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【Autonomous Aircraft Experiment】美空军研究实验室展示AI主导空战未来

 开朗的ET 2023-07-07 发布于北京

今天(7月6日)一早,美空军研究实验室 (AFRL)在包括国防视觉信息分发服务(DVIDS) 网站和油管上发布了一条涵盖“自主飞机试验”(AAx) 计划各个方面的新视频。AAx计划的主要重点是测试和完善人工智能和机器学习驱动的自主能力,以用于未来先进的无人驾驶飞机,并帮助将这些技术从实验室转移到现实作战平台上。

美国空军研究实验室:自主飞机试验(AAx)(翻译&字幕 by 防务菌)

近两年来,AFRL战略、发展、规划和实验(SDPE)办公室与美国空军的其他合作伙伴合作,进行支持“天空博格 先锋”(Skyborg Vanguard)的作战试验。这项工作包括:1.演示验证实施人工智能(AI)所需的工作范围和规模2.通过数字模拟、替代人机交互测试,将流程过渡到成熟的自主概念战术平台和原型无人平台飞行测试。 

美国空军强调,人工智能“将继续存在”,并将成为无人驾驶飞机革命性进步的核心。有关该军种在这些领域正在进行的工作的评论和详细信息,包括涉及独特的X-62A实验测试台、经过大幅修改的F-16“蝰蛇”战斗机和Kratos公司的XQ-58“女武神”无人机的测试,均出现在新发布的这条官方视频中这一切都融入了该军种的协同作战飞机(CCA)无人机计划,该计划是其规模更大、多方面的“下一代空中优势”(NGAD)现代化计划的一部分。

在这条短视频中,AAx团队成员(包括试飞员、试飞工程师)解释了他们如何采用实验室中存在的自主研究概念,并将其转化为作战现实。

美国空军试飞员学校首席试飞员比尔·格雷在视频中解释说:“我们正试图找出如何将模拟训练的人工训练神经网络融入现实世界。在这种情况下(通过AAx),将它们集成到控制飞机中。”

此前,美国空军人工智能测试和作战主管塔克·汉密尔顿上校在另一次会议上表示:“我们需要认识到,人工智能已经存在。它会一直存在。它是一个强大的工具。协同战作战飞机和这种类型的自主是革命性的。并将成为未来的战斗空间。”

近些年来,AFRL通过SDPE办公室一直在领导AAx。佛罗里达州埃格林空军基地的空军第40飞行测试中队、加利福尼亚州爱德华兹空军基地的空军试飞员学校以及国防高级研究计划局(DARPA)也是参与者。这一切都与AFRL的Skyborg先进无人机计划密切相关,美国空军过去曾表示,该计划是NGAD计划下的CCA项目的关键“技术来源” 。

值得注意的是,爱德华兹空军基地现在也是空军空中优势联合测试部队的所在地,该部队最近由第411飞行测试中队承担。以此身份,该中队将支持一系列与 NGAD计划相关的飞行测试活动(详情可参见防务菌此前推送:【NGAD CTF】美空军创建“下一代空中优势”联合测试部队)。

在过去一年左右的时间里,埃格林空军基地也已成为专门用于AAx测试的主要中心,这在一定程度上要归功于其可以随时进入的墨西哥湾广阔的离岸训练场。第 40飞行测试中队于2022年10月接收了第一架XQ-58,专门支持这项工作。自2019年“女武神”首次飞行以来,整个空军一直在使用它进行各种测试和评估。

试飞员、空军少校罗斯·埃尔德在视频中表示,XQ-58“最初由地面控制站控制。但是,我们将能够切换到人工智能驱动的飞行。”

埃格林空军基地现在还准备部署六架经过改装的F-16,以支持自主飞行活动,作为“蝰蛇实验和下一代作战模式 ”(VENOM) 项目的一部分。从美国空军此前发布的消息对比来看,VENOM F-16显然不如试飞员学校的X-62A“可变稳定性飞行模拟器测试飞机” (VISTA))专业化。VISTA飞机经过专门设计,除了现在能够采用自主操作模式外,还能够模仿各种有人和无人飞机的飞行特性。

比尔·格雷在视频中介绍说:“VISTA内部有一套计算机,这些计算机可以让飞机像其他飞机一样飞行。你驾驶的是这架F-16,但感觉就像你驾驶的是F-35、B-52或[波音] 707。”

图片美国空军的X-62A飞机在爱德华兹空军基地上空飞行(图片信息来源:美国空军)

有意思的是,这条短视频还特别强调了MQ-28“幽灵蝙蝠”无人机。该无人机最初是由波音澳大利亚公司为澳大利亚皇家空军 (RAAF)开发的设计,但从未明确提及该类型。在这条视频中,与“幽灵蝙蝠”相关的镜头很大一部分显然是计算机动画生成的。然而,一个片段显示了一架带有RAAF标记的无人机与一架F-22一起编队,看起来像是来自真实的飞行测试。

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视频中显示MQ-28“幽灵蝙蝠”与F-22“猛禽”伴飞的画面(图片信息来源:AFRL)

迄今为止,美国空军尚未正式宣布涉及MQ-28的飞行测试,也没有正式宣布在澳大利亚进行任何此类测试。去年,美国防部确实透露,它已与美国空军合作购买了至少一架用于测试目的的MQ-28,并且至少其中一架无人机在美国。大约在同一时间,空军确认波音公司不再积极参与Skyborg计划。该军种表示,波音公司计划提供“幽灵蝙蝠”无人机或其变体或衍生产品来支持Skyborg,但这与其对澳大利亚皇家空军的商业承诺发生了冲突。

今年5月,波音公司在密苏里州圣路易斯郊外的中美机场设施中发布了MQ-28 在美国的首张官方照片(详情可参见防务菌此前推送:【Autonomous Duo】MQ-28“幽灵蝙蝠”与MQ-25“黄貂鱼”自主二将首次同框意味着什么?)。波音公司当时表示,该设计或其变体或衍生品可能是美国空军CCA计划的竞争者,并且目前正在推出可用于航母的版本。

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MQ-28“幽灵蝙蝠”与MQ-25“黄貂鱼”验证机首次同框照(图片信息来源:波音公司

完整的AAx测试生态系统还包括模拟器和其他地面支持部分。这使得美国空军能够开发新的软件定义的人工智能自主能力,在虚拟环境中进行实验,然后看看它们在实时飞行测试环境中如何工作。

AAx计划负责人马修·涅米克在视频中表示:“为了提供作战能力,我们首先需要知道用户想要什么。因此,我们的作战人员、技术专家和现有的行业专业知识需要对概念进行完善。”

美国空军试飞员罗斯·埃尔德少校也提到:“测试的优势之一是我们能够在受控环境中试验和演示验证其中一些功能,这样我们就可以从中获得重要的数据和经验教训,以便我们可以开发我们的系统并降低未来开发的风险,以及确保我们走在正确的道路上。像VISTA飞机这样的'沙盒’可以做的一件事是让我们能够验证其中一些概念或试验这些概念,展示它们与第五代飞机一起工作,然后我们可以沿着正确的方向开发我们的系统测试数据以帮助开发人员实现我们想要的功能。”

通常来说,“第五代飞机”一词用于指代F-22“猛禽”和F-35联合攻击战斗机等隐形战斗机。美国空军目前正在NGAD计划的领导下采购新型第六代隐形战斗机,并将即将推出的B-21“突袭者”隐形轰炸机称为第一架真正的第六代隐形飞机,这也是目前唯一正式官方的“认证”。

而在五月底,油管上也出现了一条由计算机动画制作而成的NGAD视频(如下),简要介绍迄今为止对NGAD战斗机的了解,包括概念设计功能,它如何融入美国空军的CCA愿景等等。 视频关键时间戳(下面列出的所有时间戳) 00:00 简介 02:12 F-22“猛禽”试验台 03:05 NGAD武器 06:26 NGAD成本和采购 09:38 空战的下一步进化。

梳理并预测美空军“下一代空中优势”(NGAD)发展(翻译&字幕 by 防务菌)

与之类似的是,AFRL今天发的介绍AAx的这条视频也包含真实镜头和计算机生成的图像,显示F-22以及非隐形第四代F-15E“攻击鹰”与各种无人机一起飞行。

美国空军过去曾表示,预计CCA至少在最初阶段能够与第五代和第六代平台密切合作。即使可能性不大,CCA无人机也将与第四代战斗机和其他非隐形飞机一起飞行,并且能够单独或编组进行自主作战,包括以完全网络化的蜂群形式连接在一起。

美国空军部长弗兰克·肯德尔在多个场合表示该军种计划购买至少1000架 CCA,但这一数字可能会大幅增长(甚至2000架。1000架无人机的数字是基于一种作战概念,该概念设想将200架NGAD战斗机以及300架F-35A与CCA按照1:2的比例配对(详情可参见防务菌此前那推送:【2023 AFA Warfare Symposium】1:2,美国空军部长透露未来有人-无人战机配比)。

洛克希德·马丁公司“臭鼬工厂”有人-无人分布式组队概念,里面显示了不同级别的先进无人机与隐形F-35A联合攻击战斗机一起飞行的画面(翻译&字幕 by防务菌 )

罗斯·埃尔德少校在视频的后半部中补充说:“将此视为通向未来能力的道路……[包括]我们如何在F-22和F-35上的人机界面中与这些系统进行交互。借助我们高度仪表化的系统,我们可以提取这些数据并使用它来进一步成熟和开发这些系统。”

美国空军少校肖恩·斯蒂芬斯也在视频中提道:“我们配备了专家飞行员、专家工程师,他们实际上是这种自主的老师。比如说,如果你在一支足球队中,他们就是设计训练、为你进行混战以及让你经历一系列略有不同场景的不同重复,以便你能够处理这种情况。然后,当你到了比赛日时,你将能够处理遇到的任何情况。”

对于X-62A,比尔·格雷指出,该飞机及其系统的设计意味着“我们实际上可以在驾驶飞机时改变模拟。”

美国空军决定以这种方式进行先进的无人机和自主测试,也有一个明显的成本因素考虑。对此,比尔·格雷一语见地,教学和其他方面“运行这些神经网络需要数百万次……训练。你无法在真正的飞机上做到这一点。F-16飞行一小时需要花费数十或数千美元(2.5万美刀)。但你可以在模拟器中做到这一点。

罗斯·埃尔德也认同这一观点:“在 24 小时内,我们可能已经训练这个东西(AI智能体)数百万次,以完成我们在现实中只见过一两次的事情。”

美国空军表示,成本考虑是其追求先进项目的核心部分,包括CCA和秘密的“机外传感站” (OBSS) 项目(详情可参见防务菌此前推送:【Off-Board Sensing Station】“机外传感站”无人机将成为变革者)。该军种将低成本无人机视为获得其认为在未来冲突中获胜所必需的平台总数的关键途径,特别是在与中国等实力相当的竞争对手的高端战斗中。目前,它将此基本概念称为“负担得起的大量”。

今年3月份举办的美国空天军协会(AFA)战争研讨会就专门对CCA概念进行了解析,其中需要关注几点:近期非常热门的词汇~“负担得起的大量”(Affordable Mass,防务菌可能更愿意称它为“价格便宜量又足”);在过去的30 年里,美国空军的战斗机机队已经缩减;由于该军种侧重于与中国的竞争,它希望以一种负担得起的方式来扩大机队;美国空军现在正在开发CCA,可以与有人驾驶的喷气式飞机一起协同作战,也可以单独作战。

美国空天军协会(AFA)2023年度战争研讨会:“协同作战飞机”(CCA)作战概念的进展(翻译&字幕 by 防务菌)

此外,AFRL的这条视频强调,该试验计划还有助于建立对目前正在开发的各种自主系统以及更广泛的技术的信任。

对此,罗斯·埃尔德在视频中介绍说:“我们正在尝试建立对这些AI智能体的信任。在我们将其部署用于CCA之前,我们试图确保其战术、技术和程序(TTP)遵循一定的指导方针和交战规则以及道德考虑。”

这些是美国空军以及更广泛的美国军方在讨论飞机和其他高度自主武器系统的发展时经常强调的一般要点。美国目前制定的总体政策强调,在未来任何涉及从自主平台使用致命武力的情况下,都需要有一名人类操作员参与其中。

如何将其付诸实践以及可能存在哪些陷阱仍然是悬而未决的问题。美国空军人工智能测试和作战负责人塔克·汉密尔顿上校在今年五月的一番言论引起了轰动(防务菌认为这更多是一个噱头),他描述了最初被认为是某种真实测试或模拟的情况,其中一架自主无人机失控并攻击了其操作员。

此后,美国空军表示塔克·汉密尔顿的言论是“假设的思想实验”的产物,而且他所说的是轶事。这些言论在一定程度上受到了“回形针最大化器”——瑞典哲学家尼克·博斯特罗姆(NickBostrom)在2003年首次描述了另一种这样的思考方式(博斯特罗姆是将呈指数级自我改进的人工智能,即所谓的“技术奇点”视为人类的主要威胁的人之一。他要求人们想象一个非常强大的人工智能,它被指示只制造尽可能多的回形针。自然地,它会投入所有可用的资源来完成这项任务,但随后它会寻求更多的资源。它会乞求、欺骗、撒谎或偷窃,以提高自己制造回形针的能力——任何阻碍这一过程的人都将被清除)。牛津大学和谷歌附属公司DeepMind的研究人员去年发表了一篇关于流氓人工智能的论文——《先进的人工智能干预提供奖励》,也从技术方面对此论断进行了论证。

无论如何,塔克·汉密尔顿上校的“思想实验”凸显了人工智能技术专家、伦理学家和其他远远超出美国空军和美国其他军队范围的人之间正在发生的一场非常真实的辩论。

美国参谋长联席会议主席、美国陆军上将马克·米利上周在华盛顿特区的国家新闻俱乐部发表讲话时说道:“在未来10到15年里,我们可能会看到世界上至少三分之一的先进工业军队将是机器人。想想无人驾驶的空军,或无人的海军,或无人的坦克。”

马克·米利过去也曾就自己在这方面的期望发表过类似的言论:“孙子告诉我们,'见己见敌,百战百胜’。人工智能和量子计算将做到这一点。我们将能够以比现在更重要的方式看到自己和敌人。

塔克·汉密尔顿在这条视频的最后表示:“我们需要工业界与学术界与国防部合作,以便让我们进入未来状态,使我们能够保护我们的国家安全利益,免受与我们价值观不同的对手的侵害。”

按照目前的情况,美国空军预计将在明年左右的某个时候启动其CCA竞标,并表示该竞标将是高度机密的。与此同时,AFRLAAx试验团队等已经在努力验证人工智能驱动的自主技术将支持CCA和其他先进的无人机项目。


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