當需要執行任務時,美國防部(DoD)通常會組織和整合整個企業的任務能力,作為一支聯合部隊開展行動,在任務完成后進行解散,并為下一次潛在任務做好準備。本論文介紹了一種組織結構和關聯映射工具,可用于這種偶發性聯合作戰任務能力的系統工程。作戰任務架構框架(OMAF)將聯合作戰能力的關鍵要素組織到一個直觀的框架中,引導系統工程師從這一關鍵角度出發。有了架構形式的作戰任務能力,企業架構方法就可以直接應用于作戰任務。作戰混合架構圖(OBAM)是一種整合機制。通過這種混合方法,作戰團體可以用自己的術語與系統工程師進行交流,而系統工程師則可以用自己的術語開展企業架構活動,這種關聯映射矩陣為交流提供了便利。OMAF/OBAM 使聯合作戰能力和系統開發所需的自上而下的系統工程工作得以實現。OMAF/OBAM 的累積效應為DoD能力開發企業架構提供了整合功能。沒有企業方法,DoD將繼續面臨提供 21 世紀聯合作戰能力的挑戰。
同時在多個作戰領域開展行動的聯合部隊,在世界各地開展行動。這些部隊通常是反應性的,由多個不同的企業(軍種、機構、伙伴國、非政府組織、私營企業)組成,以滿足預計的任務要求。派遣組織帶來其有機能力和系統、人力和文化要素,然后將這些要素組合成 "聯合 "能力,作為條令上的聯合部隊運作,在任務完成后解散,并為下一個潛在任務做好準備。這種 "偶發性 "的國防部(DoD)企業能力是通過 "基于知識的綜合企業 "方法發展和維持的(備戰和戰備),在參謀長聯席會議(CJCS)主席的聯合部隊發展(JFD)生命周期(CJCS 2013)下執行。
JFD 系統作為一個整體,"提供 "了聯合作戰能力中以知識為基礎的國防部組成部分,但并未與物資開發系統集成。聯合作戰并非系統工程,而是由現有的軍種能力組裝而成。雖然不能等待系統工程師獲得聯合經驗,或等待聯合指揮官和參謀人員成為系統工程師,或等待國防部企業修改其能力發展系統,但可以找到共同點。
美國防部國防采購系統(DAS)、聯合能力集成與開發系統(JCIDS)和國防部架構框架(DODAF)都支持集成架構的開發。這些流程可提供物理系統,但并不是為了提供這些系統所提供的作戰能力的可追溯性而設計的。考慮到這些流程的特定預期應用,當相關系統是偶發企業系統(負責利用偶發企業系統完成軍事目標的作戰任務式指揮)時,不可能確保按照這些流程開發的系統能滿足實際利益相關者的需求。本論文通過聯合作戰架構框架構造為能力開發提供了共同基礎,該框架是針對這些企業作戰能力和系統的偶發性質所面臨的獨特挑戰而量身定制的,充分利用了國防部對集成架構的重視。
與偶發性作戰系統(超出用于聯合作戰的傳統系統)相關的挑戰是獨特的。具體來說,永遠不可能兩次解決完全相同的問題,但也知道必須使用相同的系統解決許多類似的問題。因此,需要一種方法來做到這一點。本論文介紹了一種組織結構和關聯映射工具,可用于這種偶發聯合作戰任務能力(或稱偶發企業系統)的系統工程。這一類新的偶發系統具有時間性、過渡性、異步性和多任務性等特征,這些特征推動了系統的設計。
部署的系統能力是根據系統要求進行定義、管理、工程設計、開發和測試,隨后進行安排、測試和維持,以提供滿足驗證要求的能力。通常情況下,這些要求的定義過于寬泛,無法提供在復雜的 21 世紀作戰環境中獲得并保持優勢所必需的特定任務、偶發事件和作戰能力。本研究試圖通過以下方式在架構層面解決這一脫節問題:
1.通過組織結構正式確定 "作戰級能力 "的含義。
2.定義一個可應用于廣泛的企業能力,而非特定物理系統或特定作戰環境的架構框架。
3.定義企業架構關聯圖。
4.提供整合功能,創建國防部能力發展企業架構。
作戰任務架構框架(OMAF) 將聯合作戰能力的關鍵要素組織成一個直觀的框架,引導系統工程師從這一關鍵角度出發。有了架構形式的作戰任務能力,企業架構方法就可以直接應用于作戰任務。OMAF 的組織結構和設計并不是要取代國防部的任何或所有能力開發系統,而是要將它們整合起來,使聯合作戰能力的十個作戰要素的系統工程成為可能。
運行混合架構圖(OBAM)是一種整合機制。開發 OBAM 是為了使用美國防部的企業架構模型(DODAF)。這種混合方法允許作戰人員用自己的術語與系統工程師進行交流,而系統工程師則可以用自己的術語開展企業架構活動,這種關聯映射矩陣為交流提供了便利。由于聯合作戰能力是由根據 JCIDS 和 DAS 開發的系統和系統之系統(SoS)架構來支持的,因此應用現有的企業架構工具和流程可促進一種包容性和高效的企業方法。OMAF/OBAM 可為聯合作戰能力和 SoS 開發提供所需的自上而下的系統工程。
OMAF/OBAM 的累積效應還為美國防部能力開發企業架構提供了整合功能。沒有企業方法,國防部將繼續面臨提供 21 世紀聯合作戰能力的挑戰。
通過整合 JFD、DAS 和 JCIDS 流程,可以確定提供特定企業作戰級能力所需的物理系統(以及與使用這些系統相關的集成要求),并針對廣泛的作戰應用重復該流程。其核心思想是將聯合作戰的指導原則、作戰背景和作戰系統組織到一個可視化的參考架構框架中,以便開發偶發的企業系統并整合國防部的能力開發系統。
所有三個系統/文化/社區都在該框架中得到體現:聯合作戰指揮部聯合背景和基于知識的決策要素;DAS物資/系統能力;以及JCIDS作戰架構。這種混合方法為傳統的計劃/項目系統工程活動提供了聯合作戰層面的背景,也為國防部系統工程方法在聯合作戰層面的直接應用(偶發作戰能力)提供了背景。OMAF 旨在利用國防部企業(以及合作伙伴企業)的思想多樣性、多元文化視角和現有能力,而不是提供一個新的或另一個能力開發系統。
OMAF 使作戰任務利益相關者、參與者和能力提供者能夠實現統一行動(CJCS 2017, I-9),以實現作戰級任務能力。開發聯合作戰能力的國防部企業架構產生于 OMAF 的集成功能。這些系統在架構層面上的整合對企業的干擾最小,因為現有的授權/流程仍然存在。
除美國防部外,偶發能力的概念也適用于所有企業。所有企業都有能力利用現有的企業系統、流程和關系來應對獨特的挑戰,以實現預期成果,從而在瞬息萬變的 21 世紀技術環境中保持相關性。
該項目通過模擬各種無人機的能力并評估其貢獻,研究了使用無人機系統完成超視距任務的效用。我創建了任務的 Excel 概率模型,以確定優化的武器裝載量和蜂群配置,其中假定電子對抗(ECM)無人機因其領先編隊位置和較大的雷達信號,與敵方交戰的概率最高。ExtendSim 模擬為研究增加了時間元素。模型和模擬都顯示,空對空和攻擊武器的最大裝載量,即每種作用四種武器,能以最低的無人機傷亡概率獲得最高的成功概率。空對空和打擊武器最大裝載量的成功概率和無人機傷亡概率分別為 98% 和 3%。成本比較分析評估了用無人機取代有人駕駛平臺的經濟可行性。分析結果表明,除了發揮 ECM 作用的無人機平臺外,其他所有無人機平臺的單元成本和每飛行小時成本均低于載人平臺。不過,使用 ECM 無人機消除了飛行機組人員傷亡的可能性。
海軍空戰中心武器處正在開發一種用于超視距瞄準(OTH-T)和打擊(OTH-S)的自動輔助決策系統,稱為戰備接戰管理(BREM)系統。BREM 系統目前正處于研發階段,其設想是通過基于博弈論和人工智能評估不同的 OTH 行動方案,為軍事決策者提供決策輔助。BREM 項目已開發出一個 OTH 目標定位和打擊游戲原型,用于評估基于復雜的 "真實世界 "沖突的各種挑戰、行動和結果。
BREM 游戲的初始范圍包括空射 OTH 智能武器和類似的敵對威脅。本項目的主要興趣領域是擴大 BREM 的范圍,使其包括無人駕駛飛行器(UAV)的使用。無人平臺可增強許多現有能力,如攜帶攻擊性導彈有效載荷和電子戰吊艙,以及提供 OTH 傳感器監視和防御能力,從而有可能重新定義戰斗空間。多架無人機以蜂群方式運行,可以混合使用具有特殊有效載荷的無人機,進一步塑造作戰空間。
研究工作從制定作戰概念(CONOPS)開始。作戰概念包括無人機系統如何為 OTH 任務提供能力的基本互動、策略和配置。結合 BREM,目標是在使用最少資源的情況下實現最高的任務成功率。為此,需要將行動方案、可用資源和威脅數據等輸入到決策矩陣中。此時,決策矩陣就像系統的大腦,自主生成優化的攻擊計劃。該計劃包括任務所需的無人機數量、哪種類型的無人機最有效、每個單元的載荷配置以及執行任務的策略。
建立這一功能是架構分析的起點。美國防部架構框架(DoDAF)2.02 被用作捕捉整體架構的指南。UGN 團隊能夠捕捉并說明 OTH 任務的許多因素:有形資產、外部系統的交互、功能流、內部系統、內部通信和功能分配。從這些 DoDAF 模型中獲得的深入知識促進了建模和仿真參數的開發。
建模和模擬工作的目標是量化 OTH 攻擊任務中各種因素的有效性。建模重點關注兩個關鍵概率:打擊 OTH 目標的概率和蜂群無人機被擊中的概率。這兩個概率都受無人機選擇、無人機性能和敵方熟練程度等因素的影響。模擬使 UGN 小組能夠通過建模來加強收集到的數據。雖然使用了相同的性能參數,但模擬能更好地再現實戰場景(即不瞄準被擊落的目標)。通過建模和模擬,發現攻擊型無人機是成功攻擊 OTH 目標的關鍵無人機平臺。此外,失去攻擊型無人機對 OTH 攻擊任務的成功概率影響最大。
該 UGN 小組相信,建模和仿真工作的結果有助于開展進一步的分析,從而在 OTH 任務中釋放出新的能力。Excel 應用程序和 ExtendSim 模型將是支持 BREM 開發的近期交付成果。這些數據提供了足夠的基線,但 UGN 小組建議使用真實世界中無人機有效性和可靠性的概率來重復蜂群規模分析。
模擬作戰需要了解友軍和敵軍在既定友軍目標和可信敵軍目標方面的進展情況。在美國防部(DoD),這些目標的結構是分層的,從國家戰略層面一直到戰術層面。軍事評估旨在回答兩個主要問題: 1)是否創造了所期望的效果?對模擬作戰評估方法的研究很少。一些主要的評估應用領域是教育和游戲,它們為模擬軍事作戰評估提供了有益的借鑒。本研究從美國防部政策和這些領域的研究中總結出模擬作戰評估方法的幾個理想特征。在根據這些特征建立價值層次結構之后,本論文提供并評估了幾種可用于模擬作戰的候選方法--貝葉斯企業分析模型(BEAM)中現有的 "戰斗力與戰斗脆弱性 "方法、貝葉斯網絡、價值思維和線性規劃。每種替代方案的評估都是通過其在小型作戰模擬中的應用來進行的。然后,從 "價值思維 "和 "線性規劃 "中創造出一種替代方案,其評估結果優于其他四種方案。論文最后對線性規劃進行了總結,并提出了未來研究的想法。
與真實戰爭類似,作戰模擬需要了解友軍和敵軍的進展情況。這種知識將潛在的模擬停止條件擴展到時間之外,并允許分析與時間、資金和資產態勢相關的進展情況。雖然記錄資產的損毀和消耗品的使用情況可能會提供有價值的分析結果,但指揮官通常更關心的是一個更廣泛的問題,即這一場景是贏了還是輸了?要回答這個問題,模擬必須包含一定的勝負定義。要做到這一點,最簡單的辦法就是完成既定目標。戰斗模擬必須能夠評估作戰環境,并報告實現或未實現這些目標的進展情況。從具體的目標(如摧毀敵方所有港口)到較為抽象的目標(如實現海軍優勢),模擬中的單一作戰評估方法應具有足夠的通用性,以便在面對多種不同的勝負定義時,為勝負問題提供答案。本論文提供了這樣一種方法,可用于模擬戰爭的戰役級戰斗評估。
評估的一個直接定義是 "使用數據來證明既定目標和目的是否真正實現的過程"(1,第 554 頁)。在國防領域,美國參謀長聯席會議(JCS)將評估定義為 "在軍事行動中衡量運用聯合部隊能力的整體有效性的持續過程"(2)。一般來說,評估是一個用于持續或不斷反饋的詞,旨在改進一個過程。在更正式的場合,評估分為兩類:總結性評估和形成性評估。總結性評估,或有些人稱之為評價,是對表現進行事后審查。總結性評估的例子包括簡單的評分和與基準的比較,以及從過程產出中獲取比較結果的統計或其他分析方法。終結性評估的 "外部"(3,第 19 頁)特征自然會導致其結果的呈現是遙遠的和/或靜態的。終結性評估的一些例子包括年度人事審查和評估、學生考試和業務指標報告。相反,形成性評估關注的是持續的學習過程,目的是在特定過程中提供反饋(4)。在教育領域,形成性評估包括學生與評估者之間的合作,以 "積極創造[學生的]最佳表現"(5,第 242 頁)。形成性評估在本質上是互動的,它的目的是在一個過程結束之前提高學生的表現,利用數據(或經驗)為被評估方提供定制化的幫助。因此,形成性評估還可能包括進度跟蹤或報告。本論文重點關注戰役級模擬戰爭背景下的形成性評估方法。我們對 "如何在計算模擬中進行戰役級戰斗評估 "這一問題提出了建議。
模擬戰爭中的評估方法,尤其是用于軍事訓練或分析的模擬戰爭,應模仿實際決策者對戰爭努力的評估。在實際作戰環境中,軍事下屬和分析人員會準備一份評估報告,供指揮官了解態勢。指揮官利用評估結果為操縱作戰環境提供進一步指導。當我們在模擬作戰中模擬戰爭努力時,評估部分實際上應是下級/分析員評估與指揮官反饋相結合的模型。在第 3.1 節中,我們將這一概念納入了作戰模擬評估方法的價值層次中。此外,我們還提出了一個必要的特點,即評估方法應簡單易懂,便于向指揮官和其他決策者介紹。將評估結果歸納為不同類別(如勝利或失敗)對簡單交流非常有用,第 3.1 節將對此進行更詳細的討論。
作為聯合部隊行動的權威資料,美國聯合司令部的 "聯合出版物 3-0"(2)提供了模仿決策類型的見解。聯合司令部最關心的是 "行動評估",即 "衡量完成任務、創造條件或效果以及實現目標的進展情況 "的過程(2,第 II-9 頁)。聯合司令部聲稱,行動評估應 "從任務式指揮分析開始,由指揮員和參謀人員考慮衡量什么和如何衡量"(2,第 II-9 頁)。對于實戰中使用的計算模型而言,這一步將發生在模型運行之前,分析人員將在運行過程中設定初步目標和任何初始參數。此外,本定義中的 "目標 "是指指導行動方案的目標。目標可以是一個短語,如國防部的國家戰略目標,也可以是單項軍事任務的目標。無論如何,模擬戰爭評估方法中的目標決定了代理指揮官的注意力在哪里,以及他們建議的行動方向。
圖 1 提供了不同層次的戰爭與相應目標之間的嵌套關系。在軍事應用中,圖 1 中紫色箭頭所示的評估框架通常被稱為 "從戰略到任務 "框架(6;7;8)。在該框架中,目標之下是可評估的效果。效果 "是 "行動的結果、成果或后果"(2,第 GL-9 頁)。任務 "被視為軍事行動的最小單元,小到摧毀敵方資產,大到運送物資。有些任務本身就是目標,有些任務支持相應的目標,沒有中間影響。然而,如圖 1 所示,上級目標為下級目標提供依據,而下級目標又指導各級軍事行動。同時,評估是用于提供自下而上反饋的機制。在提供反饋時,評估應回答兩個關鍵問題: 1)"我們是否在[作戰環境]中創造了我們所期望的效果或條件?"和 2)"我們是否按標準完成了任務?(2,第 II-11 頁)。
這兩個核心評估問題的重點自然而然地將模擬戰爭的作戰評估引向形成性領域。盡管分析人員傳統上使用總結性評估方法對這些問題進行追溯性回答,但如果將形成性評估與回答這兩個關鍵問題的意圖結合起來,則可實現被動的模擬作戰環境。利用形成性評估方法,模擬環境(或指揮官)可收到與特定目標相關的作戰環境狀態的實時更新。與進行事后分析相比,形成性評估更接近于實時戰爭工作,即評估對友軍造成的戰損,以及任務匯報和關于敵方單元的情報報告。因此,本論文側重于形成性評估方法。
本論文的其余部分致力于將聯合司令部的作戰評估要求綜合為一個連貫的結構,以便在作戰建模模擬環境中有效部署評估方法。Gallagher 等人(9)利用分辨率定義了不同層次的作戰:系統/工程、交戰、任務、戰役、國防企業和整個政府。聯合司令部的條令規定,每個層次的戰斗分辨率都要分層評估。本論文并不試圖將評估范圍縮小到任何特定的交戰決議;相反,我們提出了一般結果,試圖盡可能廣泛地應用于國防部的各種應用。本研究的重點是回答兩個研究問題:
研究問題
程序化/計算機化模擬的作戰評估方法需要具備哪些特征?
如何在程序化戰爭模擬中進行戰斗評估?
下一章將通過其他主要應用領域介紹評估方法。根據第二章的經驗教訓和聯合司令部的評估指南,我們在第三章構建了一個價值層次。在第四章中,我們介紹了幾種可供選擇的評估方法,并在小型作戰模擬中對其機制進行了研究。然后,我們在第五章對這些替代評估方法在模擬戰爭中的應用進行評估。第五章最后提出了模擬作戰評估方法的建議。我們在第六章中提出了一些結束語和進一步研究的建議。
訓練一名步兵軍官在軍事行動中選擇適當的排隊,傳統上需要投入大量的訓練資產。步兵訓練將受益于在普遍可用的平臺上進一步發展高容量的訓練。2018年,創建了一個基于計算機的模擬排隊編隊決策任務(PFDT),并利用認知與績效目標訓練干預模型(CAPTTIM)來確定哪些參與者達到了最佳決策以及何時發生。本研究在該工作的基礎上,在兩個流行的平臺上完善和測試PFDT。PFDT包括32個場景,每個場景隨機呈現四次,總共128次試驗。在這些場景中,有五個因素被操縱,一個中小企業確認了最佳、可接受和差的決策反應。基礎學院和海軍研究生院的27名學生在三種平臺中的一種完成了PFDT:平板電腦、虛擬現實(VR)或帶編隊的VR(為參與者提供在虛擬背景上描繪編隊的能力)。CAPTTIM表明,在達到最佳決策所需的試驗數量上不存在平臺效應。此外,參與者的經驗水平并不影響專家或新手在對方之前達到最佳決策。因此,PFDT是一個可行的軍事訓練模擬器,無論所使用的技術平臺或步兵訓練的數量如何。
為了使多域作戰的概念取得成功,聯合部隊之間需要有一種共同的語言,而且這一概念決不能以犧牲在現有領域的機動性或通過創造一個新的領域來放棄單一領域的主導地位。并非所有的問題都需要一個僵化的理論來克服,多領域作戰需要模糊性,以最大限度地發揮其潛力。如果不這樣做,就有可能使概念僵化,使概念的效用受挫。
在美國陸軍和聯合部隊中,最近出現了實施多域解決方案以克服新出現的戰略和戰術挑戰的勢頭。應對這些挑戰的首要機制是制定理論,讓各部門承認并提供跨領域的效果以支持彼此。迄今為止,這一努力遇到了挑戰,因為聯合部隊有定義方面的挑戰,并且最終必須默許在零和資源環境中以犧牲自己的能力為代價來發展支持其他部門的能力。這項任務在最好的情況下是具有挑戰性的,在最壞的情況下是無法實現的。此外,產生一個解決方案本質上增加了與執行有關的復雜性。然而,重大的理論改革是沒有必要的,多領域合作的有利影響最好通過內在的模糊性來體現。
為多域作戰提供一個激烈的理論解決方案既無法實現,也沒有必要。允許思想上的模糊性提供了機會,使各部門能夠保持主要領域的主導地位,這對于多領域合作和跨領域的成功來說是必要的。它還允許制定與特定情況相關的解決方案,利用創造力,而沒有在零和資源環境中進行資源競爭的風險。各部門之間的同步性可以通過更加集中和一致的語言來克服,并通過使用現有的基礎設施來實施變革而不產生重大動蕩,使美國的軍事優勢保持不變,并能夠確保美國持續的全球力量投射。
訓練一名步兵軍官在軍事行動中選擇合適的排陣型,傳統上需要大量的訓練資源。步兵訓練將受益于在普遍可用的平臺上進一步發展高容量的訓練。2018年,創建了一個基于計算機的模擬排級編隊決策任務(PFDT),并利用認知與績效目標訓練干預模型(CAPTTIM)來確定哪些參與者達到了最佳決策以及何時發生。本研究在該工作的基礎上,在兩個流行的平臺上完善和測試PFDT。PFDT包括32個場景,每個場景隨機呈現四次,總共128次試驗。在這些場景中,有五個因素被操縱,確認了最佳、可接受和差的決策反應。基礎學院和海軍研究生院的27名學生在三種平臺中的一種完成了PFDT:平板電腦、虛擬現實(VR)或帶編隊的VR(為參與者提供在虛擬背景上描繪編隊的能力)。CAPTTIM表明,在達到最佳決策所需的試驗數量上不存在平臺效應。此外,參與者的經驗水平并不影響專家或新手在對方之前達到最佳決策。因此,PFDT是一個可行的軍事訓練模擬器,無論所使用的技術平臺或步兵訓練的數量如何。
訓練一名步兵軍官在軍事行動中選擇適當的排隊,傳統上需要投入大量的訓練資產。步兵訓練將受益于在普遍可用的平臺上進一步發展高容量的訓練。2018年,創建了一個基于計算機的模擬排編隊決策任務(PFDT),并利用認知與績效目標訓練干預模型(CAPTTIM)來確定哪些參與者達到了最佳決策以及何時發生。本研究在該工作的基礎上,在兩個流行的平臺上完善和測試PFDT。PFDT包括32個場景,每個場景隨機呈現四次,總共128次試驗。在這些場景中,有五個因素被操縱,一個中小企業確認了最佳、可接受和差的決策反應。基礎學院和海軍研究生院的27名學生在三種平臺中的一種完成了PFDT:平板電腦、虛擬現實(VR)或帶編隊的VR(為參與者提供在虛擬背景上描繪編隊的能力)。CAPTTIM表明,在達到最佳決策所需的試驗數量上不存在平臺效應。此外,參與者的經驗水平并不影響專家或新手在對方之前達到最佳決策。因此,PFDT是一個可行的軍事訓練模擬器,無論所使用的技術平臺或步兵訓練的數量如何。
一個持久的、精確的和適應性強的安全應用是有效的部隊保護條件(FPCON)的必要組成部分,因為美國的軍事設施已經成為恐怖主義和暴力行為的常見目標。目前的軍事安全應用需要一種更加自動化的方法,因為它們嚴重依賴有限的人力和有限的資源。目前的研究開發了一個由嵌入式硬件組成的離網部署的聯合微調網絡,并評估了嵌入式硬件系統和模型性能。聯合微調采用集中預訓練的模型,并在一個聯邦學習架構中對選定的模型層進行微調。聯合微調模型的CPU負載平均減少65.95%,電流平均減少56.18%。MobileNetV2模型在網絡上傳輸的全局模型參數減少了81.59%。集中預訓練的MNIST模型開始訓練時,比隨機初始化的模型的初始準確率提高了53.94%。集中預訓練的MobileNetV2模型在第0輪訓練時表現出90.75%的初始平均準確率,在75輪聯合訓練后,整體性能提高了3.14%。目前的研究結果表明,聯合微調可以提高系統性能和模型精度,同時提供更強的隱私性和安全性,以抵御聯邦學習攻擊。
聯合全域指揮與控制(JADC2)是將知識和信息迅速轉化為決策和行動的藝術和科學。它試圖通過所有的通信環境,在所有的戰爭領域整合所有的服務。本報告所描述的研究從海軍的角度出發,實現JADC2的概念化。一個比較性的案例研究被用來分析一個以海上為重點的聯合特遣部隊(JTF)的指揮和控制(C2),該部隊涉及跨軍種的綜合火力和灰區行動。主要結果強調了衛星通信對聯合特遣部隊整合的重要性,并闡明了在拒絕、降級、間歇或有限(DDIL)通信環境下出現的關鍵通信鏈接矩陣。這個DDIL通信矩陣可作為JADC2的優先需求集。建議的中心是確定這些要求的優先次序;闡明和傳播在DDIL環境中可以理解和實施的明確的指揮意圖;練習任務指揮、戰斗節奏擴張和邊緣C2;記住人仍然是JADC2中最重要的因素;以及發展JADC2成功所需的新知識、教育、培訓和實踐。
JADC2試圖解決所有領域和部門的C2的許多挑戰,但它需要周到的概念化,特別是從海軍的角度。一個比較性的案例研究被用來分析一個以海上為重點的聯合特遣部隊的C2,該部隊涉及綜合火力和灰區行動。基準案例代表了地理上分布的航母打擊群(CSG)、水面行動群(SAG)、空軍(AF)聯隊和海軍陸戰隊遠征部隊(MEF),通過常規的C2,以充分的通信能力聯合行動。對比案例描述了這個沒有衛星通信的聯合特遣部隊。
對這些案例的比較分析暴露了許多C2方面的挑戰,并有助于概念化JADC2如何必須支持作戰和戰術層面的戰爭,沿著通信能力的連續體。這一分析還提供了對C2要素的洞察力,這些要素遠遠超出了技術的范圍;特別是組成聯合特遣部隊的人員、流程和組織,以及必須流動的知識、信息和數據,使他們相互聯系。
該分析使我們能夠應用代表最新技術水平的理論,并將代表知識管理、組織和C2實踐水平的工具和技術應用于聯合特遣隊的組織和行動。這也使我們能夠從對聯合特遣部隊行動的分析中獲得新的知識,從而有可能轉化為增強和完善海軍C2組織和方法。
主要結論強調了衛星通信對于實現聯合特遣部隊整合的重要性。這尤其適用于地理上分散的服務,尋求以綜合方式進行互操作。此外,通過對DDIL環境的分析,出現了一個關鍵通信鏈路的矩陣。這個DDIL通信矩陣可以作為JADC2的優先需求集。
海軍、空軍和海軍陸戰隊在CSG和SAG、AF翼和MEF內的戰術行動在DDIL環境中并沒有像他們尋求跨軍種綜合火力和行動的聯合和作戰對應方那樣受到很大影響。細節仍然超出本文件的分類水平。
此外,優先考慮的JADC2需求集涉及的不僅僅是技術。事實上,所有組織級別的指揮官都需要表達和傳播明確的指揮意圖,這些意圖在DDIL環境中可以被理解和執行,而各級下屬必須能夠理解并將這種意圖轉化為所需的行動。這需要實踐: 各級組織的指揮官和各級單位都需要在任務指揮和戰斗節奏擴張下進行長時間的操作練習,就像綜合潛艇作戰那樣。此外,這些指揮官和單位需要通過非常低的帶寬DDIL通信模式來練習綜合行動,這就闡明了邊緣C2的一個令人信服的案例。
最后,人仍然是JADC2中最重要的因素。在DDIL環境中,地理上分散的聯合行動可能與大多數軍事人員遇到的各種教育、培訓和經驗大相徑庭。這為額外的教育、培訓和經驗提供了一個使用案例,以發展和完善有效戰斗所需的必要技能和能力。
此外,這種行動可以促使人們重新思考標準操作程序(SOP);技術、戰術和程序(TTP);作戰命令(OPORD);以及類似的明確知識。關鍵是要預測、發展和完善那種豐富的、基于經驗的隱性知識,這種知識需要滲透到從甲板到指揮部的所有組織層面。這種隱性知識--一旦獲得和完善--可以指導對SOPs、TTPs、OPORD和類似文件的有效反思。
像海軍研究生院(NPS)這樣的海軍教育機構是按照這些思路進行反思的一個重要場所,戰術訓練小組也是如此: 海軍研究生院可以開發和教授適當的知識,而戰術訓練小組可以將其轉化為有效的程序和實踐。這可能代表了我們研究者最重要的發現:新的知識、教育、培訓和實踐是JADC2成功的必要條件。
相應地提出了五項建議: 1)使用溝通矩陣來確定本研究中出現的JADC2要求的優先次序。2) 教導和指導組織領導者闡明和傳播明確的指揮意圖,這些意圖可以在DDIL環境中長期被理解和執行。3)通過任務指揮、戰斗節奏擴張和邊緣C2,學習并實踐海軍和聯合行動。4)記住,人仍然是JADC2中最重要的因素。5)通過沿著這些方向繼續學習,以及通過新的教育和培訓課程的開發,發展JADC2成功所需的新知識、教育、培訓和實踐。
有五個建議供進一步研究。
1)通信矩陣指出了有效聯合特遣部隊(JTF)的知識和信息在服務、單位、平臺和地理邊界之間流動所需的關鍵通信環節;它顯示了哪些環節受到被拒絕的、退化的、間歇的或有限的(DDIL)通信影響最嚴重。這為更深入地研究每個環節提供了機會--從相關人員、流程、組織和技術方面。
2)教導和訓練領導者表達和傳播明確的指揮意圖,使其能夠在DDIL環境下長期理解和執行,應該從聯合特遣部隊的戰斗節奏的擴張開始。DDIL可能需要聯合特遣部隊指揮官減少接收知識和信息的頻率,而在指揮和指導下級指揮官和部隊的機會之間,間隔時間也相應延長。訓練和實踐將是必不可少的。這就為開發相應的課程和演習提供了機會。
3)任務指揮可能被理解得相對較好,但仍不清楚在艦隊和各軍種中的實踐頻率和持久性如何。在知識和信息交流不那么頻繁的情況下,聯合特遣部隊和大多數下屬指揮部都會遇到戰斗節奏緊張的問題,而不同層次的指揮部可能會遵循不同的節奏。對于只習慣于24小時節奏的指揮部和部隊來說,這可能需要大量的調整和練習。這就為制定相應的課程和演習提供了機會。
另外,邊緣C2不太可能被很好地理解,然而對于指揮官和部隊來說,通過極低帶寬的DDIL通信模式來整合行動是至關重要的。C2領域已經積累了超過20年的關于邊緣C2的研究,但令人驚訝的是,很少有相應的知識能夠進入海軍的理論和訓練。這為開發相應的課程和演習提供了機會。
4)像JADC2這樣的項目很容易淪為技術工作的組合,這也是慣例。然而,JADC2在實現 "感知-決策-行動 "循環的自動化之前,還有很長的路要走(如果有的話)。這尤其適用于后兩個步驟:決策者和其他人必須對情況有所了解,而戰士和其他人則發起并執行相關行動。循環變得越快--快速循環代表了JADC2的明確期望,DDIL限制變得越差--嚴峻的環境代表了JADC2的明確期望,循環的每一步都變得更有挑戰性。這為進一步研究提供了機會。
5)這些進一步研究的建議都指出了知識差距。有些差距(如2和3)是相對明確的,可以通過開發更多的教育和培訓課程,以及相應的練習和實踐來填補,而其他差距(特別是1和4)則不太明確,需要進一步研究。
許多國家都使用了像“三角洲” (Delta) 這樣的作戰管理系統(BMS),包括烏克蘭,使指揮部能夠共享態勢感知信息;本研究的重點是信息在作戰網絡中的分配。與自然系統類似,螞蟻和蜜蜂等自主代理遵循一套簡單的規則,BMS是一個由基地和電子作戰平臺組成的網絡,在國防條令的指導下,軍事資產作為網絡內的智能體。這種系統的可操作性的原理是基于多個子系統相互作用時每個子系統都是可靠的。然而,潛在相互作用的排列組合會引起不可預測的負反饋或正反饋循環,導致不可預測的和不想要的結果。突現行為的結果是出乎意料的,有時在情報和無線網絡等領域是不受歡迎的。理解突發行為對于理解復雜的工程系統是勢在必行的,并且要提出新的見解,采取切實可行的措施來改善復雜系統的設計和分析。本文介紹了BMS和網絡與用戶定義的系統集成的網絡士兵概念的例子。作者認為,烏克蘭和其他軍隊可以直接從利用元控制論、元元系統模型分析來控制突現。
圖2:作戰管理系統(BMS)的集中式指揮通信網絡
自主和半自主系統在一個系統的框架內運行,利用其自身的感知、認知、分析和執行行動的能力來實現其目標。無人系統對美國國防部(DoD)的采購程序提出了重大挑戰,該程序是為開發和部署人在環型能力而建立的。本論文的目的是對通過軍事采購程序開發半自主和自主系統的挑戰進行分析,以確定增加項目成功的可能性所需的最佳做法和趨勢。
分析的第二個目標是比較和對比具有自主能力的系統的測試和評估方法。測試和評估過程的目的是使決策者能夠管理技術風險,并在做出實戰決定之前評估能力的強大和成熟程度。自主系統需要嚴格的測試/制造策略,對大多數項目來說,這將導致成本超支和進度違反。此外,試圖跟上快速變化的技術步伐超過了美國防部使用尖端技術的成熟系統的能力。
圖12。DoDI 5000.02自適應采購框架。