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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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相關內容

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)領導著一項持續的現代化和創新工作,以支持未來的作戰人員。AFC現在負責監督作戰能力發展司令部,并在最近重組了某些研究辦公室、實驗室和工程中心。作為對這一調整的回應,參議院軍事委員會要求國家研究院的陸軍研究和發展委員會審查這些研究組合的變化并評估其影響。本報告調查和評估了美陸軍在調整背后的戰略,與利益相關者討論了這些問題,并提出建議以確保調整符合陸軍現代化的優先事項。

一 、背景

經過20年的反叛亂和國家建設行動,美陸軍意識到其近似的競爭對手已經在幾個技術領域趕上了它。陸軍的技術優勢已被大大削弱,在某些情況下,如非對稱戰爭、無人駕駛系統、綜合防空和高超音速武器,陸軍的技術優勢已被平分或超越。2017年,陸軍部長馬克-埃斯珀領導了一項緊張工作,將陸軍科技(S&T)工作和資金重新集中在與美國近似的競爭對手相匹配,然后重新獲得美國的歷史技術優勢。作為這項工作的一部分,跨職能小組(CFTs)反映了陸軍的六個現代化優先事項和兩個交叉支持能力,以使定義需求、規劃科技和更廣泛的研究、開發、測試和評估(RDT&E)工作以滿足這些需求的過程,將這項工作的結果過渡到采購計劃的記錄,以及維持由此產生的系統更加有效。目標是在2022財年開始投入新的能力,總體現代化目標是在2035財年投入現代化的系統和能力。現代化的優先事項、交叉支持能力及其CFTs如下。

  • 現代化的優先事項:
    • 遠距離精確射擊。
    • 空中和導彈防御。
    • 陸軍網絡。
    • 未來的垂直升降機。
    • 下一代戰車,以及
    • 士兵殺傷力。
  • 跨領域的支持能力:
    • 可靠的定位、導航和授時/空間
    • 合成訓練環境。

隨后,美國陸軍未來司令部(AFC)于2018年成立,是一個直接向陸軍部總部(參謀長)報告的四星級陸軍司令部,負責領導陸軍的現代化建設工作。美國陸軍總命令2018-10規定,AFC

  • 領導陸軍的未來部隊現代化事業。
  • 評估和整合未來作戰環境、新興威脅和技術,以制定和提供概念、要求、未來部隊設計。
  • 支持現代化解決方案的交付;以及
  • 通過確定戰略方向,整合陸軍未來部隊現代化事業,將資源與優先事項相結合,并保持現代化解決方案的問責制,為陸軍的未來做好準備。

委員會沒有對美國防部的每一個組成部分進行逐條審查,也沒有對它們如何受到重組的影響進行逐條審查。委員會也沒有對組建AFC的決定本身作出判斷。

1.1 科技對國家安全的價值

值得注意的是科技對國家安全的價值。科技的最大價值不在于關注當前的威脅和作戰環境,盡管它經常被要求為關鍵的近期需求制定解決方案,如分析回收的化學彈藥,以及伊拉克和阿富汗的即時解決方案問題,如MRAP快速裝甲計劃(MEAP)和CIED能力(Crew,Duke等)。科技的最大價值是作為技術和能力創新的孵化器,使美國在競爭者和對手面前擁有顛覆性和革命性的技術優勢。科技創新工作,或稱發現科學,是給予美國隱形技術、全球定位系統(GPS)、激光和雷達的原因。至關重要的是,在緊急推動恢復我們與美國競爭對手和對手的近期技術平等和優勢的過程中,科技發現科學要有足夠的資金,以便陸軍在目前的現代化視野之外能夠擁有保護國家及其利益所需的技術優勢。

1.2 美陸軍科技權限和資助

本報告第2章探討了陸軍科技事業最近的變化是如何改變了現代化和科技的決策、責任和資金狀況的。鑒于這種變化,委員會花了大量的時間來審議這些問題,并認識到科技決策和資金之間的密切聯系及其對科技企業和能力發展的廣泛影響,因此在報告中用了大量的篇幅來闡述這一主題。委員會的分析主要集中在科技企業內部的權力和責任、需求產生過程、科技的資金趨勢以及陸軍內部明確的科技領導的必要性。

1.3 美陸軍科技的作用和責任

AFC的成立似乎將現代化和科技的決策和資金置于AFC的權限和控制之下。這改變了現代化和科技決策的格局,造成了權力、角色和責任的混亂,主要影響了負責采購、后勤和技術的助理陸軍部長[ASA(ALT)]和負責研究和技術的副助理陸軍部長[DASA(R&T)]的角色。盡管AFC有明確的意圖,但對于ASA(ALT)相對于AFC的作用仍然存在混淆。這主要源于《美國法典》第10章第7016條,該條規定ASA(ALT)的主要職責是 "全面監督陸軍部的采購、技術和后勤事務",因此指定ASA(ALT)辦公室對科技政策和預算分配負有主要責任。隨著美國法典第10章第7014(b)(8)和(d)(1)條規定的權力被重新指定給AFC,情況發生了變化。

2019年提交給國會的一份陸軍報告將AFC指揮官描述為有權在與ASA(ALT)"協商"的情況下"優先考慮、指導、整合和同步整個陸軍現代化企業的科技工作、業務和組織"。雖然上述措辭確實規定了AFC將領導整個 "現代化企業"的科技工作,但沒有具體說明科技工作的整體情況,在AFC領導下的發展委員會的重組將陸軍的大部分科技機構置于AFC的監督和責任之下--有效地使其控制了大部分陸軍的科技決策和資金。這與助理國務卿(ALT)在歷史上和目前聲明的作為整個陸軍科技領導機構的角色形成了鮮明的對比。雖然委員會不對這一轉變的效果進行評論,但這一轉變的實施和新安排的不明確正在催化陸軍科技界的混亂局面。

鑒于上述明顯沖突和重疊的權力,再加上陸軍指令和法定權力的不明確,上述提交給國會的報告強調,陸軍需要澄清AFC相對于ASA(ALT)的作用、責任和權力,并明確劃分和消除其在整個陸軍科技企業中的關系。

1.4 需求生成

建立跨職能小組(CFTs)的目的是作為連接科技界、采購界和需求界的機制--這一作用最初由ASA(ALT)來完成。雖然委員會對在整個陸軍中建立明確的優先事項表示贊賞,但CFTs的作用似乎正在促使大多數科技部門關注近期的重點。這為完成陸軍現代化的目標帶來了一些差距。也就是說,CFTs似乎正在推動能力需求和科技投資與新系統的采購保持一致,并將技術過渡到記錄項目(PORs)。

每個CFT都與現代化的優先事項相一致,并在很大程度上影響了需求的產生和預算分配。雖然CFTs的確切報告結構仍不清楚,但其在推動和領導現代化工作方面的作用--包括影響科技技術投資的決策--使其在整個陸軍科技投資的優先級和分配方面發揮了作用。委員會在這方面的主要關注點是如何選擇技術,使之成熟,并將其納入采購PORs。在AFC成立之前,需求的產生與預算過程是分開的,傳統上由TRADOC作為需求產生的主導指揮。委員會擔心,將與現代化優先事項--生成、驗證和資源有關的需求過程合并到AFC之下,會減少陸軍內部思想交流和資源優化的機會,而在這次合并之前,有多個陸軍組織參與。此外,AFC和CFTs對現代化的關注,加上對科技資源分配的控制,可能導致現代化的近期需求和科技推動能力發展的長期需求之間的沖突。

委員會注意到,CFTs提供的整合和重點反過來又提供了對現代化需求的關注和整個DEVCOM更大的統一性。這種關注使發展司令部及其下屬的ARL能夠在整個陸軍企業中更加橫向地工作。然而,委員會對文件的審查和與陸軍關鍵人員的互動顯示,領導層對科技的責任缺乏重視,而不是目前現代化計劃中設想的那些系統。委員會注意到陸軍需要澄清CFTs的作用,保持對近期和長期投資之間的重要制衡,并確保近期現代化不以長期能力發展為代價。

1.5 美陸軍科技資助趨勢

除了角色和責任以及預算權力的變化外,委員會還審查了科技資金的趨勢,以評估對科技支出的任何潛在或現有影響。委員會發現,經過通貨膨脹調整(2021財年美元不變)的6.1和6.2資金近年來有所下降,而經過通貨膨脹調整的6.3資金和--雖然不適合科技--6.4資金有所增加。如果不是因為國會的預算增加,6.1和6.2資金的減少會更大。這些加分項也推動了6.3和6.4經費的增加。陸軍已經將額外的資源集中在先進技術開發(6.3)和先進組件開發和原型(6.4)的資金上,這與現代化建設更加緊密地結合起來。對資金水平的觀察使委員會推測,科技的創新部分--6.1和6.2資金主要用于的工作--被認為不像現代化那樣重要。

委員會注意到,根據與國防部實驗室和中心人員的交談,科技界對核心資金有一種看法。AFC對分配給DEVCOM實驗室或中心的核心發現或創新資金與現代化工作的科技資金數量提供了混合信號。盡管AFC已經表示支持并希望保持實驗室和中心的核心能力,但在未來的預算中需要更加明確優先次序,否則實驗室和中心可能會繼續認為它們是在與外部伙伴競爭科技資金。此外,自AFC成立以來,對外部組織的依賴已經明顯地、適當地增加了,但同時也需要考慮對重要的內部實驗室和中心的穩定感。

考慮到對現代化的依賴程度增加,以及陸軍科技部門的現代化和創新支出比例為60/40的既定目標,委員會擔心,過于關注近期的現代化,專注于漸進式的變化,會因為長期和革命性的科技項目資金不足而造成未來能力發展上的差距。雖然委員會認為科技的60/40比例是謹慎的(見第2章的結論),但需要有機制來確保科技資金在未來的發展中保持安全,陸軍應采納國防科學委員會的建議,將科技資金增加到陸軍最高預算的3.4%。

1.6 科技領導的需要

上述每個問題都可以通過在陸軍內部建立一個明確的科技領導和 "倡導者 "來解決。委員會建議在秘書處內設立一個科技主管,作為專家和倡導者,監督科技政策并審查其執行情況。這一角色將能夠同時解決陸軍各部門之間的爭議,并確保在陸軍科技企業中倡導科技資源分配。

1.7 科技創新與勞動力

委員會認識到科技與創新之間的聯系,認識到創新對超越近似對手的關鍵需求,認識到科技人員在推動創新方面發揮的核心作用,調查了軍隊科技創新的狀況。這包括重組對科技創新和相關科技人員隊伍的影響。創新可能是對優先武器系統內能力的離散改進(例如,新的隱形涂層或高超音速結構材料的可制造性)或全新的革命性能力(例如,隱形、GPS或5G)。探索新概念的自由,即使心中沒有明確的過渡,對創新也是至關重要的,并由科技投資來驅動,從而形成新的能力和被授權的科技人員隊伍。本報告第3章重點關注創新和科技隊伍,并概述了澄清與外部團體接觸的步驟,連接軍隊和科技界,管理和維持科技隊伍,以及平衡現代化與創新。

1.8 澄清與外部團體的接觸

盡管AFC增加了校外參與,但對于科技界的許多人來說,參與陸軍研究和進行研究的途徑和機制可能是混亂的。雖然AFC網站上有相關信息,但它可以澄清聯絡點、現有的參與機會以及對AFC內部研究工作的解釋。這對那些不熟悉為陸軍工作的小型企業和研究組織來說尤其具有挑戰性,因為他們不熟悉為陸軍工作,或者缺乏處理政府和陸軍關系的專業人員。

然而,委員會注意到,AFC仍然是一個新的組織。在AFC的一些組成組織中,有一些例子或最佳做法,如陸軍應用實驗室,它利用非傳統的合作伙伴。委員會建議,AFC開發一個中央陸軍資源網站,以便與外部組織建立伙伴關系,提供信息和參與點。

1.9 連接到更廣泛的陸軍科技社區

在美陸軍和國防部(DoD)之外的美國科技界及其資助的活動是廣泛的;工業界在技術發展方面的支出遠遠超過了政府。雖然陸軍內部的科技管道很強大,但陸軍與這個更廣泛的社區的聯系將使其能夠利用和發揮這種研究。陸軍只有幾個大學附屬研究中心(UARCs)。它們有特定的章程,并在整個RDT&E預算類別中享有良好的聲譽。雖然陸軍研究辦公室對贊助學術研究負有主要責任,但當大學附屬研究中心在其特定的章程中看到與學術機構合作的機會時,應予以鼓勵。此外,UARC也可以在研究與發展工程中心和其他機構中找到自然的合作伙伴。

對操作者需求的認識在調整科技以滿足未來能力需求方面也是至關重要的。委員會看到了強有力的證據,陸軍正在積極尋求操作人員對科技界的投入,以確定需求和能力發展。融合項目和點燃團隊計劃是這種互動的優秀范例。委員會鼓勵這些互動和它們的擴展,同時平衡近期的需求認知和科技的研究和創新責任。委員會還鼓勵AFC/DEVCOM和國防部感興趣的團體之間繼續接觸,以加強交叉合作,分享想法和發展伙伴關系,幫助最大限度地減少重復工作。

1.10 管理勞動力

為了使陸軍在創新和科技方面保持優勢,一支強大的技術隊伍對于將現場需求轉化為技術并與學術界和工業界保持緊密聯系以利用專業知識來填補關鍵的差距是必不可少的;換句話說,為陸軍保持一個技術能力的 "聰明買家"。一段時間以來,技術人員的招募和保留一直是陸軍和國防部的關鍵問題,有必要制定一個明確的勞動力發展計劃來建立和維持勞動力。AFC應制定并明確闡述高技術職業的勞動力發展計劃和結構。這個勞動力發展計劃應明確界定技術職業道路,從本科生到高級文職技術領導。此外,它應該允許這些勞動力有意義地參與、合作,不僅向工業界和學術界的合作伙伴學習,而且利用這些新發現的知識來實現有意義的變革,使科技企業能夠長期繁榮發展。陸軍實驗室主任作為科學和技術重塑實驗室擁有許多權力,他們需要被授權利用所有這些權力來維持和發展科技人員隊伍。

1.11 平衡現代化與創新

第3章重申了第2章首次強調的平衡現代化和創新的重要性,但從陸軍科技企業創新的角度來看。陸軍無法完全預測未來的威脅,因此科技投資需要足夠廣泛,以對沖不確定的未來。現代化主要側重于對特定系統的工程改進,而科技主要側重于發現和探索,這對推動長期能力發展的創新至關重要。明確劃分現代化和創新的科技計劃對于兩者的成功至關重要。科技和能力發展之間的直接聯系在開始時并不總是很清楚,但陸軍需要允許科技人員追求這些創新。

1.12 威脅

自二戰結束以來,創新和領先的科技隊伍對美國軍隊超越對手的能力至關重要。隱形技術、全球定位系統、精確彈藥、自主和無人系統,以及20世紀末和21世紀初的其他一些決定性軍事技術,都是早期科技的長期成果,也是一支擁有自由度和資源來尋求創新以確保美國軍隊超越對手的員工隊伍的成果。從本質上講,創新和科技投資使美國軍隊,以及陸軍,成為美國對手被迫適應的威脅。

二、建議

建議。美陸軍部長和陸軍參謀長應根據《2019財年國防授權法》第1068(b)(3)條和2020年11月16日陸軍指令2020-15(實現持久現代化)的指示,明確劃分和消除陸軍科技計劃在AFC和ASA(ALT)之間的角色和責任。陸軍還應該明確劃分跨職能小組在AFC、DEVCOM和ASA(ALT)方面的作用和責任。

建議。為了確保科學技術(S&T)的有效過渡,以支持美陸軍現代化的優先事項,展示領導層對未來陸軍能力的支持,支持強大的陸軍創新和技術發現工作,并保證在最關鍵的地方有可行的校內RDT&E能力,陸軍應該為科技(6.1,6.2和6.3)預算水平進行規劃和申請,至少要像國會每年增加陸軍科技一樣,反映整個陸軍現代化時期的實際增長。此外,科技撥款應該有40%用于創新和發現研究(6.1和一些6.2),60%用于陸軍現代化的優先事項(一些6.2和6.3)。這種分配應定期進行評估,以確保它能繼續滿足陸軍在現代化、創新和技術發現方面的交叉需求。

建議。美陸軍部長應在秘書處內指定一名科學技術(S&T)執行官,作為專家和倡導者,監督科技政策并審查其執行。美陸軍部長應尋求AFC和ASA(ALT)的聯合建議,以確定和編纂該執行官的權力和責任。這個被授權的科技領導者應該幫助解決AFC和ASA(ALT)的角色和責任不明確的問題,并確保近期、中期和長期優先事項的平衡,以及校內和校外的科技績效。這名高管應該是一名高級文職人員(SES/SL級別),具有很強的科技技術背景和科技界的工作經驗,并對美陸軍內科技的成功負責任。

建議。雖然 "一站式服務"可能不是一個切實可行的解決方案,但AFC應加強努力,確保在描述基礎研究的機會以及填補現代化和研究空白所需的新技術過渡時,其戰略信息的一致性和簡單性。AFC應該尋找方法使那些不熟悉陸軍的人更容易與他們進行合作。ERDCWERX是DEFENSEWERX和美國陸軍工程研究與發展中心之間的合作項目,是這類舉措的一個典型例子。

建議。委員會強調了利益共同體(CoI)在美國防部范圍內的科學和技術中所發揮的關鍵作用。雖然與利益共同體的一些接觸正在進行中(即通過與整個科技企業的主題專家的接觸),委員會鼓勵美陸軍通過AFC和DEVCOM重新致力于利益共同體的接觸。

建議。AFC應該在美國科學技術(S&T)生態系統內建立更多的聯系,以利用工業、學術和其他國防部組織的投資和技術創新,從而避免重復投資并最大限度地利用非政府的發展。它應該考慮更多地使用類似于國防高級研究計劃局 "大挑戰 "的競賽,作為一種機制來吸引工業界、學術界和其他科技界的參與。

建議。美陸軍領導層應確保實驗室主任獲得授權和有效的資源,以培養他們的勞動力,并有權利用賦予他們的所有科學和技術再創新實驗室(STRL)的權力。陸軍領導層應建立衡量STRL資金有效性的指標,并確保實驗室主任充分利用其資源來管理各自的工作隊伍。

建議。AFC應該確保其領導層不僅為現代化和研究優先事項提供一致的指導,而且積極鼓勵在各級科技人員中進行適當的授權和分散執行,以減少混亂,確保陸軍科技有一個明確的愿景,并確保以更高的質量和更低的成本交付能力。

建議。為了鼓勵創新文化,使陸軍能夠 "成為威脅",也為了提高衡量創新的能力,AFC應該調查并實施業界公認的推動創新的最佳做法,包括領導層對創新的承諾,對實施新方法解決問題的獎勵,以及明確的責任線和問責制,而不僅僅是分配更多的資金。

支持這些建議的結果和結論可以在報告的正文中找到。

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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。

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美國缺乏一套專門的人工智能(AI)戰爭的理論。這導致了在戰爭的作戰層面上缺乏對人工智能影響的討論。人工智能的定義通常采用技術視角,不考慮對作戰藝術的影響。提議的作戰藝術的新要素 "抓手(Grip)"解釋了人工智能和人類在兩個方面的基本關系:自主性和角色交換。“抓手”為人工智能戰爭的理論奠定了基礎,除了揭示改變任務指揮理論的必要性外,還提出了作戰的假設。美國空軍陸戰隊的發展以及由此產生的戰爭作戰水平(和作戰藝術)在歷史上有類似的案例,說明關鍵假設如何影響戰場的可視化。去除“人在回路中”的人工智能戰爭的假設,揭示了需要一種新的作戰藝術元素來安排部隊的時間、空間和目的,此外,美國陸軍任務指揮理論需要調整,以使指揮官能夠在各種形式的控制之間移動。

簡介

“機器人和人工智能可以從根本上改變戰爭的性質......誰先到達那里,誰就能主宰戰場。”- 美國陸軍部長馬克-埃斯佩爾博士,2018年

預計人工智能(AI)將極大地改變21世紀的戰爭特征。人工智能的潛在應用只受到想象力和公共政策的限制。人工智能擁有縮短決策周期的潛力,超過了人類的理論極限。人工智能也有望執行人類、機器和混合編隊的指揮和控制功能。人工智能在自主武器系統(AWS)中的潛力同樣是無限的:分布式制造、蜂群和小型化的先進傳感器為未來的指揮官創造了大量的配置變化。與圍繞人工智能的技術、倫理和概念問題相關的無數問題,為如何將這項技術整合到戰爭的戰術層面上蒙上了陰影。現代軍隊幾個世紀以來一直在為正確整合進化(和革命)的技術進步而奮斗。美國內戰期間的鐵路技術對 "鐵路頭 "軍隊和格蘭特將軍在維克斯堡戰役中的勝利都有貢獻。25年后,法國人忽視了普魯士的鐵路試驗,給第三帝國帶來了危險,同時也沒能把握住小口徑步槍的優勢。卡爾-馮-克勞塞維茨在《論戰爭》中指出,每個時代都有自己的戰爭和先入為主的觀念。本專著將探討當前的先入為主的觀念和人工智能在戰爭的操作層面的出現。

對作戰層面的討論側重于作戰藝術,以及指揮官和他們的參謀人員如何通過整合目的、方式和手段,以及在時間、空間和目的上安排部隊來發展戰役。在作戰藝術中缺乏以人工智能為主題的討論,增加了不適當地部署裝備和以不充分的理論進行戰斗的風險;實質上是在邦聯的火車上與追兵作戰。美國的政策文件和技術路線圖主要集中在能力發展和道德影響上,而沒有描述一個有凝聚力的人工智能戰爭的理論。但美國和中國在自主行動方面的實驗趨于一致;這引起了沖突的可能性,其特點是越來越多的被授權的人工智能和AWS沒有得到實際理論框架的支持。這個問題導致了幾個問題。美國軍隊的人工智能戰爭理論是什么?大國競爭者的人工智能戰爭理論是什么?有哪些關于顛覆性技術的歷史案例?理論應該如何改變以解釋顛覆性技術?

本專著旨在回答上述問題。它還提出了兩個概念,以使指揮官能夠在戰場上可視化和運用人工智能;一個被暫時稱為 "抓手"的作戰藝術的新元素和一個任務指揮理論的延伸。該論點將分三個主要部分進行闡述。第一節(理論)將證明人工智能需要一個認知工具來在時間、空間和目的上安排部隊,方法是:綜合美國的人工智能戰爭理論,描述中國的人工智能戰爭理論,以及揭示當前文獻中的“抓手”理論。第二節(歷史)是對1973年為應對技術轉變而從主動防御演變而來的空地戰(ALB)的案例研究。第二節將重點討論戰場維度的思想、任務指揮理論的演變以及相關的作戰藝術的正式出現。第三節(新興理論)提出了作戰藝術的新要素,作為一種認知工具,幫助指揮官和參謀部將21世紀的戰場可視化。第三節將把以前的章節整合成一個有凝聚力的模型,讓指揮官和參謀部在時間、空間和目的方面可視化他們與AI和AWS的關系。第三節還將提供一個任務指揮理論的建議擴展,以說明人機互動的情況。

主要研究成果

人工智能的復雜性導致了正式的戰爭理論的缺乏;然而,在美國的政策和發展文件中存在著一個初步的美國人工智能戰爭理論。人工智能戰爭理論必須解釋人類和人工智能之間的關系,這樣才能完整。通過作戰藝術和任務指揮的視角來看待人工智能,揭示了自主性和角色互換的兩個頻譜,通過不同的組合創造了人工智能戰爭理論的維度。這些維度,或者說掌握的形式,代表了作戰藝術的一個新元素。同樣,需要將任務指揮理論擴展到一個過程-產出模型中,以實現掌握形式之間的移動。

方法論

綜合美國目前的人工智能政策和AWS的發展路線圖,提供了一幅戰略領導人如何看待人工智能的圖景,允許發展一個暫定的戰爭理論。由于缺乏關于武器化人工智能的歷史數據,政策和發展路線圖是必需的,因此本專著中提出的理論是由提煉出來的概念產生的。由于中國的工業和技術基礎的規模,中國被選為對抗模式,預計在10到15年內,中國將超越俄羅斯成為美國最大的戰略競爭對手。

圖文并茂的案例研究方法將被用來分析主動防御和空地戰之間的過渡。該案例研究將整合技術、政策和戰爭理論,以喚起人們對多域作戰(MDO)和人工智能在21世紀戰爭中作用的疑問。第二節的批判性分析側重于理論的發展,而不是其應用。第二節的詳細程度是有限制的,因為它仍然是一個更大(和有限)整體的一部分,因此重點應繼續揭示戰場可視化和認知輔助工具之間的聯系。第三節通過作戰藝術的新元素和任務指揮理論的調整來回答每一節中發現的問題,從而將前幾節連接起來。人工智能缺乏歷史,考慮到人們不能直接分析以前的沖突,以獲得教訓或原則。在這種情況下,任務指揮理論提供了一種間接的方法來理解使人類能夠集中式和分布式指揮和控制功能的機制,以及為什么人工智能缺乏相應的機制會抑制我們感知機會的能力。第三節將把美國現行政策和路線圖中的幾個抓手成分匯總到任務指揮理論提供的框架中。

范圍和限制

本專著存在于美國陸軍多域作戰概念的框架內,其理解是解決方案是聯合性質的,因為 "陸軍不能單獨解決問題,概念發展必須在整個聯合部隊中保持一致,清晰的語言很重要。"本專著不能被理解為對MDO中提出的問題的單一解決方案,而是一種幫助實現戰斗力聚合的方法。

關于人工智能的討論充滿了倫理、法律和道德方面的考慮,本專著不會涉及這些方面。本專論的假設是,人工智能的軍事用途在政治上仍然是可行的,而且 "戰略前提 "允許該技術的軍事應用走向成熟。由于運用的變化幾乎是無限的,人工智能的戰術實施將不會被詳細討論,而重點是在作戰層面上的概念整合。一般能力將被限制在與作戰藝術和作戰過程有關的具體趨勢上。

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戰爭的特點正在發生根本性的變化,這些變化對空中力量的影響尤其深遠。多域整合為空中力量和越來越多的空間力量在未來幾年內的一系列轉變做好了準備,這些轉變不僅與技術有關,而且與空軍組織和進行規劃和行動的戰略和作戰概念有關。

迫在眉睫的、不可避免的多域作戰似乎是空中力量的一個明顯的邏輯演變,它可能會引發這樣的問題:為什么我們沒有更早地沿著這些思路思考和發展作戰概念?畢竟,對優化、作戰協同和武力經濟的尋求在空中力量中是持久的。可以說,多年來,空軍及其相關部門事實上已經嘗試以某種方式或形式在多域背景下運作。然而,在整個部隊甚至整個戰區范圍內,為多域作戰(MDO)提出的早期作戰概念(CONCOPS),在多域作戰空間產生作戰協同和效果的努力是前所未有的。

諸如聯合全域指揮與控制(JADC2)這樣的結構闡述了一個作戰云賦能的未來戰爭,其中任務指揮和戰斗空間管理被有效地隱含在整個戰斗部隊中,觀察-定向-決定-行動(OODA)環路被加速到邊緣計算的速度。傳感器和通信網絡決定了空軍承擔幾乎所有傳統任務的功能能力。數據和數據流將變得比空軍傳統上對機動自由的依賴更加重要,并且有效地成為其戰略推動者。空軍力量將越來越多地與網絡而非平臺、數據而非武器系統有關。

任務的成功和失敗一直是由指揮官和作戰人員可用的態勢感知水平決定的。在新興的作戰模式中,空軍以近乎實時的速度收集、處理和利用數據的能力有效地使數據成為最大的工具和最令人垂涎的武器。收集、處理、匯總、分析、融合和傳播大量的數據、信息和知識將需要像未來有爭議的戰場上的事件速度一樣快。目前正在進行的戰爭數字化將導致在未來幾年內將 "大數據"廣泛用于作戰過程。空間領域將在實現全球范圍內連續的、有保障的和安全的通信方面發揮顯著的作用,除了更傳統的遠程監視用途外,它還被用作這種通信的運輸層。

對信息主導地位的追求將以新的和不確定的方式在物理、電磁和虛擬世界中擴展競爭的連續性。隨著空軍對帶有嵌入式人工智能(AI)工具和應用的作戰云的使用,新的風險、脆弱性和故障點將被引入。本出版物收集了來自世界各地領先的思想家的文章和見解,對多域整合和空中力量的信息優勢框架和概念的一些最相關問題提供了深入的觀點。這里的觀點和討論反映了當前對各種戰略、指揮和作戰層面的思考,讀者會發現這些思考對他們更廣泛的理解很有幫助

這里介紹的專家展望本身既不樂觀也不悲觀,正如我們所期望的那樣,所確認的是各種新技術促成的 "飛躍"機會正在地平線上形成,但其有效利用帶來了復雜和破壞性的新挑戰。在強調其中一些關鍵的挑戰和更好地理解這些挑戰的必要性的同時,正如通常的情況一樣,沒有快速的解決辦法或現成的解決方案。然而,有令人信服的理由認為,今天所預見的眾多挑戰似乎在理論上和技術上是可以克服的,有些甚至在未來幾年內就可以克服。在未來存在的許多不確定因素中,可以肯定的是,空中力量將被徹底重新定義。

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《美國陸軍多域作戰2028》(MDO 2028)是陸軍的未來作戰概念。該文件說明了陸軍需要如何適應和發展以在未來作戰中保持競爭性軍事優勢。該概念的關鍵組成部分是多域作戰的原則--校準部隊結構、多域編隊和融合--這使得敵人的反介入和區域拒止系統能夠被瓦解,并使軍隊能夠利用短暫的優勢窗口。這是一個取決于在時間、空間和目的上持續同步能力的概念,以實現跨領域的協同作用,并創造一個可利用的優勢窗口。聯合部隊目前通過"域聯合解決方案的階段性同步"來實施能力融合,這并不支持在針對未來同行威脅的競爭和利用的重復循環中快速和持續地整合多個領域的能力。因此,關鍵是要考慮什么能力可以讓軍事領導人克服這些技術和人類認知的局限性。一個可能的解決方案是將人工智能融入作戰管理過程。

本專著重點說明了將人工智能融入作戰管理過程以促進多域作戰融合的必要性。通過分析多域作戰的融合差距、人工智能的發展以及當前的指揮和控制系統,該研究旨在說明多域作戰中能力持續融合的復雜性迅速超過了人類的認知能力。此外,由于美國的對手正在大量投資于人工智能和自主性,將人工智能融合到作戰管理過程中的問題不是在戰場上取得優勢的問題。相反,問題在于如何擁有競爭性臨時可利用的優勢窗口的能力

介紹

簡而言之,速度在兩個不同的方面很重要。首先,自主性可以提高決策速度,使美國能夠在對手的行動周期內采取有效措施。其次,如果美國要維持軍事優勢,作戰能力向自主性的持續快速轉變至關重要。— DSB 自主性報告,2016 年

《美國陸軍多域作戰2028》(MDO 2028)是陸軍的未來作戰概念。這份文件說明了陸軍預計它需要如何適應和發展,以在未來的作戰中保持競爭性軍事優勢。該概念的關鍵組成部分是多域作戰的原則——經過校準的部隊結構、多域編隊和融合——這使得敵方反介入和區域拒止 (A2AD) 系統能夠被瓦解,并允許軍隊利用短暫的優勢窗口。這一概念取決于指揮官在時間、空間和目的上不斷同步的能力,以實現跨域協同并創造可利用的優勢處境。

目前,聯合部隊正在通過“域聯合解決方案的階段性同步”來融合能力,這一過程不支持在針對未來對等威脅的競爭和利用的循環中快速和持續地整合多個領域的能力。軍方領導人承認這一缺點和任務的復雜性,因此引入了需要開發新的軍事技術來填補關鍵空白的融合考慮。基于這些差距,未來的指揮和控制系統需要為所有梯隊的指揮官提供戰斗空間內所有聯合單位的完整共同作戰圖,并有能力快速傳輸偵察和目標數據,以通過動能和非動能手段攻擊擬議的目標。

然而,敵人在自主性和人工智能 (AI) 方面的發展極大地壓縮了時間窗口。由于時間窗口短,協調融合工作的任務很快超出了人類的能力。其他因素,例如彈藥優化和能力重置時間的需要,進一步增加了任務的復雜性。因此,至關重要的是要考慮軍事領導人需要具備哪些能力來克服這些技術和人類認知限制。一種可能的解決方案是將人工智能集成到作戰管理過程中。因此,多域作戰融合所帶來的挑戰提出了一個關鍵問題:美國陸軍是否需要一個人工智能引導的作戰管理系統,以便在多域作戰中成功地融合能力,對抗一個有能力使用自主和人工智能引導能力的同行競爭對手?

多域作戰之路

我們尋求獲得優勢的方式是在決定性的空間優化所有領域,以影響滲透。— 美國陸軍能力整合中心主任埃里克-韋斯利中尉

武裝競爭的一種現象是技術創新的武器化。從軍事角度來看,這是一個關鍵的進步,可以讓一個國家的戰斗力量在戰場上保持競爭優勢。為了推動能力發展,軍方領導人引入了未來的作戰概念。這些概念是預測軍隊需要如何訓練、裝備和組織自身以競爭和戰勝新興威脅的文件。目前,美國陸軍正在進行重大改革。此次重組將使軍隊轉向大規模作戰行動,并調整部隊以滿足國家安全戰略 (NSS)、嵌套式國防戰略 (NDS) 和國家軍事戰略 (NMS) 中概述的需求。這種變化代表了軍隊的范式轉變。在將近兩個十年的時間里,這主要集中在平叛上。對于美國陸軍來說,這項工作驗證了歷史不會重演,但卻是會押韻的格言。主要是因為當前未來作戰概念“MDO 2028”的引入促使轉型讓人想起過去的重組周期。一個相關的例子是 20世紀80年代中期引入空地一體戰學說引發的重組。

空地之戰是美國陸軍在冷戰高峰期對俄羅斯威脅的回應。它于 1986 年出版,提出了一個依賴于陸地和空中能力有效同步的作戰框架。在技術進步的推動下,復雜性不斷增加,導致 "事件的節奏加快",這是基本的前提。該文件的一個關鍵組成部分是引入了反映戰爭不斷發展的新術語。其中一個新術語是綜合戰斗——集中使用所有能力來擊敗敵人——它依賴于獲得和保持態勢感知的能力。基于對新興技術可以在戰場上提供優勢的認識,空地戰指導正在迅速發展的計算機技術集成。1986年美國防部向國會提交的年度報告中提出了所需的創新努力。聯合戰術融合計劃 (JTFP) 和聯合監視和目標獲取系統 (JSTAS) 是隨后出現的系統。這兩個系統都旨在為指揮官提供從各種來源收集信息并指導采用聯合動力努力追擊地面目標的能力。開發這些系統的必要性表明了兩個事實。首先,這些系統顯示了技術和戰爭之間的整體關系。第二,這些系統強調了軍事領導人承認,從現在開始,在戰場上有效同步軍事能力所需的速度和復雜性超過了人類的認知能力。目前的多域作戰概念將這一認識帶到了未來。

認識到美軍的競爭優勢正在減弱,麥克馬斯特中將(退役)和當時的國防部副部長羅伯特-O-沃克呼吁開發空地戰2.0。時任訓練與條令司令部司令的大衛-G-帕金斯將軍(退役)響應號召,推出了多域作戰。然而,在2016年美國陸軍年會和博覽會期間,帕金斯將軍(退役)指出,這個概念不是對空地戰或全譜作戰的改造,而是描述了一種革命性的戰爭方法。多域作戰被稱為革命性的一個關鍵原因是,它要求軍事力量的運作方式發生轉變。新的作戰方式的基本驅動力是科學和技術的快速發展,以及需要在競爭、失敗、利用和再競爭的連續循環中與所有領域的同行威脅進行競爭。

在中國和俄羅斯等大國競爭的推動下,2017 年的美國國家安全戰略 (NSS)指示軍隊需要擁有同時在多個領域與競爭對手競爭的能力。要建立跨域對抗敵人的能力,需要發展“新的作戰概念和能力,以在不保證在空中、海上、陸地、太空和網絡空間領域的主導地位的情況下取得勝利”。來自聯合推動者的可靠和及時的跨領域支持是成功競爭的關鍵要求和隱含任務。由此產生的域相互依賴意味著“一個域中缺乏訪問可能會在一個或多個域中產生級聯效應”。因此,美國空軍多域作戰戰略計劃助理教授賈里德·唐納利博士預測,未來的戰爭將在一個快速而復雜的多域連續體中進行,不依賴于一系列作戰條件的連續設置但需要跨多個域的能力永久同步。因此,了解不同域中存在的能力以及如何利用每種能力來獲得暫時的優勢是多域作戰成功的基礎。

在 NSS 和 NDS 的指導下,美國訓練和條令司令部 (TRADOC) 于 2018 年初推出了 TRADOC 手冊 525-3-1,即“美國陸軍多域作戰2028”。這是一個概念,作為前 TRADOC 總司令Stephen J. Townsend 強調,承認敵人有能力在多層次的對峙中提出挑戰并與美軍抗衡,其目的是“在時間、空間和功能上將美軍和其盟友分開,以擊敗我們。”

該概念提出戰爭演變的一個原因是,它將多個領域的能力互動形象化,這超越了在不同領域內的機動性或擁有實現跨領域效果的能力。相反,這個概念承認,技術進步改變了領域之間的相互關系和跨領域連接的速度。MDO 2028將這些變化納入了該概念的多域作戰原則--校準的部隊結構、多域編隊和融合--這使得敵方的反介入和反侵略系統被瓦解,并使軍事力量能夠創造短暫的優勢窗口。它們結合在一起,為指揮官在時間、空間和目的上匯聚能力創造了條件,以實現跨領域的協同,并創造一個可利用的優勢地位。此外,多域融合是一個可以通過整合人工智能引導系統來優化和加速的過程。

戰場上的人工智能

我們必須習慣這樣一個激進的想法,即我們人類將只是智能生物之一。— Alexander Kott,美國陸軍研究實驗室網絡科學部主管

人工智能是技術系統執行此前需要人類智能才能執行的任務的能力。這些任務包括觀察和識別模式、通過觀察學習、預測事件或采取行動的能力。中國是美國的主要競爭對手之一,認識到人工智能可以使戰場對稱性向他們的優勢傾斜。中國在人工智能引導軍事能力(包括自主武器系統)發展方面的大量投資證明了此觀點。為了在武裝沖突中保持相對優勢地位,美國需要發展將人工智能與決策過程聯系起來的反擊能力。當前的美國人工智能計劃主要集中在模式識別上,由于計算能力的快速增長,模式識別可以分析越來越多的數據以創建信息。

多域作戰是需要收集和分析大量數據以觀察和評估作戰環境發展。目前人工智能在軍事上的應用主要集中在后勤運輸和數據分析的支持上。然而,聯合人工智能中心和白宮人工智能特別委員會的成立,都標志著人工智能將擴展到國防部的其他領域。例如,美國陸軍未來司令部目前正在開展多項計劃,分析人工智能如何提高指揮官獲得態勢感知和做出明智決策的能力。一個重點領域是發展能力,以提高美軍同步效果和減輕日常認知任務的速度。強調開發人員和潛在的最終用戶之間的迭代合作,為該部門開發人工智能指導系統創造了條件,該系統可以 "產生并幫助指揮官探索新的選擇",并使他們能夠專注于選擇有利的作戰方案,使部隊和任務的風險最小化。

關于將人工智能納入作戰管理過程,關鍵是要區分將人類置于環中或環上的系統。根據機器人和自主系統的聯合概念,自主的定義是 "自動化的范圍,其中獨立決策可以為特定的任務、風險水平和人機合作的程度量身定做"。范圍本身包含了不同程度的自主性。在由TRADOC和佐治亞理工學院主辦的2017年瘋狂科學家會議上,專家們介紹了三種程度的自主性--完全自主、受監督的自主和自主基線。 一個完全自主的系統獨立于人類的實時干預,在人類不參與的情況下運行。在有監督的自主系統中,人類保持著實時干預和影響決策的能力,因此仍然處于循環之中。自主基線是目前各種現有系統中存在的自主性。在軍事應用中,這種自主性存在于人類監督的武器中,如愛國者和宙斯盾導彈系統,或AH-64D阿帕奇攻擊直升機長弓火控雷達,它獨立地 "搜索、探測、定位、分類和優先處理陸地、空中和水中的多個移動和靜止目標。"

Mitre公司的Richard Potember將機器學習視為 "人工智能的基礎",其重點是系統在無監督下學習的能力,并創建深度神經網絡,以支持決策和機器人應用。自主性和人工智能的整合是一個過程,不經意間將導致 "我們以前電氣化的一切,現在將'認知化'"。 支持將人工智能引導的作戰管理系統納入多域作戰的一個關鍵技術發展趨勢是,自主性和學習逐漸從感知轉向決策。這樣一來,人工智能可以減輕多域作戰中固有的復雜性。一個固有的復雜性是整合能力和做出跨越多個領域的決策能力,不是在幾分鐘或幾小時內,而是幾秒鐘內,如果需要的話。因此,將人工智能整合到決策和同步過程中,平衡有利于美國的觀察-定向-決定-行動周期。

在戰略層面,人工智能引導的系統可以影響推動不同領域的升級和降級的決策。在作戰層面,通用人工智能可以建立態勢感知和同步效果。為了支持多個領域的能力融合,人工智能 "處理來自在多個領域運作的各種平臺的大量信息 ",直接促進了MDO戰爭的兩個基本方面:速度和范圍。人工智能支持比敵人更快、更遠的打擊能力。這種能力能夠實時分析動態戰場,為快速打擊創造條件,將美國“友軍”的風險降到最低。美國國防科學委員會2016年的一項研究,提出人工智能系統能夠在一個動能瞄準周期內整合多種作戰管理、指揮與控制、通信和情報能力的觀點。此外,委員會評估說,這些人工智能引導的系統的累積效應可以在整個多域融合周期內改變戰斗的運行和戰略動態。

多域融合

AI 即將上戰場,這不是是否會出現的問題,而是何時和誰的問題。— 美國陸軍未來司令部司令約翰·默里將軍

在武裝沖突中,美國的競爭對手旨在整合他們的A2AD系統以建立分層對峙區。其目的是剝奪美軍聯合部隊在時間和空間上同步作戰的能力。俄羅斯的S-400 Triumf是美國部隊在大規模戰斗中可能面臨的系統代表。S-400是一種移動式地對空導彈系統,擁有對付從無人機到終端彈道導彈的各種武器系統的能力。該雷達可在600公里范圍內跟蹤目標,并具有100公里的交戰范圍。該系統提供的關鍵技術進步之一是傳感器到操作手的全自動循環,使該系統能夠同時跟蹤和打擊多達80個目標。這是支持MDO 2028假設的一個例子,即美軍在大規模對抗同行威脅的敵對行動開始時,不能假設自己在任何領域擁有優勢。為了在競爭、滲透、分解和利用的連續循環中攻破敵人的防御系統,美國陸軍的多域作戰框架引入了多域作戰的三個原則--校準的部隊態勢、多域編隊和融合。

校準的部隊態勢是指能夠迅速適應和改變作戰環境的部隊和能力組合。其目的是找出潛在的弱點或在戰場上創造不對稱性,以建立一個可利用的局部優勢窗口。前方存在的部隊支持在整個軍事行動范圍內快速升級,以滲透和瓦解敵人的系統。這些部隊被安排具有任務指揮、火力、情報收集、維持、信息活動和特種作戰能力。遠征部隊具有在需要時進行聯合強行進入行動的能力,并為后續部隊創造了條件。這些部隊通過空中和海上部署,可在幾天或幾周內完成。

多域編隊的重點是使較低的梯隊能夠對近距離的威脅進行進攻和防御行動。支持多域編隊的三種能力是進行獨立機動的能力、采用跨域火力的能力和最大限度地發揮人的潛力。為了支持在有爭議的領域內達到軍事目的,MDO 2028認識到軍團、師和旅梯隊的單位需要獨立行動,不受上級總部資源優先級的限制。因此,他們需要擁有有機的后勤、機動、火力、醫療和通信網絡,使部隊能夠在預先確定的時間內獨立作戰。作戰概念目前的框架要求這些梯隊 "在通信線路高度競爭的情況下,仍能維持數天的進攻行動。"維持進攻的能力是由指揮官采用跨域火力的能力來驅動的。

跨域火力是指在暫時脫離上級總部火力支援的情況下,對火力能力進行整合,并具有冗余性。這個過程包括直接和間接火力單位、保護能力和電子戰裝置,以及 "多光譜融合彈藥,以及網絡空間、空間和信息相關能力"。為了加強在復雜和快速發展的多域作戰環境中的決策過程,需要開發 "由人工智能和高速數據處理支持的人機交互"。 校準部隊態勢和創建多域編隊都是為了實現本文所認為的多域作戰的一個關鍵組成部分--融合。

MDO 2028將融合定義為 "在所有領域、電磁頻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,優化效果以超越敵人"。盡管它可能看起來像目前聯合能力的整合和同步延伸,但這個概念與目前應用的聯合能力有很大不同。這主要是因為它不是在時間和空間上按順序消除沖突的過程,而是由目標周期和任務分配命令指導和限制。相反,它是在窗口期中對所有領域的效果進行持續的同步化,在空間和時間上都有很大差異。要在一個同行競爭的環境中競爭,需要有能力通過跨域的協同作用創造暫時的領域超越。這種協同作用集中在決定性的空間。決定性空間是時間和空間上的一個物理的、虛擬的和認知的位置,它使美國部隊能夠獲得一個可利用的明顯優勢位置。此外,由于軍事單位期望同時對抗多種威脅,多域融合要求在所有領域的競爭連續體中同時進行系統分解和中立化。

快速指揮和控制為指揮官通過跨域協同和分層選擇,實現融合創造了條件。因此,軍事指揮官在任何特定時間點擁有對戰斗空間內運作的所有聯合力量的整體態勢感知是融合的一個關鍵組成部分。MDO 2028確定了兩項要求,即必須開發技術先進的指揮和控制系統并將其整合到多域編隊中以促進這一進程。第一個是需要 "每個梯隊的指揮官和參謀人員都能得到所有領域的戰斗可視化呈現并且指揮",并迅速調整能力以實現融合。第二是有能力迅速協調聯合能力的匯合,以對付敵人的特定弱點。

指揮官在目的和時間上實現融合能力的關鍵是五個融合要素的同步化--準備時間、計劃和執行時間、持續時間、重置時間和周期時間。對這些要素的考慮使指揮官能夠計算出從啟動開始達到效果所需的時間,以及為新一輪的重新競爭重置能力所需的時間。在這個框架內收斂多種能力的過程因不同的能力使用率而進一步復雜化。雖然周期率提出了一個無限的使用序列,但使用率代表了一個與 "彈藥和消耗性虛擬武器 "相聯系的不斷減少的單位。 由于后勤是有爭議的,可預測的補給沒有保證,指揮官在多域融合中面臨著額外的挑戰。這個挑戰就是優化現有彈藥的使用,并使彈藥的使用與聯合能力的協調相一致。

目前可用彈藥的數量限制和無法建立庫存可能會導致未來大規模作戰行動中后勤儲備嚴重不足。為了延長軍隊的續航能力,特別是在跨越軍事爭端地區的交通線作戰時,需要對各種系統的武器狀況進行持續評估。在動能范圍內對所有聯合平臺進行 "優化和排序射擊 "變得至關重要。這種優化和排序過程,同樣迅速超過了人類決策者的認知能力,并提出了一個技術作戰管理系統的缺陷,該缺陷會對聯合能力的有效融合產生不利影響。

美國陸軍在多域戰斗空間中實現作戰敏捷性的核心是能夠從不斷增長的綜合數據集中創造理解,同時保持 "卓越的決策速度"。戰場上永遠存在著未知情況和沖突,但減少觀察環境變化和相應調整部隊方向所需的時間,可以提高決策和行動速度。提高對聯合部隊在各個領域內的所處位置的認識,相對于敵人和他們的作戰和戰術計劃,對于加速較低層次的機動是必要的。此外,短暫的機會窗口要求未來的作戰管理系統迅速將傳感器與射手相匹配。

在美國陸軍的現代化框架內,新興技術需要為兩個關鍵的技術和組織上的不足提供一個解決方案。首先是保持對作戰區域內所有聯合軍事單位完全態勢感知的能力。第二是迅速建立從傳感器到射手的冗余回路能力,其中包括所有可用的聯合單位并考慮到能力的不同再生周期。這是一項任務,根據需要處理的數據量,當聯合軍事單位在有爭議的戰場上競爭時,需要持續同步,這很快就會超過人類的認知能力。將人工智能融入作戰管理過程可以減輕這種人類的局限性。

當前的作戰管理系統

我們的投資重點之一是網絡,這并非巧合……因此我們有能力將這種目標快速傳達給另一個領域。— 美國陸軍未來司令部司令約翰·默里將軍

實現多域融合的最關鍵步驟之一是開發聯合指揮和控制(C2)系統,將整個戰斗空間的能力縱向和橫向聯系起來。2017年,SYSTEMATIC公司獲得了設計美國陸軍新型作戰管理系統 SitaWare 的合同。美國陸軍戰術任務指揮部負責人 Shane Taylor 中校稱該系統是“一種開箱即用的解決方案,用于跨梯隊同步任務指揮數據,這為陸軍遷移到通用架構的目標提供了一個跨越式發展的機會。”該系統提供的一些進步包括簡化指揮所 C2、改進與聯合和聯盟伙伴的互操作性以及標準作戰功能融合框架。該系統的另一個關鍵功能是能夠快速擴展大量數據并以提高指揮官態勢感知的方式呈現。

在美國陸軍的作戰環境中,SitaWare 是一個指揮后計算環境組件,有望消除信息和情報孤島,并可集成為通用作戰平臺。 SYSTEMATIC公司承認未來的作戰需要情報、后勤和作戰系統的快速同步。因此,當前系統旨在分析大型數據集并在直觀的用戶界面上顯示相關信息。因此,它可以實時建立指揮官的態勢感知并提高他們的決策速度。此外,系統軟件符合各種民用和軍用互操作性標準,這使得系統更容易與其他聯合和聯盟平臺連接。

為了在各梯隊之間嵌套系統,SitaWare的用戶界面應用程序和顯示器可根據操作環境的要求進行定制。縱向信息共享確保所有梯隊之間共享共同數據。為了提供戰術層面上的態勢理解,該系統具有對輕型、輪式和裝甲編隊的美國“友軍”跟蹤能力。該系統的另一個關鍵特征是綜合指揮層。這一功能使指揮官能夠根據作戰環境的變化,迅速傳播對原始命令的更新和修改。然而,SitaWare的設計并不是為了指導效果。因此,它不能充分加快傳感器到射手的周期,不能提高指揮官在有爭議的環境中有效地匯聚聯合能力,以對抗擁有自主和人工智能支持的武器平臺的同行威脅。

在解決未來多域作戰要求的另一項努力中,美國陸軍啟動了一個內部項目,旨在 "增加物理目標、數據收集、數據分析和自主決策在戰場物聯網中的整合。"該項目專門用于填補美國陸軍領導人評估的商業生產技術沒有充分解決的差距。弗吉尼亞理工大學的專家預測,項目的主要挑戰之一是 "處理許多復雜的變量 "的能力,這影響了結合從博弈論到分布式學習等方面的能力。這些挑戰由于以下事實而被放大:美國陸軍目前的技術開發工作側重于能力的實戰化,很少考慮整合軟件和硬件,使這些系統能夠與各種聯合能力溝通。

該項目的重點是將人工智能引導的系統置于回路中,為指揮官提供在戰斗空間的各種傳感器平臺上收集的大量數據的綜合分析。通過收集相關傳感器系統的數據,分析敵人的能力分布,并將其與可用的美國“友軍”武器系統進行比較,該系統提供關于如何最有效地實現效果的建議。為了使這一過程有效運作,指揮官必須放棄相當程度的控制權,因為他們允許系統 "為如何發動戰爭選擇最合適的戰略"。盡管有這種擔憂,陸軍下一代戰車跨功能小組的副主任凱文-麥凱納里承認,人工智能在多域作戰中是必不可少的,因為它提供了可將目前九十六小時的師級目標定位周期 "減少到九十六秒 "的能力。總的來說,"四分衛項目 "是幫助指揮官 "準確了解戰場上的情況,然后根據可用的和其他因素選擇最合適的戰略。"該倡議是能夠在時間有限的決策空間中有效地融合能力邁出的重要一步,因為它將人工智能的作用提升到數據可視化工具之外,使其成為戰斗戰略工具。

對人工智能在作戰管理過程中的可靠性的擔憂可以通過云架構和深度學習系統的快速發展來緩解。與人類互動類似,在人工智能和自主系統發動的戰爭中建立信任需要時間。中校Wisham,"四分衛"項目的負責人之一,指出這需要一個深思熟慮的策略來證明系統是可靠和有效的,由于很難或不可能追蹤到神經網絡的決策路徑,這就很復雜。 然而,Nvidia公司的機器人研究員Dieter Fox預測,這是一個有解決方案的問題,因為研究人員繼續開發分析神經網絡和機器學習過程的新程序,在未來可以解決這一問題。要分析網絡和學習過程是人工智能的一個關鍵方面,因為它允許開發人員在一個設定的決策框架內約束自主學習系統。另一個認識到發展人工智能啟用能力重要性的部門是美國空軍。

由于確定需要開發多域 C2 系統,美國空軍打算用“衛星、有人機和無人機上不同傳感器的全新網絡”取代其傳統的聯合監視目標攻擊雷達系統。這種新能力的名稱是先進作戰管理系統(ABMS)。盡管項目當前的重點是連接美國空軍單位,但其最終目標是開發“未來作戰的數字神經系統”。美國空軍準將、美國空軍聯合部隊整合總監戴維·熊城(David Kumashiro)表明,他們的方法集中在這樣一種觀念上,即如果“你不遵循開放系統架構的標準,你就會發現自己在場邊,與戰斗無關。” ABMS結構建立在現有的基于云的目標定位助手之上,旨在有效跟蹤目標和飛機。通過擴展這一概念,美國空軍規劃人員希望專注于網絡機器對機器的交互。該項目的指導思想是開發可以“像樂高積木一樣拼在一起”的系統,以快速輕松地連接聯合能力。

總體而言,將人工智能整合到作戰管理過程中的需求是由一種認識驅動的,即在作戰領域將美國軍事部門聯系起來對于保持競爭性軍事優勢是必要的。如果不走人工智能整合的道路,就有可能對美軍在未來的戰斗中擊敗近似競爭對手的能力產生不利影響。以下兩個場景說明了在軍團和師級的多域作戰中,人工智能引導的作戰管理系統如何影響戰場上的動態。

方法

長期規劃使軍方能夠集中研究和開發工作,并指導人員配備、訓練和裝備決策。這個過程的核心是制定評估發展中威脅的概念。 MDO 2028 是一個包含假設和預測以推動軍事戰略的文件示例。聯合出版物 5-0“聯合規劃”,將假設定義為“關于當前態勢或事件未來進程的假設,在缺乏事實的情況下假設被認為是真實”,這對于推進規劃過程至關重要。為了提供一個將軍事能力和需求與預期的未來作戰環境聯系起來的背景框架,軍事規劃人員創建情境以增加理解。這一過程使各級軍事領導人能夠“接觸可能的未知情況,并且吸收理解它”,并提出解決方案。因此,情景模擬是作為創建承認技術發展可行框架的一種方式。然而,重要的是不要將情景與具體預測混為一談,而應將其視為擴展可能性領域并根據預期的技術發展識別未來機會的工具。此外,重要的是要認識到情景構建的一個潛在因素是不確定性。為了展現不確定性和復雜性,同時保持情景“介于預測和推測之間”,需要整合歷史和當前信息,識別行為模式,以及“構建 關于未來的連貫敘事。”其他重要的考慮因素是場景需要與可信的現實生活條件保持一致。

布加勒斯特國防大學國防與安全研究中心的研究員 Marius Potirnich 創建了特定軍事情景分類。他提出的兩個類別是戰略情景和演習情景。戰略情景是出現最廣泛的類別,考慮了在整個軍事行動中可能發生和使用的軍事事件和能力。演習場景嵌套在戰略場景框架內,并進一步細分為真實和虛構。真實場景使用現有軍事能力,在現有作戰環境的約束下,分析現實世界任務集中的情況。虛構環境評估軍事能力的現狀以及預期的未來能力,并將它們置于基于已發布的軍事行動概念和現代化框架的預期威脅環境中進行預測。

本專著介紹了兩個虛構的場景,以說明在未來的多域作戰中集成人工智能引導作戰管理系統的潛在影響。所有場景都基于與對手(如中國)發生沖突的環境。第一個場景以軍梯隊為背景,重點關注空中和海上動能打擊的融合,以及“支持軍區機動計劃或代表下屬梯隊”的網絡空間活動。第二個場景設置在師梯隊,側重于聯合能力的融合和需要分析和傳播的“大量情報的定制”。對手的A2AD和軍事創新努力以及美國陸軍的 MDO 2028 和當前的現代化舉措被用作背景情景。場景是嵌套的,最后評估了美國陸軍是否能將人工智能納入其作戰管理流程,以便在當前的MDO 2028現代化框架下有效地融合多域作戰能力,以及如果該部門不能這樣做的潛在風險。

范圍和限制

這本專著的框架是美國陸軍的多域作戰概念。重點不是討論人工智能在戰場上的法律和道德以及考慮人工智能產生在兩個方面產生的后果。相反,它旨在評估人工智能如何幫助在日益復雜的作戰環境中實現多域元素的融合。由于人工智能領域的快速變化和發展,評估是在概念層面進行的,沒有深入探討人工智能在戰爭戰術和作戰層面的廣闊應用前景。對算法是否可以指導能力融合的評估是基于當前的發展,以及機器學習、量子計算和自主機器對機器組合領域的預期進行的。該專著所介紹的和用作基礎的所有信息都完全來自于已被批準公開發布的渠道。因此,有可能存在與本專著的假設相矛盾的機密文件。

戰略框架(情景一和情景二)

在2035年。根據“一個中國”的政策,中國軍隊已經開始收復臺灣,并開始阻止美國海軍進入中國南海。為了捍衛自己的利益,中國軍隊的導彈防御力量處于高度戒備狀態。綜合性的反介入和反侵略網絡得到了中遠程導彈、各種反飛行器和防空武器以及各種中遠程情報收集和監視能力的支持。中國的《新一代人工智能發展規劃》在過去15年中指導了軍事技術的發展。在 2017 年的介紹中,中國領導層宣稱“人工智能已成為國際競爭的新焦點。人工智能是一項引領未來的戰略技術; ……發展人工智能作為增強國家競爭力和保護國家安全的重大戰略。”因此,中國每年投資超過 150 億美元用于“智能技術”的發展,重點是人工智能引導的自主能力。中國的人工智能整合上付出不僅僅在軍用機器人領域,還包括自主軍事決策。基于人工智能在推理、作戰指揮和決策的潛力,中國領先的國防公司負責人,認為“在未來的智能戰爭中,人工智能系統將就像人類的大腦一樣”。因此,美國軍方面對的是一支具有在機器對機器團隊的前沿運作能力的中國部隊。

自主偵察無人機、攻擊機和導彈發射器整合到一個由人工智能引導的傳感器到射手網絡中。這些發展成倍地加快了戰斗的速度。對手的系統可以同時跟蹤和打擊數百個目標,并在需要時快速重新接觸和重新分配單位。為了競爭和滲透對手多余的防御結構,需要美軍快速、持續地匯聚能力,以“滲透和瓦解”A2AD 保護傘。這些行動能夠建立臨時的優勢窗口,軍和師梯隊可以利用這些優勢機動進入戰術支援區和近距離區域。在這些區域內,軍以下的梯隊可以集中他們的有機能力對抗敵人。這反過來又使軍團能夠在不斷的滲透和整合的循環中重新競爭和整合能力,為下級梯隊部隊的利用創造條件。

為了應對對手的現代化努力,美國陸軍在國家安全戰略、人工智能指令和多域作戰理念指導下,對機器-機器團隊聯動進行了大量投資。因此,美國的軍事能力包括一系列可以感知、協調效果以及指揮和控制的自主學習的作戰網絡系統。單個自主機器人和無人機系統,以及更大的無人駕駛飛機、海軍和導彈投送系統,都在該框架內作為自主節點運行。美國私營公司在量子計算領域的重大進展為美國軍隊提供了處理速度和響應時間方面的競爭優勢。這提供了一個戰機,使美國“友軍”能夠比對手更快地觀察、定位、決定和行動。但是,由于技術的進步,John Boyd 的 OODA 循環不再以分鐘為單位執行,而是以秒或毫秒為單位。這些新出現的威脅導致美國越來越多地將人從循環中移除,這使得聯合部隊能夠“以比對手更快、更有效的節奏作戰”。然而,受到有關在戰爭中使用自主制導系統和人工智能的道德法規的限制,美國軍方仍然將人類置于決策循環中。其結果是在指揮和控制層面有效整合了人機協作,允許指揮官在連續競爭期間從一系列進攻行動中選擇進攻方案,同時依靠自主的人工智能引導行動進行保護。

美國陸軍的關鍵指揮控制系統是由人工智能引導的作戰管理系統。它是美軍戰場網絡的樞紐。該系統從作戰環境中的所有聯合傳感器收集數據,并不斷從戰區和國家收集數據的單位中提取和推送數據,以構建共同的作戰圖景。這使系統能夠分析敵方和美國“友軍”在戰場上的位置。由于該系統是自主學習的,它會不斷評估敵人的行動和能力。同時,它對美國“友軍”能力及其狀態有完整的認識,包括各種系統的再生時間、彈藥消耗率和補給狀態。因此,該系統可以識別敵人的弱點和威脅,并執行一個連續的評估周期,以預測美國“友軍”聯合能力如何融合以在戰場上創造暫時的優勢。此外,作戰管理器還計算彈藥優化、能力調配和能力的使用,以達到預期的效果,同時最大限度地減少附帶損害和對部隊的風險。

在戰場網絡內,該系統與所有領域的聯合能力相聯系。各種作戰管理系統本身是橫向和縱向連接的,這使它們能夠跨多個域快速執行任務和重新分配任務,而不會失去實現各自目標的能力。與所有的傳感器和射手相連,允許系統控制傳感器到射擊者的連接,并分配最好的武器系統來實現動能和非動能效果。在保護作用中,作戰管理系統完全自主運行控制消除敵人對美國“友軍”和指定保護區的威脅。由于連續的進攻性競爭的融合能力必須嵌套在更高的總體目標中,作戰管理系統將人置于進攻行動的循環中。該系統分析了美國“友軍”能力通過在不同梯隊的聯合能力融合所能達到的各種效果。

多域框架將美國陸軍部隊視為遠征部隊。這個梯隊的關鍵作用之一是擊敗和消滅遠程和中程系統。因此,他們是在其控制范圍內各師的輔助力量。為了與同級別的威脅相抗衡,關鍵是要整合能力,以對抗對手的防空、遠程地面火力和反艦導彈。此外,在需要時,軍團總部負責指揮和控制在其作戰區域內運行的多域聯合能力。融合動能聯合火力的主要目標是摧毀敵人的中程武器系統,以促進師和旅單位的自由機動。最后,軍團負責同步國家、戰區和內部單位的情報收集工作。網絡空間能力本質上集成在融合工作中,包括國家和戰區級單位。總體意圖是對融合工作進行分層,以提供多種選擇并創建各種跨域協同能力變化。

在競爭周期內,軍團的重點是對敵方防御系統的滲透和瓦解。對對手A2AD保護傘的滲透,包括瓦解敵人的遠程火力系統。這包括使雷達和關鍵指揮和控制節點失效,這可能比破壞運載系統產生的影響更大。滲透的另一個方面是對手地面部隊機動的較量,以及在暫時優勢窗口期間與美國“友軍”從作戰和戰略距離機動的同步。

在師級,部隊的重點是分解和利用。在沖突開始時,他們可以作為前沿存在或遠征部隊。該師的主要作用是為下級部隊在近距離區域機動和對抗創造條件。該師的主要職責是“航空、火力、電子戰、機動 支援和多旅機動以獲得優勢位置。”關鍵是摧毀或消滅對手的中程火力單位。在這個梯隊,該師有能力將有機單位與上級司令部同步,并整合分配的空軍和海軍能力。與擁有自主和人工智能引導系統的相同競爭者相比,兩個梯隊的成功都受到他們進行多域同步的能力和能力自主水平的影響。

情景 1 – 軍團梯隊

美國陸軍第 18 空降兵團總部位于作戰支援區。該組織的主要作用在戰場上創造條件,使其控制下的各師和增援部隊可以利用這些條件進入近距離機動區域。進攻行動以四個目標為中心--消滅對手的遠程防空單位,瓦解對手的中程火力能力,限制對手的地面部隊速度,以及創造 "通過分配資源、安排師的機動順序并將其與縱深結合起來,在較低層次上實現匯合。" 雖然近距離和縱深機動區的距離超過1500公里,但盟軍一直處于中程彈道導彈的動能目標和網絡及太空領域內的非動能目標的威脅之下。

為了保護,美國第 18 陸軍空降兵團的 AI 作戰管理系統不斷連接到國家和戰區的情報收集單位以收集情報。一旦發現對手的威脅,作戰管理系統就會自動與戰區和國家傳感器協調,以確定威脅,并促進傳感器的交接,確保收集情報的完整性,同時減少不必要的情報冗余。同時,它識別出跨所有領域的多個交付平臺,以構建一個強大的殺傷鏈,盡管可能丟失主要聯系,但該殺傷鏈可在時間受限的環境中執行。

空間傳感器為系統提供有關敵人遠程和中程火力能力的各個組成部分配置信息并且能持續更新。與此同時,作戰管理系統將海軍驅逐艦識別為最有可能成功摧毀來襲導彈的單位。同時,該系統識別出可以對威脅做出反應的其他美國“友軍”單位,并根據其當前對整體作戰環境的評估對其進行優先級排序。系統基于其算法考慮的一些因素是:強制風險、成功概率、彈藥狀態、能力重置時間和附帶損害。

對于保護工作,作戰管理系統以人在環結構中運行。這意味著軍團的作戰中心可以觀察事態發展,并在緊急情況下進行干預,但該過程是為作戰管理系統自主運行而設計的。對手威脅的程度以及他們可以運行的速度推動了對自主運行的需要。一旦檢測到來襲導彈,作戰管理系統就會在幾秒鐘內執行概述的序列以摧毀對手的威脅。這個循環實時并持續運轉,以應對新出現的威脅。三個方面使得智能引導的作戰管理系統在國防領域的自主運行方面變得至關重要。首先,能夠在幾秒鐘內關閉射手到傳感器的鏈接,以應對以高超音速單位的威脅。其次,建立強大和冗余殺傷鏈的能力,可以快速整合備用和應急能力。第三,在優化使用有限且難以再補給的資源的同時指導保護工作的能力。在保護行動的同時,該系統分析作戰環境以檢測進攻行動的機會。

對于進攻行動,作戰管理系統以人在回路中的模式運作。美國政府關于人工智能和自主武器的道德使用政策,以及公眾對使用人工智能引導的自主武器系統的看法,是決定將人類留在決策鏈中的基礎。美國陸軍的“四分衛項目”為構建當前的作戰管理系統提供了框架。與保護工作類似,作戰管理系統不斷從外部和有機傳感器中提取數據。然后,它評估聯合能力如何融合以暫時禁用對手的部分防御傘,并允許下屬單位推進并將其有機單位帶入射程。

由于聯合單位在在時間和空間上的協調需要在幾秒鐘內執行和同步,因此需要作戰管理系統不斷分析作戰環境。在此過程中,它重組了 OODA 循環概念的部分內容,以獲得以秒或毫秒為單位的自主對手決策周期的能力。該系統通過持續觀察戰場空間并同時分析美國“友軍”的行動來應對威脅,而不是觀察后再確定方向來實現這一目的。然后,該系統會產生一系列可用的選項來進行攻擊性打擊。在軍團的行動中心內,選項顯示在交互式顯示器上,允許具有適當釋放權限的個人決定采取何種行動。通過不斷分析和重新配置可能的傳感器到射擊者的回路,該系統創建了一個決策空間,可以減輕將人置于回路中對抗嚴重依賴自主能力的對手缺點。在作戰中心的相關權力機構確認以對手單位為目標后,作戰管理系統通過在時間和空間上同步依賴的效果,將來自各種選定的聯合推動者的能力融合起來。

在這種情況下,在發射美國“友軍”導彈之前,作戰管理系統會協調進攻性網絡行動,威脅信號淹沒對手雷達,這增加了導彈成功穿透敵人的反介入和區域封鎖傘的機會。一旦產生網絡效應,作戰管理系統就會指揮導彈的發射并觀察對手的反應,以在必要時重新發射另一枚導彈,并檢測更多額外的目標。導彈找到目標并摧毀它。一旦傳感器確認影響,作戰管理系統就會向與現有信息作戰工作線相一致的媒體傳播消息。同時,作戰管理系統會重新計算美國“友軍”運載平臺的彈藥可用性和回收率。這些數據用于優化未來打擊的彈藥使用,并為保障部隊建立補給優先順序清單。

隨著美國“友軍”的推進和軍團塑造縱深機動區和作戰縱深火力區,這一過程不斷重復。美國陸軍師利用暫時的優勢窗口和機動自由來推進并將對手帶入其有機武器系統的有效射程內。這為近距離和縱深機動區域的對抗創造了條件,從而改變了戰場邊界并重新啟動了競爭循環。

場景 2 – 師梯隊

在美國陸軍第18空降團創造條件后,第3步兵師陣地機動進入附近區域,擊敗對手地面部隊。該地區是第一次軍事編隊爭奪“控制物理空間以支持戰役” 目標,在與對手近距離作戰。由于美國“友軍”地面部隊預計將在這個爭端空間進行獨立機動,因此擁有比對手更快的能力匯合對于推動節奏并保持主動權至關重要。地面機動部隊的目標是在臨時優勢窗口期間協調機動,以“擊敗敵軍、破壞敵方能力、物理控制空間以及保護民眾”。附近地區的對手依賴于由自主情報、監視和偵察 (ISR) 打擊系統、綜合防空系統和地面聯合兵種編隊組成的互聯網絡。將人工智能整合到決策周期中,大大加快了對手的行動節奏。為了獲得優勢地位,需要不斷中斷對手的能力,最好是在他們的指揮、控制和傳感器節點。

隨著第 3 步兵師部隊的機動,作戰管理系統不斷收集和比較數據,以構建一個共同的作戰圖,說明美國“友軍”和敵軍的組成和部署。根據數據,系統開始分析對手的防御網絡,以識別對手的傳感器、ISR 平臺和信息流。在此階段,地面部隊分散作戰,作戰管理系統側重于迫使對手暴露其能力的欺騙措施。一旦對手暴露了他們的系統,作戰管理系統就會將國家和戰區單位收集的偵察數據與鄰近單位情報和偵察能力收集的數據同步。然后它與相鄰單位和上級司令部的作戰管理系統協調,以消除交戰沖突。此操作可確保多個跨梯隊單位不繼續攻擊同一目標。

一旦上級司令部的作戰管理系統將權力下達給第 3 步兵師,該師的作戰管理系統就會掃描整個組織的能力,以建立一個成功可能性最大的傳感器與射手的連接。如果系統無法建立連接,或成功概率低于預定閾值,系統會將目標推回上級總部系統,以擴大可繼續攻克目標的可用聯合單位陣列并提高成功概率成功。當威脅單位可以用有機單位追擊時,師作戰管理系統會確認美國“友軍”的部署以清理地面,分析各種武器系統的彈藥狀態,并分配給確定的投送平臺。一旦傳感器周期完成,作戰管理系統就會向選定的武器系統發出信號以進行交戰。

釋放彈藥后,作戰系統會立即更新彈藥供應狀態,重置再生周期,向后勤作戰支援部隊發送補給請求,并跟蹤威脅直至其銷毀。這是一個需要幾秒鐘的循環,并且在滲透和分解過程中反復發生。隨著師部隊的推進,作戰管理系統在支持美國的各種媒體平臺上推送信息作戰信息。每一次積極的參與都伴隨著針對該地區人口統計的信息傳遞工作。隨著行動的進展,該系統不斷評估對手的信息活動并提出建議的反信息,使美國“友軍”在信息頻譜中保持主動權。

當美國“友軍”繼續在對手的反介入和區域拒止保護傘內展開對抗時,作戰管理系統會反復識別對手傳感器并建立冗余殺傷鏈來擊敗對手地面部隊。每次消滅對手ISR 傳感器時,系統都會評估破壞對敵方與美國“友軍”編隊交戰能力的影響。機動部隊利用隨后建立的臨時非覆蓋區域來推進其建制單位。同時,作戰管理系統重新啟動網絡、空間和無人機傳感器的融合以檢測新目標,并融合能力以建立一個新的臨時窗口期,可用于推進機動師地面部隊。

這些活動在幾秒鐘內發生,并且事件發生的速度遠遠超過人類的認知周期。隨著行動的進展,作戰管理系統的自主學習算法繼續分析和識別對手行為中的模式。因此,該系統可以實現與對手地面部隊及其防御努力的持續競爭循環。

影響

美國對手整合和融合自主性和人工智能的意愿推動了美軍發展和使用對抗能力的需求。這些進展提出了在面臨對等威脅時快速連續執行多域融合的需求。由于跨多個領域融合能力需要分析大量信息,因此該過程將人為主導的同步過程推到了敵人的決策周期之外。此外,多域融合涉及建立冗余殺傷鏈。通過消除沖突建立一個單一的傳感器到射手銜接鏈是不夠的。相反,融合需要在必要時識別和使用可以繼續攻擊目標或提供保護工作的冗余能力。由于存在優勢窗口的時間框架不斷縮短,建立快速同步聯合能力的冗余殺傷鏈是一項關鍵且需要同步完成的工作。

總體而言,未來的作戰管理系統必須在聯合平臺上進行橫向和縱向鏈接,以滿足多域作戰需求,并具備秒級或毫秒級的協同作戰能力。此外,為了融合能力,人工智能引導的作戰管理系統可以在爭端地區補給環境縮小對抗中彈藥優化的能力差距。該系統通過持續評估最佳目標-彈藥組合并避免不必要地消耗彈藥以及過度殺傷來實現這一目標。不幸的是,目前開發指揮和控制平臺的方法主要是沿著服務的孤島進行的,這將減緩建立在未來作戰中融合能力所需技術框架的能力。

結論

人工智能和自主性對作戰節奏的影響支持羅伯特·萊昂哈德的說法,即“時間越來越成為戰爭的關鍵維度。”人工智能與自主能力的結合使軍隊能夠大幅增加活動發生的頻率,進而推動序列的節奏并縮短機會之窗。當人工智能在沒有人的情況下在觀察決策-行動循環中引導自主系統時,這種關系會進一步加速。時間,以及比對手更快地觀察和行動的能力,成為執行匯合的關鍵因素,使美國“友軍”能夠獲得暫時的優勢位置。

自從計算機網絡、戰術數據鏈和衛星通信的普及以來,美國還沒有遇到過對手。目前在量子技術、人工智能和自主性領域的努力對美國各軍種在其各自的統治范圍內獨立運作的能力提出了挑戰。因此,正如美國陸軍的多域作戰 2028 概念所預期的那樣,在戰場上創造臨時可利用優勢的能力依賴于跨多個域融合聯合能力。目前,這一過程主要由協調小組執行,其主要任務是通過 "域聯合解決方案的階段性同步"來匯聚能力。然而,與同行競爭者進行融合的復雜性,其人工智能引導和自主武器系統將決策和同步循環縮短到幾分鐘或幾秒鐘,這需要開發新技術。 MDO 2028的設計師承認這一缺陷,以及任務的復雜性,并列出了融合的考慮,要求開發新的軍事技術來填補這一關鍵的空白。

因此,未來的 C2 系統需要為所有梯隊的指揮官提供盡可能接近完整的戰場空間內所有聯合單位的通用作戰圖。此外,這些系統需要快速傳輸偵察和目標數據,以使用動能和非動能手段繼續攻擊目標。然而,即使未來的C2系統能夠為指揮官和他們的參謀人員提供數據,使他們能夠在多個領域融合能力,但與在快速轉瞬即逝的機會窗口內任務相關的大量信息融合很快就超過了人類的認知能力。此外,其他因素,如彈藥優化要求和不同的能力再生窗口,進一步增加了在多域作戰中融合能力的復雜性。

目前為應對新出現的威脅所做的努力表明,美國各軍種在開發和部署國防部范圍內的能力方面仍然進展緩慢。美國軍隊正處于重組過程中,這為創建專注于打仗的系統提供了機會,而打仗需要嵌套和連接的C2系統,以促進快速交接和整合聯合使能器。如果現在不建立這些能力,將導致發展出一支名副其實的“多域部隊”,因為軍隊將不再具備2028發展目標所設想的那樣融合能力,而是退回到既定的解沖突和同步過程,這種程序太慢,效率太低,無法保持競爭力。

正如本文所說明的那樣,面對擁有人工智能引導和自主武器系統的同行威脅,保持競爭力的唯一途徑是發展類似的能力,在幾秒鐘內建立并執行冗余的傳感器到射手的連接。將人工智能整合到作戰管理過程中不是一個保持領域優勢的問題,而是確保美國軍隊能夠在對抗、利用和再對抗的連續循環中創造短暫的優勢窗口,這種對抗在所有作戰領域中以秒計。

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該項目支持美國陸軍戰爭學院保持一個公認的領導者,并在與美國陸軍和全球陸軍應用有關的戰略問題上創造寶貴的思想。該項目于2018年由美國陸軍訓練與理論司令部總部要求,描述一個新的或修改過的作戰框架,以使陸軍部隊和聯合部隊在多域作戰(MDO)中對同行競爭者成功實現可視化和任務指揮。

由此主要形成一個在2019學年進行的學生綜合研究項目,該項目涉及4名美國陸軍戰爭學院學生和4名教員,由John A. Bonin博士領導。該項目研究了MDO的概念,即它如何影響任務指揮的理念和指揮與控制職能的執行。向MDO的過渡改變了陸軍指揮官和參謀人員在競爭連續體中進行物理環境作戰和信息環境作戰的傳統觀點。

該項目以第一次世界大戰期間美國陸軍引進飛機為案例,研究將新領域納入軍隊的挑戰。該項目還提供了對MDO的概述和分析,以及它正在改變我們的戰斗方式以及軍隊的角色和責任。這些變化將使聯合部隊能夠更有效地進行連續作戰,特別是在武裝沖突之下的競爭中。

向MDO的過渡將需要新的流程,該項目調查了多領域同步周期如何能帶來好處。物質系統、聯合專業軍事教育、聯合和陸軍理論以及總部人員結構將需要改變,因為領導人及其工作人員將需要不同的技能來在這個新環境中運作。

報告總結

陸軍新興的多域作戰(MDO)概念對最近修訂的陸軍任務指揮理論提出了新的挑戰。美國已經有75年沒有與同行競爭者作戰了;因此,個別軍種在概念上側重于打自己的對稱領域戰爭,而較少注意在其他領域支持其他軍種。隨著技術的變化和國防預算的縮減,各軍種正在迅速失去通過純粹的存在和數量來控制其領域的能力和實力。因此,各軍種需要從不同領域獲得不對稱的優勢,以便在其領域作戰中取得成功。

陸軍的指揮和控制方法是任務指揮。這種方法要求指揮官有能力理解、可視化、溝通和評估關鍵決策、風險以及關鍵情報和信息要求。多域作戰的任務指揮將要求指揮官在多個領域以及指揮梯隊之間和內部保持單領域的卓越和知識。同樣重要的是,指揮官必須創造、確保并維持對其自身決策過程的共同認識。風險分析和關鍵的情報和信息需求過程是必要的,以確保指揮官能夠設定條件,賦予下屬領導權力,并在多個領域的范圍內影響分布式行動。因此,為了滿足這些新的要求,需要有新的框架來理解和調整多領域的指揮關系和人員結構。

這些新的框架將需要一個多領域的同步化進程,為指揮官提供一個確定新需求并為其提供資源的方法。與使用軍事決策程序或聯合規劃程序的傳統作戰程序不同,這兩種程序都側重于單一領域的規劃,而多領域同步程序則是在整個規劃和執行周期中,從指揮官和參謀部之間的持續合作中演變而來,跨越所有領域和環境。這種演變創造了對關鍵決策、相關風險以及指揮官認為至關重要的關鍵情報和信息要求的共同理解。

這項研究支持美國陸軍戰爭學院繼續保持在創造與陸軍和全球陸軍應用相關戰略問題寶貴思想方面的公認領導地位。該研究考察了MDO概念的應用,即它如何影響任務指揮的理念以及指揮和控制功能的執行。第一次世界大戰期間飛機的引入提供了一個與當前情況相似的背景,因為1918年的陸軍在如何為大規模的地面行動提供最佳的指揮和控制,以對抗同行的對手,以及如何整合空中對陸地的支持。當陸軍試圖了解如何在多個領域進行整合時,從約翰-J-潘興將軍對飛機的整合中得到的啟示可以說明問題。威廉-米切爾在戰時和戰后的角色說明了我們在試圖執行MDO時可能面臨的一些挑戰,例如在未來大規模地面作戰行動中保衛網絡和空間領域

對MDO的概述和分析將提供陸軍對該概念的定義,并描述陸軍在競爭連續體中的作用。MDO概念將需要新的組織和人員框架來在沖突連續體的所有方面實施MDO。陸軍不能保持一個靜態的組織;陸軍必須既能在陸地領域贏得武裝戰斗,又能幫助塑造競爭以防止未來的沖突。

武裝沖突以下的行動歷來都是聯合部隊和陸軍的斗爭。陸軍在戰斗中指揮和控制的任務指揮方法將不足以組織在武裝沖突以下對對手的日常競爭。陸軍在競爭期間為聯合部隊執行重要的任務,特別是在信息環境中,這些任務在MDO下將會擴大。

目前的作戰流程專注于單一領域,對于支持特定領域以外的功能適用性有限。我們必須有新的流程,允許所有領域的資產同步,以優化我們的效率,同時將這些資產的風險降到最低。盡管適用于所有級別的指揮部,但擬議的流程主要集中在高級行動和戰略層面所需的規劃和數據收集。

從單一領域到多領域的重點變化,使得聯合部隊和陸軍的理論必須進行修訂和更新。聯合專業軍事教育課程和聯合學說將需要進行調整,以教導下一代領導人如何跨域整合。僅僅了解其他部門是不夠的;指揮官和參謀人員需要了解其他領域的能力如何支持他們的工作,以及他們在支持其他領域方面的要求是什么。長期以來,聯合部隊只是名義上的聯合,每個領域都在為贏得自己的戰斗而戰斗。MDO概念使聯合部隊能夠優化其有限的資源,既能應對危機,又能在最好的情況下防止競爭中的危機發生。

表3-1. 陸戰、空戰、海戰和信息戰的特點

圖3-3. 陸軍的指揮與控制方法。ADP 6-0

圖3-4. 多域作戰框架

圖3-5. 信息環境框架下的多域作戰

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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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前言

我們的同行競爭者,利用科學、技術和信息環境的新興趨勢,已經投資于挑戰美國和重塑全球秩序的戰略和能力。他們采用創新的方法來挑戰美國和盟國在所有領域、電磁波譜和信息環境中的利益。他們經常尋求通過在武裝沖突門檻以下采取模糊的行動來實現其目標。在武裝沖突中,武器技術、傳感器、通信和信息處理方面的進步使這些對手能夠形成對峙能力,以在時間、空間和功能上將聯合部隊分開。為了應對這些挑戰,履行美國陸軍在保護國家和確保其重要利益方面的陸軍職責,陸軍正在調整其組織、訓練、教育、人員和裝備的方式,以應對這些圍繞多域作戰(MDO)概念的未來威脅。

陸軍的情報工作本質上是多領域的,因為它從多個領域收集情報,而且可以接觸到合作伙伴,彌補陸軍信息收集能力的不足。在競爭中,陸軍情報能力作為掌握作戰環境和了解威脅能力和脆弱性的一個關鍵因素。在整個競爭過程中,陸軍情報部門為每個梯隊的指揮官和參謀人員提供所需的態勢感知,以便在所有領域、電磁頻譜和信息環境中可視化和指揮戰斗,并在決策空間匯集內外部能力。

這個概念描述了關鍵的挑戰、解決方案和所需的支持能力,以使陸軍情報部門能夠在整個競爭過程中支持MDO,以完成戰役目標并保護美國國家利益。它是陸軍情報部隊、組織和能力現代化活動的基礎。這個概念還確定了對其他支持和輔助功能的影響。它將為其他概念的發展、實驗、能力發展活動和其他未來的部隊現代化努力提供信息,以實現MDO AimPoint部隊。

本文總結

陸軍未來司令部的情報概念為陸軍情報部隊的現代化活動提供了一個規劃,以支持陸軍2035年的MDO AimPoint部隊在整個競爭過程中與同行競爭對手進行多域作戰。它提供了支持2035年以后MDO AimPoint部隊的見解。這個概念是對2017年美國陸軍情報功能概念中概述想法的修改:情報作為一個單位在所有領域的運作,有廣泛的合作伙伴投入。這個概念擴展了這些想法,以解決陸軍在進行大規模作戰行動中的頭號差距:支持遠距離精確射擊的深度傳感。領導陸軍情報現代化的舉措是組織上的變化,以提供旅級戰斗隊以上梯隊的能力,以及支持深層探測問題的四個物資解決方案。

支持MDO AimPoint Force 2035的組織變化使戰區陸軍、軍團和師級指揮官能夠以遠程精確火力和其他效果塑造深度機動和火力區域。在戰區層面,軍事情報旅的能力得到提高,新的多域特遣部隊擁有軍事情報能力。遠征軍的軍事情報旅被重新利用和組織,以支持軍團和師的指揮官,而不是最大限度地向下支持旅級戰斗隊。

支持MDO AimPoint Force 2035的物資變化,即將所有的傳感器、所有的火力、所有的指揮和控制節點與適當的局面融合在一起,對威脅進行近乎實時的瞄準定位。多域傳感系統提供了一個未來的空中情報、監視和偵察系統系列,從非常低的高度到低地球軌道,它支持戰術和作戰層面的目標定位,促進遠距離地對地射擊。地面層系統整合了選定的信號情報、電子戰和網絡空間能力,使指揮官能夠在網絡空間和電磁頻譜中競爭并獲勝。戰術情報定位接入節點利用空間、高空、空中和地面傳感器,直接向火力系統提供目標,并為支持指揮和控制的目標定位和形勢理解提供多學科情報支持。最后,通過分布式共同地面系統,陸軍提高了情報周期的速度、精度和準確性。

伴隨著這些舉措的是士兵培訓和人才管理方法,旨在最大限度地提高對目標定位和決策的情報支持。從2028年MDO AimPoint部隊開始,陸軍情報部門將繼續改進軍事情報隊伍,以支持2035年及以后的MDO AimPoint部隊。

這一概念確定了陸軍情報部門將如何轉型,以支持陸軍和聯合部隊在整個競爭過程中與同行競爭者抗衡。

圖1 邏輯圖

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