“电子飞行员”――俄罗斯战机专家系统的发展

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1、“电子飞行员”――俄罗斯战机专家系统的发展　　第四代战机T-50上装有号称“几乎拥有人类智能”的“电子飞行员”。虽然这很显然是种夸张说法，但从中反映出T-50上安装有高度人工智能的事实。所谓的“电子飞行员”实际上是一套程序，其能在整合全机信息后审时度势并参考数据库中储存的专家经验，给予飞行员以建议，就彷佛是一个思考速度远超过人类的随机专家，这在新一代战机上已是必备系统，在俄罗斯这种系统被称做BOSES，是“机上执行与建议专家系统”的俄文缩写。本文旨在简单介绍专家系统的用途及其在俄罗斯的发展。　　为什么需要专家系统　　飞行员驾机升空后所做的事可大致分为两类，一类是“执行任务”，如拦截来

2、袭目标、攻击敌方据点等：另一类是“操纵飞机”，如控制油门、操作电子设备、使用武器等。　　现代化的飞机都要尽可能将“操纵飞机”一事变得大幅自动化，好让飞行员可以将绝大部分精力用于执行任务，而不是操纵飞机。这是因为“操纵飞机”5的过程往往非常繁杂而死板，因此较适合自动化，而自动化以后不但可以减轻飞行员的负担还可以减少错误操作的可能。例如飞机在不同速度、酬载等条件下的气动力会对其产生不同的俯仰力矩，这意味着在没有计算机辅助的情况下，飞行员必须时时调整操纵杆以配平力矩才能维持平飞。又例如在有迎角的情况下施加滚转命令，飞机在滚转与升力的耦合作用下出现不必要的动作。有了飞控计算机协助微调，就可以

3、在计算机的工作范围内让飞行员更简单地做出想要的动作，而不需费心于那些多余的调整工作，这在电传飞控系统问世以后已经实现。此外，飞机在机动过程中往往需要不同的发动机推力，仅仅一个简单的爬升动作，飞行员可能就要多次调整油门，比较新型的战机则将推力控制也编入飞控系统内，使飞行员不需人为调整推力。航电系统的操作其实也类似。航电系统越来越复杂，本该给飞行员造成很大的负担，但在一些既定操作过程实现自动化后，飞行员的负担就可以显著减轻。　　但并非所有过程都适合自动化，例如飞行员想要回旋，他可以视情况选择最大过载值回旋，也可选择较不浪费能量的低回转率回旋。在使用武器时，飞行员可以选择在较大射程发射但命

4、中率较低，或是在较近距离发射以提高命中率。这些过程当然也可以自动化，但那样一来就失去了很多操作弹性，在这方面“自动化”对飞行员而言反而显得束手束脚。飞行员此时更喜欢一个提供建议的“助手”，而不是一个处处自己来的“独裁飞机”。因此在协助飞行员“操纵飞机”方面，一方面要将机械式的过程自动化，而在一些需要人为决定的部分则需能提供建议的人工智能来协助飞行员。　　在“执行任务”5方面，随着科技的日新月异，战场情况越来越复杂，飞行员也就要接收越来越多的信息，这些信息可能来自管制中心、僚机或飞机本身。飞行员往往要在很短的时间内从大量信息中理清并做出决定（例如知道被敌机锁定，从主动干扰、释放诱饵、战

5、术机动等措施中择其一加以反制），这些仓促的决定往往不是最佳决定，甚至可能是致命的错误决定。据研究，空战时飞行员在同时考虑3-5个参数的情况下需要数秒时间才能做出决定，如果同时有10个参数需要考虑，则即使是很熟悉的情况，考虑时间也远高于此，这种时间对瞬息万变的空中作战来说不算短。因此现代战机的设计者开始寄望以人工智能来协助飞行员执行任务。由于战场情况瞬息万变，不像姿态微调、推力控制那样容易自动化，甚至根本不可能实现自动化，例如战机可能间接地发现空域中有敌机存在但只能知道其概略位置（例如附近友机莫名被击落），这时该继续执行既定任务，还是前往搜索可疑目标，就很难由计算机做决定。另外，一架开

6、启加力燃烧室的远离我方的隐身战机可能被红外探测器发现，但却可能无法测出其距离，这时是否要对其发射导弹或做其他处置，也需要由人来决定。因此在这方面需要的主要是提供建议的人工智能。　　基于此，从3+～4代战机开始，在考虑飞行员的需要与习惯后，将一些机械化操作过程自动化，而在一些不适合或不可能实现自动化的环节则建立一个能整理信息并为飞行员提供有用建议的人工智能，也就是所谓的专家系统。专家系统简单来说就是将各种相关专家（空战精英、航空工程师等）的意见与经验编写成计算机程序，从而在繁杂的信息中能够依据情况实时给予飞行员最有用的建议，也最大程度上减少飞行员忙中出错的可能。相当重要的是，空战经验表

7、明，不论在哪个年代，绝大多数的击落记录都是由相对少数的精英飞行员所创下。考虑这些精英飞行员的意见与经验的专家系统被认为能让绝大多数的飞行员都发挥出接近精英飞行员的战力。　　专家系统的架构5　　专家系统大致由三个部分组成：数据库、公式库（数学模型库）、知识库。　　“数据库”汇集了各种原始数据以及被整理过的数据，如雷达探测所得资料、飞机状况等。“数学模型库”里存放着用于分析各种情况的数学公式，计算机能依据情况选用需要的公式（当然，计算机如何“依情况”选用公式也