【探索时分】F16战斗机AI将如何改变空中战争

北京时间：2023-04-06 09:51

中俄看了都害怕，美国人工智能如何5：0横扫F16飞行员？（探索时分）

北京时间：2023-04-06 09:51

人工智慧曾经以4比1击败韩国棋王李世石，也曾经以5比0击败美国飞行员。我们今天带给大家的就是ALPHA DOG FIGHT——阿尔法空中格斗大赛，看看人工智慧是如何击败美军的？

研发科技，要一步一步来，人工智慧最后阶段是要完全操控战斗机，达到无人战机的目的。但一开始肯定不是这样做，那么第一步是什么呢？飞行员培训都是从模拟机开始了，所以训练人工智慧也要从模拟机开始。这就是美国空军的Alpha空中格斗大赛。

项目早在2019年开始，美国空军当时找了8个公司开发自己的人工智慧系统，这里面很多都是初创小公司，我只取两个比较有名的公司，一个就是洛克希德‧马丁，另外一个就是乔治亚理工的人工智慧学院。这8个公司开发的人工智慧是基于模拟机训练的。最后8个队伍决出最终的胜者，这个胜者和美国空军的王牌飞行员进行一对一的单挑。

胜者是谁呢？既不是洛克希德‧马丁，也不是乔治亚理工，而是一个名不见经传的小公司，叫做苍鹭系统。该公司的人工智慧，据说进行了至少40亿次的训练，能取得这样的成绩也就不奇怪了。

在2020年10月份，经过了一年的开发和验证，进行了由美国空军和人工智慧的终极对决，在这场较量中，人工智慧取得了5比0的绝对胜利。

洛克希德‧马丁对阵AI

两个战斗机之间的狗斗（Dogfight，空中格斗）非常考验战斗机飞行员作战素养，在狗斗中，双方只能使用机枪，而你的机枪只能对你正前方的人进行射击，所以你要想击中别人，就意味着你必须咬住对方的尾巴，并且掌握好射击的角度和时机，你才能将敌人击落。

所以，在美国红旗军演以及各个项目中，狗斗项目都是一个最基本的，也是飞行员最引以为傲的训练项目。

人工智慧对决非常精彩，五个小时的视频都放在网上，感兴趣的朋友可以去看一下。我现在播出的这一段，是半决赛洛克希德‧马丁对阵AI的场面。有美国空军的飞行员在旁边做解说。

他说，这是一个非常经典的two circle fight，就是双环战斗。我们从画面就会看出来，这两个飞机在互相咬着对方的尾巴，每个飞机自己的轨迹就是单环，（每一个战斗机各自划了一个圆）就是两个环。

美国飞行员在旁边解释，人工智慧做出这些选择和飞行轨迹和美国有经验的飞行员做出来的是一样的。在模拟中出现了双环机动，或者是单环机动。大家如果去看一些基本的飞行战斗训练，这都是非常基本的战斗模式。

我们这里稍微和大家解释一下，什么是双环，什么是单环。在飞行员格斗训练中，双方的飞机交错而过，比赛正式开始。这样的场景我们在电影《捍卫战士》（Top Gun，《壮志凌云》）中就多次看到。也就是说比赛开始的时候两架战斗机是背对着背向相反的方向在飞行。但是两架飞机如果要用机枪进行决斗，必须头对着对方才能够发射炮弹。所以这个时候双方的战斗机要转弯。

那么有两种情况。如果双方的战斗机向同侧转弯，那么每个飞机在转过180度之后，双方又恢复到头对头的情况。这个时候两个飞机的飞行轨迹，从上面看就形成了一个圆，所以这叫做单环。还有另外一种情况，双方的飞行员向不同方向转弯。这个时候他们各自要转过360度才能和对方相遇，从空中去看，每一个战斗机各自划了一个圆，所以总共是两个圆，这叫做双环。

其实空中格斗是一个非常有意思的事情，在单环机动中，决定因素是你的最小转弯半径，你的转弯半径越小，你就越能够抢占有利位置。而在双环机动中，你的转弯速度越快，你就越有利。有一个专业术语叫做盘旋率。关于空中格斗的一些技巧，我们以后有机会再带给大家。但是我们从中可以看出来，你的飞机的优势在哪里，你就要因此采取不同的战术。

美国飞行员在一旁解释，洛克希德‧马丁的AI在战斗中不断变换格斗模式，从双环模式，变换成单环模式，最后又尝试转变成双环模式，最终占据上风将对手击落。这是半决赛，我们再来看一下决赛。

洛克希德‧马丁公司对阵苍鹭系统

决赛是由洛克希德‧马丁公司对阵苍鹭系统。我们看到，比赛开始时，两架飞机擦着肩膀上的反方向飞行，黄色是洛克希德‧马丁，绿色是苍鹭公司。在屏幕上方，黄色标出洛克希德‧马丁战斗机的飞行参数，包括高度、速度，左侧绿色标出的是苍鹭公司操控的飞机的参数。开战仅仅17.5秒，双方战机迎来了彼此正面交锋。双方互射子弹，洛克希德‧马丁被苍鹭公司击败。

美国飞行员在一旁解释，本来绿色飞机是也要向左旋转，和洛克希德‧马丁的飞机形成一个双环战斗模式。但是经过计算之后，苍鹭公司的飞机突然向右转划过一个圈，和洛克希德‧马丁来了一个单环模式，抢占先机，率先将洛克希德‧马丁的飞机击落。

比赛的最终结果可能让大家非常意外，洛克希德‧马丁以4比16个大比分输给了苍鹭公司，获得了亚军。

F-16飞行员对阵苍鹭人工智慧AI

最后，我们看到的是激动人心的人类大战人工智慧，双方使用了都是相同的战斗机，F-16。蓝队是由苍鹭系统设计的AI，红队是美国F-16飞行员。总共进行了5场比赛。

我们现在看到的是第三场比赛，人工智慧已经二比零领先。比赛开始，双方飞行员选择了单环决斗，很明显，人工智慧的枪法更准，我们看到屏幕下方的血条，黄色的人类飞行员只剩下一点点，而绿色的苍鹭人工智慧还剩下三分之二。

在第一次交会之后，本来人类飞行员利用自己的机动优势，在位置上获得优势，但是被人工智慧一顿操作，并没有找到开枪的角度。在相交之后，反而被人工智慧的飞机咬住了尾巴。我们看到黄色飞机在前面飞，绿色飞机在后面紧紧咬住，为了躲避绿色飞机的追击，黄色飞机由人类操作，不得不连续做出剪刀机动。剪刀机动，飞机在空中螺旋前进，从俯视图看，就像是剪刀一样在做☞字型轨迹，是在格斗中由防守一方做出的，用来摆脱敌人，但是我们看到绿色的人工智慧飞机死死地咬住，最后还是将黄色战机击落。

在前四次交锋中，这样的情形大同小异，人工智慧在狗斗中完全占据上风。在第五次对决中，飞行员在比赛开始前对主持人表示，这次，他要采取一些不规则的作战方式。

双方一开局依然采用的是单环机动，然后就是美国飞行员黄色飞机，采取一些不规则机动。在双方第一次会机时，没有承受任何损失，之后，黄色飞机和蓝色飞机来了一个螺旋下降，我们可以看到，高度不断下降，从15,000英尺，下降到10,000英尺、下降到5,000英尺，最后下降到3,000英尺，两架飞机相互咬着，彼此螺旋下降。这样一个场景，我想很多朋友心里不会陌生，在电影top gun中，汤姆‧克鲁斯就和goose来了一次螺旋下降。

在整个机动过程中，我们注意，两架飞机他们的过载都达到了9G以上。这几乎已经超出人类的极限。在现实生活中是很难做到这一点了，连续9G以上的过载，你身体受不了，并且会发黑失去视觉。

（G力：加减速或是进行非直线动作时即会产生正或负的重力（G））

我们可以看到视频中，双方飞机继续下降，高度竟然降到了只有1,000多英尺。但是局势上依然是绿色的人工智慧飞机紧紧咬住人类的黄色飞机，最终绿色飞机将黄色飞机击落，结束了这场人类与人工智慧对决。

空中作战：人工智慧最终将替代人类

我们从美国的这一系列阿尔法狗斗就能看出来人工智慧比人类强大，并且最终将替代人类的几个重要原因。

第一个原因，就是人工智慧，它没有物理极限。人工智慧承受过载是无限制的。一般来说，普通人，一般两到三个G就不行了，你去玩过山车，一般都是一个G到两个G左右。像美国的战斗机飞行员，F-16、 F-22，它的飞行员能够承受9个G的过载。

但是人工智慧不一样，它没有任何限制，它的极限就是你飞机机体的局限。我们拿F-16为例子，我之前看美国有一个频道getting Smart everyday，他去了美国空军雷鸟飞行特技表演队，飞行员带他体验下F-16 飞机9个G是什么样的，结果他到7个G的时候身体受不了了，意识模糊了。

飞行员告诉他，人类承受目前的极限是9个G，F-16的极限并不在这里。如果没有人的话，它能轻松超过10G的过载。那么如果以后是AI操控飞机，没有人类在上面了，那就意味着飞机可以做出更多复杂更高难度的动作来，只要机体强度能承受住，它就可以做出来。

第二个原因，人工智慧通过不断地学习和实践中的计算，能够找到当前作战的最优解。战斗中千钧一发，飞行员很多时候是凭借自己的直觉和经验，做出判断。但有的时候差距就在那零点几秒上。人工智慧通过大量计算，就能在绝大多数情况下得到比人类更优秀的作战方案。这就是为什么，下围棋人类下不过人工智慧，飞机打仗现在人类也打不过人工智慧。

第三个人工智慧替代飞行员的重要原因，就是在某些至关重要的细节上，人工智慧往往处理得比人类更好。在这次Alpha狗斗中，一个至关重要的因素，就是在头对头碰面中，开枪的时机。那苍鹭系统设计的人工智慧，在每一次和人类的头对头对战，甚至和其它人工智慧头对头作战中，都能取得优势。

特别是苍鹭系统在和洛克希德‧马丁人工智慧的比赛，16比4。其中绝大多数对决都在10秒钟以内结束。过程非常简单，双方飞机相遇，单环机动，苍鹭将洛克希德‧马丁击落，比赛结束。

就算你能够培养出几个高水准的飞行员来，你能培养出100个、1000个吗？但是人工智慧不一样，训练好的人工智慧，在所有的飞机上都是这样的水平，这是非常可怕的。我们现在看到的只是狗斗，没有发射导弹。那么如果在真实作战中，双方发射导弹的话，那么人工智慧对何种飞行姿态和何种距离发射导弹能够将敌人击落，将有着十分可怕的准确性，它一定会在敌人进入不可逃逸区间发射导弹，将敌人击落。而人类飞行员对时机的把握将远远不如经过训练过的人工智慧。

所以我们结合以上3点就会发现，人工智慧现在已经做得比很多人类飞行员更好，未来也一定将成为空中作战的主流。