X-62A
X-62A與F-16迎頭對飛。
去年，美國軍方宣布，經過特別改裝的F-16試驗噴氣式戰鬥機X-62A以完全自主的飛行模式，首次參加了與載人F-16戰鬥機的空中格鬥。在這次突破性試飛中，X-62A的駕駛艙內有一名飛行員作為安全保障，這是“空戰進化”（AirCombat Evolution，ACE）項目重要的里程碑標誌，使2023年成為“讓機器學習在空中成為現實”的一年。這些發展展示出一種可能改變未來空戰方式的手段，將直接用於未來的先進無人駕駛飛機項目，如美國空軍的協作作戰飛機項目（CCA）。
4月17日，美國國防部預先研究計劃局（DARPA）在發布的有關“空戰進化”（ACE）項目在2023年取得的成就的最新視頻中，介紹了這次自主空對空試飛的詳細情況。美國空軍試飛員學校（USAF TPS）和空軍研究實驗室（AFRL）是ACE計劃的主要參與者。眾多行業和學術合作夥伴也參與了ACE的工作，其中包括2021年收購了Heron系統公司的Shield AI公司。Heron 開發的“人工智能飛行員”在前一年贏得了DARPA“阿爾法狗鬥”的（AlphaDogfight）試驗，該試驗在完全數字化模擬的環境中進行，隨後將其直接導入ACE。
在2022年，DARPA就與美空軍和洛克希德·馬丁公司一起開始將所謂的人工智能或機器學習“代理”集成到X-62A的系統中，並於同年12月利用這些算法進行了首次噴氣式飛機自主試飛。這一發端事件於2023年2月公之於世。
X-62A是一种經過重大改裝的雙座型F-16D戰鬥機，也被稱為可變穩定飛行模擬器試驗機（VISTA）。它的飛行系統可以模仿幾乎任何其他飛機的飛行品質，這使它成為一種獨特的試驗&，可用於各種需要真實&&的測試目的。這也使VISTA成為支持ACE等工作的理想&&。
洛克希德·馬丁公司X-62A的首席飛行控制工程師奎·哈里斯（Que Harris）&&，他們在VISTA的飛行控制中集成了一個空間，允許人工智能代理向VISTA發送指令，就像向VISTA的倣真模型發送指令一樣。哈里斯還將其描述為噴氣機內的“自主沙盒”。
X-62A 最初的名稱是NF-16D，但它在2021年獲得了新的X-plane編號後專門進行了改裝，目的是支持未來的先進自主研究項目的測試工作。Calspan公司與美國空軍試飛員學校簽訂合同，為X-62A的運行提供支持，該公司曾因其在試驗噴氣機方面的工作入圍2023年科利爾獎決賽。據美國國家航空協會網站介紹，科利爾獎盃由該協會每年頒發一次，旨在表彰“美國航空或宇航領域在提高航空或航天飛行器的性能、效率和安全性方面取得的最大成就，其價值已在上一年的實際使用中得到充分證明”。
從某種意義上説，這項改裝工作是“把整個模擬實驗室搬進了一架F-16戰鬥機”。隨後，X-62A在加利福尼亞州愛德華茲空軍基地完成了21次試飛，在2022年12月至2023年9月期間的三個獨立測試窗口為ACE提供支持。在試飛期間，幾乎每天都要對“代理”進行重新編程，最終更改了超過10萬行代碼。空軍研究實驗室此前曾強調，通過在完全數字化的環境中對算法進行快速反復迭代訓練，能夠進一步支持此類飛行測試。
2023年9月，項目組把X-62拿出來與有人駕駛的F-16實際對戰演習，演習設置先是防禦性，然後是進攻性，接着是高視角的機頭對機頭交戰，兩機以相對速度1200英里/時（1931千米/時）的高速接近到2000英尺（610米）。
使用X-62A支持ACE的其他測試項目一直持續到今年，目前仍在進行中。
X-62A能夠安全自主地與另一架載人飛機進行空戰格鬥演習，這不僅是ACE項目的一個重要里程碑，也是自主飛行的一個重要里程碑。不過，DARPA和空軍強調，雖然空中格鬥是此次測試的核心，但ACE的目標實際上超出了這一特定範疇。
美國空軍試飛員學校的首席試飛員比爾·格雷（Bill "Evil" Gray）&&：“人們很容易把X-62/ACE項目看成是‘在自主控制下，它可以進行空戰格鬥’，但這忽略了重點。我們所學到的每一課都適用於將來可以賦予自主系統的每一項任務。”
Shield AI公司的聯合創始人、總裁兼首席發展官布蘭登·曾（Brandon Tseng）也表達了類似看法：“我告訴人們，飛機的自動駕駛技術可以在沒有遠程飛行員、沒有通信和GPS的情況下執行任務。它實現了組隊或蜂群的概念，這些飛機可以執行指揮官的意圖。它們可以執行任務，動態地協同工作，對彼此、對戰場、對敵對威脅、對地面平民進行解讀並做出反應。”
布蘭登認為另一個更重要的價值是系統，它將使機隊總體變得更強大。在任何時候，飛機上都有最好的人工智能飛行員。目前的AI飛行員贏得了絕大部分交戰的勝利，這將會重塑機隊的整體能力。因此，布蘭登在談到機群學習時，他認為未來每架飛機上都會有AI飛行員，不論是四旋翼飛行器，還是短距垂直起降飛行器或是其他飛行器，AI飛行員將佔據主導地位。機隊中不會出現所謂能力排第二的飛行員或第三的飛行員，因為所有AI飛行員都是一樣的，飛行員個人能力差別將消失。
儘管自主項目取得了重要進展，但挑戰依然存在。開發自主能力時出現了兩個令人困擾的事情，有助於理解通過該計劃正在進行的工作的複雜性。
第一個是所謂的基於規則的自主能力，它在適當的條件下非常強大。如果以給定條件的方式寫出規則，這些規則必須是穩健的。來自麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室的丹妮拉·魯斯（Daniela Rus）博士（ACE項目的學術合作夥伴之一）正帶領一群專家，生成相關程序代碼，讓系統運轉起來。
“從歷史上看，當人們討論與軍民用航空航天項目以及其他應用相關的自主性時，他們談論的就是這種自主性。機器學習方法依賴於對歷史數據的分析，從而針對當前和未來的情況做出明智的決策，往往能具有人類無法感知的洞察力，或者通過傳統的基於規則的語言來表達具有挑戰性的洞察力。”魯斯介紹道，“機器學習在條件動態變化的環境和情況下異常強大，因為在這種環境和情況下很難建立明確而穩健的規則。
第二個是人工智能決策過程的不可預知或不可解釋。讓像X-62A這樣的飛機與真正的人類對手進行格鬥，而人工智能正在做出不可知的獨立決定，這正如前面所説的“環境和情況”。鋻於其不可預測性，即使是訓練有素的飛行員進行這樣的模擬交戰也會非常危險。
美國空軍試飛員學校指揮官詹姆斯·瓦爾皮亞尼（James Valpiani）上校説：“事務總有兩面性，使用人工智能機器學習時涉及的許多要素並不完全易懂。目前沒有將人工智能決策過程轉化為人類可理解和驗證的方法，這阻礙了我們對這一領域的探索。目前還沒有一個途徑來認證用於飛行關鍵系統的機器學習代理。”
但根據DARPA和空軍的説法，這正是ACE和X-62A試飛發揮作用的地方。VISTA飛機上的人工智能/機器學習“代理”的主要機制之一是一套“安全行程”，旨在防止飛機執行危險和不道德的行為。其中包括定義可允許的飛行範圍、幫助避免空中或地面碰撞以及防止在未授權情況下使用武器等代碼。
美國軍方堅持認為，在未來自主武器系統的操作過程中，人類將始終處於環路中的某個位置，但人類在環路中的具體位置預計會隨着時間的推移而發生變化，這已經成為許多爭論的主題。ACE項目經理堅持必須信任這些算法，才能在實際環境中使用它們。
ACE項目經理&&：“雖然X-62獨特的安全特性有助於我們利用這些機器學習“代理”承擔更高的技術風險，但在測試活動中，沒有出現違反訓練規則的情況，而這些規則規定了飛行員的安全和道德規範，這表明了機器學習在未來航空航天應用中的潛力。”
當美國空軍部長弗蘭克肯德爾今年晚些時候進入X-62A進行試飛時，對ACE算法的信任將面臨重大考驗。
肯德爾近日在參議院撥款委員會聽證會上説：“今年晚些時候，我將乘坐一架自主飛行的F-16。屆時將有一名飛行員與我同行，他將和我一樣，只是觀察自主技術的運行情況，希望屆時我和他都不需要駕駛飛機。”
肯德爾曾將ACE列為直接為“協同作戰飛機”（CCA）無人機項目服務的幾項切入工作之一。CCA計劃正在尋求採購數百架甚至數千架成本較低、具有高度自主性的無人機。這些無人駕駛飛機將與載人機型密切配合，其中包括“下一代空中主宰”（NGAD）計劃正在研製的新型隱身第六代噴氣戰鬥機，主要用於空對空作戰。
值得注意的是，X-62A並非美國空軍近年來在ACE計劃用於支持先進自主能力研究的唯一飛機。美空軍目前正在將另外6架F-16改造成測試機，以支持更大規模的協作自主測試，這也是另一個名為VENOM項目（“蝰蛇”）的一部分。
此外，如前所述，ACE正在開發的基礎技術可能會有非常廣泛的應用。美國軍方對新的人工智能和機器學習支持的自主能力普遍抱有極大興趣。瓦爾皮亞尼總結説：“X-62團隊所做的確實是一次範式轉變。我們已經從根本上改變了人們的看法，證明了這是可以安全、負責任地完成的，因此現在我們已經創建了一條為航空和太空任務構建機器學習應用的途徑。”
