无人集群系统自主协同技术综述

无人集群系统是近年来国内外军事领域的研究重点, 正在推动无人作战样式由 “单平台遥控作战” 向海陆空协作的 “智能群体作战” 转变. 综述了近年来国内外在无人集群系统方面的最新研究进展, 包括军事、国防和学术领域在无人系统自主 协同技术方面的探索和实践, 阐述了无人集群系统相关的关键技术, 包括多 Agent 系统自主协同、多 Agent 系统态势共识、未 知系统动力学、群体智能理论与技术、机器学习方法、行为决策方法以及实验场景模拟等, 分析了不同关键技术的技术特征、 面临挑战和发展趋势.

2018 年美国国防部颁布《国防部人工智能战略 摘要》, 强调人工智能技术在军事领域的应用, 并于 同年发布了无人集群系统并行作战场景[1]. 2017 年 至今美国战略和预算评估中心连续发布针对中俄两 国的马赛克式集群作战等颠覆性作战模式, 打造全 球范围内的武器系统协同作战[2] . 我国国务院在 2017 年提出《新一代人工智能发 展规划》, 倡导人工智能领域的军民融合, 以加快国 防技术的成果转化, 并为指挥决策、军事论证和国防 科研提供有力支撑[3] . 其中, 以群体智能为核心技术 的无人集群系统自主协同作战是未来战争重要样式, 美军已经启动高度自主智能化集群武器装备的研究. 我军也在积极探索利用人工智能算法提高无人系统 的智能化水平, 以取得战争主动权. 进一步看, 现代 战争中战场环境瞬息万变, 仅仅通过单系统的协作 不可能完全掌握战场环境和态势, 海、陆、空多类智 能系统的协同感知、联合攻击必将成为未来战争的 作战模式. 2020 年 1 月, 中国科学院发布的《2019 年 人工智能发展白皮书》中, 将” 群体智能技术” 列为 了 8 大人工智能关键技术之一[4] . 同时, 无人装备具 有低成本、小型化、功能单一、组网灵活等特性, 使 得无人装备集群作战通过数量优势来打击敌人. 在 网络环境下, 这类由异质、异智系统 (智能体) 通过 彼此之间的信息交互构成的多维异构无人集群系统, 看作是异构智能群体系统, 即多智能体 (Agent) 系统. 其中, Agent 是对外界的刺激作出适当反应的实体, 不是被动的接受消息和控制. 展望未来, 谁懂得如何最好地使用无人集群智 能系统, 谁就有望在战争中取得巨大优势.