现状:战斗支援性机器人成开发重点
如今,世界上各个主要国家都纷纷开展了军用机器人研制工作。美国当然是一马当先,凭借雄厚的国防技术开支设立了100项左右的军用机器人开发计划,几乎涵盖了陆海空三个军种所有的专业岗位。
目前几个比较成功的项目有,美国的“利剑”战斗机器人(sword,特种武器观测侦察探测系统的英语缩写),它是一种遥控型的机器人,在原本比较成熟的“魔爪”(talon)机动机器人底盘上配备了4台照相机、夜视镜和变焦设备等光学侦察和瞄准设备。其战斗功能主要采取模块化搭载武器方案,可以根据需要调整加装几种不同的武器系统组合。诸如5.56毫米口径的m249机枪,或是7.62毫米口径的m240机枪,m16系列突击步枪,m202-a16毫米火箭弹发射器和6管40mm榴弹发射器。操纵员依靠加密通讯信道对其进行操作。机枪型的“利剑”可以依靠双向稳定系统精确地向300米外硬币大小的目标每分钟发射1000发子弹,它们是美国军队历史上第一批参加与敌方面对面作战的机器人。
美国空军和海军开发的x45-x47系列的无人机具有隐身功能,目前虽然仍然是演示性阶段但是已经实现了自主起降,x47甚至完成了自主舰上起降。它们具备多机控制、协调飞行、无人机间的通信、途中改变任务、合作瞄准等功能,在内置弹仓携带精确制导弹药对敌方目标进行攻击。
美军在其他战斗支援性机器人方面也设置了大量的研发项目,诸如应用最早的扫雷排爆、警戒巡逻都有较为成熟的产品,战场搬运伤员的机器人目前也有所进展。
作为传统军事强国,俄罗斯自然不可能在此方面落后太多。他开发的“天王星”系列机器人,也同样集中于扫雷排爆等支援性应用领域,但是最为显眼的则是试图投入国际市场的“天王星9”机器型无人战车。
这种机器人同样属于“遥控型”,装备了激光照射警告系统和发现、识别及跟踪目标设备,可以执行远程侦察和火力支援任务。它的常规配置编制包括:两个侦察和火力支持无人战车、运输它们的拖车和移动指挥台。侦察与火力支援无人战车配备武器包括30毫米口径自动火炮2a72、7.62毫米机枪、“攻击”(ataka)反坦克导弹,上述武器还可根据客户要求进行调整。
另外俄罗斯还开发了一种背包式的用于警戒任务并且兼有战斗功能的“平台m”机器人,可以替代岗哨功能或者以遥控的方式在诸如人类不便于进入的核生化环境中作战。其他诸如专为保护战略火箭部队,俄罗斯专门开发了一种警戒机器人,具有相当强的自主性。
英、法、以色列等国家也纷纷开发了各类自主型侦察无人机和地面侦察排爆等机器人。这其中以色列开发的无人巡逻车型机器人,可以自主在固定的线路上进行巡逻和警卫任务,非常适用于地形较为简单的开阔地区,能够节约大量的警备部队人力。中国在上述各领域也颇有建树,尤其是几款无人航潜器处于领先地位。
目标:全自主能力的军用机器人
最早期的军用机器人受当时计算机能力的限制只能对机器人植入固定程序或者根据任务需要预先编入程序,令其从事一些相对简单具有高度重复性的任务。这就使得当时能够实现的应用主要还是无人侦察机。
随着时代的发展,人类越来越倾向于在军事领域的各个方面都使用机器取代人去完成一些较为危险和困难的任务。在这个背景下,这些替代人的机械装置的就必须对复杂环境有更强的应变能力,只有随着计算机技术和通讯技术的进步方才使得这个要求变得现实起来。
有了这个技术基础,目前出现的大量机器人可以通过声、光和压感传感器对外界的环境进行感知并且交由自身携带的计算机进行处理,依照事先设定的程序作出针对性的反应。在这个基础之上,人类追求的最终目标是制造出具备完全自主能力的军用机器人。
很显然一种完全自主的机器人是最为理想的,它可以将人彻底从相关任务中解放出来,机械的非生命属性决定了它能够完成人类不可能完成的任务,并且因为没有情感和体力持续性方面的诸多因素干扰,它执行任务的可靠性和连续性都要比人类操纵的武器或者装备更为强悍。从成本的角度来说,它可以依靠大规模工业化生产批量制造,远远比需要长时间训练方可获得熟练技能的人更加廉价。对于电子机械设备的维修费用也远远比为了保障人的生存而设置的复杂庞大的后勤卫生体系代价低廉。很显然使用的这种自主机器人越多的军队就可以减少更多的名额,由此导致了军队结构进一步精简指挥体制灵活性更高。
“遥控型”机器人基本不具备自主能力,它所装备的各类传感器实际上是作为操纵员人体感知能力的一种延伸,感知到的一切信息都必须通过专用终端设备向操纵员传递。操纵员根据信息和机器人的性能来决定向机器人发出何种动作指令。这种机器人同样可以类似于自主机器人那样在人类不便于达到的空间完成相关任务,一定程度上也可以避免人员伤亡,并且具有较高的执行效率。
但是因为它完全依靠操纵员这个人来指挥,因此对于军人的替代作用仍然有限。它应该被看做现有军队装备水平的一种补充和强化,但是达不到自主型军用机器人能够带来的革命性意义。
现有技术尚难以实现完全自主
就目前的科技水平来看,完全自主型机器人仍然面对着许多困难。首先就是人工智能水平仍然有限,一个机器人如果想实现完全自主就必须具备根据预定任务和实时感知的外部环境信息完成与人类思维过程中的学习、推理、判断和计划完全一样的四个步骤,实现一种“拟人思考”的过程。就目前的技术水平来看,电脑在这方面达到堪用的程度还不现实。
其次环境复杂性也是一个重大挑战,前面说过天空的环境相对单纯,因此无人机型机器人面对的感知和学习任务就会相对简单,紧随其后的海洋环境较之于地面环境也相对单纯,因此无人航潜器面对的挑战也较小。即便是战斗机器人中,无人战斗机和无人航潜器对于目标的识别相对容易,可以通过程序设定为地方固定目标或者飞机舰艇等,以应答敌我识别码的方式确定敌我属性。而地面环境高度复杂,对于机器人来说感知的环境形成的很可能是一个海量数据,但是地面的无人战斗车辆和压制火炮型机器人面对的有生力量,尤其是单兵目标如何判断敌我,这就给随后的“拟人思考”带来了超过现有技术水平的负担,并且针对其作出反应动作的要求也更加复杂。
再次军用机器人存在着一定的安全性问题。人会犯错误,机器也会出故障,对于一般的执行支援性任务的军用机器人出现故障尚且问题不大,但是自主型战斗机器人如果出现故障就具有相当的风险性了,很可能出现误伤误击。
2007年10月,美陆军第10防空团一台mk5自动防空系统因软件故障失控,火炮随即自行疯狂扫射,导致美军死亡9人,重伤14人。除了敌方的电磁脉冲或者干扰很可能让军用机器人陷入瘫痪,另外还有一种可能的情况是,敌方突破通讯加密后劫持机器人向己方发动火力打击。据传伊朗俘获美国的rq170无人侦察机就是通过类似手段实现的,在未来对战斗机器人实现电子劫持是一种非常现实的风险。
最后一点非常重要的是军用机器人面对着人道伦理挑战,一旦摧毁后毁伤效果评估相对简单,容易判断是否应当停止火力打击。对于失去抵抗能力或者停止抵抗的生命体如何评估杀伤效果和停火时机就成为重大问题。
当然,制约军用机器人应用还有许多其他因素,比如能源问题就是一个不小的障碍。
对于无人机、航潜器和部分无人车辆来说,可以使用较为成熟热机(内燃机或者燃气轮机)作为动力来源,但是目前应用最为广泛的小型机器人面对的最大困难就是电池的蓄能力问题,任何功能的增加都会造成耗电量上升续航力下降或者是系统体积过于沉重庞大。当然热机最后造成的麻烦导致项目失败的例子也不是没有,美军寄予厚望的运输型四足机器人“大狗”就是因为必须使用内燃机方能满足技术性能需求,尽管自主性和地形适应能力非常好载荷量也大,但是机械噪音无法忍受,最终被放弃。
“混合型”将成发展方向
现在的机器人发展形势中也充分体现了这一点,上面罗列的各国着力发展的军用机器人项目中多数属于“遥控型”,用操纵员的人脑机能来弥补技术的不足。但是“遥控型”机器人的种种不足又实在令人困扰,所以为了尽可能避免这个困扰,目前的许多军用机器人,尤其是具备一定战斗功能的机器人开始出现了“混合型”,即在侦察、搜索、警戒或者巡航阶段中机器人使用自主模式,一旦进入目标打击阶段则切换至遥控模式,由操纵员接管操作。
美国的x45-x47系列的无人机已经最接近实用,但是从美国国防部先进研究项目局现阶段公布的战斗型无人机构想来看,最后执行打击指令仍然是操纵员发出。
各国现在处于应用阶段的具备一定战斗功能的地面军用机器人中也基本类似,执行简单辅助任务情况下机器人可以自主活动向目标区前进,或者执行警戒。但是在开始进行排爆扫雷任务后,或者是使用搭载的枪支和爆炸物进行攻击的时候,都是由操纵员通过机器人的传感器锁定目标后遥控进行战斗。
在未来很长一段时间内,只要电脑技术没有新的突破,这种“混合型”机器人很可能就成为军用机器人的主流。
链接:军用机器人
目前比较公认的军用机器人定义是:一种具有人工智能自主性运转或者依靠遥控运转,能够替代军人完成相关军事任务的机械与电子系统复合体。
这个定义之下如果细化对其进行分类,还是有许多角度的,诸如:从任务空间不同可以分为地面机器人,智能化无人机和智能化航潜器;从在军队中的地位属性来说可以分为战斗机器人,支援勤务机器人等。
不过最有意思的是,上述定义中告诉了我们非常关键的一点:目前军用机器人技术的一个重要分野——依靠内置的人工智能自主完成任务还是仍然需要依靠人类遥控完成任务。这就好像动画片中“变形金刚”和“高达”的区别一样。前者自己具有相当的“人格”,能够对环境和自身任务做出完全独立的判断,后者仍然需要有最少一个人在驾驶或者遥控,它很少或者基本不具备单独完成任务的能力。
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