未來二十年里，無人機將不斷補充并支撐傳統(tǒng)飛機在近距離空中支援、偵察、防空、通信以及補給任務方面的能力。無人機蜂群是指由數(shù)十至成百上千架小尺寸、低成本、任務相同的無人機組成的群體，在人類指揮或監(jiān)督下協(xié)同開展搜索、干擾或攻擊等行動。無人機蜂群能夠在提高作戰(zhàn)能力的同時降低作戰(zhàn)成本，極有可能為未來裝備發(fā)展模式帶來深刻變革。美國高度重視并正在開展無人機蜂群的系統(tǒng)性研究，無人機蜂群技術可能會在未來幾年內(nèi)進入戰(zhàn)場。本文介紹了美軍主要無人機蜂群項目的發(fā)展情況。
Perdix無人機蜂群
Perdix是一種消耗型微型無人機，可以從各種軍用飛機的尾部推出，在更大、更昂貴的無人機或有人機前方飛行，執(zhí)行情報、監(jiān)視與偵察（ISR）任務。2016年，戰(zhàn)略能力辦公室與美國海軍航空系統(tǒng)司令部合作測試了Perdix無人機蜂群能力。在測試中，加州中國湖海軍航空武器站上空的3架F/A-18“超級黃蜂”無人機上發(fā)射了100多架微型無人機。
Perdix微型無人機能夠執(zhí)行低空ISR和其他短期任務。它們可以從空中、海上或地面發(fā)射，以小群或大群的形式執(zhí)行任務。
負責采辦、技術和后勤的空軍助理部長Will Roper稱，由于戰(zhàn)斗的復雜性，Perdix并不是預先編程的同步個體，而是一個集合體，共享一個分布式大腦來做決策，并像自然界中的群體一樣相互適應。因為每架Perdix都與其他Perdix進行通信和合作，所以Perdix蜂群沒有領頭機，可以自如地適應無人機進入或離開團隊。但是，由于很難找到進行蜂群作戰(zhàn)測試的靶場，國防部必須調(diào)整思路，以發(fā)展這種技術。
Roper認為無需為蜂群中的每架無人機制定各自的飛行計劃，而只需設定一個邊界，無人機可以自主完成任務。但是，在蜂群能夠“超越科學和技術的世界”之前，確實需要解決一些問題：“如何證明它？如何測試和評估它？誰擁有它？它是武器系統(tǒng)嗎？使用無人機的平臺是否擁有自主、集群和協(xié)同能力？或者是否有一個集群和協(xié)同項目可將這種自主插入到各種平臺中?”空軍測試與評估、作戰(zhàn)測試和適航專家必須創(chuàng)造性地尋求答案。
美國國防高級研究計劃局（DARPA）戰(zhàn)術技術辦公室的項目經(jīng)理Scott Wierzbanowski表示，研究人員仍在研究蜂群如何作戰(zhàn)，以及如何結合人工智能算法和協(xié)同自主。
“小精靈”項目
蜂群在戰(zhàn)爭的各個領域都有應用。考慮到在高端、反介入/區(qū)域拒止（A2/AD）環(huán)境中，對手部署了多個一體化防空系統(tǒng)，使得進入對手空域變得極其困難。大量小型、價格低廉的無人機可使敵方防御系統(tǒng)產(chǎn)生“飽和”而無法全部應對，從而降低有人機和高價值無人機的風險。這種低成本無人機可以共享傳感器數(shù)據(jù)并協(xié)同工作，即使它們被擊落，其損失成本也在可接受的范圍之內(nèi)。
DARPA的“小精靈”項目設想在主機仍在射程之外的情況下，可從轟炸機、運輸機和戰(zhàn)斗機發(fā)射無人機并對目標進行攻擊。
設想在一個寬松的環(huán)境下進行一次秘密行動。在這種環(huán)境下，可以從C-130尾部發(fā)射2到4架無人機組成的小蜂群，部署傳感器或拓寬C-130或其他飛機執(zhí)行任務的航路。這種完成任務的方式更簡單，不需要“Reapers”或“全球鷹”或戰(zhàn)斗機來壓制敵人防空。
2018年4月，DARPA授予Dynetics公司一份為期21個月、價值3860萬美元的合同，為小精靈項目的第三階段提供資金。小精靈項目專注于開發(fā)未來分布式作戰(zhàn)所需的使能技術。具體來說，該項目旨在證明多架無人機可從一架遠離敵方防御系統(tǒng)的C-130安全發(fā)射并進行回收。在小精靈無人機完成既定任務后，C-130將使用一個類似于空中加油裝置的水平對接站來回收無人機。這些小精靈無人機機身大約有14英尺長，加滿油后重約1600磅，比Perdix微型無人機大得多。
在第三階段，DARPA計劃于2020年1月進行第一次大規(guī)模演示，期望30分鐘內(nèi)能夠回收4架小精靈無人機。從長遠來看，根據(jù)作戰(zhàn)要求，一架C-130飛機最多可以回收16架無人機。從概念上講，小精靈無人機也可以從F-16、B-52和其他飛機上發(fā)射，而幾乎不需要對這些飛機進行改裝。這可能會顯著增加蜂群中的系統(tǒng)數(shù)量。
2019年2月初，該團隊在中國湖的對接站進行了飛行測試，但是測試中并未出現(xiàn)小精靈無人機。Dynetics公司計劃于4月初在一架有人駕駛的Learjet噴氣式飛機上測試小精靈的航空電子設備。小精靈的第一次飛行將于今年夏天進行，它將在與有人機協(xié)同作戰(zhàn)前證明自己的能力。
與Perdix不同，小精靈不會加入人工智能或自主行為，至少現(xiàn)在還不會。
拒止環(huán)境中的協(xié)同作戰(zhàn)（CODE）項目
CODE項目著眼于無人機群協(xié)同工作所需的自主性，在這種情況下，操作員更多地處于戰(zhàn)略層面或監(jiān)督層面。操作員只是提供了指揮官的意圖，而系統(tǒng)能夠從指揮官的意圖中找出系統(tǒng)能夠做什么。
CODE項目將支持多架裝備CODE的無人機協(xié)同感知、適應并響應預期之外的威脅和新目標。該項目系統(tǒng)可支持共享信息、規(guī)劃并分配任務目標、協(xié)調(diào)戰(zhàn)術決策并在高威脅環(huán)境中作出響應。
DARPA于去年年底在亞利桑那州尤馬試驗場測試了裝備CODE的無人機在反介入/區(qū)域拒止環(huán)境中適應和響應意外威脅的能力。這些無人機最初能夠與一名負責監(jiān)督的任務指揮官進行交互，但當通信遭到破壞或被拒絕時，這些無人機證明它們可以在沒有真人指揮的情況下完成任務。DARPA將繼續(xù)管理CODE項目，直到今年春天，該項目將過渡到海軍航空系統(tǒng)司令部。
無人機蜂群進入實戰(zhàn)將不再遙遠，但要將高端作戰(zhàn)所需的人工智能和自主性結合起來，還需要一段時間。美國空軍正進行人工智能轉(zhuǎn)型，試圖在匹配傳統(tǒng)采辦規(guī)則的同時，開發(fā)跨多個系統(tǒng)的軟件和網(wǎng)絡技術。該技術將在未來一兩年內(nèi)實施，可以用于現(xiàn)有武器系統(tǒng)或其衍生品。
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