人工智能與智能化武器裝備基本概念解析

嚴 明 鄭昌興

內容提要：人工智能，是引領未來的戰略性技術，已成為國際競爭的新焦點。當前，人工智能正向軍事領域轉移，推動戰爭形態加速向信息化、智能化演變。貫徹黨的十九大精神，“加快軍事智能化發展”，是一個復雜的巨系統和劃時代的創新工程，正確理解把握人工智能、機器人、無人系統、自主系統、自動化系統、智能化武器裝備等基本概念的核心內涵及其相互關系是其基礎。

人工智能作為引領未來的戰略性技術，已成為國際競爭的新焦點。近年來，世界主要國家高度重視以人工智能技術為核心的軍事智能化建設和應用，各種智能化無人系統和作戰平臺大量出現、不斷列裝部隊、投入現代戰場，引發了作戰理論、作戰樣式乃至戰爭形態的深刻變化。貫徹黨的十九大精神，“加快軍事智能化發展”，是一個復雜的巨系統和劃時代的創新工程，正確理解把握人工智能、機器人、無人系統、自主系統、自動化系統、智能化武器裝備等基本概念的核心內涵及其相互關系是其基礎。

一、人工智能的基本內涵

從字面上看，人工智能（Artificial intelligence）一詞可以分為“人工”和“智能”。對于“人工”，在此語境下其基本釋義為“人造的、人為的”，以區別于“天然的、自然的”。對于“智能”，漢語中的基本釋義是“智慧和能力”。如從心理學學科來解讀，從感覺、記憶、回憶到思維這一過程稱為“智慧”，智慧的結果就產生了行為和語言，將行為和語言的表達過程稱為“能力”。韋伯字典在解釋“智能”時使用了“學習、理解、行動”這3個基本詞，這種釋義更為簡潔。由此可見，可以將“人工智能”理解為：使人造的系統具有“學習、理解、行動”的能力。

人工智能概念，是在1956年舉辦的達特矛斯會議（Dartmouth Conference）上，由約翰·麥卡錫（John McCarthy|）首次提出的。麥卡錫認為，人工智能就是要讓機器的行為看起來就像是人所表現出的智能行為一樣。其要點是“機器的行為”“看起來像”“人所表現出的智能行為”。這是一個比較流行的定義，也是該領域較早的定義。雖然人工智能的發展已有60多年的歷史，其間經歷了多次高潮和低谷，但到目前為止，幾乎所有學術研究都承認，還沒有公認的定義。

蘭德公司于2019年發表了一份《國防部人工智能態勢》研究報告，在其附錄中對人工智能的定義進行了一些說明，并列舉了來自8個美國政府部門、學術機構與社會團體的多種定義或解讀，可以看出它們各不相同。這其中的部分原因是，人工智能具有多學科綜合、高度復雜等特點，且研究方法多種多樣。從目前的學術研究來看，對人工智能的定義的關鍵詞是，機器“像人一樣思考”“像人一樣行動”“理性地思考”和“理性地行動”。其中的關鍵詞是“思考”“行動”，這里的“思考”包括“感覺、記憶、回憶、思維”這一過程，“行動”包括“語言、行為”，可廣義地理解為采取行動，或制定行動的決策。正是基于此，美國2019財年《國防授權法》（NDAA）中提供的人工智能的定義如下（可以說是5種情況）：一是任何在變化和不可預測的情況下執行任務而沒有重大的人為監督的人工系統，或在有數據集時可以從經驗中學習并提高性能的人工系統；二是在計算機軟件、物理硬件或其他環境中發展起來的一種人工系統，它解決需要人的感知、認知、計劃、學習、交流或身體動作的任務；三是一種被設計成像人一樣思考或行動的人工系統，包括認知結構和神經網絡；四是一組技術，包括機器學習，用來完成近似認知任務；五是一種被設計用來合理行動的人工系統，包括一個智能軟件代理或包含機器人，它通過感知、計劃、推理、學習、交流、決策和行動來實現目標。

需要注意的是，目前人工智能的發展水平還只是使其“像”人類的智能，即所謂的“弱人工智能”（Narrow Artificial intelligence）階段。這樣的“弱”主要表現在：雖然在某些具體應用方面人工智能表現得比人類強，例如棋類游戲、圖像識別等，但僅僅是局限于某個或某類特定的垂直應用領域。與之相應的概念還有“通用人工智能”（General Artificial intelligence）和“超級人工智能”（Super Artificial intelligence），前者是指能在所有認知任務中展現出與人類同等水平的智能水平，后者是指能在所有認知任務中展現出的智能水平超越人類。顯然，通用人工智能還是一種想象中的未來人工智能形態，超級人工智能目前僅存在于科幻小說和影視作品之中。

二、自主與半自主、有監督的自主

自主（Autonomous），在漢語中的基本釋義是“自己做主、不受別人支配”。在現實環境中，無論是作為整體的人類還是某一個群體或具體的個人，其自主也是相對的（即自主性），總是受一定的主觀因素和客觀因素的影響和限制，也會表現出無法自主和不同程度的部分自主等情形。

對于人造的、稱有自主性的自主系統（Autonomous Systems），目前人們仍未明確其自主性的確切含義或定義，常見的是根據人與系統的關系來解釋和分類。例如，系統在執行任務時，一般是要經歷一次或多次“感知—決策—行動”這樣的回路。如果人始終在回路中，系統可以感知外界環境并提出行動方案，但執行必須得到人類用戶的批準，則稱為“半自主系統”（Semi-Autonomous Systems）；如果人始終在回路上，系統自主“感知—決策—行動”，但人類用戶可以觀察系統行為并在必要時進行干預，則稱為“有監督的自主系統”（Human-Supervised Autonomous Systems）；如果人在回路外，一旦系統開始工作，系統將自主進行“感知—決策—行動”，期間不再與人類用戶進行信息反饋而獨立執行任務，則稱為“完全自主系統”（Fully- Autonomous System）（這3種自主性不同的系統可用下圖示意）。與之相對應，軍事領域出現了半自主武器、有監督的自主武器和全自主武器的概念。其中，全自主武器又被稱為“致命自主武器系統”（LAWS），是指能夠獨立識別目標，并利用機載武器系統在無人控制的情況下攻擊和摧毀目標的一類武器系統。

半自主系統

有監督的自主系統

完全自主系統

從人造系統來看，比自主系統概念早一些的是“自動系統”和“自動化系統”。實際上，目前“自動”“自動化”“自主”這3個詞之間界限仍存在著一定的模糊性。一般來說，傳統的自動系統（Automatic Systems）是很少涉及“決策過程”的簡單機械，通常其行為能預測、根據給定的條件閾值判定執行，屬于“簡單”類的任務；相比自動系統，自動化系統（Automated Systems）更加復雜，在執行操作之前需要綜合考慮更多的輸入（條件）并權衡多個變量，并基于一系列規則進行決策和行動。對于自動化系統來說，人類用戶是掌握其內部認知過程的。而自主系統，通常是人類用戶難以掌握其內部認知過程的復雜系統。在自主系統中，用戶知曉其執行何種任務，但不確定其會如何執行該任務。嚴格意義上說，自動系統、自動化系統和自主系統，都可以歸類于人工智能系統，其智能性可用下圖示意。

需要說明的是， 廣義上的“自動（化）”是一個動態的概念，隨著各種相關技術特別是控制技術、人工智能技術等的發展，系統的自動（化）程度越來越高。正如當前人們在描述某些人工智能技術應用時，常說可以“自動（化）地”處理某項任務，在速度、精度、效率等方面得到了極大的提高。

三、機器人與無人系統

關于機器人（Robot）發展歷史研究，有許多報道，有些將其歷史追溯到了公元前。1948年，美國數學家諾伯特·維納（Norbert Wiener）提出了“控制論”，這是對實用機器人發展具有開創意義的理論。世界上第一臺“能工作”的工業機器人產生于20世紀50年代中后期，大約是電子計算機誕生10年后，與人工智能概念同一時期。在漢語詞典中，機器人的基本解釋是：“能模仿人的某些活動的一種自動機械”。迄今為止，對于機器人的定義依然是仁者見仁、智者見智。究其原因，可能還是在于機器人要實現的“人造人”和“仿人”這一思想，而相關技術與應用的發展使其多有變化。從技術來看，涉及機械、電子、液壓、通信、自動控制、傳感器、計算機、人工智能等多個學科及領域，機器人總是不同時期眾多高技術集成的成果；從其應用來看，已從早期以工業機器人為主發展到目前的眾多類型，其分類也有多種不同的視角，如應用的產業、服務的對象、外觀形式等。隨著機器人技術的發展，機器人在軍事領域得到越來越廣泛的使用，從物資運輸到搜尋勘探以及實戰進攻等，各種軍用機器人不斷涌現。但是，對于軍用機器人的定義也大多沿用機器人的定義，將其定義為“一種用于軍事領域的具有某種仿人功能的自動機械”。由此可見，就其基本內涵而言：第一，機器人是一種機械，在外觀上可能像人，也可以不像人；第二，它是活動的，可以模仿人的動作完成一定的工作；第三，它是自動的，這種自動可以是通過可編程的多功能操作器件來控制的，隨著技術的發展和應用情景的需要可以具有一定的自主性，其中可以包含人工智能算法，也可以不包含人工智能算法。隨著人工智能、傳感器等技術發展和應用成本的降低，機器人越來越多地使用人工智能技術，具有一定的自主性。

無人（Unmanned）的基本釋義是：“無（需）人操作的、無（需）人控制的?！憋@然，其含義與“自動”“自主”概念是相通的、交叉的。從該詞的使用歷史來看，幾乎又是與“自動（化）”同步的。例如，自動化車間、自動化工廠常常被稱為無人車間、無人工廠等。無人系統（Unmanned Systems）可以是自動（化）的，也可以是自主的；可以包含人工智能算法，也可以不包含人工智能算法。目前，之所以是高頻詞，主要是以無人機為代表的各種無人駕駛運輸工具的出現和應用，包括水下的、水上的、陸地的、空中的、太空的等，典型的是無人機、無人地面車輛、無人水面艦艇、無人潛航器等。

四、智能化的武器裝備

近現代以來，軍事領域始終是對科學技術進步的推動作用最大的領域之一，也是對科學技術最新成果最敏感、利用得最多最快的領域之一?？茖W技術對軍事的影響，總是首先體現在武器裝備上，同時會引發作戰方式上的改變甚至變革，進而推動戰爭形態的演變。當前，以計算機技術、數字通信技術、網絡技術等為代表的現代信息技術和以大數據、云計算、物聯網、人工智能等為代表的新一代信息技術，正推動著機械化武器裝備向信息化武器裝備、智能化武器裝備快速發展，同時推動著戰爭形態向信息化戰爭加速演變，智能化戰爭初現端倪。

如果將“智能（化）”作為一個屬性詞時，目前對其理解和使用也是泛化的。例如，智能材料、智能家電、智能化樓宇、智能化社會以及智能彈藥、智能協同、智能化作戰平臺等。如果作為一個重點研發的智能（化）項目，當前則主要是指以“機器學習”為代表的新一代人工智能技術發展與應用。正因為此，美軍在許多文件中時常將“人工智能/機器演習”（AI/ML）歸于一類說明。例如，在說明2020財年國防預算請求時，在“開發和應用創新技術”部分第一是“無人/自主”、第二是“人工智能/機器學習”；在說明2021財年國防預算請求時，將“人工智能”“自主技術”并列作為“先進能力賦能器”的新興技術領域。需要注意的是，“人工智能”是實現“自主”的關鍵技術。美軍之所以將“人工智能”與“自主”分列，其主要原因有兩個方面：一方面，人工智能的應用不僅僅是自主，在軍事上還有眾多應用方向；另一方面，實現自主不僅僅是需要人工智能技術，而且對人工智能技術的需求也有其特定的方向。其在解釋“自主技術”時強調，自主系統投資旨在提高“在競爭環境中的機動速度和殺傷力”，開發人機協同能力將是這一領域投資的優先事項。

目前在軍事領域，屬于智能化的武器裝備有很多，提法也多種多樣，如機器人、無人系統（平臺）、半自主/有人監督的自主/全自主武器（系統、平臺）、人機協同系統等。美國陸軍常用“RAS”這一縮寫，指機器人和自主系統（Robotic and Autonomous Systems），是無人地面系統和無人空中系統的統稱，涵蓋無人系統的物理特性（機器人）和認知特性（自主）。由此可見，機器人、無人系統（平臺）的發展涉及多個方面，但提高其自主性是重要方向。而提高其自主性，特別是在“機—機”“人—機”協同背景下，需要許多技術的支援（例如傳感器技術、通信技術等），但關鍵技術是人工智能。

隨著人工智能技術及其應用的發展，目前人工智能正被納入許多軍事應用，包括情報、監視和偵察，指揮和控制，網絡攻防行動，自主無人武器裝備，后勤裝備保障等。同時，也催生了無人作戰、群集作戰、人機協同作戰等新的作戰概念。在許多場景下，也時常出現自動（化）、無人（化）、自主（化）和智能（化）混合使用或相互解釋的現象。在新技術涌現并高速發展變化的時代，在新穎、跨界武器裝備層出不窮的今天，對于一些技術和武器裝備的定義可能難以形成共識，也難以作出精確的定義。對于一些技術與應用處于不斷發展中的概念，只要不影響人們對核心概念的理解，暫時采用不太嚴格但包容性更強的描述方式的定義，也不失為一種合理的策略，這體現了在學術理論和應用實踐之間的必要妥協。