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美國陸軍未來司令部的醫療2028概念描述了陸軍衛生系統在2028年的時間框架內對同行/近鄰競爭者進行多領作戰的內容和方式的變化。該概念仍然與所吸取的教訓相聯系并受其影響,利用過去的實驗結果和未來作戰環境中的科學技術應用。

中心思想是,陸軍醫療系統作為全球一體化醫療服務的一個組成部分,將支持陸軍和聯合部隊在競爭期間以遠征和互操作的醫療能力進行多域作戰;必要時,武裝沖突,并以有利的條件返回競爭。陸軍醫療部隊采用全域能力的指揮和控制系統,以及治療和多式聯運能力,旨在迅速穩定和清除戰場上的傷員,同時盡可能地使傷員在前方返回崗位。醫療信息有助于形成共同的作戰圖景,為所有領導人,包括醫療和非醫療人員,提供他們做出決策所需的信息。部隊健康保護能力促進、改善或保護聯合部隊的行為和身體健康;使部隊保持健康和健壯,防止傷害和疾病,并保護部隊在競爭和沖突中免受健康危害。陸軍衛生系統的力量態勢必須支持多域編隊在全球和國內的多個地點半獨立地運作。(見圖1.邏輯圖)。

為了支持多域作戰,陸軍衛生系統必須成功地做到以下幾點:

1)賦予梯隊指揮官在醫療方面的指揮和控制權力,通過讓領導者能夠優化醫療能力以支持指揮官。無論通信網絡的狀況如何,通過一個綜合的指揮和控制系統來執行指揮官的意圖。并在適當的梯隊分配適當的權力和能力,以實現快速和風險知情決策。

2)通過最大限度地保持部隊的健康和體能,使部隊保持作戰能力。陸軍衛生系統發展了有效的健康監測能力,以支持作戰活動,實現風險分析,為保護決策提供信息,并指導其他危險緩解和遏制活動。它還通過不斷地同步和整合聯合和東道國的醫療資產來支持作戰部隊。

3)向前方提供醫療支持,實現半獨立作戰,通過調整直接和常規影響到軍團前方作戰人員生存能力、減少維持需求、簡化第八類(醫療供應)補給,并采用更輕、更小和現代化的設備。

4)通過同步進行有效的醫療和疏散,快速有效地將傷員從戰場上清除,并注重最大限度地讓士兵返回崗位,從而優化疏散和最大限度地恢復工作。讓士兵盡可能多地返回崗位,以維持戰斗力,使部隊保持競爭優勢。

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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。

該項目支持美國陸軍戰爭學院保持一個公認的領導者,并在與美國陸軍和全球陸軍應用有關的戰略問題上創造寶貴的思想。該項目于2018年由美國陸軍訓練與理論司令部總部要求,描述一個新的或修改過的作戰框架,以使陸軍部隊和聯合部隊在多域作戰(MDO)中對同行競爭者成功實現可視化和任務指揮。

由此主要形成一個在2019學年進行的學生綜合研究項目,該項目涉及4名美國陸軍戰爭學院學生和4名教員,由John A. Bonin博士領導。該項目研究了MDO的概念,即它如何影響任務指揮的理念和指揮與控制職能的執行。向MDO的過渡改變了陸軍指揮官和參謀人員在競爭連續體中進行物理環境作戰和信息環境作戰的傳統觀點。

該項目以第一次世界大戰期間美國陸軍引進飛機為案例,研究將新領域納入軍隊的挑戰。該項目還提供了對MDO的概述和分析,以及它正在改變我們的戰斗方式以及軍隊的角色和責任。這些變化將使聯合部隊能夠更有效地進行連續作戰,特別是在武裝沖突之下的競爭中。

向MDO的過渡將需要新的流程,該項目調查了多領域同步周期如何能帶來好處。物質系統、聯合專業軍事教育、聯合和陸軍理論以及總部人員結構將需要改變,因為領導人及其工作人員將需要不同的技能來在這個新環境中運作。

報告總結

陸軍新興的多域作戰(MDO)概念對最近修訂的陸軍任務指揮理論提出了新的挑戰。美國已經有75年沒有與同行競爭者作戰了;因此,個別軍種在概念上側重于打自己的對稱領域戰爭,而較少注意在其他領域支持其他軍種。隨著技術的變化和國防預算的縮減,各軍種正在迅速失去通過純粹的存在和數量來控制其領域的能力和實力。因此,各軍種需要從不同領域獲得不對稱的優勢,以便在其領域作戰中取得成功。

陸軍的指揮和控制方法是任務指揮。這種方法要求指揮官有能力理解、可視化、溝通和評估關鍵決策、風險以及關鍵情報和信息要求。多域作戰的任務指揮將要求指揮官在多個領域以及指揮梯隊之間和內部保持單領域的卓越和知識。同樣重要的是,指揮官必須創造、確保并維持對其自身決策過程的共同認識。風險分析和關鍵的情報和信息需求過程是必要的,以確保指揮官能夠設定條件,賦予下屬領導權力,并在多個領域的范圍內影響分布式行動。因此,為了滿足這些新的要求,需要有新的框架來理解和調整多領域的指揮關系和人員結構。

這些新的框架將需要一個多領域的同步化進程,為指揮官提供一個確定新需求并為其提供資源的方法。與使用軍事決策程序或聯合規劃程序的傳統作戰程序不同,這兩種程序都側重于單一領域的規劃,而多領域同步程序則是在整個規劃和執行周期中,從指揮官和參謀部之間的持續合作中演變而來,跨越所有領域和環境。這種演變創造了對關鍵決策、相關風險以及指揮官認為至關重要的關鍵情報和信息要求的共同理解。

這項研究支持美國陸軍戰爭學院繼續保持在創造與陸軍和全球陸軍應用相關戰略問題寶貴思想方面的公認領導地位。該研究考察了MDO概念的應用,即它如何影響任務指揮的理念以及指揮和控制功能的執行。第一次世界大戰期間飛機的引入提供了一個與當前情況相似的背景,因為1918年的陸軍在如何為大規模的地面行動提供最佳的指揮和控制,以對抗同行的對手,以及如何整合空中對陸地的支持。當陸軍試圖了解如何在多個領域進行整合時,從約翰-J-潘興將軍對飛機的整合中得到的啟示可以說明問題。威廉-米切爾在戰時和戰后的角色說明了我們在試圖執行MDO時可能面臨的一些挑戰,例如在未來大規模地面作戰行動中保衛網絡和空間領域

對MDO的概述和分析將提供陸軍對該概念的定義,并描述陸軍在競爭連續體中的作用。MDO概念將需要新的組織和人員框架來在沖突連續體的所有方面實施MDO。陸軍不能保持一個靜態的組織;陸軍必須既能在陸地領域贏得武裝戰斗,又能幫助塑造競爭以防止未來的沖突。

武裝沖突以下的行動歷來都是聯合部隊和陸軍的斗爭。陸軍在戰斗中指揮和控制的任務指揮方法將不足以組織在武裝沖突以下對對手的日常競爭。陸軍在競爭期間為聯合部隊執行重要的任務,特別是在信息環境中,這些任務在MDO下將會擴大。

目前的作戰流程專注于單一領域,對于支持特定領域以外的功能適用性有限。我們必須有新的流程,允許所有領域的資產同步,以優化我們的效率,同時將這些資產的風險降到最低。盡管適用于所有級別的指揮部,但擬議的流程主要集中在高級行動和戰略層面所需的規劃和數據收集。

從單一領域到多領域的重點變化,使得聯合部隊和陸軍的理論必須進行修訂和更新。聯合專業軍事教育課程和聯合學說將需要進行調整,以教導下一代領導人如何跨域整合。僅僅了解其他部門是不夠的;指揮官和參謀人員需要了解其他領域的能力如何支持他們的工作,以及他們在支持其他領域方面的要求是什么。長期以來,聯合部隊只是名義上的聯合,每個領域都在為贏得自己的戰斗而戰斗。MDO概念使聯合部隊能夠優化其有限的資源,既能應對危機,又能在最好的情況下防止競爭中的危機發生。

表3-1. 陸戰、空戰、海戰和信息戰的特點

圖3-3. 陸軍的指揮與控制方法。ADP 6-0

圖3-4. 多域作戰框架

圖3-5. 信息環境框架下的多域作戰

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1 引言

美國參謀長聯席會議主席(CJCS)最近就美軍新的聯合作戰概念(JWC)以及相關的新的全域聯合指揮與控制(JADC2)框架對其實現的重要性向國會作證。具體而言,他在2021年6月23日向美國眾議院表示:

  • JWC是一項多年長久的工作,旨在針對未來威脅的聯合作戰制定一個全面的方法,并為未來的部隊設計和發展提供指導。JWC的輔助概念描述了關鍵的作戰功能,包括火力、后勤、C2和信息優勢。聯合全域指揮與控制(JADC2)框架使得JWC和輔助概念的整體發展和實現成為可能。

JWC的基礎是全域作戰概念。這是美軍在優化協同效應過程中的下一步發展,這種協同效應是通過在空中、太空、海上、陸地和電磁波譜等所有領域的綜合行動而產生的。這一過程始于1986年戈德華特-尼科爾斯法案的通過,該法案旨在提高美國武裝部隊進行聯合(軍種間)和集成(聯盟間)作戰的能力。如果發展和實施得當,JWC將產生比今天的 "聯合"作戰更決定性、更強大的戰斗結果,在許多情況下,"聯合"作戰只是涉及軍種之間的沖突和整合。為了實現這一目標,美國國防部(DOD)需要認真地將理論轉化為現實。這意味著要采取漸進但具體的步驟來實現JADC2的目標,而不是在實施之前等待一個完整的解決方案。JADC2將需要大量的時間來設計,因為它涉及到現有概念、能力和服務觀點的巨大轉換。然而,為了加速這些工作可以通過快速改進當前的指揮和控制模式來完成。具體來說,現在是時候超越大型的、集中的、靜態的C2設施,轉向移動的、分布式的C2,有能力處理與區域空天聯合行動中心(CAOC)相同的信息量和多樣性。

由于它尋求所有領域的協同作用,包括來自不同領域的能力的互補性,而不僅僅是相加,JADC2的目標是尋求相互依賴,以提高有效性,并彌補每個領域的脆弱性。所期望的軍事效果將越來越多地由共享信息和相互授權的系統互動來產生。JADC2的愿景是通過數字連接的 "膠水"將資產結合起來,成為一個 "武器系統",在整個作戰區域內進行分解、分布式作戰,而不是在每個領域中建立一套互不相干的、單一的作戰系統。這將需要把每個平臺作為傳感器和 "效應器 "來對待。它將需要一個新的戰斗指揮架構和指揮與控制范式,以實現自動連接,就像今天的移動電話技術一樣。它還將需要安全、可靠和無縫地傳輸數據,而不需要人的互動。

2 設想中的轉型

實現JADC2的總體目標,并將其與實現自我形成、自我修復的綜合體所需的整合程度結合起來,將需要做出巨大的努力,而且并不容易。每個軍種和每個作戰司令部都將參與其中。它將需要克服組織、文化、訓練、采購和政策方面的幾個主要障礙。它將需要連接、決策和快速響應,需要有彈性的網絡和尚未達到的軍種和盟國之間的共享能力。

這些是眾多的、多方面的挑戰,我們的軍隊、軍種和作戰指揮部都在解決這些問題。然而,由于其復雜性,要實現一體化、相互依存、自我形成、自我修復的全域聯合和集成作戰的最終愿景還需要很多年,甚至幾十年。然而,我們所面臨的威脅正在增長,并需要今天的解決方案。因此,現在是時候對JADC2中那些現在就可以改變的要素采取行動,以應對我們今天面臨的威脅和挑戰。

每個軍種和作戰指揮部都有成熟的指揮和控制概念、設施和程序,這些在過去的沖突中證明是可行的。然而,目前存在的各種C2架構都需要進行廣泛的修改,以便在出現的現代威脅面前生存,更不用說運行。

【越來越多的信息獲取需要對指揮和控制進行重組,以促進對易逝目標的快速采取行動,并利用我們的技術能力。信息綜合和執行權力必須轉移到盡可能低的級別,而高級指揮官和參謀人員必須約束自己,以保持適當的作戰層級。】

在所有領域的成功行動的一個核心前提是對航空航天環境的控制。一旦建立,它將促進所有其他聯合和集成部隊的行動和移動自由--沒有它,有效的聯合或集成作戰是不可能的。因此,對航空航天作戰的有效指揮和控制是必須優先考慮的關鍵部分。

我們指揮與控制(C2)空中和太空部隊的能力受到三個主要因素的影響:威脅、技術和信息速度。自美國空軍的空天作戰中心(AOC)--AN/USQ-163 "獵鷹 "的設計、建立和運行以來,這三個領域的變化是巨大的,并在繼續加速。因此,現在是時候確定我們是否可以通過發展目前的作戰概念、組織和采購流程來實現現代化,或者我們必須尋求對這些影響目前戰區空天控制系統的每個要素進行根本性的改變。在提供答案之前,讓我們簡單看一下影響我們有效指揮和控制航空航天作戰能力的每一個趨勢。

3 未來的威脅和作戰環境

3.1 威脅

今天,當試圖在A2/AD環境中作戰時,同行的威脅使目前的C2手段處于不可接受的風險之中。30多年來,我們基本上一直在享受C2優勢,在航空航天領域不受競爭的影響。這些日子已經過去了。軍事競爭對手已經以前所未有的規模完成了現代化。他們已經迅速縮小了與美國、盟國和友好國家軍隊在包括飛機、航天器、導彈、武器、網絡、指揮和控制、干擾器、電子戰、數據鏈接和其他廣泛能力方面的差距。潛在的對手也研究了美國的戰爭方式,與其面對我們(美國)的戰斗力,不如讓我們(美國)遠離他們。他們已經采用并正在擴散反介入和區域拒止(A2/AD)能力,旨在拒絕美國及其盟友的行動自由。減輕這些A2/AD能力帶來了巨大的挑戰,促使我們在更大的風險和遠離潛在沖突地區的情況下行動。

A2/AD能力以三種方式威脅著我們指揮和控制空天作戰的能力。近距離的對手可以使用動能和非動能武器,從我們的天基資產中拒絕我們(美國)的通信和情報、監視和偵察(ISR),從而孤立我們(美國)的部隊并蒙蔽我們(美國)的視野。網絡攻擊正變得越來越復雜,可以破壞我們完善的空中和太空聯合作戰中心的運作。精確的遠程巡航導彈和彈道導彈現在威脅著這些大型、固定和脆弱的設施。作為產生戰略、計劃和空天資產任務指令的工廠,建設空天聯合作戰中心已經成為一個極其有利可圖的目標。

3.2 技術

新技術正在促成新的能力,以優化C2機制,達到預期效果。我們需要超越傳統文化對新技術的限制來思考。例如,下一代飛機在傳統術語中可能仍被標記為戰斗機、轟炸機、空運機等,但由于傳感器、處理能力、武器、能源生產和其他能力的微型化,在技術上它們有能力執行多種任務。它們實際上是飛行的 "傳感器效應器",可以形成由冗余節點和多殺傷路徑組成的高度彈性網絡的基礎,以盡量減少目前高度集中和有限的C2節點(如CAOC)的關鍵系統價值,這些節點敵人可以輕易地將其作為目標。

【JADC2將需要很多時間來設計,因為它涉及到對現有概念、能力和服務觀點的巨大轉變。然而,加速這些工作可以通過快速改進當前的指揮和控制模式來完成。】

這將需要領先的網絡能力、有保障的通信,以及解決我們的數據帶寬挑戰的不同方法。例如,為了解決來自先進傳感器的爆炸性數據增長,與其建造更大的管道來傳輸收集的數據,不如現在提高處理能力,使得機載數據的處理成為可能,并且只對用戶感興趣的內容進行分發。這種方法顛覆了我們今天處理情報、監視和偵察的方式。

快速的信息交流在戰斗的前沿尤其重要,因為實際數據的價值往往是短暫的,并隨著時間和環境的推移而減少。開發一種技術方法,在不同的用戶之間、在多個分類和盟國及伙伴國之間自動和快速地分享信息,將是創建未來部隊的一個關鍵。

古老的格言,"速度就是生命",不再僅僅是指飛行--它也是指快速發展的軟件工具,用于戰斗和勝利。我們必須跳出歷史上刻在我們集體心靈中的組織結構的思維。以網絡為中心的、相互依賴的、功能整合的作戰是未來軍事成功的關鍵。

3.3 信息傳遞速度

電信、傳感器、數據存儲和處理能力方面的重大進步每天都在出現。因此,瞄準周期已經從幾周到幾天發展到幾分鐘,從多架、專門和獨立的飛機發展到一架飛機在幾分鐘內 "發現、修復和完成 "的能力。越來越多的信息獲取需要對指揮和控制層次進行重組,以促進對易逝目標的快速介入,并利用我們的技術能力。信息綜合和執行權力必須轉移到盡可能低的級別,而高級指揮官和參謀人員必須約束自己,以保持適當的戰爭水平。

要超越大型的、集中的、靜態的指揮和控制設施,轉向移動的、分布式的C2,并有能力處理與今天的區域性聯合空天作戰中心相同的信息量和多樣性,將需要重新評估該部門如何處理信息流。這種未來能力的兩個最重要的方面將是通過它所提供的同步 "控制 "實現 "指揮 "的蛻變。

"指揮的藝術"將實現梅特卡夫定律的網絡價值(梅特卡夫定律指出,電信網絡的價值與系統連接用戶數量的平方成正比),而控制的科學將繼續應用摩爾定律的擴展技術來擴展人類能力。

4 空天C2的新架構

我們現在正處在一個威脅、技術和信息速度要求改變指揮和控制空天部隊的既定架構的關口。所有軍種都已認識到這一點,并已開始行動,為各自的領域制定新的作戰概念。面臨的挑戰是如何確保每個軍種的作戰概念都被整合到一個統一的聯合全域指揮和控制架構中。

該作戰云的開發理念是建立一個情報、監視和偵察、打擊、機動和維持綜合體,利用信息時代的技術進行高度互聯的分布式作戰,它將迎來一個完全不同的戰爭架構。JADC2的根本基礎是將準確的、高質量的信息下放到最低的信息節點,以達到預期的效果,而不考慮服務、領域或平臺。

美國空軍實現這一目標的方法是努力設計和開發一個先進的戰斗管理系統(ABMS)。ABMS的要素已經被定義,但它們還沒有發展成一個可執行的指揮和控制架構。要達到JADC2和ABMS所期望的最終狀態,即以安全、可靠和強大的方式在整個戰斗空間進行無處不在的無縫信息共享,將需要多年時間。鑒于重大威脅的快速演變和當前C2設施的脆弱性,軍方必須現在就修改當前的空天部隊的指揮和控制結構。

需要一個新的架構來支持一個作戰概念,以實現最近被納入美國空軍理論的集中式指揮、分布式控制和分布式執行的C2范式。建立一個新的作戰指揮架構不需要技術上的突破,因為已經存在的技術可以應對分布式指揮和控制功能的直接挑戰,使其不能通過對幾個關鍵的C2節點的打擊而被消除。

美國空軍一直在開發一個支持其新理論的作戰概念,即敏捷作戰部署(ACE)。敏捷作戰行動是一個概念,它在短時間內將部隊和資產分散到多個分離的地點,以使對手的計劃變得復雜。有了適當的C2系統,ACE可以從許多可防御、可持續和可轉移的地點將對手的目標置于危險之中。應用這一概念的細節取決于使用的戰場,但從根本上說,想法是一樣的,指揮和控制是這一概念成功的根本。

空天聯合作戰中心將仍然是在不太嚴重的地區沖突期間進行C2操作的可行手段。然而,為了實現JADC2的目標,該部門將必須向戰斗空間邊緣的作戰人員提供信息,而不依賴于傳統的聯合空天作戰中心模式,即數百人圍繞著獨立的任務區組織起來的小部門。

因此,該部門必須迅速超越我們今天所依賴的大型集中式聯合空天作戰中心結構,發展為一套更加靈活和分布式的流程和指揮與控制結構。同時,這個新架構必須能夠適應空戰管理系統和JADC2的發展。但鑒于這些項目的緩慢發展,我們不能等待開始改變空天部隊的C2架構。

這個新架構有許多選擇:建立加固的空天聯合作戰中心,并將功能遠程分配給指定的單位;將目前納入空天聯合作戰中心的規劃功能分配到多個地點,并在它們之間共享所產生的規劃;通過轉移與連接水平相對應的執行權力,建立基于作戰單位和其各自指揮要素之間連接程度退化的執行過程和程序。

無論選擇什么樣的發展方式,有一點是肯定的,美國空軍必須做出堅定的努力來分配必要的指揮和控制功能,以確保在有爭議的環境中有效使用空天部隊,而且這種努力必須現在就開始。

JADC2的根本基礎是將準確的、具有決策質量的信息下推到最低的信息節點,以達到預期的效果,而不考慮服務、領域或平臺。

作者:

David A. Deptula,美國空軍中將(退役),是弗吉尼亞州阿靈頓的米切爾航空航天研究院院長,也是美國空軍學院的高級軍事學者。他是1991年 "沙漠風暴 "行動空襲的主要策劃者;1990年代末伊拉克上空禁飛區行動的指揮官;2001年阿富汗上空空襲行動的指揮官;兩次擔任聯合特遣部隊指揮官;并擔任2005年南亞海嘯救援行動的空中指揮官。他是一名戰斗機飛行員,擁有超過3000個飛行小時--400個戰斗小時--包括F-15戰斗機的多個指揮任務。他曾擔任空軍第一個情報、監視和偵察(ISR)三星級主管,在那里他改造了美國的軍事ISR和無人機事務。

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隨著美國為大國競爭而重組其軍隊,戰場的有效性將取決于美軍是否有能力超越其近似競爭對手的決策周期。速度是關鍵--軍隊如何快速從其傳感器中收集數據,分析數據,辨別重要信息,將其發送給相關作戰人員并作出最佳反應。一支日益一體化和互操作性的部隊,對共同作戰環境有共同理解,對于軍隊完成能力融合至關重要。

美國防部聯合作戰概念(JWC)描述了全域作戰,并設想了一個聯合殺傷網,它可以通過全域聯合指揮和控制(JADC2)的支持概念,快速有效地將任何傳感器與任何投射能力聯系起來,這就是融合的原則。實現融合要求各軍種之間專注聚焦,確定優先次序并進行協同。美國陸軍將在JADC2中發揮核心作用,因為它為作戰和戰術網絡的發展提供信息;為JWC提供后勤骨干;并在一系列與各部門、機構和國際合作伙伴的合作實驗中測試融合。

0 概述

  • 議題:隨著美國軍隊為大國競爭而進行的轉型,戰場效率將在很大程度上取決于其超越同行競爭對手決策周期的能力。

  • 聚焦范圍:描述了陸軍和聯合實施JADC2的情況。

  • 觀點:

    • 在一個共同的作戰環境中,數據管理和共享對于軍隊實現必要的能力融合至關重要。
    • JADC2要求國防部和陸軍進行變革,特別是在數據共享、網絡支持能力、決策周期中的人工智能(AI) 以及對部隊結構的調整方面。
    • JADC2是關于獲取數據和有效連接;它不是一個特定的平臺。

1 戰略環境

在2020年以后,美國軍隊必須具有戰略上的敏捷性、反應性和致命性。中國和俄羅斯正在大力投資,以減輕美國在陸地、空中、海上、太空和網絡空間各個領域的能力。

  • 通過快速移動平臺維持的反介入/區域拒止(A2/AD)能力,爭奪進入戰場的機會。
  • 利用日益增長的城市化和其他阻礙視距瞄準的地形。
  • 利用戰略上敏感和動態的環境。

在有可能限制聯合部隊戰略部署和使用其部隊能力的情況下,需要一個現代化的指揮和控制(C2)機構,能夠迅速匯集美國及其盟國的所有能力,以威懾,并在必要時擊敗近鄰和其他競爭對手。

1.1 遺留系統的不足之處

目前的C2項目使用的是幾十年前的平臺,"沒有針對未來沖突的速度、復雜性和殺傷力進行優化"。目前的平臺各軍種不能有效地利用或發送數據、命令給其他軍種,而且它們的結構不能支持實現未來的C2。2018年國防戰略(NDS)強調了C2系統現代化的重要性,指出在退化的環境中未來的戰斗將以速度、更多的自主權和分布式的單位獲勝。

2 聯合作戰概念(JWC)

美國防部領導層設想了一個在戰場上沒有界限的未來,圍繞著一個統一的C2系統,其中一個多領域的方法--參與和整合地面、空中、海上、網絡和空間作戰--對于挑戰一個近似的對手是必要的。JWC是一個關鍵的概念,并且正在推動未來的研發和采購,同時也在整合作戰指揮部的審查和服務計劃。因此,該概念的發展是國防部的一個優先事項。

圖:全域聯合指揮與控制(JADC2)通過實時終端用戶報告和協作規劃,協同多個數據源,在國防支持民事當局行動期間,準確地在聯合特遣部隊民事支持(JTF-CS,美軍機構) 可能需要的地方提供支持能力。

注1:聯合作戰概念的四個支持性概念

  • 指揮與控制
  • 火力
  • 后勤
  • 信息優勢

2.1 JADC2

美國防部JADC2戰略于2021年5月由國防部長勞埃德-奧斯汀批準,闡明了國防部實施JADC2的方法;它將JADC2描述為感知、探測和行動的作戰能力,從而提高從沖突到競爭以及所有領域的互操作性和決策速度。JADC2是一個以數據為中心的持續C2能力框架,它支持JWC,并使聯合部隊能夠迅速匯集有助于威懾的效果,并通過決策優勢使任務取得成功。

JADC2指的是所有聯合C2的實施,包括:

  • 構建其連接性的架構。
  • 授予權力。
  • 整合人工智能(AI)決策。
  • 提供梯隊的人員能力。
  • 培訓領導人。
  • 同步工作人員并賦予他們實時決策的權力。

由于速度和規模在未來的戰斗中至關重要,JADC2將建立一個網狀網絡,實時將各部門的數據帶入一個 "可共享的數據湖",將來自所有領域--陸地、空中、海上、太空和網絡空間的傳感器連接起來。利用人工智能軟件、數據庫、處理器和算法,它將把偵察信息轉化為可識別的和優先的目標,比人類分析員更快。目標數據將被發送到處于最佳位置的單位/能力,無論是動能、網絡、電子戰(EW)還是信息作戰(IO)。

JADC2及其網狀網絡可以被看作是一個安全的戰斗互聯網,軍事應用程序在上面進行連接,從所有可用的來源搜尋數據,以迅速將最佳的 "投射 "或 "效應器 "與目標聯系起來。JADC2可以提供無處不在的數據,不同的人類和機械數據可以根據需要使用。歸根結底,JADC2不是一個特定的平臺;它是獲取數據并有效連接。

圖:聯合參謀部的JADC2作戰規劃實驗,允許陸軍、海軍、空軍和海軍陸戰隊的節點共享實時的信息,以實現傳感器與投射的聯系,并將其顯示在一個共同的作戰畫面上(美軍聯合現代化司令部)。

2.2 各軍種間的合作

所有軍種都同意需要將JADC2作為一項組織戰略。2020年,陸軍和空軍簽署了一項協議,在2022財政年度(FY22)之前分享數據并制定共同的數據和接口標準;在多次實驗中,他們在這方面取得了成功。此外,陸軍、海軍和空軍在2021年初簽署了一項合作協議,以測試、整合和分享數據開發,以實現JADC2。

3 陸軍的角色

陸軍現代化戰略描述了陸軍將如何作戰,用什么作戰以及如何組織起來支持聯合部隊。陸軍致力于發展作戰網絡、技術和概念,通過一系列名為 "項目融合"(PC)的演示和實驗來實現超額匹配并為聯合部隊提供信息。這是一場持續的學習運動,旨在迅速 "融合"所有領域(陸地、空中、海上、太空和網絡空間)的效果,并塑造陸軍的新興理論、組織、訓練、能力、研究和發展以及后勤。

通過實驗和學習,"項目融合"有助于確保軍隊在適當的地方擁有適當的人員、適當的系統、適當的能力,以支持聯合戰斗。——陸軍參謀長詹姆斯-麥康威爾將軍

"項目融合"(PC):學習運動

PC由五個核心要素組成:

  • 確保合適的人員和人才。
  • 將陸軍現代化工作與八個陸軍未來司令部跨職能小組(CFT)聯系起來,這些小組與陸軍現代化的六個優先事項相一致。
  • 擁有正確的指揮和控制,以應對節奏越來越快的威脅。
  • 使用人工智能對信息進行分析和分類,并在陸軍網絡中進行傳輸。
  • 在 "最嚴苛的地形"中測試能力。

每項實驗都通過新的架構、編隊和來自陸軍八個CFT的授權來融合現代化舉措,并深化陸軍現代化舉措的整合。這些努力正在加速2018年國防戰略中概述的現代化戰略,該戰略設想未來的戰斗將在退化的環境中以擁有速度、自主性和分布式能力的單位獲勝。

表:陸軍未來司令部項目融合戰略20-22財年

在亞利桑那州尤馬的 "項目融合2020"(PC20)持續了幾個月,展示了人工智能和機器人技術,包括兩次實彈演示。該實驗由士兵、平民、科學家和工程師設計,在最低作戰水平上測試了融合,以挑戰戰術邊緣的決策過程。其中一項測試使用衛星和無人駕駛航空系統:同時感知空中和地面目標;迅速將數據傳遞給平臺,以打擊目標;并在十幾秒內決定性地摧毀該目標。

圖:2021年10月19日,在亞利桑那州尤馬試驗場,被分配到第82空降師的美國陸軍一等兵丹尼爾-坎達爾斯使用戰術機器人控制器來控制遠征模塊化自主車輛,為 "項目融合"做準備。在2021年項目融合期間,士兵們試驗使用該車輛進行半自主偵察和再補給(美國陸軍中士馬里塔-施瓦布攝)。

對實現JADC2能力的另一個貢獻是陸軍繼續倡導將其從聯合(joint)擴展到 "結合(combined)"--CJADC2--因為任何網絡都需要包括盟友和合作伙伴。陸軍在亞洲和歐洲有著深厚的軍隊間關系,應該站在這種重要努力的最前沿。認識到這一點,陸軍21/22財政年度的PC戰略將參與范圍擴大到了結合伙伴和盟友,增加了指揮層級并使之多樣化,并推動了現代化概念和技術的極限。

注2:項目融合(Project Convergence):項目融合是聯合部隊對速度、射程和決策主導權的實驗,以實現超額完成任務,并為聯合作戰概念和全域聯合指揮與控制提供信息。作為一場學習運動,它利用一系列聯合的、多領域的交戰來整合人工智能、機器人技術和自主性,以提高戰場態勢感知,將傳感器與投射連接起來,并加快決策的時間線。因為誰能最先看到、了解并采取行動,誰就能獲勝。

注3:項目融合的五個核心要素

  • 1.人
  • 2.武器系統
  • 3.指揮和控制
  • 4.信息
  • 5.地形

4 挑戰

JADC2要求國防部和陸軍進行轉型,特別是在數據管理和共享、網絡支持能力、人工智能在決策周期中的作用以及為實現這些變化而對部隊結構進行調整。陸軍現代化戰略及其現代化優先事項是持續轉型的框架,以使陸軍能夠在多個領域進行部署與聚合效應。

注4:軍隊現代化的優先事項六大任務

  • 遠距離精確射擊
  • 下一代戰車
  • 未來的垂直升降機
  • 陸軍網絡現代化
  • 空中和導彈防御
  • 士兵殺傷力

4.1 數據共享和網絡能力

一個用于C2的綜合戰斗管理系統需要在數據共享和標準化數據共享接口方面進行通信;然而,許多遺留系統包含數據共享障礙。2021年初,各軍種之間開始認真工作,制定數據標準以連接他們的JADC2項目,并通過 "發現、理解和與所有領域、梯隊和安全級別的合作伙伴交換數據 "來克服這些障礙。

陸軍的網絡CFT正在試驗網絡的現代化,以實現聯合接口、彈性和能力。它的重點是加強地面領域的數據和網絡傳輸能力,連接人工智能和機器學習(AI/ML),開發戰術云和邊緣計算。

4.2 聯合部隊實驗

國防部正在制定和實施一套初步的實驗和原型設計的核心原則,以統一國家安全事業。聯合部隊已經確定了幾個原型能力,通過將真實世界的威脅數據納入響應計算,在即將舉行的演習中進行測試。陸軍聯合現代化司令部建立了聯合系統集成實驗室(JSIL)--一個使用持久性環境場景的實驗網絡,允許各軍種、工業界和盟友通過幾個網絡測試數據共享能力。這將有助于對JADC2戰略進行可靠的評估。

4.3 最大限度地利用空間、人工智能和網絡

由美國太空發展局管理的低地球軌道(LEO)衛星將整合各軍種的戰術網絡,以創建一個網狀網絡的傳輸層。計劃于2022年部署的近30顆衛星將提供一種 "作戰人員沉浸 "能力,其中傳感器、投射和戰術網絡可以與戰術通信連接。PC22將利用這些衛星,開發低地軌道能力。

人工智能國家安全委員會報告稱,國防部有必要在2025年前采用、實施人工智能并為其提供資源。人工智能/ML--陸軍的一個優先研究領域--對于在聯合、全域作戰中實現聯合戰場管理系統至關重要。人工智能的進步提高了對新出現的威脅的反應速度和敏捷性,使指揮官和工作人員能夠將精力集中在加速、優化決策上。

建設網絡安全基礎設施是陸軍網絡計劃的一個關鍵方面,它將為統一的網絡帶來速度、訪問和安全。在平衡這些要求的同時,美國網絡司令部正在與行業伙伴密切合作,擴大用于在國防部、情報界和商業網絡之間傳遞數據的安全共享工具,而不存在被破壞的風險。

圖:作為 "項目融合2020"的一部分,飛馬系列戰術自主系統的一部分在尤馬試驗場進行測試。飛馬系統有能力為無人駕駛航空系統(UAS)、地面行駛履帶式車輛,提供監視能力或創建一個地區的豐富詳細的三維地圖。

5 前進之路

決策主導權--在技術和融合的作用下更快地做出更好的決策的能力--將使美國軍隊從其對手中脫穎而出。JADC2有助于實現信息主導權,并促進快速融合,實現速度關鍵優勢,這是未來AI/ML競爭的基礎。

目前,每個軍種都在其各自領域內管理C2的復雜性。隨著戰爭的特點變得越來越復雜,聯合部隊必須同時有效地整合五個領域。這需要新的C2方法。JADC2是建立一支能夠完成國防戰略目標的聯合部隊的基礎。國會的支持、持續的資助和軍種間的合作對于成功實施JWC和JADC2至關重要。

陸軍在實現這一聯合網絡的技術、創新和實驗方面處于領先地位。它的PC學習運動已經證明了它有能力使用新興技術和創新概念來實現軍種間和跨域的融合。陸軍的未來司令部、CFTs、作戰能力發展司令部和軟件工廠正在結合士兵的經驗、工業界的資源和科學家的專業知識來發展和提供未來的戰斗力量。通過實驗和聯合協作,陸軍正在使JADC2成為現實,從而增強戰略競爭中的威懾力和沖突中的超強戰斗力。

美國陸軍協會

美國陸軍協會是一個非營利性的教育和專業發展協會,為美國的全部軍隊、士兵、陸軍文職人員和他們的家屬、行業伙伴以及強大國防的支持者服務。美國陸軍協會為陸軍提供聲音,支持士兵。

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在加拿大國防研究與發展部(DRDC)05da聯合情報收集和分析能力(JICAC)項目下,本科學報告提出了創新貢獻,為作戰提供先進的情報收集任務支持,作為情報需求管理和收集管理(IRM/CM)能力的一部分。它報告了新型收集任務優化工具的設計,旨在支持收集管理人員處理復雜任務和支持收集資產設施。它總結了新的研究和開發情報收集概念和自動決策支持/規劃能力,以支持/建議收集經理有效和高效的資源分配。以多衛星收集調度用例問題為重點,簡要報告了導致快速、自動和優化收集任務的新技術解決方案概念,提供服務水平的改善和增強及時的態勢感知。從人工智能和運籌學中借用的基本概念,目的是在各種任務、機會、資源能力、時間和成本約束下實現收集價值最大化。報告總結了技術成果,描述了新的快速、自動和優化的收集任務解決方案和原型推薦器,以安排真實/虛擬的多衛星星座。它應對了一些缺陷和挑戰,如短視(以單一任務為重點)或臨時性的情報收集任務分配方法,不適合集中式/分布式的開放和閉環資源管理方法或框架,以確保靜態/動態規劃或處理約束的多樣性/差異性和不確定性管理。本報告還旨在向加拿大軍隊情報指揮部(CFINTCOM)、空間總督(DG SPACE)、加拿大聯合行動指揮部(CJOC)和主要的軍事聯合情報、監視和偵察(JISR)利益相關者提供信息。

對國防和安全的意義

本科學報告提出了適用于天基情報、監視和偵察的多衛星情報收集調度問題的新型收集任務技術概念和技術發現。這項工作與雷達衛星星座任務(RCM)項目的后續舉措和加拿大軍隊(CF)在北極和北方的持久性聯合情報、監視和偵察方面的一些優先事項相吻合,以便及時提出增強情報收集任務的解決方案和工具。它提出了新的科學和技術方法,為低密度、高需求的可部署收集資產提供近乎最佳的情報收集。

1. 引言

針對適當的情報、監視和偵察(ISR)應用領域的具有成本效益的天基情報收集任務,對發展適當的國防情報需求管理和收集管理(IRM/CM)能力至關重要。因此,收集管理,特別是收集任務分配,對于保持加拿大領土、空中和海上領域的準確、及時和持久的態勢感知至關重要。典型的收集管理要求包括在資源有限的情況下進行適應性和響應性收集(CFINTCOM);收集任務分配;規劃執行;傳感器組合優化;支持聯合ISR(JISR)資產的動態執行新任務(CJOC);實時收集規劃以及有效的傳感器提示(DG SPACE),等等。最終的目的是有效地彌補信息需求和信息收集之間的差距,最佳的資源管理主要是由人員短缺、有限的收集任務自動化、成本效益、資源限制和低密度高需求的收集資產(衛星)在一個時間限制的不確定環境中的發展。通過多衛星收集調度問題(m-SatCSP)開展北極情報和監視的基于空間的圖像情報(IMINT),代表了一個典型的相關使用案例。

為處理情報收集任務的缺陷和挑戰而提出的解決方案[1]有很多。最近關于收集任務,特別是多衛星圖像采集調度的公開文獻,在 "多異質衛星任務的收集規劃和調度:調查、優化問題和數學規劃公式"[2]和 "QUEST--多衛星調度問題的新二次決策模型,計算機與運籌學"[3]。以下是對擬議方法的主要局限性的簡要總結。讀者可以參考后面的出版物[2],[3]以了解更明確的細節。基于低密度高需求的集合資產為前提,一般的問題在計算上是困難的。大多數研究貢獻主要限于同質衛星和單一星座情景,主要處理簡單的觀測點目標("點 "區域)任務,并提出新的任務聚類和預處理策略以減輕計算復雜性。已呈現的工作大多忽略了大面積覆蓋的復雜性、及復雜的任務結構、聯合價值任務構成、觀測結果和成像機會質量的不確定性以及常見的操作約束。這些制約因素包括最小任務覆蓋閾值、相互任務排斥、任務優先級和成像成本。目前的采集資產任務分配方案大多提供基于短視啟發式的策略,以規劃或分配采集器任務。在實踐中,最好的資源往往是短視推薦或局部選擇,以完成一個特定的任務,而忽略了其他約束條件(例如,為其他采集請求服務的時間窗口和成像機會)、追求的全局目標和持續進行的部分規劃解決方案質量。因此,ISR資源分配和動態重新分配是臨時性的,因為它們是以單一任務為中心的,而不是采用更全面的任務觀,關注整體任務,更好地利用替代機會,更有效地滿足整體收集要求。擬議的基本收集任務的部分解決方案沒有提供一個健全的資源管理框架,以確保適應性動態規劃或處理約束的多重性/多樣性和不確定性管理。它們也未能展示有價值的分布式規劃和融合的協同作用或整合,同時對支持可重構的傳感器網絡提出很少的指導。一方面,減少感知或高級信息融合與資源分配(RA)任務之間的差距,另一方面,規劃(任務分配)和執行(收集)監測之間的差距,仍然難以實現。

這項工作提出了新的研究和發展情報收集概念和自動決策支持/規劃能力,以支持/建議收集人員有效和高效的資源分配。它旨在開發自動咨詢調度組件和概念驗證原型,以實現有效的收集任務分配。以多衛星圖像采集(IMINT)調度為重點,介紹了導致快速、自動和優化采集任務的新技術解決方案概念,改善提供的服務水平,并增強及時的態勢感知。所設想的問題包括許多新的附加功能和完善的元素,這些元素在公開的文獻中主要是被忽視或忽略的。假設在低密度、高需求的收集資產條件下的m-SatCSP,新的特征包括收集資產的多樣性和敏捷性、任務抽象化、更多的包容性目標和更多的約束多樣性。重新審視的表述涉及抽象的情報收集任務,將單一目標區域(點)的重點明確地包括在大面積覆蓋范圍內,同時考慮多個或虛擬的異質衛星星座,脫離了傳統的同質情景。新的空間和時間依賴性,反映更現實的任務復雜性,放松相互獨立和可分離的假設。它抓住了成像質量、部分任務執行和成功概率等概念,擺脫了對有序行動執行或確定性結果的不現實的假設。該方法還重新審視了任務優先級利用的概念。因此,優先權被用作沖突解決機制,而不是基于優先權的有偏見的短視策略,強加任意的任務部分排序來管理高復雜性需求。設想的問題目標是要捕捉到超越通常區域覆蓋范圍特定任務的性能措施,引入收集質量,考慮到探測成功率、跟蹤質量和識別的不確定性,以提高收集的信息價值。基于最近提出的一個問題陳述,即m-SatCSP的背景[3],將情報請求映射到收集資產成像機會,以實現收集價值最大化,這項工作簡要地擴展了標準確定性問題決策模型,使用常規的混合整數二次規劃優化問題表述[5]。針對基于空間的ISR應用領域,新的優化模型降低了計算復雜性,使得在某些情況下利用精確的問題解決方法成為可能,同時提供了對最優解的約束。在公開文獻中大量報道的傳統特征約束的基礎上,推廣的模型引入了額外的規范,如合適的任務覆蓋閾值、可選的任務互斥、任務優先級、聯合值任務組成、成像/服務時間窗口,以及單個和平均軌道的熱約束。報告了在集中式和分布式決策背景下各種靜態和動態情景下的主要貢獻和創新之處。簡要介紹了為支持收集任務而明確開發的創新模型、求解器和概念驗證原型(推薦器)。

本科學報告總結了技術成果,描述了新的快速、自動和優化的收集任務(改善服務水平,增強態勢感知)解決方案和原型推薦器,為規劃多衛星真實/虛擬星座。它還旨在向CFINTCOM、DG SPACE和CJOC軍事組織通報主要發現,并確定最有希望的收集管理性能要求、技術和工具,容易對正在進行的主要軍事舉措產生潛在影響。這項工作是在2015年12月至2020年3月的DRDC聯合部隊發展(JFD)05da聯合情報收集和分析能力(JICAC)項目下進行的。

本報告概述如下。第2節簡要介紹了m-SatCSP問題陳述。它描述了問題的基本特征,并強調了開環和閉環設定以及集中式和分布式的決策背景。第3節和第4節分別總結了各自的開環(靜態)和閉環(動態)建議的貢獻。簡要介紹和討論了所開發的概念、模型特征、算法或求解器以及主要結果。第5節介紹了在JICAC下明確開發的概念驗證集合任務原型,以檢驗靜態/動態問題。第6節總結了核心貢獻、發現及其潛在影響。最后,在第7節中提出了建議。提出了一些進一步的技術解決方案開發和未來工作擴展的方向。

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前言

我們的同行競爭者,利用科學、技術和信息環境的新興趨勢,已經投資于挑戰美國和重塑全球秩序的戰略和能力。他們采用創新的方法來挑戰美國和盟國在所有領域、電磁波譜和信息環境中的利益。他們經常尋求通過在武裝沖突門檻以下采取模糊的行動來實現其目標。在武裝沖突中,武器技術、傳感器、通信和信息處理方面的進步使這些對手能夠形成對峙能力,以在時間、空間和功能上將聯合部隊分開。為了應對這些挑戰,履行美國陸軍在保護國家和確保其重要利益方面的陸軍職責,陸軍正在調整其組織、訓練、教育、人員和裝備的方式,以應對這些圍繞多域作戰(MDO)概念的未來威脅。

陸軍的情報工作本質上是多領域的,因為它從多個領域收集情報,而且可以接觸到合作伙伴,彌補陸軍信息收集能力的不足。在競爭中,陸軍情報能力作為掌握作戰環境和了解威脅能力和脆弱性的一個關鍵因素。在整個競爭過程中,陸軍情報部門為每個梯隊的指揮官和參謀人員提供所需的態勢感知,以便在所有領域、電磁頻譜和信息環境中可視化和指揮戰斗,并在決策空間匯集內外部能力。

這個概念描述了關鍵的挑戰、解決方案和所需的支持能力,以使陸軍情報部門能夠在整個競爭過程中支持MDO,以完成戰役目標并保護美國國家利益。它是陸軍情報部隊、組織和能力現代化活動的基礎。這個概念還確定了對其他支持和輔助功能的影響。它將為其他概念的發展、實驗、能力發展活動和其他未來的部隊現代化努力提供信息,以實現MDO AimPoint部隊。

本文總結

陸軍未來司令部的情報概念為陸軍情報部隊的現代化活動提供了一個規劃,以支持陸軍2035年的MDO AimPoint部隊在整個競爭過程中與同行競爭對手進行多域作戰。它提供了支持2035年以后MDO AimPoint部隊的見解。這個概念是對2017年美國陸軍情報功能概念中概述想法的修改:情報作為一個單位在所有領域的運作,有廣泛的合作伙伴投入。這個概念擴展了這些想法,以解決陸軍在進行大規模作戰行動中的頭號差距:支持遠距離精確射擊的深度傳感。領導陸軍情報現代化的舉措是組織上的變化,以提供旅級戰斗隊以上梯隊的能力,以及支持深層探測問題的四個物資解決方案。

支持MDO AimPoint Force 2035的組織變化使戰區陸軍、軍團和師級指揮官能夠以遠程精確火力和其他效果塑造深度機動和火力區域。在戰區層面,軍事情報旅的能力得到提高,新的多域特遣部隊擁有軍事情報能力。遠征軍的軍事情報旅被重新利用和組織,以支持軍團和師的指揮官,而不是最大限度地向下支持旅級戰斗隊。

支持MDO AimPoint Force 2035的物資變化,即將所有的傳感器、所有的火力、所有的指揮和控制節點與適當的局面融合在一起,對威脅進行近乎實時的瞄準定位。多域傳感系統提供了一個未來的空中情報、監視和偵察系統系列,從非常低的高度到低地球軌道,它支持戰術和作戰層面的目標定位,促進遠距離地對地射擊。地面層系統整合了選定的信號情報、電子戰和網絡空間能力,使指揮官能夠在網絡空間和電磁頻譜中競爭并獲勝。戰術情報定位接入節點利用空間、高空、空中和地面傳感器,直接向火力系統提供目標,并為支持指揮和控制的目標定位和形勢理解提供多學科情報支持。最后,通過分布式共同地面系統,陸軍提高了情報周期的速度、精度和準確性。

伴隨著這些舉措的是士兵培訓和人才管理方法,旨在最大限度地提高對目標定位和決策的情報支持。從2028年MDO AimPoint部隊開始,陸軍情報部門將繼續改進軍事情報隊伍,以支持2035年及以后的MDO AimPoint部隊。

這一概念確定了陸軍情報部門將如何轉型,以支持陸軍和聯合部隊在整個競爭過程中與同行競爭者抗衡。

圖1 邏輯圖

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總結

美國防部(DOD)正在對其指揮軍事力量的方法進行現代化改造。國防部高級領導人已經表示,現有的指揮和控制架構不足以滿足2018年國防戰略(NDS)要求。全域聯合指揮與控制(JADC2)是國防部的概念,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到一個網絡中。

DOD指出,用Uber共享服務來比喻其對JADC2的期望最終狀態。Uber結合了兩個不同的應用程序--一個是乘客,另一個是司機。使用各自的位置,Uber算法根據距離、旅行時間和乘客(以及其他變量)來確定最佳匹配。在JADC2的情況下,這種邏輯將找到攻擊特定目標的最佳武器平臺,或應對新出現威脅的最佳單位。為了使JADC2有效工作,DOD正在追求三種新的或新興的技術:自動化和人工智能、云環境和新的通信方法。

DOD的一些機構和組織參與了與JADC2相關的工作。下面的清單突出了與JADC2開發有關的部分組織和項目:

  • 國防部首席信息官:第五代(5G)信息通信技術。

  • 國防部長辦公室(研究與工程):全網絡化指揮、控制和通信(FNC3)。

  • 國防高級研究計劃局:馬賽克戰爭。

  • 空軍:高級戰斗管理系統(ABMS)。

  • 陸軍:項目融合(Project Convergence)。

  • 海軍:項目超配(Project Overmatch)

隨著國防部開發指揮和控制軍事力量的新方法,國會可能會考慮幾個潛在的問題:

  • 國會如何在驗證需求或成本估算之前考慮JADC2的相關活動?

  • 在沒有正式的計劃或預算申請的情況下,國防部為JADC2的預算是多少?

  • JADC2的支出重點是什么,是否有國防部可能沒有投資的舉措?

  • 國防部如何確保每個軍種和盟國的通信系統之間的互操作性?

  • 國防部應如何優先考慮其未來網絡中相互競爭的通信需求?

  • 人工智能將在未來的指揮和控制決策系統中發揮什么作用?

  • 為了滿足JADC2的要求,有哪些潛在的部隊結構變化是必要的?

  • 國防部應如何管理與JADC2相關的工作?

1 什么是JADC2

全域聯合指揮與控制(JADC2)是美國國防部(DOD)的概念,即把所有軍種--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。傳統上,每個軍種都開發了自己的戰術網絡,與其他軍種的網絡不兼容(例如,陸軍網絡無法與海軍或空軍網絡連接)。通過JADC2,國防部設想建立一個 "物聯網"網絡,將眾多傳感器與武器系統連接起來,利用人工智能算法幫助改善決策。

DOD官員認為,未來的沖突可能需要領導人在幾小時、幾分鐘或可能幾秒鐘內做出決定,而目前分析作戰環境和發布命令的過程需要數天時間。國防戰略(NDS)委員會報告的非保密概要指出,目前的C2系統與潛在的同行競爭對手相比已經"惡化"。國會可能對JADC2概念感興趣,因為它正被用來制定許多高調的采購計劃,以及確定美國軍隊對潛在對手的有效性和競爭力。

圖 1. JADC2 的概念愿景

JADC2設想為聯合部隊提供一個類似云的環境,以共享情報、監視和偵察數據,在許多通信網絡中傳輸,從而實現更快的決策(見圖1)。JADC2打算通過收集來自眾多傳感器的數據,利用人工智能算法處理數據以識別目標,然后推薦最佳武器--包括動能和非動能武器(如網絡或電子武器)--來打擊目標,從而幫助指揮官做出更好的決策。

DOD指出,用Uber共享服務作為類比來描述其對JADC2的期望最終狀態。使用各自的位置,Uber算法根據距離、旅行時間和乘客(以及其他變量)來確定最佳匹配。然后,該應用程序為司機提供指示,讓他們按照指示將乘客送到目的地。Uber依靠蜂窩和Wi-Fi網絡來傳輸數據,以匹配乘客并提供駕駛指示。

一些分析家對JADC2采取了更加懷疑的態度。他們對JADC2的技術成熟度和可負擔性提出了疑問,以及是否有可能在一個致命的、充滿電子戰的環境中部署一個能夠安全可靠地連接傳感器和射手并支持指揮和控制的網絡。分析人士還詢問誰將擁有跨領域的決策權,因為傳統上,指揮權是在每個領域內而不是從整體戰役的角度下放的。

什么是指揮與控制?C2的維度和人工智能的影響
人們可以通過五個問題來看待指揮和控制:誰、什么、何時、何地和如何。傳統上,國會通過兩個不同但相關的問題來關注指揮與控制:權力("誰")與技術("如何")。
國會傳統上關注的第一個問題反映了指揮官執行行動的權力。這一討論的重點是指揮系統,反映了負責組織、訓練和裝備美國部隊的軍種與有權在國外使用部隊的作戰司令部之間的差異。這個問題可以用一個問題來概括:"誰指揮部隊?"
第二個問題是使指揮官能夠做出這些決定并將其傳遞給戰場的技術方面。指揮、控制、通信(C3)、C3加計算機(C4)以及情報、監視和偵察(ISR)等術語進入了討論。指揮和控制的這一技術問題著眼于指揮官用于決策的數據(和收集方法)(即ISR是促成決策的數據),將數據轉化為信息的處理能力,以及使指揮官將其決策傳達給地理上分布的部隊系統。這種指揮和控制的技術方法可以概括為:"你如何指揮部隊?"
指揮和控制的其他動態回答了其他問題:哪些系統和單位被指揮(什么),時間方面(何時),以及地理方面(何處)。國會在歷史上對這些問題中的每一個都是在具體的,而不是一般的問題上表示了興趣。例如,國會沒有考慮一般用途的部隊,而是關注與核部隊和特種作戰相關的權力問題。與核和網絡戰的快速反應相關的指揮和控制問題,以及在有限的程度上與電磁頻譜戰相關的問題,這些都是及時性問題,引起國會關注的其他領域。
關于 "何時",國會已表示對與核和網絡戰的快速反應有關的指揮和控制感興趣,并在有限的程度上對電磁頻譜戰感興趣。然而,對 "何時"的最大敏感度似乎更側重于戰術(例如,何時讓飛機進入目標,何時開始對建筑物進行攻擊);這些決定往往被授權給指揮官。最后,地理因素對指揮美軍提出了獨特的挑戰;只要行政部門和國會繼續支持全球國家安全戰略,地理決策在很大程度上代表了戰術問題,往往被授權給各個指揮官。
圖2. 指揮與控制的維度和人工智能的影響
圖2描述了這些問題是如何通過引入人工智能(AI)來優化各方面的結果。隨著編隊復雜性的增加--特別是為全域聯合作戰設計的編隊,控制這些部隊有可能超越人類的認知能力,并使用算法來幫助管理這些部隊。美國軍方表示,它打算讓人類參與整個決策過程,但隨著美國軍隊將更多的人工智能技術引入其決策機構,各方面的區別開始變得模糊不清。例如,"誰"和 "如何"開始變得相似,特別是當計算機或算法向指揮官提出建議時,他們可能不了解信息或產生建議的過程。
人工智能還可以影響指揮和控制的其他方面,包括 "什么"、"什么時候 "和 "在哪里"。將 "什么 "和 "哪里 "這兩個要素結合起來,可以挑戰對手尋找和與美國部隊交戰的能力;這樣做也可以挑戰指揮官及其參謀部在沒有系統幫助管理復雜情況下保持對部隊的控制能力。從 "何時 "的角度來看,需要快速決策的行動,特別是電磁頻譜戰或網絡戰,可能超過人類的決策能力。這就提出了一個重要的問題,即指揮官能在多大程度上信任人工智能,以及人類作戰員需要理解人工智能系統為什么建議采取特定行動。

2 為什么要改變當前的 C2 結構?

DOD目前使用戰斗空間的不同部分來執行C2--主要是沿著確定的軍事領域:空中、陸地、海上、太空和網絡空間。這種結構的存在是因為傳統的威脅來自單一系統,如飛機和坦克編隊。作為回應,軍方開發了高度復雜(但昂貴)的傳感器來監視戰斗空間,向集中式指揮中心(如空中作戰中心或陸軍指揮所)提供信息。E-3高級預警和指揮系統(AWACS)和E-8聯合監視目標攻擊雷達系統(JSTARS)等系統經過優化,為這些中央前哨的指揮官提供態勢感知,然后他們可以在那里指揮軍事力量。

2018年國防戰略(NDS)、審查它的 NDS 委員會和其他來源闡述的未來作戰環境描述了潛在對手如何發展復雜的反介入/區域拒止 (A2/AD) 能力(見圖 3)。這些能力包括電子戰、網絡武器、遠程導彈和先進的防空系統。 美國競爭對手將 A2/AD 能力作為對抗美國傳統軍事優勢(例如投射力量的能力)的一種手段,并提高他們贏得快速、決定性交戰的能力。

圖 3. A2/AD 環境的可視化

美國防部高級領導人已經表示,在未來的作戰環境中,獲取信息將是至關重要的。此外,這些領導人還表示,為了挑戰潛在的同等對手,需要采取多領域的方法(美國部隊將使用地面、空中、海上、太空和網絡力量來挑戰對手的目標計算)。因此,全領域聯合作戰的概念為指揮官提供了獲取信息的機會,可以利用突襲進行同步和連續的行動,并在所有領域快速和持續地整合能力,從而獲得物質和心理優勢以及對作戰環境的影響和控制。

空中陸戰概念設想將空軍和陸軍的努力結合在一起,在20世紀80年代對抗蘇聯,自該概念提出以來,技術上的進步使美國防部能夠繼續發展全領域聯合作戰的概念。這些技術進步包括增加了攻擊目標的方法(包括電子和網絡手段),相對低成本的傳感器的擴散,以及將這些傳感器的數據轉化為信息的處理能力的提高。維持對所有領域行動的控制所面臨的挑戰是,美國的軍事C2機構并不是為做出這些類型的決定而組織的,26而且正在使用的技術的復雜性和速度可能超過人類的認知能力。

指揮與控制是如何演變的?
美軍傳統的指揮和控制概念源于德軍的 "任務型命令"(auftragstaktik)。認識到軍事行動中的混亂和 "戰爭迷霧 "是不可避免的,下級指揮官被委托半自主地行動以實現其指揮官的意圖(即任務的總體目標),而不是有預先規定的行動。情報來源和偵察的信息需要很長的時間,甚至可能需要幾天才能到達指揮官手中。為了保持對部隊的控制,指揮官們依靠無線電通訊和紙質信件。有限的信息量使得指揮官可以在兩個方面指揮部隊--使用單一的領域來應對對手的行動。
在冷戰的高峰期,蘇軍給軍事力量提出了一個新的問題:如何對抗一支數量上占優勢的坦克部隊。為了應對這一威脅,陸軍和空軍提出了一種新穎的方法,通過開發新技術來確定增援地點,將空中和陸地力量結合起來。這一概念被稱為 "空地戰"。這種三維方法試圖利用情報、監視和偵察方面的優勢,"深入觀察",將火力集中打擊增援部隊(即 "深入打擊")。為了支持這種利用深度打擊來防止增援部隊的設想,美軍需要改進指揮所,以提高指揮部隊的決策速度,同時仍然保持遵循指揮官意圖的傳統。這種需要導致了新系統的開發,如JSTARS和ATACMS。這些系統使指揮官能夠更快地了解戰斗空間,并提高對敵軍直接開火的反應時間。
在過去的20年里,中國和俄羅斯觀察了美國的戰爭方法,確定了挑戰美國優勢的不對稱方法。中國的軍事現代化尤其注重防止美國建立大量的戰斗力(限制后勤),增加高價值飛機(油輪、間諜飛機、指揮和控制飛機)的風險,并增加其海軍足跡(限制美國的海軍優勢)。為了應對這些新威脅,國防部最初提出了使用多域作戰的想法(后來過渡到全域作戰一詞)。國防部認為,使用一個或甚至兩個維度來攻擊對手是不夠的,因此挑戰對手的目標計算需要更復雜的編隊(額外維度)。國防部認為,不斷增加的復雜性,加上應對新興技術威脅的時間可能減少,需要新的方法來管理部隊。
圖4. 指揮和控制的復雜性的變化

3 JADC2-賦能技術

在國防部發展JADC2概念的過程中,有三類技術在這種指揮和控制軍事力量的方法中起著不可或缺的作用:自動化、云環境和通信。

3.1 自動化與人工智能

許多DOD高級領導人已經明確表示,JADC2是一個概念(或許是一個愿景),而不是任何具體的計劃。在2021年1月的一篇文章中,聯合人工智能中心主任Michael Groen中將說:"JADC2不是一個IT(信息技術)系統,它是一個作戰系統。從歷史上看,你會有一個大型的國防項目,你會花數年時間來完善需求,你會收集大包大包的錢,然后你會去找國防承包商,花更多的時間來建造、測試,然后在多年后最終投入使用"。在這篇文章中,Groen中將描述了人工智能(AI)的作用,以及延伸到數據和數據結構的作用,使這些算法能夠為指揮官提供信息。根據Dennis Crall中將(聯合參謀部指揮、控制、通信和計算機/網絡首席信息官[JS J6]主任)的說法,人工智能和機器學習對于實現JADC2至關重要。Dennis Crall說道:"JADC2是關于將所有這些自動化....。它是關于利用傳感器豐富的環境--查看數據標準等事情;確保我們可以將這些信息轉移到一個我們可以正確處理的區域; 帶來了云;帶來了人工智能、預測分析;然后用一個能夠處理這些的網絡來支撐所有領域和合作伙伴。"

3.2 云環境

DOD表示,擁有多分類的云環境對于實現JADC2是必要的。DOD設想,用戶能夠根據他們的需要和信息要求,在不同的分類下訪問信息。在2021年6月的新聞發布會上,克拉爾中將說,"戰術邊緣 "的云能力是用于數據存儲和處理,實現人工智能算法。作為一個例子,空軍討論了其高級戰斗管理系統(ABMS)項目對云環境的需求--空軍部對JADC2的貢獻,這將在下文討論。根據空軍的預算說明,ABSM將需要一套云系統、應用程序(即軟件)和網絡(包括商業和政府擁有的),這將 "了解環境并應用由人工智能和機器學習輔助的先進算法"。

3.3 通信

根據DOD的說法,開發JADC2將需要新的通信方法。DOD目前的通信網絡已經為中東地區的行動進行了優化。因此,DOD使用衛星作為與海外部隊通信的主要方法。這些系統面臨著延遲(時間延遲)問題,并且在設計上不能在有電子戰的情況下有效運行。這些舊的架構依賴于地球同步軌道上的衛星,這些衛星在地球上空大約22200英里(35800公里)處運行。新的應用,如人工智能,將有可能需要額外的數據速率,而目前的通信網絡可能無法支持--特別是當DOD增加傳感器的數量,以提供額外的數據來改進算法。自主系統的引入,如海軍的大型無人水面和海底航行器,以及陸軍對機器人飛行器越來越感興趣而產生的系統,可能需要安全的通信和短時延來維持對這些系統的控制。

4 目前開展的JADC2相關工作

聯合參謀部是負責制定全域聯合指揮與控制概念戰略的國防部組織。此外,還有一些正在進行的研究和努力與JADC2概念有關。每個軍事部門(陸軍、海軍、空軍)以及國防部機構,如國防高級研究計劃局(DARPA)和負責研究和工程的國防部副部長辦公室(OSD[R&E]),都在開發技術和概念。以下各節簡要介紹一些組織的工作。

4.1 聯合參謀部 J6:JADC2 戰略

國防部負責制定JADC2戰略的領導機構是聯合參謀部J6指揮、控制、通信和計算機/網絡局。JADC2戰略最初的設想是改善聯合部隊的互操作性(例如,確保無線電系統能夠相互通信),后來擴大了這一重點,制定了一種信息共享方法,通過為決策提供數據來實現聯合行動。除了制定戰略,J6還組織了一個JADC2跨職能小組,各軍種和國防部機構通過該小組協調他們的實驗和計劃。這與國防部數據戰略和國防部副部長創造數據優勢的努力相一致。該戰略確定了五條工作路線以實現JADC2框架:

1.數據組織

2.人力組織

3.技術組織

4.核指揮、控制和通信(NC3)

5.任務伙伴信息共享

在2021年6月4日的新聞發布會上,克拉爾中將表示國防部長奧斯汀已經批準了JADC2戰略。

4.2 OUSD研究與工程(R&E):完全網絡化的指揮、控制和通信(FNC3)

根據R&E辦公室的說法,"FNC3確定、啟動和協調指揮、控制和通信關鍵使能技術的研究、開發和降低風險活動。這些活動將包括整個國防企業不同但相互關聯的努力,由FNC3在OUSD(R&E)的工作人員監督和同步進行。" FNC3的主要負責人邁克爾-扎特曼博士描述了FNC3的整體愿景,包括三個層次--物理層、網絡層和應用層--它們為開發指揮、控制和通信系統提供了一種量身定做的方法,與商業部門的最佳實踐相一致。物理層代表無線電和發射器本身,而網絡層則通過開發國防部優化的新興商業軟件定義網絡技術(如網絡切片)來管理應用對物理層的訪問。所有這三層都旨在提高互操作性和彈性(即防止網絡被干擾或中斷的能力),并為每個應用提供適當的服務質量。

根據扎特曼博士的說法,FNC3是JADC2的中長期技術愿景,而每個部門(在以下章節中概述)都有專注于發展近期采購戰略的引人注目的努力。例如,空軍部的先進戰斗管理計劃旨在通過關注成熟技術在未來三年內部署。OUSD R&E利用其投資組合中不太成熟的技術,包括由DARPA、國防創新部門、戰略能力辦公室、各部門和其他部門開發的技術,為實施JADC2提供長期的技術手段。

4.3 DoD CIO:5G技術

國防部提出,5G無線技術的商業進展提供了傳輸更多數據(通常稱為數據吞吐量)和更低延遲的能力。國防部認為,它需要這些能力來處理來自眾多傳感器(如衛星、飛機、船只、地面雷達)的更多數據,并在 "邊緣"(與無線電接收器在同一地點)處理這些信息。5G技術的另一個方面可以實現新的指揮和控制概念,即動態頻譜共享。隨著電磁頻譜變得更加擁擠,聯邦政府已經開始允許多個用戶在同一頻段上運行(稱為頻譜共享)。國防部首席信息官認為,頻譜共享技術允許通信系統在有干擾的情況下傳輸和接收數據。2020年9月,國防部CIO向工業界發出了一個信息請求,即如何對待動態頻譜共享。2021年1月21日,已經公布了67份對信息請求的回應。

4.4 DARPA:馬賽克戰

馬賽克戰爭代表了一系列由DARPA贊助的項目,旨在利用人工智能將傳統上不被設計為互操作的系統和網絡相結合。從概念上講(見圖5),這些項目將能夠利用從衛星上收集的原始情報,并將這些數據轉化為傳遞給 "射手 "的目標信息--在這種情況下,網絡武器、電子干擾器、導彈、飛機或任何其他可能影響預期目標的武器。正如哈德遜研究所的分析家布萊恩-克拉克和丹-帕特所解釋的那樣,"馬賽克戰爭 "試圖將多種重疊的困境強加給敵軍,擾亂他們的行動,從而阻止他們及時到達目標。

圖5:DARPA的馬賽克戰愿景

DARPA的馬賽克計劃之一,稱為異質電子系統的技術集成工具鏈(STITCHES),已被用于空軍和陸軍的實驗。據DARPA稱,STITCHES是一種軟件,旨在通過自主創建允許低延遲和高吞吐量的軟件,快速整合任何領域的通信系統,而無需升級硬件或修改現有的系統軟件。根據空軍的一份新聞稿,該部門已在幾個高級戰斗管理系統的 "上線 "中測試了該技術,并已開始將該計劃從DARPA過渡到空軍部。

4.5 空軍部:高級戰斗管理系統(ABMS)

高級戰斗管理系統最初的設想是取代E-8聯合監視和目標攻擊雷達系統(JSTARS)。空軍在2019年將ABMS項目從開發飛機或雷達之類的東西過渡到 "數字網絡環境,連接所有領域和每個梯隊的作戰能力,以實現全球決策優勢。" 換句話說,空軍從建立一個支持指揮和決策的平臺(如E-8 JSTARS)轉向建立一個安全的、"類似云"的環境,利用人工智能和預測分析為指揮官提供近實時數據。根據空軍的說法,ABMS項目將沿著六條產品線開發能力:傳感器集成、數據、安全處理、連接、應用和效果集成。

空軍已經舉行了三次 "on-ramps"(空軍用來描述演示的術語),以展示其ABMS的方法。2019年12月舉行的第一次on-ramps,展示了該部門從F-22戰斗機使用的安全通信向陸軍和海軍系統傳輸數據的能力。第二次上線使陸軍榴彈炮能夠擊落一枚代用巡航導彈。此外,空軍向美國北方司令部提供了這種 "類似云 "的零信任平板電腦--一種不在設備上存儲敏感數據的安全功能,以協助其在2020年春季應對COVID大流行。

2020年11月,空軍部確定了首席架構師辦公室,負責評估架構上線和整合企業數字架構。同時,空軍確定空軍部快速能力辦公室為ABMS整合項目執行辦公室。快速能力辦公室的工作重點是快速向現場交付項目,它的參與可以被看作是將ABMS從實驗轉向系統開發。

4.6 陸軍部:項目融合(Project Convergence)

根據陸軍的說法,"項目融合是陸軍圍繞一系列連續的、結構化的演示和實驗而組織的新的學習活動",旨在應對JADC2所帶來的挑戰。

1.確保陸軍擁有合適的人員和人才;

2.將當前的陸軍現代化工作與陸軍未來司令部的跨職能團隊聯系起來,并與陸軍現代化的六個優先事項保持一致;

3.擁有合適的指揮和控制,以應對節奏越來越快的威脅;

4.利用人工智能分析和分類信息,并在陸軍網絡中傳輸;

5.在 "最嚴峻的地形 "中測試能力。

項目融合2020在三個軍事設施中使用了大約750名士兵、平民和承包商,最終在亞利桑那州的尤馬試驗場進行了兩次現場頂點演習。在這次演習中,陸軍展示了幾種技術,包括人工智能、自主性和機器人技術,以測試新的方法來指揮和控制地理上分散的部隊。陸軍計劃將空軍和海軍的系統作為2021年項目融合的一部分,并打算在2022年項目融合中納入外國軍隊。這其中有3370萬美元用于運營和維護,以及7310萬美元用于研究、開發、測試和評估,由陸軍撥款。

4.7 海軍部:項目超配(Project Overmatch)

項目超配是海軍為建立一個 "海軍作戰架構",將艦艇與陸軍和空軍資產聯系起來而做出的努力。2020年10月1日,海軍作戰部部長吉爾德伊上將責成一名二星上將領導海軍的"項目超配"工作。在他的備忘錄中,吉爾德伊上將指示 "項目超配"采取類似于海軍發展核動力和AEGIS系統的工程和開發方法。其主要目標是 "使海軍能夠在海上形成集群,從近處和遠處、每個軸線和每個領域提供同步的致命和非致命效果。具體來說,你[斯莫爾海軍司令]要開發網絡、基礎設施、數據架構工具和分析。" 在一個平行的努力中,吉爾德伊上將責成基爾比副上將(負責作戰要求和能力的海軍作戰部副部長)制定一項計劃,將無人系統,包括艦艇和飛機,納入海軍作戰架構。根據新聞聲明,海軍打算在2023年達到初始作戰能力(即有能力部署初始系統)。海軍在2022財政年度為 "項目超配 "申請了三個分類項目元素的資金。

在2021年6月舉行的2021年AFCEA西部會議上,吉爾德伊上將討論了項目超配目前的工作。在這次活動中,吉爾德伊表示,自2020年10月項目啟動以來,項目超配已經完成了三個螺旋式發展周期。吉爾德伊進一步解釋說:"我們實際上正在試驗一種方式,使我們基本上可以將任何網絡上的任何數據傳遞給作戰人員。這是一個軟件定義的通信系統,使我們能夠以一種前所未有的方式拆開我們所有的網絡"。根據新聞報道,吉爾德表示,他預計在2022年底或2023年初將 "項目超配"的測試規模擴大到一個航母打擊群。

5 國會面臨的潛在問題

以下各節討論了國會的潛在問題,包括需求和成本估算、互操作性挑戰、平衡通信能力、人工智能在決策中的角色,以及實施JADC2所需的潛在部隊結構變化。

5.1 需求和成本估算

美國防部已經為JADC2的相關工作申請了幾個財政年度的資金,特別是在概念的早期發展階段。國防部正在積極制定JADC2戰略,預計將在2021年春季發布。國會中的一些人對國防部沒有像傳統采購項目那樣提供成本估算或驗證需求表示關切。因此,各軍種委員會和撥款委員會已經減少了對這些工作,特別是ABMS和5G研究和開發的要求資金。2021財年國防授權法案(NDAA)要求國防部在2021年4月前為JADC2提出要求。

5.2 國防部對JADC2的潛在資助水平

國防部還沒有正式公布關于JADC2的支出預算數據,該項目在各軍種和國防機構的一些項目中都有資金。根據聯合參謀部J6(JS J6)的說法,JADC2不是一個記錄項目,JS J6也不打算過渡到一個記錄項目。因此,除非國會要求國防部提供JADC2資金的詳細概述,否則國防部可能不太可能這樣做。

一些分析家推測了與JADC2有關的所有項目的年度成本。一位分析家估計,國防部在2022財政年度為與JADC2直接相關的項目編列了大約12億美元的預算。Govini估計,自2017財政年度以來,國防部在JADC2上花費了大約225億美元;這平均每年大約為45億美元。Govini的估計包括其他聯邦機構的資金--如國家航空和航天局(NASA)--以及國防部可能認為與JADC2無關的技術,因此可能高估了JADC2獲得的資金總額。

5.3 JADC2支出優先級

根據JS J6,有五條與JADC2相關的工作線:

  • 1.數據組織

  • 2.人力組織

  • 3.技術組織

  • 4.核指揮、控制和通信(NC3)

  • 5.任務伙伴信息共享

以數據為中心的方法側重于國防部系統傳輸所需的數據類型和結構,創建一個共同的數據框架,為數據的發送和接收提供一個商定的標準。換句話說,數據的格式化、組織化和結構化的方式影響著數據從傳感器到決策者再到武器的高效和無縫傳輸。另一方面,網絡中心化和互操作性側重于通信標準,如無線電頻率、波形、通信加密等,以確保一個無線電能與另一個無線電通話。通過采用這種方法,JS J6專注于開發軟件應用,以改善指揮和控制。然而,該戰略可能缺少幾個方面,包括:

  • 通信系統的硬件和軟件的功能,

  • 網絡需要傳輸的數據量,

  • 對手的行動對網絡的影響,

  • 以及指揮和控制部隊的模塊化。

隨著國防部繼續改革其JADC2概念和要求,其他觀察家也注意到,在JADC2戰略中存在一些沒有被認定的領域,國防部應將其支出主要集中在研究和開發方面。一位觀察家認為,國防部應將其研發支出集中在改善網絡互操作性上。這種方法支持優先升級軍事通信系統,以便在整個聯合部隊中傳輸數據。它建議國防部在軟件和硬件方面投入更多資金,以提高所有類型的數據鏈路和網絡(例如,Link 16、多功能高級數據鏈路、態勢感知數據鏈路以及綜合海上網絡和事業服務)的互操作性。網絡互操作性方法的重點是,創建網絡是困難的;但是,利用軟件定義的網絡和通用電子設備(如類似的芯片架構)可以使每個軍種無縫共享信息。換句話說,這種方法更注重通信網絡的構建方式,而不是在這些網絡內發送數據的組織方式。軟件定義的無線電和網絡使無線電可以很容易地被編程,并因此更容易地相互通信。微電子(即物理硬件)最終定義了無線電的物理和軟件能力。

其他分析家認為,JADC2的支出應更多地集中在改變決策方式上。這一論點強調了通過利用人工智能(AI)實現決策過程自動化的必要性,正如國防高級研究計劃局(DARPA)的馬賽克戰爭概念所設想的。在這種方法中,優先利用人工智能系統的支出(如空軍的STiTCHES計劃),可以建立主要集中在需要傳輸的數據和數據結構的特設網絡。這一論點假設人工智能也可以分析情報、監視和偵察(ISR)數據,以確定人類可能錯過的趨勢,從而向軍事指揮官提出潛在的更好的建議。

其他觀察家認為,優先考慮如何使用和管理電磁波譜的決策對于支持JADC2至關重要。這些觀察家認為,像國防信息系統局的電磁戰管理計劃--旨在利用情報方法評估電磁波譜環境,然后自動決定如何使用頻譜來減輕對手的電子戰影響--對于實現全域指揮和控制是必要的。這些觀察家還認為,對手的電子戰效應將需要近乎即時地被緩解,因此需要一個強大的電磁環境部分(以及自動化),以便在對網絡的潛在攻擊中管理國防部網絡。

5.4 互操作性挑戰

由于國防部設想使用JADC2來同時指揮多個領域的部隊,因此連接不同類型部隊的需求也在增加。國防部擁有并運營著許多通信系統,每個系統都使用不同的無線電頻率、標準和數據鏈,這些系統往往不能相互 "交談",因此需要一個網關將一種無線電協議 "翻譯 "成另一種協議。盟友和合作伙伴的加入增加了互操作性的挑戰。前國防部副部長邁克爾-格里芬在2020年3月向眾議院軍事委員會情報、新興威脅和能力小組委員會作證時,指出這個問題是繼續為FNC3進行OSD R&E努力的理由。

使國防部能夠共享來自不同部門和單位的信息的挑戰可以通過三種互操作性的方法來解決:

  • 網關。通信網關(也許稱為 "翻譯器 "更為恰當)可以接收多種協議、安全級別等,并將這些信息轉播給部隊的其他部門。ABMS計劃已經開發了這種網關(見圖6),以實現通信。這種方法允許信息共享,有可能降低開發成本,因為網關可以是飛機/艦艇/地面系統的一個子系統,有可能能夠相對快速地投入使用。這種方法的挑戰是,這種網關可能沒有使用最先進的,因此也是受保護的波形來轉播給部隊。

圖 6:E-11 戰場機載通信節點 (BACN)

  • 新的通信設備。這種方法采用 "自上而下 "的方式(即由OSD或聯合參謀部確定解決方案,然后要求各軍種采用該方案)。使用與聯合戰術無線電系統(JTRS)開發類似的模式,這種方案將購買一個新的通信架構,重點是互操作性。例如,FNC3的努力似乎就是采用這種方法。盡管這種方法可以確保聯合部隊開發的通信系統可以無縫共享信息,而且可能是安全的,但它可能需要大量的投資,并可能遇到時間表的延誤。這種方法的另一個可能的缺點是,隨著系統的投入使用,它們可能對對手的技術不那么有效。

  • 開發軟件來創建網絡。第三種方法是使用軟件,使用戶能夠創建自定義網絡。DARPA的 "馬賽克戰爭 "和ABMS計劃的某些方面就是這種方法的例子。與其他互操作性解決方案相比,這種方法更加模塊化,使為特定行動定制的單位和系統能夠相互通信。這種方法的一個主要風險是技術上的不成熟,特別是用于創建這些網絡的軟件。另一個風險涉及到與不同系統共享的信息量和分類,這些系統經過認證,具有不同的保密級別(例如,可釋放的秘密、不可釋放的秘密、最高機密)。

國防部和國會可以選擇這些方法中的一種或多種。一種特定的方法可能提供短期的好處,而國防部則追求一種長期的方法來解決互操作性的挑戰。

5.5 平衡退化環境下的通信能力

國防部為滿足JADC2的要求而開發通信網絡的方法包括三種相互競爭的能力:

  • 數據吞吐量(即數據傳輸的速度)

  • 延遲(即接收信息/數據的時間延遲)

  • 彈性(在自然或故意中斷的情況下保持通信信號的能力)

軍事作戰新技術的興起,如人工智能、戰術數據鏈(如Link 16和多功能先進數據鏈[MADL])和對手的電子戰能力,為5G和FNC3等未來通信系統平衡這些能力帶來了明顯的挑戰。人工智能和信息戰可能需要大量的數據來實現預測分析,并讓指揮官對戰斗空間有一個準確的了解。與所有可用用戶共享數據的數據鏈并不一定需要高數據速率;然而,數據鏈確實需要低延遲,以確保傳感器能夠證明 "目標級數據",特別是對于像巡航導彈和飛機這樣快速移動的系統。最后,電子干擾器的擴散需要彈性(或抗干擾性能),以便在被主動干擾時保持通信。圖7說明了在開發新的波形時必須平衡這三個相互競爭的要求(無論該波形是為民用還是軍用而設計)。無線電信號能夠提供每一種能力;然而,優先考慮一種要求意味著其他兩種要求可能會受到影響,這可能會給決策者帶來兩難選擇,即在采購中優先考慮哪些能力。

圖7:平衡通信要求

隨著國防部對其通信系統的現代化改造,它可能會考慮技術特點和限制,以選擇在保護其網絡安全的同時推進任務目標的要求。例如,像5G這樣的技術可以提供高數據容量和低延遲,但目前還不清楚這些信號可能受到對手干擾的影響。另一方面,FNC3的設計似乎是為了提供具有高數據率的彈性;但是,由于它依賴于衛星,延遲將增加。

5.6 人工智能在決策中的角色

人工智能是實現JADC2的一個潛在的關鍵組成部分。隨著人工智能被引入軍事決策中,出現了幾個潛在的問題。首先,人工智能在決策中的作用應該達到什么程度?在使用致命武器時,人類的判斷力需要達到什么適當的水平?

第二,國防部如何確保用于人工智能算法協助決策的數據的安全性?盡管國防部把重點放在了數據結構上,但它沒有討論它計劃如何具體確保JADC2的數據有效性和安全性。錯誤的數據可能導致指揮官選擇損害任務目標的選項(如算法推薦可能浪費高價值彈藥的目標)。與此相關的是,國防部打算如何保護云環境中的這些數據,以防止對手操縱它們?這些安全計劃是否足以防止對手的操縱?

5.7 潛在的部隊結構調整

由于JADC2可能需要不同類型的部隊和武器系統,每個軍種都可能尋求改變其訓練、組織和裝備部隊的方式。例如,海軍陸戰隊在其部隊重新設計中宣布,它將取消它認為不符合國防戰略指導的部隊,并將資金重新投入到其他更適合未來作戰環境的項目中。

現役和預備役部隊的能力平衡是部隊結構調整的另一個方面。例如,陸軍在歷史上決定將后勤能力從現役部門轉移到預備役部門。因此,如果美國要開戰,陸軍大概需要啟動預備役部隊來實現行動。當國防部和各軍種準備迎接JADC2帶來的挑戰時,這些組織將如何選擇平衡現役和預備役部隊的能力和部隊結構?

5.8 對JADC2工作的管理

聯合參謀部J6是國防部JADC2工作的主要協調者,每個軍種和一些國防部機構都在進行各種活動。國會中的一些人過去曾表示有興趣建立國防部范圍內的項目辦公室(如F-35聯合項目辦公室)來集中管理大規模的工作。國防部的研究和開發工作將隨著時間的推移而增加,因此,管理這些工作可能會變得更具挑戰性。國會在未來可能會尋求確定或建立一個負責項目管理、網絡架構開發和財務管理的組織。

附錄-聯合互操作性的歷史實例:聯合戰術無線電系統

聯合戰術無線電系統(JTRS)是一個通信項目,旨在通過在所有軍種中部署無線電設備來提高通信的互操作性。該計劃于20世紀90年代中期開始,最終于2011年被前國防部負責采購、技術和后勤的副部長弗蘭克-肯德爾取消。在他的理由中,肯德爾副部長指出,"由于當時技術不成熟,移動特設網絡和可擴展性的技術挑戰沒有得到很好的理解......從JTRS GMR[地面移動無線電]開發計劃中產生的產品不太可能在經濟上滿足各軍種的要求。" 在15年的開發工作中,國防部花費了大約150億美元,在終止時還需要130億美元。

JTRS計劃旨在用可在大部分無線電頻譜上運行的基于軟件的無線電取代軍隊使用的25至30個系列的無線電系統--其中許多系統不能相互通信。根據設想,JTRS將使各軍種與選定的盟國一起,通過各級指揮部的無線語音、視頻和數據通信,包括直接獲取來自機載和戰場傳感器的近實時信息,以 "無縫 "方式運作。被描述為 "軟件定義的無線電",JTRS的功能更像一臺計算機,而不是傳統的無線電;例如,它可以通過添加軟件而不是重新設計硬件來升級和修改,以便與其他通信系統一起運行--這是一個更昂貴和費時的過程。國防部聲稱,"在許多情況下,一個具有多種波形的JTRS無線電臺可以取代許多單獨的無線電臺,簡化了維護工作",而且由于JTRS是 "軟件可編程的,它們也將提供更長的功能壽命",這兩個特點都提供了潛在的長期成本節約。JTRS計劃最初被分成五個 "集群",每個集群都有一個特定的服務 "領導"(見表A-1),并由一個聯合項目辦公室管理整個架構。

注:外形尺寸無線電臺基本上是士兵攜帶的小型化無線電臺,以及重量和功率受限的無線電臺。

正如下文所討論的,JTRS在開發過程中遇到了一些困難。這些問題可能與未來的JADC2開發有關。

尺寸和重量的限制和有限的范圍

根據政府問責局(GAO) 2005年的一份報告: 為了實現寬帶網絡波形的全部功能,包括傳輸范圍,Cluster One無線電需要大量的內存和處理能力,這增加了無線電的尺寸、重量和功耗。增加的尺寸和重量是努力確保無線電中的電子部件不會因額外的內存和處理所需的電力而過熱的結果。到目前為止,該計劃還未能開發出符合尺寸、重量和功率要求的無線電,而且目前預計的傳輸范圍只有三公里--遠遠低于寬帶網絡波形所要求的10公里范圍....。Cluster One無線電的尺寸、重量和峰值功率消耗超過直升機平臺要求的80%之多。

由于無法滿足這些基本的設計和性能標準,人們擔心Cluster One可能無法按計劃容納更多的波形(計劃中Cluster One有4到8個存儲波形),而且它可能過于笨重,無法裝入重量和尺寸都受到嚴格限制的未來戰斗系統(FCS)載人地面車輛(MGVs)以及陸軍的直升機機群。一些觀察家擔心,為了滿足這些物理要求,陸軍將大大 "削弱 "第一組的性能規格。然而,根據陸軍的說法,它在減少Cluster One的重量和尺寸以及增加其傳輸范圍方面取得了進展;然而,將所有需要的波形納入Cluster One證明是困難的。據報道,Cluster Five無線電臺也遇到了類似的尺寸、重量和功率方面的困難;這些困難更加明顯,因為有些Cluster Five版本的重量不超過1磅。

安全

JTRS的安全問題成為發展中的一個重要困難。據一位專家說,該計劃最大的問題之一是安全,"即加密,因為JTRS的加密是基于軟件的,因此容易受到黑客攻擊"。 計算機安全專家普遍認為,用于任何目的的軟件都是脆弱的,因為目前沒有一種計算機安全形式能提供絕對的安全或信息保證。據美國政府問責局稱,JTRS要求應用程序在多個安全級別上運行;為了滿足這一要求,開發人員不僅要考慮傳統的無線電安全措施,還要考慮計算機和網絡安全措施。此外,國家安全局(NSA)對JTRS與美國盟友的無線電系統接口的安全擔憂也帶來了發展上的挑戰。

與傳統無線電系統的互操作性

一些分析家表示擔心,使JTRS與傳統無線電 "向后兼容 "的目標在技術上可能是不可行的。據報道,早期的計劃試圖通過交叉頻段來同步不兼容的傳統無線電信號,這被證明過于復雜。目前陸軍的努力集中在使用寬帶網絡波形來連接傳統的無線電頻率。一份報告指出,雖然寬帶網絡波形可以接收來自傳統無線電的信號,但傳統無線電不能接收來自JTRS的信號。為了糾正這種情況,陸軍考慮使用19種不同的波形來促進JTRS向遺留系統的傳輸。在JTRS無線電中加入如此多的不同波形會大大增加內存和處理能力的要求,這反過來又會增加JTRS的尺寸、重量和功率要求。

作者:John R. Hoehn,軍事能力和計劃分析師

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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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報告總結

  • 1.2028 年陸軍未來指揮與控制概念:追求決策優勢 (AFCC-C2) 描述了 2028 年及以后的陸軍如何利用陸軍更清晰、更準確地了解自己、我們的對手和作戰環境的能力通過具有全域能力的指揮和控制(C2)作戰功能和系統來產生決策優勢。反過來,在所有梯隊中始終如一地創造決策優勢,使陸軍部隊能夠在整個行動(作戰主動性)中設定行動的節奏和條件,并建立總體決策優勢(見下圖)。 AFCC-C2 與陸軍的多域作戰 (MDO) 和旅上梯隊 (EAB) 概念相結合。 AFCC-C2 研究陸軍指揮官作為聯合部隊的一部分,進行統一行動,將如何制定和分配決策以實現作戰主動性并克服多域作戰概念中描述的五個作戰問題(競爭、滲透、分散整合、利用和重新競爭)。

  • 2.未來陸軍 C2 系統包括人員、流程、通信網絡和指揮所星座(CPC)。未來的陸軍 C2 系統能夠快速接收、組織、分析、解釋和顯示與上下文相關的信息,從而以超越對手和敵人的速度生成全面的、多領域的行動方案。在參謀人員、下級領導和先進技術(包括人工智能、機器學習和大數據分析)的指導下,指揮官結合分析推理和發達的直覺做出快速、高質量的決策。一旦做出決定,決策就會以易于理解并允許快速行動的格式迅速傳達給下屬和統一行動伙伴。

  • 3.人是未來C2系統的核心。陸軍需要敏捷、創新、大膽和有能力的領導者,他們在模棱兩可、快節奏、數據驅動的行動中茁壯成長,并且能夠采取有紀律的主動性來實現指揮官的意圖。未來的陸軍領導人必須能夠利用聯合和整體政府方法來實現跨域機動、致命和非致命全域火力,以及陸軍、聯合部隊和整個國家的統一努力。未來的陸軍領導者通過一個靈活且適應性強的 CPC 完成所有 C2 職能和活動——多個、分布式、網狀和受保護的指揮節點的可變布置,從本站跨職能組織到近距離區域。

  • 4.構成未來 CPC 的指揮節點具有戰略可部署性、戰術機動性、可擴展性、可定制性、受保護性和可生存性。所有指揮節點都由一個統一且有彈性的通信網絡連接,由通用、標準化、可共享和安全的數據支持,這些數據將每個節點與其他節點連接起來,形成一個具有凝聚力的 CPC。但是,威脅可能會中斷或拒絕通信。領導者和士兵通過培訓、教育和經驗獲得支持,并在所有領域和維度擁有適當的能力和權力,行使紀律嚴明的主動性,以保持行動的連續性并創造決策優勢。

  • 5.為了實現全域能力的陸軍 C2 系統,AFCC-C2 還描述了以下跨領域理念:

    • 培養紀律性主動性的領導者發展

    • 支持任務指揮 (MC) 方法和 MDO 的人才管理

    • 信息維度的運營對于贏得競爭、危機應對和武裝沖突不可或缺

    • 統一行動伙伴之間的無縫互操作性

    • 適當定制的權限和權限

    • 人機合作、協作決策和戰斗管理

    • 建立對人員、流程的信任、通信網絡和 CPC

    • 真相是對抗虛假信息威脅的武器

    • 支持性培訓環境和基礎設施

  • 6.通過開發具有全域能力的 C2 系統并實現相關的支持理念,未來的陸軍領導者具備獲得決策優勢所需的能力。陸軍未來 C2 系統的組成部分協同工作,以整合所有領域、電磁頻譜 (EMS) 和信息環境 (IE) 的戰斗力——以及所有其他國家力量工具——以創造決策優勢這導致了多領域的機會之窗,進而使陸軍部隊能夠在整個行動中設定行動的節奏和條件,實現整體決策優勢,并在競爭、危機應對和沖突中取得成功。

圖1. AFCC-C2邏輯圖

第一章 引言

1-1 目的

  • a.美國陸軍未來司令部小冊子 (AFC) 71-20-9:“2028 年陸軍未來司令部指揮和控制概念:追求決策優勢 (AFCC-C2)” 確定陸軍在未來多域作戰 (MDO) 期間需要指揮和控制 (C2) 的能力。這一修訂后的功能概念建立在美國陸軍訓練和條令司令部 (TRADOC) 小冊子 (TP) 525-3-1 “美國陸軍 2028 年多域作戰(多域作戰概念)”和 TP 525-3-8 “2025-2045 旅以上梯隊的多域聯合武器作戰(旅以上梯隊 (EAB) 概念)”中提出的理念之上。這些概念描述了陸軍部隊作為聯合部隊的一個組成部分,如何進行多域作戰以在競爭和危機應對中占上風,并在必要時滲透和瓦解敵人的反介入和區域拒止系統,并利用由此產生的機動自由來實現戰略目標并以有利的條件強制恢復競爭。

  • b. AFCC-C2 提出并試圖回答以下問題。

    • (1) 未來作戰環境 (OE) 的哪些關鍵物理和非物理方面會影響陸軍指揮官如何行使權力、與統一行動伙伴進行互操作、指導行動、監控活動以及評估陸軍部隊整個使用過程中的進展情況在 MDO 期間?

    • (2) 未來應如何培訓、管理、組織、設計、配置和保護當前構成支持 C2 系統的人員、流程、網絡和指揮所 (CP),以實現及時集成、動態同步,以及所有領域的軍事能力以及與國家力量的其他要素(外交、信息、經濟、金融、情報和執法)的最佳融合?

    • (3) 陸軍必須具備哪些能力才能使指揮官及其參謀人員在未來多域作戰中在整個競爭連續體中獲得決策優勢?

    • (4) 陸軍必須追求哪些關鍵科學和技術 (S&T) 才能實現提議的概念解決方案、其組成部分和支持性想法?

1-4 背景

  • a. 二十世紀九十年代的國防轉型假設新興技術將消除戰爭迷霧,以實現前所未有的理解,允許近乎完美的決策,并促進實現效果的絕對精確性。盡管在所有作戰領域都占據主導地位,但過去 20 年的伊拉克和阿富汗沖突強調,行動首先是一項復雜的人類事業。指揮官必須能夠在信息不完整的情況下并在可用時間內做出及時、高質量的決策。任何梯隊的完美態勢感知仍然是一個無法實現的最終狀態。此外,增強的態勢感知和與新技術溝通的能力會促進過度集中的控制,扼殺紀律嚴明的主動性和風險接受能力,并成為對手在整個競爭過程中尋求利用的漏洞。通過多次行動和實驗,陸軍高級領導人認識到,大膽、敏捷、富有想象力、訓練有素、裝備精良的領導人對于奪取、保留和利用作戰主動權以及在所有領域和環境中熟練整合戰斗力的能力至關重要。未來陸軍部隊比以往任何時候都更需要指揮官和下屬領導人,他們能夠在相對模糊的條件下做出快速、高質量的決策,并在快節奏、數據驅動的行動中茁壯成長。

注釋:在本概念的其余部分,術語“域”將用作表示作戰域、電磁頻譜 (EMS) 和信息環境 (IE) 的總和簡寫。類似地,“多域”將用于表示兩個或多個域、EMS 和 IE 的任意組合。

  • b. 因此,陸軍在 2003 年版的野戰手冊 (FM) 6-0 中采用任務式指揮 (MC),任務式指揮:陸軍部隊的指揮和控制作為 C2 的“首選”概念,以指導指揮官并提供克服戰爭的迷霧和摩擦。自從 MC 正式納入陸軍的權威知識體系以來,陸軍一直在審查、評估和進行理論改進和完善。值得注意的是,陸軍條令最近澄清了使用 MC 一詞不再描述多個事物(例如,作戰功能、支持系統、指導理念等),以克服士兵、陸軍文職及其統一行動伙伴之間的混淆。 2019 年,陸軍條令出版物 (ADP) 6-0 任務指揮部:陸軍部隊的指揮和控制通過回歸 C2 作戰職能來提高清晰度并與聯合條令重新調整——同時保持并再次強調 MC 作為陸軍對 C2 的方法。為了進一步調整和促進統一行動,陸軍重新采用了 C2 的聯合定義,即由適當指定的指派和附屬部隊指揮官行使權力和指揮。同樣,ADP 6-0 將作戰職能重命名為支持系統為C2系統。雖然包含使能技術,但 C2 系統本身并不是一個技術信息系統。相反,更新后的 ADP 6-0 將其描述為一個更廣泛的系統系統,包括人員、流程、網絡和 CP,它們作為一個整體共同發揮作用,使指揮官能夠開展行動。

  • c. C2 系統是 C2 作戰職能的基石,它必須堅定地支持指揮官理解、想象、描述、指導、領導和評估行動的能力。雖然 C2 系統提供人員、流程和工具來支持在這些指揮官活動中,MC 方法提供了指導所有領導者(包括指揮官)運用權力、提供指導和利用資源來完成任務的總體原則。陸軍不斷演變的 MC 概念始終尋求賦予下屬權力并培養有紀律的主動性,但并不等同于權力和能力的無限制下放。一定程度的控制或監督總是必要的。根據他們面臨的情況,指揮官可能需要對 C2 采取更加集中和統一的方法。例如,在多域武裝沖突的過渡階段和初期階段,針對近乎對等的敵人,可能需要一種極其集中的方法來仔細整合和精確匯聚效果,以穿透和瓦解敵人的反介入和區域拒絕系統。相反,更高水平的權力下放和更少的控制可能更適合后續的跨域機動。總體而言,陸軍尋求建立一種傾向,即權力下放和權力下放,以及行使有紀律的主動性。

  • d. 通信網絡是——并將繼續是——陸軍指揮控制系統的關鍵組成部分。美國陸軍任務指揮網絡實施計劃——第 1 卷描述了陸軍目前用于指導野戰部隊近期至中期網絡現代化工作的框架。圖 1-1 顯示了當前的努力方向 (LOE)。在此框架的指導下,AFCC-C2 面向中長期和未來力量。與實施計劃不同,AFCC-C2 考慮了整個 C2 系統(包括對陸軍未來通信網絡的要求)。陸軍人員配備、裝備和維持的物理和財政現實要求能力開發人員使用從當前狀態到未來狀態的接地預測。

圖 1-1. 任務指揮網實施計劃

1-5 設想

  • a. MDO 和 EAB 概念的設想適用于本手冊

  • b. 以下附加設想適用于陸軍未來的 C2 能力

    • (1) 即使作為校準未來部隊態勢的一部分,陸軍部隊的重新定位和持續輪換使用,最大比例的部隊仍將駐扎在美國大陸(CONUS)。為了奪取、保留和利用作戰主動權并在競爭、危機應對和武裝沖突中取得成功,美國本土的部隊將需要具備高度遠征的能力——在思維方式和能力上。以美國本土為基礎的部隊的快速部署還需要在戰略距離上對這些部隊進行指揮控制的能力。

    • (2) 配備人員、裝備和訓練能夠在高度分散的作戰中發揮最佳作用的陸軍組織將能夠在嚴格的集中控制下有效運作。但是,長時間集中控制的效果會較差。配備人員、裝備和訓練以在集中控制下進行最佳運作的陸軍組織將無法以必要的程度和速度分散和分散作戰,以在復雜、競爭激烈和過度活躍的物理和非物理作戰環境中擊敗威脅。未來。

    • (3) 陸軍部隊將與聯合行動伙伴一起計劃、訓練和作戰,以實施多域作戰,并將戰斗力與國家力量的其他要素(美國和聯軍)整合和同步,以取得成功并為國家取得持久成果。 15F 16為了達到這個概念中描述的互操作性程度,將完成對國家、聯合、陸軍和其他統一行動伙伴的政策、程序、權限和許可的必要更改。

    • (4) 一個聰明的、學習的和適應性強的敵人將能夠對抗或削弱陸軍當前和未來的技術優勢。新能力會催生新的漏洞。特別是,數字技術(包括陸軍戰略行動和持久保障所依賴的民用部門的技術)將帶來新的攻擊媒介,必須對其進行監控和保護。

    • (5) 未來沖突的影響不會局限于單一地理區域;陸軍和聯合部隊將在全球范圍內展開競爭。因此,全球一體化運營對于在整個競爭過程中取得成功至關重要。

1-6 與陸軍概念框架的聯系

a. MDO概念

(1)引導多域作戰以在多域競爭和危機應對中占上風,并在必要時滲透和瓦解敵人的反介入和區域拒止系統,以創造實現戰略目標所需的機動自由,并以有利的條件迫使其重返競爭。為了實現這一點,多域作戰概念提出了三個相互加強的原則:校準的部隊姿態、多域編隊和融合。

  • (a) 校準后的部隊姿態是職能、能力、位置和跨戰略距離機動能力的組合。校準后的部隊姿態需要不同類型部隊的動態組合,這些部隊可以根據戰略環境的要求進行調整和改變:前沿存在部隊(美國和合作伙伴、常規和特種作戰)、遠征部隊(陸軍和聯合部隊和能力)、國家級網絡空間能力、天基平臺、情報和打擊能力。這一原則包括要求陸軍部隊獲得所需的訪問權、權限、能力和東道國支持,以了解和在所有領域作戰;快速組建團隊;并與統一行動伙伴無縫互操作,以擴大競爭空間,為敵方和敵人制造多重困境,并實現優勢競爭。為了實現校準的部隊態勢,陸軍部隊必須具有遠征性,指揮官必須能夠在整個警戒期間持續進行 C2,部署、早期進入和后續行動,以確保部署部隊能夠在到達后立即戰斗并取得勝利。

  • (b) 多域編隊擁有從所有域獲取和利用軍事力量、持久性的能力,從而給對手帶來多重和復合的困境。擁有適當權限并能夠立即從所有可用域獲得能力的未來陸軍部隊可以進行和使用跨域機動以及致命和非致命的全域火力,以超越和超越對手和敵人。未來的多領域域編隊由先進的保護系統、減少的特征碼、針對敵人干擾的冗余通信、全域能力的態勢感知工具(包括特征碼遮蔽、管理和控制能力)以及戰略可部署、戰術機動、可擴展、受保護、和高生存能力的CP。

  • (c) 融合是所有領域、領域內和跨領域能力的快速和持續融合,以優化效果并在決定性空間中戰勝敵人。融合是由具有全域能力的 C2 系統實現的。雖然未來的陸軍梯隊部隊必須配備或快速獲得所有必要的領域能力和權力以采取行動,但他們還需要能夠有效理解、思考和規劃所有領域的領導者和士兵。

(2) MDO 概念承認 MC 仍然是所有陸軍行動的基本要素。敵人將破壞友軍的通信和計劃。然而,MC 方法必須擴展,以實現軍種和其他伙伴線之間的動態合作——在一定風險下——以允許聯合部隊保持持續和快速融合來自所有領域的能力的能力;MDO 概念指出,MC 的一種表現形式是基于意圖的協同:動態合作能夠充分整合所有可用的領域能力,從而在一個決定性的空間和時間,承認一定程度的風險或附帶成本。多域作戰概念強調,指揮官必須有意識地創造和培育有利于軍事控制的條件,以便千差萬別的編隊和能力隨時準備在相互承認機會或響應戰場空間發展時采取行動。

b. EAB概念

(1) EAB 概念描述了未來陸軍旅級以上的合成兵種編隊如何在梯隊和擴展戰場空間的縱深和廣度上獲得和保持作戰主動權。它描述了 EAB 編隊和指揮官必須如何——

  • 感知和理解戰場空間的深度和廣度,包括在所有域中和跨域。

  • 決定一個行動方案,在決定性空間內以更快的速度和節奏將所有域的能力集中起來,通過跨域機動和致命和非致命的全域火力來塑造戰場以取得成功。

  • 打擊敵人在多個決定性的空間。

  • 具有維持優勢地位和鞏固收益的耐力。

(2)未來的 OE、MC 必須成為陸軍職業的固有特征。個人士兵和領導者還必須有效地與聯合和國家級能力、組織和領導者的專業知識合作,并利用它們的專業知識。責任區 (AOR) 的延伸距離以及多個美國、聯盟和組織間合作伙伴的普遍存在,放大了整合、溝通、集體合作和統一努力方面已經很復雜的挑戰。由于對陸軍和聯合 C2 系統的攻擊,未來的編隊將遇到不同程度的通信退化。因此,EAB 指揮官及其編隊必須能夠在其上級指揮官的意圖范圍內繼續行動以實現目標,即使在與部隊其他成員的通信隔離的情況下也是如此。在這些條件下,采用適當數量的控制和權力下放水平,再加上對有紀律的主動性的核心偏見,在分散編隊進行分散作戰的成功中發揮著關鍵作用。

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2021年3月,美國哈德遜研究所國防概念與技術中心發布研究報告《實施以決策為中心的戰爭:提升指揮與控制以獲得選擇優勢》,提出以決策為中心的戰爭將使美軍做出更快、更有效的決策,從而賦予美軍更大的競爭優勢

序言

自冷戰結束以來,美國國防部(DoD)針對來自主要對手(如中國、俄羅斯和朝鮮等)的巨大軍事沖突發展了相應理論和能力。這些最壞的情況是為了確保美軍也能應對“較少的情況”。然而,這種方法偏重于為大規模、高強度軍事沖突設計的概念和系統,美國的智能對手不太可能向美軍挑起對抗,而國防部可以在力量投射或精確打擊等任務中發揮其優勢。

美國的對手在過去十年中已經發展出了抵消美國軍事優勢的方法,如中國和俄羅斯的灰色地帶或混合行動,這些方法以較低的成本和升級——盡管比傳統的軍事作戰時間更長——獲得目標。因此,國防部應修訂其規劃,提高新方案的優先級,這些方案以不同于戰區范圍內高強度作戰的方式給美軍施加壓力,如通過延長時間、不同程度的升級和規模,以及使用代理和準軍事力量。

中國的“系統破壞戰”概念和俄羅斯軍方的“新一代戰爭”概念是針對美國及其盟友的新方法的代表。雖然它們的制勝理論和方法大相徑庭,但這兩種概念都有一個共同點,即把信息和決策作為未來沖突的主戰場。它們從電子和物理上直接攻擊對手的戰斗網絡,以降低其獲取準確信息的能力,同時引入虛假信息,削弱對手的定向能力。同時,軍事和準軍事力量將通過孤立或攻擊目標的方式向對手提出難題,以中和對手的戰斗潛力,控制沖突的升級。

美國海軍如何重新平衡實施 "馬賽克戰 "部隊的例子

決策中心戰的興起

以決策為中心的概念,如系統破壞戰和新一代戰爭,很可能成為未來沖突的重要形式,甚至是主要形式。在冷戰后期,美軍革命性的精確打擊戰方式利用了當時的通信數據鏈、隱身和制導武器等新技術。同樣,以決策為中心的戰爭可能是軍事上利用人工智能(AI)和自主系統的最有效方式,這些技術可以說是當今最突出的技術。

以決策為中心的戰爭的一個例子是國防高級研究計劃局(DARPA)的馬賽克戰爭概念。馬賽克戰爭概念的中心思想是,由人類指揮指導的、具有人工智能功能的機器控制的分列式有人和自主單位可以利用它們的適應性和明顯的復雜性來延遲或阻止對手實現目標,同時破壞敵人的重心以排除進一步的侵略。這種方法與機動戰一致,不同于第二次世界大戰期間盟軍采用的基于損耗的戰略,也不同于冷戰后美軍在科索沃、伊拉克和利比亞沖突中采用的戰略。雖然馬賽克戰爭采用損耗作為給敵人制造困境的一部分,但其實現成功的主要機制是拒絕、拖延或破壞對手的行動,而不是削弱對手的軍事實力,使其無法再有效作戰。因此,馬賽克戰爭非常適合作為現狀軍事大國(如美國)尋求遏制侵略的概念。

在近期兵棋推演中,馬賽克部隊與傳統軍事部隊在任務完成情況的比較

馬賽克戰爭提出了一種部隊設計和指揮控制(C2)程序,與今天的美軍相比,它將使美軍能夠執行更多、更多樣化的行動方案(COA)。馬賽克部隊的分解結構和使用人類指揮與機器控制,將使對手的決策復雜化,縮小其選擇范圍,并施加一系列可能無法解決的困境。通過增加美軍指揮官的選擇權,減少敵方的選擇權,馬賽克戰法將尋求獲得“選擇權優勢”,使美軍能夠做出更快、更有效的決策。

選擇性戰略與以預測為中心的規劃方法形成鮮明對比,在這種規劃方法中,選擇最有可能導致成功的作戰行動方案并迅速實施,通過將與未選擇的作戰行動方案相關的系統和兵力要素分配給其他任務來提高效率。在以預測為中心的模式中,資源的早期承諾必然會限制指揮官今后的選擇空間。

與今天的美軍相比,馬賽克部隊的設計和C2過程可以在選擇權競爭中提供更大的優勢,因為隨著對抗或競爭的進展,可以緩解由于損失或敵方態勢感知的改善而導致的選擇權減少的自然趨勢。例如,“馬賽克”部隊可以更容易地隱藏具有反ISR能力的平臺或編隊,并在以后暴露出來,以實現新的選擇;利用數量更多、規模更小、成本更低的增援部隊;或依靠決策支持工具,允許繼續使用與高級指揮官物理或電子隔離的部隊。

圖:以網絡為中心的戰役空間架構與基于情境的戰役空間架構的特點比較

一支馬賽克部隊也將比今天的美軍更有能力進行縮小對手選擇范圍的行動。通過同時發起許多行動并加速其決策,一支使用人類指揮和機器控制的分布式部隊可以給對手造成足夠的困境,從而排除與作戰相關的數量的《作戰協議》。此外,馬賽克部隊還可以利用諸如分配、佯攻和探測等欺騙技術以及反ISR系統來補充其更大的規模和決策速度,這些技術可以使對手相信某些選擇不可行或不可能成功。

雖然國防部的C3結構,如混合和聯合全域指揮和控制(CJADC2)開始納入決策支持工具,為特派團整合效應鏈,但其目前和近期的實例旨在支持有效的火力投送,而不是持續的可選性。此外,與CJADC2相關的C2和通信(C3)舉措,如高級戰役管理系統(ABMS),需要提前確定架構和組件系統。因此,CJADC2在其能夠提供的可選性方面將受到固有的限制。

圖:C2實施方法的比較

通過C3實現選擇權

第一步是壓縮空間的表征,重點放在時間的表征上。以一個作戰人員在短時間內的行動為例,在這個例子中,一個作戰人員的任務是收集指定地點的圖像。這在操作上是不現實的情況,只是用一個簡單的案例來說明這個概念。

在C3組合中,國防部已經在通信復原力方面進行了大量投資。因此,大部分新的努力和資源應該應用于C2能力。盡管美國軍方投資于所謂的C2系統,但這些項目主要是操作中心和軟件堆棧,作為在部隊中傳遞數據、信息、命令或權限的基體。盡管對管理部隊來說是必要的,但目前國防部的C2系統——將C2看作是連接——并不是決策支持系統,后者將C2看作是一個過程。

圖:在馬賽克C2方法中采用OODA循環

用于以決策為中心的戰爭的C3能力需要做的不僅僅是實現連接。例如,C2工具將需要生成能創造和維持可選擇性的COA,以提高適應性,并將復雜性強加給對手。為了幫助初級領導人執行任務指揮,C2工具還需要了解哪些單位在通信中,他們在潛在的COAs中的作用,并配置網絡以確保所需單位與適當的指揮官保持一致。為了評估這些要求和以決策為中心的C3的其他要求,本研究采用了多種視角,如下所述。

  • 棧式視角:與互聯網一樣,以決策為中心的C3架構需要有物理媒介來進行數據移動;需要網絡結構來管理指揮官、傳感器和效應器之間的數據移動;需要信息架構來將數據組織成有意義的形式;需要評估信息的應用程序,如決策支持工具。目前的技術可以滿足這些需求,但無法在追求選擇優勢的同時,在對抗性環境中實現部隊和網絡的動態組成和重新配置。

圖:以預測為中心和以決策為中心的選擇空間隨時間變化的比較

  • 網絡視角:要實現可選擇性和實施以決策為中心的戰爭,就需要有能力使C2結構與現有通信保持一致,而不是試圖建立一個在面對敵方協同干擾和物理攻擊時仍能生存的網絡。這些需求導致了一種混合架構,這種架構將網絡方式與分層方式結合起來,可以被定性為 "異構"。這種拓撲結構將使指揮權與合格的人類操作者占據的節點中具有最高程度的節點相一致。

  • 解決問題的視角:與從頭開始處理每個新情況相比,使用類比推理的問題解決過程可以更迅速地評估潛在的備選方案,由此產生的決策空間的增加可以使指揮官將限制其備選方案的作戰行動協議推遲到最后一刻。此外,如果使用人工智能支持的算法在沒有監督的情況下建立COA,對手可以通過佯攻和探測來影響算法的學習,使系統認為COA是成功的,如果不是對手的行動,實際上會失敗。

圖:來自DARPA PROTEUS計劃的分析和用戶界面,AI輔助規劃

  • 時間視角:可選性的概念適用于多個時間尺度,從戰略到工業能力發展和部隊的戰術行動。C3架構的能力應該有助于擴大每個時間尺度上的努力所帶來的決策空間,而不是僅僅在任務期間。

  • 組織視角:國防部的C3架構不是在真空中存在的。各組織的人員必須通過戰略、工業、作戰和戰術時空的流程來運用這些架構。可選性是在以決策為中心的戰爭中獲得優勢的關鍵,但如果僅僅是派出一支更分散的部隊和使用它的工具,如果這支部隊的使用方式很狹窄,為每個單獨的行動提供最高的成功概率,那么只能稍微增加美軍的復雜性和適應性。需要決策組織和程序,盡可能長時間地擴大指揮官的選擇空間。

今天的戰斗指揮官(CCDR)參謀部缺乏組織和程序,無法為即將到來的任務以各種不同的配置組合部隊。為了能夠在任務時間內組成部隊,國防部可以采用類似于將計算機程序編譯成可執行代碼的方法。軟件指令是用較高層次的計算機語言編寫的,但在軟件被計算機處理器執行之前,需要將其轉換成二進制形式。這種方法將從決策支持系統的COA開始,然后組合適當的單位來支持行動。雖然部隊構成主要是以硬件為中心,但也需要在技術棧的信息層和網絡層進行部隊包的軟件構成。

圖:從人工構成到決策中心戰的任務整合浪潮

結語

美軍將需要采用新的部隊設計和C2流程,以實現以決策為中心的戰爭,但如果不與工具和組織結合起來,以充分利用使用人類指揮和機器控制的更分散的部隊中可能存在的可選性,這些努力將付諸東流。

目前國防部通過CJADC2和相關的作戰概念努力使美軍向更分散的組織和更分散的能力發展,這是實現更以決策為中心的軍事行動方法的重要一步。高級戰斗管理系統(ABMS)和DARPA的幾個項目正在開發C2工具和流程,這些工具和流程將增加指揮官使用這些更分布式部隊的可選性。國防部的部隊設計變革或C3舉措將需要更進一步,以便美軍在面對已經躍升到以決策為中心的戰爭并擁有主場優勢的同行對手時保持可選擇性優勢。

也許更重要的是,將需要新的組織和程序,使CCDR能夠在戰區組成和整合分散的部隊,并改變國防部定義需求和發展新能力的方式。如果不對國防部的需求和部隊發展程序進行重大改革,美軍就有可能在爭奪決策優勢的競爭中落后于對手,從而威脅到其保護美國利益和盟友免受大國侵略的能力。

(參考來源:軍事文摘作者:張傳良)

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