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寰宇韜略

自動化的未來:借鏡愛國者飛彈防空系統(上)

◎李華強(譯)

 自動化與自主化,是美國防部「第三波戰略」的核心要項之一。誠如美國防部副部長沃克解釋:「人與機器的協作和並肩作戰,將轉化快速發展的自動化與人工智能成為扭轉戰局之作戰利器。」然而,從美軍數十年來自動化武器的運作實務得知,許多經驗教訓並非都正面樂觀。透過美陸軍研究室人類研究與工程部主任約翰‧霍利(John K. Hawley)博士投身美陸軍愛國者飛彈防空系統,累積逾35年的實務經驗與親身觀察紀錄,國軍官兵當能了解自動化武器的未來前景與經驗教訓。本報特節譯如后,以饗讀者。(編按)

 ◎前言

 現代世界裡有關自動化(automation)的運用不勝枚舉,然無論刻意或無心,多少帶來若干正、反面影響。不同形式的自動化,已大量運用在一系列武器系統上,美陸軍的愛國者飛彈防空系統就是一例;另如飛機的飛控系統,以及原型自駕車輛等,已問世並運用多年,未來武器系統的自動化運用,預料將更為廣泛普及並蓬勃發展,尤其是若干系統已趨近自主化(autonomy)的成熟階段。

 對部分觀察家而言,許多自動化的相關應用似乎相當新穎,或方問世不久;實際上,諸如「近自主化」的飛彈防空系統或廣為運用的飛行操控自動化系統,業已行之多年,並累積可觀的操作經驗,但相關經驗教訓並非全都正面樂觀。此外,諸如「現在的更好,舊東西已不再適用」之想法,同樣也背離現實考量:許多舊型自動化系統的深刻教訓,仍與未來期待的創新自動化應用息息相關。

 筆者個人因緣際會,長期投入愛國者飛彈防空系統發展作業逾35年,因此具備武器系統自動化控制的實務經驗。在漫長的工作歲月裡,個人對於自動化與自主化的看法已大幅改變:對於自動化與近自主化系統的安全和運用效能,我已不再如當年持樂觀態度。事實上,技術問題或許是最容易解決的部分;根據筆者個人親身觀察的體驗,自動化中「人」的因素,往往是最難解決的一環。

 ◎愛國者與其自動化系統:第一手觀察心得

 愛國者系統是美軍首批配備「致命自主性」的戰術戰鬥系統之一;「致命自主性」指幾乎不需要或僅仰賴少許人力監督,即可發揮致命武力的系統。愛國者系統具備兩種操作模式:半自動與自動化;前者在自動化程度上,較其前身鷹式飛彈先進,提供較多的電腦化接戰支援功能,但仍歸類於「人在迴路」(operator-in-the-loop)系統(譯註:指人保留關鍵選項功能,且做出所有或大多數決定的控制模式)。

 愛國者系統的自動化模式,在戰力上呈現跳躍式的成長,與其半自動模式截然不同。筆者從該系統的主要合約商得知,其自動化模式的接戰控制演算機制,係改編「捍衛者」系統而來;後者係美國推出的第一套作戰用反彈道飛彈系統,約在1970年代初期開始部署。「捍衛者」是一種近自主化系統,一旦接獲指令就能展開飛彈接戰程序,由電腦執行空中戰鬥;考量其任務和作戰構想:旨在核戰爆發時放手一搏,於太空中迎戰第一波「世界末日」彈幕,帶有相當高的風險承受程度,故安排尚屬合理。然而,這種程度的自動化並不適用在愛國者的任務與作戰環境:相對擁擠且模糊不清的較低層空防區域。就追蹤分類與目標識別而言,愛國者都遠較捍衛者更容易發生錯誤。美陸軍並未完全認清此種差異性的影響,若干程度上迄今依然如此。愛國者的主要問題,在於其自動化採用的是一種「要就完全,否則毫無」的操作模式,鮮有「決策權衡點」可供操作者影響系統的接戰邏輯,並即時行使監督控制權,超越自動化接戰的流程。

 過去美陸軍內有一派意見認為,採用愛國者的自動化模式,將是較佳的作戰構想;研究結果則主張,愛國者的自動化模式不適合用來對抗常規的空中威脅。在系統接戰的環境中,愛國者的接戰演算機制太「脆弱」(brittle),亦即在電腦演算的黑白分明世界中,機器對於不尋常或模稜兩可的灰色戰術情境,不具備可靠的能力辨別處理,而應交由人工操作員應付。愛國者最初部署時,戰術指導手冊指明不得運用自動化模式;系統附帶該功能的原因,則係沿用捍衛者系統,且當時仍處於冷戰潛藏危機的年代,必要時最自動化的系統可能派得上用場。自1988年起,愛國者系統歷經多次升級,提供有限度接戰短程戰術彈道飛彈的戰力;這些升級版被稱為愛國者先進戰力1與2型(愛一與愛二),當前型號則稱為愛三系統。

 愛國者的反戰術彈道飛彈戰力,於1990年代沙漠風暴作戰初試啼聲,對抗伊拉克粗製且不精準的飛毛腿飛彈。彈道飛彈的接戰流程,仰賴高度的自動化能力,處理細節十分複雜,對於直接的「人在迴路」作業而言太過緊促,非愛國者系統的半自動模式所能勝任。戰役期間,自動化運作的愛國者飛彈系統揭開了實踐「致命自主」戰力的實戰新頁,儘管有數件「接近」友軍誤擊的報告,歸咎於系統自動化模式運作所衍生的追蹤分類與目標識別問題,所幸無任何意外肇生,美陸軍也對該系統的成效相當自滿,導致後續過度信任與依賴愛國者系統的自動化操作模式。

 2003年的伊拉克自由作戰,愛國者執行的11起彈道飛彈攔截,就有2起友軍誤擊事件;第一起誤擊英軍1架龍捲風戰機,第二起則擊落美海軍1架F-18。當時高層徵詢筆者相關意見時,筆者絲毫不感意外,並認為愛國者系統自首次選擇自動化模式,並執行近自主化運作的那刻起,該結果遲早將會發生。美陸軍研究實驗室後續針對愛國者系統肇生的友軍誤擊事件,展開人為因素的評估調查並提供建議;美陸軍承認所有關於自動化系統發展與運用的「原罪」:信任系統的天真態度、未能提供操作者和組員足夠訓練以適當監督自動化系統,以及不願或無從認清近自主化系統在本質上不同於人工操作的事實(亦即「人控迴路」與「人在迴路」之爭;(譯註:「人控迴路」[on-the-loop]是「監督控制」的代名詞,亦即操作者設定目標、監督系統行動,且在必要時干預。)簡言之,美陸軍未能調適其擁有的新式複雜系統戰力。

 ◎人與自動化的整合不力

 根據人為因素的研究文獻,愛國者自動化控制模式的「決策平衡點」問題,屬於「人與自動化整合」(human-automation integration)的範疇。伊拉克戰役第一次友軍誤擊發生後,美軍修正1項耐人尋味的戰術作為:要求火力發揚單位將其發射器調降至待命(standby)模式,如此系統將保持在自動接戰模式,但必須等到1個以上的發射器回到「備戰」(ready)模式,才會真正接戰鎖定之目標;此舉表示指揮官顯然要在允許系統接戰前「再看一眼」。第二次友軍誤擊事件就發生在這種修正的作戰想定。當時系統回報1個假性彈道飛彈軌跡(後證實為雷達電磁干擾),位於營級指揮所與管制站的戰術主管下達命令:「備便你的發射器」;這項指令幾等同於接戰命令,儘管其用意不過是要求火力發揚單位將發射器備便以利接戰,惟下級飛彈連當時正處於戰術彈道飛彈自動化模式,該戰術主管或許不了解,抑或在急迫情況下疏於明察:將發射器轉為「備戰」模式,將導致任一可用發射器立即自動接戰,飛彈終究接戰並摧毀F-18戰機。(待續)

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