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AI 对海军的意义,滨海战斗舰模组化的启示

2024-12-23 221


在追求 AI 自动化之前,美国军队其实就已走向多元化作战及模组化设计,这是个很好的理念,但如今实务上看来似乎过于超前,而广受舆论攻讦。

滨海战斗舰(Littoral Combat Ship,LCS)的诞生主要是为了取代派里级导弹巡防舰,且美国海军对此抱有更大的野心,亦即发展一种低成本的小型多功能水面作战舰艇,但这并不容易,甚至有观点认为 LCS 可能是美国海军史上最大的错误。

新时代的需求

基本上 LCS 是美国基于冷战后作战需求所提出的构想,这时候美国在大洋上已无对手,大部分国家的海空军都无法与其匹敌,那么作战目标将转为朝陆地投射武力,基于此,LCS 主要着眼于能够在敌国沿岸水域进行低强度作战。

LCS 不再有大火力及厚装甲,反而极端强调航速等能力,才能够更好的在海上进行机动,且不仅是要替代原本导弹巡防舰,还要能进行反潜、扫雷等多元任务。模组化自然就成为核心概念,这不仅是为了提高泛用性,也为了降低后勤成本,这在联合打击战斗机 JSF 计划中也有所体现,但后来的产物 F-35 战斗机,其实还是不便宜,不过相较之下,LCS 的问题可能更大。

▲ JSF 计划就是希望能透过模组化建立三军通用的战机后勤能量。(Source:英国海军)

不过这仍然是趋势,因为冷战后国防预算必然大不如前,但对美国海军而言,任务可未必就比较少,只是强度降低而已。所以模组化被认为是最佳解决方案,不仅可增加军舰寿期,又可获得大量的舱间运用。不仅是美国,其他国家海军也在发展诸如弹性甲板及医疗模组等,以扩展传统军舰的能力。

但若要对传统军舰进行彻底的模组化改造,成本实在还是太高,所以美国海军才有了寻求新舰种的念头,也就是 LCS 的由来。但在近 20 年努力后,仍有许多困难需要克服,不仅后勤与维护困难,人员训练问题更大,预算居高不下,多任务舰艇似乎已成为海军的梦想。但若说美军就此放弃,就太武断,因为过了 20 年,技术的进步也是日新月异,过去的难题,现今未必没有解方。

从模组化走向自动化

虽然看起来美军似乎无法克服 LCS 遭遇的困难,但事实上,也并没有停止其量产。虽然海军重新提出了新的单一任务舰艇计划,但 LCS 仍然还在继续下水。美国海军并未真的放弃,而是改变了思维。其在 2018 年 3 月宣布,将滨海战斗舰计划执行办公室(PEO LCS)改名为无人和小型战斗舰艇计划执行办公室(PEO USC),除了延续 LCS 的可靠性研究,也是无人舰艇计划的主要负责单位。

▲ 原先负责 LCS 计划的办公室透过协调军民通用技术转变为推动海军创新的 PEO USC。(Source:PEO USC)

依目前的资料来看,美国海军仍然尝试透过重新安排人员轮换等方式,来解决问题,当然相关的模组工程也还在不断改进。但不同的是,如何减少营运舰艇所需的人力成为了重点,以连带降低海军士兵适应不同专业任务模组的难度,并更好地满足战斗指挥官的需要。

且不仅适用于后勤维修,更包括作战,如目前海军的 AI 技术正探索集成垂直发射系统的可能,地狱火系统(Longbow Hellfire Missile)已确定能成为 LCS 搭载的模组。透过设备高度自动化,将可逐步减少舰船操作人员,甚至可以说,自动化才是完成模组化多任务战舰的关键要素,对 20 年前的美国海军来讲,模组化实在是太过超前的理念,但如今逐渐有机会去实现。

而在更加完善任务模组设计之前,配备无人载具就成为更快令 LCS 拥有多任务能力的选项。目前美国海军所紧密锣鼓进行的演习,就是 LCS 与海猎号无人舰进行的协同作战,除了测试作战系统的有效载荷外,就是要实验 AI 能否自主进行更复杂的任务。美国海军研究部负责人 Lorin Selby 表示,AI 将带领美国海军走向一个新的高度,高度自动化将令官兵能有更多时间放在思考上。

▲ 虽然 LCS 任务模组开发面临许多困难,但无人载具发展的迅猛,也令美国海军有了其他更务实的选择。(Source:PEO USC)

由自动化实现模组化

先进的 AI 能更好的与环境进行互动,大部分任务环节都无需人力操作,进而有效减少了对常规操作的人员的专业需求,自动化一词在海军近年的报告中越发重要。虽然尚未完善 LCS 的作战能力,但仍不致于让 20 年来投入的预算打水漂,且 AI 自动化的确在海军能有很好的应用。除了火力投射之外,透过民间技术就能达成设备损害预测,即时监控等提高后勤维修能量。

简单来讲替换计算机比训练人员来得简单的多,透过任务包装计算环境(MPCE)来实现多元作战能力,包括控制台等硬件。虽然这仍然并不容易,士兵还是需要不同的专业训练,但透过 AI 技术已能更简易的实现原本复杂的专业操作,降低认知负担(cognitive burden)。且不同任务的 MPCE 也正致力于达成统一标准,拥有共通的人员培训及后勤服务,这就是实现一专多能的关键。

事实上,不仅是 LCS 需要,少人化对于人力运用并不弹性的海军而言,本就是必然的发展。一艘具备防空或反潜能力的现代护卫舰至少就需要百来位士兵,驱逐舰更需要 2~3 倍人力,遑论更大型军舰的人员后勤补给都一直是沉重的负担。若 LCS 模组化设计理念真能渐趋于成熟,未来应也不排除应用在更大型军舰上。

甚至可以说,如今 LCS 的问题许多是由于吨位太小,但自动化程度不够所致。如今还不算成熟的 AI 模组化系统或许在更大型的军舰上,反而更加容易实用。

▲ 台湾不仅是海军,海巡署也同样采用了模组化概念的新型舰,但这种小吨位舰艇很容易重蹈 LCS 的覆辙,从“滨海”变成“靠岸”,仍需持续研究发展。(Source:科技新报)

值得一提的是,尽管 LCS 碰壁已久,但台湾近年来所发展的沱江巡逻舰等新型舰都有效法之意,当然也承继了 LCS 的许多问题。据军方报告显示,仍持续与美军交流,接纳其工程设计思维,以做为新型水面舰之参考。虽然诸多媒体对 LCS 的攻讦不能说没有偏颇,但更需要明白的是,至今美国军方都仍未说服国会这些“先进”军舰如何获得战场胜利,台湾也应更加注意此事实。

  • Naval Surface Forces Kicks Off Follow-On LCS Study To Refine Maintenance, Reliability Issues
  • Navy Claims a Strong Technical Foundation Ahead of Testing New Classes of Unmanned Ships 
  • Navy asks shipboard electronics designers at Advanced Acoustic Concepts for surface warship computing 
  • Navy to Use Sea Hunter in Fleet Exercises as Unmanned Systems Experimentation Continues 

(首图来源:美国海军)

延伸阅读:

  • 从五月花到海猎人,初探军民通用的无人舰技术
2020-10-22 01:04:00

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