军事领域中的人机协作研究综述

目的 对军事领域中人机协作的应用现状和理论现状进行归纳与分析，指出未来的发展趋势，旨 在为人机协作军事系统的技术发展和设计研究提供理论方向。方法 以无人机系统、无人车系统、无人 艇系统的实际应用场景为代表，分析人机协作的军事应用现状；剖析军事背景下国内外人机协作任务分 配、人机交互方式、人机交互界面设计、人机协作效能评估的研究进展；综合前人的研究现状对未来的 研究发展趋势进行总结。结论 根据国内外研究的现状、热点与趋势可知，人机协作的任务分配需综合 考虑人员行为和任务时序等因素，以提高人机协作效率，探寻更优的分配模式；多模态智能交互将成为 未来人与无人集群交互的主流形态，多通道结合的信息交流将改变操作员与指控系统互动的方式，实现 人与无人集群的高效交互；态势认知是未来智能战场面临的挑战，人机协作为智能态势认知领域的研究 奠定了基础。

随着战场信息化趋势的发展，现代化战场的整体 规模不断扩大，战场要素也愈加复杂，涉及多目标任 务和多资源的体系化作战成为了主要的战争形态。人 机协作是指发生在人和自动化之间的协同交互，通常 被称作 Human-Agent Teaming 或者 Human-Automation Collaboration[1]。在军事层面，庞大的有人/无人协同 系统会参与到信息化战场的协同作业中，复杂的操作 任务和作战资源需要作战体系具备规划任务和自主 完成目标的能力[2]。因此，在复杂多变的战场环境下， 自主规划系统及监督指挥人员的协同作业显得至关 重要[3]。人机协同作战一直是军事领域的研究热点， 是指将无人系统与有人系统进行有机融合，基于共享 任务或信息的形式完成共同目标，这是智能化战争中 具有代表性的作战方式之一[4]。基于对相关领域的研 究及应用资料的调查，美军于 2003 年的伊拉克战争 中首次实现了有人/无人机协同作战，通过有人机指 挥“MQ-1 捕食者”无人机发射导弹，实现作战目标 物的发射打击任务[5]。当前，国内外对无人机领域的 人机协作应用研究愈加广泛。为实现资源的最大化利 用，通常采用单一操作员监督多个无人机的作战模 式，但这种方式往往会增加人机系统的总体操作负 荷[6]。例如，美国在 2018 年的“拒止环境下无人机 协同作战 CODE”项目中采用单一操作员控制多架无 人机的模式，执行侦察、打击等作战任务[7]。随着未 来作战化的趋势向协同一体化的方向发展，在操作者 层面和武器平台层面，实现资源的合理利用及充分配 置是人机协同作业的重要目标。 随着人工智能、大数据等技术的发展，智能计算 等高新技术广泛应用于军事领域中的指挥控制系统、 无人作战系统及辅助决策系统等自动化系统[8]。上述 系统注重人工智能技术的应用，突破了战场环境下人 类生理疲劳等方面的限制，通过与人类合作来执行作 战任务，形成人机协同作战系统。人机协同作战主要 有以下三种类型：第一种是智能化无人系统指引有人 系统实施作战；第二种是智能化无人系统辅助有人系 统实施作战；第三种是智能化无人系统掩护有人系统 实施作战[4]。在人机协作系统中，智能系统运行速度 快，适用于执行规范化的繁杂任务，而人担任监督规 划的角色，通常在指定或突发阶段，与智能系统联合 完成协同作业[3]。然而，值得注意的是，虽然当前的 自动化系统能够在一定程度上实现智能化任务，但是 在态势感知及知识理解等方面仍存在固化思维，难以 完全替代人类[9]。例如，在指挥控制系统中，人类可 以发挥态势感知的能力优势，分析敌方的作战意图， 合理地分配作战任务。而自动化系统主要是程序化的 定量感知，对动态的战场环境感知的灵活度较低[10]。 总体来说，智能化作战系统距离全自主性仍有较大差 距，需要和操作人员联合完成作战任务。 综上所述，人和智能系统相互配合、执行任务， 可以发挥各自的优势，提高作战效率。人机协作过程 涉及任务分配、人机交互、效能评估等诸多方面，只 有实现各层面的高效融合和技术突破，才能达到理想 的协同作战效果。然而，在动态、大规模的作战环境 下，受限于智能技术的发展程度及未知的战场态势等 因素，人机协同技术仍处于探索阶段，有许多工程技 术方面的难题需要解决，比如如何实现合理的协同任 务分配、如何实现灵活的人机交互等问题。因此，现 阶段的研究重点是探究如何将人的经验知识与机器智 能高效融合，最大化地发挥人机协同作战系统的效能。