人工智能：美军在电子战中的应用

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作者：George I. Seffers 编译：翔宇 益达不留

美国国防部正在大力研究认知电子战技术，使即时生成恰当的对抗措施成为现实。认知电子战技术有望在今后十年实现无需预编程就能对敌方系统进行自主对抗，这种能力可能会使美军在电子战领域领先于对手。

DARPA目前正在开展3个将人工智能（AI）应用于电磁频谱的项目。其中自适应行为学习电子战（BLADE）项目和自适应雷达对抗（ARC）两个项目旨在将人工智能应用于电子战系统。

DARPA微系统技术办公室项目经理Paul Tilghman讲：“通过认知电子战，我们正在让这些电子战系统去感知对手的威胁系统。它们能够即刻表征对手的系统，有针对性地设计出对抗措施，且实时实施。”

例如，ARC项目旨在确保机载电子战系统能够针对新的未知的自适应雷达实时自动生成有效对抗措施。ARC技术能在存在其他敌对、友好和中立信号的情况下分离出未知雷达信号；推断该雷达所构成的威胁；集成并传输对抗信号；并基于空中实时观察到的威胁行为，评估对抗措施的效能。

ARC技术采用开放式架构，允许插入、改进和删除软件模块，对系统的其他组件影响甚小。据DARPA介绍，ARC算法和信号处理软件将适用于新的电子战系统，并可以用于改进现有的系统，而无需大量改变前端射频硬件。Tilghman说：“顾名思义，ARC是专门针对雷达系统的认知电子战项目，是针对雷达干扰的项目。”

BLADE项目目前正在开发机器学习算法和技术，以快速探测并表征新的无线电威胁，动态生成新的对抗措施。与ARC技术类似，BLADE技术可以根据空中观察到的威胁变化，提供精确的战斗损毁评估。该技术致力于在战术环境中对抗新的、动态的无线通信威胁。它还可以从手动密集型、基于实验室的对抗措施开发方法转为自适应、现场系统对抗措施开发方法。

Tilghman指出，BLADE的目标是遏制或堵塞或以其他方式拒止信息流。

鉴于该项目的敏感性，Tilghman没有提供有关项目的具体时间表或试验技术的具体细节，但他预测，这些技术将在5到10年内投入应用。Tilghman说：“我们正在外场进行试验。其实这些技术现在就可以使用，但从作战部署的角度看，我们目前还在对技术进行最后阶段的试验，然后再交给军方，并将这些技术整合到他们的系统中。”

美军官员一直警告说，美国国防部在电子战领域已经落后于俄罗斯和中国等潜在对手。在伊拉克和阿富汗战争中，美军曾在电子战领域占据技术优势，几乎不需要担心对手的电磁频谱攻击，而在未来的战争中，电磁频谱则可能会被削弱、破坏和拒止。

不过，Tilghman说，电子战系统从本质上而言总是会滞后于对手的发展的，原因很简单：敌方系统是先于对抗措施开发的。然而，认知技术可能会让美国首次领先。他说：“这将使我们不再像过去那样坐在后排座位上等待技术，然后再试图去对抗以保持领先地位。我们可以期待意想不到的收获，成功地生成实时对抗措施。”

不过，Tilghman称，认知技术面临的障碍可能更多是文化上的，而非技术上的。他说：“最大的挑战在于如何去适应一个从来没有将人工智能作为重点应用的领域，以及如何去向业界详细演示人工智能不仅应在频谱中占有一席之地、在电子战中占有一席之地，而且值得占有一席之地。”

未来，人工智能可能会用于干扰敌方的雷达信号和无线通信，或辅助进行电磁频谱管理。

Tilghman讲，当DARPA开始探索认知频谱技术时，许多人的反应是电子战领域应用人工智能是不可能或不必要的。他阐述到：“我们明确表明，人工智能才能解决这一问题，因为要对付不可预期或不能预编程的对象，因此需要能够观察并从观察中学习。我们已经向业界展示了在技术创新发展如此之快时，人工智能的确是在射频频谱中对抗对手的答案。

美军对战场上的人工智能往往非常谨慎，尤其是如果机器的决定会导致严重的后果的情况下。但Tilghman认为，电子战是认知技术能完美胜任的领域。他指出：“电子战的世界实际上是一个可以磨砺人工智能能力的好地方，因为我们不会让人工智能去控制致命的系统。即使是在并不理想的决定面前，我们的智能电子战系统造成的后果也会很轻，因为几乎可以马上去加以修正。”

美军通常坚持人在回路的做法，如果人工智能出了错，则可以进行干预。不过Tilghman认为，认知电子战系统可以是完全自主的系统。他说：“在正确的限制条件下，我们的电子战系统可以拥有自主能力。”

Tilghman描述了传统的电子战方法。传统的电子战遵循严格的预先拟制的战术次序。首先，美军对要对抗的敌方雷达和通信系统的情况进行摸排，然后对电子战系统进行预编程，以探测、识别和对抗对手的系统。他说，如果通信和雷达系统是由模拟硬件定义的，这种做法是奏效的。但是，现在许多国家的军队正在开发数字系统，“这意味着遵循严格的战术并不会奏效，因为在战场上最终看到的东西可能并不像预先战术手册中的那样。我们的电子战系统能够适应意想不到的情况，所以我们能够脱离战术手册”。

与人工智能相关的第三个电磁频谱项目是频谱协作挑战赛（SC2）项目。频谱协作挑战赛项目不是专门针对电子战的。该项目旨在创建一种完全自主的新型无线电系统，也可以与其他无线电系统协作，能够大幅度改进频谱管理。

随着新的无线设备（从军用系统到手机以及智能家用电器等）的增加，频谱越来越拥挤和紧张。管理日益增长的需求是美国和美军面临的严重问题。

当前的做法是将频谱划分为严格的、专属的栅格式频段，并将这些频段分配给分布在不同地域的系统。这种做法已有近一个世纪了。这种方法可以通过频谱分配使用频谱，以确保通信不受到干扰。

然而，这种做法是人为驱动的做法，无法适应供需动态。据DARPA介绍，在任何特定时间，许多分配的频段并未使用，但同时，有些频段则不堪重负。

频谱协作挑战赛项目旨在确保呈几何级数增长的军用和民用无线电设备能充分使用日益拥挤的电磁频谱。Tilghman说：“在频谱协作挑战赛中，重点是通信，但基础技术……具有很大的好处，而不仅仅是对频谱作战，如电子战，而且还有其他领域，如车辆间的协作等。”

他补充说，现在是开发自主电子战系统的最佳时机，因为美军可以利用商业企业的人工智能技术的快速发展优势。他预测说，DARPA的项目只是一个开始。“使我们的频谱系统具有自适应能力（不仅仅是自适应，而且还是自主的）这一想法是一种不会过时的哲学。我认为，我们可以期待在未来能够看到越来越多的自主频谱系统。”

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