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刍议智能无人作战集群:从E-HCPS视角到信息物理熵减的理论探讨
来源:无人装备发展中心 | 作者:无人装备发展中心 | 发布时间: 1007天前 | 4976 次浏览 | 分享到:
发轫于第二次世界大战的无人作战装备,包括自动化无人平台和制导武器,在冷战两极军备竞赛和局部战争需求的牵引推动下,取得了快速发展。其中的尖端代表,人造地球卫星、洲际战略核武器,重新定义了恐怖核均势和核威慑下高技术局部战争的现代战争底层逻辑。在冷战期间的多场局部战争实践中,各类战术导弹大放异彩,功能型无人平台也取得了实战成果。

超越生物科学和社会科学,向着更底层的物质、能量、信息、认知等维度解构,军事学就来到了现代战争科学。

在这个底层,道金斯“自私的基因”可以归结为具备哈肯“自组织协同”能力的普利戈金“耗散结构”——“基因耗散结构”——具备消耗开放环境中的信息物理熵㶲,增加熵㷻,而复制或创造“基因耗散结构”形成局部的、意向性的熵减。对此,前人薛定谔在《从混沌到有序》中已做出了模糊的预言,而正是其预言启迪了人类发现DNA双螺旋结构和基因。

在这个底层,人类生存资源争夺战争不过是:相近的人类“基因耗散结构”协同起来,与差异的人类“基因耗散结构”之间为了争夺开放环境中的信息物理熵㶲,而展开的激烈的博弈、竞争和对抗。为此,“保存和发展自己”=我方“基因耗散结构”在开放环境中消耗信息物理熵㶲,实现我方“基因耗散结构”的复制、变异、重组、演进;“消灭敌人”=我方“基因耗散结构”在开放环境中消耗信息物理熵㶲,聚合进攻性信息物理熵㶲打乱敌方“基因耗散结构”,使其归于无序、熵㷻;“驱逐敌人”=我方“基因耗散结构”在开放环境中消耗信息物理熵㶲,将敌方“基因耗散结构”与指定开放环境绝缘,使敌方“基因耗散结构”始因哥德尔不完备和热力学第二定律不得发展,终因热力学第二定律在环境中被耗散归于无序、熵㷻。达尔文说“物竞天择,适者生存”,现代生物学早已搞清,真正的适者乃是遗传基因。

当然,上述“基因耗散结构”并非只是DNA或RNA本身,因为它们本身并不能协同行动,而是需要在蛋白质外壳、细胞的包裹下,在细胞的分化后,在器官组织的协作中,支撑起从病毒、单细胞生物、脊椎动物至智人的个体生命及其群体,才涌现出共生、竞争、捕食等协同行动的完整多尺度协同自组织运行体系。也就是说,“基因耗散结构”是以基因为核心的、生命多尺度协同协同运行体系所形成的耗散结构。另一方面,用于“消灭敌人”的打乱敌方“基因耗散结构”,往往并非直接打击敌人的DNA或RNA(核爆周边的核辐射、等离子体蒸发等除外),而是直接打击敌人的核心器官组织或者细胞,通过破击体系从而间接毁灭其遗传基因。

“想象的共同体”是人类社会化、超越生物基因的信息物理属性,建构在意识、情感、智慧等信息认知上的文明副产品,依然符合“自组织协同”和“耗散结构”的基本规律。研究共同体想象冲突战争的“保存和发展自己,消灭和驱逐敌人”,依然可以统一纳入自组织协同耗散结构与信息物理熵减博弈的视角进行分析。美苏冷战,以东欧阵营解体告终,苏联“共同体想象”坍塌,完美的诠释了近乎纯粹的共同体想象冲突战争。

军事装备,是人类面向战争需求对个体和群体能力增强和延伸。在人类生存资源争夺战争和共同体想象冲突战争中,军事装备是重要的物质基础。在当下,混合战争、二次冷战、超限战等概念甚嚣尘上,虽然孙子兵法说“不战而屈人之兵,善之善者也”,但马克思特别指出“批判的武器不能代替武器的批判”。因此,在传统战争范畴探讨底层逻辑和基本规律,研究军事装备实战应用价值的机理本质,依然具有军事理论和现实方面的重要意义。

3.2

基于E-HCPS视角的装备实战应用价值

上世纪八十年代,随着嵌入式系统的发展,电子计算机连接传感器、执行机构构成独立运行系统,且该系统具备了与外部开放或封闭的环境进行信息物理反馈式交互的能力。这种独立运行系统,被称为信息物理系统(CPS)

同一时期,在军事领域计算机、通信网络被引入指控控制系统(C2)并结合物理平台和武器被用于ISR和杀伤链闭环,从而构成了C4KISR系统。对比以上两个概念,可以大致认为C4KISR系统就是军事领域的CPS,具备适应战场高度复杂多变环境、可执行博弈对抗作战行动的军用CPS。

事实上,站在更为广义的视角来看,集成电路时代之前的机械,从水力/风车磨坊、黄道婆的纺织机、瓦特的蒸汽机算起,至蒸汽火车、战列舰、螺旋桨飞机、V-1/V2导弹,均可算作预编程信息物理系统。这类预编程信息物理系统通过机械机构和电路设计、与人和环境交互,可具备比例、与非等基础数理逻辑,从而具备PNT能力(如日晷、机械钟表、指南针、六分仪)、复杂计算能力(算盘、恩尼格码密码机、机械式差分机)、自动控制能力(二战期间的导弹、飞机投弹瞄准仪和自动驾驶仪等)。甚至,纯粹的机械式计算机,就已经具备了再编程计算能力——巴贝奇的机械式分析机能用多项式展开的方法计算对数和三角函数,具体的计算过程则是用打孔卡片输入,完成类似汇编语言的程序指令。


图8 机械式二号差分计算机(图片来自互联网)

近年来,随着机器人生活场景应用、智能制造、穿戴式设备、增强人体技术的快速发展,国内外有学者又提出了人-信息物理系统(HCPS)的概念。

研究作战,讲究“敌地我三情”和“人-机-环”。为此,根据钱学森开放复杂巨系统工程理论,分析智能无人作战集群等新兴信息化、智能化军事装备的实战应用价值,不妨按照“环境-人-信息物理系统”(E-HCPS)的框架,如图9所示,按照“四域三维”对作战OODA环分析交战博弈对抗行为,四域包括物理域、感知域、认知域、意识域,

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