2017年世界国防科技发展综述 —人工智能、空间、网络

来源：国防科技要闻

作者：李向阳

世界主要军事强国一直将国防先进技术视为大国博弈的战略需要和提升国家科技创新能力的重要途径，采取各种有力举措积极谋划、引领和推动前沿技术发展，取得了一系列重要成果，为保持和增强各自的军事能力提供了重要支撑。

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二、以加快军事应用和提升作战能力为目标，持续布局攻关国防战略前沿技术

2017年，世界主要国家继续加强对战略前沿技术和基础科技的投资和重视，部分领域取得重大进展和突破，加快军事应用进程。

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1．人工智能技术

人工智能技术具有巨大的军事应用前景。近年来，主要国家高度重视人工智能技术发展，通过制定人工智能国家战略、投入大量资金、推动项目研发和技术验证等方式，加速推进人工智能技术的军事应用。

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一是美国加强人工智能技术发展的战略布局

美国政府发布《国家人工智能研究与开发战略规划》，推动人工智能技术的发展和应用。美国国防部将机器学习、人机协同等作为支撑“第三次抵消战略”的关键技术，2017财年DARPA和三军编列的人工智能技术发展和应用项目达到300余项，投入20-30亿美元，推动人工智能技术在军事领域的应用。

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二是美军寻求利用人工智能加强情报分析和作战能力

4月26日，美国防部成立“算法战跨职能小组”，统一领导美军“算法战”相关概念及技术应用研究，加快国防部融入人工智能与机器学习技术的速度，将国防部海量数据快速转换为切实可用的情报，全面提高美军装备智能化程度和自主决策能力。12月，美军情报分析人员使用含特殊算法的计算机开展了对“扫描鹰”无人机在中东地区所拍视频的识别工作。试验开始仅几天，计算机对人员、车辆、建筑等物体的识别准确率便达到了60%，一周后提升到80%。“算法战”的核心是基于人工智能的“智能+”战争，这一新概念将促进大数据分析、人工智能、机器学习、计算机视觉算法和神经网络技术开发，提高情报分析的自动化水平，加速人工智能技术在情报分析、辅助决策、精确协同、智能指挥等军事领域应用。

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三是美军启动类脑超算长远发展计划

2017年6月IBM公司和美空军研究实验室宣布，将在64芯片阵列“真北”神经元系统的基础上开发类脑超算系统。该系统先进的模式识别和感知处理能力将相当于6400万神经元和160亿突触，将“右脑”感知能力与基于传统计算机系统的“左脑”符号处理能力相结合，将使“数据并行”和“模式并行”成为可能，可大幅提升数据处理和图像识别能力，进而优化战场决策。美空军希望通过建立大规模的类脑计算仿真能力，为人工智能在军事领域的应用创造条件。

▲“真北”系统

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四是美国DARPA积极开展人工智能相关研发工作

3月，DARPA启动“终身学习机器”项目，重点研发先进的机器学习技术，并以其为基础推动未来人工智能发展。11月，DARPA依托加利福尼亚大学和马萨诸塞州中心医院,开发出了一种植入大脑后可以改变人的情绪的人工智能芯片。该技术如果得到进一步发展和应用，将开启人工智能在脑神经科学应用的先河。

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2.空间技术

美通过“太空监视望远镜”、“地球同步轨道太空态势感知计划”、“C波段太空目标监视雷达”等项目，发展先进的空间监视技术，积极发展太空态势感知能力；发展低成本快速发射技术，研制完全可重复使用的“试验性空天飞机”，实现快速、经济地进入空间；实施“凤凰”计划，公开目的是利用在轨退役卫星部件，重新组装新卫星，其实质是发展空间操控技术，提升美军控制空间的能力。

2017年，美国在进入空间、利用空间和控制空间领域，相继取得了一系列进展。

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一是进入空间领域可重复使用运载技术呈实用化趋势

5月，DARPA“试验性空天飞机”（XS-1）进入原型机开发阶段，计划2019年开展飞行试验。XS-1可重复使用空天飞机为垂直发射的两级运载器，第一级为带翼助推器，可将一次性上面级投放到亚轨道，然后返回并水平着陆，上面级可将有效载荷送入低地球轨道。该项目旨在提供快速、低成本的太空进入能力，目标是实现数天内将卫星送入低地球轨道的能力。在2016年首次成功回收火箭的基础上，2017年SpaceX公司实现“猎鹰”9火箭一子级和“龙”飞船的重复使用，全年发射18次，其中5次使用是回收的火箭、2次使用的是回收的“龙”飞船。表明Space X公司的火箭回收与重复使用技术进一步成熟，将来可能成为低成本进入空间的一条有效途径。

▲DARPA“试验性空天飞机”（XS-1）概念图

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二是利用空间领域积极发展弹性相关技术和快速响应技术

2017年，为提升卫星系统生存能力，美国在卫星系统的建设和试验规划中积极引入弹性发展理念，推动相关技术发展。美国空军在下一代导弹预警卫星系统体系架构设计中，纳入分散式体系结构理念，即利用“结构分离、功能分解、有效载荷搭载、多轨道部署、多作战域部署”的方式，实现弹性与分散式空间系统体系结构。3月，由美国负责建造和发射，加拿大、丹麦、荷兰、卢森堡和新西兰五国出资的“宽带全球通信卫星”-9（WGS-9）成功发射入轨，在弥补美军近年来不断扩大的通信需求缺口的同时，打造了战略利益捆绑的新模式。8月，美军快速响应太空-5（ORS-5）卫星发射升空，在填补现役“天基太空监视”探路者卫星与后续系统间能力缺口的同时，也在不断推动美军快速响应能力的建设。

▲“宽带全球通信卫星”-9（WGS-9）

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三是控制空间领域重点发展空间态势感知能力和在轨操作技术

在态势感知能力方面，针对当前天基监视存在覆盖盲区，美军一方面升级改造现有地基监视系统，并在亚太地区部署新一代地基监视系统，另一方面，积极加快天基监视能力建设。3月，美空军部署在澳大利亚的C波段太空目标监视雷达具备全面运行能力，这是美军首个在南半球部署的C波段太空目标监视雷达，将大幅提升美军对亚太地区的太空目标监视能力。9月，美空军第二批“地球同步轨道空间态势感知计划”两颗卫星与首批入轨的双星完成四星组网，具备初始运行能力，可对目标进行抵近成像侦察，为美军太空作战提供目标技术侦察和行动意图判断。在轨操作技术方面，美国重点关注在轨装配、在轨燃料加注任务与相关技术，从现有发展规划来看，目前在轨服务系统的发展还处于初级阶段，各系统将在2020年前后实现在轨演示试验。9月，轨道ATK公司宣布，其在轨卫星服务系统“任务延长飞行器”（MEV）取得了重要进展。11月，DARPA“地球同步轨道卫星机器人服务”（RSGS）项目向Maxar技术公司旗下的空间系统劳拉公司投资了数亿美元，用于建造服务地球同步轨道卫星的自主航天器。

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3．网络空间技术

随着黑客技术的快速发展和攻击方式的不断演变，网络攻防正面临新的挑战。2017年美国防部通过机构调整、积极推动“综合网络空间分析系统”、“下一代基于主机的网络空间安全系统”、“X计划”等项目，发展多源融合态势感知技术、主动防护技术和综合一体化攻击技术，实现己方网络的弹性抗毁和对敌方网络的实时感知，网络空间侦攻防的有机融合，有望达到隐蔽接入、长期潜伏、持续窃取、主动防御和精确毁伤的作战效果。

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一是美军网络司令部升级为一级司令部

美国防部于8月18日启动了将网络司令部升级为一级联合作战司令部的改革进程。特朗普表示，“新成立的网络司令部将加强美国网络作战能力，并为增强美国的防御能力提供更多机遇”。升级后，网络司令部将成为美军最高级别的联合作战司令部之一。网络司令部升格，标志着美军将网络战的指挥与管理提升到新的战略高度，将加速网络作战与传统作战的融合，促进网络攻防装备与技术研发和快速部署。

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二是美军“X计划”取得实质性进展

5月，美国网络司令部的作战人员首次在年度背靠背“网络防护”和“网络旗帜”联合演习中使用“X计划”相关工具生成网络空间作战态势图、制定作战方案、实施网络作战行动等。经过5年的研发，DARPA的“X计划”网络可视化项目已于2017年9月交付美陆军试用，此举将加快该项目由试验样机到战场部署应用的进程。

▲DARPA的“X计划”

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三是谷歌破解哈希算法加密将对网络安全构成极大威胁

2月23日，美国谷歌公司安全研究团队宣布通过哈希碰撞，在国际上首次利用非穷举方案成功破解一代安全哈希算法（SHA-1）。该破解将对政府、银行及军事部门等机构内众多采用SHA-1加密机制的计算机系统造成严重影响。哈希算法由美国国家安全局设计，并得到美国联邦信息处理标准认证，可以针对任何电子文件和内容生成一串长度固定的唯一字符串（即哈希值），用于检验文件和内容是否被篡改。SHA-1加密机制广泛用于互联网环境下的安全认证，如涉密文件传输、受信任环境下通信、网银交易等。SHA-1被破解，将使得大量终端受到威胁，众多网络设备、军用网络终端、战场数据链系统、单兵手持终端等将成为潜在攻击对象，将带来极大的安全隐患。

▲谷歌公司通过哈希碰撞成功破解一代安全哈希算法（SHA-1）

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四是美军研发基于人工智能芯片的自主网络攻击系统

美国斯坦福大学和美国Infinite初创公司联合研发了一种基于人工智能处理芯片的自主网络攻击系统。该系统能够自主学习网络环境并自行生成特定恶意代码，实现对指定网络的攻击、信息窃取等操作。该系统的自主学习能力、应对病毒防御系统的能力得到DARPA的高度重视，并计划予以优先资助。DARPA认为该系统具有极高的应用潜力，能够在未来的网络作战中帮助美军取得技术优势。

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