從《流浪地球2》中的無(wú)人機(jī)，看未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)之路

在最近廣受歡迎的國(guó)產(chǎn)科幻影片《流浪地球2》中，“電子生命”派和“移山計(jì)劃”派的你爭(zhēng)我斗引起了廣大觀眾的熱議。其中最令人震撼的，便是“電子生命”派駭入的無(wú)人機(jī)集群，其龐大的規(guī)模和智能的作戰(zhàn)方式也曾出現(xiàn)在多部科幻片中。事實(shí)上，自主智能作戰(zhàn)的無(wú)人機(jī)正在不斷靠近現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)。

（圖為《流浪地球2》中的無(wú)人機(jī)）

現(xiàn)役無(wú)人機(jī)

無(wú)人機(jī)，英文縮寫(xiě)為UAV，從二戰(zhàn)后開(kāi)始研發(fā)。截至目前，主要服役的攻擊型無(wú)人機(jī)均需要人工操作才能完成攻擊任務(wù)。最早的無(wú)人機(jī)僅為無(wú)線電指令操作的有人機(jī)，執(zhí)行危險(xiǎn)任務(wù)，避免不必要的傷亡。在越南戰(zhàn)爭(zhēng)期間，美軍使用無(wú)人機(jī)和遙控傳統(tǒng)戰(zhàn)機(jī)執(zhí)行偵察和攻擊任務(wù)3000余次，是人類歷史上第一次大規(guī)模使用無(wú)人機(jī)的戰(zhàn)爭(zhēng)。隨著科技的發(fā)展，較低成本的攻擊無(wú)人機(jī)也逐漸加入了戰(zhàn)爭(zhēng)，在阿富汗和伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，美軍大量使用無(wú)人機(jī)，搭配精確制導(dǎo)和低附帶殺傷的彈藥，執(zhí)行高效低危險(xiǎn)的精確打擊任務(wù)。

（美軍現(xiàn)役的MQ-1捕食者無(wú)人機(jī)）

但是，相比于《流浪地球》中的無(wú)人機(jī)，前面所述的這些無(wú)人機(jī)要么僅有根據(jù)特定航線進(jìn)行拍攝的簡(jiǎn)單自主執(zhí)行能力，要么在需要精密操作的攻擊任務(wù)中必須有遙控操作員介入操作，事實(shí)上遙控操作能力和穩(wěn)定的通訊成為了無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)的必要條件。而一旦通訊中斷，無(wú)人機(jī)則只能執(zhí)行簡(jiǎn)單的偵察任務(wù)，或者直接放棄攻擊任務(wù)返航。舉例來(lái)說(shuō)，“全球鷹”可以在通訊中斷的情況下按照特定的航線完成全部拍攝和雷達(dá)偵察任務(wù)，而“捕食者”只能在操作員的控制下鎖定敵方目標(biāo)發(fā)起攻擊。在攻擊流程中，無(wú)人機(jī)沒(méi)有獨(dú)立的目標(biāo)識(shí)別和分析能力，如果要保障光電轉(zhuǎn)塔的照射而進(jìn)行復(fù)雜的姿態(tài)改變，控制必須依賴操作員執(zhí)行。

未來(lái)無(wú)人機(jī)

《流浪地球2》中的無(wú)人機(jī)與現(xiàn)役無(wú)人機(jī)最大的不同，就是可以在通訊中斷，沒(méi)有遙控的情況下執(zhí)行獨(dú)立作戰(zhàn)任務(wù)。而在通訊暢通的情況下，無(wú)人機(jī)也可以智能選擇目標(biāo)并且發(fā)起適當(dāng)?shù)墓簦瑥亩鴾p少需要的操作員數(shù)量，也可以極大的減小通訊壓力。在影片中，不難看到無(wú)人機(jī)有時(shí)會(huì)采取威脅姿態(tài)逼近對(duì)手，以警告對(duì)手放下武器，有時(shí)候又會(huì)采取殺傷性的措施達(dá)成破壞目的。影片中的無(wú)人機(jī)還具備了自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)，跟蹤目標(biāo)和發(fā)起攻擊的能力，不再需要操作員遙控光電轉(zhuǎn)塔持續(xù)照射和鎖定目標(biāo)，也不再依賴人工進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別。

（現(xiàn)代人工智能圖像識(shí)別案例）

相比于現(xiàn)役的軍用攻擊無(wú)人機(jī)，影片《流浪地球2》中的無(wú)人機(jī)采用了四軸飛行器的構(gòu)型。四軸/多軸無(wú)人機(jī)是新世紀(jì)電子技術(shù)極大發(fā)展后才普及到民用和工業(yè)領(lǐng)域的方案，通過(guò)對(duì)單一電機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出調(diào)整實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，其操作難度和低速機(jī)動(dòng)性要明顯好于傳統(tǒng)固定翼和旋翼無(wú)人機(jī)。對(duì)于智能化作戰(zhàn)來(lái)說(shuō)，由于需要盡量減少操作員的介入，讓操作員不再控制飛行器的飛行，只對(duì)目標(biāo)進(jìn)行指定和下達(dá)簡(jiǎn)單的指令，對(duì)主旋翼/空氣舵面調(diào)節(jié)的姿態(tài)控制難度要明顯高于多軸無(wú)人機(jī)的簡(jiǎn)單輸出功率改變；無(wú)人設(shè)備可以更簡(jiǎn)單的通過(guò)多軸設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)懸停等操作，從而成為一個(gè)優(yōu)秀的武器搭載平臺(tái)。

通往未來(lái)之路

隨著科技的進(jìn)步，影片中的“未來(lái)無(wú)人機(jī)”也不再是紙上談兵，多種適配的相關(guān)子系統(tǒng)正在逐漸成熟。在《流浪地球2》中，無(wú)人機(jī)同時(shí)使用了兩套動(dòng)力系統(tǒng)。傳統(tǒng)的扇葉為垂直起降和低速作戰(zhàn)提供了充足的動(dòng)力和良好的機(jī)動(dòng)性，而渦輪沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)則保障了無(wú)人機(jī)高速作戰(zhàn)下有強(qiáng)大的推力和固定翼戰(zhàn)斗機(jī)賽跑。俄軍和其他國(guó)家的多種高超音速武器設(shè)計(jì)上都考慮了渦輪沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，無(wú)論是工作時(shí)長(zhǎng)還是油耗，在幾十年的研究中都已經(jīng)取得了不小的進(jìn)步，很有可能在未來(lái)搭載到可重復(fù)利用航空器上。

（沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)原理）

目前，多軸無(wú)人機(jī)大多使用電力驅(qū)動(dòng)，而軍用無(wú)人機(jī)采用電驅(qū)動(dòng)面臨的主要問(wèn)題源于電池的大小限制了飛機(jī)極限航程，也不能使用功耗過(guò)高的電機(jī)影響無(wú)人機(jī)航程。而《流浪地球2》中，很可能其扇葉動(dòng)力來(lái)源是和渦沖發(fā)動(dòng)機(jī)共用燃料艙，使用內(nèi)燃機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)及傳統(tǒng)的化石燃料，，能量密度要遠(yuǎn)高于大部分常見(jiàn)的電池。也有可能是渦沖發(fā)動(dòng)機(jī)以特定模式工作，進(jìn)行發(fā)電保障扇葉的電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，極大的降低了對(duì)電池容量的需求。

而在智能化作戰(zhàn)上，目前的圖像識(shí)別技術(shù)已經(jīng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。俄羅斯現(xiàn)役主戰(zhàn)坦克T-72B3上已經(jīng)使用了自動(dòng)跟蹤火控，其工作原理就是基于對(duì)熱成像發(fā)現(xiàn)的熱源進(jìn)行圖像識(shí)別，從而進(jìn)行自動(dòng)跟蹤，極大的減少了炮手的工作量。其他國(guó)家的三代主戰(zhàn)坦克升級(jí)方案大多也使用了類似的技術(shù)。美軍已經(jīng)早在2007年就已經(jīng)開(kāi)始試驗(yàn)地面作戰(zhàn)機(jī)器人的目標(biāo)自動(dòng)跟蹤，射擊和敵我識(shí)別。各國(guó)也在廣泛將圖像識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于無(wú)人機(jī)和有人機(jī)的光電設(shè)備上，比較典型的就是美國(guó)F-35戰(zhàn)機(jī)上的EOTS系統(tǒng)，可以利用熱成像進(jìn)行圖像識(shí)別，發(fā)現(xiàn)敵軍戰(zhàn)機(jī)并且追蹤，也可以引導(dǎo)導(dǎo)彈發(fā)射，不會(huì)引起對(duì)手的雷達(dá)告警。

（T-72B3上的“松樹(shù)U”夜間炮長(zhǎng)鏡和自動(dòng)跟蹤火控）

雖然目前的圖像識(shí)別跟蹤主要是對(duì)載具，如裝甲車輛和戰(zhàn)斗機(jī)執(zhí)行跟蹤，但是從類似的技術(shù)上發(fā)展出對(duì)所有熱源/高反差圖像的跟蹤并不困難，很可能已經(jīng)被廣泛利用于無(wú)人機(jī)的光電轉(zhuǎn)塔上。為降低后方操作員壓力，也可以在通訊帶寬有限的情況下提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，把傳輸“視頻”變?yōu)閭鬏斆總€(gè)自動(dòng)跟蹤目標(biāo)的“照片”，節(jié)省大量帶寬的同時(shí)提高搜索效率，以最快的速度完成視場(chǎng)內(nèi)所有目標(biāo)的識(shí)別和判定。

總而言之，現(xiàn)代航空工業(yè)的很多技術(shù)已經(jīng)非常接近科幻影片《流浪地球2》中出現(xiàn)的無(wú)人機(jī)技術(shù)水平，。如果真的出現(xiàn)了550系列水平的高算力處理設(shè)備和機(jī)載簡(jiǎn)單人工智能，影片中的全智能化作戰(zhàn)構(gòu)想可能會(huì)很快實(shí)現(xiàn)。

作者簡(jiǎn)介：黃天，媒體工作者，主要從事軍事、科普相關(guān)媒體工作，長(zhǎng)期研究冷戰(zhàn)軍事科技發(fā)展歷程

出品：科普中國(guó)

監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

作者：黃 天 （矛隼工作室）

審核專家：費(fèi)伯禹 （中國(guó)軍網(wǎng)）

策劃：金 赫