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在第十二期錢學(xué)森論壇深度研討會暨首屆網(wǎng)信軍民融合峰會上，戰(zhàn)略支援部隊王沙飛院士作了題為《人工智能與電磁頻譜戰(zhàn)》的主題報告。王院士介紹了電磁頻譜戰(zhàn)概念演進(jìn)、基于認(rèn)知的電磁頻譜戰(zhàn)等，提出了支撐構(gòu)建完整、閉環(huán)的電磁頻譜戰(zhàn)OODA環(huán)路，實現(xiàn)電磁空間裝備智能化的關(guān)鍵技術(shù)體系，指出未來由電子戰(zhàn)向電磁頻譜戰(zhàn)、電磁空間作戰(zhàn)的演變趨勢，并且人工智能技術(shù)將貫穿始終。

一、電磁頻譜戰(zhàn)概念演進(jìn)

（一）電磁空間相關(guān)概念

美軍《JP6-01 聯(lián)合電磁頻譜管理作戰(zhàn)》將電磁頻譜定義為一個基于物理空間的機(jī)動（maneuver）空間，其實質(zhì)是控制整個軍事行動期間的電磁行動環(huán)境。我國2011 版《中國人民解放軍軍語》定義電磁空間為由電磁波構(gòu)成的物理空間，是自然空間的組成部分。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，電磁空間與陸、海、空、天并稱為五維作戰(zhàn)空間。

（二）美軍電磁頻譜戰(zhàn)概念演進(jìn)

美國軍方各軍種根據(jù)自身需求，先后提出多個新概念以指導(dǎo)自身在這一領(lǐng)域的具體行動。電磁頻譜戰(zhàn)概念演進(jìn)過程如圖1。

圖1 電磁頻譜戰(zhàn)概念演進(jìn)過程圖

早在2010 年老烏鴉協(xié)會就提出電磁頻譜控制的概念，2012 年美參聯(lián)會在《JP3-13.1 聯(lián)合電子戰(zhàn)條令》中提出聯(lián)合電磁頻譜作戰(zhàn)（JEMSO）概念，2013 年美國空軍提出頻譜戰(zhàn)，2014 年美國陸軍提出網(wǎng)絡(luò)電磁行動（CEMA），2014 年美國海軍提出電磁機(jī)動戰(zhàn)（EMMW），而到近期，美國一些智庫又對該概念進(jìn)行了進(jìn)一步闡述，如2017 年10 月，《決勝灰色地帶》智庫研究報告提出了電磁戰(zhàn)。特別是在2017 年1 月，美國國防部還發(fā)布了《電子戰(zhàn)戰(zhàn)略》。

綜上，我們認(rèn)為電磁空間是指由依存于電磁頻譜的各類傳感器、通信和武器系統(tǒng)及其相關(guān)信息活動所構(gòu)成的物理空間。電磁空間是現(xiàn)代戰(zhàn)爭作戰(zhàn)概念和技術(shù)發(fā)展到一定階段后才被認(rèn)知的域，并成為了新的作戰(zhàn)空間。在構(gòu)成上，既包括戰(zhàn)場各類傳感器、通信終端以及武器系統(tǒng)等實體，也包括各類信息系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁波和信息流。

電磁頻譜戰(zhàn)是電子對抗的自然延續(xù)和發(fā)展，是指發(fā)生在電磁空間并依賴電磁空間能力的對抗行動，其核心能力包括電磁空間偵察能力、電磁空間進(jìn)攻能力、電磁空間防御能力和電磁戰(zhàn)斗管理能力。電磁頻譜戰(zhàn)將傳統(tǒng)電子對抗的概念進(jìn)一步向電子戰(zhàn)+ 電磁頻譜控制，甚至整個電磁頻譜領(lǐng)域（包括電子戰(zhàn)、通信、傳感器）的斗爭拓展。

二、基于認(rèn)知的電磁頻譜戰(zhàn)

（一）認(rèn)知相關(guān)概念

在牛津英文字典中認(rèn)知（Cognition）被解釋為“KNOWING, PERCEIVING, OR CONCEIVING AS AN ACT”，即行為理解、行為感知和行為設(shè)想。生物的基本認(rèn)知過程是通過反饋信息感知、分析其行為作用結(jié)果，利用經(jīng)驗調(diào)整其行為活動，以實現(xiàn)最優(yōu)、智能的行為控制，并學(xué)習(xí)更新其經(jīng)驗知識。將認(rèn)知思想應(yīng)用到無線工程領(lǐng)域，人們提出了基于認(rèn)知的電子信息系統(tǒng)的概念，這種智能的信息系統(tǒng)與生物認(rèn)知特性有著對應(yīng)的關(guān)系，如表1 所示。

表1 基于認(rèn)知的電子信息系統(tǒng)與生物認(rèn)知特性的

對應(yīng)關(guān)系

基于認(rèn)知的電子信息系統(tǒng)具備四種能力。一是環(huán)境感知能力，能夠從復(fù)雜環(huán)境中自主快速獲取信息；二是學(xué)習(xí)推理能力，能夠根據(jù)感知信息或環(huán)境變化，快速自主學(xué)習(xí)并進(jìn)行智能調(diào)整改變；三是評估判斷能力，能夠?qū)χ悄芨淖兯a(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行實時評估并反饋；四是記憶存儲能力，能夠?qū)Ξa(chǎn)生有效改變所對應(yīng)的環(huán)境感知信息和自適應(yīng)調(diào)整參數(shù)進(jìn)行實時存儲。

在軍事領(lǐng)域，認(rèn)知思想得到了廣泛運(yùn)用，近年來，逐漸提出了認(rèn)知無線電、認(rèn)知雷達(dá)、認(rèn)知電子戰(zhàn)等新概念。1999 年，瑞典皇家技術(shù)學(xué)院的Joseph Mitola 博士和Gerald Q.Maguire.JR 教授在IEEE Personal Communications 雜志上發(fā)表文章，提出了“認(rèn)知無線電”（Cognitive Radio）的概念，其基本特征歸結(jié)為具有認(rèn)知能力和重構(gòu)能力，一種以軟件無線電為平臺的智能無線通信技術(shù)。2006 年，加拿大皇家學(xué)會院士Simon Haykin 教授提出了認(rèn)知雷達(dá)（Cognitive Radar）的概念，通過將腦科學(xué)和人工智能融入雷達(dá)系統(tǒng)，使得其可以感知環(huán)境、理解環(huán)境、學(xué)習(xí)推理和判斷決策，指出具有認(rèn)知功能是新一代雷達(dá)系統(tǒng)的重要標(biāo)志，其技術(shù)思想如圖2所示。2010 年7 月，DARPA 發(fā)布自適應(yīng)電子戰(zhàn)行為學(xué)習(xí)項目（BLADE），第一次將機(jī)器學(xué)習(xí)理論應(yīng)用到通信電子戰(zhàn)領(lǐng)域，具有革命性意義。

圖2 認(rèn)知雷達(dá)的技術(shù)思想圖

認(rèn)知電子戰(zhàn)（Cognitive EW）可以描述為一個智能的電子戰(zhàn)系統(tǒng)，它能夠自主感知電磁環(huán)境，通過學(xué)習(xí)和推理，實時改變干擾策略，并評估干擾效果，以達(dá)到對威脅目標(biāo)（已知或未知）的自適應(yīng)對抗。

（二）解決的主要問題

2015 年12 月2 日，美國智囊戰(zhàn)略與預(yù)算評估中心（CSBA）發(fā)布了《電波制勝：重拾美國在電磁頻譜領(lǐng)域的主宰地位》報告，首次提出了以“電磁頻譜戰(zhàn)”（EMS warfare）代替“電子戰(zhàn)”概念，提出未來電磁頻譜作戰(zhàn)系統(tǒng)應(yīng)具有“認(rèn)知”等能力。將人工智能理論應(yīng)用于電磁頻譜戰(zhàn)，主要解決三個方面的問題：一是復(fù)雜電磁環(huán)境下未知威脅和網(wǎng)絡(luò)化目標(biāo)偵察識別問題，采用人工智能方法，綜合輻射源時、頻、空、能等多維信息，提高電子戰(zhàn)系統(tǒng)對電磁態(tài)勢感知和未知威脅快速識別能力等；二是對抗新型未知信號和網(wǎng)絡(luò)化多目標(biāo)的問題，通過基于機(jī)器學(xué)習(xí)的自主推理，自動形成優(yōu)化干擾波形和干擾策略，實現(xiàn)現(xiàn)場快速對新型雷達(dá)/通信威脅的對抗，以及“多對多”的對抗；三是干擾效果在線檢測評估的問題，通過人工智能算法，檢測威脅目標(biāo)干擾前后的變化，實時評估干擾效果。

綜上所述，基于認(rèn)知的電磁頻譜戰(zhàn)提高了復(fù)雜電磁環(huán)境下對未知目標(biāo)威脅信號，以及網(wǎng)絡(luò)化目標(biāo)的自主感知、智能干擾決策和干擾效果在線評估能力，提升電子對抗觀察- 判斷- 決策- 行動（OODA）環(huán)路的自適應(yīng)能力和智能化水平，并縮短反應(yīng)時間。

三、關(guān)鍵技術(shù)問題思考

支撐構(gòu)建完整、閉環(huán)的電磁頻譜戰(zhàn)OODA 環(huán)路，實現(xiàn)電磁空間裝備智能化，主要關(guān)鍵技術(shù)包括頻譜認(rèn)知理論和方法、電磁行為智能感知與威脅自主識別技術(shù)、頻譜學(xué)習(xí)推理的自適應(yīng)對抗技術(shù)等。

頻譜認(rèn)知理論與方法包括電磁威脅建模與頻譜行為表征方法、面向非確定性小樣本空間應(yīng)用的智能頻譜戰(zhàn)學(xué)習(xí)訓(xùn)練方法、面向頻譜認(rèn)知的動態(tài)專家知識庫構(gòu)建技術(shù)等。電磁行為智能感知與威脅自主識別技術(shù)包括未知輻射源的頻譜行為分析技術(shù)、未知威脅自主識別技術(shù)、多智能體協(xié)同頻譜認(rèn)知方法、網(wǎng)絡(luò)化信息系統(tǒng)戰(zhàn)斗序列自主識別與行為意圖推斷技術(shù)等。頻譜學(xué)習(xí)推理的自適應(yīng)對抗技術(shù)包括基于認(rèn)知的干擾策略優(yōu)化方法、智能化的干擾波形優(yōu)化生成方法、干擾效果在線評估技術(shù)等。

美軍將基于認(rèn)知的電磁頻譜戰(zhàn)技術(shù)作為未來電子戰(zhàn)裝備自適應(yīng)、智能化的重要支撐。各軍種都有相應(yīng)規(guī)劃，如美國防部DARPA 的自適應(yīng)雷達(dá)對抗（ARC）、自適應(yīng)電子戰(zhàn)行為學(xué)習(xí)（BLADE），美國海軍的認(rèn)知電子戰(zhàn)計劃，美國空軍的認(rèn)知干擾機(jī)（CJ）。DARPA 局長在國會聽證會上表示，ARC 將“應(yīng)對新的雷達(dá)威脅的時間由過去幾個月到一年，縮短至幾分鐘、幾秒鐘”，這其中人工智能的應(yīng)用使得電子戰(zhàn)的技能得到了極大的提升。DARPA 的自適應(yīng)電子戰(zhàn)行為學(xué)習(xí)（BLADE）將機(jī)器學(xué)習(xí)理論應(yīng)用到通信電子戰(zhàn)領(lǐng)域，對于通信電子戰(zhàn)發(fā)展具有革命性意義。美國哈里斯公司研制的自適應(yīng)電子戰(zhàn)裝備“破壞者”SRx，實現(xiàn)了全譜覆蓋、多功能、可重構(gòu)、可編程、基于微系統(tǒng)的低成本、小型化的智能化干擾。

綜合來看，電磁行為智能感知與威脅自主識別的應(yīng)用解決了未知威脅/ 網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)識別的問題，基于頻譜學(xué)習(xí)推理的自適應(yīng)對抗技術(shù)解決了自適應(yīng)干擾問題，干擾效果在線評估技術(shù)解決了電磁頻譜戰(zhàn)OODA 環(huán)路閉環(huán)的問題。通過上述理論和技術(shù)的綜合應(yīng)用，實現(xiàn)從過去的點(diǎn)、鏈目標(biāo)的對抗轉(zhuǎn)變到網(wǎng)絡(luò)化目標(biāo)對抗，從已知目標(biāo)對抗轉(zhuǎn)變到未知威脅對抗，從過去開環(huán)、以人為主的對抗模式向閉環(huán)、人機(jī)交互、自主決策的轉(zhuǎn)變。

結(jié)束語

在概念上，電磁頻譜將作為繼陸海空天網(wǎng)之后的第六維獨(dú)立作戰(zhàn)空間，并貫穿于其它空間的作戰(zhàn)中；在內(nèi)涵上，將由電子戰(zhàn)向電子戰(zhàn)+ 頻譜管控，甚至整個電磁頻譜所有作戰(zhàn)行動擴(kuò)展；在特征上，更加強(qiáng)調(diào)智能化、一體化、網(wǎng)絡(luò)化等特征，特別是人工智能在電磁頻譜戰(zhàn)中的應(yīng)用。未來將實現(xiàn)由電子戰(zhàn)向電磁頻譜戰(zhàn)、向電磁空間作戰(zhàn)的演變，并且人工智能技術(shù)將貫穿始終。