人工智能對抗ISIS：西點(diǎn)軍校畢業(yè)生發(fā)現(xiàn)了什么？

　　11月13日，法國巴黎市中心發(fā)生多起槍擊爆炸事件，已造成逾百人死亡。據(jù)美聯(lián)社和歐洲新聞電視臺(Euronews)11月14日消息，恐襲已致129人死亡，352人受傷，其中99人受重傷。

　　ISIS慘絕人寰的行為引起了全世界的憤怒。但是，恐怖分子的行為并不是隨機(jī)的，而是具有一定的模式?，F(xiàn)今最擅長識別模式的技術(shù)就是人工智能了。那么，能不能利用人工智能來提前預(yù)知恐怖襲擊呢?今天我們就來介紹一位西點(diǎn)軍校畢業(yè)生，以及他如何用人工智能和數(shù)據(jù)分析的方法對抗ISIS。

　　Paulo Shakarian現(xiàn)在是美國亞利桑那州立大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)教授，曾是西點(diǎn)軍校的研究生，還曾擔(dān)任過美國軍方情報(bào)官員。這些經(jīng)歷讓他非常熟悉恐怖分子的行為。小時(shí)候，他認(rèn)為戰(zhàn)爭很遙遠(yuǎn)，但在西點(diǎn)軍校讀大四的時(shí)候，911恐怖襲擊改變了他的看法。2002年，他作為美軍第一裝甲師的軍方情報(bào)官員被派到了伊拉克，并在那里待了14個(gè)月，然后在駐扎德國的第501軍事情報(bào)旅擔(dān)任排長。在那里，他為軍隊(duì)收集、處理和分析了大量情報(bào)，還榮獲了銅星勛章。

　　由于他的工作時(shí)常接觸到大量一線的情報(bào)官員，他突然意識到，有許多智能技術(shù)都能運(yùn)用在這個(gè)領(lǐng)域。情報(bào)人員常需要分析他們所能獲得的所有數(shù)據(jù)，并對原因作出假設(shè)。但他們很少會有時(shí)間回頭檢查，尤其在戰(zhàn)爭延續(xù)期間。在伊拉克時(shí)，Shakarian開始用他在西點(diǎn)軍校學(xué)到的計(jì)算機(jī)科學(xué)知識進(jìn)行情報(bào)分析，并開始構(gòu)思用人工智能的方法對曾被認(rèn)為不可預(yù)測的反叛組織行為進(jìn)行建模。

　　后來，他進(jìn)入了馬里蘭大學(xué)，獲得了計(jì)算機(jī)科學(xué)的碩士學(xué)位。他的目標(biāo)非常明確：用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法來變革情報(bào)分析領(lǐng)域。機(jī)器學(xué)習(xí)也正是無人駕駛汽車所仰賴的技術(shù)。當(dāng)他在馬里蘭大學(xué)獲得博士學(xué)位后，就進(jìn)入亞利桑那州立大學(xué)，繼續(xù)他的人工智能研究。

　　他的研究孵化了多個(gè)具有革命潛力的項(xiàng)目，例如游俠特遣部隊(duì)(Task Force Paladin )用來在阿富汗檢測簡易爆炸裝置的SCARE軟件，以及芝加哥警察局用來打擊幫派活動的社交媒體分析工具GANG和SNAKE。

　　近幾年，他在這個(gè)領(lǐng)域發(fā)表了幾篇論文。下面我們就來看看，他究竟發(fā)現(xiàn)了什么?能預(yù)測ISIS的活動規(guī)律嗎?

　　讓恐怖分子群龍無首：挫敗首領(lǐng)生成機(jī)制

　　2012年11月，Shakarain發(fā)布了一篇論文，名字叫《攻擊強(qiáng)健恐怖網(wǎng)絡(luò)的塑造行動》(Shaping Operations to Attack Robust Terror Networks)，旨在瓦解恐怖組織的首領(lǐng)生成機(jī)制。這篇論文引起了美國眾議院特別情報(bào)委員會的注意，并邀請他去介紹自己的發(fā)現(xiàn)。

　　為了瓦解恐怖組織和反叛網(wǎng)絡(luò)，安全機(jī)構(gòu)通常傾向于定點(diǎn)打擊“高價(jià)值目標(biāo)”(HVT)，也就是他們的首領(lǐng)。然而，有無數(shù)的例子證明，首領(lǐng)被擊斃后，反叛網(wǎng)絡(luò)很快就會再生成一位新的首領(lǐng)。例如，2006年6月8日，臭名昭著的基地組織首領(lǐng)阿布·穆薩布·扎卡維被擊斃后，一星期之后就出現(xiàn)了一位新首領(lǐng)阿布·艾尤卜·穆哈吉爾。

　　如何瓦解這種首領(lǐng)的再生成機(jī)制呢?Shakarain引入了一個(gè)概念叫做“塑造”(shaping)行動，意思是說，在打擊首領(lǐng)之前，先采取行動，瓦解該組織產(chǎn)生新領(lǐng)導(dǎo)的能力，然后再采取普通的行動以擊斃首領(lǐng)。這樣，恐怖網(wǎng)絡(luò)就很難再生成一位新首領(lǐng)，也就很難東山再起。

　　那么，要如何做到這一點(diǎn)呢?Shakarain利用了網(wǎng)絡(luò)理論，通過移除節(jié)點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中心性的最大化。直觀上看，網(wǎng)絡(luò)中心性代表了高度節(jié)點(diǎn)的臨界值。低中心性的網(wǎng)絡(luò)更加去中心化，因此更加容易生成新的首領(lǐng)。在這篇論文中，他們旨在尋找那些能夠使中心性最大化的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，以便使接下來的定點(diǎn)打擊更加有效。

　　之前，這個(gè)問題被證明是一個(gè)NP完全問題。為了實(shí)際操作，他們引入了一個(gè)混合的整數(shù)線性規(guī)劃和貪婪啟發(fā)式搜索。執(zhí)行貪婪啟發(fā)式搜索后，在檢查5個(gè)真實(shí)的恐怖分子網(wǎng)絡(luò)時(shí)發(fā)現(xiàn)，只需要移除12%的節(jié)點(diǎn)，就能提高網(wǎng)絡(luò)中心性17%～45%。這個(gè)算法還能應(yīng)用在包含1133個(gè)節(jié)點(diǎn)和5541個(gè)邊的網(wǎng)絡(luò)中。

　　挖掘ISIS行為之間的相關(guān)性

　　ISIS的行為并不是完全隨機(jī)的，而是有規(guī)律可循，這是Paulo Shakarian的驚人發(fā)現(xiàn)。

　　今年8月，Paulo Shakarian的團(tuán)隊(duì)在知識發(fā)現(xiàn)與數(shù)據(jù)挖掘會議(Conference on Knowledge Discovery and Data Mining)上發(fā)表了一篇論文，名為《挖掘因果關(guān)系：對ISIS的數(shù)據(jù)驅(qū)動研究》(Mining for Causal Relationships: A Data-Driven Study of the Islamic State)，公布了他們的發(fā)現(xiàn)。

　　這篇論文中，他們分析了戰(zhàn)爭研究所提供的2200個(gè)ISIS相關(guān)事件的數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一個(gè)描述模型——一個(gè)模擬ISIS行為的算法。這2200個(gè)事件發(fā)生于2014年下半年，既包括了圍繞ISIS的軍事行動，以及反對ISIS的勢力(包括伊拉克、敘利亞和美國領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)盟)。在其中，他們將邏輯程序和因果推理相結(jié)合，試圖挖掘出事件之間的因果關(guān)系。

　　由此，他們得出了一些規(guī)則，這些規(guī)則的預(yù)測是由多個(gè)原子命題(不包含其他命題作為其組成部分的命題，即在結(jié)構(gòu)上不能再分解出其他命題的命題)所組成，并通過比較相同事件序列的規(guī)則，來獲得因果關(guān)系的證據(jù)。除了考慮規(guī)則的概率(p)之外，他們還研究了因果關(guān)系的度量εavg，這可以看做是當(dāng)同時(shí)考慮到其他類似規(guī)則時(shí)，規(guī)則的先決條件所能提供的概率提升。

　　結(jié)果，他們果然發(fā)現(xiàn)了一些規(guī)律：

　　1.如果在某個(gè)星期，ISIS在伊拉克采取了步兵行動并伴有間接射擊，那么，下一個(gè)星期在敘利亞就會出現(xiàn)車載簡易爆炸裝置(VBIED)的行動。(p=1.0，εavg=0.92)

　　2.如果在某個(gè)星期，ISIS在伊拉克提克里特市采取了行動，并進(jìn)行了大規(guī)模的處決，那么，隨之而來的就是伊拉克的敘利亞同時(shí)出現(xiàn)大量簡易爆炸裝置(IED)。(p=1.0，εavg=0.97)

　　3.敘利亞政府空襲之后的一個(gè)星期內(nèi)，ISIS往往會扣留大量人質(zhì)(εavg=0.91，p=0.67)。并且，在他們的數(shù)據(jù)庫中，類似的大規(guī)?？哿艨偸前l(fā)生在敘利亞空襲之后。

　　4.如果聯(lián)軍空襲伊拉克摩蘇爾市的同時(shí)，ISIS正在對安巴爾省采取行動，那么在空襲后的一個(gè)星期內(nèi)，ISIS在伊拉克的簡易爆炸裝置行動會大大增加(p=0.67，εavg=0.97)。然而，如果空襲的同時(shí)，ISIS還在對敘利亞采取行動，那么，當(dāng)?shù)睾喴妆ㄑb置的使用也會增長(p=0.67，εavg=0.79)。

　　根據(jù)這些行為規(guī)律，他們得出了以下一些結(jié)論：

　　1.ISIS可能會在除巴格達(dá)以外的其他區(qū)域采取大規(guī)模步兵行動之前，在巴格拉采取自殺式車載炸彈，來防止伊拉克軍隊(duì)/警察的增強(qiáng)部署。

　　2.ISIS傾向于在大規(guī)模步兵行動之前，采取間接射擊(IDF)作為前導(dǎo)——更符合傳統(tǒng)軍事力量，而不是大規(guī)模使用IDF來實(shí)現(xiàn)騷擾的目的(這在伊拉克自由行動期間的反叛團(tuán)體中很常見)。

　　3.聯(lián)軍空襲與ISIS對簡易爆炸裝置的使用之間存在著關(guān)系，但卻沒有激發(fā)其他更大規(guī)模的武器(例如車載炸彈)，這可能意味著ISIS在這種行動后，會依賴更加分散和反叛風(fēng)格的策略。

　　論文中，Shakarain的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，有兩個(gè)目標(biāo)對ISIS似乎有特別高的價(jià)值——巴拉德和拜伊吉。拜伊吉擁有一座主要的煉油廠，而巴拉德靠近一座重要的政府軍事基地。

　　Shakarain說，這篇論文描述了「概念的證據(jù)」，盡管算不上真正的「大數(shù)據(jù)」，但結(jié)果是顯著的。由于數(shù)據(jù)有限，他們只聚焦在對過去的行為進(jìn)行建模。

　　美國國防部對他的研究很感興趣，或許代表著五角大樓將越來越接受這種數(shù)據(jù)驅(qū)動的計(jì)算機(jī)研究方法。他們將繼續(xù)研究更復(fù)雜的臨時(shí)關(guān)系，可能會使用更加細(xì)分的時(shí)間區(qū)間，并且對多個(gè)時(shí)間單位進(jìn)行分析。另外，他們還將研究環(huán)境變量(例如天氣、信息、社交媒體、政治情況等)來找到更多的規(guī)律，對反恐策略提供一定的幫助。

　　不僅如此，人工智能還能完成更多的反恐任務(wù)，例如面部識別、分析監(jiān)控錄像中的人類行為等等。希望有更多的研究者投身這個(gè)領(lǐng)域，讓機(jī)器保護(hù)我們的生命。但僅靠機(jī)器來維持和平是不可能的，更需要的是人的心靈。