軍用無人載具的新領域──無人水面載具

在無人載具系統的範疇之內，無人空中載具是最首先被應用於軍事用途，並且也獲致極大的成果和讚譽，因此鼓勵了相關技術的進一步發展。而隨著電腦科技的進步和人工智慧的演化，也再擴展無人空中載具的種類與用途：從最初的全人工遙控，以偵照為主的偵察機類型，演變至今成為可酬載武器，並具自動導航功能的全能攻擊型，未來還可能再進化為從起飛到降落皆可自動完成的智慧機種，甚至還能進行連人力都很難完成的航艦上起降。

隨著空中的「逐漸」擁擠，科學家和相關業者逐漸將眼光轉移至地面與水面，而目前地面的無人載具系統，大致使用限於未爆彈處理場合，因此若以技術風險和成熟度來評估，水面將會優先於地面，成為無人載具下一個發展迅速的競技場。

在無人空中載具開發歷程中，不論是技術或投入時程都居於領先地位的以色列，同樣在無人水面載具的領域維持著相同的熱忱和領先，至今已經有多種產品的開發均達到成熟階段。促使以色列能夠如此迅速切入市場的原因，一方面想必然因為同屬無人載具系統，因此空中載具的發展經驗，對於水面載具的開發必定有極大的助益；再者另一項較為人忽略的背景原因，是所謂的「文化因素」：也就是說因為受到長久操作無人空中載具的經驗影響，造成以色列（包括軍方，民間與產業界）對於無人載具系統的接受度遠高於其他國家，也因此對開發相關產品的業者有更大的激勵效果。

以色列仍在技術與市場競爭上領先

現今以色列著手無人水面載具的三家廠商，包括Aeronautics Defense Systems、Elbit Systems與Rafael等，其實都是在無人空中載具擁有豐富經驗和完整產品線的廠商，因為水面載具的許多次系統都可受益於應用在無人空中載具的科技，如感應器、操控系統或自動控制／導航等，因此能藉此有效縮短技術上的差距。

Aeronautics公司的主力產品是被稱為「海星」（SeaStar）的七公尺長小艇，配備有光電／紅外線感測器與機槍，已完成數百小時的海上測試。該公司技術副總裁Dany Eschar表示，「海星」基本上算是半自動控制，但技術部門正努力完成全自動模式的發展，需要克服的技術包括硬、軟體的問題，其中避開障礙會是需要較多著力的部份。尤其是在沿岸的航行，不僅要避開障礙物，在與其他船隻相遇時，最好還要能遵照國際海上避碰章程的規定進行避碰，因此其人工智慧的反應不僅要迅速，還要能「守法」。而該公司確信以其擁有超過七千小時的無人空中載具操作／發展經驗，定有能力且順利引用相關經驗解決問題。而且基於未來市場的潛力與前瞻性，Aeronautics公司認為無人水面載具是值得投入時間與金錢進進開發的。

對無人水面載具發展持有同樣樂觀展望的Elbit系統公司，認為以發展時序來看，無人水面載具大約落後無人空中載具約十年，因此評估最遲在十年內，經過與使用者的磨合及突破技術瓶頸之後，屆時無人水面載具市場大概就會像現在無人空中載具一般，不論是種類或數量都將呈現爆炸性成長和百家爭鳴的情況。

不過Elbit公司對於載具的尺寸則與其他競爭者有不同的看法，該公司無人水面載具部門主管Rami Ben-Ami認為在過去十年內，是基於對任務的需求而影響現今載具的7至11公尺規格，也就是說因為目前使用的載具尺寸因恰可符合任務需求，所以才被一直延用。但是倘若任務範圍持續擴大，酬載一直增加，則流行的「7-11」尺寸很快就會不敷使用了，因此大型船體將擁有更佳的升級充餘和發展潛力。在這樣的觀念下，Elbit Systems公司所開發的「銀旗魚」（Silver Marlin）也著實在體型上要大於別家公司產品。

事實上，較大的尺寸也確實有其優點，因為酬載量增加意味著可安裝更多樣化的設備及更重型的武器，還有更多的空間可裝油料，因此也表示有更遠的航程和較佳的耐航性。Elbit Systems公司人員甚至更大膽預測，在下一個世代就會出現如巡邏艦或甚至巡防艦大小的無人水面載具。

撇開體積的爭議，現今在市場發展位居最領先地位的是拉斐爾公司（Rafael），該公司的「保護者」（Protector）一直可說是技術最成熟的產品，甚至已經開始實際部署使用，第一個客戶自然是以色列軍方，運用在許多沿岸、港口的巡邏和反恐偵防等任務。「保護者」的另一個拉斐爾不願具名的使用者，是眾所皆知的新加坡海軍，據瞭解新加坡海軍在2004年底派遣至波斯灣支援聯軍維和任務的決心號堅忍級兩棲登陸艦（RSS Resolution, 208）上，就配置有「保護者」無人水面載具，以協助保護在該海域的鑽油平台。在多次的執勤記錄中，「保護者」經常航行使用超過8小時，每次只要有「保護者」現身，不懷好意的嫌疑船隻就會自動退讓，很明顯這樣的經驗值得試用於目前海盜横行的索馬利亞沿海。而新加坡海軍基於良好的使用經驗，也進一步以引進相關技術，由新加坡科技電子公司（Singapore Technologies Electronics Ltd）發展體型相當,但改用硬殼船身的「維納斯」（Venus）無人水面載具，不過依照慣例，並無法從任何新加坡消息來源可證實「保護者」與「維納斯」的淵源。

拉斐爾公司曾在2006年與BAE Systems、洛克希德馬汀合作組成團隊，向美國海軍推銷「保護者」，希望能獲得美國海軍青睞，成為濱海戰鬥艦（Littoral Combat Ship, LCS）的標準配備。

最強海權國家的發展

位居世界海權之最的美國，以其掌握的科技力量，在無人水面載具領域的技術層次其實也相當先進。然而在運用部署的進度或許受到兩項因素的影響而稍有遲疑：其一是無人水面載具在美國海軍被認為是「任務模組」，也就是其功能是以船艦為核心的延伸；其二是美國海軍要求無人水面載具必須具備「有人」的功能選項。此兩項因素無形限制了無人水面載具的配置及設計，因為任何載具一旦要考慮搭乘人員，就會不得不在性能和酬載上要有所妥協。

話雖如此，美國在無人水面載具的發展仍有相當具體成果，早於1985年就已在海軍研究辦公室（Office of Naval Research）主持下發展有「貓頭鷹二型」（Owl Mk II）小型無人水面載具，並且曾參與1998年5月的「98河川共通作業演習」（Riverine Interoperability Operation Exercise '98）。

而在2000年10月12日科爾號驅逐艦（USS Cole, DDG 67）在葉門遭受自殺式恐怖攻擊之後，則促使美國海軍更加積極重視無人水面載具的發展與運用。2003年，「斯巴達斥候」無人水面載具被派遣至在波斯灣巡弋的蓋茨堡號巡洋艦（USS Gettysburg, CG 64）上進行測試，「斯巴達斥候」無人載具計畫始於2001年，屬於一項由國防部主持，海軍水下作戰中心督導的「先進概念技術展示」計畫。載具有7公尺和11公尺長的兩種硬體充氣小艇（Rigid Hull Inflatable Boat, RHIB），蓋茨堡號上配備的是7公尺型式，酬載量視艇型大小分別是3000磅和5000磅，基本武裝為一挺遙控的50機槍，另可搭配各種光電、紅外線偵監感測器與搜索雷達等。

而美國海軍更在2007年公布「海軍無人水面載具主要計畫」，其中不僅明文定義無人水面載具將於美國海軍內所肩負的任務包含：水雷反制、反潛、海事維安、水面作戰、特戰支援、電戰與支援海上封鎖等七類。此外也規劃後續美國海軍所需要的無人水面載具種類和等級，計有「X」級，「港口」級（Harbor Class）、「史諾克／浮潛」級（Snorkeler Class）和「艦隊」級（Fleet Class）等4種。

其中「X」級是種3公尺的有限功能小型無人水面載具，可由常見的11公尺硬體充氣小艇施放操作；「港口」級則是由標準7公尺硬體充氣小艇改裝而成，並可視狀況加裝武器；而「史諾克／浮潛」級則是一種長7公尺的半潛式載具（暫不屬於本文討論內容），主要負責水雷反制、反潛及支援某些特戰任務；至於體型最大的是「艦隊」級，是長11公尺的硬體充氣小艇，也是將配屬於濱海戰鬥艦上的標準裝備，通用動力公司機器人部門已於2008年5月交付兩艘其設計的「艦隊」級（Fleet Class）無人水面載具，另一家以無人系統見長的公司──AAI公司，也在2009年中提出自己的設計，並以其設計的通用無人水面載具參加美國海軍的2011三叉戟戰士實驗操演（Trident Warrior 2011 Experiment）。

載具材質方面，由Zyvex 性能材料公司（Zyvex Performance Materials）於2010年所推出的「食人魚」（Piranha）無人水面載具堪稱代表之作，此載具艇身由一種稱為Arovex的超輕量碳納米管強化複合材料製成，屬於該公司的專利產品，可使「食人魚」的重量遠輕於同級競爭者，而強度卻可增加20至25﹪，因此「食人魚」以僅54尺長8000磅重的體型，卻也能搭載Mk 54魚雷或反艦飛彈等重武裝。

北海的異軍突起

北歐瑞典的Kockums公司向來擅長設計小型艦艇，而且觀念經常突破傳破，在無人水面載具同樣如此。其產品亦稱為「食人魚」（瑞典文Piraya），是完全以網路作戰概念為前提而設計。艇身僅長4公尺，寬1.4公尺，酬載均以感測器為主，武裝則僅能使用小口徑武器，但是其特點是具備網路連線功能，並且運用無線隨意網路（ad-hoc）技術，使得單一主控台可同時操縱多艘無人載具，而且控制指令以網路式IP封包傳送，因此不限於傳統無線電方，也可運用LAN/WLAN網路或甚至手機及衛星電話進行控制，基本上就像無線上網一樣，只要能連上網就能控制無人水面載具。Kockms公司為驗證此項技術，目前已造有3艘自2009年10月開始進行測試，於2010年再加入第4艘進行。

國內的發展

台灣在無人載具系統的發展，不論是空中、水面或陸地方面，不可諱言與國外均有差距，而且至今大多只見以無人空中載具為發展重點，其他領域則僅偶見於一些實驗性質偏高的計畫。但是在8月底的一項名為機器人展的展覽中，卻意外看到國內的無人水面載具計畫現身！

該型載具計畫由台灣海洋科技研究中心聯合船舶設計發展中心合作開發，屬於『台灣海域長期觀測與研究』之子計畫『台灣海岸觀測及評估實驗站』，其目的在免除傳統以人員搭船出海進行海上水文調查工作的風險。載具被命名為「鄭和101」，屬於一般長5公尺的舷外機淺吃水小艇，其控制傳輸相當特別，係利用無線網路的WiFi方式，因此可同時透過電腦操控及傳輸監測資料，其實與瑞典「食人魚」的方式有異曲同工之妙。

目前「鄭和101」已開始下水進行測試，並執行一些簡單的水文探測任務，由於操控距離僅達5公里，所以大致均限於以目視人工方式操控，再輔以GPS定位系統和電羅經回傳船位和船艏向等航行資料，而駕駛台前方另加裝有攝影機提供主控台進行操船避碰。相關研發人員表示，現正設法強化航行控制軟體，使載具擁有避碰的智慧判斷功能，未來還要搭配先進感測器，使「鄭和101」能達真正的智慧型無人水面載具，而不只是遙控型無人水面載具層級。

研究人員另表示，現階段由於「鄭和101」僅依靠加裝的鉛酸電池提供電力，因此無法裝備高耗電的電達輔助導航，所以必須另謀其他途徑。曾經嘗試的解決方案包括使用視覺判別軟體，由攝影機攫取影像進行判別是否為障礙物以執行避撞措施，但是測試過程發現如此將耗用大量電腦運算資源，可能影響其他程式執行而且較為耗時；再者以「鄭和101」淺吃水的特性，抗浪性較差，結果在船體大幅搖擺時，很容易將接收到的海浪影像誤判為障礙物。是故研究人員仍在持續尋找可靠且節能的感測器搭配，未來可能考慮的是目前普遍為無人地面載具所運用的雷射掃瞄測量系統，或者更進一步使用加大船體以容納更多的感測裝備和電源供應。

目前所知，「鄭和101」主要用於水文探勘與調查，尚未開發有軍事方面的用途，再者我國海軍似乎也未見提出無人水面載具的需求，因此恐怕短期內還看不到台灣會有軍用無人水面載具的出現，再者以現今「鄭和101」的性能，也尚難符合軍事任務的標準。

但是如果吾人將無人水面載具的用途擴大至整個國土安全的領域，其實在沿海的巡邏與警戒任務，就有無人水面載具可發揮之處。例如肩負全國海域、沿岸與各港口維安的海巡署，就有這方面的需求，特別是未來若是實施全面募兵制，兵員人數明顯會大幅減少，則受到影響的不只是國軍的三軍部隊，還有現在以義務兵員為主力的海岸巡防總局及各地區巡防局，同樣會出現人力吃緊的狀況。因此若能以小型無人水面載具在岸上人員控制之下進行巡邏，就能長時間在更大範圍進行更有效的巡邏，這種能量對於某些海巡艦艇較難適時抵達的離島區域顯得格外重要而有價值。因此如果能依所謂「螺旋式發展」的方式，以「鄭和101」為基礎核心，逐步依需求開發功能，相信未來國內也能發展出適合本土特有需求的無人水面載具。