];要能夠在全空域?qū)崿F(xiàn)對威脅目標(biāo)的自適應(yīng)攻擊，正確對應(yīng)目標(biāo)可能出現(xiàn)的不同作戰(zhàn)行為和多種機動方式。智能化本質(zhì)上是為了實現(xiàn)自主化，將實現(xiàn)機載導(dǎo)彈的能力從倍增到指增的新質(zhì)跨越。

然而，面對著日益復(fù)雜的戰(zhàn)場環(huán)境、種類繁多的威脅目標(biāo)和多樣化的作戰(zhàn)任務(wù)，時代呼喚著機載導(dǎo)彈不斷提高自身的“智商”，以及提高從個體作戰(zhàn)到適應(yīng)群體作戰(zhàn)的“情商”。

人工智能技術(shù)將是提升機載導(dǎo)彈“智商”的關(guān)鍵，將是提高機載導(dǎo)彈自主化的一個新的技術(shù)途徑。人工智能等技術(shù)的應(yīng)用，能夠使機載導(dǎo)彈自主完成對戰(zhàn)場海量數(shù)據(jù)的采集、處理、分析、判斷，快速作出最恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。

人工智能與網(wǎng)絡(luò)化、分布式等技術(shù)相結(jié)合，將進一步構(gòu)建出適應(yīng)未來空戰(zhàn)的“物聯(lián)網(wǎng)+”，更有利于發(fā)揮戰(zhàn)場信息感知的能力優(yōu)勢，將在機載導(dǎo)彈武器作戰(zhàn)效能提升的過程中扮演重要角色。自主化機載導(dǎo)彈將具備自主感知、自主決策、協(xié)同打擊等新質(zhì)能力，顛覆未來空空、空面的作戰(zhàn)樣式[9]。

未來戰(zhàn)爭很大程度上將是武器裝備智能化之間的競爭與較量，需要以AI反制AI，必須作好攻防兩端的共同發(fā)展和兩手準(zhǔn)備。

3.2人工智能在機載武器領(lǐng)域的發(fā)展

從1956年人工智能概念提出至今，人工智能系統(tǒng)不斷演化升級，大致經(jīng)歷了基于規(guī)則的智能系統(tǒng)、基于經(jīng)典機器學(xué)習(xí)的智能系統(tǒng)、基于深度學(xué)習(xí)的智能系統(tǒng)三個階段。目前，基于深度學(xué)習(xí)的智能系統(tǒng)是研究和發(fā)展的熱點。

人工智能應(yīng)用從簡單到復(fù)雜、從初級到高級，可以分為弱人工智能、強人工智能、超人工智能3個等級。在航空裝備應(yīng)用方面，目前基本處于弱人工智能的初級AI階段，正在向強人工智能的中級AI階段發(fā)展。

弱人工智能是初級AI階段，主要是在程序化+自動化基礎(chǔ)上實現(xiàn)簡單智能。這一階段，初級AI能夠從事簡單重復(fù)的勞動，開始取代人類一般性的行為，跨學(xué)科的綜合性創(chuàng)造還處于幼兒期，仍取代不了人類的思維和創(chuàng)意。智能制造將得到飛速發(fā)展，能提供標(biāo)準(zhǔn)化的制造業(yè)解決方案，通過發(fā)展工業(yè)智能機器人、無人工廠、智能物流、大數(shù)據(jù)等手段迎來工業(yè)4.0時代，會對作戰(zhàn)飛機、機載導(dǎo)彈等大規(guī)模制造與裝備帶來深遠(yuǎn)影響。同時，非對抗性的無人智能駕駛、強調(diào)編隊的無人機群將迎來飛速發(fā)展期，快速形成裝備。

強人工智能是中級AI階段，基于深度學(xué)習(xí)的智能系統(tǒng)將在機載武器領(lǐng)域得到快速發(fā)展和較深層次應(yīng)用。中級AI能夠從事跨學(xué)科的綜合性推理和判斷，在更廣泛的環(huán)境中應(yīng)對更具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。在作戰(zhàn)行動中，以人工智能為核心的自主系統(tǒng)有可能加快OODA各個環(huán)節(jié)的戰(zhàn)斗速度，帶來以下五個方面的挑戰(zhàn)與變化[10]：

一是智能態(tài)勢感知。采用人工智能的傳感器和處理器可幫助作戰(zhàn)人員更好地了解和掌握戰(zhàn)場信息，實現(xiàn)戰(zhàn)場態(tài)勢的實時處理與智能共享。為解決海量信息獲取與人工處理速度緩慢之間的既有矛盾，美國國防部已經(jīng)將深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于“全球鷹”等無人機偵察系統(tǒng)，實現(xiàn)海量圖像信息智能分類與自主識別。DARPA正在推進目標(biāo)識別及適應(yīng)性研究（TRACE），將借助人工智能技術(shù)大幅降低目標(biāo)密集作戰(zhàn)環(huán)境中誘餌和背景對自動目標(biāo)識別系統(tǒng)有效性的影響，為戰(zhàn)術(shù)偵察和打擊平臺提供遠(yuǎn)距離、高精度的目標(biāo)識別能力[11]。

二是加劇戰(zhàn)場環(huán)境的復(fù)雜化和不確定性。人工智能極大可能成為干擾與抗干擾領(lǐng)域新的高技術(shù)門檻，人工智能裝備能在復(fù)雜電磁對抗中進行自主學(xué)習(xí)與自主對抗，這是傳統(tǒng)對抗系統(tǒng)無法比擬的。在“先進認(rèn)知干擾和人工智能技術(shù)”項目框架下，洛克希德·馬丁、BAE等公司開展了“行為學(xué)習(xí)自適應(yīng)電子戰(zhàn)”（BLADE）、“自適應(yīng)雷達(dá)對抗”（ARC）等項目研究，通過機器學(xué)習(xí)來快速分析、表征和學(xué)習(xí)敵方新的、未知的電子戰(zhàn)威脅，動態(tài)、自主生成對抗策略，并根據(jù)干擾威脅變化提供精確的干擾對抗性能評估，完成戰(zhàn)場電磁頻譜管控與靈巧對抗。圖5為BLADE的能力示意圖。目前BLADE項目已完成空中演示試驗，ARC項目已進入第三階段，計劃2018年完成項目研制[12]。這種“看不見的巧實力”會對傳統(tǒng)機載導(dǎo)彈構(gòu)成重大挑戰(zhàn)。

三是高效快速準(zhǔn)確的戰(zhàn)場輔助決策。人工智能在信息處理速度和處理量等方面遠(yuǎn)超作戰(zhàn)人員的能力，將在作戰(zhàn)指揮和輔助決策方面發(fā)揮重要作用。對一般作戰(zhàn)行為，自主系統(tǒng)能夠快速做出反應(yīng)，更好地理解快速變化的戰(zhàn)場空間，更快地應(yīng)對出現(xiàn)的戰(zhàn)場威脅。對殺傷性作戰(zhàn)行動，飛行員可將攻擊命令傳遞給忠誠智能僚機等無人武裝力量[13]，避免自身處于高危險的作戰(zhàn)環(huán)境中。

四是智能化機載導(dǎo)彈。機載導(dǎo)彈對外部復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境的感知主要是通過導(dǎo)引頭來實現(xiàn)的，因此機載導(dǎo)彈智能化首先是導(dǎo)引頭智能化。隨著電子集成和微系統(tǒng)等技術(shù)的快速發(fā)展，導(dǎo)引頭的硬件能力將進一步大幅提高，為實現(xiàn)智能化提供物質(zhì)基礎(chǔ)。同時，多彈智能協(xié)同可以克服單枚導(dǎo)彈導(dǎo)引頭探測體制局限與性能瓶頸，通過彈群中不同體制導(dǎo)引頭在不同距離、不同角度下對目標(biāo)的多條件聯(lián)合探測[14]，實現(xiàn)比獨立個體更優(yōu)的目標(biāo)識別和抗干擾能力，達(dá)到“1+1>>2”的效果。

五是智能自主無人飛行器將成為未來戰(zhàn)場的新生力量。在“傳感器-射手-武器”作戰(zhàn)鏈中，隨著人工智能和人機融合技術(shù)的不斷進步，智能自主無人飛行器將在未來作戰(zhàn)鏈中占據(jù)越來越大的份額。圖6是未來智能自主無人機群的作戰(zhàn)構(gòu)想圖。人類戰(zhàn)爭將形成“人在回路、機器沖鋒、半自主式攻擊”的新模式。美軍戰(zhàn)略能力辦公室正在推進一個“阿凡達(dá)”項目，計劃使用有人駕駛的F-35戰(zhàn)斗機與無人版的F-16聯(lián)合編組，高度自主的F-16能夠與F-35自動編隊飛行，接收F-35的飛行員指令對目標(biāo)實施攻擊[15]。

盡管人工智能技術(shù)正在航空裝備應(yīng)用方面快速發(fā)展，但當(dāng)前基于深度學(xué)習(xí)的智能系統(tǒng)在機載武器應(yīng)用方面還存在著一些特殊難點。首先，大數(shù)據(jù)是深度學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，然而機載導(dǎo)彈實戰(zhàn)、戰(zhàn)訓(xùn)等樣本數(shù)據(jù)非常有限，尤其是真實目標(biāo)數(shù)據(jù)、真實環(huán)境數(shù)據(jù)、真實干擾數(shù)據(jù)等十分匱乏;其次，空戰(zhàn)具有強博弈、無規(guī)則的特點，不能事先規(guī)劃，現(xiàn)有人工智能技術(shù)受邊界約束，在處理超過其知識邊界、第一次遇到的新情況時有很大困難;此外，現(xiàn)有人工智能具有不可解釋性的黑箱特點，其行為結(jié)果不易被人類直接理解，必須高度關(guān)注軍事智能的安全和效率問題。

3.3“終結(jié)者難題”尚未破解

隨著美國軍方逐漸加大在人工智能領(lǐng)域的賭注，有關(guān)“終結(jié)者難題”的憂慮在美國防務(wù)界和科技界不斷積聚。“終結(jié)者難題”的根本問題是：具備超人類智力的智能機器，是否會危及人類本身？

人工智能技術(shù)會不會成為核武器之后又一個潘多拉盒子？人工智能是天使還是魔鬼？技術(shù)是否有原罪？技術(shù)是否存在可用域？這一系列終極問題，目前還面臨著非常大的爭論。

2018年7月17日，在斯德哥爾摩舉辦的2018年國際人工智能聯(lián)合會議（IJCAI）上，以特斯拉CEO馬斯克、谷歌DeepMind的三位聯(lián)合創(chuàng)始人等為代表的116位全球著名AI研究員共同簽署了一項承諾——不會研發(fā)致命自主武器，呼吁禁止使用人工智能來管理武器。目前，谷歌已經(jīng)終止了與美國軍方相關(guān)的一切致命性自主武器研究項目。

圖7為“致命性自主武器宣言”英文版原文。這是來自AI研究的非官方最高全球聯(lián)盟對人工智能技術(shù)推廣采取的最新限制舉措，旨在減少對人類可能存在的風(fēng)險。該項承諾警告稱，AI應(yīng)用于武器將會帶來深層次的倫理問題。使用AI選擇和接觸目標(biāo)而不需要人工干預(yù)的武器系統(tǒng)將構(gòu)成道德和實際威脅。從倫理上講，不能把結(jié)束人類生命的決定委托給機器，任何情況下不允許任何機器在未經(jīng)人類授權(quán)的情況下殺傷任何人類。同時，從實用主義角度考慮，高級人工智能可能更加難以控制與防范，此類武器的擴散將危及每個國家以及個人的安全。

同時，人機融合的最終發(fā)展還會帶來究竟是“機器人”還是“人機器”這一涉及倫理問題的巨大爭議。

人工智能不同于以往的任何一項技術(shù)，其研發(fā)的是會“思考”的機器，正如霍金指出，人工智能是人類有史以來最重大的創(chuàng)舉，但同時也是人類面臨的最大挑戰(zhàn)。

4自主化層級的定義

自主化能力是導(dǎo)彈自主完成復(fù)雜任務(wù)的能力。機載導(dǎo)彈自主化的發(fā)展可分為三個層級，從某種程度上就是從“有的放矢”到“無的放矢”、從依賴平臺到融入體系、從基于規(guī)則到基于特征的智能自主對抗的發(fā)展過程。

4.1第一個層級

自主化第一個層級的主要特征是機載導(dǎo)彈能夠根據(jù)平臺提供的信息獨立或部分獨立地完成對目標(biāo)的攻擊。

現(xiàn)有機載導(dǎo)彈裝備整體處于自主化的第一個層級。近距空戰(zhàn)時，紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈只要在發(fā)射前截獲和鎖定目標(biāo)，就能夠?qū)崿F(xiàn)“發(fā)射后不管”，發(fā)射后導(dǎo)彈不需要載機再提供目標(biāo)的相關(guān)指示信息，可自主完成對目標(biāo)的攻擊，對抗目標(biāo)的各種機動、投放紅外誘餌干擾等對抗行為[16]。第四代雷達(dá)型空空導(dǎo)彈也能夠在1.3倍導(dǎo)引頭作用距離內(nèi)實現(xiàn)“發(fā)射后不管”。

但遠(yuǎn)距攻擊時，目前機載導(dǎo)彈對平臺信息還較為依賴，要求平臺提供的信息種類較多，同時對信息品質(zhì)要求也較高。平臺需提供給導(dǎo)彈的信息不僅包括目標(biāo)的速度、位置等運動學(xué)信息，目標(biāo)的RCS量級、形體尺寸類別等物理參數(shù)信息，還包括慣導(dǎo)初始對準(zhǔn)、衛(wèi)星定位星圖、數(shù)據(jù)鏈跳頻圖譜等導(dǎo)航和通訊信息。要求目標(biāo)信息精度是火控級的，信息延遲一般也不能超過100ms。同時在導(dǎo)彈中制導(dǎo)過程中，平臺一旦遭受敵方攻擊進行大機動規(guī)避甚至被擊落，導(dǎo)彈很可能就無法完成后繼的攻擊任務(wù)。

從第一個層級上講，機載導(dǎo)彈提升自主化能力的主要趨勢是不斷降低對平臺的依賴，實現(xiàn)在低信息精度下乃至部分信息缺失情況下攻擊目標(biāo)，且攻擊性能基本不降低。

4.2第二個層級

自主化第二個層級的主要特征是機載導(dǎo)彈能夠融入空戰(zhàn)體系并利用體系提供的信息相對獨立地完成對目標(biāo)的攻擊。

一方面，在未來的戰(zhàn)場信息網(wǎng)絡(luò)中，平臺和導(dǎo)彈都是體系中平等的一員，幾乎不再有相互的依屬關(guān)系，呈現(xiàn)出一種分布、協(xié)同、智能的新質(zhì)武器系統(tǒng)構(gòu)型。在作戰(zhàn)使用過程中，機載導(dǎo)彈通過高速戰(zhàn)場信息網(wǎng)絡(luò)可以在需要的時刻、需要的地點、以高度自由的方式、獲取需要的各種信息[17]。

另一方面，空戰(zhàn)體系提供的目標(biāo)指示信息的精度可以是態(tài)勢級的。機載導(dǎo)彈不再需要載機提供目標(biāo)的精準(zhǔn)火控信息，只要有被攻擊目標(biāo)的大致方位或區(qū)域的態(tài)勢信息[18]，機載導(dǎo)彈發(fā)射后就能夠自主飛向目標(biāo)、自主發(fā)現(xiàn)目標(biāo)、自主識別目標(biāo)，實現(xiàn)對目標(biāo)的自主攻擊。機載導(dǎo)彈的智能達(dá)到較高水平。

信息技術(shù)革命將是支撐自主化向第二個層級發(fā)展過渡的關(guān)鍵所在，空戰(zhàn)將進入“物聯(lián)網(wǎng)”空戰(zhàn)的新時代。圖8是分布協(xié)同導(dǎo)彈作戰(zhàn)構(gòu)想圖。自主化不是導(dǎo)彈自身的單打獨斗，而是要和戰(zhàn)場C4ISR系統(tǒng)提供的信息深度融合。信息技術(shù)與智能技術(shù)相結(jié)合，將加快加深機載武器自主化的步伐與程度。

4.3第三個層級

自主化發(fā)展到第三個層級，主要特征是機載導(dǎo)彈具備較高的“靈智”，能夠理解作戰(zhàn)命令、執(zhí)行任務(wù)指令（如控制某個空域、攻擊空域內(nèi)的威脅目標(biāo)），無目標(biāo)信息自尋的，可自主規(guī)劃、自主感知、綜合研判實現(xiàn)對戰(zhàn)場威脅目標(biāo)的監(jiān)視、控制直至攻擊。

從某種意義上講，自主化的前兩個層級本質(zhì)上還是在信息流內(nèi)的改進提升，對信息豐度、信息精度、信息品質(zhì)等的要求在逐漸降低、適應(yīng)性在不斷增強，人、機、彈之間的內(nèi)在聯(lián)系在不斷加強、隸屬邊界在逐漸模糊。

自主化發(fā)展到第三個層級，空戰(zhàn)將劃時代地掀開“智聯(lián)網(wǎng)”空戰(zhàn)的序幕，實現(xiàn)從信息流到作戰(zhàn)流的歷史性跨越。分層分級的信息化網(wǎng)絡(luò)無處不在，縱橫交錯的戰(zhàn)場信息高速公路全面建成。智能化發(fā)展到較高的水準(zhǔn)，人、機、武器之間深度融合，武器可能會以“智體”的面貌出現(xiàn)，開始具備一定的戰(zhàn)術(shù)籌劃、運用和執(zhí)行能力，不再是簡單刻板的攻擊，而是表現(xiàn)出打控結(jié)合、靈巧對抗、自主可控、可信可靠的新面貌，僅需接收作戰(zhàn)任務(wù)就可以實現(xiàn)全自主作戰(zhàn)。同時，“智體”在能量域上也具備充足的物質(zhì)基礎(chǔ)，在交戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)攻擊行為將基本不再受發(fā)射條件、導(dǎo)彈動力、過載能力等限制。

5自主化的關(guān)鍵技術(shù)

信息時代的戰(zhàn)爭，交戰(zhàn)雙方的核心競爭發(fā)生在認(rèn)知領(lǐng)域，作戰(zhàn)節(jié)奏將越來越快，誰能夠快速地處理信息、理解行動環(huán)境、實施決策并執(zhí)行打擊，誰就能贏得主動[19]。

機載導(dǎo)彈的發(fā)展具有強烈的對抗和博弈特點，攻擊目標(biāo)的發(fā)展和作戰(zhàn)環(huán)境的改變始終是促進機載導(dǎo)彈改型和換代的主要因素。機載武器走向更高層級的自主化將成為時代的必然選擇，進入第二個層級需要攻克以下五項關(guān)鍵技術(shù)。

5.1多彈協(xié)同攻擊技術(shù)

面臨未來新型作戰(zhàn)目標(biāo)和復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境，需要發(fā)展多彈協(xié)同攻擊技術(shù)?？梢允且恍蛯?dǎo)彈的多枚導(dǎo)彈協(xié)同，也可是不同型號的多枚導(dǎo)彈協(xié)同。多彈協(xié)同攻擊可以克服單枚導(dǎo)彈導(dǎo)引頭探測體制局限與性能瓶頸，利用多枚機載導(dǎo)彈在時域、空域和頻域的匹配，獲得一枚導(dǎo)彈或一型導(dǎo)彈無法具備的新質(zhì)作戰(zhàn)能力。需重點突破協(xié)同制導(dǎo)、協(xié)同毀傷和協(xié)同抗干擾等技術(shù)。

5.2智能目標(biāo)識別技術(shù)

智能導(dǎo)引頭是實現(xiàn)復(fù)雜戰(zhàn)場導(dǎo)彈智能對抗的核心分系統(tǒng)，需要實現(xiàn)對抗環(huán)境下對多目標(biāo)的探測、截獲以及對于不同目標(biāo)和干擾的智能辨識能力，智能識別出目標(biāo)的類型和威脅程度，實現(xiàn)對抗策略的精準(zhǔn)調(diào)整和靈巧管控等。需重點突破目標(biāo)、環(huán)境、干擾等特征的智能提取技術(shù)、微弱特征目標(biāo)智能檢測技術(shù)、用于機器學(xué)習(xí)的高擬合度的信號特征數(shù)據(jù)庫技術(shù)、有限樣本的彈載機器學(xué)習(xí)模型的實時硬件實現(xiàn)技術(shù)等。

5.3多源異構(gòu)信息智能處理技術(shù)

在未來基于多源信息網(wǎng)絡(luò)化制導(dǎo)的遠(yuǎn)程作戰(zhàn)中，制導(dǎo)信息來源已不再局限于單個戰(zhàn)斗機機載雷達(dá)，而是擴展至涵蓋空、天、地、海多種探測平臺的跨域一體化作戰(zhàn)系統(tǒng)，從而提供更遠(yuǎn)距離、更大范圍的目標(biāo)信息。由于各平臺在探測能力、工作模式、信息內(nèi)容等方面存在較大差異，需要研究多源信息制導(dǎo)體制下異構(gòu)信息融合、時空配準(zhǔn)等問題，突破基于深度學(xué)習(xí)的多源異構(gòu)信息統(tǒng)一處理架構(gòu)、感興趣信息集的智能分類與識別等技術(shù)。

5.4彈間高動態(tài)強實時組網(wǎng)技術(shù)

未來戰(zhàn)場信息高度一體、高速交互，集群與集群的交戰(zhàn)成為一種新常態(tài)。機載導(dǎo)彈的彈間組網(wǎng)通訊系統(tǒng)具有節(jié)點分布稀疏、隱蔽通訊要求高，節(jié)點運動速度快、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系變化劇烈、無線信道不穩(wěn)定、多普勒頻移影響大等難點，需要較短的延遲時間保證彈間信息實時傳輸，同時又要滿足彈載環(huán)境的體積、重量和功耗限制。

5.5導(dǎo)彈強化學(xué)習(xí)技術(shù)

根據(jù)應(yīng)用類型的不同，人工智能可細(xì)分為感知智能、認(rèn)知智能兩個層次。其中，感知智能主要包括針對特定模式的分類、聚類、識別等任務(wù)形式;認(rèn)知智能則加入了與外部環(huán)境的互饋交互過程，并能在交互過程中進行學(xué)習(xí)，實現(xiàn)對特定任務(wù)的推理、決策與規(guī)劃。與感知智能相比，認(rèn)知智能是人工智能的更高階段?，F(xiàn)有的彈載策略大多都是基于規(guī)則的，需要研究導(dǎo)彈智能訓(xùn)練系統(tǒng)，通過自主進化和強化學(xué)習(xí)，對歷史經(jīng)驗和飛行數(shù)據(jù)等進行知識凝練、傳承與升華，從而為未來戰(zhàn)場環(huán)境提供更有效的解決方案。

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