航空AI與「天空博格人」

中國新聞報訊：航空領域是人工智慧（AI）較早進入的領域之一，隨著信息技術的發展，其在航空領域已呈逐步普及之勢。此前，AI在航空領域的應用主要面向航空運輸，比如通過連續的機器學習模式判斷和掌握事物發展趨勢，在飛機或者發動機傳回的大量數據中發現異常情況。而近年來，隨著AI領域的快速發展，其應用已經從用於飛機自動滑行和自動蔽障系統的機器視覺， 發展到了自動滑行期間自動閱讀機場各類標誌上的文字，以及用於數字空中交通管制的語音識別。

除此之外，AI在軍用航空領域的應用在最近幾年也呈現出高速發展勢頭，其中尤以自動空戰系統的算法進展最為明顯。比如美國空軍正在進行的「天空博格人」（Skyborg）項目， 該項目的目標就是在2023年部署搭載了AI空戰系統的無人僚機，然後通過訓練和演習積累在空戰領域使用AI的經驗，為將來將其推向戰場鋪路。按照美國空軍的計劃，依託軍用無人作戰飛機的發展，「天空博格人」項目發展而來的AI系統將率先應用到無人作戰飛機上；隨著AI在無人機上的使用和驗證，隨後逐漸將其應用到有人作戰平臺，最終確立起兼具數量和質量優勢的空中作戰裝備體系和能力。

其實「天空博格人」並不是一個全新的項目，該項目最早由美國國防部戰略能力辦公室（SCO）提出，最初的目標是主要關注與忠誠僚機概念的研究，即有人/無人機編隊協同作戰研究。2016年，該項目改稱「阿凡達」（Avatar），2018年初再次改稱「天空博格人」並從SCO轉至美國空軍研究實驗室（AFRL）負責。

「天空博格人」項目名字源自電影《星際迷航》中的Borg「博格人」種族，該種族是半有機物半機械的生化人，身體上裝配有大量人造器官及機械，大腦為人造的處理器。博格人個體沒有自我意識，通過一個被稱為「博格女王」（Borg Queen）的程序對博格人或者博格人集合體進行控制，在戰略上顯示出高度的智慧與適應能力。從名字也可以從中看出「天空博格人」項目的一些特徵及發展野心。

2019年3月，美國空軍研究實驗室（AFRL）戰略發展規劃和實驗辦公室（SDPE）發布了「天空博格人」項目能力信息徵詢書在，這也是該項目第一次被公眾所知曉。據SDPE的發言人表示，「天空博格人」項目旨在開發一種集成在無人機上的試驗平臺， 用於支撐基於AI的輔助決策、自主駕駛等功能的核心程序開發（該核心程序的最終目標是部署於有人機或無人機上，實現「虛擬副駕駛」和「自主無人作戰飛機」能力）。由此可見，該項目包含兩個方面的內容，一是集成了AI系統的無人作戰飛機平臺；二是可以整合到已有無人、有人作戰平臺上的獨立的AI系統，充當副駕駛以減輕飛行員的負擔。SDPE希望原型機在2021年可以自主駕駛無人飛行器，在2023年具備進行軍事任務評估的條件。

2019年7月，美國空軍再次對外發布了「天空博格人」項目的進展情況， 並表示該項目將於2019年夏天開始進入飛行試驗階段，從而保證上文中提到的2023年目標的實現。據美國空軍發言人透露，「天空博格人」項目中的AI系統將會整合到無人機系統上，使無人機可以實現自主飛行並管理部分戰鬥任務，並作為有人機的僚機使用。經過一個階段的試飛之後，隨著AI系統的成熟，其將會被整合到更大尺寸的飛行平臺上進行測試。

按照美國空軍的計劃，從2019年夏天開始的飛行測試將持續兩年時間， 美國空軍希望通過飛行測試掌握AI系統的先進自主算法在受控環境中的表現，其中的一個關鍵問題就是如何確保AI系統能夠正確地進行「思考」。通俗地說，就是AI系統要通過算法來控制飛機在執行任務過程中的每一個後續步驟，就如同人類飛行員操控飛機執行任務的步驟。

儘管如此，「天空博格人」項目的主要任務是研發基於開放性架構的AI軟體和控制系統，並不生產無人機平臺。所以，前文中提到的該項目的內容之一是集成了AI系統的無人作戰飛機，而這裡的無人作戰飛機平臺可以是來自其他在研項目或者是現有的成熟產品。在「天空博格人」項目中， 對用於搭載AI系統的無人機有兩個方面的主要內容，即可消耗性和模塊化。可消耗性就是要求搭載AI系統的無人機平臺要採用低成本設計，即使在戰場上出現消耗也是可以承受得起；模塊化就是要求無人機平臺能夠攜帶多種傳感器或者武器系統，以適應不同作戰任務需要和不同的作戰環境，並可以與其他作戰平臺進行編隊聯合作戰。

2019年3月5日， 由AFRL與克拉託斯（Kratos）公司合作開發的XQ-58A「女武神」（Valkyrie） 低成本無人作戰系統原型機成功首飛。XQ-58A是一種隱身、遠程、高亞聲速無人機， 機長8.8米， 翼展6.7米，內置武器艙可以攜帶275千克有效載荷，航程約4000千米。該機的一個重要特點就是造價低，單機價格在200~300萬美元之間， 其研製目的主要用作F-35等主力戰鬥機的無人僚機，或者是無人機「蜂群」戰術。XQ-58A隸屬於AFRL「低成本可消耗飛機技術」（LCAAT）項目下的「低成本可消耗打擊無人機演示驗證」（LCASD）子項目。因此，有分析認為美國空軍已經選擇XQ-58A作為「天空博格人」AI系統的搭載平臺，並開始相關飛行測試。但是，美國空軍並沒有對此給出肯定回答。

除了用於提升無人作戰飛機的智能化水平，進而拓展其應用範圍和領域，「天空博格人」AI系統未來還可以整合到有人駕駛戰鬥機上，作為虛擬的副駕駛，可以通過分擔一部分職能來降低飛行員工作量，這樣可以使飛行員能夠在日益複雜的作戰環境中管理更多的任務。比如在執行空戰任務時，飛行員既要控制戰鬥機進行各種空中機動，同時又有迅速閱讀大量數據並對空域形勢做出正確判斷，在這種情況下，AI系統就可以自動介入分擔一部分工作。

美國空軍計劃從2023年開始，將對F-35戰鬥機進行升級，包括配備更先進的中央核心處理器、更大的機載內存容量和更先進的座艙顯示器，用作搭載AI系統的硬體基礎。搭載了AI系統的F-35戰鬥機在執行任務時可以充當「中央大腦」的角色，控制同一戰場上的無人機系統，實現信息共享、任務與角色的靈活分配等，同時AI系統還可以充當F-35飛行員的副駕駛。