DARPA人工智能作戰(zhàn)應(yīng)用研究將提升美軍“算法戰(zhàn)”能力

2018年9月，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）宣布將出資20億美元，用于開發(fā)新的人工智能技術(shù)。近日，DARPA副局長(zhǎng)彼得·海納姆在華盛頓接受記者采訪時(shí)說，DARPA的“下一代人工智能”（AI Next）計(jì)劃在實(shí)施幾個(gè)月后已經(jīng)有所成效。

背景

（一）DARPA對(duì)三代人工智能技術(shù)的總結(jié)

DARPA在2017年對(duì)人工智能的發(fā)展歷程進(jìn)行了總結(jié)，認(rèn)為：第一代人工智能系統(tǒng)主要基于手工化處理知識(shí)或狹義任務(wù)規(guī)則，對(duì)嚴(yán)格定義的問題具有較好推理能力，但由于沒有學(xué)習(xí)能力且處理不確定性問題能力較差，因而系統(tǒng)脆弱且應(yīng)用范圍有限，典型代表如專家系統(tǒng)；第二代人工智能系統(tǒng)以統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)為主要特征，系統(tǒng)依賴大量高質(zhì)量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，只能提供有限的可靠性能保證，并且無法向用戶解釋結(jié)果原因和缺乏情境聯(lián)想推理能力，無法適應(yīng)不斷變化的復(fù)雜環(huán)境；第三代人工智能系統(tǒng)將重點(diǎn)突破第一代和第二代人工智能系統(tǒng)的局限性，能夠利用情境模型來感知、學(xué)習(xí)、抽象和推理，并具有很強(qiáng)的適應(yīng)不同情境的能力。

（二）DARPA“下一代人工智能”計(jì)劃

該計(jì)劃基于DARPA過去60年引領(lǐng)開發(fā)的兩代人工智能技術(shù)開發(fā)能夠進(jìn)行類似人類交流和邏輯推理的人工智能，將機(jī)器從工具真正變成擁有一定推理和常識(shí)能力、值得信賴的合作伙伴，強(qiáng)調(diào)人工智能的“情境自適應(yīng)”能力，探索的主要領(lǐng)域包括：促使國(guó)防部關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程自動(dòng)化的新技術(shù)；提高人工智能系統(tǒng)的穩(wěn)健性和可靠性；增強(qiáng)機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)的安全性和靈活性；降低功耗，避免數(shù)據(jù)和性能效率低下；開發(fā)下一代人工智能算法和應(yīng)用。該計(jì)劃將資助DARPA新設(shè)立的和現(xiàn)有的人工智能研究項(xiàng)目。

DARPA的“下一代人工智能”計(jì)劃有三個(gè)目標(biāo)：增強(qiáng)第二代人工智能技術(shù)的穩(wěn)健性；積極將第二代人工智能系統(tǒng)應(yīng)用于新領(lǐng)域；進(jìn)一步研究第三代人工智能技術(shù)。

為了探索第三代人工智能技術(shù)，加快新技術(shù)和新興技術(shù)的發(fā)展，DARPA設(shè)立了“人工智能探索”（AIE）計(jì)劃， DARPA自2018年9月以來已經(jīng)為AIE計(jì)劃撥款約5000萬美元。

（三）算法戰(zhàn)

算法是解決問題的一系列清晰指令，是用系統(tǒng)的方法來求解問題的一種策略機(jī)制。構(gòu)建算法的核心內(nèi)涵是創(chuàng)建基于問題的抽象模型，并根據(jù)目標(biāo)問題選擇不同的方法完成算法的設(shè)計(jì)?！八惴☉?zhàn)”是將算法運(yùn)用于戰(zhàn)爭(zhēng)領(lǐng)域，通過挖掘人工智能算法在態(tài)勢(shì)感知、情報(bào)分析、指揮決策、打擊行動(dòng)等方面擁有的巨大潛力，用算法方式破解戰(zhàn)爭(zhēng)攻防問題。2017年4月26日，美軍成立“算法戰(zhàn)”跨職能小組，并啟動(dòng)“專家工程”（Project Maven），進(jìn)行“算法戰(zhàn)”相關(guān)概念、技術(shù)及應(yīng)用研究，旨在推進(jìn)人工智能、大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)等前沿技術(shù)的軍事應(yīng)用，維持美軍的技術(shù)和作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)。

初步分析

（一）DARPA積極布局第三代人工智能基礎(chǔ)研究

DARPA在繼續(xù)開發(fā)第二代人工智能技術(shù)及其軍事應(yīng)用的同時(shí)，積極布局第三代人工智能發(fā)展，2018-2020財(cái)年，通過新設(shè)項(xiàng)目和延續(xù)項(xiàng)目，致力于第三代人工智能基礎(chǔ)研究，旨在通過機(jī)器學(xué)習(xí)和推理、自然語(yǔ)言理解、建模仿真、人機(jī)融合等方面的研究，突破人工智能基礎(chǔ)理論及核心技術(shù)。相關(guān)項(xiàng)目包括：“機(jī)器常識(shí)”，“終身學(xué)習(xí)機(jī)”，“可解釋的人工智能”，“可靠自主性”，“不同來源主動(dòng)詮釋”，“自動(dòng)知識(shí)提取”，“確保AI抗欺騙可靠性”，“自動(dòng)知識(shí)提取”，“加速人工智能”，“基礎(chǔ)人工智能科學(xué)”，“機(jī)器通用感知”，“利用更少數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)”，“以知識(shí)為導(dǎo)向的人工智能推理模式”，“高級(jí)建模仿真工具”，“復(fù)雜混合系統(tǒng)”，“人機(jī)交流”，“人機(jī)共生”等。除此，DARPA近期發(fā)布的人工智能基礎(chǔ)研究項(xiàng)目廣泛機(jī)構(gòu)公告還包括：“開放世界奇異性的人工智能與學(xué)習(xí)科學(xué)”，“人機(jī)協(xié)作社會(huì)智能團(tuán)隊(duì)”，“實(shí)時(shí)機(jī)器學(xué)習(xí)”等。DARPA副局長(zhǎng)海納姆在今年3月的人工智能研討會(huì)上稱，DARPA目前有20多個(gè)第三代人工智能基礎(chǔ)研究項(xiàng)目，50多個(gè)人工智能應(yīng)用研究項(xiàng)目。

（二）AIE計(jì)劃成為DARPA加速探索下一代人工智能的重要途徑

為快速借助學(xué)術(shù)界和商業(yè)界能力探索下一代人工智能，分散投資風(fēng)險(xiǎn)，DARPA于2018年7月啟動(dòng)“人工智能探索”（AIE）計(jì)劃，旨在以獎(jiǎng)金形式激勵(lì)社會(huì)各界探索人工智能的新概念及其可行性，特點(diǎn)是項(xiàng)目小、投資少、周期短。AIE計(jì)劃建立在DARPA國(guó)防科學(xué)辦公室“顛覆性快速跟蹤招標(biāo)程序”基礎(chǔ)之上。該程序適用于500萬美元及以下項(xiàng)目，旨在盡量縮短初始概念到研究之間的時(shí)間跨度，快速確定概念是否值得進(jìn)一步開發(fā)。AIE計(jì)劃定期發(fā)布有關(guān)研究主題的特殊機(jī)會(huì)通告（AIE機(jī)會(huì)），主題聚焦第三代人工智能理論和應(yīng)用的研發(fā)，每個(gè)機(jī)會(huì)最高設(shè)置100萬美元作為獎(jiǎng)金，研究者需在通告發(fā)布之日起30天內(nèi)提交方案，DARPA將在隨后的60天內(nèi)，利用其他交易協(xié)議等快速采辦程序?qū)θ脒x提案授出合同，研發(fā)周期限制在18個(gè)月至2年。DARPA今年發(fā)布的“智能神經(jīng)接口”、“量化集成多樣性以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健的機(jī)器學(xué)習(xí)”、“能力感知機(jī)器學(xué)習(xí)”、“虛擬智能處理”等，都屬于AIE項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目研究周期18個(gè)月，經(jīng)費(fèi)100萬美元。

（三）DARPA人工智能作戰(zhàn)應(yīng)用研究將提升美軍“算法戰(zhàn)”能力

“算法戰(zhàn)”的作戰(zhàn)手段主要是以人工智能算法為主要技術(shù)支撐的武器裝備、作戰(zhàn)平臺(tái)、后勤保障系統(tǒng)等，這也是“算法戰(zhàn)”區(qū)別于其他戰(zhàn)爭(zhēng)樣式的主要特點(diǎn)。美國(guó)《2018年國(guó)防戰(zhàn)略》要求美軍必須快速大膽地追求人工智能應(yīng)用，《國(guó)防部人工智能戰(zhàn)略》為美軍人工智能發(fā)展確立的首要目標(biāo)是，將人工智能納入決策和作戰(zhàn)，以降低兵力部署面臨的風(fēng)險(xiǎn)，形成軍事優(yōu)勢(shì)。

在這些戰(zhàn)略的指導(dǎo)下，DARPA近兩年啟動(dòng)了一系列人工智能作戰(zhàn)應(yīng)用研究項(xiàng)目（包括2020財(cái)年預(yù)算新設(shè)項(xiàng)目）。例如，涉及智能感知的“智能光譜時(shí)間融合”、“敵對(duì)行為建?！?；涉及情報(bào)分析與處理的“分層識(shí)別驗(yàn)證利用”；涉及戰(zhàn)略態(tài)勢(shì)研判的“大機(jī)制”、“復(fù)雜作戰(zhàn)環(huán)境因果探索”；涉及電磁頻譜對(duì)抗的“射頻機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)”、“人工智能射頻對(duì)抗”、“本能射頻”；涉及網(wǎng)絡(luò)攻防的“規(guī)?；W(wǎng)絡(luò)狩獵”、“自主網(wǎng)絡(luò)對(duì)抗系統(tǒng)”等；涉及人機(jī)協(xié)同、有人-無人編隊(duì)、“蜂群”作戰(zhàn)、體系化作戰(zhàn)的“空戰(zhàn)演進(jìn)”、“地空平臺(tái)聯(lián)合編隊(duì)”、“反蜂群人工智能”、“體系之增強(qiáng)型小型部隊(duì)”等項(xiàng)目。

在這些項(xiàng)目中，開發(fā)各種人工智能算法無疑是主要研究?jī)?nèi)容，項(xiàng)目成果未來轉(zhuǎn)移至部隊(duì)，或形成以算法為主要支撐的人工智能作戰(zhàn)系統(tǒng)，或集成至現(xiàn)有武器系統(tǒng)，都將大大提升美軍的“算法戰(zhàn)”能力。