人工智能技术（三）

“钢领”新军崭露头角

人工智能科学和智能机器人技术在军事领域具有广泛的可应用性，而且越来越受到军事部门的重视与青睐。当前这门发展势头最蓬勃兴旺的学科，在军事领域里占有极为重要的一席之地，已成为军事现代化的重要标志之一。甚至有人预言:“谁能在人工智能领域中取胜，谁就将取得21世纪的主动权。”还有人预测，人工智能机器人将成为21世纪兵力的一种重要补充来源。

人工智能技术的飞速发展，引起一些军事大国的军方密切关注。继1966年美军研制的机器人“科沃”潜入750米的海底打捞上一枚失落的氢弹之后，许多国家看到人工智能和军用机器人的军事潜在威力，为了保持军用高技术的优势，从70年代开始，一些军事强国纷纷投入巨大人力、物力和财力进行人工智能的研究开发。70年代末，英国研制出叫作“轮桶”的军用机器人，正式加入英军“服役”。其它国家也都积极抓紧研制。为在人工智能领域扩展功能，即在研制军用机器人的同吋，十分重视发展犹如民用生产中的“计算机集成制造系统”（CIMS）的“军事知识基础系统”，并已列为本世纪末重要的军用关键技术计划予以推进。

一、人工智能的“军事专家系统”

当前，高技术的激烈竞争正沿着军用和民用两条战线进行展开，而且相互渗透，相互推进。人工智能领域的工业应用提示和促进军事技术的发展。军用人工智能的研究和应用逐渐沿着既相对独立而又相互联系的两个技术方向上发展，即军事专家系统又称“军事知识基础系统”和“军用机器人”。

美国国防部早在60年代初，就开始研究人工智能的开发与应用，一方面抓紧研制军用机器人，一方面制订应用人工智能的长远规划。美海、空军也相应地开展了研究工作，特别是到1982年，国防部高级研究计划局正式提出了系统的全面的为期10年（1983-1992）的发展规划，称之为“战略计算与生存能力计划”（SCP），实质上就是“军事知识基础系统”研制的具体实施计划，并成为美国三军开展人工智能和智能机器人研究和应用的基础，其中心内容是开发军用人工智能基础和军用智能机。美国政府决定首批拨出5000万美元专款（5年内将投资6.5亿美元）支持100个以上科研单位从事军用人工智能探索。

这项SCP计划包括四项基础技术研究，即专家系统、自然语言理解、语言识别和视觉。这项计划的应用技术研究包括无人战车、空地一体化战场管理系统、飞行员助手和舰队指挥中心战斗管理系统。

“军事知识基础系统”的核心技术是“专家系统”。目前，世界已经公布的专家系统已有100多个，其中美国有10个以上。如何把“专家系统”应用于军事人工智能，即把军事专家根据战场态势、敌我双方兵力部署和作战效能、最优化战略战术、武器装备特性等因素，编入智能计算机程序，通过“思考”、“分析”并作出行动方案，供指挥官或武器操作人员选择决策。

军事专家系统也被称为“知识库系统”，它存储有大量知识程序，同样具有三个子系统，即:能够自动控制、传递和更新存储知识的“知识库管理子系统”；具有存取、使用和修改知识存储能力并能作出推理判断的“推理子系统”；以及人和“专家系统”交互联系的“人-机接口子系统”。

通常专家系统在军事应用上主要在目标识别、自动驾驶车辆和辅助驾驶飞机。

关于目标识别问题，自动识别目标系统克服了早期靠统计技术和预先输入计算机“理想目标”进行对比作出判断的误报、虚报和漏报目标的缺点，而是充分利用背景情况识别目标的背景演绎原理进行目标识别，从而增强了对目标识别系统的可靠性、真实性和准确性。

关于自动驾驶车辆问题，无论是自动驾驶无人车辆、潜水器或飞机都包含了几个专家系统，这些专家系统都由一个指令中心控制，这个系统的关键技术是“视觉”能力，核心技术是思维能力，既要探测鉴别当地环境，区别物体类别，准确确定与目标间的距离；又要具体确定安全运动路线，尽可能采取规避措施，减小损失，达到预定目的；更要能正确理解任务和错综复杂的信息，进行足够的“思维”，然后作出准确的行动决策。

关于辅助驾驶问题，主要解决有效地辅助飞行员驾驶飞机，特别是在作战任务飞行时，要减轻飞行员对驾驶飞机所必需付出的繁重的劳务，而代替飞行员作一些“低级”的助理工作，如检査机械状况等和代替飞行员作一些难以作到的“高级”助理工作，实时制定飞行路线、识别目标以及预测危险征兆等。美国的SCP计划中的“飞行员助理”计划，叫EXNAV智能机（“飞行员助手”），就是将在短时间内的大量信息进行综合和分析，把对决策最关紧要的信息告诉飞行员以便作出正确决策，甚至还在研究—种“智能自动驾驶仪”，当飞行员失去知觉时，能自动引导飞机安全飞往基地。美国预警飞机的智能决策系统就能根据空情实时作出15个截击方案，供飞行员和指挥官选择使用。

另外，美国海军已研制出一种“TECA”系统也称“对反映潜在威胁所使用的各种手段的效能进行估评”专家鉴定系统。该系统使用400多条逻辑推理规则，它能借助自然语言帮助海军军官解答若干复杂的作战方案问题，包含2万个自然语言词汇，几乎能回答航行作战中大多数问题。

美军的人工智能技术已渗透到各个领域。陆军设想在1995-2030年期间，采用人工智能和机器人来减少后勤兵力，增强后勤快速反应能力。1988年已正式成立了后勤人工智能中心，专门研究如何在后勤上的应用、推广、使用人工智能和机器人技术的科研成果。美国“空地一体战规划”（ALBM）系统是目前美军最大的军事专家系统之一，其中就有关于帮助后勤指挥官作出重要决策的程序。

此外，人工智能和机器人应用于C3I系统、电子战系统、各种战场维修和后勤保障系统，也都将发挥巨大作用。

二、军用机器人家族兴旺

自从60年代后期出现军用机器人以来，国外智能机器人发展十分迅速，应用前景异常广泛。1990年夏季，美国五角大楼爆出了一项最热门的新闻：国防部宣布“机器人军队”即将组建。这项新闻讲，目前正由美国国家实验室指导发展的军用机器人已交付试用样机，这位“钢领士兵”能从事侦察巡逻任务，将来还可具有反坦克武器的技能。它由电脑遥控，重为345公斤，配有摄影机和监视器以及光纤网络，它能在3.2公里之外接受指令，行动时速已高达16公里。目前，“机器人军队”已经进入战场服役。

人工智能技术的发展，对武器装备、作战样式乃至战略战术，都产生了重大影响。人工智能武器和军用机器人的出现，将改变人们的常规作战观念。第五代智能计算机的发展，为智能武器的研制和实用化打下了坚实的基础。人工智能武器和军用机器人实质上是集现代微电子技术、电子计算机技术、精密机械加工技术和传感器技术等科学理论于一身的高智能、高自动化技术，它充分显示了高技术所蕴含的高智慧特征。

美国人工智能技术的军事应用，已在战术武器系统里占有相当重要的地位。从作用功能上分，可划为执行攻击任务的智能武器和执行勤务保障任务的军用机器人两大类。人工智能武器有各种智能弹药、各种战术导弹和各种炸弹。各种智能弹药具有人的某些智能，不仅能自动寻找、确定攻击目标，而且能发现和攻击目标的薄弱环节和部位，其命中率比普通弹药提高了30-75倍，使作战效能成百倍地增长。这种智能弹药与普通弹药的根本区别在于它增加了智能计算机和图像处理设备，这样就具备了一定的智能功能。

智能弹药已经投入使用和正在研制并接近实用的有下列几种：

（1）“黃蜂”反坦克导弹

该弹装有一套先进的探测、控制设备，能识别敌我、判断它要寻找的是哪个目标，还能做到一枚导弹只攻击一个目标，而不会数枚导弹都去攻击同一目标。它可由超低空飞机远距发射后，自动爬高到上千米，自动俯视战场，寻找坦克。

（2）“萨达姆”和“斯基特”反坦克子母弹

其子弹都装有末制导装置，可自找目标，可同时攻击集群坦克和多个装甲目标。

（3）“海尔法”第三代反坦克导弹

它采用高灵敏度传感器和先进探测技术，依靠弹上智能制导系统，实现“发射后不用管”，独立自主地捕捉和识别目标，并能排除干扰，准确命中目标。

执行勤务保障任务和部分辅助操纵的机器人则不胜枚举，目前已可执行100多项战斗任务。美军机器人发展很快，目前已有反坦克兵、空中侦察醫戒兵、突击扫雷兵、六腿机动运输兵、坦克驾驶兵、巡逻哨兵、飞行副驾驶员、图象判读员、自动翻译员、物资抢救员等各行各业的“钢领士兵”。人工智能机器人必将成为21世纪作战部队的一支重要力量，一批批机器人驾驶的坦克和各种作战车辆、火炮，以及各种专业机器人部队，将涌入战场，特别是在核、生、化战场条件下，用它们来完成最危险、最艰苦的战斗任务，如突破敌人防线、占领双方争夺的战略要地、担任重要目标督戒和深入敌人战场侦察等任务。

下面介绍几种正在研制或已投入试用的“钢领士兵”：

（1）海军的“飞碟”机器人

遥控飞行器是美国军用机器人名列首位的发展项目在这方面美国海军已走在前面，当前正在对一系列遥控飞行器进行试验、鉴定。其中陆战队正在执行一项“地、空遥控机器人武器系统研究计划”，研究空中和地面机器人。

空中机器人是一种遥控侦察、警戒飞行器，称做“小型飞碟”，因其外型像一个圆筒状风扇而得名。全重仅约38公斤，上面装一小型摄像机，工作时由地面控制员通过头盔上的传输系统与飞行器保持联系，通过头盔控制摄像机进行战场观察，从而禱纵机器人的飞行，既可以时速55公里飞行，也可空中悬停。这种机器人可使前线指挥官观察2-3公里内的目标。将来可能进一步减轻重量，只有19公斤左右，装有5公里长的光纤导线。这种空中遥控飞行机器人已于1986年11月起进行了各种试验，将于90年代研究决定是否投入批产使用。

地面机器人是由高机动性多用途越野车改装而成。控制员可通过光纤传输线与机器人联系，可执行地面指挥、控制、发射防空导弹等任务。

美国为此项计划每年拨款400万美元，转入野外试验后，海军陆战队还将拨款400万美元，支持这项研究工作。

（2）MPR-800型多功能机器人

这是由美国爆炸物处理专家设计制造出的一种智能机器人车。它可以完成许多对人有危险的工作，如地雷的探测和排除、灭火、重要区域的监视，对核、生、化放射性沾染物的清除等。这种机器人车装有13.2千瓦的柴油发动机，最大时速8公里，能爬40度的坡道。其机械手臂伸长时，能提出110公斤的重物；收缩时，能提起220公斤重物。在其手臂上还可安装滑膛枪炮和各种传感器，该车装有两台电视摄像机，用以监视战场和实施遥控。

（3）“徘徊者”多用途机器人系列

这是由美国机器人防御系统公司设计试制的一种自主式智能机器人，已试制出50型、60型、70型三种样机。这些机器人的外形是低矮式四轮车。

50型用于危险地区的无人警戒或目标搜索，它装有旋转式炮塔和轻型武器，以及多种光、电侦察设备，发现目标可发出警报，并可把现场图像输送到遥控指挥部，根据指令，及时攻击目标。

60型可用于防暴和反恐怖活动，也可用于攻击战场敌人。车上装有高级光、电传感器，自动化目标搜索装置，计算机，武器火控系统。车载武器可根据需要安装M60机枪，M40A4式106毫米无后座力炮或“陶”式反坦克导弹，以及橡皮子弹发射枪、催泪弾投掷器等非致死性武器。

70型是防空、反坦克机器人，可在前方地域进行巡逻、警戒和目标搜索。车上装有计算机、激光目标指示器、信息传感器，车上武器为“地狱火”反坦克导弹或“尾刺”防空导弾。根据目标指示器可按计算机算出的目标诸元，自动控制导弹的发射。

（4）“罗伯特”突击扫雷机器人

这是美国陆军训练与条令司令部于80年代初提出的扫雷机器人研制计划，用于保证作战部队迅速通过雷区。它是由M60型坦克改制而成，因此又叫机器人扫清障碍突击坦克，简称“罗伯特”（ROBOT）。主要用于搜索、清除敌人作战地域前沿的地雷。去掉了炮塔装置，车前装有辑轮式扫雷器或火箭式扫雷器，可在探测到地雷时予以排除，也可在探测到感应式地雷后进行远距离引爆。一次作业可开出一条8米宽、100米长的通道。该车装有已驶过地段的标志，还装有自动排除可能漏掉的未爆地雷的装置。此型机器人近年已定型投入批产，美陆军订购142辆，90年代初交付。

（5）“别动队员”反坦克机器人

这是美国提出的一种较为简便的对付苏联大集群坦克的反坦克机器人。为提高越野机动能力，四个车轮采用菱形结构，能在松土和沼泽地段行驶。车上装有视频极像机、信息传感器和三具美国AT-4型火箭筒。使用时，操纵员可在6公里远处隐蔽地段通过光纤传送指令控制机器人驶近目标进行瞄准攻击。车上还装有自动报警装置，操纵员根据图像显示分析敌情并指令机器人采取相应措施，这样就可使一个操纵员同时控制几辆反坦克机器人同数个目标作战。目前，在该项基础上，又制成一种“遥控机动式反装甲平台”，格鲁曼公司已签订400万美元的样机试制合同。美陆军已于1988年秋季进行了评估试验。

（6）“奥德蒂斯”步行机器人

这是美国奥德蒂斯公司研制的一种多功能可行走的机器人，通称“功能式”机器人，或称“奥德蒂斯机器人”。由于它具有六条细长的有关节的腿，而上部又是内装摄象机和各种传感器的园球形玻璃罩，整个机器人形状酷似一条六腿章鱼，故又称“章鱼”式六腿机器人。在行步时，抬起前三条腿，另三条腿支撑地面，交替进行使整个机体前进。这种机器人走起路来，步伐轻快灵活。抬腿时，脚离地面高83.8厘米，腿部可自由伸直和弯曲，可在平地行走，也可向各方向运动，抬腿后还能改变行走方向，甚至可旋转身体，可在崎岖的地形上行走。也可在履带或轮式车无法行驶的地段行走，能够攀登楼梯或斜坡，还能越过障碍，爬上车辆、走过浅滩和泥泞地，到达士兵无法接近的核、生、化沾染地区作业。据美军称，世上只有50%的地面可通行普通轮式和履带式车辆，而这种六腿“章鱼”式机器人实际上可去任何地方。

这种六腿“章鱼”，自重约318公斤。它可负重行进，在静止时，六条腿支撑地面，可搬起953公斤重的弹药：行进时，可搬运近409公斤（负重能力比自身重量大1.3倍）重的弹药，每条腿能负重182公斤。这种机器人的能源就是一套24伏、25安培小时的标准航空电池，勿需外部动力即可独立遂行任务。

美国陆军人力工程研究所正与奥德蒂斯公司签约研制更先进的机器人，使之具有多种运送功能，可在危险地域完成运送弹药、输送给养或后送伤员等任务。据美国一篇《陆军运用人工智能——机器人的研究与发展计划》报告称，这种机器人可有100种不同用途。

（7）实验型无人驾驶机动车

这是一种称为“自主式地面车轮”（ALV），外型略大于普通面包车，有八个车轮，装有电视摄像机、先进的计算机和人工智能组件。1985年试验时的公路行驶时速5-10公里，能对越野环境中的高草和大石块加以辨别，能在复杂的交叉路口实施机动。正式投产时，还将安装一台可提供立体视觉的摄影机和一部激光雷达，以提高探测障碍物的能力，行驰速度也将提高到时速30-40公里。

美国防部正积极抓紧这种无人车的研制，已投入近1亿美元经费，预计到1995年将增至8.4亿美元。

（8）人工智能坦克机器人

这是一种无人驾驶的坦克，它能行驶128公里。在时速64公里的情况下，能识别道路，区分人造与天然地物，绕过障碍物，绘制地形图，识别目标，以及将搜集到的情报报吿给指挥部。

（9）“巡逻人”自动运地雷机器人

“巡逻人”是一种小型的高度机动化的电动四轮车辆，它可脱离道路高速机动，具有一种能最大限度地克服障碍的新型机动车，全重仅为45公斤。“巡逻人”由光纤导线（基线为10公里）进行遥控，装有空心装药弹头，可在自动攻击中爆炸，在有利地形上，其时速可达110公里，比坦克还要快。它的动力有两种，一种是电动马达，一种是火箭推进。电动推进器用于极端恶劣的天气和恶劣地形时能可靠而无声地多次起动，加之，它有隐蔽的光纤通信系统，暴露征候很小，因而很适于执行隐蔽地布撒地雷任务。此外，它还可执行秘密警戒、侦察、扫雷、伏击、设障、处置弹药等多种作战任务。“巡逻人”还具有浮力。能在溪流和池塘中浮渡和涉渡。它的高度很低，可在坦克车底下和其它装甲本底下通过，以攻击其“腹部”，也可从侧方对坦克等进行遥控攻击。