北約一直在調整美國陸軍的多域作戰(MDO)概念,使其能力更好地適應 21 世紀第二個十年國家對國家沖突威脅的回歸。雖然多域作戰的定義需要時間來整合,但這些定義在尋求一種能力方面是一致的,這種能力可以在需要作戰的情況下開展行動,而這種作戰不僅僅涉及三個傳統領域(海、陸、空),還包括太空和網絡空間作戰。反過來,北約的這兩個新領域也意味著不僅要與北約各國的軍事部門合作,還要依靠其他政府部門、機構和社會的能力。據估計,在這些領域,與其他行為體的接觸已經超過了國家間良性競爭的門檻。如何指揮和控制這些行動,同時也困擾著聯盟,甚至其聯合部隊司令部的 “聯合性”也仍在不斷成熟。現有的概念,如 “支持/支援相互關系”(SSI),已被認為是在一定程度上支持 MDO 的手段,因為它提供了一種機制,可使在單個領域但往往在更多領域行動的能力擁有授權的同級指揮部以一種可在多個領域同步的方式進行互動。
本文將分析這些發展的歷史,重點關注用于推動變革的機制,以及聯盟為在條令和流程中成熟和實現 MDO 和 SSI 而必須面對的挑戰。將指出 SSI 的一些局限性,表明 MDO C2(因為它似乎依賴于 SSI 的應用,并涉及非軍事行為體)仍是一個持續的挑戰。分析將表明,北約 MDO C2 的成熟受到教育和培訓、任職周期的變化、組織文化等因素的限制,以及阻礙深度合作的因素,而深度合作可使多領域行動者之間的互動模式無縫銜接。為此,本研究為 C2 能力治理提供了一個有價值的用例。
本文是對 “C2 能力生命周期治理 ”的又一貢獻,該文件即使不能提供最佳實踐準則,至少也要提供此類準則的原則,以便將 C2 作為一種能力進行治理。自 2021 年以來,該 RTG 已在本論壇上發表了多篇論文,內容涉及 C2 的定義、未來戰略環境、C2 能力建設者的觀點以及此類治理所面臨的挑戰等多個方面。本文提供了一個案例研究,在其中反思了北約在多大程度上成功轉變了其 C2 安排,以實現 “多域作戰”。本文認識到,北約的這一變革仍在進行中,因此本文只是這些發展的一個有時限的縮影。但這與作為 RTG 一部分提出的其他案例研究是一致的,所有這些研究仍是未完成的項目。RTG 存在的理由是探討為什么北約和伙伴國的 C2 現代化項目進行了幾十年,卻鮮有成功案例。然而,其中許多國家內部都在積極尋求從過去的經驗中吸取教訓。因此,記錄這些案例研究--即使是未完成的項目--將有助于深入了解 C2 治理最佳實踐守則的原則。
本文結構如下。下一節將回顧多域作戰(MDO)的歷史及其前身概念,包括聯合概念。然后,將解釋支持/支援相互關系(SSI)概念,北約正尋求通過該概念實現多域作戰的 C2 安排,即多域作戰 C2。
2023 年 5 月,北約發布了北約作戰頂點概念(NWCC)的非機密版本,機密概念已于 2021 年獲得批準。該概念有助于北約加強威懾和防御態勢,并提出了通過不斷調整軍事力量工具來維持和發展北約決定性軍事優勢的愿景。“北斗星”(North Star)是對 2040 年理想狀況的展望,其指導下的戰爭發展詳述于以下五個所謂的戰爭發展要務:認知優勢、分層復原力、影響力和力量投射、跨域指揮和多域綜合防御。這些要務共同為盟國提供了一種手段,使其國家概念和能力發展努力與聯盟的政治和軍事戰略目標保持一致。戰爭發展議程(WDA)為這一發展提供了方向和凝聚力。該議程為期二十年,與北約防務規劃進程密切相關。戰爭發展議程將按 5 年規劃增量執行,并將由盟軍司令部轉型管理,由軍事委員會控制和北航監督。該世界發展議程于 2022 年獲得批準。
因此,從長遠來看,跨域指揮概念(CDCC)將成為北約內部 C2 變革的主要推動力,以促進有效的 MDO。其目的是協調成功,并為 2040 年的 C2 提供一個長期的概念視角。目前的概念草案摒棄了集中控制模式,強調跨域協作。倡導任務式指揮文化,使指揮官能夠協調跨域活動,并賦予作戰人員更接近行動的決策權。該概念還完善了 “協調 ”和 “同步 ”這兩個 MDO 概念中的關鍵術語。最新的概念草案版本提出了以下愿景: 跨域指揮提供最有效的決策,以應對復雜、動態和有爭議的情況。這種與領域無關的指揮演變強調授權和指揮靈活性,在這種情況下,跨作戰領域的協調行動將是無縫和迅速的。
預計軍事委員會將在 2024 年底前批準 CDCC。如前所述,CDCC 和 NWCC 都需要管理。或者說得更好些:需要對整個 WDA 進行管理,確保 WDI 并行發展,并作為一個整體結合在一起,從而將北約轉變為其希望在未來成為的作戰系統。在目前的設置中,北約的盟軍指揮作戰(ACO)方面似乎沒有過多地參與其發展。這表明當前的作戰人員與戰爭發展進程脫節。
在較短時期內,北約正在制定多域作戰聯盟概念(MDO 概念),該文件于 2023 年 3 月獲得批準。該概念的重點是在 2030 年之前實施多域作戰。在 MDO 概念本身中,關于多域指揮與控制的一段也提到了 CDCC,但也提到了 “綜合多域架構概念”。MDO 概念中指出,(MDO)C2 要求以更靈活的跨域方法處理 C2 關系,并在軍事指揮官和非軍事行動者之間開展更廣泛的合作。如果軍隊要了解、利用和同步不直接隸屬于北約 C2 的能力,這種方法被視為至關重要。MDO 概念包含一個 MDO 實施路線圖,展示了到 2030 年實現 5 個目標的路徑,其中之一是多域 (MD) 指揮與控制。這一目標將通過一系列活動來實現,包括起草北約范圍內的 “C2 建議”、改變目前 SHAPE 的組織結構、有意識地利用演習進行戰爭開發,并使 SHAPE 做好準備,發揮其作為作戰總部的作用。然而,由于種種原因,MDO 的實施路線圖并不總是得到充分的管理或治理,不過可以從北約的現有資料中找到一些最新信息。
2022 年夏天,SHAPE 質疑自己是否已準備好 “保衛每一寸領土”。這個令人不安的問題引發了一個 “老虎小組 ”的成立,從而使轉型的規模超出了總部(SHAPE)的范圍,擴展到整個 ACO。所開展的活動包括編寫 C2 評估報告,以及舉辦一系列信息靈通的研討會,如由國家指揮中心和國家空軍代表參加的 ACO 作戰會議。參謀部副參謀長(VCOS)的高層參與旨在正確識別、知情討論和迅速實施所需的變革。在 SHAPE 內部,計劃管理小組(PMT)負責監督、管理實際進展情況,并通過這些變革發現新的挑戰。最近,項目管理小組與 SHAPE 的其他項目小組合并為戰略行動小組 (SIG)。SHAPE 和 NCS 的緊迫感促進了變革的快速實施。因此,就短期變革而言,治理和管理已經到位。但反復出現的問題是,如何克服遺留的 C2 結構和觀念,如何實施持久變革并使 C2 治理制度化。
在過去三年中,北約文件中采用多域作戰(MDO)這一術語的工作產生了跨域協調的概念愿景。目前在多種場合進行的討論證實,人們對這一主題的看法模棱兩可。有些人似乎將其縮小為橫向同步,特別是軍事領域之間的同步,而其他人則傾向于采用聯盟整體方法。雖然這一發展有助于明確定義,但也帶來了另一個難題:目前的多域指揮與控制(MDC2)是另一個與非軍事行為體同步的頂點概念......還是未來使用的作戰原則?
如前所述,多域作戰是聯合作戰的演變,北約目前的大多數理論和工具可能都適用。然而,聯合理論和標準作戰程序(SOP)也會存在局限性,需要加以解決,才能在多域作戰中取得成功。北約需要制定一種靈活的跨域指揮方法,并必須確定如何處理軍事領域和非軍事領域中仍未得到很好理解的支持/被支持關系。
為了充分利用 MDC2 概念和多域作戰,北約需要不受阻礙、不受限制地獲取太空和網絡空間領域的能力。因此,軍事指揮官和非軍事伙伴之間的適當合作至關重要。必須培養訓練有素、裝備精良、行動敏捷的領導人和操作人員,使其具備多域思維。他們必須了解和利用不直接屬于其指揮系統的能力,正如世界發展議程中提到的,軍隊需要實現認知優勢。
最后,北約 “數字化轉型 ”提供的連通性將是一個關鍵的推動因素,有助于促進所需的 C2 靈活性和復原力,以發揮多域作戰在所有領域的潛力。
作為北約的 C2COE,聯合任務網絡(FMN)是解決這一問題的主要舉措之一。FMN 解決了連接國家和組織的組織、程序、技術和人力方面的問題。北約 C2COE 認為,“連接 ”應對的是互操作性挑戰。不僅是在國家軍種之間,尤其是在北約編隊內部和編隊之間,而且不僅是在作戰層面。這包括人與人之間的連接。
多域作戰(MDO)包括同步使用陸、海、空、天和網絡空間能力,以實現戰略和作戰目標。它涉及一種整體作戰方法,將不同領域整合在一起,以產生統一的協同效應。MDO 強調這些領域之間的相互聯系,認識到對手可以在多種環境中行動。這一概念要求聯合和聯合部隊、先進技術和創新戰略來應對復雜的威脅并取得決定性的成果。軍方必須制定戰略,并以提高軍事效率為目標,接受不同領域之間的相互聯系。通過協同利用這些能力,軍隊可在任何沖突中取得決定性優勢。
烏克蘭戰爭已進入第三個年頭,雙方在經過一段時間的整合行動后,繼續火力全開,以實現軍事能力的再生和重新定位。這場戰爭已成為一場工業規模的戰爭,顯示出技術在產生能力超配和為對手制造決策困境方面的威力。一個重要的教訓是,連通性已成為不可或缺的軍事資源。沒有連通性的部隊可能會在流血、硬件和士氣方面付出巨大代價。大規模作戰是戰爭的一項基本原則,不一定要通過集中兵力來實現,也可以通過授權和分散來實現。聯合作戰的理念正在向下級編隊和單位滲透,在這些單位中,士兵需要擁有更多的主動性、技術知識和技能。一個擁有衛星連接的小分隊就能看到并打擊過去只有高層才能看到的目標。由于戰場透明度的提高,部隊將不得不不斷移動、分散以求生存,因此對體能和心理承受力的要求將達到極致。沒有承受大量人員和物資損失的應變能力的軍隊可能無法在戰場上繼續生存。烏克蘭戰爭正在教會所有軍隊以不同的方式制定戰略和進行訓練。
印度軍隊正在快速實現部隊現代化,試圖轉變為世界一流的部隊。正在完善指揮和控制結構,以開展動態、快節奏的多領域聯合作戰。它的軍事工業基礎是本土發展起來的,具有大的復原力,能夠大步引進新技術,并保持工業的快速發展。這些技術使信息、情報、戰場、后勤、天氣預報能夠在強大、可生存的通信鏈路上共享,從而提高對態勢的認識,促進決策制定,增強軍事效力。負責電子戰、太空和網絡空間的戰略支援部隊的出現表明,對手越來越重視開展多域作戰(MDO)。
陸軍的基本要求是發展多個領域的作戰能力,以阻滯對手的意圖和演習,化解其超配能力并制造多重困境。需要足夠靈活,能夠整合、同步和匯聚戰斗力的所有要素,包括空間、網絡、EMS、信息。面對對手突如其來的任何能力,利用低地球軌道衛星群(LEOS)進行實時態勢感知,可通過實況轉播的形式向前線部隊提供通信連接和情報。然后,可用的 FPV 無人機/精確制導炮彈就能派上用場,解除威脅。數據驅動的戰斗可以提高前線部隊尚未習慣的精確度和速度。電子戰(EW)可以提高生存能力。
圖:FPV 無人機:釋放爆炸形成的彈丸
需要特別關注削弱無人機和精確武器(如電子戰)能力的反制措施。正如烏克蘭戰爭所顯示的那樣,傳感器、精確武器和連接網絡都可能因電子戰而失效。神劍炮彈、無人機和導彈在很大程度上被俄羅斯的電子戰所抵消。然而,失敗的一面是,干擾會影響自身通信,也會干擾其他電子設備。因此,嘗試加強加密,在無人機通信鏈路中引入惡意軟件,使用地形匹配等其他制導手段。總之,實現 EMS 優勢并能在閃電戰的同時實施 Blip Krieg 的一方將保持競爭優勢。現在,電子戰和網絡戰已變得不可或缺。
圖:一體化作戰能力
烏克蘭戰爭表明,即使是陣地防御的步兵在無人機戰爭面前也變得不堪一擊。過去陸軍在山區有效使用的塹壕戰會發生什么情況。即使是一小隊人馬,如果在一個地方停留時間過長,也會被無人機有效發現。然后,它就可以攻擊目標或進行精確射擊。敏捷性和分散性會有所幫助,但會造成防御漏洞。因此,陣地防御必須采用多層次技術。需要在被防御的地方一級即興使用排級武器進行技術反擊。干擾作為反無人機措施有時可能并不可行。全球定位系統 (GPS) 可以通過 LEOS 信號或地面通信、地形匹配或磁場導航來克服干擾。使用具有 AGS 功能的設備可能是一種動能解決方案。可將雷達集成到榴彈發射器上,在戰壕周圍形成 150-200 米的飽和區域,以摧毀反人員無人機。需要在炮兵連和坦克中隊的平臺層面上開發類似的改進型設備,以有效對抗對手在戰術層面上的超配能力。
本文描述了陸軍部隊作為聯合部隊的一部分,將如何與合作伙伴一起,在 2025-2040 年間成功地跨所有領域--空間、網絡空間、空中、陸地、海上--與同級對手作戰、作戰和作戰。多域作戰是一個具有戰略和戰術意義的作戰概念。它有意將重點放在能力日益強大的對手身上,這些對手通過兩種方式挑戰威懾力量并對美國利益構成戰略風險。首先,在武裝沖突以下的行動中,這些對手利用系統在一段時間內實現其戰略目的,以避免戰爭和聯合部隊的傳統作戰方法。其次,如果這些對手選擇發動軍事行動,他們會使用綜合系統,在更遠的距離上同時在所有領域對聯合部隊的能力進行競爭和分離,使友軍的反應風險過高或失去意義。在這種情況下,多域作戰概念描述了美國和伙伴部隊如何在時間和物理空間上組織、演練和使用跨域、跨環境和跨功能的能力和方法,以便在武裝沖突以下的行動中與這些對手抗衡,并在必要時在武裝沖突中擊敗他們。盡管該概念承認各軍種的獨特能力和作用,但它尋求一種共同的、可互操作的能力發展,為聯合部隊指揮官提供互補的、有彈性的部隊,以開展戰役并推動 21 世紀聯合兵種的發展。
圖:多域作戰行動框架
多域作戰概念提出了若干想法,以應對同級對手帶來的作戰挑戰。這些理念在許多方面都是漸進的,建立在過去和現在的相關條令實踐基礎之上。不過,它們提供了一種全新的整體方法,在時間和物理空間上調整友軍跨領域、跨環境和跨功能的行動,以實現作戰中以及競爭中戰前和戰后的特定目的。在這一概念中,陸軍部隊通過三個相互關聯的解決方案組成部分來實施多域作戰:調整部隊態勢以擊敗 "混合戰爭 "并威懾對手的 "既成事實 "戰役;采用有彈性的編隊,在向所有域投射力量或進入所有域的同時,還能在擴大的作戰區域內半獨立地行動;匯聚能力以創造優勢窗口,從而實現機動。在取得勝利所需的規模和強度下匯聚跨領域、跨環境和跨功能的能力,還需要一個新的多領域作戰行動框架,以可視化聯合兵種,其中包括所有能力,并在時間和物理空間上綜合應用這些能力。
在競爭中,美軍積極開展戰役,以推進或捍衛國家利益,而不像武裝沖突那樣采取大規模暴力行動。盡管競爭的概念并不新鮮,但當前和未來的作戰環境需要一種將武裝沖突之外的活動與武裝沖突的執行聯系起來的整體作戰方法。同級對手競相在武裝沖突門檻以下拆散聯盟、擊敗伙伴,并通過開展使和平與戰爭界限不清的行動來挑戰傳統的威懾標準。友好軍事競爭活動有兩個目的。第一個目的是威懾和挫敗威脅在武裝沖突前實現其目標的努力,同時維持或改善有利于美國利益的條件。第二個目的是創造有利條件,表明有能力將被拒絕的空間變為有爭議的空間,并在武裝沖突開始時掌握主動。通過在武裝沖突以下開展競爭活動,聯合部隊及其合作伙伴可在武裝沖突門檻以下擊敗對手的目標,加強聯盟和合作伙伴,遏制武裝沖突,并在必要時做好立即作戰并取得勝利的準備。競爭期間的目標是防止武裝沖突,同時為保護國家利益創造更有利的條件。
部隊態勢是為實現某一目的而進行的能力定位。雖然校準兵力態勢本身并不是什么新想法,但現在穿透敵方有準備防御的代價太大,現有的前沿定位和遠征機動概念無法有效威懾對手并在武裝沖突中獲勝。現在,聯合部隊及其合作伙伴還需要動態的部隊態勢,通過制造困境和迅速利用任何薄弱環節與對手競爭,而不是對對手的行動做出反應。這一概念為前沿部署和遠征部隊的新要求提供了對敵人的了解和擊敗其系統的選擇。
有應變能力的編隊在與敵方進行多種形式的接觸后仍能保持戰斗力,并具有跨域作戰能力。發展和使用能抵御敵人影響的編隊并不是什么新想法。然而,敵人通過在更遠的距離上爭奪所有領域來分裂聯合部隊的能力,要求我們對如何使部隊在未來作戰環境中發揮效力有一個新的認識。編隊必須半獨立機動,沒有安全的側翼、與上級總部的持續通信以及連續的通信線路。編隊還必須具備跨域能力,能在所有領域投射和獲取力量,使敵人陷入多重困境。行動的強度和敵方拒絕或削弱通信的能力要求具有應變能力的編隊踐行任務指揮理念,并運用新的能力,在更長的時間段和更大的物理空間內表達和交流跨領域、跨環境和跨功能的整合能力。
融合是在時間和物理空間上跨領域、跨環境、跨職能的能力整合,以實現某一目的。融合能力是多域作戰中提出的一個新概念,是聯合兵種的演進。聚合是在時間和空間上為實現單一目的而綜合運用各種能力(致命和非致命能力,無論是域內能力還是跨域能力)的行為。友軍通過采用多種跨域行動組合,創造物理、虛擬和認知優勢窗口,實現跨域機動和火力打擊,從而通過融合取得勝利。與今天聯合部隊通過系統和流程的聯合實現的一體化不同,融合要求組織和人員經過有機的組織、訓練、授權和裝備,能夠隨時(而不僅僅是在沖突中)在多個域內和跨域訪問、規劃、排序和共同行動。雖然聯合兵種的理念是聯合兵種原則和實踐的演變,但聯合部隊需要大量新的條令、組織和能力,以整合跨時空的全方位能力,創造優勢窗口,從而在有爭議的環境中實現機動。
作戰框架使指揮員能夠直觀地了解機動所需的跨域、跨環境和跨功能的態勢和融合能力。隨著技術的發展和各種能力在行動中的融合,以及對手能力的增強,需要一個新的作戰框架來簡明扼要地描述作戰環境和組織友軍行動。作戰框架是一種可視化工具,使指揮官能夠定位和匯聚各種能力,形成優勢窗口,從而實現機動自由,擊敗敵方系統,徹底實現友軍目標。作戰框架考慮到了所有友軍和敵軍跨領域和跨指揮層級(戰術、作戰和戰略)能力的擴展范圍和復雜關系。
圖 1. 多域作戰邏輯圖
分布式海上作戰(DMO)是美國海軍的作戰概念。然而,各軍種對這一概念的解釋不盡相同,需要更具體地說明它側重于哪些作戰方法。雖然該概念將大規模火力和決策優勢作為核心主題,但 DMO 缺乏足夠的連貫性和具體重點,無法有效指導海軍的發展。
DMO 偏離了海軍的傳統運作方式。在過去幾十年中,海軍會將部隊集中編隊應對高端威脅,或將編隊分解為獨立資產應對低端威脅。DMO 中的分布是指將戰艦向外擴散,范圍更廣,但仍要統一行動,主要以高端作戰為重點。DMO 是一種艦隊級別的作戰概念,與近幾十年來以打擊群為中心的作戰規范相比,其核心是在更廣闊的地域范圍內進行更高級別的指揮。
分散海軍力量的愿望既是防御性反應,也是進攻性演變。
從防御角度看,分布旨在通過對打擊前的瞄準過程施加更多摩擦來提高生存能力。大國擁有大量的傳感器和反艦火力,而分布則是為了防止這種感知最終導致決定性的打擊。分布是一種非對稱方法,通過采用非傳統的機動和兵力態勢計劃來規避對手的感知和火力。
在進攻方面,分布式作戰能使美軍更好地利用聯合部隊正在出現的新型反艦能力。各軍種目前都在采購遠程反艦導彈,并將新發現的反艦火力引入尚未開發的廣泛兵力結構,包括水面戰艦、潛艇、轟炸機和陸基部隊。這將在關鍵方面與大國展開競爭,并為聯合部隊提供大規模火力攻擊的新選擇。
欺騙是針對決策進行分配的天然伙伴。欺騙行動和能力應成為 DMO 方法的基石。這些能力可包括無人系統和誘餌導彈,幫助對手超負荷感知。通過夸大與敵方接觸的次數,欺騙可以幫助彌補部隊組建方面的挑戰。這些能力比它們所復制的平臺更經濟實惠,而且可以廣泛分布于現有的部隊結構中。
分布式部隊仍可能由高度集中的指揮結構指揮。海軍應考慮通過建立更多的遠征和海上作戰中心(MOCs)來分散指揮要素。海軍還可以通過使具有相當指揮控制(C2)能力的平臺在網絡有爭議時承擔某些指揮職能,從而更好地分散指揮力量。E-2、F-35 和 P-8 等空中平臺尤其適合擔當后備聯合火力整合者的關鍵角色。
海軍調查和實施 DMO 的能力在很大程度上取決于該軍種的作戰學習系統。該系統需要改革,以更好地將概念轉化為戰術發展計劃的具體更新,以及作戰人員的培訓和教育。這一系統也需要改革,以便在 DMO 的總體框架下,有意識地將海軍孤立群體的作戰發展融入艦隊層面的方法中。海軍各兵棋推演中心應專門開設強化兵棋推演課程,并增加人員編制,以在短期內顯著提高其作戰技能。
圖:在路易斯安那州巴克斯代爾空軍基地的彈藥儲存區,兩個微型空中發射誘餌(MALD)并排放置。MALD 上載到 B-52H “平流層堡壘 ”后,可在飛機飛行時重新編程。MALD 被編程為運行幾條不同的航線,以便機組人員在敵方領土飛行時有更多選擇
多域作戰(MDO)至少從 2017 年起就一直是討論的話題,而且這一趨勢還在不斷增強。北約各機構和伙伴國提出了各種想法,并正在開展各自的能力發展活動。
這構成了聯邦國防軍MDO概念方法的基礎。構想工作由聯邦國防軍國防規劃辦公室(BODP)領導,并與各軍種和組織單位密切合作。
許多關于 MDO 的描述都強調了技術要素,通常包括云、邊緣、人工智能和海量數據處理等術語。但必須指出的是,MDO 主要不是一個技術主題領域。
除了具有適當功能和服務的高質量物質基礎外,開展 MDO 的能力尤其包括作戰條令和原則、程序、結構和培訓。
使聯邦國防軍能夠執行 MDO 將是幾代人的任務。鑒于未來戰爭的嚴峻形勢,這種能力將決定聯邦國防軍在聯盟中的重要性及其為盟軍防御做出貢獻的能力。
陸軍一直認為有必要將其決策建立在行之有效的作戰研究方法的基礎上,這些方法旨在為指揮部提供決策過程中的替代方案,從優化戰役到戰略評估和成本經濟學。戰斗傷亡是軍事行動研究的一個主題,它應用數學模型來量化勝利與失敗的概率。特別是,已經提出了不同的方法來模擬戰斗過程。然而,這些方法都不能為高層指揮提供足夠的決策支持。為了克服這種情況,本文提出了一個顛覆性的框架,它克服了傳統模型的大多數局限性,支持最高指揮層的決策:戰略層和戰役層,將確定戰斗力水平的衰減(通常稱為減員(損失))作為評估決策的機制。該框架采用自適應和預測控制工程方法,根據戰斗變化進行動態調整,同時考慮到對手的能力和演習以及產生的效果。此外,它還包括一個學習機制,以改進高不確定性條件下的決策。
蘭徹斯特(Lanchester)在戰斗動力學建模方面的開創性工作[1]啟發了對戰斗抽象發展的重要研究,以支持不確定條件下的軍事決策,追求如何在戰斗中取得優勢。長期以來,蘭徹斯特的原始模型及其不斷演化的擴展模型[2]一直主導著常規陸軍力量平衡的動態評估,被主要機構(如美國陸軍、國防部長辦公室等)用于評估各種問題(如評估戰區平衡[3, 4]、指導武器裝備選擇決策[5]等)。
然而,值得注意的是,蘭徹斯特模型有其重要的局限性,例如,它們只進行了過于簡單的單面處理,而沒有考慮對手的能力,并且不能用于分類交戰[6]。
另一個需要考慮的問題是決策程序所支持的抽象層次。軍事理論通常將指揮層次分為以下三個等級:
1.戰略層次從最抽象的角度研究沖突,從整體上考慮戰爭的最終結果。它涉及軍事力量的整體規劃、資源分配和組織。此外,它還確定并支持國家政策。
2.戰役層面涉及戰役和主要行動的設計、安排和執行。
3.戰術層面在戰場上實施戰役行動。
有趣的是,大多數決策方法,包括非蘭徹斯特的決策方法,都集中在戰術指揮層面[6,7]。換句話說,現有決策系統對作戰和戰略指揮層面的支持不足。
本文提出了一個創新框架,它克服了蘭徹斯特模型的大部分局限性,并支持最高指揮層的決策:戰略層和作戰層。我們的框架應用了自適應和預測控制工程方法,以動態適應戰斗中的變化,同時考慮到對手的能力和演習以及產生的效果。此外,它還包括一個學習機制,以改進高不確定性條件下的決策。
最后,本文報告了我們的框架在克里特島戰役、硫磺島戰役和庫爾斯克戰役中的實證評估。這本身就是一個相關的貢獻,因為大多數關于軍事決策的文獻都缺乏足夠的實驗驗證。特別是,大多數驗證都是按照非現實的假設[8]或依賴于簡單化的編造例子[9]的數學程序進行的。
本文的其余部分按以下順序組織。第2節描述了我們的框架工作,第3節報告了其經驗驗證。最后,第4節提供了一些結論性意見并討論了未來的挑戰。
在經典的蘭徹斯特模型之外,還有兩種主要的戰爭分析機制:(i)隨機模型和(ii)確定性模型,其中一 些是傳統的蘭徹斯特模型[10,11]。目前,智能代理等其他方法正獲得巨大發展[12,13]。這些新模型的目的是擴展能力[6,9]和減少以前方法的缺點[14,15]。然而,它們無法成為高層決策的適當基準。
本框架克服了蘭徹斯特原著的局限性,[16, 6]中對這些局限性進行了深入探討,將戰斗視為一個因果過程,該過程根據蘭徹斯特方程的動態變化和外部行動而演變。為此,我們的方法應用了[17]中介紹的自適應和預測控制理論,并結合了不確定性建模技術。我們的方法架構由一系列模塊組成,這些模塊協同工作,確保按照軍事理論協調一致地進行決策。特別是,一組順序階段觸發了適用戰略的定義、不同可能行動方案(COA)的評估和選擇,以及模型對行動演變的適應。
圖中x(t)和y(t)分別表示每一瞬間x部隊和y部隊的戰斗員數量,x(t+1)e和y(t+1)e表示下一瞬間的估計戰斗員數量。
圖1. 我們框架的架構設計。每個模塊都代表了軍事思維的機制,即:(i)評估戰斗事件,以確定應遵循的戰略并選擇完成任務的COA;(ii)確定執行任務所需的資源;最后(iii)適應結果。
實施需要邏輯過程能力,并應模擬從預測到行動的決策過程。在此背景下,我們制定并測試了新的框架(如果其在實際對抗中的應用在性能和一致性方面符合預期,則該框架將是穩健的)。
圖2 新框架中通過順序模型觸發選擇特定COA的主要因素。
圖2顯示了迭代觸發特定COA選擇的基本要素。預測模塊產生預測演變。自適應模塊根據輸出信號(實際情況)與預測信號之間的差異調整組成模塊的參數,并根據最后執行的COA進行適當更新。專家模塊通過調度模塊試圖改變預測模塊所定義的趨勢,從而根據戰斗需要改變行動路線。值得注意的是,設定點與完成任務有關,行動發展時間是操作時間,在最好的情況下,可用的沖突信息數據庫通常以天為單位表示。
旨在爭奪聯合部隊作戰準入的武器系統的出現,為許多國家提供了防止入侵其周邊領域的低成本選擇。由于認識到這些武器對美軍構成的威脅,參謀長聯席會議制定了 "聯合作戰準入概念"。該概念的第一個子概念是 "空海一體戰",即使用空軍和海軍資產擊敗復雜的A2/AD系統的聯合概念。按照JOAC的初衷,本文考慮了使用美國陸軍和美國海軍陸戰隊炮兵和防空炮兵資產的跨域能力來對抗反介入威脅,同時為聯合部隊的利益再現相同的能力。它解釋了炮兵資產作為一種可快速部署、靈活的威懾選擇為聯合部隊指揮官帶來的戰略利益,以及在爭奪制海權的戰斗中為海上部隊指揮官帶來的作戰利益。最后,它向聯合部隊提出了整合功能和發展未來能力的建議,以便有效地使用這些資產來支持海上部分。
聯合全域指揮與控制(JADC2)是一項在信息共享方面的巨大工作--感知、理解和行動,以增強聯合部隊指揮官的作戰能力。這一工作將利用物質和非物質的解決方案,并修改現有的政策、權力、組織結構和操作程序。JADC2的目標是賦予美軍聯合部隊奪取、維持、保護、獲得信息和知識,以及保持決策優勢和優越性的能力。美國防部專家提出了一些挑戰和問題,包括但不限于:JADC2相關工作的組合管理的需要、JADC2內部的決策權力結構、可負擔性和具體的預算分配、擬議技術的技術成熟度以及最佳技術系統設計和生命周期管理。本文從學術/科學的角度審視JADC2,以確定各領域(工程、科學和社會科學)的學術機構可以為創建一個最先進的聯合全域指揮與控制系統做出貢獻的多種機會。
美國軍隊在一個不斷變化的作戰環境中運作,需要快速適應不斷變化的環境。在這樣一個動態環境中,實現和保持信息優勢是最重要的。為此,美國國防部(DoD)建立了聯合全域指揮與控制(JADC2),這是一個旨在提高聯合部隊C2能力的倡議和概念(Hoehn,2022)。然而,由于國防部內部各部門之間存在著巨大的差異,JADC2的發展和實施需要付出相當大的努力,以考慮所有利益相關者和參與機構的不同需求和觀點。
為了指導和監督JADC2的開發和實施,已經成立了一個跨職能的團隊,該團隊將與國防部副部長相關的工作人員合作,該團隊由來自不同機構的高級行政服務(SES)級別的成員組成,例如,國防部、國防部長辦公室、國防高級研究計劃局、空軍、陸軍和海軍(Hoehn,2022)。這個團隊的主要目標和重點是以實施計劃的形式確定和實施指揮和控制的改進。
本文概述了JADC2倡議的現狀,提供了一系列建議,并確定了幾個機會來解決和改進JADC2在技術、組織和數據企業等多個領域的一些關鍵挑戰。本文首先介紹并概述了與聯合性和JADC2有關的重大挑戰。它簡要介紹了JADC2的歷史,然后是JADC2的一般概念性概述。本文的下一部分提供了一套技術和概念解決方案,以及研究、開發和采購技術所需的方向,這些技術將使國防部實現一個有彈性和優雅的JADC2高級解決方案。
在JADC2倡議之前,獨特的指揮和控制系統(C2)由每個部隊獨立擁有和運行(Hoehn, 2022; McInnis, 2021; Theohary, 2021; Woolf, 2021)。從歷史上看,每個軍種都開發和獲得了自己獨特的戰術指揮和控制網絡,在不同的武器系統、平臺和操作領域往往不兼容。因此,決策的時間周期和決策所需的關鍵時間敏感數據的傳輸是緩慢的、冗余的和組織上的管道(高級戰斗管理系統,2022),除了地理上分離的指揮單位外,空中、陸地、海上、太空和網絡空間等領域也被分開處理(國防部,2022;費克特,2022;奧羅克,2021;西奧哈里,2021)(高級戰斗管理系統,2022;國防部,2022;美國武裝力量學說,2013)。雖然不同部隊擁有的多個指揮和控制系統使得高度專業化和有效的解決方案得以開發和實施,但它也需要各方面的巨大努力,并限制了所有部隊之間的威脅反應能力和信息共享(Feickert, 2022)。
傳統的C2系統有一個缺點,就是可能容易受到對手的反介入和拒絕攻擊。對手的反介入/區域拒止(A2/AD)戰術,包括電子戰、網絡武器、遠程導彈、先進的防空系統和GPS拒止,可以影響我們的作戰能力和依賴傳感器和技術的決策周期(先進作戰管理系統,2022;弗里德曼,2019;聯合學說出版物5指揮與控制,2012;克雷舍爾,2001)。此外,目前的威脅不再局限于個別領域,這使得我們很難用專門的和部分孤立的解決方案來應對。因此,國防部領導人表示需要以廣泛的方式擴大信息的獲取,以提高整體的靈活性和對來自不同方向的緊急情況的準備(Doctrine for the Armed Forces of the United States, 2013; Jointness - A Selected Bibliography, 1993; Kirtland, n.d.; Transforming the Joint Force, 2003; Woolf, 2021)。
JADC2倡議和擬議的共享基礎設施將加強和提高所有武裝力量和服務的有效性。這樣一個共享的基礎允許同時和連續的行動,以及所有領域的能力的持續整合。近年來,為了聯合特定的行動領域并利用聯合信息和技術的優勢,已經做出了重大努力,如空地戰概念(Kirtland,n.d.)、DARPA的馬賽克戰爭計劃、空軍先進作戰管理系統(ABMS)、海軍的超配項目和陸軍的融合項目(Congressional Research Service,2021b)。在其他國家,如荷蘭和印度,也有不同形式的聯合工作報告(Birch等人,2020;國會研究服務,2022;Nardulli等人,2003)。此外,在2019年和2020年進行了JADC2測試(McInnis,2021)。由于復雜性不成比例的增加,傳感器網絡的連接性越來越強,以及超過人類認知能力的新穎而復雜的聯合技術,到今天為止,還沒有任何特定的解決方案被廣泛實施。
已確定的幾個挑戰如下:
這些挑戰不僅影響到JADC2的技術或文化可行性,而且也對國會在預算和資助這一重大努力方面構成挑戰(國會研究服務,2021b)。JADC2計劃將解決和應對這些挑戰。
JADC2設想了未來聯合部隊的指揮和控制能力。它的目標是建立一種作戰能力,能夠在戰爭的各個層次和階段,在所有領域,與合作伙伴合作,有效地感知、解釋和回應。最終目標是以前所未有的速度和相關性提供信息優勢(Alberts & Hayes, 2003; Kirtland, n.d. )。JADC2戰略采用了系統方法,整合了各種能力、平臺和系統,旨在加速實施聯合部隊C2的必要技術進步和理論變革。JADC2將使聯合部隊能夠使用大量的數據并將其轉化為信息和知識,采用自動化和人工智能,利用安全、有彈性和可適應的基礎設施,并在對手的決策周期內采取行動(Builder等人,1999)。為了解決這些問題,已經制定了一個實施計劃,并任命了一個團隊來監督這個過程。該小組由來自作戰司令部、各軍種、國防機構以及聯合和OSD工作人員的跨職能SES級成員組成。
感知(Sense):為了確保聯合數據對所有部隊/軍種和聯合部隊指揮官的可用性和有用性,需要一個共同和共享的感知方法和信息管理技術。該方法要求在作戰環境中可以進行信息收集和提供,并交付給接收者。JADC2結合先進的信息管理技術,實施了一種新穎的數據共享方法。這些網絡是在聯合數據 "結構 "的基礎上建立的,并使聯合部隊能夠實現可用于決策的信息。通過傳感和整合,有可能 "發現、收集、關聯、聚合、處理和利用來自所有領域和來源(友好、敵方和中立)的數據",并 "分享信息作為理解和決策的基礎"(Kirtland, n.d.)。
理解(Make Sense):理解的過程包括分析、理解和預測作戰環境以及對手和友軍的行動。在這個階段,數據被轉化為信息,而信息又被轉化為知識。理解需要有能力融合、分析和呈現來自所有領域和電磁頻譜的有效信息。這一階段的一個主要要求是提供安全以及可訪問的信息執行。JADC2開發的能力將利用人工智能和機器學習(ML)來加速聯合部隊指揮官的決策周期(Builder等人,1999;Kirtland,n.d)。技術和程序上的進步也將大大增強聯合部隊在C2降級環境中的作戰能力。
行動(Act):行動是指作出并向聯合部隊及其任務伙伴傳播決策。這一階段將決策的人的因素與技術手段相結合,以感知、理解和預測對手的行動和意圖,并采取行動。這一步驟包括決策分析、傳達決策和執行階段。新穎的決策支持應用將通過先進的、有彈性的和冗余的通信系統、可利用的和全面的運輸基礎設施以及靈活的數據格式在聯合部隊之間實施,以實現決策的快速、準確和安全傳播。"行動 "還意味著為聯合部隊提供適當的培訓。使用任務指揮的方法,下級指揮官通過了解高級指揮官的行動意圖,被賦予了信心和權力,同時在通信聯系中斷或行動的緊迫性排除了尋求指導的必要時間時,保留了采取行動的能力。任務指揮部為聯合部隊提供了奪取主動權、保持信息和決策優勢所需的敏捷性和信任(Kirtland,n.d.)。
圖1. JADC2行動鏈和過程
JADC2戰略是圍繞五個LOE組織的,以指導該部在提供能力方面的行動,包括數據事業、人力事業、技術事業、與核C2和C3整合,以及使任務伙伴的信息共享現代化。每個LOE都由一個主要責任辦公室指導,該辦公室由高級旗幟/SES人員代表,可以通過聯合能力委員會提出問題,與聯合需求監督委員會互動并提供支持(國會研究服務,2021a)。
LOE 1: 建立數據事業 - 第一個LOE涉及數據結構和基礎設施。作為一種戰略資產,數據必須由JADC2有效管理,以使其能夠抓住、保持和保護信息和決策優勢。為了加速決策過程,聯合部隊必須能夠發現和獲取所有戰爭級別的所有作戰領域中的任何數據和信息。以下關鍵的數據標準化目標已被確定為對JADC2至關重要:
LOE 2:建立JADC2人力事業--第二個工作重點涉及利用人工智能和機器學習等創新工具在指揮和控制能力方面的人類和組織表現。這個LOE的任務還包括改革、調整或創建具有結構、敏捷性和資源的組織,以更有效地結合聯合部隊及其任務伙伴的物質和信息力量,從而能夠對聯合信息優勢(JIA)行動進行有效控制(Kirtland,n.d.)。人力企業還將解決領導者的專業發展和培訓問題,并指導和支持JADC2的政策、行動概念(CONOPS)、理論以及戰術、技術和程序(TTPs)的發展,以優化通過JADC2新能力獲得的優勢。
LOE 3:建立JADC2技術事業--第三個目標任務涉及增強共享態勢感知、同步和異步全球協作、戰略和作戰聯合規劃、實時全球部隊可視化和管理、預測部隊準備和后勤、實時同步和整合動能和非動能聯合和遠程精確火力,以及增強評估聯合部隊和任務伙伴表現的能力(Kirtland, n.d.)。技術企業需要提供安全的、具有足夠速度和帶寬的全球通信網絡,以滿足戰爭需要。LOE 3還涉及JADC2的運輸基礎設施,以及確保連續C2能力所需的基本最低功能(通信系統的彈性和多樣性,多級安全,消除單點故障)。
LOE 4: 將NC2/NC3與JADC2結合起來--JADC2將具有與核C2通信協作的能力,因此應在技術和人力企業層面考慮對NC2的要求(Kirtland,n.d)。
LOE 5: 使任務伙伴信息共享現代化--最后一個LOE描述了JADC2的機構互操作性需求和組織架構。聯合部隊指揮官將通過與任務伙伴共享態勢感知,建立并保持對作戰環境的共同理解。當每個伙伴的C2系統的數據可以被其他每個被批準的伙伴訪問、查看和采取行動時,這種整合就實現了(Kirtland, n.d.)。然而,這個LOE中的一些挑戰性任務包括新出現的任務、大型聯盟和不斷發展的技術,這些都是實現這一目標的持續障礙。
圖2. JADC2的工作路線
圖3. JADC2的指導原則、能力和提出的問題摘要
聯合全域指揮與控制(JADC2)概念建議將所有軍種--空軍、陸軍、海軍陸戰隊、海軍和太空部隊--的傳感器連接成一個網絡。為了實現這一目標,國防部正在追求一些新興技術的整合,包括自動化和人工智能、云環境和新的通信方法。然而,要將多種新技術整合并注入大型遺留系統(SoS),系統和生命周期方法是必不可少的,以確保一個復雜的、具有成本效益的、低風險的、高能力的、獨特的系統,為我們的軍事部門提供一套無與倫比的獨特能力。
在JADC2中有多個組織、技術、社會文化和企業層,它們之間存在著長期的相互作用。對JADC2系統的要求是將遺留系統整合成新穎的、顛覆性的和尖端的技術,這些技術需要以高度可靠、高效和具有成本效益的方式順利地共同工作。因此,作者提出了一個系統的方法來確定這樣一個復雜系統的機會和風險,以確保這一偉大事業的成功。在這一節中,作者提出了JADC2所面臨的多個系統性和生命周期的機會和風險群,并為每個確定的機會提供研究方向和解決方案。
本文討論了五組機會。第一個機會是需要在各軍種/部隊之間建立以文化為中心的新型互操作協作機制,以確保在空軍、陸軍、海軍、海軍陸戰隊、太空部隊和其他國防部門之間形成最佳的協作實踐。第二個機會討論了對決策科學、情景分析和社會文化上的博弈論修改的創新和研究的迫切需求。目前的博弈論應用僅限于理性和一致的行為者,而美國經常面對的對手是部分理性和/或非理性的,其行為的一致性可能有限。第三個機會討論了對日益增長的相互連接的傳感器、決策者和射擊者的網絡進行復雜性管理的必要性。隨著來自所有部隊的傳感器網絡的遺留系統被聯合起來,過剩的網絡復雜性的風險上升,因此,對連接遺留網絡的彈性架構的需求至關重要。作者建議建立一個由硬件和軟件組成的通用翻譯機靈活網絡,以連接所有現有和未來的異質傳感器和資產網絡。第四個機會討論了為JADC2采購項目建立一個新穎而強大的組合管理框架的必要性(以管理、優化、整合和資助JADC2相關的項目和采購項目)。JADC2由軟件、硬件和組織層面的多個采購項目組成,這些項目與當前的遺留系統和現有系統不同步地注入,因此需要高水平的組合管理來協調JADC2生命周期內的多個項目和任務。最后,機會5討論了JADC2作為SoS在以下領域的需求和MBSE的必要性:物資、非物資、政策、權力、組織結構和操作程序(Nilchiani, 2022)。
美國防部的所有部門和部隊都擁有獨特的文化和組織遺產、歷史和溝通方式,他們的資產由遺留系統和各種技術的最新進展組成。JADC2的工作重點(LOEs)之一是人力企業,它涉及JADC2實施的人力和組織方面。然而,問題仍然是什么是JADC2中部隊之間最理想的合作和協作的最佳組織結構?為了滿足JADC2的要求,有哪些潛在的部隊結構變化是必要的(Congressional Research Service, 2021b)?
國防部需要一個獨特的獨一無二的方法來加入部隊,承認每個加入組織的個性和組織身份,獨特的傳統,以及各部隊和部門的價值觀。一個成功的合作解決方案要求不同部門和部隊的有機和最佳合作,同時盡量減少部門間的沖突。這樣一個新穎的解決方案將需要基于最先進的組織身份研究、對每個部隊的價值觀和傳統的歷史和人類學研究,并提出在自愿和相互同意的合作中出現的有機解決方案。JADC2的聯合因素和人類企業需要提供一個獨特的組織解決方案/藍圖,這不是單靠技術就能解決的。圖4總結了第一個機會和相關建議。
建議: 投資于一個獨特的、長期的、文化上的解決方案/組織藍圖的聯合,它具有動態的持久性,而不是有限的、短期的 "解決方案",不能解決核心的平等、角色和功能。
需要的學術研究: 組織理論,激勵聯合的動機,組織人類學和心理學,以找到最佳和獨特的聯合和協作架構。
圖4. 組織解決方案/藍圖的需求和要求的概念化
在JADC2的核心中,有三個行動,即感知、理解和對從傳感器收集和處理的數據采取行動,這些行動是相互交織的。感知和整合提供了從所有領域和來源發現、收集、匯總和處理數據的能力。然后使用機器學習(ML)和人工智能(Builder等人,1999),數據得到融合、分析和驗證。最后一步涉及一個關鍵的決策過程,這是關于機會2的建議的重點。
在行動階段,聯合部隊參與制定并向聯合部隊和任務伙伴傳播決策。這個階段的很大一部分任務是結合以下內容:
博弈論解釋了決策者互動的情況下的動態(Priebe等人,2020),并在決策過程中使用了幾十年。博弈論的科學重點主要涉及政治、經濟和生物主題和現象(Priebe等人,2020)。博弈論的第一個重大進展是由Borel(1927年;Alkire等人,2018年)在20世紀20年代與馮-諾伊曼一起取得的,他后來還出版了博弈論的里程碑式出版物之一《游戲與經濟行為理論》(Spirtas,2018年)。最近,經濟學中的博弈論在兩位諾貝爾獎得主約翰-F-納什(Michael等人,2017)和約翰-C-漢薩尼(1967)的推動下取得了巨大的進步。
在博弈論中,模型被建立起來以代表整體情況和動態,其中有四個主要方面被定義:第一,決策者,通常被認為是玩家;第二,每個玩家/決策者可以選擇的策略和行動;第三,可能的結果和成果,這與玩家的行動和策略選擇有關;第四,每個玩家的回報與結果/成果有關(Rapoport,2012)。除了這些方面,情景中的參與者和決策者被認為是單獨的理性的,這意味著在每個參與者的角度對回報的判斷是理性的和有序的,此外,每個參與者都假設其他參與者是理性的(Rapoport,2012)。因此,博弈中的玩家可以將他們的知識和對其他玩家的假設納入他們的策略,并可以做出相應的選擇。博弈論允許對利益沖突情況以及合作進行邏輯分析,因此定義了沖突情況下的理性決策理論(Lawlor,2007)。
然而,目前決策分析和博弈論的方法在JADC2中的整合和使用方面存在不足。博弈論假定理性和一致的行為者/對手是沖突局勢中戰略和決策分析建議的基礎。然而,博弈論中并非所有的行為者/對手都是 "理性的"。在社會文化博弈論的修改中,亟需進行新的研究。這門新的決策分析科學應該考慮到來自不同社會文化背景的對手中的非理性和不一致的參與者,并創建一個修正的博弈理論,根據新的信息制定策略。
與修正博弈論的需要一致,還需要對對手的文化規范、傳統和思維方式進行藍圖/系統了解,如《孫子》中提出的基本文化規范和戰略(Bass等人,2014;JNT-501S聯合行動簡介: 課程,2019),并找到考慮到文化差異、價值觀和方法的最佳決策分析方法。孫子兵法》在遠東地區作為權威的軍事和政治指南已有好幾個世紀,在過去的一個世紀里,西方國家也在翻譯和使用。有必要進行學術研究,將《孫子兵法》的原則轉化為抽象的規則和啟發式方法,并創建一個框架,以便能夠深入了解對手的行動,并為JADC2提出行動中的最佳戰略。作為一個例子,《孫子》中關于勝利的五個要領可以解釋如下:
1)戰斗的時機至關重要(關于盡量減少交戰和優化決策點時機的建議)
2)處理優勢力量和劣勢力量的能力(與不同規模和能力的對手交戰的可伸縮性和能力)
3)在部隊的各個等級中應用相同的作戰原則
4)準備和在毫無準備的情況下對付對手(這將指向監視和情報以及積累模式和作戰藍圖)。
5)軍事能力和行動的可擴展性。
圖5. 修正博弈論中需要推進的概念化
促成這些進展的學術研究包括但不限于:組織理論、激勵聯合的激勵措施、博弈論和對非理性和不一致的行為者/對手的修正,以及提取和理解各種行為者/對手的操作原則,這些原則是有文化依據的,如孫子。
JADC2的核心技術挑戰之一是整合由所有部隊/軍種管理和運作的高技術含量的傳統傳感器網絡。每個軍種都擁有最先進的情報、監視和偵察傳感器網絡,但這些網絡不一定能與其他部隊的戰術網絡互操作。感應和整合是指發現、收集、關聯、匯總、處理和利用來自所有領域和來源(友軍、敵軍和中立)的數據的能力,并為決策分享信息。有效數據整合的要求必須從數據共享和安全的最早階段開始考慮,并應用于整個作戰領域,以提供快速收集、融合和定制數據(Kirtland,n.d.)。
國防部的戰術網絡和資產的異質性給JADC2帶來了一些挑戰,同時也帶來了巨大的優勢。整合多個異質戰術網絡的技術解決方案有很多,而且很多是次優的。每個解決方案都使用特定的系統結構和技術硬件和軟件解決方案的組合。然而,在選擇整合傳感器網絡的最佳技術方案時,有兩個系統特性是至關重要的:靈活性和復雜性。靈活性是指系統以及時和具有成本效益的方式應對各種內部和外部變化的能力,因此對JADC2傳感器網絡至關重要,因為各種情況可能會出現,需要迅速重新安排相互連接的網絡。架構和技術方案的復雜性增加也會導致網絡脆弱,容易出現錯誤和對網絡的攻擊,因此應控制技術方案的復雜性(Chullen & Nilchiani, 2021; Nilchiani & Pugliese, 2017; Priebe等人, 2020; Pugliese等人, 2018)。
當JADC2尋找合并傳感器網絡的最佳技術解決方案時,有多種因素應予考慮:
需要對復雜的網絡進行分割和聯合,特別是要適應以文化為中心的互操作協作機制。
如果需要,需要對網絡的關鍵部分進行防火墻(通過與網絡的其他部分隔離來保護)和多層安全(例如,將特定服務功能與聯合功能分開,或者如果網絡受到對手的攻擊)。
傳感器集成網絡的所有權和管理權: 在所有互聯網絡上的平等所有權與由部隊保持每個網絡的主要所有權并在需要時共享(軍種、盟國和聯盟)之間進行選擇。
如何避免單一的聯合性帶來的脆弱性?每個網絡的異質性應該保持不變嗎?
如何隔離對手的破壞行為,為他們對我們網絡的攻擊設置防火墻,并作出反應?
如何避免和制止網絡中有意/惡意的傳播?噪聲傳播會延遲傳感器的讀取和對結果的解釋,影響有效的決策過程。
過度的網絡復雜性和連接性導致了錯誤(錯誤傳播和來自于跨服務的誤解)和容易受到對手攻擊的風險。技術解決方案應解決定期管理復雜性的問題,并納入靈活性和能力,以便在必要時重新配置傳感器的異質性網絡。與JADC2工作相關的多個國防部倡議一直在研究技術解決方案,包括馬賽克戰爭(DARPA)、高級戰斗管理系統(ABMS;空軍)、聚合項目(陸軍)、超配項目(海軍)、全網絡化指揮、控制和通信(FNC3;國防部長辦公室)和第五代(5G)信息通信技術(國防部首席信息辦公室)。DARPA的 "馬賽克戰爭 "項目特別關注對靈活性的需求和對不斷變化的環境和場景的反應,因此研究對局勢和環境的重新安排和變化做出快速反應的解決方案。
技術解決方案:用于傳感器聯合異構網絡的通用轉譯系統(Rosetta Stone)
連接所有部隊(陸軍、海軍、空軍、海軍陸戰隊、太空部隊)網絡的技術解決方案需要實現一個系統的彈性、靈活性和對需求的響應,并在國防部面臨的不同情況下產生更大的信息和洞察力。通常情況下,過度連接所有部隊/軍種的所有傳感器和資產可能會帶來一些實質性的問題,包括但不限于:1)傳感器和信息傳輸速度減慢;2)數據收集和傳輸過程中出現錯誤和問題的風險增加;3)面對網絡攻擊時的網絡脆弱性以及失去迅速隔離和遏制攻擊的能力。
作者建議探索一個新的概念,即通用翻譯器基礎設施。這個通用翻譯器將包括一個嵌入式硬件和軟件分布式節點的組合,它將作為所有五個部隊/軍種以及所有國防部機構的聯合網絡傳感器和資產之間的接口翻譯器。圖6顯示了通用翻譯器的網絡概念。
通用翻譯器的特點如下:
不同的傳統系統之間的翻譯發生在某些物理硬件和軟件節點上,這些節點位于兩個或多個異質的傳感器網絡之間,屬于不同的部隊。
沒有必要投資使來自不同部隊的所有傳感器資產成為一個統一的頻率和標準。通用翻譯器將提供網絡之間的翻譯,而傳統系統可以繼續其正常功能而不會中斷。
通用翻譯器可以由多個節點以及冗余組成,可以作為翻譯器的分體式網絡運行,并且可以很容易地擴展、現代化,并在未來用最新的最先進的技術進步進行升級,并根據需求重新安排以創建新的網絡功能和地形。這一概念將提供高度的靈活性、適應性和可升級性,并為所有部隊的所有資產和傳感器增加一層安全和保護。
通用翻譯器節點將作為兩個獨立網絡之間的瓶頸,可以作為防火墻機制。如果有必要關閉或隔離受到攻擊的傳感器網絡,可以關閉某些翻譯器節點,這將使被隔離的網絡恢復到其原有的功能。
通用翻譯器網絡可以嵌入各種安全層,給每個部隊的網絡提供額外的保護和馬賽克戰爭(DARPA)的新型網絡重新排列和協議的能力。
每支部隊還可以作為資產的主要擁有者指揮他們的原始資產(傳感器網絡),以及通過許可和激活通用翻譯機與其他部隊分享他們的數據。來自不同部隊的數據可以被共享,而不需要共享每個網絡背后的詳細藍圖和架構。
圖6. 通用轉譯機/Rosetta Stone基礎設施的概念,以及通用轉譯機基礎設施和軟件在兩個機構/部隊之間轉譯數據的詳細視圖(Nilchiani,2022)。
建議: 投資于一個通用轉譯系統,用于傳感器的聯合異構網絡,該系統可以保留特定服務的功能,同時與聯合功能無縫對接,如果受到攻擊,也可以獨立于網絡的其他部分運行。
在《聯合全域指揮與控制: 國會的背景和問題》(Hoehn, 2022)中,提出了幾組關于管理JADC2-相關工作、預算、成本估算和需求的問題。在這些問題中,有JADC2的支出重點、倡議以及JADC2相關工作的管理。管理與JADC2相關的多項工作的解決方案是采用行業中組合管理的最佳做法,并創建一個全面的國防部組合管理框架來管理多項工作。通過研究工業界在組合管理方面的最佳創新,可以創建創新的系統和企業級框架,使JADC2的聯合工作人員能夠管理、優化、整合和資助JADC2。
JADC2由數據、人力和技術企業的多種努力組成,適合于硬件、軟件、商業和主要采購。處理多個同時進行的能力采購需要一個基于系統的框架來整合多個項目,以及一個組合管理方法來資助、管理和整合JADC2的多個潛在的非同步采購項目。組合管理框架將需要納入JADC2相關項目的共享治理結構(治理架構)。
學術研究: 多個采購項目的組合管理框架, 共享治理架構
圖7. 對所有與JADC2相關的采購計劃進行組合管理的必要性的構想
聯合全域指揮與控制(JADC2)是一個在物資、非物資、政策、權力、組織結構和操作程序等領域運作的系統,因此需要系統工程工具和方法來保證最優化的系統。基于模型的系統工程(MBSE)可以幫助以最佳方式回答有關單個技術/項目的采購、生命周期管理、定期升級和向JADC2注入新技術,以及JADC2中各種傳感器和資產的所有權和管理等問題。
MBSE可以幫助確定聯合特定的系統、需求和要求,并指導項目和技術組合的采購過程。關于各種部隊和服務的傳感器網絡如何連接、結構和操作概念的技術問題都可以通過系統方法來實現。MBSE還可以為JADC2的生命周期相關問題找到最佳解決方案,包括識別新的顛覆性技術和與當前遺留系統的整合,以及對JADC2不斷增長的互連傳感器和資產網絡的復雜性管理。
MBSE還可以為各種資產的網絡所有權和架構提供建議和解決方案。例如,在尊重每個部隊對其資產/傳感器的主要所有權的同時,能否成功實現和實施聯合?利用通用翻譯器的概念,每個部門可以保留其對資產和傳感器的主要所有權和指揮權,并根據需要分享所有資產的第二所有權。在極端情況下,主要所有者可以將他們的資產與網絡的其他部分分開,以保護他們的資產或其他部門的資產,并在需要時獨立運作。
本文概述了聯合全域指揮與控制的現狀,并通過學術研究與開發(R&D)的視角提出了一系列建議和機會。這套機會強調了研發的必要性以及在知識、技術、程序和能力方面的差距,可以使JADC2成為一個有彈性的、敏捷的、適應性強的共享指揮與控制平臺。
文件中提出了以下機會:機會1:部隊之間以文化為中心的新型互操作協作機制(組織和文化研究);機會2:決策分析和博弈論創新的必要性(根據對手的社會文化細微差別進行修改);機會3: 機會3:需要為日益增長的相互連接的傳感器、決策者和射手網絡進行復雜性管理和最佳系統架構設計(作者提出了一個由硬件和軟件組成的通用翻譯網絡概念,以連接國防部所有現有和未來的異質傳感器和資產網絡,這將授權重新安排、重組、擴展和注入最新的先進技術,因為它們可用);機會4: 機會4:需要一個新的、強大的JADC2采購計劃組合管理框架(管理、優化、整合和資助JADC2相關的項目和采購計劃);機會5:需要基于模型的系統工程(MBSE),將JADC2作為物資、非物資、政策、授權、組織結構和操作程序等領域的一個系統。
美國陸軍的作戰概念(AOC)是多域作戰(MDO)概念。它于2018年12月6日作為美國陸軍訓練與理論司令部(TRADOC)文件525-3-1(TP 525-3-1)《美國陸軍2028年多域作戰》發布。鑒于目前陸軍現代化戰略的重點是在2028年之前建立一支具備多域作戰能力(MDO-Capable)的部隊,以及在2035年之前建立一支準備就緒的多域作部隊(MDO-Ready),陸軍未來司令部(AFC)要求整個陸軍現代化企業(AME)采取創新和高效的方法,促進對TP 525-3-1內容的全面理解,以便在制定理論、組織、訓練、物資、領導和教育、人員、設施和政策(DOTMLPF-P)的解決方案來解決多域作戰問題時應用多域概念的基本組成部分。了解MDO概念還可以提高內部和戰略溝通能力。
理解MDO概念的學習課程提出了一些問題,以幫助專業人員根據已發表的內容和可用的參考資料來發現答案,從而制定出操作MDO的方法。
要實現對MDO概念的全面理解,沒有任何千篇一律的方法。本學習課程通過對關鍵問題的積極討論促進理解。前五個模塊涵蓋了TP 525-3-1中的基礎部分。接下來的三個模塊開發知識和技能,以操作MDO概念的組成部分,并使專業人員能夠回答有關概念的相關問題。最后兩個模塊鍛煉專業人員的技能,使其能夠提出標準的MDO概念簡報。
全域作戰 (ADO) 是美國軍事聯合概念的演變,旨在應對戰略對手,他們希望利用戰爭的新興特征來破壞和克服美國在日益復雜和全球戰場上的優勢。ADO作為一個概念很重要,因為它同時認識到作戰環境的復雜性以及對手打算如何在其中實現戰略優勢。這個概念描述了美國陸軍如何在鞏固成果的同時,使聯合部隊能夠防止、拒絕和利用對手。隨著多域作戰環境的出現和美國陸軍尋求在未來獲得并保持持久的優勢,繼續發展ADO概念將至關重要。
兵棋推演繼續作為軍事組織的一項關鍵職能和工具。兵棋推演工具根據玩家的決定,以不同程度的現實和抽象來模擬過程和后果。兵棋推演理論對美國陸軍領導力的開發至關重要,因為它提供了一個過程,通過抽象的機制將關鍵的決策還原成一個反復的過程,使人們能夠探索失敗并獎勵學習,以做出更合適的決策。兵棋推演是測試ADO概念的關鍵因素,也是培訓和教育未來領導力的關鍵方法。
ADO的關鍵是發展理解概念和作戰環境的能力。ADO推演允許領導者和軍事理論家學習和探索作戰環境,包括對手與美國和盟軍在作戰環境中的能力。設計一個關于ADO作戰概念的兵棋推演工具,可以創造一個框架,在這個框架內,領導者可以練習規劃、執行和反思關鍵因素。這篇論文提出了一個概念證明,即通過教育和培訓,重點關注陸軍的ADO規劃和執行的作戰方法,以促進未來的領導力開發。
戰爭是永遠存在的。在某種不同程度上,行為者總是為沖突做準備或參與沖突。戰爭的特征和現代戰爭的概念在時間上無情地向前推進。美國的戰爭專家和政策制定者主要認為,全域作戰(ADO)是未來的戰爭概念。全域作戰代表了美國軍隊在2020年和不久將來的現代聯合作戰概念和方法。這一概念將空中、陸地、海洋、網絡空間、電磁和太空領域整合在一起,進行跨時空的規劃和同步執行。ADO固有的復雜性要求領導者對跨領域的能力、規劃和執行有一定的了解。
從戰術層面開始的領導力開發路徑限制了聯合和作戰經驗。對ADO的理解和更好的執行需要領導者在經驗發展的早期學習規劃和實施新生的概念。到目前為止,真實世界的親身體驗是最好的,但很難復制,在聯合作戰中更是如此。兵棋推演提供了一個補充教育和培訓的工具,利用機械原理來幫助對問題和決策過程的理解框架。一個全面的兵棋推演工具對于ADO中未來作戰領導力的開發是至關重要的。
本報告的目的是展示兵棋推演如何為美國陸軍在ADO中的角色開發和領導力培養提供方法。該研究旨在為對ADO感興趣的領導人提供一個基礎,并通過兵棋推演進行開發和教育。本報告展示了兵棋推演如何模擬ADO的概念,以指導和促進教育。兵棋推演的目的包括跨越時間和空間,通過所有領域來規劃和管理軍事行動,同時在與ADO相關的各個階段納入作戰藝術和科學元素。兵棋推演模型應能適應任何場景,并采用模塊化設計,允許根據需要強調背景。設計者根據現有的作戰框架,通過在至少兩個主要對手之間的偶發階段來開發兵棋推演工具,從而實現反思和討論。本報告提供了一個概念證明,即作為進一步開發的基線Theatrum Belli,并解決了陸軍理論中關于兵棋推演的一個重要空白。
在陸軍兵棋推演中,ADO的概念和理論存在一個重大的空白。很少有現有的模型能以現代的方式將所有的五個戰爭領域都納入其中,以適當地呈現ADO的要素。此外,美國陸軍缺乏一個模擬的、標準化的模型來最好地描述從師到戰區陸軍在作戰層面執行 ADO。美國空軍和美國海軍目前正在開發一個以ADO為導向的兵棋推演,但仍然沒有納入大量的地面部隊。本報告提出了一種兵棋推演的設計,能夠在作戰層面上對ADO的規劃和執行的領導力進行教育和開發。鑒于該兵棋推演的主要目標,設計者必須承認該模型和研究的局限性。
第一手和真實世界的經驗是最好的學習環境。然而,在作戰層面為ADO創造一個真實世界的訓練環境,在時間、物質和人員上的成本可能是令人望而卻步的。兵棋推演是一個有明確目標的模型,它準確地描述了至少兩個對立面之間的一些戰爭要素。為了實現這個明確的目標,必須對設計的因素進行優先排序。該模型只模擬了現實和戰爭的某些部分,優先用于實現兵棋推演的目標。設計的細節越精確、越全面,它就越復雜。兵棋推演通常會犧牲不同程度的精確性來實現簡單性,以減輕參與者所需的時間和精力成本。設計的目的是在ADO上進行指導,這也帶來了其他的限制。兵棋推演可以通過多次迭代來教授類似的學習目標,但對現實的每一次抽象都意味著模型的應用在任何時候都只能解決這么多問題。
兵棋推演的獲取和可用性是對擬議的兵棋推演的關鍵限制。兵棋推演中的任何機密材料都會大大降低大多數專業軍事教育(PME)項目的準入門檻。由于缺乏機密材料,該設計不可避免地掩蓋了ADO固有的某些方面。這使得一個用于訓練和教育目的的模型能夠得到更廣泛的傳播,甚至可能包括盟軍部隊。此外,該模型的擴大傳播鼓勵了PME之外更廣泛的參與,這可以進一步創新和調整未來的迭代。除了所討論的本報告的局限性外,設計過程的范圍更好地定義了設計方法。
本報告的兵棋推演設計范圍提出了一個課堂環境的概念說明,以補充ADO的學習。因此,重點支持實現具體的學習目標,只需要教師和學生的必要時間和努力。一個兵棋推演如果吸收了太多的時間,無論是學習操作還是執行本身,對任何有時間安排的人來說都會成為一種負擔。為了解決參與者的注意力問題,兵棋推演的模式必須是高效和簡短的,但仍然包括促進學習目標的機制。教員通過兵棋推演來管理學生的注意力,并需要利用剩余的時間來發揮綜合作用,而不是讓學生筋疲力盡。為了補充高級軍事研究項目(AMSP)的課程,設計應該以研討會的環境為基線。這種形式可以擴展到旅以上梯隊的工作人員,在幾個小時內執行迭代,而不是全天的事務。設計的迭代性質適合于情節性的場景,參與者可以用默認的標準跳入和跳出場景,或者在不同的情節之間進行進展,以實現持續的連續性。這是對兵棋推演范圍的一般性介紹,本報告將在后面對其設計背后的理論作進一步的詳細說明。
本報告的引言闡述了論文和主要目的,確定了重大差距,以及兵棋推演設計的局限性和范圍。下一節涵蓋了所研究的文獻、理論、概念和以前的兵棋推演,以及它們對擬議設計方法的應用。
圖4. 在MDO框架中強調的軍事問題。