军事智能化技术及应用

第1章　绪论………………………………………………………………………………………1
1．1　人工智能的定义与发展概况……………………………………………………………1
1．1．1　人工智能的定义…………………………………………………………………1
1．1．2　人工智能的起源…………………………………………………………………2
1．1．3　人工智能各学派的认知观………………………………………………………3
1．1．4　人工智能的发展过程……………………………………………………………5
1．2　人类智能与人工智能……………………………………………………………………7
1．2．1　智能信息处理系统的假设………………………………………………………8
1．2．2　人类智能的计算机模拟………………………………………………………10
1．2．3　智能体（Agent）………………………………………………………………12
1．2．4　弱人工智能和强人工智能……………………………………………………14
1．3　人工智能的研究与应用领域…………………………………………………………15
1．3．1　智能感知………………………………………………………………………15
1．3．2　智能推理………………………………………………………………………18
1．3．3　智能学习………………………………………………………………………23
1．3．4　智能行动………………………………………………………………………28
1．4　人工智能发展展望……………………………………………………………………35
1．4．1　新一轮人工智能发展特征……………………………………………………35
1．4．2　新一代人工智能发展规划……………………………………………………37
第2章　军用专家系统…………………………………………………………………………39
2．1　不确定性知识表示与推理……………………………………………………………39
2．1．1　主观Bayes方法………………………………………………………………39
2．1．2　确定性理论……………………………………………………………………40
2．1．3　证据理论………………………………………………………………………41
2．1．4　模糊逻辑………………………………………………………………………42
2．2　专家系统概述…………………………………………………………………………43
2．2．1　专家系统的基本概念…………………………………………………………43
2．2．2　专家系统的基本结构…………………………………………………………46
2．2．3　专家系统知识获取方式………………………………………………………49
2．2．4　专家系统推理机的构建………………………………………………………50
2．3　军事信息系统智能状态分析…………………………………………………………51
2．3．1　状态监控与分析系统概述……………………………………………………51
2．3．2　状态监控与分析系统结构……………………………………………………52
2．3．3　状态分析子系统结构…………………………………………………………54
2．4　无人机故障诊断专家系统……………………………………………………………59
2．4．1　故障诊断专家系统结构………………………………………………………59
2．4．2　专家系统知识库的建立………………………………………………………60
2．4．3　知识表的构建…………………………………………………………………62
2．4．4　推理方法………………………………………………………………………65
2．4．5　故障诊断样例…………………………………………………………………65
2．5　小结……………………………………………………………………………………66
第3章　智能情报获取与应用…………………………………………………………………67
3．1　概述……………………………………………………………………………………67
3．1．1　情报信息需求…………………………………………………………………68
3．1．2　情报活动的特点………………………………………………………………68
3．1．3　智能情报系统的能力需求……………………………………………………69
3．1．4　情报侦察系统体系结构与处理流程…………………………………………70
3．2　智能情报获取与处理的关键技术……………………………………………………72
3．2．1　网络信息的侦察技术…………………………………………………………72
3．2．2　自动目标跟踪和识别技术……………………………………………………72
3．2．3　情报综合与多传感器融合技术………………………………………………76
3．2．4　战场大数据情报分析…………………………………………………………79
3．3　情报智能支援…………………………………………………………………………82
3．3．1　信息精准服务…………………………………………………………………82
3．3．2　信息精准服务应用案例………………………………………………………89
3．3．3　信息精准服务质量评估………………………………………………………92
3．4　智能情报系统发展趋势………………………………………………………………93
第4章　智能武器系统…………………………………………………………………………95
4．1　概述……………………………………………………………………………………95
4．1．1　智能武器的基本概念…………………………………………………………95
4．1．2　智能武器系统的组成…………………………………………………………96
4．1．3　智能武器的作战样式…………………………………………………………100
4．1．4　智能武器系统的架构…………………………………………………………102
4．2　智能武器系统中的人工智能技术……………………………………………………103
4．2．1　模式识别………………………………………………………………………103
4．2．2　专家系统………………………………………………………………………103
4．2．3　深度学习技术…………………………………………………………………103
4．2．4　智能控制技术…………………………………………………………………104
4．3　典型智能武器系统……………………………………………………………………104
4．3．1　智能导弹………………………………………………………………………104
4．3．2　智能炸弹………………………………………………………………………111
4．3．3　智能火炮………………………………………………………………………111
4．3．4　智能地雷………………………………………………………………………112
4．3．5　智能鱼雷………………………………………………………………………113
4．3．6　智能水雷………………………………………………………………………113
4．3．7　军用智能机器人………………………………………………………………114
4．4　智能武器的发展趋势…………………………………………………………………115
第5章　智能规划及军事应用…………………………………………………………………117
5．1　规划问题概述…………………………………………………………………………117
5．1．1　STRIPS语言……………………………………………………………………118
5．1．2　案例：积木世界问题描述……………………………………………………119
5．2　状态空间搜索规划……………………………………………………………………120
5．2．1　前向状态空间搜索……………………………………………………………121
5．2．2　后向状态空间搜索……………………………………………………………121
5．2．3　状态空间搜索的启发式………………………………………………………122
5．2．4　案例：机器人Shakey世界……………………………………………………123
5．3　非确定性规划…………………………………………………………………………124
5．3．1　不确定性的规划方法…………………………………………………………125
5．3．2　案例：家具油漆一致性问题…………………………………………………125
5．4　多Agent规划…………………………………………………………………………126
5．4．1　合作：联合目标和规划………………………………………………………127
5．4．2　联合规划………………………………………………………………………128
5．4．3　协调机制………………………………………………………………………129
5．4．4　竞争……………………………………………………………………………130
5．5　无人机航路规划………………………………………………………………………130
5．5．1　航路规划的方法步骤…………………………………………………………130
5．5．2　常用的航路规划算法…………………………………………………………131
5．5．3　航路规划的实际算例…………………………………………………………132
5．5．4　无人机集群任务规划技术展望………………………………………………133
5．6　作战任务规划系统……………………………………………………………………134
5．6．1　作战任务规划系统总体技术架构……………………………………………134
5．6．2　战场态势研判及预测技术……………………………………………………136
5．6．3　作战任务自动分配技术………………………………………………………136
5．6．4　作战方案智能推演与评估技术………………………………………………137
5．7　小结……………………………………………………………………………………139
第6章　作战智能辅助决策……………………………………………………………………141
6．1　概述……………………………………………………………………………………141
6．1．1　作战指挥决策概述……………………………………………………………141
6．1．2　现代战争对作战指挥辅助决策的需求………………………………………143
6．1．3　COMPASS………………………………………………………………………145
6．2　作战指挥智能辅助决策系统…………………………………………………………147
6．2．1　作战指挥辅助决策系统概述…………………………………………………147
6．2．2　作战指挥智能辅助决策系统的体系结构……………………………………148
6．2．3　作战指挥智能辅助决策系统的基本原理……………………………………149
6．2．4　舰艇指挥控制示例……………………………………………………………150
6．3　智能辅助决策应用案例………………………………………………………………152
6．3．1　潜艇对空战术意图识别………………………………………………………152
6．3．2　编队防空辅助决策系统………………………………………………………155
6．3．3　空中军事打击智能决策支持系统……………………………………………160
6．4　基于大数据的军事智能决策展望……………………………………………………164
6．4．1　基于大数据的决策分析概述…………………………………………………165
6．4．2　基于大数据的军事决策措施…………………………………………………167
第7章　智能虚拟参谋…………………………………………………………………………173
7．1　Web技术………………………………………………………………………………173
7．1．1　Web 1．0…………………………………………………………………………174
7．1．2　Web 2．0…………………………………………………………………………175
7．1．3　Web 3．0…………………………………………………………………………177
7．2　机器阅读理解…………………………………………………………………………178
7．2．1　机器阅读理解评测数据集……………………………………………………178
7．2．2　机器阅读理解的一般方法……………………………………………………179
7．3　聊天机器人……………………………………………………………………………181
7．3．1　聊天机器人应用场景…………………………………………………………181
7．3．2　聊天机器人系统的组成结构及关键技术……………………………………184
7．3．3　智能客户服务应用体系………………………………………………………186
7．3．4　聊天机器人研究存在的挑战…………………………………………………187
7．4　智能虚拟参谋系统……………………………………………………………………189
7．4．1　智能虚拟参谋系统架构………………………………………………………189
7．4．2　多模型综合引擎………………………………………………………………190
7．5　美军智能虚拟参谋项目………………………………………………………………195
7．5．1　指挥官虚拟参谋（CVS）………………………………………………………195
7．5．2　数字企业多源开发助手（MEADE）…………………………………………196
7．6　小结……………………………………………………………………………………197
第8章　机器人…………………………………………………………………………………199
8．1　概述……………………………………………………………………………………199
8．1．1　机器人的分类…………………………………………………………………199
8．1．2　机器人学的研究领域…………………………………………………………200
8．2　机器人系统……………………………………………………………………………201
8．2．1　机器人系统的组成……………………………………………………………201
8．2．2　机器人的工作空间……………………………………………………………203
8．2．3　机器人的性能指标……………………………………………………………205
8．3　社交机器人……………………………………………………………………………206
8．3．1　社交机器人的社会影响………………………………………………………206
8．3．2　社交机器人模拟人的行为……………………………………………………207
8．3．3　社交机器人检测算法…………………………………………………………208
8．3．4　防范社交机器人的威胁………………………………………………………209
8．3．5　典型应用场景…………………………………………………………………210
8．4　腿式机器人……………………………………………………………………………212
8．4．1　腿式机器人的研制……………………………………………………………212
8．4．2　腿式机器人的高能效方法……………………………………………………216
8．4．3　人形机器人 Atlas………………………………………………………………217
8．4．4　四腿机器人“大狗”和“绝影”………………………………………………219
8．5　机器人作战……………………………………………………………………………220
8．5．1　无人作战系统…………………………………………………………………221
8．5．2　各国装备军用机器人…………………………………………………………221
8．5．3　人机交互可发挥最大作战效能………………………………………………222
8．5．4　智能化战争大幕正在开启……………………………………………………223
8．6　机器人发展趋势………………………………………………………………………225
8．7　小结……………………………………………………………………………………226
第9章　无人地面车辆与智能驾驶技术………………………………………………………229
9．1　智能驾驶国内外现状…………………………………………………………………229
9．1．1　国外智能驾驶技术现状………………………………………………………229
9．1．2　国内智能驾驶技术现状………………………………………………………231
9．1．3　典型应用场景…………………………………………………………………232
9．2　智能驾驶环境感知 ……………………………………………………………………233
9．2．1　环境感知功能系统构成………………………………………………………233
9．2．2　传感感知技术…………………………………………………………………235
9．2．3　定位与导航技术………………………………………………………………236
9．3　智能驾驶决策规划……………………………………………………………………238
9．3．1　决策规划技术体系结构 ………………………………………………………238
9．3．2　决策规划系统的关键环节……………………………………………………240
9．3．3　全局规划与局部规划 …………………………………………………………242
9．3．4　路权分配技术…………………………………………………………………242
9．4　智能驾驶控制工程……………………………………………………………………243
9．4．1　自动驾驶控制核心技术组成…………………………………………………243
9．4．2　自动驾驶控制方法……………………………………………………………245
9．4．3　自动驾驶控制技术方案………………………………………………………246
9．5　无人驾驶车辆智能测试………………………………………………………………246
9．5．1　智能测试………………………………………………………………………247
9．5．2　路标识别攻击…………………………………………………………………249
9．6　军用无人地面车辆及作战应用 ………………………………………………………250
9．6．1　无人地面车辆工作环境特点…………………………………………………250
9．6．2　美国未来战争无人地面车辆 …………………………………………………252
9．6．3　典型军用自主车介绍…………………………………………………………253
9．7　小结……………………………………………………………………………………257
第10章　无人机系统及作战运用………………………………………………………………258
10．1　无人机系统概述………………………………………………………………………258
10．1．1　无人机系统定义………………………………………………………………258
10．1．2　无人机系统的基本组成………………………………………………………259
10．1．3　无人机系统的分类……………………………………………………………260
10．1．4　无人机的主要特点……………………………………………………………261
10．1．5　典型无人机介绍………………………………………………………………262
10．2　无人机系统作战运用…………………………………………………………………265
10．2．1　无人机的应用优势与问题……………………………………………………265
10．2．2　空天时代的无人机作战运用…………………………………………………267
10．2．3　智能化作战对自主控制的要求………………………………………………271
10．3　无人机协同作战技术…………………………………………………………………273
10．3．1　无人机协同作战模式…………………………………………………………273
10．3．2　无人机协同作战关键技术……………………………………………………275
10．3．3　多无人机协同搜索原理………………………………………………………276
10．3．4　有人机与无人机协同指挥控制………………………………………………277
10．3．5　无人机集群技术典型项目……………………………………………………279
10．4　无人机对抗及装备……………………………………………………………………282
10．4．1　无人机集群对抗研究的关键问题……………………………………………282
10．4．2　反无人机装备…………………………………………………………………283
10．5　无人机系统发展方向…………………………………………………………………284
10．5．1　体系作战，高度智能…………………………………………………………285
10．5．2　三维融合，性能卓越…………………………………………………………288
10．5．3　大小单群，通用集成…………………………………………………………290
第11章　无人艇系统及智能避碰………………………………………………………………293
11．1　无人艇系统概述………………………………………………………………………293
11．1．1　无人艇系统定义及特点………………………………………………………293
11．1．2　无人艇发展历程………………………………………………………………295
11．1．3　无人艇系统组成及关键技术…………………………………………………298
11．1．4　无人艇典型应用………………………………………………………………301
11．2　无人艇系统环境感知技术……………………………………………………………305
11．2．1　雷达目标自动检测系统………………………………………………………305
11．2．2　光电视频图像目标自主检测识别系统………………………………………307
11．3　无人艇系统避碰规划方法……………………………………………………………311
11．3．1　无人艇基本控制过程及自主避碰流程………………………………………311
11．3．2　全局规划流程及算法原理……………………………………………………314
11．3．3　局部规划的流程及算法原理…………………………………………………316
11．4　发展趋势………………………………………………………………………………318
11．4．1　形成体系作战能力……………………………………………………………318
11．4．2　利用知识图谱扩展无人艇“脑”功能………………………………………319
11．5　小结……………………………………………………………………………………321
第12章　无人水下航行器………………………………………………………………………323
12．1　概述……………………………………………………………………………………323
12．2　无人水下航行器系统…………………………………………………………………326
12．2．1　航行器总体概念………………………………………………………………326
12．2．2　航行器系统组成和功能………………………………………………………328
12．2．3　航行器总体布置………………………………………………………………329
12．2．4　任务载荷布置…………………………………………………………………332
12．3　典型无人水下航行器…………………………………………………………………333
12．3．1　美国研制的UUV……………………………………………………………333
12．3．2　欧洲研制的UUV……………………………………………………………335
12．3．3　俄罗斯研制的UUV…………………………………………………………339
12．3．4　加拿大研制的UUV…………………………………………………………341
12．3．5　日本研制的UUV……………………………………………………………342
12．3．6　中国研制的UUV……………………………………………………………343
12．4　军用无人水下航行器…………………………………………………………………344
12．4．1　UUV的军事用途及基本功能………………………………………………344
12．4．2　军用UUV的使命任务………………………………………………………345
12．4．3　军用UUV的装备分类及使用方式…………………………………………347
12．5　无人水下航行器装备发展趋势………………………………………………………348
第13章　基于智能体的作战仿真………………………………………………………………353
13．1　Agent与对象的区别…………………………………………………………………353
13．2　Agent体系结构………………………………………………………………………355
13．2．1　抽象体系结构…………………………………………………………………355
13．2．2　实现体系结构…………………………………………………………………363
13．3　多Agent系统…………………………………………………………………………363
13．3．1　什么是多Agent系统…………………………………………………………363
13．3．2　家庭智能网络实例……………………………………………………………365
13．3．3　特点……………………………………………………………………………366
13．4　基于多Agent的作战仿真……………………………………………………………367
13．4．1　传统的作战分析方法…………………………………………………………367
13．4．2　复杂系统与基于多Agent的作战仿真………………………………………368
13．4．3　多Agent系统在作战仿真中应用的一般分析………………………………370
13．5　EINSTein系统介绍…………………………………………………………………371
13．5．1　战场描述………………………………………………………………………372
13．5．2　Agent及其层次结构…………………………………………………………373
13．5．3　Agent 的信息感知和交互范围表示…………………………………………374
13．5．4　武器描述………………………………………………………………………374
13．5．5　Agent 的个性表示……………………………………………………………375
13．5．6　Agent 动作选择逻辑…………………………………………………………375
13．5．7　EINSTein的运行实例………………………………………………………376
13．6　小结……………………………………………………………………………………377
第14章　人工智能安全与评测…………………………………………………………………379
14．1　人工智能软件面临安全性威胁………………………………………………………379
14．1．1　人工智能的恶意用途：预测、预防和缓解…………………………………379
14．1．2　人工智能失败案例……………………………………………………………380
14．1．3　深度学习面临的挑战…………………………………………………………382
14．2　用户态隐私泄露与保护………………………………………………………………384
14．2．1　用户态隐私安全威胁…………………………………………………………384
14．2．2　用户态隐私的自动化识别……………………………………………………385
14．2．3　用户态隐私泄露检测…………………………………………………………385
14．2．4　隐私数据保护…………………………………………………………………386
14．3　智能系统测评…………………………………………………………………………386
14．3．1　自动驾驶汽车致死案例………………………………………………………386
14．3．2　埃塞俄比亚航空航波音737 MAX坠毁案例………………………………387
14．3．3　智能系统测评面临的挑战……………………………………………………388
14．3．4　人机交互场景测试案例………………………………………………………390
14．4　人工智能伦理问题及对策……………………………………………………………391
14．4．1　人工智能系统的可信任性……………………………………………………391
14．4．2　人工智能鲁棒性和伦理………………………………………………………393
14．4．3　构建算法治理的内外部约束机制……………………………………………397
14．4．4　欧盟建立适当的伦理和法律框架……………………………………………398
14．5　小结……………………………………………………………………………………400
第15章　未来战争发展趋势：军事智能化……………………………………………………401
15．1　对未来战争的预测……………………………………………………………………401
15．1．1　信息化战争面临的挑战………………………………………………………401
15．1．2　未来战争模式的设想…………………………………………………………402
15．1．3　无人机应用案例………………………………………………………………403
15．2　军事智能化可破解和应对挑战………………………………………………………404
15．2．1　智能化的特点及优势…………………………………………………………404
15．2．2　创新发展颠覆性军事理论……………………………………………………405
15．2．3　适应变革性的组织形态………………………………………………………405
15．2．4　研发划时代的武器装备………………………………………………………406
15．2．5　创新革命性的作战方法………………………………………………………407
15．2．6　推进智能化国防基础建设……………………………………………………407
15．3　美军人工智能发展现状及趋势………………………………………………………408
15．3．1　DARPA人工智能重点项目…………………………………………………408
15．3．2　美国国防创新小组的人工智能项目…………………………………………410
15．3．3　美军联合人工智能中心的项目………………………………………………412
15．3．4　“知识积累”工程……………………………………………………………413
15．3．5　DARPA聚焦提高战场“智慧”………………………………………………414
15．4　智能化军事训练和智能化人才培养…………………………………………………415
15．4．1　高等学校人工智能创新行动计划……………………………………………415
15．4．2　加强官兵的智能化训练………………………………………………………418
15．4．3　以智能无人作战系统为例的人才培养………………………………………420
15．5　小结……………………………………………………………………………………422
后记………………………………………………………………………………………………423
参考文献…………………………………………………………………………………………425