王雪誠

還記得在人機(jī)大戰(zhàn)中表現(xiàn)出精湛技藝的“阿爾法狗”嗎？它就是人工智能算法的杰出代表。早在以“阿爾法狗”為代表的人工智能在圍棋領(lǐng)域完勝人類之時，就有人曾預(yù)言，人工智能算法或?qū)ξ磥響?zhàn)爭產(chǎn)生巨大變革。日前，美國國防部正式簽訂“Voltron”計(jì)劃，旨在通過人工智能算法找尋美國軍方操作系統(tǒng)和定制程序中的漏洞。無獨(dú)有偶，改寫信息化戰(zhàn)爭“游戲規(guī)則”的“戰(zhàn)爭算法”也正加速到來，美國已經(jīng)成立“算法戰(zhàn)跨職能小組”，通過“算法武器”對涉及無人機(jī)目標(biāo)探測、分類和預(yù)警的計(jì)算機(jī)視覺算法進(jìn)行升級，將為分析處理美軍打擊“伊斯蘭國”等作戰(zhàn)任務(wù)的全動態(tài)視頻信息提供技術(shù)支持。

現(xiàn)代戰(zhàn)爭離不開算法。人工智能的出現(xiàn)，為“戰(zhàn)爭算法”與“算法戰(zhàn)”注入了新的生命力。尤其是隨著類腦計(jì)算等可實(shí)時處理非結(jié)構(gòu)化信息、具有學(xué)習(xí)能力的超低功耗新型計(jì)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(guān)鍵核心。隨著人工智能及戰(zhàn)爭算法的進(jìn)步，未來的“算法戰(zhàn)”將既精于計(jì)算，又善于“算計(jì)”，既能做計(jì)劃、定方案，又能出戰(zhàn)法、生謀略，是“智能型”軍隊(duì)必須搶占的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。

“戰(zhàn)爭算法”從幕后走向前臺

算法是指解題一類問題的準(zhǔn)確且完整方案的描述，代表著用系統(tǒng)的方法解決問題的清晰指令和策略機(jī)制。除用于求解常見問題外，現(xiàn)代戰(zhàn)爭的各類作戰(zhàn)問題同樣可以依托算法進(jìn)行求解與分析，進(jìn)而找出更為科學(xué)合理的作戰(zhàn)規(guī)律和方法，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場上的“百戰(zhàn)百勝”。

長期以來，妙用算法改變戰(zhàn)爭勝負(fù)就是公開的軍事秘密。且不說我國古代依據(jù)戰(zhàn)場需要出現(xiàn)的各類兵法、陣法與戰(zhàn)法，單是第一次世界大戰(zhàn)前，德國總參謀部的軍官就經(jīng)過無數(shù)次兵棋推演、演習(xí)、圖上作業(yè)和復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式推演，最終精確地計(jì)算出調(diào)動一支百萬人以上大軍的集結(jié)、行軍、作戰(zhàn)和補(bǔ)給的時間表，不僅將參謀機(jī)關(guān)的作戰(zhàn)智慧效率發(fā)揮到了極致，更為戰(zhàn)爭初期的軍事行動提供了有力支撐。

近年來，隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭加速向信息化邁進(jìn)，“戰(zhàn)爭算法”和軍用軟件逐漸從幕后走向前臺。1914年提出的蘭徹斯特方程就是通過算法對戰(zhàn)斗力及作戰(zhàn)毀傷進(jìn)行精確評估的案例，奠定了作戰(zhàn)模擬的科學(xué)基礎(chǔ)。海灣戰(zhàn)爭時期，美軍在開展“沙漠風(fēng)暴”行動之前就利用兵棋推演發(fā)現(xiàn)作戰(zhàn)計(jì)劃中可能出現(xiàn)的問題，經(jīng)過完善后的實(shí)際作戰(zhàn)，結(jié)果與兵棋推演時幾乎毫無差別。

隨著以“阿爾法狗”為代表的人工智能在圍棋領(lǐng)域的大獲全勝，人們對于人工智能算法在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用關(guān)注度與日俱增?！捌寰纸詰?zhàn)局”，軍事指揮作戰(zhàn)與圍棋有很大的相似性，雙方都具備隨機(jī)性、對抗性等諸多特點(diǎn)，在制勝機(jī)理領(lǐng)域極為相似。人工智能甚至還可根據(jù)已知因素和學(xué)習(xí)算法，全盤推演未來戰(zhàn)爭的攻防模式和發(fā)展趨勢，或?qū)⑸羁谈膶懳磥響?zhàn)爭的發(fā)展方向。2017年4月26日，美國國防部正式發(fā)布名為“Project Maven”的備忘錄，旨在通過成立“算法戰(zhàn)跨職能小組”，進(jìn)一步推動人工智能、大數(shù)據(jù)及機(jī)器學(xué)習(xí)等“戰(zhàn)爭算法”關(guān)鍵技術(shù)研究。

同時，信息化戰(zhàn)爭對“戰(zhàn)爭算法”的數(shù)據(jù)處理能力也提出了較高要求，目前已經(jīng)出現(xiàn)了仿真、模擬和學(xué)習(xí)借鑒人腦的神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和信息處理過程，構(gòu)建出可實(shí)時處理非結(jié)構(gòu)化信息、具有學(xué)習(xí)能力的超低功耗“類腦計(jì)算”系統(tǒng)，或?qū)⒊蔀閺?qiáng)人工智能戰(zhàn)爭時代的“最強(qiáng)戰(zhàn)腦”。美國國防部除運(yùn)用新型算法從海量情報(bào)中快速獲取戰(zhàn)場情報(bào)外，還將依托算法為未來戰(zhàn)爭指戰(zhàn)員提供數(shù)據(jù)響應(yīng)建議，或在網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)和導(dǎo)彈防御中減少人類判斷的失誤。未來戰(zhàn)場上的人工智能將在情報(bào)分析、輔助決策、計(jì)劃校驗(yàn)、精確協(xié)同、智能指揮等方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，現(xiàn)代數(shù)學(xué)、大數(shù)據(jù)和類腦計(jì)算等高新技術(shù)更將推動“戰(zhàn)爭算法”進(jìn)入“制勝未來戰(zhàn)爭”的全新高度。

開始為打贏戰(zhàn)爭撰寫代碼

“戰(zhàn)爭算法”源自實(shí)戰(zhàn)中遇到的棘手難題。信息化戰(zhàn)爭來自地面、海上和空中的情報(bào)偵察與監(jiān)視預(yù)警信息爆炸式增長，軍事物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)空間，海量的信息數(shù)據(jù)勢必導(dǎo)致收集時間冗長、缺乏時效性或傳遞錯誤等一系列嚴(yán)峻問題。以美軍為例，從無人機(jī)源源不斷傳來的海量視頻資料，讓數(shù)千名美軍情報(bào)分析員忙得焦頭爛額，即便他們每天對著屏幕搜索敵人的蛛絲馬跡，成功率依舊不高。同時，正在加速興起的無人機(jī)蜂群和群化武器同樣對軟件決策和算法提出了較高要求。

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(jī)收集的海量視頻數(shù)據(jù)快速分類的軟件，并實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的探測、分類和預(yù)警計(jì)算，以便提供更多具有實(shí)際價值的情報(bào)，提高軍事決策水平。未來，算法戰(zhàn)跨職能小組還將把觸角伸向其他國防情報(bào)任務(wù)領(lǐng)域，并將進(jìn)一步加強(qiáng)與情報(bào)任務(wù)領(lǐng)域相關(guān)的人工智能、自動化、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)以及計(jì)算機(jī)視覺算法的研究。

在“戰(zhàn)爭算法”領(lǐng)域，美軍早已為打贏戰(zhàn)爭而撰寫代碼，尤其值得我們學(xué)習(xí)與借鑒。長期以來，美軍都在借助ScenGen和LGC等任務(wù)規(guī)劃軟件計(jì)算任務(wù)中所有的可能結(jié)果，進(jìn)而為任務(wù)決策提供智力輔助。

目前，美軍借助人工智能的計(jì)算機(jī)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(jī)蜂群的大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，更在探索有人機(jī)與無人機(jī)的混合作戰(zhàn)編隊(duì)“阿凡達(dá)”項(xiàng)目，算法已經(jīng)成為這支特混編隊(duì)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(yùn)用深度學(xué)習(xí)技術(shù)訓(xùn)練出具有邏輯分析能力的機(jī)器，發(fā)揮機(jī)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(shí)施決策。就更不用說“飛行的計(jì)算機(jī)”F-35戰(zhàn)機(jī)攜帶了幾千萬條代碼，以及完全由電腦操控的X-47B無人轟炸機(jī)代表了“戰(zhàn)爭算法”的極高水平。

開啟未來戰(zhàn)爭的“最強(qiáng)戰(zhàn)腦”

早在“阿爾法狗”與職業(yè)圍棋選手對局引發(fā)高度關(guān)注之時，就有人推測“阿爾法狗”采用的已經(jīng)是“類人腦”的高度智能。其實(shí)，“阿爾法狗”只是結(jié)合了類腦與非類腦的計(jì)算與智能，其平均每局圍棋耗電費(fèi)近3000美元，而僅僅由大量神經(jīng)元通過突觸連接在一起的人類大腦則顯得既“聰明”又“省電”。尤其是隨著圖像處理、模式識別、機(jī)器翻譯、數(shù)據(jù)挖掘等一系列以智能為核心的人工智能算法軍事應(yīng)用加速興起，傳統(tǒng)“電腦”的計(jì)算能力愈發(fā)“余額不足”，比“曼哈頓計(jì)劃”更具挑戰(zhàn)性的“仿腦”和“造腦”計(jì)劃早已開始。

目前，模擬人腦神經(jīng)元信息處理機(jī)制的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，已經(jīng)成為“智能時代”最為重要的信息處理與建模方法，把深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計(jì)算機(jī)融合成“類腦計(jì)算”也日益受到世界各科技強(qiáng)國的高度關(guān)注?！邦惸X計(jì)算”就是指通過仿真、模擬和學(xué)習(xí)借鑒人腦的神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和信息處理過程的裝置、模型與方法，構(gòu)建出可實(shí)時處理非結(jié)構(gòu)化信息、具有學(xué)習(xí)能力的超低功耗新型計(jì)算系統(tǒng)，目標(biāo)就是制造可被稱為真正“電腦”的類腦計(jì)算機(jī)。未來功耗更低、更加智能的“類腦計(jì)算”一旦到來，或?qū)㈤_啟智能化革命的序幕，對社會生產(chǎn)生活和國防軍事變革帶來廣泛而深刻的影響。

與人腦一樣，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片打造的“類腦計(jì)算”也具有顯著的高速運(yùn)行和低能耗特征。研究表明，人類大腦平均每秒可執(zhí)行1億億次操作，所需能量卻只有10～25瓦。如果讓一臺超級計(jì)算機(jī)來完成同等任務(wù)的工作，它需要消耗的能量是人腦的1000萬倍，巨大的能耗壓力也成為計(jì)算能力增長的一大技術(shù)瓶頸。此外，在處理諸如模式識別等復(fù)雜任務(wù)時，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力其實(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如人腦?！邦惸X計(jì)算”研究的初衷就是在不影響性能的前提下進(jìn)一步降低現(xiàn)有計(jì)算設(shè)備功耗，或是在相同功耗下實(shí)現(xiàn)更高的計(jì)算速度。不過，能夠大大降低能耗或是加快速度對于實(shí)現(xiàn)更高水平的“智能計(jì)算”雖然有很大幫助，但要想真正實(shí)現(xiàn)高度“類人”水平的通用人工智能，關(guān)鍵還需要進(jìn)一步理解人腦對于信息所做的計(jì)算及學(xué)習(xí)算法。

正是基于此，美國早已將關(guān)注點(diǎn)聚焦到“類腦計(jì)算”，試圖通過搶占“類腦計(jì)算”研究高地打造未來戰(zhàn)爭的最強(qiáng)“戰(zhàn)腦”。早在20世紀(jì)80年代，美國國家航空航天局就已經(jīng)開始利用大規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的項(xiàng)目研究資助。美國國防高級研究計(jì)劃局從2008年起就開始資助IBM公司的脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片研究。目前，美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室正在與IBM公司合作研制大腦啟發(fā)式超級計(jì)算系統(tǒng)，這種由芯片陣列組成的“類腦計(jì)算”系統(tǒng)的識別和感官處理能力，相當(dāng)于人腦的6400萬個神經(jīng)元和160億個神經(jīng)突觸。美國國防部投入巨資資助的計(jì)算機(jī)芯片“真北”，采用了類腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，集運(yùn)算、通信、存儲功能于一體，在執(zhí)行圖像識別與綜合感官處理等復(fù)雜認(rèn)知任務(wù)時，效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)芯片。美國國防高級研究計(jì)劃局也在積極發(fā)展能夠模擬人腦認(rèn)知和推理能力的類腦芯片處理器，開展了包括“傳感與分析自適應(yīng)局部學(xué)習(xí)”在內(nèi)的數(shù)十項(xiàng)旨在提高對大腦了解和應(yīng)用的研究項(xiàng)目，其中可靠神經(jīng)接口技術(shù)、恢復(fù)編碼存儲器集成神經(jīng)裝置等項(xiàng)目已經(jīng)初具“類腦計(jì)算”的諸多特征。就拿目前Google公司提出的深度增強(qiáng)學(xué)習(xí)算法而言，可實(shí)現(xiàn)通過不斷試錯學(xué)習(xí)提高人工智能水平，將為未來模式識別的軍事應(yīng)用發(fā)揮重要作用。

“無形之手”或?qū)⒏膶懳磥響?zhàn)爭

未來戰(zhàn)爭，算法只會比炸彈更可怕。人機(jī)大戰(zhàn)中“阿爾法狗”表現(xiàn)出的精湛技藝就是深度學(xué)習(xí)算法的杰作。戰(zhàn)場雖不是棋盤，卻也有著與棋局相似的思維方式。信息化戰(zhàn)爭的本質(zhì)是智能化，算法是智能化加速到來的催化劑。隨著人工智能及算法的進(jìn)步，未來的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將既精于計(jì)算，又善于“算計(jì)”，既能做計(jì)劃、定方案，又能出戰(zhàn)法、生謀略。

目前，美國國防部已經(jīng)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(shí)驗(yàn)單元等機(jī)構(gòu)專門為聯(lián)合作戰(zhàn)部隊(duì)開發(fā)新型人工智能“算法武器”?？梢灶A(yù)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(shí)現(xiàn)智能決策、指揮協(xié)同、情報(bào)分析、戰(zhàn)法驗(yàn)證以及電磁網(wǎng)絡(luò)攻防等關(guān)鍵作戰(zhàn)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。同時，軍用人工智能機(jī)器翻譯、密碼破譯、海上目標(biāo)敵我識別、智能電子戰(zhàn)以及發(fā)射后“不管”的全自動制導(dǎo)智能導(dǎo)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(yīng)用方向。

未來戰(zhàn)爭，有希望依托算法增強(qiáng)現(xiàn)有作戰(zhàn)系統(tǒng)的對抗能力，以強(qiáng)人工智能為“大腦”的各類作戰(zhàn)裝備將學(xué)習(xí)人類優(yōu)秀作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)自主搜索目標(biāo)、自動處理海量數(shù)據(jù)、自動判定威脅程度和自主決策作戰(zhàn)行動。人工智能等算法將逐步介入戰(zhàn)爭指揮，在輔助指揮員選擇戰(zhàn)爭時機(jī)、判斷敵我態(tài)勢、計(jì)算戰(zhàn)爭規(guī)模、預(yù)測戰(zhàn)爭持續(xù)時間等方面發(fā)揮獨(dú)特作用，甚至成為中軍帳中不可或缺的“算法參謀”。同時，每一名信息化武裝的戰(zhàn)士將首先是一名優(yōu)秀的“算法師”。屆時，“戰(zhàn)爭算法”所改變的已經(jīng)不僅僅是一臺計(jì)算機(jī)中的戰(zhàn)場數(shù)據(jù)，而是可“算計(jì)”陸、海、空、天、網(wǎng)、電等多維作戰(zhàn)域的智能作戰(zhàn)系統(tǒng)，人類甚至將成為戰(zhàn)爭的“收尾者”和“旁觀者”。這種對于未來戰(zhàn)爭的跨時代性巨大變革，正由“戰(zhàn)爭算法”加速實(shí)現(xiàn)。

除了用科技組裝的“作戰(zhàn)大腦”，未來軍事應(yīng)用最為火爆的當(dāng)屬具有“類腦智能”的新一代機(jī)器人。美國國防高級研究計(jì)劃局已經(jīng)開展了名為“阿凡達(dá)”的研究項(xiàng)目，旨在通過探索人類機(jī)能整合神經(jīng)代碼，進(jìn)行進(jìn)攻性武器和系統(tǒng)的“類腦”控制?？梢韵胂?，隨著人工智能軍事算法的發(fā)展完善，算法將成為未來軍事對抗的制高點(diǎn)，更是揭開戰(zhàn)爭制勝機(jī)理面紗的“金鑰匙”。唯有大力發(fā)展創(chuàng)新軍事算法，培養(yǎng)優(yōu)秀的“算法戰(zhàn)士”，才能贏得未來信息化戰(zhàn)爭的勝利。

當(dāng)然，算法支撐下的人工智能、兵棋推演乃至作戰(zhàn)實(shí)踐，雖然能為未來作戰(zhàn)提供有力支撐，但也并非完美無缺。擁有幾千萬條代碼的美軍F-35戰(zhàn)機(jī)對控制系統(tǒng)軟件就有著嚴(yán)重依賴，曾經(jīng)暴露出的兩百余項(xiàng)各類問題幾乎都與其軟件算法高度關(guān)聯(lián)。一旦軟件系統(tǒng)出現(xiàn)一點(diǎn)問題，戰(zhàn)機(jī)將無法有效運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至連最起碼的安全起降都成問題。同時，“類腦計(jì)算”等相關(guān)人工智能算法目前也只處于研究的初步階段。要想取得未來戰(zhàn)爭的勝利，還必須通過實(shí)踐不斷完善戰(zhàn)爭算法，才能實(shí)現(xiàn)人工智能時代軍事領(lǐng)域變革的有力推手。

責(zé)任編輯：張傳良