基于人工智能控制的F-16進(jìn)行虛擬空戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)

隨著一系列模擬測(cè)試使人工智能控制的F-16戰(zhàn)斗機(jī)作為一個(gè)團(tuán)隊(duì)對(duì)抗對(duì)手，將人工智能引入空中格斗競(jìng)技場(chǎng)的目標(biāo)又向前邁進(jìn)了一步。這些實(shí)驗(yàn)是國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）空戰(zhàn)進(jìn)化（ACE）計(jì)劃第一階段的一部分，重點(diǎn)是探索人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)如何幫助自動(dòng)化空對(duì)空戰(zhàn)斗的各個(gè)方面。

DARPA最近宣布，空戰(zhàn)進(jìn)化（ACE）的第一階段已經(jīng)進(jìn)行了一半，上個(gè)月在約翰·霍普金斯應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室（APL）舉行了所謂的混戰(zhàn)1下的模擬人工智能混戰(zhàn)。

到目前為止，空戰(zhàn)的發(fā)展一直集中在虛擬格斗上，但這將在今年晚些時(shí)候發(fā)生變化。

使用APL設(shè)計(jì)的模擬環(huán)境，混戰(zhàn)1包括演示2對(duì)1模擬交戰(zhàn)，兩架藍(lán)色部隊(duì)（友軍）的F-16協(xié)同工作，以擊敗一個(gè)未披露的敵人紅色空軍(敵人)飛機(jī)。

用DARPA的話說(shuō)，雄心勃勃的ACE計(jì)劃旨在通過(guò)使用人機(jī)協(xié)作格斗作為其挑戰(zhàn)問(wèn)題，為空戰(zhàn)開(kāi)發(fā)“可信、可擴(kuò)展、人類(lèi)級(jí)別、人工智能驅(qū)動(dòng)的自主性?！?/p>

今年二月份進(jìn)行的人工智能斗狗測(cè)試是自去年八月APL的阿爾法斗狗測(cè)試以來(lái)的第一次。在那次比賽中，八支提供人工智能系統(tǒng)的隊(duì)伍在1-對(duì)-1空戰(zhàn)中駕駛模擬F-16戰(zhàn)斗機(jī)。獲勝的人工智能團(tuán)隊(duì)隨后在模擬器中與一名經(jīng)驗(yàn)豐富的F-16戰(zhàn)斗機(jī)飛行員進(jìn)行了另外五次模擬空戰(zhàn)，以5比0擊敗了人類(lèi)，這是人工智能潛力的一次重要展示。

DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室（STO）的項(xiàng)目經(jīng)理Dan“Animal”Javorsek上校說(shuō):“我們?cè)诘谝浑A段結(jié)束時(shí)最大的關(guān)注點(diǎn)是人工智能算法從模擬到現(xiàn)實(shí)的過(guò)渡，因?yàn)槲覀儨?zhǔn)備在2021年底實(shí)現(xiàn)亞尺寸飛行器的實(shí)時(shí)飛行?！薄肮芾磉@種向現(xiàn)實(shí)世界的過(guò)渡對(duì)大多數(shù)人工智能算法來(lái)說(shuō)是一個(gè)關(guān)鍵的考驗(yàn)。事實(shí)上，先前的努力對(duì)于這些類(lèi)型的轉(zhuǎn)變是脆弱的，因?yàn)橐恍┙鉀Q方案可能過(guò)度依賴(lài)于來(lái)自模擬環(huán)境的數(shù)字制品。”

與只有槍的阿爾法斗狗試驗(yàn)相比，Scrimmage 1引入了新的模擬武器，以“遠(yuǎn)程目標(biāo)導(dǎo)彈”的形式出現(xiàn)。

“增加更多的武器選項(xiàng)和多架飛機(jī)引入了許多我們?cè)诎柗ǘ饭吩囼?yàn)中無(wú)法推動(dòng)和探索的動(dòng)態(tài)，”Javorsek補(bǔ)充道。“這些新的約定代表著在建立對(duì)算法的信任方面邁出了重要的一步，因?yàn)樗鼈冊(cè)试S我們?cè)u(píng)估人工智能代理如何處理為防止自相殘殺而設(shè)置的明確的火力限制途徑。當(dāng)在動(dòng)態(tài)和混亂的環(huán)境中使用攻擊性武器時(shí)，這是非常重要的，這種環(huán)境包括有人駕駛的戰(zhàn)斗機(jī)，也提供了增加復(fù)雜性的機(jī)會(huì)，以及與操縱兩架飛機(jī)對(duì)付敵人有關(guān)的協(xié)同作戰(zhàn)的機(jī)會(huì)?！?/p>

到目前為止，ACE已經(jīng)展示了先進(jìn)的虛擬人工智能空戰(zhàn)，包括視覺(jué)范圍內(nèi)（WVR）和視覺(jué)范圍外（BVR）的多架飛機(jī)場(chǎng)景和模擬武器，以及使用儀表化噴氣式飛機(jī)測(cè)量飛行員生理和對(duì)人工智能的信任的現(xiàn)場(chǎng)飛行。

在始于去年的ACE計(jì)劃中，DARPA一直強(qiáng)調(diào)建立人類(lèi)飛行員對(duì)人工智能信任的重要性，允許它在人類(lèi)專(zhuān)注于戰(zhàn)斗管理總體決策的同時(shí)進(jìn)行實(shí)際戰(zhàn)斗演習(xí)。

在“獲取信任數(shù)據(jù)”的過(guò)程中，試飛員駕駛L-29 Delfin噴氣式教練機(jī)在愛(ài)荷華大學(xué)技術(shù)學(xué)院的操作員性能實(shí)驗(yàn)室飛行。這架飛機(jī)已經(jīng)采用了駕駛艙傳感器來(lái)測(cè)量飛行員的生理反應(yīng)，從而了解飛行員是否信任人工智能。在這些任務(wù)中，L-29由坐在前艙的安全飛行員駕駛，他根據(jù)人工智能的決定做出飛行控制輸入。然而，對(duì)于正在評(píng)估其反應(yīng)的飛行員來(lái)說(shuō)，這就好像是人工智能在駕駛飛機(jī)。

計(jì)劃于今年晚些時(shí)候進(jìn)行的ACE第二階段將增加涉及真人亞比例飛機(jī)的空戰(zhàn)，包括螺旋槳驅(qū)動(dòng)和噴氣式飛機(jī)，以確保人工智能算法可以從虛擬環(huán)境中轉(zhuǎn)移到現(xiàn)實(shí)世界中。與此同時(shí)，Calspan也開(kāi)始修改全尺寸L-39信天翁噴氣式教練機(jī)，以便為第三階段提供機(jī)載人工智能“飛行員”，這是一系列定于2023年底和2024年進(jìn)行的真人空戰(zhàn)。

一旦這一概念得到證實(shí)，DARPA計(jì)劃將開(kāi)發(fā)的人工智能技術(shù)嵌入忠誠(chéng)的僚機(jī)型無(wú)人機(jī)，如Skyborg，與有人駕駛戰(zhàn)斗機(jī)協(xié)同工作。通過(guò)這種方式，無(wú)人機(jī)將能夠在一定程度上自主進(jìn)行空戰(zhàn)，而有人駕駛飛機(jī)的人類(lèi)飛行員則主要關(guān)注戰(zhàn)斗管理。

最終，這種人工智能對(duì)于實(shí)現(xiàn)全自主無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)（UCAV）的夢(mèng)想至關(guān)重要，這種無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)能夠進(jìn)行空對(duì)空作戰(zhàn)以及空對(duì)地打擊，就像戰(zhàn)區(qū)一樣在過(guò)去已經(jīng)進(jìn)行了深入的探索。雖然UCAV將能夠執(zhí)行許多與有人駕駛飛機(jī)相同的功能，但它的人工智能“大腦”將能夠更快、更準(zhǔn)確地做出關(guān)鍵決策，在更短的時(shí)間內(nèi)考慮更多的信息，而不用擔(dān)心被戰(zhàn)斗的總體混亂分散注意力或混淆。同樣的算法也可以用來(lái)使無(wú)人機(jī)聯(lián)網(wǎng)成群，協(xié)同工作以最大限度地提高其戰(zhàn)斗力，決策速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于人類(lèi)駕駛的編隊(duì)。

DARPA演示中的一張幻燈片，展示了ACE中的計(jì)劃階段

然而，同樣的人工智能技術(shù)也有作為“虛擬副駕駛”的應(yīng)用，這種概念正在R2-D2下開(kāi)發(fā)，R2-是由空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）自主能力團(tuán)隊(duì)3（ACT3）運(yùn)行的一個(gè)項(xiàng)目。通過(guò)這種方式，ACE開(kāi)發(fā)的軟件和其他系統(tǒng)有可能為有人駕駛飛機(jī)的機(jī)組人員提供新型的自動(dòng)化幫助。

顯然，ACE有潛力在自主和半自動(dòng)無(wú)人駕駛飛機(jī)能力領(lǐng)域融入各種不同的空軍計(jì)劃，并為有人駕駛類(lèi)型提供另一層快速?zèng)Q策。雖然人工智能算法在虛擬空戰(zhàn)中獲勝的能力現(xiàn)在已經(jīng)得到證明，但今年晚些時(shí)候我們應(yīng)該有機(jī)會(huì)看到這項(xiàng)技術(shù)如何轉(zhuǎn)化為現(xiàn)場(chǎng)飛行。

編輯：黃飛

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