在DARPA的模拟近距离空战中 AI控制的F-16战机作为一个团队工作

据外媒报道,通过一系列模拟测试,让人工智能(AI)控制的F-16战机作为一个团队与对手进行对抗,将人工智能带入近距离空战领域的目标又近了一步。这些实验是美国国防高级研究计划局(DARPA)“空战进化”(ACE)计划第一阶段的一部分,该计划的重点是探索人工智能和机器学习如何帮助实现空对空作战各方面的自动化。

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DARPA近日宣布,ACE的第一阶段已经进行了一半,上个月在约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室(APL)进行了所谓的Scrimmage 1下的模拟AI近距离空战。

利用APL设计的模拟环境,Scrimmage 1涉及到2-v-1模拟交战的演示,两架蓝色部队(友军)的F-16飞机合作击败一架未公开的敌方红色空中(敌军)飞机。用DARPA的话说,这个雄心勃勃的ACE计划旨在 “以人机协作近距离空战为挑战问题,开发出可信的、可扩展的、人类水平的、AI驱动的空战自主权”。

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2月份的AI近距离空战测试是自去年8月APL的AlphaDogfight试验以来的第一次。那次,一场比赛让8个提供AI系统的团队驾驶模拟的F-16进行一对一近距离空战。随后,拥有获胜AI的团队又在模拟器中与一名经验丰富的F-16战斗机飞行员进行了5次模拟近距离空战,以5比0的比分击败了人类,这是对AI潜力的重大展示。

“在第一阶段结束时,我们最大的关注点是AI算法的模拟到现实的过渡,因为我们准备在2021年底进行实飞的次规模飞机场景,”DARPA战略技术办公室的项目经理Dan "Animal "Javorsek上校说。“管理这种向现实世界的过渡是对大多数人工智能算法的关键考验。事实上,之前的努力只是对这些类型的过渡很脆弱,因为一些解决方案可能会过度依赖模拟环境的数字文物。”

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与AlphaDogfight Trials只使用枪支相比,Scrimmage 1引入了新的模拟武器,其形式是“针对较远距离目标的导弹”。

“增加了更多的武器选择和多架飞机,引入了很多我们在AlphaDogfight Trials中无法推动和探索的动态,”Javorsek补充道。“这些新的交战代表了在算法中建立信任的重要一步,因为它们允许我们评估AI代理如何处理为防止自相残杀而设置的明确的火力限制途径。当在包括有人驾驶的战机在内的动态和混乱的环境中使用进攻性武器进行操作时,这一点极其重要,并且还提供了增加与操纵两架飞机与对手相关的复杂性和团队合作的机会。”

到目前为止,ACE已经展示了先进的虚拟人工智能近距离空战,涉及视距内(WVR)和视距外(BVR)多机场景,并使用模拟武器,再加上使用仪器喷气式飞机进行实战飞行,以测量飞行员生理学和对人工智能的信任。

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在去年开始的ACE计划中,DARPA一直强调建立人类飞行员对AI的信任的重要性,让AI进行实际的战斗演习,而人类则专注于总体的战斗管理决策。

在“捕捉信任数据”的过程中,试飞员们在爱荷华大学技术研究所的操作员性能实验室里,乘坐L-29“海豚”喷气式教练机飞行。这架飞机经过改装,配备了驾驶舱传感器,可以测量飞行员的生理反应,从而了解飞行员是否信任人工智能。在这些任务中,L-29一直由前座的安全飞行员驾驶,他根据AI的决策进行飞行控制输入。然而,对于反应被评估的飞行员来说,就好像是AI在驾驶喷气机一样。

ACE第二阶段计划在今年晚些时候进行,将增加涉及螺旋桨驱动和喷气动力的实战亚尺度飞机的近距离空战,以确保AI算法可以从虚拟环境中转移到现实世界的飞行中。同时,Calspan还开始着手改装一架全比例的L-39 Albatros喷气式教练机,以便为第三阶段,即计划于2023年末和2024年进行的一组实飞近距离空战提供机载AI "飞行员"。

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一旦这一概念得到验证,DARPA计划为"忠诚僚机"无人机配备开发的AI技术,比如Skyborg,与有人驾驶的战斗机一起协同工作。这样一来,无人机将能够进行具有一定自主性的近距离空战,而人类飞行员则主要专注于战斗管理。

最终,这种人工智能可能对实现无人战斗飞机的梦想至关重要,它既能进行空对空作战,也能进行空对地打击。虽然无人战斗飞机能够执行许多与有人驾驶飞机相同的功能,但它的人工智能“大脑 ”能够更快、更准确地做出关键决策,在更短的时间内考虑到更多的信息,而不用担心被一般混乱的战斗分心或迷惑。同样的算法也可以进行调整,使无人机能够联网成群,协同作战,最大限度地提高作战效率,决策的制定速度远远快于人类驾驶的编队。

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然而,同样的人工智能技术也有作为 “虚拟副驾驶”的应用,这种概念正在R2-D2下开发,该项目由美国空军研究实验室(AFRL)的自主能力团队3(ACT3)运行。这样一来,ACE中出现的软件和其他系统就有可能为有人驾驶飞机的机组人员提供新型的自动协助。

显然,ACE有可能在自主和半自主无人机能力领域为各种不同的空军项目提供支持,并为载人战机提供另一层快速决策。虽然人工智能算法在虚拟近距离空战中胜出的能力现已得到验证,但今年晚些时候,我们应该也有机会看到这项技术如何转化为实战飞行。

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