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美軍空戰AI狂勝人類飛行員,「機戰未來」將成真?

8月20日,美國國防先進研究計劃署(DARPA)舉行「阿爾法纏鬥」總決賽。 圖/DARPA
8月20日,美國國防先進研究計劃署(DARPA)舉行「阿爾法纏鬥」總決賽。 圖/DARPA

8月20日,美國國防先進研究計劃署(DARPA)舉行「阿爾法纏鬥」(Alpha Dogfight)人工智慧(AI)競賽的總決賽,由女性與少數族群持有的小公司——Heron系統——擊敗了包含洛馬集團在內的七個競爭團隊,取得與人類飛行員模擬對戰的機會。結果在虛擬實境中進行的五場纏鬥中,Heron 系統以5:0的壓倒性比數取得勝利。難道AI取代飛行員的時代已經來臨?

其實這不是電腦第一次插手飛行員的空戰工作,歐美空軍在1980年代就曾開發出知識庫類型的空戰軟體,能夠替飛行員管理雷達與電戰系統,自動發現目標與整合資訊,甚至產生以飛彈攻擊或躲避的策略。當時就能做到自動操縱戰機與射控系統進行超視距的飛彈空戰,但飛行員難以接受操縱桿被電腦奪走,空戰軟體改以輔助決策的「助理」形式,存在於先進戰機的電腦中。

AI自動學習纏鬥技巧

2016年,名為「AlphaGo」的人工智慧打得人類圍棋棋手潰不成軍時,由美國辛辛那提大學投資的Psibernetix公司也發表了能以超視距飛彈進行空戰的ALPHA人工智慧軟體。它採用了「基因模糊樹」(GFT)技術,僅需要不到35美元的樹莓派電腦板就能運作,在模擬的飛彈空戰中多次擊敗人類飛行員。

但當時的電腦仍無法進行纏鬥,原因是「纏鬥」只能在近距離時用機砲射擊對方,使敵我雙方需在數公里直徑的立體空間中,以數百公里時速相對機動,並能不斷審視敵我態勢以做出反應,整個過程形成複雜而互相纏繞的3D軌跡(故又被稱為「毛線球」),而此對電腦而言,則是複雜而難以程式化的行為。

退役的美國空軍上校Gene Lee利用模擬器對戰Psibernetix公司的人工智慧,不過當時模擬的是飛彈空戰,而不是機砲纏鬥。該公司在2019年已被歐洲的達利思(Thales)國防工業集團併購,已將技術運用到現實武器中。 圖/取自UC magazine
退役的美國空軍上校Gene Lee利用模擬器對戰Psibernetix公司的人工智慧,不過當時模擬的是飛彈空戰,而不是機砲纏鬥。該公司在2019年已被歐洲的達利思(Thales)國防工業集團併購,已將技術運用到現實武器中。 圖/取自UC magazine

隨著電腦硬體與人工智慧的進步,電腦與人腦的界限又模糊了一些。國防先進研究計劃署在2019年啟動了「空戰革新」(ACE)計畫,從產業界與學術界邀請八家團隊來做出可學習纏鬥技巧的人工智慧。最後勝出的Heron系統,在與其他電腦交手時就表現出奇高的侵略性,並擅長在兩機交會時進行迎面射擊。這也是其得以擊敗人類的關鍵。

由於現代戰機的速度太快,從正面以機砲射擊是非常危險的動作,只要一個閃神就可能與對方同歸於盡,尤其是一對二以上的空戰,更可能閃掉一架卻撞上另一架。因此在訓練飛行員時多會嚴格禁止迎面射擊行為,要求要佔據目標後方的有利位置才能進行機砲瞄準動作。

然而,Heron系統非常大膽而激進,設計者形容它只要有51%的成功機會就會採取行動。因此往往在空戰交會時會開第一砲,人類就算閃躲掉攻擊,也會因轉為被動而被電腦壓著打。

在與人類的最終對決前,DARPA介紹Heron的人工智慧綽號是「Falco」,具有高度侵略性並擅長在迎面交會進行快速攻擊。
 圖/DARPA
在與人類的最終對決前,DARPA介紹Heron的人工智慧綽號是「Falco」,具有高度侵略性並擅長在迎面交會進行快速攻擊。 圖/DARPA

現代飛行員的訓練會避免在高危險的迎面交會中進行射擊,但Heron訓練出的人工智慧卻擅長利用即時而準確的動態資料在短暫交會中精確指向對手而造成殺傷。 圖/DARPA
現代飛行員的訓練會避免在高危險的迎面交會中進行射擊,但Heron訓練出的人工智慧卻擅長利用即時而準確的動態資料在短暫交會中精確指向對手而造成殺傷。 圖/DARPA

電腦取代真人飛行員的末日來臨?

Heron系統5:0的勝績立刻引起了轟動,尤其是呼應了SpaceX創辦人馬斯克在年初發表的「戰鬥機已經過時……無人機戰鬥才是未來」的言論。然而,「阿爾法纏鬥」的對戰環境並沒有完全擬真,部分條件顯然有利於電腦:

  1. 對手只要進到機鼻軸線的3,000呎(約1公里)內就算擊中,因此電腦不需計算扣扳機的時機,也不需節省彈藥,只要拚命將軸線指向對手,有利於高度侵略性的打法。
  2. 電腦可以從後台得到對手的精確座標、姿態與速度向量,這使其在電光石火的交會瞬間就能精確地將機鼻指向對手。相較之下,人類僅能從儀表得到目標的部分資訊,需靠經驗來補足狀態資訊,加上反應的遲緩,很難在高速交會的瞬間準確對準目標。
  3. 真實空戰很少是一對一,而會有其他的敵機或友機在現場,因此飛行員的訓練就要在纏鬥中保持對周圍的警覺,操作上就會保守一點,而不是像電腦那樣死命攻擊對手。

為了提高對戰擬真度,DARPA預計在2023年第二季安排人工智慧駕駛真實的戰機與人類纏鬥,或是由不同團隊的程式進行對戰。為了安全起見,對戰過程仍會有飛行員坐在座艙,以在必要時刻掌控戰機飛行。如果一切順利,在2023年第四季將進行二對一空戰,並在2024年進行二對二空戰。

不過,即便人工智慧能在實戰環境中保持對人類的優勢,電腦取代人腦的「末日」仍不會那麼快到來。這主要是因為扣下扳機的後果可能造成無辜人命的傷亡,需要一名自然人為此負責。

因此,人工智慧在未來空戰的用途仍然是座艙助理,或者駕駛無人僚機,但在長機飛行員的命令下才能執行致命行動。另外,美軍也正在起草軍用人工智慧的倫理規範,希望能將電腦自動化的行為限縮在人類社會的規範內,避免電影中電腦屠殺人類的悲劇真實上演。

在Alpha纏鬥的展示介面中,用一條虛擬光棒模擬戰機軸線的3000呎殺傷距離,只要劃到對手就可依時間長短扣除其生命值。 圖/DARPA
在Alpha纏鬥的展示介面中,用一條虛擬光棒模擬戰機軸線的3000呎殺傷距離,只要劃到對手就可依時間長短扣除其生命值。 圖/DARPA

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