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    電子論文

    2020年人工智能領域科技發展綜述

    時間:2021年03月04日 所屬分類:電子論文 點擊次數:

    摘要針對2020年美國、俄羅斯、歐洲等世界主要國家和地區人工智能領域的科技發展進行了總結性回顧和綜合評述,從政策規劃、項目研發、基礎技術三個方面歸納了2020年國外人工智能領域的發展特點。綜述表明,各主要國家加強頂層布局,推動人工智能技術快速發展

      摘要針對2020年美國、俄羅斯、歐洲等世界主要國家和地區人工智能領域的科技發展進行了總結性回顧和綜合評述,從政策規劃、項目研發、基礎技術三個方面歸納了2020年國外人工智能領域的發展特點。綜述表明,各主要國家加強頂層布局,推動人工智能技術快速發展,爭奪人工智能領域世界領先地位;各軍事強國在空戰、指控等領域加快人工智能技術的軍事應用進程,多項目并行發展,且已經有智能系統列裝部隊;量子計算、腦機接口、增強現實(AR)等基礎技術均取得突破性進展,在軍事領域應用前景廣闊。

      關鍵詞人工智能;政策規劃;量子計算;腦機接口;增強現實

      引言隨著人工智能、機器學習等技術的發展,武器系統將越來越智能,能夠執行越來越復雜的任務,會給未來戰場帶來深遠的變化。2020年,世界主要國家繼續加大對發展人工智能技術的政策支持和經費投入,空戰、指揮決策、軍事訓練等多個領域的人工智能項目都在快速發展,量子計算、腦機接口、增強現實等基礎技術均取得突破性進展,不斷加快人工智能軍事作戰賦能進程。

      人工智能論文范例:新型環境下人工智能迎來的機遇和挑戰

      1.世界主要國家持續出臺國家層面人工智能扶持性規劃綱領,加速人工智能技術研發全球有38個國家已制定國家層面的人工智能戰略政策、產業規劃文件;此外,阿根廷、愛爾蘭、巴西、印度尼西亞等國的國家級人工智能戰略文件也在制定過程中。

      1.1美國政府發布多項文件以指導制定相關法律、法規及標準,消除人工智能創新障礙、快速推進人工智能發展美國政府將發展人工智能作為一項國家戰略,利用美國在基礎科研實力上的優勢,推動人工智能產業發展。美國政府機構采取多項舉措,發布多個頂層戰略政策,以鞏固和保障其在人工智能領域的領先地位和話語權。針對一年前總統特朗普簽署的第13859號行政命令所啟動的美國人工智能計劃”,美國白宮科技政策辦公室發布《“美國人工智能計劃”:首個年度報告》[1]。

      報告主要從投資人工智能研發、共享人工智能資源、消除人工智能創新障礙等方面,總結了美國政府過去一年在實施“美國人工智能計劃”方面取得的重大進展;報告重申,美國必須推動政府、工業界和學術界在人工智能領域取得技術突破,以促進科技發現、保持經濟競爭力、維護國家安全。

      美國家人工智能安全委員會(NSCAI)發布了2020年年中報告以及第三季度的建議[2],從引領人工智能研發、使用人工智能保護國家安全、加強人才培養、構建和保護美國的技術優勢、加強國際合作等六個方面向國會提出了80項與人工智能相關的建議,新財年人工智能預算持續大幅度增加。美國白宮向國會提交的《2021財年聯邦政府預算計劃》顯示[3],與2020財年預算相比,美國政府2021財年預算大幅增加了非國防的人工智能研發投入,并有望在2022年前使非國防人工智能研發投資翻番;美國國家科學基金會為其人工智能項目申請了8.5億美元,比2020財年預算增加了70%。

      1.2歐洲主要國家試圖在人工智能領域與美國相抗衡

      歐洲主要國家紛紛將人工智能作為國家重點發展領域,謀劃未來發展。歐盟始終高度重視并積極推進人工智能法律與倫理研究,包括可能的立法和監管措施,是歐盟立法議程的一個核心?傮w而言,歐洲在人工智能競爭力的許多關鍵方面落后于中美等國,但在道德監管方法上處于領先位置。歐盟委員會發布《人工智能白皮書》,旨在促進歐洲在人工智能領域的創新能力,推動道德和可信賴人工智能的發展[9]。

      白皮書由政策框架和未來監管框架兩部分要素組成,提出歐洲需要大幅提高人工智能研究和創新領域的投資水平、謀求在人工智能領域的世界領先地位,目標是未來10年中,每年在歐盟吸引200億歐元的人工智能技術研發和應用資金,還將通過頂尖大學和高等教育機構吸引最優秀的教授和科學家。

      同期,歐盟委員會發布《關于人工智能、物聯網、機器人對安全和責任的影響的報告》,明確指出人工智能產品的不透明性導致難以跟蹤系統的決策過程,歐盟產品安全法規目前尚未解決算法不透明帶來的日益增長的風險[10]。英國方面,防務智庫皇家聯合軍種國防研究所發布《人工智能與國家安全報告》,系統性地研究了人工智能對國家安全的威脅以及應用,表示數據治理和監管是一個熱點話題[11]。

      隨著數據量不斷呈指數級增長,使用更先進的分析工具已成必要,報告認為人工智能的國家安全應用需要比商業應用有更高程度的穩健性、彈性和獨立性。英國政府和美國政府正式簽署《人工智能研究與開發合作宣言》,以促進兩國在人工智能發展方面的合作,并對人工智能規劃的優先事項提出建議[12]。

      德國方面,德國聯邦政府公布針對2018年11月啟動的德國人工智能發展戰略”的人工智能戰略中期報告,盤點了該戰略實施一年多來各行動領域取得的進展。根據近兩年的形式變化以及新冠疫情帶來的影響,德國聯邦政府對2018年版《德國人工智能發展戰略》進行了完善,并在內閣表決通過了這一新的修訂,經過修訂后的戰略計劃到2025年,通過經濟刺激和未來一攬子計劃,把對人工智能的資助從30億歐元增加到50億歐元[13]。

      1.3俄羅斯推動技術躍進,謀求人工智能全球領先地位

      根據《俄羅斯2030年前國家人工智能發展戰略》,俄羅斯正在謀求在人工智能領域的快速發展及世界領先地位,包括強化人工智能領域科學研究、完善人工智能領域人才培養體系等[14]。俄羅斯總理米哈伊爾·米舒斯京表示,俄羅斯需要技術躍進,需要發展新的方向,其中包括人工智能。同期,俄羅斯經濟發展部稱正在制訂人工智能在衛生、交通、智慧城市、農業、工業和國防工業綜合體等領域的應用戰略和路線圖,至2024年將制定出不少于15個此類政策[15]。

      在國家級規劃的指引下,俄羅斯國家原子能集團公司與俄羅斯量子研究中心宣布,將聯合建立俄羅斯第一個量子-人工智能實驗室,致力于研究和開發基于量子計算機的機器學習和人工智能技術,特別是這些技術在核工業領域的應用[16]。該實驗室基于全球量子技術競爭和量子計算發展趨勢而創立,領先的技術公司開始從量子計算的實驗研究向試驗性應用過渡,從理論研究向解決實際需求發展。

      2.主要軍事強國繼續加大研發投入力度、加速產品列裝速度

      世界主要軍事強國進一步提高人工智能在整個國家防務中的重要性,繼續加大研發和探索力度,為人工智能軍事作戰賦能進程提速。

      2.1美國DARPA開展多項研發項目,探索人工智能技術的軍用新場景

      作為美國軍事技術領頭羊,牽頭組織多軍種聯合科研計劃、安排、協調和管理跨軍種科研項目的DARPA在2020年發布多個項目,全方位布局人工智能技術在軍事方面的應用?諔鹨恢笔敲儡娡七M人工智能試點與應用的先行領域。DARPA于2020年4月宣布將與美國陸軍和空軍合作開展空域快速戰術執行全面感知(ASTARTE)計劃,旨在通過研發新技術解決高度競爭的戰場上友軍部隊的空域作戰沖突[17]。

      根據該計劃,DARPA將開發用于空域規劃管理的人工智能決策算法、虛擬實時測試平臺和傳感器網絡,從而在復雜的敵方反介入和區域拒止環境中提供動態空域的實時通用作戰圖像,為友軍部隊有人/無人機系統在同一空域內安全行動和執行攻擊任務提供決策支撐。作為DARPA空戰演進(ACE)的一個重要相關項目,2020年的“阿爾法狗斗空戰試驗引人注目?諔鹧葸M項目的重點是探索人工智能和機器學習如何幫助空對空作戰的各個方面實現自動化。在2020年8月的決賽中,由人工智能驅動的飛行員,駕駛一架模擬F-16蝰蛇戰斗機在五輪模擬空戰中,擊敗了一名真正的空軍頂級飛行員,取得了“完美勝利[18]。

      2.2俄羅斯全面推動人工智能軍事應用部署和列裝

      俄羅斯在2020年一改“規劃有余、行動不足的面貌,多款先進人工智能武器列裝部隊。其中,電子戰攻防是俄軍2020年的人工智能重點應用領域,并在多項技術和設備上完成列裝。在多項態勢感知與輔助決策任務場景中,人工智能技術得到應用,相關型號系統已列裝。俄羅斯國防部批準了武裝部隊列裝百利娜電子戰控制系統的計劃,人工智能的引入使百利娜可以考慮許多可變因素并在瞬間做出決定,例如應該針對哪些特定的目標、在哪些頻率上使用何種作戰方案,將使戰場上電子戰裝備的效能提高40%~50%。預計到2025年,所有部隊都將列裝該系統[22]。

      3.量子計算、腦與認知、增強現實等基礎技術在軍事領域取得多項突破

      3.1量子計算的軍用進程已覆蓋美軍陸?崭鬈姺N

      量子信息科學將影響未來的諸多軍事能力,包括無GPS信號或信號嚴重降級,也能達到類似GPS精度、超安全的全球通信網絡、通過量子網絡連接的高精度傳感器,以及用于優化資產和資源分配、發現新材料和人工智能新應用的新計算范式。美軍正在搶先開發量子作戰設備。陸軍方面,美國陸軍研究實驗室正在量子技術領域探索研發新型作戰系統,目前正在進行的量子實驗旨在不使用GPS或GPS遭到敵人的干擾、破壞的極端情況下,為士兵提供便攜式的定位、導航和授時系統。

      空軍方面,美國空軍研究實驗室在2020年授出量子通信、計算、授時及感知等領域合同36份(總價值達540萬美元),并發布一份全球100萬美元挑戰,為國際量子研究界尋求新興領域的新解決方案。美國海軍部指定美國海軍研究實驗室為美國海軍的量子信息研究中心。海軍方面,美軍已將量子通訊技術運用在核潛艇上,除了優越的加密性外,此舉也彌補了核潛艇因通訊而發射可被檢測到的電波這一致命缺點。此外,美國國防信息系統局(DISA)將抗量子加密技術列為其在2021財年重點關注的領域,宣布已經開始密切關注其加密能力,保護國防通信免受強大的量子計算機攻擊。

      3.2腦機接口技術的軍事應用前景廣闊

      當前,腦機接口技術已經成為擴大和改進人-機協作能力的重要手段,其軍事應用已經涵蓋戰場態勢感知、信息處理與決策、戰場反應與指揮控制等關鍵的軍事功能。DARPA、陸軍研究實驗所、空軍研究實驗所等機構正在積極研究和資助腦機接口技術。2020年,美國軍事智庫蘭德公司發布報告《腦機接口:軍事應用與影響的初步評估》,報告認為隨著人-機交互的發展速度和應用數量的增加,腦機接口能力的實用性將在很大程度上取決于其在戰斗中的保真度和可靠性;腦機接口促進的腦對腦直接交流為作戰行動提供了最具變革性的應用,但也帶來了最顯著的作戰和制度風險[24]。

      2020年,美國主要腦機接口研發公司在技術上接連取得突破:美國Paradromics公司發布一種新型高數據速率植入式腦機接口,采用比現有方法低60倍的功耗處理和傳輸神經數據;美國Neuralink公司發布只有硬幣大小的腦機接口傳感器設備LinkV0.9,能夠感應溫度氣壓,并讀取腦電波、脈搏等生理信號,可以置于人腦的顱頂部位[25]。此外,美軍腦機接口軍用進程在不斷提速,例如美國空軍研究實驗室(AFRL)公開為期三年的個性化神經學習系統(iNeuraLS)項目,探索在人腦和計算機之間創建接口,以提高飛行員學習以及快速和有效決策的能力[26]。

      4.結束語

      2020年,世界主要國家紛紛出臺人工智能國家戰略,以一系列政策扶持文件來完善本國人工智能國家戰略。同時,伴隨著經費的投入、技術的發展,人工智能技術在各個軍事領域均有所建樹,一大批人工智能技術、設備與系統開始應用于軍事任務并列裝部隊,取得了矚目效果。

      參考文獻

      [1]AmericanArtificialIntelligenceInitiative:YearOneAnnualReport[EB/OL]. https://www.nitrd.gov/nitrdgroups/images/c/c1/American-AIInitiative-One-Year-Annual-Report.pdf,2020-02-26.

      [2]NSCAIInterimReportandThirdQuarterRecommendationsMemo[EB/OL]. https://www.nscai.gov/wp-content/uploads/2021/01/NSCAIInterim-Report-and-Third-Quarter-Recommendations.pdf,2020-10-19.

      [3]BudgetoftheU.S.GovernmentFiscalYear2021[EB/OL].https://www.govinfo.gov/content/pkg/BUDGET-2021-BUD/pdf/BUDGET-2021-BUD.pdf,2020-02-10.

      作者:韓雨葛悅濤

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