Khi UAV sở hữu 'bộ não' AI

Bước đột phá cốt lõi: Từ dẫn đường đến ra quyết định

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ máy bay không người lái (UAV) thông minh, việc khai thác tối đa hiệu quả tác chiến, đặc biệt là khả năng hoạt động trong môi trường đối kháng phức tạp, đã trở thành trọng tâm cạnh tranh giữa các cường quốc quân sự.

Động lực của xu hướng này chính là hệ thống điều khiển tự chủ ngày càng hiện đại. Không còn chỉ là phần mềm điều khiển thông thường, hệ thống này được xem là "bộ não" của UAV, cho phép phương tiện tự thu thập, xử lý thông tin, đánh giá tình huống và thực hiện nhiệm vụ mà không phụ thuộc hoàn toàn vào người điều khiển.

Nhờ đó, UAV từng bước khắc phục 3 hạn chế lớn của dòng truyền thống: Duy trì hoạt động khi mất liên lạc với bên ngoài; nhận dạng mục tiêu trong môi trường tác chiến điện tử phức tạp và đưa ra quyết định nhanh trước những diễn biến liên tục trên chiến trường.

Trước đây, UAV phụ thuộc gần như hoàn toàn vào điều khiển thời gian thực từ người vận hành và tín hiệu định vị vệ tinh. Khi liên lạc bị cắt hoặc hệ thống dẫn đường bị chế áp, hiệu quả tác chiến giảm sút đáng kể. Hệ thống điều khiển tự chủ giải quyết trước hết bài toán duy trì khả năng cơ động và dẫn đường ổn định. Bằng năng lực tính toán ngay trên máy bay, hệ thống liên tục tổng hợp, đối chiếu và hiệu chỉnh dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau, giúp UAV vẫn định vị và bay ổn định ngay cả khi mất tín hiệu vệ tinh hoặc liên lạc.

Hệ thống Amorphous do Công ty L3Harris (Mỹ) phát triển là một ví dụ. Với kiến trúc "bầy đàn không có trung tâm chỉ huy", hệ thống cho phép nhiều loại phương tiện không người lái phối hợp hoạt động. Ngay cả khi sở chỉ huy bị phá hủy, các UAV vẫn có thể dựa trên thuật toán được cài đặt sẵn để tự phân công và tiếp tục thực hiện nhiệm vụ. Chính năng lực dẫn đường độc lập này tạo nền tảng để UAV xâm nhập sâu vào khu vực đối phương và hoạt động trong thời gian dài mà không phụ thuộc vào hỗ trợ bên ngoài.

Hiệu quả tác chiến của UAV còn phụ thuộc rất lớn vào khả năng phát hiện đúng mục tiêu trong "làn sương mù chiến tranh". Trong quá trình thử nghiệm, quân đội Nga đã chứng minh tiềm năng của công nghệ này. Sau khi vượt qua khu vực bị chế áp điện từ mạnh, hệ thống cảm biến thông minh trên UAV tự động chuyển sang chế độ nhận dạng bằng hình ảnh, sử dụng dữ liệu từ camera trên máy bay để đối chiếu với bản đồ địa hình số có độ chính xác cao, qua đó phát hiện mục tiêu được ngụy trang kỹ lưỡng.

Quan trọng hơn, trước khi thực hiện tiến công, hệ thống còn kết hợp dữ liệu hồng ngoại, tín hiệu phản xạ radar và nhiều nguồn thông tin khác để kiểm chứng chéo, qua đó giảm đáng kể nguy cơ nhận dạng nhầm hoặc tiến công nhầm lực lượng đồng minh và dân thường do cảm biến bị đánh lừa hoặc gây nhiễu.

Bước tiến quan trọng nhất của hệ thống điều khiển tự chủ là cho phép UAV tự đánh giá tình huống và đưa ra quyết định ở cấp chiến thuật. Nếu như UAV truyền thống gần như phụ thuộc hoàn toàn vào mệnh lệnh trực tiếp của người điều khiển thì các UAV thế hệ mới, nhờ ứng dụng sâu rộng các công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) như học tăng cường (Reinforcement Learning) và học chuyển giao (Transfer Learning), có thể trải qua quá trình huấn luyện trên quy mô lớn trong môi trường mô phỏng để học cách xử lý tối ưu đối với nhiều tình huống khác nhau.

Quan trọng hơn, những "kinh nghiệm" tích lũy trong quá trình huấn luyện có thể được chuyển sang các môi trường tác chiến mới. Điều này cho phép UAV nhanh chóng phân tích mối đe dọa và xây dựng phương án đối phó ngay cả khi đối mặt với các loại vũ khí hoặc chiến thuật chưa từng được lập trình trước.

Một số dòng UAV thế hệ mới của quân đội Mỹ và Nga. Ảnh: 81.cn

Từ phối hợp người - máy đến hệ sinh thái tác chiến

Tác động của hệ thống điều khiển tự chủ không chỉ dừng ở việc nâng cao năng lực của từng UAV mà còn làm thay đổi căn bản phương thức tác chiến trên không.

Sự thay đổi này trước hết là mối quan hệ giữa máy bay có người lái và UAV. Nếu trước đây UAV chủ yếu đảm nhiệm vai trò trinh sát hoặc hỗ trợ hỏa lực theo sự điều khiển trực tiếp của phi công, thì nay chúng đang trở thành các phương tiện tác chiến độc lập trong mô hình hiệp đồng người - máy. Điển hình, trong Chương trình máy bay tác chiến hiệp đồng (CCA) của Không quân Mỹ, các UAV như YFQ-44A Fury được phát triển theo mô hình "phi đội hộ tống trung thành". Phi công chỉ cần giao nhiệm vụ tổng quát, còn UAV tự lập kế hoạch đường bay, phối hợp đội hình và thực hiện nhiệm vụ theo mục tiêu đã được phân công. Xu hướng tương tự cũng xuất hiện trong chương trình phối hợp giữa tiêm kích Su-57 và UAV hạng nặng S-70 Okhotnik của Nga hay kế hoạch trang bị UAV hộ tống cho tiêm kích Rafale F5 của Pháp.

Một thay đổi mang tính đột phá khác là sự phát triển của UAV bầy đàn. Thử nghiệm bắn đạn thật của Công ty STM (Thổ Nhĩ Kỳ) cho thấy hàng chục UAV cỡ nhỏ đã hoàn toàn dựa vào thuật toán thông minh để tự tổ chức đội hình, tránh vật cản, chia sẻ thông tin và phối hợp tiêu diệt mục tiêu.

Mô hình kết hợp phần cứng chi phí thấp với phần mềm thông minh đang làm thay đổi các phương thức truyền thống của tác chiến trên không. Việc sử dụng số lượng lớn UAV giá thành thấp để tiêu hao tên lửa phòng không đắt tiền của đối phương, đồng thời tiến công bão hòa từ nhiều hướng, có thể khiến ngay cả những hệ thống phòng không hiện đại cũng rơi vào tình trạng quá tải.

Ở trình độ cao hơn, UAV có thể độc lập thực hiện toàn bộ chu trình phát hiện - ra quyết định - tiến công - đánh giá kết quả. Chúng có thể hoạt động như các đơn vị đặc nhiệm, bí mật trinh sát trong thời gian dài, tự quyết định tiến công mục tiêu mà không cần chờ lệnh từ sở chỉ huy.

Trong lĩnh vực tác chiến điện tử, các UAV được trang bị thiết bị gây nhiễu thông minh có khả năng tiếp cận gần khu vực đối phương, phân tích phổ tín hiệu radar và thông tin liên lạc theo thời gian thực, từ đó tự điều chỉnh phương án gây nhiễu nhằm vô hiệu hóa các nút chỉ huy, điều hành của đối phương.

Giá trị chiến lược của hệ thống điều khiển tự chủ đã vượt ra ngoài phạm vi nghiên cứu công nghệ, trở thành yếu tố tác động trực tiếp đến ưu thế trên không và năng lực tác chiến trong tương lai. Nhiều quốc gia đang đẩy mạnh đầu tư vào lĩnh vực này.

Đáng chú ý, cuộc cạnh tranh này đã vượt khỏi phạm vi công nghệ quân sự, mở rộng sang lĩnh vực xây dựng quy tắc quốc tế. Các cuộc đàm phán về kiểm soát vũ khí tự động sát thương, xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật đối với hệ thống tự chủ và yêu cầu về tính minh bạch của thuật toán đang trở thành một mặt trận cạnh tranh mới. Quốc gia nào giành được quyền định hình các quy tắc này sẽ có lợi thế cả về công nghệ lẫn ảnh hưởng quốc tế.

Tuy nhiên, cùng với việc trao cho máy móc quyền tự đưa ra quyết định là nhiều nguy cơ đáng lo ngại. Sai sót của thuật toán có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng; mạng thông tin phức tạp có thể trở thành mục tiêu bị đối phương xâm nhập; trong khi tính chất "hộp đen" của nhiều mô hình AI khiến người chỉ huy khó lý giải cơ sở của các quyết định do hệ thống đưa ra. Vì vậy, việc sử dụng UAV tự chủ đồng thời bảo đảm an toàn và khả năng kiểm soát sẽ là thách thức lớn trong quá trình đưa công nghệ này từ phòng thử nghiệm ra chiến trường.

Ngoài ra, những hạn chế về độ tin cậy, khả năng thích ứng và tính minh bạch của hệ thống điều khiển tự chủ vẫn chưa được khắc phục triệt để. Trong môi trường tác chiến cực đoan, hệ thống có thể mất hiệu quả; cơ chế ra quyết định vẫn khó kiểm soát; giới hạn năng lực chưa được xác định rõ. Đồng thời, các biện pháp đối phó như gây nhiễu điện tử, tấn công mạng và đánh lừa cảm biến cũng đang phát triển song song, tạo nên cuộc cạnh tranh ngày càng quyết liệt giữa công nghệ tấn công và phòng chống.

Thuật toán chỉ là công cụ hỗ trợ, có ưu thế trong xử lý dữ liệu lớn và phản ứng nhanh theo các quy luật đã được huấn luyện, nhưng chưa thể thay thế con người trong việc đưa ra quyết định cuối cùng trước những tình huống hoàn toàn mới và phức tạp.