未来战场新锐:军用机器人
今年3月,各大媒体竞相报道,“人机围棋大战”第一场——谷歌围棋程序AlphaGo对决韩国高手李世石。经过3个多小时的鏖战,李世石执黑186手中盘负与AlphaGo。机器人首次战胜了人类。为此媒体认为,这是人工智能发展史上重要的里程碑,代表人工智能已经能在诸如围棋等高度复杂的项目中发挥出超过人类的作用。实际上,机器人早就开始应用于军事领域,并在现代战争中发挥越来越重要的作用。
机器人是指集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来,机器人技术开始广泛应用于现代制造业。由于科技进步,使得机器人技术及其产品发展很快,已成为柔性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。
起初,发明机器人主要是为了代替人的劳动,提高工作效率。但由于机器人具有效率高、成本低、安全可靠并可以在复杂环境中作业的特点,很快就被应用于军事领域。军用机器人是指用于军事用途的自主装置或遥控装置,与用于工业生产的机器人不同,军用机器人并不生产任何东西,而是代替人去参与作战活动。
机器人从军虽晚于其他行业,但自上世纪60年代在越南战场崭露头角以来,日益受到各国军界的高度重视。尽管军用机器人的发展经历了一个漫长过程,但随着社会不断创新和科技进步,特别是计算机、自动化技术的广泛应用,机器人不仅能替代体力劳动,还能部分替代和辅助脑力劳动,重要的是还可以代替人去执行侦察、救援、排险、运输、攻击等系列作战任务。目前军用机器人还是一支新军,所参与的作战活动还很有限,但其巨大的军事潜力,超人的作战效能,预示着机器人在未来的战争舞台上是一支不可忽视的军事力量。
以军用机器人为主导的
无人作战平台
现代战争战场环境的严酷性、多变性、复杂性,对作战人员的素质提出越来越高的要求。然而,由于战场环境的影响,人的作战效能往往会受到生理极限和心理承受能力的影响,而由军用机器人为主导的无人作战平台,却可以超越人的极限,不分昼夜连续作战,同时还可以承担更多危险性高、难度大、持续时间长的作战任务,更为重要的是可以有效地减少人员的伤亡。因此,军用机器人自投入实战以来就备受军方的青睐。随着高智能军用机器人广泛应用于实战,它的战场优势已充分显现出来,根据战场需求和作战效能来划分,军用机器人作为作战平台,可分为陆地无人作战平台、空天无人作战平台、海上无人作战平台。
陆地无人作战平台。通常是指主要用于完成地面侦察、攻击、排险、救护、运输等特殊作战任务的军用机器人。机器人直接应用于作战可追溯到第二次世界大战,当时德国人使用了“哥利亚”(Goliath)排除地雷,这是机器人首次用于军事用途,也是军事机器人发展史上的一个重要转折点。在这场战争中,苏联人也使用了一种名为“Teletank”的无线电遥控无人坦克,在作战中发挥了重要作用。
2002年7月,美军首次将一种叫“派克波特”(Packbot)的军用机器人用于“自由伊拉克行动”作战,这种机器人可以越过或是绕过障碍,它的机动性足以使它爬上楼梯,并在翻倒后继续前进。它还装备了红外灯,使其可以在完全黑暗的环境中前进并看清周围的情况。从而使美军士兵与饵雷、地雷、武器库或敌军士兵保持安全的距离。为了避免路边炸弹的袭击,美国开发了一种无人“悍马”汽车,这种汽车能够以56千米/时的速度行驶,而不会偏离预定路线,从而大大减少了由于路边炸弹袭击造成的人员伤亡。美国还开发了一种名为“寻血猎犬”(Bloodhound)的医疗机器人,这种机器人能够找到受伤的士兵,对其生命机能进行检查并为其提供吗啡。目前,美军拥有超过7500架无人机和1.5万个地面机器人,并已形成了包括空中、地面、海上无人系统在内的全方位的无人化武器体系,一些无人作战系统已经经受了实战的考验。而被美军列入研制计划的智能化军用机器人已超过100种。美军还曾一度想把带有武器的“剑”式(SWORDS)地面作战机器人部署到伊拉克,但由于这种机器人将枪口对向它们的人类指挥官,而未开一枪就被撤回,说明直接用于攻击作战的机器人还不够完善。但一些专用机器人却大显身手,如俄罗斯在清除车臣共和国和印古什共和国边境地区大约2400公顷的雷区时,使用了先进的“铀-6”排雷机器人,这种排雷机器人不仅具有5种工作模式,而且排雷时可承受60千克的TNT炸药的破坏,大大减轻了俄军的排雷工作量和人员伤亡压力。
空中无人作战平台。空中无人作战平台可细分为航空无人作战平台和空间无人作战平台。航空无人作战平台,主要是指在航空空间活动的智能化程度较高的无人机;空间无人作战平台,主要是指在太空空间用于军事目的的飞行器。这两种作战平台都是无人驾驶,也就是人们常说的无人机或无人驾驶飞行器,实际上就是一种典型的机器人。无论是航空无人机还是空间无人飞行器,都是代替人去完成预定的战略打击任务或战术攻击任务,因此备受世界各国军方的高度重视。
军用无人机具有造价低、便于维护、出勤率高、时效性强等特点,特别是在现代战争中发挥着举足轻重的优势。从历史上来看,无人机最初主要用于军事侦察领域和军事训练。无人机真正变成一种杀伤武器最初是以色列人的发明,1997年巴黎航展上以色列展出了一种新的无人机武器,名为“哈比”。这是一种装有高爆炸药的无人机,并且具有反辐射工作能力。一旦发现地面防空雷达,便自动从巡航状态转为攻击状态,直扑目标。这种革命性的武器成为历史上第一种战斗无人机。美军的战斗无人机发展主要是改装原有的侦察机而来,加装了导弹之后的无人机,不仅具有常规的侦察能力,而且一旦发现目标,无人机即可使用自身携带的导弹或者引导其它空中武器发动攻击。如美军在阿富汗战争中大量使用先进的无人作战飞机,一旦接到巡逻或发动袭击的指令,“掠食者”无人机便从阿富汗南部坎大哈机场跑道起飞实施空中打击。这种无人战斗机的性能非常先进,同时它能连续14小时安静地飞行在战场上空监视,随时准备扑向稍纵即逝的目标。通过遥控,指挥人员能在数秒之内对重要目标或者恐怖分子发动袭击,其战果显著。在车臣战争中,俄军首次使用了“蜜蜂1-T”型无人侦察机,还没等车臣非法武装费力构筑的阵地发挥作用,就被“蜜蜂1-T”无人机引导的俄轰炸机群彻底摧毁。与此同时,一些新型的无人作战系统正在加紧研制,如美军的X-47B已经完成了陆基测试、航母起降、空中加油、空中编队等实验。在空间无人作战平台方面,美国加紧X系列航天器的试飞试验,其中X-37B已经进行过3次成功的试飞。2010年4月至12月,首架X-37B成功完成为期224天的在轨飞行试验;2011年3月至2012年6月,第二架X-37B完成了为期469天的在轨飞行试验;第三次试飞是2012年12月11日到2014年10月17日,共674天。从无人飞机的优势角度看,X-37B将会发挥出与传统航天飞机相比更大的作用。各国军事专家普遍认为,X-37B未来能够执行各类空天作战任务,包括太空侦察、攻击或抓捕敌国卫星、变轨及躲避反卫星武器等作战行动。正是这些重要的军事应用价值,人们才将其定位为无人太空战机。
海上无人作战平台。海上无人作战平台主要是以无人舰艇、无人潜艇及水下机器人为主,用于执行侦察、排雷、打捞、反潜及攻击等任务。它首次亮相于1966年,当时美军一架B-52轰炸机携载的一颗氢弹因事故掉进了地中海。在载人深潜器无法打捞的情况下,美军决定由“柯沃”号无人潜航器负责打捞。在母船操纵员的遥控下,“柯沃”号不负众望,将这枚爆炸当量为145万吨的B28型氢弹成功打捞出水,避免了一场核灾难。无人潜航器从此名扬世界。在无人舰艇应用方面,以色列也走在了世界前列。据媒体报道,以色列研制的“保护者”无人水面舰艇将有12艘首批服役,计划每3艘编成一个机动编队,轮流在靠近埃及的加沙地区巴勒斯坦人控制区的海岸线、以色列本土沿海地区和黎巴嫩相邻水域进行巡逻,担负作战任务。近年来,世界各军事强国在研发陆地、空中无人作战平台的同时,也在加强海上无人作战平台的研发。如美军制定的《无人水下航行器总体规划》,明确了无人潜艇的研发目标,确立了无人潜艇的使命任务,并将其提高到与无人机、无人战车以及机器士兵等项目同等重要的位置,它将成为未来美军新的“撒手锏”武器。
世界各国竞相研制装备军用机器人
当机器人在军事领域的作用日渐突出时,世界军事强国都把发展军用机器人列为装备战略发展项目。美国早在1999年就提出了轨道空间机器人计划——轨道快车计划。2011年,美国总统奥巴马在美国卡耐基梅隆大学的国家机器人工程中心进行演讲时,宣布美国已经启动新的7000万美元机器人计划,以加速开发和普及机器人的使用,进而实现战场无人化、自动化。2013财年美国政府将22亿美元的国家预算投入到了先进制造业,方向之一便是“国家机器人计划”。同年3月,美国发布新版《机器人技术路线图:从互联网到机器人》,阐述了包括军用机器人在内的机器人发展路线图,决定将巨额军备研究费投向军用机器人研制,使美军无人作战装备的比例增加至武器总数的30%,未来三分之一的地面作战行动将由军用机器人承担。
为了在机器人军备竞赛中占得先机,欧洲各国采取联合研发战略,其中的典型作品便是由法国领头,希腊、意大利、西班牙、瑞典和瑞士等国合作研发的“神经元”无人战斗机。“神经元”无人机采用了飞翼式设计,具有隐身性能突出、智能化程度高、对地攻击方式多样等特点,可以在不接受任何指令的情况下独立完成飞行,并在复杂飞行环境中进行自我校正。该无人机综合运用了自动容错、神经网络、人工智能等先进技术,具有自动捕获和自主识别目标的能力,并解决了编队控制、信息融合、无人机之间的数据通信以及战术决策与火力协同等技术,是一种可以在无人实时操作条件下执行察打一体任务的高科技装备。
俄罗斯在发展军用机器人上也不甘示弱,俄罗斯国防部2013年也成立了机器人技术科研实验中心,专门负责领导俄军用机器人的研发生产,并在兵工厂建立了一座军用机器人研发实验室,为俄军研制多种新型军用机器人。俄罗斯科研人员正在研发一种被称为“杀手机器人”的人形智能武器,可不借助人类干预,自主选择并攻击目标,并能帮助遭到袭击的受伤士兵撤离。俄军已宣布将在每个军区和舰队中组建独立的军用机器人连,到2025年机器人装备将占整个武器和军事技术装备的30%以上。2014年,俄罗斯国防部又制定并通过了研发机器人系统并应用于军事领域的规划,提出2017~2018年开始列装机器人。
日本享有“机器人王国”之称,早在1991年,日本技术研究本部第四研究所就开始地面军用机器人研究,其目标是研究一种具有类似坦克功能的作战机器人。后来许多知名大公司积极投入机器人的研发和制造,一些高智能机器人随时都可以转为军用机器人。值得注意的是,日本自卫队已完成了一项机器人野战应用可行性研究,并制定一项近、中、长期10年研究计划。
韩国军方也提出了打造机器人军团的计划,预计到2018年,共投入8000~9000亿韩元,预示着韩国已跨入世界机器人技术强国之列。其“神盾”机器人已在伊拉克通过实战测试,该型机器人装配了探测、监控镜头及红外和影像传感器,能够觉察和追踪可疑目标,它还装备了火力系统,射击命中率接近100%。目前,该计划还有一款战斗机器人已经投入现役。
2006年,印度宣布,将发展用来建立机器人军队的技术。显然,印度做出这一决定的原因在于其意识到,与传统的国家间冲突相比,跨国行为体和非传统力量带来的威胁越来越大,再加上许多国家都宣布了发展机器人计划。因此,印度也不甘落后。
据报道,目前全球已有超过60个国家的军队装备了军用机器人,种类超过150种。分析认为,预计到2025年,军用机器人在俄军装备总结构中的比例将达到30%。而到2040年,美军预计有一半以上的成员是机器人。除美、俄以外,法、英、德、日、韩、印等国也相继推出各自的发展机器人计划。毫无疑问,在应对未来战争的准备中,将会有更多的国家投入到这种无人化装备的研制与开发中去。
军用机器人的发展趋势
由于无人作战平台代表未来武器装备的发展方向,特别是军用机器人具有巨大的军事潜力和超强的作战效能,同时具有非常好的发展前景,因此世界各国都不惜投入巨资研发新型无人作战平台。从世界各国的研发情况来看,军用机器人的发展呈现出新的发展趋势:
一是高度智能化。军用机器人主要是用于参与“代理人战争”,以取代人类直接参战,并在战场上执行防御和攻击敌人等多种多样的任务。因此,对其智能化的要求也越来越高。随着信息技术、通信技术、材料技术的不断发展,为未来军用机器人的高度智能化和自主化提供了可能,使其能够在复杂的战场环境做出智能、自主判断,从而准确完成预定的战略及战术任务。
二是综合一体化。以往的军用机器人大多是在某种特定的环境下执行某一特定的任务,如替人去执行代侦察、排雷、救护、运输等高风险作战任务,由于受技术及智能化程度的限制,这类机器人的功能单一,只能完成某种特定专项任务。随着智能技术的发展和机器人在军事领域的用途日益广泛,单一功能的机器人难以满足战场的需要,因此必须要机器人具备执行多种类型任务的能力,这就要求军用机器人的功能要逐渐向综合一体化迈进,从而使一种机器人具有多种功能、多种用途,以减少专用机器人数量,提高基础机器人的质量,并使各构成部分标准化、通用化、模块化。
三是巨微两极化。为了满足不同作战任务需求,军用机器人呈巨、微两极化趋势发展。在战略方向上则侧重于巨型化发展。而在战术方面则侧重于向小型化和微型化方向发展。特别是随着现代纳米技术的突破,微型机器人又成了研发的一个重点。
四是突防隐身化。为了达到最佳的突防效果,实现隐身化无疑是军用机器人的必然选择。实际上隐身化已在部分军用机器人上得到了实现。随着隐身技术的发展及应用,大量的军用机器人都将实现隐身化,以增强自身的安全性和增加作战行动的突然性。