研究要求：

美國陸軍行為與社會科學研究所（ARI）與陸軍人才管理特別工作組（ATMTF）合作，在全陸軍范圍內開展了一項軍官職位分析。這項工作的目的是確定對確保陸軍在人才管理方面做好準備至關重要的知識、技能、能力和其他特征（KSAOs）。這項合作的成果包括引入了陸軍人才屬性框架（ATAF），這是一個全面、統一和分層的陸軍 KSAO 列表。在這項工作的基礎上，確定 ATAF KSAOs 的循證測量方法被認為是陸軍人才管理的關鍵需求。為支持這項工作，當前的研究對測量規劃和規格制定過程進行了廣泛概述。此外，當前的研究還介紹了開發《陸軍衡量標準匯編》（AMC）的初步工作，這是一個包含陸軍 KSAOs 循證衡量標準的資源。

程序：

在第一階段，ARI 人員編寫了包括最佳實踐在內的測量規劃和規范流程高級教程。在第二階段，對學術、商業、政府和公共資源進行了系統審查，以確定可納入 AMC 的衡量標準。系統審查首先要確定目的、范圍、排除標準和編碼方案。接下來，ARI 人員開始對措施來源進行結構化搜索，目標是學術數據庫、商業供應商、政府研究資料庫和公共領域項目資料庫。此外，ARI 人員還與從事類似工作的其他陸軍組織進行了協調。搜索結果初步收集了 144 項措施。考慮到背景和目的、有效性和可靠性證據、內容相關性和結構對應性等標準，對這些測量方法進行了進一步評估和篩選。

研究結果：

測量規劃和開發流程概述了流程中的以下步驟：確定重要任務和職責；將任務和職責與屬性聯系起來；選擇、調整或開發測量方法；通過規范實施測量計劃。在本教程中，我們概述了陸軍人才管理專業人員在為人才管理目的謹慎選擇衡量標準的過程中應認知的關鍵因素和注意事項。在第二階段工作中，我們確定了全陸軍范圍內被評為對軍官最重要的前 30 項 KSAO 的 69 個潛在衡量標準。我們還發現了制定或調整衡量標準的機會，其中有兩種情況是我們無法找到合適的 KSAO 衡量標準。

調查結果的利用與傳播：

陸軍人才管理專業人員可以利用測量規劃和規范流程概述以及最初的 AMC，幫助選擇 ATAF 中的陸軍 KSAO。他們可以借鑒所審查的規劃流程步驟，包括關鍵考慮因素和最佳實踐，來制定自己的衡量計劃和規范。我們提供了幾種說明性工具，陸軍人才管理專業人員可利用這些工具輔助決策，包括構建關聯矩陣和按衡量標準劃分的屬性矩陣。我們描述了衡量規劃過程中的一個關鍵決策點（例如，在選擇、調整或制定衡量標準之間做出決定），并為陸軍人才管理專業人員提供了如何處理每種選擇的指南和選項。最后，我們還為尋求進一步指導的人員提供了其他信息來源。此外，陸軍人才管理專業人員可以將 AMC 作為起點，選擇用于自身衡量規劃工作的衡量標準。此外，我們的系統性審查結果還可用作陸軍內部衡量發展和改進工作的催化劑，包括制定更多的 KSAO 衡量標準、利用預測分析和建模來改進流程，以及解決人才管理研究和實踐中的衡量權衡問題。

該項目為與使用無人系統支持分布式海戰（DMO）有關的作戰概念和系統設計決策提供信息。研究通過系統地改變仿真模型中的系統設計特征和作戰活動，支持對無人系統（UVC）進行能力級分析。分析結果表明，UVC 可提高各種無人系統的作戰可用性（Ao）和使用時間（TOS），因為它可隨時進入維護、加油和重新武裝設施，而無需長時間前往岸基設施或分布式支援艦艇。在比較使用 UVC 的配置與在自適應兵力包 (AFP) 中分配無人系統支持的配置時，單個無人系統的 Ao 提高了 6% 到 31%。仿真模型分析確定了 UVC 架構，其中包括至少 8 個無人機發射回收站、至少 3 個船舷托架和至少 5 個甲板井托架，以最大限度地提高 Ao。

在支持分布式海上作戰（DMO）時，無人系統有可能發揮兵力倍增器的作用，在提高殺傷力的同時降低有人系統的風險。然而，無人系統到岸基維護、加油和重新武裝設施的轉運時間減少了可用于支持執行 DMO 的自適應兵力包（AFP）的總體駐扎時間（TOS）。本項目研究了無人水面艦艇 (USV)、無人水下航行器 (UUV) 和無人機 (UAV) 在美國海軍現有艦艇上的集成問題，該艦艇已被重新改裝為無人載具 (UVC)。在本報告中，"UxV "一詞用于描述無人系統這一類別。

如 Van Bossuyt 等人（2019 年）所述，項目團隊采用了系統定義、系統建模和系統分析的通用系統工程流程序列。在系統定義過程中，項目團隊重點開發了作戰概念（CONOPS），并定義了 UVC 的系統要求。系統建模活動的重點是構建 UVC 的離散事件仿真模型。在系統分析階段，團隊利用所開發的模型來評估 UVC 的各種設計參數對每種無人系統類型的運行可用性（Ao）的影響。

A. 系統定義

在系統定義階段，從自上而下和自下而上的角度開發和考慮了 UVC 要求。從自上而下的角度來看，團隊分析并確定了滿足總體任務有效性目標所需的能力，而與任何現有的候選平臺無關。從自下而上的角度來看，團隊評估了一艘登陸直升機船塢（LHD）艦，以確定該平臺可實現的最大 UVC 能力。通過查閱文獻和分析利益相關者的需求，項目團隊確定了 UVC 的以下關鍵能力：指揮與控制 (C2)、UxV 發射、UxV 維護和 UxV 回收。根據設想，UVC 將包括著陸甲板無人機發射和回收站、無人機維護/布防/燃料艙、用于大型 USV/UUV 操作的船舷艙或站，以及用于小型 USV/UUV 操作的井甲板艙。

B. 系統建模

項目構想將 UVC 視為針對地面和岸上敵對兵力實施 DMO 的 AFP 的一部分。UVC 的作用是支持 UxV 對敵方岸基導彈基地進行偵察和打擊。在打擊階段之前、期間和之后，UxV 提供全天候的情報、監視和偵察（ISR）、目標定位和戰損評估服務。UVC 的總體目標是通過消除到岸基支持設施的較長運輸時間來增加 UxV 的全時服務時間。為實現這一總體目標，研究小組選擇 "航程 "和 "持續停留時間 "作為性能指標（MOP），并選擇 "UxV 任務時間"、"UxV 停機時間 "和 "維護灣利用率 "作為效果指標（MOE）。

設計并開發了一個離散事件仿真模型，用于分析 UVC 設計參數對 MOP 和 MOE 的影響。該模型是通過 ExtendSim10 建模程序開發的。該模型包括 UxV 發射和回收、UxV 維護活動以及 UxV 重新武裝和加油活動。UxV 的發射時間表和總模擬運行時間是根據擬議的 UVC CONOPS 制定的。目前，該模型并未考慮 UxV 的損失或故障；這是未來可能開展工作的一個領域。模型的主要輸出是每種 UxV 的 Ao。

C. 系統分析

為了廣泛探索實驗空間，同時減少試驗總數和模型運行時間，我們專門設計了一個填充空間的拉丁超立方設計。每次試驗重復模擬 30 次并收集結果。合并所得的 Ao 值，得出每個試驗的統計平均值。

分析結果表明，UVC 可隨時提供維護、加油和重新武裝設施，而無需在岸基設施或分布式支援艦艇之間進行長時間的轉運，從而改善了每種 UxV 的 Ao 值和 TOS 值。對于任何特定的 UxV，通過增加 UVC 發射、回收和維護站的數量，從而消除或減少這些服務的排隊時間，可獲得最大的 Ao。分析表明，UVC 在設計時應至少配備 8 個無人機發射/回收站、至少 3 個船舷托架和至少 5 個焊接甲板托架。這些參數沒有確定上限，這也是未來研究的一個潛在領域。

有趣的是，雖然 UVC 的存在改善了大型無人水面艦艇（LUSV）的航速，但 UVC 的實際設計似乎對 LUSV 的航速沒有影響。這可能是由于 LUSV 的假定任務持續時間長，假定維護間隔長，因此不可能出現任何排隊現象。單個船側停泊區似乎足以為多艘 LUSV 提供服務，但即使是單個船側停泊區，也可通過消除到岸基設施的轉運時間來改善 Ao。

2018年美國國防戰略強調，由于新技術的 "無情"發展，安全環境正在迅速變化。隨著這些新興技術在未來戰爭中變得越來越重要，美國國家安全界必須投資擴大具有必要的關鍵技能的個人群體，以應對這種以技術為中心的新環境的挑戰。為了實現這一目標，美國國防部實施了一些外聯計劃，針對從小學到大學和研究生課程的學生，鼓勵他們考慮在科學、技術、工程和數學（STEM）領域的職業。同樣，國防部也投資了許多招聘計劃，包括實習、獎學金和招聘會。這些對關鍵技能的宣傳、教育和招聘的投資也必須與私營部門對許多相同技能不斷增長的需求相競爭。

認識到高技能勞動力對國家安全任務的極端重要性，參議院關于2020財政年度（FY）國防授權法案的第116-48號報告要求向參議院和眾議院的軍事委員會提交一份報告，評估國防部教育和招聘關鍵技能人員的計劃，包括網絡安全、STEM、創新、計算機科學和關鍵語言。作為回應，人事和戰備副部長辦公室（OUSD(P&R)）的文職人員政策主任要求國防分析研究所（IDA）確定導致現有國防部招聘和發展計劃成功或失敗的共同因素，以改善文職和軍警人員隊伍中關鍵技能的可用性。此外，IDA還被要求就如何改進當前和未來的招募和教育計劃提出建議。

為了完成這項研究，我們與127名個人進行了62次訪談，包括招聘人員、招聘經理和人事專家，以及一系列利益相關者，包括來自學院和大學的代表、研究和發展伙伴以及專業附屬團體。我們還研究了國防部外聯、教育和招聘計劃的現有數據以及其他關于文職雇員和擁有關鍵技能的軍人的數據。由于這些數據來源不包括外聯和招聘計劃的成本，并且在大多數情況下不包括個別計劃的有效性的客觀指標（例如，產生的線索數量，雇用的質量，雇用的保留），這項研究不包括對個別計劃的投資回報的系統評估。相反，我們著眼于整個針對關鍵技能的項目組合，并提供我們對有助于國防部有效獲得具有關鍵技能的個人的能力的因素的觀察。

對美國防部吸引所需技能勞動力的能力有重要影響的一個關鍵點是其截然不同的民用和軍用招募方法。雖然軍事招聘是在全國范圍內進行的，每個軍種都有一支全國性的招聘隊伍，但國防部通常將文職人員招聘作為各個司令部和組織的地方責任。因此，文職人員招募工作資源不足，往往是一種 "拾人牙慧 "的游戲，在組織和規劃方面存在很大不足。此外，文職人員的需求幾乎總是圍繞著現有的勞動力，而不是圍繞著對需要完成的工作和如何最好地完成工作的戰略分析。因此，文職人員的招聘過程通常是被動的。當一個職位出現空缺時，該部就開始尋找替代者；然而，這些職位可能會空缺很多個月才被填補。

相比之下，軍事招聘是非常集中的，并有意識地關注需求。這個系統的弱點是，要求是基于現有的職業道路和技能組合，這可能無法充分確定對新的和新興的STEM相關技能的要求。由于各軍種正在滿足對STEM、軟件和其他關鍵技能的現有要求（在這種要求被記錄下來的情況下），他們的招聘指揮部認為沒有必要采取任何特別的激勵措施或其他措施來改善這些領域的招聘。各軍種在充分確定與STEM有關的關鍵技能的要求方面努力不足所引起的潛在擔憂，可能會因為軍隊采取的培養技能而不是招募技能的方法而得到部分緩解。每個軍種都告訴我們，他們的戰略是招募高質量的人員，然后對部隊進行培訓和教育，以培養專業技能。

基于這些以及在訪談中和通過數據來源提供的其他見解，我們提出了12條建議--8條針對文職人員隊伍，4條針對軍警人員隊伍--國防部如何提高其提供任務關鍵技能的招聘和教育計劃的有效性。

文職人員建議

建議1：制定一個招聘需求程序。軍事部門和國防機構應制定一個需求程序，系統地評估文職人員的招聘需求，考慮到預期的人員流動；可能需要的新技能；軍事人員、文職人員和承包商的適當組合；以及初級人員和有經驗人員之間的平衡。國防部各組織應至少每年評估一次招聘需求，并將這些需求滾動到一個足夠的水平，以確保它們能夠在整個組織內得到系統的解決。

建議2：廣播一個一致的信息。軍事部門和國防部門應尋求渠道，通過這些渠道傳播一致的信息，以提高該部門作為平民雇主的意識。國防部各組織認識到，他們很難僅靠報酬來競爭。為此，國防部吸引高素質人才的努力應強調工作的質量、任務的重要性、工作場所的包容性以及其他工作生活平衡問題。

建議3：確定優先次序，平衡資金。該部應系統地收集和評估主要招聘和雇用激勵措施的成本，包括實習；獎學金和研究金；招聘、搬遷和保留獎金；以及其他形式的溢價薪酬。該部應利用這些成本數據來確定招聘激勵措施的資金缺口，并酌情為具有成本效益的項目提供額外的資金（包括像為關鍵的STEM技能設立的采購勞動力發展賬戶那樣的專門資金來源）。

建議4：制定衡量標準。國防部各組織應制定衡量標準；系統地收集和維護關于新員工的外聯和招聘工作的數據；并對項目績效進行定期評估。衡量標準應包括外聯和招聘活動的成本、從這些活動中開發的線索數量、從這些線索中產生的新員工數量、新員工的來源、員工的質量、員工的多樣性以及員工的保留等方面的數據。衡量標準可能會在地方一級收集，但需要中央指導，以確保數據可以滾動起來，在各組織之間進行比較，并用于指導資源和評估招聘和雇用選擇。

建議5：建立招聘關系。國防部各組織應與不同的高校組合發展和培養系統的招聘關系。可能需要為具有關鍵STEM技能的學生建立一個專業的核心招聘人員，以便在招聘會和類似的一次性活動之外建立校園存在。這些招聘人員可能還需要通過接觸學生組織、與STEM部門互動、贊助學生競賽、利用贊助研究、協助撰寫簡歷以及幫助學生通過國防部的招聘官僚機構來發展更深入的關系。

建議6：制定虛擬工具的最佳實踐。國防部應系統地審查其組織和私營部門的同行如何使用虛擬招聘和雇用工具（如Handshake、USAHIRE、LinkedIn、Salesforce和TalentNeuron）。然后，國防部應制定一套首選工具和最佳做法，并在整個部門推廣。國防部應考慮是否可以通過捆綁要求或企業范圍內的許可證來更有效地資助其中一些工具。

建議7：制定直接聘用的最佳做法。該部應制定使用直接雇用授權的最佳做法，以確保這些授權不會默認為傳統方法或 "更快地做同樣的事情"。最佳做法應旨在提供靈活性和選擇，以適應具體的雇用需求，而不是規定為單一的首選方法。這些做法還應該為公布工作機會、暫定工作機會、使用虛擬招聘工具和評估候選人的方法（包括簡歷、面試、中小企業評估和招聘小組）提供指導。

建議8：解決官僚主義瓶頸。軍事部門和國防部門應通過進行根本原因分析和解決程序缺陷來減少招聘過程中的官僚主義瓶頸。為了實現這一目標，國防部可以改善招聘經理和人事處理組織之間的關系，對這些組織的工作人員進行培訓，使其了解如何使用直接招聘的權限，或者派出專門的團隊，與國防部那些擁有獨特招聘權限和對關鍵STEM技能有強烈需求的組織相配合。

軍事人員建議

建議1：評估和確定STEM需求。各軍種應定期、系統地評估其對現有軍事職業領域中未包括的前沿STEM技能的需求。這些技能包括軟件開發、數字工程、機器學習和人工智能。一旦各軍種確定了制服所需的技能，就應該將這些技能與職業領域、職業道路和部隊要求聯系起來，以便向招募人員傳達。

建議2：整合干部隊伍的宣傳和招募。各軍種應將STEM推廣工作（包括機器人活動、電子競技比賽、黑客活動和類似活動）與征兵目標聯系起來，通過與正在發展關鍵技能并顯示出服兵役傾向的潛在新兵保持持續接觸，努力建立征兵管道。空軍似乎為這種整合提供了最佳模式，它努力系統地跟蹤機器人項目、電子競技比賽和黑客活動等活動的參與者，從中學到大學和其他地方。

建議3：調整STEM推廣和招聘方法。各軍種應制定有針對性的方法，在需要關鍵STEM技能的職業領域識別、激勵和招募個人（如前述建議所確定）。例如，可以修改軍事能力測試，以確定潛在的軟件人才；可以設計單獨的廣告活動，以接觸STEM領域的人才；可以組建專門的團隊，系統地追求STEM的招聘。在某些情況下，尋求具有特定技能的應聘者，而不是尋求整體 "質量"，并認為技能可以通過在職培訓計劃來培養，這可能是合適的。在任何情況下，針對STEM技能的招聘應該超越簡單的建立技術形象，進入更廣泛的廣告和營銷工作。

建議4：協調文職人員招聘。各軍種應該協調軍事招聘和民事招聘，至少在STEM領域。各軍種應擴大其外聯和招募工作，以確定和追求具有關鍵STEM技能的個人，無論他們是否有能力達到軍事體能標準和服兵役的傾向。此外，對于那些無法完成ROTC或軍事學院的課程，但擁有有用技能和服務愿望的人，可以將其轉為可能的民事任務。

為了對未來做準備，美國陸軍正在追求多域作戰（MDO）。MDO不僅僅是以前陸軍作戰概念（AOC）的自然和邏輯的演變；它代表了一種差異，主要是在競爭時期的定義和競爭中陸地力量的預期作用。本專著認為，采用MDO作為AOC可能會在武裝沖突期間在陸地領域取得決定性的相對軍事優勢，但可能無法有效地阻止或拒絕對手在競爭期間對抗美國的霸權。美國陸軍有一個成熟和既定的框架來發展未來的概念并進行轉型以滿足未來的要求。然而，在聯合部隊將這一概念整合為一種有凝聚力的整體戰爭方法之前，MDO可能不會產生一個真正的多域解決方案。此外，美國必須正視當前和未來環境的現實，并決定如何在與俄羅斯等對手的競爭中最好地保護自身利益。

理解多域作戰

隨著俄羅斯等在網絡和空間領域的威脅增加，加上在物理領域公開使用軍事力量，美國陸軍承認有必要修訂AOC。2018年國家發展戰略將這一轉變編入法典，明確指出大國競爭已取代恐怖主義成為國家安全的首要關切，并確定俄羅斯等是美國利益的最有能力和最堅定的對手。 出于技術和戰術的目的，MDO將重點放在俄羅斯的威脅上，為軍事規劃者提供了一個已知的、一致的對手來研究。這減少了常規威脅的不確定性，但沒有考慮到在不斷擴大的網絡和空間領域中新的沖突手段和方法的日益復雜性。這些領域內的活動缺乏全球規范和法律先例，傳統戰場也不再有邊界。

此外，迅速出現的技術對未來戰爭的影響仍然是理論上的和不確定的。TRADOC的情報分析人員確定了技術急劇進步的領域，這些領域將是相互聯系和交叉的，并可能同樣具有破壞性和不可預測性，其中包括生物學和生物工程、優化人類性能、神經學增強、納米技術、先進材料科學、量子計算、人工智能、機器人和增材制造。TRADOC描述了兩個未來時期，供軍事規劃人員用來構思MDO。第一個時期是人類加速進步的時代，從現在到2035年。在這一時期，行為者可以利用技術進步和擴散，并在所有領域越來越多地挑戰美國的軍事力量。雖然沒有明確說明，但所描述的環境表明，軍事組織有機會在這一初始時期實現RMA。第二個時期是2035年至2050年的 "有爭議的平等時代"。TRADOC的分析人員預計，技術上的史詩般的突破將導致戰爭性質的重大變化，并有可能 "挑戰戰爭本身的性質 "的戲劇性和 "幾乎革命性的 "變化。有明顯的未知數，但在這第二個時期出現MR的可能性是存在的。

MDO概念確定了未來環境中的多個問題，為實驗、測試和能力設計提供了一個重點。兩個最重要的挑戰是對手在沒有武裝沖突的情況下實現目標的能力，以及利用 "分層對峙 "來阻止美國反擊他們的活動。在競爭期間，分層對峙包括外交、經濟和信息活動，以在政治上阻止或防止行動，并將美國與合作伙伴和盟友分開。對手受益于美國在獲得民族國家進行活動的準入和許可方面的限制，以及網絡和空間領域權力的模糊性質。具體而言，俄羅斯等尋求獲得戰略和行動空間和時間來實現目標，同時避免直接對抗。在武裝沖突期間，對手通過積極從物理和功能上分離聯合部隊，通過國家層面的軍事能力的威懾價值，通過進行網絡、信息和非常規戰爭，以及通過常規部隊的展示和定位來創造對峙。

為了回應美國陸軍在過去幾十年中對全球響應和可部署的陸地力量的關注，俄羅斯等都在先進的反介入/區域拒止（A2/AD）系統上進行了大量投資，以拒絕從美國大陸向潛在的區域性戰場進行戰略和作戰機動。在行動上，最重要的軍事問題是在不遭受不可接受的戰斗力損失的情況下進入一個武裝沖突地區。具體而言，滲透和瓦解A2/AD能力是獲得作戰和戰術機動自由的必要條件。敵人利用網絡和空間效應的全球范圍來阻礙美國在物理領域投射力量的能力。聯合部隊必須使敵人的情報能力、遠程A2/AD系統和機動部隊失效，以滲透到戰區，隨后摧毀或擊敗這些對手的能力，使系統失去整合。接下來，美國陸軍部隊利用由此產生的機動自由來擊敗對手的武裝力量，并以有利于美國利益的條件回到競爭中。在這個早期階段，一個可行的軍事問題的解決方案仍然是理論上的和難以捉摸的，但隨著概念發展的成熟，無疑會出現一個解決方案。

MDO的中心思想是："陸軍部隊，作為聯合部隊的一個組成部分，進行MDO以在競爭中獲勝；必要時，陸軍部隊穿透和瓦解敵人的反介入和區域封鎖系統，利用由此產生的機動自由來實現戰略目標（獲勝），并迫使在有利的條件下恢復競爭。" 這與以前的AOC和傳統的西方觀點有根本的不同，即軍隊通過消耗敵軍或摧毀敵人的重心，在決定性的LSCO中實現國家目標。MDO確定了一個沖突的連續性，包括競爭期、武裝沖突期和恢復競爭期。自1993年版的FM100-5以來，美國陸軍的每一本頂點作戰手冊都將和平與戰爭描述為沖突連續體的兩端，并確定了整個連續體中可能選擇的軍事行動戰爭范圍。競爭時期取代了和平來描述美國與對手的關系。這與綜合戰役聯合概念（JCIC）相一致，該概念指出聯合部隊必須 "消除過時的和平/戰爭二元作戰環境概念的機構殘余"。

根據MDO，軍隊通過在競爭期間使用軍事力量來實現國家目標，而不必訴諸于武裝沖突。MDO與JCIC的聯合指南相一致，該指南承認 "復雜和快速變化的作戰環境將需要一個在武裝沖突以下的競爭中使用聯合部隊的結構。" 競爭期間的關鍵目標包括以有利的條件阻止沖突，打擊對手在武裝沖突門檻以下擴大競爭空間的努力，并使其迅速過渡到武裝沖突。為了實現這些目標，美國陸軍部隊必須在多個梯隊和所有領域中保持持續和積極的參與。如果威懾失敗，武裝沖突成為必要，"前沿存在和遠征部隊能夠通過調整部隊態勢、多領域編隊和匯合的組合，迅速擊敗侵略，立即與敵人的深度攻擊進行較量。" 在擊敗敵人后，美國陸軍部隊產生并保持可持續的成果，鞏固對美國有利的成果，并適應新的環境。

三個原則支持美國陸軍進行MDO。第一條是校準的部隊態勢，即 "能力、能力、位置和跨越戰略距離的機動能力"。這就要求在競爭期間高級梯隊部隊的前沿存在，擁有以前由于政治和文化原因被文職領導限制的行動許可和權力。常備戰區和野戰軍有利于為作戰司令部（CCMD）校準陸軍部隊的態勢，并在競爭期間開展軍事活動以實現戰役計劃的目標。軍團和較小的戰術編隊是遠征性的，其部署是為了滿足野戰軍的要求。第二個原則是多領域編隊的存在，這些編隊具有 "容量、能力和耐力，能產生跨領域作戰所需的彈性"。美國陸軍編隊將進行組織和現代化改造，以便在梯隊中擁有多領域能力。

融合是最后一個原則，是 "在所有領域、電磁波譜（EMS）和信息環境中快速和持續地整合能力，通過跨領域的協同作用和多種形式的攻擊來優化效果，以戰勝敵人，所有這些都由任務指揮和有紀律的倡議來實現。" 融合要求指揮官能夠在所有領域 "看到"，并在所有領域采取行動或指揮行動，以 "刺激 "或 "打擊 "對手。跨域協同是聯合行動頂點概念（CCJO）中 "全球一體化行動 "的一個要素，是 "在時間和空間上跨域能力的互補性，而不僅僅是相加"。融合和跨域協同擴大了地面部隊指揮官在物理領域的傳統選擇，使部隊能夠抓住所有領域的機會，施加額外的復雜性，并針對對手的脆弱性。與 "空地戰 "采用的方法類似，MDO將針對敵方能力和編隊的匯合責任分給各梯隊。

分析

新興多領域環境的三個基本特征使MDO與以前的理論不同。首先，MDO認為傳統的CAM和同步化概念不足以管理21世紀沖突中的陸地力量的應用。在20世紀之前，陸地、空中和海洋是唯一可用的、與戰爭有關的領域。因此，比較以往戰爭中突出地面、空中和海上力量運用的戰役和戰斗是有意義的，但對于分析多領域環境來說并不完整或充分。傳統的CAM將軍事力量同步于戰術指揮官可以直接觀察或在地圖上繪制的物理戰場。跨域協同是CAM的演化，需要有能力實時識別每一方在所有領域所擁有的優勢水平，了解友方和敵方的能力，并在機會窗口出現時抓住主動。同樣地，融合取代了同步，以描述所有領域和EMS的活動的快速和持續整合。MDO的作戰勝利理論是，卓越的跨域理解和快速決策導致行動和對領域的控制，壓倒對手的有效行動能力。高級領導人最近關于美國陸軍轉型的聲明和努力表明，他們認識到目前的官僚和等級結構需要進行大規模的改革，以克服在追求融合和跨域協同方面不可避免的挑戰。

第二個根本區別是，一個確定的戰場或戰區已不復存在，各領域越來越多地相互聯系和依賴。導彈和火箭的有效射程將繼續增加和擴散，使國家和非國家行為者能夠在遙遠的距離上投射致命的力量。來自陸地、空中或海上的跨領域致命火力越來越能夠對其他物理領域施加有限的控制，或者至少能夠拒絕對手施加控制。網絡領域和信息環境的影響實際上是全球性的，而且影響幾乎是即時的。時間和距離在現代戰爭中越來越不重要。沒有一個部門可以在沒有依賴所有其他領域的能力的情況下運作，因此不能忽視任何領域的活動。領域邊界的混合使對手能夠實現分層對峙。聯合行動使不同領域的服務同步化，在多領域環境中可能被證明是不夠的。

第三，在與對手宣戰或開始敵對行動之前的競爭期間，擴大陸軍的作用，與以前的軍事力量使用概念不同。MDO尋求在競爭期間實現國家目標，而不訴諸武裝沖突，其成功有賴于改變軍事力量使用的傳統模式。在競爭時期，國家權力的其他要素傳統上會主導努力，而政治和文化因素通常會限制軍事活動。在MDO下，文職領導人必須使陸軍擁有前所未有的權力、許可和自主權，以便在競爭期間對抗對手的活動。在競爭期間設想的活動包括保持前沿存在以保證盟友，主動參與信息空間，并在情報、網絡和EMS領域采取行動。

戰術及戰役影響

在LSCO期間，追求MDO有可能在戰術和作戰層面上增加相對的軍事優勢。建立未來司令部和跨職能小組（CFT）所帶來的現代化將產生技術解決方案，使融合和跨領域的協同作用成為可能，并至少提高戰術部隊進行CAM的能力。實驗和測試將優化MDO的部隊結構，戰術和作戰部隊將修改領導者發展和單位培訓計劃，以獲得執行MDO的熟練程度。例如，美國太平洋陸軍（USARPAC）正在試驗戰術部隊結構，多域特遣部隊（MDTF）的第二階段試驗計劃將在今年開始。然而，這種優勢在相當長的一段時間內不會實現，也不會持續下去。敵人將繼續適應、發展和模仿美國的成功，并將使用不對稱和混合方法來應對這一優勢。在現代全球環境中，概念和技術自然會激增，對手能夠并且將會復制MDO。俄羅斯等在技術進步的關鍵領域也占有優勢，而且目前并不符合任何規范或法律上不愿意在競爭期間以敵對的方式行事。因此，民間和內部的壓力都存在，要求美國陸軍現在就實施MDO，而不是等待技術進步、驗證和接受這一概念。在這個初始階段，試圖理解和實施MDO的戰術單位面臨著巨大的挑戰，直到實驗驗證了這一概念，現代化的優先事項產生了有利的技術，以及預算周期將技術送到作戰人員的手中。

對聯合部隊的指揮和控制以及獲得在所有領域內控制效果的能力將構成一個重大挑戰。戰術和作戰指揮官必須擁有所有領域的進攻和防御能力，或者至少擁有立即調動其他部門或國家能力的權力或控制。目前戰術編隊的有機能力不能使指揮官和參謀部看到所有的領域，而要依靠更高的梯隊或國家資產從網絡和空間領域獲得支持。這種限制使編隊無法進行快速和持續的整合，而陸軍網絡的現代化可能是MDO最關鍵的優先事項。陸軍網絡的重點是提供一個共同作戰圖，將多個作戰指揮系統整合為一個，統一數據傳輸架構，提高從企業到戰術層面的機動性和生存能力，并提高聯合和聯盟的互操作性。此外，將戰術單位的行動一直連接到國家指揮機構的程序和過程需要改革，以有效地實現MDO。另一個需要探討的問題涉及到行動過程和任務指揮，以及參謀部傳統上用于規劃的深思熟慮的、分層的和詳細的方法是否足以滿足快速和持續變化的環境。幾十年來，美國陸軍一直非常重視對任務指揮的研究和教學，但由于官僚程序和結構缺乏任何實質性的改變，使得真正的任務指揮文化無法在整個部隊實現。創造性、創新性和分散的行動是MDO的一個關鍵要求，也是美國陸軍的一個文化缺陷，如果不充分解決，將限制MDO的實現。

美國陸軍在發展MDO方面似乎已經走在了其他軍種的前面，這很可能會產生一個以陸地為中心的戰術解決方案來解決未來環境的問題。如果沒有真正的聯合倡導，這種努力可能不會在作戰層面產生真正的多領域勝利理論。服務文化和組織自然會優化特定領域的概念和能力，并計劃從其他領域的效果來支持行動。海、空、陸平臺的通信和作戰指揮系統并不完全兼容，而是依靠聯絡或 "插件 "技術來實現同步和協調。 MDO要求開發和獲得跨服役的能力，以及一個提供共同作戰圖的戰斗指揮系統，并在所有領域內實現所有服役的訪問和控制。聯合需求監督委員會（JROC）和聯合能力與整合發展系統（JCIDS）對聯合能力的發展進行評估和優先排序，但在真正聯合起來發展MDO并確定所有軍種共同的聯合能力之前，存在著獲得特定領域能力的風險。各軍種仍然是國家安全機構中最強大的機構，減少了國防部、國會或政府影響軍種戰略以準備未來的能力。具體而言，國防部缺乏有效組織和協調為未來環境做準備的機制和監督。

戰略影響

在戰略層面上，MDO的功效不太確定，尤其是在競爭時期。俄羅斯等對國際秩序中的主權概念提出了挑戰，并對新興領域中的合理性和可接受性的界限進行了測試。然而，美國在這一時期可能會對使用軍事力量保持懷疑的態度。自二戰結束以來，大戰略一直試圖擴大參與美國主導的國際秩序的國家數量，其基礎是民族國家之間的互動和合作。國家之間的競爭是這個體系的特點。既定的規則和機制引導競爭保持在國家權力的非軍事要素內，并在維護和平方面通常是成功的。作為較小的國家，俄羅斯等的行動并沒有編入全球規范。作為霸主，競爭期間的某些行動可能會降低美國在參與國際秩序的國家中的可信度，使其他行為者的行動合法化，并產生意想不到的后果。美國的行動必須加強國際秩序，因此，文職領導層在競爭期間向陸軍下放許可和權力方面的克制將限制MDO的可行性。政治控制的一個現實是對互動和監督的要求，在武裝沖突之前和期間，對許可和授權進行持續的審查是必要的。

威懾、升級和戰爭門檻的概念在新的環境中不斷變化和發展，正如二戰結束后的情況。在核武器出現后，各國認為所有的戰爭都會自動涉及核交換，從而削弱了常規部隊的相關性。隨著核戰爭的破壞力和對雙方的生存威脅浮出水面，核武器的作用縮小到一小部分極不可能發生的情況。常規力量的威懾價值恢復了，而核力量的相關性下降了。盡管相關性增加了，但常規威懾被認為是 "不那么嚴格，更依賴于環境，而且最終作為戰略的指導更不可靠"。今天，全球政治和經濟的相互依存以及常規戰爭的殺傷力和成本的增加，削弱了核威懾和常規威懾的影響，武裝沖突的門檻也隨之提高。對侵略和戰爭的威懾應該仍然是美國安全戰略的核心，而大國沖突的成本使得即使是對大國的成功戰爭也是巨大的政策失敗。在評估MDO對威懾力的影響時，需要從多個角度來考慮。作為霸主，美國以相對強勢的地位行事，MDO試圖維持這種優勢。敵人明白這一點，也明白在常規沖突中擊敗美國的能力并不是阻止美國行動的必要條件。迄今為止，俄羅斯等的網絡活動、信息行動、非正規戰爭活動或使用常規軍事力量都沒有觸發美國的常規軍事反應。對手的行動將開戰的決定權交給了美國政府，這些對手從地理、外交和其他緩沖區中獲益，迫使美國做出反戰決定。因此，在競爭期間，常規的軍事優勢可能不會被證明是有效的威懾活動，有必要將常規威懾與其他軍事和國家手段結合起來，形成一個有凝聚力的戰略。MDO的一個意想不到的后果，以及由此帶來的常規殺傷力的增加和對對手的比較軍事優勢的擴大，可能會使戰爭的門檻更高，可能為對手在武裝沖突之前采取行動打開更多的空間。

在競爭時期，在新領域內采取軍事行動的戰略效果是不確定的。在基于消耗的戰爭和決定性的戰斗中，常規能力的傷亡和破壞可以衡量對敵人的成本和效果。對于網絡活動、信息戰和其他形式的競爭，定義成本和效果是完全不同的。特別是網絡力量已經證明了在武裝沖突中的戰術價值，并可能被證明是最有效的聯合軍事行動的推動者；但尚未證明它是否具有戰略價值。一般來說，網絡活動會對國家權力的其他組成部分造成削弱，而不是對軍事組成部分造成削弱。在沒有武裝沖突的情況下，要確定在網絡和信息空間使用軍事力量或指定軍隊作為主導的有效性是具有挑戰性的。劃分新領域中的角色需要在21世紀沖突的背景下進行大量研究。繼續強調提高國家權力的其他要素的能力將在長期內更有效地對抗對手。最近的歷史表明，這是一個不太可能的情況。

美國陸軍在許多年內都不會實現MDO的全部潛力，這本身就給這個概念帶來了風險。從歷史上看，軍事轉型在戰爭期間是困難的，而在和平時期，如果成功的話，可能需要幾十年。MDO所需的一些技術仍然是理論上的，而且預算在幾年內不會與新的計劃和優先事項保持一致。未來司令部應加速這一進程，但目前正處于建立的早期階段。美國陸軍已經產生了朝向MDO的機構動力，高級領導人也致力于此。實現MDO需要保持這種勢頭。MDO與大國競爭的回歸相一致，隨著時間的推移，美國民主的性質可能會對該概念的全面實現構成威脅。現任政府似乎已經準備好支持軍事轉型以實現千年發展目標；然而，未來政府的支持可能會下降，而持懷疑態度的國會可能會限制資金。公眾仍然普遍對美國海外軍事承諾的范圍和規模感到疏遠和不知情，而國內利用美國陸軍力量解決全球問題的傾向似乎正在減弱。因此，巴拉克-奧巴馬總統在打擊伊拉克和敘利亞伊斯蘭國（ISIS）行動的最初階段實行了克制，讓本土部隊而不是美國部隊擔任戰斗角色。最近，唐納德-特朗普總統關于削減阿富汗和敘利亞部隊的聲明表明，兩黨對目的不明確的海外軍事承諾的反對日益強烈。為了有效，MDO需要改變使用軍事力量的模式，并且必須克服對美國在沒有武裝沖突的活動中使用軍事力量的接受程度越來越低的情況。

結論

正如1981年的空地戰一樣，MDO不是一個未來的概念。在所有領域同時作戰是今天的一個現實，因此作戰和戰術編隊必須了解MDO在作戰環境中的影響。俄羅斯已經在烏克蘭頓巴斯地區的常規戰場上經歷了一次多領域交戰的現實測試；而且這次行動是高效的，其效果是毀滅性的。2014年7月11日，俄軍采用無人駕駛飛行器（UAV）、針對指揮、控制和通信系統的網絡攻擊以及短程多管火箭炮系統（MLRS）對付烏克蘭部隊，在幾分鐘內將其壓倒并使其失去戰斗力。美國部隊在與伊拉克和敘利亞的伊斯蘭國（ISIS）的戰斗中也獲得了經驗。聯軍沒有在識別ISIS后立即對其指揮所進行打擊，而是抓住機會通過網絡攻擊刺激指揮所，誘發反應，從而識別并摧毀其他重要的指揮所和ISIS高級領導層。雖然這些行動的計劃往往需要數周時間，但總體效果是更迅速地擊敗了敵人的防御。雖然這些例子不涉及大國沖突，但它們表明當代的環境是多領域的，在發生沖突時為目前的常規部隊結構帶來了一些擔憂。首先，MDO仍然是概念性的，大部分的使能技術都是理論上的，而且是多年以后的事情，盡管MDO開始在美國陸軍和聯合理論中實現。戰術單位必須理解MDO的原則，但也要理解組織和能力不足的影響。

對TRADOC內部未來概念發展的歷史回顧顯示，一個成熟的組織和框架已經準備好解決未來的問題。美國陸軍表現出一個面向未來的軍事組織的必要特征，擁有一種對未來的 "生產性偏執"。這使得一種文化能夠在和平時期減輕創新的挑戰，而重新集中于與俄羅斯等的武裝沖突對軍事規劃者來說是富有成效的和有益的。此外，軍事組織需要一個過程來不斷完善關于戰爭可能發生變化的愿景，參與激烈的辯論，并擁有創新和實驗的機制。最后，高級領導人必須愿意接受職業風險，倡導新的想法，并保護這些想法以留出發展時間。TRADOC在其存在的前45年里為美國陸軍奠定了堅實的基礎，而未來司令部則是這一演變的下一個迭代。

最后，有兩個問題值得強調。首先，一些理論家認為，技術進步和變革性武器將要求圍繞一個新的原則來組織和進行戰爭，而傳統的聯合行動概念將不再有效。MDO可能會成為新的原則，但目前是由軍種主導的。各軍種之間有合作，CCJO和JCIC的指導意見也承認了MDO的必要性。然而，軍種部門擁有每一個傳統的物理領域，因此物理領域驅動著關于人員、設備和訓練的決策。如果聽之任之，各軍種必然會試驗和測試這一概念的可行性，以主導其法定要求的領域，并將主要關注于戰術層面。各部門之間的文化和優先事項的沖突會使真正的多領域解決方案的實現面臨風險。國防部沒有機制或能力采用MDO作為未來在國家層面上發動武裝沖突的概念，這就阻止了對該概念進行嚴格的聯合實驗和測試的手段。

第二，競爭時期對美國軍隊和聯合部隊構成了一個悖論。在國防部之外，沒有其他部門或機構有能力或資源在競爭期間采取決定性的行動，然而MDO依賴于一種不太可能的范式轉變來使國防部在這一空間采取行動。此外，MDO試圖在沒有武裝沖突的情況下擊敗對手，但需要一種威懾價值，而這種威懾價值只能來自于陸軍的大量集結和現代化。在當前的政治環境下，這種軍事擴張可能并不討好。MDO在競爭中尋求軍事行動的程度嚴重影響了戰略選擇，而這可能是危險的。這不僅僅是一個孤立主義和民族主義與持續接觸和全球主義的問題；這也是一個關于美國愿意將稀缺資源用于何處的問題。最近，退役將軍貝爾發表了一篇文章，認為美國自冷戰開始以來持續的海外承諾和戰爭所帶來的人力和財政負擔是不值得的，需要進行重新規劃。 在競爭時期，需要對武裝部隊的作用進行更多的辯論。

MDO是否是什么新事物，以及對未來的預測是否被證明是正確的，都不如美國陸軍已經為未來選擇了一條道路這一事實重要，而且DOTMPLF的優先事項正處于為實現MDO而進行調整的早期階段。復雜性阻礙了對未來的可靠預測，因此需要有戰略來應對復雜性。采用MDO作為AOC是美國陸軍管理未來安全環境復雜性的一個合理的戰略。最重要的是，美國陸軍必須準備好在陸地領域支配敵人。常規武器、部隊結構和技術的現代化所帶來的融合和跨域協同的概念，將確保美國陸軍有能力執行LSCO，并且看起來足以管理陸地力量在廣泛的軍事行動中的應用。更重要的是確保美國有一個整體的戰爭方法，除非國防部和聯合部隊確保將美國陸軍的概念整合到一個有凝聚力的軍事戰略中，否則MDO在未來可能會落空。最后，作為一個國家，美國必須正視當前和未來環境的現實，并決定如何在與俄羅斯等過的競爭中最好地保護自身利益。

為了回應對戰略競爭對手的研究實力和做法的關注，國防部研究與工程副部長辦公室的基礎研究辦公室要求蘭德公司國防研究所研究美國國防部（DoD）如何對待國際基礎研究合作（IBRC），并為國防部制定建議，以改善其使用IBRC的方式。

國際基礎研究合作的好處包括減少技術驚喜，利用合作伙伴和盟友的投資，獲得不同的資源，并將國際科學思想領袖納入國防部網絡。盡管戰略上的考慮會增加或減弱一些合作的科學效益，但不參與IBRC將以失去機會的形式付出代價。建議包括：（1）為負責IBRC的國防部人員提供知識管理工具，使他們能夠更全面地了解合作機會和考慮因素；（2）改進指導，減少國防部研究人員不必要地選擇不與最佳合作伙伴合作的情況。(3) 考慮如何簡化IBRC的申請和批準程序，(4) 分析國防部授予外國研究人員的贈款規模和數量是否足以使國防部實現其成為首選合作伙伴的目標，以及(5) 對國防部的IBRC工作和流程進行更全面的了解。

研究問題

• 美國防部如何對待IBRC？
• 美國防部是如何融入更廣泛的研究生態系統的？
• 哪些科學和戰略考慮會影響美國防部的IBRC決策？
• 美國防部如何改進其使用IBRC的方式？

關鍵發現

• 美國防部和其他組織以不同的方式對待IBRC
  • 美國防部的獨特之處在于，它強調在沒有與國內研究人員合作的項目時，直接資助外國機構的外國研究人員。
  • 美國防部的撥款允許出版，提供有利的知識產權條款，并提供與美國科學家合作的聲譽，這使國防部成為許多外國研究人員的首選合作伙伴。
  • 美國防部的方法在很大程度上利用了國際辦事處人員（IOPs）在世界各地的存在，他們與有前途的外國研究人員接觸，以增加他們對國防部撥款申請的相關性。
• 項目組確定了IBRC在國防部取得成功的三個挑戰
  • 美國際辦事處人員缺乏高效和有效的方法來收集識別和評估合作機會所需的信息。
  • 一些外國研究人員由于各種個人、機構和國家的原因，選擇不為美國防部工作。
  • 一些美國防部內部研究人員寧愿避免參與國際合作。
• 這些建議可能有助于美國防部改進其使用IBRC的方式
  • 提供知識管理工具，幫助美國防部研究資助者和國防部內部研究人員識別、評估、建立和開展國際合作。
  • 審查、改進和公布政策和指南，以減少美國防部內部和國防部資助的美國學術研究人員不必要地選擇不與高質量的外國伙伴合作的情況。
  • 簡化申請和批準程序，以減少與IBRC相關的管理費用。
  • 分析調整美國防部對外國研究人員撥款的規模、數量和條件是否有助于美國防部實現其成為首選合作伙伴的目標。
  • 對美國防部的國際基礎研究工作和程序進行更全面的、多部門的了解。

目錄

第一章

簡介

第二章

方法論

第三章

美國國防部在基礎研究生態系統中的地位

第四章

國際基礎研究合作的科學和戰略考慮

第五章

美國國防部國際基礎研究合作成功的當前和未來挑戰

第六章

結論

附錄A

示例組織概述

附錄B

美國國防部的安全合作與國際基礎研究合作之間的聯系

附錄C

微電子學和光電子學的國際基礎研究合作考慮因素概述

附錄D

與國際研究合作有關的挑戰以及成功的促成因素和阻礙因素

這項研究確定了自主決策的維度（DADs）--在將決策能力轉移到智能自主系統（IAS）之前，人們應該考慮的潛在風險類別和原因。這項研究的目的是提供一些執行現有策略所需的工具，涉及法律、道德和軍事上有效使用IAS的問題。這些工具有助于識別并減輕或接受與使用IAS有關的可能導致負面結果的風險。這13個確定的DADs是由565個 "風險要素 "組成的綜合清單制定的，這些要素來自于支持和反對在武器系統中使用自主技術的各方所撰寫的數百份文件。我們將這些要素以問題的形式記錄下來，以便采購界在制定確保自主系統的道德使用的需求文件時使用，并由軍事指揮官作為風險評估清單，確保自主系統不會以不道德的方式使用。這樣，美國防部就可以在開發或部署自主系統之前做出完全知情的風險評估決定。

這項研究確定了自主決策的維度（DADs）--人們在將決策能力轉移到智能自主系統（IAS）之前應該考慮的潛在風險類別。這項研究的目的是提供一些執行現有政策所需的工具，涉及法律、道德和軍事上有效使用IAS的問題。這些工具有助于識別并減輕或接受與使用IAS有關的可能導致負面結果的風險。

本研究確定的13個DADs是由565個 "風險要素 "組成的綜合清單制定的，這些風險要素來自于全球支持和反對在武器系統中使用自主技術的人士撰寫的數百份文件。此外，這些風險項目超出了國防部目前的政策和程序，因為我們預計這些政策和程序會發生變化，而且自主技術會不斷發展。我們以問題的形式捕捉每個風險要素。然后，每一項都可以很容易地被修改為 "必須聲明"，供采購界在制定功能要求時使用，以確保合法和道德地使用自主系統。這種方法可以將人工智能（AI）倫理從一套主觀定義的、因而無法行動的政策和原則，提升為一套可衡量和可測試的合同義務。

軍事指揮官也可以將這些風險要素作為（可衡量和可測試的）行動前風險評估 "清單"，以確保自主系統不會以不道德的方式使用。這樣，國防部（DOD）在開發或部署自主系統之前就可以做出充分知情的風險評估決定。由于我們的研究結果是專門為在國防采購系統和軍事規劃過程中使用而設計的，它們為將有關自主系統的政策和道德原則轉變為實際的系統工程要求提供了第一步。

我們確定的13個DADs如下。

• 標準語義和概念：確保在自主系統的整個生命周期和不同的用戶群體之間使用共同的術語和概念，以防止因溝通不暢而產生的風險。

• 法律責任的連續性：確保人在任何時候都對IAS負有法律責任，在快節奏和動態的軍事行動中沒有責任的空白。

• 自主程度：確保可以對系統自主程度進行調整，以適應動態的操作條件，并與不斷變化的風險容忍度相匹配。

• 自主性的必要性：確保使用智能系統提供的軍事優勢（包括減少附帶損害的概率）與使用該系統帶來的任何額外風險相稱。

• 指揮和控制：確保采取所有切實可行的措施，防止失去對IAS的指揮和控制，并確保IAS能夠檢測和防止意外的后果，停用可能從事意外行為的系統。

• 存在不使用武力的人員和物體：確保IAS能夠識別并不以違反法律、政策或交戰規則的方式故意傷害人員或物體。

• 操作前審計日志：通過記錄數據、軟件、硬件、人員互動的出處以及從采購前開始到交付給車隊的過程，確保在采購期間對IAS的所有方面進行積極控制。

• 操作審計日志：確保記錄輸入、行動、互動和結果，以便進行操作后的分析，支持法律責任，分享經驗教訓，并對未來的戰術、技術、程序和技術進行改進。

• 人機合作：確保行使人的判斷力（特別是在涉及使用武力的時候）。

• 測試和評估的充分性：確保在測試和評估過程中最大限度地體現所考慮的作戰環境的深度、廣度和復雜性。

• 自主性培訓和教育：確保每個與開發和使用IAS有關的人都充分了解其屬性，以履行其責任，避免非法和不道德的使用。

• 任務時間和地理范圍：確保任務的時間長度和空間范圍不會使任務前的風險評估和規劃因素失效。

• 公民權利和自然權利：確保人工智能系統在用于致命性自主武器以外的其他用途時，在設計上既能保障公民權利和自然權利，又能識別和減少自主系統中有時出現的偏見。

本研究就如何最好地利用13個DAD及其565個風險要素，積極推動國防部人工智能倫理原則從闡述階段進入實施階段，提出了六項建議。

• 將道德使用促進因素的存在作為IAS的強制性關鍵性能參數：將道德原則轉化為可衡量和可測試的合同義務。

• 將國際會計準則風險緩解清單納入理論和規劃：提供必要的理論基礎，使國際會計準則相關的風險評估成為長期戰略和短期業務規劃的強制性組成部分。

• 維護權威性和標準化的聯合自主風險要素清單（JAREL）：將565個風險要素清單轉化為主要工具，以可重復和可調整的方式實施與國際會計準則有關的道德原則。

• 最大限度地公開JAREL：促進公眾對國防部使用國際會計準則的信任，提高國防部利用和吸引國際會計準則開發隊伍的能力，提高美國吸引盟友和合作伙伴的能力。

• 重新構想 "定義 "標準術語的方法：消除在道德相關政策中使用定義不清或未定義的主觀術語所造成的實施障礙，這些術語容易被誤解或產生不同的解釋。

• 創建一個研發組合：提供能夠符合道德規范的國際會計準則的技術。

最后，我們的研究結果支持國防部通過采取透明的方法來實施國防部人工智能倫理原則，對人工智能的道德使用做出承諾。為了證明這種透明度，本研究的發起人同意公開這份報告。這樣做可以減少參與戰爭系統中人工智能開發和使用辯論的許多組織和社區所做的聲明和意圖的誤導、誤傳和誤讀。

美國認為中國是一個同行的威脅，如果與中國發生戰爭，美國可能會進行大規模作戰行動（LSCO）以實現國家目標。然而，中國并不以大規模作戰行動的形式來構思戰爭。相反，中國追求系統破壞戰（SDW）。針對中國的SDW進行的LSCO可能會顯示出在實現預期節奏方面的挑戰。此外，針對SDW的LSCO可能揭示出美國陸軍必須潛在地將其對作戰風險的評估從對陸地作戰的關注轉移到對系統作戰的關注。節奏、頂點和風險是用于評估針對SDW的LSCO挑戰的十個作戰要素中的三個。然而，它們也為美國陸軍重新定義未來戰爭的作戰藝術要素提供了一個先導。

2022 年 10 月 11 日，美國陸軍發布了一份綜合數據計劃（ADP），這是一種全軍范圍內改進數據管理以確保陸軍成為以數據為中心的組織的方法。

該計劃是一項為期三年的工作，將改善整個陸軍的數據管理、數據治理和數據分析。作戰任務是陸軍數據計劃的當前重點。ADP 在該任務領域的成果是通過進行必要的更改來確保作戰人員的數據得到正確管理和使用，從而為作戰人員提供優勢。陸軍已經開始對數據管理能力、工具和模型進行原型設計，以實現這一目標。

陸軍首席信息官 Raj Iyer 博士說：“數據以及如何在所有梯隊中整合這些數據以實現真正快速、敏捷的決策，才是真正為陸軍提供其在未來戰爭中所需的競爭優勢的關鍵。”

數據和數據分析將為 2030 年的陸軍提供動力。士兵將需要在正確的時間和正確的地點獲得正確的數據，以便在每個梯隊做出更快、更好的決策——以超越任何對手的思維和步伐。

與早期的軍事行動相比，現在的戰爭范圍更大且范圍不斷擴大。作為聯合全域作戰的一部分，多域作戰是陸軍必須準備并贏得下一場戰斗的地方。這是一個數據豐富的環境。

每個領域都有自己的信息和數據流，一些信息來自開源情報，一些來自天基傳感器，還有一些來自網絡空間。今天的士兵和指揮官需要跨領域的綜合來主宰戰場。

ADP 概述了工作的組織并提供了總體戰略目標。它側重于中期努力，未來將被另一個更新所取代。

通過陸軍數據計劃實現這一決策優勢是陸軍的關鍵目標。

執行摘要

美國國防科學委員會博弈、演習、建模和模擬（GEMS）工作組的任務是審查國防部使用GEMS工具的現狀，并提出改進GEMS工具的建議，以充分發揮其在國防部企業中從行政到作戰的潛力。GEMS工具和能力為測試新想法和概念、設計新系統并制作原型、模擬軍事行動、進行地緣政治分析以及提供培訓以提高作戰人員的準備和表現提供了具有成本效益的創新方法。工作隊認為，在當今與大國競爭回歸有關的高度競爭和動態戰略環境中，這種能力越來越重要，技術進步使全球環境監測系統的能力比過去更加強大和有用。

雖然美國防部有一些GEMS的卓越和創新，但特別工作組注意到，國防部缺乏必要的整合、資源和人才來獲得GEMS的全部利益。尤其缺乏的是將GEMS的洞察力有效地整合到高級領導對國防需求和采購項目的決策中的機制。

鑒于GEMS工具的廣泛性以及它們的不同適用性，特別工作組選擇將重點放在五個廣泛的應用領域（數字工程、訓練、實驗和演習、行動建模和分析以及戰略博弈），如圖ExS-1所示，以及它們之間的相互依賴關系。

圖ExS-1：GEMS應用領域

任務組在這五個應用領域以及兩個交叉主題領域提出了建議：基于技術的推動因素和GEMS治理。

數字工程：美國防部正在努力推進數字工程（DE）。例如，各軍種內部一直在推動使用數字工程來考慮新的系統概念；但廣泛采用數字工程仍然是一項正在進行的工作。特別工作組注意到，已經采用嚴格的數字工程的組織獲得了可衡量的好處，并強烈建議在整個企業中加速采用數字工程。此外，這種能力為國防部全面利用GEMS工具和有效地大規模生產作戰能力提供了必要的基礎。特別工作組認為，國防部全面采用DE并不要求對采購過程進行實質性的改變；然而，它將需要一些調整，特別是國防部的評估和審查過程，以便在虛擬測試中獲得DE的全部附加值。另外，虛擬測試依賴于嚴格的紀律，在所有工程活動中使用經過驗證的工具和來自權威代表的數據。這意味著國防部的工程師必須熟練掌握DE的方法、紀律、工具和技術。扶持和支持這支隊伍將需要國防部投資于必要的信息基礎設施，特別是在一系列工程任務中實現更大的自動化。

培訓：各軍事部門的培訓能力長期以來一直受益于GEMS工具和創新的使用，這些工具和創新幫助刺激了幾十年前開始的培訓革命，對美國的軍事優勢做出了重大貢獻。特別工作組注意到，在模擬、建模、虛擬現實（VR）和人工智能（AI）的推動下，軍事部門的第二次訓練革命正在進行中，但它注意到聯合部隊的訓練需要大幅改進。雖然作戰司令部（CCMD）努力保持聯合訓練，但現實情況是，大多數CCMD演習是由對特定場景最負責的軍事部門領導的--因此訓練具有特定軍種的味道。為了讓潛在的對手面臨多種困境，并使他們的計劃變得復雜，聯合部隊必須進行訓練，以便在所有領域內進行協作和同時作戰。為此，特別工作組建議集中精力激勵各軍事部門使其訓練更加聯合--更加代表 "我們將如何作戰"，確保各軍事部門之間必要的網絡連接以支持聯合訓練，并建立強大的全領域聯合訓練能力。工作隊還建議不斷努力加強其分布式訓練能力，確定具體的模擬訓練，在主要的訓練中心提供高質量的訓練，但可以從家庭駐地進行操作。與其他GEMS能力一樣，實現這種聯合和全域訓練的能力將需要持續的行政級別領導和多年的充足資源。

實驗和演習：美國防戰略（NDS）委員會報告呼吁 "通過實驗、演習和訓練驗證新的作戰概念以實現戰略優勢"。特別工作組贊同這一呼吁，并得出結論，國防部必須在聯合軍事部門/合作伙伴層面重振基于概念的實驗，以應對同行競爭對手帶來的長期挑戰。特別工作組注意到，聯合概念實驗在國防部已經成為一門失傳的藝術。特別工作組建議重振這種能力，采用一種基于運動的方法，更迅速地提供新的作戰方式和新的能力來應對當前和新出現的作戰挑戰。特別工作組建議采用運動式方法，產生一個反饋循環，反復完善概念和能力，在這個過程中盡早剔除失敗，同時將完善的概念和能力反饋給下一階段的實驗。特別工作組進一步建議，將聯合作戰問題和想法注入正在進行的軍種實驗中；國防部應在軍事部門之外贊助聯合概念實驗；并為軍種和CCMD（特別是美國印太司令部（USINDOPACOM）和美國歐洲司令部（USEUCOM））的實驗運動和演習提供額外支持。

行動建模和分析：國防部目前的行動模型被用來為投資決策提供信息，特別是在各軍事部門之間；然而，這些模型在關鍵領域存在不足。特別是，它們沒有有效地解決國防部所處的多領域安全環境的復雜性，而且它們沒有能力提供快速分析以告知決策者。特別工作組還發現，國防部領導層對行動建模的支持和信心不一。因此，特別工作組的建議側重于發展補充性戰役分析，更加強調及時、簡單、定性/定量的模型，同時也投資于下一代行動建模能力，利用包括人工智能和機器學習領域的技術進步。需要提高這些能力，以灌輸對這些工具的有用性的信心，為投資決策提供信息。工作隊還建議在發展基于情景規劃的聯合作戰概念（CONOPS）方面做出更有力的努力，以推動戰役建模和分析，并為資源分配提供依據。

戰略博弈：美國在冷戰期間很好地利用了戰略博弈技術--在一個長期的分析區間內進行 "移動-反移動 "評估。最近的努力集中在眼前的威脅上（例如，恐怖主義），戰略博弈已經成為分析當今更大和更長期挑戰的一個很少使用的工具。現在，美國面臨著先進的大國對手，其技術能力和經濟實力可以與我們匹敵。為了應對這些挑戰，國防部需要重振其戰略博弈。工具的好壞只取決于使用它們的參與者。有效的戰略博弈將需要高層領導認真參與博弈本身。特別工作組建議利用新的技術和分析發展來重建戰略博弈能力，以更好地了解地緣政治的變化、對手的目標以及對手在大國競爭時代對美國行動和舉措的潛在反應。特別工作組指出，在開發新的博弈工具方面存在利用技術進步的機會--包括社會、金融和通信網絡的算法分析、因子樹、定量建模和分布式博弈技術，以更有效地支持戰略博弈。特別工作組還承認，與大國對手的有效競爭將需要一個整體的政府方法，國防部應率先將戰略博弈擴展到美國政府的相關部門。

基于技術的促進因素：雖然GEMS工具受益于許多領域的技術進步（如不斷提高的計算能力、人工智能/機器學習），但特別工作組重點關注兩個相關技術--游戲引擎和合成環境。商業化的游戲引擎可以加速GEMS工具的開發，強大的合成環境可以提高數字模型的效用。特別工作組注意到，國防部的一些組織已經在使用這些技術，但主要是以臨時的方式使用。因此，建議的重點是：建立一個基礎設施，以實現和激勵重復使用，從而在降低成本的同時加快進展；確保承包商在產品采購（或重大升級）期間建立的符合要求的合成環境可供整個部門重復使用。采用更好的數據分析方法來生成大規模的事后報告，將有助于從游戲、實驗和演習以及原型設計中獲得最大價值。

GEMS管理：特別工作組注意到，雖然工業界的成功案例表明，需要持續的、自上而下的領導和管理來實現變革，并實現GEMS工具的潛在效益，但國防部的管理結構并沒有促進整個企業的做法。鑒于整個國防部顯然需要進行文化和技術變革，必須建立一個更加協調的管理結構。這一領域的建議集中在促進GEMS互操作性和可重復使用性的行動上，以及建立一個由高級領導人領導的治理結構，并為指導國防部的建模和仿真（M&S）企業提供適當的權力和資源。

本報告中的大多數建議是文化和技術轉型的起點，如果美國防部要從GEMS工具中獲得全部利益，就必須進行這種轉型。雖然特別工作組對已經開展的GEMS行動表示贊賞，但結論是，如果美國防部要充分利用GEMS在上述應用領域潛在的改變博弈規則的力量，全企業的努力是必不可少的。

在這個大國競爭的新時代，美國防部（和美國政府）面臨著復雜的選擇，需要有分析性的選擇；對決策速度和敏捷性的需求從未如此迫切。在這方面，特別工作組的結論是，國防部必須大幅提高其全球環境監測系統的能力，以跟上其競爭對手的步伐并有效地應對威脅--今天和未來幾年。要做到這一點，需要整個企業的文化變革和技術變革。在美國今天所處的高度競爭和動態的國家安全環境中，需要一個強大的GEMS工具箱來為國防部的決策提供信息。然而，如果國防部要實現GEMS的潛力，該部的高層領導必須負責提供愿景、支持和持續的資源，以實現所需的變革。本報告為國防部提供了一個路線圖，以充分利用GEMS工具，實現更好的決策、更智能的演習和實驗，并最終實現更強大的軍事力量。

前沿作戰基地（FOB）防御是一項人力密集型任務，需要占用作戰任務的寶貴資源。雖然能力越來越強的無人駕駛飛行器（UAV）具備執行許多任務的能力，但目前的理論并沒有充分考慮將其納入。特別是，如果操作人員與飛行器的比例為一比一時，并沒有考慮提高無人機的自主性。本論文描述了使用先進機器人系統工程實驗室（ARSENL）蜂群系統開發和測試自主FOB防御能力。開發工作利用了基于任務的蜂群可組合性結構（MASC），以任務為中心、自上而下的方式開發復雜的蜂群行為。這種方法使我們能夠開發出一種基于理論的基地防御戰術，在這種戰術中，固定翼和四旋翼無人機的任意組合能夠自主分配并執行所有必要的FOB防御角色：周邊監視、關鍵區域搜索、接觸調查和威脅響應。該戰術在軟件模擬環境中進行了廣泛的測試，并在現場飛行演習中進行了演示。實驗結果將使用本研究過程中制定的有效性措施和性能措施進行討論。

第1章：導言

1.1 背景和動機

2019年，美國海軍陸戰隊司令大衛-H-伯杰將軍發布了他的規劃指南，作為塑造未來四年的部隊的一種方式。他在其中指出："我們今天做得很好，我們明天將需要做得更好，以保持我們的作戰優勢"[1]。這句話摘自海軍陸戰隊司令大衛-H-伯杰將軍的《2019年司令員規劃指南》（CPG），呼吁采取集中行動，以應對海軍陸戰隊在未來戰爭中預計將面臨的不斷變化的挑戰。在為海軍陸戰隊確定未來四年的優先事項和方向的CPG中的其他指導，呼吁建立一個 "適合偵察、監視和提供致命和非致命效果的強大的無人駕駛系統系列"[1]。伯杰將軍進一步呼吁利用新技術來支持遠征前沿基地作戰（EABO）。EABO將需要靈活的系統，既能進行有效的進攻行動，又能進行獨立和可持續的防御行動。簡而言之，實現EABO將需要最大限度地利用每個系統和海軍陸戰隊。

從本質上講，伯杰將軍正在呼吁改變無人駕駛飛行器的使用方式。通過使用大型的合作自主無人飛行器系統，或稱蜂群，將有助于實現這一目標。無人飛行器蜂群提供了在人力需求和后勤負擔增加最少的情況下成倍提高戰場能力的機會。正如伯杰將軍所提到的 "下一個戰場"，海軍陸戰隊將必須利用各種技術，最大限度地利用自主性和每個作戰人員在戰場上的影響。

目前的無人系統使用理論是以很少或沒有自主性的系統為中心。另外，目前的系統依賴于單個飛行器的遠程駕駛；也就是說，每輛飛行器有一個操作員。部隊中缺乏自主系統，這在監視和直接行動的作戰能力方面造成了差距。此外，側重于一對一操作員-飛行器管理的無人系統理論要求操作員的數量與車輛的數量成線性比例。這對于 "下一個戰場 "來說是不夠的。相反，海軍陸戰隊將需要能夠讓操作員擺脫束縛或提高他們同時控制多個飛行器的能力系統[2]。

考慮到這些目標，美國海軍研究生院（NPS）的先進機器人系統工程實驗室（ARSENL）已經開發并演示了一個用于控制大型、自主、多飛行器的系統，該系統利用了分布式計算的優勢，并將駕駛的認知要求降到最低。ARSENL在現場實驗中證明了其系統的功效，在該實驗中，50個自主無人駕駛飛行器（UAV）被成功發射，同時由一個操作員控制，并安全回收[3]。

1.2 研究目標

這項研究的主要目標是證明使用無人機蜂群來支持前沿作戰基地（FOB）的防御。特別是，這需要自主生成、分配和執行有效的、符合理論的基地防御所需的子任務。這部分研究的重點是開發基于狀態的監視、調查和威脅響應任務的描述；實施支持多飛行器任務分配的決策機制；以及任務執行期間的多飛行器控制。

輔助研究目標包括展示基于任務的蜂群可組合性結構（MASC）過程，以自上而下、以任務為中心的方式開發復雜的蜂群行為，探索自主蜂群控制和決策的分布式方法，以及實施一般的蜂群算法，并證明了對廣泛的潛在蜂群戰術有用。總的來說，這些目標是主要目標的一部分，是實現主要目標的手段。

1.3 方法論

基地防御戰術的制定始于對現有基地防御理論的審查。這一審查是確定該行為所要完成的基本任務和子任務的基礎。然后，我們審查了目前海軍陸戰隊使用無人機的理論，以確定這些系統在基地防御任務中的使用情況。

在確定了任務要求的特征后，我們為基地防御的整體任務制定了一個高層次的狀態圖。子任務級別的狀態圖等同于MASC層次結構中的角色。

ARSENL代碼庫中現有的算法和游戲以及在研究過程中開發的新算法和游戲被用來在ARSENL系統中實現子任務級的狀態圖。最后，根據高層次的狀態圖將這些游戲組合起來，完成基地防御戰術的實施。

在游戲和戰術開發之后，設計了基于理論的有效性措施（MOE）和性能措施（MOPs）。通過在循環軟件（SITL）模擬環境中的廣泛實驗，這些措施被用來評估基地防御戰術。在加利福尼亞州羅伯茨營進行的實戰飛行實驗中，也展示了該戰術和游戲。

1.4 結果

最終，本研究成功地實現了其主要目標，并展示了一種包含周邊監視、關鍵區域搜索、接觸調查和威脅響應的基地防御戰術。此外，開發工作在很大程度上依賴于MASC層次結構，以此來制定任務要求，并將這些要求分解成可在ARSENL蜂群系統上實施的可管理任務。這一戰術在實戰飛行和模擬環境中進行了測試，并使用以任務為中心的MOP和MOE進行了評估。最后的結果是令人滿意的，在本研究過程中開發的戰術被評估為有效的概念證明。

1.5 論文組織

本論文共分六章。第1章提供了這項研究的動機，描述了這個概念驗證所要彌補的能力差距，并提供了ARSENL的簡短背景和所追求的研究目標。

第2章討論了海軍陸戰隊和聯合出版物中描述的當前海軍陸戰隊后方作戰的理論。還概述了目前海軍陸戰隊內無人機的使用情況，并描述了目前各種系統所能達到的自主性水平。

第3章概述了以前自主系統基于行為的架構工作，ARSENL多車輛無人駕駛航空系統（UAS）和MASC層次結構。

第4章對基地防御戰術的整體設計以及高層戰術所依賴的游戲進行了基于狀態的描述。本章還詳細介紹了用于創建、測試和評估這一概念驗證的方法。在此過程中，重點是對每一戰術和戰術所針對的MOP和MOE進行評估。

第5章詳細介紹了所進行的實戰飛行和模擬實驗，并討論了與相關MOPs和MOEs有關的測試結果。

最后，第6章介紹了這個概念驗證的結論。本章還提供了與基地防御戰術本身以及更廣泛的自主蜂群能力和控制有關的未來工作建議。