【觀點】淺析軍用機器人發展趨勢

發表時間：2022-05-27 11:23

　　（一）機器人的概念剖析
　　“機器人”一詞最初源于捷克語中的羅伯塔，意為奴隸或被壓迫的勞工，像機器一樣不知疲倦地勞作。在20世紀初第一次出現在了捷克作家卡雷爾·恰佩克的劇本《羅薩姆的萬能機器人》中。劇中描述的“機器人”能夠代替人類從事一些繁重的體力勞動，甚至擁有自己的思維，能夠懂得人類的語言并理解人們的意圖。為而后機器人的設定確立了基本的含義，即意為“類人的機械個體”，并開始出現在各式科幻小說當中。
　　在1967年日本召開的第一屆機器人學術會議上，加藤一郎從仿人的含義出發，提出了機器稱為機器人的三個條件，即具有腦、手、腳等三要素的個體；具有非接觸傳感器（用眼、耳接受遠方信息）和接觸傳感器；具有平衡覺和固有覺的傳感器。又因為動物一般也具有上述這些要素，所以在后來的發展過程中，不僅可以把機器人理解為仿人機器，也可以廣義地理解為仿動物的機器。
　　然而隨著科技的進步與發展，當機器人真正從書本走進現實，其涵蓋的內容反而越來越豐富，對機器人的定義也在不斷充實和創新。1987年國際標準化組織對工業機器人進行了定義：“工業機器人是一種具有自動控制的操作和移動功能，能完成各種作業的可編程操作機?！笨梢姡藭r的機器人早已跳出外表類人的藩籬，改而依據實際功用進行定義?！皺C器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規劃能力、動作能力和協同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器。”而伴隨人們對機器人技術本質認識的逐步加深，機器人技術開始向人類活動的各個領域加速滲透。

　?。ǘ┸娪脵C器人的發展概述
　　中國工程院院長宋健指出：“機器人學的進步和應用是20世紀自動控制最有說服力的成就，是當代最高意義上的自動化。”而當機器人技術應用在軍事領域，一種嶄新的無人作戰力量便告誕生。1966年，美國海軍使用機器人“科沃”潛至750米深的海底，成功打撈起一枚失落的氫彈，轟動一時。這一事件使人們第一次看到了機器人潛在的軍用價值。在之后的發展中，“軍用航天機器人”“危險環境工作機器人”“無人駕駛偵察機”等先后研制成功，使得機器人的戰場應用有了長足的進步。
　　從設計結構上，軍用機器人一般包括指揮控制系統、操作系統、信息傳輸系統、動力系統、移動裝置等六大系統，有的還具有偵察設備、各式武器，擁有軍事機器人所特有的軍事功能。從軍事用途上看，機器人可以用于情報偵察、巷戰、反坦克、巡邏守衛、布雷排雷、裝彈運輸、假目標誘餌、電子干擾、移動式通信中繼站、爆破攻堅、物資裝運、搶險救援及裝備維修等各個方面。其中，軍用機器人可以是一個直接用于作戰的武器系統，如機器人坦克、機器人火炮、自主式地面車輛、掃雷機器人、防化機器人、偵察機器人等；也可以是武器裝備上的一個部分，如軍用飛機的“副駕駛員”系統、艦船作戰管理系統、武器裝備的自動故障診斷與排除系統、坦克炮用自動裝彈機系統等。但無論這些系統有什么樣的用途，其本身具有的突出優勢所在，必然引起軍隊編制體制的重大變革和作戰原則的巨大改變。
　?。ㄈ┸娪脵C器人的種類劃分
　　為了更好地適應戰場需求，軍用機器人的種類多種多樣，幾乎涉及戰場各個角落和作戰各個層面。按使用方式而言，可以分為固定式和移動式。固定式機器人更多用于防御作戰，通常固定在防御陣地內，通過截獲和識別敵方目標進而使用不同性質的武器進行射擊。如反坦克武器、自行火炮、近衛機槍等。移動式機器人則更具靈活性特征，通常有輪式、履帶式、步行式之分，可以在戰場上隨意活動并執行多種任務。如美國研制的“奧德蒂克斯型”功能式機器人，有六條仿生腿，移動時三條抬起，三條支撐，以此交替進行運動，可以實現登高、下坡，可以自主改變移動方向，甚至原地旋轉。
　　按控制方式而言，可以分為遙控式和自主式。遙控式機器人通過操作人員遠程操控，依托配備的攝像裝置反映行動路線。自主式則不需要操作人員的直接介入，可以通過預存甚至即時采集數據信息，自主選擇最佳行進路線并完成其他指定任務。
　　按作戰任務劃分，可以分為戰斗機器人、偵察機器人和工程保障機器人三種。戰斗機器人可以直接參與作戰，從而大大減少人員傷亡。偵察機器人則一般體型精小，具備相當的隱身能力，目前正在研制的有戰術偵察機器人、三防偵察機器人、地面觀察機器人、目標引導機器人、便攜式電子偵察機器人、仿真機器人等。工程保障類機器人有多用途機械手、排雷機器人、布雷機器人、煙幕機器人、欺騙系統機器人等，可以從事戰時緊急情況下的修路架橋、布雷排雷等艱巨任務。
　　當然，按照編成劃分或許更為直觀，可以分為機器人“偵察兵”、機器人“哨兵”、機器人“工兵”、機器人“水兵”、機器人“后勤兵”、機器人“戰斗兵”等。但不論怎么劃分，軍用機器人已經被廣泛運用，并必將成為未來戰場不可或缺的主要利器，發揮出其他技術裝備無法替代的作戰效能。
　　軍用機器人的應用前景預覽
　?。ㄒ唬┪磥響馉幇l展的需要
　　在可以預見的未來戰場之中，戰術打擊能力的精確性、戰場環境的殘酷性、作戰行動的危險性都將日益凸顯。當技術條件水平足以支撐無人化作戰力量在現實出現，足以接替有生力量完成在戰爭中的各種角色的扮演，那么讓人遠離戰場危險和殘酷的對抗殺傷就成了一種必然的選擇。據相關資料顯示，很多國家正在進行的許多項研究，目的就是為了更好地保護戰場上士兵的生命或試圖緩解人員的疲勞，增加他們生還的機會。但不論是新型的防護衣也好，還是已經初步研制成功外骨骼裝甲也罷，士兵在增加安全保障的同時，卻也受到了更多的制約和影響。如防護裝置會給戰士的行動增加額外負擔，使得他們很難高質量地完成任務；防護衣會影響士兵的觸覺、嗅覺、視覺以及聽覺能力，連吃飯和方便都變得格外艱難。
　　無人化作戰研究專家認為：“人類將愈加無法忍受殘酷而激烈的未來戰場環境，只有使用無人化技術去應對現在的大規模殺傷武器，才能更為有效地達成戰爭的目的?！蔽覀兒茈y預測未來的戰爭場景究竟會是什么樣子，也很難確定未來戰場上兩軍對峙將以怎樣的方式進行攻防抗衡，但可以確定的一點，只有無人化作戰力量才能在毒氣襲擊的情況下輕松完成各項任務，也只有無人化作戰單元可以輕松抵御可能的沖擊波和熱輻射，并使作戰觸角延伸至外太空、核電站、海底等危險環境當中。
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　　與有生作戰力量相比，軍用機器人具有明顯優勢：一是為達成作戰目標，需涉及的作戰環境極為險惡，不適宜人類涉足時，亦或是戰局危難，唯有某種自殺性行動方能挽救時，軍用機器人便是最優選擇。它能在毒氣肆虐和炮火連天的惡劣環境中生存，并時刻保持冷靜地完成各種作戰任務，哪怕全軍覆沒，另一個無人作戰單元即可馬上補充繼續任務的完成。二是當更重要的任務需要人去完成時，軍用機器人便可出馬替人完成一些較為簡單的任務，成為戰場上的生力軍。三是一些任務可能軍用機器人的使用會比人類士兵更為有效。如陣地之中的巡邏勤務，機器人沒有疲勞、厭倦的負面情緒，只要能源充足，便可以實現全天24小時全時防護，可以極大提升基地安保實效。
　　從技術角度看，軍用機器人已經開始朝著智能化方向逐步邁進，計劃中的下一代機器人裝配多種傳感器，已經開始具有人類大腦的部分功能，可以自主識別作業環境，自主實行復雜決策，對復雜環境因素反應靈敏的同時，亦兼具靈活的行動能力，可謂是人工智能技術發展到高級階段的產物。據國際機器人聯合會的統計，全球擁有的機器人總數在1992年便達到了57.2萬個，其中日本擁有35萬個，前蘇聯擁有6.5萬個，美國擁有4.7萬個，而截至目前為止，這一數量可能早已超過千萬。
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　　縱觀人類戰爭的發展，我們可以看到這樣一條規律，即任何一種武器技術的發展，并不僅僅取決于其戰斗性能和應用效能，更要取決于其經濟效益。正如鐵器最先出現時并沒有第一時間取代青銅器成為戰場主流，直到冶煉技術有所突破，大規模的裝備更換才告開始一樣，戰斗效益與經濟效益的結合才能使武器裝備的發展推廣更具生命力，反之只能半途而廢。
　　從當前發展趨勢來看，各國對高新技術武器裝備的要求，在適用高技術戰爭的需要的基礎上，愈發以經濟實用為第一要義。以美國在研的各類軍用無人機為例，據相關資料顯示，美國的“騎士”無人偵察機研制費用為2.685億美元，單價為335萬美元；曾在波黑戰場使用的“捕食者”中空長航時無人偵察機研制費用2.099億美元，采購單價不超過300萬美元；相對貴重的高空長航時無人偵察機“全球鷹”研制費用也僅為3.707億美元，單價約為1000萬美元。而像F-15這樣的第三代戰斗機研制費用就高達20億美元，采購單價介乎3000萬-5000萬美元之間，第四代戰斗機F-22研發費用更是高達200多億美元，采購單價近億。而最為關鍵的在于，載人戰機的使用維護費用約占全壽命費用的60%以上，大大高于無人機的維護成本。軍用機器人等無人化作戰平臺在經濟可承受性方面表現出來的突出優勢恰好滿足了經濟有效的武器裝備發展原則，因此也更具吸引力。
　　軍用機器人的未來發展方向
　?。ㄒ唬┌l展更為高級的智能機器人
　　從世界通用的技術分級來看，現代機器人已經發展到第三代。第一代機器人是示教再現工業機器人，通過特有的記憶儲存裝置，可以將作業的各種操作要求進行記錄，而后按照固定要求模仿示教的動作進行作業。第二代機器人則開始裝有小型計算機和傳感器，通過系統編程，能夠初步感知外界信息和進行簡單“思維”。而第三代機器人已經歸屬于“智能”范疇，開始具備感覺、知覺和識別以及判斷能力，其“生理結構”進一步向人類靠攏，因此也可以在戰場上擔任更多復雜的戰斗任務。
　　未來智能機器人的發展趨向使用更為高級的計算機，以期突破傳統的模式識別關，通過計算機和其他裝置，對戰場的物體、環境、語言、字符等數據信息模式進行自動識別，使其不僅具備與人之間更為迅捷的交流能力，更能一目了然地認清目標具體性質、目標之間的相互關系，使之更為適應戰場情況復雜多變的需要。
　?。ǘ┨岣邫C器人的快速反應能力
　　對于無人作戰武器裝備而言，反應能力一直是制約其應用和發展的主要瓶頸之一。后方操作人員通過攝像機等傳感器進行遠程控制，天然的隔離鴻溝使得指揮決策的難度直線上升，因此通過機器人自決策實現反應能力增強是未來作戰的主要趨勢。除了以更為先進的計算機作為“大腦”，實現更高水平的自主判斷、自主決策外，通過采用更為先進的外部傳感器系統，如化學傳感器、觸覺傳感器、聽覺傳感器等，使機器人能夠做到更進一步的“想、看、聽、摸、說、寫”，并能及時感應到周圍的敵情和可能存在的危險，進而及時采取有效防范措施，從而使軍用機器人的反應能力得到大大提高。
　　（三）提升機器人的各項性能參數
　　對于未來機器人的發展運用而言，實現軟件進步的同時，還要在性能參數的持續提升上下功夫。更高、更遠、更快、更強，這些基礎的戰斗性能直接決定著軍用機器人的運用前景和使用渠道。法國“神經元”無人機通過機身的隱身設計和新型涂料可以有效減少其在雷達上的暴露信號，達到極強的隱身效果。挪威一家公司研制的仿真機器人僅有蜜蜂大小，僅憑肉眼在十米開外便難覓蹤跡，或將在情報偵察領域大放異彩。同時，科學家們正在開展對人體的肌肉和韌帶等組織構造的研究，并已經取得重大進展，通過類似人體的柔性設計，使用柔性物質替代機器人身上的剛性材料，可以有效提高機器人的肢體柔軟性和關節靈活性。
　?。ㄋ模┐偈古浼a標準化模塊化
　　早在秦朝時期便已經出現了標準化的武器生產流程，并且出現了可相互替換的武器部件，大大降低了武器制造成本，并提高了部件使用率。當前隨著軍用機器人的發展愈發深入，諸多型號諸多類型如果沒有統一的規劃，極易給大批量的生產帶來困難，也不利于維修和保養。未來軍用機器人的生產標準化、軟件模塊化將是促進規模效應必然選擇。通過對各類機器人進行比較研究，綜合遴選，確定基礎款型，可以有效減少專用機器人數量，提高基礎機器人質量。通過實現各構成部件標準化、通用化、模塊化，可以為未來軍用機器人批量生產創造條件，為建立真正意義上的機器人新軍奠定扎實的物質基礎。

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