2021年美国、俄罗斯、欧洲等世界主要国家和地区人工智能领域发展情况及全面回顾，从战略规划、基础研究、军事三个方面总结了2021年国外人工智能发展情况应用，包括世界主要国家人工智能国家战略不断深化，加快人工智能技术研发；机器智能、仿真人智能、群体智能、人机混合智能技术发展路径清晰，并取得重要成果；人工智能前沿技术在空战、海战、网络力量、情报分析等军事领域的应用不断完善。2021年，人??工智能各领域基础技术和军事应用研究成果频频发布，世界军事智能技术将进入新一轮快速发展期。一、引言随着信息技术的飞速发展，人工智能研究迎来了快速发展的黄金时期。世界主要国家将人工智能视为“改变游戏规则”的颠覆性技术，积极争夺该领域的战略。制高点。人工智能为保持军事优势提供了新路径。军事领域的主要任务是发展延伸和增强作战人员和作战部队的智能和系统能力的理论方法、技术和应用系统，包括机器智能技术、模拟人智能技术、群体智能技术和人机交互技术。混合智能技术。2021年，世界主要国家人工智能技术发展战略和规划逐步细化，各类军事智能技术取得突破，应用前景更加广阔，人工智能赋能军事行动的进程将持续推进。加速。2、世界主要国家继续深化人工智能国家战略，加快人工智能技术研发。人工智能作为驱动第四次工业革命的重要引擎，对经济、产业和各技术学科的发展产生了深远的影响。为此，世界主要国家纷纷利用国家战略地位，增强人工智能在社会各领域（尤其是国防领域）发展的势头，推动人工智能技术的研发。2.1美国从机构设置、战略规划、预算投入三个方面推动人工智能能力发展（1）美国设立了多个人工智能相关机构，监督和实施美国国家人工智能战略.2021年1月，美国成立了国家人工智能计划办公室，以确保美国在未来几年在这一关键领域的领导地位。该办公室负责监督和实施国家人工智能战略，并作为联邦政府与政府部门、私营部门、学术界和其他利益相关者在人工智能研究和决策过程中进行协调和协作的中心枢纽。6月，美国宣布成立国家人工智能研究资源工作组，旨在巩固美国的前沿地位。该工作组是国家人工智能倡议办公室的一部分，由来自学术界、政界和工业界的12人组成，参与制定和实施计划，让人工智能研究人员更多地访问政府数据、资源和其他计算工具.根据《2020年国家人工智能倡议法》的说法，该工作组将作为联邦咨询委员会，协助创建国家人工智能研究资源(NAIRR)蓝图，以实现可共享的研究基础设施。该集团计划于2022年5月和2022年11月向国会提交两份报告，概述其发展战略。（2）美国出台多项人工智能战略规划，以信息技术加持推动作战能力升级。2021年3月，美国人工智能国家安全委员会（NSCAI）发布《最终报告》，提出了美国在人工智能时代赢得竞争的战略。报告主体分为“在人工智能时代保卫美国”和“赢得科技竞争”两个部分。探讨美国在人工智能领域面临的威胁和风险以及应对方式，并提出顶层结论和建议；附件中的《行动蓝图》详细描述了美国政府为落实这些建议应采取的措施。6月，美国国防部启动“人工智能与数据加速”（ADA）计划，旨在快速推进“联合全域指挥与控制战略”的实施。国防部将向美军11个联合作战司令部派遣“作战数据组”和“人工智能专家组”，通过一系列与“全球联合指挥与控制”等概念相关的实验或演习，以及通过不断的迭代不断获取新的信息。人工智能和数据能力。7月，美国海军发布《智能自主系统科技战略》，着重将自主和人工智能技术融入无人系统、能够适应瞬息万变的战场环境的智能自主系统，并提出了“无缝融入可信海上平台”的发展愿景。力量”。8月，美国国土安全部发布《人工智能/机器学习战略计划》，从三个方面设定目标：推动国土安全部使用下一代人工智能和机器学习技术，加大研发投入，利用这些建立安全网络基础设施的技术；促进在国土安全部任务中部署经过验证的人工智能和机器学习能力；建立和发展跨学科的AI/ML劳动力队伍。(3)美国2022财年人工智能国防预算持续增加。美国国防部2022财年预算申请中，研发、测试和鉴定经费高达1120亿美元，较2021财年1066亿美元预算增长5.07%，创历史新高.五角大楼表示，研发支出的增加和资源的重新分配将为人工智能、微电子、高超音速导弹、网络空间能力和5G网络等先进技术提供资金。其中，人工智能预算8.74亿美元，用于推动人工智能在美国国防部的应用，较2021财年增加3300万美元，增长率为3.92%。美国国防高级研究计划局（DARPA）一直是人工智能突破性研究和开发的领导者。2022财年，DARPA在预算申请中新增23个项目，重点关注人工智能、电子设备、陆海空武器平台、定向能和“马赛克战争”等技术方向。其中，人工智能技术方向新增项目4项，资助总额580万美元，涉及模型算法、辅助决策、对抗人工智能、人工智能可靠性等方面的研究。2.2俄罗斯人工智能技术发展与伦理规范同等重要（1）普京已将人工智能列为俄罗斯国家武器装备发展的重点。2021年11月，俄罗斯总统普京在“强军”会议上表示，俄罗斯军事发展的首要目标是为军队配备最先进的武器装备，并提出俄军发展的三大重点到2033年国家武器装备很重要，包括人工智能。普京表示，人工智能技术可以在提高武器作战特性方面取得突破，将应用于军队的武器控制系统、通信和数据传输系统、高精度导弹系统、无人系统的控制装置等。(2)俄罗斯签署了第一部人工智能伦理规范。2021年10月，俄罗斯人工智能联盟等组织将在莫斯科举办首届“人工智能伦理：信任的开始”国际论坛，并签署人工智能伦理守则。该规范由人工智能联盟、俄罗斯政府和经济发展部共同编制，将成为俄罗斯联邦人工智能规划和2017-2030年信息社会发展战略的一部分。文件内容包括加快人工智能发展、提高人工智能应用水平。确定与人交流的人工智能和信息安全等主题。2.3欧洲主要国家积极推进人工智能战略规划和监管，欧盟稳步推进人工智能统一发展。2021年10月，北约成员国国防部长将就北约首个人工智能战略达成一致。该战略概述了人工智能技术如何以受保护和合乎道德的方式用于国防和安全，根据国际法和北约价值观负责任地使用人工智能技术，为北约及其盟国开发和使用人工智能技术奠定基础。4月，欧盟发布全球首部人工智能控制法《人工智能法》提案，提出统一的人工智能监管规则，旨在从国家法律层面限制人工智能技术发展带来的潜在风险和不利影响，使欧洲成为可靠的全球人工智能中心。4月，欧盟委员会发布《人工智能协调计划2021年修订版》，成为指导成员国协调行动共同实现欧盟人工智能发展目标的最新文件。英国发布了国家人工智能战略，描绘了未来十年的长期规划。2021年9月，英国发布《国家人工智能战略》，旨在推动国家和企业对人工智能技术的应用，吸引国际投资进入英国人工智能企业，培养本土下一代技术人才。该战略提出，未来十年的目标是将英国建设成为全球“人工智能超级大国”。3.军事智能技术发展路径清晰，取得重要成果3.1机器智能基础研究取得突破，开辟多个军事应用方向（1）DARPA推出“计算文化理解”“开发人工智能翻译能力的项目。2021年5月，为协助谈判和关键交互等民政和军事行动，DARPA提出“计算文化理解”（CCU）项目，目标是建立跨文化语言理解服务，提高能力国防部战士的态势感知能力和与不同国际观众有效互动的能力。该项目旨在开发自然语言处理技术，以识别、适应和建议如何在不同的社会、不同的语言情感环境和社会文化规范中运作。项目经理WilliamCovey博士表示，为了支持用户进行跨文化对话，AI系统不仅提供语言翻译，还需要利用深刻的社会和文化理解来促进交流。将人工智能从工具转变为伙伴，需要机器能够实时发现和解释社会文化因素，识别不同的情绪和沟通方式的变化，并在误解即将发生时提供对话帮助。（2）DARPA启动“学习内省控制”项目，推动军事系统适应突发事件。2021年8月，DARPA计划启动“学习内省控制”（LINC）项目，旨在开发基于机器学习的内省技术，使系统能够在遇到不确定性或意外事件时调整其控制规则，并传达这些新情况给人类或人工智能操作员，同时确保连续运行。该项目包括三个研究方向：一是克服当前机器学习模型和技术中阻碍系统自适应的技术难点，开发仅使用自身传感器和驱动程序即可感知环境变化并重新配置控制规则的系统；二是改进系统和操作人员态势感知的共享和引导方式，将研究领域第一个动态模型产生的信息有效转化，传达给操作人员，使他们掌握最新的信息。系统运行状态及安全操作提示；三是注重技术检测评价。（3）俄罗斯将为核电站安装人工智能消防系统，保护基础设施安全。2021年9月，俄罗斯加里宁核电站宣布完成人工智能消防系统试验，将作为试点项目安装在核电站汽轮机大厅。该项目于2021年2月启动，预算为5000万卢布（约合69万美元）。AI消防系统旨在通过机器人进行预防性监控、自动检测和灭火，无需工作人员直接参与。根据设计，系统可以持续监测周围环境，根据温度或可燃气体（如氢气）的浓度判断火灾情况，包括判断紧急情况的类型、紧急情况的发展和使用适当的灭火剂，并采取相应的独立措施。3.2类人智能研究推动学术界对人类的不断认识，推动高级认知的实现（1）美国发布可浏览的人类大脑皮层3D地图。2021年6月，谷歌与哈佛大学联合发布了H01人脑成像数据集（人脑组织渲染图），包含1.3亿个突触和数万个神经元。该数据集是迄今为止在任何生物体中成像和重建的最大大脑皮层样本，也是对人类大脑皮层“突触连接”的首次大规模研究。这种连接跨越皮层所有层级的多种细胞类型。H01样本可以初步看到人类大脑皮层的结构。该研究旨在为人类大脑研究提供新的资源，并改进和扩展连接组学的底层技术。图1H01数据集中的L2层中间神经元(2)美韩联合团队推动类脑神经形态芯片的进一步发展。2021年9月，韩国三星公司和美国哈佛大学提出了一种构建智能芯片的新方法，将大脑神经元的连接图完全“复制粘贴”到3D神经形态芯片上，使类脑开发成为可能。芯片更进一步。研究人员希望创造出一种近似大脑独特计算特性的存储芯片，实现低功耗、易学习、适应环境，甚至自主和认知等功能。该成果的技术路线可能以最接近大脑自身神经元的方式实现神经网络的构建，为类脑芯片和神经网络的构建提供了新的思路。图2CMOS纳米电极阵列上的大鼠神经元图像(3)智能芯片制造技术不断提高。2021年1月，在DARPA“电子复兴计划”项目的支持下，斯坦福大学研发出兼具存储和数据处理功能的“存储-计算一体化”深度神经网络推理系统，可以进行高速、低功耗的人工智能计算能量消耗。使命是为类脑计算、虚拟现实等前沿技术领域奠定基础，使高集成度、高性能的芯片技术成为智能装备研究的重点。2月，IBM宣布开发出全球首款采用7nm晶体管工艺的四核人工智能加速器芯片，可支持多种人工智能模型，达到领先的能效水平，更快地执行复杂的人工智能算法。该芯片是世界上第一款采用7纳米紫外光刻技术制造的低精度混合8位浮点格式硅芯片。智能芯片制造技术的不断提升，将有力推动军队装备信息化、数字化、智能化。3.3群体智能技术推动无人蜂群项目快速推进依托群体智能开展无人机智能蜂群作战，可以将无人机数量优势转化为非对称作战优势。2021年10月，DARPA“精灵”项目成功实现无人机空中回收。此次试验验证了三项能力，一是“小精灵”无人机的自主编队飞行能力和安全功能；二是“格雷姆”号能够被C-130运输机回收；三是将回收的无人机重新组装，并具备24小时内进行二次飞行的能力。安全、高效、可靠的空中回收可以显着扩大无人机在竞争环境中的作战范围和潜在用途，无人机可以配备各种传感器和其他有效载荷，并从各种类型的军用飞机上发射，以实现载人转移平台安全。2021年12月，DARPA对进攻性蜂群使能战术(OFFSET)项目进行了第六次也是最后一次现场测试。该试验台由商用小型无人系统组成，包括背包大小的探测器以及多旋翼和固定翼飞机，由蜂群指挥官部署以执行蜂群战术任务。试验取得了以下进展：利用两家系统集成商的300多个试验台进行联合协同作业；使用“虚拟”群体代理和物理代理来协助现实世界的任务；使用沉浸式群体界面来指挥和控制群体。图3OFFSET项目第六次外场试验3.4人机混合智能技术探索提高人工智能的可信度，增强人机协作能力人机混合智能旨在通过人为手段提高人工智能系统的性能-计算机交互和人工智能成为人类智能的自然延伸和扩展，通过人机协作更高效地解决复杂问题。2021年3月，DARPA宣布“空战进化”（ACE）项目第二阶段的部分研究目标已在第一阶段提前实现，其中人机混合智能技术所占比例为比较大，包括完成人工智能狗斗高级虚拟仿真，场景包括视距内和视距外的多机格斗，涉及更新的虚拟武器系统。人工智能驾驶战斗机载人实战飞行，评估飞行员生理反应和人工智能驾驶信心。预计在项目的最后阶段，飞机将在人工智能“飞行员”的帮助下自主飞行。ACE项目于2020年启动，其主要目标是开发一个可信赖的、可扩展的、人类级别的、人工智能驱动的自主代理，可以通过人机协作实现空战对抗。然而，在人机协作过程中，对代理的信任程度是动态的，需要对这种信任交互进行测量、建模和校准，以实现最佳的人机混合团队，以实现成功运营。为此，DARPA将于2021年11月开展人工智能人类信任测试，旨在基于飞行员与代理人之间的互动，结合生理数据，对飞行员的信任度进行衡量和建模。该项目用于模拟和测试飞行员对空战自主性的信任度，以及测试与人工智能交互的新型人机界面的可信度。目标是建立飞行员对空战自主性的信任，并探索如何通过视觉或音频人机界面向人类传达AI状态和意图。脑机接口技术进入实验阶段。2021年7月，DARPA投资的美国神经血管生物电子医疗公司Synchron获得美国食品药品监督管理局许可，将脑机接口芯片植入人体进行临床试验，开始研发其脑芯片技术。开展人体临床试验，拟检验其旗舰产品“Stentrode”脑机接口芯片在重度瘫痪患者身上的安全性和有效性。通过使用大脑数据来控制数字设备，可以有效提高患者的独立性。活动能力。“同步”公司计划将脑机芯片植入人体，不需要开颅手术，而是通过血管将网状的“支架电极记录阵列”传感器以微创方式输送到大脑。9月，由DARPA和美国国立卫生研究院联合资助的脑机接口技术研发出第一款具有直觉运动控制、触觉反馈和运动感觉三大重要功能的机械臂。准确度堪比常人。双向脑机接口让机械臂发出大脑信号，并从机械装置传回信息，通过大脑的意识控制机械臂的运动。图4“同步”公司脑机接口芯片示意图4.人工智能前沿技术在军事领域的应用不断细化作战任务。4.1空战领域人工智能技术正在实现作战方式网络化、智能化，改变未来空战规则。2021年4月、6月、10月，美军“Skyborg”项目研制的自主控制系统搭载不同型号的无人机完成多次飞行试验。试飞过程中，自主控制系统展示了响应导航指令、遵守虚拟作战空间限制、协同机动的能力，验证了自主控制系统控制多类型无人机和低空飞行器的可行性。-用于军事应用的成本消耗性无人机。下一步，“天空博格”将验证一架有人机与多架配备自主控制系统的无人机之间的直接协同。2021年2月，美国国防高级研究计划局授予雷神公司和系统与技术研究公司两份“空域快速战术执行综合感知”（ASTARTE）项目第一阶段合同，这意味着该项目正式进入研究阶段和发展阶段。.该项目的目标是在高度拥挤的未来战场上实现高效的空域作战，并消除友好空域活动的冲突；并重点关注以下三个技术领域：一是开发用于理解和决策的算法，以预测冲突并提出解决方案；二是开发或利用现有的低成本传感器，实时探测和跟踪有人/无人机、机载武器和其他潜在威胁；三是开发虚拟试验台，让现有的指挥控制系统和程序能够进行技术集成，并进行建模、仿真和虚拟实验。该项目是“马赛克战争”概念的重要支持项目，通过消除空域冲突来提高战斗力。计划于2024年上半年对用于消除联合火力冲突的人工智能工具进行外场试验。图5MQ-20无人机搭载“天空博格”自主控制系统。俄罗斯研发了一种用于侦察和打击的人工智能无人直升机。2021年8月，在莫斯科举行的“Army-2021”国际军事技术论坛上，“白蚁”（Termit）侦察打击一体化无人直升机首次亮相。该无人机配备情报、监视和侦察传感器、非制导弹药和80毫米激光制导导弹，可在复杂地形作业，执行侦察和目标指示任务，并可与有人直升机共同完成任务。无人机操作员可以为“白蚁”无人机指定目标，在确定目标后，无人机可以根据人工智能算法自主选择最优航线攻击目标。图6展出的“白蚁”无人直升机4.2海战领域美国和阿联酋联合推出了新型智能自主无人水面舰艇。2021年2月，美国L3HarrisTechnologies与阿联酋AlcellerMarine联合展示了新型智能无人水面舰艇的海上自主能力。无人水面舰艇配备了先进的自主控制系统、大容量视距无线电系统和先进的智能天线，可实现完全自主操作，并融入了最新的人工智能技术。海上任务。图7L3哈里斯与奥瑟联合展示的智能无人水面舰艇人工智能技术在海上演练中首次得到检验。2021年5月，英国海军在“巨盾”海上演习中首次使用人工智能。用于超音速导弹的Surprise和Sycoiea人工智能软件。这两款人工智能软件改进了对致命威胁的早期检测，为指挥官提供快速风险评估，以选择最佳武器采取最佳行动并摧毁目标。4.3在网络力量领域，美国采用人工智能技术对抗网络威胁。2021年11月，美国国防信息系统局宣布将人工智能技术用于防御性网络作战，并正在设立首席数据官办公室，对其拥有的所有数据资源进行编目、研究和分析，然后应用人工智能和机器学习来防御网络攻击者。从2021年1月到2021年9月，美国国防部1.75亿个互联网IP地址（占该命令中所有互联网IP的4%）的控制权被秘密转移，据称用于网络安全试点计划。综合分析判断将用于DARPA“UsingAutonomytoCounterCyber??AttackSystems”（HACCS）项目实验。该项目主要利用人工智能、可信计算等技术开发“自主软件代理”，自主防御僵尸网络攻击和大规模恶意软件活动。美国正在逐步使用人工智能工具来自动化数据处理，以应对新出现的网络威胁。美国空军启动了基于人工智能和机器学习的认知电子战项目。2021年9月，美国空军启动了“怪兽计划”，将人工智能和机器学习应用到未来的认知电子战系统中，帮助作战飞机穿透配备多光谱传感器的导弹和防空系统。该项目旨在开发可移植到战场系统的人工智能和机器学习技术，依托开放系统标准、敏捷软件算法开发和过程验证工具，计划推进认知电子战大数据等九大任务。研究、软件定义无线电研究、多频谱威胁对抗等。“怪物计划”将利用人工智能技术检测来袭导弹，跟踪敌方导弹制导方式的变化，迅速采取干扰措施，摆脱锁定，并针对加油机等高价值平台制定有效的反制措施，使美国空军战斗机的航程得以延伸。覆盖西太平洋地区。4.4情报分析领域军事情报收集与分析是当前人工智能和自然语言处理应用的重要场景。随着美国将其军事重点从小型战争、反恐战争转向大国竞争，美国军方越来越需要集成情报并支持快速决策的可靠技术。为此，美国北方司令部与所有主要作战司令部、联盟伙伴、政府和工业伙伴进行了一系列全球信息优势实验（GIDE），试图预测未来事件，以获得“信息优势”和“决策优势”.2021年7月，美国北方司令部完成了一系列GIDE实验，结合人工智能、云计算和传感器技术，从卫星、雷达、潜艇传感器和网络等大量信息源收集全球传感器数据，并进行分析，分分钟预知敌人几天后的行动，提前采取对策。图8美国11个作战司令部代表参加“全球信息优势实验”。以色列在“世界第一次人工智能战争”中应用人工智能技术分析情报数据。2021年5月，以色列宣布与哈马斯武装的冲突是世界上第一场人工智能战争。对斯里兰卡目标的空袭导致至少100名哈马斯高级特工死亡，并摧毁了多个军事基础设施。在这场冲突中，人工智能为提升情报分析能力、快速高效应对战场问题提供了支持。五、启示与建议5.1加大人工智能在作战指挥控制领域的探索，提升指挥决策能力。人工智能的发展可能会使未来的工业和战争场景发生翻天覆地的变化。未来军事科技智能化水平的每一次进步，都会改变人在军事活动中的作用。在未来的战争中，人类的主要价值将主要体现在关键节点的指挥和决策上。人类不会退出“观察-判断-决策-行动”的循环，而是处于“human-in-the-loop”战争巨人系统状态的核心。因此，大力发展复杂环境推理与决策技术，通过数据挖掘、智能识别、辅助决策等手段，从海量信息中去粗取精，去伪存真，减少主观误判和干扰，保证指挥员对形势的客观判断，提高未来战场的决策能力；形成“目标管理引领战争”的过程范式。在未来的作战中，指挥官更有可能制定计划和确定目标，而具体的实现路径，甚至具体的过程和推演评估都可以由人工智能武器自己选择。5.2加大“脑机接口”技术研发驱动作战赋能，提升作战人机交互协同能力。在未来的战争中，自主系统将占据越来越重要的地位，但以目前自主系统的智能化水平，不可能在短时间内达到载人平台的水平。在未来很长一段时间内，无人平台很难完全替代有人平台。但二者相辅相成，相互配合，将各自的效能发挥到极致。因此，他们需要被高度重视。人机协作技术的发展不断提高交互能力。研究结合无创神经接口和微创神经接口的生物相容性双向神经接口，开发高分辨率便携式神经接口，探索非手术方式实现大脑与系统的高层通信，促进脑机交互和脑控技术正朝着“高时空分辨率、低延迟”方向发展，进一步赋能士兵远距离作战，延伸身体机能范围。5.3将人工智能技术引入通信和电磁对抗领域，发展实时动态学习和快速反应能力。人工智能将成为驱动网络安全、提升网络空间管理能力的新引擎。因此，可以利用人工智能技术改进频谱管理，探索自主无线电系统能否快速、灵活地协同管理无线电频谱，以满足军事领域射频通信的发展需求。大力发展认知电子战技术，实现与敌系统无需预编程序的自主对抗，增强对抗的敏捷性和适应性，提高应对未知或敌方雷达的电子战能力，有望解决复杂的敌机问题。电磁环境。精确态势感知的难题。六、结论人工智能技术是第三次工业革命后科技发展的战略制高点，将成为未来经济社会发展的核心技术。它的快速发展将引起社会、经济和产业结构的深刻变化。人工智能技术的军事背景将进一步推动世界各国加速人工智能军事应用的研发，这将对未来智能战争的成果产生重要影响。
