智慧化作戰新技術——美軍研發可穿戴程式設計纖維

近日,美國陸軍作戰能力發展司令部專案經理詹姆斯釋出宣告:一種能夠感知、儲存和分析資料的可程式設計纖維將用於美軍軍服的製作,幫助指揮官收集戰場資訊與部隊情況,從而做出更好的決策。近年來,美國為保持在未來資訊化、智慧化作戰中的主動權,投入大量人力、物力、財力進行人工智慧裝備研發,可程式設計纖維—神經網路開發專案,便是其中的一類。

國防科技大學教授馬建光在接受人民網專訪時指出,由於資訊處理量極大,以神經網路為代表的人工智慧演算法較為適合該類專案應用,透過機器學習的方式加以訓練,有效提高微晶片準確執行、判斷、自我調整的能力。當前攻關的重點,類似於可程式設計纖維,依然是奈米級的晶片處理器,在物質內部實現分散式計算能力。

方興未艾——淺析可程式設計纖維軍事應用現狀

現在戰爭已經被譽為“發現即摧毀”的讀秒戰爭,戰場態勢瞬息萬變,各軍兵種聯合作戰已經變成資訊化作戰的主要形式,在陸地、海洋、天空、太空、網電構成的五維空間戰場中,快敵一秒,就是棋高一招。在這樣環境下,如何掌握更多的資訊,如何更快速高效的處理這些資訊將會成為決定戰爭勝負的關鍵一環。

晶片軍事化應用已不是陌生的話題,但可程式設計纖維(可程式設計物質)的應用仍然沒有實踐先例,均處於設計研發階段。此次美國陸軍研究實驗室宣稱,五角大樓在建立神經網路的專案上取得了重大進展,說明該專案很可能已經進入到初步實踐環節。根據已有資料,可程式設計纖維旨在為作戰指揮官提供一種工具,用於在使用神經網路分析資料時評估局勢的不確定性。這種工具可以增加人工智慧解決方案的使用質效,從而增加戰地指揮官在決策過程中的信心。在戰術小組突擊、飛行員營救、士兵日常健康監測等方面起到重要作用。

另一方面,鑑於可程式設計纖維仍然需要依靠感測器收集資訊和通訊手段傳輸資料,其可能會在傳輸、收集過程中被操縱或干擾。如何確保資料安全、通訊安全也是目前可程式設計纖維應用方面需要重點考慮的問題之一,開發人員必須尋找有效解決方案加以應對,以防止在作戰中被對手侵入系統內部而導致決斷失誤的嚴重後果。

智在內芯——起底可程式設計纖維的工作原理

伴隨著微電子技術的發展,電子元件和柔性纖維整合也成為了可能。2017年,復旦大學彭慧勝教授率先提出並實現了纖維狀的聚合物電池,並在今年3月,其率領的研究團隊在《自然》(Nature)發文,展示了一種新研製的大面積“智慧顯示布”,這一智慧顯示布由兩種不同的功能纖維作為經線和緯線織成,負載有發光活性材料的高分子複合纖維是經線,導電的透明高分子凝膠纖維是緯線。只需施加交流電壓,發光活性層就會被電場激發,成為發光的畫素點,即使在纖維滑移、旋轉或彎曲的情況下仍能保持位置和亮度的穩定,但距離把一臺完整的電腦“織”進布料僅有一步之遙:計算能力。

近日,美國麻省理工學院(MIT)教授Yoel Fink的研究團隊成功地將微型晶片嵌入到了單根纖維之中,作為“大腦”組織其他部件執行。該項發明的實現作為可程式設計纖維應用的“最後一公里”,意義重大,也為其在軍事領域應用鋪平了道路。

見微知著——可程式設計物質成為軍工科技“新高峰”

雖然五角大樓承認可用於穿戴的可程式設計纖維仍處於早期開發階段,估計要到2030年才可能真正列裝。但更高層次可程式設計物質研發,已經被各大國視為重點研究內容,並開始從理論模擬邁向真正的物理實現。一旦研製成功並應用於軍事領域,就能為士兵提供革命性的新功能。未來戰場上計程車兵,只需攜帶一定量的“可程式設計物質”,透過下達指令,將其變成所需要的武器或工具,包括軍械、智慧軍服、可進入掩體內部攻擊敵人的軟體機器人,甚至地面裝甲車輛等等。由此可見,可程式設計纖維只是該領域的一個簡短的嘗試。相對於可程式設計纖維微米級別的設計晶片,奈米計算機和生物計算機則是可程式設計物質的根本解決方法。

當前美軍仍然保持人工智慧研究方面的領先地位,其構建的人工智慧的“三駕馬車”:聯合人工智慧中心(JAIC),國防部高階研究計劃局(DARPA),國防創新單元(DIU),分別負責短期、長期和兩地人工智慧研究課題的組織、推進和整合,也使得美軍始終是該領域翹楚和別國學習效仿的物件。(陳羽、由裡、遊桂成)