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“暴风”:人工智能武装的下一代战斗机

来源:www.gchsensor.com 作者:韦克威科技 时间:2022-08-04 11:55:50 点击:37次

随着人工智能技术更多地应用于战斗机,“壮志凌云”的含义将被重新定义,因为人工智能在战斗机驾驶舱中扮演着越来越重要的角色。

科技改变人类的军事装备、战争形态与作战思维。从古至今,每一代革命性的新武器的诞生,都带来对立各方军事实力的迅速变化,从而引发一系列历史性的国内与国际政治、军事、整体格局的变革。就兵器而言,人类武器的发展目前经历了木石兵器、冷兵器(即金属兵器)、热兵器(即火药兵器)、机械化兵器、精确制导武器五个重大发展阶段。

现在,我们正在向第六个武器重大发展阶段迈进。近年来,随着人工智能的快速发展,第六阶段的武器,即下一代人工智能武器,正在逐渐显现。这款被称为下一代战斗机的新型战斗机,是人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)武装的“暴风”(Tempest)战斗机。它被视为现役“台风”(Typhoon)战斗机的长期替代品。

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在第二次世界大战中,英国喷火式战斗机(Spitfire)反应灵敏,以至于飞行员称赞这款战机灵活得就像他们自己肢体的一部分。这款二战名机是当时全世界最优秀的活塞式战斗机之一。

随着人类科技的不断突飞猛进,战斗机与它们的飞行员的关系将更加密切,飞行员驾驶的感觉将更加良好。预计在本世纪30年代,战斗机将能读懂驾驶它们的飞行员的思维与心理,并且能够自主决定接下来的有关操作。

人工智能技术被认为是第六代战斗机的核心技术。由英国最大军火商航空航天系统公司、著名飞机发动机制造商罗尔斯·罗伊斯公司、意大利军工企业莱昂纳多公司、欧洲导弹集团联合研发的“暴风”战斗机,就配备了人工智能,在飞行员无力应付多种任务等紧张情况下,能为他们提供安全操作等实质性帮助。

这款双引擎、三角翼“暴风”隐形战机将能携带高超音速导弹和控制无人机蜂拥而至。它还拥有先进的劳斯莱斯动力和推进系统,产生大量电力,使战斗机能为激光武器提供动力。此外,它还将拥有可重构的人工智能和网络强化通信,使飞机能够充当飞行指挥和控制中心,而飞行员则更多地扮演执行官的角色。

设计遵循“即插即用”标准,根据作战任务需求,“暴风”战斗机的软件、硬件可实现快速更换,如配置多种武器、传感器、油箱等,从而保证战斗机功能多样化。同时,机载设备高度集成化,如先进传感器系统、非动力学系统、通信系统等,均能实现高度集成与协同。

“暴风”战斗机的最大特点是采用最先进的“虚拟座舱技术”,实现深度人机交互和融合。座舱肉眼看上去空空荡荡,几乎一无所有。飞行员只有戴上增强现实(Augmented Reality,简称AR)头盔,才能看到座舱各种仪表,以及模拟景象与实际肉眼看到的影像叠加。该头盔由全彩色、高分辨率、高亮度头盔显示器,以及触觉态势感知系统和三维音频耳机等设备组成。头盔中的传感器能实时监测飞行员的大脑信号和其他身体数据,包括飞行员的健康、意识和专注度,可在任何时候介入并履行部分非核心功能。

虚拟座舱想法源于美军“虚拟座舱最优化计划”(Virtual Cockpit Optimization Program,简称VCOP)。这计划的最终目的就是人机合一,让战斗机的操控“随心所欲”,其指导思想是“直觉操作”。一般操作是由身体感觉器官(例如眼睛看到东西、耳朵听到声音等)反映到大脑,然后大脑再指挥手和腿脚等去完成操作。这样的话,操作的速度无疑会比直觉慢很多——毕竟人的反应时间理论上一般是0.6-0.7秒,而且还得加上具体操作的时间。而直觉操作就是,眼睛或耳朵发现后,大脑一经判断便直接行动,无需过度依靠人手等操纵战斗机。这样,操纵战斗机就像平时走路一样——不用去想先迈哪一条腿。

经过多次飞行,战斗机座舱的人工智能系统就能汇集飞行员的各种生理和心理信息,从而建立一个完整的数据库。这个数据库让飞机上的人工智能系统在传感器探测到飞行员需要帮助的时候就能立即介入。例如,在飞行员在高重力作用下丧失意识的时候,人工智能就能进行替代操作。

正在研发的新一代战机“暴风”在今年7月18日至22日举办的英国范堡罗国际航空航天展览会(Farnborough International Airshow)上以模型的方式公开亮相受到国际媒体关注。在开幕式上,英国国防大臣本·华莱士(Ben Wallace)宣布“暴风”战机将在5年内首飞。

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主导“暴风”战斗机研发的英国航空航天系统公司表示,将在2027年前将试飞“暴风”样机,测试上述技术和其它数十种数字技术,其中许多技术完全由机载软件控制。

“暴风”战斗机具有可变自动化能力,即可选择有人、无人驾驶相结合的操作方式,可进行机载/舷外数据处理,在有人驾驶飞行模式下可为飞行员提供智能决策辅助等。

目前,人数规模庞大的“暴风”战斗机计划团队仍未明确有人机和无人机的合适编组及具体分工,但有了人工智能等前沿数字技术的助力,其设计方案和关键技术可以持续试验、修改和完善,直至开工前最后一分钟。

值得注意的是,在“暴风”战机最后升空飞行的时候,它可能经常性地率领无人机僚机伴飞。无人机已经在实战中大显神威。

美国雷神技术公司导弹和防御业务副总裁乔恩·诺曼(Jon Norman)说,未来会有一天,战斗机飞行员将“拥有一架像忠诚僚机一样飞行的无人机”。诺曼是一名退休的美国空军飞行员,过去他常抱怨从地面控制的无人机在他驾驶战斗机时挡路。最新的通信系统可以让战斗机、无人机和其他飞机相互通信。

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人工智能将分析来自飞机、无人机、地面或空中飞弹上的传感器的大量数据,让空中飞行员和总部指挥官更好地了解战场。乔恩·诺曼补充说,在未来的战斗中,人工智能可能允许飞行员派出武装无人机靠近敌方阵地,“让他们随意开火”。

战斗机的这些技术进步将需要一套从零开始开发、全新的检测和控制系统。“暴风”战斗机项目研发负责人约翰·斯托克(John Stocker)说,“我们必须要跟上技术变革的步伐。”按照他的构想,这种新型战斗机的系统能够像智能手机下载应用软件那样方便地进行系统升级。

约翰·斯托克指出,“暴风”计划的下一个重要里程碑是在2024年年底前提交商业案例纲要,并在2025年完成开发,随后向2035年形成初始作战能力、2040年开始替代“台风”战斗机的目标全力迈进。

虽然“暴风”计划的大部分研发工作均处于高度保密状态,但仍有部分细节可以管窥其能力。例如,由莱昂纳多公司研制的综合雷达/传感器系统,每秒将具备“与一座大型城市相当”的计算机处理能力。

英国航空航天系统公司已经在2G过载环境中对“暴风”战斗机飞行员的可穿戴设备进行45~60分钟的飞行试验,并通过平板电脑记录试验数据。这种可穿戴设备为一种基于游戏设备改进的体感背心,可通过“拍打”飞行员的肩部提示其来袭导弹的方位,或通过振动进行油量过低告警,而非传统的语音告警。该公司认为,在高强度、高压力、无线电通信繁忙的作战环境下,语音告警常常被飞行员“优先过滤掉”,体感告警能够使其专注于任务,且提示效果更好。

“暴风”战斗机项目现在已有四年。2018年7月16日,时任英国国防大臣加文·威廉姆森(Gavin Williamson)在范堡罗国际航空航天展览会上首次公开了“暴风”战斗机项目计划与等比例概念模型,宣布英国将投资20亿英镑研制新型战斗机概念原型机“暴风”,其他军工伙伴将提供额外融资。

沿用二战时期著名战机的型号命名,可见英国对这款新战斗机寄予厚望。威廉姆森表示:“在战争方面,我们正面对着一个危险的新时代。不论是在本国还是海外,保持制空权至关重要。”他希望将采用一系列最先进技术的“暴风”战斗机项目计划能够引领全球第六代战斗机研发。

在四年之后的现在,这款比现有的F-22(猛禽)∕F-35(闪电Ⅱ)等战斗机领先整整一代的“暴风”的重量与外形设计逐渐成熟,其中的新改进包括重量减轻和轮廓外型更加流畅。

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