聯合情報、監視與偵察（JISR）對所有軍事行動都至關重要。它能讓決策者和行動制定者更好地了解地面、空中、海上、太空和網絡領域的情況。盟軍共同努力收集、分析和共享信息，以達到最大效果。這使聯合 ISR 成為整個聯盟開展合作和分擔負擔的獨特范例。

圖：在北約主要的聯合情報、監視和偵察活動 "統一愿景"（Unified Vision）期間，軍官們在試驗控制室分析來自現場的數據。

• 北約建立了一個永久性的聯合情報、監視與偵察（JISR）系統，為主要決策者提供信息和情報，幫助他們在充分知情的情況下做出及時、準確的決策。
• 聯合情報、監視與偵察（JISR）是北約行動和任務的關鍵要素，也是北約威懾和防御態勢的基石。
• 聯合情報、監視與偵察（JISR）匯集了通過北約的聯盟地面監視（AGS）系統或北約機載預警與控制系統（AWACS）偵察機等項目收集的數據和信息，以及來自太空、空中、陸地和海上領域的各種國家聯合情報、監視與偵察資產。
• 監視和偵察都包括目視觀察（來自地面士兵）和電子觀察（例如來自衛星、無人駕駛飛機系統、地面傳感器和海上船只），然后對其進行分析，將信息轉化為情報。
• 2023 年 2 月，北約的一些盟國與前受邀國芬蘭（現為北約成員國）和受邀國瑞典一起，宣布計劃啟動 "聯盟空間持續監視"（APSS）倡議，該倡議將改變北約收集和使用空間數據的方式，顯著改善北約的情報和監視工作，并為聯盟的軍事任務和行動提供重要支持。

組成部分

情報、監視和偵察（ISR）是所有軍事行動的基礎，其原理已在戰爭中應用了幾個世紀。ISR 的各個要素包括

• 情報：從監視和偵察中獲得的最終產品，與其他信息融合；
• 監視：對目標的持續監控；以及
• 偵察：為回答特定軍事問題而進行的信息收集。

監視和偵察都可以包括目視觀察（例如，士兵在地面上秘密監視目標，或無人駕駛飛機系統（UAS）裝有攝像頭）以及電子觀察。

監視和偵察的區別在于時間和針對性；監視是一種更為長期和深思熟慮的活動，而偵察任務通常是快速和有針對性地獲取具體信息。

一旦獲得監視和偵察信息，情報專家就可以對其進行分析，將其與來自其他數據源的其他信息融合在一起，形成情報，然后用于為軍事和民事決策者提供信息，特別是用于規劃和開展行動。

雖然所有國家都有自己的情報來源和編制方法，但與盟國分享情報并非易事。 有時是出于安全考慮，有時是出于內部程序要求，有時是出于技術限制。

北約聯合 ISR 的目標是倡導 "需要共享 "的概念，而不是 "需要知道 "的概念。 這并不意味著所有盟國都將自動共享一切，而是北約可以促進程序和技術，以促進共享，同時提供信息保障（即保護數據和網絡）。 這樣，盟國就能全面了解正在發生的任何危機，北約決策者也能在充分知情的情況下做出及時、準確的決策。

機制

聯盟從阿富汗和利比亞行動中獲得的經驗使收集資產（如偵察機等信息收集設 備）變得更容易為軍事人員所用，甚至在最低戰術級別也是如此。多年前只能由軍事將領斟酌決定用于戰略目的的資產，現在可以廣泛使用，而且使用權下放。之所以會出現這種轉變，是因為北約成員國采購了大量海上、陸地、空中、網絡或太空收集資產，以幫助它們確定對手的位置，而這些對手往往在復雜的環境中和平民人口中開展行動。

為使信息收集工作得以進行，并確保對信息進行分析和為決策者提供情報，有許多主要行為體參與其中，包括

• 監視和偵察收集資產

其作用是收集信息。例如，聯盟地面監視（AGS）和機載預警與控制系統（AWACS）偵察機，它們使用雷達、觀測衛星、電子資產和特殊地面偵察兵來收集信息。

• 情報分析員

他們的職責是利用和分析來自多個來源的信息。例如，在情報組織中從事戰略層面工作的國家軍事和文職分析人員、各級圖像分析人員以及加密專家。

• 決策者

他們的職責是利用情報為決策提供信息。例如政治領導人和軍事指揮官。

北約還定期演練其聯合情報、監視和偵察能力。2020 年 6 月，北約舉辦了 "統一愿景 "活動。來自 12 個北約國家的 250 多人參加了這次活動，并使用了空間、空中、陸地和海上的多個情報系統，使盟國能夠在作戰環境中交換和分析大量情報數據。下一次 "統一展望 "活動定于 2023 年舉行。

空間在聯合情報、監視與偵察（JISR）中的作用

衛星等天基資產在向北約盟國和伙伴提供情報、監視和偵察能力方面發揮著關鍵作用。

俄羅斯入侵烏克蘭突出表明，北約需要清楚地了解地面、空中和海上的所有事態發展。空間領域為北約提供了情報優勢，使盟國能夠收集洞察力，同時減少脆弱性（即取代對實地資產的需求）。

在過去幾年中，商業天基情報部門也在顯著擴張。這對聯盟來說既是風險也是機遇。私營空間行為體的擴散增加了潛在對手針對聯盟人口、領土和兵力開展 ISR 活動的風險。但是，商業行為體可以提供具有成本效益和可擴展的解決方案，滿足北約的需求，補充公有能力，減少對數量有限的國家空間資產的依賴。

在 2023 年 2 月的國防部長會議上，一些北約盟國與前受邀國芬蘭（現為成員國）和受邀國瑞典一起宣布，它們打算啟動 "聯盟空間持續監視"（APSS）倡議。聯盟太空持續監視計劃 "計劃利用由國家和商業監視衛星組成的大規模虛擬星座（稱為 "天鷹座"）提供的數據，增強 ISR 能力。這一新機制將為聯盟提供更快更好的情報，將更多天基數據納入北約情報生態系統，并利用商業部門的技術突破。盧森堡的1,650萬歐元早期捐款為這一變革性舉措奠定了基礎，并將允許參與國通過本國資產、數據和/或資金為 "天鷹 "計劃做出貢獻。除受邀國瑞典外，參與的 18 個北約盟國包括 比利時、保加利亞、加拿大、芬蘭、法國、德國、希臘、匈牙利、意大利、盧森堡、荷蘭、挪威、波蘭、羅馬尼亞、西班牙、土耳其、英國和美國。

戰略空間態勢感知系統（APSS）的重點是俯視地球的資產，它將補充戰略空間態勢感知系統（3SAS），后者的重點是仰視太空的資產，目前正在北約總部開發。3SAS 能力將使聯盟能夠更好地了解空間環境和空間事件及其對所有行動領域的影響。3SAS 系統還得到了盧森堡 670 萬歐元資金的支持。該項目將為 2020 年在德國拉姆施泰因成立的北約空間中心提供支持。

演變

根據北約盟國在近期行動中獲得的經驗，北約建立了一個長期有效的 ISR 系統。北約的目標是為盟國提供一種機制，匯集通過 AGS 系統或預警飛機收集的數據和信息，以及各種國家 ISR 能力，包括地面部隊、海上和空中資產、衛星等天基平臺以及特種作戰部隊。

為了給北約的聯合情報、監視與偵察（JISR）雄心壯志奠定基礎，北約發展了聯合情報、監視與偵察能力，旨在提供以下支柱：

• 培訓和教育

北約中參與聯合情報、監視與偵察（JISR）能力的人員將具備專業知識，以保證聯合情報、監視與偵察（JISR）事業的效率。本項目的這一領域研究如何確保北約人員接受最高標準的 ISR 培訓和教育。

• 條令和程序

為提高互操作性、效率、一致性和有效性，將不斷制定和審查從戰略思維到戰術程序的聯合 ISR 條令和程序。

• 網絡環境

北約通信和信息系統（CIS）將確保盟國之間有效協作和共享 ISR 數據、產品和應用程序。這是北約聯合 ISR 工作的核心業務。

在 2012 年芝加哥北約峰會期間，盟國國家元首和政府首腦表達了為北約提供持久和永久可用的聯合情報、監視與偵察（JISR）能力的雄心壯志，為北約提供了實現戰略決策優勢所需的耳目。在 2014 年威爾士峰會上，盟國再次確認聯合 ISR 仍是北約的高度優先事項。

在 2016 年 2 月 10 日的會議上，盟國國防部長宣布具備聯合情報、監視和偵察的初始作戰能力（IOC）。這是一項重大成就，它使北約與盟國的能力之間實現了更好的連接，并增強了整個北約反應兵力（NRF）的態勢感知能力。

IOC 只是聯合情報、監視與偵察（JISR）倡議的第一個里程碑。為保持這些成就并將其擴展到 NRF 范圍之外，還開展了進一步的工作。鑒于當今的安全環境瞬息萬變，聯合情報、監視與偵察（JISR）將繼續進行調整，以確保聯盟擁有在正確的時間做出正確決策所需的信息和情報。因此，北約盟國于 2020 年 10 月批準了一項新戰略。該戰略及其實施要素以更加靈活的方式，利用大數據、人工智能和自主系統等尖端技術的力量，指導可互操作情報能力的開發和實戰。

引言

2020年12月，美國防部長發布了 《美國防部5G戰略實施計劃》。在該計劃中，國防部（DoD）描述了將5G和邊緣計算整合到軍事行動中的重要性，主要是為了其更高的性能、數據驅動的應用以及機器對機器的通信。該戰略為5G能力的開發、實驗和原型設計提供了基準路線圖，同時確保國防部將促進5G技術的發展和采用。該計劃強調了該技術的重要性和新興能力，以及正在進行的具有無限實施可能性的努力。然而，5G和邊緣計算可以實現更多。它是軍方聯合全域指揮與控制（JADC2）概念的關鍵，可極大改善指揮與控制（C2）、后勤、未來武器能力以及大規模作戰行動實施等領域。

隨著《美國國防戰略》引導聯合部隊走向大國競爭的環境，并抵御近鄰對手，JADC2概念已成為統一網絡、傳感器和武器系統，在各軍種、司令部、決策者和作戰人員之間分發信息的基石。JADC2促進了所有領域的統一努力，以利用聯合和伙伴國能力的優勢，為任務指揮官提供快速開發、執行或在殺傷鏈之間轉換的能力，以壓垮對手的防御，使敵人陷入多重困境。圖1顯示了JADC2布局圖，以及所有領域必須如何連接成一個 "作戰網絡"，以促進決策周期。

圖1：JADC2結構圖

此外，空軍還提出了 "敏捷作戰"（ACE）的概念，以應對太平洋戰區的威脅和挑戰。國家已經進入了遠距離的大國競爭領域，指揮官需要有能力根據經驗數據實時做出近乎瞬時的決策。更重要的是，作戰信息和目標數據必須在不同的單個平臺和整個部隊之間無縫共享。已經開始開發所需的解決方案，通過作戰人員在作戰戰術邊緣的開發，實現不同系統和波形之間的互操作性；事實上，這正是最需要創新的地方。

自動戰術瞄準和反火力殺傷鏈系統等有能力連接不同的傳感器和射手，并自主提供近乎即時的目標數據。然而，這些開發中的系統所缺乏的是一個可擴展的集成5G網絡，該網絡與戰場前沿的邊緣計算相結合。這種網絡不僅能讓網絡上的所有單位立即共享信息，還能讓前線戰士之間立即處理數據，而無需將數據傳送回作戰中心供決策者重新發布。隨著指揮權的下放，分布式執行將變得無縫銜接。

5G和邊緣計算

目前，軍方嚴重依賴不同的C2系統，如Link-16、Blue Force Tracker、Riverjack Tracker和Situational Awareness Data Link。此外，已開始利用內華達山脈公司的戰術無線電應用擴展（TraX）等軟件開發連接這些系統的能力，該軟件能夠理解多種軍用標準通信協議并進行通信，從而連接跨域和波形的信息。雖然TraX可以幫助系統 "對話"，但它需要將軟件連接到每個網絡，以創建一個共同的操作畫面，并共享來自不同網絡資產的數據。隨后需要的是將每個人置于同一網絡的前向能力。TraX只是這項技術的開端。

5G是下一代蜂窩網絡，速度比4G網絡快100倍。它是一種能夠創建物聯網（IoT）的網絡，因為它具有99.999%的可靠性、5毫秒的端到端延遲、10Gb/s的峰值數據傳輸速率、500公里的移動性、高能效，并且能夠維持10Tb/s/km2的移動數據量。物聯網本身是一個由聯網設備或系統組成的集體網絡，其技術可促進這些設備和云之間以及設備本身之間的通信。有了5G網絡，美國防部將有能力管理和運營大規模物聯網網絡，提供單位自主權、終端用戶計算、自主系統和更快的延遲速度。

通過5G網絡，視頻、語音、傳感器、目標定位、偵察，甚至步兵武器瞄準鏡等數據的訪問將變得非常容易，而且對任何需要的人來說都是即時的。前線的士兵可以自主、實時地向后方部隊多路廣播他們看到的前方情況。為了實現這種能力，美國防部必須找到新的方法來實現數據流邊緣計算解決方案，或者建立一個能夠提供更多地理分布訪問的網絡。目標是讓軍隊能夠使用邊緣計算，而無需重新規劃現有的基礎設施。采用邊緣計算系統的5G將使網絡連接速度與5G同步，并提供近乎即時的通信。因此，美國防部必須采用邊緣計算技術支持的5G網絡，以創建一個能夠擴展到其龐大基礎設施中的新網絡。

這種令人難以置信的網絡能力與多接入邊緣計算（MEC）相結合，為連接部隊并即時共享時間敏感數據和信息提供了無限的技術可能性。MEC使云服務器能夠更靠近終端運行，從而減少延遲并加快本地處理速度（圖2顯示了傳統云結構與MEC網絡之間的區別）。

圖2：傳統云網絡與多接入邊緣計算（MEC）

這就提供了支持更多時間敏感型應用的能力，并能在戰場最前沿與最終用戶一起立即處理數據。邊緣計算的分散式架構使技術資源更接近數據產生地，減少了響應時間滯后。邊緣計算與5G的大帶寬、超高速和顯著降低的延遲相結合，有望使軍隊充分發揮人工智能（AI）、物聯網、大規模機器型通信（mMTC）、超可靠和低延遲通信（URLLC）、沉浸式現實和自動化等創新的潛力。

聯合全域指揮與控制

解決JADC2的概念問題一直處于軍事創新的前沿。幾乎所有與開發或支持該概念相關的東西都能獲得資金和研究批準。每個人都在研究如何將單項技術結合起來支持JADC2。雖然這是發展未來軍事C2概念的一大部分，但需要將創新從單個 "管道 "能力擴展到重建網絡。5G的真正意義在于其對未來戰爭網絡的影響。更多成本更低、連接性更強、功能更強大的系統能夠在瞬息萬變的作戰場景中運行，這將為該網絡提供支持。此外，5G將把分散的網絡整合為單一網絡，使士兵能夠更清楚地了解自己的位置并做出更好的決策。在后勤和維護層面也將產生積極影響。一旦網絡開發完成，個人技術和軟件就可以重新編程，以便集成到網絡中。

實現這一目標將是一個巨大的步驟，需要軍方創建一個新的網絡基礎設施。與Verizon和T-Mobile等私營網絡合作，可為5G網絡奠定基礎，同時開發創新系統，將該網絡推向世界任何地方。可在前沿基地建立移動5G塔臺，而機載C2平臺，如E-3 AWACS、P-3 Orion、RC-135 Rivet Joint或新平臺，可提供機載網絡擴展或中繼，類似于已建立的戰場機載通信節點（BACN）。其擴展能力與Link-16類似，在視線范圍之外的用戶仍可通過它們之間的中繼器進行通信。

一旦網絡建立起來，所有前向傳感器都可以聯網并相互通信。該網絡將通過所有連接的用戶創建一個物聯網，先進的人工智能將對從前線傳輸到后方決策者的大量數據進行優先排序和列表。這一過程將是無縫和近乎同步的。一旦聯網，后方作戰中心將獲得巨大的戰場態勢感知能力，從完整部隊的位置到前線無人機（UAV）的視頻畫面，甚至是M1艾布拉姆斯坦克的瞄準畫面。對射雷達會自動向飛機發送目標數據，飛機可以發布它們看到的目標，這些目標會出現在離它們最近的地面部隊中。前方觀察員可以標記目標，同時立即將數據推送給在其領空內自主飛行的徘徊彈藥。飛機將能夠通過與其他飛機的近距離傳感器輕松地進行自我沖突。安裝在火炮表面的傳感器可以在空域內創建禁飛區，因為飛行員將能夠看到在空中飛行的單個彈藥。5G和邊緣計算可創建mMTC和URLLC網絡。

無論哪個分支機構、單位或系統，5G都將使一切能夠相互 "對話"。只有不兼容的5G系統才需要TraX等系統。TraX可以轉換來自不同平臺的無線電頻率，并將其轉化為5G信息，就像它可以將藍色力量追蹤器的位置信息發布到Link-16上一樣。這種將傳感器無縫、自主地連接到射手的能力將大大縮短軍事瞄準和決策過程，從幾分鐘縮短到幾秒鐘。聯合部隊指揮官將全面了解其所有資產和單位的態勢。海軍驅逐艦將有能力與陸軍前線觀察員進行通信，空軍部隊將能夠在同一聯合作戰中心的監督下與海軍陸戰隊炮兵進行通信。前方偵察機將有能力定位縱深目標，并將目標數據傳遞給途中的多管火箭炮系統（MLRS）。一旦多管火箭炮系統到達ACE機場，就能立即向目標開火。這是JADC2在5G網絡上的近期能力。

敏捷作戰部署

為支持JADC2，空軍正在試驗基于5G網絡互聯的游牧和移動分布式C2車輛的彈性C2。這種移動C2能力經過測試，證明能夠為指揮官提供JADC2概念的解決方案。一個關鍵要求是接收和傳輸來自任何軍事來源的數據，無論平臺如何。由第1聯合特種作戰航空分隊（1st JSOAC）開發和測試的多域作戰管理小組（MBMT）是一種經過驗證的即插即用移動C2系統，可整合不同的網絡并創建一個物聯網，使不同的平臺能夠相互 "看見 "并進行通信。此外，該系統還可為指揮官創建一個共同的作戰畫面，否則，該畫面不會包括所有資產，而且延遲時間較長，可能會影響決策者。通過將這一移動C2系統集成到5G網絡中，再加上邊緣計算，美國防部將擁有強大的JADC2能力，可將其覆蓋范圍擴展到戰場上的任何地方，同時足夠靈活，可在威脅時限內執行任務，并通過移動性和較小的占地面積提高生存能力。

空軍的ACE戰略是C2的下一個障礙。ACE是一種在威脅時限內執行的主動和被動機動作戰方案，在產生戰斗力的同時提高生存能力。ACE是一個支持JADC2的作戰概念，但需要軍方全面重新審視C2、后勤、進攻和防御能力系統。它將作戰從集中的有形基礎設施和基地轉移到由較小的分散地點組成的網絡。集中指揮、分布控制和分散執行為ACE的C2提供了框架。通過在每個分散地點建立一個集成的5G網絡，這種C2框架是非常容易實現的。

通過5G網絡，指揮官可根據具體情況制定一攬子部隊計劃，并將其從一個基地機動或重新分配到另一個基地，同時將所需的后勤支援任務分配到同一地點。例如，如果一名指揮官需要4架轟炸機和6架攻擊機，任務命令將通過5G網絡發送，并由每個部隊的系統接收，盡管只有那些被委派任務的部隊才能看到。在網絡中，這些飛機系統有一個配對的后勤包，無論它們飛到哪里都需要。這些后勤包同時被訂購到同一地點，5G智能倉庫技術自動提供所需的維護和設備支持。與5G網絡綁定的運輸飛機將不斷廣播其位置、貨艙、路線和運輸時間。與之前的步驟同時，所需的設備和支持將被分配到最合適的運輸方式，以到達部隊包裹的前方基地。

對后勤的影響

ACE概念所需的能力發展和可能被忽視的復雜問題是為分散地點的快速部署部隊開發、支持和維持可擴展的后勤包的能力。德懷特-D-艾森豪威爾說過："你不難發現，要證明戰斗、戰役甚至戰爭的輸贏主要是因為后勤。ACE將對軍隊現有的后勤系統構成巨大的挑戰和壓力。轉型和自動化后勤將滿足ACE概念的要求。除了預先部署物資包和利用商業手段外，軍方還必須開發可量身定制的后勤物資包，并將其分配給所支持的一攬子部隊。隨著分散地點的數量在更廣闊的作戰區域內不斷增加，維持計劃和系統也應能夠擴大維持行動的規模。一旦建立了5G網絡，為多個地點快速移動的部隊包提供支持的后勤工作將幾乎實現自主化。

實現這一目標的第一步是在軍隊的維持倉庫內建立5G網絡。盡管邊緣計算和5G在后勤和供應鏈中的應用還不夠廣泛，但它們將成為成功組織未來基礎設施的一部分，因為它們能提供更強的計算能力、性能和可靠性，以支持倉庫自動化和自動物料處理等領域。這種自動化包括資產跟蹤和追蹤，以避免供應鏈中的數據盲點，并消除系統停機時間，以避免損失和故障。私人使用情況已經表明，5G在制造業中的應用已經實現了先進的遠程工業機器人技術、能耗更低的遠程控制工廠運營以及實時數字工廠管理，以確定產能、跟蹤生產和優化運營。同樣的制造能力也可應用于復雜的軍事后勤領域。

海軍陸戰隊已經在試驗用于車輛存儲和維護的5G智能倉庫技術，這種能力可以集成到ACE概念中。 據美國防部稱，目前的5G倉庫實驗重點是提高倉庫運作的效率，包括接收、存儲、庫存控制和跟蹤、發放和交付。通過物聯網以及mMTC和URLLC的功能，JADC2可通過完全自主的后勤系統得到支持。mMTC和URLLC為自動駕駛汽車、智能城市和工業自動化構建了網絡框架，所有這些都可用于美國防部的后勤網絡。一旦指揮官了解了實現其目標所需的一攬子部隊類型和位置，就會向網絡發布命令，要求這些資產就位。

特定兵力包的移動將通過機對機通信實時觸發后勤和補給包，該通信完全基于發布的命令和輸入到領航飛行員航空電子設備中的計劃飛行路徑。然后，該一攬子計劃只需在集中指揮層面上獲得批準，但復雜性已經完成，后勤團隊和供應系統在獲得批準后將自動接收任務命令。在網絡內，這些資產將有數據標識符，有一個共享的后勤需求清單。如果清單上的物品在增援地點無法獲得，后勤網絡就會啟動。如果需要更多物品來維持，5G倉庫將自動收到通知，倉庫內的自動駕駛車輛將開始將物品碼垛，并啟動裝運流程。在訂單發布后的幾分鐘內，支持新部隊的所需物資就會被處理并運往新地點。如果單個倉庫或單位沒有足夠的供應，系統會自動向能夠提供供應的相鄰單位發送信息。在后勤系統中利用這項技術的可能性是無限的。

未來武器能力

除了JADC2的進步和能力之外，5G和邊緣計算將為未來武器技術的開發和應用提供極大的優勢。5G和邊緣計算將推動監視和態勢感知技術的發展。無人機可實時傳輸照片和視頻，并利用人工智能創建近乎實時的數字三維地圖，從而提高態勢感知能力，使領導者能夠做出更加明智的決策。指揮官可以使用從現場物聯網傳感器收集數據的平臺，并利用人工智能將數據處理為可操作的見解，為決策提供依據。所有這些都可以與網絡武器相結合，在戰場上產生立竿見影的效果。

空軍的新型B-21遠程轟炸機是首批在 "系統家族 "中運行的資產之一，該系統將在作戰期間伴隨飛機運行。盡管目前對其具體內容知之甚少，但它可能包括自主協作平臺，如與飛機并肩飛行并為其提供支持的無人機。5G傳感器和邊緣計算將使該系統能夠完全自主，并在其內部和與外部障礙物之間消除沖突。巡航彈藥是一種自主平臺，其操作類似于無人機，可長時間飛行，唯一目的是發現和打擊敵方目標。它們可以在地面發射，也可以搭載在支援飛機上，在需要時發射。空軍正在繼續投資這種被稱為 "協同作戰飛機"[24]的能力。

空軍正在繼續投資這種被稱為 "協同作戰飛機 "的能力。

除協同作戰飛機外，通過mMTC和URLLC，軍方還可利用網絡彈藥實現大規模近瞬時自主打擊能力。這些遠程彈藥將有更長的閑逛時間，并能自主飛到戰場前沿附近的空域協調區（ACA），同時與ACA內的其他彈藥通話，以保持飛行中的互不干擾。從該協調區，它們將不斷接收來自網絡內前沿傳感器、士兵、無人機、雷達等的目標數據。具備網絡功能的武器將允許通過多種類型的平臺進行空中或地面發射，并立即攻擊目標或進入指定的閑置區域，以備未來交戰。

在師和旅的空域內規劃的 "ACA "網絡化閑置彈藥將為地面威脅提供即時的動能響應。從鄰近行動區攜帶這些彈藥的機載資產也可將其武器發送到鄰近閑置區，供鄰近部隊使用。該武器的5G自主性還將自動消除與其他跨境彈藥的沖突，包括地面火力。炮彈將安裝小型傳感器，提供炮彈在網絡中的位置，并允許同時使用地面和空中火力支援，大大降低自相殘殺的風險。

一旦前方目標被傳感器識別，數據將立即發布到5G網絡。擁有終端用戶設備的前沿控制人員，結合瞄準軟件和TraX，將立即在地圖上看到目標列表，并立即使用可用的閑散彈藥。一旦確定了優先目標，控制人員就會批準使用閑散彈藥離開ACA。彈藥正瞄準正確區域的信息被推送給控制員，并通過按下按鈕下達交戰的最終命令。目標被摧毀，整個過程在識別目標后幾秒鐘內完成（圖3進一步詳細說明了這一過程）。

圖3：5G網絡支持的巡航彈藥概念的實現

協同作戰飛機和具備網絡功能的巡航彈藥僅僅是戰場武器無限可能性的開始。未來的戰場網絡將成為一個有生命的實體，通過其廣闊性和成千上萬的互聯平臺提供網絡延伸，使其難以被干擾。未來的現代戰爭將要求在數秒內而不是數小時或數分鐘內做出決策，要在C2內實現這種能力，需要分散和近乎自主的執行。軍隊的物聯網將成為其戰勝對手的最大優勢，并創造出一種聯合火力能力，為彌合不同數據鏈架構上傳感器和射手之間的連接差距指明了前進的道路。隨著這種新生能力的應用不斷完善和發展，它將開始納入更多的傳感器和更多的武器系統。

結論

為了提高JADC2、ACE、自主后勤和未來武器的能力，軍方必須開始發展部署系統的能力，以創建前沿5G網絡。軍方面臨著更嚴峻的技術挑戰，因為需要在戰場前沿部署5G能力，而戰場前沿幾乎不存在任何5G基礎設施，而且很可能受到敵人的蓄意射頻干擾或其他類型的干擾。與私營企業的合作對于在美國防部框架內實施5G網絡的各個方面都至關重要。與包括5G微電子制造商、電信公司和應用開發商在內的全球行業領導者合作，對于在前沿和艱苦地區創建新的5G網絡至關重要。一旦具備在世界任何地方建立5G網絡的能力，該網絡所提供的可能性將為當前的任何對手帶來巨大的戰略和作戰優勢。

美國防部采用了部分并行的開發流程，其中部分（或全部）開發活動至少有部分重疊。這意味著，當各軍種為同一目標進行創新時，他們在設計流程和系統的同時也在開發概念。這增加了創新過程中各軍種之間交叉協調的難度，并且由于多個單位花費資源開發相同的系統而增加了成本。為了有效實施JADC2這樣的新概念并整合新興技術，美國防部必須首先重組其開發流程，減少研究重疊和成本。在單位甚至分支機構層面的開發可能會造成能力或組織上的偏差和不足，因為他們對 "全局 "考慮不夠。這種新的開發理念將是全面掌握5G和邊緣計算能力的第一步。

作者

Molinari上尉是北卡羅來納州自由堡第一聯合特種作戰司令部的聯合火力規劃師。

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

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

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

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

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

AICA 的范圍和要求

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

以無人機作為平臺案例，AICA的范圍可以如圖所示。

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

以下是一些關鍵的要求，可以看作是開發AICA架構的先決條件。

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

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

• 該智能體應能夠在被敵方惡意軟件破壞的環境中有效運行。

• 該智能體應能抵御破壞。

• 該智能體應能觀察和理解它所處的環境，為此它需要自己的相關環境世界模型。

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

• 所有相關的通信流量對智能體應是可觀察的。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

本報告的其余部分描述了一個能滿足這種要求的擬議架構。

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

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

背景

在與美陸軍分析小組及其研究促進實驗室進行CRADA的過程中，Entanglement, Inc.（EI）已經展示了比任何已知技術更快、更準確的網絡安全異常檢測能力--假陽性現象少得多。

全球大多數網絡安全報告（包括2022年Sonicwall報告）認為，2021年幾乎所有類型的網絡攻擊都大幅上升，包括zeroday和勒索軟件攻擊。所有這些攻擊都有一個共同點：網絡異常。網絡安全中的異常檢測是指識別罕見的發生、項目或事件，由于其特征與大多數處理的數據不同而引起關注，這使得組織能夠跟蹤安全錯誤、結構缺陷甚至欺詐。異常檢測的三種主要形式是：無監督的、有監督的和半監督的。安全運營中心（SOC）分析師在網絡安全應用中使用這些方法中的每一種，都有不同程度的有效性。局限于監督式機器學習的系統往往會標出許多潛在的異常現象，以至于分析員不得不與無休止地增長的假陽性警報作斗爭，遭受認知過載。

過多的登錄，兩點之間的流量高峰，以及異常大量的遠程登錄是異常的幾個例子。正如我們在2020年的大流行病應對中所了解到的，后一種 "異常 "對于許多組織來說是必要的，以便在工人被困在家里時保持業務運轉。鑒于COVID-19大流行期間遠程工作的規模所帶來的挑戰，以及2021年網絡威脅的增加，美國陸軍轉向私營部門，探索一系列可能的解決方案。

2021年5月，拜登發布了一項行政命令，授權所有聯邦機構采用零信任安全。2021年第三季度，提出了一種新的網絡安全方法，以解決最近授權的零信任安全架構的持續監測部分。如果成功的話，這種能力可以應用于軍隊和其他聯邦機構運營的更大的網絡，并幫助提供實時態勢感知。這部分是基于對深度神經網絡的研究，其目標是：（a）加速自動編碼器（AE）功能；（b）加速生成對抗網絡（GAN）功能；以及（c）整合一種叫做支持向量機（SVM）的量子啟發優化算法。該方法包括二次無約束二元優化（QUBO）在網絡安全異常和離群點檢測方面的新應用，是由美國政府委托的。在業務轉型辦公室的指導下，陸軍分析小組（AAG）立即開始與可能被用于擊敗網絡異常威脅的新興技術的廣泛潛在來源合作。2021年6月，AAG的主任丹-詹森先生了解到Entanglement公司的無償援助提議，該公司選擇了其戰略伙伴和團隊參與者美國半導體公司Groq公司，為陸軍提供新穎、突破性的專利技術以及計算服務。

Entanglement團隊提供服務，協助陸軍在12個月內確定一個最佳的網絡安全異常檢測能力。2021年6月，AAG和Entanglement延長了題為 "COVID-19資源分配優化 "的現有合作研究與開發協議（CRADA）。Entanglement團隊在接下來的幾周內與Clay Stanek博士領導的AAG研究促進實驗室一起工作，并在2021年10月展示了顯著的性能改進和可行性。

主要發現、影響和建議

CRADA下的工作最終驗證了解決網絡安全異常檢測的能力，比傳統方法更快，并具有更好的性能，正如關鍵性能參數（KPP）所衡量。關鍵性能參數涵蓋了與每秒總推斷量、檢測到的威脅百分比、準確性、召回率、精確度、其他基于混淆矩陣的指標以及曲線下面積（AUC）有關的指標。

對于額外的變量或更大的數據集，Entanglement/Groq能力提供了比傳統方法更高的效率，可以大規模地解決原本難以解決的問題。核心技術是一種專有的專用數字電路設計，具有高度的并行性，用于解決可表示為深度神經網絡模型和二次無約束二元優化（QUBO）問題的各類問題。AAG以前的努力顯示了每秒檢測12萬個推斷的能力。這是用QUBO模型作為基準和標準所能達到的指標。基準是基于一個解決方案集，它將算法解決方案與專有的量子啟發芯片結合起來。芯片解決方案可以擴展到卡、節點，甚至更多。此外，為CRADA的可行性而設定基準的現有解決方案已經在開發下一代的更新，這將提高模塊化程度并減少熱信號。

在六個月內，Entanglement能夠實現每秒72,000,000次推斷的異常檢測率，并展示了在廣泛的數據處理系統領域實現每秒120,000,000次推斷的潛力。

驗證案例由KDD Cup 1999（KDD99）數據集和CICIDS2017數據集構建。如模型性能部分所述，AE和GAN解決方案的計算輸出在確定異常情況方面非常有效。QUBO SVM是以量子化形式建立的，在異常檢測方面也很有效，最后能夠在大約250毫秒內完成整個數據集的計算。

地理定位精度測試報告介紹了當前戰術優勢網絡指揮與控制(TEC3)系統的地理定位精度研究結果。該文件由加拿大萊茵金屬公司提交給加拿大國防研究與發展，任務TA-04。

萊茵金屬加拿大公司于2018年2月至2021年3月為加拿大國防研究與發展部（DRDC）開發了戰術邊緣網絡指揮與控制（TEC3）技術演示器。TEC3展示了網絡和安全態勢感知以及網絡指揮和控制功能在一個示范性的下馬士兵網絡中的應用。根據核心工作成果，TEC3包括本地組中節點之間的移動特設網絡（MANET）通信，以及估算、地理標簽和顯示目標發射器位置的地理定位功能。

本報告詳細介紹了通過任務授權（TA）實施的進展情況，以測量TEC3系統對無人機系統（UAS）進行地理定位的性能，使用本報告的測試計劃中記錄的特定拓撲結構和距離。這些拓撲結構取決于最大距離參數，該參數本身也是一個實驗測量的對象。最大距離參數是軟件定義無線電（SDR）能夠接收UAS傳輸的最長距離。除了掃描頻譜進行地理定位外，SDR還記錄了地理定位過程中的通信頻段，以便將來分析。

實驗被成功執行，在某些情況下，UAS可以通過三個TEC3節點的不同城域網拓撲結構和距離來進行地理定位。例如，在某些情況下，它可以在直徑為420米（平均）的圓形/橢圓形區域內進行一定精度的地理定位。在其他情況下，橢圓覆蓋了TEC3的部署區域；在這些情況下，準確性差是由于SDR和全向天線輻射模式之間對同一發射器/位置的測量功率不一致。

探測發射器的最大距離估計約為600米。 實驗產生了108份60秒的記錄，將用于未來的分析。

美國導彈防御局（MDA）和空間發展局（SDA）目前正在開發高超音速導彈防御系統的要素，以防御高超音速武器和其他新興的導彈威脅。這些要素包括國防空間架構（NDSA）的跟蹤和運輸層以及各種攔截器項目。隨著MDA和SDA繼續開發這些系統，國會可能會考慮對監督和國防授權及撥款的影響。

背景介紹

高超音速武器，像彈道導彈一樣，飛行速度至少為5馬赫，或大約每秒1英里。與彈道導彈不同，高超音速武器不遵循彈道軌跡，可以在到達目標的途中進行機動。據報道，俄羅斯在2019年12月出動了其第一批高超音速武器，同時一些專家認為，中國早在2020年就出動了高超音速武器。預計美國在2023年之前不會裝備高超音速武器。(關于俄羅斯、中國和美國的高超音速武器項目的概述，見CRS報告R45811，高超音速武器：國會的背景和問題，作者是凱利-M-賽勒）。

高超音速武器的機動性和低飛行高度可以挑戰現有的探測和防御系統。例如，由于雷達探測的視線限制，大多數地面雷達在武器飛行后期才能探測到高超音速武器。這給防御者留下了極少的時間來發射攔截器，以抵消入境武器的影響。圖1描述了陸基雷達對彈道導彈和高超音速武器探測時間的差異。

圖1. 基于地面的彈道導彈探測與高超音速武器的探測

美國國防官員表示，現有的地面和天基傳感器架構都不足以探測和跟蹤高超音速武器；前國防部負責研究和工程的副部長邁克-格里芬指出，"高超音速目標比美國通常通過地球靜止軌道上的衛星跟蹤的目標要暗淡10到20倍。"

國防空間架構

SDA開發了國防空間架構，以 "統一和整合整個[國防部（DOD）]和行業的下一代能力"。NDSA的目標是成為一個 "單一的、連貫的、有七個層次的擴散空間架構"，其中包括圖2中描述的數據跟蹤和傳輸層，并在下面討論。其他層包括支持移動地面資產目標的監護層；提供基于空間的指揮和控制的戰斗管理層；提供 "潛在的GPS否認環境的替代定位、導航和授時"的導航層；探測深空潛在敵對行動的威懾層；以及為其他NDSA層促進衛星操作的支持層。一旦全面投入使用，NDSA將包括550顆衛星并提供全面的全球覆蓋。

跟蹤層

跟蹤層是為了 "提供全球指示、警告、追蹤和瞄準高級導彈威脅，包括高超音速導彈系統"。作為該層的一部分，SDA正在開發一個寬視場（WFOV）衛星的結構，最終將提供全球覆蓋。SDA要求在2023財政年度為第0階段跟蹤活動提供8130萬美元，為第1階段跟蹤活動提供4.998億美元（也稱為彈性導彈預警導彈跟蹤-低地球軌道）。

與SDA的跟蹤衛星協同工作的將是高超音速和彈道跟蹤空間傳感器（HBTSS），以前被稱為空間傳感器層，它是由MDA與SDA和美國空軍合作開發。與WFOV相比，HBTSS將提供更靈敏，但更有限的（或中視場[MFOV]）覆蓋范圍。出于這個原因，WFOV旨在為HBTSS提供提示數據，然后HBTSS可以為地面攔截器提供更具體的目標質量數據。到2023年，SDA計劃擴大跟蹤層，包括70顆WFOV和MFOV衛星，據SDA主任德里克-圖爾尼爾博士說，"這將使我們在低地球軌道上有足夠的覆蓋面，以便我們基本上可以有區域性的持久性"。MDA要求在2023財政年度為HBTSS提供8920萬美元。

2020財年NDAA（P.L. 116-92）第1682條要求導彈防御局局長 "開發一個高超音速和彈道導彈跟蹤空間傳感器有效載荷"。2021財年NDAA（P.L. 116-283）第1645條確認，MDA局長與SDA局長協調，負責開發和采購傳感器有效載荷，"至少到2022財年"。第1645節還要求最遲在2023年12月31日開始對傳感器有效載荷進行在軌測試，并在 "此后技術上可行的情況下 "盡快將傳感器有效載荷納入SDA更廣泛的天基傳感器架構。最后，2022財年NDA（P.L. 117-81）第1662條禁止MDA主任"[授權]或[承諾]為生產衛星或與此類衛星運行相關的地面系統的記錄計劃提供資金"。如果滿足某些條件，包括確定 "由于技術、成本或進度因素，這種限制會延遲交付可運行的[HBTSS]"，空軍負責空間采購和集成的助理部長可以放棄對HBTSS的這種限制。

圖2. NDSA的部分內容

傳輸層

美國防部表示，NDSA的傳輸層旨在將跟蹤層與地面的攔截器和其他武器系統連接起來，將 "加強包括導彈防御在內的若干任務領域"。據國防部稱，SDA已經為運輸層的第1階段授予了三個原型協議，"一個由126個光學相互連接的空間飛行器組成的網狀網絡"，將于2024年9月開始發射。運輸層最終將包括一個由大約300-500顆衛星組成的星座。SDA要求在2023財政年度為 "數據傳輸層、傳感器能力和備用位置、導航和計時能力 "提供8.164億美元。

攔截器

MDA已經探索了一些消除對手高超音速武器的方案，包括攔截導彈、超高速彈丸、定向能武器和電子攻擊系統。2020年1月，MDA發布了一份關于高超音速防御區域滑行階段武器系統攔截器的原型提案要求草案。該計劃旨在 "減少攔截器的關鍵技術和集成風險"；然而，據當時的MDA主任喬恩-希爾海軍中將稱，它在2030年代的某個時候才會準備好過渡到開發。MDA轉而將重點轉向較近的解決方案，并在2021年4月啟動了滑翔階段攔截器（GPI），它將與宙斯盾武器系統整合，并在2020年代中期至末期提供高超音速導彈防御能力。洛克希德-馬丁公司、諾斯羅普-格魯曼公司和雷神導彈與防御公司已經獲得了GPI的 "加速概念設計 "階段的合同。

此外，2022財年NDAA（P.L. 117-81）第1664條授予MDA主任 "預算、指導和管理適用于 "高超音速導彈防御的定向能源項目的權力。國防高級研究計劃局（DARPA）也正在進行一項名為 "滑翔破壞者 "的計劃，其目的是 "開發關鍵的組件技術，以支持一種輕型飛行器，用于在非常遠的距離上精確對付高超音速威脅。" DARPA要求在2023財年為 "滑翔破壞者 "提供1830萬美元。總體而言，MDA在2023財年為高超音速防御申請了2.255億美元，低于其2.479億美元的2022財年申請和2.878億美元的撥款。

國會的問題

一些分析家認為，天基傳感層--與跟蹤和瞄準系統相結合以引導高性能攔截器或定向能量武器--理論上可以提供防御高超音速武器的可行選擇。2019年導彈防御審查報告指出，"這種傳感器利用了從空間可看到的大面積，以改善跟蹤，并可能瞄準先進的威脅，包括高超音速[武器]。" 其他分析家對高超音速武器防御的可負擔性、技術可行性和/或效用提出質疑。此外，一些分析家認為，美國目前的指揮和控制架構將無法 "快速處理數據，以應對和消除即將到來的高超音速威脅"。

一些分析家還對目前SDA和MDA在高超音速導彈防御方面的分工提出質疑。SDA主任Tournear此前曾對這兩個機構之間可能存在冗余的批評作出回應，稱兩者都向負責研究和工程的國防部副部長報告。然而，從2022年10月1日起，SDA將改為向負責采購和整合的空軍助理部長報告。國會可以監督這種新的報告結構對效率和效能的影響。

國會的潛在問題

• 加快對高超音速導彈防御方案的研究是否必要且在技術上可行？高超音速導彈防御方案的技術成熟度是否值得目前的資金水平？

• SDA和MDA是如何在高超音速導彈防御的各種要素上進行合作的？它們目前的作用是增加還是減少了成本以及技術發展的速度和效率？

• 國防部是否具備執行高超音速導彈防御所需的能力，如適當的指揮和控制架構？

摘要

為了支持加拿大皇家空軍（RCAF）領導的遙控飛機系統（RPAS）項目，加拿大國防研究與發展部（DRDC）-多倫多研究中心（TRC）在2016年開發了一個綜合地面控制站實驗和演練的試驗平臺，以研究中隊級無人機系統（UAS）作戰單元的關鍵作戰概念。測量操作員的決策性能是分析、設計和評估人機交互（HMI）和智能自適應系統（IAS）概念的一個特別重點。在這份參考文件中，我們對直接和間接的性能測量（MoPs）進行了全面的審查，在無人機系統和人機協作的概念開發和實驗（CD&E）方面。

對國防和安全的意義

本參考文件提供了適合于無人機系統模擬器實驗和人類與自主系統互動的MoPs總結和描述。它為其使用提供了科學證據，并為其應用提供了指導，以可靠地評估和評價軍事環境中涉及無人機系統和廣義上的人類自主協作的作戰概念。

1 引言

1.1 概述

本參考文件對無人機系統（UAS）和人機協作的概念開發和實驗（CD&E）中使用的直接和間接性能測量標準（MoPs）進行了審查。直接性能測量標準，或基于結果的測量標準，包括決策準確性、決策效率、決策質量和操作者任務績效的決策一致性。間接的，或與過程相關的測量，指的是培訓效果、態勢感知、操作員的工作量、人機信任、可用性、團隊合作和操作員反饋。在加拿大國防研究與發展部（DRDC）--多倫多研究中心（TRC），這兩種類型的措施都已成功地適應于無人機系統地面控制站（GCS）模擬器的使用。

1.2 背景

為了支持加拿大皇家空軍（RCAF）領導的遙控飛機系統（原聯合無人機監視和目標獲取系統項目），DRDC多倫多研究中心在2015年開發了一個綜合地面控制站實驗和演練的試驗平臺，以研究中隊級無人機系統作戰單元的關鍵作戰概念。這些概念包括GCS功能要求、適航認證、人類系統集成（HSI）、機組配置和操作員培訓要求。

位于DRDC TRC的TIGER是一個GCS模擬器，用于遠程駕駛中高度長壽命（MALE）無人機（UAV）（Hou，2015）。該模擬器包括飛行器操作員（AVO）和有效載荷操作員（PO）工作站，以及另外四個可重新配置的工作站，用于圖像分析員和報告員（IMA-A和IMA-R），以及電子戰分析員和報告員（EW-A和EW-R）。駕駛和傳感器操作可由操作員進行，或根據編程腳本自主進行。該平臺允許在組件的位置（工作空間安排）、訓練或測試重點（團隊、部分團隊或個人）、環境視角（空中飛越、空中監視或地面觀察）以及用于信息處理、利用和傳播（PED）的指揮和控制（C2）單元方面有相當大的靈活性。TIGER可以是一個獨立的GCS和/或支持網絡中心戰的分布式演習。表1描述了每個操作員的角色和職責，相關的工作站布局在圖1中說明。

當前無人機系統任務的復雜性和無人機系統技術能力的不斷提高，對操作人員提出了重大的認知要求。Arrabito等人（2010年）提供了一份關于一系列認知風險的綜合報告，這些風險導致了許多與無人機系統有關的事件和事故，如操作人員的疲勞、工作量和情景意識（SA）的喪失。

表1：TIGER中無人機系統操作員的角色和責任

圖1：TIGER中的UAS地面控制站布局。

本參考文件概述了根據NATO STANREC 4685《無人機系統人類系統集成指南》（Hou & Geesman, 2022）和人因設計標準HF-STD-004（聯邦航空管理局，2009），使用無人機模擬器進行作戰概念開發和測試的實驗要求。這些研究強調了進行實驗、調查和演示（包括動態模擬和軟件原型）的重要性，以確定和解決人類工程問題，并評估操作員的認知負荷。測量操作員的決策表現是分析、設計和評估人機交互（HMI）和智能自適應系統（IAS）概念的一個特別重點（Hou, Banbury, & Burns, 2014）。這是一個不小的挑戰，因為 "正確 "決策的概念，特別是在不確定的條件下，是高度主觀和依賴環境的（Hou等人，2014；Banbury, Pelletier, Baker, Tremblay, & Proulx, R，2014b）。因此，一套定量和定性的MoPs被用來描述個人和集體的決策表現。本研究報告確定并總結了用于評估操作者決策過程的 MoPs，以及衡量其結果的 MoPs，并概述了在 DRDC TRC 的三項 TIGER 研究中所采用的措施。

隨著當前海軍戰爭的趨勢轉向自動化作戰武器系統，美國海軍正將其戰略重點放在人工智能（AI）能力上，以減少作戰人員行動時間。這個系統工程（SE）項目使用約翰-博伊德的觀察、定向、決策和行動（OODA）概念和海軍陸戰隊規劃過程（MCPP）（Angerman 2004；美國海軍部2016）來代表人類-人工智能決策過程。空中和導彈防御（AMD）的殺傷鏈是通過簡化聯合目標定位理論“JP 3-60”（參謀長聯席會議2018）來體現的。殺傷鏈過程中提高操作動化水平被證明可以大大減少執行時間，如果進一步發展和實戰化，將為海員和海軍陸戰隊提供防空的戰術優勢。通過使用專家系統和人工智能加速殺傷鏈將大大縮短交戰時間，有效地擴大戰斗空間。

該項目開發了用于防空和導彈防御的人工智能（AI-AMD）架構，該架構旨在通過對威脅進行優先排序并在人類用戶的最小介入下采取行動來改善作戰決策。該項目專注于理解和評估空空導彈防御（AMD）的殺傷鏈，通過確定使用AI-AMD可以更快地執行行動。項目組確定并評估了與應用于殺傷鏈過程中各個步驟的AI-AMD自動化水平相關的風險。該小組進行了建模和模擬（M&S）分析，以比較低水平自動化（"無 "人工智能）的殺傷鏈和高水平自動化（"有 "人工智能）的殺傷鏈，根據節省的時間來評估改進。

該團隊在M&S分析的基礎上開發了高度自動化的AI-AMD決策輔助作戰能力的概念，并確定了有可能應用于未來AI-AMD架構的現有和未來人工智能方法。該團隊按照美國防部的架構框架（DODAF）進行了架構分析，以確定AI-AMD的操作過程。該小組采用基于模型的系統工程（MBSE）方法，使用SE工具Innoslate來開發概念架構。架構分析結合了藍軍（BLUFOR）防空傳感器、武器裝備和聯合網絡，創建了一個OV- 5b/6c行動圖，描述了AI-AMD決策輔助輸出與JP 3-60聯合目標定位程序步驟協同應用，以消除敵人的威脅（參謀長聯席會議2018）。為了完成其任務，BLUFOR系統（SoS）執行36項業務活動：AI-AMD內部的17個決策點和外部系統的19個功能（包括傳感器行動和網絡通信）。該團隊使用實驗設計（DOE）、離散事件和隨機模擬分析了架構分析的結果，發現在目標定位過程中高壓力的AMD場景需要完全自動化水平，而低壓力的AMD場景需要最低水平的自動化。該團隊開發了一個決策風險矩陣，顯示出高壓力情況下的風險可以通過完全的自動化水平來降低。目標定位過程中17個步驟中的每個步驟的風險評估都被分為四類：低、中低、中和高。團隊制定了一個相關的風險值來進行風險評估確定。團隊利用Parasuraman的自動化水平（1-10級）來進行風險評估，將決策風險與目標定位過程中各個步驟的自動化水平聯系起來（Parasuraman, Sheridan, and Wickens 2000）。該小組開發并使用了一條效用曲線來幫助確定每個自動化水平所節省的時間。自動化程度越高，節省的時間就越多。

該項目側重于單一威脅的交戰，以了解殺傷鏈過程中AI-AMD的時機。該小組進行了M&S分析，以證明AI-AMD架構的能力。該小組使用Innoslate MBSE工具和Microsoft Excel進行了離散事件模擬。在大量投資于行動圖之前，團隊使用Excel來評估元模型。仿真的主要重點是建立AI-AMD在不同壓力水平下的時間性能，如低、中、高。次要目標是將該模型發展為可交付的設計工具，在NPS用于未來研究。該小組從公開來源的威脅數據中選擇了三個有代表性的交戰：低壓力情景（時間軸為58.65分鐘），中度壓力情景（時間軸為9.72分鐘），以及高壓力情景（時間軸為1.51分鐘）。該小組的M&S分析結果顯示，在低壓力情景下，僅由人類做出的決策（自動化水平1）導致對飛入時間為58分鐘或以上的敵方威脅的AMD殺傷率達到100%。對于中度威脅情景（代表AI-AMD對每個作戰活動決策節點的不同自動化水平（如6到10）），1000次隨機運行的數據結果顯示所有交戰的平均完成時間為8.08分鐘。當AI-AMD系統被設置為較高的自動化水平時，該系統在中等威脅情況下成功地進行了AMD防御。高壓力場景的分解時間線允許每個作戰活動決策節點有0.09分鐘。該小組將人工智能-AMD系統設置為在高壓力情景下僅由人工智能進行決策（自動化水平10）。高壓力場景的結果表明，在自動化程度為10級的情況下，有可能成功應對敵人的威脅。該小組進行了敏感性分析，以探索替代的基本代表分布（基線、對稱變量擴散和高度傾斜）的影響。雖然分布形狀的變化確實影響了結果，但在每一種情況下，只有在人工智能支持的節約率超過97%的情況下，才會在高壓力場景中取得成功。

該項目研究了人工智能方法如何應用于AMD決策，以提高自動化水平，減少人類-人工智能團隊的執行時間（人工智能輔助決策）。該團隊自上而下地分析了AMD殺傷鏈：從OODA到尋找、固定、跟蹤、目標、參與和評估（F2T2EA）。該小組確定了17個關鍵決策點，在這些決策點上，提高自動化水平可以提高AMD的決策速度。潛在的自動化水平與每個不同步驟相關的風險進行了平衡。該小組使用M&S來評估人工智能-AMD系統在低水平的自動化（"無 "人工智能）到高水平的自動化（"有 "人工智能）下的決策的及時性。由此產生的AI-AMD概念架構的高層次能力被記錄下來，隨著系統技術的成熟，建議利益相關者考慮。該團隊確定了現有和未來的人工智能方法及其在AMD殺傷鏈中的潛在應用。該小組已經確定了未來人工智能-AMD的迭代需求，以研究整個戰場上具有多種威脅和參與的更復雜的情況。

蘭德公司發布《2035年后的新興技術：基于典型場景的未來軍事突發事件技術評估》（Emerging Technology Beyond 2035: Scenario-Based Technology Assessment for Future Military Contingencies）報告，該報告介紹了美國陸軍未來司令部（Army Futures Command）發起的“2035年后新興技術趨勢的影響”（Impact of Emerging Technology Trends Beyond 2035）項目的實施情況。該項目的目標是確定2035年以后潛在的新興技術趨勢，評估將這些新興技術應用于軍事行動的可行性，并描述這些技術在整個競爭連續體中的軍事影響。該報告側重于基于情景的技術評估，并為此詳細制定了5個說明性情景：愛迪生在海外（Edison Abroad）、北極深處之戰（Battle of the Arctic Depths）、戰爭機器之霧（Fog of War Machines）、托馬斯·謝林在朝鮮（Thomas Schelling in the DPRK）、第三次海灣戰爭（Gulf War Ⅲ）。該報告對“北極深處之戰”情景中確定的候選技術進行更詳細的評估，包括潤滑油、量子、太空運輸、飛行器、自主武器系統（AWS）、生物技術等技術領域，并提出美國陸軍應發展關鍵伙伴關系、為未來突發事件做好準備、考慮未來技術評估的預期結果、解決現代化優先事項和需求差距等建議。

未來是高度不確定的，然而，陸軍必須努力預測未來的全球發展和技術變化。這項預測工作的目標是協助美國陸軍為不斷變化的作戰環境做好準備，包括過去不曾面臨的環境，例如氣候變化導致的極端天氣條件。在這些和其他作戰條件下，新興技術可能有助于陸軍在關鍵任務中取得成功，并維護美國的利益。預測還可以幫助陸軍更好地理解和預測其可能面臨的沖突類型，關鍵對手的特征，以及可能面臨的作戰層面挑戰。在資源稀缺、預算緊張的環境下，為未來的突發事件做好準備和規劃尤為重要，軍隊今天已經需要就如何分配資源做出艱難的決定。

本報告介紹了技術路線圖進程的發展和實施，以幫助陸軍了解對2035年至2050年陸軍任務可能很重要的關鍵新興技術的影響。目標是協助陸軍為作戰環境的轉變做好準備，包括過去可能沒有廣泛面對的情況，如面對氣候變化驅動的極端天氣條件的行動。在這些和其他操作條件下，新興技術可能有助于陸軍成功完成關鍵任務并促進美國的利益。

研究成果

這項工作的具體方法側重于基于場景的技術評估

• 未來世界的關鍵驅動因素是那些被認為與調節未來作戰環境和對手最相關的因素，軍隊可能面臨的挑戰類型，具有軍事影響的未來技術種類，以及諸如軍隊現代化的優先事項和關于技術投資和整合的決定等行動。

• 五個說明性的場景被詳細地制定出來。在這五個場景中，北極深度之戰的場景被用來演示技術評估的實施。

• 在這項工作中開發的技術評估過程提供了結構化的步驟，將情景轉化為任務概述和關鍵挑戰，為挑戰確定候選技術，并最終評估軍隊現代化的優先事項與候選技術解決方案和挑戰的一致性。

• 對這些場景進行技術評估，需要考慮具有高度不確定性的技術。

對于北極深度場景，分析了潤滑劑、量子、空間運輸、飛行器、自主武器系統（AWS）和生物技術等技術領域。

• 評估發現，許多陸軍現代化的優先事項與陸軍在該情景中面臨的關鍵挑戰相一致--特別是AWS、生物技術和量子技術。

• 然而，目前陸軍的一些現代化優先事項與北極深度場景中確定的挑戰表現出錯位或不一致--特別是圍繞潤滑油和垂直起飛和降落能力的錯位。

• 對北極深度之戰的評估發現，陸軍的優先事項和點對點的空間運輸的潛在需求之間并不一致。

研究建議

• 美國陸軍應在私營部門（例如，與能源、空間運輸等行業的領導者）和多國伙伴（例如，北約內部的主要盟友）發展關鍵的伙伴關系，以確保其需要的技術的可用性和整合性，特別是通過技術評估確定為關鍵需求的技術。這些伙伴關系可以通過建立和資助卓越中心來支持。

• 在技術發展和陸軍現代化優先事項不一致的地方，領導層應考慮投入資源，更新理論，并實施替代戰略，以利用被確定為關鍵需求的技術。

• 如果需要對基于情景的技術評估進行比較，為了提供一個更平衡的視角，美國陸軍未來司令部應進一步發展這個情景組合，以包括技術進步具有進化性質的情景。這一步將使陸軍利益相關者從技術評估中提供一個更廣泛的視角，跨越技術發展的外生不確定性。

• 美國陸軍應該為未來廣泛的突發事件和世界狀態做好準備，在這些情況下，技術是分散的，而美國并不具有技術優勢。為了支持這一點，陸軍應該進一步發展技術評估活動中考慮的情景組合。

• 美國陸軍應考慮未來技術評估的預期結果，以確保適當的技術概念得到應用。

• 美國陸軍應利用技術評估方法來解決現代化的優先事項和需求差距。

報告目錄

第一章 介紹

第二章 未來世界的不確定性

第三章 未來不確定性的技術評估

第四章 見解和建議

附錄A 優先場景描述

附錄B 樣本評估活動：技術匹配

附錄C 北極深海之戰技術研究