淺談“超級(jí)蜂群”無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的技術(shù)核心

美國(guó)海軍加快“超級(jí)蜂群”無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)

2022年10月，美國(guó)防部預(yù)算文件出現(xiàn)此前未披露的“超級(jí)蜂群” 無(wú)人作戰(zhàn)項(xiàng)目，該文件表明美國(guó)海軍正在加快該項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，研究如何建造、部署和控制數(shù)以千計(jì)的小型無(wú)人機(jī)，以絕對(duì)數(shù)量壓倒對(duì)手防空系統(tǒng)。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

“超級(jí)蜂群”無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)項(xiàng)目是美海軍的一項(xiàng)保密項(xiàng)目，源于美海軍研究院艾薩克?卡米納教授2016年提出的設(shè)想。

“超級(jí)蜂群”由水面、水下和空中多模式無(wú)人系統(tǒng)組成，無(wú)人系統(tǒng)平臺(tái)可在不同域之間隨意切換，規(guī)模超過(guò)10000艘／架，擁有壓倒性數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)的群體，從而徹底癱毀對(duì)手的態(tài)勢(shì)感知、判斷決策能力。

“超級(jí)蜂群”構(gòu)想主要源于自然生物群體，類似于自然界中的蟻群或鳥群，其關(guān)鍵技術(shù)是集群算法。集群中的每個(gè)成員都遵循規(guī)則行動(dòng)，則群可保持內(nèi)聚，不會(huì)產(chǎn)生相互碰撞。這種規(guī)則在沒(méi)有中央控制智能的情況下可使蟻群或蜂群作為一個(gè)團(tuán)隊(duì)有效地工作。

搞清楚這種規(guī)則，就可利用蜂群自身的內(nèi)部規(guī)則控制或擊敗“超級(jí)蜂群”?！俺?jí)蜂群”防御和進(jìn)攻的關(guān)鍵是如何控制蜂群，尤其是上萬(wàn)架或更多數(shù)量的具有極高控制自主性的無(wú)人機(jī)集群。

“超級(jí)蜂群”項(xiàng)目研究起初以海軍研究生院卡米納團(tuán)隊(duì)為主導(dǎo)，其研究工作涵蓋了針對(duì)“超級(jí)蜂群”威脅的防御戰(zhàn)術(shù)，也包含了對(duì)進(jìn)攻性 “超級(jí)蜂群”的開(kāi)發(fā)活動(dòng)。從 2016年起，卡米納團(tuán)隊(duì)開(kāi)展相關(guān)戰(zhàn)術(shù)研究，以保護(hù)美海軍航空母艦等高價(jià)值資產(chǎn)，使其免受伊朗小型無(wú)人艦船的襲擊。

隨著美國(guó)將重心轉(zhuǎn)移至印太地區(qū)，“超級(jí)蜂群”成為美軍應(yīng)對(duì) “反介入/區(qū)域拒止”戰(zhàn)略方案之一。目前正在開(kāi)展針對(duì)無(wú)人“超級(jí)蜂群” 的進(jìn)攻和防御技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)研究。

近期海軍在預(yù)算文件中的計(jì)劃包括從艦船、潛艇、飛機(jī)和地面車輛發(fā)射無(wú)人集群，集群無(wú)人機(jī)配備傳感器、干擾器或其他電子戰(zhàn)設(shè)備、彈頭等多種有效載荷具備多域作戰(zhàn)能力。

“超級(jí)蜂群”項(xiàng)目還包括合作規(guī)劃和分配任務(wù)給集群成員，開(kāi)發(fā)更復(fù)雜的控制系統(tǒng)，用于有人和自主團(tuán)隊(duì)，使人類和集群更易于協(xié)同工作，并賦予集群更多的自主權(quán)等。

發(fā)展動(dòng)向

（一）“超級(jí)蜂群”的核心技術(shù)是人工智能算法和計(jì)算機(jī)處理速度

2020年9月，美國(guó)福布斯網(wǎng)站透露了美國(guó)海軍“超級(jí)蜂群”項(xiàng)目的研究情況，其中海軍研究生院卡米納團(tuán)隊(duì)為“超級(jí)蜂群”可行性研究設(shè)想了幾個(gè)數(shù)量級(jí)的無(wú)人機(jī)，最大膽的設(shè)想為100萬(wàn)架無(wú)人機(jī)。

該數(shù)量級(jí)的“超級(jí)蜂群”具體研究成果可能包括技術(shù)可行性、戰(zhàn)術(shù)場(chǎng)景預(yù)估等，沒(méi)有對(duì)外公開(kāi)，但給予出了明確結(jié)論。只要蜂群內(nèi)無(wú)人機(jī)突破10000架，對(duì)智能技術(shù)水平的要求就會(huì)出現(xiàn)本質(zhì)區(qū)別。

現(xiàn)階段，在人工智能和算法支持下，同時(shí)操縱幾百架甚至上千架無(wú)人機(jī)的技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，無(wú)人機(jī)操作基本上以人工遙控為主，人工智能為輔。

當(dāng)數(shù)量繼續(xù)增加到1000架以上，人工操作就會(huì)越來(lái)越困難，對(duì)人工智能的要求就越高。當(dāng)數(shù)量增加到10000架以上，無(wú)人機(jī)蜂群必然以“人工智能完全自主控制”為主，同時(shí)人類干預(yù)程度將降低至最低水平。

控制10000架次以上的無(wú)人機(jī)蜂群，需要極強(qiáng)的信息處理能力，以及非常精密復(fù)雜的算法邏輯，這是“超級(jí)蜂群”的最大難點(diǎn)。在自然界，部分昆蟲類、鳥類、魚類能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)千、數(shù)萬(wàn)只甚至數(shù)十萬(wàn)規(guī)模的群體協(xié)調(diào)行動(dòng)。

這些群體性動(dòng)物，在有限的空間內(nèi)能夠分工協(xié)作，避免互相碰撞，統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)整體行動(dòng)目標(biāo)。其中包含的一些自然規(guī)則蘊(yùn)藏著復(fù)雜的細(xì)節(jié)邏輯，通過(guò)仿真技術(shù)領(lǐng)悟其中的奧妙，將能為人工智能和中央控制系統(tǒng)提供算法方面的借鑒。

“超級(jí)蜂群”的核心技術(shù)，除了計(jì)算機(jī)處理速度外，就是算法?？准{認(rèn)為，未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的勝負(fù)，將由雙方算法水平的高低決定?？准{團(tuán)隊(duì)的研究為“超級(jí)蜂群”項(xiàng)目蜂群控制人工智能算法研究指明了方向。

（二）美海軍加快“超級(jí)蜂群”關(guān)鍵技術(shù)和裝備研發(fā)

2021年3月，雷聲公司獲得美海軍3300萬(wàn)美元“郊狼Block3”無(wú)人機(jī)合同，旨在實(shí)現(xiàn)“郊狼Block3”無(wú)人機(jī)從無(wú)人水面艦艇和水下艦艇的發(fā)射作戰(zhàn)能力，提供海上平臺(tái)情報(bào)、監(jiān)視和偵察以及精確打擊能力。

2022年1月，美海軍授予佐治亞理工學(xué)院價(jià)值3500萬(wàn)美元合同，用于開(kāi)展“異構(gòu)自主樣機(jī)演進(jìn)”項(xiàng)目研究，重點(diǎn)研究蜂群和“超級(jí)蜂群” 系統(tǒng)的異構(gòu)性及最佳指揮與控制架構(gòu)。研究還將考慮該體系架構(gòu)如何與其他自治體系架構(gòu)無(wú)縫結(jié)合。研究工作預(yù)計(jì)2025年1月完成。

2022年10月31日，美國(guó)海軍發(fā)布“無(wú)人機(jī)母艦”概念征詢意見(jiàn)公告，尋求建造低成本、無(wú)人值守艦艇，采用經(jīng)濟(jì)高效方法快速提供和發(fā)射大量無(wú)人系統(tǒng)，支持在競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中通過(guò)中繼共享位置信息，使海軍載人艦艇在執(zhí)行任務(wù)時(shí)免受威脅。

該艦除了裝載所需的無(wú)人系統(tǒng)和指揮、控制、通信、計(jì)算和情報(bào)套件外，還需要考慮導(dǎo)航、網(wǎng)絡(luò)安全、載荷、續(xù)航等能力。計(jì)劃2026年開(kāi)始設(shè)計(jì)和建造，2028年開(kāi)發(fā)出樣機(jī)。

（三）美海還積極進(jìn)行相關(guān)戰(zhàn)術(shù)演練

除了研發(fā)技術(shù)和裝備以外，美海軍還積極進(jìn)行相關(guān)戰(zhàn)術(shù)演練。2021年4月，美海軍在加州圣地亞哥外海舉行了為期一周的“無(wú)人集成作戰(zhàn)問(wèn)題”-21演習(xí)，首次曝光了海軍“超級(jí)蜂群”計(jì)劃。

演習(xí)共動(dòng)用了29種不同類型無(wú)人系統(tǒng)，無(wú)人水面艇、無(wú)人潛航器和無(wú)人機(jī)分別占50%、30%和 20%，目的是在真實(shí)、復(fù)雜的任務(wù)場(chǎng)景中探索有人與無(wú)人系統(tǒng)如何在空中、水面和水下實(shí)現(xiàn)密切跨域協(xié)同，使后者成為顛覆性的能力倍增器。

幾點(diǎn)看法

（一）“超級(jí)蜂群”將促進(jìn)美軍作戰(zhàn)組織方式轉(zhuǎn)變，體現(xiàn)出綜合作戰(zhàn)效果

“超級(jí)蜂群”將改變美軍傳統(tǒng)的作戰(zhàn)組織方式，作戰(zhàn)組織將更加靈活。在智能無(wú)人機(jī)集群發(fā)展的影響下，美軍可能改變目前固定的作戰(zhàn)編隊(duì)模式，轉(zhuǎn)而采用更加靈活多變、按需整合、面向戰(zhàn)場(chǎng)的自適應(yīng)作戰(zhàn)模式。

美軍不再限于幾架單一功能的無(wú)人機(jī)協(xié)同編隊(duì)，而是以滿足作戰(zhàn)任務(wù)需求為原則，動(dòng)態(tài)定制適合其作戰(zhàn)任務(wù)需求的規(guī)?？勺?、異型、異構(gòu)協(xié)同攻擊體系。

“超級(jí)蜂群”將使美軍作戰(zhàn)從指揮協(xié)同、信息協(xié)同、火力協(xié)同向任務(wù)協(xié)同能力提升，并且可實(shí)現(xiàn)跨域任務(wù)協(xié)同，不僅可提升美軍各平臺(tái)能力，而且可以彌補(bǔ)各平臺(tái)的不足，傳統(tǒng)的以單平臺(tái)作戰(zhàn)效果為衡量標(biāo)準(zhǔn)的作戰(zhàn)規(guī)劃也將不再適應(yīng)“超級(jí)蜂群”新型作戰(zhàn)樣式需求。

（二）“超級(jí)蜂群”將成為美軍應(yīng)對(duì)“反介入/區(qū)域拒止”戰(zhàn)略的利器

美國(guó)吸取伊朗制造無(wú)人機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，研制大量造價(jià)低廉的蜂群無(wú)人機(jī)用于戰(zhàn)場(chǎng)。美軍規(guī)劃的“大規(guī)模制造自主系統(tǒng)”項(xiàng)目將使用 3D 打印和數(shù)字設(shè)計(jì)工具大量制造低成本無(wú)人機(jī)，還可以在同一平臺(tái)上快速修改設(shè)計(jì)，以針對(duì)不同任務(wù)目的進(jìn)行優(yōu)化。

這種蜂群無(wú)人機(jī)的攻擊同時(shí)出動(dòng)上千架、數(shù)千架甚至上萬(wàn)架，向?qū)κ职l(fā)起低成本飽和攻擊，使對(duì)手防空系統(tǒng)瞬間失去招架能力。即使對(duì)手有嚴(yán)密的防空系統(tǒng)，被打下來(lái)數(shù)百架后仍然會(huì)有上千架、幾千架無(wú)人機(jī)足以摧毀防空雷達(dá)和其他防御系統(tǒng)，并為巡航導(dǎo)彈、載人戰(zhàn)機(jī)和其他傳統(tǒng)武器的攻擊鋪平道路。

美國(guó)海軍為此進(jìn)行了上百次的模擬演習(xí)，結(jié)果表明：全球最先進(jìn)的“宙斯盾”防御系統(tǒng)也難以應(yīng)對(duì)巨量無(wú)人機(jī)蜂群的攻擊?！俺?jí)蜂群”將成為美軍應(yīng)對(duì)“反介入/區(qū)域拒止”戰(zhàn)略的利器。

（三）“超級(jí)蜂群”尚處于開(kāi)發(fā)完善階段

根據(jù)目前獲得的開(kāi)源信息，“超級(jí)蜂群”尚處于開(kāi)發(fā)完善階段。主要原因是：

1.“蜂群”無(wú)人機(jī)普遍存在體積偏小、航程不足的問(wèn)題。根據(jù)相關(guān)預(yù)算，美軍“部署和使用自主遠(yuǎn)程系統(tǒng)”項(xiàng)目試圖克服這一挑戰(zhàn)。該項(xiàng)目準(zhǔn)備利用大型無(wú)人機(jī)充當(dāng)“空中母艦”。美軍此前已測(cè)試?yán)幂^大的無(wú)人機(jī)攜帶并從空中發(fā)射數(shù)架十小型無(wú)人機(jī)，但“超級(jí)蜂群”項(xiàng)目的目標(biāo)是在沒(méi)有人為干預(yù)的情況下，運(yùn)輸和發(fā)射“極其大量”的小型無(wú)人機(jī)，該方面的工作還需進(jìn)一步深入研究。

2.“超級(jí)蜂群”無(wú)人機(jī)面臨的另一個(gè)難題是經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本。無(wú)人機(jī)被用作消耗品，足夠便宜才能大量部署，且戰(zhàn)時(shí)需要快速補(bǔ)充。CICADA 價(jià)格便宜，但功能較為單一，難以滿足作戰(zhàn)需求。美軍規(guī)劃的 “大規(guī)模制造自主系統(tǒng)”項(xiàng)目將使用 3D 打印和數(shù)字設(shè)計(jì)工具大量制造低成本無(wú)人機(jī)，可快速生產(chǎn)數(shù)萬(wàn)架無(wú)人機(jī)，還可以在同一平臺(tái)上快速修改設(shè)計(jì)，以針對(duì)不同任務(wù)目的進(jìn)行優(yōu)化。

3.“超級(jí)蜂群”項(xiàng)目需要開(kāi)發(fā)更復(fù)雜的指揮和控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)旨在使人類與“蜂群”無(wú)人機(jī)更易于合作，并賦予“蜂群”無(wú)人機(jī)更多的自主性。如果任務(wù)期間遇到通信干擾或帶寬限制，無(wú)法從人類操作員獲得決策指令，此時(shí)“蜂群”無(wú)人機(jī)將需要獲得自主行動(dòng)的能力，根據(jù)收集的信息進(jìn)行重新決策，例如發(fā)現(xiàn)新威脅時(shí)，可以改變路線或派遣無(wú)人機(jī)進(jìn)行識(shí)別。

完成這些功能需要開(kāi)發(fā)更復(fù)雜的指揮和控制系統(tǒng)，如果這些規(guī)劃設(shè)計(jì)能夠全部實(shí)現(xiàn)，美軍的“超級(jí)蜂群”作戰(zhàn)無(wú)人機(jī)將給對(duì)手造成強(qiáng)大威懾力。數(shù)以萬(wàn)計(jì)的“蜂群”無(wú)人機(jī)攜帶不同的作戰(zhàn)載荷，包括用于偵察任務(wù)的傳感器、電子壓制任務(wù)的干擾器或其他電子戰(zhàn)裝備以及攜帶彈藥進(jìn)行遠(yuǎn)距離飛行，對(duì)大范圍目標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)偵察，并識(shí)別和攻擊目標(biāo)，讓對(duì)手難以應(yīng)對(duì)。

啟示

（一）充分認(rèn)識(shí)，積極應(yīng)對(duì)，做好反“超級(jí)蜂群”策略研究

美國(guó)海軍研究院研究認(rèn)為，美海軍“超級(jí)蜂群”將快速實(shí)現(xiàn)?！俺?jí)蜂群”對(duì)未來(lái)防空作戰(zhàn)帶來(lái)了巨大威脅，需要充分認(rèn)識(shí)其對(duì)未來(lái)作戰(zhàn)的意義和對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響，做好應(yīng)對(duì)“超級(jí)蜂群”策略研究。

“超級(jí)蜂群”內(nèi)個(gè)體體積小、數(shù)量多，其空襲具有靈活性高、覆蓋面積廣、突發(fā)性強(qiáng)等特點(diǎn)，需要將防御的兵力部署盡量向前推以擴(kuò)大防空縱深，從探測(cè)預(yù)警、空中打擊、電子對(duì)抗和硬殺傷等多個(gè)角度出發(fā)，構(gòu)建一體化察打反制體系，確保做到盡早發(fā)現(xiàn)、盡遠(yuǎn)處置。

須盡早、盡快提出科學(xué)、合理的對(duì)抗方法，并安排相應(yīng)的研究，建立無(wú)人機(jī)蜂群假想敵部隊(duì)，通過(guò)改進(jìn)和發(fā)展模擬系統(tǒng)，利用仿真及試驗(yàn)演示對(duì)反“超級(jí)蜂群”策略進(jìn)行驗(yàn)證。

（二）“以群制群，以人工智能對(duì)抗人工智能”破局

應(yīng)對(duì)“超級(jí)蜂群”的攻擊不僅僅是向其發(fā)射足夠的攔截導(dǎo)彈或子彈的簡(jiǎn)單問(wèn)題，須以智慧破局。

1.發(fā)展無(wú)人機(jī)“蜂群”技術(shù)對(duì)抗“超級(jí)蜂群”。對(duì)抗“超級(jí)蜂群” 的難點(diǎn)在于其成本極低，釋放數(shù)量巨大，個(gè)體體積小，信號(hào)特征極其微弱等特點(diǎn)，探測(cè)識(shí)別難度極高，無(wú)可靠的探測(cè)和打擊手段，難以全部毀傷，費(fèi)效比高。

運(yùn)用廉價(jià)的無(wú)人機(jī)“蜂群”技術(shù)抵近“超級(jí)蜂群”，將防御的“兵力”部署推向前沿，有利于擴(kuò)大防空縱深。利用“蜂群”中不同無(wú)人機(jī)配置的聲學(xué)、光電/紅外、微波多種探測(cè)技術(shù)手段，提高探測(cè)能力，做到盡早發(fā)現(xiàn)、盡遠(yuǎn)處置。利用“蜂群”中搭載攻擊載荷的無(wú)人機(jī)對(duì)敵“超級(jí)蜂群”發(fā)起電子對(duì)抗和硬殺傷。

2.以人工智能對(duì)抗人工智能，解散“超級(jí)蜂群”，使去失去集群優(yōu)勢(shì)，成為無(wú)頭“蒼蠅”?！俺?jí)蜂群”概念源于自然生物群體，應(yīng)對(duì)方法可基于對(duì)自然生物群體的干擾實(shí)踐。相關(guān)的人工智能算法是攻擊蜂群和防御蜂群戰(zhàn)術(shù)的關(guān)鍵。

可通過(guò)獲取敵方蜂群人工智能關(guān)鍵算法的情報(bào)信息來(lái)構(gòu)建反蜂群算法，以人工智能對(duì)抗人工智能，擾亂“超級(jí)蜂群”，使其成為“一盤散沙”而失去作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)。人工智能算法和高性能的信息處理能力將為“超級(jí)蜂群”對(duì)抗提供有效的技術(shù)支撐。

（三）盡快研制出具備實(shí)戰(zhàn)能力的高能激光和高功率微波武器，形成多層次、多方式防御體系

硬殺傷系統(tǒng)主要用于核心區(qū)域和最后防線的防御。高能激光、高功率微波武器可用于近程防御，常規(guī)的彈、炮用于中遠(yuǎn)程防御，形成彈、炮、新概念武器互補(bǔ)的多層次、多方式防御體系，提高作戰(zhàn)效費(fèi)比。

根據(jù)目前的技術(shù)水平，需要加大高能激光和高功率微波武器的研制力度，攻克高功率、小型化、輕量化等關(guān)鍵技術(shù)，盡快研制出武器裝備，并盡快融入現(xiàn)行作戰(zhàn)系統(tǒng)，與現(xiàn)有防空系統(tǒng)融合，構(gòu)建軟硬結(jié)合、空地一體的防空體系，形成以早期預(yù)警探測(cè)、“無(wú)人機(jī)群對(duì)無(wú)人機(jī)群”空中盡遠(yuǎn)處置、擴(kuò)展防御縱深、地面彈、炮、新概念武器合一的多位一體的反無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)體系。

結(jié)語(yǔ)

美海軍“超級(jí)蜂群”具有巨大韌性，依靠龐大數(shù)量形成壓倒性優(yōu)勢(shì)，在全域覆蓋、協(xié)同行動(dòng)、實(shí)時(shí)打擊等方面優(yōu)勢(shì)十分明顯。

隨著該項(xiàng)目研究的不斷深入，美軍在智能無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)研究與運(yùn)用領(lǐng)域已走在了世界前列。智能無(wú)人機(jī)集群在美軍的作戰(zhàn)理論、作戰(zhàn)樣式、作戰(zhàn)概念、作戰(zhàn)效能等諸多層面將引發(fā)一系列深遠(yuǎn)的影響與變革。

加強(qiáng)對(duì)美軍智能無(wú)人機(jī)集群的跟蹤、研判和影響分析，結(jié)合其能力目標(biāo)和發(fā)展趨勢(shì)制定相應(yīng)對(duì)策略具有重要意義。

編輯：黃飛

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