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[AI书房] 第3章 飞行员的极限:G力与认知负荷的物理之墙
人工智能战斗机,人工智能空军
第一部 AI战斗机的起点与历史
第3章 飞行员的极限:G力与认知负荷的物理之墙
金京镇
高度5000米。F-16座舱里,飞行员开始急转弯。瞬间,体重变成了原来的9倍。80公斤的身体承受着720公斤的压力。血液从头部流失。视野边缘开始发黑。像在隧道中飞驰。飞行员咬紧牙关,收紧腹部。屏住呼吸,绷紧肌肉。3秒。5秒。7秒。必须撑住。撑不住就会失去意识,飞机直坠地面。
这就是9G。地球重力的9倍。既是现代战斗机能承受的极限,也是人体能忍耐的极限。讽刺的地方在这里:限制21世纪最尖端战斗机性能的,不是发动机,不是雷达,也不是导弹。是坐在座舱里的人。
战斗机机体可以设计成承受20G以上的机动。但只要里面坐着人,9G就是天花板。人的心脏在9G环境下拼命将血液泵向大脑,却常常力不从心。血流不足时,视野先变灰,叫「灰视」;接着是完全的黑暗,叫「黑视」。再持续下去,人就会失去意识。G-LOC(G-force induced Loss of Consciousness),重力导致的意识丧失。失去意识的飞行员松开操纵杆,飞机便无法自行飞行。
飞行员们为了对抗这个极限接受严格训练。他们进入离心机,体验人工制造的9G。穿上向腹部和腿部充气的抗荷服。学习一种叫AGSM(Anti-G Straining Maneuver)的呼吸法。屏住气息,绷紧颈部以下的肌肉,阻止血液下坠。做这一切的同时,还要追踪敌机、查看雷达、监听无线通信、发射导弹。
然而G力只是问题的一半。另一半在大脑里。认知负荷(Cognitive Load)。现代空战在信息风暴中展开。AESA雷达同时追踪数十个目标。红外传感器捕捉热源。数据链与友军飞机交换信息。电子战告警接收机(RWR)提示敌方雷达正在锁定。所有这些信息涌入飞行员的头盔显示器和仪表盘。
人脑不是并行处理器。它一次只能专注于一件事。看起来在「同时」做好几件事,实际上不过是在快速切换。而切换需要时间。0.1秒,0.2秒。在空战中,这点时间足以决定生死。
约翰·博伊德(John Boyd)上校提出的OODA循环揭示了空战的本质。观察(Observe)、判断(Orient)、决策(Decide)、行动(Act)。谁能更快地转完这个循环,谁就赢。比对手早0.5秒判断、早0.5秒行动,就能取胜。但人有反应时间这道物理屏障。眼睛看到,大脑解读,手去推操纵杆,这个过程需要时间。训练再多,也无法彻底突破这道屏障。
压力让局面雪上加霜。可能丧命的恐惧、失去战友的愤怒、通宵飞行的疲惫。这些情绪一点点蚕食大脑的处理能力。有个说法叫「桶满了」(Bucket is full)。大脑再也接收不了新信息的状态。在这种状态下,飞行员会漏掉关键警报,被敌人的欺骗手段蒙蔽,或者把友军误认为敌机。
F-35等第五代战斗机试图用传感器融合(Sensor Fusion)技术来缓解这个问题。雷达、红外、电子战传感器的信息由计算机整合后,以简化的画面呈现给飞行员。但战场的复杂性增长得比技术更快。无人机蜂群飞来,高超音速导弹倾泻而下,电子战瘫痪通信,在这样的环境里,让人处理一切变得越来越不现实。
经济问题也随之而来。培养一名熟练的战斗机飞行员要花费数十亿韩元。漫长的训练周期、昂贵的燃油、精密的模拟器。费尽心血培养出的飞行员,一次失误就可能丧命,所有投入化为乌有。飞行员本身就是战略资产,无法轻易替代。
AI则不受这些限制。它感受不到G力。不知疲倦。没有恐惧。它能在毫秒级别处理成千上万个传感器的数据。人还在想「那是敌机」的瞬间,AI已经开始规避机动并准备发射导弹。15G机动轻而易举。不需要弹射座椅,不需要氧气面罩,不需要生命保障系统。
归根结底,人的极限证明了AI战斗机存在的必要。G力是肉体的墙,认知负荷是精神的墙。这两堵墙是人类数千年进化的产物,却跟不上现代空战的速度。飞行员从座舱中消失只是时间问题。但飞行员不会彻底消失,只是角色在变。从亲手握操纵杆的飞行者,变为指挥AI编队的战场管理者。从训练手指的时代,进入训练头脑的时代。