元宇宙（元空間），是展示國防界想象力的最新流行語，但幾乎同樣引起了興奮、嘲弄和困惑。雖然沒有正式的定義，但從體育和娛樂到時尚和工程等領域的技術專家們有一個越來越普遍的理解：元宇宙是"一系列相互連接的持久性和沉浸式的虛擬世界，為其用戶提供一種存在感"。這種情況現在正在發生。投資正涌向那些已經在建設支持元宇宙的技術的公司。它有望徹底改變平民生活和政府，特別是國家安全和國防。借鑒Improbable公司為商業元宇宙應用開創的技術，國防業務正在探索將這些工具應用于軍事建模和仿真（M&S）。本文探討了元宇宙技術可能影響傳統軍事M&S工具的各種方式，包括從能力開發和采購到培訓和教育、任務演練等一系列應用領域。本文還借鑒了對國防專業人員的有針對性的采訪，以證明這些技術如何有可能改變北約內部的軍事準備和凝聚力。

1 引言

1995年，比爾-蓋茨與大衛-萊特曼坐在一起，試圖描述一個新興的現象，萊特曼稱之為 "互聯網"。按照比爾-蓋茨的描述，互聯網是一個 "人們可以發布信息的地方 "或 "發送電子信息"。萊特曼提到，他聽說人們可以在互聯網上觀看棒球比賽，但他仍然不相信它的效用，問道："廣播有印象嗎？" 當蓋茨說，與廣播不同的是，個人可以在他們的閑暇時間聽一場比賽，萊特曼打趣道："錄音機有印象嗎？" 蓋茨試圖說服萊特曼，社會正處于真正變革的風口浪尖，但他的描述仍然不夠。萊特曼的最終結論是，這個 "互聯網"將歸于平淡，或者如他所說，"太糟糕了，[計算機和互聯網]沒有錢" [1].

蓋茨在解釋互聯網方面的掙扎，與今天許多元宇宙支持者的掙扎并無二致。在當時，互聯網似乎是模糊的，定義不明確的。它似乎是重復性的。商業部門普遍認為，我們正處于一個類似的拐點：今天的元宇宙就是1995年的互聯網，而且，像互聯網一樣，元宇宙驅動的未來的經濟潛力估計是巨大的。事實上，最近的研究估計，在未來十年內，元宇宙技術有望為全球GDP貢獻2.8%，即3.01萬億美元[2]。為了實現這個虛擬的未來，商業行業對支持任何未來元宇宙的技術的投資已經激增，娛樂、零售、制造、旅游、房地產、教育和醫療等不同行業都看到了其未來采用的真正價值[3]。國防機構也同樣注意到了這一點。英國國防部正在支持對元宇宙的研究，而美國空軍已經為他們未來的SpaceVerse申請了商標[4][5]。同樣，北約也已經開始通過贊助研究和會議來涉足這個虛擬未來[6]。元宇宙--無論是在商業領域還是在國防領域--已經成為時下最熱門的詞匯，幾乎同樣引起了人們的興奮、嘲笑和疑惑。

3 元宇宙在國防中的應用

3.1 國防M&S領域中的元宇宙應用

我們不可能準確地預測元宇宙將如何發展，更不用說確定它將如何影響國防建模和仿真。然而，通過研究其他行業的相似之處并預測它們如何影響國防，提出可信的假設是可能的。本節探討了元宇宙技術如何影響北約建模與仿真總體規劃[27]中規定的傳統M&S應用領域中的國防M&S工具。然后，它考慮這些技術如何通過在北約成員國和更廣泛的聯盟內實現快速適應和人員管理實踐來更廣泛地改變國防活動。

下圖3-1顯示了北約建模與仿真總體規劃[27]中概述的建模與仿真的應用領域，并以兩根軸線示意，這兩根軸線代表了使M&S在應用中最具挑戰性的因素：被建模或仿真的主題的復雜性，以及需要建立和使用模型或仿真的緊迫性。

主題的復雜性在這里用Cynefin概念的四個層次來定義[28]：簡單的、復雜的、復雜的和混亂的。主題越復雜，M&S就越需要復雜和靈活。簡單的任務可以利用更簡單、可重復的合成環境，而復雜的任務則需要由多個模型和多個數據源組成的合成環境。復雜的任務需要M&S來適應人類對復雜未知現象的探索和思考，而混亂的任務則處于或超越了分析工作的極限。

需要建立和使用模型或模擬的緊迫性被顯示為一個非常粗略的對數時間尺度，從幾十年到幾毫秒。迫切性決定了可能需要自動化的程度，因此對M&S的簡化和有效性都有要求。那些不那么緊急的挑戰則需要更多的實驗性方法，需要更多的人參與來處理不確定性。

這兩個因素結合起來，描繪出一個可以使用M&S的空間。然而，并非所有的空間都同樣可行。M&S的現狀（特別是我們為合成環境組成和收集數據的能力）意味著有足夠的時間可以有把握地使用M&S來支持圖3-1左下方的應用，但沒有足夠的時間可以有把握地使用M&S來支持右上方的應用。這里的信心是由M&S的嚴謹性和穩健性、它對挑戰的所有重要部分的覆蓋、以及用戶能夠理解和利用M&S輸出的程度等因素共同造成的。

每個M&S的應用領域在圖3-1中顯示為一個連續體，跨越了不同的復雜程度和緊迫性。例如，對人員進行簡單的可重復任務的培訓可能在幾小時、幾天甚至幾周內就能完成，但培訓領導人在面對復雜行動時的適應性和反應能力可能需要幾年甚至幾十年。

圖 3-1：建模和仿真應用領域

3.2 能力開發

能力開發（制定政策、戰略、部隊結構和作戰概念）顯示在圖3-1的左上方。支持能力發展的活動是復雜的，而且可能是高度不確定的。因此，M&S的結果可能需要幾年或幾十年才能體現出來。目標是讓政策制定者、戰略家和規劃者評估武裝部隊在未來可能被使用的方式。當對未來進行預測時，從能力發展的角度來看，存在著巨大的不確定性。我們不可能完全清楚需要什么樣的能力來實現，在哪里，為什么，與誰，如何，以及最后針對誰。這種復雜性進一步加劇，因為每一種能力都必須與可能處于類似或甚至相鄰和競爭領域的其他潛在能力進行評判。支持關于發展哪些能力的決定，需要M&S來比較在廣泛的潛在未來中運作的不同力量，這往往需要多年的時間，由大型團隊使用廣泛的模型和模擬來研究這個問題的不同方面。即使已經做出了重大的能力決定，也必須對其進行更詳細的完善，這就需要應用更多的模型和模擬來幫助能力規劃者發展、測試和完善他們的概念。

為了將這些問題的復雜性限制在可管理的范圍內，大部分的M&S工作都是在北約成員國內部孤立進行的，而且往往是由各個部門或這些部門的能力部門單獨進行。模型和模擬往往是為它們所設計的筒倉而專門設計的，往往有類似現象的定制表示--如視線或探測算法--并有共同信息的定制數據集，如地形。由于能力發展的定制性質，幾乎沒有能力對屬于不同筒倉或領域的系統之間的相互作用進行建模和理解，模型和數據往往在各部門、各成員國的機構間進程以及整個聯盟中以巨大的代價重復。

第2節中所描述的元宇宙組件的組合，可以使一些能力發展的孤島被打破--進一步加強北約內部各部門和各成員國之間的互操作性。雖然不太可能存在一個單一的、可預測的、詳細的北約元宇宙"萬物模型"，并在每個領域產生連帶效應，但元宇宙技術有可能為聯盟提供快速開發元宇宙的能力，以 "模擬最重要的東西 "給特定客戶。由于內容的重復使用，這些 "元宇宙"將在每個元宇宙中大體上保持一致，但可能在其復雜性方面保持相對的限制，以通過可解釋性來加強理解，同時也通過其運行時間來確保組成的速度。這種針對不同客戶的模型之間的一致性應該給這些客戶以及他們的工作帶來更大的一致性。因此，一個國家的海軍能力的規劃可以被另一個國家的空中能力的持續規劃所充分告知，反之亦然。這種方法的另一個主要好處是在整個能力發展過程中的一致性--從早期的概念性兵棋推演到更嚴格的模擬和大規模實驗。事實上，一個為北約服務的元宇宙，如果它真的是一系列無縫連接的元宇宙，就可以實現現代兵棋推演教父彼得-佩拉所說的 "研究循環"--一個通過反復的兵棋推演、模擬、實驗、分析和其他方法來尋求理解問題及其解決方案的循環[29][9]。

表 3-1：國防元宇宙為能力開發帶來的機遇

元宇宙組件	對能力開發的機遇
用戶界面	更直觀的可視化界面可實現更快的探索和增強的理解，并推動更快的決策。
網絡物理接口	使用實時數據對M&S進行更新和校準，這促使決策更加真實、有效、更有信心。
運行時間	更快的內容構成推動了更快的分析，因此也推動了更快的決策。可解釋的內容構成促使人們對決策更有信心。模型、數據和輸出的更大整合使得決策的可審計性更強，從而推動決策的更大信心。更快的運行時間允許對問題空間進行更多的探索，從而推動對決策的更大信心。更快的運行時間允許使用模擬更復雜的模型，使多領域的能力發展更加一體化。
內容生態系統	一個小型供應商的市場能夠實現內容的重復使用，并鼓勵內容的持續改進。這推動了更便宜的M&S開發和更快的M&S開發，從而實現更快的決策。
計算	分布式計算推動了更快的運行時間，因此也推動了更快的分析，從而實現更快的決策。更快的運行時間允許對問題空間進行更多的探索，使決策更有信心。更快的運行時間允許使用模擬更復雜的模型，使更多的綜合多領域能力發展。
網絡	多個用戶能夠查看相同的M&S，從而實現共同理解。大眾化的分析：多個用戶能夠共同和平行地進行實驗，這增加了能力規劃者之間的合作和交叉引用。這使得更多的綜合（多領域）能力發展，對決策更有信心，對決策更有共識。
分布式賬本	分布式賬本帶來了更高的安全性，允許對模型和數據出處有更大的信任，從而對產出的有效性有更大的信任，導致對決策的更大信心。

表3-1顯示了國防元宇宙為能力開發帶來的一些機會。關鍵主題是：

• 通過以下方式加快能力開發決策

  • 加快開發、重用、合成、運行和理解M&S輸出的過程

• 通過以下方式提高對能力開發決策的信心

  • 安全的真實世界數據實時更新和校驗M&S

  • 更安全、可審計、可解釋的數據路徑，從內容到組成再到產出

  • 更快的運行時間，允許對問題空間進行更大的探索

  • 網絡和接口允許用戶一起查看、協作和探索模型

• 更加復雜和綜合的能力開發決策，通過

  • 聯網和接口，允許用戶一起查看、協作和探索模型，實現共享理解和大眾化分析

  • 更快的運行時間，允許使用更復雜的模型

• 通過以下方式降低M&S的成本

  • 豐富的內容生態系統，允許對模型和數據進行更多的重復使用

  3.3 采辦

一旦決定需要什么能力，作為采購過程的一部分，建模和仿真被廣泛用于選擇、設計、測試和建造軍事裝備。圖3-1中左圖所示的采購決策是相對復雜和緩慢的。這些決定從需要數年的復雜決定（例如，選擇或設計復雜的系統，如潛艇）到需要數天或數周的復雜決定（例如，選擇一個小型的商業現貨零件或完善一個小部件的設計）。與能力發展一樣，許多工作由于簡單的原因而受到限制，這意味著系統是在相對狹窄的情況下設計和測試的。設計通常是手工完成的，測試則是通過虛擬和實際測試和評估的混合方式進行。這個過程可能需要數年才能完成。

一些與元宇宙相關的技術已經被采用來加速采購。尤其是一種數字工程方法，基于模型的系統工程，已經幫助提高了主要武器系統的設計和開發速度[30]。例如，美國空軍的地基戰略威懾大項目正在采用基于模型的系統工程，迅速評估數十億種情況，幫助采購專業人員確定核發射井中彈藥的精確設計和位置，因為他們正在努力取代美國核三系統中的陸基部分[31]。該項目為數字工程提供了一個強有力的成功案例，現在已經成為美國空軍所有大型項目的標準做法[32]。然而，這些復雜的武器系統的數字版本卻沒有相互之間的互動。它們也很少被整合到復制未來競爭和沖突的復雜性的模擬中。國防元宇宙提供了將用于采購的虛擬環境與用于能力開發或培訓的虛擬環境相連接的可能性，使采購專業人員能夠在模擬未來操作環境的虛擬世界中快速測試和評估他們的設計，同時提供實戰環境可能無法提供的一定程度的操作安全性[33]。這應該支持進一步的設計和安全改進，同時縮短需求開發、架構設計和測試的迭代周期[8] [34]。

也許最令人激動的是有機會取代標準的客戶-供應商采購模式，即要求各公司通過開發孤立的解決方案來競爭需求，并采用靈活的軟件開發實踐。國防元宇宙可以通過解決方案設計和開發的互動過程促進共同創造。政府客戶可以以模擬場景的形式提出挑戰，用戶可以對其進行迭代。這種方法可以幫助凝聚和加速縱向的采購過程（允許客戶與供應商快速探索創新的想法，同樣，也讓供應商更好地了解客戶的需求）。它還可以從橫向上加快進程（使供應商能夠合作并在彼此的設計基礎上發展）。因此，這可以極大地加快新系統的設計過程，并幫助政府從孤立地采購單個系統，以適應部隊結構中的特定位置，轉向同時采購系統中的系統，同時開發多個系統的設計。

表 3-2：國防元宇宙為采辦帶來的機遇

元宇宙組件	對采辦的機遇
用戶界面	更加直觀的視覺界面使人們能夠更快地探索和加強理解，從而推動更快的決策。
網絡物理接口	設計數字孿生，使用來自原型子系統的實時數據進行更新和校準，這推動了更大的真實性、有效性和對決策的更大信心。這提供了一個更便宜和更快的測試和評估過程，以測試設計和發現設計缺陷，然后再在實際范圍內建立和試用系統。生產用的數字孿生體能夠對生產過程進行實時監控和優化，從而推動更便宜、更快速的生產。
運行時間	更快的內容構成推動了更快的分析，因此也推動了更快的決策。可解釋的內容構成促使人們對決策更有信心。模型、數據和輸出的更大整合使得決策的可審計性更強，從而推動決策的更大信心。更快的運行時間允許對問題空間進行更多的探索，從而推動對決策的更大信心。更快的運行時間允許使用模擬更復雜的模型，這使得更多的多領域系統集成采購成為可能。
內容生態系統	一個小型供應商的市場能夠實現內容的重復使用，并鼓勵內容的持續改進。這推動了更便宜的M&S開發和更快的M&S開發，從而實現更快的決策。
計算	分布式計算推動了更快的運行時間，因此也推動了更快的分析，從而實現更快的決策。更快的運行時間允許對問題空間進行更多的探索，這促使人們對決策更有信心。更快的運行時間允許使用模擬更復雜的模型，這使得更多的多領域設備開發得以整合。
網絡	多個用戶能夠查看同一個M&S，這使得客戶和供應商之間能夠共享理解和更大的合作，并導致更快地解決需求，以及對決策的更大信心。大眾化的分析：多個供應商之間的共享實驗能夠同時開發多個系統，并導致更快地設計出更多的集成系統的系統。
分布式賬本	分布式賬本帶來了更高的安全性，允許對模型和數據出處有更大的信任，從而對輸出的有效性有更大的信任，這導致了對決策的更大信心。增強的安全性使得通常是競爭對手的公司之間能夠進行更多的合作，而不需要分享其數字孿生的所有工作原理，這導致了更多的系統集成系統的發展。

表3-2顯示了國防元宇宙為采購帶來的一些機會。除了能力開發的關鍵主題外，還出現了兩個新的主題：

• 通過以下方式更便宜、更快速地設計、測試和評估以及生產國防設備

  • 在建造和在實戰范圍內試用系統之前，采用合成程序測試設計和發現設計缺陷
  • 網絡物理接口，將生產的數字孿生體與真實的系統及其生產設施連接起來，實現對生產過程的實時監控和優化。
  • 網絡和接口允許客戶和供應商同時查看相同的M&S，從而更快地解決需求。

• 通過以下方式開發更加復雜和綜合的系統的系統

  • 加強安全性，使通常是競爭對手的公司之間能夠加強合作，同時設計連接的系統，而不共享其數字雙胞胎的所有工作原理

3.4 訓練與教育

盡管在裝備采購方面花費了巨大的努力，但人在軍事能力的產生方面也發揮著同樣重要的作用。人員的發展是通過招募、培訓、教育、管理和領導來實現的，所有這些都在一定程度上得到了M&S的支持。然而，培訓是迄今為止M&S的最大消費者。培訓人們發展技能以承擔從簡單到復雜的任務可能需要幾個小時、幾天甚至幾周的時間，而教育則可能需要幾個月或幾年的時間，以確保人們能夠有效地承擔復雜的挑戰。因此，培訓和教育在圖3-1的左中部顯示。

可以說，武裝部門多年來一直在采用各種培訓元器，盡管是笨重和孤立的元器[18]。自20世紀80年代，軍方首次創建SIMNET（"模擬器網絡 "的簡稱）以來，一直在為訓練目的而拼接虛擬世界，這是為集體訓練和任務演練的廣泛模擬器網絡的首次展示[35]。在過去的二十年里，像DIS和HLA這樣的標準促進了不同訓練模擬的整合，使作戰人員能夠在一個合成空間內體驗戰斗的 "霧和摩擦"[15]。雖然這種訓練無可否認是有用的，但不同類型的虛擬和建設性訓練的整合長期以來并不完善--許多這些應用被設計成單體，模塊化或互操作性是事后才想到的[18] [36]。然而，即使是在目前的互操作性挑戰下，訓練界的很大一部分人仍然渴望一個遙遠的未來，讓人想起《安德的游戲》，在那里，作戰人員可以在一個真實的沉浸式世界中進行無縫訓練。在某些方面，這反映了目前對元宇宙的概念化，因此，從虛擬訓練到國防元宇宙的自然飛躍并不奇怪[37] [9]。

在商業世界中，教育被認為是一個已經成熟的領域，可以通過元宇宙進行顛覆。教育家和商業創新者們設想了一些體驗式的機會，在這些機會中，國防部的學生不是通過傳統的教學方法來學習軍事歷史，而是親身見證或參與戰斗[38]。北約也不能幸免于這一思路，而且確實可以從元宇宙技術的整合中受益。北約目前有七個 "實體 "教育設施--位于意大利羅馬的北約防御學院、位于德國上阿默高的北約學校、位于希臘蘇達灣的北約海上攔截行動訓練中心、位于葡萄牙埃拉斯的北約通信和信息學院、位于挪威斯塔萬格的聯合作戰中心、位于波蘭比得哥什的聯合部隊訓練中心以及位于葡萄牙里斯本的聯合分析總結中心[39]。雖然很有價值，但正如Covid-19恐慌事件所揭示的那樣，實體機構將無法滿足整個聯盟的學習需求。教育機構需要增加分布式學習的機會，讓作戰人員和指揮官在他們需要的地方獲得寶貴的教育機會。除了通過實時培訓系統獲得的經驗外，還可以通過允許人員在探索中學習，使用為能力發展和采購開發的兵棋推演和比實時更快的工具來擴展。經驗機會已被證明具有特殊的價值，因為它們可以提高學習者的表現[40]。Metaverse技術可以增加整個聯盟的這些經驗選擇，同時也為個人提供量身定做的反饋。此外，跨聯盟的學習數據可以提供有價值的指標，以迭代課程大綱、兵棋推演和模擬，確保學習機會滿足教育目標。

表 3-3：國防元宇宙為訓練與教育帶來的機遇

元宇宙組件	對訓練與教育的機遇
用戶界面	更加直觀的視覺界面使人們能夠更快地探索和加強理解，從而推動更強的學習保持力，從而提高培訓的信心。更加逼真的沉浸式界面彌合了模擬與現實之間的差距，給受訓者灌輸了信念，從而推動了學習的速度。
網絡物理接口	將數字孿生與真實系統連接起來，增加了對工程師和用戶的教育的有效性，讓他們了解軍事系統是如何工作、失效以及如何操作和維修的，這推動了對培訓的更大信心。這為工程師提供了更便宜和可重復的培訓過程。
運行時間	更快的內容構成使得快速定制培訓成為可能。更快的運行時間使更多的探索（邊做邊學），從而使學習更有深度。更快的運行時間允許使用模擬更復雜的模型，這允許對多領域的操作進行更綜合的訓練。
內容生態系統	一個小型供應商的市場能夠實現內容的重復使用，并鼓勵內容的持續改進。這推動了更便宜的M&S開發和更快的M&S開發，從而實現更快的培訓開發。彌合戰爭游戲和模擬之間的差距的內容，使得通過探索和在實踐中學習的學習更加深入。
計算	更快的運行時間允許對問題空間進行更多的探索，從而推動更深入的學習。更快的運行時間允許采用模擬更復雜的模型，這就允許對多領域的操作進行更綜合的訓練。
網絡	多個用戶能夠查看相同的M&S，實現了共同理解，加強了合作，增強了集體培訓，即使是在遠程操作的情況下。聯網可以通過實驗和探索實現自學。在多個團隊之間共享，這使戰術和技能的發展同時進行，從而使團隊的發展更加一體化。
分布式賬本	分布式賬本能夠安全地跟蹤個人一生的表現，允許根據個人需求進行定制培訓，從而提高學習深度。

表3-3顯示了國防元宇宙為培訓和教育帶來的一些機會。除了之前應用領域的關鍵主題外，還有三個新的主題正在出現：

• 更便宜、更快速的培訓
  • 通過更逼真的沉浸式界面，縮小模擬與現實的差距，向受訓者灌輸信念
  • 通過更快的內容構成實現快速的定制培訓
• 更高的學習深度和培訓信心
  • 通過直觀的視覺界面，彌合兵棋推演和模擬之間的差距的內容，以及更快的運行時間，所有這些都使人員能夠通過比實時更快的挑戰探索來加強理解，推動更強的學習保持力
  • 通過網絡物理接口將數字孿生與真實系統連接起來，提高了對工程師和用戶的教育的有效性，使其了解軍事系統的工作、故障以及操作和維修的方式。
  • 通過分布式賬本，能夠安全地跟蹤個人一生的表現，允許根據個人需求進行定制培訓。
• 開發更加一體化的團隊
  • 通過更快的運行時間，允許使用模擬更復雜的模型，允許對多領域的操作進行更綜合的培訓
  • 通過網絡和界面，允許用戶一起查看、協作和探索模型，即使在遠程操作時，也能共享理解和加強集體訓練。

3.5 軍事行動支持

模型和模擬用于支持軍事行動，幫助情報分析員理解情報系統提供的數據，幫助規劃人員在規劃系統中制定和測試計劃，然后通過指揮和控制系統進行溝通，并幫助操作人員通過作戰系統實現其目標。

在行動中做出的決定可能和其他應用領域（如能力發展）的決定一樣復雜，指揮官在高度流動的情況下面臨巨大的不確定性。從建模和仿真的角度來看，這些是迄今為止最具挑戰性的支持領域，因為它們比其他類似復雜性的決策要迫切得多。對行動的支持應用領域在圖3-1中顯示為一條線，從右下方的戰術決策到圖中上方的戰略決策。

• 盡管戰術決策通常是復雜問題，意味著它們可以用現有分析方法的變體以相當高的信心來解決，但它們也是最緊急的，有時需要在幾分鐘或幾秒鐘內做出。因此，人類很少有時間去建立、運行和解釋M&S來幫助這些決策。相反，M&S主要是在行動前用來提供數據集和簡單的規則或啟發式方法，這些都可以包含在作戰系統中或通過培訓教給人員。有時，M&S被用作作戰系統本身的一部分，例如，用于改進武器目標選擇。

• 有更多的時間來支持復雜的作戰層面的決策，可能是幾天或幾周，但即使在這個時間范圍內，人類也很少有時間來開發和迭代能夠捕捉作戰問題復雜性的模型。相反，規劃者有時會得到情報分析員和作戰研究人員的支持，他們受過專門訓練，可以在巨大的時間壓力和不確定性下操作，充分利用簡單的工具，并盡可能地將它們應用于手頭的問題。

• 需要在幾周或幾個月內做出的戰略決策很少得到M&S的支持，因為它們所應對的挑戰具有混沌、多變和定性的特點，因此很難建立和保持對解決這些問題所需模型的信心。

在所有這些情況下，成功或失敗的后果都很嚴重，促使人們對所使用的M&S的有效性和高信心的要求。這通常是通過提前鎖定（測試和評估）可預測的性能來實現的，而不是使用實時反饋來支持自我修正的行為。

元宇宙技術提供了大幅提高M&S在該應用領域的適用性的機會。通過網絡物理接口連接的實時數據管道提供來自情報源和藍色（即友好）系統中眾多傳感器的反饋，可以實現模型的不斷完善、校準和驗證。這將極大地提高M&S的質量，以及用戶對其適用性的信心。

英國的機器人增長伙伴關系[11]已經提出建立一個 "網絡物理基礎設施"，使許多民用系統和它們的數字孿生體直接連接。一個北約范圍內的版本可以使20年前的北約網絡能力概念得以實現，這可以說是領先于實現它所需的技術[41]。

其他元宇宙技術，特別是用戶界面和網絡，可以通過促進多個遠程用戶的實時協作，而不是用戶孤立地操作和定期合并他們的工作，來大大增強人類對情報、規劃和行動的參與。這可以通過每個人從自己的角度對相同的信息進行可視化和注釋來加強團隊合作，創造共同的理解，并促進不同心智模式和計劃的交流。與這些類似的能力已經被開發用于一系列民用應用，包括商業、游戲和娛樂部門，而作者的公司已經證明，這些好處可以很好地轉化為軍事規劃人員的作戰決策支持工具[42]。同樣的技術也可以使規劃者從對手的角度來看待局勢。然后，綜合兵棋推演和模擬可以被用來測試計劃，并確保其對這些已確定的威脅的穩健性。最后，人工智能、數據科學和模擬的融合可以使人工智能作為決策者的智能顧問發揮更有用的作用，使他們能夠形成真正的認知優勢[43]。

表 3-4：國防元宇宙為軍事行動支持帶來的機遇

元宇宙組件	對軍事行動支持的機遇
用戶界面	更加直觀的視覺界面使人們能夠更快地探索風險和替代情況，這促使人們對計劃更加有信心。更加逼真的沉浸式界面彌合了模擬與現實之間的差距，給用戶灌輸了信念，推動了更快的計劃。
網絡物理接口	將M&S與指揮、控制和情報系統連接起來，使計劃更有效，更有信心。戰術計劃直接轉移到自主系統，推動了更快的計劃。
運行時間	更快的內容構成使計劃的測試更有針對性，這使人們對計劃更有信心。更快的運行時間使人們能夠更多地探索風險和替代情況，這促使人們對計劃更有信心。更快的運行時間允許使用模擬更復雜的模型，這使得多領域操作的計劃更加綜合。
內容生態系統	小型供應商的市場使內容得到重復使用，并鼓勵內容的持續改進。這推動了更便宜的M&S開發和更快的M&S開發，這使更多的最新M&S來測試計劃，這推動了對計劃的更大信心。彌合戰爭游戲和模擬之間差距的內容通過探索使計劃更有信心。處于人工智能、數據科學和模擬的匯合點的內容使人工智能顧問能夠為計劃者提供服務，從而帶來對計劃的更大信心。
計算	分布式計算推動了更快的運行時間，因此，對問題空間的探索更多，推動了對決策的信心。更快的運行時間允許使用模擬更復雜的模型，從而為多領域的操作制定更綜合的計劃。
網絡	多個用戶能夠查看相同的M&S，使他們對計劃有共同的理解和更大的信心，以及制定更多的綜合計劃。
分布式賬本	分布式賬本導致在攻擊下更加穩健，對模型和數據的出處更加信任，從而對輸出的有效性更加信任，導致對計劃更加信任。

表3-4顯示了國防元宇宙為支持行動所帶來的一些機會。除了之前應用領域的關鍵主題外，還出現了兩個新的主題：

• 通過以下方式更快地將情報轉化為計劃和行動

  • M&S通過網絡物理接口與指揮、控制和情報系統相連，使情報直接轉化為計劃，計劃直接轉化為自主系統

• 通過以下方式提高對計劃的信心

  • 將M&S與指揮、控制和情報系統連接起來，使其具有更大的有效性
  • 通過人工智能、數據科學和模擬內容的融合提供人工智能顧問服務

3.6 任務演練

任務演練可以被看作是培訓和教育的一個特例，用戶接受的是針對特定任務的緊急準備，而不是不那么緊急的、旨在為一系列未來任務集做準備的更通用的培訓和教育。因此，影響訓練的許多問題同樣適用于任務演練。然而，任務演練的時間敏感性和局限性意味著它被顯示在圖3-1的中下部。對于任務演練，已經制定了一個計劃，可能沒有足夠的時間來探索其他的選擇。

元宇宙技術，如更快的運行時間、計算和合成環境組成的工具，可以使任務演練的情景和模型的開發更快。這可能會增加演練的時間，或者提高準確性，從而使演練所用的M&S有信心。此外，演練過程的部分自動化可以使參與者專注于那些被認為需要大部分時間的場景（也許是那些具有最高風險的場景），同時允許人工智能運行建設性的模擬（即在模擬運行中沒有人類輸入，因此能夠比實時運行快得多），然后向用戶強調關鍵的經驗教訓。

表 3-5：國防元宇宙為任務演練帶來的機遇

元宇宙組件	對任務演練的機遇
用戶界面	更加直觀的視覺界面使人們能夠更快地探索風險和替代情況，這促使人們對準備工作更加自信。更加真實的沉浸式界面彌合了模擬與現實之間的差距，并向用戶灌輸了信念，推動了更快的準備工作，并有可能提供更大的準備信心，以提供更好的免疫力來對抗來自任務的壓力。
網絡物理接口	將M&S與指揮、控制和情報系統連接起來，推動了更大的有效性，以及對準備工作的更大信心。
運行時間	更快的內容構成使得更有針對性的任務演練成為可能，這使人們對準備工作更有信心。更快的運行時間使人們能夠更多地探索風險和替代情況，這促使人們對準備工作更有信心。更快的運行時間允許使用模擬更復雜的模型，這使得多領域行動的準備工作更加綜合。
內容生態系統	一個小型供應商的市場能夠使內容得到重復使用，并鼓勵內容的持續改進。這推動了更便宜的M&S開發和更快的M&S開發，這使得任務演練中的M&S更加及時，這推動了準備工作的信心。彌合戰爭游戲和模擬之間的差距的內容通過探索使準備工作更有信心。
計算	分布式計算推動了更快的運行時間，因此，對問題空間的探索更多，推動了準備工作的信心。更快的運行時間允許使用模擬更復雜的模型，使多領域操作的準備工作更加一體化。
網絡	多個用戶能夠查看相同的M&S，使人們對準備工作有共同的理解和更大的信心，即使是在遠程操作時，也能開發出更多的綜合團隊。
分布式賬本	分布式賬本導致在攻擊下更加穩健，對模型和數據出處更加信任，從而對產出的有效性更加信任，導致對準備工作更加信任。

表3-5顯示了國防元宇宙為任務演練帶來的一些機會。與之前的應用領域相比，出現了一個額外的關鍵主題：

• 通過以下方式增強準備工作的信心
  • 更加逼真的沉浸式界面，為對抗任務中的壓力提供更好的預防措施。

3.7 未來軍事 M&S 應用：超越傳統 M&S 領域

正如任務演練可以被看作是培訓和教育的一個特例，培訓和教育為人們提供了對未來任務的一般準備，但任務演練通過針對具體和緊急的要求進行補充，圖3-2顯示了三個類似的特例，即緊急、定制、能力發展、采購和支持行動。在下面強調的每個案例中，隨著元技術的發展，M&S將越來越多地支持北約成員。

• 快速適應能力（M&S可用于調整現役部隊的使用和配置方式）。

• 在役支持（M&S可用于管理和優化在役軍事系統的使用和配置方式）。

• 自主性（M&S是單個系統和系統組控制系統的重要組成部分，控制它們的使用和配置方式）。

圖 3-2：其他建模和仿真應用領域

3.7.1 快速適應能力

長期以來，部隊的快速適應一直是軍隊的一個目標，但由于能力發展速度緩慢，所以它極具挑戰性。元宇宙技術不會克服與能力發展相關的所有挑戰，但它們可以通過快速調整使用概念或戰術來實現發展（或增強）能力的新方式。迅速改變軍事系統的使用、配置和整合方式提供了一個讓對手吃驚的機會，而且可以很容易地通過戰爭游戲和模擬進行試驗。向許多國防專業人士、公司和學術界（甚至可能是公眾）開放國防元宇宙，創造了能力分析大眾化的可能性，理論上將成千上萬的人帶入支持北約的創新生態系統。根據最好的想法來調整武裝部隊的任務仍將具有挑戰性，但開發更好和更令人驚訝的操作方式的機會可能會大大增加。

3.7.2 在役支持

今天的軍事開支大部分是用于維持能力。M&S已經被廣泛用于支持在役系統，例如在物流、優化供應鏈和維護計劃，或預測艦隊的未來作戰能力。通過廣泛使用數字孿生來預測這些系統的性能，并通過網絡物理接口將其與來自傳感器網絡的現實世界的系統性能數據聯系起來，這種能力正處于大幅提升的邊緣。通過網絡物理基礎設施[39]進一步擴展這個網絡，可以實現整個系統網絡的優化，例如，通過優化系統之間的任務分配，最大限度地減少特定部件或系統的故障導致整體任務失敗的風險。

3.7.3 自主性

"對行動的支持"的應用領域主要集中在由專家分析用戶支持人類決策者運行的M&S。如上所述，元宇宙技術可以提高這個企業的速度和復雜性，通過聯網、共享信息和使用邊緣計算的分布式規劃工具，從而實現鑲嵌式戰爭或多領域整合的概念，使北約部隊更加強大和適應。元宇宙技術也有可能降低目前被認為可以安全地委托給機器的決策門檻。詳細的模型已經被嵌入到許多軍事系統中，作為其實時自動控制系統的一部分。例如，預測射彈軌跡的算法被用來瞄準武器系統。然而，驗證和測試這些算法的過程是非常緩慢的。

提高M&S的構成和發展速度，再加上對這些具有實時數據管道的模擬的持續驗證（從而持續改進），可以大大加快對控制系統中使用的算法的驗證和接受服務的過程。此外，更強的計算能力和更快的運行時間使分析更加穩健，也應導致對這些M&S結果的更大信心。盡管改進算法的能力增強了，但釋放不斷 "改進 "自己的自主系統所帶來的倫理挑戰仍將是一個主要的政策問題。

3.7.4 人事管理

招募、保留和管理國防人員是國防部隊開展的一些最重要的活動。但今天使用的許多方法與幾個世紀以來使用的方法相同。例如，將人員分配到崗位上主要是人的努力，人員本身的參與有限，并且基于人事記錄，這些記錄被批評為不充分--缺乏關于個人技能和潛在才能的復雜性和廣度的信息。國防元宇宙可以將人事記錄與元宇宙中其他地方發生的活動--從培訓到實驗和教育--進行整合并自動更新。元宇宙還可以提供替代性的途徑，以確定未來的軍事領導人（或特立獨行者），他們是唯一適合未來戰斗的人。事實上，隨著大型多人在線角色扮演游戲的出現，企業注意到，游戲環境往往能培養出擁有適用于企業環境的技能類型的領導者：對風險的舒適感、接受失敗的意愿、出色的人際交往能力，以及對迭代和敏捷改進的渴望[44,45]。

由于元宇宙從根本上說是一種社會建設[46]，北約軍隊也可以利用它為其成員提供新的互動機會，讓人們建立新的關系，最好能增強他們生活的社會元素。就像軍事基地提供社交和建立社區的機會一樣，元宇宙也可以提供社會活動，從士氣、福利和娛樂項目到醫療保健和財務指導。例如，《堡壘之夜》的玩家有機會出去玩或交朋友[47]，現在美國空軍游戲社區[48]已經邁出了第一步，通過視頻游戲在數字環境中連接分布式空軍，為領導力發展、團隊合作、士氣建設以及支持軍人的心理健康提供機會，特別是那些在18至30歲之間長大的狂熱游戲玩家。軍事元宇宙可以作為這個社區的延伸，帶來其他非游戲活動和連接。

雖然國防元宇宙的某些方面可能會與商業元宇宙隔絕（就像北約有自己的機密網絡一樣），但互操作性可能會帶來額外的好處。傳統上，軍人每兩到四年就會更換工作地點--這不僅給軍人帶來壓力，也給他們的家庭帶來壓力。配偶往往必須找到新的就業機會，孩子必須在陌生的學區入學并適應。商業或民用元宇宙可以讓平民配偶在與軍事伙伴改變地點時保持他們的就業，職業活動幾乎沒有中斷。將國防元宇宙與商業元宇宙相互連接可以簡化這一過程，使北約軍隊能夠迅速向平民專業組織提供資源和指導，以緩解任何必要的過渡。軍人的子女也可以通過沉浸式的混合學習機會與他們以前的學術機構保持聯系，使他們能夠過渡到一個新的地方，而不必切斷以前的教育聯系或友誼。

3.8 打破傳統和未來M&S領域的壁壘

元宇宙技術為每一個傳統的M&S應用領域提供了巨大利益的可能性，如上所述，它將開辟幾個新的應用領域。但是，如果從一開始就在這些虛擬環境的設計中優先考慮互操作性，也許最大的好處將通過各種國防虛擬世界的相互連接而出現。整合整個北約的虛擬活動應該創造一個反復的反饋回路，確保從訓練、任務演練或行動支持中獲得的經驗可以在能力開發和采購中得到利用，反之亦然。隨著越來越多的人能夠接觸到國防元宇宙的信息，實驗、分析和規劃就有可能變得越來越大眾化，從而更容易在整個國防界征求意見和反饋。甚至國防元宇宙的社會層面也可以產生戰場上的改進，因為它有可能聚合信息，使人們深入了解諸如士氣等因素，從而為部隊設計或訓練提供信息。

在某些方面，這反映了亞馬遜、YouTube和Pinterest等平臺所提供的好處[49]。通過促進互補性產品和服務的發展，平臺產生網絡效應[50]。一個平臺內的互補元素越多，網絡就越有創新性和力量。就企業而言，這促進了巨大的經濟利益，創造了創造和交換巨大價值的生態系統。國防元宇宙與許多平臺一樣，也應促進M&S、數據和解決方案的重復使用，幫助降低每個應用領域的虛擬環境成本。例如，用于能力開發的部隊模型理論上可以在采購、培訓和模擬或行動支持等應用中重復使用。目前，這些模型往往是單獨購買的，而且M&S和數據的重復使用往往被表述為一種要求，但很少實現。其他部門的平臺已經證明，信息、產品、軟件工具和服務有可能在平臺生態系統中被廣泛分享和重用，就像GitHub已經成為開源軟件程序的存儲庫，或者虛幻引擎有一個內容市場和游戲商店一樣。

3.9 風險

上面的大部分章節都集中在元宇宙技術所帶來的機遇上。但是，每一種新的技術進步都伴隨著機會和風險。元宇宙技術也不例外。元宇宙的一些優勢也有其必然結果，可以被看作是風險。表3-6顯示了這些風險，但主要的風險是與安全和安保有關。

充分挖掘國防元宇宙的潛力將意味著把大量有價值的信息集中在一個地方，讓大量的人有意識地接觸到這些信息，并直接連接到一個影響深遠的物理資產網絡。這將使它成為最吸引人的間諜活動、欺騙和虛假信息的目標。網絡威脅將非常高，而這種威脅很可能因為易變的人類用戶而變得更加復雜，他們很可能在一個陌生的環境中異常容易受到欺騙。最后，元宇宙和互聯網一樣，可能會浮現并放大人類的弱點。在過去的幾年里，一些社交媒體平臺所帶來的負面效應使政治極化和社會分裂、放大虛假信息和促進騷擾，已經成為大量討論的主題[51]。國防元宇宙如果結構合理，能夠促進整個軍隊的互動，可以獲得巨大的作戰回報，但前提是它必須保護其虛擬用戶不受一些在物理領域困擾軍隊的有毒行為的影響[52, 53]。

所有這些都意味著，防御、保護和確保國防元宇宙的安全將是一項艱巨的任務，但考慮到潛在的利益，這一努力可能是值得的。北約應該為元宇宙中的行動做好準備，不僅要確保由北約運營的國防元宇宙的安全，而且要在他們自己的民用元宇宙中保護北約公民。這本身就會帶來具有挑戰性的法律問題，即對公民的保護是否延伸到他們在元宇宙中的活動和財產。最后，北約軍隊可能會找到機會，通過在其他國家控制的元宇宙內開展進攻行動，來達到對付對手的效果。

表 3-6：國防元宇宙帶來的風險

元宇宙組件	風險
用戶界面	視覺化的界面，期望與化身打交道，而不是面對面，這可能使人們更容易被冒充者愚弄。長時間使用視覺界面可能會導致疲勞或暈動癥等問題，對用戶產生負面影響。其他感官界面的使用，比如觸覺，可能會導致需要考慮的道德或健康和安全風險。
網絡物理接口	從軍事元宇宙直接進入軍事裝備的指揮和控制系統、情報系統和控制系統，可能在這些系統中引入新的網絡漏洞。使用故意不正確的數據進行欺騙。
運行時間	運行時間的更大能力和探索多種情況的能力可以創造出對我們的對手和我們都更有價值的信息。
內容生態系統	更多的信息集中在一個地方可以訪問和修改，這將造成網絡的脆弱性。任何內置的偏見、假設或不準確都會扭曲結果并影響信任。
計算	針對服務器的網絡攻擊面更大，有能力運行更多的計算攻擊。
網絡	直接接觸每個用戶創造了更大的機會，可以同時影響許多人。有毒行為的機會增加，可追溯性變得更加復雜。
分布式賬本	賬本與每個人共享，并可供每個人查閱 - 難以修改，但易于閱讀。

4 結論與未來方向

支持元宇宙的技術正在快速發展，用于多種民用領域。將這些技術應用于創建國防元宇宙（或多個國防元宇宙）有可能帶來巨大的利益。

增加緊迫性，改造M&S，改善國防成果。M&S將被改造，變得更便宜、更快、更有效，從而改善那些依賴M&S的國防進程和活動的速度和嚴格程度，如：規劃和決策、設計、測試和評估、生產、學習和準備。此外，元宇宙將有助于跨越這些活動中的傳統壁壘，并可能開辟新的流程，使北約更具適應性。

從上到下的好處。在個人層面上，在縮小模擬與現實的差距和快速配置培訓項目方面的進展，將使學習經驗的定制得到改善，從而提高學習成果。在集體和組織層面，M&S速度、能力和可配置性的改進將改善作戰計劃，提高適應性，加速能力發展，改善集體訓練的交付和有效性。

信心增加，風險增加。盡管元宇宙技術將為決策、訓練和準備提供更大的信心，但也存在風險，特別是對安全和安保的風險。元宇宙技術有可能使用戶對M&S結果的信心比以前更強，從而使培訓、能力發展和采購更有成效，而且還能提高戰場上的成功率。但是，與此同時，間諜、欺騙和虛假信息的風險也在增加。將這么多有價值的信息集中在一個地方，讓這么多人有意識地接觸到這些信息，并直接與這么多實物資產相連，將使軍事元宇宙成為最具吸引力的目標。網絡威脅將很高，而人類用戶在一個陌生的環境中可能更容易受到欺騙，這可能會使網絡威脅更加嚴重。最后，像任何其他人類操作的環境一樣，元宇宙也容易受到人類缺陷的影響。這些風險從一開始就需要被識別和管理，以保持對系統的信任。

復雜度更高的M&S的機會，以增加合作與整合。元宇宙技術有可能通過使支持多種應用的M&S大眾化，大大增加北約各國、各領域和整個國防企業之間的整合。防御、保護和確保國防元宇宙的安全將是一項艱巨的任務，但考慮到它的好處，這一努力可能是值得的。這也意味著北約應該為元宇宙的行動做好準備，不僅要確保由北約運營的國防元宇宙的安全，還要在他們自己的民用元宇宙中保護北約公民，并通過在他人控制的元宇宙中開展進攻行動來達到打擊對手的目的。

元宇宙技術在造福北約M&S方面有很大的潛力，有大量的利用途徑和發展機會。現在是采取結構化方法進一步發展這一概念的時候了，通過各種技術選項進行導航，根據預期結果制定路線圖，并識別和規劃風險和問題。

摘要

英國國防部（MOD）的科學和技術戰略已經指示研究重點放在下一代（GAN）的軍事能力上。GAN能力是指那些英國防部今天無法采購的能力，在它們出現之前需要基礎科學和技術。Dstl最近領導了一項活動，以確定GAN對應用于國防培訓、教育和準備的國防模擬和合成環境的研究意味著什么。這涉及到收集國防利益相關者（未來的一線軍事用戶）的意見，以及對英國工業界和學術界（由QinetiQ、Thales、Cordillera應用集團和微軟領導）的GAN技術的審查。

本報告將概述推薦的下一代技術，這些技術對英國防部在未來五年內的成熟非常重要。這包括以下領域：擴展現實（XR）；數字孿生；元宇宙；學習技術；核心模擬技術；人工智能和自動化；以及代表未來復雜作戰環境所需的技術。它將提供一個概述，說明英國防部應該把研究重點放在什么地方；什么應該留給消費者領域去推動走向成熟；以及國防部可能期望在五年時間內能夠利用的功能和能力。

1.0 引言

1.1 英國國防部的科學和技術戰略

技術及其使用對英國國防部實施其戰略的能力和我們的運作方式越來越重要。英國國防部的科技戰略和最近的國防和安全綜合審查都強調，英國國防部需要更好地了解未來，并尋找、培育和資助下一代技術。英國國防部還必須通過示范、實驗來識別、評估和推動新興技術和創新，更好地利用流程和結構，并加速現有技術的規模化應用，以實現英國的優勢。

1.1.1 下一代技術

英國防部首席科學顧問（CSA）安吉拉-麥克萊恩女士對下一代技術（GAN）的定義如下：

"你今天買不到的東西--我們知道我們需要的能力，但在它們可用之前需要基礎科學和技術。這并不意味著任何特定的時間表 - 下一代技術可能在今年"

英國防部的CSA將GAN稱為下一代技術的一個單獨的興趣領域，這些技術可由國防部購買，但在軍事背景下使用時需要避免風險。GAN不是按照傳統的基于路線圖的方法中描述的線性時間表來考慮的。相反，它有一個非線性的范圍，一種技術的下一代可能只是幾個月后的事，另一種可能是幾年后的事。例如，智能手機的GAN可能在今年就準備好了，而核電站的GAN（如核聚變）可能要在幾十年后才能成熟。

2.0 仿真和合成環境的下一代

仿真和合成環境被廣泛用于英國國防部，為一系列領域提供更好的能力，包括：獲取；測試與評估；研究；能力開發；作戰分析；兵棋推演；實驗；部隊準備；以及決策支持。

英國防部責成Dstl管理科技能力--在Dstl內部和整個供應鏈--以便現在和將來為英國的國防和安全提供正確的能力。管理涉及到對科技能力的規劃、管理和監督的責任。國防部科技戰略中的GAN目標重新強調了這一活動，以確保國防部的內部能力，以及工業界、學術界和其他合作伙伴的能力適合于滿足國防的新興和未來需求。這一職責包括對模擬和合成環境的管理。

為了支持這種能力管理，并為英國國防部應開展的未來研究活動提供信息，Dstl與英國工業界和學術界一起進行了一項研究，以了解：

"GAN對未來模擬和合成環境的發展意味著什么，以支持英國的優勢？"

該報告確定了以下關鍵領域，這些領域應成為GAN能力研究的重點。

• 信息和通信技術（ICT）。

• 核心模擬技術。

• 人工智能（AI）和自動化。

• 擴展現實（XR）。

• 數字孿生和數據。

• 元宇宙。

• 未來的復雜作戰環境。

在這些領域中，該研究旨在確定：

• 尚不能采購的全球網絡能力和技術 - 這意味著該能力尚未發展成為可購買的產品或服務。

• 消除能力風險所需的科技活動--這意味著英國防部為利用該能力所需的基礎科學和技術研究。這可能涉及一系列的活動，包括從基礎科學研究到更成熟的演示和實驗，以及與終端用戶進行的去風險活動。

這項研究的范圍只包括與支持國防培訓、教育或準備有關的模擬和合成環境的使用。我們承認，這些領域在很大程度上受到鄰近市場和行業的影響（如軍事教育的民用學習市場），研究的范圍包括更廣泛的相關市場，那里有未來的 "衍生"機會。以前的 "附帶 "例子包括使用商業現貨（COTS）游戲技術進行培訓。

2.1 信息和通信技術（ICT）

預測：云計算已經改變了組織處理和存儲信息的方式。處理和存儲現在可以 "隨用隨取"，就像自來水公司一樣，企業可以根據自己的需要支付少量或多量的費用。雖然當前一代的云計算越來越多地被用于國防，并且幾乎肯定會支持下一代的模擬能力，但也有機會利用計算技術的GAN。

特征：新興的計算技術，如量子計算、神經形態和熱力學計算可能提供以下機會。

• 熱力學計算尋求將計算硬件運行到其熱力學潛力的極限。這有可能減少計算設備的尺寸、重量和功率（SWAP）。潛在的開發機會包括儀器化的現場訓練，在那里，與5G或6G通信相結合，它可以使邊緣設備以更低的功率要求被廣泛部署。限制性因素是證明該技術規模所需的研發，以及供應鏈和工業能力的要求。

• 量子計算不太可能在短期內出現在國防用戶的口袋里。雖然基于云的工作負載正在出現，但這些工作負載的可用性有限，安全和延遲可能是一個問題，而且可靠性可以得到改善。量子計算很可能被用于與運行詳細模型有關的確定的工作負載，作為科學研究的一部分，甚至在GAN的時間尺度內，對一般用途的培訓教育和準備的利用是不確定的。目前，英國政府的投資是巨大的，培訓、教育和準備社區應繼續監測其發展。

• DNA存儲器可以為培訓、教育和準備社區提供潛力，以存儲未來將產生的越來越多的數據。這有可能改善靜態數據的可及性。

• 圖形處理單元（GPU）的能力將繼續為大規模的模擬提供支持。GAN時間尺度的趨勢是，能力越來越強的GPU將支持越來越大的M&S環境，有可能在基礎設施層面而不是通過中間件軟件進行擴展。

效益和機會：總之，培訓、教育和準備社區可能會在GAN中擁有越來越強大和低SWAP的計算。這有可能徹底改變儀器化的現場訓練，但也可能對所有的M&S環境產生影響。這反過來又會對用于生成這些環境的輸入數據的驗證和確認（V&V）提出要求。

2.2 核心模擬技術；

預測：核心模擬技術包括戰術環境、圖像生成器、協議和標準、監測和控制工具以及代表自然和物理環境的系統。核心模擬技術將利用來自消費者信息技術和游戲市場的創新，越來越多地使用這些技術來支持以前的定制應用，如圖像生成和當前一代XR能力。全面運作的建模和仿真服務（MSaaS）能力將是下一代仿真技術的一個特點，而 "下一代 "可能會充分利用面向服務的架構和云技術。國防部將為核心仿真功能定義并擁有可重復使用的構建模塊和標準。平臺和系統的仿真將由OEMs提供數字雙胞胎。

特征核心仿真技術的GAN可能包括。

• 本身可擴展的環境，以前在處理能力和連接方面的限制被消除。

• 基于服務的方法和隨需應變的能力，可能會轉向完全云托管的模式。

• 混合的現場、虛擬和建設性（LVC）模擬，這三個領域之間的障礙越來越模糊或不存在。

• 與消費者游戲和信息技術的持續融合。

• 安全、高帶寬、有彈性的網絡。

效益和機會：核心模擬技術在支持培訓、教育和準備方面有廣泛的用途。它們可以被認為是提高這些國防部成果的效率和效益的重要推動力。向基于服務的仿真技術架構的轉變，特別是通過重新使用資產和減少對內部硬件的需求，可能會提高仿真交付的效率。

2.3 人工智能（AI）和自動化；

預測：英國防部和更廣泛的市場對人工智能和自動化的投資是相當大的，預計將繼續推動下一代和GAN能力的快速提高。有希望的早期技術包括基礎模型，它提供通用的、可訓練的人工智能，能夠處理廣泛的任務。計算的發展，包括 "網絡3.0 "或邊緣計算、量子計算和處理器的發展可能會提高人工智能和自動化的能力。民用工業部門的過程自動化也可能為管理和提供培訓、教育和準備提供潛在的交叉機會。然而，盡管有大量的投資，但不太可能有一個單一的 "銀彈 "通用人工智能和自動化工具來完全改變培訓、教育和準備。相反，干預可能是在一個更有限的基礎上，但仍將有可能產生影響。除了它的能力，人工智能和自動化工具可能會變得更可用，更容易被終端用戶所操作。

特征：GAN人工智能和自動化可能在以下方面有利于培訓、教育和準備。

• 通過 "人機聯手"，提供更有效的活動策劃、交付和支持。

• 提供對培訓、教育和準備數據的洞察力和理解，以提高效率和效益。

• 為實體或系統的行為提供更好的表述。

效益和機會：人工智能和自動化有可能促進效率和效益的提高。如果利用得當，它可以幫助減少與提供培訓、教育和準備活動有關的開銷，（例如）替代人類的角色扮演者。在效率方面，它可以用來提高演習人員的生產力（如監測受訓人員的狀態，并在出現異常情況時向教官發出信號），從而使他們能夠專注于改善培訓體驗。

2.4 擴展現實（XR）

預測：GAN XR技術（包括增強現實（AR）、虛擬現實（VR）、增強虛擬和多感官模擬）極有可能成為未來廣泛的培訓、教育和準備用例中用戶面對能力的首選形式因素。GAN混合現實技術具有較高的世代交替性，并有可能在2-5年的時間框架內被國防用戶所使用，這主要是由于消費技術市場的資助。GAN XR技術將有可能取代傳統的投影顯示器，成為面向用戶的主要能力形式，下一代應用已經被批準用于民用飛行訓練，盡管傳統的顯示器將在一段時間內繼續使用。來自消費技術市場的大量私人投資將確保該技術的價格與傳統顯示技術相比保持競爭力。對于高端應用，如飛行模擬，XR可能會有更高的成本效益，但要看認證和政策要求。

特點：GAN XR技術和能力的特點可能是融合了AR、VR、觸覺（包括人體服和其他可穿戴技術）和多感官刺激，以進一步提高沉浸感，并將刺激擴展到純粹的視覺和聽覺之外。GAN XR技術的發展將受益于對元空間、云和邊緣計算、移動和計算設備技術、5G/6G無線網絡、流媒體和消費者娛樂及游戲技術的更廣泛投資。

效益和機會：GAN XR技術有可能通過提高著色器/現實主義的質量來改善培訓、教育和準備工作的沉浸感，例如觸摸全息圖、穿越和更大的視野、超級現實的化身和沉浸式房間/體驗。如果它的有效性可以被證明與現場體驗相比更有優勢，它也可以支持一些現場或傳統的虛擬交付手段過渡到虛擬環境，提供效率機會。它還可能支持改進LVC領域的整合，例如通過在實況環境中更可信地表現虛擬仿真實體，推動提高培訓效果。GAN XR的使用還可以推動用戶參與，特別是國防部的 "Z世代 "成員，而不是傳統的面向用戶的技術。使用XR來支持行動可能會模糊訓練、準備和行動之間的界限。

2.5 數字孿生和數據

預測：數字孿生被定義為 "作為物理對象或過程的實時數字對應物的虛擬表示 "。 數字孿生正在工程、科學和運營規劃中出現，作為了解和優化當前和未來性能的一種手段。因此，數字孿生體在準備工作中可能特別有用，但也可能支持培訓和教育能力。目前，各行各業都對數字孿生體進行了大量投資，然而，定義和實施方法都有很大不同，在許多情況下，數字對應體的 "實時性 "和保真度都很有限。GAN數字孿生將擴大可以結對的實體的范圍和復雜性，提高輸入數據的質量，從而提高模型的保真度，并提高數字孿生的可用性或互操作性。在GAN的時間框架內，英國防部可能會處理一個單一的數字孿生子 "來統治它們"，而不是為不同目的產生的平臺或系統的多個代表。盡管 "數字孿生 "一詞可能會過時，但所提供的能力的使用將為廣泛的行業提供一個總體方向，并將以多種方式加以利用。數字孿生子和物聯網將確定一個發展方向，使更多的權威性和實時數據集被用于模擬。捕捉、存儲和分析來自大量來源的數據的能力將被啟用。它們將形成管理和消除風險的核心能力，在未來的國防采購中，合成環境采購的原則可能會被重新激活。

特征：GAN數字孿生將有可能成為一系列對象和實體的權威性單一數據源，從單個平臺到訓練區、人口甚至是對手。它們將是真正的實時的，并基于經過驗證的、可重復使用的數據源（包括生物統計學）。它們將是可互操作的，并能在比目前更廣泛的使用情況下發揮作用。數字雙胞胎的使用有可能鞏固和凝聚整個國防的數據管理。

效益和機會：數字孿生體有可能支持廣泛的培訓、教育和準備用例。雖然目前還沒有得到證實，但它們也有可能通過重復使用一個平臺或系統的單一權威模型來提高效率，從而消除采購多個模型來實現不同功能的需要。此外，它們還有可能通過生成更高保真度的、多用途的復雜系統模型來提高培訓、教育和準備的有效性。

2.6 元宇宙

預測：雖然沒有單一的定義，但元宇宙（Metaverse）被認為是下一代互聯網，它將傳達包容性的沉浸式數字體驗，在未來，它將與我們的物理現實密不可分。這些構件包括上述的大部分能力領域，包括。云基礎設施、數據（歷史和實時）、實時游戲引擎，包括新的渲染技術，如Lumens和Nanites.5G、觸覺、計算、體積視頻和沉浸式環境。元宇宙目前正受到消費技術公司的大量投資。對于其潛在的所有權、治理、作為一個獨立概念的可信度和商業主張，也有很大的爭議。一個關鍵的爭論是，元宇宙是由大型技術公司（如社交媒體平臺供應商）來實現貨幣化，還是以開放和民主化的方式來發展。Dstl的研究已經開發了一個軍事元宇宙的作戰概念，以了解其未來的潛在效用。英國防部不能忽視元宇宙，而且來自消費者領域的投資極有可能被國防部的培訓、教育和準備用戶部分或全部利用，然而它對這些領域的具體好處需要被更好地理解。

特點：如上所述，元宇宙是一種從一些較低層次的創新或技術能力中產生的能力。預計它將利用從云端召喚大量處理和存儲的能力、面向用戶的能力（如XR）、消費者游戲框架的元素和協作工具。發展可能包括新的輸入方法，包括無障礙設備、基于從消費者游戲中學習到的新的MR用戶體驗（UX）模式、非玩家角色的AI決策樹、從實時數據中捕捉和生成化身、整體捕捉、計算機視覺和穿戴設備。

效益和機會：Metaverses是一種新興的能力，因此，其好處和機會仍有待討論。Metaverses提供了為整個國防使用案例服務的潛力，并確保M&S能力是最新的、一致的、可驗證的、具有成本效益的，并能惠及所有可能受益的人。最終的愿景可能是幫助國防部門充分利用其M&S資源的潛力，作為一種綜合的、一致的M&S能力。這可以提供用戶/創造者社區；提供可以到達所有用戶的按需使用的M&S系統；以及新的按需采購和商業模式。對提供元宇宙所需的基礎技術或功能的投資也可以為國防界提供機會。

2.7 未來的復雜作戰環境

預測：當前和下一代的模擬系統都在提高表現復雜環境的能力，如大城市，以及支持與多領域整合（MDI）相關的系統和效果，如網絡和電磁活動、空間和高度復雜的地形，如大城市。這與數字孿生不同，因為它可能不會實時更新。這種趨勢可能會在模擬系統的GAN中繼續下去，通過云計算、改進的數據采集和環境生成工具獲得更大的處理能力。隨著模擬的規模和復雜性變得不再是一個限制因素，重點可能從提供或擴展處理能力轉向確保構成模擬的數據可以被驗證和確認為適合目的（注意這在技術上和文化上都是一個具有挑戰性的概念）。在能夠增加價值的情況下，理解代表復雜操作環境的要求，以便為國防用例提供好處，重要的是在不需要增加這種復雜性的情況下（例如，在可能對培訓或其他用例產生負面影響的情況下）。

特征：GAN代表未來和復雜環境的能力可能由以下因素驅動。

• 改進數據獲取、驗證和確認以及測試工具，以建立具有驗證信息的復雜環境。

• 通過使用云計算為模擬環境服務，改進處理和存儲，消除對環境規模/復雜性的歷史限制。

• 提高理解、描述和表現軟因素的能力，如使用與更廣泛的模擬組件相聯系的動態模型的人類亞環境。

效益和機會：復雜的環境是未來行動的一個可能的特征（正如一些國防部的政策文件和出版物中所反映的那樣--如全球戰略趨勢），因此，用模擬來有效地表現它們，為國防人員在一個可能無法用實戰訓練方法來表現的環境中作戰提供了潛在的準備。提供適當準確和有代表性的作戰環境模擬，應能提高培訓、教育和準備的有效性，因為這種模擬的開發能夠更好地支持與未來作戰環境有關的新的培訓結果。需要注意的是，培訓解決方案不能被過度設計，并且要了解對這種模擬能力的投資回報，以支持商業案例。

3.0 結論和建議

3.1 消費者技術

國防模擬最終是一個相對較小的專業市場，遠遠小于消費技術市場。在全球網絡中，消費技術部門的龐大規模及其研發預算將意味著它將繼續對國防仿真部門產生影響。這些工具的模塊化性質和相對較低的成本為國防部門提供了一個提高效率的機會，而它們的真實性和沉浸性則為提高有效性提供了機會。

2005-2020年期間，消費者游戲技術對國防模擬市場的影響穩步增長。英國防部的人員現在包括一個熱衷于游戲的社區，他們希望國防模擬的體驗能與他們的游戲機提供的體驗相匹配。國防用戶要求對COTS游戲引擎進行修改，使其成為可用的培訓和準備工具，并增加場景規劃和行動后回顧（AAR）功能。然而，一些游戲引擎已經成功過渡到國防用途。英國國防部對國防虛擬仿真（DVS）的投資很可能已經付出了數倍的代價。隨著時間的推移，植根于消費領域的技術已經逐漸侵蝕了僅用于國防領域的專有模擬工具的市場。世界上最大的國防模擬公司CAE在I/ITSEC 2021上宣布游戲引擎為飛行模擬器提供動力的圖像生成器（IG）是該行業的一個重要時刻。我們可能已經看到了最后一代由專業國防仿真公司開發的專有IG和虛擬及構造仿真工具。除了引擎本身，消費者游戲可能提供工具或流程，可用于更快速地生成仿真內容或事件，提升效率。然而，依賴國防領域以外的市場存在潛在的風險，對某些產品和服務的開發決策的影響可能很快使其效用不再與國防使用案例相關，因此國防對這些產品和服務的投資可能變得多余（例如，新版本打破了向后的兼容性，或新的道德用戶權利限制了其在國防方面的使用）。在決定使用這種方法時，需要仔細考慮風險回報率。

極有可能的是，消費者游戲部門較大的市場規模，以及對元空間的興趣，將繼續拋出對國防模擬用戶感興趣和可用的GAN創新。從歷史上看，消費者游戲公司并不都對國防模擬市場感興趣，因為它的規模較小，或對其環境、社會和治理（ESG）證書有潛在的損害。然而，有證據表明，大型消費者游戲公司對向國防部門提供其工具感興趣。這有可能會帶來一些可能的工業挑戰。

對消費者XR的持續投資也將提供一個國防可以利用的機會。雖然研究會的一些與會者認為XR作為一項技術在消費領域已經達到頂峰，但從中期來看，XR有可能最終取代傳統的投影儀和屏幕作為IG，至少對于一些國防培訓和教育應用來說是如此。基于XR的民用飛行模擬器的認證突出了其潛力。

國防模擬科技界的行動是通過技術觀察、前景掃描和去風險試驗繼續監測這些發展。國防部有自己特定的功能和非功能要求（如安全），這些要求可能并不總是與消費者關注的能力相一致，必須對這些要求進行評估，以使國防部了解開發潛力。

3.2 風險和挑戰

在交付模擬的GAN方面有幾個挑戰。

• 隨著模擬在處理和存儲方面的限制減少，輸入數據和模擬結果的V&V可能會成為一個越來越大的限制因素。這可能是對FOE模擬的一個特別挑戰。適當的V&V是國防模擬界的一個長期要求。不斷提高的計算和網絡能力意味著未來的模擬有可能不受處理或存儲的限制，并有能力運行更大、更復雜的模擬。隨著時間的推移，確保支持仿真的模型和數據的準確性與需求相適應，可能會成為比提供足夠的計算能力來運行它們更大的挑戰。利用仿真技術的限制因素是驗證它是否正確運行，是否有不可預見的后果，以及驗證所產生的實施方案是否適合正在進行的任務（例如，實施水平和V&V是否適合實現特定的培訓目標）。

• 隨著模擬在表現復雜性方面的能力越來越強，控制復雜程度的能力對于確保國防培訓、教育或準備活動集中于實現其結果是很重要的。有一種危險是，模擬能力在管理和維護方面變得過于繁瑣和昂貴，并提供了消極培訓的真正風險。

• 在培訓、教育和準備能力中有效插入新的模擬技術的能力將需要適當的手段來評估它們在當前或替代方法之上或旁邊提供的價值。雖然一些全球網絡能力的可負擔性可能會降低，但在增加的有效性和成本之間可能會有權衡。

• 在全球網絡中使用非國防能力將需要更多地了解新能力的來源和它們出于安全原因的資金來源。這與風險投資（VC）資助的公司和消費者游戲技術特別相關。

• 越來越多的行業資助的知識產權生成，或使用消費者或風險投資公司資助的能力作為全球網絡的一部分，可能意味著供應商對研究活動的合作熱情降低。這也可能給政策和標準領域帶來挑戰。

• 國防部缺乏必要的基礎設施來充分利用這些技術的障礙，如國防部的安全要求可能會對流媒體技術和無線網絡等技術的使用造成越來越大的限制。

• 國防部在設定要求、獲取和使用M&S方面缺乏文化，這使得引入和成功采用GAN M&S方法具有挑戰性。人們認為，改進教育和SQEP將改善這一狀況，同時還包括新的培訓方法、全壽命風險管理方法、新的商業方法等。

3.3 GAN模擬愿景

在GAN的時間框架內，將提供動態的、可擴展的、可重新配置的、高度沉浸的和數據驅動的能力，在培訓教育和準備的有效性和效率方面帶來一步的變化。

面向用戶的系統將了解何時何地利用（或不應利用）全息投影、混合現實技術和高度逼真的圖形的能力，以提供有利于提供培訓的沉浸式體驗，并在適當時取代目前的投影系統和顯示器。在邊緣計算和強大的無線網絡的推動下，這些技術將實現現場、虛擬和建設性領域的無縫過渡和相互作用。面向用戶的系統將不僅刺激視覺和聽覺通道，而且提供多感官的刺激。它們將使用對用戶精神和身體狀態的實時反饋，以及適當的混合學習方法，以提供個人優化的培訓和教育，并推動受訓者的體驗。

M&S系統將提供適當的精確和動態的作戰環境表現，包括所有領域的復雜系統和信息效果。通過數字孿生、環境數據和獨立的復雜模型的無縫集成，使用開放的數據標準和可組合的方法，培訓交付的專業人員將能夠快速建立環境以滿足他們的要求。數據將能夠更迅速地被采集、處理和驗證，以納入模擬系統，開辟新的準備用例。

啟用系統將利用數據分析、有線和無線網絡、人工智能和流程自動化、計算和軟件系統的改進。這些將使GAN模擬能夠更快速、更經濟地提供，并在射程內安全地交付。

3.4 科技建議

為了實現上述愿景，需要開展科技活動以降低開發和交付模擬能力的風險。作為這項任務的一部分，建議的科技活動分為以下幾個方面。

• 監測和了解--這涉及到英國防部需要進行前景掃描活動的領域，以更好地了解全球網絡能力或技術的方向。這里可能會給國防部帶來好處，但在需要更有針對性的去風險活動之前，需要更好地了解使用案例或潛在的基本能力。這包括國際研究合作（IRC）。

• 深度應用研究 - 這涉及到需要進行基礎研究以降低能力或技術風險的領域。

• 實際去風險--這涉及到國防部需要通過進行實際的實驗或實際的試驗活動來消除使用GAN技術或能力的風險的領域。這可能是指出現了一種新的技術或能力，其在國防中的使用尚未得到證實，或者與融合有關的整合問題需要去掉風險。

3.4.1 監測和了解

為監測和了解新能力而進行的科技去風險化，應重點關注消費者和商業技術市場的發展。技術觀察活動應包括

• 面向用戶的系統，包括混合現實技術、全息顯示器、觸覺、多感官刺激和腦計算機接口。

• 消費者游戲技術，包括構建游戲環境所需的工具、用于提供內容的框架和流媒體及其他網絡技術。流媒體是未來M&S交付的一個潛在的關鍵推動因素，也出現在下文。

• 新穎的計算和消費者信息技術。仿真相關的科技不可能為新的計算研究提供資金，但M&S社區可能會從（例如）熱力學計算中看到一些改善SWAP的重要機會。同樣，雖然基于云的模擬形成了下一代的模擬，但也需要繼續了解和利用消費者和商業IT的改進。

• 元宇宙相關的能力，包括基本的個別技術和功能、標準和用例。國防部不能忽視元宇宙和與之相關的資金量，但其對國防部的好處目前還不確定。我們需要幫助國防部了解并消除對元宇宙所帶來的機會的神秘感。

3.4.2 深度應用研究

我們需要在以下領域進行基礎性的應用研究。

• 改進的模擬組合，作為更動態地生成和整合模擬組件的一般促成因素。這需要對仿真數據結構進行基礎應用研究。

• FOE的表示。在GAN中，更復雜的環境應該能夠被常規地表示出來，但仍有重大的V&V挑戰。

• 數字孿生的整合，包括如何將這些數字雙胞胎與其他模擬進行常規連接。

3.4.3 實際的去風險化

英國防部在安全、保障、堅固性和可用性等方面有自己的特殊要求。因此，需要進行實際的實驗來降低國防部使用新能力的風險。

• 努力了解和衡量消費者技術的有效性，特別是面向用戶的系統，與傳統的方法相比。這可以包括比較 "并排 "試驗，以了解培訓或教育的有效性。

• 努力降低邊緣計算、顯示器和網絡在LVC培訓或現場培訓中的融合風險。

• 努力了解如何將人工智能和自動化的改進應用于培訓、教育和準備。人工智能在提高效率和效益方面有一定的前景，但需要滿足國防的具體要求。

• 努力降低國防的無線和流媒體技術的風險，使其成為軍事和安全活動的一般推動者。目前這一代技術在延遲方面是不夠的，而且仍然存在安全問題。

• 努力為國防政策和戰略提供信息，以實施充分利用GAN技術所需的基礎設施，即開發一個模擬生態系統；企業數據管理方法；安全無線基礎設施。

3.5 北約和國際研究合作的作用

北約建模和仿真小組（MSG）將在GAN仿真和合成環境能力的去風險化和互操作性方面發揮關鍵作用。同時，北約人因和醫學（HFM）將為未來培訓的開發和交付提供關鍵的人的方面的見解。

北約MSG目前有以下小組，這些小組與GAN模擬和合成環境能力有很好的配合或提供配合的機會：

• MSG-195 MSaaS第三階段小組正在支持模擬的發展，以采用現代ICT基礎設施，如云、容器化和元數據，在開發和提供基于服務的模擬能力方面提供自動化和效率，可以按需訪問。這些技術已經被用于消費領域，并被考慮用于下一代國防仿真能力，但需要進一步研究GAN的自主性和效率，以充分實現MSaaS的生態系統方法。

• MSG-198研究小組在構建性仿真系統中的可組合人類行為表現，將要求GAN技術提供表現和重新使用未來操作環境的人類行為表現的能力。

• MSG-203建模和仿真在支持當前和未來北約行動中的作用系列講座將發揮重要作用，向高級利益相關者強調可能的GAN技術正在成熟，供北約和各國使用。

• MSG-205盟軍數字孿生體的互操作性和標準化倡議小組將在理解數字孿生體支持北約和各國的作用，以及如何開發共同的方法來實現其使用方面發揮重要作用。

• MSG-206小組將為評估XR技術在北約和各國的培訓和教育中的使用提供一個共同框架。評估和交流消費者領域的發展的共同方法將是跟蹤和利用這些技術發展的關鍵。

北約MSG活動中可能存在差距的一些領域包括:

• 網際網路：需要了解和解讀元宇宙對北約和國家的意義。在消費者領域，利用Metaverse的大量投資的機會將是很多的。跟蹤和維護這些發展將需要資源和整個社區的共同理解。軍方有一些關鍵的使用案例，這些案例也可以用來幫助集中開發Metaverse，以確保這項技術的軍事用途在開發生命周期的早期就被消除風險。

• 一般技術觀察和消費技術的地平線掃描：與元宇宙相關的是，需要對新興技術提供快速的洞察力和評估，以便北約和各國能夠在這些技術出現時迅速加以利用。通過一個共同的方式來評估、理解和交流這種相關性，整個社區的努力將是關鍵。

• 標準小組：北約MSG目前與模擬國際標準組織（SISO）有著良好的關系和合作，通過這種關系，它有助于為SISO產品和服務的制定提供一個共同的北約影響和聲音。隨著消費技術的大量投資和相關性，人們注意到MSG和SISO將需要擴大他們與其他標準組織的關系，如Khronos集團和數字雙胞胎聯盟（等）。

摘要

歷史已經表明，新技術可以大大改變戰爭的面貌。

今天，經歷了第四次工業革命所帶來的創新速度和技術的出現，甚至關于戰爭性質的經典克勞塞維茨理論也會受到質疑。

預計美國將在量子計算領域擁有早期優勢。然而，中國也在探索量子技術的應用，并且已經在量子通信領域超過了美國。因此，認識到量子技術及其應用的重要性，發展其整合，并理解美國《2018年國防戰略》（NDS 2018）中奠定的戰略背景，在作戰藝術的范式下考慮量子技術是非常必要的。

量子技術是一項新興技術，有可能重塑世界，并挑起一場新的軍備競賽。鑒于我們正處于量子技術的早期階段，存在這種技術為美國和她的盟友提供對對手的優勢的可能性，本專著分析了量子技術并研究了它在未來戰爭中的潛在重要性。

簡介

阿瑟-赫爾曼，"贏得量子計算的競賽"

想象一下，一臺計算機可以在不到一眨眼的時間內解決當今最快的超級計算機無法開始解鎖的數學問題。想象一下，一項技術可以讓觀察者看穿墻壁，或者看到世界上最黑暗的海洋深處。想象一下，一種技術可以建立基本上無法破解的全球網絡，同時使對手最秘密的數據瞬間透明。

所有這些都是量子計算機和量子技術的特點，它將在未來幾十年，甚至幾個世紀內定義全球信息技術的未來。它代表了現代歷史上任何一場深刻的革命，而我們正站在它的邊緣，它的所有前景--以及它的危險。

約翰-馮-諾伊曼，《擾亂宇宙》（Disturbing the Universe）

我正在思考比炸彈更重要的東西。我在思考計算機。

歷史已經表明，新技術可以大大改變戰爭的面貌。1939年，一艘德國潛艇在英國南海岸附近的英吉利海峽被俘后，英國情報人員繳獲了一臺德國英尼碼編碼機。在波蘭密碼學家的幫助下，英國專家制造了一臺破譯機，使他們能夠破譯德國的信息，從而使盟國在整個第二次世界大戰期間在戰術和行動上獲得了巨大的情報優勢。

1938年，德國化學家意外地發現了核裂變。由于擔心納粹德國會開發出原子彈，美國政府啟動了曼哈頓計劃。這個項目的目的是制造一顆原子彈，以應對納粹德國制造類似炸彈的威脅。雖然德國在六年的戰爭后向盟國投降，但太平洋地區的對日戰爭仍在繼續。日本在廣島和長崎的兩顆原子彈爆炸后才投降，結束了第二次世界大戰。

英格瑪和曼哈頓計劃都是政府的秘密項目，都有一個刻意的目的，都有科學家、數學家、物理學家和軍方的大規模合作努力。英尼碼的破譯對戰爭的進行產生了重大影響，而曼哈頓計劃則強烈地影響了戰爭的結果，并誘發了更廣泛的戰略影響，這些影響至今仍然存在。

今天，經歷了創新的速度和第四次工業革命所帶來的技術的出現，關于戰爭性質的經典克勞塞維茨理論受到了前所未有的質疑。目前，商業公司正在與重要的大學研究團隊合作，研究量子技術的潛力。量子技術應用的一個最重要的例子是量子計算。

摩爾定律指出，計算機的處理能力將每兩年翻一番。然而，根據物理學標準教科書《量子計算和量子信息》的作者邁克爾-A-尼爾森和艾薩克-L-莊的說法，處理能力的增長正在放緩，摩爾定律預計將在2020年左右結束。因此，Nielsen和Chuang建議，"對于摩爾定律最終失效所帶來的問題，一個可能的解決方案是轉向一個不同的計算范式。量子計算理論提供了這樣一種范式，它是基于使用量子力學，而不是經典物理學的想法"。

盡管今天的量子計算機還不能與傳統計算機競爭，但量子專家預計，量子計算機將在2025年至2030年之間通過 "量子至上 "的節點。 初步跡象表明，量子計算機有可能搜索大量的數據，并比經典計算機更快地解決問題。此外，量子計算機可以打破密碼系統，促進人工智能（AI），并確保通信安全。

預計美國將在量子計算領域擁有早期優勢。行業領先的公司，如谷歌、微軟和IBM，至少在不久的將來應該繼續在美國發展這一概念。然而，中國也在探索量子技術的應用，并且已經在量子通信領域超過了美國。

美國《2018年國防戰略》（NDS 2018）指出，"必須跟上進入門檻較低的行為體新技術的高速發展。"NDS 2018指出，"新的商業技術將改變社會，最終改變戰爭的特征。許多技術發展將來自于商業部門，這意味著國家競爭者和非國家行為者也將有機會獲得這些技術，這一事實有可能侵蝕美國已經習慣的常規超強對抗。"

因此，認識到量子技術及其應用的重要性，發展其整合，并理解NDS 2018中奠定的戰略背景，必須在作戰藝術的范式下考慮量子技術。量子技術是一種新興技術，有可能重塑世界，并挑起一場新的軍備競賽。鑒于量子技術的早期階段以及這種技術優勢對對手的潛在重要性，本專著分析了量子技術并研究了其在未來戰爭中的潛在重要性。

該專著分為五章。第一章列出了關于量子技術的主要內容。第二章將重點討論量子技術的當代應用和趨勢，以建立一個全面的量子技術及其潛力的觀點。第三章將解釋研究方法。專著的第四章繼續介紹了三個場景來說明量子技術在未來戰爭中的應用，最后以第五章結束。

美國海軍的無人作戰框架和智能自主系統（IAS）戰略解析了美國海軍的愿景，即如何通過迭代實驗來發展無人平臺，重點是發展新的作戰概念和實現這些想法的關鍵技術。美國海軍需要制定一個作戰概念（CONOPS），將無人水面和水下航行器（USV/UUV）納入現有情報、監視和偵察（ISR）流程。無人平臺（UV）面臨著操作和續航方面的挑戰，這將使它們在情報周期的處理和開發功能中成為獨特的難點。本文討論僅限于兩個具有顯著續航能力和收集能力的無人平臺，這兩項能力使無人平臺對作戰具有重大影響。這項工作回顧了關于超大型UUV（XLUUV）和中型USV（MUSV）能力和預期任務的非機密文獻，并與MQ-4C海神偵察機的發展進行了比較。確定了海軍在開發CONOPs時應該考慮的幾個因素和解決方案，如何在戰役層面將XLUUV和MUSV集成到ISR中。

1 簡介

“無人平臺在我們未來的艦隊中發揮著重要作用。成功地整合無人平臺——在海面下、在海面上和海面上空——為我們的指揮官提供了更好的選擇，以便在有爭議的空間里作戰和獲勝。它們將擴大我們的情報、監視和偵察優勢......”--美國海軍作戰司令部，2021年航行計劃

美國海軍目前正在開發一系列無人的空中、水面和水下航行器，以滿足其未來部隊需求。海軍的無人作戰框架和智能自主系統（IAS）戰略解析了海軍的愿景，即如何通過反復實驗來開發這些新平臺，重點是發展新的作戰理念和實現這些理念的關鍵技術。無人平臺將支持海軍的目標，即建立一支更加分散的部隊，能夠在通信退化的環境中作戰，同時在受到反介入和區域拒絕威脅的挑戰時能夠應對。雖然海軍的無人平臺仍處于不同的發展階段，但有足夠的數據表明它們的能力，可以提出新作戰概念，將這些新平臺與海軍長期以來的優先事項相結合。

美國海軍需要制定一個作戰概念（CONOPS），將無人水面和水下航行器（USV/UUV）納入現有情報、監視和偵察（ISR）流程中，無論是在戰斗期間還是在日常的非戰斗行動中。這種CONOPs將支持智能自主系統中至少兩個子類——分布式和持久性傳感器，以及戰斗空間的擴展、清晰化和精確化。無人平臺（UV）雖然有潛在的強大的收集能力，但面臨著操作和續航方面的挑戰，這將使它們在情報周期的處理和開發功能方面成為獨特的麻煩。海軍使用無人平臺作為ISR資產的概念將需要納入這些平臺獨特的適合完成的作戰目標，并且應該在這些平臺能力正在形成和實戰化的時候就開始制定。

為了把重點放在戰爭的戰役層面上，討論將限于兩個具有重要續航能力和收集能力的無人平臺，使它們具有實質性的作戰影響。這項工作回顧了關于超大型UUV（XLUUV）和中型USV（MUSV）能力和預期任務的非機密文獻，并與MQ-4C Triton（一種大型海上無人駕駛飛行器）的發展相比較。它確定了海軍在制定將XLUUV和MUSV整合到作戰層面的ISR的CONOP時，應該考慮的幾個因素和解決方案。分析的重點是在以海洋為中心的戰場上使用這些平臺，對手是在海面下、水面、空中和太空領域使用軍事力量的近鄰或同級對手。提到作戰指揮官時，設想了一個戰區聯合部隊海上分指揮官（JFMCC）和情報人員，在岸上或海上作戰中心（MOC）內運作。

2 背景介紹

美國海軍的分布式海上作戰（DMO）概念是為了在反介入、區域拒止（A2AD）戰場上擊敗競爭對手，它依賴于分布式、網絡化的ISR平臺。ISR資產將定位對手并為武器使用平臺提供目標支持。無人平臺與多域作戰（DMO）概念極其相關，因為DMO設想在對手的對峙或反介入武器的交戰區域內使用海軍資產。海軍23財年的長期海軍建設計劃指出，海軍預計在45財年擁有89-145個無人平臺，并提到更詳細的信息，可在機密的能力發展計劃中獲得。22財年的建設計劃明確指出，海軍正在尋求59-89艘USV和18-51艘UUV。海軍的資金優先級和迭代式無人平臺開發支持CNO將無人平臺作為分布式作戰的一個重要組成部分。

情報、監視和偵察是三個獨立但密切相關的功能，對于軍事行動至關重要。廣義上講，情報是收集和分析與決策有關的信息。監視是使用收集資產來監測一個地點的相關活動，而偵察是將收集資產部署到一個確定的區域，以定位或確認沒有相關活動。當無人平臺用于ISR功能時，將主要作為收集資產來監視或偵察特定區域，尋找相關活動。這些平臺的 "無人"性質，使平臺本身更具有成本效益，不容易被置于危險之中，但卻使其作為ISR資產的有效性變得復雜。采集行動必須以足夠嚴格的方式進行預規劃，以滿足指揮官在不可能重新分配任務的通信環境中繼續生存。此外，收集到的數據必須傳送給有能力將信息開發成情報的分析人員，以便為作戰決策提供依據。

3 MQ-4C "海神"偵察機

MQ-4C "海神"是由RQ-4 "全球鷹 "改裝的大型無人機，用于提供持久的海上ISR。"海神"的開發是為了滿足海軍對持久性ISR的需求，最終被確定為廣域海上監視（BAMS），用于A2AD環境。"海神"在一次任務中可以飛行超過24小時，作戰范圍為8,200海里。為了滿足海軍的要求，對RQ-4進行了具體的修改，最明顯的是要求在惡劣的海上天氣下下降和上升，以便目視識別通過電子信號定位的水面航行器。這一要求需要增加除冰能力、防雷和其他強化措施。

2020年1月，海軍對 "海神 "進行了首次早期作戰能力（EOC）部署，向關島的安徒生機場派出了兩架飛機。該飛機作為CTF-72的一部分，向在INDO-PACOM責任區作戰的聯合部隊提供海上巡邏和偵察，這是ISR的一個方面。在飛行行動中，"海神 "由四名飛行員組成的機組控制，他們在地面控制點進行操作。這些操作員駕駛飛機，不進行情報開發，情報開發由一個單獨的專家小組提供。2020年派往關島的機體并不具備整套預期的收集能力，只有光電/紅外（EO/IR）視頻流和一個海上雷達。海軍目前正在測試 "海神 "的升級版、多智能改進版，它增加了信號情報收集能力，是打算取代有人駕駛的EP-3E Aeries II飛機的平臺。

盡管還沒有完全投入使用，但 "海神 "號的早期使用提供了一些經驗，應該為大型無人水面和水下船只的發展提供參考。首先，"海神"和其他無人平臺所收集的信息將需要傳送給人類分析人員進行開發。雖然存在識別感興趣的信號的自動化程序，但它們還不能將這些信息置于當前友軍和敵軍行動的背景下，并告知決策者。其次，大型無人駕駛系統依賴于岸上的維持和維護。像 "海神 "一樣，任何大型的平臺都需要返回基地或港口進行維修、加油和卸載收集的數據。這些岸上的設施是平臺操作的關鍵要求，可能會受到干擾或攻擊。第三，在建造無人平臺時，應了解任務和有效載荷在未來可能發生變化。為平靜的海況和適度的溫度而建造的無人平臺，在大海里、惡劣的天氣或極端的水溫下，可能不那么有效或無法操作。

4 “虎鯨”超大型無人潛航器（XLUUV）

5個“虎鯨”超大型無人潛航器（XLUUV） 中的第一個，在19財年得到資助。其基于波音公司的Echo Voyager XLUUV進行開發，預計在22財年作為一個測試平臺，用于開發作戰概念和關鍵的使能技術。XLUUV幾乎肯定不會有能力以載人潛艇的保真度來探測、跟蹤和分類聲音。這主要是因為UUV缺乏訓練有素和有經驗的船上潛艇人員的專業知識，而且XLUUV是一個比載人潛艇小得多的平臺，限制了任何船上聲納陣列的能力。然而，XLUUV的模塊化性質擴大了其潛在的收集能力，包括船上攜帶的任何可部署的系統，以及船體安裝或牽引的聲納陣列。下面將討論基于有機傳感器或XLUUV攜帶的有效載荷進行數據收集。

將XLUUV作為ISR資產使用的最重大挑戰是缺乏與地面控制點的頻繁通信。現有的能力并沒有確定XLUUV是否有能力升起一個通信桅桿或浮標來傳輸數據和接收修訂的指令。這樣做會削弱使用水下航行器作為ISR資產的主要優勢，即它的隱蔽性。這為作戰計劃者確定了三種可能的行動方案。第一，XLUUV在其行動期間不能發送或接收任何數據。這將限制XLUUV只執行預先計劃的行動，并剝奪行動指揮官重新分配資產的任何能力。第二，XLUUV可以部署一個僅有接收能力的通信天線。這將允許指揮官重新分配XLUUV的任務，但不允許該資產廣播接收指令，這使得操作人員不確定新的指導是否正在執行。用來傳達這種新指導的廣播有可能揭示UUV或潛艇的行動區域。第三，XLUUV可以采用一個同時具有發射和接收能力的通信浮標。這將使指揮官能夠發布新的指令，并確認XLUUV已經收到并將執行新的任務，但也有可能將UUV的位置暴露給對手。每種方案都是在安全和作戰指揮官的靈活性之間做出的折衷。

繼隱身之后，UUV作為ISR資產的第二個主要優勢是其收集聲學數據的能力。聲學情報，即對這些數據的處理和利用，是一門極富挑戰性的學科。聲學數據需要分析人員花費數年甚至數十年的訓練和經驗來進行分析。由于這門學科的挑戰，海軍應該尋求現有的聲學情報卓越中心來分析XLUUV收集的數據。海軍在弗吉尼亞和華盛頓有兩個海軍海洋處理設施（NOPFs），由聲學和情報專家共同管理。這些設施作為綜合海底監視系統（IUSS）的一部分運作，并對來自海上采集資產的聲學數據進行持續分析使用。對于ISR功能，海軍應考慮將XLUUV作為IUSS資產，并利用NOPFs的常駐聲學情報專家來處理和分析收集的數據。

需記錄的聲學信息通常也會產生大量的數據，覆蓋較長的時間段。可能需要幾周或幾個月的時間來充分開發XLUUV任務的所有記錄數據。當考慮到前面討論的通信挑戰時，使用XLUUV作為ISR資產將需要對XLUUV支持的確切行動目標進行詳細規劃。這種規劃應導致對UUV的反應進行預先規劃，以滿足指揮官意圖的具體檢測。操作員應考慮三種反應，即立即反應、暫時延遲反應，或決定繼續執行任務并在回港后分析數據。

一旦XLUUV檢測到特定的標準，例如特定對手潛艇的聲學特征，它的反應應該由作戰指揮官仔細預先確定。在這種情況下，XLUUV有三種可能的行動。第一，停止其任務，并通過通信桅桿或非系留的單向傳輸浮標，立即向作戰指揮官發出通知，說它已經探測到對手的潛艇。如果敵方潛艇對指揮官的部隊構成危險，并且需要時間敏感的定位信息來使反潛戰（ASW）資產加入戰斗，這種反應可能是適當的。二，XLUUV可以釋放一個單向的通信浮標，在延遲后將探測結果廣播給作戰指揮官。這種折中的反應將為指揮官提供最近的定位數據，并提高他的態勢感知，但也允許UUV離開該地區，繼續執行其任務而不暴露其位置。如果指揮官希望在近乎沖突的時期提高態勢感知，但又不試圖主動瞄準對手的潛艇，這種反應可能是合適的。第三，XLUUV可以簡單地繼續記錄聲學數據，對探測進行日志記錄，并繼續執行其任務。日志記錄將有助于回港后的開發。這種反應在非沖突時期和XLUUV執行一般監視任務或收集作業環境信息時可能是合適的。這些反應選項中的每一個都利用了當今可用的技術，并為作戰指揮官提供了靈活性，以根據作戰需要指揮所需的反應。

波音公司公開的Echo Voyager XLUUV的數據顯示，它的航程為6500海里（NM），最大速度為8.0節，最佳速度為2.5-3.0節。從關島阿普拉港到俄羅斯太平洋艦隊所在地阿瓦查灣約2450海里，到中國南部戰區海軍駐地亞龍灣約2050海里。如果Orca XLUUV的能力與Echo Voyager的能力相近，這將使最有可能收集情報的地點處于部署在關島的XLUUV的行動范圍之內。然而，在離母港很遠的地方使用XLUUV可能會導致在接收和利用收集的數據方面出現重大延誤。根據2.5-8.0節的前進速度，從阿瓦查灣返回關島大約需要13至40天。該平臺漫長的旅行時間，加上分析所收集的數據所需的大量時間，促使XLUUV在ISR中最有可能的用途是對作戰環境的一般性收集，或有可能實施監視任務，將該平臺的長耐久性與前面描述的即時或延遲傳輸通信方法相結合。

作為一個無人平臺，XLUUV在維持和維護方面也將面臨獨特的挑戰，這將影響其作為ISR資產的使用。XLUUV被設想為一種可部署或遠征的能力。對這種能力的討論似乎僅限于單個或少量的船體，然而DMO概念和海軍造船計劃設想了幾十個平臺，所有這些平臺都將需要運輸、地面支持和碼頭空間來運作。任何降低或拒絕完成任務的物質缺陷都需要長時間返回港口或可能返回位于對手威脅范圍之外的水面艦艇。維護和保養的現實需要被納入任何利用無人武器作為ISR資產的作戰計劃中，這可能導致它們主要被用于非戰斗性的情報準備任務，在這些任務中，故障的影響比戰斗行動中要小。

5 中型無人水面艦艇(MUSV)

美國海軍的MUSV目前正在基于最初的原型平臺Sea Hunter（SH1）和Seahawk（SH2）的基礎上進行開發。MUSV的具體目的是發揮ISR的作用，提供一個集成到海軍戰術網格中的無人傳感器和電子戰平臺。MUSV計劃目前在平臺能力方面的定義不如XLUUV，但其發展足以考慮具體的ISR功能和作戰概念。將MUSV作為ISR資產使用的關鍵決定是確定它們是作為獨立的收集器還是作為從屬于有人駕駛的水面艦艇的資產。

無論是哪種使用方式，MUSV都將以類似的方式發揮作用--收集現有的電子數據，進行初步的開發和處理，并將收集的結果轉發給岸上和海上的分析人員和系統。區別在于船上的收集系統在尋找什么信號，以及向誰和如何轉發收集的信息。當MUSV作為載人艦艇的支持力量運行時，它的收集系統應集中于探測和跟蹤來襲的威脅，并為被支持的艦艇提供目標定位的幫助。傳感器包應能同時識別和跟蹤反艦巡航導彈、彈道導彈、高超音速導彈、水面艦艇、有人和小型無人駕駛飛機，并提供潛望鏡探測能力。MUSV應該能夠將其收集的結果直接提供給被支持的艦艇，而不依靠干預的地面站或衛星，然后協助選擇和確定防御措施或反擊的目標。

如果作為一個獨立的收集器運行，MUSV最好配備能夠超越基線追蹤多個空中和地面目標的傳感器，并自動將這些追蹤與已知或可疑的對手平臺聯系起來。這些數據應該被轉發給作戰指揮官，以建立共同作戰圖（COP）。這兩項任務，直接支持載人艦艇或提供COP發展的獨立行動，包含了監視和偵察任務的要素。然而，最佳的傳感器和通信能力在不同的任務之間是不同的，這需要在進一步發展MUSV時予以考慮。

作為主要的電子情報（ELINT）收集器，MUSV將需要依靠現有的ELINT分析員來分析所收集的數據。海軍水面艦艇上一般都有可以進行這種分析的密碼學人員，盡管他們目前的任務是操作和利用其艦艇的有機收集能力。如果MUSV上有足夠的通信能力，那么收集到的數據可以被發送到岸上的分析人員進行利用。在這種情況下，海軍信息戰指揮部（NIOCs）是數據利用的合理地點。將需要開發基礎設施和信息技術，以便將MUSV收集的ELINT納入現有的處理系統。此外，水面艦艇和岸上設施的密碼人員配置將需要反映出增加了一個新的收集平臺，提供多個需要分析的數據流。

6 反論點

像“虎鯨”和MUSV這樣的大型無人平臺被設想為未來技術的一個組成部分，它將實現海軍的DMO概念。這一設想聲稱，從無人平臺收集的數據將通過海軍戰術網格和聯合全域指揮與控制（JADC2）網絡傳達給作戰級指揮官。CNO的NAVPLAN 2021指出，建立一個強大的海軍作戰架構（NOA），這將支持將無人平臺收集的數據納入JADC2，是僅次于調整海上戰略威懾力量的第二大發展重點。目前的ISR平臺開發正在將重點從人力密集型部隊轉向自動化能力，以在有爭議的環境中擊敗同行的對手。AI/ML的使用將導致收集的數據處理和利用的速度呈指數級增長，大大增強作戰指揮官的態勢感知，并減少從檢測到對手到使用武器的時間。對收集到的數據進行網絡化、自動化的利用，將是分布式作戰的一個重要推動因素。

7 辯證

網絡化通信和AI/ML的發展必然會導致無人平臺的有效使用，這有三個原因。第一，作戰藝術取決于對作戰環境、敵方和友方部隊以及作戰目標的深入分析和理解。無論提供何種工具，這種理解和部隊的有效使用將始終取決于一個有能力的作戰指揮官。作為一種ISR資產，無人平臺將依賴于指揮官和情報人員的明確行動任務。第二，目前人工智能/ML工具在情報分析中的狀態是有希望的，但離開始復制人類分析的能力可能還有很長的路要走。人工智能/ML工具只能復制人類思維和行動所形成的模式，而且幾乎可以肯定的是，無論開發何種算法，都會錯過與作戰藝術相關的新趨勢和異常數據。海軍在培訓和保留AI/ML專業知識方面也面臨挑戰。第三，大型UV目前正處于迭代實驗階段，在設計平臺能力的同時，現在就需要制定作戰概念。等到無人平臺達到最終的生產狀態，再為這些新的收集資產制定ISR CONOPs，將使海軍情報專家無法在開發過程中告知滿足作戰意圖所需的傳感器和能力。

8 結論

美國海軍情報界需要充分投資于大型無人平臺的發展，特別是發展將這些平臺用于ISR角色所需的能力和概念。海軍在將無人平臺納入ISR過程中的經驗將為利用無人水面和海底艦艇提供參考，但不能直接轉化為利用無人平臺。在通信惡化或被拒絕的環境中運行的無人平臺可能需要大量的岸邊基礎設施來處理和利用收集的數據，對這種基礎設施和人力的投資應該與平臺的開發同時進行。從無人平臺收集的數據可能需要大量的時間來處理和利用，減少了它們在指示和警告（I&W）任務中的作用，并可能引導最佳傳感器套件來支持作戰環境的收集。由于在處理和利用收集的數據方面的挑戰，無人平臺不會取代現有的載人飛機、水面和水下航行器以及國家高空收集的ISR功能，但如果開發和使用正確的能力和作戰概念組合，無人平臺可能會成為發展指揮官態勢感知的有力工具。

美國海軍部長

托馬斯-W-哈克: 海軍部長（代理）

美國海軍部正在有目的地進行創新和適應新技術，為未來建立一支更具殺傷力和分布式的海軍部隊。為了在一個大國競爭的時代進行競爭并取得勝利，海軍部致力于在先進的自主性、強大的網絡和無人系統方面進行投資，以創造真正的人機一體化團隊，在整個艦隊中無處不在。

這些持續的投資將產生新的能力，遠遠超出獨立的平臺或以人為本的系統的有效性。它們將通過為每一個水手和海軍陸戰隊員提供不對稱的優勢來改變海戰。

美國海軍和海軍陸戰隊現在已經邁出了下一步，調整無人系統愿景，以執行分布式海上作戰（DMO）和有爭議環境中的瀕海作戰（LOCE）。為了確保成功，海軍和海軍陸戰隊正在將需求、資源和采購政策緊密結合起來，以便更快地開發、建造、整合和部署有效的無人系統。

美國海軍部的無人駕駛作戰規劃橫跨整個理論、組織、培訓、物資解決方案、領導和教育、人員、設施和政策的構建。這份文件提供了運動計劃的總體框架，并得到了更高等級的詳細實施計劃的支持。它們共同勾勒出一個具體的戰略，其根基是對當今每個領域的現實評估。前進的道路需要一個整體的方法來開發和部署無人系統，確保個別技術可以在一個更廣泛的網絡化作戰系統架構中運行，并得到正確的人員、政策、作戰概念和其他推動因素的支持。

整個海軍企業致力于為美國和每一個水手和海軍陸戰隊員提供人機協作所提供的戰略和戰術優勢，以保證所有人的海洋自由。

美國海軍水手和公務員水手從美國海軍 "赫歇爾 "號上發射一個無人水面飛行器（USV）從USNS赫歇爾 伍迪-威廉姆斯，2019年9月14日。

美國海軍作戰部部長

M. M. GILDAY：美國海軍作戰部長海軍上將

隨著海軍適應日益復雜的安全環境，必須了解未來的部隊在日常競爭和高端戰斗中都需要什么。

無人系統（UxS）已經并將繼續在未來的分布式海上作戰（DMO）中發揮關鍵作用，而且顯然需要部署負擔得起的、致命的、可擴展的和連接的能力。這就是為什么海軍正在擴大和發展一系列無人駕駛飛行器（UAV）、無人駕駛水下航行器（UUV）和無人駕駛水面艦艇（USV），當把重點轉向以更分散的方式運作的小型平臺時，它們將發揮關鍵作用。

一個混合艦隊對于海軍滿足新出現的安全問題來說是必要的。需要平臺在所有領域的多軸上同時提供致命和非致命的效果。UxS將為未來艦隊提供額外的能力--在空中、在水面上和在水下。

該活動計劃將作為實現無人系統作為海軍作戰團隊的一個組成部分的未來的全面戰略。它將是一份活的、反復的文件，闡明愿景，即通過加快技術、流程和伙伴關系中的關鍵使能因素，建立一支更加準備就緒、致命和有能力的艦隊。

注意到過去的缺點，因此其方法是深思熟慮的，但有一種緊迫感。將解決理論、組織、訓練、物資、領導和教育、人事、設施和政策（DOTmLPF-P）的各個方面，確定并消除能力差距，并努力創建和維護未來的海軍部隊。

MQ-25 T1，左翼下有空中加油站，在坡道上。

海軍陸戰隊司令員的致辭

大衛-H-貝格爾：美國海軍陸戰隊將軍 海軍陸戰隊司令員

美國、盟國和敵方部隊獲得無人駕駛技術的速度要求有一個愿景和路線圖來最大化這種能力。海軍陸戰隊需要無人駕駛的空中、水面和地面系統來充分利用固有的遠征性質和能力。與海軍伙伴合作，將提供一個聯合部隊的海上組成部分指揮部，在居住的獨特海域支持聯合部隊。當在惡劣的條件下以小隊形式在前方作戰時，最大限度地利用無人系統為盟友和對手創造巨大的效果的能力是未來成功的一個關鍵因素。

該戰役計劃作為海軍陸戰隊的一個起點，使其了解到無人系統在不久的將來必須而且將具有更大的重要性。諸如一半的航空機隊在近期到中期內實現無人駕駛，或者大部分的遠征后勤在近期到中期內實現無人駕駛的概念不應該讓任何人感到害怕。相反，這些想法應該點燃海軍陸戰隊的創造性和狡猾的天性，以便前沿部署部隊對聯合部隊更加致命和有用。

大衛-H-貝格爾和海軍作戰司令部（CNO）一起，致力于為海軍陸戰隊的無人駕駛系統制定一個審慎但積極的前進路線。這份文件提供了初步的愿景，并取決于與海軍陸戰隊艦隊、艦友、聯合部隊、國會、盟友和工業界的反復討論。大衛-H-貝格爾希望海軍陸戰隊能接受這種未來的戰爭，并將其轉化為他們在戰場上的優勢；從日常競爭到大規模作戰行動。

一架VBAT垂直起降（VTOL）無人機系統準備在飛行甲板上降落。準備在海軍艦艇的飛行甲板上著陸。一艘海軍艦艇的飛行甲板上。

美國海軍作戰架構

無人系統通過解除對有人系統的限制來提供實現任務結果的能力。僅靠搭建平臺是無法實現任務成果的。為了在無人空間提供整體解決方案，DON 將更加關注開發成功擴展投資經驗所需的推動力。其中一些關鍵推動因素包括：網絡、控制系統、基礎設施、接口、人工智能和數據。海軍和海軍陸戰隊正在設計和實施一個全面的作戰架構來支持 DMO。這種架構將為單位、作戰群和艦隊提供準確、及時、分析的信息。

概述了國防能力發展的指導原則，為未來十年如何發展軍事能力提供信息。

近日，英國國防部發布《國防能力框架》（The Defence Capability Framework），主要概述了國防能力發展的指導原則，為未來十年如何發展軍事能力提供信息。該文件提出，國防能力發展指導原則包括：建立可信威懾力量；發展多域和集成能力；關注戰備可用性和可部署性；重視創新與實驗；加強聯盟；制定平衡且可負擔的國防計劃；減緩和適應氣候變化的影響等。

軍事能力發展—制定裝備計劃

2021-2031裝備計劃(EP)闡明了通過增加國防開支投資來資助的變化，以反映交付綜合審查的變化，同時平衡成本和預算。它詳細介紹了十年計劃，從2021年開始，計劃在設備采購和支持上花費2380 億英鎊，比之前的EP 報告增加480 億英鎊。未來十年的設備采購計劃，將花費1140億英鎊，在此期間將進行許多重大收購，主要是由于綜合審查期間做出的能力規劃決策。然而，它并非一成不變，快速變化的全球安全環境意味著保持投資計劃靈活和適應性至關重要。 EP在十年內有43 億英鎊的凈空，從2025/26 年起，該部門將撥出41億英鎊用于開發和利用新興技術。隨著項目的成熟，這筆資金將持續為開發新技術和創新提供支持。

圖1：顯示總設備計劃的頂級預算(TLB) 十年總支出變化的圖表

圖2：顯示 TLB設備支持十年總支出變化的圖表

圖3：顯示 TLB設備采購十年總支出變化的圖表 國防指揮文件(DCP) 概述了國防部在應對這種不斷變化的環境中的優先事項和方法。本文中概述的優先能力領域就是在此背景下形成的。在這種情況下，軍事能力發展和投資決策方面遵循以下原則。

能力發展指導原則 1：建立可信威懾力量

威懾力是英國國防的基石，威懾的需要將是能力需求的關鍵驅動因素。海上持續威懾（CASD）的交付將繼續發揮至關重要的作用。除此之外，威懾的另一個關鍵部分是在擁有在所有領域有效和靈活的常規力量，從而威懾對手。

能力發展指導原則2：發展多領域和集成能力

為了保持作戰優勢，國防部需要整合所有五個領域、政府以及關鍵盟友和合作伙伴的活動。跨域系統采用通用數據標準、可互操作的網絡系統和開放架構是多域集成的關鍵推動力。更深入地集成的能力將成為未來能力發展的一個關鍵特征，行業合作伙伴對子系統和軟件的集成是實現目標與否的關鍵因素。

能力發展指導原則3：關注戰備可用性和可部署性

從有限的資源中獲得最大的產出并確保武裝部隊能夠超越和戰勝敵人是未來成功的關鍵。為實現這一目標，必須提高平臺可用性和部隊準備情況，利用數據和技術并采用擁有先進的設計、有保障的、環境可持續的和具有成本效益的物流和工程解決方案。

能力發展指導原則3：重視創新和實驗

新和試驗的過程，能夠更好地了解機遇與風險，并從運營商那里獲得反饋，從而加快開發路徑，更早地做出正確的決策并更快地推動創新。即使漏洞利用最初只提供了不到100% 的解決方案，螺旋式開發通常也比后期引入的大部分解決方案要好。

能力發展指導原則5：以人為本

軍民都是國防能力的重要組成部分。為了在信息時代開展業務并及時利用先進技術，需要確保擁有一支多元化、包容性和專業技能的員工隊伍，并制定相關政策以最大限度地提高人才質量，調動其積極性。人機協作和人工智能的使用將使人們“向價值鏈上游”移動。

能力發展指導原則6：加強聯盟關系

聯盟關系是交付國防成果和能力發展的基本要素。北約是英國的國防的基石，英國的能力規劃必須與北約保持一致。北約的中心地位并不意味著“只有北約”，我們必須繼續超越傳統伙伴，進一步提高能力。國防指揮文件提供了我們與其他國家合作優先事項的更多細節，包括能力發展。未來的能力發展將探索早期階段與其他國家合作的機會，增強交互性，建立加強聯盟關系。

能力發展指導原則 7：制定平衡且可負擔的國防計劃

過冗的設備計劃會減慢交付速度，壓縮新功能或創新空間。因此，需要繼續推動物有所值的收購，并保持空間以允許將技術引入運營。在評估替代方案的價值時，開發新能力更廣泛的社會價值，對政府升級議程的貢獻也是重要的考慮因素。

能力發展指導原則8：減緩和適應氣候變化的影響

氣候變化已經對運營環境和國家能力產生影響。需要增強對氣候變化的抵御能力，包括通過減少對石化燃料的依賴，保持和加強運營優勢。后續將通過選擇、評估和調整服務能力以適應氣候變化的影響，并繼續實現2050年凈零排放以減輕其影響。因此，以不斷變化的環境和安全環境為依據，規劃和確保未來的能力決策，將繼續成為關鍵考慮因素。

能力發展指導原則9：國防工業對長期能力優勢的重要性

DSIS強調了英國國防和安全行業的能力對維持長期能力優勢的重要性，而民用工業是未來的關鍵因素。行業憑借其集體經驗、投資、網絡和生產方式，本身就可以被視為一種能力。提高透明度和與行業的合作也是解決持久能力挑戰的基礎。通過這份文件以及持續參與，尋求讓工業界支持與參與，以投資和探索機會，從而更好地發展英國武裝部隊、盟國和合作伙伴需要的威懾力、防御的能力并在必要時擊敗的對手。

持久的能力挑戰和發展重點

未來的能力發展將繼續以威脅形勢為導向，并以運營理念為主導。下面概述的能力優先事項并非詳盡無遺，而是重點關注的領域。隨著威脅和概念的發展，優先級將不可避免地隨著時間而改變。研發投資的結果將改變對技術發展帶來的機遇的理解，指導未來的投資，并可能建立新的重點領域。 本文概述了未來的能力優先事項，以應對持久的能力挑戰。這些優先事項主要描述了“什么”，即國防部有興趣開發什么，但需要工業界提供解決方案共同解決這些挑戰。在國防內部，這些能力優先級將用于為國防層面和各個前線司令部的未來政策、戰略和計劃提供信息；它還將關注未來的投資，無論是通過國防技術開發計劃(DTEP)還是其他途徑。下圖顯示了國防能力框架在闡明“什么”方面與其他闡明“為什么”和“如何做”的國防出版物的關系。

圖4：出版情況

持久能力挑戰1：全頻譜、多領域的情報、監視和偵察(ISR)

挑戰定義

信息將是未來戰爭的核心ISR能力是理解的基礎。必須應對影響在所有領域和環境中開展ISR 能力的當前和新興技術的威脅和機遇。英國的 ISR 能力正日益被對手的反介入和區域拒止能力所壓倒，從而剝奪了開展ISR 行動的能力。隨著對手開發先進的網絡傳感器技術、被動檢測系統、量子傳感以及反ISR 和反 PNT能力，未來戰場空間的能力將受到進一步挑戰。

如何解決

到2030 年，國防將擁有現代化、有能力、有彈性和適應性的ISR系統，并以數據為中心。它將能夠收集所有領域的信息，并使國防部能夠通過在理解上戰勝對手來保持主動權。空間領域的機會將越來越重要，英國將尋求建立ISR“收集”能力信息處理、利用和傳播能力的最佳互補組合，以實現及時決策。

未來能力發展的優先事項

國防將探索先進技術，以提供普遍的、全頻譜、多域的ISR，加速這些技術并將其集成到服務中。同時將尋求行業的支持，將這些技術集成到當前平臺的選項，以及利用收集的數據的系統，并從長遠來看，一起定義未來ISR要求。需要在未來發展以下能力領域：

**加工、開發和傳播 (PED)：**能夠處理、利用和傳播信息是確保信息優勢的關鍵。國防部將繼續投資于多源 PED，以更好地分析來自各種來源的數據，創建一個足夠連貫和無處不在的系統，以利用所有情報學科。通過利用人工智能、機器學習和高級數據分析，以最有效和最高效的方式管理、處理、利用和傳播大量數據。

**開源情報（OSINT）：**國防部將增加對公開和商業可用信息的利用。改進戰術層面的傳播，提供更大機會并改善與不同合作伙伴的合作情況。提高 OSINT 能力對于鞏固國防部對受眾和影響活動的重視也至關重要。目前英國的 OSINT 能力在合作伙伴中處于領先地位，英國將尋求進一步投資以超越對手。

持久的基于空間的ISR：國防部目前正在資助調查和作戰演示，以提供基于空間的 ISR 能力。探索和發展對天基系統的要求，以了解這些系統如何增強和替代現有的提供 ISR 的方式。利用現有的研發投資并根據國防空間戰略進行開發，研究先進的傳感器、高光譜成像、電光和紅外以及合成孔徑雷達。該能力領域的關鍵決策預計從 2025 年開始。

**下一代自治系統：**從無人駕駛航空系統 (UAS) 到無人駕駛地面車輛 (UGV)、無人駕駛水面艦艇 (USV) 和無人駕駛水下航行器 (UUV) 等自主系統的開發和納入，是未來能力計劃和英國的ISR 能力的重要組成部分。通過對當前研發和預期技術開發的投資，國防將繼續升級現有的，并開發新的、無人駕駛的和自主的系統。Protector UAS 和自主尋雷能力將在其生命周期內進行升級，小型 UAS和替換陸地和海上旋翼飛機的選項是支持ISR 能力的關鍵發展領域。

**海上空中監視和指揮：**英國需要主權海上特遣部隊的情報、監視、采集和偵察 (ISTAR) 能力，以在海軍的 Crowsnest 機載預警系統停止服務時進行取代。國防和安全加速器 (DASA) 已經為替代 Crowsnest 的能力進行了潛在解決方案的競爭，這將為該能力的未來提供決策。

**機載ISTAR：**鑒于未來十年的預期技術發展，國防部希望探索提供彈性和普遍 ISR 的全部選項。目前，Rivet Joint 提供電子監視和偵察能力；預計它將在 2030 年代中期停止使用。E-7 Wedgetail 將于 2023/24 年投入使用，它提供了一種跨越式的、世界領先的機載監視和飛機控制能力，我們將在其生命周期內尋求升級以保持領先地位。

持久能力挑戰2：多域指揮與控制、通信和計算機(C4)

挑戰定義

信息的普遍性和復雜性以及技術變革的步伐正在改變未來的作戰環境，可能會降低C4能力的有效性。對英國通信、網絡、信息系統和平臺的威脅正在加速，這危及提供安全、遠程、彈性和互操作能力所需的能力，以實現多域整合和全球協調效應。C4是一個廣泛、復雜且具有技術挑戰性的領域，其特點是技術的快速進步，由商業信息系統技術和國家行為者的大量投資推動。鑒于此，需要更好地整合，跨領域運作并與其他國家力量工具協同工作。

如何解決

通過發展實現多域集成的能力，以及與盟國和合作伙伴在政府和全球范圍內協調效果，增強多領域C4的能力。

未來能力發展的重點

為了應對威脅，國防部必須開發更具彈性、自主性和可互操作的C4系統。這將通過底層技術實現，以確保行動自由并保護關鍵信息。尋求行業支持，通過應用開放系統架構來實現數字解決方案的更輕松、更低成本的集成，并確保這些系統與盟友和合作伙伴的可互性。這還將涉及與行業合作開發系統，以更好地利用收集的數據。為了應對這一挑戰，將在未來開發以下能力領域：

**多域指揮與控制 (C2)：**隨著太空和網絡的新領域變得更加活躍，需要將它們整合到現有的 C2 結構中。 人員是C2 能力的核心，需要能夠利用大量數據來為決策提供信息而沒有壓迫性的運營商，同時打算進一步投資于戰略通信基礎設施以保護 C2 信息并采用人機協作來提高 C2 的速度。在太空領域，已經在未來十年投資超過 1.35 億英來增強太空領域 C2，并將與行業合作伙伴合作，以最好地利用現有技術來實現這一目標。

**國防數字骨干現代化：**國防指揮文件闡述了國防的數字骨干現代化計劃，該骨干支撐著武裝部隊的現代化，并支持國防能力和商業實踐的更廣泛轉型。 正如國防數字戰略中所強調的那樣，數字技術在不斷發展，英國計劃在未來十年內額外投資 16 億英鎊用于支撐數字骨干的人員、流程、數據、技術和網絡。 此外，英國正在投資開發超大規模云，部分原因是為了更好地利用國防收集的大量數據，為提供未來能力和下一代網絡奠定基礎。

**集成作戰環境：**為了增強國防的態勢感知和規劃，需要新的更復雜和集成作戰環境和作戰工具。英國計劃在十年內花費超過 7 億英鎊的陸軍集體訓練轉型計劃 (CTTP) 將數據開發和數字化置于訓練設計和交付的核心。為了改善所有國防合成環境的集成，將進一步投資于一個供所有人操作的通用平臺，從而提高交付的有效性和效率。

**安全衛星通信：**全球、安全的衛星通信對于獨立運營能力至關重要。 未來十年，在天網衛星系統上投資將超過 50 億英鎊，通過投資在全球范圍內提升快速、安全地傳輸大量數據的能力。

**密碼學：**在 SECRET 及以上安全交換信息以支持 MOD的任務和運營需求的能力需要主權、高級加密能力。國防投資將繼續解決遺留問題，同時首先改進并改變向國防提供密鑰（CK）功能的方式。 通過與工業界的密切合作，國防將確保設計和開發下一代英國密鑰功能，以確保技術先進性。

**數據：**國防數據戰略支持國防數字骨干的發展，這將為全面管理和利用數據資產提供基本基礎。國防部數據規則和數據戰略的建立設定了衡量國防所有數據交付和決策的標準。

持久的能力挑戰3：在閾值中確立并保持優勢

挑戰定義

信息的普遍性和技術變革的步伐正在改變戰爭的性質，非常規戰斗的惡意行為越來越多。攻擊者正在改變戰術，在不戰斗的情況下通過使用低于閾值的攻擊來實現目標，從而引發戰斗反應。

如何解決

如國防指揮文件所述，在不斷競爭的時代，必須增加前沿力量來與以提升戰略影響力、加強聯盟關系并預防沖突。

未來能力發展的優先事項

英國需要進一步發展其保護其利益的能力，以及在這一領域競爭和限制潛在對手。為了應對這一挑戰，需要發展以下領域的能力：

**保護重要的國家基礎設施：**保護數據和數字系統免受干擾至關重要。這包括陸海通信和光纖連接，以及基于云的數據存儲。保護可以通過包括加密和網絡能力以及傳統的物理措施來實現。

**特別行動：**特種部隊能力通過綜合審查得到增強，提高了惡劣環境中秘密行動的能力。此外，綜合審查促進了突擊隊和陸地特種作戰部隊的發展和投資，部隊的向前部署能夠支持更廣泛的特種作戰，同時保持與盟友及伙伴共同行動。

**網絡和電磁環境（EME）：**進攻性和防御性網絡能力都是未來運營環境中保持戰略優勢的基礎。

**反潛戰（ASW）：**為了應對水下戰場日益嚴峻的挑戰，必須利用新興技術和高度成熟的研究來獲得作戰優勢。對 26 型護衛艦和 P-8 Poseidon 的現有投資凸顯了對反潛戰的重視，未來將進一步投資于反潛戰能力。 特別是開發自主系統，利用人工智能和機器學習來連接傳感器并產生更大的集體水下檢測和跟蹤能力。

持久的能力挑戰4：不對稱和硬實力

挑戰定義

俄羅斯等國在高超音速導彈和滑翔器等硬實力方面的發展，對英國和盟國構成了重大挑戰。如果要阻止侵略，必須與盟友和伙伴一起應對，防御全方位的威脅，并提升防御能力。

如何解決

通過投資先進的硬實力能力，并加強投資開發的新技術和能力。為了實現這一目標，需要投資與潛在對手部署的類似的對稱硬實力能力，以保證優勢。

未來能力發展的優先事項

國防部將著眼于增強進攻能力，使這些能力的部署更加有效和敏捷，在部隊防御方面實現階梯式變化，以應對更廣泛的動能和非動能效應。 為應對這一挑戰，在未來將發展以下領域的能力：

定向能武器 (DEW)：DEW是一種武器系統，它通過發射高度集中的電磁能（激光或射頻）來破壞、降解或損壞目標。 國防部正在大力投資開發可用于從空中平臺保護到地面防空的多種應用的 DEW 能力。

高超音速和高速武器：英國目前不具備高超音速滑翔飛行器 (HGV) 或高超音速巡航導彈 (HCM) 形式的高超音速武器能力。英國正在尋求更廣泛地發展遠程精確打擊能力，國防部積極投資開發高速武器（HSW）技術的科技計劃

**未來陸地作戰系統（FLCS）：**未來士兵計劃中的 FLCS 將使英國陸軍現代化，使其能夠采用新方法并為新能力的變革效應做好準備，包括從整合其他領域的能力，從而使陸軍轉向更加前沿的部署態勢，在沖突閾值以下運行，對發展中的局勢進行預測和快速反應，以實現不對稱的硬實力效果。

**多域集成群（MDIS）：**MDIS“游戲規則改變者”計劃正在開發信息架構并促進實驗以實現多域自主集群能力； 一個潛在的用例是幫助在有爭議的環境中訪問和保持機動自由。目前，MDIS 正試圖證明在有爭議的環境中使用遠程和自主系統的可行性，隨著這項技術的成熟，將這一能力領域進一步投資，以證明其概念的可行性。

**海上殺傷力：**通過綜合審查增加的部分投資集中在水面艦隊的殺傷力上。 通過與法國盟友的未來巡航/反艦武器 (FC/ASW) 計劃，在海軍的水面到水面制導武器能力方面實現階躍變化。 這將使皇家海軍從一支以防御為主的部隊轉變為一支更具進攻性的部隊，通過提供提供陸地攻擊和反艦能力的復雜打擊系統。

**未來戰斗航空：**國防司令部文件重申，到 2025 年，將在未來作戰空中系統 (FCAS) 計劃中投資超過 20 億英鎊。在接下來的 10 年中，將為 FCAS 計劃撥款約 100 億英鎊。英國正在探索未來的能力如何創造一個綜合空中作戰系統并進行有效連接。這意味著需要從情報、監視和偵察（ISR）到指揮和控制以及防空全方位的整合利用。目標是在下一個十年中期提供初始運營能力。

持久能力挑戰5：進入和機動自由(FOAM)

挑戰定義

對手正在采用新的作戰方式，采取一系列旨在通過競爭和降低所有領域的作戰環境來剝奪英國進入和機動自由的能力。

如何解決

通過持續的全球參與來確保進入和機動自由，并在持久的基礎上部署更多的力量。

未來能力發展的優先事項

啟用FOAM將確保國防部在需要完成任務時能夠及時運行。尋求利用技術和能力能夠在有爭議和退化的環境中運行，更具生存能力，并利用人工智能和人機協作。國防可以利用并整合到我們現有和未來的能力中。未來可能提供優勢的一些能力領域是：

**定位、導航和定時（PNT）：**國防部將繼續支持商業、能源和工業戰略部的 PNT 辦公室和廣泛的跨政府“系統系統”方法，以開發安全和有彈性的 PNT，以滿足更廣泛的社會需求符合規定的 IR 意圖的要求。

**彈道導彈防御（BMD）：**綜合審查包括顯著增加研發資金，從而進一步開發具有前景的計劃，例如下一代雷達技術，以探測和跟蹤彈道和高超音速威脅。我們將繼續投資于尖端科學研究和技術，以應對快速發展的威脅的挑戰，并繼續致力于北約的 BMD 雷達。

**反無人機系統（C-UAS）：**無人駕駛航空系統 (UAS) 已成為整個沖突范圍內普遍存在的威脅，在規模、能力和控制方法方面存在顯著差異。有意或無意的濫用對英國和海外的國防構成了重大威脅。這種趨勢將繼續下去，對抗各種規模和能力的無人空中系統的需求，將越來越成為以分層方法保護空域的部署部隊的先決條件。為了集中投資并應對最直接的作戰威脅，英國將優先考慮反小型 UAS 能力的發展。

**陸基防空：**展望未來防御威脅，無論是小型無人機系統，還是大型載人系統都變得尤為重要。陸軍在未來十年內將花費約 10 億英鎊，建設陸基防空系統，這是實現防御這些威脅的一個組成部分。新的防空系統投入使用將是分層和全頻譜防空系統的一部分，該系統需要嵌入國防數字骨干網中，以便更好地利用信息來支持決策，更好地應對威脅 。

**空中平臺保護：**部隊保護的一個重要子集是平臺保護，傳統上專注于空中和海上環境，但平臺的作用也越來越重要。需要采用電子戰、誘餌、對抗措施和其他技術來提高平臺在競爭環境中的生存能力，并實現訪問和機動自由。英國計劃進一步投資于空中平臺保護能力，以適應、升級和發展以應對不斷變化的威脅，并確保寶貴的主權工業能力。

**空空加油：**空對空加油 (AAR) 使飛機能夠飛得更遠，飛行時間更長，這對于保持FOAM 至關重要。AAR 能力目前由 Voyager 提供，同時還提供遠程空運； Voyager 機隊由 AirTanker 財團作為一項服務提供。 這項安排將于 2030 年代中期到期。 國防部將 AAR 視為一項持久的要求，并且可能會受益于 AAR 平臺的更高程度的自主性和更廣泛的實用性。

**支持：**通過國防支持戰略 (DSS)，正在投資于支持能力。 有爭議的物流預計與在所有領域和氣候、社會和物理威脅的背景下競爭的近乎對等的對手進行潛在的戰斗，分布在一個擴展的戰區。 它假設所有領域都受到威脅，家園不再是避難所，并且將直接針對后勤。 為了解決這個問題，將尋求通過靈活和有彈性的物流來實現支持優勢。 將持續對國防后勤和工程支持能力進行廣泛轉型，以提升國防威懾力，擁有更多的關鍵能力。國防部將通過有彈性的戰略基地、高效的耦合橋和能夠打開和啟用有爭議的戰區的強大使能器來提供支持優勢。

**適應氣候變化：**為了進出和機動自由，需要能夠抵御氣候變化的影響的能力。國防部希望投資于可持續的燃料和替代能源，為英國在戰場上的運營和商業領域的資產提供動力。

國防醫療服務（DMS）： DMS 正處于一個轉折點，必須從線性護理途徑轉向醫療支持選項，這些選項更加網絡化、適應性強、可擴展性強，并采用全險方法分層。數據的智能使用和設備的通用性可以為部隊提供更大的醫療支持靈活性。需要對模擬進行投資才能啟用醫療人員。DMS將通過數據驅動的健康網絡提高整體部隊的可部署性，利用可穿戴技術和連接的患者記錄來提供患者健康和護理的端到端圖片。

未來軍事能力優先事項摘要

衡量成功：轉變測試和評估

為了根據指導原則、挑戰和優先事項衡量成功，測試和評估方法需要逐步改變。在承認英國現場試驗能力的價值的同時，需要擁抱一個更加數字化的未來。 有幾個因素正在推動這一變化（見圖5）。需要克服不斷上升的系統復雜性和衛星監視等挑戰，但也存在一些機會，例如在能力生命周期的早期開始進行持續評估，以便在最能利用的時候引入反饋。建模和仿真、數據開發和持續數字評估的采用可以使國防部和供應商具備定義、設計和交付更具適應性、綜合性和威脅優化的軍事能力的洞察力。

圖5：測試和評估企業變革的驅動因素

對于國防工業和更廣泛的英國經濟中的許多公司而言，這種方法已經成為產品和服務開發不可或缺的一部分。挑戰在于將這種方法整合到整個國防企業中，并釋放從部隊設計到能力發展到任務演練等持續、綜合、以威脅為導向的評估的優勢。簡而言之，系統性挑戰是超越接受評估，轉向評估優勢。 在國防指揮文件（2021年）中，宣布在四年內投資6000 萬英鎊，用于測試和評估轉型計劃的第一階段。該計劃目前正在進行中，其初始階段將在2023 年達到頂峰，為現代化測試和評估企業制定去風險藍圖和實施計劃。英國打算在第 2 階段進一步投資，以實施這些計劃并在10 年內實現轉型。這將包括解決實現轉型收益所需的支持性基礎設施、技能、數據、文化、流程、標準、服務和能力。