董希旺 國家自然科學基金優(yōu)秀青年基金獲得者，北京航空航天大學教授、博士生導師。

自然界的生物群體智能現(xiàn)象是否對無人集群智能具有啟迪作用？在復雜環(huán)境下，又該如何提升集群系統(tǒng)的抗干擾能力和安全可靠性呢？科幻大片中的震撼場景能否成為現(xiàn)實？一起聆聽董希旺為大家詳細講解生物群體與無人機集群之間的關聯(lián)，講解集群智能這個持續(xù)升溫的高技術領域究竟是如何成為各國競相爭奪的戰(zhàn)略高地，探討集群智能領域的發(fā)展與未來。

集群智能起源于動物間的群體智能

入秋后，我們經常能看到大雁南飛。并且在旅途中，大雁的行動非常有規(guī)律，通常是有經驗的老雁在前面帶隊，其余大雁在后邊整齊排列成“一字”或“人字”隊形飛行。你有想過為什么大雁總是成群結隊浩浩蕩蕩地進行長途遷徙嗎？大雁飛行時為什么會排列成“一字”或“人字”隊形呢？這是否是生物群體智能的表現(xiàn)？對于集群智能又有何啟迪作用呢？

這是因為大雁飛行的路程很長，它們除了靠扇動翅膀飛行之外，也需要利用上升氣流在天空中滑翔，使翅膀得到間斷的休息時間，以節(jié)省自己的體力。當雁群飛行時，前邊大雁的翅膀在空中劃過，翅膀尖端會產生一股微弱的上升氣流，可以減少飛行阻力，后邊的大雁為了利用這股氣流，就緊跟在前邊大雁的翅膀尖端后面飛行，一個接一個地排列成整齊的“一字”或“人字”隊形，這是動物間群體智能的表現(xiàn)。相較于單只飛行，結隊飛行不僅能節(jié)省力氣進行長途飛行，更有利于防御敵害。

其實自然界除了大雁編隊南飛，蟻群協(xié)同覓食、狼群協(xié)同捕獵等都屬于動物界的群體智能，即生物集群中的個體通過局部感知和簡單行為交互，使整個集群在宏觀上涌現(xiàn)出復雜、強大的智能行為。那自然界中這種生物個體聚集形成有機群體的現(xiàn)象，與集群智能有何聯(lián)系呢？

其實集群智能正是起源于動物的這種群體智能，這些生物集群智能擁有個體無法比擬的優(yōu)勢。而當下，如何讓軍事領域中的集群系統(tǒng)具備集群智能是人們關注的熱點問題，如微納衛(wèi)星群、無人機蜂群、多導彈集群等。

爭當集群智能的“開路先鋒”

2017年國務院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中列出的8項基礎理論中有多項與集群智能直接相關，可以看出集群智能是人工智能發(fā)展的必然趨勢，也是新一代人工智能的核心研究領域之一。

什么是無人機集群？其實，無人機集群不是多無人機間的簡單編隊，而是通過必要的控制策略使之產生集群協(xié)同效應，從而具備執(zhí)行復雜多變、危險任務的能力。

為什么要讓集群系統(tǒng)具備集群智能呢？集群智能不是個體能力的簡單疊加，而是具有“1+1>2”的非線性涌現(xiàn)的特性，這使得集群系統(tǒng)具有遠超個體的強大能力，例如可以實現(xiàn)復雜環(huán)境下的抗干擾偵察、高效突防、精準打擊等任務。當然如何讓集群系統(tǒng)具有智能是一個非常有挑戰(zhàn)性的難題，依賴動態(tài)自組網、智能感知認知、自主決策規(guī)劃、精準制導控制等關鍵技術的突破。董希旺指出，集群系統(tǒng)有自主性、協(xié)同性、擴展性、涌現(xiàn)性等4個典型特征，不能簡單地以數(shù)量來判定一個系統(tǒng)是否屬于集群系統(tǒng)，要看其是否具有這4個典型特征。

“各軍事大國和強國都在爭相發(fā)展集群智能相關技術，搶占集群智能的戰(zhàn)略高地，如果我們現(xiàn)在不好好開展無人集群相關技術的研究，將我國無人集群裝備早日實現(xiàn)和落地，一旦將來發(fā)生戰(zhàn)爭，我們將會處于碾壓式的被打擊劣勢，為了我國的國防事業(yè)，為了保家衛(wèi)國，我們一定要有使命感、責任感與緊迫感。如果我們能夠盡早實現(xiàn)集群技術的突破并形成裝備和戰(zhàn)斗能力，那必將在國防現(xiàn)代化、智能化的歷程上留下濃墨重彩的一筆。”董希旺說。

“服務國防，科技報國”是很多人小時候的夢想，但能將當年夢想的種子灌溉成長的人并不多。董希旺的奮斗故事沒有太多曲折，只有一步步腳踏實地的努力與付出，不忘初心，方得始終。