推荐｜2016年世界国防科技发展态势分析

2016年国外无人集群技术及人工智能技术发展迅猛，以AlphaGo为代表的深度学习典型应用在世界范围内引起了广泛关注，深度学习、自主学习、机器学习等技术发展迅速，不仅带来了新的能力提升，还预示着智能化战争已经拉开了序幕。

1、开展无人集群技术研究和演示验证，探索无人蜂群式攻击为代表的新型作战能力 。2016年，美国防部多个部门启动无人机集群有关研究项目，包括美国战略能力办公室的“无人机蜂群”项目、海军研究办公室“低成本无人机集群”项目、DARPA的“小精灵”项目，推进微小型无人机集群技术的研究与验证。6月，美空军31架无人机在40秒内依次发射并编组飞行，完成了利用发射管发射模块化无人机，无人机自主集群飞行，机间感知和精确编队等技术验证；8月，完成50架“微风”无人机同时自主飞行试验。美海军也对集群式无人水面舰艇相关技术进行了多次演示验证。美乔治亚理工学院开发出新算法，可使多个机器人在彼此距离数厘米的范围内移动且不会发生碰撞，以支持类似“蜂群”的无人系统自主协同作战。

2、加强自主与人工智能技术发展的顶层谋划，持续推进人工智能技术的研究和军事应用 。美国从战略层面先后制定、推出了系列自主与人工智能技术发展规划，在国防科技领域，重点培育和扶持自主/人工智能技术攻关的基础性研究工作，并明确提出重点发展“自主学习”、“人-机协作”、“机器辅助人员作战”、“有人-无人编队”、“具备较强应对网络和电子战攻击的武器系统及网络化半自主武器系统”等5大技术领域。美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室和IBM公司联合公布了以“真北”仿脑处理器芯片为基础的具有认知能力的深度学习超级计算机，标志着人类进入认知计算的新时代，深度学习超级计算机对于网络安全、核武器模拟等具有重大意义。8月，DARPA发布了名为“可解释的人工智能”（XAI）项目公告。该项目以机器学习和人机交互为研究重点，寻求建立一套具有可说明模型的机器学习技术，与可解释性技术结合后，可以使最终用户理解、信任并管理新一代的人工智能系统。11月，DARPA公布了“灵活编组”项目，旨在发现、演示和预测通用化数学方法，实现高度灵活的人机混合编组的最优化设计，从根本上变革当前人-智能机器系统的设计范式，将其从单纯通过机器实现自动化和人类替代的模式，向高级协作、共同解决问题的集成架构转变，从而利用人工智能技术实现未来人机协同作战。

3、人工智能技术推动智能化战争加速形成 。2月，DARPA局长表示：DARPA正利用人工智能方法对抗新出现的、未知的威胁，以电子战为例，DARPA近年开发了“自适应电子战行为学习”、“自适应雷达对抗”、“极端射频频谱条件下的通信”等涉及电子支援、电子攻击、电子防护三大领域的认知电子战项目，同时希望利用深度学习技术研发能连续不断感知、学习和适应敌方雷达、从而有效规避敌方雷达探测的电子战系统。3月，人工智能系统AlphaGo战胜世界围棋冠军，标志着类脑智能技术发展取得新的突破。6月，美国辛辛那提大学又公布：该校开发的一套人工智能系统“阿尔法”，在空战模拟对抗中，指挥仿真战斗机编队，击败了有预警机支持、有着丰富空战经验的美国空军退役上校。“阿尔法”在空中格斗中调整战术计划的速度是人类的250倍，从传感器搜集信息、分析处理到做出正确反应，整个过程不超过1毫秒。其核心采用遗传模糊树技术，在与人类飞行员的无数次对抗中学习人类指挥决策经验，逐渐达到并超越人类水平。可同时躲避数十枚导弹并对多目标进行攻击，还能协调队友并观察学习敌方战术，该技术是人工智能在指挥控制领域的重大突破。自主/人工智能技术被视为“改变游戏规则”的颠覆性技术，随着人工智能技术日趋运用到现代战争的方方面面，战争形态将由信息化向智能化加速转变。

网络空间是现代国家赖以生存和发展的重要基础。随着电子信息技术的广泛深入应用，网络空间已成为与陆、海、空、天并列的第五“作战域”，并渗透到陆、海、空、天各个领域。2016年，美军在网络攻防作战能力建设上持续发力，着力增强网络态势感知能力，取得了较为显著的技术进展。

1、通过多种途径和手段强化网络态势感知能力 。 一是探索大数据技术在增强网络态势感知上的应用 。美国防部多个机构都在探索网络态势感知的大数据技术应用，其中，美国防信息系统局（DISA）5月16日发布《大数据平台和网络分析态势感知能力》文件，介绍了其大数据平台在增强网络态势感知能力上的应用情况。DISA提供了一整套基于云计算的解决方案，用于收集国防部信息网络（DoDIN）的海量数据，同时提供分析与可视化处理工具以理解这些数据。该方案可使网络分析人员及作战人员以一种全新的综合性视角审视DoDIN的活动，有力地保证了决策的制定，同时增强了国防部网络的整体安全水平。 二是继续推进“X计划”以创建通用网络作战空间 。美国DARPA于2012年启动的“网络作战基础研究计划”（X计划）首次交付作战人员，该计划希望“发展主宰网络战场空间所需的基础性战略与战术，通过可视化、图形化的方式，使作战人员在大规模实时动态网络环境中理解、规划和管理网络作战”，从根本上全面提升态势感知和协作能力，使作战人员减少任务规划时间，支持任务扩展，扩大作战优势。 三是启动“战术网络作战管理”项目，增强网络态势理解能力 。美陆军4月启动“战术网络作战管理”项目（旨在评估整体战术网络），用于提高国防部信息网络、攻击性网络作战和防御网络作战的“态势理解”能力，首次将网络“态势感知”提升至网络“态势理解”高度，其内涵不仅包括信息层面，还包括行动层面，如知晓战况、任务和影响以及如何更好做出决策，这比态势感知的要求更高。6月底，美陆军网络卓越中心举行“网络探寻2016”演习，目的就是赋予指挥官对网络电磁活动的“态势理解”能力，提高应对作战挑战的能力。

2、不断夯实和推进网络防御能力建设 。 一是扎实推进“联合信息环境”（JIE）建设 。美国防部“联合信息环境”的核心、基础模块——“联合区域安全堆栈”（JRSS），已于2016年全面完成第一阶段建设，并于12月进入第二阶段。这一阶段的建设内容，主要是进一步确定JRSS的有效性，并检验它在防御性网络作战中缓解威胁的能力。“联合信息环境”将为美军提供统一、标准化的军用通信网络，具备安全、互操作的云环境，可用于存储所有军种、国防部机构及盟友的涉密和非涉密信息，能够大幅降低安全风险。 二是美空军积极开发网络战武器系统，增强了网络防御能力 。1月和3月，美空军接连发布两套网络战武器系统—“空军内联网控制”（AFINC）和“网络空间脆弱性评估/猎杀”（CAV/H）系统。AFINC能够作为空军网络防御第一线，控制所有进入空军信息网的网络流量，将空军100多个分散管理的网络接入点统一到16个接入点集中管理，增强了网络防御能力和安全性。CAV/H系统可执行网络漏洞及脆弱性评估、对敌威胁探测以及鉴定等任务，帮助空军找到、修复、跟踪、定位、评估并解决针对其作战任务的各种威胁，确保空军在空战、空间战和网络空间战中的制胜能力。 三是持续推进新型网络防御技术的研发 。美DARPA启动多个研发项目，寻求全新、更有效的网络防御技术。5月，DARPA启动“增强型归因”项目，旨在研发有效描述攻击者的技术方法，分享网络罪犯的作案方法、潜在的受害者等信息，并预测后续黑客行为，同时建立描述攻击者恶意活动的完整历史记录。6月，美国土安全部启动“预测性恶意软件防御技术”研发工作，该技术基于新型恶意软件来预测网络攻击，使用机器学习和统计模型，提前进行防御。

3、面向实战广泛探索网络攻击手段 。 一是利用人工智能技术发展网络攻防能力 。7月，美国IBM公司利用其“沃森”技术平台，研制自动化威胁识别和修复系统。“沃森”作为一个人工智能操作辅助平台，可以自动分析登录服务器的日志数据，帮助检查恶意软件、可疑IP地址等，其效能非人类可以比拟。8月，DARPA开展的“网络挑战赛”（CGC）网络攻防对抗竞赛进行了最终的决赛，参与决赛的7支队伍使用DARPA提供的高性能计算机系统搭载自行设计的人工智能“网络推理”系统，在“实验型网络安全研究评估环境”下，开展漏洞自动发现、确认和修复竞赛。这是世界上首个全部由计算机参与、无人工干预的“网络夺旗”竞赛，开启了网络攻防技术的“自动化革命”。 二是利用木马技术实施网络攻击 。2016年，美国密歇根大学在不改变芯片电路设计情况下，在OR1200处理器制造阶段，通过改变集成电路版图的方式植入硬件木马，并通过远程控制方式实施网络攻击，验证了这种植入硬件木马技术的有效性。该硬件木马可获取处理器的最高控制权限，进而获取系统最高控制权限。这项技术标志着芯片潜在安全风险来源已从设计阶段延伸至制造阶段，颠覆了既有安全防范措施的有效性。 三是网络攻击已从战争舞台的幕后走向前台 。3月，美国防部公开宣布对“伊斯兰国”组织发动网络战，旨在破坏其指控系统，使其网络过载，无法运行。美军开展的网络攻击行动，破坏了“伊斯兰国”在网络战场执行任务与通信的能力，迫使其采取其他通信方式。

空间是世界大国博弈的战略制高点。当前，空间领域呈现“拥挤、对抗、竞争”的新态势。空间技术的发展，主要集中在进入空间、利用空间和控制空间技术领域。2016年以来，主要国家加快空间技术创新发展，大力推进航天系统建设步伐，“入天、用天、控天”能力稳步提升。

1、航天运载器技术多途径并行发展 。 一是重型运载火箭技术研发稳步推进 。2016年，NASA大力推进“航天发射系统”（SLS）重型火箭的全面生产、组装、集成以及测试。该火箭最终低轨运载能力约为143吨，是目前最大运载能力的6.5倍，将用于载人探索火星任务。美国联合发射联盟启动研制新型“火神”大型运载火箭计划，旨在研制可捆绑4或6个固体助推器的两级液体运载火箭，地球同步轨道运载能力超过8吨，计划2019年首飞。8月，俄罗斯国家航天集团公司开始设计最新超重型运载火箭，该火箭以RD-171液体燃料发动机为基础，该火箭的第一级和第二级将不会使用氢循环。1月，欧洲航天局新一代“阿里安-6”运载火箭设计架构定型，为可捆绑2或4个固体助推器的两级液体运载火箭，计划2020年首飞； 二是可重复使用空天运载器技术是目前研究和探索重点 。围绕可重复使用空天运载飞行器的发展，美国DARPA、NASA和美空军按照不同技术路线，着眼近期和远期，分别安排了基于火箭动力的部分可重复使用两级入轨飞行器验证项目（XS-1“试验性太空飞机”项目）、基于“涡轮基组合循环发动机”（TBCC）及火箭动力的完全可重复使用两级入轨飞行器技术预研、基于“火箭基组合循环发动机”（RBCC）及火箭动力的完全可重复使用两级入轨飞行器技术预研。9月，美国空军研究实验室发布基于英国“佩刀”组合发动机的两种水平起降两级入轨空天飞行器概念方案，“佩刀”发动机技术不仅会助推可重复使用空天飞行器技术的发展，还会在整个高超声速技术领域带来颠覆性变革。美国SpaceX公司“猎鹰-9”火箭继2015年首次实现火箭一级陆上回收后，2016年多次成功实现火箭一级的海上回收，表明有动力垂直返回技术日趋成熟。5月和8月，印度分别进行了“可重复使用运载器技术验证机”（RLV-TD）首次飞行试验和超燃冲压发动机首次带飞点火试验。试验成功将为印度未来可重复使用空天运输系统发展奠定重要技术基础； 三是新概念火箭发动机技术取得新突破 。8月，俄罗斯高级研究基金会资助的首型液体燃料连续旋转爆震发动机完成实验室环境下点火测试，试验成功产生了不同能量的爆震波，验证了液体燃料连续旋转爆震发动机的技术可行性，此次试验成功表明连续旋转爆震发动机在燃料喷注过程压力损失控制、燃料与氧化剂掺混，燃烧室耐高温性能、爆震波传播方向控制等方面的关键技术初步得到解决。旋转爆震发动机有望成为运载火箭和导弹新的动力形式，大幅提高运载能力，开辟航空航天动力新途径。

2、天地一体的实时空间态势感知能力加速形成 。 一是地基空间目标监视网进一步完善 。10月，DARPA正式向美空军交付“空间监视望远镜”，标志着该项目已正式由研发阶段转入作战应用阶段。“空间监视望远镜”具备大视场和快速观测能力，将大幅缩小空间监测漏洞，对微小攻击平台监测能力加强，对中高轨空间事件的监测认知能力和反应速度明显提升。

二是天基高轨巡视侦察卫星进入组网阶段 。8月，美国成功发射第3、4颗GSSAP卫星，使在轨GSSAP卫星数量达到4颗。同时，美军还对其中一颗GSSAP卫星进行机动变轨，抵近详查美海军“移动用户目标系统-5”卫星，开展在轨任务测试。GSSAP卫星完成组网后，将使美军高轨目标巡视侦察能力再次提升，进一步支持美军态势感知能力向支持空间战目标技术侦察、行动意图判断等功能拓展。

三是先进光学成像及处理技术提高军事侦察与态势感知能力 。2016年，在美国DARPA和NASA联合投资下，洛•马公司与加州大学联合开展了微缩干涉光学成像系统研究，利用大规模微型干涉仪组成的微缩阵列进行干涉成像，上百倍降低传统光学成像系统的尺寸和质量。同时，美科学家提出了图像重构技术，该技术可在不改变侦察卫星硬件的前提下，利用单颗或多颗侦察卫星对同一目标的多张侦察图像进行在轨图像后期处理与合成，理论上可将图像分辨率提升5倍，提高军事侦察与态势感知能力。

3、攻防并重积极布局空间对抗技术 。 一是公开发展进攻性空间对抗能力 。3月，国防部长卡特称，2017财年国防部将拨款20亿美元用于发展进攻性空间对抗能力，包括继续研制部署反卫星通信系统（CSS）。美国空军X-37B轨道试验飞行器继续进行第四次飞行试验，本次飞行试验重点是验证飞行器携带的有效载荷，表明美军已基本完成了对X-37B的核心试验鉴定工作，转向作战及其他功能拓展。

二是继续发展弹性分散式空间体系结构 。为确保空间系统安全，美军将继续推进弹性分散空间体系结构发展，并于4月提出了名为D4P2的重点投资领域，即通过任务功能分解、系统备份、分布式部署、欺骗、防护和能力备份等方式，提高卫星系统防护能力。 三是通过空间在轨操作和空间碎片清除项目，以民掩军隐蔽发展空间攻防技术 。3月，DARPA正式公布“地球同步轨道卫星机器人服务”（RSGS）项目，重点验证在地球同步轨道或附近验证“服务卫星”安全、可靠、高效地进行逼近、检测和维修等在轨操作技术，计划2021年前进行在轨演示验证，实现对地球同步轨道卫星的“按需服务”。相比于美军此前提出的“凤凰”和“蜻蜓”计划，RSGS项目涉及卫星太阳能帆板展开、天线故障检修、升级模块安装等多种高轨操作任务，任务的复杂性更高，需要多项在轨操作技术的配合使用，技术应用范围更广，具备更加多样化的全轨道卫星攻防潜力。空间碎片清除技术经过转化后具备潜在的空间对抗能力，近年来多国纷纷开展了空间碎片清除技术研究，俄罗斯计划2016～2025年设计并建造一型“清理者”航天器，用于清理地球同步轨道上废弃的卫星和火箭上面级，一次任务可清理至少10个空间碎片。日本正在开展“电磁网”的研制，用于空间碎片清除。欧洲航天局宣布将于2017年6月从国际空间站释放“碎片清除”卫星，演示验证低地球轨道空间碎片清除技术。

临近空间一般是指距离海平面30~100千米的空域，空气稀薄、阻力小，环境独特，既可为飞行器提供一定的升力和横向机动控制力，又有利于高超声速飞行，军事价值巨大。21世纪开始，美国相继实施多项高超声速临近空间飞行器研究计划，推动了世界范围的技术研发热潮。

1、高超声速巡航技术发展进入新阶段 。 8月，美国DARPA正式发布“先进全速域发动机”（AFRE）项目的招标文件，旨在研发和地面验证一种能在马赫数0-5+范围内工作的可重复使用、碳氢燃料、全尺寸涡轮基冲压组合（TBCC）发动机，以支撑高超声速飞机技术的发展。AFRE项目是美国官方首次明确针对高超声速飞机需求而设立的TBCC发动机地面集成验证项目，也是当前美国政府在高超飞机领域投资最大的项目，标志着美国高超声速飞机TBCC动力进入了全新的发展阶段。9~10月，DARPA分别授予洛·马公司和雷声公司价值1.71亿美元和1.75亿美元的“吸气式高超声速武器方案”（HAWC）项目第二阶段合同，研制战术射程的高超声速巡航导弹。HAWC项目为X-51A的后继项目，目标是在前期X-51A超燃冲压发动机关键技术取得突破的基础上，进一步集成导引头、引战等分系统，为发展一型射程925千米、速度为马赫数6的空射吸气式高超声速巡航导弹进行关键技术开发和验证。俄罗斯3月首次完成海军“锆石”新型高超声速巡航导弹的陆基试射。

2、助推-滑翔高超声速技术研发与试验并进 。 9月，DARPA授予洛·马公司1.47亿美元的战术助推-滑翔（TBG）项目合同，研制战术射程的助推-滑翔导弹。为配合武器系统层面演示验证的进度，美空军研究实验室（AFRL）正在同步推进超燃冲压发动机、热防护结构与材料、导引头、引战等方面的关键技术攻关，目标是在HTV-2的技术成果基础上，发展一型射程1000～2000千米、最大速度9~10马赫的空射高超声速助推-滑翔武器。

俄罗斯分别于4月、6月和10月成功完成了3次高超声速助推滑翔飞行器YU-71和YU-74试射。按照俄罗斯当前发展的项目来看，已兼顾战略、战术射程，发展了助推滑翔式、吸气式不同技术方案的打击武器，打击武器装备体系趋于完善。