当无人机拥有群体智能

无人机是一种利用无线电遥控设备或者自主控制装置操纵飞行状态的无人飞行器。

与有人机相比，无人机在作战中具备灵活性强、作战效费比高等优势。

然而，在体系化作战中，由于战场环境复杂、要素配置分散、作战样式多维，单一无人机难以胜任多样化作战任务。

依托群体智能开展智能化无人机集群作战，可将无人机数量优势转化为非对称作战优势。

近年来，无人机集群在协同探测、全域打击、战术骗扰等作战任务中，逐渐发挥出越来越重要的作用，成为军事领域重点发展方向之一。

按照目前无人机集群的群体智能化程度与作战样式，可将其划分为3种类型：

——伪集群。这是一种由地面人员分别操控多架无人机构成的“集群”方式。无人机看上去是集群，其实相互独立，并不存在信息交互协同。

2016年，美国海军进行了数百次无人机“集群”进攻“宙斯盾”防御系统的模拟试验。结果表明，当由8架无人机组成的“集群”突防攻击时，防御系统难以合理分配火力，平均每次约有2.8架无人机可避开拦截系统实施打击。

上述案例，无人机在形式上表现为“集群”，但不存在群体智能，仅靠多架无人机集聚带来的数量优势提高作战能力。

——集中式集群。这是一种以地面指挥中心作为集群大脑、无人机之间无交互、统一受集群大脑指挥调度的集群方式。2020年11月，美军通过地面软件驱动“复仇者”无人机组成集群，进行了约2小时的自主协同飞行试验。该项目利用软件确定最优作战方案，提高了现有无人作战力量的灵活性和生存能力。

集中式集群智能化程度低，面临单链失效、可靠性差等潜在问题。当地面指挥中心与集群通信链路遭到破坏时，整个集群将因失去控制而丧失作战能力。

2018年，叙利亚反对派出动13架固定翼无人机构成集中式集群，对俄罗斯空军基地进行袭扰攻击。俄方利用电子战加火力杀伤的手段实施拦截，最终俘获6架无人机，击落7架无人机。

——分布式集群。这是一种不存在中心控制器、各无人机通过机间信息共享、协同配合执行作战任务的集群方式。该方式具有去中心化、低复杂度和自组织性等优势，极大提高了遂行复杂任务能力。

2017年，美国利用3架F/A-18战斗机释放了103架无人机，形成分布式集群进行飞行试验，实现了载机发射、队形变换等功能，达到了预期作战效果。

相比于集中式集群，分布式集群具备了分布式体系结构，机间信息交互为群体智能的产生提供了必要条件。拥有群体智能的无人机集群，自主性高、安全性好，是集群作战的主要发展方向。

在瑰丽的自然界中，存在着鱼群、兽群、蜂群和鸟群等生物群落。这些生物个体本身是脆弱的，但通过交互协作聚集而成的群体，则拥有更强的觅食、趋利避害和迁徙等能力。

生物群落通过简单通信实现高效协同，表现出协同聚集、目标吸引和避撞排斥等行为特征，能够达成合作共赢的集群效果。

这种由群居性生物通过协作表现出的宏观智能行为特征，即为群体智能。群体智能是人工智能的一个重要研究方向。

结合无人机系统技术，研究群体智能的理论与方法，有望探求到更具自主智能特性的无人机集群，形成高级群体智能。

——根据协同聚集行为特征，实现无人机集群的分布式作业。在自然界中，觅食的鱼群能通过局部信息交流聚集，提高觅食效率。在遭遇捕食者时，又可快速散开逃逸，分散捕食者注意力，降低被捕食风险。与之类似，无人机集群的飞行控制，通过相邻无人机的信息交互，设计无人机协同控制协议，使得集群中的每一成员就全局一致、方向趋同和期望队形等达成“共识”，真正实现集群的分布式作业。就像波动现象一样，相互间迅速准确地传导信息，从而达成行动的一致性。

——利用目标吸引行为特征，实现无人机集群的编队跟踪。狼群能在头狼带领下进行任务分工，密切配合围捕猎物。头狼负责追踪目标并发布命令，狼群则担负不同职责共同协作高效完成捕猎任务。无人机集群可参照狼群模式，利用目标吸引行为特征，形成领航跟随任务模式。领航机探测识别与分析处理能力较强，负责跟踪目标生成航迹，发挥高性能优势和态势感知能力，实现对目标的实时跟踪，跟随机既能实时跟踪领航机航迹，又能通过机间协同形成任务所需的集群构型，提高载荷分布配置效能，强化任务执行力。

——依据避撞排斥行为特征，实现无人机集群的智能防撞。无人机集群在执行作战任务时，实现智能防撞是保证自身飞行安全和顺利执行任务的基本要求。“集群智能防撞”，就是要让各无人机实时规避战场环境中的障碍物，同时集群间不发生碰撞。要实现这一效果，可构建无人机之间和集群与障碍物之间的“智能斥力势场”：当相对距离过小时，触发避撞排斥机制，有效应对复杂环境和作战模式。

从世界军事强国发展趋势来看，随着信息化、无人化和智能化技术应用于战场，是否具备体系化作战能力将成为决定战争成败的重要因素。

群体智能技术的发展，将极大推动无人机集群作战模式的变革，是未来军队适应复杂战场环境、提升作战能力的重要手段。无人机集群将颠覆传统战争形态，成为制胜未来战场的新型作战样式。

具备一定协同能力与自主性的无人机集群，可搭载不同种类载荷，执行多样化作战任务。从美国的“小精灵”“山鹑”等无人机集群协同作战验证项目的实验效果来看，小型化、低成本的无人机集群，在短期内有望通过机间信息共享，形成探测、感知、识别、通信和攻击等协同能力。

鉴于此，各军事强国持续发展无人机集群作战力量，期望以成体系的低成本无人机集群，袭扰相对孤立的高价值军事目标，发挥出非对称作战优势。

随着人工智能技术的不断升级，拥有群体智能的无人机集群，可发挥其环境适应能力强、部署灵活、功能集成、小型高效的优势，实现智能组网、协同作战与博弈对抗，对防御系统实施全向突防，形成“侦-抗-打-评”作战闭环，在未来多域多维的体系化作战中克敌制胜。