• 米切尔研究所报告:需要通过有人与无人机相结合来提高空战能力

来源:米切尔航空航天研究所、防务快讯

编译:费洪 朱虹

2018年7月,米切尔航空航天研究所发布《有人-无人编队:将空中作战力量提升到新水平》报告。本文摘译了有人-无人编队概念、潜在任务及其未来发展。

有人-无人编队概念

近期的有人无人编队构想很简单:给现有多余的旧型号飞机配备自主任务控制软硬件,使得这些飞机能够在有人装备辅助下协同达成任务效果。美国防高级研究计划局(DARPA)等研究机构已证明了这一方法是可行的。美国空军的任务需求远远超过了可用的飞机能力,考虑到其面临的压力,现在是时候认真考虑对这一新方式进行投资了。

同任何新的任务能力一样,有人-无人编队不会把重点放在最复杂的场景下。提供额外的无人能力将使更多的有人装备能够关注于更具挑战性的任务。

在论及用于未来作战的有人-无人模型时,个别人常常对此类解决方案的技术就绪度表示担忧。这一设想中的能力是否远非成熟技术所能及?实现能够发挥作用的能力是否耗时耗资都太大?在对这些担忧做出回应时,重要的是,要认识到近期有人-无人编队的潜力的基础是从持续多年的技术投资中收获的成果和从当前无人机作战中吸取的实际经验。MQ-1“捕食者”、MQ-9 “死神”和RQ-4“全球鹰”等系统已将此类技术中的关键部分转化为日常的运行工具。

回顾这些无人机系统,一些重要的技术创新引人瞩目。最重要的一点是,这些装备开创了全球、分布式作战这一概念。与美国本土相隔半个地球的飞机可以从数千英里外的地面站实时操纵。这给指控与控制的概念带来了深远影响,并与有人-无人编队直接相关。展望未来,如今由DARPA和空军研究实验室(AFRL)开发的各种技术将构成自适应的杀伤网,在这之中与有人驾驶飞机协作飞行的自主飞机将接收来自多个参与方的输入信息。例如,一名有人驾驶飞机的飞行员提供输入信息。若该飞行员因任务过多不堪重负,或中断联络、被击落或因其他原因无法履行职责,可将控制权转交给E-3(AWACS)、E-8(JSTARS)等飞机上的空中战斗管理员,甚至地面控制站。如果所有形式的通信均不可用且该无人装备无法以完全自主的方式执行向其分配的任务,其可转为执行一系列防故障指令。不管怎样,由MQ-1“捕食者”和MQ-9“死神”开创的高度分布式的控制明确表明,通过多个层级的实时人工支持,有人-无人合作关系能够得到提升。

分布式控制这一概念涉及两种不同的操作方式——“人在环中”和“人在环上”,MQ-1和MQ-9使用前者。在该方式中,无人机在操纵下以预先设定的方式飞行,同时任务机组人员仔细监视与指挥各系统以控制期望的结果。无人机实际上起到的是在极远距离下接受遥控的飞机的作用。指导RQ-4“全球鹰”任务系统的是后一种方式,该方式使用自动化技术在与人进行最低限度交互的情况下执行各任务功能。这种情况下飞机以更类似卫星的方式运行,操作员偶尔进行一些操作,而不像传统飞机需要直接指导。一架RQ-4从美国加利福尼亚自主飞行到澳大利亚,在没有人工指导的情况下按预期直接降落在数千英里之外的跑道的中心线上。随着自主性在复杂程度和可靠性方面的增长,“人在环上”的方式将日益成为控制标准。

可以明确的是,相对于调整和响应在动能打击或空对空战斗任务中遇到的动态变量而言,“全球鹰”的非动能情报、监视和侦察(ISR)任务的复杂性相对较低,但在评估自主性在有人-无人编队中发挥的作用时,重要的是要强调各出动架次包含众多阶段和相关控制需求。当前的自主性水平可能足以实现基本飞行、编队位置保持、威胁探测和目标识别等任务。当今技术的可靠性甚至足以使得无人机能够在延长的杀伤链想定下运用弹药和其他效果生成装置(例如定向能或电子攻击工具),在这一想定中,无人传感、电子战和打击平台在有人驾驶飞机的控制下在威胁圈中进行作战,而有人驾驶飞机则在距离威胁相对安全的范围外监督作战行动。在此,重要的是应认识到当自主性需要人类决策的辅助时,分布式控制将允许人类的参与。

通过将AH-64“阿帕奇”攻击直升机与MQ-1“灰鹰”无人机配对,美国陆军也已探索了有人-无人编队的可能性。直升机机组人员可控制无人机的传感器并接收视频馈入。尽管这些相连的平台尚未获得武器发射的权力,但美陆军正竭力实现这一目标,以及最终实现飞机控制。这加强了通过分布式控制和各装备之间多载具合作以取得所期望效果的潜力。

在二十一世纪初由DARPA牵头的联合无人空战系统(J-UCAS)项目中,无人机执行了一系列高度复杂的任务,包括敌防空火力压制(SEAD)、电子攻击、打击和ISR。J-UCAS最终证明了其能够根据环境的实时发展执行任务。

尽管美空军最终取消了其在J-UCAS测试项目中的部分,但美海军通过诺斯罗普·格鲁曼制造的X-47B继续推进与其相关的部分。该无人机开创了大量自主功能,包括在航空母舰上起飞和降落。自动化技术在这一高度动态环境下执行的快速评估和相关的飞行控制指令输入令人印象深刻。通过其舰载空中授油系统(CBARS)——一种舰载无人加油机,海军将最终在作战环境下部署这一能力。CBARS项目最终还可能拓展为生产具备ISR和打击功能的无人机。

取得进展的也并非只有海军。在2015年和2017年,AFRL和洛克希德·马丁公司合作开展了名为“海弗突袭者”(HaveRaider)的一系列测试,测试中一架经过改装的F-16战斗机充当自主无人机,尽管飞机中还是有飞行员作为安全备份。在与以传统方式操作的F-16的合作下,该自主飞机执行了一系列任务。2015年的测试证明了该自主控制的F-16能够与有人驾驶的F-16协作飞行,并对预先计划的目标执行打击任务。两年后,“海弗突袭者”团队成功部署了赋予自主控制的F-16相应能力使其能动态调整任务指派优先等级的技术,藉此取得了进一步成功。在测试想定下,飞机探索到了突发威胁,确定了与原计划目标不同的行动方案,对目标进行打击并重新加入与普通F-16组成的编队。

自主控制的飞机能够探测环境变化、做出价值判断以按照新的行动方案开展行动,并成功实现期望的结果,这一能力标志着重大技术成就。

2017年9月,DARPA与AFRL一同成功完成了对BAE系统公司分布式作战管理(DBM)软件为期11天的飞行测试。DBM设想了一个“系统之系统”的未来战争场景,各类有人和无人平台、武器、传感器和电子战系统组成的网络在其中通过可靠而功能强大的卫星与战术通信链路进行交互。

自主性可分为层级:内环控制和外环控制。前者关注于基本的飞行。系统感知到外部状况,将该数据与一组期望的标准进行比对,然后“命令”执行装置实现所理解的目标。这完全是数据分析问题——通过持续评估试图维持飞机性能目标。RQ-4无人机等运行实例,以及空中授油和航母降落试验等复杂测试,明确展示了具备精密内环控制的先进自主能力。实际上,实现自主环行全球、以非比寻常的精度编队飞行进行空中加油或在颠簸的航母甲板上降落的技术将控制水平拓展到远远超出只有最训练有素的人才能实现的范围。控制的后一个要素——外环,涉及被用于实现复杂程度远超基本受控飞行的期望任务效果的决策制定过程。这种控制与精细的任务执行相关。J-UCAS和“海弗突袭者”等项目已经展示了这一领域中的重大能力,而这些测试进行后又取得了进一步收获。

为了更好地理解内环控制和外环控制,有必要了解自主性在决策制定中发挥的关键作用。自主技术持续收集并处理信息,以确保系统决策关乎期望的目标。这比仅仅遵照行动方案要先进得多,因为系统必须在大量不断演进的可选方案中谨慎地自行做出各种选择。这可能需要运用专家系统中的加权规则集或现代人工智能系统中的基于上下文的学习算法不断处理新收集的数据。这一范式还必须认识到,在某些情形下,人类操作员和自主系统之间的合作将比单独的有人或无人方式实现更高的任务效能。最终的方式必须始终寻求任务效果的最大化,而不是为了自主性而实现自主性。不论采用何种方式,自主性在有人-无人编队决策制定中所发挥的作用总是伴随着风险。因此,应该谨慎地考虑采用循序渐进的实施方式,将重点放在逐步提升针对某个特定任务所必须做出的决策的数量和类型上。

开始时,最适合有人-无人编队系统的是可预测环境下的作战行动,这是由于可以围绕数量更大的已了解变量建立任务逻辑。增加可选项的数量和复杂程度也增加了风险,因为系统可能遭遇开发人员未曾预料的事件。遇到这些情形时,系统要么选择自行制定一种更优的方式,要么寻求人类的决策制定辅助,要么选择防故障模式。不论自动系统采取哪一种行动方案,最重要的变量都是可预测性。

从人类操作员的角度看,可预测性和信任密切相关。正因为此,条令、作战概念、战术和训练才如此关键。长机需要有信心,其僚机在复杂态势下会按预期执行任务,在这种情形下信息以很快的节奏流动,决策必须不断做出——如何安排飞机位置,如何实现积极相互支援的最大化,如何避免威胁,以及如何实现期望的任务效果。确保自主系统以值得依赖的方式开展行动,赢得人类伙伴的信任需要深入的测试与评估。

这些优先事项有着一个统一的目标:确保无人机不会对有人驾驶飞机造成伤害。在采用新技术时,关键在于确保可能的解决方案不会使形势恶化。在寻求实现任务目标时,关键在于人类要信任配备了杀伤性武器装备的无人机,相信其不会将自己击落,将控制权让与对手,或误与其他友军交战。机组人员还必须有信心,一旦全力以赴地应对某个目标,不论是在空中或是地面,自主系统都将遵循一套可预测的战术开展行动,从而使团队合作成为可能。只有合作双方都了解对方在做什么时,协调才有可能发生。

考虑到分布式指挥与控制带来的可能性,最初的几个自主性等级在某些场景下可能需要人的许可方能交战。尽管当今各种系统的威胁探测和识别技术已经极其先进,在某些情形下空军人员可能仍需要确认无人队友没有误与友方交战。

在考虑更为先进的飞行自主性形式时,开发人员必须解决未知的挑战。想要预见到每一个可想像的挑战、动态数据集、交战参数,或是无人系统在空对空或空对地战斗中可能遭遇的其他因素,这是不可能的。如果试图将所有可能性都考虑在内,代码数量将会是灾难性的,即便如此,开发人员仍可能无法预计到某些想定。在这一点上商业自主性专家比起其在军队中的同行要有一项重大优势。尽管建造一辆自动驾驶轿车可能是一项非常复杂的工作,但至少设计师可以从一些已知因素开始着手:交通规则、其他轿车的性能参数、能够普遍预测的道路模式、二维操作及其他变量等。但在空战的世界中这些标准很少——尤其当出其不意和创新是任何值得称道的竞争对手所追求的主要品质时。这意味着,当涉及优化传感器覆盖范围、规避威胁、将武器与目标匹配等任务时,涉及自主性的成功的军事应用必须依赖对多重排列的数学分析,以推导出最佳的前进道路。该应用还需要处在控制外环上的人根据任务的发展为其提供具有决断力的思路。

幸运的是,开发人员一般情况下可以接触到有关美国及其盟友的技术和行为的准确信息。鉴于对友军部队“不构成伤害”这一指导原则是任何战斗系统作战部署的首要前提,上述事实是需要考虑的一个关键因素。如果自主系统无法了解其环境,而该区域中的人不具备负起责任所必需的洞察力和决策能力,则该自主装备必须转而依靠一组既定的程序:不采取行动、不交战或躲开不明物体。经过证明会造成混淆的情况必须尽快得到全面分析,以确保自主飞机未来遭遇类似情况时能够采取适当行动。然而,为了实现正面任务结果的最大化,自主性的最终目的应关注于赋予机器能力,使其能够应对新的态势并根据范围广泛的输入信息选择行动。基于学习的识别使得系统能够超越其基本规则集并收集必需的态势感知以得出新结论,这是一个极为宏大的目标,但并非无法实现。在这类自主性实现之前,遵循既定的交战规则可能仍是最安全的行动方案。

在探索航空领域中自主性的核心功能时,所有工作都必须关注于如何使机器更好地帮助人类实现其目标。正如AFRL的Kearns所指出,自主性“不是为了让人们离开战场,而是为了让其更具实力”。研究人员、各军种领导者、政策制定者和其他人必须了解人和机器分别擅长什么。以协作的方式取长补短,将实现强有力的合作关系。从技术角度,重要的是要强调“了解人擅长什么”中的关键一点可以归结为对战术的深入理解。仅有良好愿望但对其系统将要参与的作战任务没有实际了解的技术人员是不可能凭空发明这种新技术的。在很多方面,建设自主无人任务伙伴就如同训练年轻的空军人员。关键在于它们能够按照既定的方法执行任务功能,并能够积极地在更广泛的业务领域即插即用。以欠佳的编队飞行,以在实际作战中并无意义的方式组合,这样起不了作用。因此,在开发自主飞机系统的自主性技术专家和使用这些系统的操作员之间建立健全的开发合作关系有着重要意义。

另一方面,同样重要的是,应认识到将无人自主装备引入作战领域需要空军人员对既有的条令、战略、交战规则和战术提出质疑。人类效率因子是当前空战实践的主要驱动力。人类只能连续飞行若干个小时,或在给定时间内处理一定数量的信息。机器将给空战带来不同的属性和限制因素。实现新机遇最大化和弱点最小化的唯一方式是挑战假定并寻求以更好方式取得效果的新方法。诚然,空军不应放弃一个世纪来积累的空战经验,但改变也是必须的。这一过程需要大量的测试和演练。

为了突出有人-无人编队为了最大程度地相互取长补短而采取的方式,应考虑以下因素。首先,在处理模糊问题上人具备高度有效性——收集多个输入信息并得出优选的行动方案。在有人-无人协作中,人类操作员将在这一领域保持相当长时间的领先。另一方面,机器学习在能力增长和作战效率方面展现出极大潜力。如果人想要提升自己的熟练水平并进行学习,他们必须每个人都不断训练,而机器可以整体进行升级,使得一次性提升整个无人机队的性能成为可能。如果某架自主飞机得出了拦截敌方飞机的更好方式,这些参数可以被加载进所有其他自主飞机中。学习成为一件真正全体参与的事。

即便飞行并不频繁,无人机部队的任务熟练度也不会受到威胁。鉴于实兵仿真、虚拟仿真和构造仿真(LVC)训练提供的可能性,绝大多数平时的无人机飞行能够以模拟方式进行。对执行其各自训练功能的人而言,可以在显示器上为其模拟自主飞机。这不仅节省了燃料、消耗件和人力等项目的开支,也开创了全新的部署模式。

有人-无人编队的潜在任务

从近期的可能性考虑,有人-无人编队的初始任务可能在ISR、防空、使用扩展杀伤链的空对地打击任务等领域,并应避免空对空交战。所有这些功能的主要驱动力将是获取开发自主算法所需的大量信息。在ISR任务场景中,执行任务之前,自主技术可能会访问大量地形和目标数据。三维地形数据可能来自美国家地理空间情报局(NGA)的基础地形数据集。空军将使用大量的目标数据训练自主系统,使用相关的任务传感器识别优先目标。在基地防御场景中,自主资产将利用高度的态势感知,而物理环境显然是已知的。美国和该地区的盟军情况以及敌人攻击该地区时可能使用的大多数进攻性武器会被充分地了解。例如,中国只能使用特定类型的飞机和导弹打击目标,如关岛的安德森空军基地。一般可以类似的方式预测飞行路径,也可以确认撤退路线。无人机及相应的有人驾驶飞机也将接受实时跟踪,提供抵近威胁的清晰画面。最重要的是,从通信的角度来看,数据链不太可能在友军地区遭受严重挑战。

通过研究空对地打击任务,J-UCAS和“海弗突袭者”试验都展示了识别特定目标并遂行作战的自主技术能力。具体的功能包括检测并识别感兴趣目标,在其他可能的任务选项中对其进行优先级排序,然后针对目标部署火力。为了限制复杂性,近期的无人任务可能集中在固定目标上。而更有能力的有人驾驶飞机将负责打击动态化更强的目标。自主飞机还可以收集有价值的传感器数据,并将其融合到有人-无人编队的总体态势感知中,或者执行激光指示目标来引导精确弹药等功能。空军还可以通过发射无人机来对付极其危险的目标,例如地对空导弹(SAM)电池和防空火炮(AAA)。理想的情况是,无人机的价格要比提供精湛能力的有人机便宜得多,因此失去几架无人机可能比失去一架有人机要便宜得多,并且可以避免牺牲飞行员生命的风险。最后,无人机非常有助于增加攻击计划的复杂性。大量遂行各类作战的飞机给战场空间注入了高度的复杂性,迫使敌人试图避开许多同时发生的威胁。考虑到目前空军机队较小,这个变量特别重要。如果只派出少量的飞机,无论飞机性能多高,都能让敌人以更线性的方式抵御威胁。

虽然在第一轮有人-无人编队中提出空对空任务通常被认为过于雄心勃勃,但空军应该考虑不同类型的任务集。最出色的飞行员通过数年的学习和不断的训练才能胜任空对空作战。然而,并不是每项任务都需要近距离混战。一组有人机和无人机以分散的编队飞行,将会把许多传感器送入空中。融合这些数据将提供巨大的态势感知能力,有人机和无人机编队将携带大量的导弹,这时必然会发生敌机飞入无人机的武器交战区的情况,尤其是当作战人员可以对如何交战和何时交战提供帮助时。无人机可以在编队前端飞行,而有人机在编队后方飞行。这将使飞行员扮演“四分卫”的角色,利用传感器融合来提供巨大的态势感知和飞机数量,从而提供多种交战选择。如果一枚导弹能够与现有技术融合,那么为什么无人驾驶的自动飞机不能呢?

不管美国空军如何使用无人机,这些能力的存在将促使对手从根本上重新考虑力量投射的概念、防御措施和部队规模大小的假设。多年来,美国军方一直在削减其空中武器库的规模。大量可负担的无人机的加入,有可能改变作战发展方向。无论飞行次数多么频繁,通过对自动驾驶飞机进行维护,诸如战备状态等因素也将发生变化。支持一个盟国可能需要部署一个无人机中队,并将它们部署在显眼处以示威慑,这比常规部署的成本要低得多。而且,也可以在不增加空军部署系统负担的情况下部署额外的无人机。

国防部也不必在第一代有人-无人编队上投入大量资金。第一代无人机的几个中队已可充分测试概念、发展成熟的技术、开发新战术和作战概念,以及向潜在对手发出强烈信号。此外,这些第一代自主战斗机的设计和制造将适应不断变化的技术基础,以便随着技术越来越成熟,升级系统的成本将以次线性速度增加。考虑到军方和国防部面临的财政现状,这一点尤为重要。有人-无人编队和作战航空中的自主性的积极作用是不可否认的。对这一问题采取分阶段的做法将在当前财政现状的范围内实现创新。代表百分百解决方案的高级MQ-X可能需要数年的时间才能获得资金,但这并不意味着空军无法利用现有的资源和技术来应对今天的挑战。

空中力量新生:把旧飞机变成新资产

这就引出了有人-无人编队概念的第二个方面,即机身。美空军目前在亚利桑那州图森的戴维斯-蒙森空军基地的第309航空航天维修和再生集团(AMARG)有大量的库存飞机。这些飞机已被购买,拥有传感器孔径,可携带弹药储备,可参与作战,并且是可用的。虽然空军可能不想将这类飞机作为有人机投入作战,但是如当作无人机使用将极其有用,尤其是作为编队的一部分时,可扩展杀伤链以提高杀伤力,并提高有人机的生存能力。此外,与有人机相比,这些飞机可能会多飞行几个小时,因为大部分训练将发生在实兵仿真、虚拟仿真和构造仿真的环境中。这是一个非传统概念,但是考虑到空军面临着巨大的能力短缺和一系列的资源挑战,并且拥有能够作为有利工具使用的飞机,先进的无人技术和可作战的飞机可能是最有用的。

基于旧机身的有人-无人混合作战必须考虑多个级别的风险。由于机身、支持基础设施、任务系统和其他元素都是成熟能力,技术人员可以将集中精力增强特定功能,而作战人员可以改进战术和流程。使用成熟的飞机避免了一次性发明太多新技术的需求,允许重新利用现有的能力来降低风险,并迅速地开发有人-无人编队的早期模块。这将为空军今后所需的更先进的、特定任务的设计奠定基础。

其中,最典型的例子就是F-117“夜鹰”隐形战斗机。飞机的低观测特征是真正的技术焦点,飞机上的其他部分几乎都借鉴了现有系统或进行了改装。飞行控制计算机来自F-16,起落架来自F-15E,发动机来自F/A-18。这使洛克希德·马丁公司团队和他们的空军同行能够集中精力,重新定义了力量投射。F-117在投产后仅仅5年就实现了初始作战能力。由于在多个领域进行大规模的并行项目创新,F-22和F-35经过20多年才实现初始作战能力。

空军可以据此利用剩余的飞机,避免在设计、建造和部署新硬件方面投入大量资源。像F-16这类飞机已经具备数字界面,因为它是一种“线控飞行”飞机,计算机通过人的输入来操控飞行。将自主技术插入数字飞行计算机将会提供与飞行控制、武器系统和其他飞机系统组件的自动链接。飞机并不会在意是人类还是自主系统在指挥它的计算机。空军QF-16目标无人机项目的运作方式在很多方面就是如此,其控制系统指挥飞机数字系统。

QF-16项目还强调了改造过剩战斗机可能带来的重大成本优势。2017年,QF-16的主要承包商波音公司被授予一份价值2460万美元的合同,将18架F-16s战斗机转换为QF-16目标无人机。这相当于每架飞机138万美元。当然,QF -16比战斗优化的MQ-16所需的能力更简单,因为前者适用于和平时期的“人在环中”控制级别,后者适用于作战时的自主控制级别。但是这些飞机不应该被认为是低端的,因为它们的组件已经根据自主作战的需求进行修改,如自动起飞和着陆功能,而且大部分任务系统已被重新激活。最重要的是,QF-16项目的基本成本与新的有人战斗机的生产形成了鲜明对比,根据具体的任务系统,单位价格需1亿美元左右,即使是新的第四代战机。这种差异为第四代飞机发展和纳入自主技术留下了很大的空间。

F-16并不是有人-无人机技术的唯一来源。在空军剩余库存中,几乎所有的现代飞机都可以作为有人-无人编队的启动平台。F-117隐形战斗机肯定是强有力的无人合作伙伴,而且有人-无人编队将从B-1甚至是B-2的射程和有效载荷中获益。事实上,试验多种不同类型会使敌人的防御计算更加复杂,敌人无法集中力量对付特定的能力范围。不确定性是一种很难防范的因素,而且会导致成本升高。

开放式任务系统将是未来有人-无人编队的一个关键要素。这种系统将允许以低成本、快速“即插即用”的方式交换不同的传感器包、武器和相关技术,从而使无人机能够运载和与各种技术接轨,并推动试验。这种方法还应扩展到开放软件系统,以促成更快、更便捷的软件更新。此外,由于DARPA系统之系统集成技术和试验项目开发的集成技术,即使是具有专用消息格式和接口的旧系统也能以可承担的成本快速集成。

重新使用现有平台的另一个好处是部署这些飞机不会非常困难。基地已经具备了处理它们的能力,这些飞机支持空中加油,还有备用零件,可得到行业支持。空军人员已知道如何驾驶和维护这些飞机。如果无人驾驶问题给飞机在世界各地的部署带来挑战,那么飞行员可以很容易地将这些飞机飞到目的地。由于像F-16这类飞机仍然在与大量盟国合作,也有可能与某些合作伙伴分享技术。

空军在评估重新激活退役飞机的潜力时还必须考虑另一个重要因素。现代战斗机的复杂性伴随着紧缩的采购预算导致工业基地的生产能力鲜有激增。如果美国卷入了一场涉及重大飞机损失的战争,生产系统将很难快速补给,特别是如果B-1或F-22等飞机生产线不再活跃的话。重新启用退役的飞机将会建立起一个重要的后备军火库。在培养飞行员方面也是如此,而且培养出训练有素的飞行员比制造他们飞行的飞机更加复杂,花费时间更久。

有人-无人编队的未来发展

实现具有作战能力的有人-无人编队将需要进一步的技术投资。虽然研发领域中的测试结果看起来很乐观,但是它们不满足作战领域的可靠性需求。具体的挑战包括数据链接需要足够鲁棒,以确保在数据链接受到攻击的地区能够进行重要的团队通信。管理信息流还需要处理和快速理解数据的能力,而这些数据可能由于干扰而以中断的方式接收。如定时、各自保持位置和通过传感器联合开展的协同目标瞄准等功能涉及高水平的数据交换,当信息以不规则的、中断的方式流动时,所有团队成员都必须理解任务意图。外部传感器和机载处理必须复制人的能力,通过观察驾驶舱外的情况迅速进行调整。开发人员还必须改进算法,以平衡对速度、可靠性和精度的需求。

正如前面所讨论的,新型的自主飞机将不得不越来越多地理解不确定性。这将需要更高水平的人工智能来对各种信息进行分类,其中很多都是新信息,根据这些信息可形成可靠的行动方案。这种信息管理的一部分还需要理解如何形成一个“自我修复”网络,了解如何为任务重新排序,以确保在资产被击落或失去链接时优先完成高优先级任务。在这一领域已经开展了许多重大工作,结果非常乐观。然而,空军必须优先考虑继续投资,以确保自主飞机达到必要的作战可靠性水平。所有这些挑战归结为实现信任和可预测性的共同目标。自主系统必须能够执行以任务结果为重点的可靠行动,这些行动必须符合已知的允许有效协同的规范。

重要的是要注意未列出的挑战,特别是关于发展机身和相关系统。这种所提议的迭代方法将使相关工作集中在特定但“可解决”的问题上,而不会在此过程中使空军企业的其他部分破产。为了实现这一目标,空军可以组建一个系统项目办公室来集成技术并演示能力。分析也可侧重于有人-无人的作战任务构建。

空军也将面临困难,例如B-21和F-35是不容讨价还价的,空军需要更多这样的系统来尽快进入飞行路线。但是,考虑到预算和生产实际情况,补充部队结构是一个重要的考虑事项,尤其是当自主技术能够为未来的力量投射提供重大能力时。任何其他解决方案都不太可能以如此低廉的价格提供如此多的作战能力。

本报告的重点是将F-16这样的旧飞机变成B-21和F-35等现代武器平台的无人合作伙伴,但在调查和应用旧的无人合作伙伴正式开始之前,空军无法实现这一潜力。在复杂军事技术发展的世界里,迭代方法总是能更成功。在可预见的未来,美国空军也不太可能有预算来启动一项新计划,从零开始创建有人-无人编队作战能力。随着美国空军购买了10个卫星项目、KC-46、GBSD导弹、UH-1替换系统、一架新的作战救援直升机、T-X训练系统和穿透式制空(PCA)飞机,美国空军的采购预算将在未来数年内捉襟见肘。在经历了数十年的采购延迟之后,这些都是“必买”系统。这些项目正在取代目前快速老化的小型库存。空军要么采购新系统,要么必须从根本上削减任务,因为现有平台因缺乏替换而无法使用。

从这个角度来看,未能投资第一代有人-无人飞机确实是美国无法承担的风险。有人-无人编队未来将成为预算优先事项。从这个角度来看,答案是双重的。项目体现的潜力无法忽视,而如果美国不牵头做,其他人将占得先机。

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