俄羅斯對烏克蘭的入侵表明，空中、導彈和火炮威脅的演變如何需要一個綜合和多層次的短程和超短程防空。大國和中等國家在使用無人機方面的快速增長預示著高強度沖突的作戰場景，這將需要具體和創新的反制措施。SHORAD和V-SHORAD代表了意大利國防的一個關鍵要素，既是為了保護國土，也是為了部署在國外的部隊的安全。為此，意大利正在努力引進新的防御系統，替換陳舊的防御系統，并正在考慮對其軍事結構進行條令和組織上的改革。國防采購計劃涉及到意大利工業部門的各個公司，它們被要求投資于能與威脅相匹配的技術。意大利還參與了北約和歐盟框架內的幾個國際項目，旨在開發可互操作的反措施系統，以加強成員國的SHORAD和V-SHORAD能力，特別是在反無人機方面。

《科學技術趨勢2023-2043》對科學技術（S&T）趨勢及其對北約軍事行動、防御能力、企業職能和政治決策空間的潛在影響進行了評估。該評估借鑒了北約科學與技術組織（STO）的集體見解和研究活動，其協作網絡由五千多名活躍的科學家、分析師、研究員、工程師和相關研究設施組成。這些見解與對開源科技文獻、選定的國家研究計劃、北約STO技術觀察活動、（嚴肅）研究游戲、STO CPoW（合作工作計劃）活動以及北約創新努力的廣泛審查相結合。該報告分為兩卷，包括總體結論（第一卷）和詳細分析（第二卷）。

本報告基于、更新并擴展了之前出版的《北約科學與技術趨勢：2020-2040》，遵循相同的總體結構和重點。總體而言，該報告的結論和見解經受住了時間的考驗。然而，在廣泛的技術和地緣戰略環境中出現了值得注意的發展，其中值得注意的是COVID-19、烏克蘭、氣候變化、新戰略概念和東南亞。這些變化反過來又推動了相關科技的發展，并突出了它們對企業或軍事行動的影響。

本報告旨在幫助當前和未來的軍事和民事決策者了解新興和顛覆性技術（EDTs），從而指導北約研發組合管理、創新活動和能力規劃。它側重于以下內容： - 為什么這些EDTs對聯盟的未來活動很重要； - 預計它們將如何發展；以及 - 從作戰、組織和企業的角度來看，這對聯盟意味著什么？

在未來的20年里，我們斷言，四個總體特征將決定先進的軍事技術。技術發展將越來越智能化、互聯化、分散化和數字化。這些反過來將導致軍事能力越來越自主、網絡化、多領域和精確。技術將越來越具有雙重用途，即從商業部門開發和汲取。新興技術能力將提高聯盟的作戰和組織效率，實現北約作戰概念的五個戰爭發展要務（WDI）： 認知優勢；多域綜合防御；跨域指揮；分層彈性；以及廣泛的影響和力量投射。同時，這些技術將而且確實正在給聯盟帶來重大挑戰，包括作戰、互操作性、倫理、法律和道德方面的問題。

北約已經批準了一套既定的感興趣的電子技術，也被稱為優先技術領域。成員國國防部長在2019年10月同意了首批七個EDTs。對于上一份科技趨勢報告，STO增加了第八個領域（材料），供未來考慮和發展。2022年，在馬德里峰會上，這些EDT被正式擴大到包括能源和推進以及新型材料和制造。根據STO繼續監測和評估更廣泛的技術領域的任務，本報告還考慮了電子與電磁學（E&EM）技術的最新發展狀況。這些科技領域要么目前處于發展的初級階段，要么正在經歷快速的革命性增長。本報告所考慮的EDT的最終清單，以及通常使用的縮寫或速記（以黑體顯示），是：

• 數據： 大數據、信息和通信技術
• AI：人工智能
• RAS（或Autonomy）： 機器人學和自主系統
• 空間：空間技術
• 高超音速：高超音速技術
• 量子： 量子技術
• BHET（或生物技術）： 生物和人類增強技術
• 材料： 材料和先進制造
• 能源： 能源與推進
• E&EM: 電子和電磁技術

人工智能、自主性、空間、數據領域、能源和機電領域的技術發展被認為主要是（但不完全是）顛覆性的，因為這些領域的發展建立在支持科學和技術發展的悠久歷史之上。這些領域的行動重點圍繞著它們對其他技術的有效采用和影響。因此，對軍事能力的重大或革命性的破壞要么已經在進行，要么將在未來五到十年內產生相當大的影響。新興領域可以在量子、生化技術、材料和數據的某些方面（如6G技術）找到。這些發展也許被定義為重新出現更好，因為以前的發展周期已經對早期的技術革命產生了重大影響。這些技術需要更多的發展時間（10到20年），才能充分實現其顛覆性的軍事能力。

自上次報告以來，有幾個主要的電子技術發展值得注意，包括：

• 數據： 分布式賬本技術、高級分析和可視化的使用增加，以及新的網絡和無線技術（如6G）的發展，正在加速對連接分散的傳感器和C2節點的深思熟慮的數字數據骨干的需求。這反過來又推動了物聯網（IoT）、邊緣計算和新數據架構（如網狀、結構、湖泊等）的發展。

• 人工智能：顛覆性的人工智能應用以及人工智能作為科技推動者或其他EDT發展的催化劑的作用，已經成為整個物理、信息和生物科學及相關技術重大發展的重要因素。同時，人工智能實踐的局限性導致了對新的、更強大的和可信賴的方法的探索，超越了深度學習和AIoT（物聯網人工智能）的發展。

• RAS：人工智能和能源儲存的發展正在推動日益復雜和強大的自主系統的發展。然而，最重要和最有影響的RAS發展是其廣泛的應用和對當前軍事行動和計劃的影響。成本的降低，廣泛的可用性，以及在戰場上的創造性使用，推動了RAS的創新。

• 空間：商業企業和戰略競爭者正在加速空間技術的發展。在敵對地區持續的天基通信（如StarLink）的影響是值得特別注意的。同時，反衛星研究日益受到關注，而在軌維修能力有望使在軌運行更便宜、更長久。新的推進系統也有望增加對非近地（月球）空間的利用并降低發射成本。

• 高超音速：正在為廣泛的軍事應用（如載人飛機）進行混合模式發動機的研發，部署實用的高超音速導彈系統和開發有效的反措施。

• 能源：能源方面的發展，應對氣候變化和安全挑戰，正在推動軍事方面探索和采用電力推進（空中、陸地和海上）以及用于先進能源儲存的新電池化學。對全球大規模太陽能生產以及地面和地外天基小型核電、釷和核聚變反應堆的研究顯示，在2030年下半年或2040年代初，安全和廣泛的能源生產有相當大的前景。值得注意的是，人工智能和新型材料已經并將繼續成為這種發展的關鍵推動力。

• 生物技術：疫苗（如COVID-19的疫苗）近乎神奇的快速發展和工程病原體的潛在發展是值得特別注意的。生物制造、合成生物學和三維生物打印方面的進展正在加速。

• 材料：對室溫超導體的研究，石墨烯（和其他二維材料，如石墨烯）的新用途，以及新的半導體材料為未來的技術帶來了巨大的希望。增材制造和生物打印的應用正在爆炸性增長，顛覆了目前的醫療和物流系統。

• E&EM：新的非硅材料和半導體設計正指向更快的芯片和專門的處理器（如用于AI的神經形態）。

真正的顛覆性影響將通過EDT的組合及其復雜關系所驅動的技術融合而發生。以下協同作用和相互依存關系預計將對未來軍事能力的發展產生高度影響：

• 數據-人工智能-自主性： 自主性、大數據和人工智能的協同組合，利用智能、廣泛分布和廉價的傳感器與自主實體（物理或虛擬）一起，將利用創新技術和方法，產生潛在的軍事戰略和作戰決策優勢。

• 數據-人工智能-BHET： 人工智能與大數據配合，將有助于設計新的藥物、有目的的基因修改、直接操縱生化反應、新的化學和生物威脅，以及活體傳感器。

• 數據-人工智能-材料： 人工智能與大數據配合，將有助于設計具有獨特物理特性的新材料。這將支持使用二維材料和新技術的進一步發展。

• 數據-量子： 在10到15年的時間里，量子技術將通過大幅提高傳感器能力、改進PNT（定位、導航和計時）、安全通信和計算，擴大C4ISR數據收集、處理和利用能力。

• 能源-材料-人工智能：在石墨烯等新型材料和外來電池化學的推動下，能源儲存的新發展，以及更強大的輕質材料和新型設計（如大規模鑄造、超級電容或3D打印），將繼續推動電氣化或綠色燃料（如氫和生物燃料）在軍事行動中的使用。支持這些設計和材料開發并優化能源使用的人工智能將有助于北約部隊的綠色化。

• 空間-量子：基于空間的量子傳感器，在量子密鑰分配通信的推動下，將產生適合衛星部署的高精度傳感器。越來越多的商業化的、更小的、更低功率的、更敏感的、由量子傳感器促成的分布式天基傳感器網絡將在10到15年內成為未來軍事ISR架構的一個重要方面。

本出版物是 "北約決策：大數據時代的承諾和危險"會議的成果，由北約盟軍指揮部轉型（ACT）、博洛尼亞大學和羅馬的國際事務研究所（IAI）組織。該會議于2020年11月17日在線舉行，是三個機構之間長期合作的一部分，它代表了ACT學術會議系列的第七次迭代。

執行總結

數字革命大大改變了我們生活的世界，提供了巨大的機會，但也使社會更加脆弱。技術使外部干擾更便宜、更快速、更全面：公民有可能成為信息戰的直接目標，一個社會的所有成員都可能以這種或那種方式成為沖突的一部分。從先進的武器裝備到指揮和控制，大多數與安全有關的領域都在經歷著深刻的變革，因為數據的可用性和傳輸量成倍增加。在這一背景下，本出版物探討了展望聯盟發展的三個相互關聯的方面：大數據和北約的組織挑戰；對盟國決策的混合威脅；人工智能在國防領域的采用和北約的作用。

大數據和北約的組織挑戰。將決策建立在比以前更多的信息基礎上，可能會導致復雜組織決策過程的真正革命，特別是因為這些信息將涉及現實的不同層面，而且會不斷地更新。除了巨大的信息量，大數據的另一個決定性因素是數據產生和處理的高速性。此外，這些數據通常會從不同的來源獲得，其可信度必須被仔細評估。最后，任何數據在決策過程的不同階段都可能具有不同的價值。所有這些特征都對那些旨在利用大數據減少其作戰中的不確定性的組織提出了具體要求。例如，巨大的數據量迫使人們獲得新的數據存儲技術，而高速度要求新的處理工具，可變的可信度和價值迫使組織制定新的分析方法。因此，任何尋求利用大數據的行為者都應該有明確的目標和定義明確的戰略，以劃定和實施其具體目標。

大數據的一個關鍵問題是為決策者提供與他們的目的真正相關的數據，而不僅僅是有趣。首席數據官和與數據相關的高級領導職位將在信息分析和實際決策過程中獲得至關重要的地位，但這些職位需要特殊的人才和工具組合，而這些人才和工具目前在許多大型組織中是稀缺的，尤其是在公共部門，在軍事部門更是如此。

另一個關鍵問題是，在工作中引入大數據分析的組織的決策過程中，正在出現集中化和分散化之間的矛盾。矛盾的是，雖然大數據應該促進廣泛的責任和戰術意識，但目前先進的數字化似乎與大型組織中明顯的向心力有關。這種向心力導致了低層人員的非責任化和選擇實踐的逐漸喪失。因此，在聯盟的決策中整合大數據是明智之舉，有利于分散所有權，并根據組織中不同部門的特點，為其設計不同的工具。此外，建立精心設計的、可靠的評估程序，以衡量組織創新和新決策過程執行的有效性，也會有所幫助。特別是，確定最初的失敗是特別重要的，以便從中吸取教訓，避免結構性問題。

對盟國決策的混合威脅。混合威脅是一個廣泛的類別，包括各種行為者、行動和目標。就行為者而言，由于其實際能力、意圖和最近的記錄，俄羅斯等大國可以被確定為最主要的威脅。

關于行動，信息在幾個方面是關鍵。它指的是大數據和人工智能，因為后者需要使用算法來學習前者，以期利用目標的漏洞。數字連接是用于在信息領域實施混合威脅的基本基礎設施。西方社會依賴虛擬世界的平臺，這些平臺可以成為潛在攻擊者的目標。由于全球網絡藐視邊界并限制國家管轄權，它們更難防御，并允許潛在的攻擊者在檢測和歸因的門檻下采取行動。混合威脅還得益于信息的空前速度和范圍。這在原則上并不新鮮，但它已經達到了改變游戲規則的水平。一方面，對北約及其成員國來說，管理這種大規模的信息流實在是令人望而卻步；另一方面，高速流通轉化為更快的行動節奏。

混合威脅可能針對各種目標，但特別令人擔憂的是可能導致社會分化、精英分歧和對外國行為體的偏見的進攻性行動。這些行動有可能影響不同層面的決策，甚至破壞民主國家的機構。因此，這些混合型威脅可能會破壞盟國的決策過程，反過來也會破壞北約的決策過程。決策者在制定應對混合威脅的措施時，尤其面臨著三個主要問題：

1）如何以非升級性的方式進行回應？由于混合型攻擊利用灰色地帶來制造模糊性，包括通過操縱檢測門檻和給予合理的推諉，決策者面臨著過度反應的風險。

2）如何民主應對？潛在的攻擊者可能會嚴重損害民主制度的決策過程，例如對遵守國內法和國際法施加壓力。

3）如何獲得公眾支持？由于混合型威脅通常被掩蓋或難以歸因，政策制定者還必須說服公眾輿論，使其相信威脅的存在。

人工智能在國防領域的應用和北約的作用。在討論人工智能對盟國軍隊和聯盟意味著什么時，應該解決一個基本問題：人工智能是一場技術革命還是技術演進的實例？不同的證據可以支持這兩種解釋。從政治角度來看，盟國可能很難迅速適應一場快速的技術革命。北約的方法，由于其程序的特點是共識，將不得不更加進化、細化和細微。無論如何，在未來不太可能看到人工智能為北大西洋理事會（NAC）或核規劃小組（NPG）做決定。這其中有心理、文化、組織、政治以及技術方面的原因。通往人工智能的旅程可能是相當麻煩的。例如，敏捷軟件開發能夠開發出優秀的軟件，但同時也需要不同的程序、組織結構和流程，涉及到組織的身份、使命和文化。

另一個熱點問題是關于人工智能的公私伙伴關系。這是美國和中國之間人工智能競賽的關鍵--可能會導致盟國相對于中國的劣勢--以及北約與從事人工智能和大數據的主要民用公司之間的關系。在盟國采用人工智能技術方面，還有一個根本性的需要，即確保在分散的情況下的互操作性。北約在歷史上一直是標準化進程中的一個重要角色，在這種情況下也可以這樣做。在這種情況下，可能需要一些創造性：例如，北約是否應該像提供空域管理或地面監視一樣提供云計算服務，即賦能者？聯盟是否可以像綜合防空和導彈防御那樣，設想對國家擁有的人工智能資產進行整合？這些都是重要的問題，然而，這些問題突出了一個事實，即國防是一個主權問題，大多數決定是由國家政府作出的，而不是由北約本身作出的。

聯盟可以在人工智能領域發揮突出作用。例如，北約可以建立一個人工智能冠軍，幫助盟國理解、采用和整合人工智能。這種冠軍可以從小型項目開始，旨在驗證解決方案的有效性，然后它可以幫助盟國進行培訓。這方面的一個關鍵、相關問題是教育和培訓。同樣，戰爭游戲、模擬和實驗的重要性也會增加，北約在這方面可以發揮作用，因為它是召集盟國軍事和政治機構的獨特途徑。

想象力和對物理原理不斷發展的理解是未來技術能力的唯一界限，當美國陸軍將自己轉變為一支能夠在多域作戰（MDO）中占主導地位的部隊時，技術在建立和保持對敵手的優勢方面的作用就會增加。美國的政府機構包含了一些組織，負責資助、研究、開發并在新技術增長時將其納入部隊。本專著描述了目前正在開發的能力，這些能力將作為下一代概念的基礎，目前只存在于科幻小說中，但現實中卻有可能實現。它概述了這些進展中的技術所提供的潛在機會，以及它們如何能夠融入所有領域的未來作戰環境。

引言

隨著美國國防部（DoD）從大規模戰斗行動概念向多域作戰（MDO）和聯合全域作戰過渡，對跨領域技術整合的重視程度繼續提高。公共和私營部門的研究和開發組織已經從關注具體的能力轉向提供基本概念的創新，正如陸軍優先研究領域中所概述的那樣（見圖1）。雖然這些優先事項是陸軍特有的，但國防部的其他部門也在為技術創新投入大量資源。

圖 1. 美陸軍優先研究領域。美國陸軍，“2019 年陸軍現代化戰略：投資未來”。

2019年正式成立的美國太空部隊（USSF），在其預算撥款中包括89億美元用于發展天基系統技術。 作為領導將新技術納入空間領域當前和未來擬議戰爭概念的軍事機構，USSF占據了一個不斷發展以滿足作戰環境變化的角色。在短期內，其余領域的更多能力將依賴于空間領域的資產，并推動對技術能力和效率的要求呈指數級增長。美國防部或整個美國政府的任何作戰組織都沒有智力或財政能力來單獨管理這一巨大的任務。與私營企業的緊密合作提供了美國所需的優勢，以保持對其對手的相對優勢。

民用技術的軍事應用和軍用技術的民用應用通過連接兩個平行的研究軌道和匯集關鍵資源如突破、設施和資金來加速發展進程。美國的幾家私營公司已經有專門的部門與政府合作，使雙方受益。作為洛克希德-馬丁公司的一部分，臭鼬工廠負責開發標志性的軍用飛機，如F-117夜鷹和SR-71黑鳥，而雷神技術實驗室創造了愛國者導彈，至今仍是國家防空計劃的基石。私營企業和軍方官員之間的持續合作也改善了技術預測，使規劃者有能力建立起納入仍在開發管道中的概念的途徑，甚至在它們準備投入使用之前。

在本專著中，對未來軍事規劃者來說，最后也是最關鍵的難題是如何在中期和長期將預測能力整合到作戰方法中。等到概念經歷了研究、開發、測試、原型設計和規模生產的完整周期后再考慮其效果，會使美國部隊落后于曲線，并處于持續的反應狀態，特別是在與俄羅斯和中國這樣的全球技術大國競爭時。未來的鑄造過程必須是連續的和迭代的。適應性強的計劃，具有圍繞發展中的突然延遲或進展進行調整的靈活性，比依賴線性進展的概念保持優勢。將 "鞭打 "事件的可能性傳達給高級領導人和政治家，以緩和期望，并減少那些不熟悉技術的細微差別的人的摩擦。

研究問題

美國國防機構如何利用并迅速整合技術進步，以在多域作戰框架內獲得并保持競爭優勢？

論題

負責開發下一代全域聯合作戰概念的戰地級規劃人員需要采用一個反復的、持續的規劃過程，考慮到理論上可能的、但目前還沒有的、與所有領域相互依賴的技術，以集中資源分配和從目前到未來作戰環境的未來預測路徑。

方法論

本專著包括四個不同的研究和思考階段，大致遵循軍隊設計方法學的概念。因此，第一部分試圖了解創新技術的現狀，從而了解軌道和軌道外競爭的技術作戰環境。發展存在于整個美國戰爭機器從概念到原型生產的連續過程中，一些進步來自非軍事應用，如通信、金融和體育產業。第二，研究哪些非保密技術有待于相對迫切的實施。即使在起步階段，新概念的簡單應用也會在多領域的戰場上帶來作戰優勢，而來自真實世界的反饋和數據支持進一步的完善。

在已知的物理學和應用科學的限制下，對現在和可能的空間進行了略微緩和但雄心勃勃的介紹，為未來三十年設定了目標桿。計算能力、材料科學和效率的線性增長阻礙了這些崇高目標的實現。然而，如果能力的增長保持過去幾十年的指數增長（見圖2），本專著中所探討的所有概念都是可以掌握的。最后，本研究以一個簡短的未來戰爭的虛構場景作為結束，該場景展示了戰略和作戰能力在戰術領域的整合，加強了它們與未來戰士在MDO的五個現有領域以及未來可能存在的地外領域的相關性。該方案提出了一個可能的理論終結狀態，以在10到15年的規劃范圍內建立一個作戰方法。然而，這很可能只是物理學和想象力極限競賽中的一個快照。

圖2. 隨著時間的推移，技術能力呈指數增長。

本專著主要關注軌道和軌道外的競爭，包括對所探討的能力有重大影響的地面節點和系統。最終的勝利或失敗，即使是在未來的沖突中，也將極大地影響地面人口，即交戰國的公民。他們將掙扎著在戰爭的附帶影響下生存，同時也會受到氣候變化、人口過剩、食物和水匱乏的日益嚴重的影響。

自1987年成立以來，美國貿易委員會一直是美國力量投射的一個重要的授權組織。對作戰人員的成功支持來自于對其流程的不斷完善和優化，以最大限度地提高運輸效率。在過去30年的戰爭中，美國運輸委員會的表現驗證了其模式的有效性，但未來的戰爭可能需要重新評估美國運輸委員會支持未來戰斗的能力。

聯合全域作戰（JADO）是用來描述美國未來戰爭方式的總稱。雖然JADO仍處于概念發展階段，但它從根本上改變了各領域之間的整合水平以及在戰斗空間產生效果的速度。JADO的革命性變化是為了應對美國對手開發的日益強大和擴散的反介入/區域拒止（A2/AD）系統。A2/AD的威力在于其目標是使美國目前的戰爭方式的執行成本過高。這些變化和威脅的結合是美國國防部關注的源泉，它已經優化了自己，以支持目前形式的戰爭。本專著的目的是分析聯合服務界所設想的新的JADO概念，以及A2/AD對運輸業務的威脅，并確定USTRANSCOM必須尋求協調的挑戰，以便在未來的沖突中保持償付能力和可靠性。

引言

不斷發展的聯合全域作戰（JADO）概念是美國未來戰爭方式的迷人發展，但其行動的性質和他們試圖擊敗的威脅使人質疑美國運輸司令部（USTRANSCOM）是否有適當的資源和組織來維持未來的行動。JADO遵循美國作戰理論的歷史進程，不斷發展各部門和各領域之間更多的整合力量。然而，JADO超越了單純的消除沖突、協調和整合。JADO尋求真正利用戰爭的時間性，為敵方部隊同時產生多個問題，并具有實時態勢感知能力，以識別并隨后從一個領域產生效果，從而利用固有的不對稱優勢。戰爭領域之間的整合將比美軍內部所見的更加緊密，而且行動的節奏將比目前的能力快得多。為了使JADO成為現實，必須進行技術投資并加以實現。除此之外，聯合部隊內的作戰理論將不得不被改寫，以反映在未來戰斗中釋放JADO潛力所必需的最佳實踐。所有這些都相當于一個革命性的舉措，專注于重塑美國的戰爭方式。所有領域的作戰單位將不得不調整他們的操作方法，以保持在該框架內的功能，并提供系統所需的效果。盡管許多文獻和討論都圍繞著作戰部隊將經歷和必須適應的變化，但為確保作戰部隊得到后勤支持而依賴的維持力量卻很少受到關注。

美國貿易委員會維持未來作戰行動的能力對美國的力量投射至關重要。這一任務的失敗將使美國的作戰能力失去效力。美軍所能帶來的戰斗力確實令人矚目，但這種力量只有在戰斗指揮官能夠將其移至對手的射程之內并在其就位后得以維持時才能使用。在美軍歷史上的絕大多數時間里，在北美和全球范圍內部署和維持作戰部隊的能力都取得了驚人的成功。這種成功在未來是不可能的，因為不祥的跡象表明，美國國防部的任務效率面臨著重大挑戰。反介入/區域拒止（A2/AD）的能力正在一些美國最強大的對手的軍隊中擴散開來。A2/AD試圖瞄準并破壞美國國防機構中對其功能效力至關重要的關鍵部分。 A2/AD對美國向國外投射力量的能力構成了嚴重威脅，而JADO是對這一挑戰的直接回應。從美國國防部的角度來看，它必須像聯合部隊的其他成員一樣，確保它對A2/AD的威脅保持彈性。

必須盡早發現美國貿易委員會模式中的潛在缺陷，以確定可行的解決方案，并在JADO技術的開發和實戰中留出時間采用這些解決方案。這一挑戰不是小任務。JADO的作戰概念是非常不穩定的，在其框架發展過程中，已經在多個方面發生了實質性變化。對JADO將成為什么缺乏清晰的認識的一個重要原因是聯合軍種之間對它應該演變成什么沒有共識。每個部門都設想了一個版本的JADO，并在概念上將聯合伙伴的活動納入其框架。雖然JADO的愿景并非完全不相容，但各軍種的概念之間確實存在實質性的差異。因此，每一種模式都會給美國運輸司令部帶來獨特的挑戰，因為它必須與任何選定的概念完美銜接，為作戰指揮官提供必要的運輸支持標準。美國貿易委員會作為一個功能性作戰司令部，在任何未來的美國戰爭中都要發揮作用。因此，對于聯合部隊的有效性來說，USTRANSCOM作為一個組織的整合和發展必須被納入JADO的發展過程。在一個全新的結構下運作時，假設后勤支持的有效性和可靠性會給聯合部隊帶來黑天鵝式的失敗風險。納西姆-塔勒布（Nassim Taleb）將黑天鵝描述為產生巨大影響且無法預料的事件。美國空軍司令部的重點資本投資和理論變革必須與聯合部隊的發展保持同步，以確保司令部隨時準備在他們選擇的時間和地點支持未來的作戰人員。

下面的調查旨在確定USTRANSCOM必須評估哪些作戰要求，以便在未來的JADO概念中保持有效并在與同行對手的戰斗中保持彈性。調查將從對有關該主題的相關文獻的回顧、有關美國貿易委員會模式和處置的證據供參考、對JADO的不同服務概念的簡要描述、對美國貿易委員會與JADO的兼容性和對A2/AD的脆弱性的分析，以及解決新出現的問題的建議等方面展開。JADO和A2/AD的結合給美國貿易委員會帶來了一個與其當前運作框架和近期歷史相異的未來運作環境。由于其作為聯合部隊的分配和部署過程所有者（DPO）的不可或缺的作用，至關重要的是根據聯合部隊的擬議變化來評估USTR的部隊態勢和行動理論，以確定該組織必須如何共同發展。

前言

美國陸軍未來與概念中心 未來戰爭部主任 克里斯-羅杰斯上校

歷史上的戰爭包含了大量改變戰爭性質的工具和技術的例子。自最初研究多域作戰（MDO）以來，美國陸軍發現人工智能是一種新興技術，有可能改變戰爭的特點，也許也會改變戰爭的性質。使用人工智能（AI）解決方案來緩解軍事問題是過去兩年未來戰爭研究、檢查和學習的一個反復出現的主題。作為2019年未來研究計劃的一部分，我們與陸軍、聯合、多國、學術和科技組織合作，探索和了解人工智能對多軍種的影響，并為未來的研究和發展制定一個操作框架。

多域作戰的人工智能運作最終報告提供了采用人工智能的組織框架，以幫助陸軍和聯合部隊更好地定義所需的能力以及相關的數據和網絡架構，以實現多域能力部隊。描述聯合部隊如何采用人工智能解決方案，為了解人工智能在時間和空間上對多域作戰的影響提供了一個操作說明。本報告確定并解決了與人工智能相關的好處、機會和挑戰，為進一步分析提供了基礎。諸如人工智能等新興技術使陸軍不僅可以改進當前的戰術、技術和程序，而且可以創造新的運用和融合能力的方法。

該報告支持美國陸軍人工智能任務組，該組織負責制定陸軍的人工智能戰略和政策。本文通過描述部隊如何在整個MDO框架內采用人工智能解決方案和相關技術，啟動了陸軍的人工智能運用工作。這份報告使概念發展團體能夠修改陸軍功能概念和戰場發展計劃。它為能力發展團體提供了作戰視角和部隊在確定所需能力時必須考慮的技術影響。此外，該報告還為作戰概念文件或基于能力的評估提供了開發情景或小插曲的基礎。該文件為科學和技術界提供了行動背景，以便為人工智能研究、開發、建模和模擬提供信息和指導。最后，它支持制定一個在未來使用人工智能的全面愿景，以告知陸軍現代化的努力，這將創造有能力的MDO部隊，準備好與任何對手作戰并取得勝利。

執行摘要

人工智能（AI）是未來聯合部隊實現多域作戰（MDO）全部潛力的基礎。人工智能系統提供了跨越領域、電磁頻譜和信息環境戰勝對手的能力。在競爭中使用這些系統使聯合部隊能夠近乎實時地了解作戰環境，從而更好地運用能力來擊敗旨在破壞區域穩定的威脅行動，阻止暴力升級，并將被拒絕的空間變成有爭議的空間。在從競爭到武裝沖突的過渡中，人工智能的機動、火力以及情報、監視和偵察能力為聯合部隊提供了拒絕敵人奪取優勢地位的能力。改進的維持能力與攻擊敵人的反介入/空中拒止網絡的能力相結合，為美國部隊提供了奪取作戰、戰略和戰術優勢位置的能力。通過由人工智能支持的多領域聯合行動圖（MDCOP）增加了解，使美國部隊有能力協調多領域的效果以創造優勢窗口。

制定人工智能的作戰概念使陸軍能夠更好地理解這些技術對戰爭的性質和特征的潛在影響。描述陸軍如何在未來的作戰環境中使用人工智能，有助于說明其對戰爭的暴力、互動和基本的政治性質的影響，以及戰爭不斷演變的特點。本文提供了一些小插曲（附錄A），說明了人工智能的組織運用，為美國陸軍RAS總體概念、作戰和組織概念、基于編隊的作戰概念以及系統或單個系統的運用概念的潛在發展提供信息。

人工智能的運作影響到未來部隊將如何運作，如何針對對手開展行動，以及指揮官如何利用軍事藝術和科學，運用部隊能力來實現預期效果和目標。在2019年未來研究計劃（FSP19）期間，人工智能工作線（LoE）確定了與實施人工智能支持的多領域解決方案有關的以下問題：

• 數據管理--AI/ML應用程序依賴于對策劃的數據的訪問，以便發揮作用。陸軍必須培養一種以數據為中心的文化，以標準化的格式和協議有效地生成、存儲和訪問數據。人才管理的努力必須側重于發展、培訓和保留一支精通數據的員工隊伍。這可以通過以下方式實現：

  • 在整個部門培養一種以數據為中心的文化

  • 投資于整個員工隊伍的數據科學培訓

  • 簡化數據訪問

  • 設計和實施協議，以確保數據的可發現、可訪問、可共享和可互操作性

• 功能分解--狹義的人工智能本質上是有限的，構建算法的數據科學家需要精確的問題定義，準確確定聯合部隊的要求。

• 可解釋人工智能--人工智能支持的系統需要有能力解釋決策/建議和所采取的行動背后的邏輯。這種解釋 "為什么"的能力是人類對人工智能智能體的信任基礎。

• 邊緣計算/人工智能--未來的作戰環境與有爭議的電磁頻譜預期要求有能力向前處理極其龐大的數據集，以及能夠自主行動的人工智能平臺。

• 利用商業部門--美國防部實驗室繼續在人工智能/ML發展方面取得重大進展，特別是與聯邦資助的研究和發展中心合作。商業部門繼續探索和擴大可能適用于軍事應用的工作。

作為FSP19的一部分，人工智能LoE開發了五個小插曲和一個概念草圖（見附錄A），以協助人工智能和機器學習的運作。這些小插曲說明了聯合部隊如何利用人工智能/ML來解決多領域行動所需的關鍵能力。MDCOP概念將依靠幾個有限內存的人工智能來建立和維護描繪整個戰場的藍、紅、綠活動。一個反應式機器人工智能將為特定的指揮官和總部定制MDCOP。合作傳感、維持、攻擊和瞄準的小插曲依靠反應式機器人工智能來優化傳感器覆蓋、維持吞吐量、攻擊順序和射手選擇。

未來部隊需要人工智能來充分實現多領域作戰的潛力。人工智能支持的系統使未來部隊能夠進行信息收集和分析，以便在時間有限和信息競爭的環境中增加對形勢的了解。這種能力使快速、知情和合理的決策成為可能。人工智能的決策支持代理將減輕作戰人員的認知工作量并提高整體效率。由人工智能支持的無人系統將探測、識別和穿透高風險區域，以提高開展行動和保護部隊、人口和資源的能力。人工智能使MDO在與近似對手的沖突規模下實現了作戰速度的要求。

北約逐步面臨著動蕩、技術先進和不穩定、不確定、復雜和不明確（VUCA）的作戰環境。基于北約聯盟，成員國和盟國可以通過建立共同的目標和相互承諾，通過合作和分享資源和風險，以及通過激發彼此的創新和創造力來應對未來的作戰挑戰。然而，為了實現這些優勢，北約將需要有能力跨越文化和地理界限的領導者，將他們的組織團結起來。他們將需要高度發達的社會、文化和道德能力，以建立作為一個聯盟成功所需的信任和理解。

本報告為北約領導者開發提出了一個綜合能力框架，界定了有效領導多國軍事行動所需的關鍵技能。它還旨在幫助調整個別國家的領導者開發計劃，這些計劃獨立地培養其未來的領導者。與該框架一起，本報告確定并研究了有效的多國領導者開發的關鍵領域。本報告探討了管理和利用形勢、技術和道德復雜性的挑戰，以及促成包容性和創造性文化、建立有效關系以實現和維持未來持久的北約聯盟所需的技能。

執行摘要

需要北大西洋公約組織（NATO）成員國派遣部隊的多國軍事行動的數量顯著增加。這是對各種危機的回應，從COVID-19大流行病的回應到救災和地區沖突。事實上，21世紀的全球安全環境是一個VUCA（動蕩、不確定、復雜和模糊）環境。領導者需要在多國的、文化多樣的環境中接受挑戰，這些環境在行動實踐、角色、權力和理論方面存在獨特的差異，可能會影響他們作為軍事行動領導者的有效性。因此，有必要確定軍事領導者所需的關鍵能力，以確保在參與多國行動時的信心、有效性和成功。

成立第286研究小組的目的是考慮多國行動中領導力的當前和新出現的挑戰以及對整個北約聯盟正在進行的軍事領導者開發的影響。其主要目標是為未來的領導力發展需求提供指導，并制定一個領導力發展框架，以支持不斷提供的領導力教育、培訓和經驗。RTG-286匯集了整個北約在軍事教育、領導者開發和培訓、文化能力和社會心理學領域的專家。該小組借鑒了成員國關于當前領導者開發計劃的總結報告、學術研究和北約出版物，如《未來聯盟行動框架》（FFAO，2015；2018），以形成對到2035年作戰環境可能面臨的挑戰的深入理解。

本文提出的領導者開發框架包括未來軍事領導者所需的關鍵能力，涉及六個領域：認知、社會、個人、專業、技術和轉型。一系列的領導能力被進一步分解為其組成部分，以便進行詳細的審查，例如未來的領導者將如何建立信任和關系，這是多國軍事行動的關鍵組成部分。與領導者開發框架一起，RTG-286號文件從主題上探討了多國領導者的未來需求。研究了文化能力和關系建設的作用，以及管理復雜性、利用技術、培養創造力和發展道德領袖所需的方法。

本報告建議北約審查其領導者開發實踐，以應對未來的多國行動需求。報告認為，亟需加強對軍事領導者的多國重點教育和經驗，為文化多樣和技術先進的行動做準備。建議在本報告和領導者開發框架的指導下，將教育、基于演習的經驗和培訓相結合。這將提高領導者在一系列領域的知識和能力，包括技術和文化能力、溝通技巧和決策，并為北約多國行動的未來軍事領導者提供經驗和洞察力。

第1章 - 引言

為了保持軍事優勢并在未來的行動中獲勝，北約部隊必須不斷發展、適應和創新，并具有可信性、網絡化、意識、敏捷和彈性。(NATO Act, 2018)

1.1 領導多國軍事行動的挑戰

進入21世紀以來，北大西洋公約組織（NATO）對基于多國聯軍或聯盟的軍事行動的參與程度大幅提高。同時，在非對稱戰爭的擴散、技術進步、新的作戰概念和世界許多地區日益嚴重的政治不穩定等因素的推動下，這些多國軍事行動的復雜性、多樣性和節奏都在增加。

從領導阿富汗的國際安全援助部隊（ISAF）（2003-2014年），到打擊亞丁灣、非洲之角和印度洋周邊海盜的威懾和破壞行動（2008-2016年），北約的行動一直是多樣化的（北約新聞室，2021年8月19日；北約新聞室，2016年12月19日）。2005年，北約對造成超過80,000人死亡的巴基斯坦地震災難作出了反應，空運了近3,500噸急需的物資，并部署了工程師、醫療隊和專業設備，協助救援行動（北約新聞室，2010年10月27日）。最近，在2018年，約有20,000名軍事人員參與了北約在世界各地的復雜行動，包括地面、空中和海上領域以及所有類型的環境。北約一直負責在阿富汗、科索沃和地中海的行動，同時還承擔了大量的培訓任務，以支持伊拉克國防部隊的發展。此外，北約通過執行空中治安任務支持非洲聯盟，并協助應對歐洲的難民和移民危機（北約新聞室，2021年9月10日）。

多國軍事行動，包括人道主義、維和和戰斗任務，是全球安全工作中一個越來越大的特點。它們涉及多個不同文化背景的機構，如北約或聯合國，以及非政府機構，如紅十字會和無國界醫生組織。這種國家和機構之間的聯盟給領導者帶來了復雜的挑戰，影響了決策和任務的有效性。鑒于每一類任務都有獨特的挑戰，無論是地區沖突、城市戰爭、救濟援助還是大流行病，未來的軍事領導者必須以量身定做的方式做好準備，以滿足特定聯盟部隊的需求。

對于每項任務，軍事領導者必須了解每個國家的能力和不足，以及非政府機構如何與有關地區的當地軍隊聯系起來。這是一個巨大的挑戰，需要詳細介紹該地區的關鍵地緣政治和社會文化因素，以及他們將遇到的一系列民間和其他安全及援助組織。這種復雜的信息在接受指揮之前可能并不總是能夠得到。

在組織軍事任務時，與當地國防組織的接觸和協調以及管理區域文化多樣性的復雜性都會發揮作用。如果把與非政府機構打交道的相關問題也考慮在內，這將是一個錯綜復雜的過程。更重要的是，當軍事領導者在外國擔負起領導的重任時，他們是在一個新的、具有挑戰性的環境中進行領導，他們很可能遇到不熟悉的團隊、利益相關者和文化。此外，他們可能沒有完全的指揮權，而是受制于國家的軍事領導，并受制于國家的組織結構、任務目標和規則集。

正如北約職權范圍的多樣性所表明的那樣，領導者需要了解和駕馭他們所參與的行動環境和國家的文化方面，如果他們要最大限度地提高行動效率。此外，相互支持、思想的多樣性、創造性和風險分擔是聯盟成員的許多優勢之一。為了實現這些優勢，北約將需要具有發達的社會技能和建立基于信任、尊重和信心的關系能力的領導者人。他們將需要有能力做出符合道德的決定，并理解他們工作的復雜系統，以便在復雜的作戰環境中促進有彈性的和可信賴的合作關系。

使問題更加復雜的是，未來的領導者將需要了解先進的技術，以及如何最好地實施這些技術和它們產生的信息。隨著支持人工智能和嵌入人工智能的系統在戰斗空間中變得更加普遍，信息管理將在未來成為一個更大的挑戰。信息過載的風險加上這些技術無處不在的傳播，雖然是為了支持領導者，但實際上可能只會增加他們的負擔。此外，對手手中的先進技術將改變和塑造未來的戰斗空間，以及沖突和戰爭的發起和戰斗方式。

網絡空間中這種信息戰的虛無縹緲的性質不是本報告的重點，然而，領導者將需要準備處理信息流，因為它將影響未來的任務指揮。空中空間、衛星和海底空間將越來越多地使用分布式傳感器網絡進行管理，這些網絡是自主監測的。然而，未來的領導者將受制于根據這些系統的輸出作出判斷和決定。因此，他們將需要了解技術的輸出，以及如何對其進行優化，以便為有效決策提供信息。

本報告認為，未來有效的領導者將是具有技術能力、創造性和批判性思維能力的人。他們將了解如何利用技術來實現其決策優勢。未來決策周期的加速和決策精度的提高是決定未來戰爭的最關鍵因素。因為我們知道，我們的對手也在尋求利用這些技術來發揮他們的優勢的方法。我們的優勢是人的因素! 我們的領導者的社會性、創造性和批判性思維能力將意味著決策優勢，并使北約能夠保持信息優勢、總體態勢感知和理解。這一切都與領導者有關，以及他們如何很好地理解他們將在其中運作的環境的細微差別，領導和授權給他們的指揮者。

問題是，鑒于動態和復雜的作戰環境所帶來的挑戰，我們如何使我們的領導者最好地準備好，以便有效地發揮作用？本報告認為，我們有責任確保為我們的領導者做好準備，以應對這些方面的領導問題。沒有簡單的答案，然而，北約可以通過評估和確定他們的需求，并為領導者提供獲得這些需求的機會，來準備教育未來的軍事領導者。

1.2 RTG-286 - 范圍、目標和產出

北約人因與醫學（HFM）研究任務組（RTG）286的基礎是北約HFM-ET-143（2015-2016）對軍事多國行動的領導者開發進行的初步研究。該小組包括來自澳大利亞、捷克共和國和土耳其的代表，確定了探索北約領導者領域現有知識差距的要求。RTG-286進行了合作研究，以評估多國軍事行動中當前和預測的發展（詳見上文）對北約領導者的影響。

RTG-286旨在提高對領導者開發需求的認識，并為提高領導者在多國任務中的表現做出貢獻。RTG-286的目標是：

1）創建一個與北約多國行動相關的當前高級領導者開發主題的摘要。

2）確定未來多國行動中的挑戰以及北約高級領導者取得成功所需的領導能力。

3）確定當前和預期的領導者開發和領導者績效之間的差距，并提出適當的建議；以及

4）為當前和未來的北約多國行動制定一個初步的擬議領導者能力的整體框架。

鑒于多國軍事行動的復雜性，有必要考慮發展領導者的戰略，為這種挑戰做準備。因此，本報告的目的是為多國軍事行動加強每個國家的領導者開發實踐，特別是在作戰指揮層面。本研究考察了有關領導力的學術和軍事學術研究，并審查了當前與北約多國任務中的領導力有關的領導者開發培訓和教育。它還探討了戰略和工具的發展，各國可以利用這些戰略和工具來確定其現有的培訓、教育和發展實踐在多大程度上為其領導者準備了多國任務。

除了提供該研究背景的章節外，RTG-286的顯著成果是為北約多國行動制定了一個領導者開發的綜合框架。北約和伙伴國家可以利用這一框架，為他們專門針對多國行動的領導者開發和培訓活動提供信息。通過一個反復的過程，該框架被開發出來，以包括必要的知識、技能、屬性、經驗和其他因素（包括道德、核心價值觀、身份和對武器職業的承諾）。該框架旨在作為了解和評估北約和伙伴國現有領導者開發活動的參考和資源，并與北約《未來聯盟行動框架》（FFAO）2018年戰略軍事觀點保持一致。

1.3 第286號研究任務組--組建、組成和活動

在完成并提交北約HFM-ET-143報告的結論（包括技術活動建議（TAP）和職權范圍（TORs））后，北約高級小組代表批準了建立北約HFM RTG-286的過渡。北約高級領導層的批準期為2017年6月至2020年6月。RTG-286由來自加拿大、匈牙利、挪威、丹麥、波蘭、瑞典、英國和美國的參與者組成，同時還有來自北約盟軍司令部轉型的代表。美國主席Yvonne Masakowski博士發起了研究計劃，并邀請英國代表Karl Santrian皇家海軍司令擔任該小組的聯合主席，Matt Petersen上校（英國陸軍）于2018年10月接任。

北約STO要求每個RTG在其總部舉行第一次會議，以確保北約的高級領導者能夠參與該小組的初步研究規劃。因此，RTG-286的第一次會議于2017年6月在法國巴黎的NATO STO總部舉行。各國輪流在北美和歐洲主持會議，以確保所有成員都有機會參與。全年通過網絡研討會和電話會議舉行會議，各分組和/或個人參加會議，討論他們的進展和目標。會議在波蘭克拉科夫（2017年12月）、美國洛杉磯（2018年6月）和加拿大渥太華（2018年10月）、英國施萊文漢（2019年3月）和華盛頓特區（2019年6月）舉行。加拿大會議的安排是由于幾個小組成員正在那里參加IMTA會議，它還促進了與倫理和領導力RTG小組的聯合會議。北約HFM RTG-286的最后一次會議于2019年10月在匈牙利布達佩斯舉行，小組參加了北約創新挑戰賽，并商定了最終報告。

1.4 報告的組織

本報告研究了多國軍事行動對領導者開發的要求，涉及六個關鍵領域。對這些領域的分析是與多國領導者開發的新框架同時進行的，這是RTG-286對北約未來領導者開發需求研究的一個重要貢獻。

在這段介紹之后，第2章將首先概述RTG-286在分析未來領導者能力要求方面所采取的方法。它介紹了差距分析的結果和指導這項研究的方法概述，特別是能力框架的設計。

第3章介紹了北約的領導者開發框架。通過這個框架，領導者的能力在五種上層能力下被合理化。專業知識；技術能力；認知能力；變革能力；和社會能力。在RTG-286的研究中，這些能力與其他個人屬性一起被確認為有效的跨國領導力的關鍵要求。他們在該框架中的定義是為了滿足更好地理解這些要求的需要。

在介紹了能力框架之后，第4章將重點討論本報告中考慮的第一個關鍵的行動效率領域，特別是管理和利用復雜性。本章概述了未來北約領導者可能面臨的復雜問題和情景，并研究了一些可用于支持有效的多國指揮的方法和思維技巧。

然后，第5章將探討創造力和創新作為有效領導的關鍵組成部分，強調領導者在為創造力創造條件、解決創新障礙以及促進組織敏捷性和共同復原力方面可以發揮的作用。

第6章探討了最近和未來的技術進步，以及如何利用它們來提高領導者的效率。這將包括研究影響未來行動的先進技術（例如，自主系統、機器人技術）。本章分析了一些可供領導者努力利用技術進步的方法。

然后，第7章從戰略角度闡述了在未來北約多國軍事行動中發展有效伙伴關系所需的領導者能力。本章從內部（建立有凝聚力的聯盟）和外部（非政府組織）的角度，探討了與軍事和非軍事伙伴的關系建設，以及當地的非正式領導和弱勢人群。它試圖確定有效關系的挑戰和基石，以及未來的北約領導者如何建立和維持強大而富有成效的伙伴關系。

跨文化能力是第8章的重點，因為本報告更深入地探討了未來多國行動對北約領導者的社會能力要求。本章認識到北約活動的全球前景，以及國家和非政府組織之間的合作以及與學術界和商界的合作所帶來的軍事優勢。它認為，從制定戰略和戰術到獲得緩和沖突所需的知識，領導者在不同的社會文化環境中理解和有效應對的能力將是所有領域的關鍵。

第9章涵蓋了與未來多國環境相關的新出現的道德挑戰，以及道德推理、身份、氣候和文化的日益重要性。它概述了北約核心價值觀的可操作性的重要性，承認了北約合作伙伴之間可能存在的價值觀趨同和分歧，以及領導者如何管理這些差異。

最后一章綜合了本報告的主要建議，并總結了RTG-286的結論，然后從前面的章節和其他章節中引出一些共同的線索和見解。第十章和本報告的最后，簡要考慮了從RTG-286的結論中引出的進一步研究領域。

本報告由來自美國陸軍研究實驗室、美國國防情報局、美國國家地理空間情報局(NGA)、英國國防部國防科學技術實驗室（Dstl）、加拿大國防研究與發展部、德國弗勞恩霍夫FKIE研究所等多個單位聯合撰寫。介紹了北約信息系統技術（IST）探索小組111（ET-111）的調查結果。成立ET-111是為了在北約各國之間分享對知識表示和推理（KRR）現狀的理解，以了解技術現狀并考慮未來的合作活動是否有益。

為了支持高水平的數據融合，當下有一個基礎性的需求，即信息和知識要能被人類和機器理解。知識表示是將知識以計算機可操作的形式表達出來，以便對其進行利用。這樣做的一個關鍵原因是，知識可以被推理。基于知識的系統也可能被稱為符號人工智能和基于規則的人工智能，并且在過去50多年里一直是一個活躍的研究領域。因此，它可能被一些人認為是 "老派 "的人工智能，與近年來日益突出的基于算法和機器學習的人工智能方法不同（眾所周知，后者存在可解釋性和概括性問題）。在 "大數據 "時代，知識表示和推理為利用靈活、可解釋和基于人類知識的數據提供了一個途徑。

這篇綜述的第一個目的是為知識表示和推理領域提供一個技術介紹。為讀者提供關鍵概念的知識--以培養理解力--將使人們能夠欣賞到知識系統的能力。第二個目的是通過實例，提供對創建知識系統過程的掌握，以及如何在軍事背景下使用這種系統來解決現實世界問題。對知識系統最適用的現實世界問題的理解，有助于成功實施KRR并將其與北約系統和理論相結合。

在這份報告中，我們首先討論了北約成員國面臨的一些挑戰，以及北約的知識表示和推理可能會對這些領域產生的影響。然后，我們對知識表示、知識工程和推理方法的技術方面做了一個總結。我們討論了知識表示的具體例子，如MIP信息模型（MIM）、富事件本體（REO）、OPIS和國防情報核心本體（DICO）。我們還描述了WISDOM研發平臺和智能態勢感知（INSANE）框架，作為使用知識表示來支持感知的例子。

隨后，我們回顧了更廣泛的研究，包括文本分析如何支持從報告和其他來源的文本中提取知識，關于因果關系的工作以及推理系統中的可解釋性和信任問題。

最后，我們總結了報告的結論和對北約聯盟的影響，提出了進一步工作的主要建議：

• 建議1--北約科技組織應贊助一項技術活動，以展示符號和亞符號方法的互補使用及其對改善決策的益處。

• 建議2--北約科技組織應贊助一個虛擬系列講座/研討會，以提高北約科學和業務部門對KRR技術的認識，從而為該領域的進一步技能發展提供催化作用。

• 建議3--北約科技組織應贊助一個專門的探索小組，考慮因果模型的具體興趣，以及它在基于知識的系統中的應用，作為未來在諸如建議1活動下進行實際演示的先導。

報告目錄

• 第1章 - 導言
  • 1.1 "戰爭"中的信息
  • 1.2 理解和信息融合
  • 1.3 知識表示和推理的作用
  • 1.4 IST-ET-111的宗旨和目標
  • 1.5 本報告的方法和結構
  • 1.6 參考文獻
• 第2章 - 知識表示和推理的核心概念
  • 2.1 引言
  • 2.2 知識、知識系統的定義
  • 2.3 專業知識和知識工程
  • 2.4 推測和推理
  • 2.5 知識圖譜
  • 2.6 語義啟用和互操作性
  • 2.7 不確定性管理
  • 2.8 符號化與亞符號化的方法
  • 2.9 總結
  • 2.10 參考文獻
• 第3章 - 實現知識表示和推理
  • 3.1 集成、互操作性和信息共享的本體論
  • 3.2 W3C語義網棧
  • 3.3 案例研究
    • 3.3.1 構建領域本體--DICO開發過程、設計原則和最佳實踐
    • 3.3.2 實踐中的知識表示和推理WISDOM研發平臺
    • 3.3.3 相關性過濾、信息聚合和充實 智能態勢感知框架
    • 3.3.4 在英國、"五眼"防務和安全社區內交換信息--英國國際信息交流中心的信息交流標準
  • 3.4 實施基于知識的系統的機遇和挑戰
    • 3.4.1 討論共同關心的問題
      • 3.4.1.1 我是否真的應該關心，ML方法是否能提供這一切？
      • 3.4.1.2 有了新的技術，這不就導致了新的復雜性嗎？
      • 3.4.1.3 KR方法是穩健的嗎？
      • 3.4.1.4 是否需要專家技能和專業知識？
    • 3.4.2 知識表示和推理方法的優勢和劣勢
  • 3.5 總結
  • 3.6 參考文獻
• 第4章 - 當前知識表示和推理的研究主題
  • 4.1 多模態知識表示--處理文本、圖像和其他問題
    • 4.1.1 文本分析的符號化方法
    • 4.1.2 文本的矢量空間模型
    • 4.1.3 文本分析的向量空間和知識基礎相結合的方法
    • 4.1.4 文本和圖像的聯合建模
  • 4.2 人類交互的考慮因素--自然語言交互
    • 4.2.1 對話系統
    • 4.2.2 自然語言的語義表述
    • 4.2.3 言語行為和對話
  • 4.3 因果關系和因果模型
    • 4.3.1 自然語言處理中的因果關系
  • 4.4 推斷中的可解釋性和信任
  • 4.5 總結、展望和開放的挑戰
  • 4.6 參考文獻
• 第5章 - 結論和對未來技術提案的建議
  • 5.1 結論 - KRR方法的機會
  • 5.2 結論--對基礎技能和專業知識的需求
  • 5.3 結論--當前的研究主題
  • 5.4 建議
• 附件A--相關的NATO STO活動
• 附件B - MIP信息模型和富事件本體論
  • B.1.1 MIP信息模型(MIM)
  • B.2.1 富事件本體論（REO）--事件表示的本體論樞紐
  • B.3.1 參考文獻
• 附件C - 國防情報核心本體(DICO)
  • C.1.1 DICO開發過程、設計原則和最佳實踐
    • C.1.1.1 獨特的識別實體
    • C.1.1.2 本體實體和DICO實體類別
  • C.2.1 參考文獻
• 附件D--實踐中的知識表示和推理--WISDOM研發平臺
  • D.1.1 WISDOM研發平臺
  • D.2.1 WISDOM數據策略
    • D.2.1.1 WISDOM研發平臺的自動推理能力
  • D.3.1 參考文獻
• 附件E - 不確定性管理
  • E.1.1 不確定性類型學/分類法
  • E.2.1 什么是不確定性？
  • E.3.1 不確定性管理的形式主義
  • E.4.1 參考文獻
• 附件F - 作者簡歷

報告導言

1.1 "戰爭"中的信息

隨著傳感器、性能、反饋和其他數據數量的不斷增加，國防面臨的最緊迫的挑戰之一是可靠地、快速地篩選、融合最相關的觀察和信息并采取作戰行動的能力。信息的重要性體現在北約的所有戰略重點中[2]。俄羅斯對歐洲-大西洋安全的威脅是基于旨在破壞戰略關系（如歐盟、北約等）的虛假信息；打擊一切形式和表現的恐怖主義，現在的前提是能夠將機密和公開來源的材料聯系起來，以確定可以采取行動的聯系和行為；網絡威脅主要是在信息空間進行的。

北約對聯盟地面監視（AGS）系統的收購代表了北約在支持其未來行動中提供豐富數據饋送的能力的重大提升[3]。但是，在英國的 "信息優勢 "等概念中，人們認識到，現在只有通過及時和有效地融合這些數據饋送，才能實現真正的優勢。

當然，處理信息過載的挑戰并不限于國防領域。金融、廣告和工程等領域，都在抓住機遇，改善決策，瞄準服務，提高新解決方案的交付速度。近年來，應用機器學習（ML）方法應對這些挑戰的潛力已經引起了公眾、投資者和世界各地高層領導人的注意。因此，這樣的ML方法正在展示其應對防御挑戰的潛力，包括圖像和視頻資料中的物體檢測和標記、提取實體和關系的文本分析以及語音檢測和翻譯。在計算能力、數據可用性和計算框架的重大突破基礎上，對數據和人工智能的興趣將大大增加。

因此，防御能力將越來越能夠處理最關鍵的信息流，節省分析員的時間，提高他們快速發展和保持態勢感知的能力。然而，由于人類分析員的注意力也被持續競爭時期的操作和作戰活動所牽制[5]，仍然需要不斷提高他們在多個領域連接細微但重要的觀察的能力。例如，隨著作戰尋求常規的全頻譜效應，物理、社會和網絡領域之間觀察的相互聯系將越來越重要，但如果沒有其他能力支持，這種聯系可能不容易被發現。重要的是，將這些觀察結果與過去的知識、相關人員的固有專長以及之前的經驗聯系起來是至關重要的。

1.2 理解和信息融合

復雜性一直存在于自然和生物領域中。然而，隨著科學和技術的進步，人類現在有能力制造出其復雜性接近生命本身的人工制品。有必要使用先進的方法來處理這種復雜性。

這種復雜性源于數據的速度、密度和空間范圍的巨大增長，以及不斷增加的各種元素之間的耦合，其中一些是自然的，而許多是合成的。防御的一個核心挑戰是應對復雜情況的方法。我們面臨著技術的快速發展，提供了更多的數據、信息和能力，同時也面臨著具有挑戰性的地形，如城市環境和涉及叛亂分子、混合人口、非政府組織的 "人類地形"。這些復雜的情況實際上比以往任何時候都更需要及時的決策來戰勝威脅，而決策的質量將始終與對情況的理解程度密切相關。這種理解力受到如此快速的行動和技術變化的挑戰，需要新的方法來更好、更快地分解復雜的情況。雖然人類的思維方式仍然深深扎根于經典的還原論概念，即通過將問題分解為子問題來解決，但現在人們認識到，以有效的方式接近復雜性不能脫離還原論方法。

諸如英國的 "信息優勢"[6]等國家概念試圖催化信息在國防行動中的作用，強調必須進行創新，否則就有可能 "枯萎"并跟不上對手的步伐。美國的 "用機器增強情報"（AIM）倡議[7]也提供了一個戰略觀點，強調了AI和ML在未來情報能力中的作用。對于IST-ET-111來說，AIM倡議特別強調了代表知識方面的基礎研究進展。

多年來，JDL融合模型[8]對實現低層和高層數據融合的技術挑戰進行了很好的定義。然而，全面的解決方案，特別是高層的數據融合，仍然缺乏，而且是不斷研究和開發的主題。

信息融合的挑戰幾乎延伸到國防的所有方面，從后勤到人員管理、平臺維護和醫療。然而，在北約背景下，重點是聯盟行動，如在阿富汗的行動，考慮實現態勢感知以支持指揮與控制（C2）和情報功能的挑戰也許是最貼切的。這些活動的特點是需要：

• 將主要觀察結果和不太明顯的信息和知識結合起來（硬/軟融合）。
• 匯集來自多個領域的信息，而且往往是多種分類的信息。
• 在有限的信息基礎上快速做出決定；
• 處理不確定性、模糊性和不斷變化的信息。

C2和情報活動產出的主要作者和消費者是人類分析員和作戰人員，但隨著北約部隊更多地使用自動化和自主系統，機器在支持、增強和利用基礎態勢感知和高層融合活動中的作用將越來越重要，需要考慮。

1.3 知識表示和推理的作用

為了支持這種高層的融合，現在有一個基本的需求，即信息和知識要能被人類和機器理解。通過這樣做，就有可能應用機器推理（推測）方法，將規則和形式邏輯應用于現有數據，以提供更高層次的推理。知識表示是將知識以計算機可操作的形式表達出來，以便對其進行利用。這樣做的一個關鍵但不是唯一的原因是，知識可以被推理。基于知識的系統也被稱為符號人工智能和基于規則的人工智能，并且在過去五十多年里一直是一個活躍的研究領域。

知識表示和對這些知識進行推理的愿望是北約七個新興和顛覆性技術（EDTs）中三個的核心：數據、人工智能和自主性，其中每一個都重疊并支持另一個[9]。

當然，正是最近對 "機器學習"（也被稱為亞符號）方法的興趣，專注于神經網絡等計算方法，一直處于公眾對人工智能敘述的最前沿，經常看到ML和AI這兩個術語被交替使用。這類系統已經在多種應用中證明了其價值，如產品推薦系統、交通模式的預測和貸款審批。使用ML來支持基于內容的多種數據類型（圖像、視頻、文本和社交媒體）的分析是現已完成的IST-RTG-144（多內容分析）的核心興趣。該小組清楚地展示了對單模態進行分析的潛力，以及在更廣泛的情報周期內結合這些分析的機會，但它沒有考慮自動/半自動融合或針對觀察結果進行推理，以支持高水平融合的目標。

ML方法通常利用大量的數據來開發模型，將輸出與輸入聯系起來。對于某些類別的任務，如圖像標記，ML是一種行之有效的應用，但即使是人工智能系統的領導者也很謹慎，甚至對它的成功持批評態度[10]。用ML方法表示和包含知識（所謂的神經符號方法）可能是提高未來解決方案的穩健性和性能的一個潛在步驟。

因此，實現這一目標的基本步驟是建立有效的知識表示（符號表示），可以被未來的混合系統所使用。符號方法可能更善于處理稀疏的數據，支持增強的可解釋性并納入過去的人類知識，并使用擅長模式識別和數據聚類/分類問題的計算方法。然而，如果這些方法/技術要支持未來的聯盟行動，就需要聯合起來努力。這包括

• 開發特定領域的本體論（為特定領域定義的詞匯表）。

• 部署和評估推理能力。

• 為事件驅動的處理建立有效的架構。

• 處理觀測中的不確定性和模糊性。

• 信息共享和觀測數據來源。

• 聯合部署和應對規模問題的方法。

1.4 IST-ET-111的宗旨和目標

正是在這種情況下，北約IST-ET-111 "知識表示和推理 "被提出來，目的是匯集北約伙伴對KRR現狀的理解，以了解技術現狀并考慮未來是否需要開展活動。

通過建立技術現狀和北約國家的技術能力，IST-ET-111團隊希望這份報告能夠支持圍繞實現有效的人機團隊的最有效方法進行對話。探索小組的建立也是確定如何利用其他北約國家的科學和技術活動來獲得近期和長期的業務利益的一個步驟。

最終，我們預計KRR的有效使用會帶來以下結果：

• 更快的決策，以保持在潛在對手的OODA循環中。
• 更強大的人工智能系統能夠處理新的信息和處理不確定性。
• 透明的系統，提供充分理解和可評估的輸出。
• 隨著工作人員在行動中的輪換或行動的結束，保留專題知識，但隨后允許更迅速地建立先驗能力。
• 大幅提高利用和辨別現有數據知識的能力。

1.5 本報告的方法和結構

本報告針對的是更廣泛的北約STO社區和國家代表，他們

• 可能需要領導技術變革舉措，并可能從在軍事背景下使用KRR方法和手段中受益。

• 需要實施新的解決方案以更好地利用信息和知識；

• 可能擁有ML方面的專業知識，并正在尋求其他方法來提高結果的穩健性和可解釋性。

首先，本報告關注知識表示的核心概念（第2章），認識到利用基于知識的方法的第一步是擁有表示知識的手段，然后才是對知識進行推理的方法，或者換句話說，從我們已經知道的知識中推導出新知識的方法。然后，報告轉向實施KRR方法的問題（第3章），用具體的例子來說明其中的問題。最后，對活躍的研究主題進行了簡短的討論（第4章），并提出結論和建議（第5章）。

引言

本文件是北約 IST-151 研究任務組 (RTG) 活動的最終報告，題為“軍事系統的網絡安全”。該 RTG 專注于研究軍事系統和平臺的網絡安全風險評估方法。 RTG 的目標如下：

? 協作評估軍事系統的網絡安全，并在 RTG 的北約成員國之間共享訪問權限；

? 在 RTG 的北約成員國之間共享風險評估方法和結果；

? 將 RTG 的北約成員國使用的評估方法整合到一個連貫的網絡安全風險評估方法中，以使北約國家受益。

軍事平臺比以往任何時候都更加計算機化、網絡化和受處理器驅動。他們大量使用數據總線，如 MIL-STD-1553A/B、CAN/MilCAN、RS-422/RS-485、AFDX 甚至普通以太網，以及戰術通信的舊標準，如 MIL-STD-188C 和 Link 16。此外，捕獲器、傳感器、執行器和許多嵌入式系統是擴展攻擊面的額外無人保護的潛在輸入。結果是增加了網絡攻擊的風險。然而，這些平臺的持續穩定運行對于軍事任務的成功和公共安全至關重要。

軍事系統和平臺是網絡攻擊的首選目標，不是因為它們像消費電子產品那樣普遍，而是因為它們潛在的戰略影響。一旦受到影響，就可以實現各種短期和長期影響，從拒絕能力到秘密降低其有效性或效率。因此，軍隊必須在各個層面解決網絡安全問題：戰略層面，同時獲取平臺和系統；作戰層面，同時規劃軍事任務和戰術。

北約國家擁有大量可能面臨網絡攻擊的軍事平臺和系統。因此，北約將受益于利用當前的流程和方法來設計更安全的系統并評估當前系統的網絡安全。

本報告介紹了針對軍事系統和平臺量身定制的網絡安全評估方法，該方法由 RTG 團隊成員合作開發，并建立在他們的經驗和專業知識之上。團隊成員已經使用的流程被共享、分析、集成和擴充，以產生本報告中描述的流程。本報告的目標受眾是愿意評估和減輕其軍事系統的網絡安全風險的決策者。

圖一：網絡安全評估過程的五個主要步驟。

報告結構

第 2 節介紹了 RTG 團隊在其存在的三年中用于開發流程的方法。第 3 節列出了可以應用該過程的系統的一些特征。最后，第 4 節描述了評估流程，而第 5 節總結本報告。

執行總結

軍事平臺比以往任何時候都更加計算機化、網絡化和受處理器驅動。這導致增加了網絡攻擊的風險。然而，這些平臺的持續穩定運行對于軍事任務和公共安全的成功至關重要。

絕對的網絡安全是不存在的。必須通過迭代風險評估持續管理網絡安全。傳統 IT 系統存在許多網絡安全風險管理框架和流程。然而，在軍事平臺和系統方面，情況遠非如此。本文檔介紹了針對軍事系統量身定制的網絡安全風險評估流程。該流程由北約 IST-151 研究任務組 (RTG) 活動的團隊成員開發，該活動名為“軍事系統的網絡安全”。該過程可以應用于傳統的 IT 和基于固件的嵌入式系統，這些系統在軍事平臺和系統中無處不在。