2018年《美国空军人工智能战略》和2019年《维持美国在人工智能(AI)领域的领导地位》文件中提到：“先进的自主和人工智能(Al)将在不久的将来大大改变国际战场的性质。竞争对手在自主AI上的投入和不断发展的反介入/区域拒止(A2/AD)战略，有可能超过美国的技术优势。因此美国空军(USAF)必须发展自主AI能力来维持其战略地位，并维护其竞争优势。”因此Skyborg系统应运而生。

Skyborg项目周期要求

美国空军要求空军研究实验室(AFRL)必须建立一个能够满足即时作战需求的自主AI系统，并能够作为一个基本迭代平台进行复杂的人工智能开发、原型试验和战场部署。这个自主AI系统就是Skyborg。

2018年10月，Skyborg项目通过SDPE正式纳入2019财年规划项目中。2019年3月，SDPE办公室发布了“信息能力要求”，寻求高水平的解决方案。该项目总体目标是在2023年末之前实现UCAV的早期作战能力（EOC）。

适用于搭载Skyborg系统的低成本的模块化无人战斗机（概念设计图）

基本情况及功能需求

Skyborg项目是美国空军战略发展规划与试验办公室(SDPE)为达到自主无人战斗机(UCAV)实现早期作战能力(EOC)目的提出的一项计划,该计划的主要目标是部署一种模块化的、类似战斗机的无人机，这种无人机可以快速更新并自主执行复杂的任务,为有人机提供帮助。

针对Skyborg计划，SDPE表示只采取能够尽快使用的解决方案， 该方案一旦装备完毕，Skyborg可以使作战人员能够模块化地调整UCAV的有效载荷和自主能力，以完成一系列作战任务。后续可以在此方案的基础上进行迭代更新。下表是Skyborg计划的基本需求。

图表 1：SKYBORG无人驾驶战斗飞行器自主AI系统方案需求

基本要求

有一个开放的AI软件架构和工具包，允许及时修改和添加复杂的自主任务

符合开放式任务系统(OMS)标准，允许修改和/或增加模块化任务硬件

具有弹性、自主性、开放性

满足美国军事行动的认证要求

功能要求

能够自动避开其他飞机、障碍和危险气象区域

能够自主起飞和返回

允许模块化调整独立的载荷(传感器)和飞行结构

包含下一代美国空军任务规划工具集成的任务规划软件

可以和有人机协同工作

基本特性

可消耗性

该系统主要装载在低成本的无人机上，为了达到军事目允许该无人机被消耗。因此允许该系统单次飞行失败的概率更高、总服务寿命更低

自主性

该系统具有智能性，可以基于当前形势和外界环境在不同的行动过程中自主组成和选择能够实现作战目标的方案

开放性

该系统的组件和协议遵循特定供应商的标准，是模块化的，很容易与第三方集成。该开放式系统可以降低技术过时、供应商独特技带来的风险

弹性

具有多种解决方案，能显著提高战时的生存能力

资料来源：信息能力请求（CRFI）FA8650-19-S-9340文件

TACE组件测试

TACE程序是空军研究实验室的Skyborg计划的一部分。TACE安全网程序位于安全关键控制系统与其任务系统之间。经过验证的算法可使飞机在起飞前保持定义的安全范围。Skyborg的TACE程序通过与诸如自动地面和空中防撞系统等程序一起对AFRL先前的工作进行了补充。

该无人喷气动力飞机测试了TACE软件在复杂环境中的自主性

2019年7月，第412联队的“新兴技术联合测试部队”在加利福尼亚州爱德华兹空军基地进行了一次自动试飞。测试机是长约12英尺，航速约250节的小型喷气动力飞机，测试目标是验证由约翰•霍普金斯大学应用物理实验室开发的自主安全网，其暂未公布具体测试结果。

适配机型

Skyborg项目目前还没有确定搭载在什么类型的飞机平台上，但根据外国媒体相关报道，该系统可能有两种主要用途，一种是作为无人机自主AI系统搭载在无人机上，据美国空军的采购官员威尔-罗珀透露XQ-58A Valkyrie无人机将会加入到Skyborg项目中，并有可能在未来成为F35/F15-EX的僚机。

XQ-58 Valkyrie

XQ-58A验证机原名“低成本可消耗打击演示机”（Low-Cost Attritable Strike Unmanned Air System Demonstration，LCASD），是AFRL的低成本可消耗飞机技术（LCAAT）计划的产物，由美国空军资助研发。LCASD于2016年7月签订研制合同，投标方案曾用名XQ-222,并最终被重新指定命名为XQ-58A，绰号“瓦尔基里”（Valkyrie）。

XQ-58 Valkyrie

Valkyrie的研发合同规定了一架无人机“能够进行超低空飞行、高空巡航、防御性的空中机动、进攻性的空中机动以及对敌方防空的压制和破坏。据美国《大众机械》网站透露，Valkyrie将能够在短时间内达到0.9马赫的速度，具有1500海里的航程，并能够携带至少两个GBU-39小型直径炸弹。预期该机将以能躲避导弹的超敏捷性为特色。

F15-EX

另一种用途是是搭载在F35/F15-EX有人战斗机上，作为智能辅助系统为飞行员提供解决方案并对无人僚机进行协同控制。例如，典型的四架飞机编队，就能用一架F-15EX和三架Valkyries无人机来替代。

洛克希德公司发言人迈克弗里德曼曾在一份声明中表示，F-35非常适合与像Skyborg这样的无人驾驶平台进行联合行动。此外波音公司负责F-15项目的副总裁Prat Kumar在一份电子邮件声明中承认，波音公司正在与空军就如何Skyborg无人机系统加入F-15EX中进行谈判。

其他AI项目

除了Skyborg项目外，其他的智能AI项目还有DARPA的ACE项目和AFRL的ACT3项目，后两者聚焦于用人工智能进行空战格斗。虽然这些项目相互独立，但其相关技术工作的成果是可以拓展互补的。

DARPA的“空战进化”（ACE）项目旨在研究人机协同作战，即在最激烈的空中格斗情况下测试人类飞行员和人工智能实体如何相互取信。DARPA设立ACE项目的背景是美军认为人类飞行员即将和一些能力大幅提升的无人机共同作战，如忠诚僚机，后者将帮助有人机躲避敌方战斗机和防空系统的打击。在融入人工智能技术后，F-35的飞行员能够消化和使用F-35所获得的大量数据。这使飞行员减少传统的飞行操控。

Air Combat Evolution(ACE)

DARPA公布的项目公告中表示，ACE项目将研究测量、校准、提升和预测人类对空战自主系统信任的方法。在测试人类和人工智能助手在空中格斗中表现后，项目将在模拟的环境中验证人机编队具有何种作战能力。在这种环境中飞行员可指挥多架无人机，同时也有敌人的无人机和其他威胁因素。

AFRL的ACT 3项目通过开发和应用AI软件平台，大规模地运行AI程序。ACE平台的体系结构降低了AI应用程序的进入门槛，并为最终用户应用程序提供了涵盖一系列AI问题类别的功能。在ACT 3项目中，开发人员将受过良好教育的用户以软件方式与任务数据和计算硬件连接在一起。

AFRL认为将协同、编组、自主的飞机纳入美空军装备序列需大量变革政策法规，面临空域集成、监督、协作沟通、网络安全、韧性、任务规划、问责等挑战，Skyborg项目将是解决这些挑战、推动变革的重要探索。

使用方式及存在的问题

从目前公开的情况来看，美国空军的无人智能僚机计划还有两个问题需要解决。

第一个问题是如何把无人机的低成本和高性能有效结合起来。虽然XQ-58“女武神”无人机成本比较低，具备不错的隐形性能，航程也足以满足伴随战斗机飞行，但从它的外形和动力来看，机动性不好，这样的无人机很难承担空战的角色。此外由于其采用背负式进气道，虽然隐形性能比较好，但大迎角飞行时会影响进气效率，如果进行空战需要进行比较大的改动。

第二个问题是AI技术的发展能否满足未来空战的要求。目前的AI研究仍然是由商业应用所驱动的，例如将互联网连接扩展到日常电子产品中，军用AI系统距离成熟应用尚需时日。

小结：当前美空军正积极推动人工智能在空战领域实用化，并依托低成本无人作战飞机的技术进步，逐步建立新的制空装备体系。在科学技术日新月异的背景下，谁占领了未来的技术制高点，谁就拥有更大的话语权。如何充分地发挥人工智能的效益和价值，如何在研发过程中协调项目群的开发进度是今后的研究重点。

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