颠覆性技术驱动下战斗协同方式怎样变革

云脑智库 2022-09-09 00:00

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战术发展史表明，战斗协同组织主体经历了由指挥员个体亲自组织，到指挥员个体与谋士共同组织，再到指挥员及其指挥机关依托信息系统组织的演变过程；战斗协同对象经历了由单一兵种内兵器队的协同到多元兵种间的协同，再到诸军兵种间的协同，体现了由单一到多元、由低级到高级、由简单到复杂的演变特点。从协同方式和协同对象组成结构上看，传统的战斗协同本质上是人与人之间的协同。以人工智能为代表的颠覆性技术将带来协同对象组成结构的颠覆性改变，使得无人系统成为协同对象的新元素。由此将引发战斗协同方式的颠覆性变革，促使“人人协同”向“人机协同”“机机协同”转变。其中，“人机协同”主要表现为辅助操控式协同、交互伴随式协同；“机机协同”主要表现为无人自主式协同。

辅助操控式协同

辅助操控式协同是各种人机混合作战力量共同遂行战斗任务时，以人在“后台”操作控制方式在行动上进行的协调配合，是颠覆性技术驱动下战斗协同的初级阶段表现形式。之所以称之为“初级阶段”，主要原因在于：从技术层面看，认知智能技术仍不完善，无人系统的自主能力还十分有限，必须以“人在回路中”方式对无人系统全程操作控制才能顺利完成任务；从地位作用看，当前执行战斗任务的主体仍然是人而不是机器，无人系统主要在特定条件下代替人类执行部分战斗任务，以有效降低人类自身伤亡的风险。

辅助操控式协同在组织实施时，指挥主体可以依据预先制定的协同计划组织实施，也可以针对突发或意外情况临时组织实施；在特定条件下，由各人机混合作战力量依据协同规则自行协商组织实施。对于无人系统的被操控方式，后台操作员既可以在物理空间以面对面集中的方式进行协商操作控制，也可以在虚拟空间以网络集中的方式进行协商操作控制。各作战力量的操作员围绕统一的战斗目的，基于共享的实时战场态势和战场“云网络”，共同确定协同关键事项，及时消解协同矛盾冲突，操控前台的无人系统协同完成侦察、破障、佯动、打击等任务。2015年12月，俄军在叙利亚战场上就采用辅助操控式协同方式，由操作员操控不同类型的战斗机器人、自行火炮、无人机等不同空间平台的无人系统协同攻占754.6高地，以极小的伤亡代价高效完成了战斗任务。

影响辅助操控式协同效能的因素主要包括：一是操作员的操控技能水平和战术素养。作为前台无人系统的后台“大脑”，操作员的操控技能水平和战术素养对协同效能发挥至关重要。随着战场无人系统种类和数量的日益增长，对操作员的操控技能水平和战术素养将提出更高要求，无人系统操作员将成为未来着力培养的新型专业化人才。二是无人系统的综合性能。无人系统是前台执行任务的主体，其具备的自主能力、机动能力、续航能力、抗干扰能力，以及耐温、抗湿、防震等战场环境适应能力，将是无人系统持续高效完成战斗任务的重要保证。三是战场态势更新周期。实时动态更新的战场态势图是确保协同主体和协同对象行动同步的重要支撑。情报侦察、信息传输和融合整编等技术的发展将促使战场态势更新周期越来越短。四是战场通信网络性能。随着物联网、移动互联、区块链等技术的突破发展和深度融合，将极大提升协同通信的时效性、安全性和可靠性，实现操作员之间、操作员与无人系统之间的快速畅通交流与互动。五是协同主体与协同对象之间的配合程度。协同主体与协同对象之间的配合程度，取决于协同主体与协同对象对战斗目的的共同认知、对协同规则的共同理解、对战斗行动的精准掌控、对相互之间无人系统性能的精确通晓等。

辅助操控式协同的主要优点为：第一，从装备性能看，对无人系统自主能力要求不高，后台操作员掌握必备的操控技能后，在协同主体与协同对象的默契配合下，无人系统就能代替人类执行一些战斗任务。第二，从组织实施看，关键在于协同主体与协同对象的操作员之间的协调配合，从而大大减轻指挥主体负担。第三，从保障条件看，内容相对较少，主要是保证协同主体与协同对象的操作员之间能够基于实时动态更新的态势图同步行动，以及操作员与无人系统之间的安全可靠通联。主要缺点为：在战斗协同过程中，协同主体与协同对象各自所属的无人系统依赖后台操作员的操控，这种“人在回路中”的协同方式，一方面，受操作员的操控技能熟练程度、精神和心理状态、所处战场环境等因素影响较大；另一方面，在操作员受伤或死亡的情况下，如果没有及时被接替，将导致无人系统失控，从而极大降低协同效能。

交互伴随式协同

交互伴随式协同是各种人机混合作战力量共同遂行战斗任务时，以人机智能交互方式在行动上进行的协调配合，是颠覆性技术驱动下战斗协同的中级阶段表现形式。之所以称之为“中级阶段”，主要原因在于：从技术层面看，认知智能技术和语音识别、混合现实、脑机接口等人机交互关键技术将得到长足发展，能够驱动无人系统自主能力的显著提升，无人系统操作员可以“人在回路上”方式对无人系统实施干预控制；从地位作用看，人将逐渐脱离“回路”和退居幕后，无人系统在执行战斗任务中的主体地位作用将逐渐凸显。

交互伴随式协同在组织实施时，由于无人系统具备一定的自主能力，无论是计划协同、临机协同，还是自主协同，在被预先授权或接收执行指令后，就能够在人机实时交互下协同完成战斗任务。具体来说，基于战场“云网络”，无人系统既可以自主获取情报信息并与其他战斗单元共享，也可以从相关战斗单元接收情报信息；基于人机交互技术，协同主体和协同对象的无人系统在操作员的实时监督或干预控制下，围绕统一的战斗目的，共同确定协同关键事项，及时消解协同矛盾冲突；无人系统与无人系统之间、无人系统与有人系统之间协调配合、一体联动，合力高效完成各项战斗任务。需要说明的是，无人系统在执行任务过程中，如果偏离协同计划或目标，则需要操作员及时实施干预控制。特别是在无人系统自主学习能力不强的情况下，如遇突发或紧急情况，更需要操作员在第一时间进行调控。从世界范围内颠覆性技术发展现状和实践应用看，目前交互伴随式协同仍处于理论研究和试验论证阶段，美国、俄罗斯等国家已开始探索实战化的交互伴随式协同训练。

影响交互伴随式协同效能的因素，除了前面阐述的操作员的战术素养、无人系统的综合性能、战场态势更新周期、战场通信网络性能、协同主体与协同对象之间的配合程度等因素之外，还应特别关注以下因素：一是无人系统的自主学习能力。在人机交互过程中，无人系统基于机器学习技术快速学习和掌握协同行动中的新情况、新变化、新问题，不仅对于提高协同效能至关重要，而且有助于提升无人系统自主能力，加快人脱离“回路”的步伐。二是人机交互理解的一致性。在人机交互过程中，人的语音、姿态、手势、面部表情等非精确交互信息需要无人系统精确感知和准确认知，否则就会产生人机之间对交互信息的非一致性理解，进而导致协同失调甚至产生难以估量的严重后果。三是操作员纠正偏差的时效性。虽然无人系统具备一定的自主能力，但是在出现协同失调情况下，操作员必须在第一时间与无人系统交互，加紧实施干预和纠偏，从而确保协同行动稳定有序开展。

交互伴随式协同的主要优点为：一是协同手段更加多样。在交互伴随式协同过程中，除了协同主体和协同对象的无人系统之间自主交互外，操作员还可通过脑机接口，以及语音、姿态、手势、面部表情等手段，与无人系统进行在线互动交流，使得人机交互协同手段更加多样化。二是协同交互更加便捷。人机交互技术的突破发展和广泛应用，促使有人系统与无人系统在协同过程中的交互能够像人与人之间的交互一样自然、简单和方便，极大提升协同交互的便捷性。三是协同效率更加高效。利用人机交互技术，协同主体和协同对象的无人系统能够快速精确捕捉人的意图，思人之所想、做人之所言，实现多通道交互、三维交互和非精确交互，有力提高协同效率。主要缺点为：人仍没有脱离“回路”，协同时效性和稳定性在一定程度上会受到人的因素影响。

无人自主式协同

无人自主式协同是各种无人作战力量共同遂行战斗任务时，以无人系统自主交互方式在行动上进行的协调配合，是颠覆性技术驱动下战斗协同的高级阶段表现形式。之所以称之为“高级阶段”，主要原因在于：从技术层面看，认知智能、群体智能、物联网、移动互联、新能源、新材料等颠覆性技术将趋于完善，能够驱动无人系统具备较强的自主能力，无人系统操作员可以“人在回路外”方式对无人系统实施干预控制；从地位作用看，人将完全脱离“回路”和退居幕后，无人系统在执行战斗任务中的主体地位作用将真正显现。

无人自主式协同在组织实施时，通常基于物联网、移动互联等技术构建空天地一体化协同通信网，由具备高度自主能力的无人系统组成无人作战集群，以多个集群自主协同方式共同执行战斗任务。首先，感知协同需求。根据作战任务需求，指挥控制站（中心）组建同构或异构无人集群，并明确协同关系和协同规则。其次，确定协同事项。基于实时动态更新的战场态势图，无人集群之间和无人集群内部共享态势信息；基于集群任务分配模型和算法，自主区分和调整战斗任务。第三，同步协调行动。依托空天地一体化协同通信网，多个无人集群基于共享态势信息自主协同执行战斗任务，既可以根据战场态势变化、战斗任务调整、集群出现战损等情况实施自主动态重构，也可以向指挥控制站（中心）提出新的协同需求。在上述协同过程中，指挥控制站（中心）主要担负计划、协调和监控任务，处于行动“回路”外。从国内外颠覆性技术发展和应用前景看，无人集群作战是当前和今后一个时期竞相开展研究的热点问题。美军“小精灵”“拒止环境中的协同作战”“体系综合集成及实验”“低成本无人机集群技术”“集群使能攻击战术”等，都属于典型的无人集群系统研究项目。

影响无人自主式协同效能的因素，除了前面阐述的单个无人系统的综合性能、战场态势更新周期、战场通信网络性能、操作员纠正偏差的时效性等因素之外，还应特别关注以下因素：一是无人作战集群的自主性。多个无人系统组成的无人作战集群的自主能力，是人脱离“回路”的前提条件，也是提升集群自主协同效能的关键因素。二是自主协同规则的完备性。协同规则是实现无人集群自主协同的重要保证。在无人自主式协同过程中，如果协同规则不健全而出现漏洞，那么将可能会出现无人系统“无所适从”的情况，从而导致因协同失调而降低协同效能的局面。三是动态调整重构的时效性。未来智能化时代，战场态势瞬息万变，“以快打慢”已成为重要的制胜机理。在战场态势变化、战斗任务调整、集群出现战损等情况下，均需要对无人集群实施动态调整重构，其时效性将在很大程度上决定无人集群自主协同行动的成败。

无人自主式协同的主要优点为：一是协同时效性较强。在无人自主式协同过程中，多个同构或异构无人集群能够基于共享态势信息和协同规则实施自主协同，在基本不需要或完全不需要人的干预控制下即可协同完成战斗任务，极大增强协同时效性。二是协同安全性较高。一方面，无人集群自主协同作战，在复杂战场条件下可实现零伤亡、低代价、小风险；另一方面，在群体智能、物联网、移动互联、区块链等颠覆性技术支撑下，无人集群之间和无人集群内部的交互信息被篡改或被干扰的可能性较低，因而协同安全性较高。三是协同稳定性较好。多个无人集群之间的协同行动，即使在协同失调或被破坏的情况下，也能够自主动态重构和恢复，必要时也可在指挥控制站（中心）调控下快速恢复，以较好的协同稳定性助推战斗任务高效完成。主要缺点为：人已经基本或完全脱离“回路”，受战场不确定因素影响，有可能因无人集群存在的缺陷或故障而造成在突发或紧急情况下的协同失调，这时人的干预控制将会降低协同的时效性。（宋广收、杨益君、许继爽）

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