在最近的沖突中,火力的應用是創新和動態的。在無人機觀測員的協助下,利用閑逛無人機和常規火箭炮彈藥進行 "遠程精確火力"和 "時間敏感目標定位 "極為有效。事實證明,各種火力資產、無人機、武器定位雷達、預警資產和火控系統的自動化和網絡化整合非常致命。無人機已證明其在 ISR 和目標定位矩陣中的功效,并被廣泛用于反恐和常規武裝沖突。隨著技術的進步和通信設施的改善,無人機的使用范圍將進一步擴大。
在國防和安全部門的目標定位和其他領域使用無人機是不可避免的。印度具有成為全球無人機制造中心的巨大潛力。印度武裝部隊已做好充分準備,探索和優化利用無人機的潛力。必須確保建立一個自動化和無縫聯網的傳感器射擊鏈接,將 ISR 架構和目標實體整合在一起。為實現這一目標,需要一個通用地理信息系統和通用通信協議。對于巨大的資源需求而言,財政審慎和 "Atmnirbharta "將是關鍵因素。應重新審視對各級人員的培訓。
遙控無人駕駛飛機自 20 世紀 30 年代起就開始使用。美國最初使用無人機執行 ISR 任務,后來逐漸發展到部署對陸攻擊炸彈和魚雷。越戰期間,美國開始使用無人駕駛飛機執行作戰任務。2001 年 9 月 11 日雙子塔恐怖襲擊后,美國在全球范圍內廣泛使用武裝無人機開展反恐行動。許多知名度很高的恐怖分子頭目都是在無人機的精確瞄準下被擊斃的。2022 年 7 月 31 日,"基地 "組織領導人艾曼-扎瓦希里在美國的一次無人機襲擊中被消滅。從一架 MQ9 "死神 "無人機上發射的兩枚地獄火 R9X 導彈擊中了他,當時他正站在阿富汗喀布爾市中心家中的陽臺上。襲擊中無人傷亡。R9X 版地獄火導彈的彈頭為惰性彈頭,不含任何炸藥。2 R9X 型 "地獄火 "導彈的彈頭為惰性彈頭,不含任何爆炸物,而是金屬彈片,可在不對周圍環境造成太大破壞的情況下殺死目標。2020 年 1 月 3 日,美軍在一次無人機精確攻擊中定點清除了伊朗最有權勢的軍事指揮官卡西姆-蘇萊曼尼將軍,這突顯了戰場已變得極為透明并超越了國界。無人機攻擊的有效性體現在將目標殲滅在一個繁忙的民用機場附近,沒有造成任何附帶損害。
在常規行動中使用無人機的情況也成倍增加。在最近的沖突中,火力的使用具有顯著的創新性和動態性。在無人機觀測員的協助下,利用閑逛無人機以及常規火箭和火炮彈藥進行遠距離精確瞄準極為有效。在正在進行的俄烏戰爭中,兩國都在使用各種無人機來補充常規武器。早些時候,在阿塞拜疆和亞美尼亞之間的納戈爾諾-卡拉巴赫沖突中,阿塞拜疆部隊使用了土耳其提供的無人機,取得了毀滅性的效果。亞美尼亞的坦克、火炮、部隊和裝備傷亡慘重。在 2020 年 3 月初的土耳其-敘利亞沖突中,土耳其部隊采用了同樣的 "無人機襲擊和大規模炮擊 "方法,摧毀了 100 多輛裝甲車,打死了數百名敘利亞士兵。土耳其的這次攻勢主要是利用無人機炮兵偵察兵和電子戰能力實施的。本文試圖分析 "目標定位 "的當前和近期趨勢,強調 "整合無人機進行遠程精確射擊和時間敏感目標定位 "的重要性,并為印度武裝部隊提出一些當務之急。
未來幾十年,人口增長、持續的全球化、移民、快速城市化、日新月異的技術、能源、水、石油需求、資源競爭和氣候變化等因素都可能對戰略環境構成重大挑戰。新出現的沖突環境的特點是復雜、混亂和競爭。在所有這一切中,出現了 "灰色地帶"--介于戰爭與和平之間的空間,在這里,不同類型和數量的行動者在國家內部和國家之間爭奪資源、通道、領土和權力。
《2017 年印度武裝部隊聯合條令》指出,未來戰爭的特點是模糊、不確定、短暫、迅速、致命、激烈、精確、非線性、無限制、不可預測和混合。未來戰場的特點可能是:激烈交戰;非線性戰斗;同時行動;戰場透明度增加;在混合戰爭環境中協同和協調火力資源的使用以及精確和高殺傷力武器系統的使用,而且可能是在核生化戰爭威脅的總體背景下。
在過去幾年中,幾乎所有的軍事思想家、分析家和評論家都認為未來戰爭是 "短平快 "的。10 在過去幾年中,幾乎所有的軍事思想家、分析家和評論家都認為未來的戰爭是 "短平快 "的,但也出現了一些相反的觀點;這些觀點有力地指出,"實際上,一場成功、短平快的戰爭的可能性微乎其微,未來的戰爭將是長期的,并會帶來嚴重的政治后果"。正在進行的俄羅斯-烏克蘭戰爭似乎證明了這一觀點的正確性。
鑒于上述特點,未來的軍事行動很可能是多領域的。一般來說,陸地、海洋、空中、太空和網絡被認為是競爭和未來沖突可能發生的領域。但隨著戰爭的發展,新的領域也會不斷增加。拉吉-舒克拉中將(退役)在 2023 年 7 月 28 日的一條推文中總結了現代戰爭,確定了八個領域--陸地、海洋、空中、海底、電磁、太空和網絡,以及三個矩陣--射程、速度和精度,在新的人才管道、創新和軍民融合的幫助下,通過匹配進行作戰。他進一步解釋說,"潛艇 "和 "海底傳感器 "是不同的領域。
無論 "戰爭動態"、"作戰環境 "和 "未來戰場 "如何,武裝部隊都必須適應、發展能力、開展訓練,并為所有可能發生的情況做好充分準備。無人機和無人系統已成為戰爭和反恐行動的重要有力工具。
美國武裝部隊聯合出版物 3-60《聯合目標瞄準》對 "目標 "和 "瞄準 "作了正式定義。目標 "是一個實體(人、地點或事物),被視為可能的交戰目標或行動目標,以改變或解除其對敵方的功能。目標必須符合國家戰略方向,并且是為完成指定任務而選擇的。它可以是設施、個人、虛擬、設備或系統能力"。
出于作戰計劃的目的,目標被分為 "計劃目標 "和 "機會目標"。高價值目標(HVT)被定義為敵方最不能承受損失或能為其提供最大優勢的目標。高回報目標(HPT)是指友軍為取得成功而必須獲取和打擊的目標。一些特殊類型的 HPT 對完成任務具有非常重要的意義,被稱為 "時間敏感 "目標和 "關鍵部件 "目標。
“目標獲取”是指以指定武器系統所需的精確度定位目標,以有效摧毀或壓制目標的過程。
“目標定位”系統地分析目標并確定優先次序,匹配適當的致命和非致命行動,以產生具體的預期效果,實現目標。它將各級指揮和各階段行動中的情報、行動和計劃聯系起來。"目標定位"的目的是通過利用現有能力對目標產生特定的致命或非致命效果,將火力整合并同步到聯合行動中。目標定位概述如下:
PMESII--政治、軍事、經濟、社會、信息和基礎設施--目標定位概覽
該出版物進一步闡述道:"目標定位包括許多過程,所有這些過程都相互關聯,并以聯合目標定位周期為邏輯指導,不斷尋求分析、確定、發展、驗證、評估目標,并確定參與目標的優先次序。目標定位過程分為'蓄意'和'動態'兩類"。
還需要強調 ISR 與目標定位之間的相互關系。ISR 是將情報周期與監視、目標捕獲和偵察任務相結合的過程,目的是提高指揮官的決策能力和促進目標定位過程。ISR 行動的重點是為決策者提供所需的信息和情報。無人機是 ISR 和目標定位矩陣中最重要的資源之一。它們為軍事規劃人員提供了極大的靈活性和巨大優勢。
各陸軍采用了許多目標定位流程來打擊敵方目標。其中一個流程是 "決定、探測、投送和評估"(D3 A)流程。另一種流程是 "發現、固定、跟蹤、目標定位、交戰和評估"(F2 T2 EA)流程。F2 T2 EA 流程一般與動態目標定位有關,也被稱為 "殺傷鏈"。
在最近涉及俄羅斯-烏克蘭、土耳其-敘利亞、亞美尼亞-阿塞拜疆和利比亞的沖突中,各種武器系統的能力得到了展示。在 ISR 和目標定位方面出現了某些非常有趣的趨勢。事實證明,各種火力資產、無人機、武器定位雷達、預警資產和火控系統的自動化和網絡化整合是非常致命的組合。無人機在這一 "ISR 和目標定位循環 "中發揮了最重要的作用。它們被用于各種作戰任務,如情報搜集、監視、目標定位、干擾通信、使用閑置彈藥進行攻擊以及后勤支援。
俄烏戰爭。在正在進行的俄羅斯-烏克蘭戰爭中,交戰國都廣泛使用了無人機。2023 年 5 月 19 日,英國專門研究國防問題的智庫--皇家聯合服務研究所(RUSI)發表報告稱,"烏克蘭軍方目前每月在戰場上損失約 1 萬架無人機,即每天損失 300 多架"。戰爭初期,烏克蘭使用土耳其 Bayraktar TB2 等大型戰術無人機攻擊俄羅斯坦克縱隊。不過,現在使用的主要是小型無人機,通常是民用無人機。雖然許多評論家對這一說法提出質疑,但無人機的重要性不容忽視。
《華盛頓郵報》的另一篇報道稱,無人機已融入兩國戰斗的每一個階段,擁有龐大的機群、防空和干擾系統。除了雙方在戰斗中使用無人機外,記者也在使用無人機從原本無法進入的戰區收集信息和進行報道。一些分析家認為,2022 年 4 月,俄羅斯旗艦 "莫斯科娃 "號被烏克蘭擊沉,烏克蘭創新性地使用了無人機。可能是土耳其制造的 "Bayraktar "無人機干擾了該艦的防御,然后使用 "海王星 "反艦導彈攻擊并摧毀了該艦。
根據 BBC Verify 監測到的俄羅斯媒體報道,今年在俄羅斯和俄羅斯控制的烏克蘭領土上發生了 120 多起疑似無人機襲擊事件。石油設施、機場和能源基礎設施都成為目標定位。
據報道無人機襲擊俄羅斯目標定位
土耳其在 2020 年 3 月的伊德利卜戰役中對敘利亞部隊進行了致命的火力攻擊,使火炮與無人機和用于預警的網絡資產相結合,在 21 世紀的軍事行動中重新嶄露頭角。據報道,土耳其干擾了敘利亞的雷達,利用無人機獲取目標定位,并用火炮和火箭實施了致命的火力攻擊。作為炮兵的觀測員,無人機扮演了過去由慢速飛行的觀測飛機承擔的危險角色,用于指揮精確的炮兵射擊。
俄羅斯的偵察-打擊和偵察-火力系統概念。俄羅斯人在 2014 年 7 月的 "澤洛諾皮亞火箭攻擊 "中首次展示了這種創新性的綜合運用無人機進行目標定位、網絡攻擊以及火箭和火炮致命火力攻擊的方法。根據《華盛頓郵報》的報道,"俄羅斯炮兵的一次'火力打擊'在幾分鐘內摧毀了烏克蘭近兩個機械化營"。這是一次創新而大膽的火力運用,將 EW 資產、無人機以及火箭和火炮等火力資產融為一體。
俄羅斯歷來是 "火力至上 "的最大支持者。根據《2023 年全球火力》數據,俄羅斯擁有世界上最大的火炮。俄羅斯對其火力資源及其應用概念進行了大規模的現代化改造。為了對抗北約部隊的空中優勢,俄羅斯投入巨資購買了伊斯坎德爾和金日勒等精確制導導彈以及 2S35 Koalitsiya 155 毫米自行榴彈炮和 9A53 Uragan M1 多管火箭炮等先進火炮武器系統。同時,還大力發展無人機和無人駕駛飛行器。為炮兵設計了特殊目標定位無人機,射程約為 40 公里。現代 T14 Armata 坦克安裝了系留目標定位無人機。每個機動旅都編有一個無人機連,配備有 Eleron、Granat 和 Orlan 等無人機。
華盛頓特區詹姆斯敦基金會歐亞軍事研究高級研究員羅杰-麥克德莫特在分析俄羅斯炮兵現代化時強調說,俄羅斯的炮兵和精確導彈等武器系統接收來自無人機和其他前方偵察機的目標定位信息,這些信息通過 "Strelets "情報管理和通信系統實時傳輸。這有助于在極短的時間內進行高精度射擊。無人機是重型火炮師的組成部分,有助于精確瞄準目標。ROS 是俄羅斯網絡中心戰的變種,旨在整合在戰場上行動的所有單元和分單元。為確保對敵火力打擊的速度和連續性,正在創建 "偵察-打擊 "和 "偵察-火力綜合體"。
俄羅斯武裝部隊舉行了 "Tsentr 2019 "戰略指揮參謀演習。在作戰行動中廣泛使用無人機可能是演習中最重要的方面。演習中,無人機被獨立用于偵察、識別和指定目標,以便航空兵和野戰炮兵實施打擊。無人機和無人駕駛飛行器與野戰炮的結合使用是俄羅斯偵察-火力系統的關鍵要素,大大提高了行動速度和火力控制的準確性。
以色列國防軍(IDF)也非常重視整合來自海陸空各種平臺的火力,并通過單一的 C4I 網絡相互連接。炮兵部隊負責摧毀固定目標和機會目標。陸基發射器和其他基礎設施的明顯優勢在于,一旦連接起來,它們都相對簡單。同樣,無人機和無人潛航器在目標定位方法上也發揮著重要作用。除了精確度越來越高、射程越來越遠的導彈和彈藥外,炮兵部隊也在使用無人機。
非常明顯,無人機將成為 ISR 目標定位架構的重要組成部分。無人機在最近的沖突中充分展示了其功效。隨著人工智能技術的改進和通信設施的改善,無人機的使用范圍將進一步擴大。
無人機的相關性和重要性不僅體現在國防領域,還體現在工業、基礎設施、農業、物流、供應鏈管理、零售、通信、新聞、大眾傳媒和許多其他領域。它已被確定為一項利基技術和 Atmnirbhar Bharat 的核心研發領域。無人機管理條例 3.0 正在創造一個有利的政策生態系統。印度政府正在平衡行業需求和公共安全關切。這將推動印度無人機產業的快速發展。
印度工商會聯合會(FICCI)與安永會計師事務所(E&Y)在一份題為 "讓印度成為世界無人機中心 "的報告中估計,到 2025 年,全球無人機市場規模可能達到 540 億美元。就印度而言,無人機制造的潛力到 2025 年可能達到 42 億美元,到 2030 年可能增長到 230 億美元。印度擁有成為全球無人機中心的潛力和機會。為利用這一機遇,各方都在付出巨大努力。
印度武裝部隊正處于轉型的風口浪尖。三軍的現代化和轉型正在得到推動。隨著政界和官僚機構的加入以及綜合戰略部署的到位,三軍的整合似乎已成定局。聯合戰區司令部的成立只是時間問題。不過,這只是轉型的開始。要成為一支精干、高效、靈活的現代化部隊,還有許多工作要做。
印度武裝部隊已經正確認識到無人機的潛力,并做好了充分準備加以利用。必須與工業界以及參與無人機研發和后續批量生產的所有其他利益相關方保持有效聯系。
在當前的沖突和演習中,各國武裝部隊都充分展示了無人機在 "遠程精確射擊 "和 "時間敏感目標定位 "方面的集成能力。印度武裝部隊也將不可避免地使用無人機進行同樣的工作。為此而建立的框架需要大量資源、努力和各級協調。下文將詳細闡述簡化該框架的若干建議:
印度武裝部隊的重點通常放在 ISR 行動上。聯合目標定位 "方面也必須納入各個層面。
為確保有效、實時或接近實時的目標定位,必須建立自動化、網絡化和無縫的 "傳感器-射手 "鏈接。必須整合各級 ISR 架構和目標定位火力控制實體。為此,最重要的是要有一個共同的地理信息系統和共同的通信協議,確保所有三個軍種以及與國家安全有利害關系的其他實體之間的無縫連接。
美國私營公司 Planet Lab 充分證明了衛星對 ISR 的重要性。該公司由三名前美國國家航空航天局工程師于 2010 年創立,目前運營著最大的私人地球觀測衛星星座。它一直以商業方式向全球提供衛星圖像。印度必須考慮建立自己的低地球軌道小型衛星星座,以進行持續監視和偵察。這將提高武裝部隊的 C4I2SR 能力,從而加強傳感器與射手之間的聯系。它還將改善地面站、空中資產和太空之間的連接和數據傳輸。
戰場監視系統(BSS)必須優先投入使用。36 - 戰場監視系統(BSS)必須優先投入實戰。一旦投入實戰,用戶希望的進一步改進可隨后納入。應優先確保該系統與目標定位實體的整合。
火力資源必須擁有自己的整體化、自動化和網絡化觀測與目標定位系統。無人機、UAV 和 RPAS 必須納入整個 ISR 和目標定位矩陣。
包括無人機在內的自動化和網絡化 ISR - 目標定位架構可能需要大量資源。這只能通過本土化來滿足。財政謹慎和 Atmnirbharta 將是關鍵因素。
隨著數據自動化的發展,庫存管理已變得非常容易。
包括戰略和行動領導人在內的各級人員培訓需要重新審視。必須提高士兵的技術門檻。
未來戰場變幻莫測。戰爭的性質是動態的,并將不斷變化。無人機將在國防和安全部門發揮非常重要的作用,并具有廣泛的適用性。在最近的沖突中,無人機證明了其在動能和非動能行動中的功效。印度有潛力在不久的將來成為全球無人機制造中心。國防部隊必須充分利用這一機遇。
印度武裝部隊必須為任何可能發生的情況做好充分準備。目標定位 "必須從全局出發。必須將無人機整合到 "ISR 和目標定位 "以及后勤和通信等其他領域。將作戰空間網絡化、加強 ISR 網、將火力資產與無人機和火控系統相結合,將是未來戰斗制勝的關鍵因素。
自古以來的戰爭史都強調比敵人看得更多,了解更多的能力。戰爭的成功在很大程度上取決于這種能力。打敗拿破侖的威靈頓勛爵曾經說過:“我總是夢想著如何能看到山那邊的情況,以便部署我的部隊。”這正是機載預警和控制系統(AWACS)的意義所在:遠眺和俯瞰的能力。當前的斗爭就是要搶占高地,掌握對作戰地形的最佳視野。在 21 世紀的戰爭中,機載預警(AEW)已成為任何現代作戰部隊不可或缺的工具。“西方把戰爭技術的這些變化稱為軍事革命,而其他人則稱之為戰爭轉型"。
機載雷達系統通常被稱為 AEW 系統。這些系統可以安裝在系留氣球、飛艇以及不同類型和大小的飛機上。這些飛機包括直升機和運輸機。預警機的數據總是與防空網絡下聯,以便有效地執行指揮和控制功能。AEW 平臺上的指揮和控制能力使 AEW 從機載預警和控制 (AEW&C) 飛機發展成為全面的機載預警和控制系統 (AWACS)。預警飛機的目的是在時間和空間上同時協調復雜、多樣的空中行動。換句話說,與 AEW 不同,AWACS 是一種具有多種能力的飛機,設計用于戰略和戰術監視,在幾種不同的作戰條件下,完全自主或通過地面鏈路指揮和控制自己的攔截機、地對空導彈(SAM)和防空炮。
早期預警(EW)不足以啟動迅速的防空(AD)反應是防空(AD)的一個主要限制因素。隨著現代雷達、山地雷達、航空浮空器和預警機/AEW&C 飛機的引入,預警問題已經得到解決。現在需要對這些平臺提供的信息進行實時處理,以啟動迅速、正確的反導響應。現代飛機的機載航空電子設備能夠近乎實時地接收這些信息。預警機就是這樣一個平臺,它不僅能加強空中預警,還能發揮從空中作戰到電子情報等多種作用。隨著 AWACS 進入世界各國空軍,整個空中作戰概念發生了翻天覆地的變化。在現代戰爭中使用空中預警系統表明,技術發展非常迅速,由此產生的空中行動范圍也非常廣泛。
第二次世界大戰后,AEW 系統僅用于海軍部隊監視敵艦。朝鮮戰爭期間,AEW 系統被用于打擊支援、預警和攔截控制。此外,在 1982 年的貝卡谷地行動中,作為一種綜合電子支援措施(ESM),電子戰和空中攔截控制作用也得到了發揮。E3A Sentry 是 1977 年美國空軍(USAF)引進的第一種預警機,從那時起,在各種軍事沖突中使用預警機所獲得的經驗和技術革命使其發展成為一種戰場和空域管理平臺。從那時起,預警機不僅促成了許多行動,而且還成為這些行動的關鍵策劃者,如海灣戰爭、利比亞危機,以及最引人關注的擊斃本-拉登的 “海王星之矛 ”行動。現代預警機是全面規劃和執行國防的戰略平臺。因此,作為戰斗空間的實際協調者,它已獲得了巨大的意義。因此,預警機作為 “使能者 ”的作用已變得越來越重要,并承擔起了 “戰斗空間協調者 ”的重任。
俄羅斯在烏克蘭的戰爭證明,小型無人駕駛航空系統在戰場上的迅速擴張顛覆了對空中優勢的傳統定義。在近距離沖突中,對手的先進系統很可能會使美國空軍 70 年來對載人威脅保持空中優勢的無懈可擊的記錄化為泡影。對此,美國及其盟國和合作伙伴須在文化上,在如何組織、訓練和裝備部隊,以及如何計劃、執行、指揮和控制行動方面進行調整和創新。必要的調整包括部隊和總部的分布式作戰,以及對下放風險和決策權的重新認識。如果能在系統和組織層面進行創新,就能實現高端和低端能力的平衡組合。
北約面臨的一個重大挑戰是空域日益擁擠和爭奪,既受到對手威脅的影響,也受到各軍種相互競爭的戰術優先事項的影響。條令提供了應對這一挑戰的機制。美國的聯合條令中已經有了戰斗管理領域,但在實施過程中仍有一些問題需要解決,必須根據具體情況量身定做。在聯合空中力量能力中心(JAPCC)最近主辦、北約空軍司令部(AIRCOM)承辦的一次會議上,空地一體化是主要議題之一。所有與會者都對這一戰斗管理領域的主題有了新的認識,空陸一體化小組為北約空軍司令部(AIRCOM)和美國駐歐洲空軍(USAFE)的工作人員確定了后續領域。
俄羅斯在烏克蘭的戰爭再次證明,空中優勢仍然是第一要務。但必須明確目的。空中力量并不只是為了追求空中優勢而追求空中優勢。空中優勢不僅是我們首先要努力實現的目標;它通常仍是首要任務--即使在戰役后期它的重要性有所下降--因為它能提供機動自由,能夠完成所有其他任務,而且因為如果不這樣做,減員率將變得令人望而卻步。自第二次世界大戰的聯合轟炸機攻勢以來,就知道這一點,而烏克蘭當前的局勢則不斷提醒空中僵局的可怕代價。
戰斗管理區旨在提高靈活性和獨立行動能力,這是無可厚非的,但也必須確保任何變化都不會影響空中組成部分的行動自由,也不會對地面領域的支持產生負面影響。聯合部隊航空兵指揮官的資產在更高的地層做什么?其中很大一部分出動是通過下層直接提供近距離空中支援和戰場空中攔截火力,以支持地面指揮官和聯合部隊指揮官的目標。
這并不意味著低層空域是美國空軍與生俱來的權利,而是應當遵循 “指揮與控制能力 ”原則。今天的空軍始終并將繼續密切關注垂直維度。72 小時瞄準周期雖然還有改進的余地,但它是航空兵從整個聯盟提供可預測和可持續空中力量的機制。通過預先分配的待命近距離空中支援和攔截任務,仍有足夠的靈活性來滿足地面指揮官的需求,但同樣致力于尋找創新方法來提高空中力量的反應能力。
俄羅斯在烏克蘭的戰爭帶來了豐富的教訓,在此僅舉幾例。
首先,拒止威懾取決于是否擁有裝備精良、訓練有素、精通作戰的部隊。換句話說,當問及什么樣的力量態勢能提供可信的威懾時,答案是能夠隨時表明北約擁有強行阻止對手實現其目標所需的力量。專制政權不可能因公眾對軍事冒險主義的反對而受到制約,因此我們必須訴諸于他們的理性利益,即與北約發生沖突不值得其國家軍隊或政權付出代價和承擔風險。
其次,可以從烏克蘭的相對僵局中汲取許多教訓。北約國家不能僅僅依靠高端能力來贏得戰斗,因為低成本威脅的擴散使得高端武器系統的介入難以為繼。除了嚴重低估烏克蘭的政治、軍事和社會決心外,俄羅斯還在戰爭初期消耗了其大部分精確彈藥,但收效甚微,盡管它正在快速重組這些彈藥。由于沒有作戰計劃、強大的目標定位程序和充足的電子戰資源,俄羅斯最初浪費了其寶貴的精確彈藥儲備,而現在它正瘋狂地試圖補充這些彈藥。
第三點,也是與第二點的重要區別,是古老的大規模原則。在工業化規模的戰爭中,任何大規模交戰方之間的戰爭,如果不能在早期戰役中決出勝負,就會演變成一場工業化的消耗戰。事實上,像海灣戰爭這樣的短期決定性戰役是證明規則的例外。烏克蘭才是常態。
第四,工業戰爭的現實引出了更多結論,即贏得工業戰爭取決于整體經濟實力和應變能力、適應和創新能力以及政治意愿和社會凝聚力。我們的聯盟在這方面具有明顯的優勢: 只要我們的盟國和合作伙伴從一開始就采取集成設計方法,實現零日互操作性,那么來自不同國防工業的多樣化和重疊能力就是一種戰略優勢。在全面沖突中,聯盟成員很可能會迅速克服各種挑戰,如采購流程的遲緩以及互操作性和信息共享方面的政策障礙,尤其是在北約受到攻擊的情況下。我們現在必須以同樣的力度解決這些問題,以創建未來威懾和防御所需的零日能力。
隨著美國從全球反恐戰爭期間磨練出來的專長、領導力構架和決策矩陣中走出來,當深入 21 世紀時,等待我們的新挑戰也就不足為奇了。大國熱衷于獲取資源,而世界上較為穩定的力量又暫時無法遏制它們,因此它們已開始采取行動,以鞏固在新的有影響力的結構中取得的進步和發揮的更大作用。在烏克蘭與俄羅斯的沖突中,高技術、小規模彈藥的大規模擴散,以及指揮、控制、通信、計算機、情報、監視和偵察(C4ISR)技術的進步,給每一位軍事指揮官都帶來了令人膽寒的問題。首先,以極小的代價在廣闊的地理區域對不同目標進行風險控制的能力可能會也可能不會對戰場目標產生影響,但肯定會打擊部署部隊的士氣。其次,進行實時監控、移動大量數據和提供戰損評估的能力將決策制定環節緊縮到荒謬的程度,使人為干預成為限制因素。此外,民用市場上用于各種散文提煉、藝術表現和決策支持的人工智能(AI)工具已呈爆炸式增長,只有一絲時間等待交叉出現。
推理小說為人工智能在治理和戰爭方面的進步敲響了警鐘,也為美國社會是否準備好將生死攸關的道德決定權交給機器敲響了警鐘。積極的影響是顯而易見的,那就是消除人在回路中的延遲,讓人工智能關閉殺傷鏈,讓成群的自主無人機支持戰場目標。但這一機遇也同樣伴隨著危險:訓練不當的人工智能為了實現目標,不惜撒謊、欺騙、偷竊或攻擊其創造者。
在本文中,將評估在上述技術進步的支持下,戰場人工智能將如何協助指揮官取得勝利。這種假想的人工智能將把 ISR 信息與地面的實時評估融合在一起,并自主向閑逛的彈藥或空中打擊包發出攻擊指令,以實現總體戰役目標。或者,這種人工智能可以與 "人在環內 "的殺傷鏈一起工作,只需為目標提供最有價值的選擇;雖然這將消除重大的道德障礙,但同樣也會降低構建者的節奏優勢。
這種引入會帶來什么?戰爭會因哪支部隊充分發展這些能力而發生怎樣的變化?對本討論最重要的是,應如何調整新的和現有的作戰條令,以充分利用這些技術進步?為了對潛在構型進行分類并優化國家應對措施,將使用以下模型來提出建議。可以設想一個 2x2 矩陣,其中包含四種不同的戰場場景,在這些場景中,紅軍和藍軍分別選擇使用(或避免使用)人工智能支持:
在沒有任何參戰部隊依賴人工智能支持的情況下,可以繼續進行傳統戰爭,開展由現有條令和決策結構支持的戰役。雖然這些沖突的規模和地點可能確實會與在過去 50 年中所看到的有所不同,但在新的大國競爭時代,幾乎不需要改變過去多年來的作戰方式。
當前的作戰條令可以根據所涉及的作戰領域不斷演變和應用,而不會出現重大分歧。理想情況下,AFDP 3.2 非正常戰爭條令將隨著國家利益和政府結構的發展而復興和發展,使國防部和空軍能夠參與并擊敗更廣泛的交戰方;正如在過去 30 年中所看到的,在與國家和非國家行為體(包括國外和國內叛亂)交戰時,需要不同的構架。
如果單靠友軍來利用這些能力,他們必然會在整個 AFDP 3-0 作戰條令系列中獲得巨大的節奏優勢,唯一的限制是領導層的道德考量。根據為人工智能界面提供的自主程度,可以在當前 ATO 周期的決策圈內快速識別、評估、打擊和解決目標。這將從根本上把 AFDP 3-60 的總體目標定位條令,特別是聯合目標定位周期(JTC)卸載到自動化系統中。
人工智能遠不止是一個簡單的決策輔助工具或條令最佳實踐清單,它可以融合傳感器數據、信號情報等,在評估或部署有效反制措施之前發現并起訴目標。這種在時間上的極高保真度可有效實現隨心所欲地執行 "震懾"/"一夜之間 "空戰方案,為作戰人員提供前所未聞的進入和行動自由。
在聯合指揮中心,人工智能可以自動執行每個階段,達到指揮結構可接受的極限。目標可以與 ISR 數據一起輸入,以便根據既定目標、武器和反制手段的可用性快速制定優先目標列表。無論是否有領導參與,都可以創建、安排和部署任務。最后,幾乎可以即時進行評估。
前沿部署部隊在面對這些威脅時無疑會士氣低落到極點;在傳統戰爭中,有一種已知的途徑可以讓自己脫離戰斗,以恢復到間接火力范圍之外。正如烏克蘭可以證明的那樣,知道微型無人機隨時可能降臨到你的頭上是一種心理因素。對于戰場指揮官來說,這種計算方法同樣會發生變化,他不再需要消耗 20 萬美元的彈藥,而是可以用一枚手榴彈和一架價值 200 美元的無人機來摧毀一個火力小組。經過充分的訓練,人工智能可以找到打敗野戰部隊的策略,其速度比友軍資產在其背后推進的速度還要快。最近,據估計伊朗對以色列的無人機攻擊耗資 300 萬美元,而攔截彈藥的成本卻高達 15 億美元,而美國海軍為保護紅海的航運耗資 10 萬美元/枚。
這種速度同樣有可能超過配套的工業基礎,消耗各種小型電子設備、發射器/接收器、打印長絲和其他原材料。為了獲得最大利益,這些類型的物資需要像準備傳統戰爭的小型武器彈藥一樣進行儲備。
面對一個由人工智能工具增強的近乎同類的對手,將是當今大多數軍事領導層無法想象的地獄,會讓他們希望回到 2003 年的反叛亂任務。雖然可以逆轉上述成果,但還可以在此基礎上增加一種真正的可能性,即人工智能可以專門操縱部隊以極高的速度消耗友軍的資源,包括工時、彈藥和生命。通過這些挑戰造成的損耗將是巨大的,并將擊潰友軍殘存的士氣和公眾的支持。
面對敵方的人工智能,最主要的擔憂是它可能會在第一臺平臺升空之前,立即攝取整個聯合和空軍的條令,包括歷史資料,甚至是個人出版物,以綜合戰略目標,建立一棵可能行動的樹,并對部隊進行最佳定位。從某種程度上說,蘇聯人關于美國條令的老笑話本身就可以成為行動的助推器。"針對美國條令進行規劃的一個嚴重問題是,美國人不看他們的手冊,也不覺得有任何義務遵循他們的條令。" 如果人工智能是流程驅動的,但美國的條令卻靈活得顯得混亂不堪,那么就可以建立起小小的優勢。
很少有戰略能打敗這樣的對手,但在從主動到被動的范圍內,可以想象一支部隊如何開始打敗這樣的部隊,即使是在明顯處于劣勢的情況下。正如非對稱戰爭所能產生的效果超出了數學上所能達到的規模一樣,謹慎的方法加上果斷的行動可能會使友軍保持活力。
理想情況下,應盡一切努力用盡 JDWN 1- 18 中提到的其他 DIME 力量手段,并完全避開戰場。雖然軍事和信息影響可能是最困難的,但其他影響可能更有用。首先應利用制裁、談判和聯盟協議來和平解決技術上占優勢的敵人,即使不能永久結束敵對行動,但至少可以爭取時間縮小技術差距。與面對核大國和無核大國時必須采取的戰略類似,必須恢復均勢,并以長期的降級和裁軍為目標。
在沒有充分計劃的情況下進入戰場與這一對手作戰,幾乎是注定要失敗的。必須立即采取戰術,利用先進的傳感器或前沿部署的部隊,找到并擊敗可在沒有預警的情況下發動攻擊的小型武器。在任何情況下,這些反制措施都必須經濟實惠,并能大規模使用,因為當人工智能控制的彈藥的成本只有攔截器的 1/1000 時,消耗就不是制勝的策略了。在整個殺傷鏈中,從指揮/控制到作戰,再到所需的飛行架次生成和目標追擊,都需要極其緊密的協調。
只要稍加警告,就可以制定戰略,使敵方人工智能無法獲得成功完成決策循環所需的信息。正如 AFDP 3-85 "EWS 行動 "所證實的那樣,與 GWOT 中使用的簡易爆炸裝置干擾器類似,電子戰系統可用于切斷數據鏈路,拒絕敵方目標定位解決方案和相關的戰損評估。同樣,只要有足夠的彈藥控制信息,就可以復制信號,使進入的武器崩潰或提前引爆。還可通過 AFDP 3-12 進行其他網絡空間影響行動,以抑制有效操作人工智能所需的網絡流量。
對人工智能進行戰略打擊極為困難,因為必須假定人工智能會比你更早知道你的行動。任何攻擊都必須把握好時機,以達到最大效果,并使對人工智能運行至關重要的功能和基礎設施癱瘓。發電、C4ISR、數據線和補給線攔截都需要解決,這樣才能以任何有意義的方式減緩人工智能的功能。與民用基礎設施的重疊將是巨大的,但幾乎不存在其他選擇。
在某種程度上,這些方案中最好的情況可能是在多個友軍和交戰部隊中引入人工智能系統。隨著這些戰略助手在多方發揮作用,有可能看到一種僵局或冷戰的另一種遺跡,只是這次不是由核彈頭而是由同樣危險的智能機器和學習算法來勸阻。
為了爭奪領土或資源而與這些參數發生沖突,無疑會耗費大量資源,而一路上的收獲卻微乎其微。從理論上講,人工智能對手之間的對決可能會試圖超越對方,直到一方在技術上占據優勢,或者另一方在對決過程中出現人為錯誤,才會取得進展。這些微小的擾動會立即導致人工智能內部形成新的決策樹,并提供短暫的不穩定窗口,從而取得進步。
與上文設想的紅軍人工智能情景一樣,在進行軍事交戰之前,所有參與方都應充分探索其他 DIME 選項。如果敵軍滿足于在途中進行更長時間的戰略博弈,就像今天的潛在沖突所證明的那樣,他們可能會發現通過其他手段(包括秘密行動和摧毀公民的集體意志)削弱對手的戰斗意志更為可取。
除了作戰條令,采購界和相關工業基礎也必須不斷發展以應對這些挑戰。正如第四次工業革命帶來的 "大規模定制 "概念一樣,作戰平臺、網絡和彈藥也必須足夠分散,以降低敵方人工智能發現致命缺陷的風險;接口標準化、互操作性和互換性將成為基本要求。
盡管人工智能技術正在迅速發展,并為遏制沖突和在必要時贏得沖突提供了極好的機會,但必須十分謹慎,以確保系統的正常運行和訓練。將包括 "殺 "與 "不殺 "在內的道德決策卸載給機器只是問題的一部分,還必須討論適當的保障措施和訓練數據集,以使系統取得成功。
人工智能將像一個大型的級聯游戲一樣做出決策,每一個決策、行動、命令或動能打擊都會被判斷為好或壞,并使其更接近程序設定的目標。兵棋推演已經表明,如果沒有類似于阿西莫夫機器人三定律的足夠保障措施,人工智能就會背叛自己的創造者,切斷自己的聯系,或者無視命令,只要這意味著它們可以繼續執行行動,追求自己的使命。這種危險表明,要防止眾所周知的流氓人工智能的進化,需要人類的永久控制。
此外,雖然人工智能非常擅長以有限人類無法企及的速度做出決策,但它仍然依賴于歷史信息數據庫,在此基礎上制定戰略并得出結論。正因為如此,人工智能很難想象出全新的東西,同樣,它也高度依賴于能夠從中獲取的大量訓練數據。正如那些能夠越獄早期 ChatGPT 版本以表達不受歡迎觀點的用戶,以及隨后為使這些工具在流行文化的 "奧弗頓窗口 "內正常工作而進行的腦葉切除術所證明的那樣,可以看到這些變化所帶來的影響。
過于復雜的數據集會減慢決策速度,直至幾乎毫無用處。受限程度過高的人工智能可能會錯失可以更快解決沖突的機會或策略。最令人擔憂的是,一個有偏見的人工智能很容易得出錯誤的結論,從而使野戰部隊在系統的指揮下誤入歧途。
事實上,對付敵方人工智能的最佳進攻手段很可能是利用電子戰領域眾所周知的觀點,即人工智能可能被蒙蔽、誤入歧途并返回無效結論。參照 AFDP 3.85《電磁頻譜行動》,可以在 "電磁威脅 "中提出另一個概念,即在戰場背景下創建或分發的任何數據都可以提供給人工智能以支持決策。
將大量傳感器數據與人工智能加速決策相結合,以實現智能彈藥的廣泛部署,這是一個勇敢的新世界,需要認真考慮并制定應對戰略。因此,空軍條令可以建立一個新的篇章,以涵蓋人工智能的威脅和機遇:
1.AFDP 3-0 行動: 實施一項不斷發展的戰略,將人工智能/機器學習算法納入總體規劃和兵力投送流程。這將支持人工智能利用真實世界的數據進行訓練,并平衡風險與所需的作戰節奏。同樣,所有下游作戰條令都可以采用人工智能來管理航空兵、空域、彈藥及其聯合運用。
2.AFDP 1-1 任務指揮和 3-60 目標定位: 需要進行兩項重大調整。如果作戰對手的人工智能技術得到增強,則必須將更多的決策權下放到盡可能低的級別,以便迅速做出調整,保持有效交戰。其次,如果藍方部隊正在與友方的人工智能部隊作戰,那么決策環路必須明確在何時何地以何種方式使用人工智能支持,以及在哪些地方將采用人在環路中的停滯措施。與 "任務指揮 "類似,"聯合目標鎖定循環 "也需要根據指揮官的意圖進行修訂,以平衡風險與節奏優勢。
3.AFDP 3-12 網絡安全和 3-85 EMS: 網絡安全和電子戰需要共同合作,以保護友軍使用人工智能,同時壓制敵方的有效性。2018 年《國家網絡戰略》確立的四大支柱需要加以擴展,以專門增加為阻止敵方人工智能行動而采取的進攻行動。
在現代戰爭中,欺騙、混淆和瞄準弱點就像在古代戰爭中一樣無處不在。同樣,幾個世紀以來,人們一直在探索感知與現實之間的不協調。理解什么是真實仍然是人類面臨的挑戰。人類如何學會透過欺騙的迷霧來 “看 ”呢?現代社會越來越依賴于技術,因為人們的大腦能夠極大地改變感知。然而,即使是技術也可能具有欺騙性,正如孫子所言,“凡戰,以詐為本”。
戰略家們早已認識到,海軍優勢和對海上資產的控制對于建立全球影響力至關重要。阿爾弗雷德-塞耶-馬漢(Alfred Thayer Mahan)指出,盡管海軍在保障全球貿易和通信方面發揮著重要作用,但一支小規模的海軍部隊可以通過集中力量打擊對手的關鍵薄弱環節來壓倒一支規模大得多的海軍部隊。因此,當一個國家的海上資產受到攻擊時,可能會產生深遠的地緣政治、軍事和經濟影響。美國海軍緬因號(1898 年)和路西塔尼亞號皇家郵輪(1915 年)的沉沒,以及對美國海軍馬多斯號和特納-喬伊號皇家郵輪(1964 年)的襲擊,都引發了重大沖突和持久的軍事行動。雖然美國海軍仍然是世界上規模最大、最具遠征能力的部隊,但規模較小的部隊、惡勢力和非正規對手正在使用新的創新技術破壞海上運輸和海軍資產。這些技術往往涉及 “系統的系統 ”方法,即惡意行為者通過作戰系統的關鍵組件與對手對抗。在 21 世紀的大系統沖突中,對海上安全和優勢的兩個最持久的威脅來自于實現定位信息、導航、定時和態勢感知的兩項技術中的漏洞:全球定位系統 (GPS) 和自動識別系統 (AIS)。
海洋領域對國家安全的重要性常常被忽視。美國 90% 的進出口貿易是通過船舶進行的,海運系統 (MTS) 為國民經濟貢獻了 5.4 萬億美元,約占美國國內生產總值 (GDP) 的 25%。海運系統是一個由通航航道、港口、船閘、海運碼頭、游艇碼頭和海道組成的龐大網絡,為貿易提供了便利。與 MTS 類似,全球海運網絡 (GMTN) 是一個全球性的網絡,由海港、水道、港口和碼頭組成,其貿易額占全球貿易額的 70% 以上,貿易量占全球貿易量的近 90%,促進了全球經濟的發展。這些系統錯綜復雜、相互依存,與關鍵基礎設施的其他方面一樣,其組成部分作為全球經濟和戰略安全不可或缺的組成部分,其價值往往被低估。毫不夸張地說,多邊貿易體系是糧食、能源、金融和國家安全以及在全球范圍內的軍事力量投射不可或缺的組成部分。
世界上的多式聯運系統依靠四大全球導航衛星系統(GNSS)--北斗(中國)、伽利略(歐盟)、格羅納斯(俄羅斯)和全球定位系統(美國)--在海上進行導航、定線和態勢感知。全球導航衛星系統提供定位、導航和授時(PNT)服務,不僅用于陸基、海基和空基導航,還用于關鍵基礎設施所需的精確授時。授時的重要性無論如何強調都不為過;如果 GPS 授時信號失效或受到嚴重破壞,電信、金融服務、交通和配電網絡等都將出現大面積故障。
全球定位系統可提供精確到接收器實際位置 3 英尺以內的定位信息。雖然在公海(所謂的藍水)上可能不需要這樣的精確度,但在沿岸地區(褐水)以及穿越狹窄的咽喉要道和關鍵節點(如霍爾木茲海峽、馬六甲海峽、巴拿馬運河、博斯普魯斯海峽和蘇伊士運河)時,精確的 PNT 卻至關重要。全球定位系統在精確度、準確性和可靠性方面被公認為世界上最好的全球導航衛星系統,因此是世界上使用最廣泛的系統。然而,全球定位系統有三個弱點:干擾、欺騙和系統全面癱瘓。
干擾是指接收器由于受到附近無線電傳輸的干擾而無法檢測到合法的 GPS 信號。GPS 信號從高度為 12,550 英里的衛星發射,功率約為 50 瓦。然而,到達地球表面的信號功率僅為毫瓦。因此,惡意行為者甚至可以用幾瓦特的功率在 GPS 頻率上廣播信號,使接收器無法從 GPS 信號中獲取必要的 PNT 信息。
GPS 干擾并非新現象。雖然最初是為軍方開發的,但十多年來公眾也可以使用廉價的 GPS 干擾器,盡管使用這種干擾器是非法的。最早廣為人知的例子之一是,2013 年,有人因在紐瓦克自由國際機場附近使用 GPS 干擾器干擾航班運行而被罰款。全球 GPS 干擾活動猖獗,尤其是在機場,挪威受到的影響尤為嚴重。此外,朝鮮和俄羅斯等都曾長期干擾或以其他方式破壞其他國家的全球導航衛星系統。
全球定位系統欺騙會使接收器在一個地方報告自己的位置,而實際上卻在另一個地方。2012 年,德克薩斯大學奧斯汀分校的一個團隊首次向國土安全部展示了欺騙技術,他們欺騙了一架無人機的 GPS 信號,使其失去了對正確高度的感知。2013 年 6 月,同一團隊還欺騙了一艘價值 8000 萬美元、長 213 英尺的超級游艇 “德拉克斯的白玫瑰 ”號的位置,使其在地中海中央改變了航線。GPS 欺騙并不局限于實驗室條件。2017 年 6 月,地中海航運服務系統首次大規模公開 GPS 惡搞案例。當時,“阿特里亞 ”號油輪停泊在俄羅斯新羅西斯克港附近的黑海海域,但其全球定位系統卻將其位置報告為 20 海里外的格連吉克機場。這艘 37.5 噸的油輪并非孤軍奮戰,至少有二十多艘其他船只上的接收器將它們定位在同一地點。
阿特里亞號事件并非孤立事件,甚至也不是第一起此類欺騙事件。2019 年,高級國防研究中心發布了一份報告,描述了早在 2016 年在黑海、克里米亞、俄羅斯聯邦、敘利亞和其他地點發生的近 9900 起 GPS 欺騙事件,所有這些事件都與俄羅斯軍方有關。2020年,調查記者報道稱,一艘德國科考船在2017年和2018年的全球航行中,在許多地點檢測到GPS欺騙和干擾事件。
當然,摧毀整個 GPS 系統才是終極漏洞。GPS 采用一個由超過 32 顆衛星組成的星座,其中 29 顆衛星在任何時候都在使用--系統運行至少需要 24 顆衛星。根據設計,GPS 能夠抵御 “自然 ”故障;如果一顆衛星發生故障,它就會被移出位置,由替代衛星接替。然而,俄羅斯和中國都展示了 “衛星殺手”的能力,自 2021 年春季以來,俄羅斯總統弗拉基米爾-普京多次威脅要擊落多顆或所有 GPS 衛星。全球定位系統無法抵御這種系統性故障。
全球定位系統的弱點和威脅不僅僅是海事界的問題,而且影響到現代社會的各個方面。目前還沒有集中力量在短期內補充或增強 GPS。雖然全球定位系統由美國太空部隊管理,但它既是軍事資產也是民用資產,因此需要比軍事解決方案更大的解決方案。2022 年 2 月俄羅斯入侵烏克蘭的事件突出表明,有必要建立一個有保障的 PNT 系統,同時也需要增強系統。
全球定位系統和其他全球導航衛星系統為自動識別系統(AIS)提供便利,AIS 是船舶和海事當局用來了解當地船舶交通情況的全球系統。自動識別系統數據由全球多個站點匯總,已發展成為船舶在一段時間內的歷史航行記錄。AIS 對于跟蹤航運路線、基本行業情報和了解航運總體情況非常重要。AIS 設計于 20 世紀 90 年代,主要是為了應對 1989 年埃克森-瓦爾迪茲號擱淺后發生的漏油事件。根據 2002 年《海上人命安全公約》(SOLAS)的要求,自動識別系統存在幾個眾所周知的安全漏洞,包括缺乏發件人驗證、信息時間戳、數據有效性驗證和數據內容完整性。盡管美國所有大型軍用船只都有 AIS 收發器,但由于 SOLAS 要求中的軍艦豁免,大多數收發器在大多數時間都不進行廣播。
結合使用 GPS 和 AIS 進行欺騙的一個早期例子是伊朗扣押懸掛英國國旗的油輪 Stena Impero 號。2019 年 7 月,Stena Impero 號在國際水域中駛過霍爾木茲海峽,突然轉向北方,進入伊朗領海,并迅速被伊朗海軍巡邏艇扣押。這一事件很可能是對英國今年早些時候因涉嫌違反歐盟制裁而扣押一艘伊朗船只的報復。
惡搞事件仍在繼續,并演變成更強大的破壞性表演。2019 年 7 月,懸掛美國國旗的 M/V Manukai 在上海港報告了一系列錯誤的 GPS 和 AIS 讀數。與以往讓船只誤以為身處錯誤地點的欺騙事件不同,“Manukai ”號看到的目標船只似乎在四處跳動。對該地區發生的許多事件進行進一步分析后發現,被欺騙的地點似乎是呈圓形的。被稱為 “麥田怪圈 ”的類似欺騙還出現在其他地方,包括德黑蘭。在所有這些案例中,船只都在欺騙地點附近。后來的分析表明,在雷耶斯角(舊金山以北)附近出現了圓圈欺騙現象,被欺騙的船只距離該地區遠達 10,000 英里。
這些偽造自動識別系統的行為有多種目的,包括展示能力;掩蓋非法、無管制或未報告的捕撈、走私和其他非法活動;清洗身份以逃避檢測、制裁或檢查。然而,對軍艦的廣泛欺騙代表著更危險程度的升級,而軍艦并不總是定期廣播 AIS 信息這一事實又加劇了這一危險。舉例來說,AIS 數據顯示,2020 年 9 月,英國皇家海軍伊麗莎白女王號和五艘護衛艦正駛向愛爾蘭海,而當時的衛星圖像顯示,在他們假想的位置上是一片空曠的海洋。事實上,這六艘船不僅沒有出現在 AIS 顯示的位置上,而且當時根本就不在一起--甚至很可能沒有實際播發 AIS 信息。
在這種情況下,再加上該地區隨后發生的事件,2021 年 6 月北大西洋公約組織(NATO)船只在黑海的 AIS 欺騙事件就具有了完全不同的意義。在該月下旬的一次預定演習之前,兩艘北約軍艦 “衛士 ”號(英國)和 “埃弗森 ”號(荷蘭)于 6 月 18 日下午抵達敖德薩(烏克蘭)。AIS 跟蹤數據顯示,當晚晚些時候,兩艘軍艦直接駛向塞瓦斯托波爾(克里米亞),停靠在距離俄羅斯黑海艦隊指揮部所在港口 2 海里以內的地方。然而,YouTube 視頻、實時網絡攝像頭和其他證據顯示,兩艘船均未離開碼頭。由于克里米亞的主權存在爭議,而且俄羅斯黑海艦隊司令部就設在塞瓦斯托波爾,北約船只未經宣布進入俄羅斯聲稱屬于其領海的水域完全可以說是一種挑釁行為。事實上,自動識別系統(AIS)的跟蹤顯示,大約 10 天后,美國海軍 “羅斯 ”號靠近克里米亞,盡管實時網絡攝像頭顯示它停靠在敖德薩碼頭。
2021 年黑海事件是過去幾年中許多國家軍艦 AIS 軌跡被欺騙這一更大模式的一部分。(本文作者之一在 2021 年 8 月 DEFCON 的 “黑船村”上展示了俄羅斯 “莫斯科 ”號導彈巡洋艦進入佛羅里達東海岸卡納維拉爾港時的欺騙航跡[見圖 1],以此說明 AIS 欺騙是多么容易實現)。
歷史相似性。2021 年的黑海事件似乎是歷史的預演。欺騙北約船只最有可能的來源是俄羅斯,因為俄羅斯在事件發生后能夠發表劍拔弩張的言論。盡管世界上大多數國家都明白這些航跡是假的,但俄羅斯人民很可能相信了北約侵略的證據。從普京的角度來看,他的國內受眾--而非世界其他國家--是唯一需要被說服的受眾。
目前還不能確定對北約艦艇的惡搞是為了測試其能力,還是作為戰爭的借口。如果是后者,那么海上虛假電子信號為武裝沖突提供理由就不是第一次了。請看北部灣事件的客觀教訓。1964 年 8 月 2 日,美國海軍馬多克斯號驅逐艦遭到三艘北越巡邏艇的攻擊。小規模沖突結束后,所有進攻的巡邏艇均被擊毀,10 名北越水兵傷亡,“馬多斯 ”號上發現一個彈孔。這是第一次北部灣事件。兩天后,“馬多克斯 ”號和 “特納-喬伊 ”號通過雷達探測到北越巡邏艇正在靠近。在雷達和聲納上看到他們認為是魚雷的蹤跡后,這兩艘軍艦向巡邏艇開火,盡管這兩艘軍艦和任何美國海軍飛機都沒有與攻擊者進行目視接觸。這是第二次北部灣事件,也是美國國會通過《北部灣決議》,使駐越美軍任務升級的誘因。
然而,第二次北部灣事件并未發生。雖然雷達報告周圍很可能有船只,但并沒有攻擊的巡邏艇,也沒有魚雷。來自雷達和聲納的信號情報被誤讀且相互矛盾,在事實上沒有刺激的情況下引起了反應。然而,由于匆忙做出判斷--這種判斷在政治上很受歡迎,而且似乎與兩天前敵人的行動一致--信號情報(SIGINT)沒有得到仔細審查,當時已知的矛盾之處也沒有得到調查。襲擊--無論是真實的還是想象的--都符合當時的說法和政治風向。
2022 年 7 月 24 日,北約第 2 常設海上編隊的艦艇,包括意大利海軍 ITS Alpino 號、美國海軍 USS Harry S. Truman 號和 USS Cole 號,在地中海編隊航行(美國海軍/Crayton Agnew)。
影響與對策。當敵對國家的軍艦相互靠近時,存在著巨大的危險。當操作人員可以故意改變 SIGINT 和導航信號以歪曲事實--或歪曲人們對事實的看法時,這個空間就更加危險了;故意破壞這些系統是挑釁行為,會產生深遠的后果。破壞全球定位系統和其他全球導航衛星系統會造成導航不確定性、延誤和供應鏈效率低下。在沿岸和近海岸水域、狹窄海峽和國際咽喉要塞,船舶在誤差余地很小的情況下運行,干擾也會造成事故。虛假的自動識別系統航跡可以支持惡毒的言論,損害美國盟友和合作伙伴的利益。此外,對手還可以偽造 AIS,以偽裝成規模更大的部隊,或改變船只的航行歷史。雖然網絡攻擊尚未引起集體防御反應或觸發北約條約第 5 條,但這些干擾的二階和三階影響是無法估量的。此外,在每次事件中,美國海軍都必須迅速識別威脅,確定決策方向,并決定應對措施。
鑒于 GPS 和 AIS 信號很容易被欺騙,我們所處的環境尤為危險。任何敵國政府--無論是伊朗、朝鮮、俄羅斯還是其他國家--都可以輕而易舉地在歷史記錄中實時輸入完全虛假的船只航行軌跡。雖然有些人可能會爭論對 GPS 和 AIS 的攻擊是否屬于網絡性質,但這些爭論都沒有抓住重點。網絡安全一詞是個誤解;我們必須關注的是保護信息和其他必要數據的保密性、完整性、可用性、真實性、實用性和占有性。從這個角度來看,對 GPS 和 AIS 的攻擊顯然會影響導航和態勢感知信息的多種特性。
鑒于俄羅斯入侵烏克蘭,海事網絡安全在今天顯得尤為重要。從表面上看,俄羅斯發動戰爭的借口之一是北約對俄羅斯邊境的蠶食。2021 年 6 月對北約船只的欺騙很可能是北約侵略的部分表現。還有大量證據表明,俄羅斯在對烏克蘭的戰爭中利用全球定位系統進行攻擊,目標是航空、火炮和其他軍事系統以及通信系統(其中許多系統依靠全球導航衛星系統進行授時)。據報道,俄羅斯的干擾有時非常強烈,以至于干擾了俄羅斯自己的系統。在導航方面,俄羅斯可以使用 Chayka 地面電子導航系統作為全球軌道導航衛星系統和其他全球導航衛星系統的備份。
現在,大多數 GPS 干擾/欺騙緩解戰略都是短期改進措施。例如,許多商用全球導航衛星系統接收器可以檢測到主星座上的傳入信號是否是假的。在某些情況下,接收器可以切換到另一個全球導航衛星系統星座。但是,全球定位系統沒有可用的備份或增強功能。在全球定位系統普及和使用之前,美國和國際海事界依靠的是遠程導航(LORAN)陸基導航系統。美國國土安全部于 2010 年讓 LORAN 退役,GPS 沒有了海上備用系統。事實上,如今許多海員不知道如何使用 LORAN 設備,也不了解海圖上的 LORAN 標記。2018 年,特朗普政府授權交通部長通過陸基授時系統建立 GPS 的后備系統,但擬議的替代系統增強型 LORAN(又稱 eLORAN)尚未啟動。衛星定位、導航和授時的另一個潛在替代方案是使用量子傳感器進行定位,但研究人員尚未完全實現這一功能。同樣,雖然已有一些確保 AIS 安全的建議,但國際標準機構在規劃或執行方面并不一致。
2023 年 3 月 10 日,派往美國海軍祖姆沃爾特號的水兵在圣迭戈海軍基地的導航、航海技術和船舶操縱訓練器上參加橋梁資源管理課程時,參加模擬船舶轉運(美國海軍/Kevin C. Leitner)
對 GPS 和 AIS 信息的干擾和欺騙在過去 50 年中不斷升級,從簡單的能力展示到真正危險的情況,誤解可能引發重大沖突。攻擊面正變得越來越無處不在,對軍事資產的打擊可以通過非軍事載體進行。美國國防界可以通過多種方式減少其系統中的漏洞。首先,培訓和宣傳可以使軍事和商業航海者意識到系統的弱點。海事操作員和艦橋官應了解其艦船上的信息和操作技術系統,以及這些系統相互連接和相互作用的無數方式。具有信息安全意識的官員以及船上探測系統應納入海事人員和管理系統。導航和駕駛臺人員必須能夠確定自動系統顯示的信息是否可疑,并且必須有獨立的手段來驗證這些系統。此外,天體導航技術以及慣性和雙曲線系統科學也需要納入海事從業人員的課程。此外,海上海軍演習需要包括全球導航衛星系統和自動識別系統被敵軍破壞的場景,并測試從業人員在沒有現有技術的情況下將如何應對。演習中還應納入一些機會,以測試網絡防御者的創新能力及其主動瞄準敵方的能力。
接下來,立法者和資助機構必須相信,如果不在短期內解決 GPS 和自動識別系統的漏洞,國家安全所面臨的威脅是可信的,而且可能是災難性的。所有 PNT 利益相關者,無論是軍方、政府還是商業部門,都有責任承擔這一責任。中國和俄羅斯都使用基于地面的 PNT 系統來增強他們的 GNSS 系統,這使他們比美國具有顯著的戰略優勢。國家天基 PNT 咨詢委員會沒有建議在短期內恢復 LORAN 作為儲備能力,而是制定了一項戰略,即在非全球導航衛星系統 PNT 系統(如使用量子傳感的系統)普及之前,加強現有 GPS 系統并使其現代化。另一個解決方案是將美國國家航空航天局噴氣推進實驗室的全球差分全球定位系統(GDGPS)整合到美國的國家安全實體和關鍵基礎設施中。GDGPS 跟蹤來自所有全球導航衛星系統星座的數據,為定位應用提供校正和實時精度。然而,美國政府內部尚未授權任何一個實體全面實施 PNT 增強能力或監督 PNT 綜合戰略。將 GDGPS 系統全面整合到國家安全架構中需要戰略指導和資金支持。此外,許多專家已開始承認中國在 PNT 綜合能力方面處于全球領先地位,為了與中國競爭,美國將在國家層面通過一項 PNT 長期戰略計劃。該計劃應認識到 PNT 對國家安全的重要性,并作為一個完整的系統體系,全面致力于提高所有 PNT 能力(即低軌道衛星、天基衛星、地面導航、慣性導航、量子傳感、LORAN 和天體導航)。
另外,自動識別系統的安全解決方案也極有可能為商業行業帶來積極的收益。AIS 系統的競標應納入安全措施,如公鑰或非對稱加密、數字簽名,或結合商業應用、計算機和手機中常見的基于身份的認證。然而,確保 AIS 安全可能是一個更難解決的問題,因為這需要兩個聯合國組織達成國際協議--國際海事組織負責 SOLAS,國際電信聯盟負責 AIS 空中協議。應對這一挑戰需要明確的愿景和積極主動的領導。
由于 GPS 和 AIS 武器化帶來的嚴重危險,政策制定者和海事運營商不僅要了解這些威脅的風險和影響,還要了解能增強作戰人員應變能力的緩解技術和應對措施,這一點至關重要。此外,美國政府還需要應對我們的對手在 PNT 彈性和增強性方面已形成的巨大優勢。冗余和安全措施可能代價高昂,但 PNT 彈性和增強以及 AIS 安全措施對于保護我們國家的關鍵資產和緩解未來沖突至關重要。
本文報告了在使用基于遺傳學的機器學習過程和戰斗模擬發現新型戰斗機機動系統方面的經驗。實際上,這一應用中的遺傳學習系統正在取代測試平臺,從經驗中發現復雜的動作。這項工作的目標與許多其他研究不同,因為創新和發現新穎性本身就是有價值的。這使得目標和技術的細節與其他基于遺傳學的機器學習研究有所不同。
本文討論了應用的細節、動機以及所采用技術的細節。介紹了一個玩家適應固定策略對手的系統和兩個玩家共同適應的系統的結果。論文還討論了這項工作在其他自適應行為應用中的普遍意義。
最近在烏克蘭的行動證明,引入新技術、戰術、技巧和程序可以極大地影響 21 世紀的戰場。美軍正在將從這次沖突和其他近期沖突中吸取的經驗教訓融入聯合全域指揮與控制(JADC2)作戰概念。美國防部正在尋求通過 JADC2 實現決策優勢,"在戰爭的各個層次和階段、跨所有領域并與合作伙伴一起產生感知、理解和行動的作戰能力,以相關性的速度提供信息優勢"。雖然這一定義抓住了 JADC2 的目標,但對如何實現這一目標卻知之甚少。本文利用 OODA 循環和一個項目融合用例(濕隙穿越)來說明人工智能 (AI) 將如何在這種復雜而相關的場景中通過降低風險來實現決策優勢。
圖:在 OODA 循環中應用邊緣人工智能 (AIAE) 加快決策能力,提高決策優勢
最近在烏克蘭的行動再次證明,在 21 世紀的戰場上,引進新技術和戰術、技術和程序可以產生重大影響。美軍正在利用從這次沖突和其他近期沖突中吸取的經驗教訓,并將其納入聯合全域指揮與控制(JADC2)作戰概念。最近由美國防部(DoD)贊助的實驗(包括各軍種、作戰司令部和盟國的參與)重點關注日益復雜的局勢,以深入了解 JADC2。
這種方法希望利用人工智能(AI)、機器學習(ML)、自主性和其他先進能力更好地連接傳感器和射手,縮短對對手產生致命和非致命影響的時間,從而影響多域行動。降低作戰人員和決策者的認知負荷以及縮短從探測到交戰決策的時間以獲得優勢等目標,只是國防部正在應對的需求、風險和技術挑戰中的一部分。
與過去的其他沖突一樣,21 世紀的沖突將取決于決策優勢,誰能最好地利用和確保信息,在最短的時間內做出最明智的決策,誰就有可能獲勝。決策優勢被定義為比對手更快地吸收、分析從戰場上獲取的信息并采取行動的能力。
縱觀歷史,決策優勢始終是決定戰斗和沖突勝負的關鍵。現在,面對日益增長的中國威脅,美國的作戰能力和能力優勢正在急劇縮小,在這樣一個時代,實現決策優勢比以往任何時候都更加重要。由于其他國家和非國家行為者在全球范圍內迅速擴散技術,實現決策優勢也變得更具挑戰性。
電信、傳感器、處理能力和武器的進步,以及太空和網絡空間作為作戰領域的作用日益增強,從根本上改變了戰爭中指揮與控制的特點。有鑒于此,國防部正尋求通過聯合作戰指揮與控制2實現決策優勢,"在戰爭的各個層次和階段,在各個領域,與合作伙伴一起,產生感知、理解和行動的作戰能力,以相關的速度提供信息優勢"。但是,盡管這一定義抓住了 JADC2 的目標,卻對如何實現這一目標知之甚少。
為了使 JADC2 概念成為現實,各軍種都在分析自己在實現這一愿景方面的貢獻。雖然許多軍種都在專注于創建一個全球目標系統,以實現發現、固定、跟蹤、瞄準、交戰和評估等殺傷鏈功能,但也有一些軍種正在研究 JADC2 如何協助實現決策優勢,以便將部隊機動到優勢位置,阻止對手實現其目標。
美國陸軍最近接待了空軍、海軍、海軍陸戰隊,并首次將國際合作伙伴和盟國納入其中,在其年度現代化實驗中整合技術并測試多域作戰: 2022 融合項目"。陸軍的第三個年度 "聚合項目 "通過在多個地點舉行一系列基于各種作戰場景的實驗和活動,對該軍種的范圍和能力進行了測試。
來自美國、英國和澳大利亞的作戰人員用數周時間測試了約300項技術和新的作戰概念,以展示各軍種有朝一日如何作為一支聯合部隊作戰。這些實驗和其他實驗有助于形成跨組織協作、確定技術投資的優先次序以及完善平臺和系統需求文件,從而為未來作戰環境的構想提供信息。
通過這些不同的實驗,發現一個共同的主題,即未來作戰需要跨國家、跨領域和跨技術的協作,以確保互操作性并實現 JADC2 的愿景。無論在哪種情況下,假設的對手都可能是近鄰競爭對手,并將尋求在無法保證美國空中或其他領域優勢的情況下實現反介入/空中拒止(A2AD)環境。
包括全球定位系統衛星在內的美國天基資產可能會被削弱。人們還認為,帶有人機界面的人工智能/ML 能力將做出最終目標定位和其他決策,而先看、先理解、先行動和先決策的能力將為哪一方獲勝提供關鍵優勢。同樣顯而易見的是,工業界、學術界和聯盟伙伴在為存在的各種差距和挑戰尋找技術解決方案方面至關重要。
本文旨在探討新的創新技術解決方案如何有助于利用有人和無人系統在陸地領域實現決策優勢。本文將確定并討論關鍵技術挑戰和風險,以及潛在的技術材料解決方案。實現 JADC2 需要在條令、組織、培訓、物資、領導力和教育、人員、設施和政策方面進行重大變革,但本文將只關注物質解決方案。
認識到數據是一種戰略資產,并在多域行動中采用全局性的整體方法,將有助于推進 JADC2 計劃,并提高各軍事任務的決策優勢。值得注意的最復雜地面場景之一是濕式間隙穿越作戰,這對機動部隊接近和摧毀敵軍非常重要。(圖 1)
然而,在計劃和執行這些關鍵行動時,后勤保障面臨著明顯的挑戰。(圖 2)一旦成功實施,濕式間隙穿越作戰就能提供戰爭中最有價值的基本要素之一--速度。速度是掌握主動權、防止敵人偵察和取得成功的關鍵。執行安全高效的濕式間隙穿越行動可以讓友軍為成功創造必要條件。
俄羅斯部隊最近在烏克蘭的一次失敗的濕式間隙穿越突顯了與這一復雜行動相關的許多挑戰和風險。俄軍在試圖穿越橫跨烏克蘭東部 Siverskyi Donets 河的浮橋時,損失了兩個或更多營的兵力--可能有 100 輛車和一千多名士兵。
在對這一失敗場景進行評估時,本文將探討進行濕式間隙穿越行動的主要風險,以及使用人工智能/移動式語言和其他關鍵技術的潛在技術解決方案。
圖 1:濕隙交叉口的描述
圖 2:規劃和執行濕式間隙穿越作戰時的典型分析
由于未來大多數入侵資產都可能使用無人或可選有人系統,因此需要確保大量數據的安全,并通過戰術網絡進行傳輸,以同步執行偵察與安全、機動、火力、后勤和其他作戰功能。在宏觀層面,JADC2 需要通過各種分布式傳感器收集大量數據,并將其處理為可操作的信息。
戰略、作戰和戰術層面的利益相關者利用由此產生的信息流中的相關要素,以最佳方式執行任務。整個系統通過一套強大的通信鏈路連接在一起。這并不意味著每個人都能接收到所有信息,因為那樣每個人都會被數據淹沒。相反,這需要分配正確的信息,使各組織能夠在其特定責任領域取得更好的效果。以下是材料解決方案需要應對的其他風險:
如果無法在間隙穿越地點實現出其不意,那么在穿越過程中出現人員傷亡和任務失敗的幾率就會很高。
如果穿越點缺乏指揮和控制(C2),那么友軍很容易被對手的致命和非致命火力摧毀和削弱。
如果網絡保護不足或缺乏安全的空中更新,那么無人系統或可選擇的有人系統就會被對手欺騙或接管,從而破壞缺口穿越行動。
如果友軍處理傳感器和射手數據的能力下降,那么由于機動、火力和其他作戰功能之間缺乏同步,成功穿越缺口的可能性就會降低。
如果聯合和聯軍的 C2 系統不能互操作,那么同步作戰功能以確保成功穿越行動的能力就會降低。
在決策過程中應用和評估技術需要一個模型。OODA 循環--觀察、定位、決策、行動--是一個眾所周知、廣為接受的模式,尤其是在作戰人員群體中,因為它的起源。它是由美國空軍上校約翰-博伊德(John Boyd)提出的概念,是各領域決策和行動的典范。
OODA 循環描述了決策和行動的四步流程。首先,觀察環境并收集信息。然后,通過分析信息并理解其含義,為自己定位。然后,根據觀察和定位,決定采取什么行動。最后,根據決定采取行動。
OODA 循環強調決策和行動中速度和靈活性的重要性。我們的目標是盡可能快速高效地完成這一循環,以便適應不斷變化的環境,并在機會出現時加以利用。
通過觀察上圖,利用人工智能實現決策優勢有兩個關鍵的考慮因素:
前面在 "濕隙穿越 "場景中概述的風險所體現的一個宏觀考慮因素是,決策必須在 "邊緣 "做出,而不是從指揮中心遠程做出。這大大減少了延遲,并在快速變化的環境中提供了靈活性。邊緣人工智能(AIAE)是指在靠近數據源的設備上部署人工智能算法。
將傳感器直接連接到 AIAE 單元將大大減少 OODA 循環中觀察-定向步驟之間的延遲。傳感器數據將從傳感器傳輸到人工智能單元的傳感器輸入端,然后通過處理集成電路內部的高速總線或同一單元內集成電路之間的高速總線傳輸到數據處理核心。(圖 3)
在 AIAE 單元中進行人工智能處理和決策,還將大大減少 "定向-決策 "步驟之間的延遲。這樣就不需要為額外的決策步驟向外部中心發送大量數據,然后等待決策回傳。出于同樣的原因,從 AIAE 單元發送 "行動 "命令也將減少 "決定-行動 "步驟的延遲。
圖 4:GPU 的并行處理架構可實現比 CPU 更快的計算速度,從而支持大量的人工智能應用
用于 AIAE 處理的一個主流 COTS(商用現成)解決方案是通用圖形處理單元(GPGPU)。圖形處理單元上的通用計算指的是使用 GPU(圖形處理單元)來執行除傳統圖形渲染作用之外的通用計算。
GPU 設計用于并行處理大量數據,使其成為執行某些計算的理想選擇,速度比傳統 CPU(中央處理單元)快得多。通過利用 GPU 的并行處理能力,GPGPU 可以加速各種人工智能應用。(圖 4)
技術的進步為市場帶來了更高性能的小型超級計算機,它們將 GPGPU 與 CPU 相結合,可用于 AIAE 應用。GPU 廣泛用于人工智能應用。
英偉達?(NVIDIA?)Jetson系列模塊將支持人工智能的GPGPU與多核CPU結合在一起,形成了一個緊密耦合、高性能、低功耗的超級計算機,可支持人工智能處理能力和決策應用軟件。英偉達?(NVIDIA?)Jetson 系列有多種不同外形尺寸、性能和最大功耗的模塊可供選擇。(圖 5)
圖 5:NVIDIA Jetson 系列包括不同的模塊,具有不同的外形尺寸、性能和最大功率選項。
以英偉達?(NVIDIA?)Jetson Xavier NX 模塊為例,該模塊可提供每秒六萬億次浮點運算(TFLOPS)的性能,最大功率為 15 瓦。這樣的性能可與配備處理器和圖形處理器卡的數百瓦工作站相媲美。
這種計算架構可以每秒 30 幀的速度處理和應用 20 多個 1040p 分辨率高清視頻輸入的人工智能算法,也就是說,它有足夠的帶寬來運行人工智能應用程序,為系統中的多個高清攝像機提供服務。
配備英偉達?(NVIDIA?)Jetson Xavier NX 模塊的加固單元可小至 4" x 2.3" x 3.9"。最大重量為 1.3 磅,最大功率為 15 瓦,從尺寸、重量、功率(SWAP)和性能的角度來看,它是 AIAE 應用的理想選擇。(圖 6)如果需要更高性能,基于更高性能英偉達?(NVIDIA?)Jetson 模塊的更大和更高功率的堅固解決方案是可以實現的。
圖 6:緊湊型高性能超級計算機正在邊緣處理大量傳感器數據。
這類基于 GPGPU 的堅固耐用單元還可以支持以太網(1GbE 和/或 10GbE)、CAN 總線、串行端口等行業標準接口)。例如,以太網接口可用作與系統中其他 "智能 "盒和任務計算機的通信通道,也可通過無線通信轉換器與外部設備進行交互。如果需要低延遲以太網通信,可使用時間敏感網絡(TSN)或時間觸發以太網(TTE)。
使用以太網網絡進行內部通信,可實現從物理電纜到路由器和數據包的多種冗余級別。在整個網絡中實施 IEEE 1588 時間分配可使所有網元同步到單一時間源。
除了高速傳感器處理外,這些單元還可用于處理來自低速傳感器的數據--模擬 I/O、離散 I/O、串行端口等。將這些功能整合到一個 AIAE 單元中,有助于消除車輛中額外的電子設備盒和相關線束,進一步減小電子設備的尺寸、重量和功率。
時敏網絡(TSN)的功能,包括精確定時、低延遲通信和確定性數據傳輸,有助于改進決策過程,提高對態勢的認識,并最終實現決策優勢。
通過提供低延遲通信,TSN 可通過高精度、高可靠性的實時數據傳輸,確保關鍵信息及時送達決策者。它還有助于收集、匯總和分析這些實時數據,使決策者能夠獲得最新的準確信息,做出明智的選擇。
TSN 跨分布式網絡同步設備和系統的能力有助于實現決策優勢。它能確保來自多個來源的數據保持一致,提供對運行環境的整體了解,并加強傳感器、執行器和控制系統等不同組件之間的協調,實現無縫協作和集成。
將堅固耐用的人工智能超級計算機放置在傳感器(如高分辨率相機、紅外探測器)附近,有助于解決地面車輛電子設備方面的難題,最終使作戰人員受益。例如,在傳感器附近進行物體識別/分類、目標識別/捕獲、地形分析等處理可帶來以下好處:
無需將大量數據從傳感器傳送到任務計算機或外部指揮中心,減少了延遲和信息過載。
縮短系統響應時間,加快決策速度。
增強無人或可選有人駕駛飛行器/系統的能力
無需在傳感器與任務計算機之間鋪設昂貴的長距離高速數據線,從而降低了布線的復雜性,提高了系統的可靠性、可用性和可維護性。
提高系統集成和可操作性--邊緣人工智能"盒與系統中其他 "智能 "盒之間的所有數據均通過行業標準以太網接口傳輸。
提高可升級性--所有獨特的傳感器處理都在 AIAE 單元中完成。傳感器和相關處理單元(如有需要)無需更換以太網電纜即可升級,也無需更換任務計算機,這可減少將新功能提供給作戰人員所需的時間和成本。
提高可擴展性--如果飛行器能提供幾個額外以太網端口的布線,就能增加額外的傳感器和 AIAE 盒,從而使新任務設備包的集成變得更容易、更快捷。
通過減小電子系統的尺寸、重量和功率 (SWaP),無需大型任務計算機和笨重的線束,從而使地面系統更加可用、可靠和易于維護。
具有增強網絡安全保護能力的高性能人工智能系統將有助于防止網絡和欺騙攻擊,并保護信息共享數據鏈路。
使用 "邊緣人工智能 "解決方案將有助于通過以下方式消除或最大限度降低第 6 節所述的以下風險:
通過在源頭處理大部分數據,大幅減少戰術網絡共享的數據量
為每個數據用戶分配正確的信息,從而簡化數據分配工作
縮短響應時間,改進指揮與控制 (C2) 通信
改善通信渠道的網絡保護
最大限度地降低傳感器數據處理能力下降的可能性--大部分數據在本地處理,冗余方案可用于解決傳感器受損問題
使用單一時間源同步車輛內和多個平臺上的所有系統
如果所有系統都使用相同的通信協議和數據報文結構,則可消除聯盟 C2 系統之間的互操作性問題
雖然 AIAE 有許多好處,如減少延遲和增加隱私,但它也提出了一些必須解決的技術挑戰。其中一些挑戰包括
處理能力有限:與基于云的服務器相比,邊緣設備的處理能力和內存往往有限。因此,開發可在低功耗邊緣設備上有效運行的人工智能算法是一項重大挑戰。
存儲空間有限: 邊緣設備的存儲空間通常有限,從而限制了可在本地處理和存儲的數據量。這也會影響需要大型數據集的機器學習模型的準確性。
能源效率: 邊緣設備通常基于低功耗解決方案。開發高能效的人工智能算法對于最大限度地降低邊緣設備的功耗至關重要。
連接性: 邊緣設備與云的連接可能時斷時續或有限,這給訓練和更新機器學習模型帶來了挑戰。這也會限制與網絡中其他設備的通信能力。
安全和隱私: 邊緣設備可能更容易受到安全威脅,在邊緣使用人工智能會引發對數據隱私的擔憂。確保邊緣人工智能的安全和隱私保護至關重要。
標準化: 隨著邊緣人工智能的發展,需要實現標準化,以確保不同設備和系統之間的互操作性和兼容性。
要應對這些挑戰,就需要在邊緣人工智能領域不斷進行研究和開發,并在各行業和標準組織之間開展合作。基于英偉達?(NVIDIA?)Jetson 模塊的堅固耐用的 AIAE 解決方案可以幫助應對其中的許多挑戰。
利用 AI/ML 和先進的算法戰爭系統可為實現決策優勢提供顯著優勢。能夠切實有效地保護、傳輸和處理信息,并比對手更快地壓縮 OODA 循環的軍隊很可能會取得勝利。AI/ML 不是明天的問題。這種使能技術今天已在使用,將來會越來越普遍。
對于國防部來說,要實現 JADC2 的愿景,首先要求工業界有能力連接當前所有可支持戰區感知的傳感器,使傳感器數據可供任何行動級別的任何潛在用戶使用。這種數據共享結構可以創建安全的作戰空間感知,從而了解單一、綜合、全球作戰空間中某一區域的行動,并為其他區域所需的行動和決策提供依據。
其次,傳感器數據共享和互操作性的概念應在每個系統和項目中強制實施。此外,國防部還需要加快數字化轉型、原型設計和系統集成的速度,以便利用數據,建立更好的作戰制勝人工智能/移動式人工智能算法和硬件系統,并通過學習和實驗活動加以鍛煉,以取得成功。
應用人工智能模擬空對空作戰場景正引起越來越多的關注。迄今為止,高維狀態和行動空間、高度復雜的情況信息(如不完全信息和過濾信息、隨機性、對任務目標的不完全了解)以及非線性飛行動態對準確的空戰決策構成了巨大挑戰。當涉及多個異構代理時,這些挑戰會更加嚴峻。我們為具有多個異構代理的空對空作戰提出了一個分層多代理強化學習框架。在我們的框架中,決策過程分為兩個抽象階段,異構的低級策略控制單個單位的行動,而高級指揮官策略則根據總體任務目標下達宏觀命令。低層次政策是為精確控制部隊作戰而訓練的。它們的訓練是按照學習課程安排的,其中包括日益復雜的訓練場景和基于聯賽的自我比賽。根據預先訓練好的低級策略,對指揮官策略進行任務目標訓練。經驗驗證證明了我們設計方案的優勢。
集中式指揮和控制(C2)是軍事優勢國家的奢侈品。與近鄰(近同行)對手的沖突將對約米尼的內部交通線造成挑戰,因此優勢可能是局部和暫時的。雖然集中式 C2 帶來的風險較小,但近鄰敵人兵力有限,只能采取集中式指揮、分布式控制的模式。美國空軍應對近敵較量的辦法是開發一種名為 "先進作戰管理系統"(ABMS)的網狀網絡 C2 系統,將 "物聯網 "引入戰場。ABMS 預計耗資數千億美元,雄心勃勃、富有創造性,而且模糊不清。在開始類似于 F-22 和 F-35 計劃的又一次大規模采購以建造 ABMS 之前,空軍應首先考慮以下格言。首先,創新并不一定需要發明。換句話說,要考慮這樣一種可能性,即滿足擬議能力和要求的硬件已經存在,只需組裝、改進和逐步提高即可。其次,沿著這一思路,為打擊簡易爆炸裝置,在用于持久情報、監視和偵察(ISR)的廣域運動圖像(WAMI)方面取得了巨大的計算進步,并將其打包用于低成本可減載機身。用于持久性 ISR 的 WAMI 是 ABMS 的前身。最后,未來沖突的速度可能要求在 ABMS 系統中使用人工智能進行自動目標定位。在采用 ABMS 之前,必須考慮自動目標定位的法律和道德因素,以免空軍打開未來主義烏托邦的潘多拉盒子。
如今,大國有能力使集中式航空指揮與控制(AC2)方法失效。要做到這一點,他們不必處處拒止通信;他們只需使流程過于繁瑣而難以維持,減緩 "觀察、定向、決定、行動"(OODA)循環,這將迫使美國在本質上變得被動。大國將通過在網絡上嚴守紀律、保持沉默、操縱數據,迫使美國操作員對其 C2 系統失去信心,最終降低其有效性。接下來或同時,大國將阻礙或削弱更快的通信手段,如衛星通信和數據服務,導致美軍兵力無法執行其主要、備用、應急和緊急(PACE)計劃。從邏輯上講,這些計劃往往會恢復使用效率越來越低的通信媒介,即高頻(HF)通信形式,用于 C2 節點之間的長途或視線范圍以外的信息交換。這大大降低了集中式 AC2 所需的反饋回路。
美軍的近期對策是將控制權下放到前沿部署的 C2 節點,并實施任務指揮,使指揮官的意圖高于詳細的作戰命令。不幸的是,這樣做會使敵方無法進入控制與報告中心、空中支援作戰中心或任何等同部門的梯隊單位。大國廣泛關注反介入區域拒止(A2AD)能力,建立了一種縱深防御模式,將扼殺美國向前推進行動的努力。要戰勝這種情況并非不可能,但需要分布式,以實現比目前人類 "在環路中 "更快的目標定位周期。問題是,"軍方目前是否具備實現這一目標的能力?在回答這個問題之前,讀者必須考慮這種能力的具體要求。
需求始于聯合航空條令。如果不了解規劃中應該發生什么,就無法建立一個有效或符合道德規范的人工智能增強型分布式解決方案。換句話說,在人工智能增強型分布式解決方案中,敵方會破壞的流程仍必須以某種方式發生。為了縮小范圍,本論點將只關注從開始到執行和評估的聯合空中任務命令(ATO)周期,這是聯合兵力空中分隊指揮官(JFACC)領導戰區目標瞄準工作的手段。
ATO 周期建立在委員會、局、中心、小組和工作組(或稱 B2C2WG)的基礎上。聯合 ATO 周期的所有后續階段在某種程度上都與各軍種的空中參謀部相呼應--各軍種的周期為更大的聯合周期提供支持。也就是說,ATO 的制定始于接收聯合兵力指揮官和 JFACC 的目標、效果和指導。這種指導采取空中行動指令(AOD)的形式,確保計劃人員和分布式的執行人員統一行動。在第二階段 "目標開發 "之前,JFACC 的工作人員會召開第一次聯合目標協調委員會 (JTCB),陸軍、海軍、海軍陸戰隊和特種作戰聯絡員等目標開發方面的所有利益相關方都會在該委員會上討論各軍種的具體需求。目標開發的成果是 "聯合綜合優先目標清單",該清單對目標選擇工作進行了 "排序和堆疊"。這份優先目標清單強調的是有利于實現作戰層面目標的目標,情報分析師、律師和規劃人員在整個目標開發過程中都會對這些目標進行審查,并在第三階段 "武器設計與分配 "中繼續審查。
第四階段是建立并向戰區內的作戰單位發布 ATO。任務數據、路線、控制機構信息、油罐車計劃和落塵應急措施、目標和武器設計細節等信息都為戰斗提供了參考。然而,計劃永遠無法在與敵人的首次接觸中幸存下來。這四個階段奠定了人工智能增強型分布式能力的框架和要求,但第五和第六階段則明確地揭示了這些要求。在 ATO 循環的第五和第六階段,系統必須具備三種關鍵能力。首先,在執行階段,系統必須了解并尊重 B2C2WG 各項活動的上述產出。例如,它必須理解 AOD 中規定的目標,確定哪些行動或不行動將實現指揮官的最終目標,為什么某些目標比其他目標更重要,并尊重目標計劃中的交戰規則。其次,解決方案系統必須具備與航空平臺動態通信的能力,以控制空域和整合火力。此外,它還必須具備對時間敏感目標進行優先排序的能力,并在攻擊目標之前對附帶損害進行動態評估。最后,解決方案必須具備開始 ATO 循環最后評估階段的能力。這意味著該系統能夠匯總戰損評估、炸彈命中評估,并理解和闡明計劃的哪些部分已經實現,哪些沒有實現。從邏輯上講,系統必須能夠將這些結果反饋給中央指揮節點,為未來的 ATO 計劃提供信息。
為應對恐怖組織使用的簡易爆炸裝置 (IED) 的威脅,開發了用于持久性 ISR 的 WAMI,使其成為迄今為止計算能力最強的機載資產。在 "持久自由行動 "和 "伊拉克自由行動 "初期,美國在伊拉克和阿富汗的傷亡人數急劇上升,現有持久性 ISR 的局限性變得非常明顯。"捕食者 "系統只有一個可轉向攝像機,存在 "蘇打吸管 "問題,即視場聚焦有限,視頻分析人員無法同時跟蹤多個目標。一個名為 "恒鷹 "的項目彌補了這一局限,它將六臺攝像機系統以數字方式融合在一起,形成一個巨大的基點圖像,覆蓋面積超過 200 平方公里,且沒有覆蓋空白。在天氣允許的情況下,一旦平臺著陸并提取保存的數據,就會記錄下關鍵點范圍內的每一個事件,以便回放和分析。"天使之火 "計劃將這一概念向前推進了一步,它增加了一個射頻(RF)通信鏈路,就像一個軍用級 Wi-Fi 集線器,連接到附近的地面站,這樣地面兵力就可以近乎實時地查看圖像饋送,以便立即采取行動。在近兩年的時間里,"天使之火 "每天都在費盧杰市上空飛行,同時向當地海軍陸戰隊指揮所傳輸圖像。這標志著 J. R. R. 托爾金所描繪的概念--戰場上無所不知的索倫之眼--在技術上的開端。
處理持久性攝像機產生的大量數據所需的計算能力意味著,天空中不僅有一只監視的眼睛,還有一個大腦。"天使之火"(Angel Fire)和 "恒鷹"(Constant Hawk)的后繼者是 "藍魔鬼"(Blue Devil)和 "高竿凝視"(Gorgon Stare),這兩款相機目前在中央司令部(CENTCOM)的行動中得到大量使用。藍魔 "和 "高竿盯梢 "都可以安裝在無人機(如 MQ-9 "死神")中,并通過衛星網絡向地面兵力提供本地數據和全球數據。生成 WAMI 數據的自動分析負荷是巨大的。在 10 小時的任務中,Gorgon Stare 軟件包可生成 65 萬億像素的圖像。毋庸置疑,如此大量的圖像需要人工分析人員進行梳理和破譯。然而,巧妙的軟件開發(也稱為人工智能(AI))為這一問題提供了解決方案。WAMI 現在使用被稱為 "基于活動的智能 "的人工智能處理工具來自動評估對抗行為,這種工具最初被足球分析師用來根據陣型和開球后的初始時刻預測戰術。此外,Gorgon Stare 還使用了信用卡公司用于檢測欺詐行為的常規異常行為檢測,以突出顯示感興趣場景的異常變化。重點是,獨立機載平臺通過數據融合對戰區進行人工智能評估已經成為現實。自動控制附近軍事資產的道路已經完成了 90%。WAMI 平臺現在需要擴展其聯網能力,以便與其他 WAMI 平臺進行網狀串聯,并建立與其他武器系統的端口和協議鏈接,這一步在技術上的要求比目前的開發工作要低得多。一旦與區域系統和當地地面部隊聯網,分布式控制只需添加軟件即可。對這一事實的認識至關重要,以免美國空軍偶然發現 ABMS 的二重身,卻不知道自己創造了什么。
與自動駕駛汽車可能比人類駕駛的汽車安全得多類似,使用機器學習等技術的自動瞄準在避免平民傷亡和附帶損害方面也可能更勝一籌。一旦戰區內的 WAMI 平臺聯網并共享計算資源,自動瞄準功能就能隨時加載到 WAMI 處理器上。然而,必須明確認識到機器學習的細微差別。戰爭既復雜又繁瑣,因此不能指望將明確的計劃預先加載到分布式的自動化 C2 節點上。換句話說,戰爭的藝術過于抽象,無法創建一個計算機可以用代數方法處理的綜合物理模型(然而!)。機器學習巧妙地避免了這一事實,它通過對當前沖突的可觀察性進行訓練,將戰爭的基本特征完全參數化并加以規避。機器學習所需要的只是設計者提供的目標、數字化的觀測數據和計算能力,而這一切目前都可以通過 WAMI 平臺實現。22 機器學習所需的只是設計者提供的目標、數字化觀測數據和計算能力,而這兩者目前在 WAMI 平臺上都可實現。這就是為什么機器學習標志著能力的巨大轉變;集中式指揮部將加載其所需的指標,而分布式式控制節點將根據正在進行的沖突進行學習和調整,以調整指令結果。
在使用人工智能和機器學習時,對訓練數據的依賴會在沖突期間的精確性和正義戰爭方面帶來獨特的雙重性。從沖突一開始,分布式控制節點發布的戰術計劃實際造成的平民傷亡可能會高于人類軍事規劃人員協調的結果。這是因為機器學習是從不準確的初始條件開始的。以圖 1 為例,比較使用機器學習的自動瞄準與傳統的人工瞄準在不同時間造成的平民傷亡。起初,自動瞄準可能差得令人震驚,但與傳統的人工瞄準相比,精確度呈指數級增長。道德難題就在圖 1 中兩條曲線之間。如果知道從長遠來看將有更多平民幸免于難,美國是否會、是否應該在初期接受更高的平民傷亡?與人類相比,民眾能否容忍機器犯錯?當自動瞄準系統出錯時,誰應承擔道德和法律責任?總之,無論是有意為之還是無意識的進化,ABMS 的組成部分已經存在,并且正在與 WAMI 和人工智能組裝在一起。用 20 年時間建立 ABMS 的計劃就像在方格旗之后才開著法拉利參加比賽一樣。
圖 1:在沖突開始時使用經過人工智能訓練的自動瞄準與傳統的有意減少平民傷亡的人工瞄準相比,平民傷亡與時間的假設關系。
法律界正在圍繞上述一些問題展開辯論。在辯論的一端,一些非政府組織和政策團體主張在戰爭中全面禁止自主武器系統(AWS)。另一方面,也有人認為,根據現行法律,包括武裝沖突法(LOAC),現在就可以使用自主武器系統。如果有足夠的制衡措施,美國應該能夠根據現行國際法和武裝沖突法(LOAC)充分發展和使用 AWS。
美國國防部的現行政策禁止所有 "人在回路外 "的 AWS。(DODD 3000.09,4(a)-(c))。前國防部長卡特強化了這一政策,他承諾國防部永遠不會完全使用具有致命能力的預警機。然而,隨著美國將重心轉向近鄰競爭,開始意識到需要更快的 C2 構建,尤其是在通信能力下降的環境中。對 AWS 進行禁止和/或嚴格限制的呼吁是短視的,而且忽視了這些武器系統可以符合《武裝沖突法》的規定,因而今天可以合法使用的事實。
《美國國防部戰爭法手冊》為新武器和武器系統的法律審查提供了指導,以確保此類武器符合國際法,特別是《日內瓦公約第一附加議定書》(API)第 36 條。API 規定,在戰斗中使用的任何武器系統都不得違反國際法或條約的任何原則。鑒于 AWS 不屬于國際法禁止的武器類別,國防部根據《武裝沖突法》的四項指導原則,即軍事必要性、區分、相稱性和人道,對新武器或應用于武器的新技術進行法律審查。
軍事必要性的最佳描述是 "為盡快有效地擊敗敵人而有理由使用戰爭法不禁止的一切必要措施的原則"。必要性與區分密切相關,是 "使沖突各方有義務主要區分兵力和平民人口,以及未受保護物體和受保護物體 "的原則。相稱性原則禁止任何 "可能附帶造成平民生命損失、平民受傷害、民用物體受損害或三種情形均有而且與預期的具體和直接軍事利益相比損害過分的攻擊"。最后,人道 "禁止為實現合法軍事目的而造成不必要的痛苦、傷害或破壞"。
那些呼吁禁止或嚴格限制戰爭預警系統的人提出的法律主張是,戰爭預警系統不能遵守《武裝沖突法》的這些原則。而另一些人則認為,目前的國際法結構為在戰斗中使用預警機提供了一條道路,雙方都必須考慮相關問題。例如,預警機能否區分平民和敵方戰斗人員(即非法目標和合法目標)?在某些情況下,即使是經驗豐富的軍事操作人員,尤其是在城市環境中的反叛亂行動中,這種區分也是非常困難的。預警機能否實時分析新信息,例如執行復雜的決策任務,以確定摧毀特定目標所造成的損害與攻擊所獲得的直接軍事優勢相比是否過大?同樣,相稱性問題也是一個難以駕馭的問題,充滿了復雜、主觀的考慮因素,即使是最有經驗的指揮官也難以作出判斷。
盡管對任何武器系統都采取了法律預防措施,但人類還是容易出錯。在需要速度的緊張、有害環境中,人類的決策能力也會下降。毋庸贅言,人類在瞄準決策中經常犯錯,而這些錯誤并不總是被定性為違反《武裝沖突法》。這些問題帶來了一個問題,即如果預警機違反了武裝沖突法或交戰規則之一,誰應該承擔責任?例如,當人類違反武裝沖突法的原則時,很容易追究某個人的責任--要么是犯錯誤的個人,要么是做出錯誤決定的指揮官。但如果 AWS 違反了武裝沖突法,是否任何個人都應承擔責任?建議可根據 DoDD 3000.09 第 4(b)段追究指揮官的責任。4(b)段規定,指揮官有責任以符合國際法和系統能力的方式操作和部署預警系統。這一論點凸顯了使用 AWS 的另一個優勢--即 AWS 只做程序設計要做的事。為此,程序員和開發人員在為 AWS 編程時,只應使用不會嚴重違反國際法的命令。
總之,數百年來,新武器和新技術一直受到抵制和譴責。本文所設想的 AWS 也遇到了同樣的阻力,但可以證明它符合國際法和《武裝沖突法》,因為武器本身并不特別新穎;相反,允許 "環外決策 "的 AWS 技術才是新的。盡管國防部的政策完全禁止 AWS,但采用這種技術所帶來的好處足以修改國防部的政策,使其傾向于采用執行決策速度比人類快得多的系統,并有能力在通信能力下降的地區這樣做。歷史也表明,人類在使用武器系統時經常會出錯,而在壓力和不確定性下的決策過程也并不可靠。雖然在近期內,隨著技術的不斷發展,繼續開發 "人在回路中 "的預警系統可能是有益的,但美國應致力于開發和部署完整的預警系統,以便在未來的近距離沖突中使用,因為那時可能會失去可靠的 C2 網絡。
去年9 月 30 日,印度空軍元帥 V R 喬德里在就任空軍參謀長后的首次媒體見面會上表示,印度空軍目前有 30 個戰斗機中隊。 空軍參謀長還表示:"在未來十年內,我們的戰斗機數量將保持在 35 架左右,目前不太可能進一步增加。專家認為,隨著計劃中的過時機型的淘汰,戰斗機中隊的數量甚至有可能降至 30 個以下。有人駕駛飛機成本上升、現實生活中的采購程序和進口挑戰、本土計劃的延誤以及國防預算的縮減,都是導致印度空軍中隊人數減少的原因。烏克蘭戰爭進一步加劇了該地區的地緣政治局勢,因此需要對空中力量資產的使用進行新的思考。在這一新出現的地緣政治現實中,在空中力量資產枯竭的情況下,兩線作戰將極具挑戰性,需要立即引起重視。由于陳舊過時和缺乏新平臺,作戰航空資產已經枯竭,這就要求我們立即審查和反思在所有空中作戰力量中對有人駕駛飛機的依賴。最近基于本土無人機技術的兩項演示可能會提供一些答案,值得進一步利用。
圖: 戰勝撤退,2022 年。圖片來源:Daily Excelsior 每日精進
首先,1000 架本土無人機在 "戰勝撤退"儀式上進行了長達 10 分鐘的炫目表演,為 2022年慶祝活動劃上了精彩的句號。無人機以不同的隊形飛行,構成了旋轉地球儀、印度地圖、"國父 "形象、"印度制造 "獅子和三色旗的三維形狀;所有這些都有多種顏色。這次展示由 Botlab Dynamics 主辦,并得到了德里印度理工學院和科技部的支持。迄今為止,只有美國、俄羅斯和中國展示了使用 1000 架無人機進行表演的能力。軍方可以很容易地集中、完善和利用所展示的能力來執行防御和進攻任務。
圖:2021 年建軍節閱兵,無人機群。圖片來源:Rediff.com
第二次是在 2021 年陸軍日閱兵式上,75 架本國設計和開發的非對稱無人機群進行了演示。人工智能(AI)使無人機能夠在演示中執行進攻任務和近距離空中支援任務。雖然這不是在戰斗條件下進行的,但在如此重要的活動中成功進行預先計劃的演示,表明了演示者的信心,也表明所采用的技術達到了一定的成熟度。陸軍的無人機群能力正在開發中,主要用于人道主義援助和救災,由陸軍與總部位于班加羅爾的新創公司 NewSpace Research and Technologies 合作開發。2022 年的演示似乎使用了集中控制下的無人機,而 2021 年的演示則使用了 "自主 "模式下的無人機。
圖:總部位于班加羅爾的新創公司 NewSpace Research and Technologies。圖片來源:NewSpace Research Technologies 公司
無人機是對任何無人駕駛航空平臺的統稱,又稱無人駕駛飛行器(UAV)或無人機系統(UAS)。最初,它被用于軍事領域,由地面操作員遠程控制。隨著信息和通信技術(ICT)的發展,現在的趨勢更趨向于自動,而且越來越趨向于自主,盡管國際上仍在討論一些倫理問題。無人機早期是單機使用,后來逐漸發展到采用集中控制的 "大規模 "無人機使用。過去曾使用過大規模無人機;對沙特阿拉伯阿布蓋克和庫賴斯石油加工設施的成功襲擊(2019 年 9 月),以及對俄羅斯赫邁米姆空軍基地的襲擊(2018 年 1 月)。這些襲擊表明了保衛高價值目標以及反擊大規模無人機襲擊所面臨的挑戰。
圖:無人機襲擊俄羅斯在敘利亞的 Khmeimim 空軍基地。圖片來源:CNN 美國有線電視新聞網
戰爭從 "近戰 "發展到 "大規模",再到 "機動",而現在,由于信息和通信技術的發展,使用 "蜂群 "成為可能;在這種技術中,作為自主無人機群的一部分,無人機可以從任何方向攻擊目標;在這種技術中,每架無人機都與其他無人機通信和協作,執行協調任務,以實現共同目標。沒有領導者,決策是分布式的,就像自然界中的蜂群一樣。椋鳥群被稱為 "蜂群"(murmuration),是我們所設想的蜂群的例子之一。一個大的椋鳥群可能有成千上萬只椋鳥一起飛行;鳥兒們似乎彼此相連,在飛行中扭動、轉彎、改變方向并做出復雜的動作。這些都不是事先預謀/計劃或練習好的,而是它們與生俱來的天性/行為的一部分。科學家們一直在研究雜音,以找出雜音背后的科學依據。盡管還有許多問題有待發現,但科學家們相信,這些系統處于 "邊緣";隨時可以在瞬間完全轉變,就像沸水轉變為蒸汽一樣。高速計算機和照相機已經成為了解這一自然奇跡的輔助工具。人工生命是一個研究領域,研究人員通過使用計算機模型和機器人技術進行模擬,研究與自然生命相關的系統。
圖:一群椋鳥被稱為 "雜音"。圖片來源: countrylife.co.uk
類鳥群(Boids是 "鳥形物體 "或 "類鳥物體 "的簡稱,是克雷格-雷諾茲(Craig Reynolds)于1986年開發的一種人工生)命程序,可以模擬鳥類的上述行為。復雜性的產生是由于 Boids 群體中各個 Boids 之間的相互作用;每個 Boids 都遵守一套簡單的規則。適用于簡單 Boid 的規則如下:
根據預期任務要求,還可添加更復雜的規則,如避開障礙物、分裂/重組、尋找目標或任何其他突發行為。人工智能(AI)的進步使無人機在經過適當編程后,無需飛行中的人工干預就能協同工作,執行復雜的軍事任務。可想而知,對抗這種無人機群要比前面提到的大規模無人機更具挑戰性。
無人機蜂群被定義為 "為實現共同目標而部署的多個無人平臺和/或武器,這些平臺和/或武器可根據彼此間的通信自主改變其行為"。攜帶光電/紅外/電磁傳感器的無人機可轉發有關目標、防御、天氣的實時信息,無人機蜂群可根據預先編程的任務目標改變航向或指定適當配置的無人機進行干擾、打擊或自毀。實時信息可以幫助搜索和打擊移動近距離空中支援或戰場空中攔截目標,覆蓋預期的擴展戰場區域。固定目標可以用火炮打擊,但移動目標一直是個難題。無人機蜂群可以輕松地執行上述空中力量任務,而迄今為止,這些任務都是由多架稀缺的有人駕駛飛機執行的 ISR 和攻擊任務。無人機蜂群的優勢在于,傳感器和射手都在同一個機群中,它們可以相互通信,并根據同時收集到的實時情報采取行動。還可以根據任務要求,使用非對稱的無人機組合,每架無人機都為特定角色而配置。在 2021 年的 "陸軍日 "期間,新德里已經實際展示了這一點。展示這種能力是從作戰角度對其進行評估的第一步,也是在未來對其進行有效利用的第一步,它將增強已經消耗殆盡的有人駕駛飛機的實力。
無人機成本低、數量多、使用靈活,有助于緩解載人飛機數量枯竭的壓力。此外,無人機上沒有人可以幫助作戰計劃人員承擔更高的風險,驗證更大膽的作戰概念。更大的數量也有助于挑戰敵方的防御系統,從而削弱其防御能力。無人機的最大優勢在于,公營和私營企業都在自主研發無人機。本國設計和開發的無人機在這兩方面都具有靈活性;無人機可以設計成模塊化,而不必是多用途的;傳感器和武器可以配置成可在線更換的單元,可以根據任務要求在發射場進行更換。
圖:用于安保和監視的無人機。
利用無人機蜂群的力量將需要新的指揮、控制、通信、情報、監視和偵察(C4ISR)模式。這些項目最好是聯合服務項目,因為它們需要同時滿足所有服務的要求,從實地一級到每個服務的最高行動控制級別。還需要指出的是,像無人機群這樣的自主系統需要在執行任務時接受命令,而不是在執行任務的每一步都接受控制。因此,在新的聯合軍種作戰組織中,適當的人員組合非常重要;從人工智能專家到那些專注于研究大規模、機動性和火力以消滅各種目標的人員,再到通信和計算機專業人員,以及那些精通基本無人機戰的人員--專門負責發射/回收無人機群等。這就要求改變目前有人駕駛戰斗中隊的人員配置模式。商業部門可能有一些想法,需要進行適當的修改和調整,以適應具體的作戰要求。
圖:用于 C4ISR 的無人機。圖片來源:Northrop Grumman 諾斯羅普-格魯曼公司
事實上,商用無人機的創新正在迅速推動許多底層技術的發展;這些技術可以為軍用無人機的發展奠定基礎;軍用無人機需要進行加固,使其能夠更好地在容易受到干擾、劫持和欺騙的環境中工作。軟件還需要滿足分裂/重組的需要,以呈現適當的雷達截面,這有助于在雷達上顯示或避免雷達探測。這是否過于昂貴,無法用于軍事用途,這將是一個決定其入門、部署和可用性的問題。值得注意的是,大多數戰爭分析家認為,未來戰爭是 "小型、智能和廉價的平臺"。考慮到無人機群具有顯著的作戰優勢、"巨大的成本效益 "和靈活性,值得投入大量資金進行研發、試驗和實驗。包括美國、以色列和印度在內的許多國家已經在這樣做了。這些國家都在尋找一種方法,將被設想為 "未來戰爭 "的重要技術--無人駕駛--付諸實踐。在網絡化或模糊的戰場上,如在反叛亂和建筑密集區,蜂群無人機的概念可以得到最有效的應用。
據《新科學家》報道,在 2021 年 5 月與哈馬斯的沖突中,以色列國防軍是第一支使用無人機群定位、識別和攻擊加沙地帶武裝分子的軍隊。在 11 天的沖突中,哈馬斯向以色列發射了 4300 枚火箭彈,加沙有 256 人喪生,以色列有 13 人喪生。以色列進行了空襲和炮擊。無人機群也被用來在偽裝條件下,在哈馬斯使用的人口密集的建筑區中定位并摧毀火箭發射器和其他目標。沒有動用地面部隊打擊加沙地帶的哈馬斯。
印度陸軍在這一領域的發展一直處于領先地位,因為他們在戰爭和反叛亂行動中的經驗凸顯了對 ISR 行動的迫切需要。陸軍還認為,既然只有在地面上才能贏得戰斗,那么印度空軍就必須發揮 "輔助作用",幫助實現對地面戰斗進展至關重要的目標。另一方面,空中力量專業人員深信,陸軍/海軍最好的辦法是取得一定程度的空中優勢,從而防止敵方空中力量在我方選擇的時間和地點干擾我方在地面、海上和空中的行動。因此,空中打擊成為空中力量實踐者最初關注的重點,這是正確的,因為只有敵方空中力量才有能力干擾我方的任何行動,無論是地面、海上還是空中行動。這兩種觀點都是正確的,都是基于各自軍種的視角,而這也一直是世界各地大多數空中力量實踐者和士兵之間爭論的焦點,導致人們要求為陸軍和海軍分別建立空軍,并由他們自行決定是否使用。這使 "集中控制、分散執行 "的基本空中力量理念失效,因為飛機在不同目標、武器類型、角色等之間轉換的固有靈活性被犧牲掉了。國際空軍飛機數量的減少將進一步導致其難以承擔所有任務和發揮空中力量的作用,在兩線作戰的情況下更是如此。
可以在靠近邊境的地區部署經過適當加固的無人機來執行空中力量任務。這些無人機可減輕載人空中力量的部分壓力。目前在商業市場上可以買到的簡單、低成本無人機在經過戰斗加固后也可以填補能力空白,作為小型戰術無人機和無人機群,與炮兵協作/協調,提供所需的近距離空中支援、偵察和戰場空中攔截。可使用小型無人機群的一些行動包括殺傷人員、塹壕作戰、布雷、前沿 "直升機基地/機場攻擊(機場內的飛機、燃料車等軟目標)、攻擊前沿彈藥庫、雷達和通信天線、指揮和控制節點、海軍艦艇上的薄弱點、戒備森嚴的設施等。這些目標只需在薄弱點放置少量爆炸物,就能使其失靈或被摧毀"。壓制敵方防空系統(SEAD)和電子戰(EW)是無人機可以執行的另外兩項任務,無人機可以作為機群的一部分,也可以與有人駕駛飛機合作執行任務。無人機群是一項重大的技術進步,有助于克服有人駕駛飛機的一些缺點,同時也能增強其已耗盡的實力。
正如 2021 年 "建軍節 "所展示的那樣,陸軍已經在這一領域走在了前列,眾所周知,陸軍正在 "大力投資于人工智能、自主武器系統、量子技術和機器人技術,以實現其作戰理念與這些技術的軍事屬性之間的融合"。這固然值得稱贊,但如果能成立一個由所有三個軍種成員組成的核心聯合軍種小組,那就更理想了。可以為該小組提供資金,并責成其制定一項有時限的計劃,內容包括:此類無人機作戰部隊的最佳組織結構;用于不同角色的標準化無人機;軟件;不同種類的武器;所需的理想機群規模;所需的加固;所需的定制化(基于任務);以及執行空中力量任務所需的無人機組合(最初在距離前線約 50 公里的范圍內)。可以開發基本的人工智能軟件,并在此基礎上針對每項任務整合任務編程。無人機作戰面臨的挑戰可能是組織方面的,因為它需要扁平化的等級文化、更多的聯合、強大的 C4ISR、安全的數據中心和數據共享。目前,各軍種都在等級森嚴的結構和文化中運作。各部門之間的互操作性也可能是一個關鍵問題。隨著設計、軟件、尺寸、武器、傳感器、發射、平臺、C4I、聯合軍種組織等方面經驗的積累,核心小組獲得的經驗將有助于擴大無人機群的范圍。
筆者認為,戰爭的未來是無人駕駛飛行器的未來,盡管有人駕駛飛機和無人駕駛飛行器顯然將在未來幾十年繼續共存。對這些技術的大量投資將帶來豐厚的經濟和軍事紅利,因為所有這些技術都是領先的軍民兩用技術。最后,采用聯合軍種的方法將在作戰中采用這些 "未來 "技術方面帶來豐厚的回報,因為軍種之間的互操作性對于在作戰中獲得協同增效至關重要。
作者:印度空軍指揮官JP喬希(已退休)是印度空軍的戰斗機飛行員,曾在美國的指揮和參謀學院學習。所表達的觀點是作者自己的。
近年來,無人機在武裝沖突中被用于各種目的,從情報、監視和偵察行動到反武力打擊。無人機技術的發展日新月異。從這種新的現代戰爭形式中可以吸取各種經驗教訓。
在最近的沖突中,被稱為 "自殺式無人機 "或 "神風特攻隊無人機 "的新型致命、不可預測和單向一次性無人駕駛航空武器系統在沖突中發揮了重要作用。在長達六周的納戈爾諾-卡拉巴赫沖突中,除了土耳其 Bayraktar TB2 型常規無人機外,阿塞拜疆還部署了被稱為 "IAI Harop "的以色列神風特攻隊無人機來對付亞美尼亞。這些無人機甚至在到達前線之前就摧毀了亞美尼亞的裝甲部隊及其后勤。同樣,像 AeroVironment Switchblade、Phoenix和 Zala Lancet-3 這樣的神風特攻隊無人機也在正在進行的俄烏沖突中造成了嚴重破壞。
它們體積小、成本低、可擴展,因此在戰斗中非常有效。與使用戰斗機發射導彈并確保導彈安全返航相比,各國更傾向于使用神風特攻隊無人機,因為這種無人機可以將自己變成武器,而不需要任何返航麻煩。與大型戰斗無人機不同,這些神風特攻隊無人機在低空低速飛行時產生的視覺、聲學和熱學信號都很低。因此,傳統的防空系統完全無法探測到它們。但是,如果一架自殺式無人機或 "神風特攻隊 "沒有爆炸怎么辦?幾個月前,烏克蘭就發生過這種情況,一架四英尺寬、棕褐色、飛機形狀的俄羅斯神風特攻隊無人機在基輔地區從天而降,直接墜入地面,撞擊時沒有發生任何爆炸。這一事件被烏克蘭部隊發現,并受到媒體關注。3 這一事件被烏克蘭部隊發現,并受到媒體關注。雙方可能都有許多此類未爆炸神風特攻隊的案例,但都未被發現和報告。這種未爆炸的無人機今后會怎樣呢?
必須指出的是,在各種歷史戰爭和沖突中,集束炸彈造成的未爆彈藥或啞彈的發現和拆除仍然是全球軍備控制和裁軍制度中的一個重大問題。無論是意大利干涸的河流、倫敦的建筑工地,還是越南、伊拉克和阿富汗的城市,這些爆炸 "反芻動物 "都對環境和人類生命構成了危險的長期威脅。神風特攻隊無人機在當代沖突中的大規模發展和投入使用將進一步加劇這一代人的危機。
美國國防部(DOD)將 ISR 定義為 "綜合行動和情報活動,同步整合傳感器、資產和處理、開發和傳播系統的規劃和運行,直接支持當前和未來的行動"。ISR 處于規劃、軍事行動和評估的十字路口。情報是系統觀測、收集、處理、整合、評估、分析和解釋航空航天、網絡空間、地表和地下信息的最終產物。這些情報將有助于指揮官識別作戰環境中的威脅和機會,識別敵人的弱點和欺騙行為,保護其資產和盟軍。
ISR 無人機在當代沖突中發揮了獨特而創新的作用。在納戈爾諾-卡拉巴赫沖突的早期階段,阿塞拜疆將 11 架蘇聯時代的 AN-2 慢速飛機改裝成無人機,用于 ISR 目的。阿塞拜疆還利用特殊的 ISR 無人機來確定亞美尼亞部隊、火炮和防空系統的位置,這些部隊、火炮和防空系統后來被神風特攻隊無人機摧毀。同樣,在俄烏沖突期間,烏克蘭軍方使用了約 600 架 ISR 無人機監視俄羅斯軍隊的動向,確定軍事目標的性質和位置,并利用這些信息實施軍事打擊。考慮到 ISR 無人機的高效性,五角大樓為促進烏克蘭與俄羅斯的斗爭而提供的價值 7.75 億美元的新安全一攬子計劃包括 15 架 "掃描鷹 "無人機,用于對俄羅斯進行額外的 ISR、直接態勢感知和部隊保護。
近日,22 秒的無人機畫面在不同的社交平臺上瘋傳,顯示烏克蘭無人機襲擊俄羅斯軍隊的畫面。今年早些時候,烏克蘭軍隊總司令的官方臉書主頁首次發布了土耳其制造的巴伊拉克塔爾TB2無人機攻擊俄軍的航拍畫面,并配文:"歡迎來到地獄!" 這不僅顯示了無人機攻擊如何使戰場成為地獄,也顯示了這一畫面如何使信息空間成為對手的地獄。無人機拍攝戰場實況圖片和視頻的能力不僅有利于展示軍事成果,也有助于反擊信息空間的宣傳。一方面,這些鏡頭在社交媒體和智能手機上的廣泛傳播彰顯了軍人的英雄氣概和勇氣,但另一方面,它也將戰爭地獄帶到了普通民眾的掌心,引發了大范圍的二次創傷。
無人機戰爭在最近兩場重大沖突中的成功引發了一場關于傳統空中和陸地力量結構重要性的激烈辯論。許多專家開始高談闊論,比如現代戰爭都是無人機戰爭,空中轟炸、戰斗機和坦克戰的時代已經過去。但也有專家認為,無人機戰爭的作用被夸大了。因此,我們有必要研究一下這些無人機在這些沖突中取得成功的因素及其可靠性。
阿塞拜疆無人機不僅為提供先進的 ISR 做出了貢獻,而且還在前線以外的地區進行了精心策劃的高價值反擊。它們成功摧毀了亞美尼亞的大量防空設施、坦克、炮兵部隊、補給線和后勤。這里的第一個問題是,為什么阿塞拜疆寧愿選擇無人機襲擊而不是使用彈道導彈。許多專家認為,導彈庫存有限可能是一個原因。另一個潛在原因是沖突的范圍和規模有限。盡管國際社會對沖突升級表示嚴重關切,但沖突并未超出納戈爾諾-卡拉巴赫地區。雙方都有意控制沖突。這意味著無人機戰爭在有限和迅速的戰爭或沖突中非常有效。在戰略層面或長期沖突中,無人機是否會成為同等規模的決定性因素?答案是否定的。在長期沖突中,無人機只能在選擇性作戰環境中充當使能技術或力量倍增器。
這就引出了第二個調查領域。亞美尼亞為何如此失敗?亞美尼亞主要依靠俄羅斯的 S-300 防空系統,這是一種過時的技術,主要是針對導彈而不是無人機設計的。這就產生了一種假設,即反無人機防空系統、電子戰或其他技術(如定向能武器系統)將大大降低無人機戰的成功率。如果假設成立,那么俄羅斯為何無法有效反擊烏克蘭的無人機戰?許多俄羅斯以及國際防務分析家都曾多次提出這個問題。在無人機作戰領域,俄羅斯并不是一個幼稚的軍事大國。俄羅斯在敘利亞的無人機作戰中積累了豐富的經驗。除無人機群外,俄羅斯還在敘利亞操作數千架單兵作戰無人機。此外,俄羅斯正在用先進的 Krasukha-4 電子戰系統和其他六種防空系統(即 PantsirS1、Osa-AKM、S-125 Pechora-2M、Buk-M2E、S-200VE Vega 和 S-400 Triumph)保護其在敘利亞的基地。因此,可以說烏克蘭無人機戰的成功是由于俄羅斯應對不足,而不是無人機戰的實際潛力。
自 "9-11 "事件以來,全球反恐戰爭使得 "無人機襲擊 "這一術語變得常見而又充滿爭議。美國發起了數次反恐行動,使用 "捕食者 "無人機識別并擊斃恐怖分子。在過去二十年中,各國主要保留了對無人機研究、開發和部署的控制權。然而,過去幾年無人機技術的快速商業化導致了這些無人機被恐怖組織使用的威脅。由于可用數據有限,對這一新興威脅的基本特征、范圍和規模的討論較少。自 2016 年以來,在 76 起恐怖襲擊中使用了無人機,造成 50 人死亡,132 人受傷。在這 76 次襲擊中,27 次為單獨襲擊,9 次為協同襲擊。令人驚訝的是,這些襲擊中有 22% 使用了無人機群技術。13 2018 年,使用兩架 GPS 制導無人機暗殺委內瑞拉總統馬杜羅的未遂事件和由 13 架自制空中無人機組成的無人機群襲擊俄羅斯在敘利亞的兩個軍事基地就是兩個典型的例子。14 然而,無人機技術的不斷進步及其可攜帶的有效載荷可能導致未來更具破壞性的襲擊。
總之,使用無人機作戰的當代沖突在范圍、規模和目標方面各不相同。除了幾種常見的無人機系統外,不同國家在不同地形使用不同的無人機,得到的對手反應也不盡相同。與傳統而昂貴的戰斗機機隊相比,無人機機隊的建造和維護簡單易行,成本效益高。因此,對于小國來說,無人機是一個更好的選擇,尤其是在有限的沖突中對抗其他小國時,可以迅速獲得利益。然而,無人機在長期沖突中只能起到增強戰斗力的作用。到目前為止,還沒有無人機能力相當的大國之間發生無人機戰爭的例子。各國正在開發反無人機或反無人機系統,同時也在重新審視其軍事理論和戰爭戰略。無人機系統的設計、開發和操作也在不斷發展。此外,無人機啞彈和非國家行為者獲取無人機技術的問題也是當代風險,在未來幾年可能迅速發展成為重大威脅。這些當代沖突證明,無人機是 21 世紀戰爭的重要組成部分,它們將繼續存在。現在,就看各國如何加強無人機游戲以實現其軍事目標了。