无人集群作战发展现状及未来趋势管窥
时间：2023-03-01 22:35:04 来源：千叶帆 本文已影响人
邱欢，顾鑫
国防大学
无人作战已经成为现代战争的重要样式，而无人集群作战代表着无人作战的高级阶段和发展方向。本文梳理当前世界多个国家无人集群的理论研究、验证试验和作战运用，分析无人集群的未来发展趋势，以求对无人系统研发提供借鉴。
自海湾战争以来，以无人机为代表的无人作战力量在几场局部战争中崭露头角，迅速成为现代战争的“明星”、各国竞相发展的“宠儿”、新一轮军事变革的“尖兵”。无人作战不断推动战争形态向智能化方向演进，而无人集群是未来无人作战力量的主要组成，无人集群作战是未来无人作战的主要方式。
随着无人系统技术水平的快速提升、力量规模的飞速扩大和理论概念的大量爆发，无人作战应运而生。同时，无人集群随着无人作战伴生而出，日渐成为公认的未来无人作战和智能化作战的重要样式。
无人作战力量已成为战场制胜利器
在近年爆发的局部战争和武装冲突中，无人机已经从配角变为主角，无人系统已普遍呈现出异构集群作战特征，成为战争制胜的关键力量。
1.巴以冲突
2021年5月，以色列军方高调宣布，以军地面部队向加沙地带发动攻击，但实际上主要使用“幽灵部队”，以无人机侦察引导打击、无人机察打为作战方式，对隐藏在地道网和城市中的关键设施、重要人物进行精确打击，取得显著战果。
2.纳卡冲突
2020年9—11月，阿塞拜疆使用“旗手” TB2、“哈罗普”等多型无人机，执行情报侦察监视、目标指示、远程精确打击、自杀式攻击等任务，摧毁亚美尼亚军方的大量火炮、防空阵地、军用车辆，无人机成为阿军取胜的最大“功臣”。
3.沙特石油加工设施遇袭
2019年9月14日，沙特阿美石油公司的石油加工设施遭到胡塞武装18架无人机袭击，沙特当日的石油产能被消减。
无人集群作战体现了未来作战趋势
无人作战力量可提供较大的指挥控制跨度，具有较低的综合成本、规模化作战能力等优势，集群作战是无人作战力量运用的必然趋势。
1.无人集群作战是智能化战争形态演进的必然选择
技术决定战术，随着人工智能技术的加速发展及其在军事中的应用，以智能无人系统为代表的无人作战力量，不仅能按照人的指令执行任务，而且能够在深度认知和深度预测的基础上，自主执行特定任务。基于群体智能技术，各种智能作战单元根据不同作战任务需求和战场态势变化，通过泛在网络，以随遇接入、自主适应、弹性编组、动态调整等方式组成人机协同作战系统或自主无人作战集群，具备了多样化作战能力。
2.无人集群作战将成为非对称制衡的重要手段
从伊拉克、阿富汗局势看，美国、欧洲国家、俄罗斯等军事强国的军队普遍怕近战胶着、怕游击袭扰、怕人员装备遭受重大损失。无人集群具有规模大、高度灵活、精打快隐等突出优势，可执行多样化任务，恰是实施新型游击战、麻雀战、破袭战、斩首战的有效力量。当前，各国军队作战体系针对传统战争而构设，反无人集群作战处于起步阶段，尚未形成代差，探索无人集群作战是避强击弱、超越发展的关键突破口。
无人集群作战需求催生并引领指挥模式变革
相比于火炮、坦克、有人机等曾引发作战方式变革的装备，无人装备将依靠体系化、集群化能力，成为力量倍增器。无人集群凭借规模、协同、智能等特性，增强了获取决定性优势的能力。
图1 由无人机、无人水面艇、无人潜航器组成的无人集群可执行多样化任务。
互联互通的通信网络是无人集群作战的基础。无人集群作战要求无人集群必须利用自组网、人工智能等技术，实现单体间信息互联互通。各个单体依托通信网络组成群体，通过局部交互、规则反应和自主协同控制，实现协同作战。
无人集群作战的特征是体系聚合。无人集群内单体的作战效能并不突出，只有通过信息赋能、网络聚能、体系增能等方式，构建通信更密切、反应更灵敏、指挥更快速的作战体系，实现以快吃慢、以群吃单的作战效果，才能形成对传统作战装备的“降维”打击。
协同指挥是无人集群作战的瓶颈。随着信息技术的飞速进步，智能化无人装备在数据计算、目标识别、并发处理等方面的速度和准确度已远超人类。在传统协同指挥模式下，人将成为制约无人集群观察—判断—决策—行动（OODA）作战环快速运转的因素之一，军方必须基于无人作战装备的本质特征，探索人在环内、人在环上、人在环外等新的协同指挥模式，充分发挥无人作战力量全域多能、集成聚能的优势。
美军《2005—2025财年无人机系统路线图》提出，2025年以后，无人机集群将具备战场态势感知和认知、信息共享、自主决策能力；
《2016－2036小型无人机系统路线图》提出，2036年，无人机集群将实现作战能力。美国国防预算持续对无人系统研制进行资助，2019财年为96亿美元，2022财年达到82亿美元。俄军目前已经建立无人机中队，装备了大量无人机，同时大力开发无人机集群技术。随着各军事强国快速提升无人集群的作战能力，无人集群作战理论研究、装备发展和力量建设的风潮快速在全球范围内蔓延。
当前，国内外无人集群相关理论层出不穷，作战概念不断涌现，诸多国家争相发展无人集群作战验证项目，取得不少试验成果，为无人集群作战运用铺平了道路。
群体作战形成共识，但集群定义众说纷纭
当前，国内外对无人系统优势的认识基本保持一致，对未来无人力量集群化使用没有疑义。
图2 美国海军开发的无人水下滑翔机集群。
美军是无人集群概念的最早提出者。无人集群始于无人机，随着人工智能、自组网、协同控制等技术的发展，多架无人机组成集群，协同执行作战任务，形成无人机集群作战。随着智能技术迅速在无人地面车辆、无人水面艇船、无人潜航器等装备中的应用，美国国防部在《2013—2038财年无人系统综合路线图》中将无人机集群扩展为无人集群（Unmanned Swarm），使无人集群作战概念涵盖了陆、海、空、天等多种作战域。随后，《2017—2042财年无人系统综合路线图》进一步强调，无人系统的集群能力是确保美军在未来作战中利用无人系统，获取优势的19项且需要近远期发展的关键技术之一。2018年，美国国防部颁布《国防部人工智能战略摘要》，强调人工智能技术在军事领域的应用,并于同年发布无人集群系统并行作战场景。新美国安全中心发布的报告《战场机器人2：正在走近的无人集群》称，机器人集群系统可能对作战行动产生破坏性改变。
对于集群的定义，美军一般使用英文“Swarm”一词，从美军无人系统路线图和试验项目看，短期内无人集群主要指由一定数量的低成本无人机、无人车、无人艇船、无人潜航器等装备组成的小型集群，具有一定的自主决策和协同控制能力，主要执行侦察、打击等任务；
美军的长期目标是，打造跨域无人系统组成的大型无人集群乃至无人蜂群，这种无人集群或无人蜂群能够自主完成复杂作战任务。
俄罗斯无人集群使用和发展也走在前列，俄罗斯国防部连续出台《2020年前无人机部队建设规划》《2025年前俄罗斯联邦军事力量无人机系统运用构想》等指导性文件，对无人机部队的整体布局、建设和无人机作战运用做出明确规划，并将无人机的智能化、集群化作为重要的发展方向。
国内研究起步较晚，提出了机群、集群、蜂群等多种称谓并做出了不同解释，目前更多研究倾向于无人机集群。
总体上看，国内外定义的无人集群都具有自主协同控制、信息感知与共享、力量分布式配置等特征，但无人集群的力量编成普遍不够明确，相关研究内容多为泛指，针对性不强。
人指挥机的认识统一，但指挥体系尚不明确
对于无人集群的指挥，目前美军的主流观点仍然是，无人集群须要融入联合任务部队的指挥体系，正如《2017—2042财年无人系统综合路线图》所指出的无人系统技术进步凸显了单域作战向多域作战转型的需求，未来作战高度依赖于无缝接入联合任务部队的多域能力。但同时美军也确定了以下远期目标，无人系统基于任务计划推断人类指挥意图，无人集群基于智能技术规划和执行任务，旨在打造具有自主指挥控制能力的无人集群。《战场机器人2：正在走近的无人集群》指出，人类指挥官须要在任务层面控制无人集群，提供总体指挥方案，但会将更广泛的任务分配给自主无人系统。该报告作者保罗·沙瑞尔在其专著《无人军队—自主武器与未来战争》中，从战争可控和伦理角度提出，人类应该谨慎地对待全自主无人集群，确保无人集群行为具有可控性。
在无人机集群理论研究中，俄军突出强调人员指挥。俄军无人机集群化思想立足于“蜂群”战术概念，即少量有人机担负指挥任务，4 ～8架无人机承担侦察和打击等任务。
考虑到智能技术难以胜任复杂的决策、确保无人系统具有可控的行为，战争伦理等因素，国内外几乎一致认为，无论无人集群发展到何种程度，都必须置于人类指挥官的指挥之下，发挥智能算法优势，实现人机结合的智能化指挥。总体上看，对于未来无人集群指挥体系，基于OODA作战环的理论在国内外具有较大影响力。该理论认为，军方应根据无人集群智能化水平，视情建立人在环内、人在环上和人在环外等不同模式的指挥体系。当前无人集群规模尚小、智能化水平较低，未来大型无人集群作战指挥研究普遍停留在集群指挥控制框架的层面。无人集群所处的指挥层级，有人-无人协同作战指挥力量构成、指挥方式和指挥关系等作战指挥理论研究并不多。
集群协同作战研究获成果，但适用规模比较小
美国国防部于2018年发布的《2017—2042财年无人系统综合路线图》确定了无人系统发展的4个关键主题和使能因素：互操作性（Interoperability）、自主性（Autonomy）、安全网络（Secure Network）、人机协同（Human-Machine Collaboration），这基本揭示了美军设想的无人集群协同作战方式，即集中协同作战、集群自主协同作战和有人-无人协同作战。在这种思想指导下，2019年，美国国防预研局（DARPA）“进攻性蜂群使能战术（OFFSET）”项目实现了由无人机和无人地面车组成的无人集群在30min内成功保护城市目标。美军先后开展了有人长机与无人僚机协同作战、“人类班长与机器人士兵”步兵班组等多项人机协同作战试验。根据美国空军发布的无人机发展战略，F35战斗机飞行员未来可能具备控制无人机集群作战的能力。保罗·沙瑞尔则提出了集中协同、分层协同、协商协同和智能协同4种无人集群协同方式，指挥官可根据反应速度、最优性、可预测性、鲁棒性和通信脆弱性等因素灵活选用协同方式。
2018年12月，俄罗斯国防部批准《俄罗斯联邦军事力量无人机搭配使用构想》，持续探索和创新无人机战法，目前重点开展有人机/无人机协同作战、多架无人机自主编队等创新战法研究与试验。未来，俄罗斯将以大规模自主无人蜂群技术为主攻研发方向，并利用基于自组网技术的数据链、协同控制技术实现蜂群无人机自主编队飞行和协同作战，以执行巡逻、侦察、监视、打击等多种任务，给俄军作战模式带来颠覆性变革。
从国内外验证试验和实战应用情况看，目前比较成功的协同模式是，小型无人集群内的小单体间半自主协同飞行，以及有人-无人编队对无人集群进行协同控制，总体水平处于战术层级和队组规模。而多型跨域无人系统联合组成的大型无人集群内单体间协同、分布式协同、全自主协同等模式，仍处于概念和框架层面。随着未来无人集群规模的快速扩大、编成的日益完善以及无人集群在联合作战体系中的重要性不断上升，无人集群协同作战的高级需求将进一步展露出来。
根据世界多国无人集群概念理论研究和验证试验动态，未来无人集群将持续不断向力量高度联合化和系统高度自主化方向发展。
无人集群规模将不断扩大
无人作战力量的庞大规模潜力和群体智能潜力，决定了集群在无人作战中的最大使用价值。2016年初，俄军战场机器人连曾在叙利亚战场首战告捷。美国空军《2016－2036小型无人机系统路线图》提出，美国空军将在2036年实现无人机集群作战能力，目前已经组建多个无人机联队。美国海军于2021年发布《无人作战框架》，积极推进海上分布式作战研究，旨在利用无人集群构建海上作战优势。美国陆军于2017年发布《机器人与自主系统战略》，并制订了无人-有人编队计划，预计在2030年后形成具有较高机动性的无人集群。与此同时，美军先后提出“平台+无人集群”“马赛克战”“云战争”等创新性作战概念，强调大量、小型、模块化无人装备通过智能网络，能像拼图一样灵活地组合作战要素，快速配置作战模块，动态构建作战任务所需的作战体系。实际上，早在2016年就有外媒称，美军构想了一种作战方案，即在南中国海的空域、海面和海下同时使用包括潜射无人机、无人潜艇器、水上无人艇在内的无人蜂群，以突破所谓的反介入/区域拒止（A2/AD）环境。无人集群作战已经成为世界军事强国大力发展的一种极具现实性和操作性的作战样式，甚至可以大胆预测，随着跨域无人集群规模的扩大和作战效能的提升，可覆盖海陆空天网、功能完备的战役无人集群将加快发展。
无人集群指挥模式将快速迭代
相比于火炮、坦克、有人机等曾引发作战方式变革的装备，无人集群的特长并非更强的火力、机动性和防护能力，而是无与伦比的“智力”。基于深度学习、神经网络等技术，未来无人作战力量更加智能，原有的多层级指挥网络将被基于智能指挥控制算法的神经感知网络取代，指挥控制的跨度也将大幅拓展。随着智能化无人系统在数据计算、目标识别、并发处理等方面的速度和准确度远超人类，人将成为制约无人集群OODA作战环快速运转的瓶颈。正如保罗·沙瑞尔所指出的机器将受到对手机器的挑战，而人类无法回应，未来战争将会发展为机器对机器的战争。可以预见，未来无人集群的指挥体系，必将在人类决策的前提下，越来越依赖无人系统的自主指挥，人类指挥员的任务将更加收缩和集中，军方必须探索与无人集群相适应的指挥模式，争取在未来智能化无人战争中占据主动。
无人集群自主协同作战能力将快速提升
随着无人集群在作战体系中的作用日趋重要，未来联合作战可能围绕一个或多个无人集群、有人-无人编队构建作战体系，各种无人集群协同作战将直接影响作战体系的效能。由于无人集群高度依赖信息赋能、网络增能、体系聚能，在无人集群作战过程中，机与机、模块与模块的协同效率是制约集群作战能力生成的关键因素。同时，无人集群通常在威胁严重、对抗激烈的环境中作战，自主协同作战能力将是无人集群在脱离人员指挥的情况下完成作战任务的关键要素。美军“进攻性蜂群使能战术”项目开展由无人机、无人地面车组成的跨域无人集群保护城市目标等试验，说明美军已迈入跨域无人集群协同作战的领域。军方必须重视未来可能出现的大规模无人集群作战，探索有人-无人协同作战、无人集群内单体间协同作战、无人集群间协同作战等模式，发挥无人作战力量全域多能、集成聚能的优势。
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