全球主要国家国防人工智能现状研究-设计5份技术资料-超4万字

文摘   2024-11-10 14:37   贵州  

文章引致韩国国防部下属的人工智能研究中心:Junghyun Yoon,“在国防领域引入人工智能技术的主要问题和提高利用率的计划”,STEPI Insight。2021;08: 1-55.

由于新技术的发展,预计未来战场的面貌将与现在大不相同。特别是,如果人工智能和机器人作为主角参与战场,他们的能力变得更加先进,战争的结果将变得难以预测。因此,美国和中国等主要国家已将人工智能 (AI) 视为可以改变国家竞争力和未来战争面貌的核心技术和游戏规则改变者,并正在全力以赴抢占相关技术并开发 AI 武器系统。韩国陆军在组织和工作绩效系统方面是推动国防人工智能最领先的,但现实情况是,由于缺乏在国防层面全面管理、协调和控制它的治理,它正在经历困难和困惑。最近,关于建立国防人工智能中心(暂定名称)的必要性已经形成共识,研究人员希望分析美国、英国和澳大利亚等主要海外国家国防人工智能推广的现状,并对国防人工智能政策的制定提出一些启示。

随着第四次工业革命的到来,人工智能、物联网、无人技术和自动驾驶等创新技术正在快速发展。随着人工智能在各个行业采用的结果得到证实,并且预计人工智能的影响力在未来会越来越大,各国都在积极尝试将人工智能应用于国防。美国宣布了一项“第三次抵消战略”,以扩大与其主要竞争对手的国防科技差距,该战略强调人机合作、人机作战团队建设、机器人以及人工智能作为自主武器的作用。

到目前为止,美国在国防技术方面一直处于领先地位,但人们一直担心,随着与中国和俄罗斯等主要竞争对手的技术差距缩小,美国的技术优势正在消失。在这种背景下,通过“第三偏移战略”展示了创新优先考虑速度和敏捷性的国防技术的意愿,而人工智能是推动创新的核心技术(Kim Young-in,2017 年)。

包括美国在内的主要发达国家都认识到人工智能是未来战场上的游戏规则改变者,并正在努力开发技术和加强人工智能军事使用的组织能力。韩国军方也在做出各种努力来推广国防人工智能,但由于缺乏控制塔来以综合方式对其进行管理,因此面临困难。例如,每支军队都在推进人工智能工作,但要以综合方式推进和加速国防人工智能并不容易,因为国防部总部内的局和办公室等执行机构和相关机构、每军、国防发展局和数据管理机构都在独立开展工作。为此,关于建立国防 AII 中心的讨论已经形成共识,众所周知,其成立正在作为国防领域的重大国家政策任务之一进行推进。1)

在本研究中,我们将分析美国、英国和澳大利亚等主要海外国家国防人工智能推广的现状,并为我们的国防人工智能推广战略得出政策启示。

现代战争正在随着精确、无人、自动化和网络化的战场而变化(Junghyun Yoon,2021 年)。未来的防御能力不仅会受到部队数量优势的影响,还会受到武器质量以及能够有效部署武器的先进作战和支持系统的影响。特别是,能够有效管理复杂操作系统和多层战场信息的人工智能技术被认为是决定未来战争领导地位的关键变量(Junghyun Yoon,2021 年)。特别是在国防领域,人工智能有望在 OODA Loop 中发挥关键作用。在通往“观察 - 感知和情境判断(定向)- 决定 - 行动(Act)”的一系列过程中,人工智能将成为一项关键技术,它将通过比对手更快的作战节奏在战场上带来优势。在美国发表的研究报告和论文支持人工智能可以成为收缩现有权力的 Oda 循环的向心力的论点(Jung,2022 年)。

将人工智能引入军队有望实现高效的资源管理,增强战斗力,并解决长期的供需问题。然而,当自主武器系统而不是人类作为战斗行动的主题参与时,可能会出现各种不可预见的问题(Song, Yoonsun, 2021)。AI 需要可靠的大数据和学习算法。然而,即使算法先进,也不能保证 100% 的完美判断,如果人工智能的根本问题(决策困境、莫名其妙的黑匣子、问责制等)发生在军队中,负面影响会更大,不确定性和不可逆性最大化的战场环境也不是人工智能展示其能力的容易环境(Hwang Won-joong,2020)。军事流程创新和制度改进的步伐跟不上人工智能技术发展的步伐,这一事实也阻碍了军事人工智能的应用。由于军队的性质,需要很长时间才能反映所需的提案并实现电气化,因此不可避免地难以应用快速发展的人工智能技术。此外,国防人工智能专家短缺和数据安全问题正在被讨论,由于各种原因,将人工智能引入国防领域并进入人工智能动力(武器+动力支持)系统可以快速高效地开发、部署和运行的加速阶段,非常困难和复杂。

国防 AI 等与智能信息化工作相关的规划系统分散在各个领域,因此难以制定构建基于 AI 的集成系统的策略并相应地实施策略。

目前,国防信息化领域的最高规划文件是基于《国防信息化基础设施建设和国防信息资源管理法》(以下简称《国防信息化法》)的国防信息化五年基本计划,当前文件已被确立为 2019~2033 年的有效计划。在不久的将来,《国防情报与信息化法》将作为《国家情报与信息化框架法》的子部分修订为《国防情报与信息化法》,而作为待修订法律的法定文件的《国防情报与信息化基本计划基本计划》预计将根据反映先进技术快速发展趋势的《国家情报与信息化基本计划》的制定三年期限进行准备。然而,《国防信息化基本规划》并未与国防规划管理系统有机挂钩,而国防规划管理系统是武器系统购置的基础,并且该计划得以实施,而是局限于国防信息化系统,特别是国防作战领域的资源管理系统和基础设施相关领域,并作为高层次的规划文件发挥作用。

为了开发和运营基于人工智能的载人和无人复杂系统等集武器系统、信息系统和动力保障系统于一体的智能融合系统,有必要通过与现有国防规划和管理系统联动的国防情报和信息化规划系统进行重组,为培育基于人工智能的高科技强国奠定基础。

美国在国防人工智能上花费了大量资金,这在任务数量或预算规模方面无法与其他国家相提并论。然而,美国也改进了与国防人工智能相关的组织结构和工作流程,因为由于军队组织结构和加速人工智能的工作流程不足,很难将私营部门开发的人工智能技术快速应用于国防。尽管如此,美国在国防人工智能相关政策、战略和挑战方面仍处于领先地位。

中国已将人工智能作为其实现其利益的国家战略的关键支柱,誓言到 2030 年成为世界上最好的人工智能领导者,美国正在为来自中国的这一威胁做准备。国防人工智能熟练度是确保军事和经济实力的重要领域,是确保竞争力和实现军事优势的必要条件。美国将 AI 问责框架视为治理、数据、性能和监控,因此,建立治理被认为是国防 AI 的主要必要和充分条件。

2018 年,美国国防部发布了 2018 年国防部人工智能战略,将人工智能传播到所有国防领域,构建以人工智能技术为中心的联合部队系统,同年,成立了联合人工智能中心 (JAIC),积极将人工智能引入国防工作,并通过 JAIC 奠定了人工智能电气化路线图以及与应用武器系统相关的道德和法律基础(Junghyun Yoon,2021)。

2022 年,将成立首席数字和人工智能办公室 (CDAO)(见下图)。2)CDAO,一个在国防部监督AI、数据分析和数字服务的组织,已经宣布建立负责任的AI(数据)战略、生态系统实施和负责任的AI战略和实施路径(RAI S&IP)。

RAI S&IP 计划开发和部署优先考虑道德、透明度、问责制和人权的 AI 系统。它包括负责任地使用 AI 的策略以及如何实施这些策略的计划。RAI S&IP 的目标是确保以尊重人权的方式开发和使用 AI 系统,同时实现其预期目的。此策略和路径包括 AI 系统的开发、测试和部署指南,以及监控和确保遵守这些指南的机制。战略和指导方针是与工业界、学术界、民间社会和政府等利益相关者合作制定的,包括建立监督机构和治理结构。因此,RAI S&IP 将帮助组织了解 AI 的潜在风险和好处,并为负责任地采用和部署 AI 技术制定路线图(Kahn,2023 年)。

美国国防部制定了人工智能伦理原则,增加了对人工智能项目的资助,并形成了人工智能和数据生态系统。AI 道德原则专门定义了问责制、公平性、可追溯性、可信度和控制。因此,美国通过建立 CDAO 并通过 RAI S&IP 追求负责任地使用 AI 来建立治理体系。最重要的是,考虑到人工智能技术在私营部门以非常快的速度发展的性质,美国与私营部门(工业界、学术界和研究界)建立了广泛的合作系统,以创建一个“JCF3)、Advana4)、Tradewind5)以及其他 AI 和数据平台,这些平台支持每个军队和战斗指挥部。作为参考,美国国防部追求的 CDAO 数据、分析和 AI 应用策略可以从下图所示的愿景、原则和方法中轻松理解。

英国是一个强调 AI 伦理和根据民主价值观发展 AI 的国家。人们强烈认为,为了国防利益,应该快速、大规模地采用和利用人工智能。

英国的国防 AI 战略将 AI 定义为一套可以补充和取代人类智能的通用技术。英国专注于引入自主武器、蜂群无人机和杀手机器人等套件,特别是可以自主运行并展示智能决策的武器系统。

英国最大的挑战是跟上国防人工智能及其盟友美国的发展步伐(Payne,2022 年)。它预计人工智能将取代英国军队中为数不多的人员和设备,并设定了与美国及其盟友合作的目标,将人工智能能力提升到世界第三大地位。英国在人员和设备方面几乎没有优势,但它正在利用人工智能等新技术和与其他国家的战略联盟来加强防御。尤其是英国,它处于人工智能研究的前沿,并且拥有悠久的技术创新历史。

英国的国防人工智能政策和战略来自国防人工智能和自主部门 (DAU) 和国防人工智能中心 (DAIC)。DAU 成立于 2018 年,是一个负责政策和指导、人工智能开发、采用和管理战略框架的组织,其核心发展机构是国防科学与技术实验室 (DSTL),其中包括来自战略司令部(数字部门)、陆海空、人工智能开发国防中心 (DCAR)、国防安全促进小组 (DASA)、国防战斗研究所、艾伦图灵研究所、国防战斗实验室、大学和工业界的各种利益相关者。DAU 建立了一个政策框架来管理 AI 的开发、采用和使用,DAIC 负责 AI 技术发展战略。

2022 年 6 月,英国国防部和 DSTL 发布了国防人工智能战略,其中概述了国防人工智能的战略目标,包括“决策优势”、“效率”、“获得新功能”和“支持整个武装部队”。6)

作为被称为“AI 之父”的 Alan Turing 的祖国,英国正在积极引入 AI。就人工智能公司数量而言,英国是世界第三大国家,拥有出色的创业生态系统。随着世界顶尖人才聚集开发 AI 技术,将 AI 技术应用于国防领域的机会和尝试可能会很多。目前,对缺乏 AI 素养、AI 专家短缺以及军事人力和装备减少的担忧是采用 AI 的障碍,但尽管如此,随着军队、工业界、学术界和研究机构参与在国家层面培养 AI 人力,并正在努力构建生态系统以克服技术复杂性,预计英国的国防 AI 能力将得到大大加强。

澳大利亚国防部分为两部分,一部分由国防部长 (CDF) 领导,另一部分由国防部长管理。CDF 于 2019 年成立了国防人工智能中心 (DAIC),以加速人工智能在国防领域的应用。DAIC 负责开发和应用 AI 和机器学习技术,以支持澳大利亚国防军 (ADF) 的行动和决策。DAIC 在自主系统、自然语言处理和计算机视觉等领域进行研发,重点是开发可转换为 ADF 的能力,并在促进工业、学术界和政府合作方面发挥作用。2021 年,提出了国防数据战略/皇家海军人工智能战略(“RAS-AI 战略 2040”),并在 DAIC 倡议下建立了国防技术加速合作实验室 (DTACL)(Layton,2022 年)。

澳大利亚国防人工智能生态系统的最大部分分为政府和私营部门,由国防创新中心和国防科学技术集团 (DSTG) 领导。DSTG 为国防部提供科学建议,并针对特定情况下的国防和安全需求设计创新的技术解决方案。为此,国防人工智能研究网络 (DAIRNet) 已经建立,并与大学合作,使用跨各种安全域的多云环境提供解决功能问题和测试原型的作用。DAIRNet 是下一代技术基金的一项计划,是美国政府和军队正在投资的一项计划,旨在走在 AI 和 ML 开发的前沿,并利用这些技术来支持其国家安全目标。

国防创新中心是一个将于 2030 年年中结束的项目,该计划赞助从 POC 到原型设计、演示和评估的创新工艺工程项目,涵盖技术准备级别 (TRL) 6-8。在咨询军事和文职专家以及 DSTG 后,分两个阶段对提案进行全面评估。技术和预算部分最终由国防部长批准。就澳大利亚而言,产学官 AI 生态系统已经建立起来,这也是一种优势。中小企业,包括初创企业,约占澳大利亚国防工业的 90%。因此,澳大利亚从人工智能在军事中的应用的最初想法到在军事中的应用,都有一条明确的创新路径。具体来说,DSTG 资助创新技术和概念的早期研究 (Next Generation Technology Fund),并通过国防创新中心计划通过原型设计、演示和评估来资助成功的创新想法。将成功的原型交付给能力获取和维持小组 (CASG) 运营的国防采购系统并转化为作战职能的结构被视为解决创新想法被浪费问题的好方法。

以美国、英国和澳大利亚为例,一个共同点是它们已经建立了一个国防人工智能促进组织,以促进治理一体化和效率。为了促进国防人工智能,相关技术开发、预算投资、人力资源培养和相关生态系统的形成等各种任务必须并行进行,因此未来需要一个强烈指向一个方向的中心点。

到目前为止,我们已经简要回顾了美国、英国和澳大利亚三个国家的国防人工智能战略。由于篇幅限制,无法解释所有内容,因此我们将认识/定义三大国家的防御人工智能战略,战略、治理、组织/生态系统、研发和预算/投资。将教育、培训和问题制成表格。这三个国家的国防人工智能战略的比较分析结果如下。

美国、英国和澳大利亚拥有促进国防人工智能的治理体系,并继续为引入和利用人工智能(技术开发、人力资源培训、人工智能应用等)做出具体努力。这些国家也面临着技术、数据安全和专业人力缺乏的问题,但预计它们将通过政府支持和促进系统逐一解开纠结的线索,从而取得实际成果。

由于领先国家和后来者都认识到人工智能是未来战争的游戏规则改变者,因此必须根据符合国家利益的国家人工智能理念、方向和目标推动国防人工智能的发展。特别是,落后国家需要借鉴领先国家的案例和教训来防止试错,并改进电力系统,即采购过程,因为国防人工智能成为国防建设的关键要素(“人工智能具有比现有流程更灵活、更快速的优势”)。

人工智能在韩国国防领域的快速应用和有效加速的具体方向是建立国防人工智能治理和生态系统,以及确保人工智能基础设施的安全。应将 AI 生态系统发展成为军工学研协作体系。由于联合性很重要,因此开发包括陆地、海洋、空中、太空和网络在内的多维通用人工智能任务,并开发平台集成非常重要。领先的人工智能国家目前专注于无人和自主系统的发展,每个国家都在专注于确保核心人工智能技术和改造重大任务的军事能力,以及构建国防人工智能教育和培训体系,扩大人工智能专家。此外,为了成功使用 AI,需要数字和 IT 素养以外的能力,因此应培养 AI、SW 和数据专家,以便为智能时代做好准备。

这样,后来者国家应该以领先国家(如美国)的案例为基准,由于其他国家的问题和局限性是由于人工智能的共同特征造成的,因此他们应该将注意力集中在解决问题的努力以及传播共识上。

长期以来,韩国也进行了各种改革和创新国防的尝试。对于改革的可行性,人们已经达成了充分的共识,但遗憾的是,缺乏具体的成果。发展高科技军队、减少部队数量、改善军队结构、有效管理资源和削减预算应该是改革的结果,而不是目标。韩国的国防人工智能技术发展和应用才刚刚起步,与美国等先进国家的差距相当大,但从现在开始,有必要准备国防人工智能战略和路线图,并尽快成立专门机构大力推动,以便取得国防创新的成果。

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