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趋势报告:嵌入式人工智能在军事中的应用

 工农子弟兵 2019-09-14

人工智能正重新定义决策和反应能力,形成了一种谁拥有人工智能谁就具有全球影响力的环境。

各个国家和地区正在部署采用人工智能的智能机器和其他认知攻击能力,试图在新时代的战争开始时,提高各自的全球影响力,同时削弱其他国家的全球影响力。新时代的战争将使用人工智能,并采用合理且可广泛应用的技术。

意识到其他国家正极力寻求人工智能的主导地位,军事领导人正对这一局势给国防和全球政治定位带来的风险作出回应。

本文内容来源Mil Tech Trends,作者:John Bratton,仅供参考,不代表本号观点。需要原文的请给“雷达通信电子战”微信公众号发送“190911”。

正如Mary Miller(国防研究和工程代理助理部长)在2018年3月对众议院军事委员会所说的那样,“制定一项新型人工智能战略是一个需要优先考虑的事项。机器学习和人机合作是“第三次抵消”战略的主体,该战略回应了美国军方的担忧,目前正面临着被包括俄罗斯和中国在内的潜在对手制约技术优势的风险。”

军用级人工智能硬件的特点

坚固、更小、冷却性好

数十年来,融合能力形成了人工智能,多种主流数字技术趋势一直在融合,它们现在已经到了一个拐点:摩尔定律、大数据和云计算、物联网,以及智能自动驾驶的发展带来的技术成就,已经为人工智能和机器辅助计算创造了共同的融合和成熟的环境。

军用级的人工智能硬件更坚固、更小、冷却性更好,随着人工智能应用程序的扩展,它们将不再局限于数据中心。随着处理能力降低,功率减少,并且变得坚固,人工智能应用程序将越来越多地为更智能、功能更强的军事平台和任务服务。

现代军用级电子封装技术,能够通过系统封装和晶圆堆垛技术,缩小计算体系结构,从而减少系统体积。高性能冷却系统有效散发这些微型、热密、嵌入式系统产生的热量,可以进行可靠的,满负荷确定性处理。

通过加固制造技术,即便是功能最强大的数据中心CPU(中央处理单元)、FPGA(现场可编程门阵列)和GPGPU(通用图形处理单元)处理器和加速器,也不用考虑他们的固有互连,可以牢固安装到面板上。

图1:一个安全的嵌入式人工智能处理系统构造模块图示。加固的嵌入式人工智能处理插卡,符合3U OpenVPX开放系统架构(ANSI/VITA 65),可作为地面、空中和海上部署的插卡风冷、传导冷却或液冷

现代军事级电子封装技术已经相当成熟,可以将类似数据中心的能力缩小到更小的形态,包括OpenVPX(ANSI/VITA标准),这是国防项目中广泛采用的高性能加固开放式系统计算体系结构。

人工智能通过安全可信的人工智能算法创造一个神经网络,被认为是人脑的一种计算机数据表示。该神经网络使用数据进行训练,使其“智能化”。在防御型人工智能系统中,用于训练的数据通常是敏感的或保密的。在这种情况下,需要安全的系统。

图2:安全的嵌入式人工智能处理系统构造模块:部署的各种模块中嵌入的加固人工智能处理插卡,符合6U OpenVPX开放系统架构(ANSI/VITA 65)。这些插卡的大小约为数据中心服务器的十分之一,采用相同的处理器,可能是风冷的,也可能是液冷的。

人工智能采用的嵌入式高性能计算

神经网络

部署人工智能能力获取战术优势面临的硬件挑战,如国防应用经常提的数据中心足够小、重量轻和功率效率高等需求。此外,这些处理资源应该加固(用于提高生存性),并在冷却状态下运行(用于可靠性)。为了系统的完整性,必须具有可靠性和安全性,必须验证和证明关键任务系统的驱动方法和飞行安全性。

最终,神经网络相当于一个接受过军事情报、设备、战略、人员以及军事和情报机构共知的任何其他知识的人的大脑。虽然我们目前还达不到这个水平,但我们正朝着这个方向努力。

受过人工智能训练的大脑包含大量信息或严格受限的人工智能衍生信息。保护这些信息非常关键,可以确保支持这些信息的硬件和技术不受所有竞争对手的影响。这是嵌入式安全和内置可靠性的初衷,将硬件、固件、软件、设施、人员访问和处理器集成为一个整体。

人工智能已经做好安全认证的准备

DO-254,DO-178

自动驾驶是人工智能的一个重要应用,因为这些算法可以协助探测目标以避开或跟随目标,并在没有人为干预的情况下执行操作。安装任务计算机的商业和国防移动平台控制其感应器,需要很高的可靠性,确定性和安全性的操作。

安全操作意味着硬件和软件均具有很高的确定性和可靠性。这样的系统可以依靠输入和应用参数适当改动。通过设计保障等级(DAL)认证,包括针对硬件的DO-254认证和针对软件的DO-178认证,验证了不同程度的可靠性和关键功能运行情况。

如果在设计了一个模块/系统后无法加载,那么将很难进行这些认证。在允许自动驾驶车辆上路之前,需要进行高等级的安全性论证。

人工智能接下来会发生什么?

嵌入平台,部署到任何地方

人工智能正摆脱数据中心的限制,并被嵌入到军用平台在内的所有类型的平台中。与此同时,敌方在人工智能技术领域广泛实施间谍活动、恶意行动和任务,以获得技术优势。敌方认为人工智能不仅是一种力量倍增器和战术微分器,还是一种实现力量平衡的手段。

为了缓解这些挑战,现代军队必须发展和部署更好的人工智能能力,以执行各种防御和进攻任务。要做到这一点,最有效和最实际的方法是利用商业领域现有的人工智能IP,并为其军事应用做好准备。

现代国防主承包商正在研发所需的能力和技术,将人工智能处理能力嵌入到战术优势。通过系统小型化和新型军用级封装,可以使商业数据中心技术与国防应用实现最佳兼容。这些公司通过飞行安全认证和嵌入式全系统安全论证,使人工智能系统可以部署到任何地方。

简单地说,使最好的商业数据中心人工智能处理能力安全可靠地实现战术优势部署,将能够执行下一代更智能的军事任务,对抗经验日益丰富和拥有相似装备的竞争对手。

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