地面机动平台人机结合技术的研究与优化

1.人机结合的思想

随着计算机技术和人工智能技术的发展，平台上配置的各种信息处理设备越来越多，能够智能地代替乘员完成一些任务，从而提高整车作战效能。但是否就可据此认为高度智能化的平台能够实现完全的自主，而不需要乘员呢？ 笔者认为应该对此持慎重的态度，虽然无人车与有人车相比，具有零人员伤亡、持续作战能力强、全生命周期成本低等优势，能够替代有人车完成枯燥、恶劣、危险、纵深等任务，但是由于人工智能的基础——数学模型和算法的提出大多是建立在经验假设基础上，是通过对实际问题的简化和抽象后形成的，所以难以实际应用于装甲车辆这种开放的复杂巨系统。

而钱学森的“综合集成研讨厅”方法论为解决上述人工智能与人之间的关系提供了解决思路，即“人机结合”。“人机结合”理念出现在20世纪80年代末，源于对当时人工智能研究陷入低潮进行反思之后的认识，即脱离实际而盲目追求全自动化和过高估计计算机及人工智能的能力。“人机结合”思想认为“智能计算机和智能人之间是一种同事关系，人和计算机各自完成自己最擅长的任务，系统的智能就是这种合作的产物”，它的解决对象多是大规模复杂系统问题，如本书所述的装甲车辆。

这里的人机结合与通常说的狭义的人机交互、人机工程是不同的，本书关注的是人与机器之间的信息融合、知识融合，而不仅是简单的人对设备的操作和控制。从信息处理的角度来考虑，“人机结合”把人的“性智”“量智”与计算机的“高性能”信息处理相结合，实现定性的（不精确的）与定量的（精确的）处理互相补充，达到从定性到定量的认识。在解决复杂问题的过程中，能够形式化的工作尽量让计算机去完成，一些关键的、无法形式化的工作，则靠人的直接参与或间接作用，从而实现“人机结合，从定性到定量的综合集成”。在当前计算机技术和人工智能技术尚未成熟以前，装甲车辆的发展必须充分发挥计算机和人各自的优势，通过人机结合，形成系统智能。

2.人机结合在装甲车辆上的应用探讨

结合本书提出的装甲车辆两个层次的综合集成研讨厅，“人机结合”在装甲车辆中的应用也主要包括体系级和平台级两个层次。

1）人机结合在体系级“综合集成研讨厅”中的应用

如上文所述，在体系级“综合集成研讨厅”中主要完成作战任务的规划、分配、协调，以及各武器平台的协同操控等，即作战决策与指挥控制，目的是实现装甲车辆的指挥自动化。随着信息化战场环境越来越复杂，单纯依靠指挥人员的人力做出高效、正确的决策越来越困难，迫切需要进行人机结合，即通过智能化的作战决策技术来辅助指挥人员完成指挥和决策任务。

从本质上来说，指挥是对作战信息的收集、处理和传递，而决策则是人脑对信息的加工处理，指挥中最重要的信息处理就是决策。因此，要在指挥与决策中实现人机结合，就必须分析在作战决策中，计算机能够做什么，能够模拟人脑的哪些思维活动。计算机能够模拟人类的思维活动越多，就能够越深入地参与到作战决策中，代替指挥人员完成越多的任务。但由于目前普遍使用的计算机的工作机制与人脑思维截然不同，无法真实模拟人脑的思维过程，而只能从效果上近似，所以计算机目前还无法代替人脑，实现自动化的作战决策。

因此，在体系级“综合集成研讨厅”中，只有通过人机结合，才能充分发挥人和计算机各自的特长，将人的指挥艺术和计算机的支持完美结合起来。

2）人机结合在平台级“综合集成研讨厅”中的应用

装甲车辆的人机系统是由乘员、机器系统和环境在运行过程中组成的系统，其中乘员指车长、炮长、驾驶员等，机器系统包括机动平台的推进系统、搜索系统、武器系统、防护系统等，环境包括作战环境和乘员舱等。装甲车辆作战的过程本质上就是人机系统运作的过程，是人—机—环境三者信息交换的过程。

本书认为，要实现平台级“综合集成研讨厅”，人机之间的深度结合是关键，不但要实现信息的交互，更重要的是实现知识的融合，以将人的形象思维、经验、心智、创造力等抽象的、无法量化的知识与计算机有机融合为一体，充分发挥人与计算机各自的特长，实现人与机之间的无缝综合集成，从而提高装甲车辆的智能化和整体作战效能。

3.人机结合的方式——信息感知与知识融合

在装甲车辆上实现人机结合，首先必须解决人—机之间或人—机—任务环境之间的信息沟通。这里重点讨论人—计算机之间的信息通信，主要包括信息感知和信息/知识融合两方面。

1）信息感知

人感知信息的方式包括视觉、听觉、嗅觉和触觉等，如果要实现人—机之间自然交流，机器也应具有与人同样感知信息的方式，并能反馈。现在困难的一方在于机器。目前机器感知的主要形式为形式化计算机语言、自然语言（包括语音、文字等）理解与处理，以及图形图像识别等。本书重点讨论后两者。

（1）自然语言理解与处理。人机结合系统要有效地获取和利用人类知识，就必须具有较强的自然语言处理和理解能力。目前，自然语言理解与处理有许多方法，其本质是让计算机做基于规则的匹配、推理或统计等工作，并非机器真的“理解”。归根到底，目前它远未达到人机自然“对话”水平，一般能做到词语、句理解或处理，至于段落或语篇还有困难。自然语言理解的典型应用是谷歌和百度搜索引擎，能够将用户输入的句子里边的关键词提取出来。(www.xing528.com)

（2）图形图像识别。图形图像是最直观的信息源，存在的问题是复杂的图形图像如何被机器感知，然后映射到计算机进行处理，进而能逆映射为人所感知。目前的研究主要是面向给定任务，用迂回策略：一是用传统方法直接从中提取所需的特征属性，二是提取基于知识（语义）描述的图形图像的特征属性，三是设法简化复杂的图形图像为“骨架图”。

2）信息/知识融合

人机结合系统信息融合包括两层含义，即人—机之间和人—机—环境（包括任务环境和知识环境）之间的信息融合。如果仅仅是它们能相互感知，并不一定能产生更高的智能，关键是要能够实现人—机之间的信息/知识融合。

从数据—信息—知识这一认识过程来看，“信息”和“知识”有所差别。信息处理对应符号和数值，知识处理对应符号知识和数值知识，但两者融合原理过程本质是一样的。知识融合有其特殊性，知识包括显性知识和隐性知识，关键是如何提取、表达和可计算。这里自然涉及设计知识融合中语义信息的非形式化问题，还要考虑设计者难以形式化的语用信息或缄默知识。这是目前尚未解决的问题。

4.人机结合思想在装甲车辆上应用的几点认识

1）合理划分人机界面

人机结合的目的是通过“人”与“机”的结合，发挥人机各自的特长。但在工程实际中，如何根据计算机的技术水平和人的能力特点，合理地划分人机界面，即进行人机功能分配，是人机结合的一个关键技术问题。

以装甲车辆的目标搜索打击为例，其包含目标搜索、识别、瞄准、选弹、装弹、击发等多个活动，如果全部都由人来完成，则乘员的任务负荷会非常高，且效率极低，甚至无法完成（如弹道解算）；如果全部由计算机来完成，则由于陆战场地理环境复杂，以及陆战场目标自动搜索和识别等技术水平的限制，可能会出现虚假目标或误伤等情况。因此，必须合理划分人机界面，以在利用自动化技术提高效率的同时，保证结果的正确性。

但从长远来看，人机之间的界面不是一成不变的，随着科学技术的发展，计算机将能够代替人完成更多的任务，人的任务负荷将越来越低，从而有更充裕的时间和精力完成谋划、推理、决策等高度智慧的活动。

2）人机结合，但一定要以人为主

虽然计算机技术和人工智能的发展将大大提高车辆的智能化水平，并代替人类完成更多的任务，但应清醒地认识到，目前，计算机不能真实地模拟人脑的思维活动，无法像人类一样进行思考和决策。

以陆战场目标搜索为例，由于地面环境存在地形、地貌复杂，威胁目标空间轮廓小易于伪装，且受气候与天气影响大等特点，基于目前的图像和雷达技术，难以实现地面目标的自动搜索和识别，必须由乘员来完成真假目标的辨识和确认，以保证搜索结果的正确性。

因此，在充分发挥计算机优势的基础上，无论是在体系级还是平台级的“综合集成研讨厅”，战场上装甲车辆中人机结合的最终决策一定要以人为主。

3）人机结合不能以提高系统复杂性为代价

装甲车辆的人机结合，强调的是知识的融合，是综合作战能力的提升；如果在工程实际中，一味提高系统复杂性来换取人机结合水平的提高，将得不偿失。如为提高基于图像的目标自动搜索能力，而采用昂贵的传感器和构建庞大的目标图像数据库，这种自动化/智能化水平的提高同时也带来系统复杂度的提高，若对作战效能实现贡献度低，应谨慎决策。

本书提出的人机结合是一种思想，是一种用来解决装甲车辆这种复杂系统的手段。任何人机结合技术的应用都应以控制系统复杂度为目标，只有通过越来越实用的人机交互系统实现的人机结合，才能有效地提高系统的整体作战效能。