導讀：目前，世界正處於智能革命的前夜，傳統武器系統正從「信息+」向「智能+」轉型。從水下無人潛航器到無人機集群，從目標識別到智能決策，人工智慧技術正以前所未有的廣度與深度影響著武器系統的不同領域，推動著新一輪武器裝備變革，戰爭形態和面貌正悄然被改變。本文從斯德哥爾摩國際和平研究所（SIPRI）針對武器智能化功能的統計分析入手，利用大數據分析將武器智能化功能集中在武器機動性、自動目標識別系統、高效信息處理、可互操作性及系統健康管理等五個方面。在此基礎上，調研歸納了武器智能化創新在智能化防空系統、主戰裝備主動防禦系統、機器人哨兵、精確制導武器、巡飛武器系統等五大領域取得的最新進展。本文的研究成果將為我國新一代智能化武器的研發提供較高的理論和實踐參考價值。
就定義而言，「智能化」可以定義為機器在沒有人工輸入的情況下，利用計算機編程與環境的交互來執行一項或多項任務的能力。從廣義上講，智能化系統通常被理解為一個系統（不管是硬體還是軟體），一旦被激活，就可以獨立地執行某些任務或功能。
一、SIPRI武器智能化功能統計分析
根據斯德哥爾摩國際和平研究所（SIPRI）的研究表明，武器系統智能化可分為五個領域：武器機動性、自動目標識別系統、高效信息處理、可互操作性及系統健康管理。根據SIPRI調研結果，武器裝備中各智能化領域應用情況如下圖所示：
SIPRI調研得到的軍事裝備中各智能化功能應用
1）武器機動性能提升
在軍事系統中，智能化主要應用於機動領域。現有系統中可以找到的與機動相關的智能化功能在能力和技術複雜性方面差異很大。最值得關注的功能包括：引導/跟隨、自主導航、自主起降。
自主導航、尋的和跟隨通常被用於免除人執行任務時作業系統的任務，在這些階段人的認知能力不是必需的，也不是最適用的。自主起飛和降落則旨在降低系統在需要高精度的條件下起飛或降落時發生事故的風險(例如從航空母艦上起飛或降落)。這些能力也被用來提高系統在失去通信時的可恢復性，因為它們可能被用來使系統「返回基地」或進行緊急著陸。
現有的機動類智能系統，按照人員參與度，一般可以分為以下三類。
2）自動目標識別系統
武器系統中第二個智能化應用領域是目標識別。目標識別軟體，通常被稱為「自動目標識別軟體」(ATR軟體)，誕生於20世紀70年代，從那之後一直依賴於相同的原理：模式識別。這種軟體根據預定義的目標特徵識別目標類型。決策過程很簡單，以目標特徵與存儲在目標標識庫中的模板匹配或不匹配為依據即可判斷。當可以確定多個目標時，系統還根據嚴格的預定義標準對它們進行優先級排序，這些標準可能會根據操作情況而有所不同。
值得注意的是，ATR軟體沒有商議性自治。它只能識別和發射由人工操作員預先確定的目標類型，在部署後沒有能力學習新的目標特徵，無法進行必要的評估，以確保在敵對行為中的攻擊符合國際法的規則和原則。少數已知的例外是三星的SGR-A1——一個哨兵機器人(現已退役)，它可以探測投降動作(舉起手臂表示投降)。另外ATR系統的性能也對環境的變化高度敏感。
SGR-A1
上述ATR技術的局限性並不是因為傳感器技術缺乏進步。相反，它們是與ATR算法開發相關的兩個反覆出現的問題所導致的結果。
首先是缺乏訓練和測試數據。目標識別算法需要在與任務場景相關的大樣本數據上進行訓練和測試。這意味著數據集需要包含關於目標的適當數據，但也需要包含由於操作環境(例如不同的背景或天氣條件)可能發生的變化而可能導致的變化。對於許多目標類型(尤其是人)和操作情況，查找數據也是挑戰之一。這些數據集通常被認為是機密信息，不能在參與ATR技術開發的行業、政府和學術專家之間流通，這一事實使這個問題更加複雜。
第二個問題是機器學習技術,如深度學習,它可以顯著促進ATR算法，主要是通過使ATR系統學習軍方目標對象和其他對象之間的差異(如坦克和一輛校車)來提高可預見性方面的性能。但人類很難理解他們是如何學習的：系統的數據和感覺輸入以及數據輸出具有可觀察性，但從輸入到輸出的過程是未知的或難以理解的。因此，利用機器學習來開發ATR軟體，目前僅限於研究階段。
3）高效信息處理
武器系統智能化的第三個重要應用領域是信息處理。現有系統中可以找到的與信息處理相關的智能化功能在能力和技術複雜性方面差異很大。最值得注意的功能包括：(a)自動探測對象和事件;(b)智能數據生成。
自動探測對象和事件
現有武器系統能夠處理的信息類型仍然相對簡單。在大多數情況下，信息處理採用自動檢測符合特定預定義條件的簡單對象或事件的形式。相關示例包括(但不限於)以下內容。
截至2017年10月，尚無已部署的系統能夠進行高級態勢分析，即使用當前可用的技術來開發能夠通過目標的行為或動作來檢測潛在敵人的自主圖像處理系統仍然具有挑戰性。因此，各國正在加快相關領域研究。一個明顯的例子是美國海軍研究辦公室的名為「自動圖像理解推力」的項目，該項目正在嘗試開發推斷監視圖像中目標意圖並評估威脅的技術。
智能數據生成
智能數據生成具體示例包括：
4）可互操作性
智能化的第四個值得注意的領域是互操作性，在這裡定義為軍事裝備和軍事裝備協同作戰的能力。
軍事裝備對軍事裝備的組合不同層次可以採用不同的形式，如下圖所示：
目前裝備之間的互操作性協作仍然是一種新興的能力。目前已經應用的系統也只達到信息共享、交互的基礎程度。更高級的協作自治還處於研究階段。據SIPRI分析，在當前技術狀態下，在研發級別上可行的協作操作類型包括以下幾類。
5）系統健康管理
在武器系統智能化功能中的第五個、較不常見的應用領域是系統的健康管理。武器系統的健康管理髮展時間較早，但現有武器系統健康管理程度有限，一般只能進行充電/加油、自我檢測和診斷系統故障。更高級的自我維護和自我修復功能仍處於研究階段。
二、應用武器智能化創新領域新進展
武器系統智能化已經發展多年並在多個領域獲得較大成果。
1）智能化防空體系
智能防空系統已經存在了數十年。最早的智能防空系統是二戰時貝爾實驗室和麻省理工學院發明的Mark 56。據SIPRI統計數據顯示，目前至少有89個國家的軍火庫中有智能防空系統，而63個國家部署了不止一種智能防空系統。但是，能開發和製造這種系統的國家數量要少得多（見下圖）。生產智能防空系統種類最多的國家是美國（至少11種不同的系統）和俄羅斯（至少8種不同的系統）。
擁有「智能」或「半智能」防空系統的國家
智能防空系統主要具備智能識別功能，其目標是比人類更快、更準確地檢測，跟蹤，確定優先級，選擇並處理傳入的空中威脅。典型示例是S-400，據報導，S-400可以追蹤300多個目標，並且能夠同時與36個目標進行交戰，距離可達250公里。
S-400
在控制方面，現有的系統似乎由不同的交戰規則控制，但是信息太少，無法對它們進行詳細的比較。然而，人們認為，近程武器系統作為最後一道防線，很可能以「人在循環」模式作為標準。在裝備了愛國者系統或「鐵穹」等飛彈防禦系統的情況下，作戰方式的選擇將取決於威脅的性質和迫近性以及作戰環境。宙斯盾戰鬥系統是一個綜合作戰系統，可以執行防禦和進攻任務，其使用全自動模式則是為了防禦反艦巡航飛彈所採取的自衛行動。
所有防空系統均應在人工監督下運行。激活系統的決定由指揮官保留，他在操作過程中持續監督，並可以隨時停止武器。但是，歷史表明，直接的人為控制和監督並不是可靠使用的內在保證。相反，如果人員沒有經過適當的培訓，或者系統提供的信息介面過於複雜，以致於培訓過的操作員無法在緊急情況下快速處理，反而可能引發問題。
2）主戰裝備主動防護系統
主動防護系統(APS)
主動防護系統(APS)旨在保護裝甲車輛免受來襲的反坦克飛彈或火箭的攻擊，如上圖所示。和防空系統一樣，儘管APS發展較早，但隨著近年來反裝甲武器的發展，各國進一步加大了其研發力度，SIPRI確定了10個已經開發或購買了配備APS的現成裝甲車的國家（加拿大、中國、法國、德國、以色列、義大利、俄羅斯、韓國、瑞典和美國，其中中國已經發展了自己的APS），如下圖所示。
擁有主動防護系統的國家
在控制方面，一旦激活，APS應該具有完全自治的功能。但是，當將它們安裝在有人駕駛的車輛上時，車內人員可以在出現問題時管理或手動關閉系統。關於如何由人工操作人員監督和管理APS在無人系統上的功能的開源信息很少。
以色列Trophy APS已公布的詳細信息表明，當它安裝在一個無人系統上時，它可在與遠程操作員通信失敗的情況下關閉。由於APS僅在戰鬥中得到有限的使用，所以關於APS的使用及其對平民和友軍可能造成的影響，人們所知甚少。不過據報導，2014年加沙和以色列衝突期間使用Trophy APS沒有造成任何平民傷亡。
Trophy APS
3）機器人哨兵
機器人哨兵
機器人哨兵是自動探測、跟蹤和射擊(潛在的)目標的炮塔，如上圖所示。機器人哨兵相對稀少，以色列和韓國是目前生產和銷售殺傷人員哨兵武器的僅有的兩個國家。SIPRI只找到了三種不同的型號，分別是韓國三星的SGR-A1（已退役）、以色列拉斐爾的Sentry Tech和韓國DODAAM的Super aEgis II。
目前，在全自動模式下使用機器人哨兵是否合法仍是一個備受爭議的問題，因此現役機器人哨兵裝備一旦發現目標，通常會將控制權移交給人類的指揮與控制中心。
4）精確制導武器
制導武器
制導武器（如上圖所示）發展較早，近年來隨著衛星通信和GPS的引入，其精度和準度有了較大提升。目前，絕大多數制導武器使用的智能化功能，只是搜索、跟蹤和打擊已預先指定的目標或目標位置人員。少數具有目標選擇自主權的制導武器包括遠程反艦飛彈（LRASM）（美國）、Dual-Mode Brimstone（英國）和海軍打擊飛彈/聯合打擊飛彈（NSM/JSM）（挪威）等。
NSM/JSM
Dual-Mode Brimstone是少數具有目標選擇自主性的制導武器。它不包括人在迴路模式。但是，也可以選擇由外部雷射器引導，必要時讓操作員控制。NSM/JSM和LRASM使用的人機指揮與控制關係的確切情況仍不清楚。
5）巡飛武器系統
巡飛武器
巡飛武器（也稱為「自殺無人機」）是一種混合類型的武器系統，它將制導武器的目的性和攻擊方式（巡飛武器俯衝轟炸）與無人機的機動性相結合，可以巡飛更長的時間來尋找並打擊地面目標（如上圖所示）。
第一代巡飛武器研發於1980年代末和1990年代初，通常尺寸較大，一般執行對敵防空壓制和其他類型的遠程遠距離對抗任務，例如哈比無人機。新世紀以來，新一代巡飛武器出現，通常尺寸較小，一般用於炮兵或近空支援。
大多數巡飛武器都在遠程控制下運行。但近年來，各國都開始研發具有完全自主模式的巡飛武器，包括：美國的低成本自主攻擊系統（LOCAAS）、美國的非視距發射系統（NLOS-LS）、德國的Taifun/TARE和英國的BLADE。目前，這些項目基本都處於研究階段，除了資金和技術原因外，制約這些項目的一個關鍵因素是有關自主確定目標的爭議。
小結
目前，隨著我國軍事實力的快速提升，傳統信息化武器系統已經難以適應我軍未來發展的需要，對於現代、智能化武器系統需求迫切。而我國由於起步較晚，技術較為薄弱等原因導致智能化武器系統發展較慢，與美國等強國的智能化武器系統差距較大。因此，本文從斯德哥爾摩國際和平研究所（SIPRI）針對武器智能化功能統計分析入手，利用大數據對武器智能化功能進行了劃分，並調研了武器智能化在主要創新領域的新進展。研究成果將為我國新一代智能化武器的研發提供較高的理論與實踐參考價值。