X-47B 揭示了自主飞行的未来

您需要了解的关于 X-47B 的五件事——美国军方首架无人自主战斗机。
130517-N-FU443-065 大西洋(2013 年 5 月 17 日)一架 X-47B 无人作战航空系统(UCAS)演示机在航空母舰“乔治·H·W·布什”号(CVN 77)的飞行甲板上进行触舰复飞着舰。这是首次有无人机在海上完成触舰复飞着舰。乔治·H·W·布什号正在大西洋进行训练演习。(美国海军摄影,由大西洋海洋新闻专员二等兵 Timothy Walter 发布)MC2 Timothy Walter

当海军的 X-47B 无人机于 5 月份 呼啸着飞离“乔治·H·W·布什”号航空母舰升空时,站在飞行甲板上的我们知道自己正在见证历史:一个机器人正在自主飞行——驾驶舱内或地面没有飞行员用摇杆操控。这是自主作战飞机首次从航母甲板上完成弹射起飞。

而这仅仅是 X-47B 的又一个里程碑。以下是其他一些里程碑:它是首架采用无尾翼、“蝙蝠翼”式设计的(技术上称为“曲折风筝”设计)在航母上起降的飞机。它是第一架在航母上运行的喷气式无人机,也是第一架发展到此阶段的无人作战战斗机原型机。当它稍晚些时候在这个夏天着舰时,它也将是第一架完成此项操作的无人机。

然后它将退役。在计划于明年进行的几次空中加油试验之后——这些试验将由运行 X-47B 飞行软件的 Learjet 执行,而不是 X-47B 飞行器本身,这是由于海军预算削减的影响——整个 X-47B 项目将逐步结束,它在航空史上的地位将牢固确立。

但飞机本身只是故事的一部分。X-47B 以及开发它的海军无人作战航空系统(UCAS)计划已经促成了一项重大的技术转变,这将影响有人和无人飞行。在今年夏天,X-47B 以及开发它的诺斯罗普·格鲁曼公司承包商和参与 UCAS 项目的美国海军人员将做出一些将永远改变航空业的事情。X-47B 不仅仅是一架飞机,它是海军航空领域一个全新的范式。以下是您需要了解的关于正在改变我们所知飞行方式的这架作战飞机的相关信息。

X-47B 是自主的,而非智能的

关于 X-47B 的一个主要误解是,它具有自主性,因此距离成为“天网”仅一步之遥。事实并非如此。

X-47B 不会做什么:思考。X-47B 会做什么:它在航母上的计算机和传感器以及航母上人类的输入下自主起降。它在起降之间所做的一切都由飞机机载飞行计算机执行。但它并不是由机载计算机 *控制* 的。在“捕食者”和“死神”无人机由人类用手控制摇杆远程驾驶的情况下,X-47B 是由人类使用键盘命令和鼠标点击来操作的。操作员告诉它前往地图上的某个点,X-47B 便会自主飞往那里。机载计算机负责实际的飞行——例如,设置飞机从 A 点到 B 点的航线所做的倾斜动作——但人类操作员最终控制着它的去向和要做的事情。

X-47B 不会做什么:思考。它不会自行生成指令,也不会偏离已指示的内容,除非人类操作员更改了这些指令。在某些情况下,飞机确实会根据预设指令对行动方案做出判断——例如,在着陆过程中,如果飞行计算机检测到飞机飞向航母甲板的下滑道存在某种问题,它有权选择中止自己的进近和着陆(甲板上的军官也可以“挥手示意”正在进行着陆进近的 X-47B)。但即使在这种情况下,X-47B 也会直接进入预设的飞行模式,以便它能够再次尝试着陆。

也就是说,飞机永远不会自行做出操作员未预设的决定,因此人类始终清楚它在做什么,并始终拥有改变它所做事情的权力。对于这些作战载具可能被黑客攻击或数字劫持确实存在持续且合理的担忧,尽管海军承认这是未来需要解决的问题,但网络安全并不是 X-47B 项目正在演示的技术之一。但重点仍然是:X-47B 的自主性不仅不等同于人工智能,甚至相差甚远。人类操作员始终处于指挥链的顶端。

X-47B 不会服役

X-47B 拥有两个武器舱(但没有武器),这已引起一些人的担忧,尤其是结合上述关于自主性的误解。毕竟,计划名称中就包含“战斗”一词。那么 X-47B 难道不就是一些团体一直在警告的所谓“杀手机器人”之一吗?

答案是“否”,至少“目前不是”。X-47B 是一款技术演示机,不会投入现役。目前存在两架 X-47B,而且只会制造这两架。据海军官员称,当它们在夏末完成航母试验后,很可能会被送往博物馆。武器舱里除了配重或用于获取飞行数据的附加传感器设备外,从未装载过任何东西。

那么,既然它们永远不会被使用,为什么还要给它们装备武器舱呢?作为一款技术演示机,X-47B 的设计旨在模仿武装无人作战飞机的飞行特性。海军确实计划制造一款具备航母起降能力的无人作战飞机。它将通过一个名为 UCLASS(无人航母起飞空中侦察与打击系统)的计划开发,该计划不同于 UCAS(X-47B 技术演示计划)。该标题中单词的顺序并非偶然;海军希望拥有一架隐形、远程的飞机,能够从航母上起飞,主要用作情报收集和侦察工具。但海军也希望拥有一款能够在派遣有人作战飞机可能导致飞行员伤亡的情况下,穿透敌方防空并进行精确打击(例如,打击核设施或导弹发射场)的飞机。X-47B 的任务是验证将导致此类飞机的技术(海军希望在 2020 年前实现该未来 UCLASS 飞机的运行)。X-47B 的设计旨在尽可能地模拟未来的作战飞机,甚至包括武器舱的设计。但在海军目前的计划下,它永远不会使用这些武器舱。

这既关乎机器,也关乎人类

X-47B 系统实际上由两部分组成:飞机和航空母舰。到目前为止,这两部分一直是分离的;飞机由人类驾驶,航空母舰在海上巡航,两者试图在波涛汹涌的海面上高速相遇而不发生任何事故。多年来,通过帮助有人驾驶飞机安全准确地在航母甲板上着陆的技术,这一过程得到了改善,但航母着舰仍然是航空领域中最困难、最危险的演习之一。X-47B 模糊了飞机和航空母舰之间的界限,因为飞机基本上是航空母舰无缝集成的一部分。

驱动 X-47B 的真正创新是将人类系统转化为数字语言。通过高速数据链路,船舰和飞机之间不断交换信息,航母和 X-47B 每秒交换 100 次相对定位和精确 GPS 数据。航母知道——无论昼夜、无论有雾还是晴朗、无论波涛汹涌还是风平浪静——飞机时刻的精确位置,同样,飞机也能即时处理船舰的每一次运动——航母甲板的每一次微小俯仰和滚转。

海军有人驾驶飞行员依赖灯光系统和飞行甲板指挥员的口头指令来对准着陆进近。但当航母和飞机以远超人类大脑理解和响应能力的速度相互“交流”时,两者基本上就是同一个有机体的两个部分。因此,X-47B 在航母甲板上着陆的精确点误差范围非常小(在任何方向几米之内)。

那么这又与人类有何关系呢?如果只有航母和飞机在那里反复起降 X-47B,人类就无关紧要了。但航母甲板极其以人为本(更不用说是一个非常危险的工作场所)。一个世纪以来,飞行甲板的操作一直通过无线电语音指令、甲板人员和飞行员之间的手势信号以及信号灯等视觉线索来编排。机器人不懂这些——它们只懂 0 和 1。驱动 X-47B 的真正创新是将这个高度人性化的系统转化为机器人能够理解的数字语言。海军高层喜欢称之为“数字化航母空域”,正是它使得他们能够将机器人无缝集成到一个有其他人——包括有人驾驶飞机和甲板船员——将要工作的环境中。

这对海军航空来说是一个 iPod 时刻

这才是 UCAS 项目以及 X-47B 目前取得的航空里程碑的真正意义所在。既然海军拥有了一个可行的系统——而不仅仅是一项技术或一群零散的技术,而是一个将多项复杂技术融合到一个单一、用户友好系统中的新平台——它就可以围绕它构建真正具有变革性的东西。

这种变革性的东西很可能将是未来 UCLASS 项目的产物,它可能像 X-47B 一样是无尾翼和隐形的,有效航程比海军目前机队中的 F/A-18 更远,并且可以作为一种重要的战略制衡,应对中国 DF-21 “航母杀手”等反舰弹道导弹的最新进展(如果像 X-47B 这样的飞机能够以比有人驾驶战斗机/轰炸机更大的作战半径进行侦察和打击,那么航母编队就可以避开陆基导弹和其他反舰防御系统的射程)。

海军还设想了一个新的通用指挥和控制系统,该系统可以管理海军无人“哨兵”直升机的运行,并与海军新的 MQ-4C “海神”广域海上监视(BAMS)无人机进行接口,这些无人机预计将成为未来公海情报收集和侦察的主要力量。在此设想中,新有人驾驶飞机将配备与目前连接 X-47B 和航空母舰相同的高速数据链路,进一步简化有人驾驶飞行,并将海军的众多飞机、水面舰艇和潜艇联网。航空母舰的运作——其中大部分仍然停留在 20 世纪——将被带入数字时代。X-47B 的出现以及它所留下的尾迹中的系统标志着海军航空领域的一个范式转变,这一转变将在未来十年内展开。

它也将影响有人飞行和民航

关于 X-47B 最重要的一点或许是,这一切并非凭空发生。国会已授权 FAA 在 2015 年前将无人机系统整合到国家空域中以供民用和商用,而 FAA 在民用方面面临的一些重大技术问题——我们如何在同一空域安全地运行有人和无人飞机?我们如何创建一个让空中交通管制员能够与有人和无人系统无缝通信的途径?我们如何学会信任机器人?——这些问题已经被 UCAS 和海军解决了。像精确 GPS 和相对定位这样的技术,使得一个看不见或听不见人类指令的机器人能够在移动的航空母舰上着陆,这些技术最终将渗透到民用航空领域。

其中一些已经发生。FAA 的 NextGen 国家空域系统将在现在到 2025 年之间推出,其本质上就是试图将美国地面为主、主要为模拟的空中交通管制系统转变为基于卫星的数字系统。换句话说,FAA 正在尝试数字化国家空域(听起来很熟悉吗?),使用增强型数据链路等工具来在管制员、飞行员和飞机本身之间共享更多、更好的信息。

所有这一切都充分说明,X-47B 的使用寿命可能相对较短,但支撑它的系统将在未来几十年内塑造飞行。

 

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