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1983年首套作战系统在提康德罗加号巡洋舰服役以来,宙斯盾这个以防空为主要任务的综合作战系统,先后经历了30余年的改进升级,目前已发展出基线0到基线910个版本。如今,美国海军或将为宙斯盾家族再添新丁,将在20182月份的“综合训练单元演习”中部署虚拟宙斯盾系统。

虚拟宙斯盾系统主要用在不影响被测舰艇实际作战系统的情况下,现场测试宙斯盾系统一系列新技术。这个系统一旦部署成功,美国海军就可轻而易举地实现对宙斯盾的系统升级和附件检测,将有助于为宙斯盾延寿升级,促进战力的显著提升。


“克隆”出个宙斯盾系统

希腊神话中,主神宙斯有一面雕着蛇发女妖头像的盾牌,传说无论是谁见了这块盾牌都会变成石头。寄寓着同样美好的梦想,全称为“全自动作战指挥与武器控制系统”的宙斯盾由此得名。宙斯盾系统从196912月开始研制,到1973年完成样机,1983年正式列装美国海军提康德罗加号巡洋舰。此后,宙斯盾系统在美国阿利·伯克级、日本金刚级、韩国KDX-2级等驱逐舰上全面开花,其自身系统也经历了长达30余年与时俱进的升级过程。目前,正在得到广泛试验验证的是基线9版本。


此次美国海军计划在“综合训练单元演习”上部署的虚拟宙斯盾系统,正是基于基线9的“克隆”版本。现有的宙斯盾系统基线9版本已经实现了相关作战单元的高度整合,相比于之前的老前辈们早已是不可同日而语。美国海军此次试验的虚拟宙斯盾系统,直接在若干台计算机服务器上部署了基线9版本的全部代码,主要通过计算机仿真和算法开展相关测试,比驱逐舰上原配的宙斯盾系统占用空间更少,是目前最小巧的宙斯盾系统。

目前,虚拟宙斯盾系统已经在美军水面作战中心进行了运行测试,美国海军希望将其用于海试。不过,虚拟宙斯盾想要在大洋上一显身手,还得经历三步走。第一阶段的重点主要是把算法引入到基线中,使虚拟系统能把真实系统的实时输出作为输入,进而开展相关试验。也就是说,安装成功的虚拟宙斯盾系统可“看到”与真实系统完全相同的情景,并可基于自身的算法对战场态势进行响应。这样既可以避免对现有作战系统的干扰,又能利用虚拟宙斯盾系统中的一系列作战新思路,测试诸如改进水面目标跟踪图像等新型战术算法。

预计到2018年夏天,虚拟宙斯盾系统将进入到第二阶段。另一个虚拟宙斯盾系统将作为“战斗系统资格审定”的一部分,安装到执行“标准”防空导弹实弹发射的舰船上。虚拟宙斯盾系统同样不会影响导弹发射过程中的舰船操作,但会接收到与舰上作战系统相同的输入信号,就像是虚拟系统在控制导弹发射一样。

到第三阶段,虚拟宙斯盾系统的程序包将在舰艇上完整部署,从而实现海上发射导弹真实数据的快速回传,在舰艇与陆上基站之间搭起了无缝衔接的信息“高速路”。这样,研究人员就可实时开展程序修改,并将修改好的程序立刻回传到舰艇上,实现作战算法的快速升级,而不用等军舰返回再进行重新编码、测试和认证,可直接节省至少18个月的等待时间。


升级“海上神盾”一直在路上

20世纪60年代以来,拥有速度快、飞行高度低、雷达反射截面积小等诸多特点的反舰导弹得到了迅猛发展,对水面舰艇的威胁与日俱增。苏联海军总司令戈尔什科夫还专门提出“饱和导弹攻击”战术,目标直指横亘大洋的美国海军航母战斗群。在此背景下,作为对来袭导弹开展防御反击坚固盾牌的宙斯盾系统应运而生。

宙斯盾系统的操作控制和数据处理平台


宙斯盾系统主要由多功能相控阵雷达、指挥决策、显示、武器控制、发射和导弹6大核心分系统组成。为保持宙斯盾舰艇战斗能力的不掉队,美国海军一直在有计划地对宙斯盾系统进行现代化改造。尤其在开放式构架引入之后,宙斯盾系统的升级进程明显加快,基本保持着每2年进行一次软件升级、每4年进行一次硬件更新的速度。同时,这种渐进式试验、模块化升级的方式一方面能确保先进技术尽快走向实战,另一方面也大幅降低了宙斯盾系统的全寿命周期维护费用。

事实上,早在虚拟宙斯盾系统部署测试之前,美国海军就已经开始了宙斯盾系统虚拟化的初步探索。美国海军一直致力于推动基于模型的系统工程建设,旨在创建一个可预测敌方海军实力变化的物理模型,从而实现新型武器装备的发展和迭代升级,操作人员可直接在此模型中使用最新软件版本加快培训进程。美国海军目前已经使用虚拟化系统帮助训练宙斯盾系统操作人员,可直接用虚拟程序把新的算法加载到“看不见”的宙斯盾中。

宙斯盾系统主要包括自动专用、自动、半自动和故障4种作战方式。其中自动专用方式不需要人工控制,整个探测、拦截过程可全部自动运行。即便是在系统发现有威胁程度不同的多个目标时,依旧能够自动暂时放弃威胁较小的目标,从而“集中注意力”对付威胁更大的目标。在目前最先进的基线9版本上,已经将防空作战和弹道导弹防御的信号处理集成在“多任务信号处理器”上,使得宙斯盾系统具备了多任务并行处理能力,可实现一体化防空和导弹防御。装备有这一版本的宙斯盾系统可在全防空/反导的同时实施舰船自卫、航母战斗群的区域防空和弹道导弹防御,进而成为宙斯盾系统防御能力提升的又一次巨大进步。

美军的宙斯盾地面测试系统


此外,美国海军还针对宙斯盾系统算法代码的剧增,尝试使用商用处理器解决老旧宙斯盾系统防御能力不足等问题。这一名为“附加处理”的项目可将一部分算法放在商用处理器中进行计算,将实现宙斯盾系统“算力”的大幅度提升。美国国防高级研究计划局还积极开展分布式计算研究,旨在通过处理器的网状联系实现实时计算能力的显著增长。


算法将成战力提升“倍增器”

虚拟宙斯盾系统测试的重点,就是将更加先进的算法引入到基线系统的升级之中。一旦虚拟宙斯盾系统可证明新算法的可靠易用,美国海军就无需再增加额外的海试成本。早在宙斯盾系统向开放式体系结构转变之时,美国海军就通过虚拟机产品等积极开展开放体系结构研究,其出发点就是通过算法与程序的升级,延长宙斯盾系统的使用寿命,进一步提升整个系统的互操作性,还可更频繁容易地为宙斯盾系统注入新鲜“算法血液”。

现代战争离不开算法,算法已经成为战力提升的“倍增器”,妙用算法改变战争胜负就是公开的军事秘密。海湾战争时期,美军在开展“沙漠风暴”行动之前就利用兵棋推演发现作战计划中可能出现的问题,经过完善后的实际作战,结果与兵棋推演时几乎毫无差别。目前,美国国防部已经将可从更多信息源中获取大量信息的软件或可为人类提供数据建议的算法明确称为“战争算法”,甚至专门成立包括战略能力办公室、快速能力办公室和国防创新实验单元等机构专门为联合作战部队开发新型人工智能“算法武器”。2017426日,美国国防部正式发布名为“项目专家”的备忘录,旨在通过成立“算法战跨职能小组”,进一步推动人工智能、大数据及机器学习等“战争算法”关键技术研究。

宙斯盾系统配备的标准-3型导弹发射模块




信息化战争来自地面、海上和空中的情报侦察与监视预警信息爆炸式增长,军事物联网环境下的各类战场信息传感器遍布陆、海、空、外层空间和电磁网络空间,海量的信息数据势必导致收集时间冗长、缺乏时效性或传递错误等一系列严峻问题。借助人工智能算法,美军算法战跨职能小组旨在研制出可将无人机收集的海量视频数据快速分类的软件,并实现对目标的探测、分类和预警计算,以便提供更多具有实际价值的情报,提高军事决策水平。目前,美军借助人工智能的计算机兵棋推演算法与系统堪称世界一流。美军不仅取得了无人机蜂群的大量试验数据,更在探索有人机与无人机的混合作战编队“阿凡达”项目,算法已经成为这支特混编队的“作战大脑”。同时,美军正在加速研发战场推理软件,运用深度学习技术训练出具有逻辑分析能力的机器,发挥机器的速度和理性优势,以便为人类作战提供态势评估、建议甚至实施决策。

伴随着对战争算法重视度的提高,未来美军投入使用的或将不仅仅是个虚拟宙斯盾系统,更有可能是各类武器系统的虚拟化和算法升级。可以预见,随着“算法武器”与“算法战争”的加速到来,人工智能算法将在实现智能决策、指挥协同、情报分析、战法验证以及电磁网络攻防等关键作战领域发挥重要作用,为未来智能化军事对抗注入新的生命力。尤其是近年来类脑计算等可实时处理非结构化信息、具有学习能力的超低功耗新型计算方式的出现,算法必将成为未来战争智能决策、指挥协同的关键核心。人工智能及“战争算法”的进步,将促使未来的“算法战争”将既精于计算,又善于算计;既能做计划、定方案,又能出战法、生谋略,是智能型军队必须抢占的战略制高点。同时,军用人工智能机器翻译、密码破译、海上目标敌我识别、智能电子战以及发射后“不管”的全自动制导智能导弹、智能地雷、智能鱼雷和水下军用作业系统等,也将成为人工智能的重要军事应用方向。



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  厉害!

缂栬緫銆銆鍙戣创鏃堕棿2018/07/06 11:26pm銆IP: 宸茶缃繚瀵
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