國戰會論壇》海軍何不建造無人潛艦? - umedia 優傳媒 

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國戰會論壇》海軍何不建造無人潛艦?
2021-06-15 07:00:00
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在未來台海戰爭中,潛艦必然是解放軍首要打擊的目標,不見得會產生作用。可以考慮批量建造廉價的無人潛艦(UUV),搭配國產潛艦進行水下作戰。技術、材料都不是問題。(圖/取自網路)

 

作者/譚傳毅(台灣國際戰略學會研究員、法國博士)

 

《富比士》雜誌近期報導,到了2030年,北京水下艦隊可能擴增為60艘柴電潛艦,以及至少16艘核攻擊潛艦。 美國海軍必須守住第一島鏈封鎖線南端,因而發展出水雷加上無人潛艦,計劃以無人潛艦(Underwater Unmanned Vehicle, UUV)佈雷。

 

無人潛艦的類型

UUV的原理頗類似蜂群無人機,但現在還沒有明確的定義。UUV是一種無人駕駛、通過遙控或自動控制能在水下航行、並能執行作戰任務的潛水器。通常,無人潛艇裝有多種感測器和相當的武裝,能在水下長期潛伏或潛航、探測搜尋、掃佈雷、攻艦、反潛等任務,可大大降低人員傷亡。

 

UUV大致可分歸為三種類型:

 

1.)潛射型UUV。主要從潛艦的魚雷發射管發射出去的小型UUV,它既可擔負反水雷作戰,又可實施水下攻擊,還可以從事探測、偵測等任務,是個多功能的水下載具。

 

2.)遙控型UUV。是由水面艦艇對其進行遙控搜索、破壞、或爆破,例如搜索到敵軍電纜、光線、系留雷或沉底雷之後,母艦遙控UUV將爆裂物放在目標旁然後引爆,也可遙控破壞或爆破。

 

3.)自殺型UUV。自殺型UUV和遙控型UUV的不同在於:兩者雖都裝有炸藥,但後者則是通過遙控接近水雷或要攻擊的目標,與之同歸於盡。

 

UUV的指揮管制

以中大型UUV或有人潛艦作為母艦,發射小型UUV提供連續不間斷、有價值的情報,並與其他節點共用情報資源、構成整體的指揮、管制、通信和情報系統(C3I),完成任務後則回收。

 

在台海方面,海軍可在北東南、澎防部、金門、馬祖等地部署6個中大型UUV母艦集群(Cluster),保證艦岸指揮管制無虞。

以一艘可釋放和回收若干小型UUV的中大型UUV或常規潛艦作為母艦,將可形成以每個UUV為節點的作戰網路。數個小型UUV的聲吶、水面光學和水面電磁波天線等,搜集水下情報、偵察雷場,此外還可分析艦船的海水化學痕跡、尾流及其他海水擾動情形,判斷敵艦船的特徵信號,然後將情報傳回母艦(岸),作為指揮官的作戰決策參考。

 

由於每艘UUV 都是一個節點,彼此之間可以透過水下電磁通信、水聲通信、水下量子通信等通信管道,與其他感測器和戰鬥單元連結在一起,形成一個完整的指揮管制體系。

 

人工智慧導入UUV之必要

陸海空無人作戰是現代戰爭的趨勢,然而,目前UUV的「智慧」仍不高,還無法組網UUV編隊,限制了水下網路中心戰的效能。唯有將人工智慧引進UUV編隊,形成潛艦與智慧化UUV結合的作戰系統,並對系統在戰時能夠有效的處理威脅。

 

但從目前的使用方式來看,人工智慧技術和指管系統還不能實現完全的UUV自主指揮控制,在相當時間內還是需要「有人」指揮「無人」。

 

在母艦與智慧化UUV協同作戰中,母艦最主要的功能是作為作戰指揮節點,將人的決策導入戰場環境中,工作重心在於指揮,而不是行操控放出去的UUV。 原則上,放出去的小型UUV具備最基本的人工智慧,包括戰場態勢感知、輔助決策、通信、人與機器交互工作、任務規劃管理,以後智慧化的程度將越來越高。

 

智慧化UUV與母艦形成的編隊,具備有兩個優勢:第一,在編隊指揮管制系統中導入人類決策,可以從更高的層次上指揮智慧化小型UUV編隊作戰,彌補目前智慧化UUV自主化水準較低的不足。第二,人為干涉指揮越多,越可加快UUV學習過程,完善其數據庫。

 

系統控制結構

在母艦與智慧化UUV協同作戰系統中,系統控制結構是把每個參戰實體,根據控制關係組織在一起,為了既定目標彼此交互工作、動態調整自身行為、相互協同、相互服務。每個UUV實體的行為各有其自主性,形成了有組織的整體編隊作戰。

 

根據服務與控制關係,系統可區分為集中管理服務模式、以及各UUV實體之間的相互控制模式,綜合來看有下列3種基本結構:

 

1.)集中式管理。設置一個中央控制節點,負責協調管理對群內所有UUV實體的任務和資源。系統內各UUV將蒐集到的情報發送給母艦,再由母艦將其決策與規劃統一交給UUV執行。在此結構中,指揮控制集中在母艦,UUV聽命行事,執行最基本的功能。

 

2.)分散式管理。這種組織結構的特點是採用各UUV自主和協同的方式來解決全域控制問題,每一個UUV都是獨立自主,不存在相互管理和控制關係。母艦將任務分解為能夠由各個節點解決的次級任務,然後由各節點進行聯合求解。

 

3.)集散式管理。分散式結構要求UUV具有較高的智慧,而現階段人依然是指揮決策中的關鍵因素。分散式結構較能快速得到解決問題方案,集中式的即時性較差,但其方案因得到「人」的介入,可得到較佳的決策方案 融合了兩種方法得到集散式管理,使系統同時具備快速與較合理方案的能力。但這只是簡單的融合,還算不上系統整合。

 

在台海方面,最好不要採取集中式管理模式,因為國軍本位主義嚴重,連帶的海軍也會有類似的官僚主義:我的程序比聯合作戰重要!假設海軍在北東南、澎防部、金門、馬祖設置了6個UUV集群,當武統戰爭開打,散佈在6個地方的UUV全部出動打擊戰略目標,例如打航母。

 

解放軍的UUV

2019年10月1日的中共國慶閱兵,展示了兩台中國HSU-001型無人潛航器,從外觀來看和一枚魚雷差不多,可以從魚雷發射管打出去,與其他國家的大型UUV比起來不夠大,應該不能攜帶魚雷或水雷等武器,但有一些猜測性的說法。

 

例如HSU-001型無人潛航器用途多樣化,本身具備自航能力,既可用於海洋科考、協同反潛、對艦打擊,或作為「警戒潛艦」,以及或許沒有展示中大型UUV...。目前解放軍對於中大型UUV也許沒有剛需,對付近在咫尺的駐日美軍沒有問題。但未來在美中長期鬥爭中,解放軍的手腳必須夠長、至少夠得到關島、夏威夷和美國本土。

 

在這種情形之下,南太平洋島嶼構成了解放軍遠洋作戰的樞紐與中繼站,更是未來解放軍海空部隊爭奪之地。

 

潛艦國造之後

20年前,國軍曾經有軍購8艘潛艦的機會,後因政治因素作罷。現在的潛艦國造可說是基於西班牙與法國合作的「鮋魚級」衍生型S-80潛艦,其作戰指揮系統是由西班牙和美國洛克希德馬丁公司合作開發。

 

該作戰系統由一套多用途陣列聲納與相關設備、一套指揮管制系統、一套武器控制系統整合在一起,採開放式結構,使用現成的系統也節約了開發經費。然而,在未來台海戰爭中,潛艦不見得會產生作用,因為潛艦必然是解放軍首要打擊的目標。

 

既然已經積累了「有人」潛艦的製造經驗,接下來可以考慮批量建造廉價的UUV,搭配國產潛艦進行水下作戰,至少中鋼鋼材足以支援材料所需。

 

至於UUV 所必備的人工智慧技術,無論是政府或民間都儲備了相當的力量,軍民早可以聯合研發製造,把「人」智慧引入智慧型UUV 編隊作戰系統,建構母艦與智慧化UUV協同作戰系統。

 

一方面引入「人」的智慧,另方面又要UUV充分發揮自身的智慧,需要大量研究母艦與智慧化UUV之間的決策,模擬系統遭遇突發狀況的處置,才能驗證系統演算法的有效性。

 

這種研究將有助於蜂群無人機作戰的開展,中科院無疑是軍民科技最佳的整合者,臺灣不差技術,差的是軍民整合能力。

 

(本文為台灣國際戰略學會之專稿,授權《優傳媒》與《洞傳媒》同步刊登)

 

在未來台海戰爭中,潛艦必然是解放軍首要打擊的目標,不見得會產生作用。可以考慮批量建造廉價的無人潛艦(UUV),搭配國產潛艦進行水下作戰。技術、材料都不是問題。(圖/取自網路)

 

作者/譚傳毅(台灣國際戰略學會研究員、法國博士)

 

《富比士》雜誌近期報導,到了2030年,北京水下艦隊可能擴增為60艘柴電潛艦,以及至少16艘核攻擊潛艦。 美國海軍必須守住第一島鏈封鎖線南端,因而發展出水雷加上無人潛艦,計劃以無人潛艦(Underwater Unmanned Vehicle, UUV)佈雷。

 

無人潛艦的類型

UUV的原理頗類似蜂群無人機,但現在還沒有明確的定義。UUV是一種無人駕駛、通過遙控或自動控制能在水下航行、並能執行作戰任務的潛水器。通常,無人潛艇裝有多種感測器和相當的武裝,能在水下長期潛伏或潛航、探測搜尋、掃佈雷、攻艦、反潛等任務,可大大降低人員傷亡。

 

UUV大致可分歸為三種類型:

 

1.)潛射型UUV。主要從潛艦的魚雷發射管發射出去的小型UUV,它既可擔負反水雷作戰,又可實施水下攻擊,還可以從事探測、偵測等任務,是個多功能的水下載具。

 

2.)遙控型UUV。是由水面艦艇對其進行遙控搜索、破壞、或爆破,例如搜索到敵軍電纜、光線、系留雷或沉底雷之後,母艦遙控UUV將爆裂物放在目標旁然後引爆,也可遙控破壞或爆破。

 

3.)自殺型UUV。自殺型UUV和遙控型UUV的不同在於:兩者雖都裝有炸藥,但後者則是通過遙控接近水雷或要攻擊的目標,與之同歸於盡。

 

UUV的指揮管制

以中大型UUV或有人潛艦作為母艦,發射小型UUV提供連續不間斷、有價值的情報,並與其他節點共用情報資源、構成整體的指揮、管制、通信和情報系統(C3I),完成任務後則回收。

 

在台海方面,海軍可在北東南、澎防部、金門、馬祖等地部署6個中大型UUV母艦集群(Cluster),保證艦岸指揮管制無虞。

以一艘可釋放和回收若干小型UUV的中大型UUV或常規潛艦作為母艦,將可形成以每個UUV為節點的作戰網路。數個小型UUV的聲吶、水面光學和水面電磁波天線等,搜集水下情報、偵察雷場,此外還可分析艦船的海水化學痕跡、尾流及其他海水擾動情形,判斷敵艦船的特徵信號,然後將情報傳回母艦(岸),作為指揮官的作戰決策參考。

 

由於每艘UUV 都是一個節點,彼此之間可以透過水下電磁通信、水聲通信、水下量子通信等通信管道,與其他感測器和戰鬥單元連結在一起,形成一個完整的指揮管制體系。

 

人工智慧導入UUV之必要

陸海空無人作戰是現代戰爭的趨勢,然而,目前UUV的「智慧」仍不高,還無法組網UUV編隊,限制了水下網路中心戰的效能。唯有將人工智慧引進UUV編隊,形成潛艦與智慧化UUV結合的作戰系統,並對系統在戰時能夠有效的處理威脅。

 

但從目前的使用方式來看,人工智慧技術和指管系統還不能實現完全的UUV自主指揮控制,在相當時間內還是需要「有人」指揮「無人」。

 

在母艦與智慧化UUV協同作戰中,母艦最主要的功能是作為作戰指揮節點,將人的決策導入戰場環境中,工作重心在於指揮,而不是行操控放出去的UUV。 原則上,放出去的小型UUV具備最基本的人工智慧,包括戰場態勢感知、輔助決策、通信、人與機器交互工作、任務規劃管理,以後智慧化的程度將越來越高。

 

智慧化UUV與母艦形成的編隊,具備有兩個優勢:第一,在編隊指揮管制系統中導入人類決策,可以從更高的層次上指揮智慧化小型UUV編隊作戰,彌補目前智慧化UUV自主化水準較低的不足。第二,人為干涉指揮越多,越可加快UUV學習過程,完善其數據庫。

 

系統控制結構

在母艦與智慧化UUV協同作戰系統中,系統控制結構是把每個參戰實體,根據控制關係組織在一起,為了既定目標彼此交互工作、動態調整自身行為、相互協同、相互服務。每個UUV實體的行為各有其自主性,形成了有組織的整體編隊作戰。

 

根據服務與控制關係,系統可區分為集中管理服務模式、以及各UUV實體之間的相互控制模式,綜合來看有下列3種基本結構:

 

1.)集中式管理。設置一個中央控制節點,負責協調管理對群內所有UUV實體的任務和資源。系統內各UUV將蒐集到的情報發送給母艦,再由母艦將其決策與規劃統一交給UUV執行。在此結構中,指揮控制集中在母艦,UUV聽命行事,執行最基本的功能。

 

2.)分散式管理。這種組織結構的特點是採用各UUV自主和協同的方式來解決全域控制問題,每一個UUV都是獨立自主,不存在相互管理和控制關係。母艦將任務分解為能夠由各個節點解決的次級任務,然後由各節點進行聯合求解。

 

3.)集散式管理。分散式結構要求UUV具有較高的智慧,而現階段人依然是指揮決策中的關鍵因素。分散式結構較能快速得到解決問題方案,集中式的即時性較差,但其方案因得到「人」的介入,可得到較佳的決策方案 融合了兩種方法得到集散式管理,使系統同時具備快速與較合理方案的能力。但這只是簡單的融合,還算不上系統整合。

 

在台海方面,最好不要採取集中式管理模式,因為國軍本位主義嚴重,連帶的海軍也會有類似的官僚主義:我的程序比聯合作戰重要!假設海軍在北東南、澎防部、金門、馬祖設置了6個UUV集群,當武統戰爭開打,散佈在6個地方的UUV全部出動打擊戰略目標,例如打航母。

 

解放軍的UUV

2019年10月1日的中共國慶閱兵,展示了兩台中國HSU-001型無人潛航器,從外觀來看和一枚魚雷差不多,可以從魚雷發射管打出去,與其他國家的大型UUV比起來不夠大,應該不能攜帶魚雷或水雷等武器,但有一些猜測性的說法。

 

例如HSU-001型無人潛航器用途多樣化,本身具備自航能力,既可用於海洋科考、協同反潛、對艦打擊,或作為「警戒潛艦」,以及或許沒有展示中大型UUV...。目前解放軍對於中大型UUV也許沒有剛需,對付近在咫尺的駐日美軍沒有問題。但未來在美中長期鬥爭中,解放軍的手腳必須夠長、至少夠得到關島、夏威夷和美國本土。

 

在這種情形之下,南太平洋島嶼構成了解放軍遠洋作戰的樞紐與中繼站,更是未來解放軍海空部隊爭奪之地。

 

潛艦國造之後

20年前,國軍曾經有軍購8艘潛艦的機會,後因政治因素作罷。現在的潛艦國造可說是基於西班牙與法國合作的「鮋魚級」衍生型S-80潛艦,其作戰指揮系統是由西班牙和美國洛克希德馬丁公司合作開發。

 

該作戰系統由一套多用途陣列聲納與相關設備、一套指揮管制系統、一套武器控制系統整合在一起,採開放式結構,使用現成的系統也節約了開發經費。然而,在未來台海戰爭中,潛艦不見得會產生作用,因為潛艦必然是解放軍首要打擊的目標。

 

既然已經積累了「有人」潛艦的製造經驗,接下來可以考慮批量建造廉價的UUV,搭配國產潛艦進行水下作戰,至少中鋼鋼材足以支援材料所需。

 

至於UUV 所必備的人工智慧技術,無論是政府或民間都儲備了相當的力量,軍民早可以聯合研發製造,把「人」智慧引入智慧型UUV 編隊作戰系統,建構母艦與智慧化UUV協同作戰系統。

 

一方面引入「人」的智慧,另方面又要UUV充分發揮自身的智慧,需要大量研究母艦與智慧化UUV之間的決策,模擬系統遭遇突發狀況的處置,才能驗證系統演算法的有效性。

 

這種研究將有助於蜂群無人機作戰的開展,中科院無疑是軍民科技最佳的整合者,臺灣不差技術,差的是軍民整合能力。

 

(本文為台灣國際戰略學會之專稿,授權《優傳媒》與《洞傳媒》同步刊登)

 

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