《空军》起飞！美空军AI转型

Original plus观察者学术plus 2022-07-29

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2019年3月，美国《空军》杂志发表文章《起飞！美国空军的AI转型》。文中将人工智能定义为所有领域的“赋能层”，并详细分析了美国军方在军用人工智能上的巨大投入与开发。

其中，DARPA计划在未来五年投资20亿美元用于：第三波人工智能、解决最棘手的问题、性能保证三个主要方面的研究；国防部成立并大力扩展联合人工智能中心（JAIC）。美国空军成立的人工智能在空军的创新中心（AFWERX）无疑是其中的最大亮点：其正在运行的项目已经成功优化了空军维修需求的预测；其“人工智能教练”也逐步纳入飞行员培训计划；此外，“智能助理”也将在辅助人类决策中起到越来越重要的作用。

原图配文：人工智能改善了飞机维护和飞行员培训的问题。下一个目标旨在更好地辅助决策。

文章仅供参考，观点不代表本机构立场。

作者：AMY MCCULLOUGH

发布时间：2019年3月

编译：学术plus 谭惠文

来源：http://www.airforcemag.com

人工智能有望成为几乎所有领域的赋能层。

——国防部首席信息官达纳·迪希

1.所有领域的赋能层

《国防战略》预测，人工智能可能会改变未来的战场，并以人们尚未想象到的方式改变“战争的性质”。

微处理器、云计算的飞速进步，大大提升了快速组装和分析海量数据集的综合能力，进而推动了商业人工智能技术的爆炸式增长，在商业市场引发了一场革命。人工智能现在可以指挥交通、运送包裹、回答客户的问题，并预测消费者的需求。它在军事上的应用也是不可限量的。

美国国防部首席信息官达纳迪希(Dana Deasy)在去年12月就对众议院军事委员会表示：“我们认为人工智能有望成为几乎所有领域的赋能层”。这意味着每一个部门都有机会转型，从概念创新、设备改进、人才培训，到后台运作……一旦有了人工智能的“赋能”，都可以改变战斗，更好地保卫网络，应对自然灾，并提供人道主义援助。

2.美国AI投资与发展重点

白宫表示，联邦政府对非涉密人工智能研发的投资在迅速增长，自2015年以来增长了40%以上，未来可能还会有更多的增加。特朗普政府计划在今年春天更新国家人工智能研发战略计划。

DARPA

自20世纪60年代以来，DARPA一直在推动人工智能技术的研究。现在DARPA的250个项目中有80个涉及人工智能，25个重点项目旨在使那些尚没有走出实验室的人工智能技术实现突破。DARPA在未来五年计划投资20亿美元用于AI，重点集中在三个方面：

1 第三波人工智能（ Third-wave AI）：融合上下文推理的技术

2 解决最棘手的问题：正如DARPA局长史蒂文·沃克(Steven H. Walker)去年9月所说，DARPA正在寻求“识别和应用新兴的人工智能技术，以解决当今最棘手的安全挑战;”

3 性能保证：沃克力求“深入分析和理解当今人工智能技术的工作原理和原因”，并确保“强大的性能保证对军事和安全关键系统至关重要。”

国防部

当DARPA专注于未来的发展时，国防部正致力于更快地部署人工智能。

联合人工智能中心（JAIC）美国国防部于去年6月成立该中心。旨在加快人工智能在作战部队中的部署。截至去年12月JAIC拥有30名员工，其中包括国防部文职人员和各军种的军事人员。Deasy去年12月对众议院议员表示，他正在积极招募人工智能专家，以扩大团队规模。

美国空军

人工智能在空军的创新中心（AFWERX）AFWERX首席运营官戴夫·哈登中校(Lt. Col. Dave Harden)表示:“我们认为，人工智能将以一种无形的方式从根本上改变美国空军的运作，这就是我们采用这种迭代式的实验性方法的原因。”其研究主要针对以下四个方面:

（1）自主深度学习：分析海量数据集，辅助预测分析或预警。

（2）人机协作：使用人工智能帮助操作员更快地做出更好的决策。

（3）辅助人类行动：简化和自动化流程，使机器能够帮助人类更有效地操作。

（4）先进的人机编组：操作者与无人系统共同行动。

3.重点项目概况

AFWERX项目1：预测维修需求

在最近完成的一个深度学习项目中，AFWERX的研究人员研究了E-3机队10年的后勤数据和5年的维修报告，最终确定在计划外定期维修方面节省了29%。哈登说，研究还揭示了“极有可能过度保养”的48个部位。换句话说，分析得出的结论是，这些部分被替换得过于频繁。

使用人工智能更好地预测维修需求一直是美国空军的重点。但直到最近，实现这些概念的技术才出现。

这个项目是在一个AFWERX的创新者看到美国空军的维护人员使用电子表格跟踪维护部署后产生的。意识到AFWERX已经在进行其他战略人工智能项目，他给美国打了电话，不到六个月，AFWERX就为该项目获得了资金和美国空军的领导支持。

哈登说，AFWERX公司与五角大楼的国防创新部门(前身为DIUx)在该项目上进行了合作。“这是最难的人工智能项目，因为它都是非结构化数据和文本，”现在AFWERX公司正致力于将该项目扩展到其他飞机上。哈登说:“对于我们正在增加的其他部分，比如F-16和C-5，我们正在努力实时集成传感器数据，这将提高或改进你的算法能力。”

结构化数据是以表格形式组织的信息，例如电子表格中的数据。非结构化数据，包括照片、手写文档、pdf文件等等。

图：外骨骼可以支撑四肢的重量，减轻肩膀和手臂的压力。同时提供5至15磅的抬升能力，有助于架空工作，如飞机维修。

AFWERX项目2：人机协作增强决策

人机协作试图找到创新的方法来帮助行动者决策。

美国空军的飞行员培训Next项目，是一个与航空教育和训练司令部的合作项目，利用人工智能来增加训练学生飞行员的教员。

在最初的测试中，一位“人工智能教练”会观察学生做了什么，他们是如何学习的，并提供实时建议。假如一名学员在学习飞行时，拉驾驶杆拉得太紧，人工智能教练就会告诉他们放松。又如一个学生更喜欢视觉学习、或者更喜欢先阅读的话，人工智能教练可以为该学生量身定制训练大纲。“这种人工智能，实际上是在适应你学习的环境，”夸斯特中将在2018年9月的AFA航空、空间和网络会议上解释说。“它会一路指导你，让你注意到自己哪些做对了、哪些做错了。”

20名学生（15名军官和5名应征飞行员）参加了Next班的第一次飞行员培训，13名飞行员用了美国空军专业本科飞行员培训课程所需的一半时间就毕业了。第二次课将于明年1月开课，共有24名学生。

今年10月，AFWERX为该计划的第二阶段发起一项公开挑战，承诺“为正确的升级和解决方案试验”投入高达30万美元。该公司还指出了该项目可能的规模，称“随着时间的推移，合同金额有可能达到1亿美元或更多。”根据10月份的挑战，在这个阶段，官员们希望人工智能导师“迅速适应已完成的学习目标”。虽然最初的人工智能教练“提供了改变游戏规则的个性化训练元素”，但它还“跟不上学生的进步”。

AFWERX任务负责人Maue表示：第一阶段是利用嵌入虚拟现实眼镜的眼球追踪传感器，追踪学生的眼球运动，从而判断学生是否专注于正确的事情，以便真正掌握动作。下一阶段的目标是更好地构建数据结构，根据每个学生的需求定制模拟器场景，并改进用于监控学生训练期间表现的生物特征传感器。

此外，AFWERX可能会在更多方面进行数据跟踪，也许可以添加一些可以跟踪体温、排汗量和心率的发带，作为学生压力水平的指标。Maue说:“AFWERX公司从事实验工作，AETC公司也有这种实验思维模式，是一个具有前瞻性的公司。”“所以，在任何这些实验中，我们都不会期望我们有百分之百的技术来识别从未尝试过的东西。“

毫不意外，业界对此表现出浓厚的兴趣。AFWERX在10月份举办的挑战赛收到了150份回应，经过挑选的15份在其德克萨斯州奥斯汀进行了理念宣讲。其中五家公司获得了5万美元的奖金，以进一步完善他们的概念。Maue说:“当他们带着研究结果回来时，我们将再次进行评估，看看是否可以采取某种形式的交易授权(或)原型合同来进一步推进这类技术。”

AFWERX项目3：智能助理&人机合作

哈登说：“智能助理就像钢铁侠的盔甲一样”。

钢铁侠套装不仅仅需要高级的金属材料外壳，更重要的是它的算法和软件可以实时分析外部传感器的所有数据，并将其集成，然后回应操作者的需求。如果之前需要五名士兵运送弹药，但现在只要给其中一名飞行员配备一套外骨骼宇航服，他可能就能独自完成这项工作。

此外，AFWERX也在寻找机会研究先进的人机合作。

同时在多个领域作战的能力是美国空军参谋长戴维·戈德费恩上将(Gen. David L. Goldfein)所说的三大优先任务之一。而在多域战中，飞行员如何才能与无人平台无缝工作？哈登预计，人工智能将在最终的提案中占据重要位置。

科幻小说中的人工智能，通常被视为具有自主意识的机器人或计算机。而在现实中更多是信息时代的自然延伸：当可以捕获足够的数据，拥有足够的计算机能力，并且其能力可以得到充分的应用，这就成为可能。AFWERX将其角色任务视为努力“揭开”技术的神秘面纱：让那些能够从他们所能提供的服务中获益的人能够理解这些概念。

哈登说：“我认为人工智能比我们在报纸头条上看到的要微妙得多。这种微妙指的并不是那些杀人机器，而是可以帮助人类解决具体的问题。比如：可以减少飞机维修量、可以进行通信验证、可以用人工智能来处理金融数据……”它实际上是将所有这些实用案例，做一个简短的展示，然后，那些可能不那么熟悉技术的人会说：“哦，我明白了。”

应用永无止境，但最有效的应用是能让专家看到未来的可能性。哈登说，只要你有了那个“啊哈！”时刻，你就可以移动人工智能的指针，指向未来的生存以及战斗方式。”而为了发掘其价值所在，“我们前进的唯一方式就是：快速试验。”

（全文完）

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