نوشتهٔ شیونگ چائوران، اوبزرور چین

ترجمه مجله جنوب جهانی

دانشمندان چینی در دانشگاه پلی‌تکنیک نورث‌وسترن، به رهبری آقای ژانگ دونگ، یک الگوریتم جدید و بسیار پیشرفته برای جنگنده‌های بدون سرنشین (پهپاد) ساخته‌اند. کار این الگوریتم این است که به یک گروه از پهپادها اجازه می‌دهد بدون هیچ تماسی با انسان یا حتی بدون ارتباط با یکدیگر، به طور خودکار در یک منطقه جنگی پرسه بزنند، همه اهداف دشمن را پیدا کنند و یک‌یک آنها را نابود کنند. این الگوریتم در شرایط آزمایشگاهی توانسته است نرخ نابودی ۱۰۰ درصدی را ثبت کند و هر تصمیم جنگی را تنها در ۶.۶ میلی‌ثانیه بگیرد که بسیار سریع‌تر از روش‌های قدیمی است. به زبان ساده، این فناوری به پهپادها اجازه می‌دهد که مثل یک گروه گرگِ هوشمند، حتی وقتی ارتباطشان با مقر اصلی قطع شده، خودشان نقشه بکشند و بدون اشتباه، دشمن را از بین ببرند.

با توجه به تحولات شگرف در عرصه فناوری های نظامی و هوشمندسازی جنگ افزارها، یکی از چشمگیرترین دستاوردهای اخیر که مرزهای دانش بشری را در نبردهای مدرن جابه جا می کند، الگوریتمی است که توسط تیمی از پژوهشگران چینی در دانشگاه پلی تکنیک نورث وسترن توسعه یافته است. سرپرستی این تیم بر عهده ژانگ دونگ، دانشیار دانشکده فضانوردی است و دستاورد آن ها چیزی نیست جز دگرگونی کامل در شیوه نبرد با استفاده از «گروه های پهپادی» یا همان سوآرم های (گروهی) هوایی. آنچه تا پیش از این در حد تئوری و رویاهای علمی-تخیلی تصور می شد، اکنون با معرفی الگوریتمی با نام «اچ جی-اس تی آر» یا به عبارت دقیق تر، «روش تصمیم گیری مبتنی بر استدلال مکانی-زمانی بر روی گراف ناهمگن» به واقعیت نزدیک شده است. این الگوریتم این پتانسیل را دارد که ماهیت درگیری های هوایی را به طور بنیادین تغییر دهد و امکان نابودی کامل دشمن را در شرایطی فراهم آورد که حتی ارتباط فرماندهی با پهپادها قطع شده و چشم و گوش میدان نبرد نیز کور و کر شده باشد.

برای درک عظمت این پیشرفت، باید ابتدا محدودیت های سیستم های کنونی را در نظر آورد. در شرایط عادی، بیشتر مأموریت های جنگی پهپادها هنوز به صورت از راه دور و توسط خلبانانی انسانی کنترل می شود. این شیوه نه تنها مستلزم وجود پیوند ارتباطی پایدار و پهنای باند قابل اعتماد است، بلکه واکنش انسان را نیز با تأخیری ذاتی همراه می کند. در میدان نبردی که هر میلی ثانیه می تواند مرگ و زندگی را تعیین کند، تکیه بر فرمان های انسانی یک نقطه ضعف بزرگ محسوب می شود. اما الگوریتم اچ جی-اس تی آر، این نقطه ضعف را به کلی برطرف می کند. این الگوریتم به یک گروه از پهپادهای بدون سرنشین با بال ثابت اجازه می دهد تا در گستره وسیعی از میدان نبرد، به جستجوی خودکار هر یک از اهداف دشمن بپردازند و آن ها را یک به یک منهدم کنند. و این کار را در شرایطی انجام می دهند که ارتباطشان با یکدیگر و با مرکز فرماندهی به کلی قطع شده باشد؛ چرا که دشمن قطعاً با استفاده از جنگ الکترونیک، سیگنال های آن ها را مختل خواهد کرد. حتی میدان دید خود پهپادها نیز ممکن است به دلیل اختلالات محیطی یا تاکتیک های پنهان کاری دشمن محدود شود. با وجود این همه مانع، الگوریتم جدید وعده می دهد که مأموریت با موفقیت کامل به پایان برسد.

شماره های منتشر شده در این زمینه حقیقتاً حیرت انگیز است. بر اساس مقاله داوری همتا شده ای که در تاریخ نوزدهم مه سال ۲۰۲۶ در مجله معتبر «هوانوردی ژورنال» که یکی از معتبرترین ترین نشریات علمی چین در حوزه هوانوردی محسوب می شود، به چاپ رسیده، الگوریتم اچ جی-اس تی آر توانسته است نرخ موفقیت در انجام مأموریت را به میزان ۹۶ درصد برساند و شگفت انگیزتر آنکه نرخ «کشندگی» یا همان درصد انهدام کامل اهداف، به ۱۰۰ درصد رسیده است. این دو شاخص اصلی و حیاتی، به طرز چشمگیری بهتر از هر الگوریتم دیگری است که تاکنون معرفی شده است. نشریه معروف ساوت چاینا مورنینگ پست در گزارشی مدعی شده که این نخستین الگوریتم شناخته شده در جهان است که می تواند نرخ انهدام صد در صدی را تضمین کند و در عین حال سرعت اجرای آن چنان بالاست که با ضرباهنگ مدرن جنگ ها هماهنگ می شود. اما این اعداد و ارقام، تنها بخش کوچکی از داستان هستند. آنچه واقعاً این الگوریتم را بی نظیر می کند، معماری هوشمندانه آن است که آن را از همه نمونه های پیشین متمایز می سازد.

برای روشن شدن این تمایز، باید نگاهی به نحوه عملکرد الگوریتم های سنتی بیندازیم. در روش های قدیمی، انواع اطلاعات مختلف – از موقعیت و وضعیت پهپادهای دوست گرفته تا موانع جغرافیایی و مختصات اهداف دشمن – همگی در یک ظرف واحد و بدون هیچ تفاوت معناداری پردازش می شدند. پژوهشگران چینی به درستی تشخیص دادند که این رویکرد یکپارچه و همگن، منجر به سردرگمی سیستم و تصمیم گیری های نادرست می شود. به همین دلیل، آن ها روش جدید خود را بر مبنای مفهوم «گراف ناهمگن» بنا نهادند. در این گراف، هر موجودیت در میدان نبرد هویتی جداگانه و منحصر به فرد دارد و از دیگران متمایز است. به عنوان مثال، یک گره مختص «پهپاد دوست» است. گره دیگر متعلق به «نقطه ای از منطقه جستجو» می باشد. و نوعی گره کاملاً متفاوت نیز مختص «هدف دشمن» خواهد بود. این تمایز، به الگوریتم اجازه می دهد تا روابط صحیح میان اشیاء گوناگون را دقیقاً و به سرعت تشخیص دهد. هنگامی که یکی از پهپادهای دوست، یک هدف دشمن را کشف می کند، سیستم بلافاصله آن را به عنوان یک تهدید با اولویت بالا دسته بندی می کند. در مقابل، اگر یک پهپاد دیگر در نزدیکی حضور داشته باشد، سیستم آن را نه به عنوان یک تهدید، بلکه به عنوان یک فرصت برای انجام عملیات مشارکتی و هماهنگ در نظر می گیرد. به لطف این هوشمندی، گروه پهپادها می تواند در کسری از ثانیه تشخیص دهد که چه زمانی باید برای پشتیبانی به سمت یکی از اعضای خود بشتابد و چه زمانی باید به تعقیب و انهدام یک هدف خاص مشغول شود.

مقایسه این الگوریتم با روش های مبتنی بر قواعد از پیش تعیین شده یا روش های بهینه سازی کلاسیک، بسیار روشنگر است. سیستم های قدیمی تر اغلب شبیه نمایشنامه ای از پیش نوشته شده عمل می کردند: هر اتفاقی که در سناریوهای از پیش تعریف شده نمی گنجید، منجر به فروپاشی کامل عملکرد می شد. در مقابل، بسیاری از روش های بهینه سازی موجود، مانند یک کامپیوتر بزرگ شطرنج که هر حرکت احتمالی را یک به یک پیش بینی و محاسبه می کند، به طرز افسارگسیخته ای کند هستند. اما الگوریتم جدید چینی از یک شبکه عصبی سرتاسری بهره می برد که در آن استنتاج رو به جلو انجام می شود و نیازی به بررسی گام به گام سناریوهای مختلف نیست. نتیجه این طراحی هوشمندانه، کاهش زمان تصمیم گیری به تنها ۶.۶ میلی ثانیه برای هر گام است. یعنی در هر شش هزارم و شش صدم ثانیه، یک تصمیم کامل جنگی گرفته می شود. این یک جهش عظیم در مقایسه با روش های سنتی محسوب می شود. برای درک بهتر این تفاوت، باید نمونه ای مشخص را بررسی کرد. مثلاً روشی با نام «جی ای به اضافه پی اس او به اضافه ام پی سی» که یکی از متدهای پیشین است، در حالی که پوشش منطقه ای آن اندکی بیشتر از روش جدید چینی است، اما هزینه ای که می پردازد، تأخیر محاسباتی معادل ۵.۸ ثانیه برای هر گام است. حال تصور کنید یک هواپیمای بدون سرنشین با سرعت ۱۰۰ متر بر ثانیه در حال پرواز است. در مدت ۵.۸ ثانیه، این پهپاد مسافتی نزدیک به ۶۰۰ متر را بدون هیچ تصمیم گیری مؤثری طی خواهد کرد. در یک محیط نبرد مدرن که مملو از جنگ الکترونیک و تهدیدات لحظه ای است، این ۶۰۰ متر، «فاصله مرگ» نام دارد. یعنی پهپاد کورکورانه و بدون واکنش به تهدیدات، در منطقه خطر حرکت می کند و به راحتی هدف اصابت موشک های دشمن قرار می گیرد. بنابراین مزیت ۶.۶ میلی ثانیه ای الگوریتم چینی، صرفاً یک عدد نیست؛ یک مزیت راهبردی و تاکتیکی انکارناپذیر است.

اما میدان واقعی نبرد هرگز به سادگی یک محیط شبیه سازی شده نیست. دشمن از هر ابزاری برای مختل کردن عملیات استفاده می کند. جنگ الکترونیک قادر است کلیه پیوندهای ارتباطی میان پهپادها را قطع کند و هر یک از آن ها را به موجودی کاملاً تنها و منزوی تبدیل سازد. از سوی دیگر، سنسورهای نصب شده بر روی هر پهپاد نیز محدودیت های فیزیکی دارند و نمی توانند تمام سطح زمین را به طور همزمان پوشش دهند. افزون بر این، مأموریت جستجو و انهدام، خود مسابقه ای با زمان و مقدار محدود سوخت است. پهپادها نمی توانند تا ابد در آسمان بمانند؛ آن ها باید در کمترین زمان و با مصرف بهینه انرژی، همه اهداف را پیدا و نابود کنند. پژوهشگران چینی تمامی این چالش ها را از پیش دیده اند و برای هرکدام راه حلی نوآورانه ارائه کرده اند.

نخستین راه حل، تجهیز هر پهپاد به یک «سیستم حافظه» است. در لحظه ای که یک پهپاد ارتباط خود را با دیگر اعضای گروه از دست می دهد، به جای وحشت و سرگردانی، به یک واحد حافظه ویژه مجهز می شود که در مقاله با نام «واحد بازگشتی دروازه دار» یا جی آر یو شناخته می شود. این واحد حافظه، آخرین موقعیت شناخته شده هر یک از پهپادهای دوست را ذخیره کرده است. همچنین مختصات آخرین نقطه ای که هر هدف دشمن در آن دیده شده نیز در این حافظه ثبت می شود. پس از قطع ارتباط، هر پهپاد می تواند با اتکا به این اطلاعات تاریخی، تخمین بزند که دوستانش کجا هستند و دشمن ممکن است به کجا رفته باشد. این شبیه همان کاری است که یک خلبان ماهر در شرایط بحرانی انجام می دهد؛ اما در اینجا با سرعت میلی ثانیه ای و بدون خطای انسانی صورت می پذیرد.

دومین راه حل، طراحی یک مکانیسم تصمیم گیری لایه ای یا سلسله مراتبی برای مغز پهپادها است. این مکانیسم شبیه یک هرم است. در بالاترین سطح، پهپاد باید بزرگ ترین تصمیم را بگیرد: «آیا باید به جستجوی خود ادامه دهم یا وارد حالت ضربتی و انهدام شوم؟» پس از پاسخ به این سؤال، وارد سطح دوم می شود: «کدام یک از اهداف شناسایی شده را باید مورد حمله قرار دهم؟» و در نهایت در سطح سوم و جزیی تر، تصمیم می گیرد که «با چه شدتی حمله کند و چه مقدار از مهمات خود را برای هر هدف مصرف نماید؟» این رویکرد، مسئله پیچیده و طاقت فرسای تصمیم گیری در شرایط بحرانی را به چندین مسئله کوچک و ساده تر تقسیم می کند. بدین ترتیب، پهپاد هرگز گرفتار گیجی و سردرگمی نمی شود و نمی خواهد همه چیز را یکباره حل کند. در شبیه سازی های انجام شده توسط این تیم، حتی در شرایطی که شعاع ارتباطی به شدت محدود و شبکه ارتباطی به ضعیف ترین حالت ممکن رسیده بود (که در مقاله از آن با عنوان «شرایط اتصال ضعیف» یاد شده)، الگوریتم توانست نرخ موفقیت ۹۴ درصدی را حفظ کند. این عدد در شرایطی به دست آمده که تصور می رفت قطع ارتباط به معنای شکست کامل مأموریت است.

یکی دیگر از یافته های شگفت انگیز این پژوهش، قدرت «تعمیم پذیری» بالای الگوریتم است. در دنیای یادگیری ماشین و هوش مصنوعی، معمولاً الگوریتمی که در یک محیط کوچک و ساده آموزش دیده، نمی تواند به خوبی در محیطی بزرگ تر و پیچیده تر عمل کند و نیاز به آموزش مجدد دارد. اما الگوریتم اچ جی-اس تی آر این قاعده را شکسته است. آزمایش ها نشان داد که اگر این الگوریتم را در یک سناریوی کوچک با تعداد محدودی پهپاد و چند هدف آموزشی ببینیم، سپس بدون هیچ آموزش اضافی، آن را به یک سناریوی جنگی عظیم با ده ها پهپاد و صدها هدف انتقال دهیم، الگوریتم بی هیچ مشکلی به کار خود ادامه می دهد و عملکرد آن افت محسوسی پیدا نمی کند. این ویژگی به لحاظ عملی بسیار ارزشمند است، چرا که آموزش مجدد الگوریتم ها در شرایط جنگی واقعی غیرممکن یا بسیار پرهزینه است. اما این تیم چینی نشان داده که الگوریتم آن ها ذاتاً توانایی تطبیق با مقیاس های بزرگ تر را دارد.

با نگاهی به آینده، مسیری که این پژوهش ترسیم می کند بسیار روشن و در عین حال چالش برانگیز است. گام بعدی که تیم به رهبری ژانگ دونگ در نظر دارد، خارج کردن این الگوریتم از محیط آزمایشگاهی و پیاده سازی آن بر روی سخت افزارهای واقعی و پرواز در شرایط میدان نبرد حقیقی است. آنچه تاکنون انجام شده، عمدتاً مبتنی بر شبیه سازی های نرم افزاری بوده و حالا نوبت به آزمایش های عملی می رسد. اما موانع جدی بر سر راه وجود دارد. یکی از مهم ترین چالش ها، «قدرت محاسباتی محدود» در سکوهای جاسازی شده است. پهپادها به طور طبیعی پردازنده های بسیار کوچک و کم مصرف دارند که با ابررایانه های مرکز فرماندهی قابل مقایسه نیستند. بنابراین پژوهشگران باید الگوریتم خود را برای اجرا بر روی چنین سخت افزارهای ضعیفی، بهینه سازی و فشرده سازی کنند. این کار را «پیاده سازی سبک» می نامند. همچنین در دنیای واقعی، مشکلاتی مانند رقابت بر سر کانال های ارتباطی، از دست رفتن تصادفی بسته های اطلاعاتی، و تأخیرهای متغیر در انتقال داده ها به شدت شایع هستند. در شبیه سازی های ساده، معمولاً فرض بر این است که یا ارتباط هست یا نیست. اما در عمل، حالت های میانی مانند ارتباط با تأخیر متغیر یا با نرخ بالای خطا بسیار پیچیده ترند. تیم پژوهشی قصد دارد در گام بعدی، همه این پدیده های ناخوشایند را نیز در مدل تصمیم گیری خود وارد کند. آن ها می خواهند از یک ساختار ریاضی به نام «فرآیند تصمیم مارکوف» استفاده کنند و حالت های مختلف کانال ارتباطی از جمله رقابت، افت بسته و تأخیر را در آن تعریف نمایند. هدف نهایی، دستیابی به «تاب آوری» یا «استحکام تصمیم گیری» در برابر بدترین شرایط است؛ شرایطی که در آن خبری از یک کانال ایده آل و بدون خطا نیست.

در یک جمع بندی نهایی باید گفت آنچه این تیم چینی به جهان ارائه کرده، صرفاً یک الگوریتم دیگر در میان صدها الگوریتم نیست. بلکه نگاه تازه ای به مفهوم «خودمختاری» در سامانه های تسلیحاتی است. تعبیر زیبایی که یکی از کارشناسان دفاعی چین به صورت ناشناس بیان کرده، شاید بهترین توصیف از آینده پیش رو باشد. او گفته است: «این فناوری، آینده ای را نوید می دهد که در آن گروه های پهپادی، به مناطق پرخطر و سرشار از اختلالات الکترومغناطیسی اعزام می شوند و پس از قطع کامل ارتباط با فرماندهی انسانی، تنها با یک دستور نهایی به میدان می روند. آن دستور هم چیزی نیست جز: جستجو کنید و همه دشمنان را نابود سازید.» این دقیقاً همان افق دوردستی است که الگوریتم اچ جی-اس تی آر اولین گام های استوار را به سوی آن برداشته است. گام هایی که با سرعت ۶.۶ میلی ثانیه و با دقت ۱۰۰ درصد برداشته می شوند. از این لحظه به بعد، شاید دیگر نتوان میدان نبرد را به همان شیوه گذشته تصور کرد. چون سلاحی متولد شده که نه تنها به انسان وابسته نیست، بلکه حتی به ارتباط با همنوعان خود نیز نیازی ندارد. این همان معنای واقعی «غیرانسانی شدن جنگ» است؛ جنگی که در آن یک الگوریتم، در نهایت سکوت و تنهایی، همه معادلات را حل می کند.