人工智慧與空戰兵棋《現代空中力量》

01-24

王嘉嘉譯

想像一下，你和其他十幾名美國空軍上尉在一間屋子裡，使用兵棋《現代空中力量》進行團隊演習。共分5個小組，每組一台電腦，肩負特定的職責，你的小組負責制空。F-15飛機的特點是遠距空空導彈，一旦敵軍戰鬥機出現，你的任務就是摧毀它們。攻擊小組大聲說:「敵機在四象限！」你引導F-15飛機進行攔截，開到加力，使用大量的燃料以超音速飛行。一旦進入射程，你的空空導彈就破空而出，幾秒內到達敵機，兩枚命中。下一波次再次命中兩枚，威脅消除。當飛機降至亞音速時，你發現燃料已處於臨界的最低水平。幸運的是，空中機動小組在附近部署了KC-135加油機，你引導戰鬥機實施空中加油。

自2005年以來，空軍中隊軍官學院的課程中使用了兵棋《現代空中力量》，有超過21000名學員在多人模式中與人工智慧對戰。這一過程的關鍵是向學員展示空軍條令的準確表述，並通過規則加以強化。在持續一整天的演習中，學員根據任務責任分為制空、打擊、搜救、空中加油和空中機動等小組。他們通過一個複雜的電子評估表格來評分，既包括個人的任務表現，也包括整體得分。目前的想定從2013年開始使用。有趣的是，學員被賦予核威懾的任務，必須在一定的時間內消滅敵人地面和空中的核設施。如果任務失敗，在他們的屏幕上就會播放核爆炸的視頻，因為他們的空軍基地和戰略目標遭到了攻擊。

《現代空中力量》的開發始於2001年，目標是開發一款用於商業和軍事目的的實時空戰兵棋系統。作為一種「思考類」遊戲，它試圖向推演者展示一種自上而下的、第三人稱視角的戰役區域，而不是傳統的第一人稱飛行模擬器界面。根據這一思路設計的界面可能是這樣的：飛機在某一距離監控空戰進程，人們從機載預警和控制系統(AWACS)的屏幕上關注這場空戰。傳統上，空戰都被視作第一人稱視角，大多數人會用傳統的「空中格鬥」的方式來設計空戰兵棋。然而，由於本章所描述的多種原因，這種方法並不能支持各種開發目標。《現代空中力量》的推演用戶要在給定時間內指揮各種作戰單位，主要是空中的，但也包括水面、陸上和防空單位。支持的推演模式包括:單人人機對戰、多人團隊人機對戰，以及單人和多人網上對戰。

在多人模式中，一方推演者被賦予特定的作戰單位，且在推演中只能控制這些單位。這促使一個團隊的推演者相互之間必須有組織地進行協調，從而使空戰條令在推演中得到強化。在其他兵棋中，推演者可以集中作戰單位形成臨時編組，然後用「蜂群」戰術指揮作戰。而《現代空中力量》與之截然不同，尤其在用於專業軍事教育時，強制關聯嚴格的指揮和控制規則，從而強化學員的課堂教學成果。

在導彈時代，空戰是兵棋引擎發展的重點;這從歷史上始於越南戰爭，並一直持續到現在。

第一款發行的兵棋是1965-1972年對越空戰，第二款是1956年至今中東與以色列的空戰，第三款（自2014年起開發）是伊拉克參與的空戰，包括沙漠風暴和兩伊戰爭。

這些作品現在由約翰·蒂勒軟體公司網上售賣；與其售賣的其它遊戲一樣，這三款兵棋組成一個系列，共用一套引擎，但設置各有不同（桌面戰爭公眾號ID：wargame11回復「現代空中力量」，獲取網址）。《現代空中力量》討論的一個重要方面是理解商業開發與研究教育之間如何相互支持。其在商業領域的成功在於支持面向用戶的友好界面及其它「軟」特徵，如極具吸引力的圖像和逼真的音效。這些特徵經常不被重視，但如果沒有則影響深刻。如對很多推演者來說，大多數電腦兵棋關掉音效後體驗將大打折扣。

儘管《現代空中力量》也具備近距格鬥和傳統轟炸等功能，但其引擎開發強調反映現代、近現代和短期未來的空中作戰。這意味著要實現相當多的細節特徵，例如：

·雷達和紅外製導空空導彈；

·雷達和其它感測器，包括多普勒、超視距雷達等特質；

·隱形和各種情報、監視、偵察特徵的有效描述，如電子情報；

·未來高性能武器，包括高能微波和高能激光；

·網路資源及網路戰，在兵棋引擎中動力效果與之相互影響。

這些特徵將現代空戰與以前時代的空戰區分開來。感測器、探測和引導是主要問題所在。儘管目視偵察（第一次世界大戰早期空戰的首要感測器）仍在使用，雷達（第二次世界大戰中空戰的關鍵性發展）依舊重要，但精確運用電磁頻譜已經成為現代空戰的主導因素。與此相關的一項關鍵性設計是通過單項顯示向推演者全面描述各種頻譜。《現代空中力量》大量使用顏色編碼代表各種區域，用清晰的方式顯示包括目力、雷達、紅外、電子情報等手段的作用距離。例如，選擇武器時最大射界用紅色圓弧標示射程和對空射角。類似的，飛機最大飛行距離用黑色圓圈標示，隨著飛機機動圓圈逐漸縮小。

更為複雜的是網路要素的表現，這代表了一個完全獨立的、時空不再適用的世界。《現代空中力量》在地圖上用顏色易於識別的電腦圖標和撥號上網時代的復古音效（年輕用戶對這種音效可能沒什麼感覺）共同表現網路戰行動。例如，推演者決定對一處敵方設施實施網路探測，如果成功的話，系統將提供給推演者其它未知信息。另一種選擇是網路攻擊，這對敵方設施是破壞性的，只能被敵方網路防禦行動擊敗。

從大約2003年起，《現代空中力量》的引擎開發達到了頂點，位於麥克斯韋空軍基地的中隊軍官學院（譯者註：隸屬美國空軍大學）對在二年級學員課程中運用這套兵棋非常感興趣。在此之前，中隊軍官學院沒有高質量的非對稱兵棋，因為這需要一個優秀的人工智慧對手。幸運的是，當時空軍科學研究辦公室為了研究人工智慧，對《現代空中力量》和約翰·蒂勒軟體公司的其它兵棋系統很感興趣，並為其發起資助。研發形成了若干人工智慧及其構造的新方法(Rushing and Tiller 2011)。此外，空軍科研辦公室對如何使用模擬系統探索待開發高性能武器的未來運用產生了興趣。從那時起，約翰·蒂勒軟體公司擁有了穩定的研究資金，完成了大量研究論文，既有關於人工智慧的研究，也有關於高性能武器如高能微波和高能激光改變未來戰爭的潛力研究。

這項研究中的一個關鍵目標是加深對未來武器及其對未來空軍條令影響的理解。例如，在一項關鍵調查中發現，無人機上裝備高能微波武器能夠恢復對敵軍蜂群戰術的制空優勢平衡。隨著研究的推進，這一發現被證明是美軍和敵方作戰單位部署時的最佳原則。同樣的，這項研究提供了對高性能武器如何影響未來作戰的深刻理解，至少揭示了如何重複推進標準的對抗程序。在實際作戰前擁有這種理解能夠為軍事指揮員提供明顯的幫助。

2012年，美國空軍丹尼爾·豪斯中尉使用《現代空中力量》支持他在美國大學的建模模擬論文。豪斯中尉在論文中考慮了維珍銀河公司的亞軌道「太空飛船二號」的軍用版本可能用於支持空軍的深度打擊任務。他使用了《現代空中力量》演變而來的想定，基於他在亞軌道宇宙飛船可能配置和多層次一體化防空方面的研究，並結合了F-15、B-52、B-2等代表當前飛機技術的傳統打擊想定。推演結果證明，亞軌道宇宙飛船的概念確實提供了有效的深度打擊能力，遠超高性能飛機所能達到的效益。豪斯中尉的成果顯示了一套面向用戶友好且精確的兵棋模擬系統如何推動未來作戰能力原型概念的發展。這為吸引多維受眾創造了機會，兼具能力和愛好的推演者運用面向用戶友好的商業兵棋科技研究高級課題，具有電腦兵棋推演經歷的推演者將享受到友好的用戶環境。

幾年前，帶著利用約翰·蒂勒軟體公司的模擬系統生成兵棋推演結果的考慮，我們開始著手研究對推演結果的更深理解。研究始於對數學公式中「臨界點」（tipping point）概念的考慮(Cavagnaro and Tiller 2011)，後來轉移至風險評估。這項研究可能為空軍規劃人員在未來空戰評估和規劃時提供高級工具，還能為軍事規劃人員深入理解以下問題提供批判性分析：·

在部署軍事單位時，結果中存在「臨界點」嗎？或者說，分配不足會導致極度消極的結果嗎？同樣的，存在分配增加而收益減少的情況嗎？

·類似的，敵方單位部署的結果中存在「臨界點」嗎? 或者說，儘管當前情況可以接受，但是如果敵方增加特殊單位部署，會有一個未實現的臨界點出現嗎? 顯然，對軍事規劃人員來說，現在知道這些而不是靠經驗是至關重要的。

·面對敵方不確定的情報、部隊及意圖，我們對這種不確定性結果的估計有多敏感?結果是否對這種不確定性特別敏感?如果是，那麼將額外精力投入到情報收集工作中以減少這種不確定性是有必要的。

約翰蒂勒軟體公司繼續使用《現代空中力量》和其他兵棋系統支持空軍研究實驗室和空軍科研辦公室的工作。這項研究從商業發展中受益，同時也帶來了新的商業特性。2013年，新墨西哥大學的托馬斯·赫西研究了軍隊使用民間兵棋的益處。在他的報告中，赫西博士證明「嚴肅類兵棋」的特徵和面向用戶的友好特性可以為軍隊提供非常可觀的效益，並增強軍隊現有的內部模擬。模擬可能會更詳細，但同時使用更加昂貴，維護更加困難。對於正向更加精簡的採購環境轉變的軍隊來說，民間兵棋是非常有吸引力的。由於預算面臨壓力，定製模擬系統的成本使得許多組織無法使用它們。當一個現成的應用程序能夠提供一些初步的分析能力，這使得軍事研究人員可以將有限的資金投入到民間開發無力支持的領域，特別是在保密問題上。

2013年，約翰蒂勒軟體公司開始將包括《現代空中力量》在內的一些兵棋系統移植到Android和iPad的移動平台上。這種移植是可行的，因為移動設備已經達到了與計算機相當的程度，並且能夠支持某種層次的軟體。這些移植的產品是更強的PC版本的縮小版，但運行小型想定沒有任何問題。考慮到將Android和iPad兩種技術合二為一的一些失敗的嘗試，似乎必須開發各自的界面。到目前為止，這些應用程序已經被公眾快速測試完畢，並且在更為嚴肅的兵棋推演者中產生了可觀的效益。移動技術的蓬勃發展令人驚嘆，但最終發展的方式仍不確定;關於移動技術和桌面技術將如何發展仍在爭論之中。這對兵棋軟體開發的影響仍是一個尚未解決的問題。

總之，過去十年的研究、設計和開發形成了一款複雜的電腦兵棋，它具有許多重要的特點:

·用戶友好的界面，支持同一兵棋引擎的各種商業版本;

·現代空中作戰的詳細描述，支持先進理論和先進武器的研究;

·複雜的人工智慧，不僅支持人機對戰模式，還支持生成聚合結果的批量模擬。

這些特點結合在一起，代表了兵棋推演的商業、研究和教育利益的獨特結合。在現代電腦兵棋開發中，有兩個主要的商業領域:利用複雜的3D圖形和效果，花費數百萬美元開發的高端系統，以及更加逼真的嚴肅類小眾兵棋。正如前面所描述的那樣，《現代空中力量》這種小眾兵棋有了多重的發展空間。

作者：約翰·蒂勒

約翰·蒂勒開發專業電腦兵棋始於1995年成立的Talonsoft公司（譯者註：著名電腦兵棋開發商）和獲獎的《戰場》系列。從那時起，他和他的約翰·蒂勒軟體公司開發了70多款電腦兵棋，並與矩陣和HPS模擬等多家公司聯合發行。最近，他將約翰·蒂勒軟體商店轉型為自助發行。其開發的兵棋以準確性和用戶友好性而聞名，並被用於多個軍事研究和教育項目;客戶包括空軍中隊軍官學院和空軍科學研究辦公室。