深入了解一个人如何控制 130 个机器人群

去年 11 月，在距离肯塔基州边界半英里的田纳西州坎贝尔堡，一个人指挥着 130 个机器人组成的蜂群。这群机器人包括无人驾驶飞机、四轴飞行器和地面车辆，它们侦察了卡西迪靶场综合设施的模拟建筑，创建并共享信息，这些信息不仅对人类操作员可见，而且对同一网络上的其他人也可见。这次演习是 DARPA 进攻性蜂群战术 (OFFSET) 计划的一部分。

如果可以在测试环境的受控设置之外复制该实验，则表明对于现场操作员来说，管理战争中的群体攻击可能就像点击一样简单。

“我们的无人机群操作员实际上是以集体而非个人的身份与事物互动的，”雷神 BBN 公司的 Shane Clark 说道，他是该公司 OFFSET 的主要负责人。“我们已经完成了建立某种基本自主水平的工作，以真正以自然的方式支持这些多对一互动。”

驾驶一架无人机都十分费力，因此经常能看到首次飞行后坠毁的视频。要让一个人能够控制一百多架无人机，需要一定的技巧，也需要大量的人工智能。

总的来说，集群操作员在现实世界中指挥 130 架飞行器，并在虚拟环境中指挥 30 架模拟无人机。这 30 架虚拟无人机被整合到集群的规划中，在人类操作员和集群的其他成员看来，它们与程序中的其他无人机没有区别。这些虚拟无人机是纯代码的幻影，由集群 AI 跟踪，它们与物理无人机一起飞行，并像在物理空间中真实存在一样四处移动。

人类如何指挥蜂群

对于指挥机器人群体的人来说，整个机器人阵列就像一个虚拟现实策略游戏，映射到现实世界中。

克拉克说，操作员戴上微软 VR 头盔，与“具有沙盘视图的 3D VR 界面”进行交互。“它非常类似于上帝之眼的实时战略游戏视图，他们可以看到所有平台都分布在环境的 3D 地图上。当检测到某些东西时，他们会得到一个地理定位到该空间的图标。因此，如果其中一个平台检测到建筑物外面的危险，他们会看到一个红色闪烁的图标出现在该空间中。”

戴上耳机后，操作员可以分配集群任务并查看集群已经侦察过的内容，但他们不会直接向单个无人机下达命令。集群人工智能接收命令并处理传感器信息，是人类控制与机器人在物理空间中的运动之间的中介。

目前，当一个小队想要使用无人机侦察某个区域时，需要一名专门的飞行员通过平板电脑控制它来查看和指挥机器人。新方法既有缺点也有优点：由于操作员的 VR 耳机会遮挡周围的世界，因此人类操作员很容易受到攻击，无法感知周围环境，只能看到耳机内显示的信息。与此同时，人类操作员正在指挥数十个机器人的行动，从而大幅改变了一对一的飞行员与无人机的比例。只要人类群体操作员能够保持安全并且网络能够保持正常运行，无人机就可以捕获有用的信息并将其传递给战场上附近的士兵。新技术使实时了解战场情况的能力发生了巨大变化。

蜂群如何运作

实物无人机模型包括约翰霍普金斯大学应用物理实验室制造的定制无人机。在无人机群中，它们的主要任务是飞越整个训练区域并进行初步测绘，不过无人机群也会根据需要指挥它们提供摄像头覆盖。地面上是 Aion Robotics 制造的小型轮式机器人。中间是四种不同类型的四轴飞行器，包括 75 架 3DR Solo 无人机、UVify 的灯光秀无人机模型和 ModalAI 的两种尺寸的四轴飞行器。

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所有参与的机器人都是商用型号或使用商用现成部件制造的定制型号。这不是按照军事规格制造的机器人群——这些是商用、业余爱好者和定制机器，通过专用软件协同工作。这样可以将机器人群的成本控制在每台机器人约 2,000 美元。

这六种类型的机器人相互报告遥测信息，让机器人群知道整体的每个部分在空间中的位置。共享的信息让机器人群能够实时协作飞行路径，根据需要将零件移动到位，同时避免碰撞。

“我们努力在平台上处理 [传感器读数]，这样我们就不需要在网络上发送大量信息，”克拉克说。“所以我们从不发回原始图片。我们发回的是‘啊，这张照片是一扇门’或‘这张照片是一个危险’或‘一个情报来源’。这种处理在船上进行。我们只是发回一个通知。”

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自动化处理使群体交互成为可能。但根据处理内容的性质，自动化处理也可能带来很大的错误风险。

每个机器人都配备了一个小型 LTE 调制解调器，为了确保机器人之间以及与人类操作员之间的通信，该团队设置了一个 LTE 基站，类似于定期处理手机信号的基站。这样，机器人群就可以将位置共享给 Android 战术突击套件 (ATAK)，这是一个在手机上运行的程序，可以让战场上的士兵接收和发送与战斗相关的信息。

“在野外演习期间，为方便起见，我们安排了安全观察员在靶场上寻找不安全的情况或飞行物，他们所有人的手机都在接收所有群体通信，如果有东西离他们太近，他们的手机就会振动并发出警告，因为同时在空中追踪所有这些物体太困难了，”克拉克说。

通过只向现场人员过滤无人机的近距离位置，无人机群只分享观察员需要立即知道的信息。在现实场景中，当无人机群移动支援战斗时，士兵最多需要知道附近的无人机是否是友军，而不想花大量时间弄清楚其余无人机群的确切位置。

五角大楼预计未来的战斗将发生在大规模城市环境中，因此，获得更多的态势感知可能意味着小队生存与伏击之间的区别。

请观看下面从人类群体操作员的角度拍摄的视频：