美國今天面臨的威脅不僅是不同的;它們比歷史上任何時候都發展得更快。同樣,世界各地的作戰人員可利用的技術比以往任何時候都要快,而且這種創新大多源自國防部門之外。這些是當今世界的基本屬性,海軍和海軍陸戰隊將把它們轉化為國家安全的優勢。將通過綜合無人系統、人工智能和自主性的交叉點來實現這一目標,使之成為一個由智能自主系統(IAS)促成的未來。
實現這一未來的主要挑戰不僅在于科學發現和技術發明,而且同樣涉及加速新興技術的開發、操作和采用,使之成為智能自主系統的作戰能力。
為了實現這個未來,授權海軍事業制定這個海軍IAS科技戰略,并在其后制定配套的IAS戰略執行計劃。該戰略設定了海軍IAS的愿景;提供了戰略投資框架;并指導一致性,以加速開發、運作和采用。執行計劃是一份活的文件,它提供了事業必須完成的可操作和可衡量的步驟,并為成功分配了責任、職責和衡量標準。
這兩份文件--戰略和執行計劃--旨在指導整個海軍事業: 政府、工業和學術界的軍人和平民。它們指導領導人做出資源投資和撤資的決定;指導開發和采購人員在他們的努力中尋求協調和杠桿作用;指導作戰人員設想通過在部隊結構中整合國際準則來實現未來海軍的影響。該戰略的成功需要領導層不斷致力于保持對執行的關注和重視。
如果要影響21世紀的方向,時間是至關重要的。海軍力量在本世紀將是最重要的,而IAS將成為未來海軍力量的一個基石。
九個戰略目標是由愿景綜合而成的。它們按能力、人員和流程以及伙伴關系進行分類。這些目標分別針對關鍵的長期挑戰,需要時間來實現。它們共同定義了全面的成果,一旦實現,將全面實現智能自主系統(IAS)的愿景。
IAS戰略執行計劃提供了實現每個戰略目標所需的可操作的執行線(LOE)。每一個戰略目標都有多個LOE,它們將按照優先順序在一段時間內被攻克。每個LOE都包含了短期和可衡量的目標,詳細說明了實現每個目標的方法,并包括責任和義務的分配。
1.在和平時期和戰時的行動中,利用進化的、破壞性的IAS創造優勢。
2.使用國際準則來更好地配置、裝備和訓練部隊。
3.利用IAS加快數字和物理環境之間的連接。
4.建立領導、管理和宣傳,以實現國際準則的愿景
5.招聘、教育、培訓和留住世界一流的勞動力,以便在IAS支持的未來中脫穎而出。
6.建立必要的物理、數字/數據和流程基礎設施,以加速持續集成和互操作性的成熟、測試和評估、能力完善和維持
7.調整采購方法和政策的使用,以及作戰概念的發展,以便以創新的速度實施和采用國際會計準則。
8.通過促進關鍵的伙伴關系,消除障礙,并在國防部、作戰人員社區、美國政府、工業界、學術界和盟國伙伴之間分享知識,最大限度地提高IAS的創新。
9.實現整個海軍事業的動態團隊合作,并實現與其他軍種和盟國伙伴的無縫IAS互操作性。
我們對手的技術和戰術取得了驚人的進步,這就要求海軍在更廣闊的地理區域部署資產,以進行可信的威懾、交戰和取勝。為了在這種環境下保持決策優勢,戰略家和指揮官需要具備在實時、大規模戰役中有效管理各種分布式系統的能力。這種能力的核心是對分布式艦隊中每種可用資產的完全可見性,以及戰略協作、分析和協調決策所需的大規模支持數據的可操作性。對如此大規模的數據進行解讀并采取行動,已經超出了人類情報人員單獨行動的能力范圍,因此需要有效的軟件解決方案來輔助和提高人類操作人員的決策能力。這種軟件必須能夠在和平時期和灰色地帶沖突中提供有效的應對規劃,并在動能交戰中提供可靠的戰術決策支持。
在復雜的海上環境中權衡各種選擇時,戰略家們會遇到一些棘手的問題,其中包括:
在回答上述每個問題以及更多問題時,海軍規劃人員必須考慮其全部分布式系統,并平衡一系列廣泛的考慮因素,包括目標和可用資產之間的相對距離、進攻和防御戰略的優勢和缺點、友軍和敵軍的兵力和限制、彈藥能力和可用性、風險承受能力、應急計劃等等。要在未來的分布式行動中取得海上優勢,需要先進的人工智能決策工具,使水兵能夠以對手無法適應的速度做出更好的反應。
美國Palantir公司的解決方案幫助超負荷工作的規劃人員和作戰人員利用數據更好地理解、比較和選擇作戰行動,以適應不斷變化的作戰空間中的分布式作戰。通過大規模訪問所有來源的數據,我們的解決方案可用于在單一環境中快速攝取、清理和轉換來自不同層級和許可級別的輸入數據,供安全用戶檢查、分析和發現,為指揮官和規劃人員提供可操作的見解。利用這些數據,我們的解決方案可以為以下工作流程提供動力,以幫助決策:
Palantir 軟件可將 "紅色兵力 "和 "藍色兵力 "的共同作戰圖(COP)情報整合到一個近乎實時的、不斷更新的戰斗空間地理空間描述中。在這一資源中,各梯隊用戶可以獲得所有已知目標、友軍資產和正在進行的行動的最新視圖,以支持更好的決策。作戰人員和戰略家可以深入研究單個艦艇和系統,以便更好地了解它們的能力和任務。
無論是 Palantir、第三方供應商還是美國海軍自己開發的算法,Palantir 的軟件都能與最前沿的人工智能算法開發完全互操作。這些人工智能模型支持更快、更有效的環內人工決策。各種模型都可以加載到我們的解決方案中,幫助規劃人員針對不斷變化的作戰空間條件生成、評估和比較潛在的作戰行動。這樣做的結果是,每名人工分析師每小時可做出決策的質量和數量都得到了大幅提高,所有可用系統的分配也得到了優化。做出的決策會被自動捕獲并寫回,以便更好地完善模型和改進未來的建議。
我們的解決方案可配置任務執行儀表板。一旦在平臺內評估并確認了 COA,就可將其推送至戰區內的分布式艦艇和團隊,以便進行戰術執行。Palantir 的開放式互操作結構支持與眾多戰術數字信息鏈接,并將保持靈活性,以便在未來與通信即服務(CaaS)解決方案集成。
Palantir 解決方案,包括為決策支持配置的解決方案,都基于相同的核心原則:
所有 Palantir 解決方案均采用模塊化架構和行業標準開放式 API(如 REST、JDBC 等)構建,以確保與海軍現有應用程序以及尚未開發的未來解決方案之間的互操作性。我們的解決方案優先考慮高度可配置的工作流,以便為從戰術到作戰再到戰略的大量用例提供價值。無論數據存儲在何處,我們都能讓用戶對其數據進行建模、探索、準備、轉換和交互,并使這些數據能夠被分散的外部應用程序和已在整個機隊運行的工具輕松發現。我們的解決方案利用開放式、模塊化、微服務架構。
Palantir 在為美國國防和情報利益相關方實施高度復雜的分類、角色和基于屬性的安全控制方面擁有多年經驗。我們高度安全的解決方案可對信息進行細化保護,直至單個數據點。此外,我們全面的訪問控制框架使美國兵力能夠在不過度共享的情況下安全地向聯盟伙伴推送情報。
美國國防部信息系統局(DISA)已授予 Palantir 國防部影響等級 6 (IL6)、影響等級 5 (IL5) 和 FedRAMP 中度授權。我們的解決方案已獲得風險管理框架授權,可在國防部和集成電路的主要領域和安全飛地運行,包括NIPRNET、SIPRNET、JWICS、BICES等。
解決方案充分利用了敏捷性和 DevSecOps 的最佳實踐,包括持續集成和持續交付、統一配置環境、代碼和數據分支以及具有企業健康檢查功能的管理系統。因此,從數據科學家到分析師,再到軟件開發人員,各種用戶都可以在可擴展到整個企業的 DevSecOps 環境中進行安全協作。
2020 年 3 月 23 日,美國海軍陸戰隊(USMC)宣布了一項被稱為 "兵力設計2030 "的重大兵力設計倡議。作為該計劃的一部分,海軍陸戰隊將在未來 10 年內重新設計海軍遠征作戰,并更好地與國防戰略保持一致,特別是重點關注與俄羅斯等的戰略競爭。 "兵力設計2030 "以兩個作戰概念為基礎: 有爭議環境中的瀕海作戰(LOCE)和遠征高級基地作戰(EABO)。為支持這些概念,海軍陸戰隊將取消或削減某些類型的部隊,并取消某些軍事職業專業(MOS)。海軍陸戰隊還計劃重組較高梯隊的海軍陸戰隊編隊,并通過在 2030 年前削減 12,000 人的部隊來縮小規模。海軍陸戰隊已于 2021 年和 2023 年發布了更新報告,強調了取得的成就并概述了未來的活動。
自 2020 年宣布以來,海軍陸戰隊已根據 "兵力設計2030 "裁撤和重組了部隊,并剝離了一些海軍陸戰隊認為不支持海軍陸戰隊遠征任務的能力。這些重大變革遭到了海軍陸戰隊一些退休高級軍官和前行政部門官員的公開反對。 "兵力設計2030 "的支持者認為,目前的海軍陸戰隊部隊設計已經過時,需要新的部隊和作戰概念來戰勝大國。"兵力設計2030 "的批評者認為,海軍陸戰隊將失去作為一支聯合部隊的效力。此外,他們還認為 "兵力設計2030 "的新作戰概念未經驗證,海軍陸戰隊提出的分布式作戰在后勤上也不可行。
美國國會積極參與了 "兵力設計2030 "的爭論,以及海軍為支持 "兵力設計2030 "提出的行動所需的兩棲艦艇的爭論。
國會的監督考慮因素包括
美國是一個海洋國家。其安全和繁榮有賴于海洋。自第二次世界大戰結束以來,美國通過與盟友和伙伴的共同承諾,建立、領導和推進了一個基于規則的國際體系。美國海軍、海軍陸戰隊和海岸警衛隊的前沿部署部隊--統稱為海軍--保證了這個體系的安全。這個系統現在正處于危險之中。
本文件"海上優勢"是一項關注中國和俄羅斯的三軍海上戰略。優先考慮與中國的競爭,因為其經濟和軍事力量不斷增長,并表現出主宰其區域水域和重塑國際秩序對其有利的意圖。
其他對手,包括伊朗、朝鮮、暴力極端主義組織和跨國犯罪組織,也在繼續顛覆基于規則的國際秩序。將以協調的、多國的方式,用為應對更重大的軍事威脅而發展的力量來應對這些挑戰者。
這場競爭的風險很高。中國的行動正在破壞基于規則的國際秩序,而其不斷增長的軍事能力和實力正以驚人的速度侵蝕著美國的軍事優勢。海軍部門須以緊迫性、明確性和遠見采取行動,采取所需的大膽步驟來扭轉這些趨勢。
"海上優勢"文件為海軍在未來十年的競爭中取得勝利提供了指導,這種競爭由與其他國家從合作到沖突的互動組成。該戰略強調了以下五個主題。必須充分利用海軍的互補性權力和能力,以產生綜合的全領域海軍力量。必須加強聯盟和伙伴關系--在這場長期戰略競爭中的關鍵戰略優勢,并實現統一的工作。必須更加自信地運作,在日常競爭中取得勝利,因為維護基于規則的秩序,阻止競爭對手追求武裝侵略。如果對手升級為沖突,成為對手,則必須控制海洋,拒絕他們的目標,擊敗他們的部隊。而且,必須大膽地使未來的海軍部隊現代化,以保持可信的威懾力和維護在海上的優勢。
本戰略將各軍種首長的法定職責聯系起來--發展海軍部隊并為使用海軍部隊提供最佳軍事建議。第一部分概述了安全環境和所面臨的問題。第二節闡述了一體化全域海軍力量如何解決這些問題。第三節描述了在日常競爭、危機和沖突中如何運用海軍力量來實現國家目標。第四節指導了現代化全域海軍力量的發展和整合,這將確保我們不受限制的出海口,并扭轉不斷削弱的軍事優勢。
所面臨的挑戰要求做出艱難的選擇。該戰略優先考慮最緊迫的威脅,強調擴大與盟友和合作伙伴的合作,并依靠更深入的海軍部隊整合來減少國家的戰略風險。有關優先事項、能力、投資、撤資和操作方法的更多細節,包含在現有和即將推出的支持性機密指南中。"海上優勢"得到了各軍種首長指導的補充,如海軍作戰司令部的導航計劃、海軍陸戰隊司令部的規劃指導和海岸警衛隊司令部的戰略計劃。
圖:10個國家、22艘艦艇、一艘潛艇和5300多名人員參加了2020年環太平洋演習(RIMPAC)。兩年一次的演習是一個獨特的訓練平臺,旨在加強多國的互操作性和海上戰略伙伴關系。(USN photo by MC2 Dan Bard)
美國國防部長辦公室(OSD)和各軍種已經做出了廣泛的工作,將無人系統納入其現有的組織結構,顯示了無人系統考慮因素所代表的整體重要性。整個美國防部仍有改進合作的空間。將正在進行的工作標準化,盡可能地進行合作,并整合基礎政策和技術,將使無縫的團隊合作成為未來國防行動的亮點--無論這些團隊是有人的、無人的,還是聯合的。
無人系統技術的進步強調了將重點從特定領域過渡到不分領域的必要性。任何領域的進步都有利于所有領域的發展。未來的行動將在很大程度上依賴于多領域的能力,這些能力必須與聯合部隊的結構無縫對接和整合。
美國國防部、工業界和學術界擁有先進的技術、戰略和標準,對無人系統的發展及其與國防部任務的整合構成挑戰。這些主要的進步、挑戰和趨勢可以整合成四個關鍵主題,它們涉及到將繼續加速無人系統進入未來的基礎性利益領域:
互操作性 - 互操作性在歷史上一直是,并將繼續是無人系統集成和操作的一個主要推力。載人和無人系統已經越來越多地協同他們的能力,專注于使用開放和通用架構的關鍵需求。一個強大的可互操作的基礎提供了一個結構,將使未來的作戰取得進展。
自主性 - 自主性和機器人技術的進步有可能徹底改變作戰概念,成為一個重要的力量倍增器。自主性將大大提高載人和無人系統的效率和效力,為國防部提供戰略優勢。
網絡安全--無人系統的運作通常依賴于網絡連接和有效的頻譜訪問。必須解決網絡的漏洞,以防止破壞或操縱。
支持政策、需求和采購環境必須繼續發展和進步,以跟上所有系統的快速技術和能力進步的步伐。為了確保我們的軍事優勢,應該把重點放在無人駕駛技術的發展、可用性和使用上。美國防部在無人駕駛系統方面的舉措的調整將影響美國軍隊的未來構成
美國陸軍認識到對手在戰略上正在整合信息作戰(IO)、網絡空間作戰和新興技術,挑戰美國在所有領域的機動自由,從而帶來了持續的威脅。因此,美國陸軍正在為向多領域作戰的理論轉變做準備,這將增加信息在戰爭中的作用。在此過程中,美國陸軍在設計和實踐中面臨著信息輸入方面的挑戰和差異。目前美國陸軍的信息輸入學說、術語和整體結構是不充分的,沒有促進概念上的共同理解。這導致了戰術單位在信息環境中的系統表現不佳,以及在戰略和計劃中對信息交流的次優整合。同樣地,美國陸軍的信息產業從業者群體也面臨著身份危機,這降低了該行業的凝聚力、影響力和有效運作的整體能力。為了克服這些挑戰,首先需要對美國陸軍IO的設計和實踐進行嚴格審查,以揭示差異的范圍。然后,社會網絡分析和社會認同理論的應用揭示了在IO培訓、教育和組織方面的潛在解決方案,這將使美國陸軍在信息環境中變得更具競爭力。這項投資將提高陸軍在當前和未來沖突中無縫整合和執行信息戰的能力。
《2022年國家安全戰略》和《國防戰略》明確指出,美國正處于一個決定性的十年,世界大國之間的地緣政治競爭條件將被確定。美國防部將以三種相互關聯的方式推進其優先事項--通過綜合威懾、戰役和建立持久優勢。加快技術進步和創新是通過這些戰略途徑實現美國防部優先事項的關鍵因素。美國和盟國在技術和創新方面的領先地位長期以來一直是其軍事優勢的一部分。其將采取措施保持領導地位,并對抗競爭對手。為了應對這一挑戰,《國家發展戰略》提出"廣泛而深入地改變生產和管理軍事能力的方式......為軍事優勢構建一個持久的基礎。"
根據國家發展戰略,美國國防科技企業必須 "利用美國的不對稱優勢:創業精神和多樣性和多元化的想法和技術生成系統,推動無與倫比的創造力、創新和適應性。" 通過這些不對稱的優勢,將創造、分析、測試、獲取和保護所需的知識和工具,以滿足國家發展戰略的三個戰略途徑。
在這個科學和技術戰略中,確立了競爭優勢的方式。將專注于聯合任務,以速度和規模創造和發揮能力,并確保研究和開發的基礎。
1.關注聯合任務:投資于信息系統,并建立嚴格的、著眼威脅的分析程序,更好地使國防部在其科學和技術投資中做出明智的選擇。
2.以速度和規模創建和部署能力:培育更具活力的國防創新生態系統,加速新技術向應用領域的過渡,在國防部內外建立有效溝通。
3.確保研發的基礎:招募、保留和培養人才,振興基礎設施,提升數字基礎設施,促進利益相關各方更強有力的合作。
維護美國國家安全的三大類14個關鍵技術領域,分別是:
為了應對一個日益動態的作戰環境的挑戰,必須適應技術發展的快速步伐。無人系統(UxS)在改善美國海岸警衛隊的卓越任務方面發揮著關鍵作用,并擁有巨大的前景。無人系統可以幫助找到遇險的海員。它們可以提高在海上探測非法毒品和移民販運的能力,這樣就可以最有效地分配有限的船只、船舶和飛機。UxS可以成為監測世界各地非法、未報告和無管制(IUU)捕撈活動的有力工具。在不斷變化的北極地區,UxS可以幫助破冰船的導航,跟蹤冰山和增加的船只交通,并監測其他商業活動的增長。未來將在一個可互操作的系統的互聯范圍內采用UxS,并使人工智能得到有效的整合,以便在這樣的情況下和更多的情況下向海岸警衛隊的操作員提供可操作的數據。能夠實現最佳人機協作的UXS為海岸警衛隊提供了改變游戲規則的機會。
海岸警衛隊還將有目的地在復雜的海洋環境中抵御和管理無人系統。將采用適合海岸警衛隊在所有領域的海上安全作用的反無人系統能力,以幫助確保海洋運輸系統(MTS)的安全。此外,自動化、自主化和無人駕駛系統的采用有望改變海運業。
雖然海岸警衛隊成功的關鍵一直是人,但無人駕駛系統提供了提高勞動力的性能和效率的前景,并作為一個真正的力量倍增器。海岸警衛隊將尋求調整要求、采購、收購和資金,以確保UXS能夠以需要的速度交付,并與勞動力和現有資產相結合。擁抱和整合UxS將在復雜和不斷變化的環境中促進海上安全和保障。
海岸警衛隊的一系列廣泛的任務要求海岸警衛隊的人員和漁船、艦艇、飛機和海岸站都要做到最好。然而,海洋領域繼續迅速變化并提出新的挑戰。"當今世界的變化步伐正在加快。地緣政治戰略競爭、經濟動蕩、氣候變化影響、勞動力期望值的變化、不斷發展的技術和新興的海洋用途正在匯聚在一起,推動服務發生變化。" 非法、無管制和未報告的捕撈活動已取代海盜行為成為最大的全球海事威脅之一。毒品和移民的非法販運正在向更遠的地方轉移,并持續對公眾構成威脅。北極地區的海事活動正在增加。自然災害繼續威脅著海洋上和海洋附近的人們。對海岸警衛隊服務的需求是強烈的,并繼續增長。
在一個不斷變化的海洋領域中保持意識和執行管理,仍然是幾乎所有海岸警衛隊任務的核心。在國內,"海洋環境的新興用途--包括近海能源生產、無人駕駛船只和航空系統的使用以及商業空間活動--正在迅速擴大,對現有的監管和操作框架提出了挑戰。" 更廣泛地說,"國家競爭者、暴力極端分子以及日益強大和有能力的跨國犯罪組織(TCOs)都在繼續試圖利用海上的薄弱治理、岸上的腐敗和海洋領域意識的差距來獲得經濟和政治優勢。" 這些變化給海岸警衛隊的任務執行帶來了威脅和機遇,同時也增加了對海岸警衛隊海上領域意識的需求,以支持美國和全球利益。
技術在不斷進步,提供了新的工具和能力,可以幫助執行海岸警衛隊的任務。"技術的快速發展,對海岸警衛隊服務不斷增長的需求,越來越多的動態操作環境,以及全球戰略競爭,使目前執行任務的方式更加緊張。必須加強競爭優勢,以配合影響海洋領域的變化速度。這是對行動的呼吁"。
UxS創造了機會,以新的方式將人員、資產、系統和數據結合起來,以創造一支更加靈活的部隊。UxS可以填補覆蓋面的空白,提高對形勢的認識。UxS還可以提供新的能力,以增強載人任務。UxS可以將人類從一些任務中經常是骯臟的、偶爾是枯燥的、有潛在危險的工作中解放出來。UxS不能單獨執行任務,但它們可以幫助保持人員準備狀態,直到正好需要海岸警衛隊人員的時刻。
海岸警衛隊已經雇用了一些UXS,但主要是以分離和以平臺為中心的方式進行的。海岸警衛隊已經經歷了一些項目的成功,如國家安全快艇上的中程無人駕駛航空系統(UAS),以及在海岸警衛隊各水上和岸上單位使用的短程UAS。當與其他技術無縫整合時,作為技術生態系統的一部分,無人機系統可以成為一個力量倍增器,將傳感器與作戰決策者通過資產、網絡、數據系統、高級分析和信息共享平臺聯系起來,并具有更高的速度和效率。必須保持靈活和適應性,以追求這一變革性變化。
雖然無人駕駛系統為海岸警衛隊的就業提供了機會,但它們已經被海洋環境中的所有類型的行為者所使用,而且應該預期它們的存在將大幅增長。公民使用無人駕駛系統正在無意中影響著政府和商業船只以及沿海設施的日常運作。商業航天公司正在使用無人駕駛的駁船進行作業,航運公司正在將自主系統甚至完全自主的車輛納入其船隊。麻醉品販子已經建造了小型的自制無人潛水艇,以秘密地在海上邊界非法運輸毒品。應該預料到,無人駕駛系統將在海洋環境中變得無處不在,必須為其影響做好準備。
了解海岸警衛隊任務的變化、機會和風險,使能夠構建一個愿景,為戰略制定方向。
下一場戰爭將在一個高科技戰場上進行。但哪些技術將產生真正的影響?美國將在哪里找到技術優勢?這份CSIS報告確定了在與近似對手的戰斗中可能產生差異的七種技術。其中三項是 "沖刺"技術,美國應以大量的資源和集中的承諾積極追求進步:量子傳感和計算、生物技術和安全、冗余的通信網絡。四個是 "后續 "技術,美國應該支持和引導私營部門正在進行的努力:高性能電池、人工智能/機器學習、天基傳感器和機器人技術。
在這些技術中,任何一項失敗的后果都是巨大的——它們可能導致勝利和失敗的區別。本報告旨在將工作重點放在情報工作、混合戰爭、競爭和沖突等重要領域,以便為今天的競爭和未來的潛在沖突做好準備。
明天的戰斗將在很大程度上取決于通信。部隊的聯合,與盟友的行動,甚至分散的部隊之間的戰術協調,都取決于安全和隨時隨地的通信。遠距離交戰將使通信變得更加關鍵,從提供來襲火力的警告到與遠處的人員協調。高端傳感器套件和實時目標數據只有在用于將信息從傳感器傳輸到射手的通信網絡中才會有效。
量子技術將徹底改變計算能力、加密和傳感技術。目前的加密技術構建得非常復雜,以至于現代計算機需要數千年的時間才能強行破解。量子計算機將能夠在幾分鐘內破解非對稱加密。同時,量子傳感器利用微小粒子的敏感性來測量環境中的微妙變化,包括旋轉、任何頻率的電磁信號和溫度。量子傳感器可以使一個導航系統即使在被GPS拒絕的環境中也能運行。
在軌能力的巨大進步將在空間領域創造一個明確的優勢,包括在軌加油、在軌數據處理和彈性空間架構。安裝在小型衛星集群上的高光譜和日益敏感的傳感器,以及配備了傾斜和提示AI/ML算法的機載處理器,可以選擇最可能重要的數據,并迅速下傳到地面網。
在軌能力的巨大進步將在空間領域創造一個明確的優勢,包括在軌加油、在軌數據處理和彈性空間結構。安裝在小型衛星集群上的高光譜和日益敏感的傳感器,以及配備了傾斜和提示AI/ML算法的機載處理器,可以選擇最可能重要的數據,并迅速下傳到地面網狀結構。
現代軍隊對燃料和電力有巨大的需求,從車輛到通信設備到運行背包式無人機和其他戰術監控的筆記本電腦。電力對情報工作也很關鍵--小型化的電池可以為隱藏在不尋常物品中的通信或收集裝置提供燃料。此外,向具有較長停留時間的無人駕駛系統的推進將需要持久的電池系統。
通過在國防部行動中的適當整合,人工智能/ML系統將加速--并使美國國家安全界的大多數核心功能復雜化。處理龐大的數據集和透過噪音關注信號的能力將幫助情報人員更有效地提供指示和警告,幫助政策制定者了解復雜的趨勢,并幫助作戰人員管理多層次的戰場,包括自主車輛和全域的戰爭。
機器人的進步,結合自主或半自主的能力,將有可能在戰場內外的危險情況下將人的生命風險降到最低,并執行對人來說不可能或危險的任務。
自主系統將塑造戰爭的未來。因此,土耳其的國防人工智能(AI)發展主要側重于提高自主系統、傳感器和決策支持系統的能力。提高自主系統的情報收集和作戰能力,以及實現蜂群作戰,是發展國防人工智能的優先事項。雖然土耳其加強了自主系統的能力,但在可預見的未來,人類仍將是決策的關鍵。
人類參與決策過程提出了一個重要問題:如何有效確保人機互動?目前,自主系統的快速發展和部署使人機互動的問題更加惡化。正如土耳其國防工業代表所爭論的那樣,讓機器相互交談比較容易,但將人類加入其中卻非常困難,因為現有的結構并不適合有效的人機互動。此外,人們認為,人工智能對決策系統的增強將有助于人類做出更快的決定,并緩解人機互動。
土耳其發展人工智能的意圖和計劃可以從官方戰略文件以及研發焦點小組報告中找到。突出的文件包括以下內容:
第11個發展計劃,其中規定了土耳其的經濟發展目標和關鍵技術投資。
《2021-2025年國家人工智能戰略》,它為土耳其的人工智能發展制定了框架。
焦點技術網絡(Odak Teknoloji A??,OTA?)報告,為特定的國防技術制定了技術路線圖。這些文件提供了關于土耳其如何對待人工智能、國防人工智能和相關技術的見解。
土耳其特別關注人工智能相關技術,如機器學習、計算機視覺和自然語言處理,其應用重點是自主車輛和機器人技術。自2011年以來,自主系統,主要是無人駕駛飛行器(UAV),仍然是土耳其人工智能發展的重點。此后,這已擴大到包括所有類型的無機組人員的車輛。同時,用人工智能來增強這些車輛的能力也越來越受到重視。人工智能和相關技術的交織發展構成了土耳其人工智能生態系統的核心。
土耳其的人工智能生態系統剛剛起步,但正在成長。截至2022年10月,有254家人工智能初創企業被列入土耳其人工智能倡議(TRAI)數據庫。土耳其旨在通過各種生態系統倡議在其國防和民用產業、學術機構和政府之間創造協同效應。由于許多組織都參與其中,這些倡議導致了重復和冗余。冗余也來自于人工智能技術本身的性質。由于人工智能是一種通用技術,可以應用于不同的環境,各種公司都有用于民用和國防部門的產品;因此相同的公司參與了不同的生態系統倡議。此外,民用公司與國防公司合作,在國防人工智能研究中合作,并提供產品,這是司空見慣的。
土耳其鼓勵國際人工智能在民用領域的合作,但不鼓勵在國防領域的合作。然而,由于技能是可轉移的,國防人工智能間接地從這種合作中受益。
土耳其非常關注自主系統發展中的互操作性問題,特別是那些具有群集能力的系統。除了蜂群,北約盟國的互操作性也是一個重要問題。因此,土耳其認為北約標準在發展自主系統和基礎技術方面至關重要。
土耳其目前對人工智能采取了分布式的組織方式。每個政府機構都設立了自己的人工智能組織,職責重疊。目前,盡管國防工業局(Savunma Sanayi Ba?kanl???,SSB)還沒有建立專門的人工智能組織,但SSB的研發部管理一些人工智能項目,而SSB的無人駕駛和智能系統部管理平臺級項目。目前,根據現有信息,還不清楚這些組織結構如何實現國防創新或組織改革。
土耳其尋求增加其在人工智能方面的研發支出,旨在增加就業和發展生態系統。SSB將在未來授予更多基于人工智能的項目,并愿意購買更多的自主系統,鼓勵研發支出的上升趨勢。然而,盡管土耳其希望增加支出,但金融危機可能會阻礙目前的努力。
培訓和管理一支熟練的勞動力對于建立土耳其正在尋找的本土人工智能開發能力至關重要。這包括兩個部分。首先是培養能夠開發和生產國防人工智能的人力資源。因此,土耳其正在投資于新的大學課程、研究人員培訓、開源平臺和就業,同時支持技術競賽。第二是培訓將使用國防人工智能的軍事人員。國防人工智能也正在慢慢成為土耳其武裝部隊(Türk Silahl? Kuvvetleri,TSK)培訓活動的一部分。目前,關于土耳其打算如何培訓軍事人員使用國防人工智能的公開信息非常少。
信息和數據共享網絡已經改變了國防行動的格局。大國參與者一直在投資技術,以實現在作戰人員、網絡和自主或有人駕駛機器之間越來越多的高速連接,這些機器可以在高度復雜和越來越不可預測的戰斗環境中進行交互。與此同時,將越來越多的傳感器、移動陸地平臺、飛機、任務系統、無人系統、便攜式設備、人類可穿戴設備、武器、彈藥、軟件和其他技術連接起來成為單一的信息網絡。總體目標是創建一個動態和自適應矩陣,為決策、指揮和控制 (C2) 以及其他戰區能力提供實時、可操作和預測分析。
最終目標是將作戰從線性決策轉變為可操作的結果網絡,以拒絕、威懾和擊敗對手。美國國防高級研究計劃局 (DARPA) 稱這是向“馬賽克戰爭”的轉變,因為定制衛星、隱形飛機和精確彈藥等傳統非對稱技術在現代戰爭中的戰略價值越來越低,因為全球越來越多的人可以獲得商業上可用的先進技術和部件。這種馬賽克戰概念旨在超越單獨的系統設計和獨特的互操作性標準,開發依賴于已知實體之間的可信連接的流程和工具,為在戰術、作戰和戰略決策層面創造影響提供無限的可能性。
物聯網 (IoT) 已被用于描述大量“智能”技術節點之間的通信和信息共享。然后可以將它們分類為數據承載設備,設備通過通信網絡間接連接到物理事物;捕獲數據的設備,它們是讀取器/寫入器類型的設備,能夠通過數據承載設備間接地與物理事物交互,或直接通過連接到物理事物的數據載體直接與物理事物交互;傳感和驅動裝置,用于檢測或測量周圍環境中的信息并將其轉換為數字信號;通用設備,具有嵌入式處理和通信能力,可能包括用于不同物聯網應用的設備和器件(國際電信聯盟 2012)。
物聯網可以描述城市網絡、工業網格、云計算和移動網絡,而它的應用在引入生物醫學、安全以及商業和工業基礎設施系統時促進了數據和信息的收集和服務。然而,由于工商業綜合體與國防和軍事服務之間的關系,物聯網技術在現代戰爭戰略中的應用受到了更嚴格的審查。軍事物聯網 (IoMT) 或戰場物聯網 (IoBT) 描述了能夠在作戰空間內實現作戰人員及其設備之間智能交互的技術。
IoMT 的其他防御用途描述了一組相互依賴和網絡化的元素,這些元素不僅包括傳感器和設備,還包括基礎設施,如存儲和數據處理設備、用于互連設備和節點的網絡,以及管理軟件和機器學習算法。這包含了廣泛的軍事集成傳感器、設備和平臺,能夠通過網絡空間節點和人機交互進行智能傳感、機器學習和驅動。這些交互旨在提高態勢感知并減少處理數據、風險評估、戰略規劃、行動信息和執行目標的時間。在廣義的定義下,“事物”可以包括坦克、軍艦、飛機、無人駕駛飛行器 (UAV)、前沿作戰基地 (FOB)、后勤設備、運輸和建筑基礎設施系統、作戰人員本身或任何可以與傳感集成的東西,處理和傳輸的能力(Russell 和 Abdelzaher 2018)。
加速OODA循環以獲得作戰優勢
通過這種方式,物聯網描繪了作戰領域的融合:它們的網絡、嵌入式硬件、電磁輻射、通信節點、移動處理硬件、軟件架構、信息管理和數據分析。正如數字孿生通過同時建模和持續預測維護和性能保持來減輕設備失靈、故障和基于網絡的入侵的威脅一樣,IoMT 無處不在的傳感和通信中收集的數據可用于動態系統優化,故障檢測、監測和預測。此外,IoMT 提供了一種新型信息戰所需的普遍分析、管理和 C2:一種以決策為中心的信息戰,依賴于更快更好的決策制定,以及更短的行動響應時間。
容錯性低,通信節點的故障是災難性的。必須建立并保護備份、數字孿生和替代通信路徑。
無人操控和無人駕駛(可選駕駛)飛機已進入該領域并被證明是一種力量倍增器,特別是對于遠程、難以到達或反介入/區域拒止 (A2/AD) 的數據收集和空襲地區。它們已成為戰區內情報、偵察和監視 (ISR) 的主力軍,并且已經在執行廣泛的軍事任務角色。許多國家正在開發未來作戰空中系統 (FCAS) 計劃,這些計劃設想高性能、網絡化、無人駕駛飛機與有人駕駛的戰斗機一起飛行(無論是成群的還是作為“忠誠的僚機”)來結束這個差距。
忠誠僚機概念作為有人駕駛飛機的傳感器和其他系統的延伸,具有在有爭議的 A2/AD 環境中生存的同時擾亂、破壞或摧毀目標防空系統的能力。這些團隊試圖通過將傳統的有人駕駛戰斗機編隊轉變為有人和無人駕駛平臺的新組合來創造更靈活、更隱蔽和更致命的武器投送,從而創造優勢。如果現代戰爭的感知-決策-響應鏈要加速到網絡速度,則需要人機協作與人工智能增強的分析和戰區邊緣計算。馬賽克戰的互連技術將利用具有足夠自我意識的機器智能的無人系統來評估任務的狀態、目標和漏洞,以實時應對干擾。
美國空軍先進戰斗管理系統 (ABMS) 是美國軍方更廣泛計劃的一部分,該計劃旨在創建聯合全域指揮與控制 (JADC2) 概念,此概念旨在通過連接來自美國各地的傳感器來構建 IoMT服務整合到一個單一的協作網絡中。以前的努力使每個軍種都發展了自己的戰術網絡,盡管這些網絡彼此不兼容。根據美國國會研究服務局的說法,通過基于通用多域 IoMT 的互操作性,美國國防部試圖將“當前用于分析作戰環境和發布命令的多天流程”轉變為需要“數小時、數分鐘、或潛在的秒”用于未來的沖突和作戰環境。美國國防部還表示,現有的 C2 架構不足以滿足美國國防戰略(NDS)的需求。
美國空軍 (USAF) 的 IoMT 計劃 ABMS 最初的設想是取代美國空軍的 E-3 哨兵機載預警和控制系統 (AWACS) 平臺。然而,當前空軍采購助理部長威爾·羅珀表示,2018 年美國國防戰略設想的有爭議的環境迫使空軍重組 ABMS 時,它的范圍更廣了。羅珀指示 ABMS 不再專注于指揮中心和飛機,而是重新專注于創建數字技術,例如安全云環境,以在多個武器系統之間共享數據。
ABMS IoMT 現在旨在包含一系列體系,其中包括旨在改進反介入/區域拒止 (A2/AD) 管理并使美國空軍部隊能夠與美國海軍、美國海軍陸戰隊 (USMC) 和美國陸軍協調并開展聯合行動的硬件和軟件。根據美國國會研究局的說法,美國空軍已經舉辦了五場活動來展示它打算部署 ABMS 的新 C2 能力。 2019 年 12 月,空軍展示了從美國陸軍雷達(防空傳感器和發射裝置)和美國海軍驅逐艦(部署在墨西哥灣的阿利伯克級導彈驅逐艦托馬斯哈德納號導彈驅逐艦)傳輸數據的能力,到洛克希德馬丁公司的 F-22 Raptor 和 F-35A 和 F-35C 閃電 II 聯合攻擊戰斗機,以及美國太空部隊統一數據庫 (UDL),這是一個結合天基和地面傳感器以跟蹤衛星的云環境。
2020 年 9 月,ABMS 使用超高速武器探測并擊敗了一枚模擬的美國巡航導彈。 ABMS還展示了“發現并擊敗破壞美國太空行動”的能力。同月,美國空軍在夏威夷珍珠港-希卡姆聯合基地舉行的 "英勇之盾 "演習中使用KC-46加油機執行戰術C2,將第四代戰斗機的數據傳遞給第五代飛機,如F-22猛禽。 2月,在歐洲舉行了一次簡短的演示,將包括荷蘭、波蘭和英國在內的盟國聯系起來進行聯合空中行動。據美國空軍歐洲司令杰弗里-哈里根將軍說,這次活動測試了美國和盟國使用F-15E飛機發射AGM-158聯合空對地對峙導彈(JASSM)執行遠距離打擊任務的能力,同時使用美國和盟國的F-35飛機執行空軍基地防御任務。5月,美國空軍表示,為KC-46采購一個通信吊艙將是ABMS計劃的第一個能力釋放。
英國國防部(MoD)的國防數字戰略工作于4月公布了類似于ABMS計劃的概念。其目的是在2025年之前創建一個安全的、單一的和現代的 "數字主干",連接 "跨軍事和商業領域的傳感器、效應器和決策者以及合作伙伴,推動跨領域和平臺的整合和互操作性"。"國防部警告說:"我們已經太頻繁地交換了技術更新,沒有推動足夠的整合和共同性。"繼續走這條路將使我們無法以實現國防目的所需的速度和規模來利用新興技術。
英國數字戰略繼續強調,對電磁頻譜(EMS)的訪問和控制對所有業務和數字骨干的運作至關重要,并補充說,隨著5G和物聯網的出現,網絡領域將 "在未來幾年內發展得更快、更廣。因此,數據和架構標準,以及EMS的管理,將確保作戰優勢和操縱自由"。
英國忠誠的僚機平臺--"蚊子",用于 "暴風雪 "可選擇駕駛的未來戰斗機,該計劃被稱為 "輕量級可負擔的新型作戰飛機"(LANCA)。蚊子將與英國航空母艦兼容,并能發揮一系列作用,如作為武器載體和誘餌,或本身作為武器使用。英國FCAS計劃還包括Alvina蜂群無人機和其他由戰斗云聯網的傳統平臺,預計到2030年代中期,無機組人員的飛機將取代英國臺風飛機的空對空作戰能力。
歐洲IoMT倡議包括城市局部地區監視的無線傳感器網絡(WINLAS)和決策支持與分析的云智能(CLAUDIA)項目,這些項目屬于歐洲防務局(EDA)的范圍。WINLAS計劃研究用于城市戰爭、能源系統和大規模士兵現代化系統的信息管理的大型異構設備傳感器網絡。這個項目的研究部分建立在EDA的信息互操作性和通過統計、代理、推理和語義的情報互操作性(IN4STARS)計劃的成果之上,該計劃旨在通過使用人工智能、傳感器和能量采集來延長網絡運行時間,從而提高城市地區的態勢感知。
CLAUDIA 的主要目標是開發模塊化軟件分析平臺,以支持對軍事場景的分析和評估,尤其是在混合戰爭中進行的軍事場景的分析和評估。 CLAUDIA 旨在支持指揮官在分析、決策和規劃方面的需求。其平臺將收集、處理和分析來自異構信息源的數據,以提供態勢感知和全面的通用作戰圖 (COP),以支持歐盟成員國的規劃、決策過程和協調。
另一方面,法國、德國和西班牙已經同意聯合開發其未來作戰系統(SCAF)/FCAS計劃中的下一代武器系統(NGWS),稱為遠程航母。歐洲SCAF/FCAS計劃的首次飛行演示打算在2027年進行,最終的擬議設計計劃在2030年凍結,擬議的服役日期在2040至2045年之間。該計劃將包括歐洲龍(Eurodrone)(也稱為EuroMALE-歐洲中空長航時[MALE]遙控飛機系統[RPAS]),一種超低觀測的無人作戰飛行器(UCAV),未來的巡航導彈,以及在未來戰斗空間運行的平臺。
實施 IoMT技術并非沒有實質性的挑戰。復雜性來自于網絡元素日益增長的規模、功能和相互依賴性,以及數據收集和產生新信息的速度和數量。由自動化戰斗網絡和增加的計算能力驅動的新戰爭速度是網絡速度,其中網絡攻擊和電子戰在信息領域占主導地位。此外,盡管IoMT技術為國防應用提供了能力,但作戰的脆弱性是最關鍵的問題。
互連不同類型的武器和作戰人員帶來的另一個挑戰是戰場場景需要實時決策和響應。容錯性很低,通信節點的故障是災難性的。必須建立并保護備份、數字孿生和替代通信路徑。除了強制擁有和控制的“事物”和 IoMT,他們可能還需要使用他們未擁有或完全控制的軍事、商業、工業或對手物聯網。身份驗證需要容納欺騙性數據并應對高級持續威脅 (APT)。需要定期保護和更新新元素,以防止越來越頻繁、復雜和微妙的 APT 入侵。
如果現代戰爭的感知-決策-響應鏈要加速達到網絡速度,則需要人機協作與人工智能增強的分析和戰區邊緣計算。
此外,隨著 IoMT 的實施,組成事物之間的戰場交互次數將隨著時間的推移而增加。對擴展有用的商業和工業協議不太可能在吞吐量可能有限的戰場資源受限環境中有效。處理和計算要求也可能會增加,這使得實時響應和輸出更不可能。
互操作性、能源效率和服務質量也是考慮因素。互操作性的動態特性——無論是在美國軍隊還是歐盟成員國之間——不僅受到戰場上使用的不同應用和設備的挑戰,還受到來自不同盟國不同制造商設備的不同操作和設備標準的挑戰,所有這些都可能不會在相同的技術進步水平上運行。
在不降低用戶體驗的情況下為可穿戴設備開發一個小的外形尺寸是另一個挑戰,特別是由于減小尺寸和重量通常也會降低電池容量以及充電和冷卻能力。美國陸軍已經注意到它對IoM技術的興趣,因為這些任務需要在流動性強、資源有限、非常密集和稀疏的環境中快速部署和適應。傳輸質量的下降或實時分析的下降將表明整個矩陣的失敗。
高級持續性威脅 (APT) 生命周期
盡管存在種種挑戰,但走向互聯互通的步伐似乎是不可阻擋的。這種軍事思維的顛覆性轉變與20世紀50年代推動核優勢的抵消戰略(第一次抵消)或20世紀70年代和80年代由制導彈藥和戰斗網絡提供的軍事超越(第二次抵消)相吻合。當美國國防部在2014年開始考慮 "第三次抵消 "戰略時,人工智能、自主系統和人機團隊被認為是獲得節奏的關鍵。隨著攻擊速度和范圍的增加以及可獲取數據的速度和數量的增加,普遍的互聯性、可操作的網絡以及改進的無人/有人協調行為的標準將為實現空中力量的優勢奠定新的基礎。
Anika Torruella 是 Janes 的高級分析師,負責海軍電子戰、C2 系統和聲納技術,在人工智能、機器人技術、海戰、太空、未來計算、納米技術和新材料方面擁有廣泛的專業知識。在過去的二十年里,Anika 還與世界銀行、Access Intelligence 和國家地理合作。 Anika 畢業于賓夕法尼亞州布林莫爾學院,獲得物理學學士學位。