陸 震

(北京航空航天大學, 北京 100083)

隨著世界各國國防建設(shè)的變革和轉(zhuǎn)型，無人軍事裝備，即軍用機器人的建設(shè)正在加速進行，產(chǎn)生一種新型的作戰(zhàn)形式，即借助于軍用機器人(自主戰(zhàn)術(shù)士兵或無人戰(zhàn)車、無人機、無人艦艇、無人航天器等作戰(zhàn)平臺等開展的無人戰(zhàn)爭。人工智能技術(shù)的發(fā)展日臻完善，為軍用機器人的發(fā)展提供了條件，從根本上改變了戰(zhàn)爭性質(zhì)。按目前軍用機器人的作戰(zhàn)域，分為四類：地面軍用機器人、空中軍用機器人、水(海)域軍用機器人和空間軍用機器人。在戰(zhàn)術(shù)層面，機器人戰(zhàn)士或戰(zhàn)術(shù)自主士兵(Tactical Autonomous Combatant，TAC)具有能在地面，空中，太空或海底環(huán)境中作戰(zhàn)或工作的能力，能在極其惡劣的條件下(如酷熱和極冷，以及化學，生物或放射性污染的環(huán)境中)運行。在許多情況下，機器人士兵將比人類士兵更有能力。它們將更具殺傷力，更具移動性，更具生存能力。它們具有更快的反應時間，并具有更多、更優(yōu)越的感知能力。他們不會恐懼，不會感到饑餓，困倦或疲勞，它們會讓人類士兵擺脫危險，大大減少傷亡。從經(jīng)濟能效角度，它們比人類便宜。戰(zhàn)術(shù)自主士兵的外形并不是科幻作品中的人形機器人，而是采用可優(yōu)化其角色和任務的形狀。有些看起來像車輛，有些看起來像飛機，有些看起來像飛船，另一些看起來像昆蟲或動物或其他物體，以偽裝或欺騙對手。甚至沒有物理實體-智能軟件間諜或網(wǎng)絡機器人。

軍用機器人按照其控制方式可以分為自動化的(Automated)、半自主的(Semi-autonomous)和自主的(Autonomous)，另外還可以是遙控的(Remote-controlled)。在實際運用中常常是幾種方式綜合運用。目前比較成熟和投入實戰(zhàn)大多數(shù)軍用機器人是遙控的和自動化的。自動化是指由武器裝備自動執(zhí)行的一組相關(guān)功能，要求人類在自動序列之前或之后執(zhí)行一系列操作以完成任務。自主或自治指在沒有人為輸入或指導的情況下，武器裝備可以在規(guī)定條件下執(zhí)行編程操作，并且它具有一定的判斷分析能力，可根據(jù)戰(zhàn)場的狀況做出決定。半自主的武器則具有有限的判斷能力，有時需要人類干預。根據(jù)國際公約，自主式軍用機器人只能限于非致命性武器，如偵察、排爆、掃雷等。

1 無人戰(zhàn)車—所向披靡的戰(zhàn)場尖兵

地面軍用機器人主要是自主或遙控戰(zhàn)車(包括輪式、履帶式)和步行機器人。自主車輛依靠自身的智能自主導航，避障，能獨立完成各種戰(zhàn)斗任務；半自主車輛可在人在環(huán)的條件下遙控行駛，在遇到困難時操作人員可以進行遙控干預。地面軍用機器人是未來陸軍的重要力量，能明顯增強部隊的作戰(zhàn)能力，代替人在高危環(huán)境中完成各種復雜任務，如掃雷、探雷、布雷、排爆、偵察等甚至射擊，使用地面機器人對保存有生力量、提高作戰(zhàn)效能具有重要意義。美國陸軍于2005 年3 月開始部署Foster-Miller公司研制的機器人“魔爪(TALON)”[1]如圖1所示，該機器人將裝備M240 或者M249 型機槍，此外還可以裝備火箭發(fā)射器，美軍士兵可以躲在安全地帶對其遙控指揮，對敵人進行射擊?！澳ёΑ敝丶s36 kg，裝備的電池可以保證其以8.4 km的時速持續(xù)行走約32 km。在待機狀態(tài)(監(jiān)視)下，機器人的電池充一次電可以連續(xù)使用1周。2005年3月，美國陸軍首次在伊拉克戰(zhàn)場上部署了18個遙控的“魔爪”。“魔爪”的改進型號是“劍”(SWORDS) 機器人[1]。SWORDS 是“特種武器觀測偵察探測系統(tǒng)(Special Weapons Observation Reconnaissance Detection System)”的縮寫，同于英文“劍”的拼寫?！皠Α睓C器人攜帶有威力強大的自動武器，每分鐘能發(fā)射1 000發(fā)子彈，它們是美軍歷史上第一批參加與敵方對面作戰(zhàn)的機器人?！皠Α鄙砀?.9 m，配備有M249型5.56mm機槍，或者M240型7.62 mm機槍，外加M16系列突擊步槍與M202-A型火箭彈發(fā)射器，它能夠連續(xù)向敵方發(fā)射數(shù)百發(fā)槍彈及火箭彈。此外，每個“劍”機器人還擁有4臺攝像機、夜視鏡、變焦設(shè)備等光學偵察或瞄準設(shè)備。目前，美軍擁有超過1.5 萬個地面機器人。

俄羅斯陸軍在克里米亞半島的Sevastopol展示出先進的軍用機器人Platform-M[2]，可用于巡邏和攻擊。Platform-M(圖2)是一種履帶式遙控機器人裝置，裝有榴彈發(fā)射器和Kalashnikov步槍。

圖1 SWORDS地面軍用機器人

圖2 Platform-M無人戰(zhàn)車

在第12屆中國國際航空航天博覽會上，中國兵器工業(yè)集團有限公司首次展出了7種多功能無人作戰(zhàn)車輛[3]。

2 軍用無人機—陸軍航空兵的利器

隨著人工智能和自動化技術(shù)在武器裝備上的廣泛應用，無人機的研制取得了突破性的進展，并在幾場局部戰(zhàn)爭中頻頻亮相，屢立戰(zhàn)功?？梢灶A言：在21世紀，人們將面臨日益增多的軍用無人機。目前從事研究和生產(chǎn)無人機的有美國、俄羅斯、中國、以色列、英國和南非等近30個國家。作為頭號軍事強國，美國的智能無人武器的發(fā)展一直處于各國前列。其軍事戰(zhàn)略研究部門認為，人工智能、大數(shù)據(jù)、機器人技術(shù)、精確打擊技術(shù)的迅速發(fā)展，正催生“戰(zhàn)爭性質(zhì)發(fā)生根本性變化”，主張現(xiàn)代戰(zhàn)爭應該由自動武器和無人系統(tǒng)進行。他們正在大力投資研發(fā)，測試和部署日益自動化和智能化的武器系統(tǒng)，這大大增強其攻擊能力和防御水平。

他們的智能武器系統(tǒng)已經(jīng)成功地用于實戰(zhàn)，在對伊拉克、阿富汗、塞爾維亞、利比亞的局部戰(zhàn)爭中占據(jù)了絕對優(yōu)勢。美國軍方制訂了從2013—2038年的無人系統(tǒng)路線圖(Unmanned Systems Roadmap FY2013—2038)[4]。確立了未來25年發(fā)展無人武器系統(tǒng)的技術(shù)路線，美國最近新成立的陸軍未來司令部[5]，它有 8個職能部門[20]，著眼打造領(lǐng)先于中俄的先進武器系統(tǒng)，主要是軍用機器人系統(tǒng)。它將關(guān)注六個領(lǐng)域：1遠程精確打擊(遠程精確打擊能力已成為各國陸軍當前和將來的重點發(fā)展方向)、2新一代戰(zhàn)斗車輛、3未來的垂直升力平臺[21]、4 能力發(fā)展集成Capability Development Integration Directorate (CDID)[22]、TRADOC Analysis Center[23])、5移動和遠征陸軍網(wǎng)絡、空中和導彈防御能力以及6單兵殺傷力[24]。

目前美軍投入陸軍實戰(zhàn)的最有代表性和最成功的智能武器系統(tǒng)是軍用無人機(Drone)，它們可裝備空對地導彈，并通過指揮中心遠程操作偵察任務。20世紀80年代初，中央情報局(CIA)和五角大樓開始試驗無人偵察機。20世紀90年代初，中央情報局對領(lǐng)先系統(tǒng)公司(Leading Systems, Inc)開發(fā)的無人機“Amber”感興趣。中情局秘密購買了五架無人機(現(xiàn)稱“GNAT”)。起初無人機聽起來像是“天空中的割草機”，因此生產(chǎn)了一種安靜的發(fā)動機。新無人機被稱為“捕食者(RQ-1 Predator)”。美軍在開發(fā)無人戰(zhàn)斗機和轟炸機方面也取得了很大進展[3]。使用無人戰(zhàn)斗機和轟炸機摧毀敵方目標是很有意義的，因為機器人飛行員不需要人類飛行員必要的體能和技能訓練，無人戰(zhàn)機能夠執(zhí)行人類飛行員由于高強度的重力效應(G-Force)而無法完成的各種高難度機動，無人戰(zhàn)機不需要設(shè)計生命支持系統(tǒng)，飛機損失也不擔心失去飛行員?！安妒痴?RQ-1 Predator)”系列是一種武裝的多任務，中等飛行海拔高度，長續(xù)航能力的無人飛行器。主要用作情報收集，其次是針對活動目標進行攻擊。鑒于其充足的續(xù)航時間，廣域傳感器，多模式通信套件和精確武器，因而具有一種獨特的作戰(zhàn)能力，可以對高軍用價值的，短瞬即逝的和需要立即響應的目標進行打擊、協(xié)調(diào)和偵察(SCAR)?！安妒痴摺笨梢酝瓿梢韵氯蝿眨呵閳?，監(jiān)視，偵察，近距離空中支持，戰(zhàn)斗搜索和救援，精確打擊，伴隨激光，護航/突襲，路線清理，目標開發(fā)和終端空中引導。一套完整的“捕食者”系統(tǒng)主要包括4架無人機、一個地面控制站和一套衛(wèi)星通信鏈路以及55名操作維修人員。目前，RQ-I已經(jīng)發(fā)展了兩種型號：一種是RQ-lA型，主要用于偵察監(jiān)視；另一種是RQ-lB型(也稱MQ-9型)，加裝了對地攻擊導彈，可用于打擊地面目標。1995年的波黑戰(zhàn)爭期間，RQ-lA無人機首次參戰(zhàn)。美軍先后將5架RQ-lA無人機部署在阿爾巴尼亞境內(nèi)的一個美空軍基地，共執(zhí)行了600多次偵察任務。美軍從1999年下半年開始研制RQ-lB武裝無人機。2002年6月，美空軍將RQ-lB命名為MQ-lB，M表示多用途，反映了“捕食者”已經(jīng)成為一種既能執(zhí)行偵察任務，又能對地攻擊，執(zhí)行多種任務的多用途無人機。在阿富汗戰(zhàn)爭中，美軍首次使用RQ-lB發(fā)射“海爾法”導彈(Hell fire airborne antitank missile)，摧毀了一輛塔利班的坦克，揭開了武裝無人機參加實戰(zhàn)的序幕，首開無人機使用精確制導武器攻擊地面目標之先河。2001年11月14日，美軍出動攜帶“海爾法”反坦克導彈的RQ-lB無人機，擊斃了本·拉登的助手阿提夫。現(xiàn)在美軍擁有7 500多架無人機。

RQ-4全球鷹(英語：Global Hawk)是由Northrop Grumman所生產(chǎn)的無人機，主要服役于美國空軍與海軍。它可以提供后方指揮官綜觀戰(zhàn)場或是細部目標監(jiān)視的能力，裝備有高分辨率合成孔徑雷達可以看穿云層和風沙，還有光電紅外線模塊(EO/IR)提供長程長時間全區(qū)域動態(tài)監(jiān)視。白天監(jiān)視區(qū)域超過100 000平方公里(40 000平方英哩)例如要監(jiān)視洛杉磯一樣大的城市，可以從緬因州遙控全球鷹，拍攝370×370 km(230×230英哩)區(qū)域的洛杉磯市區(qū)24小時，然后輕松返航。2001年4月24日，一架全球鷹以不中停方式從美國加州愛德華空軍基地直飛澳洲愛丁堡空軍基地，創(chuàng)下無人機飛越太平洋的紀錄[5]共飛了22小時。它有進行頻譜分析的情報能力，提前發(fā)現(xiàn)全球各地的危機和沖突。也能幫忙導引空軍的導彈轟炸，使誤擊狀況降低。RQ-4動力來自Rolls-Royce AE 3007H渦扇發(fā)動機，可產(chǎn)生31.4 kN(3 200 kgf/7 050 lbf)的推力，可以搭載900 kg(2 000磅)設(shè)備。機身為平常的鋁合金，機翼則是碳纖維。量產(chǎn)成本約3 500萬美元(目前實際成本加入研發(fā)成本，高達1億2 320萬美元[4])。

據(jù)俄羅斯《今日商業(yè)(Russia business Today)》2018年7月20日報道[5]。俄羅斯新型重型無人機Okhotnik(獵手)，早些時候在新西伯利亞航空工廠的跑道上進行了首次地面滑行試驗。2011年俄羅斯國防部和蘇霍伊公司于簽署了開發(fā)20噸重的Okhotnik重型無人打擊飛機的合同。無人機的樣機是2014年制造的，采用了復合材料和反雷達涂層，配備了反作用噴氣推進器，可達到1 000 km/h的速度，是目前最重的軍用無人機。據(jù)稱，它無人駕駛并能夠以自主模式執(zhí)行任何戰(zhàn)斗任務。從這個意義上說，Okhotnik將成為第六代戰(zhàn)斗機的原型。該無人機自行起飛，實現(xiàn)其目標并返回機場。但它不具備使用武器的決策權(quán)，這必須由人類決定。目前Okhotnik的原型機已準備就緒，將于2018年開始試飛。

我國成都飛機公司研發(fā)的翼龍Ⅱ為一款中高空、長航時無人機，旨在從事偵察、監(jiān)視和對地打擊任務，機上裝備了實施空-地攻擊的武器[6]。

3 無人艦艇—未來海戰(zhàn)模式

現(xiàn)在有10多個國家裝備或正在研制無人艦艇(無人艦艇包括無人水面艦艇和無人潛艇或無人潛航器)。據(jù)《外交官雜志》(The Diplomat)亞洲防務欄目報道，美國海軍正在部署無人艦艇，來追蹤中國和俄羅斯的潛艇[7]。在2010年，美國國防高級研究計劃局(DARPA)啟動了一項開發(fā)反潛無人艦艇的研究項目，這是一種能夠跟蹤淺水區(qū)敵方潛艇的機器人船，即無人反潛作戰(zhàn)連續(xù)追蹤艦(ACTUV)，計劃能自主續(xù)航60至90天，監(jiān)視廣袤的海域，一旦發(fā)現(xiàn)敵方潛艇，可導引戰(zhàn)機和其他戰(zhàn)艦攻擊摧毀，ACTUV本身是非武裝的，艦身長40m(132inch)，排水量140t，最高航速27節(jié)，使用第五代中頻船體聲納系統(tǒng)進行主動和被動聲納搜索。ACTUV的原型名為海上獵手(Sea Hunter)，在2015年秋季進行了廣泛的海上試驗。它在幾千公里的海域一次續(xù)航數(shù)月，船上一名船員都沒有。目前美國國防部高級研究計劃局(DARPA)已將這艘自主獵潛艦艇交給了海軍研究室(ONR)[8]，標志DARPA無人反潛連續(xù)跟蹤戰(zhàn)艦(ACTUV)項目完成。據(jù)稱，ACTUV已成功追蹤到距離1 km(0.62 mile)遠處的潛艇。美國海軍還在進行集群自主艦隊壓制敵艦的試驗[9]。集群自主艦隊(如圖3所示)可以在未來護送大型艦只，還能如一群鯊魚般圍剿大型敵艦。

圖3 美國海軍的集群自主艦隊

2018年10月中國進行了首艘導彈無人艇首發(fā)導彈試射[10]。這艘名為“瞭望者Ⅱ”偵察攻擊一體導彈無人艇具有全自主、半自主、遠程手動遙控、人工駕駛等多種駕駛模式。該艇可承擔敵情偵察和精確打擊任務，用于海上島礁、邊防水域巡邏警戒，可對海上中小目標實施精確打擊，也可配合兩棲部隊對近岸移動、固定目標實施精確打擊，同時能對大型目標進行集群失能性打擊。

根據(jù)俄羅斯衛(wèi)星通信社報道，俄羅斯高級研究基金會(Russia’s Foundation for Advanced Research, FPI)正在為俄羅斯海軍建立自主海上機器人系列。2015年9月，據(jù)“《華盛頓自由燈塔》報道[11]，俄羅斯正在建造(каньон)無人潛艇(如圖4)，可以攜帶核武器，能對美國的港口和沿海城市構(gòu)成威脅。美國國防部稱這一秘密潛艇項目為“峽谷(Kanyon)”。

自主潛艇或自主潛水器具有許多優(yōu)勢，一是體積小，重量輕，戰(zhàn)場毀傷概率小；二是隱蔽性好，機動靈活；三是具有多功能性，能執(zhí)行不同的任務；四是可執(zhí)行危及有人駕駛潛艇和潛水員安全的任務。在未來戰(zhàn)場上，海下自主平臺將是一支不可忽視的重要作戰(zhàn)力量。

圖4 俄羅斯的無人潛艇

除美國和俄羅斯和中國，世界其他一些國家也在無人艦艇的研發(fā)方面取得顯著進展。瑞典的“雙鷹”無人潛艇，水中最大航速可達6節(jié)，通過6個小型推進器可以上下左右移動。借助傳感器的幫助，它可以接近最大深度為300米的水雷，機械臂可將爆破用炸藥安放在距水雷最近的位置。日本《讀賣新聞》2007年5月報道，日本為阻止來自海上的入侵和攻擊，著手研發(fā)無人潛艇和其他類型的水上無人軍事工具。報道指出，日本海上自衛(wèi)隊已部署可遙控的水雷清除艇“S-7”，今后將提升其能力并開發(fā)機器人化的潛艇，可自動航行、識別目的，進行判斷和展開攻擊，以完成無人潛艇的建造。

4 空間軍用機器人

所有無人值守的航天器、空間站和衛(wèi)星都可以用于軍事目的而被視為空間軍用機器人。這些空間飛行器有的裝有遙控或自主的空間機械臂，可以完成空間武器的各種操作。這方面的內(nèi)容可見作者的有關(guān)論文[12-14]。本文不再詳述。

5 謹防機器人殺手對人類安全的威脅

大多數(shù)軍用機器人主要用于偵察，監(jiān)視，狙擊手探測，消除爆炸裝置等?，F(xiàn)有配備致命武器的機器人必須是人在環(huán)的遙控方式，不允許它們自主奪取生命[15]。自主機器人必須遵守戰(zhàn)爭法(LOW)和交戰(zhàn)規(guī)則(ROE)[16]。人權(quán)觀察組織和制止殺人機器人運動等人權(quán)組織和非政府組織已開始敦促各國政府和聯(lián)合國制定政策，禁止發(fā)展所謂的“致命自主武器系統(tǒng)”(LAWS)[17]。在2015年的國際人工智能聯(lián)合會議中，超過一千名機器人領(lǐng)域的研究者，以及一些知名人士，如物理學家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking,)和SpaceX首席執(zhí)行官伊隆·馬斯克(Elon Musk)，共同簽署了一份公開信，警告人工智能軍備競賽將為人類帶來嚴重的后果，也呼吁聯(lián)合國應通過禁令，禁止開發(fā)與使用自主武器(autonomous weapons)。信中表示：“現(xiàn)今的人工智能已經(jīng)發(fā)展到一個階段，在未來幾年內(nèi)，自主武器將能完全派上戰(zhàn)場；然而帶來的風險也很高，自主武器被形容是繼槍炮、核武發(fā)明后，戰(zhàn)爭型態(tài)的第三大變革”[18-19]。

6 結(jié)論

軍用機器人的共性技術(shù)需求，使得目前關(guān)于以下方面的技術(shù)研究受到很大關(guān)注：

1) 對自然環(huán)境的適應性。對機器人系統(tǒng)適應不同工作環(huán)境的關(guān)鍵技術(shù)提出了很高的要求。從受控力學系統(tǒng)的角度看，機器人在自然復雜環(huán)境中工作時，受到的外界力學約束和任務約束是復雜的，機器人本體需要具有可重構(gòu)和自重構(gòu)能力；

2) 高靈敏度、高可靠性傳感器技術(shù)的發(fā)展與應用。在傷員搜救、隱蔽與偵查、電子對抗技術(shù)較量等需求的推動下，強噪聲環(huán)境下的各類傳感器技術(shù)，已經(jīng)成為軍用機器人走向智能化的技術(shù)瓶頸之一；

3) 多機器人協(xié)作技術(shù)。機器人的操作任務種類多樣，任務約束的特征紛繁復雜。任務約束是附加在機器人系統(tǒng)上的附加約束。軍事應用領(lǐng)域的多機器人協(xié)作技術(shù)具有特別復雜性，是民用和一般工業(yè)應用領(lǐng)域多機器人協(xié)作技術(shù)不能比擬的。動態(tài)任務約束條件下的多機器人協(xié)作技術(shù)，是當前多機器人協(xié)作技術(shù)研究領(lǐng)域的重要課題；

4) 可靠性設(shè)計原理和方法。軍用機器人系統(tǒng)的可靠性設(shè)計具有特別重要的意義?；贛EMS技術(shù)發(fā)展高集成度高可靠性元器件設(shè)計制造技術(shù)，對促進軍用機器人的實際應用，具有重要現(xiàn)實意義。