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這份簡報是關于未來作戰網絡和聯合全域指揮與控制 (JADC2) 的系列簡報中的第三篇。該系列的第一份簡報探討了作戰網絡對現代軍事行動的重要性，并提出了構成作戰網絡的五個功能要素框架。第二份簡報利用以往嘗試改進作戰網絡集成的經驗教訓，探討了美國國防部如何正確界定其試圖解決的問題的范圍，并組織自身有效、高效地獲取實現 JADC2 愿景所需的系統。本簡報重點關注將盟國和合作伙伴納入未來作戰網絡的重要性，尤其是在印度洋-太平洋地區。它探討了現有協議、簽訂新協議的機會，以及盟國和伙伴國在作戰網絡整合方面面臨的技術和政策挑戰。報告最后評估了與盟國和伙伴國的聯合作戰網絡如何成為實現新抵消戰略的關鍵技術。

這份簡報是關于未來作戰網絡和聯合全域指揮與控制 (JADC2) 系列的第二篇。本文探討了作戰優勢和對手威脅對提高作戰網絡互操作性和彈性的要求。它汲取了以往嘗試改進作戰網絡集成的經驗教訓，探討了美國防部如何正確界定其試圖解決的問題的范圍，并組織自身有效和高效地獲取實現其 JADC2 愿景所需的系統。本文建議國防部門：(1) 明確界定 JADC2 的組織角色和職責，包括創建聯合項目執行辦公室的可能性、在負責研究與工程的國防部副部長（USD/R&E）領導下設立新的獨立機構，或為 JADC2 設立一個牽頭作戰司令部（COCOM）； (2) 盡快做出關鍵的頂層架構決策，包括將 JADC2 的范圍縮小至作戰網絡；以及 (3) 擴大其典型的 “制造/購買 ”分析，納入購買服務而非產品的選項，并納入可能由商業擁有和運營的系統。

圖 1：未來作戰網絡運行示例

圖 1 描述了一場假設的未來交戰，在這場交戰中，對手向美軍和盟軍發射了一枚助推滑翔高超音速導彈。交戰分為六個重疊活動，以描述未來作戰網絡的運作方式。在本例中，位于地球靜止軌道 (GEO) 上的天基紅外 (SBIRS) 衛星和/或該地區 F-35 戰斗機上的紅外傳感器探測到導彈發射 (1)。當 SBIRS 衛星和 F-35 戰斗機跟蹤導彈羽流到更高的高度時，這些數據會提示在不同軌道上的紅外和合成孔徑雷達 (SAR) 衛星（其中一些可能是商業衛星），以確定威脅的特征，并建立導彈的高質量軌跡 (2)--包括助推器級燃燒后的軌跡。這些跟蹤和特征描述數據將通過各種方式（例如，通過射頻和激光通信鏈路、軍用和商用衛星以及天基和機載通信節點之間的鏈路）傳遞給該區域的載人和遙控飛機以及海基和陸基攔截點。作戰網絡是一個分布式的彈性殺傷網，而不是一個串聯的殺傷鏈，可幫助操作人員決定哪個平臺最適合發射攔截彈 (3)。彈道數據還用于預測可能的彈著點，并向該地區的部隊發出警報。當攔截和其他部隊保護活動正在進行時，合成孔徑雷達衛星、F-35 戰斗機和射程內的其他飛機開始采取聯合應對措施，跟蹤導彈發射器在地面上的動向（4）。指揮官利用這一作戰空間的網狀視圖，根據攻擊機、攜帶對陸攻擊導彈的艦艇和潛艇以及攜帶遠程火力的地面部隊的位置、可用武器、飛往目標的時間以及是否需要這些部隊執行其他任務等因素，確定哪種組合最適合摧毀導彈發射裝置（5）。與此同時，分析人員在人工智能和機器學習（AI/ML）算法的幫助下，開始篩選來自天基和機載平臺的數 TB 歸檔監控數據，從導彈發射器發射有效載荷時起反向追蹤導彈發射器的位置（6）。反向跟蹤操作可追溯導彈發射器的時間，以確定其來源和運行方式，從而更好地應對未來的攻擊，更重要的是，可完善預測算法，在攻擊發生前預測未來的攻擊。

圖 2：未來反制作戰網絡行動示例

圖 2 描述了這場假設交戰中作戰網絡競爭的另一面，展示了對手利用全方位攻擊來延遲或阻止探測并增加攻擊成功幾率的一些方法。甚至在導彈發射之前，對手就可以試圖癱瘓或削弱用于導彈防御的機載和天基傳感器。例如，激光可試圖眩暈衛星上的紅外傳感器 (1)，陸地和空中電子攻擊系統可試圖干擾或欺騙雷達和通信系統 (2)，同軌反衛星武器可用于干擾或對用于導彈預警和通信的衛星進行物理打擊 (3)。網絡攻擊也可用于攻擊指揮和控制站點、地面網絡和衛星地面站，以破壞這些網絡（4）。防空反擊飛機和地對空導彈可威脅空中加油機、機載通信節點、無人機和攻擊機 (5)，進一步削弱和破壞從傳感器到射手的殺傷鏈。

地理信息系統（GIS）和遙感因其空間性而被認為在軍事中具有重要意義。本研究采用描述-分析方法來說明地理信息系統在軍事行動中的應用，從選定的研究中吸取陸基軍事發展的經驗教訓。最近的軍事發展表明，各種軍事機構在軍事行動中的指揮、控制、通信和協調都依賴于可靠和準確的空間測繪工具。研究指出，高分辨率衛星數據和無人機技術與機器學習和人工智能（AI）相結合，已在軍事領域得到廣泛應用，包括制圖、地形分析、情報收集和傳播、目標識別、保護軍事重要設施以及歷史建筑。GIS 機器學習與人工智能的結合對軍事規劃和部署具有重要意義，因為對地形的理解有助于實時確定戰場上的戰略位置。研究建議有必要對軍事人員進行地理空間技術培訓，并確保適當的部署，以便開展富有成效的軍事行動。

本文介紹了一種新的 L-V-C 模擬框架，用于開發空戰戰術、技術和程序（TTP），從而推進了實戰（L）、虛擬（V）和建構（C）模擬方法。在該框架中，戰術、技術和程序（TTP）是在獨立的 C、V 和 L 模擬階段反復開發的。這樣既能利用每類模擬的優勢，又能避免純 LVC 模擬的挑戰。C 階段在不考慮人機交互（HMI）的情況下，根據飛機的存活概率（Ps）和擊落概率（Pk）提供最佳 TTP。在 V 階段，通過評估 Pk 和 Ps 的適用性，以及有關飛行員態勢感知、心理工作量和 TTP 堅持性的人機交互措施，對最佳 TTP 進行修改。在 L 階段，使用真實飛機來評估所開發的 TTP 是否能在真實環境中實現可接受的 Pk、Ps 和 HMI 測量。該框架的迭代性質使 V 階段或 L 階段能夠揭示 TTP 的缺陷，并將不完善的 TTP 返回 C 階段或 V 階段進行修訂。本文是兩部分研究的第一部分。第二部分展示了該框架在作戰使用的 C- 和 Vs 模擬器以及真實的 F/A-18C 飛機和飛行員中的應用。

關鍵詞：空戰、人為因素、人機交互、實時-虛擬-建構、心理工作量、性能、模擬、態勢感知、測試與評估

本文是兩部分研究的第一部分。在第 1 部分中，介紹了用于 TTP T&E 的實時-建設性-虛擬（L-V-C）模擬評估框架。在第 2部分中，使用實際使用的 C 和 V 模擬器以及真實的 F/A18C 飛機和合格的戰斗機飛行員演示了該 L-V-C 框架的使用。與 LVC 模擬不同，L-V-C 框架并不試圖混合不同的模擬類別，因此避免了 LVC 模擬所面臨的挑戰。建議的框架由獨立的 C、V 和 L 階段組成，在這些階段中，TTP 在給定的空戰場景中反復發展。在 C 階段，不考慮 TTP 的定性規則，但使用 C 仿真來確定 TTP 定量規則的 MP 最佳值。在 V 階段，采用這些最優定量規則，并改進定性規則的口頭描述，直到使用 Pk 和 Ps 衡量的 HMP 輸出足夠，且 NP、SA 和 MWL 分數可接受為止。這樣，在模擬環境中就得到了由定量規則的 MP 最佳值和定性規則的 HMP 最佳描述組成的 HMP 最佳規則。最后，使用這些 HMP 最佳規則對 TTP 進行 L 階段的 L 模擬評估。如果 HMP 最佳規則在現實生活中的使用能產生適當的 HMP 輸出，且 NP、SA 和 MWL 分數可以接受，則 HMP 最佳規則可用于實際操作。換句話說，根據 Pk 和 Ps 得出的運行 HMP 最佳規則可確保實現飛行的主要目標，同時在實際環境中 NP、SA 和 MWL 仍可接受。這樣，即使最終使用任務的要求和復雜程度超過了 TTP T&E 期間的要求和復雜程度，也能在人類能力和限制方面保持理想的安全系數。

L-V-C 模擬框架的一大優勢在于其迭代性。也就是說，如果需要修改定性規則，可以在 L 階段或 V 階段之后重復 V 階段。或者，如果需要修改定量規則，TTP 可以從 V- 或 L 階段返回 C 階段。在 L 階段和 V 階段，HMP 輸出，特別是 SA、NP 和 MWL 分數，為檢測 TTP 可能存在的缺陷和確定如何改進 TTP 提供了強有力的工具。此外，如果需要，TTP T&E 需要反復進行 C 仿真，V 階段和 L 階段的這些分數還可用于生成修改后的優化標準和 C 階段應用的約束條件。最終的 TTP 在 MWL、NP、SA 和最終的 HMP 輸出之間實現了很好的平衡，這反映了飛行的主要目標。

圖 2 顯示了由 C、V 和 L 三個階段組成的 L-V-C 模擬框架。在使用該框架之前，必須根據 TTP T&E 的總體目標，定義初始 TTP 及其使用場景。情景描述了所涉及的友機和敵機及其主要目標。TTP 是一種描述友機如何在特定場景中以最佳方式實現其目標的方法。TTP 通常以相對于敵方飛機的時間表的形式向飛行員簡要介紹。場景中使用的飛機和系統均以 C- 和 V- 模擬建模。這些模型必然是對現實的不完全抽象。不過，這并不會對 L-V-C 框架構成重大挑戰，因為 TTP T&E 的 L 階段是使用真實飛機和系統進行的。初始 TTP 的定量規則值和定性規則描述均基于現有的最佳假設和實踐。L-V-C 模擬框架用于確定部分或全部規則的作戰 HMP 最佳值或描述。它可用于確定整個飛行、一個要素或單個飛行員的運行 HMP 最佳規則。

本文介紹了海軍戰斗管理系統（CMS）的架構，該系統考慮了電子戰（EW）與人工智能（AI），以應對現代高超音速和低可觀測性威脅的戰斗環境，在這種環境下，反應時間可能很短，需要自動化。它使用一個反制案例研究作為數據需求，通過拍賣傳感器任務分配、人工智能流程和數據融合實現認知復合傳感。論文還強調了已發布的關鍵認知電子戰能力，以證明該架構的合理性。該架構的目標是用高反應時間的自動化人工智能認知決策器（DM）取代人類決策者。

在電子戰（EW）中應用人工智能（AI）時，它不僅要有助于決策者（DM）的態勢感知（SA），還要滿足點、面、區防御以及反目標活動的需要。電磁頻譜非常密集，有許多通信和雷達發射器。因此，將人工智能應用于能夠滿足 DM 需求的預警系統是一項挑戰。因此，它必須能夠分揀出感興趣的信號（SoI），如部隊信號和與指定任務無關的信號。這項工作的基礎是 “常規戰爭 ”中的反導反應，以便與傳統交戰進行更直接的比較。影響反艦導彈（ASM）成功與否的一些主要因素包括雷達截面（RCS）、紅外截面（IRCS）、視覺和紫外線（UV）特征。因此，目標艦艇的特征是決定被動軟殺傷反導措施（也稱為伎倆）性能的重要因素。不過，反艦導彈也可以使用主動雷達尋的來瞄準和跟蹤。因此，射頻（RF）和微波（MW）的截面特征以及光學輻射量子（或光子）、縱橫角和機動中的縱橫率都非常重要，并對其產生戰術影響。因此，現代作戰環境在處理電磁頻譜方面面臨挑戰，而人工智能自動化和自主化是應對這一挑戰的理想方式。

A. 動機、方法和局限性

本文描述了一種結構，其中包括使用箔條和干擾器的軟殺傷；使用導彈、火炮和火控系統的硬殺傷；以及用于跟蹤目標并協調軟殺傷和硬殺傷反應的指揮控制系統。本文僅限于假設反艦導彈在海上滑行時使用射頻主動雷達尋的進行瞄準和跟蹤。因此，這項工作的重點是信號管理、大型目標艦艇的規避機動、艦載被動型誘餌系統（如箔條和反射器）在反艦導彈跟蹤方案和交戰環境（包括風速和風向）方面的作戰性能。擊敗導彈威脅的一個基本因素是反應時間；隨著高超音速時代的到來，時間因素成為反應殺傷鏈的決定性因素。潛在導彈平臺的識別標準至關重要；它們將使精確打擊成為可能，并迅速讓反導系統消除發射平臺的威脅。由于反導彈連鎖反應的時間很短，人腦無法在短時間內計算大量信息并決定反應的類型，要么硬殺傷，要么軟殺傷，要么兩者兼而有之。因此，人類 DM 條令理論無法在遙遠的未來背景下使用，因為它要求對情況的分析速度、識別速度、對威脅的即時反應速度，以及在人類頭腦的指揮鏈中進行計算和決策，因此無法提供所需的反應時間。本文的最后一部分介紹了有助于加快平臺保護速度的體系結構，以定義 CMS 中的設備連接，以及一些已公布的關鍵技術。

B. 論文結構

第 1 節是引言、動機、方法和論文結構。第 2 節提供了需要架構支持的硬殺傷和軟殺傷的常規條令示例戰術和反制方法。第 2 節還介紹了軟殺傷反制方法的主動、被動和組合方法。此外，第 3 節是一個使用箔條和機動的交戰實例，展示了所需的關鍵數據。第 4 節介紹了所提出的人工智能/預警技術架構。最后，第 5 節是結論。

本報告基于 2023 年 9 月在 RUSI 位于倫敦的總部舉行的為期一天的研討會上的討論，來自國防公司和英國國防部的多位代表出席了研討會。本報告中的意見均不可歸屬。研討會的目的是尋找早期機會，為整個聯合部隊的整合創造條件。研討會探討了國防部、各軍種，特別是英國戰略司令部（StratCom）及其新成立的一體化設計局（IDA）在哪些方面以及如何取得立竿見影的效果，以激勵更廣泛的努力，實現 “集成即服務”的既定愿望。

研討會重點討論了過去和現在的不同參與者如何應對數據集成挑戰的問題，并試圖研究從國防領域及其他領域（如金融部門）的先例中可以汲取哪些可借鑒的經驗教訓。本報告以研討會和隨后的二手文獻審查為基礎，探討了國防部可立即采取的措施，為實現多領域集成的更廣泛努力創造條件。

從當天的討論中得出的一個重要結論是，如果軟件驅動的演進在決定聯合部隊如何作戰方面將發揮重要作用，甚至可能比硬件適應性更強，那么前線指揮部（FLC）就必須能夠在各個階段凝聚能力，即使軟件在不斷適應，這一點也相當重要。

有人指出，這種變化的痕跡在烏克蘭等戰區已經顯現，軟件可以而且必須每六周調整一次，以保持領先于對手的網絡和電子戰能力；這種速度遠遠超過硬件的更換或調整速度。

如果聯合部隊要跨域作戰，FLC 就必須以協調一致的方式進行迭代變革。因此，研討會的具體重點是在國防范圍內實現通用數據標準。研討會和隨后的研究依賴于英國和其他國家的歷史案例研究，以確定集成工作成功和失敗的驅動因素。

當天的討論還研究了民用網絡的發展情況，民用網絡的成功得益于既有足夠寬泛的標準以實現變革，又有足夠明確的標準以實現互操作性。從中汲取的經驗教訓也適用于其他領域，在這些領域，所有部門的能力整合和標準化都是一個優先事項。

主要結論 當天的討論得出了以下主要結論，并通過對二手文獻的查閱得到了進一步證實：

• 自上而下的成功整合先例有限。此外，成功的整合往往涉及到一些程序--由于其保密性--超出了正常程序。
• 在一些領域，軍種和國防一級都有強烈的合作動機，但沒有任何一個軍種對結果負責。這就將業務風險與財務風險分開。幫助解決這些 “公地悲劇 ”領域的問題，將使國際開發協會能夠順應而不是違背各軍種的需要開展工作。
• FLC 可以利用一套共同的基本標準來推動一體化進程，這可以作為一個起點。數據標準是基礎標準的重要組成部分。在一個領域實現標準可以產生功能溢出效應（一個領域的整合使其他領域在沒有整合的情況下難以運作，從而導致一個最終不需要自上而下監督的級聯過程）。

本文概述了一種評估和量化與集成大型語言模型（LLMs）生成海軍作戰規劃有關風險的方法。其目的是探討大型語言模型在這方面的潛在優勢和挑戰，并提出一個全面風險評估框架的方法。

大型語言模型（LLM）是一種先進的人工智能系統，它在龐大的數據集上經過訓練，可以處理和生成文本，使其能夠執行從簡單的問題解答到復雜的內容創建等各種任務。大型語言模型，如 ChatGPT 和 Bard，在理解、解釋和生成人類語言方面已顯示出非凡的能力。它們在海軍作戰中的潛在用途可提供顯著的戰略優勢，如增強決策支持、情景分析和作戰計劃效率。然而，在敏感的軍事環境中部署這些先進的人工智能技術會帶來一些關鍵的風險問題，包括潛在的偏見、作戰安全問題以及人工智能生成戰略的可靠性。

這項研究的意義在于其重點關注大型語言模型在海軍作戰計劃生成中的整合。通過研究潛在風險并制定評估這些風險的框架，本研究旨在促進在這些海軍作戰環境中安全、戰略性地使用人工智能技術，同時使技術進步與作戰安全和有效性保持一致。

對現有文獻的回顧顯示，專門針對軍事應用中大型語言模型的全面風險評估框架存在空白。有關大型語言模型的研究主要集中于其技術能力和在民用環境中的應用。然而，軍事行動的獨特挑戰，尤其是在海軍環境中，需要一種專門的風險評估方法。本研究試圖通過開發一種基于海軍作戰計劃的具體要求和復雜性的方法來彌補這一差距。

研究方法

本研究的理論框架以貝葉斯網絡為基礎，貝葉斯網絡提供了一種結構化方法，用于模擬與 LLM 部署相關的各種風險因素之間的復雜關系。由于貝葉斯網絡能夠處理不確定性和概率關系，因此特別適合用于這一目的，使其成為評估海軍行動中 LLM 集成的多方面風險的理想工具。

本研究吸收了 Lauría 和 Duchessi（2007 年）概述的方法論中的見解，采用類似的結構化方法來構建貝葉斯網絡，并以實證數據收集和分析為基礎。我們的方法首先是編制和管理一份調查問卷，其答復將作為初始數據源，用于確定與海軍作戰計劃風險相關的變量之間最有可能存在的關系。這一過程為我們的貝葉斯網絡中每個節點的條件分布設置了后續參數。通過這種方法，我們旨在建立一個穩健的貝葉斯網絡模型，以準確反映與 LLM 生成的作戰計劃相關的風險的復雜相互依存關系和概率性質，并在分析更多作戰計劃和整合更多經驗數據時進一步完善我們的模型。

本研究的方法包括以下幾個關鍵步驟

• 問卷編制與管理

• 數據收集與分析

• 貝葉斯網絡建模

• 風險分類和評估

• 問卷編制和管理 將設計一份詳細的調查問卷，以便從海軍人員、人工智能專家和軍事戰略家等廣泛的利益相關者那里收集信息。問卷將包含各種海軍作戰計劃，其中一些由 LLM 生成，另一些則由作戰規劃人員編寫，以確定這些計劃中的潛在風險途徑。

• 數據收集與分析 將收集和分析調查問卷的答復，以確定海軍作戰計劃的關注領域。這一分析將為確定與作戰計劃相關的關鍵風險因素以及由 LLM 生成的計劃所特有的風險因素奠定基礎。

• 貝葉斯網絡建模 將使用貝葉斯網絡對確定的風險因素進行建模，以了解其相互依存關系和這些風險的概率性質。該模型將作為一種動態工具，用于評估和直觀顯示這些生成的業務計劃的復雜風險狀況。

• 風險分類和評估 通過調查問卷和貝葉斯網絡模型確定的風險將根據其對海軍行動的潛在影響進行分類和評估。這一步驟包括對每個風險因素進行全面評估，同時考慮其可能性和嚴重性。

分析

研究的分析階段包括對大型語言模型生成的假設計劃和人類戰略家創建的計劃進行比較研究。這種比較旨在突出 LLM 生成的計劃的優勢、局限性和潛在風險。此外，研究還將探討降低已識別風險的策略，如納入制衡機制、提高透明度和確保持續驗證 LLM 的產出。

這項研究預計將產生幾項重要成果：

• 從利益相關者反饋和貝葉斯網絡分析中得出的與海軍作戰規劃中使用大型語言模型相關的風險因素綜合清單。
• 評估已確定風險的結構化框架，為決策者評估和減輕將大型語言模型納入作戰規劃的潛在挑戰提供依據。
• 對大型語言模型生成的計劃和人工創建的計劃進行比較分析的結果，為了解大型語言模型在業務規劃方面的能力和局限性提供了寶貴的見解。
• 降低已識別風險的建議，確保在將大型語言模型納入實際行動時，既能實現最大效益，又能將潛在弊端降至最低。

初步結果

在此，使用 ChatGPT 生成了一個基于以下指揮官意圖的虛構作戰計劃樣本： "我的意圖是支持菲律賓武裝部隊在菲律賓中部受災地區開展人道主義援助和災難響應（HA/DR）行動。我們將提供一切可用的援助，以減輕人類痛苦并恢復正常狀態"（圖 1）。

圖1:ChatGPT生成的行動計劃

LLM 為菲律賓中部地區虛構的 HA/DR 行動制定的行動計劃展示了該模型構建全面響應戰略的能力。不過，它也凸顯了與 LLM 生成的計劃相關的幾個潛在風險。

該計劃概述了在帕奈島建立一個前沿行動基地，但沒有考慮該島目前支持此類行動的能力或對當地社區的潛在影響。這種疏忽可能會使當地資源緊張或擾亂地方當局正在進行的恢復工作。

使用無人機進行即時空中勘測的假設是，可以快速、準確地確定最需要幫助的地區。然而，這種方法可能無法考慮快速變化的天氣條件或評估后出現的新緊急情況，從而可能導致資源分配不當。

如果出現不可預見的技術問題，或同時需要直升機執行多項緊急任務，那么依靠海軍直升機在公路無法到達的地區進行空投可能會出現問題。這凸顯出可能會過度依賴特定資產，而不考慮替代或后備交付方法。

恢復階段建議協助恢復關鍵基礎設施，但沒有詳細說明參與范圍或開始撤出海軍資產的標準。這種不具體的做法可能導致過早撤離或超出海軍行動能力的長期參與，影響恢復工作的整體效果。

對這個由 LLM 生成的作戰計劃的審查不僅說明了人工智能在提高作戰計劃能力方面的潛力，而且也表明了我們為 LLM 生成的海軍作戰計劃開發綜合風險模型的研究工作的必要性。識別人工智能方法中固有的特定風險因素--如對當地基礎設施能力的假設、對技術的依賴以及計劃執行和完成標準的模糊性--表明需要一個能夠有效評估這些風險的框架，以便在使用這些工具時能夠考慮到這些風險。研究旨在通過使用方法來評估、分類和管理與在復雜作戰環境中部署大型語言模型相關的風險，從而彌補這些差距。通過整合這些風險模型，我們可以更好地確保負責任地利用大型語言模型的創新能力，提高作戰計劃的有效性和可靠性。

Palantir AIP（人工智能平臺）是將人工智能系統（包括許多依賴大型語言模型的能力）整合到運營環境中的尖端方法。雖然利用這些先進的工具可以讓組織利用人工智能系統的大型能力，但在 Palantir AIP 等平臺中使用大型語言模型清楚地表明，亟需對所有潛在的相關風險因素進行全面研究。隨著這些人工智能驅動的系統被部署到運營規劃的越來越多的重要方面進行協助和自動化，人工智能生成的內容的特殊細微差別成為重要的關注領域。

展望大型語言模型在海軍行動中的部署，會暴露出另一個風險途徑，特別是在支持此類技術所需的基礎設施方面。大型語言模型需要大量的計算和數據傳輸，還需要實時數據處理和無縫通信，以執行人工智能驅動的作戰計劃，這就要求網絡基礎設施不僅要有彈性，還要有很強的適應性。這就是軟件定義網絡（SDN）的潛在整合意義所在。SDN 以其靈活性和可配置性著稱，是一種先進的網絡框架，有可能支持 LLM 部署的要求。然而，SDN 的引入也帶來了關于現有海軍網絡基礎設施是否已準備好適應此類先進技術的問題，這突出了我們在海軍行動中引入人工智能能力時需要考慮的另一個領域。

本研究的預期結果對大型語言模型的戰略整合對未來海軍行動具有重大影響。通過提供一個全面的風險評估框架，本研究旨在促進在海軍行動中明智決策和負責任地使用人工智能技術，為在更廣泛的軍事背景下負責任地使用人工智能技術奠定基礎。此外，這項研究填補了文獻中的重要空白，有助于加深對海軍行動中整合 LLM 所帶來的挑戰和機遇的理解。

本研究概述了評估將大型語言模型納入海軍作戰計劃相關風險的綜合方法。通過開發結構化風險評估框架并探索部署 LLM 的潛在益處和挑戰，本研究旨在為在軍事行動中負責任地、有效地使用人工智能技術做出貢獻。未來的研究方向包括根據實證研究結果完善風險評估框架，探索大型語言模型在更廣泛軍事環境中的其他應用，以及制定在敏感作戰環境中合乎道德地使用人工智能的指導方針。

作者：Dmitry Filipoff

密集火力的聯合武器框架

各部隊之間的密集火力作戰本質上是聯合作戰的一種功能。單個平臺應在其所適合的大規模發射計劃的大背景下加以理解，而大規模發射計劃則應理解為多種平臺類型的綜合集成。這些相互支持的關系不僅僅是增加導彈數量以提高火力。相反，不同平臺相互配合，彌補彼此的戰術弱點，構成的聯合武器威脅遠比不同平臺單獨構成的威脅更具殺傷力。

通過組織兵力倍增關系，聯合作戰還突出了關鍵的依賴關系。聯合作戰往往意味著一種平臺類型必須允許其作戰選擇受到另一種平臺類型的限制，這樣它們才能協同作戰。通過了解不同類型的平臺如何相互配合進行大規模火力攻擊，作戰行為可以變得更可預測，包括對對手而言。但對己方部隊來說，作戰行為也更容易預測，這可以增強這種作戰形式的理論凝聚力，因為在這種作戰形式中，跨平臺的流暢性和協調性尤為重要。

現代戰爭的作戰概念可能會側重于拆散這些關系，以獲得對對手的影響力。細節上的失敗通常被認為是小分隊成為敵軍的獵物，但也可能是同質的部隊組合成為敵軍的獵物，敵軍不對稱地利用了特定平臺的弱點，而這種弱點本可以通過聯合作戰關系得到緩解。通過了解這些關系的目的，部隊可以知道如何利用它們的缺失。

關鍵是要認識到，在建立這些聯合武器關系時，單個平臺社區可能是自己最糟糕的敵人。建立或改革這些關系的行為可能會引發軍種間的摩擦，因為聯合作戰為作戰概念的妥協和耗時的跨軍種部隊發展創造了條件。從歷史上看，聯合作戰辯論有時會產生抵制跨軍種整合的軍種 "純粹主義者"。這些 "純粹主義者 "往往堅信本軍種的能力是自給自足的，他們提出的聯合作戰構想往往是為各軍種劃定在行動上互補但在戰術上分離的活動范圍。

上述根據不同平臺類型的限制來限制選擇的需要，可能會導致不同軍種視對方為拖累或麻煩，而不是力量倍增器。海軍航空兵可能不愿意限制自己的機動范圍，以便為速度慢得多的軍艦提供局部海上滑躍防空和感知覆蓋。軍艦可能不愿意將其深彈倉內武器的釋放權下放給在上空飛行的飛行員，而飛行員可能更有能力提示和指揮遠程射擊。然而，這些關系可能是聯合部隊發展中必須理順的核心作戰需要。美國海軍目前的構想是，讓航母航空隊實施縱深打擊，而水面戰艦則對空中和水下威脅實施相當于球門線的防御，這種作戰方法比真正的一體化聯合作戰關系更為分裂。與針對具體軍種的訓練相比，真正的綜合訓練和演習只占工作周期的很小一部分，這一事實正在強化這一構想。

各海軍艦艇編隊，特別是美國海軍航空兵和水面艦艇部隊已經具備了廣泛的多任務能力，這可能會鼓勵艦艇編隊純粹主義者提出挑戰。如果沒有這種多任務能力，將特種部隊聯合成綜合部隊包的必要性就會更加明顯。但是，這些海軍部隊所具備的多任務能力并不能減輕它們在平臺上的許多基本弱點，也不能從根本上滿足對以發射和抵御大規模火力為目標的聯合兵種關系進行改革的需要。

可以建立一個框架，幫助了解與密集火力有關的各類平臺的優缺點，并了解每個平臺對聯合部隊的獨特貢獻。這一框架可以闡明，當某一類型的平臺因作戰環境或能力不足而無法做出貢獻時，大規模火力的整體計劃可以如何轉變和重組。這一框架還可用于了解孤立的平臺特性，從而了解恢復能力的關鍵因素。了解單個類型平臺的有機能力，可以揭示該平臺的獨立火力潛力、最后一擊以及同質部隊組合的效用。它還能揭示當這些平臺與更廣泛的聯合作戰部隊脫節時如何加以利用。通過對這些能力的單獨了解，可以窺見如果一支分散的部隊分裂成單個部隊集群和單元，還能保留多少有效性。

相關的平臺特性包括但不限于：彈倉深度、就位持續時間、有機傳感、裝彈速度、接近戰艦目標的能力以及機動速度。每個平臺的一系列優勢都會在某些方面促進整體的大規模發射計劃，而每個平臺的劣勢則可能會被其他平臺所彌補，并可能在此過程中限制其行為。

圖： 平臺屬性及其相對評級表。(作者制圖）

彈倉深度是指單個平臺可投入的火力數量。較高的彈倉深度可使平臺在較長時間內保持兵力分布，因為它可以在保持駐扎的情況下發射多輪小型炮彈。如果平臺被孤立或受到脅迫，較高的彈倉深度可使平臺在獨立或最后一擊時提供大量火力。彈倉深度越淺，在沖突期間重新裝彈的頻率就越高，從而破壞了兵力分配。彈匣深度較淺也會導致最后一擊和單獨射擊時火力較小，不容易形成壓倒性優勢。

就位持續時間是指平臺在未加燃料情況下的持續作業時間。平臺的持續時間越長，就越能提供更多的火力選擇，也就越能保持更長時間的兵力分配。低持續能力會降低火力的可用性以及平臺對分布式兵力態勢的貢獻程度。

有機感知是指平臺僅通過機載傳感器就能獲得多少目標信息。高有機感知能力可使平臺直接瞄準自己的火力，并管理較少分布在多個部門的殺傷鏈。如果一個平臺能將其傳感器信息可靠地傳遞到更廣泛的網絡，那么高有機傳感還能讓它提示其他平臺的遠程火力。而低有機傳感則會使平臺更加依賴外部信息源來確定其遠程火力目標。在獨立或最后一擊的情況下，有機傳感能力有助于使這些火力更加精確，并在必須在沒有網絡的情況下繼續作戰時更好地保持平臺的復原力。

機動速度是指平臺的行進速度。高機動速度可使平臺更靈活地融入大規模射擊序列，并控制發射風險。與速度較慢的平臺相比，更高的速度可使平臺在更短的時間內集中更多的數量。

接近戰艦目標的能力可使平臺在發射序列中建立更強的應變能力。平臺越接近目標，就越能在短時間內增加火力。距離越近，就越有能力確保射擊序列不受減員火力、先發制人摧毀的弓箭手的影響，并改善射擊序列持續時間內的發射分布。

裝彈速度是指消耗殆盡的平臺重新武裝并重返戰場的速度。較快的裝填速度可保持兵力分布和火力可用性。這里所說的重裝速度越高，意味著平臺重裝所需的時間越長。這里的重新裝彈速度也被理解為機動速度而非彈匣深度的函數，因為機動速度通常比重新裝彈時間更長。火力可用性不僅關系到平臺裝填新武器的速度，還關系到平臺在武器庫和發射區之間的移動速度。

每種平臺都具有這些特征的某些組合，而聯合武器框架將在最大限度地發揮優勢的同時設法彌補不足。這些優缺點說明了在何種情況下發射火力對每種平臺及其更廣泛的作戰選擇都是有利的。如果一個平臺必須承擔過多的發射任務，那么整個大規模發射序列的有效性就可能由該平臺的優缺點決定，并為對手提供破壞性的籌碼。

大規模密集火力和反艦聯合部隊的不均衡性

這些密集火力的概念主要集中在組織部隊進行反艦打擊上，這些概念絕不是海軍聯合作戰的完整概念。但是，打擊軍艦是一個具有挑戰性的優先目標，需要聯合作戰的方法。除了控制弱點和贏得兵力倍增優勢外，聯合作戰方法還必須集結大量火力才能突破軍艦特別密集的防御。因此，組織反艦打擊可以產生聯合武器方法，將多個群體聚集在一起，攻擊單一類型的平臺。

當一方在反艦火力方面占據優勢時，平臺如何聚集在一起進行大規模火力攻擊，以及相互競爭的大規模火力攻擊方案如何在戰斗中相互作用，這些都會造成嚴重的不對稱。當一種密集火力方案被剝奪了水面力量，或其水面力量大大超過對手時，由此產生的不對稱就變得尤其難以控制。

雖然軍艦可以受到多種平臺類型的攻擊，但反艦導彈卻無法反過來威脅其中的許多平臺類型。這些平臺包括飛機、潛艇和陸基部隊。飛機和潛艇等平臺只能受到射程比反艦導彈短得多的武器的威脅，這就對防御軍艦在這些 "弓箭手 "射箭前對其進行威脅的能力提出了挑戰。某些平臺具有先對軍艦有效開火的超強能力，因為它們的生存能力不像對稱的水面對水面交戰那樣受制于相同的動態因素。

然而，無法受到反艦武器威脅的平臺通常在站載續航力和彈倉深度方面面臨嚴重的劣勢，轟炸機在某種程度上是個例外。這些因素是水面平臺的優勢，使其能夠彌補飛機和潛艇的不足，而飛機和潛艇又能彌補水面部隊在快速近戰機動和接近對手能力方面的劣勢。與大多數其他平臺類型不同的是，水面部隊可以將大量導彈運到前沿并保持在那里，從而為大規模火力計劃提供支持。因此，水面部隊在聯合作戰部隊中的作用是為大規模火力打擊計劃提供一個縱深持久的火力基地，以加強彈倉較淺、存在時間較短的部隊。通過利用這一火力基地，其他類型的平臺就不必高度集中其平臺、管理隨之而來的后勤挑戰并承擔更大的風險。如果有足夠的數量和后勤保障，其他平臺和領域當然也可以充當大規模發射計劃的火力基地。但即便如此，大規模射擊計劃仍以對戰艦發動打擊為導向，并將多個群體結合起來，以消滅對方聯合武器團隊中的關鍵成員。

水面部隊提供的火力基礎可以有自己的機動范圍，但受到其他平臺類型關鍵作用的限制。水面部隊如果超出陸基航空兵的攻擊范圍，就會失去密集火力時最寶貴的伙伴之一。也許更重要的是，它將失去可以為進攻和防御目的提供關鍵防空覆蓋的伙伴。航空兵需要在掠海炮彈越過戰艦地平線之前對其造成重大消耗。當然，敵方也可以反擊，這就需要航空兵為前往目標的友軍炮彈提供前沿防空掩護。航空兵還能比戰艦更快地裝填防空武器，幫助戰艦堅持提供進攻火力的機動基地，而不是讓戰艦因防御力量耗盡而被迫帶著未使用的進攻武器撤退。

因此，水面作戰部隊應盡量保持在友軍陸基航空兵的攻擊范圍內，以大幅增加和抵御火力。航母航空兵當然可以提供這些能力，但其規模和范圍通常不如陸基航空兵。航母可以在陸基航空兵難以到達或難以長時間停泊的深海區域提供寶貴的空中支援。但總的來說，在密集火力計劃中，確保水面部隊提供的火力基礎與航空兵提供的防空覆蓋基礎充分疊加可能是明智之舉。

當兩種密集火力方案在戰斗中相互競爭和相互作用時，一支部隊大幅超越另一支部隊反艦火力的能力會對對手之間優勢的形成產生深遠影響。如果一支部隊能有效地將足夠多的反艦火力瞄準到比對手遠得多的距離，那么對手的射擊計劃就可能被剝奪其水面部隊提供的寶貴火力基礎。這將嚴重影響由此產生的密集火力計劃，因為它割裂了聯合武器的關系。

當一支部隊的密集火力計劃被對手大幅超越時，該部隊就可能不得不將航空兵的主要精力放在防御其水面部隊上，而對手則會利用其優勢能力首先開火。當一波又一波的大規模火力從遙遠的對峙距離發射時，航空兵就需要集中精力削弱來襲的火力。這樣做的目的是給對手造成足夠的火力消耗，以削弱其后續反艦攻擊的能力，并通過幸存的水面部隊有效保留剩余的攻擊選擇，因為面對火力嚴重消耗的對手，水面部隊有更大的行動自由。

由于航空兵在速度和對戰艦先發制人的能力上都具有天然優勢，因此航空兵必須在戰艦對己方水面部隊發射遠程火力之前，遠距離攻擊戰艦。在這些較遠的距離上，航空兵更有可能單獨集結火力，而不是作為聯合部隊的一部分。航空兵必須集結大量飛機和空中坦克才能形成足夠的火力，然后還必須將飛機集結到目標周圍特別密集的地方，以便及時發動攻擊。除此以外，如前所述，航空兵可能還需要為艦隊防空做出重大貢獻。因此，射程更遠的反艦火力迫使對方的航空兵承擔更多的進攻和防御任務，使航空兵在聯合作戰中承擔更大的責任。

但在這種情況下，航空兵可能不必孤軍奮戰。當水面部隊的反艦火力被超越時，聯合武器小組仍可由飛機和潛艇組成，它們都能通過各自的領域繞過反艦火力，贏得與對手更近的距離。如果有足夠多的飛機和潛艇能夠協同作戰，在作戰空間的前沿進行聯合火力打擊，那么它們就有可能在對戰艦發起對峙火力之前，首先對水面部隊進行有效打擊。

同樣，A2/AD 區域的聯合部隊也可以由潛艇和替補部隊組成，因為它們都具有深入作戰空間的能力。雖然這兩支部隊都可能受到彈艙深度的限制，但它們接近對手的能力可以使它們有機會威脅彈艙較滿的軍艦，并在軍艦發射最后一輪炮擊也是徒勞無功的區域內進行威脅。

不同的作戰環境會產生不同的聯合武器小組組合。一些平臺類型可能會面臨無法提供火力的情況。這可能迫使其他平臺增加其在大規模發射計劃中的貢獻比例，但風險有可能增加，而且可能因為其他平臺無法有效彌補其平臺弱點。如果分布式部隊分裂成較小的單個部隊，他們最好盡可能尋找友軍平臺并組成臨時聯合部隊。至關重要的是，要考慮如何在各種作戰環境下最大限度地加強聯合武器關系，并了解如何將這些關系分割給對手。

快速和最后一擊

一個重要的考慮因素是，海軍聯合作戰部隊的不同成員對最后一擊射擊壓力的敏感度大相徑庭。這在很大程度上影響了更廣泛的部隊利用某些平臺的最后一擊進行額外射擊的能力。這些動態因素決定了一支部隊在遭受損失的同時保持其應變能力和大規模射擊能力的能力。

假設一支部隊對廣闊區域和海面具有高質量的態勢感知能力，那么受到攻擊的軍艦可能會有數十分鐘的預警時間，因為這可能是來襲火力的瞄準時間。這可以給軍艦留出足夠的時間來發射最后一輪炮火，也可以給分布更廣的部隊留出更多的時間來組織火力，以利用即將到來的最后一輪炮火。

飛機和潛艇的預警和最后一擊在關鍵方面有所不同。對這些平臺構成威脅的武器，如防空導彈和魚雷，其命中目標的時間僅為反艦導彈的一小部分，而反艦導彈則需要數十分鐘才能命中軍艦。然而，與軍艦和反艦導彈之間的速度差相比，飛機和潛艇的機動速度更接近于這些武器，因此在武器來襲期間，規避機動是提高飛機和潛艇生存能力的更可行的方法。但這種潛在的激進機動可能會抑制這些平臺在最后一擊中發射密集火力的能力，而發射這些密集火力可能需要更穩定的運動軌跡，從而大幅增加來襲武器擊中平臺的幾率。即使它們選擇發射最后一輪火力進行反擊，發射最后一輪炮彈的時間也可能長于武器到達潛艇或飛機的時間，這與軍艦的情況不同。與遠程反艦火力不同，分布更廣的部隊幾乎沒有時間組織火力對防空或魚雷攻擊做出反應。

與反艦火力相比，防空和反潛火力的殺傷鏈可能更容易由單個平臺完成，因為它們通常擁有足夠的有機傳感和彈倉深度。一架戰斗機加上機載雷達和數枚防空導彈就足以威脅轟炸機，一艘護衛艦加上聲納和數枚魚雷就足以威脅附近的潛艇。這些交戰的近距離特性使得單個平臺就能通過有機傳感器滿足它們的信息需求，而且這些交戰的攻防平衡所需的武器要少得多，才能集結足夠的火力。相比之下，一艘需要在數百英里外鎖定目標、需要數十枚導彈才能擊沉的戰艦，則需要更廣泛的信息架構和多兵種精心協調的火力。將飛機和潛艇置于被迫發射最后火力的境地所需的能力要小得多。

與軍艦相比，飛機和潛艇必須在截然不同的情況下發射最后一擊。軍艦可能永遠無法探測到絕大多數對其發射火力的分布式平臺的發射物。但是，飛機和潛艇可以利用它們的有機傳感器來探測瞄準它們的平臺的有機傳感器。轟炸機可以感知來襲戰斗機的照明，潛艇也可能被軍艦的主動聲納探測到。飛機和潛艇不會等待防空導彈和魚雷來襲，然后再進行最后的射擊。相反，它們更依賴于解讀發射和感知背后的意圖，以獲得足夠的預警來發動最后一擊，然后采取防御措施。它們需要感知可能發射武器的平臺，而不是對射來的武器做出反應，這使它們對最后一擊的動態和壓力更加敏感，而這些動態和壓力可能迫使它們浪費彈藥。

對方的戰斗機中隊只需向轟炸機群發出航向指示并用雷達照射，就足以引發轟炸機的最后一擊，而戰斗機無需消耗自己的任何武器。相比之下，一艘軍艦如果知道自己正在成為攻擊目標，甚至正在遭受來襲火力的攻擊，仍然可以暫緩發射最后一擊。這是因為軍艦可以確信，來襲的火力不足以壓垮其防御系統，而飛機和潛艇在考慮生存能力時大多不考慮這一因素。軍艦的密集防御使其能夠將促使其進行最后一擊的情況限制在對箭矢而非弓箭手做出反應的范圍內。箭矢的存在更可靠地表明了對手打擊目標的意圖，使軍艦更難通過簡單的姿態和主動感知進行最后一擊。

總之，分布式部隊可包括各種平臺，必須將其不同的特征和能力結合起來才能發揮作戰效果。指揮官在考慮如何在有爭議的戰場上使用分布式部隊時，必須了解單個平臺類型的優缺點，以及這些優缺點如何影響他們的選擇。以下的平臺分類討論了它們各自的特點，以及它們與艦載齊射戰斗和大規模火力的關系。

水面戰艦

水面戰艦體現了各國海軍有效地將大規模火力投送到海上的能力。藍水海軍在水面艦隊中部署了大量常規巡航導彈火力，最強大國家的發射單元多達數千個。水面艦隊提供的一些最關鍵的能力是其可觀的數量、續航力和導彈能力，這些都是集結火力和分散兵力的核心屬性。

盡管水面艦艇具有相當大的優勢，但其裝填速度較長，在較長時間內的續航能力受到損害。其較低的平臺速度增加了生存能力的挑戰，也增加了其降低主動輻射風險的能力。但是，它們的高彈倉容量可以為最后一擊提供大量火力，不需要外部火力來加強最后一擊的威力。

水面艦隊的大容量導彈是一把雙刃劍。防御導彈能力可以用來抵消進攻導彈能力，反之亦然。隨著發射單元數量的增加，可用于阻擋攻擊的防御火力也隨之增加，從而提高了壓倒防御所需的進攻火力。水面戰艦可以在多個發射單元中部署大量對空武器，這一事實本身就可以迫使對方戰艦清空自己的大部分彈倉，以壓制目標。在發射或防御一次反艦導彈齊射的過程中，水面戰艦可以輕而易舉地清空大部分彈倉。

這與其他類型平臺的作戰潛力和持久力形成了強烈反差。飛機、潛艇和坦克在面對同等平臺時可以獲得相對較高的殺傷率，因為它們不需要使用主武器來達到致命效果。水面戰艦的反艦火力可能只夠突破一艘同等大小戰艦的防御，如果是這樣的話。一艘水面戰艦也可能要航行數天甚至數周才能投入戰斗，但在幾分鐘內就會消耗掉大部分主武器，然后不得不長途跋涉返回重新武裝。盡管水面戰艦給人的印象是能力很強，但它在很大程度上仍然依賴與其他部隊的聯合火力來限制其消耗，并在高端戰斗中經受住考驗。

任何平臺的導彈能力都不能脫離其可能發射或防御的炮彈的戰術特點而有效理解。攻擊火力可以在數十分鐘內形成，并由許多分散的部隊發射各種不同的火力。但是，當軍艦受到齊射攻擊時，全部進攻火力可以在很短的時間內沖出地平線，而防御軍艦必須在幾秒鐘內從零開始建立自己的防御火力。第 7 章將更詳細地討論這種動態變化，因此水面戰艦在一次交戰的短時間內實際用于自身防御的垂直發射單元數量可能會受到一定限制。超過這一限制后，額外的垂直發射能力主要有利于進攻火力，而不是防御火力。部分原因是，與防御相比，水面戰艦在發起攻擊時往往有更多的時間來增加火力。

現代海戰的多領域性質鼓勵多任務能力和有效載荷。現代水面作戰艦艇通常采用多任務平臺的形式，裝備各種特定領域的武器，部分原因是為了生存能力必須如此。潛艇、陸基部隊和空中飛機不受反艦導彈的威脅，但這些平臺都可以對水面戰艦發射反艦導彈。與其他海軍平臺相比，水面戰艦面臨來自更多領域的威脅。

這些多領域威脅對水面戰艦導彈能力的配置提出了挑戰，并限制了其真正的彈倉深度。反艦、防空、對地攻擊和反潛等多種任務的導彈彈倉裝載量可能會捉襟見肘。這些任務中的每一種都可能需要大量武器才能發揮最低限度的作用，并擁有足夠的火力，而這些武器很容易擠占用于其他任務的導彈單元。一艘水面戰艦在執行過多任務時，彈倉裝載量可能會捉襟見肘，手頭可能沒有足夠的導彈來可靠地發射或防御一次大型反艦炮擊，這就造成了對密集火力和聯合部隊的依賴。利用分布式部隊更廣泛的集體彈倉，在整個部隊層面而非單個平臺層面為分布式火力配置彈倉載荷，可以緩解單個戰艦彈倉過于分散所帶來的挑戰。

與其他導彈發射平臺相比，水面戰艦在機動性、隱蔽性和易受攻擊性方面存在劣勢。現代導彈的射程和速度大大降低了戰艦機動在近期戰術層面的作用。在海軍炮戰時代，幾分鐘或幾秒鐘的熟練機動就能產生重要的戰術差異，但現代軍艦通過短期機動能顯著提高其抵御導彈攻擊的效果的手段相對較少，或許只有裝載短程防御系統才能做到這一點。面對速度比軍艦快 15 到 50 倍的導彈炮彈，機動的作用微乎其微，這就把生存能力的因素降到了防御能力和欺騙能力上。

為了進行復雜的防空交戰并對廣闊區域的態勢有所了解，水面作戰艦艇通常都配備有強大的傳感器，這些傳感器會大大削弱其隱身能力。一旦這些傳感器發出輻射，其獨特的信號可提供足夠的信息，幫助在遠距離（可能達數百英里）對戰艦進行定位和分類。考慮到移動緩慢的軍艦需要多長時間才能機動離開其定位區域，這些信息對于鎖定反艦攻擊目標的作用可以持續相當長的時間。相比之下，發射特征信號的飛機可以利用速度和機動迅速拉開與其位置之間的距離，降低到雷達視野以下，并更有效地控制發射風險。

這些大功率傳感器可用于防御水面戰艦遭受導彈攻擊，而導彈齊射防御是一種特別需要發射信號的作戰形式。由于抵御掠海導彈突破附近地平線的短程性質，這些發射裝置廣播戰艦位置的能力可以得到一定程度的緩解。但是，如果一艘戰艦想利用其有機傳感器對飛機發射的攻擊發出預警，并在箭矢之前擊敗弓箭手，那么它就必須在更遠的距離上進行輻射，這可能會把攻擊者引向它的信號。

2013年8月8日--美國海軍哈爾西號導彈驅逐艦（DDG 97）在夏威夷瓦胡島外海進行演習。(美國海軍大眾傳播專家海員 Johans Chavarro 拍攝/發布）

發射反艦導彈攻擊時，發射平臺幾乎不會發出任何有機物，因為距離太遠，需要外界的提示。但是，導彈發射本身會產生一個可追溯到發射平臺的特征，就像航空機群的物理特征可追溯到航母一樣。但與飛機或潛艇不同的是，水面戰艦通過近期機動所能做的事情相對較少，無法減輕其最近發射的巡航導彈齊射信號所帶來的近期風險。它們必須在很大程度上依賴導彈的射程和諸如航向定位、重新瞄準和導彈自主等能力，以確保足夠的距離和復雜的威脅表現形式不會產生可追溯到發射戰艦的足跡。

所有平臺都能通過發射和開火突出顯示自己的位置和平臺類型。所有平臺都能在采用進攻和防御戰術的過程中發射信號。但與大多數其他海軍平臺相比，水面艦艇無法通過機動有效地降低風險，而且水面艦艇可以從更多的平臺和領域受到攻擊。在大國海軍中，水面艦艇以數量多、防御能力特別強為特點，以彌補其較高的易受攻擊性。

潛艇

潛艇在分布式作戰中具有獨特的優勢。但由于其導彈能力和火力有限，加上海底通信的挑戰，它們發射有用炮彈的能力受到嚴重限制。潛艇在大規模火力攻擊中的優勢主要體現在其近戰能力，以及用魚雷而非導彈擊沉艦艇的有利條件。

由于潛艇的彈艙深度低、裝填速度長、有機傳感能力差，因此潛艇在許多方面都不適合參與大規模火力攻擊。與水面戰艦一樣，它們在很大程度上依賴外部提示來發射火力，但由于彈倉深度較淺，只能發射相對較小的火力，而且它們通常比水面戰艦更難溝通。

潛艇作戰的孤獨性嚴重限制了其集結足夠火力的能力。與大多數其他平臺相比，潛艇不太可能成群行動，而更習慣于單獨行動，這進一步限制了潛在的火力。雖然潛艇肯定能融入大規模射擊計劃或作戰層面的計劃，但如果潛艇不是作為一個獨特的部隊組合的一部分來行動，那么它們就不太可能產生壓倒性火力的獨立炮擊或最后一擊。

潛艇獨立發射的近程火力與分布在各處的部隊發射的集束炮火相差甚遠。如果潛艇要在獨立情況下用導彈與軍艦交戰，就必須完全依靠自己的導彈庫，而攻擊型潛艇的導彈庫往往很淺。如果潛艇要有足夠的火力壓制多層軍艦防御系統，其整個垂直發射單元庫存很容易在一次攻擊中消耗殆盡。如果潛艇發射的密集火力要有足夠的密度和體積，那么潛艇就必須主要從專用導彈單元而不是魚雷發射管發射這些火力。魚雷發射管發射的導彈固然可以作為密集火力的補充，但由于潛艇魚雷發射管的數量通常只有個位數，因此這些發射管能否單獨發射足夠大的火力打擊高端戰艦還很值得懷疑。

美國攻擊型潛艇部隊目前的彈倉容量相對較小，洛杉磯級和弗吉尼亞級潛艇只有 12 個垂直發射單元和 4 個魚雷發射管。海狼級潛艇有 8 個發射管，沒有發射單元。這些潛艇每次發射 16 枚導彈，其最大投擲重量是裝備 "魚叉 "導彈的美國驅逐艦或巡洋艦的兩倍，或相當于 4 架 F/A-18 飛機。但這仍然不足以壓垮擁有數十個垂直發射單元和一系列點防御的警戒戰艦。為了發動有效的導彈攻擊，潛艇可能會被迫拉近距離以確保優勢，同時冒著更大的風險，或者嚴重依賴外部火力與其發射的炮彈相結合，從而降低其作戰獨立性。

1991年2月1日--美國海軍俄克拉荷馬城號核動力攻擊潛艇（SSN-723）的艦艏打開了12個垂直發射戰斧導彈發射管的艙門。(照片來源：美國國家檔案館）

雖然 "弗吉尼亞 "級潛艇即將推出的改型將擁有 40 個垂直發射單元，但這些潛艇將在本十年末才開始進入艦隊，直到本十年后才會大量出現。海軍的四艘 SSGN 潛艇擁有巨大的運載能力，每艘潛艇有 154 個發射單元，但它們將在本十年末退役。這四艘潛艇退役后，海軍潛艇部隊在未來 15 年內的反艦導彈火力將相對較弱。

潛艇仍能在一定程度上以有利條件對軍艦發動導彈攻擊。通過從相對較近的距離發射密集火力，潛艇可以削弱對手動用空中力量打擊密集火力的能力，并能最大限度地延長密集火力在掠海高度飛行的時間。其結果是，密集火力的大部分飛行時間都在目標戰艦的雷達視平線之下，其發射距離超出了艦載反潛武器的能力范圍，使其無法立即發揮威力。

但是，發射密集火力需要時間和空間來增加火力，然后將其組織成特定的攻擊模式，如飽和模式。潛艇發射的密集火力可能需要一個由這些需求確定的最小交戰范圍，在此范圍內，潛艇可能需要使用非線性航向定位來獲取足夠的時間和空間，以便在攻擊前擴大火力并組織火力。

潛艇可以從比目標戰艦地平線更近的距離開火，從而獲得額外的優勢。如果潛艇導彈攻擊的距離足夠近，那么垂直發射的導彈就很難迅速調整方向，以進行角度陡峭的攔截。這有助于抵消防御戰艦的大部分硬殺傷防御火力，使較小的火力壓倒防御，并迅速摧毀戰艦，使其幾乎沒有時間發射最后的火力，甚至魚雷。然而，與魚雷攻擊或超視距導彈攻擊相比，這種短程導彈發射掠過水面的視覺提示可以幫助防御軍艦更容易地確定攻擊潛艇的位置。

盡管潛艇的彈倉深度有限，但它們卻能通過更接近目標的能力在集火中發揮重要作用。這樣，潛艇就能在減員火力和匆忙組織的射擊序列中起到保險作用。如果有火力被擊落，或者需要在短時間內進行齊射，潛艇往往是唯一能夠接近目標并增加火力的平臺。如果缺乏足夠的潛艇，大規模發射計劃就很難保證其發射序列不被損耗或在短時間內發射。正如第 4 部分所提到的，潛艇可以通過魚雷攻擊擊沉目標來獲得巨大收益，因為魚雷攻擊的消耗遠遠低于導彈發射，潛艇可以用少量魚雷來替代大量導彈火力。

雖然潛艇發射的魚雷對其較淺的導彈彈倉造成了特別大的消耗，但與處于同樣情況下的軍艦或飛機相比，導彈消耗殆盡的潛艇幾乎不屬于危險資產。由于潛艇在海下活動，因此無需為防御反艦導彈炮彈而付出高昂的防空費用。即使潛艇的導彈庫已經耗盡，只要有足夠的魚雷庫存，潛艇仍然可以作為一種具有可信威脅和生存能力的資產。

2022年7月12日--洛杉磯級快速攻擊潛艇夏洛特號（SSN 766）準備在2022年環太平洋（RIMPAC）會議期間離開珍珠港-希卡姆聯合基地。(美國海軍二等電子技師 Leland T. Hasty II 拍攝）。

從潛艇上發射遠程反艦炮彈可能會給火力提示帶來挑戰。如果潛艇要攻擊的軍艦距離超過了其有機傳感器的相對較短范圍，則很可能需要外部資產來提示其開火。各種形式的低頻通信可以提供這種信息。某些平臺，特別是航空平臺，也可以在有爭議的電磁作戰空間內幫助提示潛艇發射導彈。但由于需要及時提供火力支援，而且潛艇有能力深入到有爭議的海域，這可能會給試圖提示潛艇發射火力的平臺帶來風險。潛艇發射的空中無人機具有實現超視距火力的有機能力，可在一定程度上緩解這一問題。但潛射無人機的能力可能仍不足以讓潛艇在沒有外部提示的情況下提供特別是遠程火力。

提示潛艇發射的性質會給利用潛艇提供火力帶來挑戰。與整個部隊的各種平臺相比，潛艇因其在海底而屬于較難溝通的平臺。如果指揮官希望潛艇為集合發射提供火力，可能會涉及更復雜的通信和時間安排問題，從而無法發揮潛艇的能力。

陸基部隊和待命部隊

陸基導彈部隊可分為兩大類：一類是位于國家本土的陸基發射裝置；另一類是待命部隊，如美國海軍陸戰隊設想的待命部隊。這些不同類型的部隊可在集火中發揮關鍵作用。

常規陸基部隊，如通常位于國家本土的部隊，可由海岸防御巡航導彈發射器、導彈發射井和運輸豎起發射器組成。由于由陸基平臺而非限制性更強的海基平臺部署，這些武器在高度分散的部隊結構中仍能發揮非凡的威力。這些特性使陸基導彈部隊能夠部署當今最強大、生存能力最強的導彈能力。

陸基部隊裝備了一些已知最大的反艦導彈，例如中國的 DF-26 重量是戰斧導彈的 15 倍多。這些導彈的巨大尺寸使其能夠最大限度地發揮遠程和高速這兩個關鍵方面的能力。由于射程超過 1000 英里，這些武器可以在整個戰區范圍內威脅眾多目標，而且發射平臺幾乎不需要任何機動。高速度使這些武器能在極短的時間內完成遠距離飛行，有助于保持原始目標數據的可行性。通過遠距離和高速度的結合，這些導彈在大范圍內的攻擊時間很短，這使它們在與其他類型的導彈聯合發射時具有廣泛的靈活性。從千里之外發射的彈道導彈仍然可以與從幾百英里之外發射的亞音速導彈結合，因為這兩種武器最多只需要幾十分鐘就能打擊同一目標。

具有這些射程和速度高端組合特點的反艦武器主要局限于高超音速武器和中國的反艦彈道導彈。即將推出的陸基戰斧發射器等武器的射程類似，但速度卻不盡相同。然而，陸基戰斧發射器的普及將大大增加美軍導彈火力的潛在分布和數量。

PLA火箭軍DF-26彈道導彈。(新華社攝)

2019年4月18日，在加利福尼亞州圣尼古拉斯島進行了常規配置地面發射巡航導彈的飛行試驗(美國防部照片由Scott Howe拍攝)。

陸基部隊具有極強的生存能力和分布能力。沙漠風暴 "中的飛毛腿獵殺傳奇表明，要找到這類發射器幾乎是不可能的，即使是在擁有完全制空權的開闊沙漠地帶。試圖直接攻擊敵方本土內的陸基發射裝置則更具挑戰性，僅僅試圖確定其攻擊位置就可能耗費大量人力物力。由于位于本土，這些部隊在后勤方面可以受益于靠近其維持基礎設施的優勢，而且盡管武器體積龐大，但裝填速度卻非常快。

由于減員面臨巨大挑戰，打擊陸基部隊及其火力主要局限于打擊對手更廣泛的 ISR 和 C2 架構。如果更廣泛的網絡受到破壞，這些部隊將幾乎沒有有機的感知手段來產生獨立的火力。這些部隊對外部提示的依賴程度特別高，因此作戰韌性較差，在網絡退化的情況下也不太可能從容地分裂成單個部隊集結。相比之下，飛機和戰艦則可以在更廣泛的網絡受到破壞時，依靠自身的傳感器為自己獲取一定程度的信息。

相對于武器的速度和射程而言，陸基部隊缺乏機動性也是一個挑戰。如果這些部隊分散在群島或廣袤的國土上，它們可能無法像飛機或戰艦那樣輕易地機動以形成密集的火力網。相反，在沖突初期，它們的大范圍分散可能會造成相對狹小的火力范圍。即使這些武器射程極遠，將這些部隊分散到相距數百英里的固定基地也會削弱其聯合火力的密度。

在一些關鍵方面，待命部隊與常規陸基導彈部隊截然不同。待命部隊是遠征部隊，部署在遠離祖國數百甚至數千英里的地方，部署在相對較小的島嶼上，與對手近在咫尺。這導致后勤要求更具挑戰性，使其能力受到瓶頸制約。維持遠征軍的后勤挑戰使待命部隊更難部署大型陸基導彈發射平臺。與在本土作戰的部隊相比，待命部隊可能只能部署能力和數量都較少的巡航導彈。

與大多數其他類型的部隊相比，替補部隊要想僅憑手中的武器突破強大的戰艦防御尤其困難。相反，他們可能會遭遇與潛艇類似的劣勢--能夠比大多數其他平臺更接近對手，但手頭的導彈彈倉較小，因此需要更多依賴外援才能實現足夠的火力打擊。如果待命部隊的淺彈倉耗盡，可能會給補給工作帶來巨大風險。與能夠更好地撤出敵方武器交戰區的軍艦或飛機相比，在敵方附近使用艦艇為替補部隊重新裝填彈藥的風險要大得多。

2021年8月16日，夏威夷巴金沙太平洋導彈發射場，海軍陸戰隊遠征艦艇攔截系統發射裝置就位。(Nick Mannweiler 少校拍攝）。

駐扎在各島鏈上的待命部隊可以及時提供情報，幫助分布式部隊集火打擊目標。靠近島嶼咽喉將簡化尋找海軍目標和集火打擊目標的任務。與位于大陸縱深的常規陸基部隊相比，島嶼上的待命部隊能更好地利用其有機傳感器來提示自己的火力。但是，如果沒有有機航空能力，這些待命部隊要實現更廣泛的態勢感知將是一個挑戰。事實可能證明，高空無人機過于脆弱，無法在如此接近對手的情況下持續作戰，而大量的有人駕駛航空兵也很難在先遣基地持續作戰。

雖然替補部隊可以在火力提示方面做出重大貢獻，但他們很難獨自集結有意義的反艦火力，也很難維持航空兵以獲取有價值的情報。而且，如果替補部隊難以發射在高空封鎖空域所需的大規模對空導彈，其保持隱身和管理特征的能力就會被對手的持續空中監視所削弱。顯而易見，需要的是足跡小、信號低，但探測信號往往需要付出代價。這些隱身措施可能是替身部隊的關鍵推進手段，但當替身部隊受到對手的嚴重壓制時，這些措施也可能成為必要之惡。

轟炸機

轟炸機是爭奪制海權、執行分散行動和攻擊戰艦的最有利平臺之一。轟炸機具有強大的綜合特性，包括高機動速度、快速裝填時間、強大的在站續航能力以及接近水面戰艦的攻擊性彈倉容量。

雖然美國轟炸機的無燃料航程與大型水面戰艦相似，但其高機動速度消耗航程的速度要快得多。雖然轟炸機一次裝載燃料可以飛行數千英里，但仍需要在當天內補充燃料，而軍艦則可以數天不補充燃料，因此它們的近期續航能力更強。然而，轟炸機與空中加油機會合所需的時間遠遠少于軍艦與加油機會合所需的時間，這就使轟炸機能夠提供相當大比例的按需駐防火力。轟炸機的航程和續航能力使其可以在數小時內完成整個戰區范圍內的反艦火力集群。轟炸機的彈艙容量大，又具有有機傳感能力，因此還能進行最后一擊，其火力接近于戰艦火力，但精度更高。

對手可能會根據已知的戰艦能力和部署情況，對地區海軍部隊可用的綜合火力有足夠的了解。但他們可能不太清楚如何在短時間內調集空中力量，特別是轟炸機來提供火力。由于轟炸機兼具速度快、航程遠的特點，對手不得不假定各種轟炸機能為對手提供多種分布式射擊選擇。以美國大陸為母港的美國戰艦無法像以大陸為基地的轟炸機那樣，在美國前沿艦隊構成的潛在分布和火力中扮演重要角色。

目前，美國轟炸機只能發射 LRASM 等反艦武器，其早期型號的射程還不到 "海上打擊戰斧 "的一半。LRASM 和 "魚叉 "導彈一樣，由于必須從比轟炸機小得多的多用途飛機上發射，其能力受到限制。對于美國來說，轟炸機發射比多用途飛機大得多的導彈的能力在反艦任務中將基本無法實現。然而，轟炸機早在幾十年前的冷戰中就試射過 "戰斧 "導彈的空射變體，并發射過射程超過一千英里的其他空射巡航導彈。如果轟炸機能夠發射類似于從軍艦發射單元發射的巡航導彈，那么轟炸機從遠距離大規模反艦火力的能力將得到加強。

1979 年 12 月 6 日--B-52 "戰斧 "堡壘飛機左側視圖，機上載有 AGM-109 "戰斧 "空射巡航導彈。(圖片來源：美國國家檔案館）

美國空軍正在開發可能改變游戲規則的 "快速龍 "能力，該能力允許從機載平臺投放的托盤上部署巡航導彈。與 "分布式致命性 "概念的口號 "只要能漂浮，就能作戰 "的精神相似，這種能力將為空軍數百架遠程運輸機帶來巨大的巡航導彈能力。快速梟龍 "將極大地擴展可使用遠程導彈火力的兵力結構范圍，并大大增加兵力分布。如果空軍采購到足夠的反艦導彈，這種能力將成為大規模火力的重要倍增器。

2021 年 9 月 - 在白沙導彈發射場上空，C-17 和 EC-130 飛機部署了第一批 "快速龍 "托盤，以釋放代理 JASSM-ER。(洛克希德-馬丁公司視頻）

結論

當不同的平臺群體形成聯合作戰關系時，大規模火力和海戰能力將得到極大提升。聯合部隊的發展和共享平臺的流暢性將加強軍種間的融合。作戰人員將更好地了解自己在聯合部隊中的角色，以及制約其跨艦隊伙伴行為的作戰動態。雖然這些關系不會沒有摩擦或具有挑戰性的權衡，但它們將創造出一支比那些努力超越各自為政和狹隘主義的部隊更有效的部隊。

第七部分將重點討論航母在分布式作戰和密集火力中的作用。

近來，物聯網（IoT）技術為農業、工業和醫學等許多學科提供了后勤服務。因此，它已成為最重要的科研領域之一。將物聯網應用于軍事領域有許多挑戰，如容錯和 QoS。本文將物聯網技術應用于軍事領域，創建軍事物聯網（IoMT）系統。本文提出了上述 IoMT 系統的架構。該架構由四個主要層組成： 通信層、信息層、應用層和決策支持層。這些層為 IoMT 物聯網提供了容錯覆蓋通信系統。此外，它還采用了過濾、壓縮、抽象和數據優先級隊列系統等數據縮減方法，以保證傳輸數據的 QoS。此外，它還采用了決策支持技術和物聯網應用統一思想。最后，為了評估 IoMT 系統，使用網絡仿真軟件包 NS3 構建了一個密集的仿真環境。仿真結果證明，所提出的 IoMT 系統在性能指標、丟包率、端到端延遲、吞吐量、能耗比和數據減少率等方面均優于傳統的軍事系統。

提議的IoMT系統架構

IoMT 系統由一組在戰場上應組織良好的軍事設備組成。無人機、作戰基地、艦艇、坦克、士兵和飛機等這些物品應在一個有凝聚力的網絡中進行通信。在 IoMT 網絡中，態勢感知、響應時間和風險評估都會得到提高。此外，IoMT 環境應涉及對普適計算、普適管理、普適傳感和普適通信的全面認識。此外，IoMT 可能會導致傳感器等網絡事物產生超大規模的數據。此外，這類網絡所需的計算量非常大，而這些計算的結果應能實時準確地實現。因此，IoMT 系統架構應考慮上述注意事項。

因此，建議的體系結構由四層組成： 通信層、信息層、應用層和決策支持層（見圖 1）。通信層關注的是事物如何在一個大網絡中相互通信。信息層涉及軍事數據的收集、管理和分析。應用層包括控制不同通信軍事系統的應用程序。最后，決策支持層負責決策支持系統，幫助戰爭管理者做出準確、實時的決策。下文將對每一層進行深入討論。

3.1 通信層

IoMT 系統可視為物聯網的一個特殊例子。因此，IoMT 環境與物聯網環境有些相似，只是在事物類型、通信方式等方面略有不同。根據這一理念，IoMT 環境可定義為一組使用互聯網相互通信的不同網絡。這些網絡應包括軍事任務中的主動和被動事物。IoMT 系統中應構建的主要網絡包括無線傳感器（WSN）、射頻識別（RFID）、移動特設（MANET）、衛星和高空平臺（HAP）網絡。由于 WSN 在許多軍事問題中的重要性，它被納入了 IoMT 系統。WSN 通過快速收集和提供危險數據來協助戰爭行動。然后，將這些數據發送給最合適的人員，以便實時做出正確決策。因此，除了協調自身的軍事活動外，WSN 的主要目標是監測和跟蹤敵方士兵和其他敵方事物的動向。傳感器可以遠距離分布，覆蓋大片區域。這些傳感器通過控制其行為的基站進行通信。由于 RFID 網絡在軍事領域的重要性，它在 IoMT 環境中得到了體現。軍隊中最重要的問題之一就是大部分物品都要貼上標簽。在戰場上使用 RFID 可以為士兵、貨物、小型武器、飛機、射彈、導彈等提供一個具有監控功能的跟蹤系統。例如，定期掃描每個人的醫療情況和效率是戰爭中一個非常重要的問題。城域網在 IoMT 系統中的表現也是一個重要問題，因為它可以用來促進士兵、武器、車輛等的通信。城域網在軍事上有許多特別的應用，如安裝在飛機和地面站之間的網絡或船舶之間的網絡。每種特設網絡的要求都取決于軍事任務的類型。此外，在軍事應用中使用的特設設備都配備了路由場景，可以利用最佳路由路徑自動轉發數據。物聯網依賴互聯網技術來促進通信，這是一個普遍的邏輯。遺憾的是，某些作戰地點可能沒有互聯網技術。因此，尋找替代通信技術非常重要。這就是在覆蓋目標中使用 HAP 網絡的原因。軍用物資分布面積大，因此必須以可靠的方式進行覆蓋，以保證通信效率。HAP 網絡可作為互聯網之外的第二種通信策略選擇。HAP 網絡的高度有限，因此容易成為敵方的攻擊目標，其故障概率可能很高。如果 HAP 網絡出現故障，通信系統將面臨很大問題，可能會影響軍事任務的執行。因此，應構建一個衛星網絡來覆蓋故障的 HAP 網絡，并覆蓋 HAP 網絡或互聯網可能無法覆蓋的軍事事物（見圖 2）。不同網絡之間的通信難題只需使用報頭恢復技術即可解決。在這種技術中，每個網絡之間都應添加一個翻譯器，用目的節點的報頭封裝每個數據包。新的報頭使數據包可以被理解；這可以通過系統路由器來實現（見圖 3）。

圖2: 通信網絡(該圖部分摘自[23])

圖3: 報頭轉換過程

3.2 信息層

這一層非常重要，因為它代表著 IoMT 系統架構的核心。射頻識別（RFID）、傳感器等軍用設備收集的信息應以安全、珍貴、實時的方式進行傳輸、存儲和分析。這一層的首要功能是在信息處理后對收集到的信息進行組織和存儲。IoMT 系統數據的處理被認為是一個具有挑戰性的問題，因為在短時間內可以收集到 TB 級的數據。因此，應在不影響質量的前提下盡量減少這些數據。此外，IoMT 的特殊要求（如實時決策）也不容忽視。在 IoMT 系統架構中，數據處理包括四個步驟： 優先化、過濾、壓縮和抽象。下面將對優先級排序過程進行說明。數據過濾、數據壓縮和數據抽象技術在第 4.1 小節中說明。

確定優先級的步驟包括處理不同優先級的數據。對于戰爭管理者（即軍隊將領）來說，收集到的每項數據都有一定的重要程度。因此，應將數據分為若干優先級，以便在 IoMT 系統饑餓的情況下優先處理和發送高優先級的數據。隊列系統就是用來實現這一優先級劃分步驟的。由于 IoMT 系統數據分類數量龐大，因此采用了六隊列系統。因此，IoMT 系統數據將被分為六個不同的類別。第一類代表最重要的 IoMT 系統數據；第二類代表不太重要的數據，依此類推。分類過程將動態完成，因此每個類別中的數據可能會根據戰爭任務的性質發生變化。為切實實現這一步，下一代路由器應具備對 IoMT 系統數據進行分類的能力。圖 4 說明了優先級排序過程。

圖4: 數據分類過程的簡單視圖

3.3 應用層

IoMT 系統架構中的應用層包括管理、監視等戰爭任務中使用的異構應用。該層應使用一個通用應用程序管理這些應用程序的功能，同時不影響其效率。這些應用程序的統一過程應基于通信數據（信息交換）來實現。在數據通信中，一個應用系統的輸出數據可能是另一個應用系統的輸入數據。因此，確定戰爭應用程序的輸入數據和輸出數據被認為是這一層最重要的目標之一。例如，飛機或發射器的火箭發射應用的輸入需要衛星監控應用的輸出數據，而衛星監控應用可能需要 WSN 應用的數據。信息層和應用層之間的通信非常重要，因為作為輸入和輸出的數據應首先在信息層處理。因此，在設計用于管理軍事應用程序的通用應用程序時，應首先確定每個應用程序的輸入和輸出數據。然后，應確定數據處理的時間（硬、實或軟）。例如，在戰斗停止期間，某個目標的坐標突然發生變化，三個應用程序應實時交互，以完成任務并擊中新位置上的目標。這些相互作用的應用程序構成了 WSN、戰爭管理以及執行任務的飛機機艙。還應確定應用特殊應用程序的優先順序。例如，在敵方多次攻擊特定目標的情況下，防御應用程序將優先啟動。

根據上述討論，一般管理應用程序應有一個專門的數據庫。該數據庫存儲有關單個軍事應用程序的動態變化數據。這些數據與以下主題有關： 輸入和輸出、單個應用程序之間的數據流方向、硬時間軍事情況、實時軍事情況、軟時間軍事情況以及每個應用程序的優先級。這些優先級應根據戰爭形勢來確定。根據綜合管理 IoMT 應用程序的性質，IoMT 系統數據庫的設計可以是分布式的，也可以是集中式的。在分布式數據庫中，應注意數據庫服務器之間交互的復雜性，特別是在需要硬時間或實時交互的事件中（見圖 6）。 、

3.4 決策支持層

戰爭中最重要的問題之一是決策過程。在技術戰爭中，決策應具備準確性、實時性、清晰性、安全性和快速分發等諸多規格。所有這些指標都應與信息層收集的數據相關。雖然信息與軍事決策之間關系密切，但所提出的 IoMT 系統架構在信息層和決策支持層之間還有一個中間層，即應用層。短時間內收集到的大量 TB 信息需要進行分析、過濾、優先排序和壓縮。這些過程已經在信息層中完成。但是，信息層沒有能力確定信息在應用層之間的移動方向（即信息的正常順序）。這種信息順序意味著，每個數據段都應指向一個合適的應用程序，以便實現互補和平衡。這些信息將用于決策過程。例如，假設戰爭管理者有一個目標，要求以特定的安排和特定的順序處理信息，直到軍事偵察之旅取得一定的結果。該目標的完成將通過步兵和防空來實現。因此，應用層和決策支持層之間的聯系將對高精度規格的決策產生良好的影響，這將在關鍵的戰爭事件中發揮作用。

簡單地說，本文概述的決策支持流程包括五個步驟： 事件權重、解決方案識別、選擇一種解決方案、行動和輸出評估（見圖 7）。戰爭管理者可根據自身經驗水平提取事件權重。一旦對事件有了充分了解，就該確定解決方案了。在準備決策時，有許多不同的備選方案。因此，確定可用行動的范圍非常重要。接下來，應選擇備選方案，并確定每個備選方案的風險。然后，就該采取行動了。應確定實施計劃，并提供實施所選解決方案所需的資源。應預先確定執行時間，然后開始執行。最后，應對選定解決方案的執行結果進行評估。請注意，有許多決策支持系統在經過實際測試（如 [24,25]）后，可在 IoMT 中實施。

決策支持層可能面臨三大挑戰。第一個挑戰是數據過多或不足。這意味著決策支持層的輸出會延遲或不準確，這可能會造成災難，因為在大多數戰爭時期都需要實時決策。第二個挑戰是問題識別錯誤。在大多數戰爭任務中，圍繞一項決策會有許多問題。然而，有時卻無法確認這些問題的真實性。第三個挑戰是對結果過于自信。即使決策過程得到了準確執行，實際產出也可能與預期產出不完全一致。應用層將通過確定決策構建所需的準確信息、對問題的準確定義以及輸出調整來應對這些挑戰。因此，決策支持層將使用應用層的輸出。因此，在擬議的 IoMT 架構中，這些層之間的分離是一個需要考慮的重要問題。

仿真

首先，應構建一個軍事模擬環境，以測試所提議的 IoMT 架構的性能。網絡模擬器 3（NS3）是最廣泛使用的網絡模擬軟件包之一，將用于實現這一目標。軍事模擬環境由五種不同類型的網絡組成，其中包括分布在大片區域的大量節點。這五種網絡分別是 WSN、RFID、MANET、HAP 和衛星網絡。這些網絡是根據戰場需求確定的。文獻[26]中的仿真用于評估所提出的 IoMT 架構。在 WSN 仿真中，成千上萬的傳感器分布并部署在戰爭環境中。一個或多個基站將這些傳感器相互連接起來，并從中收集信息。在突發事件中，傳感器能夠向基站發送陷阱信息。然后，如果情況緊急，需要迅速做出決定，基站將直接把信息發送給執行者，如戰士、管理人員等。不過，在正常情況下，基站會將收集到的信息（詳細信息或摘要）重新發送給負責決策的管理人員。基站應該是智能的，并通過編程來實現這一目標。為了在 IoMT 中準確呈現 WSN，傳感器應具有不同的傳輸范圍。對于 RFID，美國軍方在第二次海灣戰爭中使用了最佳方案[27]。每個士兵身上都應貼有一個 RFID 標簽，以便在戰場上進行追蹤。此外，商業貨運和航空托盤等戰爭工具也應貼上 RFID 標簽，以便了解坦克和計劃等關鍵工具的最新狀態。此外，為了挽救士兵的生命，建議的模擬系統考慮了專門用于戰爭的移動醫院，并應配備 RFID 技術。此外，還利用 RFID 技術觀察軍隊的小型庫存物品，以實現更嚴格的庫存控制。對于城域網仿真，它包含戰場對象（如車輛、士兵和信息提供者）之間的臨時通信。在某些軍事情況下，很難通過數據采集中心傳遞或發送信息。因此，城域網仿真的一個考慮因素就是在數據傳輸中使用這種網絡。文獻[28]中所述的架構用于 HAP 和衛星網絡的通信。互聯網仿真使用了 [29] 中介紹的路由算法和 [30] 中介紹的物聯網混合組播架構。多媒體傳輸使用[31]，但傳統軍事系統的模擬則使用[32,33]中所述的準則。

在信息層模擬中，將隨機、動態地創建 IoMT 數據。然后，這些數據將被分類并進入隊列，每個隊列將作為一個數據類別。動態數據的創建取決于存儲在特殊數據庫中的戰爭任務。本模擬場景中使用了 [34] 中所述的壓縮技術和數據過濾技術來減少數據，這是信息層的主要目標之一。應用層模擬也取決于戰爭任務，其中包括許多模擬網絡場景。每個網絡應用程序的輸入和輸出數據都在模擬文件中預先確定。網絡應用程序與綜合管理應用程序之間的通信是通過信息傳輸實現的。文獻[35]中的仿真用于決策支持層。戰爭任務的部分建模和仿真來自文獻[36]，仿真中使用的武器的一般規格來自文獻[37]。圖 8 顯示了擬議的 IoMT 系統模擬環境的全貌。

近幾十年來，國防系統的規劃已經演變成基于能力的規劃（CBP）過程。本文試圖回答兩個問題：首先，如何表達一個復雜的、真實世界的能力需求；其次，如何評估一個具有交互元素的系統是否滿足這一需求。我們建議用一套一致的模型以可追蹤的方式來表達能力需求和滿足該需求的解決方案。這些模型將目前的能力模型，具體到規劃級別和能力觀點，與系統思維方法相結合。我們的概念模型定義了環境中的防御系統，數據模型定義并組織了CBP術語，類圖定義了CBP規劃元素。通過給出一個能力參數化的例子來說明這個方法，并將其與DODAF能力觀點和通用CBP過程進行比較。我們的數據模型描述了能力在行動中是如何退化的，并將該方法擴展到能力動態。定量能力定義的目的是支持解決現實世界中相互作用的子系統，這些子系統共同實現所需的能力。

能力規劃問題的定義

在本節中，能力被定義為執行任務的效果或功能并作為系統時，我們討論CBP；在1.2小節中進一步討論Anteroinen的分類中的第三和第五類。為了專注于軍事系統或軍事單位的結構定義和未來的數學建模，只考慮系統的物理組成部分，即人員和物資，以及他們與能力的關系。環境的影響--天氣條件、地形、周圍的基礎設施和其他軍事單位--被省略，以關注兩種力量之間的相互作用；盡管在實踐中，環境和其他更廣泛的系統問題顯然是相關的。通常情況下，CBP過程定義了環境的相關方面和軍事行動的類型，為能力需求定義、能力評估和解決方案選擇制定了可能的規劃情況集合。

一個軍事單位或一個組織由其人員和物資組成。經過組織和訓練的人員配備了適當的物資，代表、擁有或產生能力。當兩個軍事單位相互作戰時，他們會啟動自己的能力，以造成敵人的物資和人員的退化。為了定義能力需求并計劃如何作為軍事單位或系統來實施，需要解決的問題是：在與敵人的互動過程中，能力將如何演變，而敵人的能力卻鮮為人知？圖1說明了在敵人能力的作用下，自己的軍事作戰和維持能力的動態互動。我們的能力削弱了敵方的人員和物資，對敵方的能力產生了影響；而敵方的能力削弱了我們的人員和物資，對我們的能力產生了影響。外部資源，也就是供應和維持能力，維持著被削弱的人員和物資。如因果循環圖所示，敵方的能力可以與我方的能力對稱地表示。第3節的進一步建模集中在我們自己的能力上，由圖1中的虛線表示，以便更純粹地表示。

對我們自己的能力的定義說明，由人員和物資提供，表明了復雜的結構和與能力有關的功能和元素之間的相互作用。此外，真正的軍事單位，通常由較小的編隊組成，有幾種能力，由大量不同的物資和人員組成，并與環境互動。

現有的能力模型

• 軍事能力是外交政策的工具
• 作為軍事單位戰斗力的能力
• 作為執行任務效果和功能的能力
• 作為武器系統或平臺的能力
• 作為系統的能力

軍事背景下能力規劃的概念模型架構描述

架構被定義為 "一個系統在其環境中的基本概念或屬性，體現在其元素、關系以及設計和進化的原則中"。因此，架構描述是一種表達架構的工作產品。架構框架是在一些應用領域或社區應用架構描述的基礎。架構框架為網絡系統的復雜性管理提供了結構化的方法，使利益相關者之間能夠進行溝通，并支持未來和現有系統的系統分析和設計。企業架構的Zachman框架是這類通用框架的一個例子。DoDAF、MODAF和NAF是用于國防系統分析和定義的架構框架，特別是用于指揮、控制、通信、計算機、情報、監視和偵察系統（C4ISR）。這些架構框架由觀點組成，定義了代表特定系統關注點的一組架構視圖的規則。架構視圖由一個或多個模型組成。架構框架基礎的元模型定義了不同視點中元素之間的關系。DoDAF元模型DM2有一個概念數據模型圖（DIV-1），用來向管理者和執行者傳達架構描述的高層數據構造的概念。MODAF元模型詳細定義了每個架構視圖的數據模型。

利益相關者需要適當的支持，以促進他們彼此之間以及與規劃專家團體的溝通，從而從CBP方法中獲益。軍事專家的作用不是參與復雜的工具和方法，而是為規劃過程提供重要的領域專業知識。架構框架是一個很好的工具，可以定義當前的防御系統，確定能力需求，并描述系統解決方案。不幸的是，架構框架和相關元模型的精確但復雜的機制與復雜的符號并不一定能以明顯的方式解釋能力觀點和要素之間的關系。因此，架構觀點和典型的CBP流程并沒有明顯的聯系。因此，參與能力規劃的軍事專家和決策者很少能夠加深理解，或者在沒有專門掌握這些工具和方法的人員的情況下，通過應用架構框架確定解決方案。需要對能力進行更簡單的定義，與流程兼容。

能力模型框架

圖2提出了一個高層次的數據模型，它代表了能力定義問題的抽象。數據模型描述了能力模型類型及其關系，作為能力和防御系統建模的框架。符號的選擇是為了保持信息量，但對更多的人來說是可讀的，因此它不遵循任何特定的方法，但與SODA的認知圖譜有一些共同點。

能力的現實世界實例在圖的左邊，而概念模型類型在右邊。該模型的第一個版本已經被Koivisto和Tuukkanen應用于一個基于研發的自下而上的過程和概念性的未來系統，即認知無線電。原始模型描述，系統模型定義了物資、戰斗力和功能能力。實際上，這是一種雙向的關系：在所需能力和所需資源的驅動下建立系統模型，然后用系統模型來預測特定環境和實例中的結果。

防御系統和能力——上下文模型

防御系統由系統、系統要素及其相互作用組成，其突發屬性由系統、系統要素和它們的相互作用界定。圖3中的模型代表了系統層次結構中的防御系統層次。防御系統可以被看作是SoS，但我們應用一般的系統術語來保持模型的可擴展性，并為防御系統層次結構的較低層次提供合適的術語。在國防系統層次結構的任何一級，系統代表一個由系統元素組成的軍事單位：人員和物資。

圖3 國防系統在其背景下的概念系統模型。防御系統，即利益系統（SOI），被環境和其他行為者的系統所包圍。這些系統包括相互作用的系統要素人員（P）和物資（M）。子系統和系統元素之間的聯系是示范性的。

能力模型類型和術語——高級數據模型

除了系統元素和它們的組織之外，還要定義功能和相應的輸出，以獲得更全面的系統定義。我們將能力定義為執行任務的效果或功能，是一種功能能力。在CBP過程中，功能能力定義了一些當前或計劃中的軍事單位或由物資和人員組成的系統的能力潛力。最終，能力發展過程必須以現實世界的軍事單位來定義系統的實施。力量要素的概念定義了最終的系統結構，也就是要生產的現實世界的軍事單位的組織。在我們的數據模型中，功能能力被安排在SOI內部，以代表系統的涌現屬性。當這種潛力或涌現被計劃為引起某種效果時，系統，具體來說是其功能能力，在計劃過程中被分配到一個任務中。此外，當軍事單位執行任務時，效果就會產生。高層數據模型的作用，如圖4，是將關鍵的術語及其關系可視化。

圖 4 基于能力的規劃中術語及其關系的高級數據模型表示

基于能力的規劃元素——UML類圖

圖5中的類圖將圖3所示的概念系統模型中確定的國防系統規劃要素與圖4中的能力模型類型結合起來。由于我們關注的是國防系統，國家權力和軍事力量的要素被認為是其環境的一部分，不在圖中。然而，我們建議，國家權力也可以通過效應來表示。

圖 5 基于能力的規劃元素的統一建模語言 (UML) 類圖表示