2020年人工智能領(lǐng)域科技發(fā)展綜述

隨著人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)的發(fā)展，武器系統(tǒng)將越來越智能，能夠執(zhí)行越來越復(fù)雜的任務(wù)，會給未來戰(zhàn)場帶來深遠(yuǎn)的變化。2020年，世界主要國家繼續(xù)加大對發(fā)展人工智能技術(shù)的政策支持和經(jīng)費(fèi)投入，空戰(zhàn)、指揮決策、軍事訓(xùn)練等多個領(lǐng)域的人工智能項目都在快速發(fā)展，量子計算、腦機(jī)接口、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等基礎(chǔ)技術(shù)均取得突破性進(jìn)展，不斷加快人工智能軍事作戰(zhàn)賦能進(jìn)程。

全球有38個國家已制定國家層面的人工智能戰(zhàn)略政策、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃文件；此外，阿根廷、愛爾蘭、巴西、印度尼西亞等國的國家級人工智能戰(zhàn)略文件也在制定過程中。

美國政府將發(fā)展人工智能作為一項國家戰(zhàn)略，利用美國在基礎(chǔ)科研實(shí)力上的優(yōu)勢，推動人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。美國政府機(jī)構(gòu)采取多項舉措，發(fā)布多個頂層戰(zhàn)略政策，以鞏固和保障其在人工智能領(lǐng)域的領(lǐng)先地位和話語權(quán)。

針對一年前總統(tǒng)特朗普簽署的第13859號行政命令所啟動的“美國人工智能計劃”，美國白宮科技政策辦公室發(fā)布《美國人工智能計劃：首個年度報告》。報告主要從投資人工智能研發(fā)、共享人工智能資源、消除人工智能創(chuàng)新障礙等方面，總結(jié)了美國政府過去一年在實(shí)施“美國人工智能計劃”方面取得的重大進(jìn)展；報告重申，美國必須推動政府、工業(yè)界和學(xué)術(shù)界在人工智能領(lǐng)域取得技術(shù)突破，以促進(jìn)科技發(fā)展、保持經(jīng)濟(jì)競爭力、維護(hù)國家安全。

美國家人工智能安全委員會（NSCAI）發(fā)布了2020年年中報告以及第三季度的建議，從引領(lǐng)人工智能研發(fā)、使用人工智能保護(hù)國家安全、加強(qiáng)人才培養(yǎng)、構(gòu)建和保護(hù)美國的技術(shù)優(yōu)勢、加強(qiáng)國際合作等六個方面向國會提出了80項與人工智能相關(guān)的建議。

（1）新財年人工智能預(yù)算持續(xù)大幅度增加

美國白宮向國會提交的《2021財年聯(lián)邦政府預(yù)算計劃》顯示，與2020財年預(yù)算相比，美國政府2021財年預(yù)算大幅增加了非國防的人工智能研發(fā)投入，并有望在2022年前使非國防人工智能研發(fā)投資翻番；美國國家科學(xué)基金會為其人工智能項目申請了8.5億美元，比2020財年預(yù)算增加了70%。

（2）多項法案出臺，提升人工智能機(jī)構(gòu)地位、推動人工智能人才招募

美國國會通過了《軍隊人工智能法案》，進(jìn)一步提高了人工智能在整個國防部的重要性，確保聯(lián)合人工智能中心的負(fù)責(zé)人是三星級將領(lǐng)并直接向國防部長報告，法案還要求國防部長制定培訓(xùn)和認(rèn)證計劃，以更好地招募人工智能和網(wǎng)絡(luò)安全人才等；美國國會通過了2021財年《國防授權(quán)法案》，主要針對采購自主權(quán)、簡化報告流程以及開展“聯(lián)合人工智能中心2.0”計劃三個方面提出建議，旨在重新調(diào)整技術(shù)研發(fā)結(jié)構(gòu)，在明確需求的基礎(chǔ)上定向開發(fā)新技術(shù)，幫助軍隊更好地取得作戰(zhàn)優(yōu)勢，通過將直接采購權(quán)下放給負(fù)責(zé)人、簡化流程等措施提高聯(lián)合人工智能中心在國防部中的地位。

此外，白宮科技政策辦公室、國家科學(xué)基金會和美國能源部宣布未來5年投資10億美元成立12個人工智能和量子研究機(jī)構(gòu)，其中7個是人工智能研究中心。

（3）人工智能社會倫理被納入監(jiān)管重點(diǎn)

美國白宮發(fā)布《人工智能應(yīng)用監(jiān)管指南備忘錄（草案）》，該備忘錄從監(jiān)管和非監(jiān)管層面提出了人工智能應(yīng)用相關(guān)原則和建議，包括公眾信任、公眾參與、科學(xué)誠信與信息質(zhì)量等。美國國防部正式采納國防創(chuàng)新委員會推薦的五項人工智能倫理原則。

歐洲主要國家紛紛將人工智能作為國家重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，謀劃未來發(fā)展。歐盟始終高度重視并積極推進(jìn)人工智能法律與倫理研究，包括可能的立法和監(jiān)管措施，是歐盟立法議程的一個核心?？傮w而言，歐洲在人工智能競爭力的許多關(guān)鍵方面落后于中美等國，但在道德監(jiān)管方法上處于領(lǐng)先位置。

（1）歐盟關(guān)注人工智能倫理和安全性，大幅提高投資水平

歐盟委員會發(fā)布《人工智能白皮書》，旨在促進(jìn)歐洲在人工智能領(lǐng)域的創(chuàng)新能力，推動人工智能倫理和可信賴人工智能的發(fā)展。白皮書由政策框架和未來監(jiān)管框架兩部分要素組成，提出歐洲需要大幅提高人工智能研究和創(chuàng)新領(lǐng)域的投資水平、謀求在人工智能領(lǐng)域的世界領(lǐng)先地位，目標(biāo)是未來10年中，每年在歐盟吸引200億歐元的人工智能技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用資金，還將通過頂尖大學(xué)和高等教育機(jī)構(gòu)吸引最優(yōu)秀的教授和科學(xué)家。

同期，歐盟委員會發(fā)布《關(guān)于人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器人對安全和責(zé)任的影響的報告》，明確指出人工智能產(chǎn)品的不透明性導(dǎo)致難以跟蹤系統(tǒng)的決策過程，歐盟產(chǎn)品安全法規(guī)目前尚未解決算法不透明帶來的日益增長的風(fēng)險。

（2）英國推動人工智能國防應(yīng)用，加強(qiáng)美英合作

英國防務(wù)智庫皇家聯(lián)合軍種國防研究所發(fā)布《人工智能與國家安全報告》，系統(tǒng)性地研究了人工智能對國家安全的威脅以及應(yīng)用，表示數(shù)據(jù)治理和監(jiān)管是一個熱點(diǎn)話題。隨著數(shù)據(jù)量不斷呈指數(shù)級增長，使用更先進(jìn)的分析工具已成必要，報告認(rèn)為人工智能的國家安全應(yīng)用需要比商業(yè)應(yīng)用有更高程度的穩(wěn)健性、彈性和獨(dú)立性。英國政府和美國政府正式簽署《人工智能研究與開發(fā)合作宣言》，以促進(jìn)兩國在人工智能發(fā)展方面的合作，并對人工智能規(guī)劃的優(yōu)先事項提出建議。

（3）德國完善人工智能國家戰(zhàn)略，著眼遠(yuǎn)期發(fā)展

德國聯(lián)邦政府公布針對2018年11月啟動的“德國人工智能發(fā)展戰(zhàn)略”的人工智能戰(zhàn)略中期報告，盤點(diǎn)了該戰(zhàn)略實(shí)施一年多來各行動領(lǐng)域取得的進(jìn)展。根據(jù)近兩年的形勢變化以及新冠疫情帶來的影響，德國聯(lián)邦政府對2018年版《德國人工智能發(fā)展戰(zhàn)略》進(jìn)行了完善，并在內(nèi)閣表決通過了這一新的修訂，經(jīng)過修訂后的戰(zhàn)略計劃到2025年，通過經(jīng)濟(jì)刺激和未來一攬子計劃，把對人工智能的資助從30億歐元增加到50億歐元。

根據(jù)《俄羅斯2030年前國家人工智能發(fā)展戰(zhàn)略》，俄羅斯正謀求在人工智能領(lǐng)域的快速發(fā)展及世界領(lǐng)先地位，包括強(qiáng)化人工智能領(lǐng)域科學(xué)研究、完善人工智能領(lǐng)域人才培養(yǎng)體系等。

俄羅斯總理米哈伊爾·米舒斯京表示，俄羅斯需要技術(shù)躍進(jìn)，需要發(fā)展新的方向，其中包括人工智能。同期，俄羅斯經(jīng)濟(jì)發(fā)展部稱正在制訂人工智能在衛(wèi)生、交通、智慧城市、農(nóng)業(yè)、工業(yè)和國防工業(yè)綜合體等領(lǐng)域的應(yīng)用戰(zhàn)略和路線圖，至2024年將制定出不少于15個此類政策。

在國家級規(guī)劃的指引下，俄羅斯國家原子能集團(tuán)公司與俄羅斯量子研究中心宣布，將聯(lián)合建立俄羅斯第一個量子-人工智能實(shí)驗(yàn)室，致力于研究和開發(fā)基于量子計算機(jī)的機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)，特別是這些技術(shù)在核工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。該實(shí)驗(yàn)室基于全球量子技術(shù)競爭和量子計算發(fā)展趨勢而創(chuàng)立，領(lǐng)先的技術(shù)公司開始從量子計算的實(shí)驗(yàn)研究向試驗(yàn)性應(yīng)用過渡，從理論研究向解決實(shí)際需求發(fā)展。

二、主要軍事強(qiáng)國繼續(xù)加大研發(fā)投入力度、加速產(chǎn)品列裝速度

世界主要軍事強(qiáng)國進(jìn)一步提高人工智能在整個國家防務(wù)中的重要性，繼續(xù)加大研發(fā)和探索力度，為人工智能軍事作戰(zhàn)賦能進(jìn)程提速。

圖1　ASTARTE計劃概念圖

作為美國軍事技術(shù)領(lǐng)頭羊，牽頭組織多軍種聯(lián)合科研計劃、安排、協(xié)調(diào)和管理跨軍種科研項目的DARPA在2020年發(fā)布多個項目，全方位布局人工智能技術(shù)在軍事方面的應(yīng)用。

（1）空戰(zhàn)一直是美軍推進(jìn)人工智能試點(diǎn)與應(yīng)用的先行領(lǐng)域

DARPA于2020年4月宣布，將與美國陸軍和空軍合作開展空域快速戰(zhàn)術(shù)執(zhí)行全面感知（ASTARTE）計劃，旨在通過研發(fā)新技術(shù)解決高度競爭的戰(zhàn)場上友軍部隊的空域作戰(zhàn)沖突。根據(jù)該計劃，DARPA將開發(fā)用于空域規(guī)劃管理的人工智能決策算法、虛擬實(shí)時測試平臺和傳感器網(wǎng)絡(luò)，從而在復(fù)雜的敵方反介入和區(qū)域拒止環(huán)境中提供動態(tài)空域的實(shí)時通用作戰(zhàn)圖像，為友軍部隊有人/無人機(jī)系統(tǒng)在同一空域內(nèi)安全行動和執(zhí)行攻擊任務(wù)提供決策支撐。

作為DARPA空戰(zhàn)演進(jìn)（ACE）的一個重要相關(guān)項目，2020年的“阿爾法狗斗空戰(zhàn)試驗(yàn)”引人注目。空戰(zhàn)演進(jìn)項目的重點(diǎn)是探索人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)如何幫助空對空作戰(zhàn)的各個方面實(shí)現(xiàn)自動化。在2020年8月的決賽中，人工智能體駕駛一架模擬F-16蝰蛇戰(zhàn)斗機(jī)在五輪模擬空戰(zhàn)中，擊敗了一名真正的空軍頂級飛行員，取得“完美勝利”。

（2）美國探索游戲人工智能在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用

由于即時策略類游戲與復(fù)雜環(huán)境軍事行動有著天然擬合度，游戲人工智能在2016年AlphaGo事件后開始受到廣泛重視，DARPA同樣在此嘗試尋找啟發(fā)與突破。2020年5月，DARPA通過其官網(wǎng)宣布為“打破游戲規(guī)則的人工智能探索”項目挑選了9個團(tuán)隊，該項目將開發(fā)人工智能技術(shù)并將其應(yīng)用于現(xiàn)有的開放世界電子游戲中，用于定量評估游戲的平衡性，確定與平衡性關(guān)系密切的基本參數(shù)，并探索對游戲平衡性最具威脅的新性能、戰(zhàn)術(shù)及規(guī)則變動。

在未來沖突中，美國國防部旨在將不平衡性最大化以便獲得優(yōu)勢，或者當(dāng)對手尋求優(yōu)勢時制造局勢的平衡。如果能找到評估和操縱商業(yè)電子游戲平衡性的通用方法，那么這些人工智能算法就可應(yīng)用于國防部的模擬戰(zhàn)爭游戲中，以訓(xùn)練實(shí)戰(zhàn)作戰(zhàn)人員。2020年8月，DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室（STO）將“破壞者”計劃合同授予美國諾格公司，該創(chuàng)新程序旨在開發(fā)人工智能并將其應(yīng)用于現(xiàn)有的實(shí)時策略兵棋之中，以打破復(fù)雜的模型所造成的不平衡。2020年12月，美國DeepMind公司發(fā)布MuZero系統(tǒng)，在57種Atari視頻游戲中達(dá)到人類的水平。

俄羅斯在2020年一改“規(guī)劃有余、行動不足”的面貌，多款先進(jìn)人工智能武器列裝部隊。其中，電子戰(zhàn)攻防是俄軍2020年的人工智能重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，并在多項技術(shù)和設(shè)備上完成列裝。

（1）在多項態(tài)勢感知與輔助決策任務(wù)場景中，人工智能技術(shù)得到應(yīng)用，相關(guān)型號系統(tǒng)已列裝

俄羅斯國防部批準(zhǔn)了武裝部隊列裝百利娜電子戰(zhàn)控制系統(tǒng)的計劃，人工智能的引入使百利娜可以考慮許多可變因素并在瞬間做出決定。例如，應(yīng)該針對哪些特定的目標(biāo)、在哪些頻率上使用何種作戰(zhàn)方案，將使戰(zhàn)場上電子戰(zhàn)裝備的效能提高40％~50％。預(yù)計到2025年，所有部隊都將列裝該系統(tǒng)。俄羅斯國家技術(shù)集團(tuán)技術(shù)機(jī)械科研公司開發(fā)了一種用于精確制導(dǎo)彈藥的電子防御分析軟件，可使基于人工智能的下一代彈藥免受電子戰(zhàn)系統(tǒng)干擾，有效提升防御性/進(jìn)攻性精確制導(dǎo)彈藥對目標(biāo)信息獲取的準(zhǔn)確性。

圖2　RB-109A百利娜電子戰(zhàn)系統(tǒng)

（2）在空戰(zhàn)領(lǐng)域，俄軍緊跟美軍步伐，在無人機(jī)和飛行模擬等環(huán)節(jié)開展人工智能技術(shù)應(yīng)用，力爭縮小差距

2020年，首批獵戶座無人機(jī)已入列俄羅斯陸軍部隊，成為第一批入列俄羅斯部隊的人工智能察打一體無人機(jī)。同期，俄羅斯已完成Rubezh-Avtomatika反無人機(jī)系統(tǒng)的測試，該系統(tǒng)利用人工智能來檢測無人機(jī)的身份，可以用在開闊的地面、建筑物或建筑物的屋頂上。該系統(tǒng)的關(guān)鍵特征之一是一個智能控制系統(tǒng)，可以在無人干預(yù)的情況下探測和消滅無人機(jī)。由于廣泛的適應(yīng)能力，該系統(tǒng)可以用于機(jī)場、城市地區(qū)和工業(yè)設(shè)施。

目前，俄羅斯軍工企業(yè)已開始開發(fā)基于無人直升機(jī)的最新遠(yuǎn)程雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)。此外，俄羅斯最新型人工智能模擬器已投入應(yīng)用，最先用于輔助實(shí)施海軍飛行員訓(xùn)練。該人工智能模擬器系統(tǒng)可對俄羅斯海軍戰(zhàn)斗機(jī)隊、反潛航空部隊的空地勤人員實(shí)施全面培訓(xùn)，模擬系統(tǒng)中包括卡-27M等型號直升機(jī)、蘇-30SM等型號多用途戰(zhàn)斗機(jī)的多任務(wù)訓(xùn)練模擬器。人工智能模擬器系統(tǒng)可最大程度地訓(xùn)練飛行員執(zhí)行所有飛行任務(wù)（如反潛戰(zhàn)、空射武器使用）的能力，以及在任何技術(shù)故障、天氣和戰(zhàn)術(shù)情況的應(yīng)變能力等。

量子信息科學(xué)將影響未來的諸多軍事能力，例如建設(shè)超安全的全球通信網(wǎng)絡(luò)，在無GPS信號或信號嚴(yán)重降級時也能達(dá)到類似GPS的精度；制造通過量子網(wǎng)絡(luò)連接的高精度傳感器；開發(fā)用于優(yōu)化資產(chǎn)和資源分配、發(fā)現(xiàn)新材料和人工智能新應(yīng)用的新計算范式。

美軍正在搶先開發(fā)量子作戰(zhàn)設(shè)備。陸軍方面，美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室正在量子技術(shù)領(lǐng)域探索研發(fā)新型作戰(zhàn)系統(tǒng)，目前正在進(jìn)行的量子實(shí)驗(yàn)旨在GPS遭到敵人干擾、破壞的極端情況下，為士兵提供便攜式的定位、導(dǎo)航和授時系統(tǒng)?？哲姺矫?，美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室在2020年授出量子通信、計算、授時及感知等領(lǐng)域合同36份（總價值達(dá)540萬美元），并發(fā)布一份全球100萬美元挑戰(zhàn)，為國際量子研究界尋求新興領(lǐng)域的新解決方案。

美國海軍部指定美國海軍研究實(shí)驗(yàn)室為美國海軍的量子信息研究中心。海軍方面，美軍已將量子通訊技術(shù)運(yùn)用在核潛艇上，除了優(yōu)越的加密性外，此舉也彌補(bǔ)了核潛艇因通訊而發(fā)射可被檢測到的電波這一致命缺點(diǎn)。此外，美國國防信息系統(tǒng)局（DISA）將抗量子加密技術(shù)列為其在2021財年重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域，宣布已經(jīng)開始密切關(guān)注其加密能力，保護(hù)國防通信免受強(qiáng)大的量子計算機(jī)攻擊。

當(dāng)前，腦機(jī)接口技術(shù)已經(jīng)成為擴(kuò)大和改進(jìn)人-機(jī)協(xié)作能力的重要手段，其軍事應(yīng)用已經(jīng)涵蓋戰(zhàn)場態(tài)勢感知、信息處理與決策、戰(zhàn)場反應(yīng)與指揮控制等關(guān)鍵的軍事功能。DARPA、陸軍研究實(shí)驗(yàn)所、空軍研究實(shí)驗(yàn)所等機(jī)構(gòu)正在積極研究和資助腦機(jī)接口技術(shù)。

2020年，美國軍事智庫蘭德公司發(fā)布報告《腦機(jī)接口：軍事應(yīng)用與影響的初步評估》，報告認(rèn)為隨著人-機(jī)交互的發(fā)展速度和應(yīng)用數(shù)量的增加，腦機(jī)接口能力的實(shí)用性將在很大程度上取決于其在戰(zhàn)斗中的保真度和可靠性；腦機(jī)接口促進(jìn)的腦對腦直接交流為作戰(zhàn)行動提供了最具變革性的應(yīng)用，但也帶來了最顯著的作戰(zhàn)和制度風(fēng)險。

2020年，美國主要腦機(jī)接口研發(fā)公司在技術(shù)上接連取得突破：美國Paradromics公司發(fā)布一種新型高數(shù)據(jù)速率植入式腦機(jī)接口，采用比現(xiàn)有方法低60倍的功耗處理和傳輸神經(jīng)數(shù)據(jù)；美國Neuralink公司發(fā)布只有硬幣大小的腦機(jī)接口傳感器設(shè)備Link V0.9，能夠感應(yīng)溫度氣壓，并讀取腦電波、脈搏等生理信號，可以置于人腦的顱頂部位。此外，美軍腦機(jī)接口軍用進(jìn)程在不斷提速，例如美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）公開為期三年的個性化神經(jīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)（iNeuraLS）項目，探索在人腦和計算機(jī)之間創(chuàng)建接口，以提高飛行員學(xué)習(xí)以及快速和有效決策的能力。

當(dāng)前，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)的軍事應(yīng)用已相對成熟，不僅節(jié)省了軍費(fèi)開支和大量時間，還有效提高了士兵的作戰(zhàn)能力。

各國的VR/AR軍事應(yīng)用主要集中于空戰(zhàn)領(lǐng)域。美國空軍投資了一套成本相對較低的技術(shù)解決方案，以確保飛機(jī)能夠正確飛行和維護(hù)：虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器使飛行員無需在高空中真實(shí)操控飛機(jī)即可進(jìn)行培訓(xùn)，同時，用于維修人員的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡可以節(jié)省時間并提高工人的效率。美國空軍的空中教育與培訓(xùn)司令部還正在開發(fā)進(jìn)行飛機(jī)維修的VR/AR培訓(xùn)項目。

2020年9月，美國軍方在加沙邊境沿線測試以色列制造的無人機(jī)攔截系統(tǒng)。該無人機(jī)攔截系統(tǒng)源于美軍的一個新項目，該項目正在研究如何使用虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)來控制無人機(jī)。無獨(dú)有偶，俄羅斯軍方也在探索使用VR技術(shù)操控作戰(zhàn)無人機(jī)，為最新型察打一體無人機(jī)飛行員配備VR頭盔。此外，俄軍已經(jīng)將VR頭盔應(yīng)用于空軍跳傘訓(xùn)練。

2020年，世界主要國家紛紛出臺人工智能國家戰(zhàn)略，以一系列政策扶持文件來完善本國人工智能國家戰(zhàn)略。同時，伴隨著經(jīng)費(fèi)的投入、技術(shù)的發(fā)展，人工智能技術(shù)在各個軍事領(lǐng)域均有所建樹，一大批人工智能技術(shù)、設(shè)備與系統(tǒng)開始應(yīng)用于軍事任務(wù)并列裝部隊，取得了矚目效果。

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