机器人与自主系统：打造未来技能

机器人和自主系统（RAS）在军事领域的作用正在稳步增强，尽管在融入现有作战体系方面仍存在一些问题，但未来可能会成为影响军事能力的关键因素。如果无人系统将战场延伸到人类此前难以进入的区域，如深海和海底等，可能对未来的战争形态产生难以估计的影响。本研究关注军事领域RAS的总体趋势，分析其对北约军事能力发展的潜在影响，并讨论RAS的广泛应用可能引发的风险。

北约科技组织（STO）将自主性定义为“系统在不确定的环境中，基于已有知识和对周边情境的理解，能够独立选择并组合行动方案，完成指定任务的能力”。自主性的程度包括从半自主到完全自主的不同级别，这主要取决于所使用的硬件（传感器、处理器）和软件，以及通信链路等技术条件。机器人技术致力于创建、操作和控制智能机器，以支持或执行通常由人完成的任务。机器人技术侧重于从物理方面创造能够自主行动的机器，注重开发能够独立或在最少人类干预下行动的物理机器人。相比之下，自主系统超越了物理机器人的范畴，它包括各种独立或半独立的系统，如软件应用、无人机、自动驾驶汽车和智能代理等更广泛的平台。

大多数机器人应用于工业领域，复制或替代人类更高效地完成制造工作，极大提高了生产力和安全性。机器人在过去15—20年中得到了大规模应用，衡量制造业自动化程度的“机器人密度”指标在2015—2021年期间翻了一番。除制造业外，机器人广泛应用于化工、农业、太空探索、半导体和医疗等领域，引领不同产业的技术变革。

推动机器人技术和自主系统快速发展的因素包括：劳动力人口减少和技术进步。一方面，低出生率和老龄化趋势正在对劳动力和社会系统产生实际影响，采用自主系统提高生产力将成为维持现有生活水平的必要手段。另一方面，人工智能技术的进步将促进关键技术（机器学习、网络安全和敏捷信息技术基础设施）的发展，极大提升机器人和自主系统的能力。

然而，人工智能在赋能机器人和自主系统的同时，其自身的脆弱性会带来一些限制和挑战。数据收集和治理对于人工智能系统的发展至关重要，如训练数据的质量、相关性和完整性决定了人工智能模型的准确性和适应能力。不完整或不具代表性的数据可能会强化现有偏见，导致次优决策。此外，合成数据和数据投毒等进一步加剧了数据治理的难度。这些挑战限制了数据处理的规模，并影响自主系统对实时变化的学习、适应和响应能力。

推动RAS发展的一般趋势包括建设更高能效的系统、提高生产线的韧性、改善使用机器人的便捷性以及机器人系统与人工智能的配对使用。2021年，韩国、新加坡、日本、德国和中国在自动化制造领域处于领先地位，其中，中国在机器人密度指标上超过了美国。

在军事领域，机器人最早被用于处置爆炸物，通常为遥控操作，以保护人类操作员的安全。其成功应用以及技术进步推动了半自主系统在扫雷等其他军事领域的快速发展。目前部署的大多数无人军事系统是半自主的，即采用人在回路模式，人类操作员远程控制系统，提供情境评估并做出决策。目前，完全自主的军用智能系统还很少，包括根据程序执行任务的经典机器人，以及能够独立行动、学习、解决复杂任务并对不可预测事件做出反应的智能机器、设备或软件系统。

（一）无人平台UxVs

UxVs通常被用于情报、监视和侦察（ISR）以及情境感知等任务。此外，无人系统还被用于医疗、搜救行动以及人员保护等领域，以降低人类面临的风险。（1）无人机在反恐或平叛作战，以及常规战争中发挥了重要作用。（2）无人地面车辆主要用于排爆、后勤、侦察、医疗及作战等。（3）无人飞行器被用于ISR、后勤、近距离空中支援和中继通信，以及目标跟踪和电子战等任务。（4）无人水面船只和无人水下船只用于反水雷、反潜艇和ISR等任务。

无人平台有助于增强关键军事能力，将在战斗、支援和后勤等方面发挥不可或缺的作用。无人系统可以在制造和操控方面大幅降低成本。排除人类机能的诸多限制后，无人系统可以实现更简单、成本更低的设计，同时实现更高的性能。无人系统能够全天候的执行ISR任务，一方面通过传感器回传更高质量的实时图像和数据，提升战斗人员的态势感知能力，另一方面借助智能算法可加速战场决策，大幅压缩观察—调整—决策—行动（OODA）的周期，提升部队的指挥控制能力。

（二）无人机蜂群

无人机蜂群系统利用集体智能和决策，在无人条件下协调大量独立单元，实现协同工作以完成复杂的任务。蜂群技术的典型优势包括低成本和高容错性。大量低成本无人机组成的蜂群可以同时发起多方向的攻击，突破敌人的防御系统，提升攻击的效能。容错性是指蜂群中的部分无人机出现故障或失效，其他无人机可以接替其任务，或者重新组织成一种新的工作模式，以维持整体性能和任务完成能力。这种容错性是提高无人机系统稳定性和可靠性的重要特征。

受当前技术条件的限制，无人机蜂群控制架构的选择是一个难题。集中式控制简化了数据流，但牺牲了蜂群的自主性，限制了蜂群在适应和快速响应未预知场景的能力。分布式控制允许形成集体共识，具备解决未知问题的潜力，但需要强大的通信网络。为了融合两种架构的优势，混合架构已经成为一种可行的解决方案。

（三）北约国家的应用进展

北约盟国认为在作战行动中大量使用自主系统将极大扩展未来的军事能力，正大力研发相关的技术，包括自主平台、人机交互、自主性以及自主系统的反制技术等。

美国国防部（DoD）在2018年3月发布了一份自主系统的研发路线图，为DoD的科学家、研究人员和工程师提供了一个框架，以优先考虑和协调他们在开发自主系统方面的努力。该路线图确定了4个重点领域：（1）改善人类与自动系统的交互和协作；（2）推进机器的感知、推理和智能；（3）开发自主系统的可扩展组队技术；（4）为适应性自主系统创建新的测试、评估和验证程序。DoD在2023财年设置17亿美元预算，用于资助自主系统的研究、开发和测试，以增强军事能力。美国进行了许多无人系统的项目和实验，如美国陆军的“士兵作战实验”旨在模拟或真实的战场环境中评估和测试新技术和装备，从而提高地面战斗中士兵的战斗效能和安全性。美国陆军的“自主作战车”计划，旨在开发和部署一系列无人地面作战车辆。

德国一直在大力投资自主系统的发展，已经部署使用各种类型的自主军事系统，特别是用于监视和侦察的无人飞行器和远程控制地面车辆。德国国防部也致力于在开发和部署自主系统的过程中保持透明和负责任。德国与法国、意大利、西班牙等国家合作开发中高空、长航时遥控飞机系统，用于提高航空侦察能力。慕尼黑工业大学的科学家们已经开发出一种原型无人机，结合了急救和快速运输的能力，能够飞行到战场将伤员运送到医疗场所。

英国是欧洲在军事研发方面投资最多的国家之一。英国国防科技实验室作为其国防部负责提供创新科技解决方案的执行机构，正在领导军事领域自主系统开发的研究。2018年，英国国防部成立了自主性和机器人加速器，以促进工业和学术界在开发自主军事系统方面的合作。此外，英国BAE公司研究了有人—无人协同编队技术，推出了一种大型无人机的设计，可以垂直起飞并与有人直升机一起飞行。

北约盟国也在开发无人海事系统的项目上进行合作。例如，为了保护关键的海事基础设施，英国皇家海军订购了一艘最大和最复杂的无人潜艇。美国海军的“30年造船计划”要求，到2045年在役自主舰船的数量达到143艘，其中首批21艘将在2025年前准备就绪。此外，几个盟国的海军已经开始评估和发展由有人船只和无人海事车辆组成的混合舰队。

北约通过协作工作计划开展RAS的研究工作，为北约成员国和伙伴国家的科学家提供合作网络，使参与国能够集中资源和专业知识，开发与自主系统相关的技术。该计划由北约科技组织下属的北约协作支持办公室以及海上研究和实验中心协调管理，主要活动包括以研究任务组形式研究特定的科学问题或技术；通过研讨会、工作坊、讲座和技术课程促进来自盟国和伙伴国之间的知识交流和传播。

在协作工作计划的协调下，北约在自主系统方面的研究工作，聚焦在6个核心领域：（1）作战和系统。确定自主系统如何以及在何处能够影响作战并适应当前和未来的军事力量结构，是决定是否要采购这些系统的先决条件。STO评估了将RAS集成到现有系统和作战中的方法。（2）自主平台和设计。STO研究了用于设计和研发自主车辆的方法论，以及大量的测试、评估和原型构建工作，以评估自主平台的作战就绪情况。（3）人机交互。STO重点研究人类对自主系统监督控制，探索安全和可信的组队方法以及界面设计实践。（4）传感技术。STO重点关注自主传感器和自主系统的传感能力，使得自主系统能够感知和解释周围环境，以便避免障碍和危险，并有效、安全地完成任务。（5）互操作性。STO的研究工作包括自主系统的验证、测试和认证工作，以实现接口的标准化。标准化的接口对于促进自主系统的协调和互操作至关重要。（6）反制技术。STO正在研究反制无人飞行器的技术，重点包括探索使用雷达信号、基于射频的探测和对抗方法，以及可疑行为和相关信号的建模。

北约将无人和自主平台整合到盟国作战体系中，面临着传统系统和现代系统的融合、不同国家系统之间的融合等挑战。为实现系统之间的兼容性和互操作性，北约于2018年10月发起了海上无人系统倡议，允许参与国共同研究制定海军部署使用无人系统的框架和标准，多数成员国已加入该倡议。成本仍然是决定未来国家军事力量结构和不同武器系统组合方式的关键因素。北约盟国将致力于探索将传统系统和RAS结合的低成本解决方案。

在军事领域部署应用无人系统的国家数量一直在稳步增加，这表明相关技术不再是先进国家的专利。同时，鉴于技术变革和自主系统扩散的速度，许多具有军事意义的技术可能会在国家和非国家行为者之间得到广泛传播，并将引发一系列的全球安全风险。RAS及其相关技术的易得性，一方面可能使恐怖或犯罪团伙利用其发动更大范围的攻击，另一方面可能使非国家行为者获得致命自主系统，将进一步加剧全球的安全形势。

国际社会尚未就RAS相关的法律、伦理和武器控制问题达成共识。为鼓励盟国之间的合作，北约在2020年建立了一个“人机整合”工作组，以确保自主系统的使用方式符合北约的价值观和原则，同时也确保与这些系统相关的风险得到有效管控。北约盟国同意在部署人工智能赋能的自主系统时遵守其负责任使用人工智能原则和相关国际法。北约的负责任使用人工智能原则包括6个方面：合法性、责任和问责制、可解释性和可追溯性、可靠性、可治理性，以及减少偏见。

经乌克兰危机后，无人和自主系统在全球军事力量中变得更加重要。许多国家正在大力投资开发和部署用于军事领域的无人系统。为保持技术优势，北约需向STO提供额外资源，重点开展人机交互研发，以尽快将自主系统整合到北约军事力量中。北约及其成员国需调整其战略、政策和组织结构，以应对RAS日益增长的重要性及逐渐被纳入盟国军队中的现实情况。为控制军事建设的成本，北约需客观评估所需的军事技术，实现可快速量产的低成本自主系统和昂贵的尖端武器系统之间的均衡发展。

RAS的技术进步将主要取决于人工智能、机器学习、传感器技术和先进的计算能力等因素。自主系统的日益普及和易得性可能会引发重大的安全问题。为了防止自主系统的滥用，政府和监管机构应监控这些技术的开发和使用，具体表现为：

（1）改善态势感知和韧性：投资研发监视系统、监测和探测能力。定期的信息共享和合作机制将有助于解决技术的脆弱性，并区分RAS的民用和军事用途。

（2）增强互操作性和标准化：包括开发通用标准、协议和通信系统，以实现联合行动中的无缝集成和协调。通过减少兼容性问题，这将提升协调性和安全性。

（3）加强网络安全防御：通过开发和实施网络安全技术，如访问控制、入侵检测系统等，以保护关键基础设施，并反制RAS技术的恶意使用。

（4）发展战略伙伴关系：与行业、学术界和该领域的领先国家建立伙伴关系，利用专业知识和资源来反制其恶意使用。

（5）促进国际规范和法规：推动制定国际规范、法规和框架，包括倡导负责任与合道德的应用RAS技术，解决问责、透明度和遵守国际法等问题。

（6）加强军事人员的教育和培训：通过教育和培训为军事人员、网络安全专家、政策制定者以及公众提供必要的知识和技能，以有效理解、使用和保护自主系统。