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美國空軍的電子戰綜合重新編程(EWIR)項目旨在在電磁頻譜(EMS)檢測對手威脅情報(特別是雷達和干擾器),并配置電子戰軟件和硬件,使飛機或其他資源能夠對EMS環境的不利變化做出反應和/或回應。隨著美國對手的電子戰資產的日益進步,使復雜多樣的EMS能力成為可能,識別、跟蹤和應對這些威脅需要比現有EWIR企業的設計速度快得多的更新。研究小組進行了四項相互關聯的技術案例研究,它們共同構成了創建近實時、自主、機上軟件重新編程能力所必需的基本要素,更具體地說,是人工智能支持的認知電子戰能力--使用機器學習算法,使平臺能夠學習、重新編程、適應并有效地應對飛行中的威脅。研究小組還強調了現有EWIR企業的重要持續作用,即使美國空軍正朝著認知型的未來發展。

研究問題

  • 電子戰中的對手能力是如何演變的?
  • 電子戰相關軟件的重新編程需要多快才能跟上威脅的步伐?
  • 目前從情報到重新編程的過程中存在哪些障礙?
  • 需要哪些先進技術來實現必要的改進?

主要發現

  • 為了保持競爭力和適應不斷變化的威脅,美國空軍(USAF)在EMS中運行的系統必須能夠快速重新編程(包括評估環境、檢測對手的活動和合成適當的反應),至少在幾秒鐘到幾分鐘的時間內,以便對最先進的威脅做出有效反應。
  • 敏捷的軟件解決方案、硬件升級、數據工程以及與其他系統的互操作性都是實現所需速度的必要條件。
  • 同時還需要在政策、組織任務調整、人員和計算機可用性以及人員專業發展方面進行相應的改變。

建議

  • 美國空軍應該從今天開始工作,加速和整合實現認知電子戰所需的技術。步驟包括:支持向更新的軟件架構轉變,如容器化的微服務,這將允許更快地部署能力和所需的更新,以提高重新編程的速度,并為未來在平臺上部署認知電子戰算法提供支持;加強機載高性能計算;擴大實驗和早期技術采用;優先考慮將允許更好的數據收集、標準化、分類、訪問和整合過程的政策和技術;鑒于關鍵技術之間高度相互依賴,確保協調投資和實施這些活動。
  • 美國空軍還應該立即采取措施,采用新的軟件部署架構,以使能力更快地投入使用,并在戰區實施快速和空中任務數據文件更新。這就需要改變現有的政策;人員專業發展;審查需求;以及投資于軟件架構標準、機載處理以及任務期間飛機的計算和連接。

目錄

第一章

簡介

第二章

對當前EWIR企業的評估

第三章

對未來EWIR的展望

第四章

認知型電子戰的操作化

第五章

云整合和數據工程

第六章

飛行程序軟件和容器化微服務

第七章

機載高性能計算

第八章

設想未來的電子戰能力。小插曲分析

第九章

建議

附錄A

研究任務和方法

附錄B

關于情報挑戰的其他信息

進行的研究

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相關內容

人工智能在軍事中可用于多項任務,例如目標識別、大數據處理、作戰系統、網絡安全、后勤運輸、戰爭醫療、威脅和安全監測以及戰斗模擬和訓練。

目的

本洞察報告的目的是介紹與實現敏捷指揮與控制(Agile C2)技術的最近和預計發展有關的關鍵主題及其影響。特別是,本文試圖勾勒出這些技術對澳大利亞國防軍(ADF)未來作戰人員的影響--這些人將得到支持。這將為EDTAS的參與者提供基本的常識,并有助于在研討會期間引起辯論。為了實現這一目標,本文件將描述C2技術的背景和現狀。它將描述新出現的技術和它們打算如何支持C2,以及這些技術帶來的風險和挑戰。

范圍

本文并不打算做定論,因為敏捷C2跨越了許多學術和技術學科,并且在理論上已經融入了過去和現在的澳國防部隊成員的文化。本文所提出的是一系列意見,旨在促進討論和澳國防科技部潛在的敏捷C2研究目標。學術界、工業界和國防部的思想領袖和主題專家(SMEs)在一次范圍界定研討會上被確定,然后被邀請參加一次探索性的結構化訪談。受訪者名單附在本文之后。所提出的一些意見不一定與目前的理論、概念或甚至政策一致。所得出的結論是作者的結論,并注意到利益相關者的可用性和開放源碼研究的限制。

敏捷指揮與控制是什么?

C2是一項活動,包括計劃的構思、計劃的執行和對特定群體或組織的監測。它包括哲學和功能兩個方面--功能方面是指必須有效地指導團體實現特定的目標,而哲學方面是指必須適當地組織和裝備團體以實現這一目標。

C2從根本上說是一種人類效力--即使其中沒有多少人。組織的目的決定了所采用的C2模式。該模式需要包括廣泛的技術、結構、哲學、倫理和法律方面的考慮,并應旨在使該組織能夠最有效地運作以實現其目標。

敏捷性的最基本定義是快速移動、行動、思考或理解的能力。 具備這種素質的個人或組織能夠根據不斷變化的環境迅速修改其行為。敏捷性的基礎是適應性的目標。在一個變化速度有時令人眼花繚亂的世界里,吸收和理解新信息,然后根據這些信息做出決定的能力,對于從信息技術到戰場等領域的成功至關重要。

敏捷性是21世紀任何組織的一個關鍵屬性。它是一種狀態,在這種狀態下,人們變得更有能力 "處理存在的復雜性和不確定性的綜合影響"。 更簡單地說,如果你是敏捷的,你就能成功和迅速地應對環境的變化。

重要的是,敏捷性不僅僅是一次成功,而是'它是在改變或變化的環境中保持成功'。敏捷C2不是一種最終狀態。相反,它是一個組織根據逆境和情況,迅速調整其C2信息、互動和決策權的能力。如下圖所示,C2系統可以在三個軸上進行調整。

一個高度分布式的C2系統(有時被稱為邊緣組織)并不總是適合所有情況。然而,一個敏捷的C2結構具有多功能性,可以根據需要進行調整。

我們處理敏捷性的方式將影響結果。俄亥俄州立大學的戴維-伍茲教授認為,需要通過對適應性系統的理解來確定方法,而適應性系統本身就是生物,必須考慮人類行為的特點。他認為,建立能力的標準方法對敏捷C2不起作用。

該方法本身需要靈活,并以跨越多個學科的人員為中心。 ADF的指揮和控制概念是基于 "分層指揮"和"敏捷控制"。在這個意義上,敏捷性使部隊內部的控制關系能夠主動適應環境,以利用行動中出現的機會。

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北約(NATO)研究任務組IST-152為在軍事資產上執行主動的、自主的網絡防御行動軟件智能體開發了一個概念和參考架構。在本報告中,這種智能體被稱為自主智能網絡防御智能體(AICA),這是先前版本的更新和擴展版本。

在與技術先進對手的沖突中,北約的軍事網絡將在一個激烈的競爭戰場上運作。敵人的惡意軟件將有可能滲入并攻擊友軍網絡和系統。今天對人類網絡防御者的依賴在未來戰場上將是站不住腳的。相反,AI智能體,如AICA,將有必要在一個潛在的通信中斷的環境中擊敗敵人的惡意軟件,而人類的干預可能是不可能的。

IST-152小組確定了AICA的具體能力。例如,AICA必須能夠自主規劃和執行復雜的多步驟活動,以擊敗或削弱復雜的敵方惡意軟件,并預測和盡量減少由此產生的副作用。它必須有能力進行對抗性推理,以對抗有思想、有適應性的惡意軟件。最重要的是,AICA必須盡可能地保持自己和自己的行動不被發現,并且必須使用欺騙和偽裝。

該小組確定了這種智能體潛在參考架構的關鍵功能、組件及其相互作用,以及實現AICA能力的暫定路線圖。

北約應該鼓勵成員國的學術界、工業界和政府對相關研究和開發的興趣。AICA有可能成為未來戰場上的主要網絡戰士,北約在開發和部署此類技術方面決不能落后于其對手。

AICA 的范圍和要求

為了描述其參考架構,假設AICA嵌入在一個物理軍事平臺上,其范圍是確保平臺所有相關計算機化功能的可用性和完整性,防止注入惡意代碼,以確保平臺的正確行為。檢測物理平臺的異常功能行為不屬于網絡防御智能體的范圍。這被認為是由其他操作監測和控制功能手動或自主完成的。

以無人機作為平臺案例,AICA的范圍可以如圖所示。

在圖中,計算能力是指支持無人機功能的主要計算機(一臺或多臺)。執行器是控制無人機物理元素的物理設備。這里假設這些設備包括計算機處理,可以成為網絡攻擊的目標,因此,應該由AICA保護。同樣的論點也適用于傳感器和通信組件。因此,在這個例子中,圖中強調的元素屬于AICA的責任范圍。

以下是一些關鍵的要求,可以看作是開發AICA架構的先決條件。

  • 該智能體應以持久和隱蔽的方式嵌入在軍事平臺上。這里,隱蔽性是指智能體的能力,以盡量減少對手惡意軟件檢測和觀察智能體的存在和活動的概率。

  • 智能體應能在其職責范圍內觀察各要素的狀態和活動,檢測敵方惡意軟件,同時保持對惡意軟件的最小觀察,并摧毀或降低敵方惡意軟件。

  • 該智能體應能夠在被敵方惡意軟件破壞的環境中有效運行。

  • 該智能體應能抵御破壞。

  • 該智能體應能觀察和理解它所處的環境,為此它需要自己的相關環境世界模型。

  • 智能體應能觀察和影響其保護下的所有計算元素,包括平臺的所有傳感器和執行器的計算元素。

  • 所有相關的通信流量對智能體應是可觀察的。

  • 當與其他友軍元素或外部控制器的通信受到限制或不可用時,該智能體應能有效地發揮作用。

  • 智能體應在特定情況下發揮作用,如有限的計算資源(內存、CPU等)和特殊的環境條件(如溫度、氣壓、G-力、尺寸等)。

  • 智能體在必要時應自主運作,也就是說,不依賴于外部友軍元素或外部控制器的支持。這意味著它必須能夠與平臺的所有計算組件互動,包括實時的傳感器和執行器的計算元素;做出自己的決定;并采取必要的行動。

  • 應作出規定,使遠程或本地的人類控制器能夠觀察、指導和修改智能體的行動,當需要和情況允許時。

  • 智能體應能制定非微不足道的(對對手來說非顯而易見的)計劃,以追求一個給定的目標,并且必須能夠執行計劃中規定的行動。

  • 智能體應能自主地采取破壞性行動,如刪除或隔離某些軟件和數據,同時遵守指定的參與規則。該智能體應具有評估此類行動所涉及的風險和利益的手段,并作出相應的決定。

  • 當需要和條件允許時,智能體應該能夠與其他友軍的智能體進行協作。為此需要協作計劃和談判機制。

  • 智能體應該能夠進行自主學習,特別是關于敵人惡意軟件的能力、技術和程序。學習應該在離線和在線的情況下進行,新學習的知識應該能夠在智能體的操作過程中提供信息。

  • 只要有要求,智能體應向外部控制器報告數據,使控制器能夠對智能體的可信度作出推斷。

  • 智能體應能自我傳播到遠程友軍的計算設備。自我傳播應僅在特殊的和明確規定的軍事需要的條件下發生。

本報告的其余部分描述了一個能滿足這種要求的擬議架構。

報告的A部分提供了AICA的基本原理和操作概念,概述了其架構,并解釋了必要的數據如何在智能體中存儲和管理。

B部分對實現該架構的關鍵功能的可能方法進行了探索性討論。在這一部分中,第5節描述了智能體如何獲得有關其環境的信息并確定環境的狀態。第6節討論了智能體計劃其行動的方法,包括對行動后果的預測。第7節是關于智能體執行其決定的行動的方式。第8節解釋了智能體如何與其他智能體合作。第9節概述了智能體從其行動和觀察中學習的可能方法。

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美空軍的所有活動,從在社交媒體上發布的文字和圖像到武裝飛機在機坪上的存在,都傳達了一種信息或意圖,可以利用這些信息或意圖來支持實現聯合部隊指揮官(JFC)的目標。認識到其在聯合行動中的重要性,2018年更新的聯合出版物(JP)3-0《聯合行動》將信息作為第七項聯合職能。信息功能包括對信息的管理和應用,以及與其他聯合功能的有意整合,以改變或保持認知、態度和其他驅動預期行為的要素,并支持人類和自動決策。因此,信息環境中的行動(OIE)的目的是以幫助友軍目標的方式塑造認知和行為。空軍利用信息聯合功能中的一系列能力,通過以下方式支持友軍目標和理想的最終狀態:

  • 通知、吸引和/或涉及相關行為者。

  • 影響外國相關行為者。

  • 攻擊、利用和拒絕相關行為者的信息、信息網絡和信息系統。

  • 保護友好的信息、信息網絡和信息系統。

圖:信息環境 (OIE) 中的作戰

上圖說明了本出版物中討論的OIE和信息應用的整體背景。通過軍事行動和整個政府(外交、信息、軍事和經濟[DIME])的努力,影響相關行為者的看法和行為的能力對促進美國的國家利益至關重要。這是通過可能是公開或隱蔽的行動、活動和投資(OAI)實現的。這些OAI的目的是塑造整個競爭連續體的運作環境。 這些OAI是通過持續的反饋和評估機制進行評估的,這些機制能夠校準和完善未來的戰略方法。

OIE涉及在整個軍事行動范圍內整合所有領域的動能和非動能能力,以產生致命和/或非致命效果。OIE的規劃和執行過程從指揮官的作戰設計開始,指導規劃者協調、整合信息能力,并使其與其他政府整體的努力同步,以利用信息力量。不應孤立地進行OIE規劃,或將其作為更 "傳統 "的軍事行動的事后考慮。相反,OIE應被納入現有的航空部門和聯合規劃進程,以便直接圍繞其效果設計航空部門的行動。

OIE是對基于效果的行動方法(EBAO)的實踐、過程和最終目標的補充。OIE需要發展目標,推動情報需求,并使行動與預期信息相匹配。通過計劃、執行和評估過程,OIE提供了采用正確的能力的手段,以產生預期的效果,實現作戰指揮官(CCDR)的目標,同時支持指揮官的通信同步(CCS)戰略。通過CCS,聯合司令部將以信息為重點的活動與其他工作和行動相結合。它使主題、信息、圖像和行動同步,以支持JFC的目標。同樣地,航空部門的指揮官應該在職能層面上開展他們自己的CCS計劃。指揮官的意圖應該反映在每一個工作人員的產品中。

空軍將OIE的專業知識嵌入到空軍司令員的參謀部或聯合軍司令部的信息參謀部(或小組),以促進信息能力的整合和同步信息OAIs的效果。需要這種專業知識來實現部門目標,并適當運用信息能力來達到預期效果。同樣,空軍可以用OIE的專業知識來增強其他工作人員的能力,以協助戰地信息能力的任務分配和整合全球能力和效果。在戰區行動的空軍信息規劃人員被分配或附屬于空軍部分指揮官,通常被安排在指揮官的參謀部或空中遠征任務組(AETF)。在AETF內,信息部隊通常被分配到一個空中遠征機翼、小組或中隊。

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美國空軍正在探索自適應基地(AB)概念,以減少美軍對日益增長的空中和導彈威脅的脆弱性,并在高度競爭的環境中保持關鍵的作戰能力。這些概念可能會強調美國空軍的全球機動能力。AB概念要求一攬子部隊以機動和響應的方式行動,以提供保護并從優勢位置作戰。盡管這些概念對美國空軍的全球機動能力提出了額外的、不同的要求,但它們對機動性空軍(MAF)的影響還沒有被充分分析過。

在本報告中,作者評估了AB概念對MAF的影響,并建議如何使MAF更好地支持有爭議環境中的行動。該分析考慮了幾個反導概念對太平洋責任區的油輪、空運和基地支援的需求的影響,并審查了目前MAF部隊是否足以支持反導概念。然后考慮了潛在的加強措施。

總的來說,作者發現目前的MAF(加油機、空運和基地支援)可以支持幾個戰斗機聯隊(兩到三個)使用AB型機動方案作戰。必須做出重大改變以支持更大的部隊組合。潛在的改進包括文化;戰術、技術和程序;裝備和新技術。

研究問題

  • 現在正在考慮的一系列AB概念將如何影響對MAF資產的需求?
  • 目前MAF滿足不同AB概念所要求的空中加油和空運需求的能力是什么?
  • 如何加強MAF的能力(在空中加油、空運和基地能力方面)以更好地支持AB概念?

研究發現

  • 按目前的配置和資源,MAF部隊可能難以支持大范圍的AB行動

    • 不同的反導概念和不同的實施方法對MAF的影響有很大的不同。
    • 在大多數情況下,MAF可以使用AB概念與油輪從遠處支持戰斗空軍(CAF)戰斗機的小部分人員(大約10個24小時,兩艘船的防御性反空作戰巡邏)--但只有通過參與MAF艦隊的很大一部分。
    • 空運行動似乎不那么具有挑戰性,但高度依賴于所分析的情況。MAF部隊的規模或結構并不適合支持AB概念,沒有能力大規模部署小型包。
    • 在大多數情況下,基地支援人員(如應急反應部隊和基地行動支援)可以支持所分析的情況,但整個戰區的戰役會給資源帶來壓力。
    • 中央空軍和MAF之間的指揮和控制協調,通信和導航的脆弱性,以及MAF的文化提供了額外的挑戰。
  • 為了支持整個戰區的以戰斗機為基礎的戰斗力,需要對MAF進行一些加強,以使用AB型戰斗機

    • 油機將可能需要在更接近戰斗的地方運行以滿足大規模的需求。
  • 盡量減少加油機的前線地面時間和從多個前線基地進行操作可以提高加油機的生存能力,同時返回對峙基地進行維護。

  • 有多種選擇可以減少空運需求,縮短空運的地面時間,提高生存能力,減少部署的足跡,并提高時間和后勤效率。其中包括更多地使用地面運輸,東道國或合同支持,預先部署新的飛機材料處理技術和行動概念(CONOPs),人員交叉培訓,以及增加應急反應能力。

  • 事先尋求與潛在合作伙伴的基地協議是非常可取的。

建議

  • 空中機動性司令部(AMC)應加強與中央空軍、聯合組織和組成部分的整合,以確保AB計劃的制定符合空中機動性的優勢和限制。
  • AMC應該嘗試新的行動方案,使MAF能夠最好地支持AB行動。
  • AMC應該與盟國政府進行協調,以提高理想基地的潛力,并更好地減輕因中國使用硬實力、軟實力或銳實力而對行動造成的影響。
  • AMC應該對規則和條例(如空軍指令)進行全面審查,以便在承擔審慎風險的同時,在具有挑戰性的環境中實現更有效的行動。
  • AMC應該考慮新的設備和技術以及新的CONOPs如何能夠使AB行動更安全、更高效、更有效果。

目錄

第一章

簡介

第二章

分析方法和選定的適應性基礎概念

第三章

坦克對適應性基地的支持。目前的能力和潛在的加強措施

第四章

對適應性駐扎的空運支持。目前的能力和潛在的加強措施

第五章

支持適應性基地建設的基礎能力。目前的能力和潛在的加強措施

第六章

影響機動性空軍的其他問題

第七章

結論和建議

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更新

  • 出版物從條令主題模塊結構重新編排為書籍格式 --刪除了作為章節標題的 "JADO指揮與控制/信息/火力等的愿景"。

  • 與空軍和太空部隊協調并出版,使其具有代表性

  • 更新了語言,以更好地反映AFDP-1《空軍》中的術語和關鍵概念,即任務指揮、任務類型指令(MTO)等。

  • 更新并擴大了對JADC2的討論,以包括HAF A/5的JADC2支持概念中的 "四個關鍵要素"

  • 在第3章中加入了新的章節,標明 "信息環境中的作戰"。

  • 擴大了對新興理論概念的討論,如 "敏捷作戰 "及其與JADO的關系。

  • 從文件的 "計劃 "部分刪除了對 "探索/開發緊張局勢 "的討論

  • 根據需要添加/更新了適當的原始資料文件的超鏈接

  • 調整了文本框的位置以提高整個文件的可讀性

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人工智能(AI)是一項具有廣泛用途的新興技術。《美國防戰略》強調了人工智能對軍事行動的重要性,以使美國保持對其近似競爭對手的優勢。為了充分實現這一優勢,不僅要在戰術層面,而且要在戰爭的作戰層面整合人工智能。人工智能可以最有效地融入作戰計劃的復雜任務,方法是將其細分為其組成部分的作戰功能,這些功能可以由狹義的人工智能來處理。這種組織方式將問題減少到可以由人工智能解析的規模,并保持人類對機器支持的決策的監督。

引言

人工智能是一套新興的、變革性的工具,有可能幫助軍事決策者。美國國家戰略將人工智能(AI)納入戰爭。《2020年國防授權法》11次提到了人工智能。國防戰略強調了利用人工智能和機器學習方面的商業突破的重要性。人工智能的軍事用途是保留國家安全的一個引人注目的方式。創造工具來支持戰術行動,如摧毀敵軍和從一個點導航到另一個點,具有顯著和可見的效果,使他們在資源有限的環境中在政治上可以接受。它們在訓練和測試方面的可重復性,使它們在采購過程中成為人工智能系統的快速贏家。然而,戰術行動的范圍和時間是有限的。僅在戰術層面上整合人工智能,忽視了在作戰層面上發生的決定性影響。

作戰,也就是實踐者將戰術行動轉化為戰略效果的層面,取決于領導者做出正確決策的能力。聯合部隊海事部分指揮官(JFMCC)的艱巨任務是制定計劃,將戰區戰略和聯合部隊指揮官(JFC)的目標結合起來,通過決定性的海軍交戰來塑造環境。在人工智能的快速認知能力的幫助下,JFMCC將能夠制定并更徹底地分析行動方案(COA)。這些品質對于未來的沖突是必要的。

人工智能必須在戰爭的各個層面進行整體集成,以充分實現其優勢。除了局部的、短期的戰斗,它還需要應用于主要的行動和戰役,涉及整個戰區的數月或數年。在戰爭的戰役(作戰)層面上的實施,放大了為實現戰略目標而進行的有序交戰和同步行動之間的協同作用。除了技術發展之外,行動上的整合將刺激政策和理論的建立,以使作戰人員有意愿使用人工智能。隨著使用人工智能的經驗的增加,其采用率也會增加。為協助海軍作戰計劃而實施的特定人工智能技術可能與那些用于計算射擊方案或在被拒絕的淺灘水域規劃路線的技術不同。然而,在作戰層面的接受度將推動戰術上的使用。

在JFMCC層面,人工智能系統網絡將為決策者提供決定性的優勢,將專注于作戰功能的獨立的人工狹義智能(ANI)單位統一起來將實現最顯著的好處。首先,人工智能解決方案比它們的通用人工智能(AGI)同行更適合于軍事問題的解決。其次,戰爭的性質促使有必要在作戰層面上整合人工智能。最后,雖然有許多方法可以整合,但沿著功能線這樣做會帶來最顯著的好處。不僅在技術意義上吸收人工智能,而且描述其在政策、理論和培訓中的使用,將使海軍能夠充分使用它,并在與我們的戰略競爭對手的競爭中獲得優勢。

如何在海戰領域整合人工智能?

目前人工智能在海上行動中的最佳應用是將復雜的海上行動問題分解成子問題,由人工智能來解決,并組合成COA建議。解決小問題的人工智能需要更少的訓練數據,有更直接的邏輯,并且可以連鎖起來解決更重要的問題。麻省理工學院人工智能實驗室前主任羅德尼-布魯克斯(Rodney Brooks)認為,創建動態環境的符號表示是困難的或不可能的。然而,特定任務的智能體可以利用足夠的傳感器數據智能地行動,更重要的是,可以連貫地互動。通過將簡單的活動連鎖起來,失敗的風險很低,更復雜的問題就可以得到解決。多個簡單的行動可以在低認知層平行運行,并將其輸出結合起來,為更高層次的復雜活動提供支持。這種結構的優點是允許軍事工程師開發和訓練人工智能,以首先解決可操作的問題。對人工智能開發者來說更具挑戰性的功能可以保留只由人類決定的方法,直到他們產生解決這些問題的專業知識。與其等待一個完整的系統,部分系統將提供一個臨時的邊際優勢。

鑒于人工智能可以通過將問題分解成更小的決策來最好地解決問題,問題仍然是如何劃分這些問題。重述作戰任務的一個模式是將它們分成作戰功能:指揮和控制(C2)、通信、情報、火力、運動和機動、保護和維持。這些作戰功能為開展有效行動提供了基礎。它們為一個行動提供了采用手段實現其目的的方法。因此,與決定如何實施這些功能以實現目標的決策者一起使用人工智能是很自然的。

如同應用于海上作戰戰爭,最低層的決策支持系統將由感知環境的活動組成:探測艦艇、飛機和潛艇;燃料水平;天氣;以及其他客觀的戰斗空間數據。通過將外部輸入限制在特定的、低層次的任務上,該系統將最大限度地減少對抗性例子或旨在消極操縱自動系統的數據的風險。中間層將把下層的輸出與作戰目標和因素結合起來,如時間、空間和力量的限制,以提供解決問題的方法和作戰功能。由于上層的對抗性數據注入的威脅較小,這些系統可以使用深度學習。深度學習是機器學習的一個子集,它不像其他形式那樣需要高度格式化的數據,但計算成本會更高,而且容易受到欺騙。深度學習將增加這一層的人類互動,并暴露出更復雜的關系。最高層將把C2流程應用于其他六個業務功能,以產生業務建議。中間層的每個功能人工智能將向其他功能人工智能和最高C2層提供建議。中間層的人工智能對復雜的數據和相鄰單位及C2功能的建議進行理解。

如果將中間層人工智能納入規劃和指導、收集、處理、分析和傳播的情報周期,將促進收集資產的更好分配。判斷對有限的收集資產的請求以滿足行動和戰術信息需求是JFMCC關注的一個問題。在收集計劃期間,人工智能可以使用已知的對手軌跡、地點、個人和組織來定義和優先考慮指定的利益區域(NAI)。在執行過程中,人工智能可以根據優先級驅動收集路線,就像企業用它來規劃送貨路線以減少勞動力、燃料和維護成本一樣。采集計劃者可以通過增加對手監視點的位置和范圍來減少反偵查的風險。在C2層面,指揮官和情報官員可以利用收集成果來證明更多的JFMCC收集資產和COA的修改。這種方法適用于其他功能。

人工智能可以在部隊部署不斷變化和對手存在不確定的環境中改善維持能力。相互沖突的要求使如何使用有限的后勤資產來滿足作戰人員的需求的決策變得復雜。后勤單位較低的生存能力促使人們決定是將它們帶入被對手防御系統拒絕的區域,還是將戰斗飛船引離目標。人工智能可以利用軍事和民用運輸的可用性、預先部署的庫存和供應商的響應能力來制定船舶和飛機需求的解決方案。企業利用人工智能準確預測需求,并分辨出影響運輸和倉儲的采購模式。維持型人工智能可以使用這個過程的一個變種,來計劃在高級后勤支持站點(ALSS)或前方后勤站點(FLS)的材料堆放。它可以決定如何以及何時使用穿梭船和站立船來運送到攻擊組。機器學習將使用燃料、食品和武器庫存、威脅環、戰備水平和維修時間來訓練維持人工智能。維持型人工智能可以提供比人類單獨完成的更有效的量化解決方案,并將其反饋給其他功能區和C2高層。

C2層將對來自下層的決定進行仲裁,并提供一個統一的建議。就像一個軍事組織的指揮官一樣,它將把其副手AI的建議合并起來。人工智能過程的早期階段使用傳感器數據和其他客觀信息來確定指揮官的方向;決定行動方案需要建立對戰斗空間的理解,這是一種更高層次的欣賞。戰斗空間的可變性和模糊性將使這一層的人工智能元素最難開發。最終,該系統將作為一個可信的智能體,壓縮指揮官負責的信息量。壓縮的信息減輕了時間有限的決策者工作時的疑慮負擔,使她能夠向下屬單位發出更及時的命令。

圖1說明了基于這些原則的系統的擬議架構。以對手預測為例,許多單一用途的ANI將在最低層結合原始傳感器和單位報告數據。它將評估敵方單位的最可能位置。公司分析評論、社交媒體和論壇發帖的情緒,以確定產品的滿意度。同樣地,這個系統將通過公開的言論和秘密的報告來確定對手的意圖。它將評估當前和歷史天氣模式,以評估氣候對敵人行動的影響。這三個輸入和其他信息將被功能情報ANI用來形成對敵方COA的評估。同樣,火力節點將使用敵人的組成、JFC的優先級和預測的彈藥可用性來產生目標指導。中間層節點將橫向傳遞他們的評估,以完善鄰近的建議,如部隊保護水平。獨立的功能建議也將直接反饋給C2層,以創建整體行動方案。

圖1. 海上人工智能系統的擬議架構

建議

首先,利用聯合人工智能資源的優勢,針對海軍的具體問題修改標準組件。擅長開發軍事人工智能系統的工程師的稀缺性將限制新系統的開發。美國防部的人工智能戰略具體規定了建立通用的工具、框架和標準,以便進行分散的開發和實驗。使用這些現成的組件,為人工智能決策網的所有子系統創建低級別的系統和標準接口。將海軍的資源集中于采購和實施用于海事具體決策的中層和高層系統。避免技術上令人著迷但無效的解決方案,并通過將職能領域的專家與設計團隊相結合來保持解決海事問題的目標。

第二,創建并維護可通過機器學習攝入的作戰數據數據庫,以訓練海軍人工智能。實施能夠在海上作戰中心(MOC)讀取和集中匯總基本作戰數據報告的技術和工藝,如燃料狀態、導彈裝載量。開發記錄和定性評分作戰決策結果的方法,如對手態勢的變化、傷亡修復率和公眾對行動的反應。將輸入與作戰決策和結果聯系起來的數據庫將加速開發符合現實世界標準的系統。

第三,將人工智能的使用納入政策和條令。條令應該編纂人工智能可以被整合到戰爭戰役層面決策中的領域。明確地說,關于情報、行動、火力、后勤、規劃和通信的海軍作戰出版物應說明人工智能在決策過程中產生優勢的地方和方式。描述海上聯合行動的聯合出版物應明確說明如何將JFC的要求解析為JFMCC的AI系統。如果國防部和海軍的政策對指揮官因整合人工智能的決策建議而產生的責任量進行了定性,那么他們在使用人工智能時就可以采取經過計算的風險。讓指揮官和作戰人員掌握使用人工智能的戰術、技術和程序將加速其在艦隊中的應用。

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本文討論了F-35 "閃電"戰斗機對挪威皇家空軍指揮與控制(C2)可能的影響方式。它強調了協調的重要性,回答了有關F-35的實施對其他能力相互依賴性的影響問題。這一基礎被進一步用來討論對C2核心要素的可能影響,如程序、人員、通信和信息系統。基于F-35系統的能力,發現挪威武裝部隊中跨領域和C2級別的相互依存關系的發展;這些相互依存關系的復雜性,既受到空中行動執行的影響,也受到環境突發事件的影響,意味著組織需要靈活使用協調機制。我們發現,相互依存關系,以及如果要獲得成功所需的協調,對涉及F-35的空中行動指揮和控制有影響。我們建議該組織應更積極地使用分層和水平結構,以適應跨領域和C2級別的知識和信息共享。程序需要包括授權的方法和系統,人員需要了解相互依存關系和多域作戰。最后,通信和信息系統必須是可用的、可互操作的和強大的。

關鍵詞:挪威,F-35,指揮與控制,相互依賴,多團隊協調

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序言

指揮、控制和通信(C3)系統是所有軍事作戰的基礎,為國防部(DoD)的所有任務提供計劃、協調和控制部隊和作戰所需的關鍵信息。歷史上,美軍取得并保持了C3技術的主導優勢,但同行的競爭者和對手已經縮小了差距。國防部目前的C3系統沒有跟上威脅增長的步伐,也沒有滿足我們聯合作戰人員不斷增長的信息交流需求。聯合部隊必須配備最新的C3能力,為所有領域提供實時態勢感知和決策支持。

未來的沖突很可能由信息優勢決定,成功的一方將來自多個領域的分布式傳感器和武器系統的大量數據轉化為可操作的信息,以便更好、更快地做出決策并產生精確的效果。國防部(DoD)正在執行一項重點工作,通過綜合和同步的能力發展,在所有領域迅速實現靈活和有彈性的指揮和控制(C2),以確保對我們的對手的作戰和競爭優勢。這項工作被稱為聯合全域指揮與控制(JADC2),是決策的藝術和科學,將決策迅速轉化為行動,利用所有領域的能力并與任務伙伴合作,在競爭和沖突中實現作戰和信息優勢。JADC2需要新的概念、科學和技術、實驗以及多年的持續投資。

該戰略代表了國防部對實施國防部數字化現代化戰略中C3部分的設想,并為彌合今天的傳統C3使能能力和JADC2之間的差距提供了方向。它描述了國防部將如何創新以獲得競爭優勢,同時為完全網絡化的通信傳輸層和先進的C2使能能力打下基礎,以使聯合全域作戰同步應對21世紀的威脅。該戰略的重點是保護和保持現有的C3能力;確保美國、盟國和主要合作伙伴在需要的時候能夠可靠地獲得關鍵信息;提供無縫、有彈性和安全的C3傳輸基礎設施,使聯合部隊在整個軍事作戰中更具殺傷力。這一戰略的實施需要在作戰領域內和跨作戰領域內同步進行現代化工作,從完美的解決方案過渡到一個高度連接的、敏捷的和有彈性的系統。

本文件確定的目標為DOD的C3系統和基礎設施的現代化提供了明確的指導和方向。然而,現代化并不是一個終點,而是一項持續的工作。國防部將評估和更新該戰略,以適應在通往JADC2道路上的新的作戰概念和技術。

引言

美國防部正面臨著幾十年來最復雜和競爭激烈的全球安全環境。在這個大國競爭的新時代,國防部必須提高聯合作戰人員的殺傷力,加強聯盟伙伴關系,吸引新的合作伙伴,并改革國防部以提高績效和經濟效益。

當我們建立一支更具殺傷力的部隊并加強聯盟和伙伴關系時,DOD必須專注于關鍵的有利工具,以有效地運用聯合多國部隊對抗大國競爭。有效的部隊使用始于有效的C2,即由適當指定的指揮官在完成任務的過程中對指定和附屬部隊行使權力和指導。在現代戰爭中,這可能是人對人、機器對機器(M2M)的循環,或者隨著自主程度的提高,M2M的循環中也有人類。在其最基本的層面上,成功的C2需要有可靠的通信、發送和接收信息的手段,以及其他處理和顯示可操作信息的能力,以幫助指揮官進行決策并取得決定性的信息優勢。

圖1:指揮、控制和通信現代化

該戰略的重點是支持有效的聯合和多國作戰的C3使能能力(圖1)。C3使能能力由信息整合和決策支持服務、系統、流程以及相關的通信運輸基礎設施組成,使其能夠對指定和附屬的部隊行使權力和指導。這些能力使指揮官和決策者能夠迅速評估、選擇和執行有效的作戰方案以完成任務。

具體而言,該戰略為2020-2025年的C3使能能力現代化提供了方法和實施指南。作為2018年國防戰略(NDS)實施的一部分,聯合參謀部正在制定聯合和任務伙伴網絡的工作概念,以便在有爭議的環境中執行全域聯合作戰。根據這些概念,負責研究和工程開發的國防部副部長辦公室(OUSD(R&E))正在開發和發展一個長期的(2024年及以后)全網絡化指揮、控制和通信(FNC3)架構。實施這些未來的概念和架構將需要時間來使得新的技術和多年的投資成熟可用。這個C3現代化戰略為彌合今天的傳統C3使能能力和未來的FNC3使能JADC2之間的差距提供了方向,以確保聯合部隊能夠 "今晚作戰(fight tonight)",同時為聯合全域作戰所需的未來技術創造一個可行的過渡路徑。

戰略目標

本戰略提出的C3現代化目標與國防部數字化現代化戰略(DMS)和其他更高層次的指導意見相一致,包括國家發展戰略、國防部2018年網絡戰略、聯合作戰的基石概念:《聯合部隊2030》和《國防規劃指南》。它實施近期的現代化作戰和創新解決方案,通過更安全、有效和高效的C3環境提供競爭優勢。為此,國防部必須解決這些C3現代化的目標:

1.開發和實施敏捷的電磁頻譜操作;

2.加強定位、導航和授時信息的交付、多樣性和彈性;

3.加強國家領導指揮能力;

4.提供綜合的、可互操作的超視距通信能力;

5.加速和同步實施現代化的戰術通信系統;

6.全面建立和實施國防部公共安全通信生態系統;

7.創造一個快速發展5G基礎設施和利用非美國5G網絡的環境;

8.提供有彈性和響應的C2系統;9.提供任務伙伴環境能力。提供任務伙伴環境能力和服務。

圖2:DOD數字現代化戰略

圖3:DOD C3現代化和數字現代化戰略的一致性

圖2和圖3分別顯示了本戰略中實施的DMS要素以及兩個戰略之間的目標和目的的一致性。

DOD C3依賴于一個復雜的、不斷發展的系統,從網絡基礎設施和核心服務到戰術邊緣的手持無線電和移動設備。本戰略中包含的九個目標是對圖2中強調的六個DMS目標的更細粒度的分解。C3現代化的其他關鍵因素包括聯合信息環境能力目標、數據中心化和數據分析,分別包含在DMS、國防部云戰略和國防部人工智能戰略中。有效的國防部事業管理將確保這些戰略的成功同步和實施。

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