张 良1、2 张立军2 许 勇1 郭宏伟1
1.信息工程大学,河南 郑州 450001
2.国防科技大学,湖南 长沙 410073
摘要:以未来智慧战场中智能导航系统的概念内涵为切入点,加强和巩固以智能导航为基础的“智能导航+”科技创新体系建设,要进一步明晰创新作战理论、突出人机协同、注重体系对抗等特质要求,坚持突出重点、循序渐进、战建耦合等客观要求,运用流程管理、质量管控、风险管制、伦理管束,构建高效、快速、精确、健康的“智能导航+”科技创新管理模式,最终实现快速感知、智能分析、全程共享、动态指挥、服务创新的智能导航体系应用新格局。
关键词:智能导航;科技创新;智慧战场;体系作战
中图分类号:D21
面对世界之变、时代之变、历史之变,军队知识化、技术化、工程化、智能化程度大幅提升,5G网络技术难题的突破,人工智能在军事应用领域中的理论创新已经明显滞后于技术创新,战场对抗已由机械化战争之前的“角力”向现代化战争的“角智”转变,以“AI、云、网、群、端”为代表的全新作战要素,将重构战场生态,完全改变未来战争的制胜机理。如何将军队“智慧战场”建设目标与物联网、云计算、人工智能、数据挖掘、增强现实、高性能信息处理等先进的信息技术有机融合,构建体系化的“智能导航+”观察、判断、决策、行动作战循环系统,实现作战要素在全区域范围内的统一指挥、统一调度、统一监控、统一管理,已然成为智慧战场建设的重要课题。
1 智能导航的科学内涵
智能导航系统,是指综合应用信息管理、认知心理学与行为学、人工智能等多学科理论与技术而构造的智能信息系统,能自主识别用户需求,并引导用户实现高效率的信息检索与获取。简而言之,智能导航系统就是在对信息这个领域问题进行深入分析与建模的基础上,建立多种信息组织机制和流程控制机制,实时感知用户的需求,掌握并利用用户的认知语境,模拟人类的思维方式,通过推理分析引导用户准确定位其信息需求。
“谁能成为人工智能领域的领导者,谁就能主宰世界的未来”。人工智能技术的发展以及各种战争实例、战术演习积累了大量的相关战场态势的数据样本,为“三化融合”的智能导航体系科技创新提供了充分的数据支撑。随着无人机技术的不断发展以及无人机产业链的不断完善,从无人机的发展趋势看,最新的无人机中已经融合了很多有关机器视觉、智能传感等方面的技术,因为人工智能技术的参与,现如今的无人机可以轻松地实现目标识别、精准定位、路径规划、智能决策等作战功能。基于此,本研究中智慧战场视域下的“智能导航+”,是指以智能导航系统基本原理为基础,以“科技+、互联网+”物联网技术和智能大数据技术等先进的科学技术为加持,以构建能够满足未来战争要求的环境感知、距离探测、自主定位、路径规划、数据通信、混合决策等功能模块为目标的一类科技创新举措。
2 “智能导航+”科技创新的特质要求
2.1 创新作战理论
智慧战场中智能导航系统的战场感知能力,已成为战争时空中实现对传统战场的降维打击的重要前提,也对未来战争中新的作战理论创新提出了紧迫要求。具备战场环境感知能力的一方才能透过“战争迷雾”,全面掌握瞬息万变的战场信息,形成单向透明的战场环境,并对敌方目标实施精准的兵力突击和火力打击。因此,创新作战理念,要保证在统一标准时间和地理坐标系下,卫星导航系统为各类武器平台提供精确制导,为电子战武器精细校频,给作战单兵全天候定位导航,进而分解细化通行区域检测、机动路线检测、道路场景分割、障碍物检测等战场环境感知的内容;要广泛应用深度强化学习、神经网络算法、支持向量机等人工智能技术,为有效解决复杂图像的识别与特征提取、目标的分类与跟踪、多任务的路径规划等一系列问题提供行动方案;要应用网络中心战及云计算理论能更快地对海量的态势数据进行整合、共享,利用小样本分析技术,在少量的战场态势数据中发掘其中深层次的特征信息,解决智能算法训练样本稀缺问题,做到先敌发现、先敌决策、先敌行动,从而保证作战单元能够以最快速度展开作战行动。
2.2 突出人机协同
智能导航系统中的语音识别、人脸识别等智能技术发展迅猛,增强现实技术、数据库技术受到广泛关注,利用计算机的渲染功能和传感器融合技术,增强用户对现实世界感知的关键技术有了新的突破。但是,如果智能导航传感器上传的图片质量太低,计算机程序也无法提取所需数据点,这一挑战加上自然语言处理程序的数据处理能力,使得在充足时间内收集充足数据点创建预测算法的工作成为一项艰巨的任务。因此,突出人机协同,承认机器智能的先进性优势,并不等于否定在未来战场“无人化”发展趋势下“人”的关键作用。要不断强化智能作战思维方式,顺应未来集群作战的要求,了解人机协同的工作机理,强化人机协同的指挥意识,掌握人机协同行动方法,将“智能导航+”的科学技术创新与高精尖武器装备研发相融合。要重点突出人机混合决策和机器智能决策相关科技的创新,将一些原本需要人来完成的工作任务转变为用机器代替完成,使机器的生产使用更集中地体现出人的智能和意志,最终实现“1+1>2”的作战效果。
2.3 注重体系对抗
体系作战中,需要集中效能攻击作战体系的关键环节,围绕侦察与反侦察、干扰与反干扰、摧毁与反摧毁、破击与反破击、机动与反机动、封锁与反封锁等行动,进行强度激烈、高度精确、精度毁伤的对抗活动,涉及的战场领域也将更为宽泛,既包含有形战场空间,也包含无形战场空间,信息网络等“无形”装备大放异彩,战争进入“秒杀”时代,“兵贵神速”被赋予新的时代内涵,也对战场环境异常复杂的未来战争中定位导航和通信保障能力提出了更高要求。因此,注重体系对抗,要运用系统思维思考问题、从全局出发去研究和解决问题,在战场上围绕“制智权”“制脑权”的争夺,临危不乱、处变不惊、从容不迫地指挥协调各作战单元要素的作战行动。要充分考虑未来战争中的智能导航系统链接要素多、情况瞬息万变等诸多情况,全程掌握作战单元位置信息,进而实现统一时空基准下的情报侦察、指挥控制、战场机动、攻防行动、支援保障,确保战场体系中各类单元要素形成一个统筹协调的有机整体。
3 “智能导航+”科技创新的客观遵循
为满足智能导航系统的特质要求,拓展智能技术的应用领域,形成“网、云、数、智、端”于一体的智能导航体系,保证系统的准确性、实时性和可靠性,“智能导航+”科技创新还应遵循突出重点、循序渐进、战建耦合等客观要求。
3.1 突出重点
瞬息万变的战场环境要求智能导航系统必须能够在运行过程中实时响应作战单元的控制指令,随时感知战场环境变化和位置变化趋势,以保证路径规划准确无误,确保按时到位预战位置。一旦智能导航系统自身在战场环境中的定准不准确,或对所处环境构建的地图对战场环境特征的描述不准确,就会导致定位、测距和路径规划结果出现偏差,进而导致作战单元自主导航失败及贻误战机。因此,突出重点就是强调“智能导航+”科技创新要实现智能导航体系的自主组网、自主联系、自主维护等自协同运转,网络需要具有自组织和自动重新配置能力。同时,单个节点或者局部几个节点由于环境改变等原因而失效时,网络拓扑应能随时间动态变化。网络应具备维护动态路由的功能,保证在运行过程中尽可能少地出现错误和故障,确保智能导航网络体系不会因为节点出现故障而瘫痪。
3.2 循序渐进
智慧战场建设是一项系统性工程,必须结合实际需求和现有条件进行全局规划,实现精细化筹划、持续性研发、阶段性推进。当前,智能导航系统的平台建设,往往侧重于各类“单线条”网络系统建设,信息系统之间各自独立,缺乏整体联通,容易将简单问题复杂化。如视频会议、视频监控、门禁系统,技术相对滞后,缺乏统一的信息化标准体系,设计不科学,数据不能实时智能采集,“智能导航+”科技创新体系建设面临着重大挑战。因此,要突出以知识获取知识组织、知识推理,以及以人机智能为核心的“智能导航+”科技创新体系设计,特别是加强通信系统人机界面设计、有序组织信息空间、作战单元知识获取等方面的技术攻关,实现智能导航系统的全要素感知、海量数据的大数据处理、智慧分析和决策支持,促进作战要素数字化、设施设备智能化、信息资源网络化、战场管理可视化的建设发展。
3.3 战建耦合
智能导航系统建设要紧紧围绕智能化、模块化、标准化的基本理念,聚焦战建耦合,积极破解智慧战场“智能导航+”科技创新面临的困境问题。重点强化演训活动和重大任务历练,总结教训、积累经验,科学把握各类行动的关键环节,以超前思维、超常举措创新研判战场态势的发展和变化,履险如夷、先发制人,切实发挥作战单元和保障要素的协同效能。采用平台+模块化开发技术,便于快速开发、迭代升级、组合应用和接入扩展,构建多能一体的“智能导航+”科技创新体系,做到系统相互兼容、数据融合共享;充分借助成熟科技成果,实现数据采集自动化、辅助分析智能化,打造集基础网络、定位导航、视频监控、路径优化、预警提醒一体化的智能导航体系,提高未来战争中的准备性和时效性,实现各个环节信息的实时共享,持续探索作战效能转型升级的新路径、新模式、新样态。
4 “智能导航+”科技创新的管理策略
4.1 流程管理
流程管理是构建“智能导航+”科技创新体系中计划、组织、指挥、协调和控制等最重要的功能,流程管理主要体现在传感、报知、应用服务和风险管控等方面。智能导航系统以传统战场设施为基础,“智能导航+”科技创新的流程管理,旨在实现作战环境全域空间体系布局的智能决策、实时感知和有效防护。进行信息数据处理时,通常先将业务量大、重复性高的业务集中处理,包括对战场环境中的人、装、物、电磁信号、地理信息相关信息数据进行采集、汇总、管理、分析、挖掘、运用等最为核心的业务流程。同时,大数据技术和人工智能技术如今已经为流程管理提供了更多新的技术手段,对于重复操作且规则明确的流程管理功能需求,还应当站在“智能导航+”科技应用的趋势和角度,考虑科技创新对智能导航业务流程管理的影响,不断改进智能导航体系的建设举措。
4.2 质量管控
质量管控就是通过确定“智能导航+”科技创新的质量方针、目标和职责,并通过质量体系中的质量策划、控制、保证和改进,以保证实现智能导航体系的全部活动。在智能导航体系内容和技术要求的双重驱动下,“智能导航+”科技创新的质量管控,要按照国家和军队的标准体系,整合现有运行成熟的各类业务系统和各类硬件设备,形成智慧导航体系的软硬件建设具体指标,尽量综合运用信息网络、物联网技术,对大量的信息数据进行及时有效的管理。另外,如何及时有效地按照岗位权限审核各类信息数据,也将直接影响质量管控效果。面对质量管控呈现出不断完善和优化的更新状态,要注重对智能导航平台的多维度管理,进一步优化战场环境资源配置,提升智能导航系统的管理服务能力,不断提高目标特征和信息数据读取的准确率,促使智慧战场中的智能导航体系产生更高的信息匹配质量管理功能。
4.3 风险管制
风险管制是指为规避风险而采取各种措施和方法,目的是减少风险事件发生的各种可能性,或者减少风险事件发生时造成的损失。“智能导航+”科技创新的风险管制,要以无线传感器网络和大数据为中心,通过无线网络和数据网络的结合,运用无线射频识别标识技术、智能计算技术、无线通讯技术,节点之间协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内热、红外、声纳、雷达和地震波信号等,从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等详尽而准确的数据信息,从而利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术对数据信息进行智能处理,以实现物与物、物与人,物体与网络等之间的智能连接、识别、管理和控制。
4.4 伦理管束
“智能导航+”作战体系科技创新是应对未来战争的必然需求,而科技伦理是科技活动必须遵守的价值准则。智能导航系统的目标是信息备战,重在信息主导和倍增战斗力,“智能导航+”科技创新,必须尊重科技向善的文化理念和创新机制,合理控制风险,完善形成多方参与、协同共治的科技伦理规制协约。在创新“智能导航+”和“科技+”理念融合的基础上,积极鼓励和推进科技伦理要求范围内的科技创新,持续增强科技监督、科研诚信、科研管理、评估评价、成果转化等科技伦理领域的政策监管,坚持问题导向、制度先行、开放合作,以有效的伦理管束构建高效、快速、精确、健康的“智能导航+”科技创新管理模式。
5 结语
智慧战场的作战环境特征复杂,形势多变,电磁信号干扰频繁,“智能导航+”科技创新要以具有智能化特征的网络信息体系为依托,以物联感知、云端计算、大数据、智能决策等先进核心技术运用为手段,打牢科技创新的体系根基,通过改造、集成各类信息数据基础设施及支撑环境,运用5G信息技术将移动、分散、独立的作战要素进行联网,基于IP架构多媒体通讯系统,实现全域战场环境中作战单元的声音、图像、定位、路径、决策信息的快速传送,确保联合作战指挥不失调,作战行动不失控,情报融合不失效,目标识别不失真,实现“快速感知、智能分析、全程共享、动态指挥、服务创新”的智能导航体系应用新格局。
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