编译：张涛，学术plus高级评论员，专注研究人工智能产业技术与网络信息安全

近日，兰德发布了题为《Automating Army Convoys: Technical and Tactical Risks and Opportunities》（自动化陆军车队：技术和战术风险与机遇）的报告。报告中探讨了美国陆军如何将自动驾驶技术集成到未来的车队作战中。地面的机器人在商业领域已经非常成熟，因此，如果应用于陆军车队中，就非常有可能挽救生命并提高作战或车队运行的效率。但离完全无人驾驶车队应用于特殊地形或进行对抗攻击可能还需要很多年。报告中研究了陆军车队中自动驾驶卡车的不同部署概念，未来这些概念的实际应用可以减少士兵的伤亡。此外，报告还分析了这些概念实际部署的技术和战术优势和风险。

报告中研究并尝试解答了以下三个问题：

自动驾驶汽车技术在陆军车队应用的成熟程度如何？

在未来五年内，陆军部署自动驾驶汽车技术的潜在风险是什么？

自动驾驶车队对陆军部队结构、作战计划和执行会产生什么影响？

一、背 景

美国陆军有上千辆陆地交通工具，而且非常关注自动驾驶技术带来的潜在利好。理论上讲，自动化技术可以通过减少作战地区的人员数量来提高效率和减少伤亡。自动驾驶卡车的使用就是一个例子：最近的作战行动由于要在长距离、没有安全保障的路线上运送补给，不断证明了车队的脆弱性。车队作战使命的现实性使得其极易受到攻击。

PLS车队在近期作战中的作战挑战

考虑到完全自动驾驶的车队在技术上还无法实现，陆军研究和开发机构已经开始测试自动驾驶卡车在陆军车队行动中的协作。这些概念可以减少车队所需的士兵数量，但是技术和战术的适用性需要进一步验证。目前还不清楚在车队中引入自动驾驶卡车会带来哪些技术和作战上的变化。因此，陆军需要密切关注自动驾驶汽车的当前状态和潜在变化，以更好地做出预判和应对。

二、陆军需要考虑的三个概念

陆军在该领域的研发活动主要集中在“自动驾驶无人卡车在车队行动中是否会遵循有人卡车的路径”这一概念，研究人员将其称作partially unmanned（PU，部分无人）概念。第二个概念是minimally manned（MM，最小载人）部署概念。许多自动驾驶汽车开发公司都使用该概念，它是目前人驾驶的车队和PU部署概念的衔接。这两个概念的主要差异是车队后车（follower truck）的运作方式。在PU部署概念中，后车是完全无人的。而在MM部署概念中，只有一个士兵在驾驶座来监控自动驾驶系统和驾驶环境，但是没有乘客，这也是传统的车队的情况。第三个概念是fully autonomous（FA，完全自动）部署概念。MM概念为陆军提供了一个灵活、必要的方式来最快地利用自动驾驶技术带来的好处。因为FA部署是一个长期的愿景，因此文中主要关于MM和PU部署的概念。

1、MM部署概念可以减少人员和提高效率

下表比较了MM、PU、FA概念中人员减少和潜在的效率提升情况。

从表中可以看出，MM和PU部署概念有9%的差异，主要的不同是由于PU部署概念需要有备份的驾驶人员。FA概念明显减少了所需的人员，预计可以减少78%。这些计算是基于人员减少不会影响车队正常运转的这一基本假设的。

2、技术评估结果：PU有风险、MM或是当前最佳选择

研究人员对复杂驾驶环境中自动驾驶技术的成熟度就行了评估。评估的车辆包括商用卡车、公共汽车、矿车、军用卡车和客车。驾驶环境如下图所示：

左侧第一列表示不同类型的驾驶环境，按照复杂性增加的顺序排列，从测试车道到越野小道。评估结果表明，将PU部署概念实现，最早在2019年可能会达到高速公路驾驶的状态。而对于FA部署概念可能需要更长的时间。另一方面，MM部署概念已经达到了在城市或高速公路部署、应用的状态。Southwest Research Institute的研究人员证明了该技术已经达到了试驾的水平。分析表明，操作人员为当前自动驾驶技术的不足提供了一定程度的鲁棒性和冗余。

技术风险评估结果表明仍然存在许多不足，这些不足可能会阻碍PU部署概念的发展。MM部署概念也含有许多技术风险，但这些风险是可控的。相关风险如下图所示：

这些风险一共被分为7大类。每一类都对风险的严重程度和陆军开发项目的影响进行了评级。红色表示由于技术成熟度不高（技术成熟度等级TRL<6）引发严重的开发风险或其他明显的程序风险。橘色表示由于一些技术成熟度中的一些不确定性（TRL=6）引发的明显的开发风险或其他明显的程序风险。黄色表示存在潜在的技术和程序风险。

三、自动驾驶车队需要大量的适应工作

自动化车队将给陆军作战后勤行动的方式带来巨大的变化。分析表明，车队中的士兵在执行其他任务时可能会有很高的认知负担。尤其是对车队长官来说，控制范围可能会缩小，但对于必须管理无人卡车的车队长官来说，控制范围可能会有所增加。最后，自动驾驶卡车将增加对高级司机的需求，而对初级司机的需求会减少。这一人员需求的变化可能会改变军队人员结构需求，以及对车队士兵的训练和招募。

1、车队任务：人员减少但期望值增加

在MM和PU概念中，车队任务可能会经历从人到机器的功能重新分配。主要是由于执行自动驾驶卡车系统无法完成的任务或自动驾驶卡车不能正常运行时负责接管的士兵的数量会减少。其中受影响的任务主要是感知和决策，因此会对车队中的士兵带来过量的认知负担。因为自动驾驶卡车车队中要制定任务的士兵减少了，因此需要利用技术来提升管理车队中士兵的认知负担极限。

2、车队组织结构发生改变

自动驾驶技术带来的另一个变化是MM和PU部署概念中的车队组织结构，尤其是PU概念的部署。PU概念的部署带来的一个问题是直属报告关系和相关的控制范围。当前，车队中所有的车辆都有通信能力，所以车辆可以直接与车队长官（CC）或助理车队长官（ACC）进行通信。无人的自动驾驶卡车车队会减少CC和ACC要协调的有人驾驶卡车的数量。但车队中负责带领无人驾驶卡车的车辆仍需要对这些无人驾驶卡车进行监管和管理。虽然CC和ACC的控制范围减小了，但车队头车（lead truck）的控制范围会明显增大。

3、人员：所需技能变化

自动驾驶车队中人员所需的技能也发生了变化。专业司机部队(MOS 88M)按照所需的知识、技能和能力划分为4个等级，如下图所示：

自动驾驶技术的引入主要会减少10级和20级的人员，对30和40级的人员没有太大影响。这些变化使得对30和40级的人员需求增加，导致现有司机人员结构发生变化。MM和PU概念的部署可能也会带来同样的效果。

四、建议

虽然陆军的第一个自动驾驶车辆计划在执行中存在很大的压力和风险，但还是应当继续推进自动驾驶卡车技术在车队行动中的应用。因为，未来机器人将成为军队的主要作战力量，而大规模自动化的陆军车辆将是一个明显的转折点。因此，研究人员给出了5点建议：

将MM看作实现完全PU部署能力的必要桥梁战略。当前传感器和软件技术都没有足够的成熟度来管理复杂的环境以满足陆军车队的基本战术运营需求。MM概念中的人类操作员为当前自动驾驶技术的不足提供了鲁棒性和冗余。自动驾驶卡车需要经过的驾驶环境是相当复杂的。但如果有士兵在自动驾驶车辆中监视驾驶环境和在自动驾驶车辆无法处理的情况下接管车辆，从这个角度来看的话，当前自动驾驶技术已经足够成熟了。MM概念的实现和PU概念的实现需要几乎一样的技术要求，因此开发团队可以在当前要求下继续开发。MM允许将车内士兵数量由2个减少为1个，主要动机是减少士兵伤亡。但这对陆军来说也是一个重大的文化调整。

确保人类因素设计足够鲁棒，以缓解MM概念实现中的内置风险。MM概念的主要技术缺陷就是人为环境因素设计（HMI）。HMI中有3个设计和训练因素，分别是传感器感知通信、多模式警告和外部通信。MM概念下应用自动驾驶卡车技术的成功很大程度取决于HMI的这3个因素的有效设计。

利用明确设计和实用的技术需求来减少关键的开发风险。研究中识别的风险都可以通过在开发阶段进行有效管理来缓解。比如，车辆可能面临网络攻击。其中最有效的方式保护车辆免受此类风险的方法是在初始架构开发中加入网络安全措施。

欧盟卡车车队挑战赛路线图和其中一个车队的照片

使用MM方法来收集持续的用户输入用作PU开发和优化。用户在PU部署概念中起着非常关键的作用。分析表明使用MM方法作为PU部署概念的桥梁战略是非常重要的。MM实际部署中，可以获取士兵在车队管理中提供的有价值的反馈和其他数据，这些数据对改善自动驾驶系统以满足士兵的需求和获取军队对自动驾驶车辆的信任都是非常重要的。此外，MM技术开发中，与特定需求和说明相关的用户输入也是非常重要的。

做好自动驾驶技术对军队结构和人员产生的不可逆转影响的应对。自动驾驶汽车会对车队的社会-技术系统的每个方面都带来明显的长期影响。之前的军事经验也表明对军队和人员带来的不可逆转的变化。因此，陆军应当提前做好系统成熟度和风险的准确评估，并提前做好应对准备。

来源：

https://www.rand.org/content/dam/rand/pubs/research_reports/RR2400/RR2406/RAND_RR2406.pdf

学术plus授权转载