固定翼無人機的集群飛行能力,，代表著未來無人機應用的重要方向,，也是智能無人系統(tǒng)“改變游戲規(guī)則”的體現(xiàn)。該領(lǐng)域的競爭日趨激烈,，短短兩年內(nèi),，中美四次刷新無人機集群飛行的規(guī)模。今年6月,，中國電科宣布已成功完成119架固定翼無人機集群飛行試驗,，刷新2016年67架固定翼無人機集群試驗紀錄——在智能無人集群方面實現(xiàn)又一突破。
“這完全回到了古代匈奴王的戰(zhàn)術(shù),，”美國蘭德公司高級工程師蘭德爾·斯蒂布說,，“一支輕型攻擊部隊能夠擊敗更強大,、更先進的對手。它們突然冒出來,，從各個方向進行攻擊,，然后突然消失不見，反反復復,?！?/p>
回顧歷史，從人類飛行之夢到真正沖上云霄,、從有人駕駛到無人機,、從單一無人機操作到蜂群式協(xié)同行動，人類空天科技的發(fā)展從幻想起步,，在千萬人心血的孕育中成為現(xiàn)實,。
文|千里巖瞭望智庫特約國際觀察員
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1,夢想：從“空天母艦”說起
20世紀末，暴雪公司開發(fā)出一款名為“星際爭霸”的電子游戲,，風靡全球,，在70后和80后玩家中尤為盛行。游戲中的一款經(jīng)典武器“空天母艦”,，驚艷了諸多游戲迷的雙眼：一個巨大的空天母艦能夠釋放出12個小型戰(zhàn)斗機,，發(fā)起集群攻擊，迅速摧毀目標,。
這個畫面很科幻。
然而,，短短十幾年之后,，更華麗的場景呈現(xiàn)在現(xiàn)實之中：一剎那，戰(zhàn)機釋放出成百架微型無人機,，一時間鋪天蓋地,，像蜂群一樣席卷敵軍。更令人驚嘆的是,，通過人工智能技術(shù)的應用,，這百余架無人機可以互相配合、進行協(xié)同作戰(zhàn)……
這,，就是即將成為現(xiàn)實的無人機蜂群戰(zhàn)術(shù),。
毫不夸張地說，未來,，無人機占主流的作戰(zhàn)模式一定會顛覆現(xiàn)在的戰(zhàn)場模式,，多任務(wù)無人機智能編隊（即無人機蜂群）將很可能在相當程度上取代現(xiàn)行“預警機+作戰(zhàn)飛機”的模式,。
此外，無人機輕量化,、小體積,、靈活起飛和可回收的特點，可能給陸軍現(xiàn)有的“察打一體”火力指揮體制帶來革命性顛覆,，甚至,，很可能使作為強國標志而縱橫四海的航母編隊在一夜之間成為過時的東西……
許多劃時代的科技成果均來源于人類偉大的幻想。
實際上,，“空天母艦”之集群攻擊概念并非暴雪首創(chuàng),，早在二戰(zhàn)前，勇于創(chuàng)新的人們就已經(jīng)開始構(gòu)想這種戰(zhàn)術(shù)并進行了無數(shù)次實踐,。
2,代價：機毀人亡的慘劇
在空戰(zhàn)中,，最理想的方案是一架飛機能夠完成所有作戰(zhàn)任務(wù)。然而,，正所謂“樣樣通必然樣樣松”,，由于技術(shù)限制，如果想適應所有的作戰(zhàn)需求,，飛機的綜合性能將一無是處,。其實，從軍用飛機出現(xiàn)以來,，我們就不得不對飛機的種類進行分化,，如戰(zhàn)斗機和轟炸機等，分化后的幾種功能又相對單一,，無法滿足全部作戰(zhàn)需要,。
因此，各國退而求其次,，轉(zhuǎn)向追求將幾種不同類型的飛機整合在一起,，產(chǎn)生了一些腦洞大開的“子母機”型號，比如：
*蘇聯(lián)的TB3轟炸機可以外掛三架戰(zhàn)斗機,；
*美國曾試驗從飛艇外掛戰(zhàn)斗機,，以及專門掛在B29轟炸機下的XB85戰(zhàn)斗機；
*納粹德國更瘋狂,，在其“末日計劃”中提出了十幾個相關(guān)方案,。
只是很可惜，當時的技術(shù)水平?jīng)Q定了飛機都必須有人操縱,，因此飛機體積很大,；而且，當“母機”回收“子機”時，需要雙方駕駛員操縱精確并保持穩(wěn)定,。
因此,，實現(xiàn)整合的難度系數(shù)太大。
可是,，如果不能回收,，航程有限的“子機”將無處安身，“母機”也喪失了持續(xù)作戰(zhàn)能力,。
美國最早的寄生式戰(zhàn)斗組合要數(shù)“梅肯”號飛艇和“雀鷹”戰(zhàn)斗機的組合,。考慮到上述“痛苦”,，美國決定使用飛行相對穩(wěn)定的飛艇作為母體,，上面安裝一種“秋千”狀的掛架，掛載4架“雀鷹”戰(zhàn)斗機——打算釋放戰(zhàn)斗機的時候,，像蕩秋千一樣把戰(zhàn)斗機“扔”出去,。
但是，當戰(zhàn)斗機返回之時,，二者在保持同樣速度的情況下,，母機伸出秋千，戰(zhàn)斗機的飛行員需要準確操縱飛機,、緩慢接近這個秋千,、準確地把飛機上部的掛鉤掛入秋千環(huán)中，而后,，飛艇上的回收機務(wù)人員把機身固定架套在戰(zhàn)斗機的機身上,，用卷揚機將飛機拉回母體上。
這個過程非常復雜,，就像空中雜技一樣困難,。
并且，飛艇有個重大弱點——抗風暴性奇差,。在短短兩年時間內(nèi),，“梅肯”號和姊妹艇“阿伽門農(nóng)”號都因為被風吹斷了尾部而墜毀，造成了上百名艇員遇難,。
最后，美國不得不放棄了這個原本看起來很有前途的路線,。
當然，美國人絕不就此甘心罷手,。
二戰(zhàn)后,，他們以B29轟炸機為母機開發(fā)了EB29+XF85戰(zhàn)斗機組合。為了掛載寄生式的小型戰(zhàn)斗機XF85，載機EB29專門設(shè)置了吊架等回收裝置,。
不過,，還是老問題，兩架高速飛行的飛機之間氣流復雜使得飛行員無論如何都難以確?；厥諘r候保持平穩(wěn)飛行,。在7次試驗中，子機和母機發(fā)生碰撞造成結(jié)構(gòu)損壞的有4次,，成功的3次其實也都是險象環(huán)生,，僅憑運氣。
所以最后美國空軍只能結(jié)論“即使在經(jīng)驗豐富的試飛員的操縱下,，回收也是個困難的工作”,，只得徹底作罷。
各國不得不放棄了這個誘惑十足,、野心勃勃的的戰(zhàn)術(shù)方案,。
3,轉(zhuǎn)機：無人機重燃希望
最開始的無人機都是程序控制性的，通過機械或者電子計時器計算速度和飛行時間,，在這個基礎(chǔ)上規(guī)劃一個返回航路,。
例如，某無人機飛行速度700KM/小時,，那么在地圖上量好飛行方向就應該可以飛到某地,，計時器設(shè)定為一小時后自動啟動讓飛機作出轉(zhuǎn)舵返航動作，然后根據(jù)轉(zhuǎn)舵角度確定無人機返回地區(qū),，回收分隊前往“守株待兔”……在此過程中,，無人機操控人員跟飛機基本沒有什么互動。
如今,，時過境遷,，無人機的出現(xiàn)已經(jīng)使上述狀況發(fā)生改變。
現(xiàn)在,，有了先進的電腦技術(shù)和衛(wèi)星通訊系統(tǒng),，不但可以事先給無人機輸入“電子地圖”，一路上通過機載傳感器不斷地按圖索驥,，更可以通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)隨時跟操控人員進行聯(lián)系,，不管是中途改變?nèi)蝿?wù)還是遭遇敵人攔截，都能作出相應對策,。
并且,，相對于有人駕駛的作戰(zhàn)飛機，無人機具有諸多優(yōu)勢：
*不用顧慮駕駛員的生存問題,，無須配備復雜龐大的駕駛員生命維持系統(tǒng),，可以將體積微型化，使其難以被發(fā)現(xiàn)和跟蹤；
*可以采取大型化路線,，塞進更多的燃料,，從而實現(xiàn)數(shù)十個小時的留空時間；
*可以在各種極端情況（超過人體極限）下工作,，諸如輕松實現(xiàn)高超音速飛行,，大幅度機動動作等等。
并且,，無人機成本低廉,、效果顯著，損失一架無人機不過是損失一部機器,，不存在人員傷亡,，大規(guī)模工業(yè)產(chǎn)品可以讓成本不斷降低。
隨著以計算機技術(shù),、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)為基礎(chǔ)的人工智能控制系統(tǒng)逐漸成熟,，無人機技術(shù)出現(xiàn)了新飛躍：
*通過機載傳感器，無人機將所感知到的戰(zhàn)場信息迅速上傳戰(zhàn)場戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),，并向所有作戰(zhàn)平臺分發(fā)共享,；
*通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)或者戰(zhàn)區(qū)指揮網(wǎng)絡(luò)，無人機可接受實時指令,，使用攜帶精確制導彈藥沖到第一線,、執(zhí)行“定點清除”任務(wù)，讓恐怖分子無處遁形,；
*先進計算機控制的電傳操縱系統(tǒng)可以通過互相的交聯(lián)通訊,，使得兩架飛機之間的協(xié)調(diào)動作更加順暢，畢竟機器的穩(wěn)定性賽過飛行員,。
可以說,，目前，無人機在戰(zhàn)場上已經(jīng)大放異彩,，不僅僅能夠執(zhí)行偵察,、監(jiān)視等輔助性任務(wù)，在某些任務(wù)領(lǐng)域早就挑起“大梁”,，例如,，美國正在致力于使X47B無人機（可以用于奪取制空權(quán)和對地攻擊多用途）實現(xiàn)艦載。
因此,，以無人機的方式實現(xiàn)“空天母艦”有了現(xiàn)實的基礎(chǔ),。
科技實力獨步全球的美國自然不甘落后。
在雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)上,，以DARPA(美國國防高級研究計劃局）為首的若干研究部門，明確提出了開發(fā)小型集群化作戰(zhàn)的無人機研發(fā)項目。未來,，美軍將致力于裝備多種這樣的無人機系統(tǒng)：具有一定智能自主能力,、體積小型化、可在集群條件下互相協(xié)調(diào)甚至與有人機協(xié)同作戰(zhàn),，并且成本低廉,、可以回收。
這就是蜂群無人機戰(zhàn)術(shù),。
其靈感來自蜂群：蜜蜂群體行動時,，每只蜜蜂并不需要掌握所有信息，只跟自己周圍幾只小伙伴進行信息交流,，然后,，通過網(wǎng)絡(luò)式共享信息，從而使整個蜂群明確行動目的,。
4,革命：蜂群無人機戰(zhàn)術(shù)
2015年底,，俄軍出動無人機集群進入敘參加地面反恐作戰(zhàn)，世界上首次無人機機群作戰(zhàn)由此展開,，對擊潰“伊斯蘭國”防線起到不可低估的作用,。
這種蜂群戰(zhàn)術(shù)具有革命性意義！
對于集群無人機而言,，其中并沒有領(lǐng)導者或者核心設(shè)備,。集群無人機是一個自組織的系統(tǒng)，所有的無人機單體都是平等的,。集群性能夠讓無人機對一個區(qū)域進行有效搜索,，在一起飛行并不會發(fā)生碰撞。而且操作一整個集群無人機僅僅需要一個操作員,。
設(shè)想一下,，如果一架F16作為母機突然釋放出數(shù)十甚至更多個子機，一起發(fā)動攻擊,，每個子機根據(jù)戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)共享敵情信息,、依靠機載人工智能控制系統(tǒng)進行選擇和判斷，最后分別撲向預定目標,，就相當于在一瞬間使整體攻擊力成倍遞增,。若其中還有其他個體分別承擔電子戰(zhàn)、警戒等作戰(zhàn)任務(wù),，那么,，在傳統(tǒng)有人駕駛飛機上飛行員難以獨自完成的警戒（一般要依靠僚機）、發(fā)現(xiàn)目標,、發(fā)動攻擊等一系列必須動作,，將由無人機蜂群迅速完美執(zhí)行,。
值得一提的是，這些子機依靠3D打印等技術(shù)制造,，成本低廉,。不必擔心對方火力攔截，即便損失了也不可惜,，完全可以采取“自殺式攻擊”,。從這個角度來說，等于使敵方火控系統(tǒng)的任務(wù)壓力迅速增加數(shù)十倍——面對這種“神風”式的飽和攻擊,，即便防守方火力十分強大,，也是無可奈何。打個比方,，就像一頭壯壯的熊面對一群瘋狂撲來的馬蜂,，除了抱頭逃走，也沒有什么更好選項了,。
更重要的是,，由于無人機具有上述種種優(yōu)勢，其體積大小完全可以根據(jù)使用環(huán)境來決定,，起飛方式具有高度靈活性：既可以是有人作戰(zhàn)飛機撒布,，也可以是大型無人機撒布，甚至還可以是用車載乃至手拋起飛,。因此,，不僅僅空軍和海軍航空兵的無人機可以使用蜂群戰(zhàn)術(shù)，即便是普通的艦船,，甚至到陸軍的步兵分隊這一層次,，也有可能使用小微類型的蜂群無人機靈活執(zhí)行各類任務(wù)。
想想看,，原本步兵需要冒著敵人火力去拼死炸碉堡的行動,，現(xiàn)在變成了躲在戰(zhàn)壕里，掏出無人機扔上天（更可能還是支起來發(fā)射架）,，然后在操作臺上像玩游戲一樣就把敵方的火力點逐個打掉了,。
這個畫面并非癡心妄想。
敘利亞戰(zhàn)場上,，某交戰(zhàn)雙方已經(jīng)開始使用無人機互相轟炸,，只不過因為所用某型號無人機本來是我國產(chǎn)的玩具，用來作戰(zhàn)的話,，效果可想而知——無論是載重還是精確程度都非?！安莞薄?/p>
隨著無人機技術(shù)進一步發(fā)展,，危險而強大的蜂群無人機在未來戰(zhàn)場上必將得到廣泛應用,，說無處不在也不為過,。
試想一下，海軍艦船普遍攜帶蜂群出動將是一副什么景象,？那是滿世界的航母?。?/p>
5,障礙：道高一尺,，魔高一丈
當然，想象總是更加美好,。若要付諸實踐,、使無人機蜂群在實戰(zhàn)中發(fā)揮重要作用，現(xiàn)階段,，我們至少需要跨越下面這三道門檻,。
首先，人工智能問題,。
目前,，無人機的自主性普遍較低，即便是赫赫有名的美國“捕食者”無人機,，也需要有一個飛行員通過地面站在遠距離上對其進行遙控,。依賴遠距離遙控，僅僅就信號傳輸處理耗時而言,，必然導致無人機對于戰(zhàn)場情況作出反應出現(xiàn)延遲,。
在對地攻擊中，這么一兩秒鐘的延遲也許不算問題,，但是,，在未來激烈的空中對戰(zhàn)中，時機差之毫厘,，戰(zhàn)果將失之千里,。
另外，在無人機群的飛行過程中,，有一點非常關(guān)鍵：各無人機之間必須互相交流信息后進行協(xié)調(diào)計算,，從而確保不會發(fā)生碰撞，然后涉及任務(wù)分配,、目標選擇等,。這些功能的實現(xiàn)都需要強大的人工智能系統(tǒng)運作。
然而,，人工智能水平越高,，對機載計算機的能力要求就越強大，所需能耗就會翻倍,。
目前的電腦以Intel的I5CPU芯片為主,，運算速度跟20年前的386時代相比,，早已不知道翻了多少倍。不過,，只要拆開你的臺式機機箱,，看看目前的電源模塊功率標稱是多少，CPU上的風扇有多么巨型,，再回憶一下當年386時代的小巧玲瓏電源模塊和沒有風扇的樣子,，相信你就明白了這個問題其實一點都不是小事。
其次,，通訊問題,。
雖然無人機群傾向于依靠強大的人工智能，盡可能的減少操作者對其進行干預程度,，但是肯定不可能對其放任不管,。戰(zhàn)場上什么情況都可能出現(xiàn)，舉個例子,，如果敵對目標放棄抵抗,，那么就必須及時中止無人機蜂群攻擊行為。
這時,，人工智能系統(tǒng)很可能無法識別變化,，仍然需要人類指揮員進行決策。無人機之間,、無人機與有人機配合作戰(zhàn)時,，都需要依靠戰(zhàn)區(qū)戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行信息共享，這就對無人機蜂群的通訊能力提出了很高的要求：通訊速率必須要快,！
不能被敵方截獲甚至入侵,、造成信息“劫持”，最后操縱你的無人機把你的炸彈扔在你的司令部房頂,，而當下無人機一旦受到電磁壓制干擾,，既無法通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)確定自己位置，又不能跟操縱員取得聯(lián)系接受操控,，就出現(xiàn)迷航墜落的現(xiàn)象也必須得到改變,。
2016年底伊朗擊落美國無人機RQ170時，據(jù)說就是采取了這種方式,。
目前,，雖然采用了跳頻和直接擴頻等諸多保密通訊方式，但是,，正所謂“道高一尺,，魔高一丈”，未來戰(zhàn)場情況將越加復雜,，面對更多樣化的挑戰(zhàn),，操控如此強大的武器系統(tǒng),，顯然需要更可靠的通訊指揮手段。
最后,，能源儲存問題,。
如果蜂群無人機采取類似X47B這種大型化模式，就可以使用跟現(xiàn)有航空發(fā)動機類似的型號,，依靠空中加油以便實現(xiàn)長時間留空,，并且為機上設(shè)備提供足夠的電力。
不過,，大型無人機也有其弱點,，一方面，因為體積較大,，所以靈活性較差，與小型機相比,，更容易被發(fā)現(xiàn)和跟蹤,、摧毀；另一方面,，與有人駕駛飛機相比,，大型無人機較為廉價，但是造價仍然不太便宜,。因此,，為了追求戰(zhàn)術(shù)靈活性和最佳費效比，在未來的戰(zhàn)爭中,，最具前途的還是大量小型無人機組成的蜂群,。
但是，小型無人機也有短板：迫于其體量較小,，裝載燃料必然有限,，甚至大量的小微無人機必須整體依靠電池作為動力，這樣的話,，如何解決好機載設(shè)備低能耗和大容儲量電池問題,，對于其發(fā)揮更大作戰(zhàn)效能的影響十分關(guān)鍵。
目前,，電子計算機技術(shù)走到了一個“瓶頸”期,，要支持一個高度智能化的蜂群存在一定難度。未來的量子計算機,、生物計算機或者激光計算機等高效低能耗的新型計算機技術(shù)一旦成熟,，必然會給無人機蜂群帶來翻天地覆的變化。
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