【军事文摘】指挥与控制对机器人集群作战至关重要
如何高效指挥控制集群已成为新兴的研究领域
虽然集群模型可以从生物界直接借鉴，但对于指挥与控制集群完成作战任务而言并非简单借鉴即可，因为自然界中集群的结构设置对于军事行动并非是理想的，突出的不足就是缺乏核心指挥角色。与此同时，作为人类而言，指控作用目前尚不能渗透至集群中各层级。人类指挥官应在集群中发挥任务级的监督作用，将任务的自主权分散到集群中的众多无人系统中。近期，集群指控主要是集中发展任务级自主决策与多平台控制技术，而在远期，需要发展新的集群指控模型以高效部署更大规模的任务集群。
多平台控制技术可在低自主平台中实现
美军目前已验证和应用多平台控制，即在试验中或特定的实战中由1名操作人员同时控制2架或3架无人机。然而，目前多平台控制面临的最大挑战并非来自技术，而是搞清楚操作人员的认知需要和实现高效控制的平台数量规模，问题的答案由单人可操控的平台数、任务熟悉、人机界面以及无人系统的自主性高低等多因素共同决定。操作人员在同时控制多个平台时，精力和注意力将被分散，不利于执行紧急和特殊任务。
更好的技术、操作理念以及充分的训练将是解决上述问题的恰当方案：多平台的控制结构应是网络化，主操控员应将主要精力放在各操控员上，而后者则专注于各平台的任务控制；操控员的数量要足以应对突发事件，使操控员的认知负荷在系统稳定期（认知负荷是表示处理具体任务时加在学习者认知系统上的负荷的多维结构，这个结构由反映任务与学习者特征之间交互的原因维度和反映心理负荷、心理努力和绩效等可测性概念的评估维度所组成）不会达到上限；人机接口可利用不同的颜色显示等方式突出竞争事件之间的优先级；提高自动化程度可大大降低回路中人类处理的信息量；增强训练，经验与心理定向可提高操控员处理多平台控制与执行任务的能力。
多平台协同控制技术有助于执行更加复杂的任务
多平台协同控制技术是单人控制平台群以相互协同方式完成任务，实现集群控制。控制的平台集群可同时分布在海陆空等多个领域，平台间通过动态沟通以完成警戒巡逻、目标打击及电子战等多项复杂任务。多平台协同控制技术已在仿真模拟与实战演练中初步实现，例如2014年10月，美国海军在弗吉尼亚州詹姆士河上进行了13艘无人艇组成的集群作战测试，其中5艘采取自动控制，8艘采取远程控制。测试中，无人艇群任务是为重要舰艇护航，无人艇群的传感器网络发现可疑船只后，无人艇群迅速进行包围和拦截，有效阻止可疑目标靠近护航舰艇，测试中艇载武器开火权仍掌握在控制人员中。
2014年10月，美国海军进行了13艘无人艇组成的集群作战测试，其中5艘采取自动控制，8艘采取远程控制
多平台控制技术面临文化适应障碍
在空军早期进行的试验中，多平台控制技术的人机界面与人类任务载荷等方面导致飞行员的不满，例如飞行员不愿将本机的指挥权交给其他飞行员，因此，近年来空军的国防部资助项目中鲜有多机控制技术的身影。与此同时，随着类似于巡航导弹（按既定模式长时间飞行）和长航时无人机等装备控制技术的不断发展，“单人单机”的控制机制必将被多机协同控制技术替代，后者将突破文化障碍，成为军队必须适应的新技术。
大规模集群需要新型指控机制
将多平台协同控制延伸至大规模集群控制需要从指控机制上进行更多本质上的改变。美国海军研究生学校与哈佛大学等在这方面已有一定研究基础，他们发现，当人们所控制集群中平台规模扩大到一定程度，其将被视为一个整体，集群中的个体因素将被弱化。
图 集群指控模型（上左为集中控制，上右为垂直控制，下左为一致化协作，下右为突现协作）
如何高效指挥控制集群已成为新兴的研究领域，可能的指控模型包括：集中控制，集群中各平台反馈信息到核心规划平台，而各平台独立行动；垂直控制，集群中各平台由更高级别平台控制，依次向上迭代；一致化协作，集群中各平台沟通联系，通过投票或竞争机制达成一致行动方案；突现协作，集群中各平台之间如自然界中的动物集群一样自然反应并协作。上述指控模型的应用优势各不相同，应视具体情况选择指控模型。
（1）分布的集群具有先天稳定和自适应性。分布式集群定位在基于小队指挥官，通过投票机制或突现协作，提高战争决策速度和通信抗打击性，使得战争决策对胜负的影响更关键。
（2）指控模型必须与所执行任务相适应。指控模型需权衡打击目标的反击速度、性能最优、可预测性、组织结构稳定性以及通信弱点等多因素进行选择，智能集群应在操作的不同阶段和不同情况下使用不同的指控模型。最佳指控模型具体由以下元素决定：集群平台足够智能以了解执行任务的复杂性；执行前了解任务与环境的足够信息；任务期间环境的变化程度，或者任务本身的变化范围；应对随机事件或威胁所需的反应时间；完成任务所需的平台间协作程度；连通性，包括平台间、平台与操控员之间的通信带宽、延迟及可靠性；风险，考虑任务失败后的次优方案。
（3）指控可视情同时采取多种模型。实战中，操控员可同时使用多种指控模型进行周密部署，例如一方面集群不断调整以试验变化中的战场环境，与此同时建立寻找攻击目标等优先级任务，允许集群以集中或分散的协作方式决定最佳任务方案。此外，某些情况下亦可将任务分解为若干功能，大集群分解成若干小集群分别完成各自任务。为优化集群的使用，操控员需要进行培训以理解实战环境中集群作战的特点与不足，特别是掌握好人工干预的时机，以更好地把握决定战争胜负的关键战机。
另外，无人自主系统的有许多创新或技术发展主要源动力来自商业或民间机构，因此这些技术应用主体与范围相对较为自由。例如，叙利亚、伊拉克、阿富汗等中东地区的反美武装可以通过网购获取低廉的小型通用无人飞行器，稍加改装可变成针对美军的监视或攻击武器，武装组织应用无人与自主系统继续演化下去势必将对美军造成威胁。因此，美军迫切需要开始思考与应对如何反制上述潜在威胁。
反制敌方集群首先应考虑成本因素，优先发展性价比高的反制手段，例如高能激光器和电磁导轨炮、传统机枪等单发价格较低的武器；其次，反制敌方集群最佳的方式就是以集群制集群，敌我双方较量集群的应用效率与成本；最后应重视诱骗、干扰、网络武器和高能微波等电子战武器，对于范围较大的集群而言，电磁攻击是效用最佳的攻击手段之一。
（来源：防务视点，作者：叶东辉）
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