导读：目前，世界正处于智能革命的前夜，传统武器系统正从“信息+”向“智能+”转型。从水下无人潜航器到无人机集群，从目标识别到智能决策，人工智能技术正以前所未有的广度与深度影响着武器系统的不同领域，推动着新一轮武器装备变革，战争形态和面貌正悄然被改变。本文从斯德哥尔摩国际和平研究所（SIPRI）针对武器智能化功能的统计分析入手，利用大数据分析将武器智能化功能集中在武器机动性、自动目标识别系统、高效信息处理、可互操作性及系统健康管理等五个方面。在此基础上，调研归纳了武器智能化创新在智能化防空系统、主战装备主动防御系统、机器人哨兵、精确制导武器、巡飞武器系统等五大领域取得的最新进展。本文的研究成果将为我国新一代智能化武器的研发提供较高的理论和实践参考价值。
就定义而言，“智能化”可以定义为机器在没有人工输入的情况下，利用计算机编程与环境的交互来执行一项或多项任务的能力。从广义上讲，智能化系统通常被理解为一个系统（不管是硬件还是软件），一旦被激活，就可以独立地执行某些任务或功能。
一、SIPRI武器智能化功能统计分析
根据斯德哥尔摩国际和平研究所（SIPRI）的研究表明，武器系统智能化可分为五个领域：武器机动性、自动目标识别系统、高效信息处理、可互操作性及系统健康管理。根据SIPRI调研结果，武器装备中各智能化领域应用情况如下图所示：
SIPRI调研得到的军事装备中各智能化功能应用
1）武器机动性能提升
在军事系统中，智能化主要应用于机动领域。现有系统中可以找到的与机动相关的智能化功能在能力和技术复杂性方面差异很大。最值得关注的功能包括：引导/跟随、自主导航、自主起降。
自主导航、寻的和跟随通常被用于免除人执行任务时操作系统的任务，在这些阶段人的认知能力不是必需的，也不是最适用的。自主起飞和降落则旨在降低系统在需要高精度的条件下起飞或降落时发生事故的风险(例如从航空母舰上起飞或降落)。这些能力也被用来提高系统在失去通信时的可恢复性，因为它们可能被用来使系统“返回基地”或进行紧急着陆。
现有的机动类智能系统，按照人员参与度，一般可以分为以下三类。
2）自动目标识别系统
武器系统中第二个智能化应用领域是目标识别。目标识别软件，通常被称为“自动目标识别软件”(ATR软件)，诞生于20世纪70年代，从那之后一直依赖于相同的原理：模式识别。这种软件根据预定义的目标特征识别目标类型。决策过程很简单，以目标特征与存储在目标标识库中的模板匹配或不匹配为依据即可判断。当可以确定多个目标时，系统还根据严格的预定义标准对它们进行优先级排序，这些标准可能会根据操作情况而有所不同。
值得注意的是，ATR软件没有商议性自治。它只能识别和发射由人工操作员预先确定的目标类型，在部署后没有能力学习新的目标特征，无法进行必要的评估，以确保在敌对行为中的攻击符合国际法的规则和原则。少数已知的例外是三星的SGR-A1——一个哨兵机器人(现已退役)，它可以探测投降动作(举起手臂表示投降)。另外ATR系统的性能也对环境的变化高度敏感。
SGR-A1
上述ATR技术的局限性并不是因为传感器技术缺乏进步。相反，它们是与ATR算法开发相关的两个反复出现的问题所导致的结果。
首先是缺乏训练和测试数据。目标识别算法需要在与任务场景相关的大样本数据上进行训练和测试。这意味着数据集需要包含关于目标的适当数据，但也需要包含由于操作环境(例如不同的背景或天气条件)可能发生的变化而可能导致的变化。对于许多目标类型(尤其是人)和操作情况，查找数据也是挑战之一。这些数据集通常被认为是机密信息，不能在参与ATR技术开发的行业、政府和学术专家之间流通，这一事实使这个问题更加复杂。
第二个问题是机器学习技术,如深度学习,它可以显著促进ATR算法，主要是通过使ATR系统学习军方目标对象和其他对象之间的差异(如坦克和一辆校车)来提高可预见性方面的性能。但人类很难理解他们是如何学习的：系统的数据和感觉输入以及数据输出具有可观察性，但从输入到输出的过程是未知的或难以理解的。因此，利用机器学习来开发ATR软件，目前仅限于研究阶段。
3）高效信息处理
武器系统智能化的第三个重要应用领域是信息处理。现有系统中可以找到的与信息处理相关的智能化功能在能力和技术复杂性方面差异很大。最值得注意的功能包括：(a)自动探测对象和事件;(b)智能数据生成。
自动探测对象和事件
现有武器系统能够处理的信息类型仍然相对简单。在大多数情况下，信息处理采用自动检测符合特定预定义条件的简单对象或事件的形式。相关示例包括(但不限于)以下内容。
截至2017年10月，尚无已部署的系统能够进行高级态势分析，即使用当前可用的技术来开发能够通过目标的行为或动作来检测潜在敌人的自主图像处理系统仍然具有挑战性。因此，各国正在加快相关领域研究。一个明显的例子是美国海军研究办公室的名为“自动图像理解推力”的项目，该项目正在尝试开发推断监视图像中目标意图并评估威胁的技术。
智能数据生成
智能数据生成具体示例包括：
4）可互操作性
智能化的第四个值得注意的领域是互操作性，在这里定义为军事装备和军事装备协同作战的能力。
军事装备对军事装备的组合不同层次可以采用不同的形式，如下图所示：
目前装备之间的互操作性协作仍然是一种新兴的能力。目前已经应用的系统也只达到信息共享、交互的基础程度。更高级的协作自治还处于研究阶段。据SIPRI分析，在当前技术状态下，在研发级别上可行的协作操作类型包括以下几类。
5）系统健康管理
在武器系统智能化功能中的第五个、较不常见的应用领域是系统的健康管理。武器系统的健康管理发展时间较早，但现有武器系统健康管理程度有限，一般只能进行充电/加油、自我检测和诊断系统故障。更高级的自我维护和自我修复功能仍处于研究阶段。
二、应用武器智能化创新领域新进展
武器系统智能化已经发展多年并在多个领域获得较大成果。
1）智能化防空体系
智能防空系统已经存在了数十年。最早的智能防空系统是二战时贝尔实验室和麻省理工学院发明的Mark 56。据SIPRI统计数据显示，目前至少有89个国家的军火库中有智能防空系统，而63个国家部署了不止一种智能防空系统。但是，能开发和制造这种系统的国家数量要少得多（见下图）。生产智能防空系统种类最多的国家是美国（至少11种不同的系统）和俄罗斯（至少8种不同的系统）。
拥有“智能”或“半智能”防空系统的国家
智能防空系统主要具备智能识别功能，其目标是比人类更快、更准确地检测，跟踪，确定优先级，选择并处理传入的空中威胁。典型示例是S-400，据报道，S-400可以追踪300多个目标，并且能够同时与36个目标进行交战，距离可达250公里。
S-400
在控制方面，现有的系统似乎由不同的交战规则控制，但是信息太少，无法对它们进行详细的比较。然而，人们认为，近程武器系统作为最后一道防线，很可能以“人在循环”模式作为标准。在装备了爱国者系统或“铁穹”等导弹防御系统的情况下，作战方式的选择将取决于威胁的性质和迫近性以及作战环境。宙斯盾战斗系统是一个综合作战系统，可以执行防御和进攻任务，其使用全自动模式则是为了防御反舰巡航导弹所采取的自卫行动。
所有防空系统均应在人工监督下运行。激活系统的决定由指挥官保留，他在操作过程中持续监督，并可以随时停止武器。但是，历史表明，直接的人为控制和监督并不是可靠使用的内在保证。相反，如果人员没有经过适当的培训，或者系统提供的信息界面过于复杂，以致于培训过的操作员无法在紧急情况下快速处理，反而可能引发问题。
2）主战装备主动防护系统
主动防护系统(APS)
主动防护系统(APS)旨在保护装甲车辆免受来袭的反坦克导弹或火箭的攻击，如上图所示。和防空系统一样，尽管APS发展较早，但随着近年来反装甲武器的发展，各国进一步加大了其研发力度，SIPRI确定了10个已经开发或购买了配备APS的现成装甲车的国家（加拿大、中国、法国、德国、以色列、意大利、俄罗斯、韩国、瑞典和美国，其中中国已经发展了自己的APS），如下图所示。
拥有主动防护系统的国家
在控制方面，一旦激活，APS应该具有完全自治的功能。但是，当将它们安装在有人驾驶的车辆上时，车内人员可以在出现问题时管理或手动关闭系统。关于如何由人工操作人员监督和管理APS在无人系统上的功能的开源信息很少。
以色列Trophy APS已公布的详细信息表明，当它安装在一个无人系统上时，它可在与远程操作员通信失败的情况下关闭。由于APS仅在战斗中得到有限的使用，所以关于APS的使用及其对平民和友军可能造成的影响，人们所知甚少。不过据报道，2014年加沙和以色列冲突期间使用Trophy APS没有造成任何平民伤亡。
Trophy APS
3）机器人哨兵
机器人哨兵
机器人哨兵是自动探测、跟踪和射击(潜在的)目标的炮塔，如上图所示。机器人哨兵相对稀少，以色列和韩国是目前生产和销售杀伤人员哨兵武器的仅有的两个国家。SIPRI只找到了三种不同的型号，分别是韩国三星的SGR-A1（已退役）、以色列拉斐尔的Sentry Tech和韩国DODAAM的Super aEgis II。
目前，在全自动模式下使用机器人哨兵是否合法仍是一个备受争议的问题，因此现役机器人哨兵装备一旦发现目标，通常会将控制权移交给人类的指挥与控制中心。
4）精确制导武器
制导武器
制导武器（如上图所示）发展较早，近年来随着卫星通信和GPS的引入，其精度和准度有了较大提升。目前，绝大多数制导武器使用的智能化功能，只是搜索、跟踪和打击已预先指定的目标或目标位置人员。少数具有目标选择自主权的制导武器包括远程反舰导弹（LRASM）（美国）、Dual-Mode Brimstone（英国）和海军打击导弹/联合打击导弹（NSM/JSM）（挪威）等。
NSM/JSM
Dual-Mode Brimstone是少数具有目标选择自主性的制导武器。它不包括人在回路模式。但是，也可以选择由外部激光器引导，必要时让操作员控制。NSM/JSM和LRASM使用的人机指挥与控制关系的确切情况仍不清楚。
5）巡飞武器系统
巡飞武器
巡飞武器（也称为“自杀无人机”）是一种混合类型的武器系统，它将制导武器的目的性和攻击方式（巡飞武器俯冲轰炸）与无人机的机动性相结合，可以巡飞更长的时间来寻找并打击地面目标（如上图所示）。
第一代巡飞武器研发于1980年代末和1990年代初，通常尺寸较大，一般执行对敌防空压制和其他类型的远程远距离对抗任务，例如哈比无人机。新世纪以来，新一代巡飞武器出现，通常尺寸较小，一般用于炮兵或近空支援。
大多数巡飞武器都在远程控制下运行。但近年来，各国都开始研发具有完全自主模式的巡飞武器，包括：美国的低成本自主攻击系统（LOCAAS）、美国的非视距发射系统（NLOS-LS）、德国的Taifun/TARE和英国的BLADE。目前，这些项目基本都处于研究阶段，除了资金和技术原因外，制约这些项目的一个关键因素是有关自主确定目标的争议。
小结
目前，随着我国军事实力的快速提升，传统信息化武器系统已经难以适应我军未来发展的需要，对于现代、智能化武器系统需求迫切。而我国由于起步较晚，技术较为薄弱等原因导致智能化武器系统发展较慢，与美国等强国的智能化武器系统差距较大。因此，本文从斯德哥尔摩国际和平研究所（SIPRI）针对武器智能化功能统计分析入手，利用大数据对武器智能化功能进行了划分，并调研了武器智能化在主要创新领域的新进展。研究成果将为我国新一代智能化武器的研发提供较高的理论与实践参考价值。
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