美國國防部(DOD)的規劃規劃目前致力于將國家戰略目標轉化為兵力結構。用于采購的聯合能力集成與開發系統(JCIDS)需求生成過程是兵力結構的主要驅動因素,其核心是減少組織間的冗余、實現基于能力的采購,以及在聯合層面評估需求和解決方案。JCIDS 流程是提高組織層級的一個范例,在此層級上決定需求和由此產生的資源請求。當前的采購環境帶來了新的財政和政治限制(如預算削減、持續決議),而任務要求卻隨著行動需求的增加而提高。資源和需求的不確定性是由預算波動和不斷變化的業務需求驅動的。技術更新、資產資本化和資產重新分配之間的權衡已成為采購決策過程中的主要驅動因素,以平衡制約因素、需求和不確定性。我們需要新的方法來確保國防部的各利益相關方能夠最大限度地成功完成任務,同時在當前的限制條件下應對不確定性,而不需要另一個層面的綜合協調。針對其他利益相關方的決策和未來的不確定性,制定技術投資、系統開發和系統分配戰略 "劇本 "的新方法將有助于各利益相關方更好地分配資源。 軍事力量結構可定義為一個公認的系統簇(SoS)。目前已有大量工作涉及 SoS 工程流程、SoS 性能評估和 SoS 系統評估。然而,很少有方法能在協助國防利益相關者進行戰略規劃所需的層面上全面解決 SoS 規劃和演化問題。當前的方法無法解決多個利益相關者決策的影響、每個利益相關者的多重目標、決策結果的不確定性以及戰略決策的時間因素。
作者在回顧當前最新技術并綜合其他領域現有方法的基礎上,開發了一種三步方法來解決上述不足,從而為單個利益相關者制作游戲手冊提供參考。
這項工作假定了一個被視為真相模型的博弈框架,它代表了利益相關者的決策以及隨著時間推移而產生的結果。第一步是從復雜的博弈框架中創建一個計算上合理的元模型。使用蒙特卡洛技術對真相模型進行采樣,生成 s、a、r、s 樣本圖元。這些圖元用于訓練元模型 MDP。元模型會產生一個較低維度的狀態空間,該空間由元模型狀態、基于特定行動的轉換概率和隨機利益相關者獎勵組成。
第二步是利用現在可計算管理的決策空間,提取利益相關者的有用信息。MDP 元模型用于評估基于風險的策略、狀態重要性和行動重要性。在均值-方差組合理論的基礎上,開發了一種適用于利益相關者效用的新算法,并與強化學習(RL)策略迭代法相結合,利用 MDP 元模型構建基于風險的策略。在每個狀態前后都會對利益相關者指標進行熵測量,以衡量狀態的重要性。通過比較平均結果和結果方差,來衡量每個元模型狀態-行動對的給定行動的單個利益相關者指標之間的機會成本。
最后一步是生成信息,為利益相關者的具體行動手冊提供信息。基于風險的策略可用于在每個狀態下開發風險容忍度敏感性配置文件(RTSP)。狀態 RTSP 可以確定與風險和回報相關的帕累托效率行動和低效行動。狀態 RTSP 還能識別最差、低風險和高風險行動。此外,還可以對決策空間進行分析,以確定類似 RTSP 之間的一致趨勢,以及作為狀態值函數的 RTSP 分叉。使用熵和機會成本指標可識別重要的狀態和行動。
該方法的輸出結果是推導出的基于行動和狀態的風險信息,并提供給利益相關者,以支持制定基于風險的行動手冊。
制定該方法的部分目的是為了測試現有和新穎結構的適用性。在審查現有方法、綜合新方法和制定總體方法的過程中,提出了三個假設。假設 1 認為,使用基于風險的新型策略算法,可以確定帕累托效率行動。假設 2 斷言,可以應用狀態空間縮減技術來創建縮減的 MDP 元模型,以減少計算時間,同時保持可用的基于風險的策略輸出。假設 3 斷言,基于風險的策略度量可用于獲得超越當前最先進的信息,即最優策略方法所代表的信息。
實驗 1 使用一組日益復雜的 MDP 檢驗了假設 1,并證明了基于風險的策略算法識別帕累托有效和無效行動的能力。實驗 2 通過改變狀態壓縮率來檢驗假設 2,結果表明計算時間縮短,基于風險的策略也更加相似。實驗 3 利用不太復雜的情景和單一的完全復雜情景對假設 3 進行了檢驗。演示了該方法的全部能力,并與最優策略方法進行了比較。與最優政策方法的結果相比,這套方法所提供的信息更加細致入微。
對每個假設的成功評估表明,該方法可為軍事防御規劃人員(單一 SoS 利益相關者)提供信息,以制定基于風險的行動手冊,從而在具有多個合作和非合作利益相關者、預算限制和不斷擴大的作戰需求的不確定環境中協助長期決策。這將允許在利益相關者層面進行穩健的規劃,而無需額外的合并和審查。
多智能體多團隊系統常見于目標分層的環境中。例如,在戰區范圍內的戰斗場景中,從將軍到士兵都需要多層次的指揮和控制,以正確執行目標。在游戲環境中也可以看到類似的結構,智能體以團隊的形式合作,與其他團隊競爭。同一團隊中的不同智能體必須在保持各自 “個性 ”的同時,相互配合、相互協調,以實現團隊的共同目標。本研究開發了基于策略的多智能體多團隊系統,其中策略被設定為團隊層面的一種工具,用于以一種有凝聚力的方式協調團隊中的多個智能體。本研究提供了戰略和基于戰略的多智能體多團隊系統的正式規范。開發了一個名為 SiMAMT(基于策略的多智能體多團隊系統)的框架。介紹了該框架的不同組成部分,包括策略模擬、策略推理、策略評估和策略選擇。此外,還開發了一種圖匹配近似算法,以支持有效和高效的策略推斷。還給出了一些例子和實驗結果,以說明所提出的框架,包括其每個復合要素及其整體功效。
這項研究為多智能體多團隊系統領域做出了多項貢獻:戰略和基于戰略的系統的規范,以及在真實世界、交互時間場景中實施這些系統的框架;這種復雜而錯綜復雜的交互的穩健模擬空間;允許在這些系統中在交互時間內進行戰略推斷的近似算法;驗證各種子元素的實驗結果,以及顯示所提框架功效的全面集成實驗。
軍事行動需要具備對復雜的大城市環境進行態勢了解的能力。這通常是在情報、監視和偵察(ISR)任務中制定的。這些任務類型發生在戰斗的不同階段,包括戰斗行動和穩定與支持行動(SASO)。自主移動機器人小組可在已知的動態城市環境中執行巡邏和偵察任務,為士兵提供支持。
本文旨在開發一個名為 "風險地圖 "的概率框架。自主機器人將使用 "風險地圖 "規劃其行動,"風險地圖 "顯示了一個與戰術相關的位置,在該位置的暴露或環境可能使攻擊造成最大傷害(例如,可能的簡易爆炸裝置或狙擊手位置)。
“風險地圖”以決策過程為基礎,針對適應性對手事件分配機器人巡邏。這些技術將利用時間演化來防止對手不可避免地適應這些策略,因為這可能會使這些策略的效果大打折扣。
使用多機器人協調方法進行分散、信息量大且自適應的采樣應用不會出現單點故障。它允許隨時預測,任何機器人在任何時間點都能獲得環境的合理模型。此外,它還能將所需的通信量保持在最低水平。此外,適當的地理信息系統(GIS)技術為軍事指揮官提供了快速整合數據集、評估條件、規劃戰略和評估選項的手段。
圖:UGV和無人機之間的交互作用,進行源搜索和目視目標識別。
未來,人類將與人工智能系統密切合作。智能系統將成為團隊成員,并將起到擴展單個單元的覆蓋范圍和能力的作用,從而實現前所未有的能力。
自主機器人的智能探索和強大的協作監控將成為城市行動的關鍵,使其能夠預防未來的脆弱性和威脅風險。本論文探討了環境的先驗知識和類似場景中的行動歷史如何預測和預防未來的攻擊。在這篇論文中,我們提出了一個概率框架,在這個框架中,可以將一套領域專家規則與空間和語義知識結合起來,使自主智能體能夠收集信息。然后,自主智能體可以利用這個不斷演化的框架,針對不斷變化的信息環境規劃最佳行動,從而以最佳方式完成任務。我們的方法擴展了[Pit+08; ZST15]中描述的技術,用于本論文中介紹的 MAST/ARL 導航模塊所使用的基于信息的探索框架。Pita 等人創建了系統架構: ARMOR。該系統提供的月歷滿足了洛杉磯國際機場官員對檢查站和警犬在洛杉磯國際機場部署的所有關鍵要求。
多機器人團隊為部隊提供支持的一大挑戰是了解環境是如何動態變化的,以便為車隊選擇最明顯或最便捷路線的區域提供安全保障。為了應對這一挑戰,利用有關特定地點的地理信息系統數據和活動日志很有意義。實現這一目標的一種方法是使用基于信息的地圖(風險地圖),該地圖由一組模塊化組件組成,在評估風險的先驗概率時,這些組件代表了敵方戰略知識。此外,風險地圖還有一個時間組件,可逐漸回到先前的地圖狀態,代表戰爭迷霧。
我們考慮的現實場景是,由不同能力的機器人組成的團隊探索未知環境,每個機器人獲取并計算自己的地圖,并與團隊其他成員交換這些信息,同時考慮到通信限制,即機器人只能在特定距離內通信,信息量的交換受帶寬限制。此外,每個機器人都能從探索任務切換到尋找任務源,并能在需要時提供或請求援助。
利用自適應信息采樣的多機器人探索和導航協調策略,使機器人平臺能夠在未知環境中自主執行情報、監視和偵察(ISR)任務,從而防止未來的脆弱性和威脅風險。
本論文的所有貢獻都通過使用模擬和真實數據的實驗結果得到了驗證。
圖:模擬地圖,用于在舞臺模擬器內的各類環境中測試協調策略。機器人在其初始起始區域顯示為一排紅點,該區域代表一個突破口。導航關鍵點用紅色 "X "標記表示。
與決策相關的活動,如自下而上和自上而下的策略制定、分析和規劃,都將受益于基于計算機的模型的開發和應用,這些模型能夠在當地環境中表現人類的時空社會行為。在努力了解和尋找減緩氣候變化特定影響的方法時尤其如此,在這種情況下,此類模型需要包括相互影響的社會和生態要素。此類模型的開發和應用一直受到以下挑戰的嚴重阻礙:設計行為以經驗證據和理論為基礎的智能體,以及測試智能體代表現實世界決策者行為的能力。本論文通過以下方法克服了這些挑戰,從而提高了開發此類模型的能力: (a) 三個新框架,(b) 兩種新方法,以及 (c) 兩種新的開源建模工具。這三個新框架包括 (a) SOSIEL 框架,它為開發新一代認知、多智能體和基于知識的模型提供了一個有理論基礎的藍圖,這些模型由具有認知架構的智能體組成; (b) 一個分析決策者有界理性的新框架,它為分析決策情境與決策者決策之間的關系提供了洞察力和便利;以及 (c) 一個分析人工智能體雙重有界理性(DBR)的新框架,它對決策情境與人工智能體決策之間的關系做了同樣的分析。這兩種新方法包括 (a) 用于獲取和操作決策知識的 SOSIEL 方法,它提高了我們為認知模型、多智能體模型和基于知識的模型獲取、處理和表示決策知識的能力;以及 (b) 用于測試人工智能體表示人類決策能力的 DBR 方法。這兩個開源建模工具包括 (a) SOSIEL 平臺,這是一個基于認知、多智能體和知識的平臺,用于模擬人類決策;以及 (b) 將該平臺作為 SOSIEL 人類擴展(SHE)應用于現有的森林氣候變化模型,即 LANDIS-II,以便分析人類與森林氣候之間的共同進化互動。為了提供示例背景和知識獲取指南,論文包括烏克蘭喀爾巴阡山地區社會生態互動的案例研究,該地區目前正在應用 LANDIS-II 和 SHE。因此,本論文通過以下方式推動科學發展 (a) 為下一代基于認知、多智能體和知識的模型提供理論基礎并展示其實施;(b) 為理解、分析和測試人工智能體代表人類決策的能力提供植根于心理學的新視角。
基于模型的決策支持系統(MDSS)在航空、應急管理、軍事指揮與控制、醫療保健、核行動、情報分析和海上行動等許多后果嚴重的專業領域都非常突出。MDSS 通常使用任務和操作員的簡化模型,對決策情況進行結構化處理,并向操作員提供對決策任務有用的信息提示。模型是一種簡化,可能會被錯誤定義,并存在誤差。采用和使用這些錯誤的模型會導致用戶的決策貧乏。本文把決策者的這種貧乏狀態稱為 "模型盲"。我們進行了兩個系列實驗,以研究模型盲對人類決策和績效的不利影響,以及如何通過可解釋人工智能(XAI)干預來減輕這些影響。本論文還報告了模擬結果,通過展示模型盲區和模型盲區緩解技術對性能的影響來激發實驗。實驗將模擬路線推薦系統作為具有真實數據生成模型(不可觀測世界模型)的 MDSS 來實施。在實驗 1 中,生成推薦路線的真實模型以及額外的非推薦路線和相關屬性信息被錯誤地指定為不同級別,從而對 MDSS 用戶造成了模型盲區。在實驗 2 中,同樣的路線推薦系統采用了緩解技術,以克服模型失當對決策質量的影響。總體而言,這兩項實驗的結果幾乎都不支持由于模型盲區而導致的性能下降,因為模型盲區是由錯誤的系統造成的。實驗 1 和實驗 2 中捕捉到的行為對參與者所處的不同誤設統計環境的敏感性極低。有確鑿證據表明,在不同條件下,推薦的替代方案以及參與者對這些方案的依賴或偏離都會產生影響。XAI 干預為了解參與者如何調整決策以考慮系統中的偏差以及如何偏離模型推薦的備選方案提供了寶貴的見解。參與者的決策策略表明,他們能夠從反饋或解釋中理解模型的局限性,并相應地調整策略以考慮模型中的錯誤規范。這些結果為評估決策策略在模型盲區匯合模型中的作用提供了有力支持。這些結果有助于確定在 MDSS 的開發、實施和使用階段仔細評估模型盲區的必要性。
圖 3. 為實驗開發的路線推薦系統中使用的模型
美國國防部和合作組織正在開發先進的機器系統,這些系統將與人類合作完成任務。鑒于這些人機團隊(HMT)從未經歷過測試與評估(T&E),本簡報有助于指導評估人員應對 HMT 帶來的新挑戰。它定義了人機協作,描述了評估 HMT 所面臨的挑戰,并提供了對 HMT 的測試與評估非常重要的指標分類框架。
人機協作比個體系統完成任務的簡單行為更為廣泛。它涉及人與系統之間的廣泛互動,因為他們要共同努力實現一個集體目標。鑒于人機協作的高度協作性,僅僅衡量機器和人是不夠的。我們還需要衡量團隊本身,而且這些衡量標準必須與任務相關、定量且客觀。
在評估 HMT 時會遇到一些獨特的挑戰,包括如何處理不透明的心智模式,以及機器指揮通信、自我任務或人類任務的情況。例如,考慮一個人機搜救小組,在這個小組中,一架自主無人機在空中飛行,尋找倒塌建筑中的幸存者,當發現幸存者時,它會向地面上的機器人發出警報。然后,機器人將幸存者從廢墟中拉出,送到人類醫護人員那里接受治療。如何評估無人機決定搜索地點的過程?或者如何與機器人溝通?機器人對這些通信的反應又如何?醫護人員決定如何治療幸存者以及治療順序如何?無人機、機器人和醫護人員如何合作并優先救治傷勢最嚴重的幸存者?它們如何協調其他工作?他們如何應對不斷變化的環境所固有的困難?顯而易見,團隊成員之間的互動是關鍵。
該框架概述了 HMT 評估的主要類別,包括能力(團隊具備哪些能力?)、互動(團隊如何合作和協調行動以實現目標?它強調團隊的衡量標準以及人與機器之間衡量標準的協調。因此,如果要評估人類的認知能力(即注意力和判斷力),就需要同時評估機器的認知能力(即信息處理架構和決策算法)。
該框架還提供了一種結構,用于確定和選擇評估團隊效率的適當指標。所有這些衡量標準都來自于先前的科學研究。
首先,考察人和機器的能力,因為其中任何一項能力都可能是團隊合作失敗的原因。對人的培訓和經驗、心理特征、體能、態度、認知資源、腦力勞動負荷或疲勞等進行評估。考慮與機器的認知結構和硬件組件相關的因素,如程序化任務知識、操作系統和其他軟件,以及物理傳感器和平臺。
其次,檢查可能導致交互失敗的關鍵領域。其中包括機器的態勢感知、資源分配和不同情況下的資源使用。例如,機器在使用傳感器尋找新的幸存者時需要多少電力,會影響到機器是否可以協助滿足團隊的其他需求。這些關鍵領域還包括人類的視角和決策過程。例如,人類對情況的理解會影響他們在這種情況下的行為,以及他們是否信任與之合作的機器。
最后,考慮潛在的漏洞。哪些威脅可能會阻礙團隊完成目標?如果團隊失敗會有什么后果?失敗可能會引發哪些其他問題?重要的是要找出任何問題,以便在今后的工作中加以緩解或解決。
最后,本簡報為 T&E 界提供了兩個重要啟示:
地緣政治格局的變化和技術復雜性的增加促使美國軍方將多域作戰(MDO)和聯合全域指揮與控制作為術語來描述一項總體戰略,該戰略將戰爭的復雜性納入傳統和新興作戰領域。要教授與這些術語相關的先進新概念,既需要創新,也需要與眾不同的教育和培訓工具,以實現高級軍事領導人所倡導的文化變革。Battlespace Next (BSN)是一款可收集的紙牌游戲,其開發目的是教授MDO中不可或缺的概念,并發起有關軍事戰略的討論。BSN 旨在提供一種引人入勝的學習工具,在多領域沖突中教授網絡、信息作戰和電子戰等先進能力,力求揭示軍事能力之間的協同作用,并挑戰學習者通過創建自己的制勝戰略進行創新。本論文描述了一個可擴展的框架,用于利用特定的游戲元素對 MDO 概念進行建模和推理,并介紹了來自 103 名軍事游戲測試人員對游戲進行評估的經驗反饋。調查和游戲測試結果證明,該游戲教授了當前的 MDO 概念,并提供了引人入勝的實踐學習體驗。具體而言,本論文表明,至少有 68% 的參與者在與 MDO 相關的七個方面提高了軍事準備水平。此外,90% 的學員表示在游戲過程中注意力集中,76% 的學員寫道他們喜歡玩游戲,超過一半的學員表示他們會在空閑時間再玩一次游戲。軍事教官表示,游戲整合所需的時間最多只有創建自己的互動工具的 1/20。研究結果為當前加強軍事學習的工作提供了參考,同時也推動了適當的改革,使個人做好準備,在復雜和有爭議的環境中航行。
研究方法分為兩大部分。首先,介紹了用于制作《下一個作戰空間》(BSN)和相關 MDO 游戲框架的方法。本節介紹了對多域指揮與控制紙牌游戲(MDC2 TCG)所做的主要修改,以及新設計的學習工具的優缺點。其次,本章介紹了嚴肅游戲(SG)的評估方法,包括用于數據收集的人體研究(HSR)實驗的主要方面。
對 MDC2 TCG 及其在正式課堂環境內外的操作進行分析后,創建了一個 MDO 游戲框架,旨在模擬和教授當前對 MDO 的理解,并提供靈活性,以便隨著國防部對這一術語的理解加深而進行調整。該框架解釋了如何以多種方式利用相同的游戲元素,特別是卡片、用品、機制和規則,在教室或單元培訓環境中教授和探索 MDO 關系。該框架分為三個層次
(1) 入門游戲。MDC2 TCG 或 BSN 的簡化版,旨在使用約 20 張沒有依賴鏈的卡片教授游戲的基礎知識。由于學術時間表和個人實驗日程表的時間限制,本研究沒有實施這一級別。不過,熟悉當前應用軟件的人員可以開發該軟件,供首次介紹該游戲的教師使用。
(2) 目標游戲。該級別描述的是中等難度到高難度的游戲版本,其設計超出了入門級的范圍,但可以在 4 個小時內學會并進行游戲。BSN 是作為這一級別中最主要、最普通的版本而設計的。這一級別還包括其他游戲,這些游戲介紹特定的規則、能力或場景,以強調特定的學習目標(LO)。例如,可以引入核能力來探討玩家在核事件中和之后如何做出反應。盡管由于規則的復雜性,這些卡片可能需要排除在第三級應用之外。我們首先設計了該框架這一層次的游戲版本--BSN,以展示這一概念,并為各種軍事學習環境提供靈活的實驗工具。BSN 屬于第二級,因為它只能用一副 54 張牌進行游戲。
(3) 元游戲。這一級將引入更多的卡牌,包括來自近鄰對手的能力,以深入探討新興技術和軍事戰略。在這一關卡中,每位玩家必須從大量可供選擇的卡牌中抽取指定數量的卡牌組成一副牌組。這一元素在游戲中創造了另一個 "游戲",玩家必須權衡許多牌的優劣,以便有效地匹配他們的牌組構成和游戲策略。這項活動凸顯了軍方在做出未來投資決策時面臨的更大問題。要有效地創建和運行這個級別的游戲實例,必須要有一個數字平臺。這一級別的應用需要一個集成商來從知識淵博的卡牌創建者那里收集新功能,并將其分發給社區。這個中央機構還需要定義和規范游戲規則,以保持平衡。MDC2 TCG 就屬于這一層次,因為它包含了卡組構建組件,不過還需要對規則集進行重新修訂,以納入本研究工作期間從 BSN 試驗中吸取的經驗教訓。MDO 游戲框架有幾個優點。首先,除非為了滿足特定的視距要求而排除在外,否則它通常在所有級別中使用相同的卡牌。這就鼓勵從各種來源添加新的卡片,并由一個人進行整合,以保持一致性和游戲平衡。卡片應由具備游戲知識和能力的人員設計。然后,卡片應提交給整合者,供游戲社區審查。審核人員應根據卡片內容提出建議,是將其納入元游戲還是整合到目標游戲中。其次,該框架允許從初學者到經驗豐富的玩家參與不同級別的游戲,為所有人提供足夠的挑戰。隨著資深玩家群體的擴大,可以開展錦標賽和卡牌制作挑戰賽,以保持高水平的挑戰性。這就為與行為改變相關的長期干預開辟了道路[49]。第三,提供入門游戲,減少開始玩游戲的障礙。最后,它在所有級別中都保留了游戲規則和機制,因此有低級別游戲經驗的玩家可以很快適應更高級別游戲。
J¨arvinen 將 CCG 類型總結為一種需要玩家使用順序推理和歸納法來安排和選擇紙牌以超越對手,并最終通過進攻和防御行動將對手淘汰出局的游戲類型。因此,為了部分回答問題 2,這種游戲類型非常適合模擬 MDO 概念和關系。此外,BSN 的以下特性也增強了其作為 MDO 模型的適用性。首先,游戲卡提供了一種將實際軍事能力和武器系統提煉為游戲中可操控資產的具體方法。學生可以通過多種方式控制和組合資產,揭示來自多個領域的能力如何產生協同效應,同時挑戰他們開發新的創新組合。玩家從 48 張可供制定戰略的卡片中選擇 6 張,僅起始手牌就有超過 1200 萬種可能的組合。其次,每個國家在近似對等戰爭中的主要目標是超越(勝過)另一個國家,以消除其發動戰爭的能力。因此,游戲創造了與 MDO 情景類似的獲勝條件,如 Goldfein 在其作戰小故事中提出的獲勝條件[22]。最后,軍事戰略家需要通過順序推理來制定有效的戰略和執行行動。當玩家適應游戲創造的作戰環境并與對手作戰時,他或她正在鍛煉軍事行動規劃所需的技能和能力。游戲類型的固有特點和 BSN 的這些獨特方面相結合,使游戲有助于模擬 MDO 戰爭和培養軍事人員的能力。
當代軍事組織必須以更快的速度和更高的精度采取行動,在反叛亂(COIN)環境中戰勝對手并避免不準確的情況。此外,這是一個有問題的任務,因為COIN的復雜性和絕大多數叛亂分子擁有在熟悉環境中行動的優勢。
在叛亂和COIN戰爭中,選擇暴力的方式來實現叛亂派別的政治抱負。敵方利用各種威脅,如使用常規武器、非正規戰術、恐怖主義和犯罪行為,以同時和適應性地實現其政治目標。
反叛分子要想獲得成功,就必須把重點放在叛亂分子網絡上,但如果可能的話,必須在不對非戰斗人員造成傷害的情況下做到這一點。促進迅速和準確地瞄準叛亂分子網絡并可能減少附帶損害的一個解決方案是研究在COIN中使用人工智能(AI)增強系統來增強高價值目標(HVT)定位的潛力。
為了評估上述理論,本論文將依次研究查找、修復、完成、利用、分析和傳播(F3EAD)目標定位過程的六個不同步驟,以確定哪一部分或哪幾部分可能受益于人工智能作為一種力量倍增器對結果的貢獻。此外,在研究F3EAD過程的過程中,本論文將評估周期中的哪個階段有可能造成最嚴重的附帶損害。
許多國家都使用了像“三角洲” (Delta) 這樣的作戰管理系統(BMS),包括烏克蘭,使指揮部能夠共享態勢感知信息;本研究的重點是信息在作戰網絡中的分配。與自然系統類似,螞蟻和蜜蜂等自主代理遵循一套簡單的規則,BMS是一個由基地和電子作戰平臺組成的網絡,在國防條令的指導下,軍事資產作為網絡內的智能體。這種系統的可操作性的原理是基于多個子系統相互作用時每個子系統都是可靠的。然而,潛在相互作用的排列組合會引起不可預測的負反饋或正反饋循環,導致不可預測的和不想要的結果。突現行為的結果是出乎意料的,有時在情報和無線網絡等領域是不受歡迎的。理解突發行為對于理解復雜的工程系統是勢在必行的,并且要提出新的見解,采取切實可行的措施來改善復雜系統的設計和分析。本文介紹了BMS和網絡與用戶定義的系統集成的網絡士兵概念的例子。作者認為,烏克蘭和其他軍隊可以直接從利用元控制論、元元系統模型分析來控制突現。
圖2:作戰管理系統(BMS)的集中式指揮通信網絡
將分布式仿真和工具集成到可互操作的系統聯盟中是一項復雜而耗時的任務,需要對單個組件、接口和綜合解決方案進行廣泛測試。為了支持這項任務,北約依靠標準和協議以及它們的一致應用。在整合解決方案以支持北約和國家仿真和訓練時,提高建模和仿真(M&S)的互操作性、重用性和成本效益,是一個長期的目標,有幾個挑戰。需要采取漸進和迭代的方法來協調分布式仿真聯盟協議,以應對與遺留系統、多種架構、信息技術(IT)和軟件技術的新進展、行業標準的采用、新的商業模式以及開發開放標準的過程有關的問題。
標準、聯盟協議、符合性測試和認證是重要的工具,可以減少集成時間,降低風險,增加現有系統的重復使用,并支持采購新的可互操作的仿真組件。新的和更新的仿真互操作性標準,如高級架構(HLA),要求北約仿真認證服務持續維護和更新,以使用適用標準的最新版本管理更復雜的測試案例。仿真組件的認證需要在核心HLA服務接口之外進行額外的測試,還應該包括符合聯盟協議的測試。
在M&S界,人們普遍認為系統之間的技術互操作性不再是一個基本問題。然而,高水平的互操作性仍然被認為是建立可靠和可信的分布式仿真聯盟的一個主要挑戰。所需的互操作性程度不僅取決于仿真系統的目的和目標,而且還取決于聯盟設計和具體系統組件的互操作能力。早期識別互操作性問題可以降低風險,以及減少與互操作性系統組件相關的成本。高度的互操作性允許更靈活的聯合設計,以及仿真系統的可組合性,而不會大大增加與測試和集成有關的風險和成本。
根據參與的仿真組件之間的互操作性程度,將聯合體集成到復雜的聯合體中可能是一項耗時且雄心勃勃的任務。支持早期檢測互操作性問題的工具、流程和服務將大大減少集成時間和成本。符合標準和接口的驗證不僅與支持認證有關,而且對系統集成商和仿真系統開發商也有價值。
對系統組件進行符合互操作性標準和協議的測試是驗證互操作性的基礎。測試和驗證仿真組件的互操作能力是實現異構分布式仿真系統快速設計和集成的基礎。隨時可用的、最新的、可信賴的工具是支持合規性測試的關鍵。
認證服務可以根據一套基于一致性聲明的互操作性要求(IR),對被測系統(SuT)提供無偏見的符合性測試。證書由授權的認證機構(CE)提供,是符合互操作性要求的標志。根據STANAG 4603的規定,仿真組件必須擁有或獲得證書才能成為采購或驗收測試的候選者。
MSG-134的任務是根據現有的標準和使用以前的工具和認證程序的經驗,建立一個北約仿真互操作性測試和認證服務。MSG-134項目的重點和優先事項是提供基于HLA和北約教育和培訓網絡(NETN)聯邦架構和FOM設計(FAFD)的認證服務工具。該服務由工具、流程和組織組成,管理和提供仿真組件的測試、驗證和認證,以實現高效集成。
2016年,MSG-134建立了認證服務,并在CWIX 2017實驗中首次使用,證明了其功能能力。
盟軍最高司令部轉型的能力發展局的一項關鍵任務是推動北約的創新。這是通過挑戰現狀,克服組織思維定式,審視變革的長期利益,以及審查哪些變革是可能的及其相關的效果和影響的長期視角來實現的。有大量的工具可以用來點燃創新,如研究、概念開發和實驗(CD&E),以及增加與來自不同國家、學術界和工業界的專家的聯系。
世界范圍內日益具有挑戰性和快速發展的安全環境,再次強調了測試和實驗新能力的重要性,以便迅速向用戶提供這些能力,或者盡早失敗。本卷介紹了一些發人深省的章節,并闡述了廣泛主題的CD&E經驗。
第一章是重點是CD&E的誕生和需求;探討了CD&E的想法是如何演變的,它作為一項政策和一個過程的意義是什么,以及CD&E目前是如何應用的。在第二章中,強調了旨在克服 "無政府狀態 "問題的CD&E方法的要求,并討論了CD&E定義中 "分析 "的遺漏。它描述了瑞典武裝部隊在實施改革期間對該方法的經驗。這一章指出了科學方法在更復雜的情況下進行實驗的局限性。它提出了一種不同的方法,說明了文化和認知上的差異,此外還建立了對知識的積累和使用的另一種看法。將心理學的見解帶到CD&E過程中,努力減少參與該方法的工作人員的各種限制,并使后者更加有效和富有成效。
還介紹了國家的觀點,如Van Hoeserlande中校講述了比利時在CD&E方面的經驗,作者將能力和概念發展的應用與一種新文化的出現聯系起來,在這種文化中應該啟動和闡述這一過程。馬佐中校提供了一個北約的例子,他闡明了作戰分析和作戰試驗在北約行動后勤鏈管理(OLCM)計劃中的作用,以及他們對建立統一的業務流程模型(U-BPM)的貢獻。對CD&E的評估進行了概述,作為一種可審計的證據線索,重新思考經常被視為次要事件鏈的CD&E的評估。
隨后,介紹了各種技術和分析方法。向讀者介紹了桌面實驗(TTE)的適用性和有用性,解釋了它們的結構、目標以及它們在特定的軍事和科學背景下確定能力要求的總體效果。埃里克先生和帕林博士的章節通過介紹英國 "城市戰士5號 "實驗的具體情況,強調了單個模擬設計的優勢和劣勢,對桌面實驗中使用的測試和方法這一主題做出了貢獻。介紹了概念測試方法,并強調其重要性、廣泛的適用性,并概述了構成概念測試成功過程的主要特征。補充了概念測試和桌面實驗的重要性,強調了CD&E過程和三種不同類型的桌面評估游戲的價值:"能力評估游戲"、"顛覆性技術評估游戲"、"概念發展評估游戲"。著重介紹了形態分析克服傳統簡化系統所具有的弱點,為國防決策帶來的優點。強調了對CD&E進行更多實證研究的必要性,這將填補文獻中存在的空白。此外,這些研究提供了一種被稱為 "防御估計成本模型 "的方法,實驗中的專業人士可以在不同部門的分析中使用。
本卷的最后一章加強了CD&E對國防規劃過程的意義,劃定了哪些要素使CD&E成功,并討論了這種方法在充滿挑戰的當代世界的未來。