美國空軍與DARPA合作的ACE計劃,已讓X-62A實驗機能在人工智慧操縱下進行模擬空中纏鬥。(取自DARPA)
隨著AI狂潮來襲,各行各業都開始引進AI來增進工作效率,軍事國防領域也不例外。近期最受矚目的消息,莫過於美國空軍部長肯達爾(Frank Kendall)親自搭乘一架由AI操控的雙座X-62A戰機,體驗AI在空戰方面的能力。在肯達爾與另一名飛官全程都未介入下,這架X-62A戰機與人類飛行員操控的戰機,進行了長達一個小時的空戰。結束後肯達爾表示非常滿意此次的測試,並對接下來的發展充滿信心。由於X-62A其實就是一架雙座型的F-16戰機,在進行改裝後供美國空軍試飛員學校進行飛行實驗,因此這次成功的空中纏鬥演示,暗示未來大批的舊型F-16戰機,都可以改裝成無人機,由AI進行操控,成為具備空戰能力的無人戰機。這不只有很大的商機,也將全面改寫空戰樣貌,說這是一次重大革命亦不為過,很值得進一步探討。
無人機的高速發展已有十餘年,為什麼這次X-62A的測試算是重要突破?這可以分為三個層面來說。首先,無人機最重要的優勢是不需要飛行員,可以長時間執行任務,因此機身的設計大多強調滯空能力,無法進行耗油的超音速飛行,更難以做出困難的飛行動作,所以不具備空中纏鬥能力,大多只能執行對地火力支援任務。但F-16是一架極為成功的空優戰機,以小巧刁鑽、機動靈活的空戰能力聞名,若能成功改裝成無人機,並具備完整的空戰能力,將讓無人機的發展大幅躍進。其次是在AI操控下,連地面上的無人機操控員都不需要,就能單獨接受命令進行作戰,這與無人機相比,又更為便利。最後是F-16這款多用途戰機已服役數十年,在各國執行不同任務,從防空網壓制到反艦攻擊,無一不包,勢必再讓無人機的應用領域快速擴展。
將舊型戰機改裝成無人機,其實不是什麼新構想,美國過去就曾把許多舊型戰機改裝成靶機,來訓練防空飛彈或快砲部隊。不少早期退役的F-16戰機,都被改裝成QF-16靶機,但這種靶機的遙控系統簡單,難以執行複雜的作戰任務。中國則嘗試把老舊退役的殲-6、殲-7戰機,改裝成簡易攻擊機或誘餌戰機,用來進行自殺攻擊,或消耗敵方的防空飛彈。而台灣的F-5E/F戰機在退役前,也有人提出建議,將這批戰機改裝為無人機,以彌補國軍無人機發展速度緩慢的問題。不過這些改裝都遠遠不及美國空軍實驗室(AFRL)的天空博格(Skyborg)計畫,這個極富野心的實驗,希望整合AI技術與無人機,打造可以自主思考、自動戰鬥並自己完成任務的機群。Skyborg包括了許多的子計畫,由AI操控X-62A進行空戰測試,只是其中的一小部份而已。
從目前Skyborg的發展來看,主要的方向有三個。第一是為中、大型的精密無人機提供AI輔助,以提升作戰能力。如新型的MQ-20無人機已搭載Skyborg研發的自動駕駛系統,進行一連串測試,而MQ-9無人機也正在整合擁有AI能力的新軟體與偵蒐系統。第二是發展便宜、可消耗的中、小型無人機,以做為載人戰機的忠誠僚機(Loyal Wingman),這最有名的是發展中的XQ-58A無人機。由於一架載人戰機,未來可能要指揮數架的無人僚機,因此這些無人僚機的AI自主飛行與戰鬥能力,就變的非常重要,以減輕飛行員的負擔。第三是將舊型戰機改裝為AI操控的無人機,由於現代戰機早就都採用線傳飛控(Fly-By-Wire),飛行員靠飛行電腦的輔助來操控戰機,因此只要修改飛行電腦的軟硬體,就能取代飛行員,並不需要太多的改裝工作。
而會選中F-16來做為舊型戰機改裝的實驗平台,這可能有訓練資料豐富、武器選擇眾多、後勤支援完善、未來商機龐大等考量。發展AI一個很重要的關鍵是龐大的資料,有這些資料才能訓練模型。就以圍棋AI為例,訓練的方法是先搜羅古今中外、各家高手對戰的棋譜,在演算法的幫助下,建立一個協助AI決策的模型。F-16除了是美國空軍的血汗戰馬,還在各國空軍服役,更是實戰經驗最豐富的戰機,擁有極龐大的飛行資料庫,能用來進行空戰訓練。而在建立基礎的決策模型後,就能設定各種空戰條件,在高速電腦中進行上百萬次、千萬次的模擬對戰,窮盡敵我的所有戰術,並尋求勝率最高的解法。這種訓練能讓AI的決策模型不斷進步,變成身經百戰的高手,使每一架由AI操控的F-16都成為空戰王牌,遠遠勝過一般的人類飛行員。
在武器的選擇方面,F-16也是其中的佼佼者,不只可以發射各式中、短程空對空飛彈,在對地攻擊方面更是包羅萬象,如壓制防空系統的反輻射飛彈,反裝甲的雷射導引飛彈,使用GPS輔助的聯合直接攻擊彈藥(JDAM),甚至是空射型的反艦飛彈。還可以外掛偵照莢艙或電戰莢艙,執行支援任務。相較於目前多數無人機只能使用少數幾種飛彈或火箭彈的情況,F-16擁有非常顯著的優勢。在後勤支援方面,由於F-16的生產數量龐大,仍有上千架在服役,不只零耗件充足、保養維修也都十分成熟。也因為還有這麼多F-16仍未退役,未來這些F-16都是潛在客戶,包括現在還有不少國家採購改良型的F-16V Block70/72,在服役周期結束以後,還能再改為AI操控的無人機,讓整架戰機的附加價值大幅提高,在市場上變的更有競爭力,商機極為龐大。
就空戰的優勢來說,過去限制傳統戰機性能的最大因素就是飛行員,畢竟人體無法持續承受高G力的空戰動作、也會因疲憊與生理需求的限制,難以長時間執行作戰任務。為了避免飛行員因高G力而昏厥,必需穿著抗G力飛行服,並限制戰機動作,以保護飛行員。但由AI操控的戰機完全沒有這個問題,只要戰機的結構能承受,就能做出以前飛行員在機上時,不能做的激烈動作,這在空戰中將擁有極大優勢。此外,傳統空中加油機為無人機加油的技術早就成熟,而無人加油機為一般戰機加油的實驗也已成功,接下來由AI操控的F-16,進行空中加油的測試,將是重點。如果能順利完成,不會累的AI與不會油料耗盡的F-16將形成遠距打擊的作戰利器。再加上AI與AI之間快速交換資料的能力,F-16無人機群的整體戰力,絕對不容小覷。
不過將舊的F-16改裝成AI操控的無人機,也不是完全沒有缺點。首先是這種傳統精密戰機的維護成本,遠比一般的無人機要昂貴許多,整體維持費用將是一大負擔。特別是越老舊的戰機,花在維修保養上的錢就會越多,雖然由AI操控的無人機有不怕傷亡的優點,但光是要讓老舊戰機能維持一定的妥善率,可以起飛作戰,恐怕就是一大挑戰。而且改裝成本可能也不會太低,畢竟先進的AI需要極強的運算能力,高階的AI運算晶片,不止非常昂貴,還已經成為重要的戰略物資,一些空軍規模較小的國家,可能難以負擔。最後一點是人類飛行員較不易受電戰干擾或駭客入侵所影響,即使受到電磁攻擊,還是可以靠著備援系統返回基地。但AI操控的戰機會怎樣,目前無法預估,因為隨著AI技術成熟,反制或干擾AI的技術也一定會快速進步。
不過即使有這些缺點,由AI操控戰機的發展,已經勢不可擋。接下來應該還會出現通用型的改裝套件,不只能安裝在F-16上,還能適用所有舊型戰機,甚至是運輸機、空中加油機、預警機與轟炸機。而且這種技術一定會快速從軍用轉為民用,使空中貨運走向無人化與自動化,並導致飛行員的需求快速減少,取而代之的是更多熟悉AI技術,能為AI操控系統規劃作戰任務,或訓練新模型的資訊工程師。可以說AI的浪潮將揭開另一次航空革命,重新定義制空權,從戰機的製造、任務執行的方式、戰術運用等,都會出現新方式。戰機將不再著重於保護飛行員,因為早已沒有飛行員,反而是工業生產能力與高速晶片的運算力,將決定制空權歸屬。這也是為什麼能生產先進晶片的台積電突然受到舉世關注,台灣的戰略地位也越來越重要的原因。
台灣未來將成為F-16V的最大使用國,這令人一則以喜,一則以憂。喜的是台灣的舊型F-16A/B BLK20都已升級為F-16V BLK20,全新外購的F-16V BLK70也將要交機,能大幅提升台灣空防能力。憂的是台灣會再買F16V BLK70,就是因為無法取得更先進的F-35匿蹤戰機。面對這樣的困境,台灣想仿效過去研發IDF戰機的模式,展開下一代ADF戰機的計畫。不過衡諸近期各國所研發的匿蹤戰機,如土耳其的TF-X Kaan戰機、南韓的KF-21、俄羅斯的Su-57與中國的殲-20,整體性能還是與F-35有一段差距。台灣本身的航太實力不足,國防資源有限,技術取得困難,即使有美方的協助,也可能處處受限。在這樣的情況下,ADF的發展計畫實在不容樂觀。或許突圍之道,是善用台灣處於AI技術發展中心的優勢,另闢蹊徑,將ADF定位為無人AI戰機。
台灣的F-16V機隊,還將做為主力戰機,肩負空防重任多年,不可能在短時間內退役,改裝成AI操控的無人機。但這是未來的趨勢,空軍不妨思考讓ADF成為可以由傳統飛行員操控,也能由地面遙控的無人戰機,並預留改裝的空間,由國家全力投資AI操控技術,分階段發展並循序導入。其優點是這樣的ADF戰機不需要配備最先進的技術,只要有一定程度的匿蹤設計,略優於IDF的空戰與對地攻擊能力,可掛載目前空軍所擁有的各式武器,就能利用無人戰機與AI操控的優勢,輔助主力戰機作戰,執行最危險的任務,成為不可忽視的即戰力。台灣政府日前已宣誓要全力投資無人機產業與AI技術,這正是最適合的切入點,所有投入ADF研發的無人機與AI技術,都能在排除機敏部份後,技轉到民間,促進這些關鍵產業發展,形成雙贏的局面。
※作者為軍事研究者