2020年人工智能領域科技發(fā)展綜述

隨著人工智能、機器學習等技術的發(fā)展，武器系統(tǒng)將越來越智能，能夠執(zhí)行越來越復雜的任務，會給未來戰(zhàn)場帶來深遠的變化。2020年，世界主要國家繼續(xù)加大對發(fā)展人工智能技術的政策支持和經(jīng)費投入，空戰(zhàn)、指揮決策、軍事訓練等多個領域的人工智能項目都在快速發(fā)展，量子計算、腦機接口、增強現(xiàn)實等基礎技術均取得突破性進展，不斷加快人工智能軍事作戰(zhàn)賦能進程。

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，利用美國在基礎科研實力上的優(yōu)勢，推動人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。美國政府機構(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域的領先地位和話語權(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施“美國人工智能計劃”方面取得的重大進展；報告重申，美國必須推動政府、工業(yè)界和學術界在人工智能領域取得技術突破，以促進科技發(fā)展、保持經(jīng)濟競爭力、維護國家安全。

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，從引領人工智能研發(fā)、使用人工智能保護國家安全、加強人才培養(yǎng)、構(gòu)建和保護美國的技術優(yōu)勢、加強國際合作等六個方面向國會提出了80項與人工智能相關的建議。

（1）新財年人工智能預算持續(xù)大幅度增加

美國白宮向國會提交的《2021財年聯(lián)邦政府預算計劃》顯示，與2020財年預算相比，美國政府2021財年預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；美國國家科學基金會為其人工智能項目申請了8.5億美元，比2020財年預算增加了70%。

（2）多項法案出臺，提升人工智能機構(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責人是三星級將領并直接向國防部長報告，法案還要求國防部長制定培訓和認證計劃，以更好地招募人工智能和網(wǎng)絡安全人才等；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)整技術研發(fā)結(jié)構(gòu)，在明確需求的基礎上定向開發(fā)新技術，幫助軍隊更好地取得作戰(zhàn)優(yōu)勢，通過將直接采購權(quán)下放給負責人、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

美國白宮發(fā)布《人工智能應用監(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用相關原則和建議，包括公眾信任、公眾參與、科學誠信與信息質(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發(fā)展領域，謀劃未來發(fā)展。歐盟始終高度重視并積極推進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。總體而言，歐洲在人工智能競爭力的許多關鍵方面落后于中美等國，但在道德監(jiān)管方法上處于領先位置。

（1）歐盟關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》，旨在促進歐洲在人工智能領域的創(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)新領域的投資水平、謀求在人工智能領域的世界領先地位，目標是未來10年中，每年在歐盟吸引200億歐元的人工智能技術研發(fā)和應用資金，還將通過頂尖大學和高等教育機構(gòu)吸引最優(yōu)秀的教授和科學家。

同期，歐盟委員會發(fā)布《關于人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、機器人對安全和責任的影響的報告》，明確指出人工智能產(chǎn)品的不透明性導致難以跟蹤系統(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險。

（2）英國推動人工智能國防應用，加強美英合作

英國防務智庫皇家聯(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用，表示數(shù)據(jù)治理和監(jiān)管是一個熱點話題。隨著數(shù)據(jù)量不斷呈指數(shù)級增長，使用更先進的分析工具已成必要，報告認為人工智能的國家安全應用需要比商業(yè)應用有更高程度的穩(wěn)健性、彈性和獨立性。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，盤點了該戰(zhàn)略實施一年多來各行動領域取得的進展。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域的快速發(fā)展及世界領先地位，包括強化人工智能領域科學研究、完善人工智能領域人才培養(yǎng)體系等。

俄羅斯總理米哈伊爾·米舒斯京表示，俄羅斯需要技術躍進，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)綜合體等領域的應用戰(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-人工智能實驗室，致力于研究和開發(fā)基于量子計算機的機器學習和人工智能技術，特別是這些技術在核工業(yè)領域的應用。該實驗室基于全球量子技術競爭和量子計算發(fā)展趨勢而創(chuàng)立，領先的技術公司開始從量子計算的實驗研究向試驗性應用過渡，從理論研究向解決實際需求發(fā)展。

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

世界主要軍事強國進一步提高人工智能在整個國家防務中的重要性，繼續(xù)加大研發(fā)和探索力度，為人工智能軍事作戰(zhàn)賦能進程提速。

圖1　ASTARTE計劃概念圖

作為美國軍事技術領頭羊，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在軍事方面的應用。

（1）空戰(zhàn)一直是美軍推進人工智能試點與應用的先行領域

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)術執(zhí)行全面感知（ASTARTE）計劃，旨在通過研發(fā)新技術解決高度競爭的戰(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、虛擬實時測試平臺和傳感器網(wǎng)絡，從而在復雜的敵方反介入和區(qū)域拒止環(huán)境中提供動態(tài)空域的實時通用作戰(zhàn)圖像，為友軍部隊有人/無人機系統(tǒng)在同一空域內(nèi)安全行動和執(zhí)行攻擊任務提供決策支撐。

作為DARPA空戰(zhàn)演進（ACE）的一個重要相關項目，2020年的“阿爾法狗斗空戰(zhàn)試驗”引人注目。空戰(zhàn)演進項目的重點是探索人工智能和機器學習如何幫助空對空作戰(zhàn)的各個方面實現(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域的應用

由于即時策略類游戲與復雜環(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個團隊，該項目將開發(fā)人工智能技術并將其應用于現(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用于國防部的模擬戰(zhàn)爭游戲中，以訓練實戰(zhàn)作戰(zhàn)人員。2020年8月，DARPA戰(zhàn)略技術辦公室（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)人工智能并將其應用于現(xiàn)有的實時策略兵棋之中，以打破復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年的人工智能重點應用領域，并在多項技術和設備上完成列裝。

（1）在多項態(tài)勢感知與輔助決策任務場景中，人工智能技術得到應用，相關型號系統(tǒng)已列裝

俄羅斯國防部批準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，應該針對哪些特定的目標、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％。預計到2025年，所有部隊都將列裝該系統(tǒng)。俄羅斯國家技術集團技術機械科研公司開發(fā)了一種用于精確制導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/進攻性精確制導彈藥對目標信息獲取的準確性。

圖2　RB-109A百利娜電子戰(zhàn)系統(tǒng)

（2）在空戰(zhàn)領域，俄軍緊跟美軍步伐，在無人機和飛行模擬等環(huán)節(jié)開展人工智能技術應用，力爭縮小差距

2020年，首批獵戶座無人機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。同期，俄羅斯已完成Rubezh-Avtomatika反無人機系統(tǒng)的測試，該系統(tǒng)利用人工智能來檢測無人機的身份，可以用在開闊的地面、建筑物或建筑物的屋頂上。該系統(tǒng)的關鍵特征之一是一個智能控制系統(tǒng)，可以在無人干預的情況下探測和消滅無人機。由于廣泛的適應能力，該系統(tǒng)可以用于機場、城市地區(qū)和工業(yè)設施。

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

量子信息科學將影響未來的諸多軍事能力，例如建設超安全的全球通信網(wǎng)絡，在無GPS信號或信號嚴重降級時也能達到類似GPS的精度；制造通過量子網(wǎng)絡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用的新計算范式。

美軍正在搶先開發(fā)量子作戰(zhàn)設備。陸軍方面，美國陸軍研究實驗室正在量子技術領域探索研發(fā)新型作戰(zhàn)系統(tǒng)，目前正在進行的量子實驗旨在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、導航和授時系統(tǒng)。空軍方面，美國空軍研究實驗室在2020年授出量子通信、計算、授時及感知等領域合同36份（總價值達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域的新解決方案。

美國海軍部指定美國海軍研究實驗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運用在核潛艇上，除了優(yōu)越的加密性外，此舉也彌補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。此外，美國國防信息系統(tǒng)局（DISA）將抗量子加密技術列為其在2021財年重點關注的領域，宣布已經(jīng)開始密切關注其加密能力，保護國防通信免受強大的量子計算機攻擊。

當前，腦機接口技術已經(jīng)成為擴大和改進人-機協(xié)作能力的重要手段，其軍事應用已經(jīng)涵蓋戰(zhàn)場態(tài)勢感知、信息處理與決策、戰(zhàn)場反應與指揮控制等關鍵的軍事功能。DARPA、陸軍研究實驗所、空軍研究實驗所等機構(gòu)正在積極研究和資助腦機接口技術。

2020年，美國軍事智庫蘭德公司發(fā)布報告《腦機接口：軍事應用與影響的初步評估》，報告認為隨著人-機交互的發(fā)展速度和應用數(shù)量的增加，腦機接口能力的實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；腦機接口促進的腦對腦直接交流為作戰(zhàn)行動提供了最具變革性的應用，但也帶來了最顯著的作戰(zhàn)和制度風險。

2020年，美國主要腦機接口研發(fā)公司在技術上接連取得突破：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接口傳感器設備Link V0.9，能夠感應溫度氣壓，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，美軍腦機接口軍用進程在不斷提速，例如美國空軍研究實驗室（AFRL）公開為期三年的個性化神經(jīng)學習系統(tǒng)（iNeuraLS）項目，探索在人腦和計算機之間創(chuàng)建接口，以提高飛行員學習以及快速和有效決策的能力。

當前，增強現(xiàn)實（AR）和虛擬現(xiàn)實（VR）技術的軍事應用已相對成熟，不僅節(jié)省了軍費開支和大量時間，還有效提高了士兵的作戰(zhàn)能力。

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

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攔截系統(tǒng)。該無人機攔截系統(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)實和增強現(xiàn)實來控制無人機。無獨有偶，俄羅斯軍方也在探索使用VR技術操控作戰(zhàn)無人機，為最新型察打一體無人機飛行員配備VR頭盔。此外，俄軍已經(jīng)將VR頭盔應用于空軍跳傘訓練。

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)費的投入、技術的發(fā)展，人工智能技術在各個軍事領域均有所建樹，一大批人工智能技術、設備與系統(tǒng)開始應用于軍事任務并列裝部隊，取得了矚目效果。

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