Phát triển AI đoán đường bay để đánh chặn tên lửa siêu thanh nhanh gấp 5 lần tốc độ âm thanh

Theo các nhà nghiên cứu, một hệ thống phòng không được hỗ trợ bởi AI có thể ước tính quỹ đạo tiêu diệt tiềm năng của vũ khí đang bay tới và bắt đầu phản ứng đối phó với thời gian thực hiện là 3 phút.

"Các cường quốc quân sự trên thế giới đang tham gia vào một cuộc chạy đua vũ trang khốc liệt xung quanh việc phát triển các phương tiện lướt siêu thanh, mang lại những thách thức mới và nghiêm trọng với an toàn hàng không và vũ trụ", theo Zhang Junbiao, nhà khoa học máy tính từ Học viện Không quân Cảnh báo sớm ở thành phố Vũ Hán (Trung Quốc).

"Dự đoán quỹ đạo có ý nghĩa to lớn trong việc đánh giá ý định và đánh chặn phòng thủ trên không vũ trụ", Zhang Junbiao và các đồng nghiệp của ông viết trong một bài báo đăng trên Tạp chí Du hành vũ trụ (ấn phẩm được bình duyệt bởi Hiệp hội Du hành vũ trụ Trung Quốc) vào ngày 30.4.

Một vũ khí lượn siêu thanh thực hiện cuộc tấn công từ không gian và không giống tên lửa đạn đạo thông thường, nó có thể di chuyển trong và ngoài khí quyển giống một viên đá trượt trên mặt nước và dạt sang trái hoặc phải, khiến việc theo dõi và đánh chặn khó hơn.

Ở tốc độ Mach 5 (6.174 km/h) hoặc cao hơn, hệ thống phòng không có thời gian phản ứng lại rất ít và người ta thường tin rằng công nghệ hiện tại không thể ngăn chặn tên lửa lượn siêu thanh.

Thế nhưng, Zhang Junbiao cho biết AI có thể xử lý các nhiệm vụ không chắc chắn như vậy.

Bên phòng thủ thường không biết gì về khối lượng, kích thước, hình dạng, hệ thống điều khiển khí động học hoặc mục đích của vũ khí đối phương, nhưng AI có thể đưa ra phán đoán khá chính xác bằng cách phân tích dữ liệu quan sát chuyến bay.

Các nhà nghiên cứu cho biết, tên lửa dù tiên tiến hay nhanh đến đâu cũng cần tuân theo những quy luật vật lý nhất định và mỗi bước di chuyển của nó sẽ mang lại một số gợi ý nhỏ nhưng hữu ích về thiết kế, khả năng và sứ mệnh.

Do đó, một thuật toán học máy có thể học từ dữ liệu được thu thập trong giai đoạn đầu của chuyến bay siêu thanh và sử dụng kiến ​​thức mới có được để tính toán đường đi có thể xảy ra nhất trong giai đoạn cuối chuyến bay.

Zhang Junbiao và các đồng nghiệp của ông thừa nhận rằng việc biến lý thuyết này thành mô hình thực tế không hề đơn giản. Họ nói dữ liệu thô được thu thập bởi một hệ thống cảnh báo sớm chứa nhiều tiếng ồn có thể gây nhầm lẫn cho AI và quá nhiều dữ liệu cũng có thể khiến máy tính quá tải.

Để chống lại điều này, nhóm đã phát triển một thuật toán học sâu duy nhất có thể tự động loại bỏ tiếng ồn khỏi các tín hiệu mà họ phát hiện được. Để tiết kiệm tài nguyên tính toán, thuật toán cũng bắt chước hoạt động của não người bằng cách chỉ tập trung vào dữ liệu mới nhất, quan trọng nhất.

Dù phức tạp hơn bất kỳ AI trước đây để dự đoán quỹ đạo siêu thanh, hệ thống mới có thể chạy trên máy tính xách tay và cho ra kết quả trong vòng 15 giây, theo nghiên cứu.

Các thử nghiệm mô phỏng cho thấy phương pháp này vẫn hiệu quả với nhiều loại vũ khí bay với tốc độ lên đến Mach 12 (14.312 km/h).

Trung Quốc và Nga đã phát triển nhiều loại vũ khí siêu thanh, trong khi Mỹ đang chạy đua để bắt kịp và thực hiện vụ thử thành công với tốc độ Mach 5 hồi đầu tháng 5.

Các nhà nghiên cứu quân sự đã đề xuất nhiều biện pháp đối phó, bao gồm hệ thống cảnh báo sớm trên không gian có thể phát hiện và đánh chặn vũ khí siêu thanh trong giai đoạn đầu hoặc giữa của chuyến bay; tia laser công suất cao có thể làm mù hoặc phá hủy các cảm biến hoặc tên lửa có thể hoạt động ở tốc độ siêu thanh. Thế nhưng, hầu hết các công nghệ này vẫn đang được phát triển.

Hải quân Trung Quốc được cho đã lắp đặt một khẩu pháo mới trên các tàu chiến mới hơn mà họ nói rằng có thể đánh bại vũ khí siêu thanh bằng cách bắn 10.000 phát đạn mỗi phút theo hướng dự đoán.

Theo một nhà nghiên cứu tại thủ đô Bắc Kinh (Trung Quốc) tham gia vào chương trình radar quân sự, AI sẽ đóng vai trò lớn trong việc phòng thủ trước vũ khí siêu thanh nhưng hiệu quả của nó còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác. Ví dụ, một tên lửa siêu thanh được bao quanh bởi khí cực nóng, ion hóa có thể làm sai lệch tín hiệu radar hoặc nhiệt, khiến việc phát hiện chính xác chuyển động của nó trở nên khó khăn, theo nhà nghiên cứu.

Nhóm nghiên cứu khác ở Trung Quốc đang phát triển một loại vũ khí siêu thanh tầm nhiệt với tốc độ gấp 5 lần tốc độ âm thanh có thể bắn trúng một chiếc ô tô đang di chuyển.

Nhóm nghiên cứu, dẫn đầu bởi Yang Xiaogang từ Đại học Kỹ thuật trực thuộc Lực lượng Tên lửa Quân đội Trung Quốc ở thành phố Tây An, cho biết tiến bộ quan trọng đã đạt được để giải quyết vấn đề chính là làm thế nào để xác định mục tiêu đang di chuyển ở tốc độ cực cao.

Yang Xiaogang và các đồng nghiệp của ông từ Đại học Kỹ thuật tên lửa Trung Quốc có hạn chót đến năm 2025 để đưa ra các giải pháp cho những thách thức dường như khó chữa của công nghệ siêu thanh.

Vì tên lửa siêu thanh có thể di chuyển quãng đường dài trong tích tắc, một sai sót nhỏ trong hệ thống định vị và dẫn đường có thể dẫn đến sai sót lớn, họ giải thích trong một bài viết đăng trên Tạp chí Hồng ngoại và Kỹ thuật Laser (Trung Quốc) được đánh giá ngang hàng.

Ở khoảng cách xa, dấu hiệu hồng ngoại của một mục tiêu nhỏ chuyển động “chỉ cấu thành một vài pixel mà không có thông tin chi tiết như hình dạng, kết cấu và cấu trúc”, khiến việc xác định và theo dõi cực kỳ khó khăn, họ nói.

Cảm biến nhiệt cần một môi trường cực lạnh, nhưng nhiệt độ bề mặt của tên lửa có thể lên tới vài ngàn độ C, tạo ra một lượng tiếng ồn xung quanh rất lớn. Tuy nhiên, với công nghệ tầm nhiệt mới, Quân đội Trung Quốc sẽ có thể tiêu diệt các mục tiêu giá trị cao từ khoảng cách xa với tốc độ nhanh chưa từng thấy, để “mở rộng đáng kể phạm vi ứng dụng của vũ khí siêu thanh trong một cuộc chiến tranh khu vực”, ông Yang Xiaogang nói. Xem chi tiết tại đây.