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【战略竞争】“试验”介入“实验”!美空军作战试验与鉴定中心新设实验处以加快新技术应用

发布时间:2024-01-21 作者: 环球官方平台

  长期以来,国内部分领域翻译和研究对国外一些专业词汇,不去精准辨析其含义差别,而想当然地采取一律相同的翻译。比如,我们无数次见到“Experimentation”被翻译为“试验”,与“Test”的译法相同。但是,本篇动向清楚地表明,至少在国防军事技术领域,“Experiment”或“Experimentation”一直都更指向突出探索性、不确定性等的科研工作,因此,“Experiment”或“Experimentation”更准确的翻译是“实验”,而不是“试验”(Test)!这种翻译也是本号一直尽力坚持的一个标准,也希望今后能有更多人对此加以注意。同时,我们大家都希望借本篇重大动向重申我们曾表达的观点:产品(装备或服务,或解决方案等)、实现产品的科研生产工具(理论、方法、算法、模型、软件工具、数据、实验设施设备、试验设施设备、生产设施设备和它们背后的技术等)、科研生产关系(各种制度、机制、管理、流程等)是创新的三大要素,它们的发展和持续优化是同等重要的,甚至于科研生产工具和科研生产关系创新更重要。在大国战略竞争背景下,若双方都难以拉开产品之间足够距离,科研生产工具、科研生产关系这两个方面的竞争,很可能会产生决定性效果。虽然我们也格外的重视、多次强调打造复杂系统可能带来压倒性优势,且复杂系统确实属一种“产品”;但我们大家都认为,若没有先进科研生产工具和科研生产关系的支持下,很难自主发展出可靠的复杂系统形态装备,更难实现持续演进式的战斗力生成。所以,我们要关注产品,但也应慢慢的变多地关注科研生产工具和科研生产关系。本篇重大动向,内容实际上就是美空军部门为适应新兴科技发展而调整科研生产关系的一个案例。,旨在将其工作前伸至项目研发早期阶段,快速推进定向能和等新兴技术的应用,而不再被动等待武器装备完成研发后对其进行

  美空军作战试验与鉴别判定中心的标识和宣传图(美空军作战试验与鉴定中心图片)AFOTEC实验处专为协同空军研究实验室(AFRL)下属的战略发展规划与实验(SDPE)办公室而组建,后者目前领导美空军包括定向能武器系统原型在内的一系列新兴技术的鉴定工作。这一思路源于美国防部首席武器试验官罗伯特·贝勒提出的“适应性相关试验原则”,鼓励研究研发人员与作战试验人员之间建立更加紧密的合作伙伴关系。AFOTEC新任主任詹姆斯·希尔斯少将称,该处参与了由AFRL科学家在美国非洲司令部主持的定向能武器原型反小型无人机系统作战实验。两个机构的科研人员同处真实环境,获得了大量一手信息和数据,有助于AFOTEC更好地开展初始作战试验与鉴定(IOT&E)阶段的工作。目前实验仍在接着来进行,预计为期12个月。

  一架参与作战试验与鉴定的美空军F-35A战斗机在飞行中(美空军作战试验与鉴定中心图片)过去,AFOTEC对于SDPE的具体工作并不十分感兴趣,但美国防部意识到,让试验与鉴别判定人员参与武器装备实验过程,将有利于确保潜在的颠覆性技术不再仅仅停留在原型阶段。希尔斯认为,这一新理念也反映出AFOTEC的未来方向,即:试验与鉴别判定人员在项目研发早期阶段介入,将有利于为作战部队开发更好的作战概念和战术。希尔斯表示,AFOTEC实验处与AFRL的紧密合作,对于美空军正在研发的“金帐汗国”自主弹药蜂群和“天空博格人”有人-无人编组等人工智能赋能项目而言意义重大。AFOTEC已经与加州理工学院(CIT)和约翰·霍普金斯大型应用物理实验室展开合作,为“天空博格人”项目研发人工智能软件。目前已开发出一套名为“复杂环境中的自主性测试”(TACE)的软件,用于在操控无人系统并评估算法的过程中确保安全。

  2019年2月26日至28日,美空军第412试验联队的新兴技术合成试验部队(ET CTF)完成了首次自主性飞行试验。本次试验使用一架“雨燕”无线电飞机公司的“山猫”小型无人机,机上搭载了由美国约翰·霍普金斯大学发展的“复杂环境中的自主性测试”(TACE)系统。该系统是一种测试中间件,插入到机上一台自主性/人工智能计算机和一个飞机无人驾驶仪之间,监控计算机发送给无人驾驶仪的指令,并向计算机传回飞机的位置、速度、航向等信息。TACE系统不针对特定飞机设计,能装载到各种尺寸的飞机,并提供2项基本功能。一是“自主性监督”。若自主性计算机在自主指挥本机机动的过程中违反飞行安全参数,例如靠近其他试验飞机、飞出空域边界或失去与地面单位之间的通信,那么TACE系统将停止来自自主性计算机的指令,并强迫无人机在预先确定的安全位置做修复和巡逻。二是“真实-虚拟-构造”(LVC)。TACE系统能模拟各种实体,与真实飞机交互。由于它控制了自主性计算机读入的内容,因此能通过模拟实体来影响自主计算机决策生成,例如可将TACE系统装载一架真实飞机上,利用该系统模拟出一架僚机,传感器,GPS拒止环境等,进而影响真实飞机上自主性计算机的决策生成,使之与虚拟的僚机编组,利用虚拟的传感器,在虚拟的环境中行动。TACE系统和LVC的美妙之处在于它能突出自主性算法,但又不会危及飞行安全性(美空军图片)AFOTEC实验处在自主无人系统的研发过程中遇到的第一个挑战是如何信任自主系统的任务能力,第二个挑战则是适应开源、敏捷的“开发、安全和运行”(DevSecOps)现代软件开发方法,而后者也是美空军目前大力推行的重要举措。现任空军参谋长高德费恩上将曾指出,“二三十年前,一架新飞机只有通过采购才可以获得,而现在只要重新设计软件,就能获得一架几乎全新的飞机。作战试验人员一定紧跟DevSecOps的发展,探索空军当前的软件开发方法。”

  “开发、安全和运行”软件开发模式(下)是在“开发和运行”软件开发模式(上)基础上发展而来,两者的本质都是开发团队与需求方密切沟通,通过不断迭代交付和闭环的方式完成“开发和运行”或加入全流程安全性考虑的“开发、安全和运行”美空军首席软件官尼古拉斯·查伊兰称,应用DevSecOps方法能自动完成过去95%的人工试验,从而使作战试验人员有更多精力专注于更关键、更先进的试验。在美空军于2020年2月启动的“敏捷至上”(Agility Prime)计划中,AFOTEC实验处在立项伊始就热情参加。该计划希望在2030年前为该军种引入30架电动垂直起降(eVOTL)航空器,执行分布式后勤、医疗后送、边境巡逻等任务,DevSecOps方法将在该计划中再次得到验证和发展。

  美国皮亚斯基飞机公司参加美空军“敏捷至上”计划竞争的一种方案,是在美国防部国防高级研究计划局资助下发展的“可重构嵌入式航空系统”(ARES)多任务模块化涵道风扇垂直起降平台。有关“敏捷至上”计划的详情,请参见穆作栋先生于2020年3月17日在本号发布的专栏文章:“‘敏捷至上’!美空军推动电动垂直起降航空器应用于军事任务”(点击题名可直接访问)(美国皮亚斯基飞机公司图片)由迈克尔·吉尔吉斯领导的SDPE定向能团队未来也将开展更多实验,特别是反巡航导弹实验,目前尚不清楚AFOTEC实验处在这些实验中的参与程度。吉尔吉斯称,该团队更多的是扮演“技术不可知论的角色”,计划在2021年早期开展一项囊括定向能武器和动能武器的分层基地防御实验。他拒绝透露此前在非洲司令部辖区内进行的反无人机实验具体使用了哪些武器,SDPE官方则在一份声明中称,相关武器为雷神公司研制的“相位器”(PHASER)高功率微波系统和“高能激光武器系统”(HELWS)。

  2019年4月,美国雷神公司曾宣布其“相位器”高功率微波武器系统在美陆军演习中击落数十架无人机(美国雷神公司图片)希尔斯强调,虽然AFOTEC开始关注处于开发阶段的项目,但部分尚处于起步阶段的项目暂未允许该机构参与,例如在AGM-183A“空射快速响应武器”(ARRW)战术级空射高超声速助推滑翔导弹项目中,AFOTEC实验处只能扮演“观察和建议”的角色。该处还参与了高度保密的AIM-260“联合先进战术导弹”(JATM)项目,该项目同样处于极早期阶段。(中国航空工业发展研究中心 廖南杰)