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加快推进人工智能技术在军事航天领域的应用
习近平总书记在主持中央政治局学习时强调，人工智能是引领这一轮科技革命和产业变革的战略性技术，“加快发展新一代人工智能是我们赢得全球科技竞争主动权的重要战略抓手，是推动我国科技跨越发展、产业优化升级、生产力整体跃升的重要战略资源。”这是着眼世界科技发展大势作出的科学判断，为推进军事航天事业发展指明了方向。把增强原始创新能力作为重点，加快人工智能技术研发应用，是新时代发展军事航天事业必须着力推进的一项重大战略任务。
一、人工智能技术对推动军事航天事业发展的重大意义
当前，新一代人工智能技术的相关学科发展、理论建模、技术创新、软硬件升级等整体推进，正在引发链式突破，推动军事航天领域从数字化、信息化、网络化向智能化加速跃升。
（一）人工智能技术是掌握军事航天领域国际竞争主动权的战略支撑
人工智能是引领未来的战略性技术。当前，世界主要发达国家把发展人工智能作为提升军事航天领域的竞争力、维护太空安全的重大战略，加紧出台规划和政策，围绕核心技术、顶尖人才、标准规范等强化部署，加大智能自主控制技术的研发力度，力图在新一轮的太空领域竞争中掌握主导权，航天智能在全球范围内正在如火如荼地发展中。美国国家航空航天局一直以来都是世界科技领域和航天事业发展的领军者，已经部署了一系列人工智能技术研究项目。美国SpaceX公司创造了一项又一项世界纪录，其身后正是人工智能、自主机器人等先进技术的有力支撑。英国皇家飞行研究院研究将人工智能技术用于航天器和其它航天活动，用于故障分析及卫星、空间站的辅助工作系统。
随着空间领域技术和应用的快速发展，未来深空探测、载人登月、空间在轨服务等空间大型工程的开展，对空间这种环境复杂危险、不确定因素多的场合，人工智能将是最得力的助手。在面向深空探测、小天体着陆、大型变结构航天器等军事航天任务中，需要用智能化的方法和手段研究自主规划、自主导航、自主控制、自主故障检测等，用智能化的技术完成高速信息处理，实现智能控制、协同制导等。人工智能技术的发展，可以为军事航天系统小型化、轻量化、智能化、低功耗以及自主可控的需求提供系统解决方案。
当前，军事航天领域的国际竞争形势更加复杂，太空领域的安全面临更加严峻的挑战，必须把发展人工智能技术放在航天强国战略层面系统布局、主动谋划，牢牢把握军事航天领域国际竞争的战略主动权，打造竞争新优势、开拓发展新空间，有效保障太空安全。
（二）人工智能技术是推动军事航天科技跨越发展的重要引擎
军事航天科技是最前沿技术领域，因而最有可能采用最先进的技术。人工智能作为21世纪的三大尖端科技之一，必将成为军事航天科技发展的核心驱动力，进一步释放历次科技革命和产业变革积蓄的巨大能量，并创造新的强大引擎，重构军事航天科研开发的各个环节，形成各层次、各领域的智能化新需求，催生新技术、新产品、新业态和新模式，引发军事航天科技领域的重大变革。
军事航天科技正在人工智能的影响下不断改变。自适应自主学习、直觉感知、综合推理、混合智能和群体智能等领域加速发展，智能监控、语音识别、视觉识别、生物特征识别、智能机器人等逐步进入实际应用，人工智能给予军事航天科技无限发展的可能。对设计而言，大数据、机器学习算法等技术，可以对军事航天装备设计和制造的过程中所产生的大量数据进行整理，分析和处理，这给设计者提供了极大的帮助。再如数字孪生技术、增强现实技术等技术，可以把军事航天工程与虚拟现实更加紧密地结合在一起，大大提升设计能力，研制生产出更加便捷廉价的军事航天装备，降低军事航天的成本。大力发展人工智能技术，将成为未来推动军事航天科技跨越发展的重要引擎。
（三）人工智能技术是实现航天强国战略目标的重要推手
党的十九大报告明确提出建设航天强国的战略目标。新中国成立70多年来，中国坚持走自力更生、自主创新的发展道路，形成了完整配套的军事航天工业体系和种类齐全的产品体系，部分领域已跻身世界先进行列，但与美国、俄罗斯等航天强国相比，我国仍是航天大国，还不是航天强国，包括人工智能技术应用在内的诸多方面尚未达到航天强国的标准，建设航天强国任重道远。
人工智能技术与航天装备制造领域的不断融合、加速应用，引发了军事航天发展理念、研制生产模式、制造手段和价值链的重大变革。按照我国《－年航天运输系统发展路线图》规划，到年左右，以智能化和先进动力为特点的未来一代运载火箭实现首飞，高性能智能化空间运输系统将实现广泛应用。这是实现航天强国目标的重要支撑，也是我国军事航天事业发展的重要里程碑。作为近年来最具有代表性和突破性的科技力量之一，人工智能技术将在军事航天领域发挥不可替代的科技变革先锋作用，成为我国从航天大国向航天强国跨越的重要推手。
人工智能技术在军事航天领域的广泛应用，可以提升航天器生存能力，包括航天器的自主检修能力、故障排除能力、定位能力等。对于航天器的轨道设计，自动化网络智能预先对故障检测的定位等设置好，用编程进行控制。随着航天技术要求的不断提升，传统的编程控制已经不能满足应用需求，如果不尽快发展智能化测控技术，军事航天测绘中的数据与通信的可靠性与有效性都会受到不同程度的影响，导致接收到的数据不准确、不完整。为此，我国军事航天领域已经专门成立了研究小组，对航天测控技术进行数据分析，分析其指令的序列、故障检修、定位等信息，将人为的管理逐渐转化为智能化管理。
将人工智能技术应用到军事航天测控领域，不仅能够提升军事航天领域的安全系数，还能够减少航天器的使用寿命，降低人工控制的费用，减少人工管理的精力，具有明显的优势。第一，人工智能能够代替军事航天测控专家，进行智能化的操作与工作，减少专家的脑力劳动。第二，人工智能中收藏了所有测控专业的各项经验和数据，整合了军事航天测控技术的专业知识。第三，人工智能使军事航天系统离开了人工操控的固定模式，提高了操作的变通性和实时性，降低了人为操控影响因素，大大提高了工作效率。第四，人工智能使军事航天机械变得更容易操控。第五，人工智能使军事航天系统的解决问题能力提升。第六，人工智能节省了军事航天器测控维持状态的人力和物力，配置速度大大加快。
这些年来，我国在军事航天领域大力推进人工智能技术发展，从科技研发、应用推广和产业发展等方面提出了一系列措施，部分领域核心关键技术实现重要突破，人工智能在军事航天领域的应用进入新的发展阶段。加速积累的技术能力与海量的数据资源、巨大的应用需求、开放的市场环境有机结合，形成了我国军事航天领域人工智能应用的独特优势。年，我国进行了国际上首次人机协同在轨维修技术试验，该项试验主要面向航天设备在轨组装及拆卸任务，探索人机协同完成在轨维修典型作业，为空间机器人在轨服务积累经验。天宫二号与神舟十一号对接后，航天员与随天宫二号发射人轨的机械手协同完成了拿电动工具拧螺钉、拆除隔热材料、在轨遥操作等科学试验。人工智能技术将在我国军事航天领域得到广泛的应用，取得显著的经济、社会和军事效益。
同时也要清醒地看到，与西方发达国家相比，我国军事航天领域人工智能应用的整体发展水平还存在较大的差距，特别是缺少重大原创性成果，对新一代人工智能的理论方法与技术的研究不足，在基础理论、核心算法以及关键设备、高端芯片、重大产品与系统、基础材料、元器件、软件等方面的差距较大；航天军工集团在人工智能领域尚未形成具有国际影响力的产业链，缺乏系统的前瞻性研发与总体布局；军事航天领域的人工智能尖端人才远远不能满足需求，缺乏针对大数据驱动知识学习、人机协同增强智能、群体集成智能等方面的专业人才储备，缺少专业技术与人工智能交叉的复合型人才储备；适应人工智能发展的军事航天基础设施和标准体系亟待完善；在军事航天领域的大量相关基础数据分散在航天军工、军队、部分高校和科研院所等不同单位，没有实现数据共享。面对新形势、新任务、新需求，我们必须主动应变求变，牢牢把握人工智能技术发展的重大历史机遇，研判大势、主动谋划，把握方向、抢占先机，大力推进军事航天领域人工智能的跨越发展。
二、人工智能技术在军事航天领域的应用前景
（一）实现更自主的任务规划
军事航天飞行任务规划是一个典型的知识处理过程，涉及复杂的逻辑推理和众多的约束条件，这些问题适合采用人工智能技术手段加以解决。例如，将人工智能应用于运载火箭中，可以实现高容错飞行。运载火箭的飞行入轨在飞行阶段程序转弯、发动机关机、级间分离、再次点火、姿态修正、载荷分离等诸多环节中，数百个零部件任一失效偏差，都可能给运载火箭发射带来不可挽回的损失。高机动性、短飞行周期和恶劣环境等，都意味着人无法有效干预；发动机推力下降、姿控极性接反等，都会直接导致发射任务失败。目前的箭载计算机需要地面人工计算制导诸元后，通过测量系统进行上行注入，在一定程度上实现弹道的重规划，将卫星送入轨道。将运载火箭设计阶段梳理的飞行过程故障模式与传感器参数相结合，研究基于人工智能的运载火箭飞行阶段故障自诊断和深度学习训练方法，在运载火箭飞行段就可以完成故障预测、故障定位与故障隔离工作，并通过轨迹弹道重规划、制导姿控模型重生成，实现飞行轨迹与姿态控制的最优化。在运载火箭发动机关机、级间分离后，分离的舱部段通过自主感知和自主控制技术，与卫星定位信息、地形布局信息动态匹配，通过发动机再次点火，实现舱部段自主飞行、平稳下落、精准落地和主动防护，通过舱部段及各级发动机的回收再利用，压缩运载火箭任务周期，降低运载火箭制造成本。
将人工智能技术应用于深空探测器，可以实现自主规划。现有行星探测器的主要运作方式为：拍摄前方照片，通过遥测发回地面站，操作人员根据图像确定前进路线，再通过上行通道上注行动指令，实现探测器的行驶操作。这种模式过于依赖地面测试人员，由于行星表面环境较为恶劣，或者距离过于遥远、遥测控制信号微弱，或者由于地球自转引起相对位置改变，无法实现遥测遥控和探测器的实时控制。基于人工智能、视觉计算和监控装置的自动驾驶，可以根据视频摄像头、雷达传感器以及激光测距器来了解周围的地形状况，利用图像识别等智能感知技术、智能决策和智能控制技术实现行星探测器的自主行动，选取最优探测路线，以最小的代价、最高的效率采集有用信息，大幅提升探测和地形勘测的效率。在深空探测应用中，复杂的航天器由大量元器件和软件组成，长期在轨运行，元器件故障和软件的不完善在所难免。利用人工智能技术，结合空间高精度、高灵敏度机械臂，通过智能分析航天器数据，可以实现故障的自主定位、自动识别和在轨自主修复，在轨操作、组装、拆卸和管理。
将人工智能技术应用于军事航天武器装备，实现智能作战。通过多维度侦查探测系统，智能感知、发现、定位和跟踪敌方动态、电磁频谱信息、作战行动等战场态势信息，以最少的人员、更少的代价、最大化地获取战场情报数据，辅助智能判别与智能决策应用。例如，利用覆盖红外、可见光、微波雷达等多种技术手段，实现一体化、集成化的多模融合探测装置，智能感知多维度、多层次、多类型数据，然后应用数据配准、智能去噪等预处理手段获取高质量多源数据，再利用深度学习、模糊推理、专家系统等智能技术，建立目标识别和威胁判别模型，实现武器装备作战环境中目标智能探测感知和识别。通过给军事航天武器装配各类传感器和探测器，智能探测感知飞行空间信息和拦截弹信息等，数据自动传输给弹载智能“大脑”，设定相应的优化准则和目标。通过相关的数据分析，进行智能自主决策，自动规划调整飞行弹道、改变飞行轨迹，增强武器装备的突防性能。
（二）实现更高效的地面测试
运载火箭测试发射是一个多学科交叉、多专业耦合的复杂系统工程，状态准备、测试操作、预案决策、数据判读等各个环节都需要技术保障，离不开人的参与，高水平人才的稀缺造成运载火箭测试发射无法多任务并举；连续疲劳带来的风险，造成测试发射周期无法进一步压缩。通过应用人工智能技术，可以显著提升运载火箭测试效率，大大降低发射成本。运用多样化的手段代替传统的传感器采集或人工直接观测，基于视频语音识别技术的应用，可以大大减少火箭本身测点的布置。对于发动机的工作状态，可以通过对工作时的声音进行频谱分析；仪器仪表的指示灯状态监控，可以通过摄像头摄录信息，在后台用图像识别的方式进行自动判断，提升设备的数据处理与故障诊断能力。对地面测试数据进行统一管理和应用，除了完成流程自闭环的反馈判断，还能够对数据的趋势、关联进行综合分析，实现故障检测与隔离，启用故障预案，提供辅助决策和任务规划建议。
（三）实现更可靠的设计保障
引入人工智能技术，构建智能化辅助设计系统，整合现有的海量资料及资源，模拟人脑思考的过程。采用人工智能技术的“航天大脑”，可以根据型号需求提供总体文件的初稿，总体设计师进行决策修改后，“航天大脑”将系统需要的文件自动下发至系统级，并形成系统级文件的初稿，系统设计师进行决策修改后，“航天大脑”再将单机需要的文件下发至单机。在具体设计时，设计师仅需将设计输入文件提交至“航天大脑”，系统根据需求以及设计文件完成设计工作。在设计电缆网图时，设计师仅需将电缆的几何尺寸、点位定义等提交至“航天大脑”，“航天大脑”会自动绘制出电缆网图的模板，给出诸如线缆型号推荐、连接器型号推荐等辅助决策信息，设计效率将大大提高。由于“航天大脑”能够在很短的时间内完成大量文件的学习工作，并从中找出最优方案，设计的标准化和设计水平也能够得到保证。
利用大数据技术，对运载火箭制造装配需要的物资、工具、生产线、场地、工装、人员、运输车辆都统一进行编码采集与实时定位管理，对各种资源条件进行统筹管理，并与运载火箭发射任务计划有机对接，通过态势分析与智能预测，实现生产规模进度的最优化预测管理、成本进度的最优化和突发风险的动态应变处置。建立运载火箭的综合档案履历资料库，收集制造、装配、测试各个过程的数据与知识，构建大数据分析中心，作为数据支撑与健康诊断的依据，降低设计和研制成本、提升测发效率、提升火箭的可靠性。通过远程支持中心，能够统一接收和存储各靶场、各型号发回的测试数据，并通过智能搜索引擎搜索查相关数据和文档资料；针对当发测试数据，结合历史数据进行大数据分析，提前识别出可能有质量隐患的关键节点；当靶场出现故障时，远程支持中心运用多媒体、虚拟现实等手段，开展协同排除故障工作。
三、加快推进人工智能技术在军事航天领域应用的路径
根据国务院印发的《新一代人工智能发展规划》，立足航天强国战略全局，准确把握人工智能技术发展新态势，找准突破口和主攻方向，全面增强军事航天科技创新基础能力，全面拓展重点领域应用深度广度，全面提升军事航天应用智能化水平。
（一）超前布局军事航天领域新一代人工智能重大项目
针对军事航天领域人工智能发展的迫切需求和薄弱环节，启动航天领域人工智能重大科技项目计划，对相关工作统一部署安排，抢占相关领域技术和应用的国际制高点。聚焦基础理论和关键共性技术的前瞻布局，包括研究大数据智能、跨媒体感知计算、混合增强智能、群体智能、自主协同控制与决策等理论，研究知识计算引擎与知识服务技术、群体智能关键技术、自主无人控制技术等。在军事航天科技专项规划计划中部署人工智能研发项目，重点是加强与新一代人工智能重大科技项目的衔接，协同推进人工智能在军事航天领域应用的理论研究、技术突破和产品研发应用。加快脑科学与类脑计算、量子信息与量子计算、智能制造与机器人等领域的研究，为军事航天领域人工智能发展的重大技术突破提供支撑。通过运用大数据、云计算、物联网等新技术，实现军事航天装备的高度智能化，包括智慧的远程发射支持平台、测发指控平台和全寿命周期综合保障平台。智能化远程发射支持平台通过运用大数据技术，训练后方的智能机器大脑，提升异地协同保障能力，减免专家到一线协助排故、解决问题；智能化测发指控平台依托于语音识别、图像识别、大数据等技术，实现自主的测发指控过程；智能化全寿命周期综合保障平台，利用大数据技术保障数据统一化规范，对军事航天装备进行自主的健康评估、精准的寿命预测和数据驱动的视情维修。
（二）着力打造军事航天领域的“大脑”
加快发展军事航天智慧科研院所，以创新为驱动、以信息化为基础、以知识为载体，利用人工智能科学、技术、方法和信息及自动化技术工具，充分有效地整合和优化利用各类内外部资源，确保创新持续推进，不断开发新技术、新产品、新服务，为军事航天事业发展提供智能决策。此外，还要建立军事航天领域基础数据共享平台。军事航天领域的相关数据通常需要以试验采集、仿真生成等手段获得，耗费大量的人力、物力和财力。实现相关数据共享，使相关研究单位获取高质量基础数据成为可能，可以避免大量的重复性建设和浪费。因此，需要研究建立军事航天领域的基础数据共享平台。
（三）建设军事航天领域人工智能创新基地
按照国家级科技创新基地布局和框架，建设若干个在军事航天领域人工智能应用处于国际领先水平的创新基地。围绕人工智能产业链和创新链，在军事航天产业基地集聚高端要素、高端企业、高端人才，打造军事航天领域发展人工智能的产业集群和创新高地；组织开展人工智能创新试验，推动军事航天领域人工智能成果转化、重大产品集成创新和示范应用。依托国家自主创新示范区和国家高新技术产业开发区等创新载体，加强科技、人才、信息、金融、政策等要素的优化配置和组合，加快培育建设军事航天领域的人工智能创新集群。引导航天领域现有的与人工智能相关的国家重点实验室、企业国家重点实验室、国家工程实验室等基地，聚焦新一代人工智能的前沿方向及其在军事航天领域的运用开展研究。
（四）强化军事航天领域人工智能应用的军民科技协同创新
以军民共建共享共用为导向，部署新一代人工智能基础理论和关键共性技术研发，建立科研院所、高校、民营高科技企业和航天军工的常态化沟通协调机制。促进人工智能技术军民双向转化，强化新一代人工智能技术对指挥决策、航天测控等领域的有力支撑，引导军事航天领域的人工智能科技成果向民用领域转化应用。鼓励优势民口科研力量参与军事航天领域人工智能应用的重大科技创新任务，推动人工智能快速嵌入军事航天技术创新领域。
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