在最近廣受歡迎的國產(chǎn)科幻影片《流浪地球2》中，“電子生命”派和“移山計劃”派的你爭我斗引起了廣大觀眾的熱議。其中最令人震撼的，便是“電子生命”派駭入的無人機集群，其龐大的規(guī)模和智能的作戰(zhàn)方式也曾出現(xiàn)在多部科幻片中。事實上，自主智能作戰(zhàn)的無人機正在不斷靠近現(xiàn)代戰(zhàn)場。

【資料圖】

（《流浪地球2》中的無人機）

現(xiàn)役無人機

無人機，英文縮寫為UAV，從二戰(zhàn)后開始研發(fā)。截至目前，主要服役的攻擊型無人機均需要人工操作才能完成攻擊任務(wù)。最早的無人機僅為無線電指令操作的有人機，執(zhí)行危險任務(wù)，避免不必要的傷亡。在越南戰(zhàn)爭期間，美軍使用無人機和遙控傳統(tǒng)戰(zhàn)機執(zhí)行偵察和攻擊任務(wù)3000余次，是人類歷史上第一次大規(guī)模使用無人機的戰(zhàn)爭。隨著科技的發(fā)展，較低成本的攻擊無人機也逐漸加入了戰(zhàn)爭，在阿富汗和伊拉克戰(zhàn)爭中，美軍大量使用無人機，搭配精確制導(dǎo)和低附帶殺傷的彈藥，執(zhí)行高效低危險的精確打擊任務(wù)。

（美軍現(xiàn)役的MQ-1捕食者無人機）

但是，相比于《流浪地球》中的無人機，前面所述的這些無人機要么僅有根據(jù)特定航線進行拍攝的簡單自主執(zhí)行能力，要么在需要精密操作的攻擊任務(wù)中必須有遙控操作員介入操作，事實上遙控操作能力和穩(wěn)定的通訊成為了無人機作戰(zhàn)的必要條件。而一旦通訊中斷，無人機則只能執(zhí)行簡單的偵察任務(wù)，或者直接放棄攻擊任務(wù)返航。舉例來說，“全球鷹”可以在通訊中斷的情況下按照特定的航線完成全部拍攝和雷達偵察任務(wù)，而“捕食者”只能在操作員的控制下鎖定敵方目標發(fā)起攻擊。在攻擊流程中，無人機沒有獨立的目標識別和分析能力，如果要保障光電轉(zhuǎn)塔的照射而進行復(fù)雜的姿態(tài)改變，控制必須依賴操作員執(zhí)行。

未來無人機

《流浪地球2》中的無人機與現(xiàn)役無人機最大的不同，就是可以在通訊中斷，沒有遙控的情況下執(zhí)行獨立作戰(zhàn)任務(wù)。而在通訊暢通的情況下，無人機也可以智能選擇目標并且發(fā)起適當?shù)墓簦瑥亩鴾p少需要的操作員數(shù)量，也可以極大的減小通訊壓力。在影片中，不難看到無人機有時會采取威脅姿態(tài)逼近對手，以警告對手放下武器，有時候又會采取殺傷性的措施達成破壞目的。影片中的無人機還具備了自動識別目標，跟蹤目標和發(fā)起攻擊的能力，不再需要操作員遙控光電轉(zhuǎn)塔持續(xù)照射和鎖定目標，也不再依賴人工進行目標識別。

（現(xiàn)代人工智能圖像識別案例）

相比于現(xiàn)役的軍用攻擊無人機，影片《流浪地球2》中的無人機采用了四軸飛行器的構(gòu)型。四軸/多軸無人機是新世紀電子技術(shù)極大發(fā)展后才普及到民用和工業(yè)領(lǐng)域的方案，通過對單一電機/發(fā)動機的動力輸出調(diào)整實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，其操作難度和低速機動性要明顯好于傳統(tǒng)固定翼和旋翼無人機。對于智能化作戰(zhàn)來說，由于需要盡量減少操作員的介入，讓操作員不再控制飛行器的飛行，只對目標進行指定和下達簡單的指令，對主旋翼/空氣舵面調(diào)節(jié)的姿態(tài)控制難度要明顯高于多軸無人機的簡單輸出功率改變；無人設(shè)備可以更簡單的通過多軸設(shè)計實現(xiàn)懸停等操作，從而成為一個優(yōu)秀的武器搭載平臺。

通往未來之路

隨著科技的進步，影片中的“未來無人機”也不再是紙上談兵，多種適配的相關(guān)子系統(tǒng)正在逐漸成熟。在《流浪地球2》中，無人機同時使用了兩套動力系統(tǒng)。傳統(tǒng)的扇葉為垂直起降和低速作戰(zhàn)提供了充足的動力和良好的機動性，而渦輪沖壓發(fā)動機則保障了無人機高速作戰(zhàn)下有強大的推力和固定翼戰(zhàn)斗機賽跑。俄軍和其他國家的多種高超音速武器設(shè)計上都考慮了渦輪沖壓發(fā)動機，無論是工作時長還是油耗，在幾十年的研究中都已經(jīng)取得了不小的進步，很有可能在未來搭載到可重復(fù)利用航空器上。

（沖壓噴氣發(fā)動機原理）

目前，多軸無人機大多使用電力驅(qū)動，而軍用無人機采用電驅(qū)動面臨的主要問題源于電池的大小限制了飛機極限航程，也不能使用功耗過高的電機影響無人機航程。而《流浪地球2》中，很可能其扇葉動力來源是和渦沖發(fā)動機共用燃料艙，使用內(nèi)燃機或燃氣輪機及傳統(tǒng)的化石燃料，，能量密度要遠高于大部分常見的電池。也有可能是渦沖發(fā)動機以特定模式工作，進行發(fā)電保障扇葉的電動機運轉(zhuǎn)，極大的降低了對電池容量的需求。

而在智能化作戰(zhàn)上，目前的圖像識別技術(shù)已經(jīng)有了長足的發(fā)展。俄羅斯現(xiàn)役主戰(zhàn)坦克T-72B3上已經(jīng)使用了自動跟蹤火控，其工作原理就是基于對熱成像發(fā)現(xiàn)的熱源進行圖像識別，從而進行自動跟蹤，極大的減少了炮手的工作量。其他國家的三代主戰(zhàn)坦克升級方案大多也使用了類似的技術(shù)。美軍已經(jīng)早在2007年就已經(jīng)開始試驗地面作戰(zhàn)機器人的目標自動跟蹤，射擊和敵我識別。各國也在廣泛將圖像識別技術(shù)應(yīng)用于無人機和有人機的光電設(shè)備上，比較典型的就是美國F-35戰(zhàn)機上的EOTS系統(tǒng)，可以利用熱成像進行圖像識別，發(fā)現(xiàn)敵軍戰(zhàn)機并且追蹤，也可以引導(dǎo)導(dǎo)彈發(fā)射，不會引起對手的雷達告警。

（T-72B3上的“松樹U”夜間炮長鏡和自動跟蹤火控）

雖然目前的圖像識別跟蹤主要是對載具，如裝甲車輛和戰(zhàn)斗機執(zhí)行跟蹤，但是從類似的技術(shù)上發(fā)展出對所有熱源/高反差圖像的跟蹤并不困難，很可能已經(jīng)被廣泛利用于無人機的光電轉(zhuǎn)塔上。為降低后方操作員壓力，也可以在通訊帶寬有限的情況下提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，把傳輸“視頻”變?yōu)閭鬏斆總€自動跟蹤目標的“照片”，節(jié)省大量帶寬的同時提高搜索效率，以最快的速度完成視場內(nèi)所有目標的識別和判定。

總而言之，現(xiàn)代航空工業(yè)的很多技術(shù)已經(jīng)非常接近科幻影片《流浪地球2》中出現(xiàn)的無人機技術(shù)水平，。如果真的出現(xiàn)了550系列水平的高算力處理設(shè)備和機載簡單人工智能，影片中的全智能化作戰(zhàn)構(gòu)想可能會很快實現(xiàn)。

作者簡介：黃天，媒體工作者，主要從事軍事、科普相關(guān)媒體工作，長期研究冷戰(zhàn)軍事科技發(fā)展歷程

出品：科普中國

監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

作者：黃? 天?（矛隼工作室）

審核專家：費伯禹 （資深軍事內(nèi)容編審）

策劃：金 ?赫

【征稿令】

為在全社會普及科技知識、弘揚科學(xué)精神、傳播科學(xué)思想、倡導(dǎo)科學(xué)方法，光明網(wǎng)科普頻道面向創(chuàng)作者征集各類原創(chuàng)優(yōu)秀科普、科幻作品，鼓勵廣大科技工作者、各領(lǐng)域?qū)I(yè)人士、在職教師與在校學(xué)生等積極參與，首次投稿作者請?zhí)峁﹤€人簡介。投稿郵箱：gmkepu2023@163.com。