Buzz
Ngày 6 tháng 9 năm 2023, Bộ Quốc Phòng Hoa Kỳ (DoD) đã công bố Sáng Kiến Replicator, một dự án với quy mô đầy tham vọng nhằm thúc đẩy sự tiến bộ trong lĩnh vực công nghệ không người lái. Sáng kiến này nhấn mạnh vào sự cần thiết của việc duy trì ưu thế quân sự của Mỹ trước sự tăng trưởng nhanh chóng của Trung Quốc trong lĩnh vực này.Sáng Kiến Replicator không chỉ đánh dấu sự xuất hiện của một chương trình mới, mà còn là một bước đột phá trong việc sử dụng tài nguyên và công nghệ hiện có để thúc đẩy sự phát triển và triển khai công nghệ trên quy mô lớn. Mục tiêu của Sáng Kiến này là tạo ra một sự thay đổi không chỉ về công nghệ mà còn về văn hóa, bằng cách nhân rộng những phương pháp và sản phẩm tốt nhất.Mục Tiêu Của Replicator: Rút Ngắn Khoảng Cách Từ Ý Tưởng Đến Thực TếMục tiêu hàng đầu của Dự Án Replicator là triển khai hàng ngàn hệ thống tự động hóa trên nhiều lĩnh vực trong khoảng thời gian từ 18 đến 24 tháng tới, bao gồm cả các thiết bị không người lái trên không, trên biển và trên quỹ đạo. Các hệ thống này sẽ sử dụng trí tuệ nhân tạo, robot và công nghệ thương mại để đáp ứng nhu cầu của quân đội. Replicator nhấn mạnh vào việc tích hợp các công nghệ mới, đặc biệt là từ khu vực tư nhân, vào hoạt động quân sự.Dự Án Replicator cũng nhằm mục tiêu vượt qua 'thung lũng tử vong trong sản xuất', tức là khoảng cách giữa ý tưởng và thực tế. Nó khuyến khích việc thử nghiệm và phát triển ý tưởng, nhằm giảm bớt khoảng cách này và đẩy nhanh tiến trình triển khai công nghệ.
Máy bay không người lái V-Bat của công ty công nghệ quốc phòng Shield AI, được thiết kế để hoạt động như một bầy đàn thông minh và dự kiến sẽ tham gia vào Sáng kiến Replicator. Ảnh: Defense News.nhỏ gọnthông minhtiết kiệm chi phíphong phúCác trụ cột của Sáng kiến ReplicatorSáng kiến Replicator tập trung vào việc phát triển và sản xuất hàng loạt các hệ thống tự trị trên nhiều lĩnh vực. Dưới đây là một số ví dụ về các loại thiết bị và vũ khí là một phần của sáng kiến này:
1. Hệ thống máy bay không người lái (UAS): Chúng còn được gọi là máy bay không người lái và có thể hoạt động mà không cần có người điều khiển trên máy bay. Chúng được sử dụng cho nhiều ứng dụng, bao gồm giám sát, phân phối, nông nghiệp, v.v… Chúng có thể được điều khiển từ xa hoặc vận hành tự động bằng cách sử dụng các kế hoạch bay được lập trình sẵn hoặc các hệ thống tự động hóa động phức tạp hơn.
Một máy bay không người lái phóng từ tàu USS Indianapolis ở Vịnh Ba Tư, ngày 21 tháng 11/2023. Ảnh: Defense.
2. Xe tự hành không người lái (UGV): Đây là loại phương tiện di chuyển trên mặt đất mà không cần sự can thiệp của con người. UGV có thể được sử dụng trong nhiều môi trường khác nhau như địa hình phức tạp, thời tiết nguy hiểm, hoặc những vùng không an toàn cho con người. Chúng có thể được điều khiển từ xa hoặc tự động hoạt động.
Các xe robot chiến đấu hạng nhẹ RCV-L. Ảnh: The Drive.
3. Phương tiện không người lái trên biển (USV): Đây là những chiếc thuyền hoặc tàu hoạt động trên mặt nước mà không có thủy thủ. Chúng có thể tự hoạt động ở nhiều cấp độ khác nhau, từ điều khiển từ xa đến tự lái hoàn toàn.
Một chiếc tàu không người lái của Lực lượng Đặc nhiệm 59 của Hải quân Hoa Kỳ đang thực hiện nhiệm vụ giám sát ở Vịnh Ba Tư, ngày 21 tháng 11 năm 2023. Ảnh: Defense.4. Phương tiện ngầm không người lái dưới nước (UUV):
Tàu ngầm Kingfish MK-18 MOD 2 không người lái được thu hồi sau khi thử nghiệm khả năng khảo sát địa hình tự động trên diện rộng và định vị dưới nước (sonar). Ảnh: C4ISRNet.
5. Vệ tinh: Mặc dù không thường được xem là hệ thống không người lái, vệ tinh thực sự không có người lái và hoạt động tự động sau khi được phóng. Chúng được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, bao gồm theo dõi thời tiết, liên lạc, điều hướng và nghiên cứu khoa học. Một số vệ tinh hiện đang được phóng bằng phương tiện tự hành.
Một tên lửa SpaceX Falcon 9 mang theo vệ tinh Starlink 4-20, được phóng từ Trung tâm Vũ trụ Kennedy của NASA tại Cape Canaveral, Florida, vào ngày 4 tháng 9 năm 2022. Ảnh: Defensescoop.
6. Đạn tuần kích: Còn được gọi là máy bay không người lái cảm tử, đây là những hệ thống vũ khí có thể bay lượn vòng trên không trong một thời gian dài trước khi tấn công mục tiêu. Chúng có thể được sử dụng để tấn công nhiều mục tiêu, từ quân địch cho đến phương tiện và cơ sở hạ tầng.
Đạn tuần kích Hero-400 của Thủy quân lục chiến Hoa Kỳ được bố trí trước chuyến bay trên Đảo San Clemente, California, ngày 25 tháng 5/2022. Hero-400 là một loại đạn tuần kích mà Thủy quân lục chiến Hoa Kỳ và các đơn vị khác của Bộ Quốc phòng đang bắt đầu kết hợp thành các nhóm nhiệm vụ cụ thể. Cuộc huấn luyện ban đầu này phát triển khả năng vận hành Hero-400 ở bất kỳ kiểu khí hậu và khu vực nào. Ảnh: Defensescoop.7. Các hệ thống do Trí tuệ Nhân tạo hỗ trợ:
RoMan, một robot của Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Quân đội, đang xem xét cách tốt nhất để nắm và di chuyển một cành cây tại Trung tâm Thí nghiệm Adelphi, bang Maryland. Ảnh: Spectrum.Vấn đề tài chính trong Sáng kiến ReplicatorVới ước lượng về số lượng cần thiết và ngân sách dự kiến ban đầu, chúng ta có thể tính toán một phạm vi chi phí cho các hệ thống không người lái như sau:
Công việc tính toán trên có thể đơn giản nhưng ảnh hưởng đến nhiều yếu tố như khả năng vận hành và công suất của ngành có thể phức tạp. Những yếu tố này có thể dẫn đến nhiều giải pháp khác nhau để đạt được mục tiêu của Phó Bộ trưởng Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ Kathleen Hicks.
Hệ thống không người lái (UxS) có thể có mức chi phí đa dạng, từ 8 nghìn USD đến 400 nghìn USD, để xác định khả năng thực hiện. Ví dụ, trong khi Hệ thống máy bay không người lái (UAS) có thể nằm trong khoảng giá này, thì chỉ có những vệ tinh nhỏ mới có thể có ý nghĩa khi triển khai hàng nghìn hệ thống, như bà Hicks đã nhấn mạnh. Khi xem xét các tùy chọn cung cấp UxS khác nhau, có nhiều cách khả thi để đáp ứng phạm vi chi phí này, như bảng sau:
Dựa trên phạm vi chi phí trung bình và chi phí đơn vị đã đề cập, có thể kết hợp các nền tảng đa dạng với mức chi phí tối đa là 800 triệu USD, hoặc tập trung vào số lượng lớn các loại phương tiện có chi phí thấp. DoD có thể chọn mua nhiều UAS cấp thấp cũng như một số lượng nhỏ drone XQ-58 Valkyrie cao cấp hơn với giá 6.5 triệu USD mỗi chiếc. Ví dụ, DoD có thể mua 10,000 chiếc UAS thương mại cỡ nhỏ với giá 600 triệu USD. Đối với khả năng tầm trung, họ có thể mua 2,000 chiếc UAS quân sự cao cấp hơn với giá 500 triệu USD. Đối với việc kết hợp cấp cao-cấp thấp, 50 chiếc XQ-58 (mỗi chiếc 6.5 triệu USD) và 5,000 chiếc UAS thương mại (mỗi chiếc 60 ngàn USD) sẽ có giá 625 triệu USD. Tất cả các lựa chọn này đều nằm trong ngân sách giả định.
Sự kết hợp tương tự có thể áp dụng cho các loại UxS khác. Tuy nhiên, vì chương trình Replicator tập trung vào số lượng lớn, chúng ta cần đơn giản hóa và chỉ xem xét việc mua UxS có chi phí thấp hơn thay vì một phần của sự kết hợp cao-thấp. Nói cách khác, DoD sẽ thực hiện loạt thuật toán tối ưu hóa để tìm ra những phương án tối ưu, với các ràng buộc liên quan đến ngân sách, số lượng lớn nhất có thể, giá rẻ và thông minh trong mức độ chấp nhận được.Trọng tâm của Replicator: Vùng Ấn Độ-Thái Bình DươngVùng Ấn Độ-Thái Bình Dương là tâm điểm mà Replicator hướng đến, với chiến trường chủ yếu dự kiến là biển cả, do đó các hệ thống trên không (UAS), trên biển (USV) và dưới biển (UUV) sẽ đóng vai trò quan trọng trong chương trình này.
Các UAS ở khu vực Ấn Độ-Thái Bình Dương có thể thực hiện nhiệm vụ Tình báo, Giám sát và Trinh sát (ISR), chuyển tiếp liên lạc, thực hiện các nhiệm vụ chiến tranh điện tử và làm mồi nhử quan trọng trong một cuộc xung đột. Với giá thành chỉ phù hợp với các phương tiện nhỏ, các hoạt động hậu cần trên không, thường sử dụng thiết bị cỡ lớn, không phải là một lựa chọn khả thi trên quy mô lớn.
Một số loại UGV nhỏ và giá rẻ hơn trung bình có thể có vai trò trong chương trình Replicator, nhưng cuối cùng, chúng sẽ bị hạn chế ở các chiến trường khác vì vấn đề về khoảng cách và vùng biển ở khu vực Ấn Độ-Thái Bình Dương. Các vùng sa mạc hoặc vùng khô hạn như Trung Đông và Bắc Phi mới là nơi mà UGV có ưu thế, không phải Ấn Độ-Thái Bình Dương.
Lầu Năm Góc thông báo rằng họ muốn tiếp nhận hàng ngàn hệ thống tự động như drone Teal 2 ISR như trong hình để cân đối lợi thế quân sự về mặt số lượng của Trung Quốc. Ảnh: Forbes
trước khi xảy ra xung đột
Tàu không người lái MANTAS T-12 trên mặt nước, đi đầu trong cuộc tập trận New Horizon của TF 59 ở Vịnh Ba Tư vào ngày 26 tháng 10 năm 2021, phối hợp với tàu tấn công nhanh RBNS Abdul Rahman Al-fadel của Bahrain. Ảnh: Defensescoop.
Cuối cùng, một số loại vệ tinh sẽ vượt quá giới hạn về chi phí trong khi những loại khác vẫn nằm trong phạm vi đó. Người ra quyết định cho Replicator cần xem xét chi phí cơ sở hạ tầng mặt đất để hỗ trợ các vệ tinh. Việc cấp phép dữ liệu từ các nhà cung cấp thương mại là một lựa chọn để giảm thiểu chi phí. Các vệ tinh hiện nay với quỹ đạo thấp sẽ được bố trí phù hợp cho các nhiệm vụ thông tin liên lạc và ISR.Thương lượng trong việc thiết kếBà Hicks đã đề ra ngân sách và các yếu tố kinh doanh mà bà hy vọng sẽ xuất hiện từ các hệ thống được cung cấp trong chương trình Replicator.
Trong môi trường đối đầu với Trung Quốc, hai phẩm chất bổ sung mà mọi hệ thống trong Replicator đều cần phải đáp ứng bao gồm dải tiêu chí nhỏ gọn, thông minh, giá rẻ và nhiều. Để đối phó với môi trường chống tiếp cận/chống xâm nhập (A2/AD), chúng phải có khả năng tiếp cận môi trường cần hoạt động và sau đó thực hiện các hành động liên quan đến nhiệm vụ khi đã có mặt ở đó.
Hai yếu tố vận hành này thúc đẩy việc chọn lựa thiết kế. Việc tìm hiểu sâu về các lựa chọn UAS giúp làm rõ sự đánh đổi giữa giá cả và hiệu suất của chúng. Điều này tương tự như việc mua một chiếc điện thoại, người dùng sẽ phải cân nhắc giữa giá và tính năng với mẫu smartphone mà họ lựa chọn. Chúng ta tập trung vào UAS vì nó là hệ thống cơ bản, có sẵn trên trang web Blue UAS của Đơn vị Đổi mới Quốc phòng (DIU), với danh sách các nền tảng đã được kiểm tra và sẵn sàng mua. Các nền tảng hiện có có thể được phân loại thành cánh quạt nhỏ, cánh quạt lớn hoặc cánh cố định/mô-tơ nghiêng, với các tính năng và giới hạn khác nhau về khối lượng tải, phạm vi, độ cao, tốc độ và giá cả.
Đánh đổi giữa phạm vi bay và thiết kế cánhBất kỳ phương tiện UxS nào được sử dụng cho nhiệm vụ cần có khả năng di chuyển ít nhất 50 dặm để đến vị trí thực hiện nhiệm vụ, và phải ở đó đủ lâu để hoàn thành nhiệm vụ trước khi quay trở lại. Phương tiện có thể được phóng từ một tàu hoặc máy bay gần đó, nhưng điều này có thể khó khăn kỹ thuật và tốn kém hơn. Nếu phương tiện được phóng từ một vị trí xa hơn, ví dụ như lãnh thổ của đồng minh, nó sẽ cần lớn hơn để chứa nhiều nhiên liệu hơn cho quãng đường dài hơn, điều này cũng tăng chi phí.
Đa số hệ thống không người lái (UxS) cần ít nhất khả năng hoạt động ở các khoảng cách tối thiểu và có thể cần xa hơn nếu chúng được phóng từ lãnh thổ của đồng minh ở khoảng cách xa. Ảnh: Nextbigfuture.
Ví dụ, với khoảng cách lên đến 100 dặm (160 km), thì hệ thống có cánh cố định/rotor nghiêng sẽ được ưu tiên đối với UAS, vì chúng có tầm bay dài có thể phóng từ xa. Một số drone có cánh xoay lớn hơn nhiều có thể thích hợp trong phần của khoảng cách đó nếu được phóng ở gần.Đánh đổi giữa độ cao và khả năng của UASVí dụ, trong các nhiệm vụ ISR và chiến tranh điện tử, ta sẽ thấy sự thay đổi như sau:
Đối với nhiệm vụ giám sát (ISR), máy bay không người lái bay ở độ cao cao hơn có thể phủ sóng khu vực rộng lớn hơn, nhưng cần động cơ mạnh mẽ và camera chất lượng cao hơn, điều này làm tăng chi phí. Nếu bay ở độ cao thấp hơn, hình ảnh thu được có thể sắc nét hơn, nhưng cần nhiều máy bay không người lái hơn để phủ sóng cùng một khu vực. Do đó, bay cao đắt hơn, còn bay thấp cần nhiều hơn. Trong các nhiệm vụ mà nhiều máy bay không người lái cần làm việc cùng nhau để tăng hiệu suất tổng thể, cần phải cân nhắc giữa việc trang bị thiết bị tốt hơn trên các drone lớn và khả năng phối hợp giữa nhiều drone nhỏ. Các drone phức tạp và lớn có giá cao hơn, vì vậy sẽ có ít hơn.
Hình A: Nhiệm vụ ISR cần sự cân nhắc giữa độ cao và chất lượng hình ảnh. Hình B: Nhiệm vụ chiến tranh điện tử đòi hỏi sự đánh đổi giữa độ cao và khả năng gây nhiễu. Nếu bay quá thấp, UAS có thể bị cản trở bởi địa hình và bị che khuất bởi đường cong của Trái đất.
Trong các nhiệm vụ chiến tranh điện tử, các phương tiện lớn mang lại năng lượng lớn hơn, nhưng cũng phức tạp và đắt tiền hơn. Để radar có thể phát hiện tín hiệu nhiễu, chúng cần bay ở độ cao cao, điều này cũng làm tăng chi phí. Sở hữu nhiều phương tiện sẽ có lợi thế trong chiến tranh điện tử, do đó cần cân nhắc giữa chi phí và số lượng. Các nhiệm vụ liên quan đến chuyển tiếp thông tin cũng có những cân nhắc tương tự.Thách thức và Triển vọngMặc dù triển vọng của Sáng kiến Replicator là rất lớn, nhưng để thành công, cần vượt qua vô số thách thức, từ mở rộng sản xuất đến quản lý địa hình. Những thách thức này đã cản trở những nỗ lực đổi mới tương tự trước đây.
Nếu Sáng kiến Replicator thực sự thành công, nó có thể mở ra một hướng đi mới để tích hợp các công nghệ tiên tiến vào lực lượng vũ trang. Điều này sẽ giúp Mỹ duy trì ưu thế quân sự của mình, đặc biệt khi Trung Quốc đang nhanh chóng phát triển để thách thức vị thế của Mỹ.
Sáng kiến Replicator đại diện cho một bước tiến quan trọng trong việc đổi mới trong lĩnh vực quốc phòng của Hoa Kỳ. Bằng cách tận dụng tài nguyên hiện có và tập trung vào việc tăng cường sản xuất cũng như đưa ra các công nghệ mới trên quy mô lớn, sáng kiến này nhằm mục tiêu đảm bảo rằng quân đội Mỹ vẫn dẫn đầu về khả năng phòng thủ toàn cầu. Như bà Kathleen Hicks nhấn mạnh vào tháng 9: 'Đây là mục tiêu thú vị trong việc thúc đẩy sự thay đổi cả về văn hóa lẫn công nghệ - và trong việc mở rộng những phương pháp và sản phẩm tốt nhất, để chúng ta có thể đạt được ưu thế quân sự nhanh hơn'.
Theo [1], [2].
