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2023/06/28 

軍事論壇

【軍事論壇】美發展AI輔助飛控 創造空戰優勢
美國空軍研究實驗室已成功測試由AI擔任F-16戰機各種空戰任務的飛行演練,為未來戰術運用,尋求真人與AI的平衡點。(取自美國空軍網站)

◎介輔

 現代科技發展日新月異,人工智慧(AI)在各領域的運用已成為發展趨勢。身為數位科技領頭羊的美國,自然持續精進AI研發和測試,而美軍對AI的軍事運用亦展開技術研發。近期美國空軍實施代號「猛毒計畫」(Project Viper Experimentation and Next-Gen Operations Mode, VENOM),為部分F-16戰機配備AI飛行軟體,美國空軍研究實驗室(AFRL)已成功測試由AI擔任F-16各種空戰任務的飛行演練,期評估AI技術在未來戰術運用中,與真人間的平衡點。

結合真人飛行員任務測評

 VENOM計畫為美國空軍研究實驗室Skyborg自動化戰鬥機編隊架構的最新發展,目的在將載人戰機與支援AI的無人機僚機搭配執行任務,以應對未來的複雜空中戰場。美國空軍於2024年預算提案中,編列5000萬美元的VENOM研發經費,佛州艾格林空軍基地的6架F-16配備AI軟體,將與真人飛行員配合操控,在各種測試操作中,蒐集有關「有人和無人駕駛組合概念」的實用化數據,同時幫助培養飛行員和AI之間發展更高層次的信任和配合度。

 這批實驗型F-16將具有智慧自主權,幫助空軍指揮官獲得戰備所需的決策數據,因此,美國空軍有更多機會交付創新的技術,來協助戰鬥機隊完成任務。VENOM的目標是在AI於全面擔任戰備之前開始運作,由測評單位進行例行測試操作,以幫助定義人類和機器在21世紀戰場中,協同工作的最佳方式。這種「有人與無人聯合作戰」的概念,不僅對美國正在積極研發的「下一代空中優勢計畫」(NGAD)至關重要,而且為即將推出的F-35A戰機Block 4 與無人機僚機結合運作準備。

 美軍使用6架現役的F-16,設置自主化安全線路,能夠在其中設入自主代碼,進行人類飛行員的實驗,並確保其有效運行,達成美國空軍期望自主化操縱所能帶來的優點。2022年12月展開的一系列空戰演習中,美國空軍使用AI操縱的VISTA X-62A試驗機進行演練。雖然X-62A是經過大幅修改的F-16D Block30,已是1980年代後期服役的機隊版本,但VENOM會將AI建置於功能更強大的現代戰鬥機駕駛艙感測器套件中,使其功能更為精進。

智能應對情資 即時反饋

 X-62A是1架實驗測試載具,配備多軸推力向量(MATV)發動機噴嘴,類似於Su-35等俄製戰鬥機所採用的噴嘴,該機將此功能與獨特的線傳飛控(Fly by Wire)系統相結合,能複製任何一款現役戰鬥機的飛行動作,讓X-62A的飛行員感覺正在操縱從C-130到F-22的所有機種飛行性能。這種獨特的控制系統使X-62A非常適合將AI與其機載系統,成為合乎AI邏輯的首選。

 採用VISTA技術的戰機非常適合控制系統的研發,因此,藉由在VENOM計畫的飛機上安裝電子數位化發動機,加上主動電子掃描陣列雷達(ASEA),飛行員就能擁有電子告警能力,這些功能可以擴展軟體的自動演算法,以利在面對空戰情資做出即時反應。

 雖然VENOM計畫主要研發能夠管理空戰操作複雜性的AI軟體,目前仍處於測試階段,這些支援AI的F-16不會撥交現役部隊,就像新飛行員需要時間適應飛機一樣,VENOM計畫的 AI仍然有很多技能需要改進,但隨著技術不斷成熟,人類飛行員也將研究如何將AI提供的技能,與真人飛行員做最有效結合。

 創造能在空戰中操控F-16系統的AI技術挑戰,比自動駕駛汽車系統更為複雜。飛機不僅增加額外的運動軸(垂直和水平)和高速飛行,而且還需要在實戰中經常規避,或反制速度極快且功能強大的各型飛彈。在VENOM計畫的F-16可以承擔此項艱鉅的任務之前,首先必須奠定技術基礎。

 即便未來AI操控飛機成為現實,像VENOM計畫這樣的技術發展意圖,並不是要取代人類飛行員,而是運用AI軟體補充性能上的不足,不僅在僚機角色上,而且在駕駛艙內亦是如此。

輔助非取代 布局未來空優

 美國空軍目前有2個公開的第6代匿蹤戰鬥機計畫正在進行中,預計這2個項目都將作為「系統家族」運行,其中載人戰鬥機與AI無人機一起飛行,執行各種作戰行動,包括從情報蒐集、監視和偵察(ISR)、電子戰,再進一步至攻擊行動。

 目前F-35駕駛艙對各種資訊的管理,將一般分散在戰機駕駛艙中的數十個儀表和數據,簡化為頭盔式的組合,安裝顯示器和大型交互式觸控顯示器。但即使擁有F-35所有感測器融合計算能力,飛行員仍然需要管理複雜的功能,同時跟蹤敵人目標、協調友軍攻擊、評估潛在威脅和其他任務。

 之前美國國防部「國防先進研究計畫局」(DARPA)就曾舉行了「一級纏鬥」(Alpha Dogfight)試驗,這是一系列AI與AI的混戰,最終產生最有能力的AI軟體。來自「蒼鷺」系統(Heron Systems)的參賽者,在只用機砲的情況下,與真人F-16飛行員進行對戰,完全在數位化環境中進行,雖然結果由AI獲得壓倒性勝利,但根據DARPA的評估,即使技術發展進步,但證明AI可為真人飛行員帶來未來空戰環境的優勢,而非取代人類。

形塑新飛控文化 制敵機先

 AI發展對人類能力的有形與無形助力,導致戰機飛行員須適應新的飛控文化,這種文化非常重視結合心理訓練和積極專注力來管理認知負荷,做出快速且合理的決策。對當今先進和高度自動化的F-35來說,是一項持續挑戰,但隨著飛行員愈來愈傾向對AI僚機發出指令,未來飛行員的挑戰只會更多。因此,AI不會只成為無人駕駛僚機,將會在駕駛艙內輔助真人飛行員執行任務。

 一旦AI軟體藉由VENOM計畫全面適應如何管理日常飛行操作,將逐漸能夠從人類飛行員手中接過飛行標準程序,從而使飛行員有更多的時間,專注於其他更重要的工作,AI可以使戰機沿著預定路線飛行,同時讓飛行員使用機載感測器套件進行戰場情蒐和管理,遭遇敵機或防空飛彈威脅時,採取最有效的反制措施。

 AI讓真人飛行員專注於戰鬥而不是駕駛飛機之前,美國空軍飛行員必須適應與AI共同工作,而這正是VENOM計畫和AI測試工作的重要宗旨。透過向真人飛行員展示AI系統的價值,進而相輔相成,在未來空戰中掌握致勝先機。

(作者為軍事作家)

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