日益进化的隐形潜艇正推动海洋国家投资战略无人反潜作战(ASW)技术。传感器技术、数字化、数据分析及机器学习的进步——通过整合多无人自主系统数据——正催生人工智能驱动的数字孪生体。这些孪生体基于陆海空天网多域数据,可为集中式指挥控制情报(CCCI)网络提供增强型战场态势感知与认知智能,实现"精确探测能力"与"可靠威慑能力"的同步提升。
本文阐述数字孪生技术在细分领域发展现状,重点探索认知数字孪生(CDTs)在战略反潜作战中的应用范畴,该领域涉及具备增强自主性、干预能力及集群协同的无人水面/水下生态系统。部署CDTs技术可通过弥补人类认知局限,在海军作战中发挥"战力倍增器"效应,从而提升CCCI赋能的反潜作战效能。
潜艇作为海军战役核心力量,凭借日益增强的巡航导弹与弹道导弹能力,在威慑行动、水下作战及对陆攻击任务中发挥关键作用。作为核三位一体体系中最具生存力的组成部分,海基核威慑力量促使全球大国将多数核弹头部署于弹道导弹潜艇,确保可靠安全的二次打击能力。即便在冲突爆发前,潜艇实施隐蔽力量投送的能力已构成战略优势。战术潜艇还为常规远程打击行动提供防区外作战能力,可运用于对陆攻击任务。虽然潜艇在航速、续航力、静音性及隐身性方面持续提升,但发展能瓦解敌方水下战力的反潜武器与系统仍是必要前提。早期第一代反潜战术严重依赖静态防御手段(如水雷与链式防护网),第二代随水听器发明演进。1980年代后第三代反潜系统出现,典型代表为"拖曳式阵列监视系统"(SURTASS)——该系统通过舰船拖曳长距水听器阵列,将声学情报经卫星传至地面站。当代反潜系统的情报监视侦察(ISR)能力由水面舰艇、飞机与潜艇组成的互联网络支撑。战略无人反潜作战预计将从平台中心控制模式,转向具备协同控制与认知能力的自主系统,实现持续海上监视、潜艇动向情报搜集、非对称威胁应对及敌对潜艇压制等效能。
尽管对敌潜艇的可靠探测、追踪与情报收集仍是水下作战核心任务,但六大挑战制约着反潜行动效能:潜艇操作国激增(42个国家现役潜艇,主要受安全目标、威胁认知、区域态势及大国战略关系驱动),其中朝鲜、美国、中国、俄罗斯、日本、韩国与伊朗潜艇数量分别为71、67、59、49、22、19及17艘;此外还面临静音性能持续优化的潜艇、"不依赖空气推进系统"(AIP)降低暴露率、具备终端毁伤力与防区外射程的先进潜射武器、以及温跃层/环境噪声等"海水复杂物理特性"遮蔽探测的难题。这些发展在增强潜艇进攻能力的同时,使反潜计划制定与执行更趋复杂。因此现代反潜系统需具备探测隐形潜艇、隐蔽追踪(不暴露己方位置)、安全通信及实施精准可靠打击的能力。随着传感器技术、数字化、数据分析、无人系统、自主控制及机器学习的进步,本文探讨认知数字孪生(CDTs)作为战略CCCI网络实时决策支持工具的适用范畴,以实现精确探测与战略威慑效能。
图1:潜艇和反潜战技术的演变