西點(diǎn)軍校畢業(yè)生發(fā)現(xiàn)IS行為規(guī)律可用人工智能預(yù)測(cè)

11月13日，法國(guó)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(tái)(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。現(xiàn)今最擅長(zhǎng)識(shí)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(lái)提前預(yù)知恐怖襲擊呢？今天我們就來(lái)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(duì)抗ISIS。

Paulo Shakarian現(xiàn)在是美國(guó)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)軍校的學(xué)生，還曾擔(dān)任過(guò)美國(guó)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(zhēng)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(guó)的第501軍事情報(bào)旅擔(dān)任排長(zhǎng)。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(xiàn)的情報(bào)官員，他突然意識(shí)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(duì)原因作出假設(shè)。但他們很少會(huì)有時(shí)間回頭檢查，尤其在戰(zhàn)爭(zhēng)延續(xù)期間。在伊拉克時(shí)，Shakarian開(kāi)始用他在西點(diǎn)軍校學(xué)到的計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)進(jìn)行情報(bào)分析，并開(kāi)始構(gòu)思用人工智能的方法對(duì)曾被認(rèn)為不可預(yù)測(cè)的反叛組織行為進(jìn)行建模。

后來(lái)，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(lái)變革情報(bào)分析領(lǐng)域。機(jī)器學(xué)習(xí)也正是無(wú)人駕駛汽車(chē)所仰賴(lài)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(lái)在阿富汗檢測(cè)簡(jiǎn)易爆炸裝置的SCARE軟件，以及芝加哥警察局用來(lái)打擊幫派活動(dòng)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（點(diǎn)擊閱讀原文，從網(wǎng)頁(yè)中可查看論文原文）。下面我們就來(lái)看看，他究竟發(fā)現(xiàn)了什么？能預(yù)測(cè)ISIS的活動(dòng)規(guī)律嗎？

讓恐怖分子群龍無(wú)首

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(dòng)》（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(guó)眾議院特別情報(bào)委員會(huì)的注意，并邀請(qǐng)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(wú)數(shù)的例子證明，首領(lǐng)被擊斃后，反叛網(wǎng)絡(luò)很快就會(huì)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(dòng)，意思是說(shuō)，在打擊首領(lǐng)之前，先采取行動(dòng)，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(dòng)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(guò)移除節(jié)點(diǎn)，來(lái)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(lái)的定點(diǎn)打擊更加有效。

之前，這個(gè)問(wèn)題被證明是一個(gè)NP完全問(wèn)題。為了實(shí)際操作，他們引入了一個(gè)混合的整數(shù)線(xiàn)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。

上圖是他們的一個(gè)例子：坦桑尼亞網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)被貪婪啟發(fā)式搜索去除后的可視化表現(xiàn)。圖A是初始網(wǎng)絡(luò)，圖B去除了3個(gè)節(jié)點(diǎn)，圖C去除了5個(gè)節(jié)點(diǎn)，圖D去除了9個(gè)節(jié)點(diǎn)。隨著去除的節(jié)點(diǎn)越來(lái)越多，圖形變得越來(lái)越像星形。當(dāng)去除11個(gè)節(jié)點(diǎn)后，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就完全像一個(gè)星形了。

挖掘ISIS的行動(dòng)規(guī)律

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(shí)發(fā)現(xiàn)與數(shù)據(jù)挖掘會(huì)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(duì)ISIS的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)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(zhēng)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(dòng)，也包括反對(duì)ISIS的勢(shì)力（包括伊拉克、敘利亞和美國(guó)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(cè)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(guò)比較相同事件序列的規(guī)則，來(lái)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(lèi)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(dòng)并伴有間接射擊，那么，下一個(gè)星期在敘利亞就會(huì)出現(xiàn)車(chē)載簡(jiǎn)易爆炸裝置（VBIED）的行動(dòng)。（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(dòng)，并進(jìn)行了大規(guī)模的處決，那么隨后，伊拉克和敘利亞就會(huì)同時(shí)出現(xiàn)大量簡(jiǎn)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(huì)扣留大量人質(zhì)（εavg=0.91，p=0.67）。并且，在他們的數(shù)據(jù)庫(kù)中，類(lèi)似的大規(guī)模扣留總是發(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(duì)安巴爾省采取行動(dòng)，那么在空襲后的一個(gè)星期內(nèi)，ISIS在伊拉克的簡(jiǎn)易爆炸裝置行動(dòng)會(huì)大大增加（p=0.67，εavg=0.97）。然而，如果空襲的同時(shí)，ISIS還在對(duì)敘利亞采取行動(dòng)，那么，當(dāng)?shù)睾?jiǎn)易爆炸裝置的使用也會(huì)增長(zhǎng)（p=0.67，εavg=0.79）。

ISIS每周在伊拉克和敘利亞的武裝襲擊

根據(jù)這些行為規(guī)律，他們得出了以下一些結(jié)論：

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

ISIS傾向于在大規(guī)模步兵行動(dòng)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(lái)實(shí)現(xiàn)騷擾的目的（這在伊拉克自由行動(dòng)期間的反叛團(tuán)體中很常見(jiàn)）。

聯(lián)軍空襲與ISIS對(duì)簡(jiǎn)易爆炸裝置的使用之間存在著關(guān)系，但卻沒(méi)有激發(fā)其他更大規(guī)模的武器（例如車(chē)載炸彈），這可能意味著ISIS在這種行動(dòng)后，會(huì)依賴(lài)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(duì)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(shuō)，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(duì)過(guò)去的行為進(jìn)行建模。

美國(guó)國(guó)防部對(duì)他的研究很感興趣，或許代表著五角大樓將越來(lái)越接受這種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)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(huì)使用更加細(xì)分的時(shí)間區(qū)間，并且對(duì)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(lái)找到更多的規(guī)律，對(duì)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(shí)別、分析監(jiān)控錄像中的人類(lèi)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(lái)維持和平是不可能的，更需要人的心靈。正如愛(ài)因斯坦所說(shuō)：

Peace cannot be kept by force; it can only be achieved by understanding.

——Albert Einstein