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《空軍全球未來報告: 2040年的聯合職能》通過美國條令中的七種聯合職能--火力、防護、運動和機動、信息、情報、指揮和控制(C2)以及維持--的視角,探討了四種情況,或未來的作戰環境。

本報告通過對2040年未來的持續增長、轉型、受限和崩潰的描述,制定了四種備選的未來作戰環境(FOE)。這些全球性的場景來自于環境掃描和問題分析,發現了新出現的微弱信號、當前的趨勢和長期存在的結構性力量,它們將共同塑造未來。鑒于時間跨度較長,且存在干擾事件,沒有辦法準確預測未來;本報告反而提供了對潛在FOE的分析評估,并通過比較分析,提出了進一步研究的關鍵問題。利用這四個視角,"空軍的未來 "研究了聯合功能,以展示新出現的信號、趨勢和力量如何影響整個美國空軍和國防部的核心業務。

  • 持續增長: 大國競爭者繼續試圖增加對美國的影響力并削弱其優勢。全球化仍然是主導的經濟因素,推動了更多的相互聯系和相互依賴。競爭對手做出審慎的經濟選擇,破壞美國的聯盟和伙伴關系,限制美國獲得關鍵資源和市場。一些競爭對手利用道德上的不對稱來掏空關鍵條約和國際規范。潛在的對手利用代理戰爭來測試轉基因士兵、先進的化學和生物武器以及核武器的能力。現代技術消除了避難所,特別是當無處不在的傳感器納入人工智能和機器學習(AI/ML)時。

  • 轉型: 前所未有的技術進步及其廣泛傳播,以以前認為不可能的規模重塑了全球權力動態。基因編輯和空間能力的革命性突破--由自主性、人工智能/機器學習、原產地制造、量子計算和定向能源的進步進一步促成--破壞了全球安全環境,并導致了能夠瞬間改變世界的武器的發展。

  • 受限: 中俄協調繼續使兩國在新技術、戰略和關鍵礦產以及資源的大規模生產和分配等各個方面受益。這種合作增強了兩國的經濟,同時削弱或破壞了被認為是競爭對手的經濟。新的權力集團利用灰區戰術和新的戰略來避免大國風險,并尋找機會來增加自己的權力。美國及其盟國和伙伴在這個支離破碎的世界秩序中掙扎。

  • 崩潰: 自然和人為的危機推動了全球范圍內的孤立主義和民族主義傾向。相對較強的國家以犧牲其他國家的利益來保護自己的利益。較弱的國家則努力維持秩序,提供基本服務。技術擴散與量子、自主、人工智能/ML和定向能源的進步一起改變了戰爭,同時也瓦解了20世紀中期建立的世界秩序。自然和人道主義災難的增加加劇了緊張局勢,強大的暴力極端主義組織(VEO)的重新出現也加劇了緊張局勢,它們進入了權力真空。美國國防預算的減少導致軍隊規模和作戰范圍的縮減。機會主義的競爭者采取行動,以實現民族主義的優先事項,破壞基于規則的世界秩序。分裂和保護主義促使各國加強資源建設,并對社會進行奧威爾式的控制。

報告提出了6方面啟示

1.計算能力轉型。AI/ML、自動化、自主系統和量子有可能在未來二十年內改寫世界。這些趨勢在每個聯合功能和場景中都持續出現。對下一代計算能力的競爭可能對全球力量平衡產生重大影響。

2.無所遁形。如果沒有有效的應對措施,傳感器和互聯武器系統的進步,使目標防御更加難上加難。它將有可能在暗中產生大規模的破壞性影響。這使得美國本土防御更加困難。

3.認知型軟目標。人工智能/ML、神經科學和信息操作方面的進展,將導致認知層面的攻擊面擴大。它將有可能更準確地感知世界,并以微妙但具有破壞性的方式被欺騙。了解世界和更快地做出正確決定的能力,同時抑制對手的決策周期,是戰略優勢的關鍵,強國將加大這方面的投資。

4.力量倍增器。技術上的突破,將在其他趨勢類別中產生連帶效應。包括,但不限于:人工智能/ML,量子計算,定向能源,能源網,傳感器的普遍性,以及空間操作。

5.經濟的相互聯系。全球化增加了經濟和軟實力機會,同時也增加了攻擊面和漏洞。同時,非全球化使貿易和智力合作發生斷裂。地緣戰略上的相互聯系與不同集團之間的平衡決定了未來20年的發展。

6.生命科學的崩潰。商業和國防部門的未來能力,可以讓行為者有目的地或無意地終止生命的基本要素。生物功能需要關鍵的資源,其中許多資源是稀缺的,而且變得越來越稀缺。美軍將被要求支持突發事件,同時也會受到生物學中斷的影響。

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人工智能在軍事中可用于多項任務,例如目標識別、大數據處理、作戰系統、網絡安全、后勤運輸、戰爭醫療、威脅和安全監測以及戰斗模擬和訓練。

美國陸軍未來司令部(AFC)的未來與概念中心(FCC)在其戰斗能力發展司令部(DEVCOM)和情報與安全局(DOIS)的協調下,開展了其2021財政年度(FY21)未來研究計劃的第一項活動--2035年戰爭特征研討會(CoW35)。

在2020年11月16日至20日期間,來自陸軍現代化事業(AME)、聯合部隊、13個盟國和伙伴國、其他政府機構、工業界、智囊團和學術機構的400多名小組成員和參與者聚集在一個虛擬的在線研討會上,以確定和描述未來對手可能采取的新的和變革的戰爭方式。主題專家就廣泛的主題進行了小組討論,包括地緣政治、未來環境趨勢、未來對手趨勢、新興科技趨勢、生物技術、人工智能/機器學習(AI/ML)、機器人技術、聯合優勢和陸地戰爭。

CoW35研討會的一個關鍵產出是一份問題陳述,它最能說明2035年未來戰爭的一系列相互關聯的問題和特點。在AFC最近發布的2035-2050年未來作戰環境(FOE)的基礎上,CoW35研討會小組提出了關鍵的意見和見解,以確定未來戰爭的特點,并為未來決定性的陸軍力量的應用提供參考。CoW35研討會確定,2035年陸軍面臨的問題是,作為全球部署的聯合部隊和聯合部隊的一部分,陸軍如何在以爭奪領域、快速機器化決策和人機協作為特征的拒絕環境中,在與同行對手的武裝沖突中運用決定性的陸地力量來支持作戰指揮員。

本報告將為問題陳述的發展提供信息的關鍵觀察和見解分為三大領域:威脅趨勢、概念趨勢和科學技術(S&T)趨勢。此外,報告還描述了對陸軍創造轉型變革的能力至關重要的未來考慮,并為AimPoint Force 2035敘述和下一個未來陸軍作戰概念的發展提供信息。

展望戰爭特征的變化

鑒于2035年戰爭特征研討會的見解,并結合過去從未來研究計劃中的學習,本節討論了軍隊的廣泛影響,旨在引發思考和辯論,并協助軍隊發展未來的概念和部隊。

戰爭的歷史反映了達爾文進化論的核心。通過這個視角,對手將他們的戰術、武器和技術集中在摧毀對手的同時確保自己的生存。一個國家如果擁有優越的戰術、武器和技術,或者以創造性和協同性的方式使用它們,就能為在武裝沖突中獲勝創造條件。戰術、武器和技術隨著時間的推移不斷發展,但速度可能正在加快,這將挑戰關于未來如何進行戰爭的規范和假設。例如,在第二次世界大戰之前,人們認為戰艦與艦隊之間的戰斗仍將是海軍思維和規劃的中心。正是在珊瑚海戰役中,新技術--航空母艦、飛機和無線電--將海戰的新時代提前到來。在這場戰役中,戰艦既沒有看到也沒有直接向對方開火;是來自航空母艦的飛機摧毀了敵人的飛機,從而獲得了海上的指揮權。與上面的小插曲類似,陸軍部隊采用機器人和自主系統,利用人工智能和其他新興技術,可能會以新的方式進行陸地作戰。

最近的三場沖突預示著戰爭特征的變化。首先,伊斯蘭國(ISIS)和反伊斯蘭國聯軍在敘利亞的戰斗表明了無人系統作為力量倍增器的價值。ISIS在人員和資金有限的情況下,利用無人系統,通過自制的無人機和商用的四旋翼飛機進行偵察和空中攻擊。第二個事件是2019年的也門危機,伊朗支持的也門胡塞武裝完成了對位于Abqaiq和Khurais的沙特阿拉伯石油加工和儲存設施的復雜、遠程、無人機群攻擊。也門胡塞武裝通過使用新興技術,能夠復制出更能代表民族國家軍隊的能力和行動,而不是叛亂團體。最后,最近亞美尼亞和阿塞拜疆之間的納戈爾諾-卡拉巴赫戰爭表明了機器人系統在大規模作戰行動中的潛在用途。阿塞拜疆部隊廣泛使用無人駕駛系統來偵察、監視和瞄準亞美尼亞部隊。阿塞拜疆部隊利用無人機群和游蕩彈藥打擊亞美尼亞的坦克、火炮、防空系統和維持部隊,以擊敗亞美尼亞部隊。如果非國家行為者、叛軍和軍事力量較弱的民族國家能夠通過使用新興技術來發展戰爭行為,從同行競爭者的新興技術發展軌跡來看,威脅將更加嚴重。

鑒于這種潛在的范式轉變,陸軍現代化事業(AME)在發展利用新興技術的新概念和能力方面是正確的。然而,從想法到現實可能需要陸軍以新的方式審視自己。首先,陸軍應該仔細檢查其編制、組織結構、流程和習慣。例如,在近乎無處不在的傳感器下,編隊將如何集結能力和效果?大多數作戰平臺是否應該配備人員?什么是對戰斗人員的充分保護?在使用無人系統進行動能效應時,人類是否能夠保持 "在環 "內,無論是防御還是進攻行動?各級指揮官是否仍然需要大量的參謀人員,包括親自上陣,進行詳細的分析?是否有替代方法來制定行動方案?人永遠是陸軍的不對稱優勢嗎?以美國大陸為基地的部隊是否能夠在危機和沖突期間安全地將部隊投射到有爭議的地區?這些都是陸軍應該更詳細地探討的問題類型,以確定他們為什么要改變,如何改變,以及在哪里改變,以應對未來的挑戰。

陸軍可能還必須重新審視其定義作戰職能的方式。目前,陸軍的作戰職能有獨立的卓越中心和能力發展與整合局(CDID),負責新能力的獲取、訓練和裝備。然而,新興技術的運用和不斷變化的威脅可能會產生具有多個利益相關者的交叉作戰職能。例如,隨著新興技術的使用,保護作戰功能可能會發生變化,指揮官如何保護他們的部隊,以便他們能夠應用最大的戰斗力。也許,在未來,陸軍部隊需要執行一系列廣泛的保護相關活動,以獲得陣地優勢。陸軍部隊可以同時執行包含欺騙活動的移動防空(火力、防護、任務指揮),指揮無人駕駛拖拉機建立戰斗陣地(機動支援、機動、防護),指派空中無人機提供周邊安全(情報、火力、機動、航空、防護),同時遠程火力掩蓋敵人的雷達系統(火力、網絡、情報、任務指揮)以實現作戰機動,同時為預計補給(維持)發送維持更新。這個小插曲只是代表了未來戰爭的特點是如何演變的,這就需要陸軍審查其發展關鍵需求的過程,并創造更多的合作努力來獲得對可能的敵人的優勢。預測競爭優勢需要跨領域的整合,包括跨作戰功能和技術領域。

美國、其盟友和合作伙伴之間的互操作性可能是在未來武裝沖突中獲勝的必要條件。陸軍將3級互操作性--最高級別的技術互操作性--定義為盟友和伙伴在抵達后進行整合的能力,以及例行建立網絡并與陸軍編隊有效運作的能力。當代海外應急行動揭示了以今天的部隊實現互操作性的局限性,從網絡挑戰到安全考慮。隨著盟友和合作伙伴開發他們自己的人工智能、機器人和自主技術解決方案,這些挑戰可能會增加。支持未來能力的算法和數據也有可能成為專利和機密,挑戰陸軍在沖突期間整合盟友和合作伙伴的能力,而這時作為一個聯合和聯合團隊作戰是至關重要的。這些因素表明,新的能力和概念的開發應該是合作的,并考慮到盟友和合作伙伴。

展望2035年,研討會指出,戰爭的特點正在發生變化。正如在納戈爾諾-卡拉巴赫戰爭中所看到的,大國競爭者和對手正在投資于新興技術,以創造決定性的優勢并在武裝沖突中獲勝。美國陸軍正在明確表示,它也必須改變。三個關鍵的含義抓住了創建一支變革型部隊所需的變革思維類型:質疑長期存在的假設,重新評估作戰功能,以及確定未來的互操作性要求。

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美國空軍米切爾研究所發布了名為《理解B-21:美國空軍威懾轟炸機》的報告,針對當前的B-21“突襲者”隱身轟炸機采購計劃提出了新的建議。按照美國空軍現在的計劃,B-21的采購量可能達到132架,形成世界上最大規模的隱身轟炸機部隊。米切爾研究所的報告對這個采購數量并不滿意,按照他們的計算,B-21的采購量應該達到225架甚至更多,加上留用的B-52,轟炸機總數要達到300架以上,才能夠滿足未來中美沖突的作戰需求。那么,這個數字是怎么來的呢?

執行總結

70多年來,在所有威脅環境中進行大規模遠程打擊的能力一直是美國的一個決定性軍事優勢。空軍的遠程轟炸機為戰區指揮官提供了打擊廣泛的敵方目標的能力,否則美國和盟國部隊將無法進入這些目標。今天,這一優勢被嚴重削弱了。自冷戰以來連續削減兵力,再加上未能獲得小批 "銀彈 "的隱形轟炸機,意味著空軍在進入2023年時只有141架B-52Hs、B-1Bs和B-2s--大約是其1989年轟炸機部隊規模的三分之一。這種規模的部隊無法滿足日益增長的全球精確打擊的需求,包括在有爭議和高度爭議的環境中的行動,這已成為同行沖突的規范。好消息是空軍將很快投入使用B-21突擊機,這是世界上最先進的隱形轟炸機。持續的挑戰將是確保B-21項目獲得資源,以迅速獲得滿足作戰需求的庫存。這將需要避免類似于預算驅動的決定,這種決定幾乎侵蝕了自冷戰以來該部門所有的先進作戰飛機采購,如B-2、F-22和現在的F-35A。

本報告評估了重建美國轟炸機部隊的必要性,該部隊有能力同時擊敗同行在印度-太平洋地區的行動,可信地威懾另一個戰場上的機會主義侵略者,并阻止對美國的核攻擊--這都是2022年國防戰略(NDS)的要求。

近年來完成的多項獨立研究加強了對大幅增加轟炸機部隊的需求。那些質疑這項建議的人應該考慮到,轟炸機在擁有射程、生存能力和武器能力方面是獨一無二的,可以迅速挫敗中國對臺行動或其他對美國安全利益至關重要的印太地區既成事實的攻勢,這是美國防部(DOD)的節奏威脅。在迅速投入大量新的穿透力強的轟炸機方面的任何延遲都將繼續滑向一個規模不足的美國軍隊,它將難以擊敗中國并滿足其他國防戰略的要求。其他作戰飛機缺乏B-21的屬性,它們無法與B-21將為戰區指揮官提供的更多選擇相提并論。沒有 "突襲者",就不存在這些選項的可行的 "B計劃"。

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即使在俄烏戰爭肆虐之際,北約正在尋求整合戰場上的經驗教訓,以調整其防御規劃,以適應一個快速變化的世界。已經有一個教訓是明確的:在一個有爭議的歐洲,盟友需要對行動環境有更好的認識。決策和執行的速度和質量必須提高。北約的有效和道德的決策必須轉化為行動效果。北約必須優先考慮其指揮、控制、通信、計算機、情報、監視和偵察(C4ISR)架構的現代化和整合,以跟上快速變化的作戰環境。

雖然是一個復雜的概念,但C4ISR最容易被理解為軍隊的 "神經系統"。它對日常運作、自動反應和大型企業固有的復雜流程至關重要。安全環境發生了迅速而根本的變化--包括歐洲大規模戰爭的回歸、氣候變化以及新興技術的變革潛力--要求立即對北約的C4ISR架構進行嚴格審查。C4ISR的現代化是保持競爭優勢的必要條件,以應對基于國家的對手、其他系統性挑戰和尚未實現的威脅--所有這些都可能顛覆北約致力于維護的基于規則的國際秩序。

北約的新戰略概念為加強防御和威懾提供了平臺,同時利用新興和顛覆性技術,為跨大西洋的決策者提供了一個獨特的機會窗口。正是北約的C4ISR能力將使一個相關的、可信的北約 "神經系統 "能夠應對未來的挑戰。

為此,大西洋理事會的這項研究--北約負責國防投資的前副秘書長助理一年來的研究和采訪的最終成果--提供了一個實現這一目標的詳細路線圖。這份全面的報告對C4ISR現代化這一主題進行了專業處理,以幫助跨大西洋的決策者、作戰部隊、專家和政策界以及軍事技術觀察家更好地理解北約C4ISR架構所固有的挑戰和機遇。重要的是,它通過一系列深思熟慮的建議來想象C4ISR現代化的可能性

歸根結底,問題不在于北約是否需要進化和發展其C4ISR能力,而在于它是否能及時做到這一點,以應對聯盟所面臨的不斷增長的威脅。相信這項廣泛的研究巧妙地提出了北約C4ISR架構必要的現代化路徑。

C4ISR五步發展路徑

1.加強數據和情報共享

共享數據、信息和情報是C4ISR的燃料。然而,現實表明,數據和情報共享水平并未達到預期。這意味著由于信息未被共享,可能會產生巨大的機會成本。在具備正確的政治意愿和適當的安全措施下,北約及其成員國收集到的海量數據和情報可以更好地用于集體安全和防御。

2.數字化轉型

數字化轉型旨在解決數字化、連通性、數據架構和數據管理問題,為提高安全和防御能力、提高彈性提供基礎。數字革命與C4ISR架構密切相關,因為先進的C4ISR技術可以幫助聯盟在指揮、控制、通信、數據和情報分析、決策、操作和互操作性等方面實現顯著的提速、更高的安全性和效用。在這方面取得進展尤為重要,特別是當盟國試圖轉向新的作戰概念和有效的多領域作戰時,后者要求在所有作戰領域實現動能和非動能力量的整合和快速擴展。

3.通過新概念、政策和計劃明確C4ISR要求

為了超越潛在對手,北約必須立即行動,制定未來C4ISR架構需求。一些已經展開的工作,如新的北約部隊模型、多域作戰概念、盟軍作戰指揮與控制評估和《北約聯合情報監視和偵察2030+》的遠景規劃,將直接影響未來北約C4ISR的需求。北約需要為盟國提供一個明確的C4ISR定義,促使成員國達成共識,并確保計劃、能力和概念開發方面的一致性。

4.通過現代化增強和形成能力,以滿足C4ISR新需求

北約應采取一些實際措施,以在未來保持其技術和軍事優勢。這包括改變現有的C4ISR部隊結構,提高北約接收國家和商業空間信息的能力,縮小集成空中和導彈防御的差距,發展更強大的電子戰能力,并投資于以及推廣人工智能、自主性、空中能力和量子計算等新興和顛覆性技術的創新和應用。

5.持續投資C4ISR互操作性、戰備、彈性、創新和適應性

北約的實力在于其集體決策和行動、組織和互操作能力。北約的C4ISR力量和能力為盟國提供可互操作的結構和數字骨干,有助于盟國集體意識、決策和行動。投資于C4ISR準備性、彈性和能力,直接為聯盟本身的潛力做出貢獻。

目錄

  • 前言
  • 塑造北約C4ISR的威脅和挑戰
  • 俄烏戰爭給北約C4ISR帶來的教訓和未來需求
    • 多域作戰
    • 零天準備就緒
    • 北約情報機構(NIE)
    • 持久性和生存能力
    • 多學科的情報和融合
    • 任務分配、收集、處理、開發和傳播(TCPED)
    • 網絡
    • 私營企業的作用
    • 數字化、連接性和大數據
  • 影響北約C4ISR的決策和正在進行的工作
    • 多域作戰
    • 數字化轉型
    • 強化威懾和防御態勢
    • 健全的、有彈性的、一體化的指揮結構和加強C2安排
    • 全球感知
    • 創新和EDTs
    • 國防投資
  • 建議:共享、轉型、實施、現代化和投資
    • 1.分享更多的數據和情報
    • 2.數字化轉型
    • 3.實施新的概念、政策和計劃,明確對北約C4ISR的要求
    • 4.實現現代化,增強和獲取能力,以滿足新的C4ISR要求。
    • 5.繼續投資于北約C4ISR的互操作性、準備性、復原力、創新和適應性。
  • 結論
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目前的美國軍事平臺,其中許多可以追溯到幾十年前,不足以對抗對手不斷發展的人工智能和機器學習技術創新。美國空軍的空戰管理系統應對了這一挑戰,提供了多領域的數據能力,以數字方式連接所有領域的聯合部隊。

今天的對手正在發展利用人工智能和機器學習作為力量倍增器的能力,使美國長期存在的軍事能力失去效力。 要實現空中優勢,首先要實現決策優勢。一個完全實現的先進作戰管理系統(ABMS)是美國空軍聯合全域指揮與控制(JADC2)概念的組成部分,它將提供多域安全處理和數據管理、連接和應用,以同步傳感器、火力和網絡,使聯合部隊在每個領域都有數字連接。

引言

讓人驚訝的是,在21世紀,這個擁有地球上最昂貴和最多產軍事力量的國家,仍然依靠PowerPoint幻燈片和電話對國土面臨的潛在威脅進行實時分析。但美國發現自己處于這種情況。如果一架俄羅斯轟炸機的潛在威脅出現在預警雷達瞄準鏡上,來自北美航空航天防御司令部(NORAD)各部門的人員可能需要12分鐘以上的時間來協調信息,只用最相關的數據建立一個幻燈片演示,并將其提交給主管官員,以確定是否真的存在威脅。

由于缺乏在共同環境中協作的工具,參謀人員無法融合必要的數據,以向國家指揮機構提出反應建議,直到最后提交給負責作戰層的上校。

自冷戰結束后,實現空中優勢一直是美國軍事戰術的基石。但在今天的世界上,對手正在發展利用人工智能和機器學習作為力量倍增器的能力,美國軍隊是否擁有最強大的力量或最精確和強大的武器已經不再重要。勝過對手的思維(或用網絡術語說,勝過對手的程序)的能力成為新的目標;一個國家的軍隊如果不首先實現決策優勢,就無法實現空中優勢。

先進作戰管理系統(ABMS)

美國空軍已經在ABMS項目上開發了數年,該項目將解決這些問題,使指揮官能夠迅速接收來自多個來源的融合數據。五角大樓責成空軍開發聯合部隊所需的能力,以便在傳統的優勢領域之外運作,努力在整個競爭中獲得并保持決策優勢。 2020年3月,為集中該部門的創新努力而成立的空軍作戰整合能力指揮官邁克爾-范蒂尼少將將決策優勢描述為 "收集、解釋和使用所需的信息,以阻止或贏得未來的沖突。" 他強調,成功將 默認屬于"在所有領域中聯系最緊密的一方:空中、陸地、海上、太空和網絡空間。"

ABMS不只是一個設計平臺。它有時被描述為網絡簇,有時被描述為系統簇;這是一個新的“軍事物聯網”,空軍部的第一位首席架構師稱之為“一個可以統治一切的架構”。

ABMS的目標是取代信息到達一個中心樞紐的單一路徑,例如在NORAD的例子中,每個系統和操作員使用相同的共享數據的環境。一個完全實現的ABMS將允許提供多領域的安全處理和數據管理、連接和應用,以同步傳感器、火力和網絡,為聯合部隊 "將正確的傳感器連接到正確的射手",該部隊將在每個領域進行數字連接以獲得即時態勢。這一概念誕生于部隊中一個反復出現的問題--更換幾十年前的飛機。

新式聯合監視和目標攻擊雷達系統(JSTARS)

E-8C聯合監視和目標攻擊雷達系統(JSTARS)飛機是在20世紀80年代設計的,并在1991年首次投入使用,當時正值它最初被設計用來支持的冷戰即將結束。該平臺提供空中地面監視、戰斗管理以及指揮和控制能力,而且美國空軍在30年后仍在飛行16架該飛機。因此,在佐治亞州的羅賓斯空軍基地,這些部隊連續在中東地區部署了18年,是美國空軍歷史上第二時間長的部署。

2014年,五角大樓資助了JSTARS替代者的研究,國防工業從2015年起開始設計和測試新平臺。但空軍領導層意識到,由老化的JSTARS和E-3機載預警和控制系統(AWACS)平臺提供的單一的空中和空間作戰中心,對于未來沖突的速度、復雜性和殺傷力來說,總體上沒有得到優化。這些 "幾十年前的平臺 "不能可靠地利用21世紀的技術,而且 "支持未來C2的結構要么不存在,要么需要成熟 "才能完全有效。

此外,低密度/高需求的E-8C JSTARS和E-3 AWACS飛機是已知的單一故障點。它們是主要目標,無法在同行競爭者的戰斗空間中長期運作,因為復雜的反介入/區域封鎖能力,如電子戰、網絡武器、遠程導彈和先進的防空系統,正在開發之中。

與此同時,美國軍方開始重新思考其聯合作戰的方法。2016年,美國防部長指示了一個名為 "空陸作戰2.0 "的新作戰概念,這是對冷戰理論的更新,將更加注重空中、陸地、海上、太空和網絡空間作戰。這種方法很快被稱為美國陸軍的多域作戰和空軍的多域C2。

美國空軍高級將領開始考慮為傳統飛機和新飛機(有人和無人)配備新興技術、通信設備和傳感器,以執行以前分配給單一JSTARS平臺的地面監視任務。為了使這個系統有效,它需要處理大量的數據,包括來自美國盟友和合作伙伴的信息。因此,在2018年,用于替代JSTARS的資金被完全轉用于空軍新的多域C2項目,該項目將支持一個被稱為JADC2的美國防部工作。

聯合全域指揮與控制(JADC2)的問世

2020年9月,空軍助理部長(采購、技術和后勤)指出:"令人遺憾的是,人們進入我們的服務,在他們的個人生活中幾乎與所有的東西相連,而他們來到軍隊工作,他們幾乎什么都沒有連接。"這一意見強調了軍隊在納入數字增強措施時如何落后于民用部門。美國防部的巨額合同生產的設備被設計成可以維持數十年,而很少考慮到升級或與其他部門的系統甚至自己內部的系統互聯。例如,空軍珍貴的第五代飛機平臺,F-22和F-35,是用不同的通信網絡建造的,不兼容,因此需要第三個平臺(如ABMS機載邊緣節點)來分享兩者之間的數據。

該部領導層意識到技術變化如此之快,未來戰斗的成功將歸功于擁有一體化、網絡化部隊的組織,它們可以共享最多的信息。因此,在2021年,美國防部制定了一項戰略,使指揮官能夠迅速了解戰斗空間,比敵人更快地指揮部隊,并通過任何必要的領域提供效果。這一概念被命名為聯合全域指揮與控制。

JADC2的概念是作為一個美國防部的保護傘。聯合參謀部制定政策、理論、要求和數據的共同標準。同時,各軍種開發適用的技術,空軍部正在通過ABMS進行開發。陸軍和海軍的JADC2項目分別稱為 "融合項目 "和 "超配項目",各軍種正處于協調其工作的早期階段。2021年,參謀長聯席會議首席信息官指出,新的JADC2方法將 "為我們在指揮和控制領域的努力帶來秩序,以便以相關的速度感知、理解和行動"。

盡管存在挑戰,美國防部長勞埃德-奧斯汀宣布他打算將JADC2作為他的首要任務之一,同時認識到將盟國和合作伙伴帶入這個新領域對于阻止競爭對手是最重要的。因此,數據的互操作性以及數據的復制和分發是JADC2的關鍵屬性。此外,這些數據的完整性和安全性對于在各部門、盟國和合作伙伴之間建立信任是必要的。

JADC2的挑戰

聯合全域指揮與控制可能是一個難以把握的概念,因為這個術語并不完全基于硬件或軟件解決方案,而是"'虛無縹緲的術語'",如 "冗余、彈性架構和'相關速度'的信息。"建立JADC2是為了著眼于可能的領域,為現在而建設,同時關注新興技術及其與未來能力的輕松整合。但首先,它必須克服三個主要障礙。

首先,集中式C2架構目前在發生高強度沖突的情況下沒有足夠的彈性,而C2節點將成為第一個目標。簡單地將JSTARS和AWACS飛機與這些節點進行交易,使它們成為美國裝甲中最有吸引力和最脆弱的缺口。因此,分布式網絡操作將是JADC2的一個關鍵重心。

第二,為了使系統的處理速度足以對來自各個領域的數據進行 "感知、理解和行動",美國軍方必須嚴重依賴未經證實且尚未完全信任的人工智能和機器學習概念。建立一個系統的用戶界面和輸入是比較容易的;工業基地幾十年來一直在做這個。但現在軍隊需要一個系統,自動收集這些數據,并為人工智能提供信息,以做出最佳決策。此外,指揮官必須信任推薦的數據和決定(對于那些在數字革命之前出生的人來說,這是一個相當大的范式轉變)。

第三,各個軍種的規模和庫存范圍是如此廣泛(例如,陸軍以其地面部隊而聞名,也有船只、機載電子戰和情報、監視和偵察資產),以至于每個軍種都已經習慣于在其他領域幾乎獨立運作。在所有這些平臺上改裝設備以便與其他軍種進行通信可能成本過高。與此相反,較小的盟國軍隊除了聯合工作別無選擇。例如,法國軍隊已經創建了技術解決方案,如Scorpion和Connect@ero,以便在各部門之間進行本地通信。

雖然聯合參謀部確立了JADC2的整體概念,但空軍未來局編寫了服務支持概念。空軍部的ABMS跨職能團隊領導了一個能力發展活動,通過這個活動,作戰人員可以發現最新的ABMS工具和概念。此外,每三個月進行一次測試旗幟演習(包括橙旗、綠寶石旗和黑旗),以測試新發布能力的生存能力和殺傷力。這些演習強調了新武器和戰術在多域環境中的相關性。

一個可操作的ABMS的最終狀態是一個由流程和系統組成的指揮和控制結構,它壓縮了決策周期,使各領域的效果趨于一致,并使整個地球的綜合行動成為可能。速度是關鍵。但是,即使空軍各單位都在努力實現ABMS,仍然存在一些挑戰。

中國產生大量的數據;事實上,這是他們的權力工具之一。為了競爭,ABMS必須依靠以網絡為中心而不是以平臺為中心的架構,做到靈活、快速和不可預測。現有的、傳統的系統,如JSTARS,將如何處理這些TB級的信息?隨著技術的改進,傳感器、設備和操作人員會因數據過飽和而導致延遲問題。美國空軍80%的飛機是第四代或更老的飛機;用現代指揮和控制系統對它們進行改造可能成本太高。挑戰在于使舊平臺能夠與第五代和第六代飛機通信。人們不能在唱片機上播放iTunes音樂文件,或試圖將Commodore 64連接到互聯網上。

增強盟友和伙伴能力

當美國在未來的戰爭中,它將依靠其盟國和合作伙伴。依靠這些國家軍隊的能力是美國的力量倍增器,也是美國對其競爭對手的決定性優勢,但過度分類和其他限制性政策是共享數據的巨大障礙。然而,美國軍方決心利用技術提高盟國和合作伙伴之間的可及性和數據共享,以聯盟作戰中心的通用工作站的形式融合該網絡的網絡。目標是讓軟件或人工智能,使用設定的規則,適當地與需要它的聯盟伙伴分享信息。

為了將戰略意圖轉化為現實,盟國和伙伴行業必須并肩工作,讓組件(如黑盒)相互對話,或讓飛機系統解密和使用其他飛機產生的數據。一個更大的挑戰是確保ABMS將與北約正在開發的聯合任務網絡完全兼容,以簡化和規范30個成員國之間的通信。

法國和美國空軍一直合作者,可以做一些只有少數人才能做到的事情。為下一場戰斗連接傳感器的能力需要在今天開始,以便下一代戰斗機和系統能夠在一個新的數字架構中順利運行。

最近的演習,如2021年5月在Mont-de-Marsan舉行的三國大西洋三叉戟演習,表明即使陣風戰斗機和F-35可以一起工作,但由于技術和分類問題,它們仍然不能完全合作。空軍與 "陣風 "街區F4相關的持續合作表明,法國的資產與F-35之間有更好的整合和密切的未來,F-35被設想為未來ABMS的四分衛:這種參與者可以通過對場上情況的最佳觀察來增強隊友的能力。

額外的障礙

盡管有這些和其他令人鼓舞的跡象,這個項目仍然存在許多外部挑戰。此外,空軍部還必須克服許多內部障礙以按時交付ABMS。除了與外國伙伴共享信息的困難之外,美國空軍還沒有解決與其他軍種溝通的問題,每個軍種都有自己的本土通信系統。空軍在是讓現有設備和政策發揮作用,還是從零開始,從頭建立一個系統,將實施時間推遲幾十年之間,這讓空軍很糾結。由此產生的兩難局面只能通過在兩種選擇之間取得平衡來解決。

實施將是有代價的。美國軍方將如何說服其控制軍事資金的文職領導,使其相信這個新的ABMS項目是重要的(在所有其他 "重要 "的事情之上)?國會并沒有告訴美國防部要推行JADC2,而是把錢袋子關得緊緊的。眾議院關于2021財年國防撥款法案的報告批評了空軍的ABMS請求,指出該計劃的弱點包括 "沒有確定的要求、采購戰略或成本估算,以及空軍總設計師和其他參與執行ABMS計劃的辦公室的職責定義不明確"。

2021年,美國空軍將ABMS的領導權移交給一個新的、基于五角大樓的跨職能團隊,并將項目責任轉移到空軍部的快速能力辦公室。向國會傳達該部的結構變化和優先權的轉移對于保持該計劃的資金是至關重要的。

就服務本身而言,空軍如何平衡ABMS與所有其他必須做的要求,如支付下一個戰略核轟炸機(B-21)、額外的F-35戰斗機、哨兵洲際彈道導彈和第六代飛機?到目前為止,ABMS的支持度最高。盡管所有的項目都在競爭同樣的資金(包括高超音速和無人機群),核現代化和ABMS是參謀長的兩個最優先事項。此外,空軍部長弗蘭克-肯德爾將ABMS列為他需要重新監督的七個項目之一,以 "提高空軍作為一個機構運作的能力"。

當小查爾斯-布朗將軍成為美國空軍第21任參謀長時,他的行軍命令是 "加速變革或失敗"。當該軍種與國會爭奪它不再需要的舊系統時,它同時正在努力推進ABMS的聯合協同。"為了贏得這場有爭議的高端戰斗......我們需要加快我們今天的關鍵技術的應用。我們不能減緩我們在ABMS上的勢頭。我們的作戰人員和指揮官必須以互聯網的速度作戰才能獲勝"。

結論

這場數字革命將改變美國及其盟國和合作伙伴的游戲規則。正如早期測試所證明的那樣,ABMS將提供必要的決策優勢,通過為指揮官提供一個清晰、強大和即時的共同作戰圖景,來贏得未來的高速交戰。"我們所展示的......是作戰指揮部首次在相同的數據云架構中,對部隊的姿態做出決定......在幾秒鐘而不是幾天內就能看到結果。"

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在21世紀初,美國軍隊專注于反叛亂行動,而俄羅斯等競爭對手則專注于常規軍事力量的現代化,威脅著美國的軍事主導地位。美國軍事能力差距的縮小,加上新興技術,如網絡空間、太空和電磁波譜,改變了戰爭的特點。美國陸軍的應對措施,即多域作戰(MOO),試圖利用融合的概念,快速而持續地整合所有軍事領域、電磁波譜和信息環境,以賦予軍事優勢。為了實現融合,美國陸軍必須與其他軍種進行聯合開發,制定軍種間協議,修改人員結構,并修改人事政策。后越南時代空地戰的發展和隨后的 "沙漠風暴行動 "提供了一個歷史案例研究,重點是為實現陸域和空域的融合而進行的組織變革。目前美國軍隊現代化的體制機制主要是在空地戰時期發展起來的,可能需要調整,以確保適應實現MDO融合。

引言

隨著2015年國家安全戰略的發布,標志著美國正式將國家安全重點從過去14年的沖突中轉移。盡管在阿富汗和伊拉克的行動仍在進行,但該文件提到部署的部隊兵力從2009年的約18萬人減少到公布時的不到15000人。雖然仍然承認暴力極端主義組織的威脅,但美國開始將國家安全重點從全球反恐戰爭(GWOT)轉向大國競爭。這種轉變隨著2017年《國家安全戰略》和2021年《臨時國家安全戰略》的發布而加劇,該戰略特別指出俄羅斯等是挑戰美國實力、利益、安全和繁榮的國家。俄羅斯和其他國家競爭者專注于其部隊的現代化,而美國則專注于在伊拉克和阿富汗的反叛亂行動。這增加了競爭者的能力,并對美國的軍事主導地位構成了威脅。美國陸軍的多域作戰(MDO)概念是對美國陸軍領導層提出的安全問題的回應。它是美國陸軍理論、組織、訓練、物資解決方案、領導、人員、設施和政策(DOTMLPFP)現代化的核心重點,以保持對所有對手的競爭優勢。

MDO的一個核心主題給軍隊帶來了新的問題,即技術的出現和普及改變了戰爭的特征。互聯網的發展和全球日常生活的許多方面對這一現象的依賴引起了網絡空間的競爭,其影響可能會影響傳統的戰爭形式。對基于空間的能力的更多依賴和公認的空間軍事化,同樣代表了在以前的沖突或理論中沒有完全實現的戰爭轉變。能夠利用電磁波譜(EMS)的技術,雖然在整個20世紀都在使用,但在21世紀更加普遍,對戰爭的可能影響也更大。所有這些發展都是隨著信息時代的到來而出現的,增加了信息環境在影響戰爭行為和結果方面的重要性。

廣泛的研究問題和主題

擺在作戰人員面前的問題是如何將這些新出現的能力與現有的和經過驗證的框架進行最佳整合。美國陸軍的答案是:"......在所有領域、電磁波譜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優化效果,以戰勝敵人......" 為了完成這一任務,美國陸軍必須與其他軍種進行聯合開發,制定軍種間的協議,修改人員結構,并修改人事政策。海灣戰爭時期空地戰的發展代表了美國空軍和美國陸軍的成功整合,以實現其主要領域的融合,并在DOTMLPFP的各個類別中發生變化。對這一時期土地和領域整合的分析可以為未來網絡空間、空間、信息環境和環境管理系統的領域整合提供有益的見解。

MDO結構廣泛地使用了領域一詞,這一概念是理解融合的一個核心概念。MDO中使用的領域一詞符合聯合出版物(JP)3-0《聯合作戰》中描述的該術語的聯合用法。 聯合條令沒有明確定義領域;然而,它確實將領域的概念貫穿于理解作戰環境和如何組織聯合作戰的描述中。該術語并不意味著所有權或排他性,因為單一軍種可以在多個領域內運作。目前公認的聯合行動的物理領域有四個:陸地、空中、海上和太空。信息環境產生了第五個聯合領域,即網絡空間。

聯合條令并不承認信息環境是一個領域。然而,與四個物理領域和環境管理系統一起,聯合條令將其視為作戰環境的一個主要組成部分,并將其視為一種聯合功能。JP 3-0將信息環境定義為"......包括并聚集了眾多的社會、文化、認知、技術和物理屬性,它們作用于并影響知識、理解、信仰、世界觀,并最終影響個人、團體、系統、社區或組織的行動。" 網絡空間作為一個領域存在于信息環境中。電磁環境,即所有頻率的電磁輻射范圍,也是作戰環境的一個重要因素,但聯合條令并不承認它是一個獨立的領域。

將四個物理領域、網絡空間、信息環境和環境管理系統結合起來,就產生了MDO的融合概念。簡單地說,融合是美國陸軍編隊利用作戰環境的所有可能方面,在武裝沖突中創造對敵人的優勢,利用這種優勢,并取得勝利。部隊通過跨領域的協同作用實現融合,這是MDO理念的核心原則。這個術語也起源于聯合條令,被定義為 "在不同領域的能力的互補性,而不僅僅是相加,從而使每一種能力都能增強其他能力的有效性并彌補其他能力的脆弱性"。融合的產生是由于接受了美國將無法在近距離或同行沖突中享有未來領域的優勢,而是需要使用來自多個領域的協調效應來讓出優勢。

支撐這一分析的理論框架是作戰藝術,即 "在......技能、知識、經驗、創造力和判斷力的支持下,制定戰略、戰役和行動,通過整合目的、方式、手段和評估風險來組織和使用軍隊的認知方法"。MDO是一個作戰層面的構造,旨在為指揮官提供一種方法,通過協調使用所有可用資源,在競爭、危機或武裝沖突中取得戰術勝利。然而,除非在政治目標的背景下實現,否則這種勝利是沒有意義的。然而,將戰術結果與政治目標聯系起來,不屬于本研究的范疇,本研究的重點是戰爭的作戰和戰術層面。

MDO融合領域的新興性質和已發表作品的匱乏限制了這項研究。對后越南時代到今天的發展時期的研究限定了本項目的范圍。雖然在整個軍事史上還有其他領域融合的成功案例,但本研究沒有考慮這些案例。這種劃分也排除了海上、空中和陸地融合的成功案例,這些案例可能會產生比只考慮空中和陸地領域更多或相互矛盾的見解。本研究重點關注美國在空中和陸地融合方面的努力以及對美國陸軍MDO的影響,排除了其他國家的MDO概念發展案例和其他領域融合的歷史案例。最后,本研究主要分析了MDO融合的作戰和戰術影響,因為戰略分析不是MDO構建的重點。

這個項目接受了MDO的一般方法,將其作為一個有效的結構來處理后GWOT時代出現的近距離或同行競爭問題,并作為美國軍隊現代化的基礎。這種方法的一個固有的假設是,實現所有領域、信息環境和EMS的MDO融合會產生對對手的明顯優勢。鑒于持續增加總部組織的規模和復雜性的趨勢,如從2001財年到2012年,作戰指揮部人員增長了50%,增加人員的規模和復雜性可能會阻礙決策和組織適應。最后一個假設是,美國陸軍不能以目前現有的框架實現MDO的最佳融合,這意味著美國陸軍需要進行組織變革以充分實現現代作戰環境的好處。

這個項目采用了案例研究的方法,研究了空地戰發展背后的理由和事件,它的持續演變,以及這個過程在目前的服務和聯合DOTMLPFP類別中是如何體現的。這既代表了極端的情況,因為美國陸軍和美國空軍元素在作戰環境中的接近帶來了自相殘殺的危險,也代表了關鍵的情況,因為空陸一體化的發展可能適用于其他領域、信息環境和環境管理系統。這種分析也可能發現案例研究是務實的,揭示了一種有效的方法來實現與新的戰爭領域的銜接。本研究的一般格式是從文獻回顧,到方法概述,案例研究本身,分析和發現,最后是結論。

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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。

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(2021年11月10日,在荷蘭弗里皮爾舉行的北約反無人機系統技術互操作性演習中,無人機在無人機群演示前處于起飛位置。)

美國防部(DOD)和美國政府在敵方使用小型無人駕駛飛機系統(sUAS)方面面臨著重大國家安全挑戰。創建集群能力的現有技術導致了多層次和無法管理的威脅。本文討論了如何準備和應對這一迫在眉睫的挑戰,俗稱“無人機蜂群”。傳統思維和實踐的基本挑戰推動了對無人機蜂群的關注。一些未解決的問題包括無人機蜂群對美國的潛在利益與威脅。迄今為止,沒有任何方法能充分解決美國對無人機蜂群的戰略風險。盡管美國防部戰略包括一些應對敵方無人機威脅的方法,但它并沒有完全面對挑戰,而要解決未來武裝無人機蜂群帶來的戰略問題,就必須面對這些挑戰。為了減輕這種新出現的風險,美國需要一個協調的方法來解決技術、法律和條令問題。

1 戰略環節

美國目前的戰略文件為確保和推進國家利益提供了總體要求。然而,新出現的威脅和潛在的無人機蜂群技術威脅著美國的安全態勢。例如,2017年美國國家安全戰略指出,“我們將保持一個能夠威懾并在必要時擊敗任何對手的前沿軍事存在”。隨著美國軍隊在全球范圍內的廣泛投入,對手可以利用無人機蜂群來挑戰美國在許多領域的利益;如果是這樣,美國軍隊就不能可靠地投射力量來威懾和擊敗這些同樣的對手。

此外,《美國國防戰略》認為戰爭的特點在不斷變化,行為者可以更迅速、更容易地獲得技術,包括人工智能(AI)、自主性和機器人技術。時任美國防部長詹姆斯-馬蒂斯在2018年說明了這種擔憂,他承認國土不再是一個避難所,必須預測針對“關鍵的國防、政府和經濟基礎設施”的攻擊。無人機蜂群構成了重大的國家安全戰略風險,應對這一新興威脅給美國帶來了三個關鍵領域的挑戰和機遇:技術、法律和理論。

2 奠定基礎:新興趨勢

關于作戰無人機系統使用的研究文獻揭示了以創新方式改變戰爭特征的潛力。技術革命使行為者能夠利用無人機來實現國家目標。最近發生在南高加索地區的納戈爾諾-卡拉巴赫爭議地區的戰爭說明了這一現實。阿塞拜疆對無人機系統的使用極大地幫助了它的勝利,支持了它對亞美尼亞的空中和地面作戰,而亞美尼亞擁有更多的常規空中和地面部隊,包括戰斗機和坦克。此外,這場戰爭說明了使用無人機系統來摧毀防空系統、地面部隊和裝甲車輛的優勢,包括空中能力成本相對低廉。這些系統可以憑借其相對較小的尺寸和較慢的速度避開敵人的防空系統,而且它們在常規沖突中為不太富裕的國家提供了潛在的軍事優勢。這種力量的再平衡表明,國家可能會在未來的沖突中更多地使用無人機系統來脅迫他們的敵人,促成外交上的讓步,并實現國家安全目標。遙控飛機是改變戰爭性質的工具,而小型無人機的創新使用說明了下一步的改進,其成本低,回報潛力大。

除了目前無人機系統的應用,這些航空器的未來發展趨向于更加復雜,在人工智能、自主性和機器學習方面將取得更多進展。這些術語可能會使一些人想到虛構的作品,如《天使降臨》(2019),這部電影中,小型螺旋槳驅動的無人機從地面的管道發射,攻擊美國總統和他的特勤人員。然而,在現實中主要軍事大國目前都在追求這種能力。

中國電子信息技術研究院在2020年9月測試了從地面和空中發射器發射和使用多個sUAS的蜂群編隊。此外,美國海軍研究辦公室和國防高級研究計劃局近年來進行了廣泛的測試,使用大量的無人機相互協調進行偵察,編隊飛行,或可用于向目標投放彈藥。2020年9月的一次演習顯示,俄羅斯也在繼續追求用三種型號的無人機系統進行集成編隊,打擊地面目標。雖然這本身不是無人機蜂群,但一位俄羅斯專家指出:“在這一點上,俄羅斯有很多關于UAV蜂群使用的研究,并對這種概念進行了測試和評估。”

民用無人機蜂群的發展表明,這是一項雙重用途的技術。在過去的幾年里,對無人機能力的需求不斷增加,因為各公司為編排好的展示活動編排了數以百計,有時甚至數以千計的無人機系統。例如,英特爾在2018年創造了一次展示中無人機數量最多的世界紀錄,有2066架。英特爾特定型號的無人機在眾多活動中飛行,包括2018年冬季奧運會和2017年超級碗的半場表演。最近,無人機表演為當選總統喬-拜登的特拉華州勝利慶典展示了蜂群能力。可以想象,一個邪惡的行為者可能會控制大量無人機,對涉及國家元首或大量人群的活動進行破壞。伊朗在2019年9月對沙特阿拉伯最大的原油穩定廠之一進行了無人機攻擊,顯示出不同尋常的復雜性,并且還在試驗同時對50個目標使用大量無人機。無人機蜂群的軍事和民用趨勢預示著美國的力量可能會在未來受到挑戰。盡管各行為體尚未使用真正的小型無人機蜂群來對付對手,但該技術的攻擊應用并不遙遠。

3 戰略風險及影響

各國應在仔細考慮其風險和影響后,規劃使用無人機群。一些文獻承認無人機蜂群在某些戰略軍事背景下的概念性應用。例如,一位戰略專家認為,完全自主武裝型無人機蜂群(AFADS)是蜂群應用的一個子集,可以被視為大規模殺傷性武器(WMD)。美國陸軍應用兵棋推演方法證明了無人機蜂群武器如何在平行攻擊中提供作戰優勢。美國防部關于使用自主系統的發起人之一指出:部署完全自主的武器將是一個巨大的風險,但這可能是一個軍隊值得承擔的風險。這樣做將會進入未知的領域。敵對行動者正積極試圖破壞戰時的安全行動。而且在行動時,沒有人可以干預或糾正問題。

大國可能愿意承擔這種風險;正在開發能夠獨立于人類操作者做出決策的自主武器。前美國防部長馬克-埃斯佩爾指出了美國和其他大國在自主武器發展方面的這種區別。一些評論家斷言,自動防御系統提供了軍事優勢,包括自由打擊覆蓋戰略資產的傳統防空系統或對核和支撐能力進行監視。

各國必須考慮自主武器計劃的戰略影響。一個行為者向對手使用無人機蜂群可能導致意外升級,而一個意外的人工智能決策可能無意中導致敵人反擊或外交危機。國際上的討論還沒有涉及到使用完全自主武器在“危機穩定、升級控制和戰爭終止”方面的戰略考慮。許多專家同意,自主武器系統可能在危機或武裝沖突期間提供作戰優勢,特別是在灰色地帶或混合戰爭中,但戰略風險要求決策者現在就考慮這些危險,以避免以后出現災難性的結果。完全自主的武器系統增加了誤判和/或誤解的風險,這可能導致國家和非國家競爭者之間不受控制的風險升級。這包括使用大規模毀滅性武器的威脅增加。盡管采用自主無人機蜂群存在固有的風險和后果,但這些能力為行為者提供了實現國家目標的軍事和戰略選擇。有人類參與的半自主無人機蜂群武器也會給對手帶來風險,盡管程度較低。

4 重要術語

關鍵術語和分析的范圍將澄清誤解。歐文-拉肖在《原子科學家公報》中寫道,將蜂群無人機定義為“分布式協作系統......成群的小型無人駕駛飛行器,可以作為一個群體移動和行動,只需有限的人類干預”。蜂群的另一個定義規定了軍事應用,“大量分散的個體或小團體協調在一起,作為一個連貫的整體進行戰斗”。根據美國防部指令3000.09,自主武器系統,“一旦啟動,就可以選擇和攻擊目標,而無需人類操作員進一步干預”。美國國家科學、工程和醫學研究院規定,無人機蜂群是指40個或更多的無人機系統,該群體作為一個單位,有各自的行為,所有成員都不知道任務,成員之間相互通信,每個無人機系統“會相對于其他無人機系統進行定位”。這些創新包括人工智能、自主性和機器學習的應用,以及美國防部指定為1、2和3組的sUAS進步。sUAS作為一個整體執行任務,包括情報、監視和偵察以及進攻性攻擊。在本文的其余部分,這種威脅將被稱為無人機蜂群。

5 技術可行性

對抗(或稱反制)無人機蜂群提出了三個領域,這對五角大樓和負責保衛美國國土的國家機構來說既是挑戰也是機遇。第一個領域,即技術,美國防部的工作集中在硬件解決方案上。在2021財年,美國防部最初計劃“在反無人機系統(C-UAS)的研究和開發上至少花費4.04億美元,在C-UAS的采購上至少花費8300萬美元。”所有軍種都追求各種尖端技術解決方案來探測、跟蹤、識別和擊敗目標。用于探測的硬件解決方案包括雷達以及電子光學、紅外和聲學傳感器;所有這些都因小型無人機的表面特征和相對速度而限制了其有效性。另一種技術涉及操作員可能需要控制無人機無線電指令信號的探測。擊敗機制包括干擾、欺騙、槍支、網、定向能和標準防空系統等方法。然而,目前的能力給操作者帶來的結果是好壞參半的。目前的措施主要是針對數量較少的無人機,而這些無人機并沒有表現出蜂群行為能力。其他方法,包括美國空軍和國防部在作戰環境中測試的高功率微波(HPM),可能提供更有效的能力來對付無人機蜂群,但專利方面的挑戰可能會限制其有效性。誠然,美國防部可能正在追求更先進的HPM武器,其基礎設施足跡更小,如Leonidas系統,但目前的研究僅限于非保密來源。

美國防部的反無人機系統(C-sUAS)戰略承認了無人機蜂群帶來的戰爭特征變化,但并沒有提到具體的解決技術。考慮到對抗無人機蜂群的近期要求,當前技術的重大局限性給行業帶來了挑戰。此外,美國防部可能沒有關注無人機蜂群的新威脅。相反,開發和采購工作表明,重點是傳感器和武器,以擊敗目前的無人機系統。美國防部2021財年的C-UAS預算主要針對當前設備進行開發,沒有考慮滿足未來需求的技術創新。在COVID-19大流行期間和之后美國防部預算下降的環境下,這種方法可能被證明是低效的,并造成重大風險。各國開發無人機蜂群技術的速度表明,其成熟速度比應對此類威脅的設備成熟速度更快。

觀察家們注意到需要快速創新以減輕不斷上升的威脅,但目前的國防工業基礎面臨著變革的障礙,包括軍事文化和新的商業技術測試。快速創新的一個更常見的問題源于對商業產品的收購,其中知識產權成為系統部署使用的很大障礙。當公司的設備或軟件不一定能互操作時,這個問題就會變得很嚴重,使C-sUAS操作者無法獲得擊敗目標所需的融合、及時和有用信息。軍事文化不一定會獎勵創新的思想家,并且很可能成為快速變革的障礙。雖然美國防部目前的C-sUAS戰略確定了無人機蜂群的威脅,但它沒有充分解決國防部必須如何克服高成本和創新遲緩的技術風險。

(2022年8月14日,在密歇根州格雷靈營地,分配給美陸軍第37步兵旅戰斗隊總部的上士Noah Straman 在北方打擊行動期間發射了DroneDefender)

6 合法的可接受性

C-sUAS戰略的第二個風險來源是在法律限制,特別是在國土上。現行法律為國土上的美國公民提供保護,同時也抑制了美國防部在軍事設施上保護無人機威脅的能力。鑒于無人機的威脅能力和檢測限制的多重影響,無人機蜂群加劇了這種限制所帶來的風險。C-sUAS戰略宣稱,美國防部的主要利益相關者必須與合作伙伴合作才能取得成功。這一當務之急應推動立法解決方案,以擴大這種反無人機設備運行的國內環境權限。

C-sUAS戰略強調了在國土上操作反無人機能力的重大法律挑戰,并斷言:“許多現有的法律和聯邦法規在設計時并沒有將無人機系統作為威脅來處理,而技術變化的持續速度使得法律當局很難跟上步伐。”目前的法律不允許及時發現潛在的無人機威脅,這些威脅可能來自軍事設施之外。《美國法典》(USC)第10條第130i款授權國防部長和武裝部隊指定人員采取所有動能或非動能行動,以“禁用、損壞或摧毀”對“所涉設施或資產”構成威脅的無人駕駛飛機系統。這一法律限制使操作者無法在潛在的無人機威脅到達目標之前將其擊敗。

盡管《美國法典》第10章第130i條授權國防部“在未經事先同意的情況下......通過攔截或以其他方式獲取電訊或電子通訊,探測、識別、監測和跟蹤無人駕駛飛機”,但它并沒有明確說明這一權力是否延伸到基地的邊界之外;如果可在邊界之外,就會給國防部提供戰術優勢。新的授權也不清楚美國防部是否可以在不違反情報監督指令的情況下,在其管轄范圍之外收集所需的無人機信息。此外,針對潛在的無人機蜂群威脅收集此類信息可能會擴大責任。探測目標還需要區分敵方和友方的無人機,鑒于目前的權限,處理與合法民用飛機有關的具體信息可能會有問題。

根據C-sUAS戰略,美國防部必須采取多邊行動,并與執法機構分享威脅信息,如10 USC 130i所允許的。這可能的一種方式是在國家安全特殊事件(NSSEs)期間,聯邦調查局(FBI)可以有臨時的權力來反擊無人機,而無需首先獲得授權。2018年《預防新威脅法》授權國土安全部(DHS)和司法部(DOJ)“通過基于風險的評估,減輕無人駕駛飛機......對設施或資產的安全或安保構成的威脅”。在最近的案例中,聯邦調查局與聯邦航空管理局(FAA)合作,在2020財政年度期間,包括2020年超級碗、2019年世界大賽、2020年玫瑰碗比賽、華盛頓特區的“A Capitol Fourth”和紐約市的新年慶祝活動中,成功對抗了超過200架無人機。聯邦調查局還與國土安全部以及佐治亞州的州和地方執法部門合作,在2019年超級碗比賽期間對抗54起無人機入侵事件;在體育場周圍的臨時飛行限制期間,至少有6架無人機被沒收了。

2018年《預防新威脅法》的描述內容與《美國法典》第10篇第130i條的授權非常相似,但仍不清楚國土安全部、司法部和國防部如何進行實際合作。首先,NSSEs是臨時性的,如果沒有永久性的授權,通過機構間的協調對威脅進行早期預警的優勢幾乎可以忽略不計。對手很可能不會在NSSE期間對國防部資產發動無人機蜂群攻擊。其次,如果國防部發現了其管轄范圍之外的威脅并警告國土安全部或司法部,聯邦、州或地方執法部門不太可能有時間和能力來攔截無人機蜂群威脅。

地方執法部門和私人實體有更少的權力來對抗無人機。根據國土安全部、司法部、交通部和聯邦通信委員會最近的咨詢,采用反無人機技術的非聯邦公共機構和私人可能違反聯邦法律。法律將無人機定義為飛機,任何破壞或摧毀無人機的工具都可能引發涉及《飛機破壞法》和《飛機海盜法》的責任。那些使用無線電頻率探測的人可能會涉及《竊聽/陷阱法》和《竊聽法》的訴訟負責,這取決于該能力是否記錄或攔截無人機和控制器之間的電子通訊。

最后,附帶影響可能導致當地執法部門或私人實體重新考慮采用這些能力。杰森-奈特對城市地區警察機構的考慮進行了分析,并提到了反無人機技術干擾合法地面和空中活動的例子。目前的授權并沒有為國防部對抗無人機群所需的預警能力提供全面的法律基礎。盡管在某些情況下,與東道國或在應急地點的多邊協調可能為防御者提供優勢,但鑒于美國防部的法律限制,在可能試圖使用無人機蜂群來對付關鍵基礎設施時,國土為對手提供了優勢。

(2022年3月30日,第3海軍陸戰隊第9工兵支援營沿海工兵偵察隊的戰斗工程師海軍陸戰隊下士Chance Bellas在菲律賓克拉韋里亞的Balikatan 22期間組裝了小型無人機系統VAPOR 55)

7 條令(理論)適用性

C-sUAS戰略的最后一個障礙是關于有效使用反無人機設備的一個重要但被忽視的方面。該戰略宣稱,隨著技術的成熟,需要制定條令,但僅僅承認企業的需求并沒有解決規劃誰可能操作這些設備的重大挑戰。現在確定條令上的需求將減輕未來的能力差距。美國陸軍必須在保衛空軍基地免受未來無人機蜂群威脅方面發揮更大作用。

采用反無人機能力的一個獨特方面是,它包括在所有領域的行動。具體來說,在空中瞄準和減輕對手的巨大挑戰,需要對三個主要任務領域的分工進行清晰的評估:防空、部隊保護和空域控制。從這些任務領域中提取部署原則對于規劃反無人機能力的戰略用途是有價值的。聯合條令是基于目前的部隊結構和幫助解決復雜問題的責任。規劃對抗無人機蜂群的方法需要對聯合條令中的角色和責任進行更深入的評估。

條令必須考慮到培訓未來在所有領域發揮作用的設備操作人員。在空中領域的操作需要對防空、部隊保護和空域控制有充分了解和精通的人員。設計一個與技術和設備同步發展的部隊結構并為其提供資源,將更有效地阻止和對付先進的威脅。這一發展推動了反無人機蜂群條令開發的權威指導,其也是C-sUAS聯合辦公室(JCO)作為國防部執行機構責任的一部分。此外,聯合辦公室將“協調C-UAS的聯合作戰概念和聯合條令的發展”。然而,這種責任描述沒有考慮到目前國防部各部門在空域控制、部隊保護和針對無人機蜂群威脅的防空方面的角色挑戰。專注于對抗地面威脅的部隊保護軍事人員并不具備對抗空中威脅同時避開友軍飛機的必要知識。對這些人員進行空域環境、電磁波譜、空間作業和天氣等相關培訓,將使他們更有效地運用能力來對付無人機蜂群。在防空方面重疊的責任,特別是美國陸軍和美國空軍之間的責任,可以解決此條令上的挑戰。然而,各軍種都依賴部隊保護專家,這給業務帶來了風險。

條令還包括對角色和任務的劃分,特別是在空軍基地的防空方面。越南戰爭和伊拉克戰爭迫使高級軍事指揮官和各軍種將能力分配給傳統任務,而犧牲了支持戰略和作戰目標的空軍基地防御。特別是陸軍和空軍,自二戰結束以來,一直在為地區和點狀防空任務的具體作用而爭斗。2020年蘭德公司的一項研究強調了目前的辯論:今天,美國陸軍負責為空軍基地和其他固定設施提供點式AMD(防空和導彈防御),但兩軍多年的忽視導致了能力上的不足......陸軍領導層將其機動部隊的移動式短程防空置于固定設施防御之上。

在美國陸軍對海外和國內主要作戰基地的防空資源進行優先排序之前,戰略和戰役目標很容易被無人機蜂群影響。此外,空軍可能會繼續倡導和獲得C-sUAS的能力,而沒有條令上的決議。空軍可能會實現其長期以來的愿望,即在戰術防空方面發揮更大的領導作用——這將與聯合司令部的任務相矛盾,即避免重復工作并獲得效率。同樣,其他軍種可能會繼續購買設備進行試驗,如果沒有跨領域和職能協調,這可能不是最佳或有效的。

蘭德公司的報告還詳細說明了陸軍和空軍在防空方面的角色錯位。2020年的一份國會研究報告提出了一個重要問題:“計劃中的SHORAD(短程防空)部隊結構和能力是否足以應對預測的未來挑戰?”該報告表明,陸軍計劃在現役和后備部隊之間增加18個營的防空能力,這可能不足以滿足支持歐洲威懾倡議和太平洋威懾倡議的陸軍部隊需要。這些能力包括應對無人機系統的威脅,但不包括保衛空軍關鍵資產和主要作戰基地的假定任務。盡管聯合出版物3-0《作戰》要求整合進攻和防御能力,以實現對敵方無人機的空中優勢和部隊保護,但它并沒有明確規定各軍種的角色和任務。這種理論上的模糊性增加了SHORAD資源不足的危險,以應對未來無人機蜂群的倍增效應。

新興技術的發展和使用無人機蜂群可能性的增加使得有必要對條令和軍種的作用進行重新評估。事實上,空軍參謀長已經敦促國防部長辦公室對各軍種的角色和任務進行審查,以確定聯合作戰概念的領導組織,如遠程精確射擊和攻擊下的后勤。這兩個概念都與保護戰略資產免受潛在的無人機蜂群攻擊有關。此外,美國防部缺乏條令指導可能也表明需要評估機構間的概念和方法,以便在民事管轄范圍內采用類似的能力。JCO及其國防部戰略將為持續的條令開發提供基本要素,但更多的工作必須集中在調整各部門的角色和資源上。

8 建議

美國防部對抗無人機蜂群的新方法必須解決技術快速發展的風險,對手可能利用民用和國防部保護關鍵基礎設施之間的法律縫隙,以及防空、空域控制和部隊保護方面固有的條令挑戰。正如2018年美國國防戰略所指出的,國土不再是一個避難所,而是敵人無人機蜂群的目標,這些蜂群可能具有洲際范圍的能力。

(2021年10月14日,夏威夷波哈庫洛亞訓練區,海軍陸戰隊準下士德米特里-謝潑德在布干維爾II期間進行步兵排戰斗課程時發射無人機)

敵對趨勢必須推動國防工業基地采用相對低成本、快速和人工智能的技術解決方案。最初尋求納入未來技術的“第三次抵消戰略”,為減輕這種風險提供了一個特別有用的方法。該戰略探討了蜂群式無人機、高超音速武器、人工智能和人機協作的最佳組合方式,以在戰斗中提供獨特的優勢,但它并不只關注材料和設備。相反,它考慮了如何最好地將人類的創造力與技術的精確性相結合。當應用于對抗無人機蜂群時,人機協作的概念可以為防空事業提供優勢。解決方案應該包括一系列與人工智能軟件完全整合的傳感器,以便更迅速地識別潛在目標,并提高信心水平。美國陸軍的TRADOC小冊子525-3-1《2028年多域作戰中的美國陸軍》指出,這些特征是人工智能和高速數據處理所希望的,以提高“人類決策的速度和準確性”。

值得投資的人機技術項目包括由人工智能驅動的自主蜂群無人機,以通過斗狗來減輕或摧毀敵人的蜂群。喬治亞理工大學在2017年與海軍研究生院合作進行了這種實驗。此外,美國防部的低成本開發能力包括非動能直接能量武器,如戰術高功率微波作戰響應器(THOR)和混合防御限制空域(HyDRA)計劃。THOR為對抗無人機蜂群提供了一種特別有效的能力,因為與HyDRA激光器相比,其影響范圍更大。然而,如果與綜合指揮和控制(C2)界面連接部署并協調,將人工智能與人類結合起來,該系統可比標準防空能力更有效,成本更低。

C2能力必須能夠更快地確定目標,將傳感器與擊敗機制連接起來,并允許人類操作員迅速選擇更有效的武器。最近的報告表明,聯合司令部正在追求這些能力,并可能要求各軍種開發自己的C2系統,以便最終整合到美國陸軍的前線防空指揮和控制系統。其他C2系統包括美國海軍的CORIAN(反遙控模型飛機綜合防空網絡)能力和美國空軍的多域無人系統應用指揮和控制。然而,這些具體的系統目前似乎并沒有與先進作戰管理系統(ABMS)或擬議的聯合全域指揮與控制(JADC2)架構聯系在一起。最近和剛開始的工作表明,在北大西洋公約組織中將使用JADC2概念將傳感器與射手聯系起來以對抗無人機群的倡議。未來的JADC2架構在概念上可以使人類操作員為自己的目的控制敵方的無人機蜂群網絡。無論哪種創新,“第三次抵消戰略”都為應對未來致命的自主無人機蜂群問題提供了一個潛在的寶貴方法。

在不考慮未來無人機蜂群威脅或人工智能發展活動的情況下,追求不同的和針對具體軍種的C2能力將浪費時間和納稅人的資金。相反,美國防部應更快地將2021財年開發的反無人機蜂群C2能力納入JADC2架構。國會責成國防部長評估綜合防空和導彈防御C2系統,其中包括C-UAS能力,并確定它們是否與新興的JADC2架構兼容。這個框架符合國會對自主或半自主能力的偏好,而且操作和維持成本低。盡管互操作性、知識產權、數據管理和信息保障仍然是挑戰,但將C-sUAS C2系統整合到JADC2架構中,將產生更快的殺傷鏈和潛在更低成本的項目。JCO主任肖恩-蓋尼少將最近承認,這種開放的架構方法可能會在日后帶來巨大的安全紅利。 第二,在國土的現有法律框架內運作,美國防部必須倡導在固定地點有更多的權力來保衛關鍵基礎設施。國會必須在緊急情況下和和平時期授予國防部長更多的權力。該建議必須包括授權操作者在基地邊界之外確定潛在目標。運營商也應該有法律支持,以近乎實時的方式告警當地和聯邦執法機構。

(2021年4月18日,太平洋,分配到第21直升機海戰中隊的海軍二級空勤人員(直升機)丹尼爾-艾爾斯在與兩棲攻擊艦埃塞克斯號的實彈演習中用MH-60S海鷹GAU-21.50口徑機槍向目標無人機開火)

第二,在國土的現有法律框架內運作,美國防部必須倡導在固定地點有更多的權力來保衛關鍵基礎設施。國會必須在緊急情況下和和平時期授予國防部長更多的權力。該建議必須包括授權操作者在基地邊界之外確定潛在目標。運營商也應該有法律支持,以近乎實時的方式告警當地和聯邦執法機構。

幸運的是,聯邦航空局正在推行幾項舉措來對抗敵方無人機。這些計劃包括將無人機納入國家空域系統,以區分友軍和敵軍的無人機。國防部應積極鼓勵聯邦航空局和美國國家航空航天局繼續各自的無人機行業倡議,包括無人機系統交通管理研究,以“確定服務、角色和責任、信息架構、數據交換協議、軟件功能、基礎設施和性能要求,以實現對低空無控制無人機操作的管理”。這些增加的權力,再加上增強的能力,可以縮小民事和軍事管轄權之間的法律差距,以保護國家基礎設施和國防部的關鍵資產。

最后,美國防部必須通過兵棋推演和演習積極磨練理論,以確定空軍基地防空中最合適的角色和職能。隨著無人機技術的成熟和向友軍提出更復雜的問題,盡早建立正確的部隊結構將更有效地應對挑戰。這將需要進行必要的培訓和適當的資源配置,以滿足國會對有效和低成本設備的需求。正如蘭德公司的研究報告所指出的那樣,沒有單一的行動方案,而是通過組合來提供解決方案。然而,角色和職能的重新調整對于成功至關重要。追求適當的聯合討論將為未來對抗無人機蜂群的強大和基于風險的模式提供基礎,并避免過去的戰略錯誤。

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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。

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

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

0 概述

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

  • 聚焦范圍:描述了陸軍和聯合實施JADC2的情況。

  • 觀點:

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

1 戰略環境

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

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

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

1.1 遺留系統的不足之處

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

2 聯合作戰概念(JWC)

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

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

注1:聯合作戰概念的四個支持性概念

  • 指揮與控制
  • 火力
  • 后勤
  • 信息優勢

2.1 JADC2

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

JADC2指的是所有聯合C2的實施,包括:

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

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

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

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

2.2 各軍種間的合作

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

3 陸軍的角色

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

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

"項目融合"(PC):學習運動

PC由五個核心要素組成:

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

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

表:陸軍未來司令部項目融合戰略20-22財年

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

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

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

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

注3:項目融合的五個核心要素

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

4 挑戰

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

注4:軍隊現代化的優先事項六大任務

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

4.1 數據共享和網絡能力

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

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

4.2 聯合部隊實驗

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

4.3 最大限度地利用空間、人工智能和網絡

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

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

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

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

5 前進之路

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

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

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

美國陸軍協會

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

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