无人蜂群会改变未来战争形态吗？
导读
Guide Reading
随着人工智能技术的发展和机器自主性的提升，战争正在发生深刻变革。这些技术的融合使无人蜂群（Drone swarms）的实现成为可能，这些无人蜂群由合作自主的机器人组成，能作为一体对战场做出反应。就像虫群、鸟群或狼群中所表现出来的特征一样，无人蜂群的每一个成员将一起努力创造一个统一的整体，这个整体比个体的总和更加强大。
本文原载于《原子能科学家公报》（Bulletin of the Atomic Scientists）2018年第6期，原标题为“How swarming will change warfare”。原作者为保罗·沙瑞尔（Paul Scharre)，是《无人军队：自主武器与未来战争》一书的作者。他曾是美国陆军游骑兵，多次在伊拉克和阿富汗战场执行任务，目前在新美国安全中心担任高级研究员和“技术和国家安全”项目主管。文章详细分析了无人蜂群对于未来战争的潜在影响，作者指出，与由人类构成的传统军队相比，无人蜂群将允许军队部署数量更大、速度更快、协调性，消耗性更强的武装力量。机器人集群（Robotic swarms）将有望缓解军事力量所受的人员限制，从而使一些国家比其他国家受益更多。无人蜂群最深刻、最持久的影响在于，它们有望改变指挥和控制的方式，即军队在战场上组织和作战的方式。具有较大参考价值。有鉴于此，笔者将其编译如下，以飨读者。
在过去几年里，无论是在军用和民用领域，无人机都在迅速发展和应用。政府和叛乱组织利用它们来发射导弹或投下炸药，而在更和平的环境中，业余爱好者让它们在城市公园周围飞行，公司用它们作为运输工具。如今，无人驾驶飞机——即无人飞机，有时也被称为无人驾驶飞行器或无人机——通常都是遥控的。但是，无人机的自主性正在不断提升。只有部分国家才有最先进的隐形作战无人机，但廉价消费版本（可以在网上购买几百美元并配备炸药）的现成供应，使得无人机可以成为每个人的武器。
尽管今天登上了头条新闻的是无人机，但促使战争正在发生更深刻变化的关键是以机器速度对战场做出反应，即朝着由合作、自主的机器人组成的无人蜂群的转变。目前，无人机通常需要几个人来操作。人工智能的进步和机器自主性的提升将扭转这种关系。得益于机器合作完成一个任务，一个人能够监管许多机器车辆。和它们在虫群、鸟群或狼群中一样，无人蜂群成员将一起创建一个超越个体总和的统一整体。机器人集群——不论是在空中、陆地和海上——都准备以可能在数百年内产生重要影响的方式改变战争形态。与由人类构成的传统军队相比，它们将允许军队部署数量更大、速度更快、协调性更强的武装力量，并且消耗性也更强。
无人蜂群将不对称地使一些国家比其他国家受益更多。相对于大国而言，新加坡、以色列和韩国等规模较小的高科技国家将从中获益更多，解除军事力量所受的人员限制。由于劳动力成本上升而面临军队人员招募短缺的大国——比如美国——也将从中受益。但是，蜂群最深刻和最持久的影响在于，它们将可能改变指挥和控制的方式，即军队在战场上组织和作战的方式。
什么是无人蜂群？
几年前，在加州中部一个阳光明媚的日子，我看着一组无人机起飞，如蜂群一般飞向如宝石般湛蓝的天空。一架接一架，共二十架小型泡沫塑料飞机被高高悬挂在一个发射器上，模拟机群之间的空中战斗。
当时，我正在构思撰写一本书《无人军队：自主武器与未来战争》①，并前往海军研究生学院，亲眼目睹了他们的在无人蜂群战争中的前沿工作。通过他们的实验，学校的研究人员试图了解有关蜂群战争的基本问题。你如何和一群人打架？你怎么才能打败无人蜂群？无人蜂群不单纯是一组数字，其本质是机器之间的协调行为。没有协调，机器系统的冲击就是一盘散沙。不论是在运动队还是在蚁群中，协调能够产生高效的群体行为。
🔺 图1：无人蜂群效果图
事实上，从自然界的例子出发，可能是理解蜂群如何工作的最佳方式。在自然界中，动物以多种方式进行协调。蚂蚁使用信息素，蚁科通过刺激（一种改变环境的合作行动形式）协调它们的行为，以及成群的鸟类和鱼类通过共同观察生活在一起。机器集群可以使用这些方法和许多其他方法来做出能够实现目标的行为。他们可以通过共同观察、改变环境、发送电磁信号或只是预先决定小组中其他成员的行为来进行交流。自然界中的群体通过紧急协调来组织，其中单个元素通过简单的规则对周围做出反应，从而引起复杂的行为。机器集群也可以使用紧急协调，或者以各种其他方式进行组织化：比如等级制度进行集中控制，将群分为大团队和小队，就像今天的军队一样；或以协商一致方式进行协调，其中所有群要素都对一项行动'投票'（参见图 2）
🔺 图2：蜂群指控模型
如何反制无人蜂群？
2018年1月，叙利亚出现了使用无人蜂群的预兆：一个反叛组织使用13架无人机对俄罗斯基地发动大规模袭击。某种意义上而言，这并非真正的蜂群，因为无人机之间并不存在合作行为。然而，这是一个重大事件，因为它是迄今为止非国家组织发动的最大规模无人机袭击。机器自主性的提升使小团体和个人能够扩大攻击规模，而无需单独控制每架无人机。随着时间的推移，合作行为将使无人机在融入其集体任务时更加强大。
俄罗斯的反应也一定程度解释了军队将如何对抗无人蜂群。俄罗斯表示，它击落了7架无人机，并设法通过电磁方式劫持了另外6架无人机，迫使它们降落。随着反蜂群战略的演变，军队将寻求干扰、欺骗和操纵蜂群信号的方法。
在这方面，来自自然的例子也能证实。例如，西非橡胶蛙能分泌一种信息素来欺骗刺蚁的信号，让青蛙能够在旱季隐藏在刺蚁的巢穴中，从而受益于巢穴的湿度，免受掠食者攻击。有一种短头悍蚁擅长奴役：它们可以劫持整个别的蚁群，杀死蚁后，让对手蚂蚁抚养短头悍蚁蚁后的后代。军队会使用类似的战术来操作或夺取群体行动的指挥权。俄罗斯驻叙利亚国防军展示了一种劫持无人机的方法：通过干扰其通信和欺骗GPS信号，引导它到新地点或迫使它降落。随着技术的发展，军队肯定会把研究重点放在具有成本效益的方法上，通过击落无人机蜂群、用其他无人机蜂群击败它们或劫持他们的通信手段来打击蜂群。
乍一看，无人蜂群似乎是一种最适合进攻的战术，但现在说无人蜂群更有利于进攻而非防守还有些为时过早。无人蜂群可以同时攻击以击败目标，但也可用于创建智能、自适应的防御。例如，防御群可用于在单位周围创建自动响应的保护气泡，或用于感知潜在的威胁。它可以用来建立自我修复的防御，如由移动地雷组成的雷场，这些地雷可以移动，以填补其他地雷已经引爆或清除的区域。
真正的革命
在我在加利福尼亚看到的实验中，人类控制者只需要按下一个按钮来发起战斗——然后基本上没有在战斗中扮演任何角色。这个执行控制职能的指挥机构，特别是在致命武力方面，一直是关于自主武器的辩论的核心问题。五年来，各国已经在联合国讨论了致命性自主武器系统（LAWS)这一问题，许多组织和数千名科学家对致命性自主武器系统的研发和运用公开表示反对。然而，人类与无人蜂群之间的关系并不是二元的。有可能存在混合的控制，即人类保留对某些任务的控制，但委托其他的任务给无人蜂群。例如，机器可以合作执行侦察任务，以识别敌人的目标，但要等待人类批准进行打击。美国国防高级研究计划局（DARPA）②，是美国军方的一个研究部门，正在开发合作自主系统，这些系统可以专门保留通信链路，以便人类能够保持“在回路中”（in the loop)——意味着机器是半自主的——或“在回路上”(on the loop) ——或意味着机器是自主的，但由人监督。在这两种情况下，无人蜂群仍可能相比人控或人用车辆具有显著优势。
然而，无人蜂群的好处不仅仅在于它允许一个人一次控制许多机车，从而扩大战力。无人蜂群还能够实现机器对事件进行实时响应，其速度远比个体要快。可以肯定的是，人类作战人员经常调整自己的行动，以在战斗中互相帮助。飞行员使用简洁的代码，以在空战时快速沟通，训练有素的步兵消防队可以在推进时掩护其成员，无需任何口头交流。还有一些平民利用技术来增强自己成群的力量的例子。例如，在 2011 年伦敦骚乱期间，暴乱者利用伦敦的黑莓信使网络迅速组织、传播有关警察路障的信息，驱散人群，然后重新组织，以抢劫缺乏警力的新地区。由于现代信息技术，这种分散的协调行为是可能的。
但是，即使借助技术，人类在群体中协调的规模也是有限度的。美国海军研究生院（Naval Postgraduate School）的一位研究人员将这项挑战比作“棒球外野手”（baseball outfielders），协调谁将接飞球。“当你有两个人可以互相交谈，而只存在一个球时，这是一回事，”他说。“当有五十人和五十个球，这是另一回事。”机器能够以人类不可能达到的速度和规模来协调它们的行动，这种优势将彻底改变战争。
在美国兰德公司（RAND Corporation）2000年的一部出版物中，约翰·阿奎拉（John Arquilla）和大卫·朗费尔特（David Ronfeldt）提出了一个大胆的假设 ③，即从军事学说的角度来看，整个时代只有三种战斗形式。第一种是混战（Melee Combat），单个战士徒手战斗。第二种是密集队形，战士们作为一个集体行动并且互相保护—比如希腊法兰克斯（Greek Phalanx）。第三种是机动战（Maneuver Warfare），其中多个集结编队相互支援，而至少有一个编队在对付敌人时处于更有利的位置。阿奎拉和朗费尔特提出，下一种战争形态将可能是蜂群作战，即将混战中发现的大量单个要素与机动作战的协调性相结合。（参见图 3）。
🔺 图3：战争形态的演变
善用群战的优势将是深远的。正如以往的每一次理论转变都改变了军队作战的方式，迫使其他人效仿，无人蜂群也将改变军队组织和作战的方式。在第一次演变中，从近战到密集作战，能够作为一个有凝聚力的集体作战的军队比那些由个人做出自己决定的军队具有重大优势。但是，要成功地维持一个单位的凝聚力，需要加强培训、沟通和纪律。机动战，反过来比密集作战具有优势，因为军队可以移动他们的单位获得侧翼位置，攻击防御最弱的地方。但同样，机动战需要更高的训练、通信和机动性，以便部队在远距离移动和保持协调。
无人蜂群在机动战方面有重大优势，这是另一个转变。部署一个无人蜂群的军队不会为敌人提供以侧攻、固定和摧毁的密集队形。构成一个无人蜂群的元素可以解散，然后迅速聚集以重新攻击。虽然军队通常试图在机动作战中尽量减少同时移动的要素的数量——以减少自相残杀的风险——但在群战中，所有部队将同时独立但协调地移动。面对一群人如同面对一个不断变化的云，它永远无法被固定下来，并立即对战场上的变化做出反应。例如，一个无人蜂群可以通过从多个方向同时集中火力攻击敌人，压制防御者。
与机动战相比，无人蜂群作战要困难得多，需要更高的沟通能力。如果一个集群不保持协调，无人蜂群中的每一个成员作为单一作战单位不能互相支持，那么它可能会迅速陷入混战。然而，成功的无人蜂群会胜过使用机动作战战术的对手，这不一定是因为单个系统的物理优势，而是因为无人蜂群行为的认知优势。无人蜂群将是一种更有效、更有活力、更具有响应性的组织模式。军事指挥和控制的一个重要原则是“任务指挥”，即指挥官应将任务执行权下放给下属单位(Luck 2013)。④这使得下属单位能够对不断变化的地面事件作出迅速反应，这是现代战争的基本方法。蜂群将是分散执行的最终目标。
就目前而言，我们对于无人蜂群作战的具体形态仍不甚明晰。海军研究生院和其他地方的研究人员仍在研究蜂群作战的最佳战术。应该试图包围敌群，还是直接从中部击破？把它驱散，还是让它集中在一个地方？摧毁一个无人蜂群的最好方法是稳步剔除其组成元素，还是以机动性胜过它，亦或是攻击其协调机制？在模拟和物理实验中，研究人员正在努力回答这些问题。展望未来，谁懂得如何最好地使用无人蜂群，谁就有望在战争中取得巨大优势。
① Scharre, P. 2018. Army of None: Autonomous Weapons and the Future of War. New York: Norton.
https://www.amazon.com/Army-None-Autonomous-Weapons-Future/dp/ 0393608980
② Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA). 2014. Collaborative Operations in Denied Environment (CODE) Broad Agency Announcement. (Solicitation number DARPA-BAA-14-13) https://www.fbo.gov/indexs=opportunity&mode=form&id=2f2733be59230cf2ddaa46498fe5765a&tab=core&_ cview=1
③ Arquilla, J., and D. Ronfeldt. 2000. Swarming and the Future of Conflict. Santa Monica: RAND National Security Research Division.
https://www.rand.org/pubs/documen ted_briefings/DB311.html
④ Luck, G. and the Joint Staff J7 Deployable Training Division. 2013. “Mission Command and Cross-Domain Synergy.” Joint Staff J7, March.
http://www.jcs.mil/Portals/36/Documents/Doctrine/fp/mission_comm_fp.pdf?ver=2018- 03-29-142405-290