航空领域的人工智能

　　航空领域是人工智能（AI）较早进入的领域之一，随着信息技术的发展，其在航空领域已呈逐步普及之势。此前，AI在航空领域的应用主要面向航空运输，比如通过连续的机器学习模式判断和掌握事物发展趋势，在飞机或者发动机传回的大量数据中发现异常情况。而近年来，随着AI领域的快速发展，其应用已经从用于飞机自动滑行和自动蔽障系统的机器视觉， 发展到了自动滑行期间自动阅读机场各类标志上的文字，以及用于数字空中交通管制的语音识别。

　　除此之外，AI在军用航空领域的应用在最近几年也呈现出高速发展势头，其中尤以自动空战系统的算法进展最为明显。比如美国空军正在进行的“天空博格人”（Skyborg）项目， 该项目的目标就是在2023年部署搭载了AI空战系统的无人僚机，然后通过训练和演习积累在空战领域使用AI的经验，为将来将其推向战场铺路。按照美国空军的计划，依托军用无人作战飞机的发展，“天空博格人”项目发展而来的AI系统将率先应用到无人作战飞机上；随着AI在无人机上的使用和验证，随后逐渐将其应用到有人作战平台，最终确立起兼具数量和质量优势的空中作战装备体系和能力。

　　其实“天空博格人”并不是一个全新的项目，该项目最早由美国国防部战略能力办公室（SCO）提出，最初的目标是主要关注与忠诚僚机概念的研究，即有人/无人机编队协同作战研究。2016年，该项目改称“阿凡达”（Avatar），2018年初再次改称“天空博格人”并从SCO转至美国空军研究实验室（AFRL）负责。

　　“天空博格人”项目名字源自电影《星际迷航》中的Borg“博格人”种族，该种族是半有机物半机械的生化人，身体上装配有大量人造器官及机械，大脑为人造的处理器。博格人个体没有自我意识，通过一个被称为“博格女王”（Borg Queen）的程序对博格人或者博格人集合体进行控制，在战略上显示出高度的智慧与适应能力。从名字也可以从中看出“天空博格人”项目的一些特征及发展野心。

　　2019年3月，美国空军研究实验室（AFRL）战略发展规划和实验办公室（SDPE）发布了“天空博格人”项目能力信息征询书在，这也是该项目第一次被公众所知晓。据SDPE的发言人表示，“天空博格人”项目旨在开发一种集成在无人机上的试验平台， 用于支撑基于AI的辅助决策、自主驾驶等功能的核心程序开发（该核心程序的最终目标是部署于有人机或无人机上，实现“虚拟副驾驶”和“自主无人作战飞机”能力）。由此可见，该项目包含两个方面的内容，一是集成了AI系统的无人作战飞机平台；二是可以整合到已有无人、有人作战平台上的独立的AI系统，充当副驾驶以减轻飞行员的负担。SDPE希望原型机在2021年可以自主驾驶无人飞行器，在2023年具备进行军事任务评估的条件。

　　2019年7月，美国空军再次对外发布了“天空博格人”项目的进展情况， 并表示该项目将于2019年夏天开始进入飞行试验阶段，从而保证上文中提到的2023年目标的实现。据美国空军发言人透露，“天空博格人”项目中的AI系统将会整合到无人机系统上，使无人机可以实现自主飞行并管理部分战斗任务，并作为有人机的僚机使用。经过一个阶段的试飞之后，随着AI系统的成熟，其将会被整合到更大尺寸的飞行平台上进行测试。

　　按照美国空军的计划，从2019年夏天开始的飞行测试将持续两年时间， 美国空军希望通过飞行测试掌握AI系统的先进自主算法在受控环境中的表现，其中的一个关键问题就是如何确保AI系统能够正确地进行“思考”。通俗地说，就是AI系统要通过算法来控制飞机在执行任务过程中的每一个后续步骤，就如同人类飞行员操控飞机执行任务的步骤。

　　尽管如此，“天空博格人”项目的主要任务是研发基于开放性架构的AI软件和控制系统，并不生产无人机平台。所以，前文中提到的该项目的内容之一是集成了AI系统的无人作战飞机，而这里的无人作战飞机平台可以是来自其他在研项目或者是现有的成熟产品。在“天空博格人”项目中， 对用于搭载AI系统的无人机有两个方面的主要内容，即可消耗性和模块化。可消耗性就是要求搭载AI系统的无人机平台要采用低成本设计，即使在战场上出现消耗也是可以承受得起；模块化就是要求无人机平台能够携带多种传感器或者武器系统，以适应不同作战任务需要和不同的作战环境，并可以与其他作战平台进行编队联合作战。

　　2019年3月5日， 由AFRL与克拉托斯（Kratos）公司合作开发的XQ-58A“女武神”（Valkyrie） 低成本无人作战系统原型机成功首飞。XQ-58A是一种隐身、远程、高亚声速无人机， 机长8.8米， 翼展6.7米，内置武器舱可以携带275千克有效载荷，航程约4000千米。该机的一个重要特点就是造价低，单机价格在200~300万美元之间， 其研制目的主要用作F-35等主力战斗机的无人僚机，或者是无人机“蜂群”战术。XQ-58A隶属于AFRL“低成本可消耗飞机技术”（LCAAT）项目下的“低成本可消耗打击无人机演示验证”（LCASD）子项目。因此，有分析认为美国空军已经选择XQ-58A作为“天空博格人”AI系统的搭载平台，并开始相关飞行测试。但是，美国空军并没有对此给出肯定回答。

　　除了用于提升无人作战飞机的智能化水平，进而拓展其应用范围和领域，“天空博格人”AI系统未来还可以整合到有人驾驶战斗机上，作为虚拟的副驾驶，可以通过分担一部分职能来降低飞行员工作量，这样可以使飞行员能够在日益复杂的作战环境中管理更多的任务。比如在执行空战任务时，飞行员既要控制战斗机进行各种空中机动，同时又有迅速阅读大量数据并对空域形势做出正确判断，在这种情况下，AI系统就可以自动介入分担一部分工作。

　　美国空军计划从2023年开始，将对F-35战斗机进行升级，包括配备更先进的中央核心处理器、更大的机载内存容量和更先进的座舱显示器，用作搭载AI系统的硬件基础。搭载了AI系统的F-35战斗机在执行任务时可以充当“中央大脑”的角色，控制同一战场上的无人机系统，实现信息共享、任务与角色的灵活分配等，同时AI系统还可以充当F-35飞行员的副驾驶。

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