美軍打造虛擬宙斯盾系統(tǒng)

張敏

自1983年首套作戰(zhàn)系統(tǒng)在提康德羅加號巡洋艦服役以來，宙斯盾這個以防空為主要任務的綜合作戰(zhàn)系統(tǒng)，先后經歷了30余年的改進升級，目前已發(fā)展出基線0到基線9共10個版本。如今，美國海軍或將為宙斯盾家族再添新丁，將在2018年2月份的“綜合訓練單元演習”中部署虛擬宙斯盾系統(tǒng)。

虛擬宙斯盾系統(tǒng)主要用在不影響被測艦艇實際作戰(zhàn)系統(tǒng)的情況下，現(xiàn)場測試宙斯盾系統(tǒng)一系列新技術。這個系統(tǒng)一旦部署成功，美國海軍就可輕而易舉地實現(xiàn)對宙斯盾的系統(tǒng)升級和附件檢測，將有助于為宙斯盾延壽升級，促進戰(zhàn)力的顯著提升。

“克隆”出個宙斯盾系統(tǒng)

希臘神話中，主神宙斯有一面雕著蛇發(fā)女妖頭像的盾牌，傳說無論是誰見了這塊盾牌都會變成石頭。寄寓著同樣美好的夢想，全稱為“全自動作戰(zhàn)指揮與武器控制系統(tǒng)”的宙斯盾由此得名。宙斯盾系統(tǒng)從1969年12月開始研制，到1973年完成樣機，1983年正式列裝美國海軍提康德羅加號巡洋艦。此后，宙斯盾系統(tǒng)在美國阿利·伯克級、日本金剛級、韓國KDX-2級等驅逐艦上全面開花，其自身系統(tǒng)也經歷了長達30余年與時俱進的升級過程。目前，正在得到廣泛試驗驗證的是基線9版本。

此次美國海軍計劃在“綜合訓練單元演習”上部署的虛擬宙斯盾系統(tǒng)，正是基于基線9的“克隆”版本?，F(xiàn)有的宙斯盾系統(tǒng)基線9版本已經實現(xiàn)了相關作戰(zhàn)單元的高度整合，相比于之前的老前輩們早已是不可同日而語。美國海軍此次試驗的虛擬宙斯盾系統(tǒng)，直接在若干臺計算機服務器上部署了基線9版本的全部代碼，主要通過計算機仿真和算法開展相關測試，比驅逐艦上原配的宙斯盾系統(tǒng)占用空間更少，是目前最小巧的宙斯盾系統(tǒng)。

目前，虛擬宙斯盾系統(tǒng)已經在美軍水面作戰(zhàn)中心進行了運行測試，美國海軍希望將其用于海試。不過，虛擬宙斯盾想要在大洋上一顯身手，還得經歷三步走。第一階段的重點主要是把算法引入到基線中，使虛擬系統(tǒng)能把真實系統(tǒng)的實時輸出作為輸入，進而開展相關試驗。也就是說，安裝成功的虛擬宙斯盾系統(tǒng)可“看到”與真實系統(tǒng)完全相同的情景，并可基于自身的算法對戰(zhàn)場態(tài)勢進行響應。這樣既可以避免對現(xiàn)有作戰(zhàn)系統(tǒng)的干擾，又能利用虛擬宙斯盾系統(tǒng)中的一系列作戰(zhàn)新思路，測試諸如改進水面目標跟蹤圖像等新型戰(zhàn)術算法。

預計到2018年夏天，虛擬宙斯盾系統(tǒng)將進入到第二階段。另一個虛擬宙斯盾系統(tǒng)將作為“戰(zhàn)斗系統(tǒng)資格審定”的一部分，安裝到執(zhí)行“標準”防空導彈實彈發(fā)射的艦船上。虛擬宙斯盾系統(tǒng)同樣不會影響導彈發(fā)射過程中的艦船操作，但會接收到與艦上作戰(zhàn)系統(tǒng)相同的輸入信號，就像是虛擬系統(tǒng)在控制導彈發(fā)射一樣。

到第三階段，虛擬宙斯盾系統(tǒng)的程序包將在艦艇上完整部署，從而實現(xiàn)海上發(fā)射導彈真實數(shù)據(jù)的快速回傳，在艦艇與陸上基站之間搭起了無縫銜接的信息“高速路”。這樣，研究人員就可實時開展程序修改，并將修改好的程序立刻回傳到艦艇上，實現(xiàn)作戰(zhàn)算法的快速升級，而不用等軍艦返回再進行重新編碼、測試和認證，可直接節(jié)省至少18個月的等待時間。

升級“海上神盾”一直在路上

20世紀60年代以來，擁有速度快、飛行高度低、雷達反射截面積小等諸多特點的反艦導彈得到了迅猛發(fā)展，對水面艦艇的威脅與日俱增。蘇聯(lián)海軍總司令戈爾什科夫還專門提出“飽和導彈攻擊”戰(zhàn)術，目標直指橫亙大洋的美國海軍航母戰(zhàn)斗群。在此背景下，作為對來襲導彈開展防御反擊堅固盾牌的宙斯盾系統(tǒng)應運而生。

宙斯盾系統(tǒng)主要由多功能相控陣雷達、指揮決策、顯示、武器控制、發(fā)射和導彈6大核心分系統(tǒng)組成。為保持宙斯盾艦艇戰(zhàn)斗能力的不掉隊，美國海軍一直在有計劃地對宙斯盾系統(tǒng)進行現(xiàn)代化改造。尤其在開放式構架引入之后，宙斯盾系統(tǒng)的升級進程明顯加快，基本保持著每2年進行一次軟件升級、每4年進行一次硬件更新的速度。同時，這種漸進式試驗、模塊化升級的方式一方面能確保先進技術盡快走向實戰(zhàn)，另一方面也大幅降低了宙斯盾系統(tǒng)的全壽命周期維護費用。

事實上，早在虛擬宙斯盾系統(tǒng)部署測試之前，美國海軍就已經開始了宙斯盾系統(tǒng)虛擬化的初步探索。美國海軍一直致力于推動基于模型的系統(tǒng)工程建設，旨在創(chuàng)建一個可預測敵方海軍實力變化的物理模型，從而實現(xiàn)新型武器裝備的發(fā)展和迭代升級，操作人員可直接在此模型中使用最新軟件版本加快培訓進程。美國海軍目前已經使用虛擬化系統(tǒng)幫助訓練宙斯盾系統(tǒng)操作人員，可直接用虛擬程序把新的算法加載到“看不見”的宙斯盾中。

宙斯盾系統(tǒng)主要包括自動專用、自動、半自動和故障4種作戰(zhàn)方式。其中自動專用方式不需要人工控制，整個探測、攔截過程可全部自動運行。即便是在系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)有威脅程度不同的多個目標時，依舊能夠自動暫時放棄威脅較小的目標，從而“集中注意力”對付威脅更大的目標。在目前最先進的基線9版本上，已經將防空作戰(zhàn)和彈道導彈防御的信號處理集成在“多任務信號處理器”上，使得宙斯盾系統(tǒng)具備了多任務并行處理能力，可實現(xiàn)一體化防空和導彈防御。裝備有這一版本的宙斯盾系統(tǒng)可在全防空/反導的同時實施艦船自衛(wèi)、航母戰(zhàn)斗群的區(qū)域防空和彈道導彈防御，進而成為宙斯盾系統(tǒng)防御能力提升的又一次巨大進步。

此外，美國海軍還針對宙斯盾系統(tǒng)算法代碼的劇增，嘗試使用商用處理器解決老舊宙斯盾系統(tǒng)防御能力不足等問題。這一名為“附加處理”的項目可將一部分算法放在商用處理器中進行計算，將實現(xiàn)宙斯盾系統(tǒng)“算力”的大幅度提升。美國國防高級研究計劃局還積極開展分布式計算研究，旨在通過處理器的網狀聯(lián)系實現(xiàn)實時計算能力的顯著增長。

算法將成戰(zhàn)力提升“倍增器”

虛擬宙斯盾系統(tǒng)測試的重點，就是將更加先進的算法引入到基線系統(tǒng)的升級之中。一旦虛擬宙斯盾系統(tǒng)可證明新算法的可靠易用，美國海軍就無需再增加額外的海試成本。早在宙斯盾系統(tǒng)向開放式體系結構轉變之時，美國海軍就通過虛擬機產品等積極開展開放體系結構研究，其出發(fā)點就是通過算法與程序的升級，延長宙斯盾系統(tǒng)的使用壽命，進一步提升整個系統(tǒng)的互操作性，還可更頻繁容易地為宙斯盾系統(tǒng)注入新鮮“算法血液”。

現(xiàn)代戰(zhàn)爭離不開算法，算法已經成為戰(zhàn)力提升的“倍增器”，妙用算法改變戰(zhàn)爭勝負就是公開的軍事秘密。海灣戰(zhàn)爭時期，美軍在開展“沙漠風暴”行動之前就利用兵棋推演發(fā)現(xiàn)作戰(zhàn)計劃中可能出現(xiàn)的問題，經過完善后的實際作戰(zhàn)，結果與兵棋推演時幾乎毫無差別。目前，美國國防部已經將可從更多信息源中獲取大量信息的軟件或可為人類提供數(shù)據(jù)建議的算法明確稱為“戰(zhàn)爭算法”，甚至專門成立包括戰(zhàn)略能力辦公室、快速能力辦公室和國防創(chuàng)新實驗單元等機構專門為聯(lián)合作戰(zhàn)部隊開發(fā)新型人工智能“算法武器”。2017年4月26日，美國國防部正式發(fā)布名為“項目專家”的備忘錄，旨在通過成立“算法戰(zhàn)跨職能小組”，進一步推動人工智能、大數(shù)據(jù)及機器學習等“戰(zhàn)爭算法”關鍵技術研究。

信息化戰(zhàn)爭來自地面、海上和空中的情報偵察與監(jiān)視預警信息爆炸式增長，軍事物聯(lián)網環(huán)境下的各類戰(zhàn)場信息傳感器遍布陸、海、空、外層空間和電磁網絡空間，海量的信息數(shù)據(jù)勢必導致收集時間冗長、缺乏時效性或傳遞錯誤等一系列嚴峻問題。借助人工智能算法，美軍算法戰(zhàn)跨職能小組旨在研制出可將無人機收集的海量視頻數(shù)據(jù)快速分類的軟件，并實現(xiàn)對目標的探測、分類和預警計算，以便提供更多具有實際價值的情報，提高軍事決策水平。目前，美軍借助人工智能的計算機兵棋推演算法與系統(tǒng)堪稱世界一流。美軍不僅取得了無人機蜂群的大量試驗數(shù)據(jù)，更在探索有人機與無人機的混合作戰(zhàn)編隊“阿凡達”項目，算法已經成為這支特混編隊的“作戰(zhàn)大腦”。同時，美軍正在加速研發(fā)戰(zhàn)場推理軟件，運用深度學習技術訓練出具有邏輯分析能力的機器，發(fā)揮機器的速度和理性優(yōu)勢，以便為人類作戰(zhàn)提供態(tài)勢評估、建議甚至實施決策。

伴隨著對戰(zhàn)爭算法重視度的提高，未來美軍投入使用的或將不僅僅是個虛擬宙斯盾系統(tǒng)，更有可能是各類武器系統(tǒng)的虛擬化和算法升級?？梢灶A見，隨著“算法武器”與“算法戰(zhàn)爭”的加速到來，人工智能算法將在實現(xiàn)智能決策、指揮協(xié)同、情報分析、戰(zhàn)法驗證以及電磁網絡攻防等關鍵作戰(zhàn)領域發(fā)揮重要作用，為未來智能化軍事對抗注入新的生命力。尤其是近年來類腦計算等可實時處理非結構化信息、具有學習能力的超低功耗新型計算方式的出現(xiàn)，算法必將成為未來戰(zhàn)爭智能決策、指揮協(xié)同的關鍵核心。人工智能及“戰(zhàn)爭算法”的進步，將促使未來的“算法戰(zhàn)爭”將既精于計算，又善于算計；既能做計劃、定方案，又能出戰(zhàn)法、生謀略，是智能型軍隊必須搶占的戰(zhàn)略制高點。同時，軍用人工智能機器翻譯、密碼破譯、海上目標敵我識別、智能電子戰(zhàn)以及發(fā)射后“不管”的全自動制導智能導彈、智能地雷、智能魚雷和水下軍用作業(yè)系統(tǒng)等，也將成為人工智能的重要軍事應用方向。

責任編輯：張傳良