美军情报体系人工智能技术发展研究

战略前沿技术

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来源：大柳树防务

作者：肖翔、李斌

摘要：分析美军情报体系与人工智能技术的实施背景及意义，并根据美国中央情报局（CIA）、国防情报局(DIA)、情报高级研究计划局（IARPA）和国家地理空间情报局（NGA）等军事情报机构的人工智能运用布局，归纳美军情报体系人工智能技术的发展趋势，从而提出对我国国防科技情报体系人工智能技术应用布局的启示。利用科学计量、数据挖掘和比较分析等方法爬取和研究美军情报机构人工智能项目实施内容、方向以及模式，以及美军情报体系人工智能技术发展的优势。

科技创新，情报先行。科技情报一直以来都是推动科技创新发展的先驱动力。站在新时代科技兴军、改革强军的时代关口，面对新军事革命和加快军事智能化发展、实现国防和军队建设全面创新超越的需求，国防科技情报工作应该在理念、方法、手段、模式等方面解放思想、积极创新、快速转型，特别是要高度重视人工智能技术运用，努力通过“+智能”实现“智能+”，从更跑、并跑向领跑、另跑转变。

发展背景

情报与智能有着“天然”的内在联系。“Intelligence”一词既有情报之意、又有智能之说。智能是获取和应用知识与技巧的能力，而情报又是服务于特定目的的知识，因此，情报与智能可谓一枚硬币的两面，知识将其链接为不可分割的整体。情报与智能的一体化，是情报科学与智能技术未来的发展方向与途径。

美军早在2000年就对人工智能技术与国防科技情报的结合进行了布局，通过中央情报局下属的国家风险投资公司大规模对硅谷相关企业进行投资，并持续资助十几年，这使得美国中央情报局等国家情报机构掌握了人工智能技术与国家情报融合发展的技术制高点。2014年11月，美国防部部长提出“第三次抵消战略”，旨在通过发展人工智能、作战云等新军事技术和作战概念来改变游戏规则和未来战局，聚焦人工智能与自主技术，开发验证无人机蜂群作战、人机协同作战、智能认知作战、数据开源作战、全域渗透作战等新型作战样式，并提升作战平台的智能化、无人化和自主化。2017年7月，美国情报高级研究计划局与哈佛大学联合发布了《人工智能与国家安全》的报告，将人工智能列为影响美国国家安全的重要危险之一，分析了人工智能对美国国家情报体系的重要影响，并为人工智能与国家情报体系一体化发展提供了方向和目标。2019年1月，美国国家情报总监办公室发布《2019国家情报战略》，提到人工智能、自动化和高性能计算等新兴技术提升了竞争对手的军事和情报能力，明确了美国人工智能技术与国家情报战略一体化发展的七大任务。

从国际发展看，随着各国人工智能、大数据、云计算等高新技术在军事领域的融合发展，国防科技情报服务正加速推进传统文献电子化、异构数据整合化、领域知识关联化，未来战争形态逐步由信息化转变为智能化。智能技术与军事情报的一体化发展为美国等发达国家的战略、组织、优先事项和资源分配带来了重大变革。近年来，美国非常重视智能技术与国防科技情报工作的融合，开展了一系列着眼未来的关键技术攻关并已形成一批初步成果。美国中央情报局（CIA）、国防情报局（DIA）、情报高级研究计划局（IARPA）国家地理空间情报局（NGA）等军事情报机构都相继开展了大量运用智能技术的情报分析项目，试图将美军人工智能技术优势转变为国防战略情报优势，争取国家层面的最大利益。美国中央情报局在2018年布局了将近140个项目，通过人工智能技术来完成诸如图像识别、预警预测，风险评估等任务。美国防高级研究计划局（DARPA）推出文本深度挖掘与过滤（DEFT）、全球定量分析（QGA）、知识表示（KE）以及算法战Maven工程等，来提升智能。美国情报高级研究计划局（IARPA）正推动数个人工智能与情报研究项目，包括科技动向理解与预测（FUSE）、优化抽取文本内容增强数据搜索（BETTER）、未来计算系统（FCS）、天基机器自动识别技术（SMART）等，期望在未来五年内发展出相应的智能分析工具。美国国家地理空间情报局（NGA）正在寻求利用人工智能与自动化技术来处理情报，已改变当前的情报处理和应用方式，并希望将情报产品通过移动设备提供给士兵。

情报机构人工智能项目内容分析

1.CIA

中央情报局组建于1947年，是美国从事情报分析、秘密人员情报搜集和隐蔽行动的重要机构。自成立以来，全球互联网就受控于中情局，并一直是CIA的特别项目。计算机的出现更是强化了这一局面，人工智能技术的发展更是推动了CIA情报分析的快速发展。为了推动人工智能技术在情报搜集和分析上的运用，CIA正同时进行137个不同的人工智能项目，这些项目大部分通过“In-Q-Tel”（以下简称IQT）公司进行筛选并资助，而IQT公司作为非营利组织，其高效的市场化运作手段为CIA的人工智能情报项目推进做出了突出贡献，IQT公司协作CIA近年推进的部分人工智能项目分析如表1所示。

企业	地区	时间	项目内容
Primer	旧金山	2016-2017	利用人工智能技术构建机器学习系统，自动分析和汇总大量非结构化数据和自然语言文档。
Metabiota	旧金山	2017-2018	利用人工智能技术建立业界首个估计险情、防备和风险的情报分析平台。
Ombud	丹佛	2016-2017	利用人工智能技术应用于决策管理和知识协作，为政府机构企业提供高效决策管理平台。
Algorithmia	西雅图	2016	利用该公司的人工智能算法接口，加速政府部门应用平台以及管理系统等运用人工智能技术开发。
Digital Immunity	马尔堡	2005-2016	利用该公司Digital DNA Mapping技术，使美国免受网络攻击，防止外来恶意代码执行或利用任何漏洞。
Brainspace	达拉斯	2016	利用该公司独特的信息处理方法，加速机器学习效率，进行超期案例评估及调查分析，对信息分类判别。
Orbital Insight	帕洛阿尔托	2005-2016	利用卫星、无人机等地理空间图像数据，结合人工智能技术，预判区域或全球社会经济发展趋势。
Databricks	旧金山	2015-2016	利用人工智能技术建立复杂分析领域开源数据处理引擎。

IQT公司对外进行风投的企业、项目资金并不是全部披露的，已经披露的投资项目信息可从其企业技术数据库（https://www.iqt.org/portfolio/）中查看，根据上述项目信息，CIA支持的人工智能技术项目主要有以下特点：（1）人工智能技术覆盖数据产业全链条。具体包括数据监测与产生，如对空间地理数据与经济数据的特征抽取，加快数据生成的质量；数据智能分析处理，如开发智能数据分析引擎与自然语言数据处理平台；数据应用与决策，如对国际形势、经济危机等重大国家事件的预测、处理等。（2）着重云端平台的运用。2016年开始CIA加大了对人工智能技术云端平台使用的项目支持数量，诸如对FRAME等智能多系统云端平台。这是CIA作为美国国家情报体系的重要技术策动源，肩负了向美国和其它情报机构扩散技术的使命。（3）人工智能技术的预判与优先支持。虽然人工智能技术成为热点是近两年才开始，但是CIA对于人工智能技术投资可追溯到2000年前后。从IQT公司投资的项目可见，早在2005年就已经对多家人工智能公司进行了战略性投资。这些公司对人工智能技术的研究持续了十几年，积累了扎实的技术基础。

2.DIA

美国防情报局主要职责包括对情报资源进行组织、指导、管理和控制，对国防情报进行搜集、分析、研究和管理，对情报任务进行跟踪、保障和监督，对外国军事情报进行评估，为国防部提供智力支持，以阻止战略突袭和应对各种威胁。DIA从2015年开始，启动了“创新完成计划”，并通过成立新的创新中心办公室来推动计划实施。在计划中，DIA尝试运用人工智能技术，并结合企业以及外部技术项目，推动DIA在人工智能情报项目上的巨大飞跃。目前，每个被DIA创新计划支持的项目都能得到25万美元的种子基金，从而为DIA进行项目开发或技术评估。2016年DIA已经累计为6个人工智能项目投入超过200万美元，全部来自与国防创新实验小组合作的一项专用预算。目前,DIA主要在https://www.fbo.gov和https://www.grants.gov两个网站建立了定期人工智能技术需求，社会各类组织可以随时进行项目申请并获得资助。目前DIA在人工智能技术情报项目上主要有18个方向上的项目需求，其主要内容如表2所示：

序号	项目需求	序号	项目需求
1	ML、NLP、BIG DATA相结合的武器信息系统	10	人工智能与机器学习支持开源信息采集
2	利用人工智能与机器学习工具进行军事情报信息搜集、研究、监测、自动报告、专题数据管理、数据库开发等	11	机器学习支持多任务管理
3	机器学习自动化智能生产工具	12	人工智能与机器学习支持动态威胁分析建模
4	智能预测分析、警报、指示和预警工具	13	人工智能与机器学习支持解决方案绩效评估
5	人工智能半自助多传感器融合	14	人工智能与机器学习支持人力资源招聘
6	人工智能与机器学习支持军事行动	15	人工智能与机器学习支持出版作者关系网络构建
7	人工智能与机器学习支持业务运营	16	人工智能与机器学习支持签名识别
8	人工智能与机器学习支持数据科学环境	17	人工智能与机器学习支持记录管理
9	人工智能支持的情报产品和知识管理	18	人工智能与机器学习支持网络安全

从DIA支持的人工智能技术项目方向以及公开信息看，其主要变现为以下特点：

（1）自然语言处理识别成为人工智能技术运用的重要方向。18个方向中有4个方向涉及自然语言处理的人工智能技术应用，自然语言处理应用得到了美国军事情报部门的高度重视。这一方面与DIA越来越关注社交媒体等数据采集有关，另一方面也与美国军事力量在全球部署息息相关。人工智能技术在自然语言处理中的应用强化了DIA 对不同地区、种族以及组织的情报收集与分析能力。

（2）美军一直追求人工智能与军工设备的有机结合。从技术要求看，人工智能分析能力与各类设备传感器数据的集合，成为美军方需求的一大重点。18个方向中有5个方向涉及军事智能设备方面的内容。人工智能技术除了提高设备性能之外，还能实时为所处战区提供包括危险预警、战略分析以及军事策略选择等情报信息支撑。这种支撑甚至可以覆盖到单个士兵等基本作战单元。

（3）快速战区情报生成、分析与处理能力。DIA注重短时间内得到人工智能技术的分析处理结果，压缩情报数据提取、分析到应用所需时间。18个方向中大部分方向多要求技术必须具备短时间内快速分析能力，尤其是其中一个方向就是利用人工智能技术压缩军事情报生成、处理的时间，从而满足实时变化的战场需要。

3.IARPA

为适应情报科技领域愈发激烈的竞争态势，满足美国情报界对于先进技术的需求，美国政府打破了长期以来情报界各机构在情报科技研发工作各自为战的分散局面，通过借鉴美国防高级研究计划局（DARPA）的成功模式，于2016年设立了服务于整个美国情报界的情报高级研究计划局（IARPA）。IARPA隶属于美国国家情报总监办公室（ODNI），主要整合了前国家安全局颠覆性技术办公室、中央情报局情报科技研发中心和国家地理空间情报局国家科技联盟三个机构的科研力量，其服务对象包括美国防部、能源部、国家安全局、各军种等众多政府与军队各级管理部门。IARPA采用小核心、大协作的组织方式，充分汇聚和利用所有研究资源和能力，定向开展“高风险、高收益”类型的中长期情报科技项目研究，已成为美国情报界最高级别的中长期项目项目科技研发指导、管理和实施机构。在项目实施上与DARPA相似，均采用项目经理全权负责制，所有工作均依靠项目经理展开，平均任期3-5年。目前IARPA共有24名项目经理管理36个在研项目。在管理方式上与DARPA一样高度扁平化，下设4分子办公室：意外预判办公室（OAS）、深入分析办公室（IA）、安保操作办公室（SSO）和智能搜集办公室（OSC），每个办公室配有负责人和项目经理。

截至目前，IARPA共发布研究项目62项，分别隶属于数据分析、预测性情报、数据采集和计算技术四大领域。具体如下表所示。

序号	领域	数量	主要内容
1	数据分析	16项	主要关注自然语言处理、计算机视觉、图像识别、语音识别和人类行为学等方向
2	预测性情报	12项	主要关注颠覆性技术预警、网络安全预测、人工智能安全、政治与社会危机、流行病和生物安全等方向
3	数据采集	18项	主要关注传感器技术、地理定位技术、通信信息系统、生物监测等方向
4	计算技术	16项	主要关注超导电子学、量子计算、计算神经科学、机器学习和网络安全等方向

从历年分布情况上看，IARPA在四大领域的研究项目无明显分布特征，这表明IARPA对四大领域的关注程度基本一致，无特别倾向。但从具体项目上看，近年来IARPA情报科技研发的重点越发突出，项目资源加速向人工智能、生物技术和高性能计算等前沿科技领域倾斜。

从研究主题看，人工智能技术全面渗透。IARPA所有已公开的项目中，直接涉及人工智能技术的研究项目多达30个，占比接近50%。根据人工智能技术的实际用途，这些研究项目可以分为四类：一是旨在利用机器学习技术快速获取海量数据、减轻情报人员负担的项目，如“深层多媒体视频分析”（DIVA）、“阿拉丁视频”（Aladdin Video）和“巴别塔语音识别”（Babel）等；二是旨在利用机器学习技术提升情报搜集、信息识别的速度及准确度的项目，如“生物识别开发科技”（BEST）、“生物识别安全系统”（Odin）等；三是旨在利用机器学习对全球重大时间进行精准预测的项目，如“网络攻击自动化非常规传感器环境”（CAUSE）、“地缘政治预测系统”（HFC）等；四是旨在通过对脑科学或神经科学的研究来改善人工智能系统的鲁棒性，如“神经系统中的知识表示”（ICArUS）、“大脑皮层网络机器智能”（MICrONS）等。目前人工智能几乎全面渗透进IARPA四大领域的研究项目中，已成为IARPA情报研究的支撑性、引领性技术。

4.NGA

美国国家地理空间情报局的诞生始于“9.11事件”以后，其首要任务是协助情报部门挑选、分析和发布地理空间信息，主要任务是为军事决策者和行动部门提供地理空间情报、影像资源和地理空间数据，并致力于为客户提供量身定做的地理空间情报分析，服务于解决方案。地理空间情报能用于防御和国家安全，在这方面的应用包括国家和城市地图、数字高程模型、重力数据、全球定位系统、海事和航空导航。

序号	领域	主要内容
1	数据分析与可视化	基于web工具分析和可视化探索多个地理空间数据，包括图像、视频源和基础数据的多个维度和格式，支持大数据存储，符合情报界关于质量与采购的指令。
2	高级GEOINT开发利用	基于GEOINT系统，利用计算机视觉工具进行智能图像处理，自动识别特征和对象，并评估遥感图像和全运动视频的变化，以及进行场景检测、目标识别、特征描述、数据验证、综合标记等应用。
3	活动建模	建立机器可读的活动模型、复合物和基核，以获取对情报问题的知识。使用模型来生成和测试研究假设，确定指标并评估因果关系。
4	地球建模	通过改进天/地参考系、重力、磁学、人工和自然特征提取、水深模型、地形和基础设施模型，以改进其对地球物理模型的建模能力。
5	采集数据	主要包括卫星、机载、地面等遥感数据搜集和开源、商业、位置、文本、发布数据服务等可消费数据搜集，不断寻求智能处理技术包括自动提示、排队、发现、检索、搜集优化和编排所有资源的技术等，以实现数据的最高效交付和访问
6	网络搜索	NGA分析师高效搜索内部网络、与合作伙伴运营和管理的共享网络以及与合作伙伴运营的外部网络中的结构化和非结构化数据和信息。
7	商业智能	了解跟踪客户如何查看、消费和使用分析师所创建的数据、产品和情报报告。允许分析人员和主管

深入研究可以发现，美国的地理空间情报是将影像情报和测绘结合起来，实现了动态、详尽的影像情报数据和地理空间学科的集成，从而为美军进行情报分析和实现信息优势提供坚实基础。美军地理空间情报与人工智能技术结合的主要特点包括：（1）智能处理技术与地图、地理影像数据和地理坐标为主的战场地理空间情报的结合，为战场态势智能感知和战场可视化提供了关键的基础框架。在影像、地理、遥感等多源异构数据的支持下，利用计算机视觉技术和软硬件工具对图像、视频等进行场景检测和目标识别，作战指挥员能够全维、实时感知战场态势，进而向作战部队和保障部队提供战场宏观和微观态势图。这将有利于指挥员及时获取战场信息、全面掌握战场态势、实时评估战场效果。（2）注重仿真建模，利用仿真原理和虚拟现实技术，构建一个可进入、可交互、可量化的三位虚拟战场。地理空间情报能为作战部队提供近似实战的环境条件，是继地图之后的又一战场空间认知工具。其以空间数据库为基础，在人工智能技术支撑下，构成了一个让指挥人员具有生理立体感觉、宛如身临其境的虚拟战场，并将虚拟化的装备、人员、设施融入其中，使得各要素研究不完全受环境、地域、大气、设备、人员等限制，也缩短了研究周期。

美情报机构人工智能技术运用趋势分析

1.人工智能技术逐步代替大量人工情报工作

信息时代情报越来越以大数据的形式展现，传统的人工情报采集、分析工作已经难以适合当前的情报发展趋势。以卫星数据为例，随着卫星的发展和情报收集技术的进步，可收集到的数据正以成倍的速度增长。美国家地理空间情报局表示，未来20年的商用卫星影像情报分析工作，如果需要人工进行的话，需要将近800万名数据分析师，目前美国家地理空间情报局正在积极引入人工智能技术，计划未来该局75%情报分析任务都将全部自动化，从而提高工作效率。

2.社交媒体大数据情报分析得到高度重视

美国《人工智能与国家安全》报告指出，对于社交媒体的数据监测分析以及筛选是美国国家安全的重要保障之一。美军情报机构高度重视社交媒体数据的利用，在各自的项目布局上都涉及社交媒体开源数据的获取和分析，尤其是近两年CIA支持的人工智能技术项目，相当一部分是对社交媒体大数据的处理分析，包括利用自然语言处理技术、图像与情感识别技术等。运用人工智能技术将大大提高收集处理社交媒体数据的规模和速度。

3.美军采用灵活的市场化运作研发手段

美军情报机构与市场建立了紧密的联系，充分沟通协作，使得美军情报机构的需求能快速得到满足，而大量人工智能企业也能获得大量资金资助。如中央情报局依托IQT公司进行人工智能技术开发，IARPA设置扁平化的管理结构并采用项目经理全权负责制的运营方式。从IQT公司支持的项目以及情报机构发布的信息看，大多数的人工智能技术情报项目承担方主要为人工智能初创企业，尤其是硅谷地区的初创公司。究其原因，一方面是因为人工智能初创公司聚集了大量的技术人才储备，另一方面也是由于其发达的风险投资基金，为智能技术研发提供了充足的经费保障。

4.云端应用逐渐成为人工智能情报项目的重要载体

从最近几年的项目布局看，美军各情报机构大多选择将人工智能情报项目布局在云端平台，如CIA已经支持了3个创新项目用于将人工智能技术情报项目部署在亚马逊等云端平台。利用云平台的特性，进一步加快项目的数据搜集广度、深度以及互联互通、信息共享的能力。此外，为了应多云平台应用而引发的安全问题，CIA也支持对于威胁检测能力的项目，从而确保美军情报体系的安全性，如DIA、IARPA等机构均布局了关于人工智能安全预警、风险监测的有关项目。

5.庞大的资金支持成为智能情报发展的重要保障

据统计CIA、DIA、IARPA、NGA等美军情报机构每年都投入超过5000万美元的资金用于支持人工智能技术情报项目。此外，通过美国企业、高校以及其他科研基金支持的人工智能技术情报项目的金额则更为庞大。在美国《人工智能与国家安全》报告中也表示，DARPA、IARPA、海军研究办公室以及国家科学基金会等机构应增加与人工智能相关的情报技术基础研究经费，向美国IQT公司提供更多资源，促进美军政府情报机构与人工智能商业公司的合作。

启示建议

1.加强情报分析与人工智能技术运用的总体布局

美军已充分认识到，人工智能技术已经颠覆了传统情报工作模式，目前国防领域情报工作已经不再是以往的人工手动搜集处理分析的状态，自动化、智能化已经成为情报发展的必然趋势。美军情报机构在第三次人工智能浪潮掀起之前就已经着手布局情报体系与智能技术一体化发展，在战略规划、需求引导、项目策划上体现尤为明显。我国应从顶层设计、战略规划、项目实施等多方面考虑情报体系与人工智能技术的融合发展，设计好我国国家情报体系结构，出台国家层面的情报战略规划，发布人工智能技术与情报分析相结合的科研项目，从国家政府层面加强情报分析与人工智能能技术运用的总体布局。

2.重视社交多媒体大数据等开源数据的开发利用

社交媒体是人们对于事件的反应、对于重要问题的意见、政治情绪、呼吁举行抗议活动以及其他一些事情的声音窗口，社交媒体为防务、情报以及国土安全分析人员就潜在的危机提供了早期预警。我国国防领域情报机构应重视对社交多媒体等开源数据的开发利用，将情报扫描对象覆盖网站、微信、微博、抖音短视频、推特、脸书等多种数据源，涉及军事科技相关新闻动态、期刊、会议文献、科技报告、发明专利等多种数据载体，充分考虑文字、图片、视频等多种数据类型。运用大数据和人工智能技术，开发智能处理工具，对社交多媒体数据进行挖掘分析，并作出相关预测预警。

3.视情向市场企业开放国防科技情报与智能技术应用项目

从美国的经验看，IQT公司的市场化运作模式是美军情报体系人工智能技术运用快速发展的重要助推剂，大量美国人工智能初创企业得到政府项目支持，这些企业无论从运行效率还是技术迭代程度都比传统科研院所或者政府下属研究机构要高。在我国国防科技情报研究中，往往存在一种保守主义，并认为将体制内的项目交由私人中小型初创企业承担是不可靠的，一方面是担心中小型初创企业不具备能力，另一方面认为存在泄密风险。从公开的信息看，我国国防科技管理部门大部分情报项目还是主要依托下属科研院所、高校，这样一方面不利于国家情报体系与民间先进技术的快速结合应用，另一方面也不利于培养人工智能技术市场。因此，可以考虑成立由政府经费为主要支持的类似IQT的国家技术情报技术市场培育公司，通过对我国人工智能技术初创企业的支持，为国家情报机构提供可靠的人工智能技术市场化解决方案。

4.注重人工智能技术情报项目在云端平台的运用与保护

从CIA部署的137个人工智能情报项目看，CIA已有计划将美国家情报体系逐步在云端平台进行部署，包括亚马逊或微软云平台。同时CIA等机构也同步开展了针对人工智能情报项目的网络威胁与保护研究。依托云平台，政府许可的任何人都可以在任何时候任何地方利用美国国家情报体系的强大AI资源。美军已有计划实施战区危险预警情报项目，美军士兵可以依托移动设备快速接入云端平台，快速了解当前战区的实时威胁，并可通过脸部识别、特征提取等手段，快速评估每个作战单元的威胁程度。还有类似的云端人工智能情报项目支撑着美国全球国际事务的参与。因此，我国情报研究与人工智能项目应加快其在云端平台的运用实践，并探索利用我国互联网企业的强大云端支撑能力，提高项目的运用效率以及保护力度。

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