在過去的十年中，美國國防部（DoD）越來越多地將其條令和能力發展的重點放在大國對手上，如中國和俄羅斯聯邦，或像朝鮮這樣的地區核武大國。美國軍隊在面對這些對手時的最緊張戰役占據了其國防部的規劃。然而，認識到美國防部對高強度戰爭的關注，對手正在有條不紊地開發戰略和系統，以規避美軍的優勢，并通過避免美軍已準備好的情況類型來識別并利用其脆弱性。

作為對抗美國軍事力量不對稱工作的一部分，俄羅斯等軍隊正在追求的作戰方法共同強調信息和決策是未來沖突的主要戰場。諸如中國的 "系統破壞戰"或俄羅斯軍隊的 "新一代戰爭 "等概念，引導部隊以電子和物理方式攻擊對手獲取準確信息的能力，同時引入虛假數據，削弱防御者的定位能力。與此同時，對手的軍事和準軍事部隊孤立或攻擊目標，而不會使沖突升級，從而為美國及其盟國的大規模軍事報復提供“理由”。信息退化和無法采用傳統的美國軍事反應所造成的困境，可以使侵略者在不訴諸于消耗作為主要成功機制的情況下實現其目標。

像俄羅斯等所追求的以決策為中心的概念可能會成為未來沖突的重要形式，特別是當更多對抗發生在大規模生存性戰斗的背景之外。當一個政府的生存受到威脅時，其領導人將更有可能采取以消耗為基礎的方法，試圖避免失敗。雖然當沖突變成消耗性沖突時，決策和信息仍然很重要，但單個部隊的殺傷力和生存能力也同樣具有決定性。

在冷戰后期，美軍對精確打擊戰爭的革命性方法利用了當時的通信數據鏈、隱形和制導武器等新技術。同樣，決策中心戰是在軍事上利用人工智能（AI）和自主系統的最有效方式，這些技術可以說是當今最突出的技術。這種方法的一個例子是美國國防部高級研究計劃局（DARPA）的馬賽克戰爭概念，它將人工智能賦能的指揮和控制（C2）與部隊結合起來，通過納入更大比例的自主系統，實現比今天的美國軍隊更大的分解。

馬賽克戰爭的核心思想是，在人工智能機器控制下，由人類指揮指導的分解型有人和自主單位可以利用其適應性和明顯的復雜性來延遲或阻止對手實現目標，同時破壞敵人的重心，以防止進一步的侵略。這種方法與機動戰相一致，并將馬賽克戰爭與盟軍在第二次世界大戰期間以及美軍在冷戰后的科索沃、伊拉克和利比亞沖突中采用的基于消耗的戰略形成對比。盡管 "馬賽克戰爭 "將消耗作為給對手制造困境的一部分，但其實現目標的主要機制是拒止、拖延或擾亂對手的行動，而不是將對手的軍事力量削弱到無法再有效作戰的地步。

盡管它們有著共同的基礎，但馬賽克戰爭在機動戰的基礎上提出了一種部隊設計和C2流程，使美軍能夠與對手相比執行更大、更多樣化的行動方案（COA）。在以決策為中心的對抗中，擁有這種 "選擇優勢 "的部隊將更有可能給對手帶來無法解決的困境組合。

馬賽克戰爭在其范圍和時間框架方面也與機動戰不同。機動戰被視為戰術和作戰層面的軍事概念，而馬賽克戰爭的部隊設計和C2方法將在戰略層面以及在對抗開始前開發和部署新能力方面產生選擇優勢。

兵力設計

美軍已經采用了馬賽克兵力設計的許多要素。為了增加可選性，"馬賽克"兵力設計將用更多較小的、成本較低的、多功能性較差的單元和系統來取代美軍的一部分單一的、獨立的平臺和單元。盡管這些較小的單元可能在耐力、自我保護或能力方面不如今天的部隊要素，但它們可以由多任務平臺部署或護送進入戰區，并在戰斗中被認為是可消耗的或能消耗的。圖1顯示了如何在美國海軍的兵力結構中實施馬賽克設計方法，在不增加采購或維持成本的情況下增加艦艇的總體數量。海軍和其他美國軍種已經在朝著符合馬賽克式兵力設計的更加分散的兵力結構方向發展。

圖1：美國海軍如何重新平衡以實施馬賽克戰爭兵力設計原則（考慮到通貨膨脹因素，目前和擬議的未來兵力采購和運營成本大致相同）

馬賽克兵力中更多的單元數量和多樣性將為指揮官提供更多的潛在組合，使他們能夠更快地確定可接受的作戰行動，并更容易地選擇具有較高成功率的作戰行動。馬賽克兵力的分解也將使指揮官能夠更精確地校準部隊組合的能力，與今天的美國軍隊相比，這可以使一支部隊分散在更多同時進行的任務中。從對手的角度來看，與傳統兵力相比，馬賽克兵力有更高的決策節奏、規模和有效性，這將排除對手更多的COA，進一步加強馬賽克兵力的可選擇性優勢。

重新平衡美國兵力，使之向更多的小型平臺和編隊發展，可以創造出作戰優勢。更加分散的馬賽克兵力將能夠更好地進行佯攻、探測和其他高風險、高回報的行動，而這些行動并不值得損失一個單一的、多任務的平臺或編隊。分解也將使更多的兵力組合選擇能夠按比例對抗灰色地帶或次常規侵略。相比之下，今天美國的灰區反應要么采用少量昂貴的平臺，在對手的領土附近有被淹沒的高風險，要么采用較大的編隊，可以保護自己，但可能與情況不相稱。

在較長的競爭中，馬賽克兵力中較小的、功能較少的單元與他們單一的、多任務的同行相比，可以更容易地納入新的任務系統和技術。因此，與今天的軍隊相比，馬賽克兵力可以更快地適應新的傳感器、無線電、武器或電子戰系統的研發，而不是等待昂貴和費時的整合。

指揮與控制（C2）

當今由參謀部管理和條令驅動的C2流程過于緩慢，缺乏快速制定COA的能力，無法將大量分散的單元整合在一起執行動態任務。馬賽克C2方法通過將人的指揮與機器的控制結合起來，解決了參謀部驅動的計劃的不足之處。在這種方法中，人類指揮官確定任務，設定限制和優先事項，并確定可使用的兵力；然后由機器賦能的決策支持系統開發出支持指揮官意圖的擬議COA。如圖2所示，一個更加分散的兵力和一個機器化的C2過程將使規模化的決策更加快速，這在馬賽克小組的兵棋推演表現中得到了證明。

圖2：在最近的兵棋推演中，馬賽克兵力和傳統軍事兵力的任務完成情況比較（戰例表明，馬賽克式C2方法與更加分散的兵力結構相結合，可以產生更快、更具適應性的行動。）

人工指揮和機器控制也將支持美軍的任務指揮概念，在通信中斷的情況下，下級領導依靠自己的主動性和創造性來追求高級指揮官的意圖。隨著美軍變得更加分散或分布，下級指揮官在沒有規劃人員的情況下，將更難創造性地運用其控制的單元和系統。因此，與總部隔絕的下級指揮官可能會退回到敵人可以預測的習慣或戰術。決策支持系統將避免這種選擇權的喪失，使下級指揮官能夠有效地即興發揮，并在通信降級時創造出意想不到的行動方案。

實施決策中心戰

今天，美國防部的C3工作是在其聯合全域C2（JADC2）戰略下組織的，其中包括美國空軍的先進作戰管理系統（ABMS）、陸軍的聚合項目和海軍的超配項目。JADC2下的系統開發主要集中在通信方面，以通過ABMS連接更多不同的單元，但獲得決策優勢將要求指揮官不僅僅是連接兵力，還要比他們的對手更快或更有效地制定COA和組成兵力包。

盡管JADC2應該幫助指揮官與更加多樣化和動態的部隊進行溝通，但目前由參謀部主導的美軍規劃方法將無法以與作戰相關的節奏來審查越來越多可能的COA。為了加快規劃速度，參謀部可能會退回到敵人更容易預測的條令或習慣，從而減少美軍的決策優勢。

需要一些新技術來實現美國防部的新興兵力設計，如自主車輛控制、網絡管理系統和小尺寸的傳感器或效應器。然而，這些工作得到了很好的支持并達到了很高的成熟度。鑒于美國防部在部署更多的分解兵力方面取得的進展，C2應該是一般決策中心戰和馬賽克戰的技術發展重點。人工指揮和機器控制的技術已經在美國防部旨在支持特定軍事任務（如空對空作戰或導彈防御）的舉措中體現。C2技術的發展將需要建立在這些規劃的基礎上，并能夠管理整個部隊的多種任務，以對抗那些積極試圖破壞美國決策的對手。

與今天作戰計劃中所使用的劇本和戰術相比，實現馬賽克兵力設計中所固有的更大的可選擇性，將需要決策支持系統能夠快速分析許多潛在的作戰行動和對手反應，為指揮官提供對每個作戰行動成功的可能性評估，以及它如何影響對手的決策空間。也許最重要的是，決策中心戰的C2工具將需要有能力開發和考慮以前的交戰或條令范圍之外的COA，以便用意外的行動給對手一個出其不意，或對不可能的對手行動作出反應。美國防部的一些項目已經在追求所需的算法，以支持這種對對手 "改變游戲"的方法。

在較長的沖突中，C2工具還需要幫助指揮官了解他們如何協調個體交戰，以實施他們的戰略并保持選擇優勢。例如，指揮官最初可以使用大量的同時行動方案，包括大量的佯攻和試探，以壓倒敵人的決策并縮小決策空間。利用從行動中獲得的信息，美軍隨后可以對主要目標實施一系列重點攻擊，同時利用損失可能性大的可損耗部隊對敵軍實施壓制行動。美軍指揮官可以通過對剩余目標實施一系列意想不到的作戰行動來結束任務，以限制敵人的選擇并使其失去平衡，直到美軍完成其目標。一個以決策為中心的C2工具應該幫助指揮官考慮一系列像這樣的COA來對付一系列敵人的反應。

實施決策中心戰的兵力將需要一套復雜的C2和通信能力，以充分利用更細分的兵力設計可能帶來的可選性，并縮小對手可用的COA。這些任務整合能力將在下一節描述。

整合異質軍事力量

通信技術、模塊化電子產品和軟文定義系統的進步正在推動美國經濟大多數部門的爆炸性增長和專業化。在技術公司商業模式的推動下，消費者可以獲得越來越多的定制產品和服務，往往直接送到他們的家里。盡管2020年的冠狀病毒大流行和遠程工作的緊迫性加速了這些發展，但這些發展反映了潛在的趨勢，正不可阻擋地走向一個迅速擴大的市場，提供多樣化產品和服務。

軍隊也在向異質性和規模性相結合的方向發展。美國防部正在通過分布式兵力結構追求更大的彈性，旨在增加敵人需要攻擊的目標數量，并擴大美國部隊實施進攻行動的方式。在一個財政緊張的環境中，進一步分配美軍必然會增加其異質性。如果今天的美國聯合部隊被分配成更多的具有大致相同能力的單元，那么要么美國軍隊的整體規模太小，因為每個單元都是一個昂貴的多任務平臺或編隊，要么美國防部將缺乏所需的高端能力，如防空或遠程火力，而這些能力太過昂貴，無法由每個單元攜帶。因此，與目前的美軍相比，美國防部未來的兵力設計可能會更加分散和異質化，將更少的大型多任務平臺和兵力編隊與更多的小型、更專業的單元相結合。

除了因分布而產生更好的彈性之外，一支更加異質的美國兵力可能會在對抗中更加有效，在這種對抗中，成功越來越多地來自于信息和決策的優勢，而不是消耗性。例如，"馬賽克戰爭"概念認為，一支能夠大規模利用異質性的軍隊可以通過為指揮官提供更大的適應性和為敵人創造更復雜的展示來評估、理解和防御，從而獲得對對手的決策優勢。

美國特種作戰部隊（SOF）是當代類似馬賽克兵力設計的一個例子，它主要由小型的、專門的兵力組成，并由一些多任務平臺或兵力編隊支持。然而，SOF的訓練、裝備和規劃模式如果在整個美軍中應用，就顯得過于昂貴和耗時。要使美國防部的通用部隊在可能的財政和組織限制下具有更強的適應性和可組合性，就需要采取新的兵力管理和準備方法，以平衡可擴展性和為指揮官提供更多可選擇的目標。

以決策為中心的戰爭意味著兩個層面的競爭。在行動上，軍隊將需要有能力通過在戰場上重新組合和整合兵力來利用更多的分布式和異質性兵力可能帶來的適應性。在體制上，軍隊將需要通過采用新的技術和概念，利用新出現的機會或應對新的威脅和挑戰，不斷發展能力來進行競爭。

規模化的異質性將提高美軍的可組合性，但決策優勢將同樣或更多地取決于整合部隊并協調其行動的C3能力。除了組織更多和更多樣化的軍事單位的困難之外，今天的規劃和管理過程很可能被更多的兵力組成和效果鏈所產生的復雜性所淹沒。因此，無論美軍最終達到何種程度的異質性，都需要新的C3組織、流程和系統來實施以決策為中心的戰爭。

換個角度看，僅僅在現有部隊中建立機器對機器的通信，不太可能對對手提供不對稱的優勢。雖然將所有的東西都聯網是一個崇高的長期目標，但在可預見的未來是不現實的。一個更富有彈性的競爭領域將是管理時間和協調兵力組合的可能性，指揮官可以與這些單元溝通，以追求直接的、集中的軍事目標。決策支持工具可以幫助指揮官了解他們的通信可用性，并利用更多潛在兵力組合和更加異質化兵力的COA。美國軍方已經在擴大使用基于計算機的C2輔助工具，其中一些采用了人工智能（AI），利用建模和仿真以及以前的行動結果來加快COA的開發和提高其有效性。

美國防部通常用來評估與新作戰方法相關需求的結構考慮了條令、組織、訓練、物質、領導、人員和設施（DOTMLPF）。由于 "馬賽克戰爭"、JADC2和聯合作戰概念的條令已經在發展之中，本研究將重點關注其余的DOTMLPF要素，分為三個主要類別：任務整合、作戰基礎設施和機構流程。

任務整合

今天，兵力的組成主要由各軍種執行，它們組織、訓練和裝備部隊，然后部署到作戰司令部（CCDR）及其特定領域的服務指揮官。然而，美國防部依靠各軍種來創建兵力組合，這可能會將兵力組合的種類限制在使用單一軍種的能力上。此外，各軍種被激勵限制他們創建的兵力組合的多樣性，以控制與部署前準備和認證部隊有關的成本。

為了利用一個更加異質和可重組軍隊的潛力，作戰指揮官（CCDR）將需要在戰區建立機制，重新組合和整合來自多個部門和領域的兵力。然而，要確定何時需要重新組合，就需要不斷評估當前兵力組合的有效性和適應性，以應對作戰指揮官（CCDR）可能需要處理的一系列潛在情況。在戰場上整合新的兵力組合也會在行動基礎設施方面產生費用，如后勤、保護、運輸和C3能力。為了管理其評估和重組工作的范圍和成本，作戰指揮官（CCDR）可以把重點放在一小部分必須解決的作戰挑戰上，以實現其威懾和作戰準備計劃。作戰指揮官（CCDR）的一個任務整合小組可以持續評估現有兵力的能力，以應對作戰指揮官（CCDR）的行動挑戰，并在有效性和適應性的改善超過與行動基礎設施相關的成本時，指導戰區兵力的重新組合。

任務整合的過程也將產生未來能力發展的洞察力。通過評估，任務整合小組可能會發現潛在的新能力，與目前應對作戰挑戰的方法相比，這些能力將在有效性或適應性方面產生重大改進。為了抓住這些機會，美國防部將需要利用一個聯合的能力發展模式，包括服務項目辦公室、快速能力組織和 "任務工廠"，如海軍和空軍作戰中心。

作戰設施

要實現一支更加異質化的未來兵力的更大潛在選擇性，將取決于軍事運輸、保護、后勤、能源、C2和通信基礎設施的性質和供應的變化。較小的專業單元，如巡邏艇、無人駕駛飛機或營級及以下的部隊編隊，往往需要被帶入戰區，并獲得比大型獨立的多任務平臺和編隊更多的無機支持和保護。在某些情況下，多任務單位可以與更小、更專業的部隊協同行動，提供保護和支持。當獨立行動時，與今天高效但集中的補給和燃料庫、飛機和船舶相比，功能較少的部隊編隊和有人或無人平臺可能需要更加分散的基礎設施和后勤力量。

地理限制較少的軍事能力，如天基傳感和通信系統或信息和網絡工具，也將需要由作戰指揮官（CCDR）部整合成重新組合的兵力包。像更小、更專業的平臺和編隊一樣，這些能力也可能依賴于作戰基礎設施；網絡工具可能需要運輸工具來實際接觸目標，或者商業衛星傳感器可能依賴于互操作性軟件來與無人駕駛的軍事水面艦艇連接。

如上所述，任務整合小組在分析新的兵力組成時需要考慮作戰基礎設施。在一支更加異質化的軍隊中，規模較小、功能較少的單元將無法滿足其自身的所有支持要求，因此有必要將作戰基礎設施納入作戰指揮官（CCDR）在戰區創建的新兵力組合。

美國防部機構過程

美國防部今天使用的基于預測和以供應為重點的分析、資源分配和能力發展過程不適合實現以決策為中心的戰爭所需的兵力設計和C3架構。最重要的是，更多的可重組兵力將不會產生可預測的系統實例，而這些系統實例可以用來確定能力差距，并定義工程師通過研究和開發（R&D）追求的要求。美國防部將需要新的方法來評估和滿足其能力需求，以反映以決策為中心的兵力的更大選擇性。

今天，聯合能力整合與發展系統（JCIDS）旨在通過預測計劃能力在預測的未來場景中的表現來確定系統需求。這種方法取決于對美軍配置的假設，但隨著美軍變得更加可重組，單位的具體組合及其戰術將不那么確定。為了評估未來美軍的有效性，美國防部可以評估在現實情況下，可以追求的所有合理的兵力組合。兵力的有效性在不同配置和情況下的分布可以被表示為一種統計分布，而不是目前通過JCIDS指導的點解決方案。

美國防部正在通過任務線索分析和任務工程，來確定可組合性要求方面取得的一些進展。美國防部長辦公室（OSD）、美國聯合參謀部和各軍種正在開始使用這種方法。在今天的應用中，任務線程分析檢查了完成針對目標的特定殺傷鏈所需的信息和數據流，這可以暴露出數據傳輸和共享方面的差距，而這些差距并沒有反映在簡單的作戰結構圖中。然而，由于假設兵力要素的靜態安排，美國防部目前的任務工程有可能創造出只在單一配置下工作的脆性系統。美國的不對稱優勢應該來自于快速分解和重新組合兵力并創造新的系統組合的能力。

在過去的十年中，美國國會和國防部建立了新的采購程序，可以提高美國軍隊根據新出現的技術機會和作戰挑戰而不是對未來需求的預測來發展能力。然而，美國防部開始、停止或改變能力發展方向的能力從根本上受到以供應為基礎的政府預算結構和程序的限制，這些結構和程序是圍繞著項目而不是任務或需求建立的，需要多年才能改變資金的分配。新的預算機制具有更大的靈活性，如基于任務的預算編制或美國防部最近的軟件撥款試點，將需要通過修改或引入可以提高部隊的有效性或適應性的新能力來應對作戰指揮官（CCDR）的行動挑戰。

結論與建議

新興技術和新的使用案例正在推動消費產品、服務和軍事力量走向異質性和規模性的結合。在商業應用中，互聯網、移動通信、模塊化產品和基于算法的運輸正在使定制產品和服務分散到用戶手中。軍隊也能夠類似地利用網絡、C2工具、模塊化任務系統和作戰基礎設施來組成兵力包，為作戰指揮官（CCDR）提供有效性和適應性的組合。

許多商業技術公司圍繞著向廣泛分布的客戶提供定制產品和服務的能力來建立自己的業務，而美國防部在很大程度上是規模化異質性趨勢的旁觀者。盡管五角大樓建立了越來越多的能力發展組織和采購途徑，以更快地部署更多樣化的系統，但這些努力的目標是為了更快地將能力提供給作戰人員，而不是改變其部隊發展模式以利用基本的技術趨勢。

美軍需要作戰和體制上的決策優勢，以有效威懾諸如俄羅斯武裝力量這樣的對手。在行動上，實現更大的決策空間取決于是否有軍事單元和決策支持工具能夠組成在廣泛情況下有效的兵力包。在戰略上，美國防部的機構過程將需要新的衡量標準和分析方法，更靈活的資源分配結構，以及更靈敏的國防工業生態系統，以調整其能力以實現作戰優勢。

作為第一步，美國防部應更積極主動地利用國防技術的發展，明確采用聯合模式進行任務整合。今天，服務部門整合部署單元的方法，以及賦予CCDR在戰區重新組合兵力的能力，剝奪了美國指揮官最有效的適應機會，也沒有利用網絡和互操作性方面的持續進步。除了產生更多的作戰選擇外，為CCDR提供組建兵力的工具和作戰基礎設施，還可以為已經按照任務工廠、快速能力組織和任務整合方式進行組織的能力開發者提供反饋。

為了充分利用規模化異質性的機會，美國防部應該更進一步，開始改革其一些決策過程。通過優先考慮適應性和有效性作為能力評估的衡量標準，兵力規劃者可以優先考慮在各種情況下改善結果的系統，并根據價值而不是成本做出決定。執行這些評估將需要新的分析方法和工具，與今天在一套狹窄的典型場景中進行深入分析相比，這些方法和工具可以在較低的保真度下快速檢查許多情況。為了給CCDR提供行動基礎設施以整合戰區兵力，或提供實現可接受的有效性和適應性所需新的和修改的能力，美國防部將需要比今天的計劃要素結構更靈活的預算類別。

美國防部將需要讓國防工業作為合作伙伴參與其提高作戰和戰略靈活性的工作。技術和概念趨勢正在推動商業和國防生態系統走向新的能力交付模式，并將政府作為客戶參與其中。根據價值而不是成本來衡量新能力的效用，美國防部可能能夠激勵商業對國防能力做出更大的貢獻。

五角大樓應該停止讓技術的發展與它擦肩而過。通過接受新的能力開發、整合和決策模式，美國防部可以獲得組織上的靈活性，以有效地與俄羅斯等進行同行競爭。如果不這樣做，美國軍隊就會面臨像IBM個人電腦那樣的風險——在那個時代，它的能力很強大，但被更靈活的競爭對手打破，變得無關緊要。

基于傳感器的作戰系統將為戰場空間感知增加更多層次，擴展了態勢感知、電子系統、網絡能力。作戰系統還可幫助處理、傳播和利用信息，從遠處戰勝隱藏的敵人，以阻止他們出其不意的行動。

不斷變化的作戰空間中的傳感器融合

戰爭在21世紀已經發生了變化。幾個世紀以來，軍隊在戰場上相互對峙，純粹的軍事力量、規模、部隊數量和火力決定了戰斗的結果。偉大的領導人操縱他們的小部隊出其不意地壓倒敵人而贏得戰斗，這只是例外。小型反坦克和防空武器的發展和部署，還有能夠實現遠距離精確打擊的導彈，以及軍事和恐怖分子對城市地區的利用，給現代戰爭帶來了一個重大變化--"空曠的戰斗空間"。

敵人躲在暗處，偽裝成平民，隱藏在地下或城市住宅中，或者是狙擊手和反坦克導彈隊。其中大多數人的眼睛或光學傳感器幾乎都看不到。他們可以通過遠程操作簡易爆炸裝置或地雷，從多個維度攻擊車輛，發動協調攻擊。遠程導彈或游蕩武器或武器化無人機也進行攻擊。面對這樣一個隱藏的敵人，常規部隊很可能會面臨出其不意的打擊，遭受重大損失，并有可能在其部隊能夠重組和應對威脅之前就被削弱其力量。

定位敵人

對威脅的認識要求士兵能夠發現和定位隱藏的敵人。在過去，作戰系統的特點是火力、機動性和生存能力。今天，作戰系統在其戰斗空間感知方面增加了更多層次--擴大態勢感知的傳感器、電子系統、網絡能力，以處理、傳播和利用信息，從遠處克服隱藏的敵人，從而使他們無法獲得期望結果。這種優勢有助于用直接和間接火力擊敗敵人，采用有人-無人編隊協作，最大限度地減少作戰人員暴露在威脅之下。

新概念提供了對同行敵人的優勢，因為它可以從遠距離進行決定性的交戰，提供更準確和致命的攻擊。陸軍，尤其是戰術部隊，需要實時能力來定位那些低特征威脅。

傳統上，作戰車輛使用光學和成像傳感器，協助乘員掃描現場和探測目標。然而，面對隱藏的敵人，這些手段不再有幫助。需要多光譜傳感器來從遠處看到這種低特征的目標。在不同的波段操作，視覺、熱學、聲學和毫米波可以發現敵人的存在和活動特征，并在對峙的范圍內定位和打擊這些目標。

作戰系統的傳感器

戰斗車輛上使用的大多數傳感器都采用了被動成像傳感器--今天，不同的傳感器使用了全景相機、炮手和指揮官瞄準器、駕駛員視覺系統以及安裝在武器站上的光電傳感器的定制顯示器。這些傳感器可以連接到駕駛員的顯示器上，顯示最相關的圖片。此外，通過采用機器學習和人工智能分析實時傳感器信號，自動系統不斷分析情況，尋找特征和模式，以發現和提醒周圍的目標，甚至在駕駛員未發現的區域。

雷達是現代作戰系統中可以采用的其他傳感器。雷達提供了一個主動傳感器，探測導彈、無人機和其他針對車輛的威脅。作為一個主動傳感器，雷達可以在靜默模式下使用，保持在待機模式，并由其他傳感器觸發，如激光警告傳感器或電光火力定位器。追蹤一個移動的目標，雷達可以繪制出目標的彈道軌跡，預測撞擊點，并計算出起爆點，以便能夠對發射器進行快速反擊。其他傳感器使用聲學傳感器，旨在探測和定位敵對火力源，如狙擊手、槍支或火箭發射。這種信息可以與其他傳感器相關聯，以完善警報和態勢圖。

其他可能采用的傳感器是信號情報（SIGINT），探測射頻（RF）頻譜中的人類活動。這些信號包括描述敵人活動的手機或無線電電子信號。戰術SIGINT傳感器可以對此類信號進行地理定位，并協助目標定位、預警和態勢感知。

連接邊緣

態勢感知不能僅靠傳感器來開發，因為過多的信息會擾亂視線，破壞駕駛員的態勢感知。將多個傳感器結合起來，形成一個單一的態勢圖。用戶界面應該被簡化，為用戶提供最清晰、最相關的信息，以便決策和反應。

傳感器融合是復雜的，因為它需要大量的計算能力和高速連接來實時傳輸和處理大型文件。在戰斗車輛上安裝多個傳感器時，這是一項更加復雜的任務，因為有空間、重量和功率（SWaP）的限制。

將所有車載傳感器連接到中央處理單元是一項復雜而昂貴的工作，主要是當傳感器向處理器提供原始圖像時，需要有效的高帶寬本地網絡連接。為了減少數據傳輸所需的帶寬，傳感器采用了邊緣處理，本地處理器與傳感器耦合，執行基本的圖像處理和壓縮功能，大大減少了傳輸到車輛的傳感器融合處理器的數據量，在那里采用了更復雜的算法，同時還有人工智能/ML計算。

開放系統標準

用模塊化開放系統方法（MOSA）設計的系統為武器系統設定了標準，以便在邊緣和中心的機器之間快速共享此類信息。這樣的系統提供了堅固的物理硬件、電源、冷卻和射頻連接，并有基于標準的插槽，可隨時接收驅動基于軟件的特定任務功能的電子商用現成（COTS）子系統。作為COTS硬件，這些具有成本效益的構件提供了在陸地、空中和海上平臺部署系統所需的互操作性和靈活性。在傳感器方面，傳感器開放系統架構（SOSA）提供了將傳感器系統過渡到開放系統架構的標準框架。雖然SOSA是一個由50多個聯盟成員承擔的建議，但它使用戶在選擇和獲得傳感器和子系統方面具有靈活性，用于傳感器數據的收集、處理、利用、通信，以及系統整個生命周期的相關功能。

雖然定制的解決方案通常比基于COTS的系統提供更高的性能，但遵守COTS和開放標準可以更頻繁地升級和增強電子和光電系統，以更快的速度和更低的成本增加更先進的能力。例如，機器學習應用將信號處理和威脅識別能力提升到新的速度和智能水平。這種類型的應用將來自傳感器的實際世界數據與它已被訓練為識別的數百萬個例子進行比較。該應用程序使用比較的結果來做出決定，采取行動，并為作戰人員提供他們無法獲得的洞察力。

數據的重要性

機器學習應用中的高級軟件依賴于能夠快速處理大量數據的復雜算法。要執行這種高級軟件，取決于專門的硬件所提供的速度和處理能力，而這些硬件很可能在今天的平臺上是沒有的。當所有系統組件遵循MOSA時，驅動傳統圖像處理器應用的處理器卡可以被替換為驅動機器學習應用的更復雜的處理器卡。通過更新軟件和簡單的換卡，作戰人員可以獲得基本的新的威脅識別能力，而且干擾最小，不增加SWaP。

雖然機器學習是戰場上需要速度的一個具體例子，但更快地處理來自更多來源的不斷增加的數據量的要求適用于今天使用的幾乎每一個應用程序。由于有能力幾乎立即將任何系統中執行任何功能的任何卡類型升級為更快、更強大的替代品，作戰人員有了新的機會來保持對威脅的領先，并提高其戰術優勢。

這種升級可以使用現場可編程門陣列（FPGA）卡進行優化，用于:

• 雷達
• 電子戰
• 信號情報
• 雷達警告接收機
• 軟件定義的無線電應用

圖像處理可以使用通用圖形處理單元（GPGPU），為光電/紅外（EO/IR）應用帶來TFLOPS的處理能力。這些GPGUs對于捕捉和處理來自千兆像素相機的大量數據流至關重要。軟件定義的無線電模塊和定位、導航和定時（PNT）計時卡也消除了每個系統對不同PNT服務的需要。在中央處理器中嵌入與CMOSS相一致的計時卡，使所有連接的系統能夠相互操作，確保一致和標準化的定位和計時參考。通過用一個只需要一個機箱插槽的小卡來取代大型的、單獨的無線電盒，有可能大大減少SWaP-C。北約的電子學標準遵循通用車輛結構（GVA）和北約GVA（STANAG 4754）標準。

薩博提供了幾款為符合GVA和NGVA標準而設計的堅固系列系統。堅固型車載計算機（RVC）是一個基于第七代單板計算機平臺的高性能車輛計算機單元，其設計符合當代電子學標準。另一款計算機，即耐用型車載計算機-嵌入式，RVC-E，是一款完全耐用、超級緊湊、高性能的計算機單元，為由NVIDIA Jetson TX2平臺驅動的強大應用而開發。RDC10顯示器包含一個英特爾酷睿i7 CPU平臺，幾個外部接口端口，以及定制的連接器外殼/連接器配置。兩者的設計都符合DEF STAN 23- 09 GVA和STANAG 4754 NGVA。

下一代戰斗車載電子

電子技術的應用可以在車輛升級過程中實施，但往往在新的車輛設計中得到更大規模的實施。其中一個例子是埃爾比特系統公司的Torch-X Mounted，其設計符合通用車輛結構（GVA）的電子學標準。該系統提供了一個集中的用戶界面，結合了所有平臺的傳感器和效應器，為指揮官和乘員提供了一個單一的界面，以便在所有車輛和戰斗小組的傳感器和效應器的基礎上統一和綜合地了解情況。該系統基于人工智能的決策支持優化了傳感器和效應器的使用。

未來方案的另一個例子是法德主力地面作戰系統（MGCS），取代了德國的LEOPARD II和法國的LECLERC主戰坦克（MBT）。MGCS正在推動將實施AI賦能的傳感器融合的要求。MGCS并不像新坦克計劃那樣尋求一對一地取代主戰坦克，而是將采用一種系統的方法，將有人和無人地面車輛以及具有先進的自動瞄準和自我保護能力的無人機系統結合起來。車輛之間的連接、共享態勢感知和目標定位不僅需要在每個車輛上進行融合和人工智能，還需要通過高速寬帶網絡在傳感器和車輛之間進行擴展。

德國電子系統公司HENSOLDT是有能力提供這樣一個綜合傳感器融合網絡的解決方案供應商之一。該公司已經提供了透視裝甲系統（SETAS），該系統為乘員提供了360度的視野，甚至在用戶沒有看到的區域。SETAS可以與其他系統集成和通信；例如，將基于地理數據的對象分享給鄰近的車輛；這些數據可以從不同的戰場區域收集，并融合成一個多維的態勢圖。車載處理使之成為可能，因為它是在靠近傳感器的地方進行的，不需要向其他地方傳輸數據。

更多傳感器融合實例

埃爾塔系統公司的Athena AI核代表了一種用于可選擇的載人戰車的創新方法。該系統是在CARMEL技術演示器上實施的。Athena自主地結合所有從外部和內部來源收到的數據，包括EO、雷達和SIGINT。然后，它對目標進行分析和分類，確定響應的優先次序，并向乘員顯示態勢圖，以便評估和決策。Athena還提供行動建議，并通過機上和機下的適當效應器關閉操作循環來貫徹這些決定。

人工智能最終將在模仿人類的能力而不僅僅是人腦能力產生的影響--也就是說，它能以人類的方式評估信息。人工智能進行傳感器融合和跟蹤關聯的能力--利用廣泛的輸入和遠比人類操作員更快--將帶來能力上的逐步改變。

1 引言

確保信息和武器系統免受網絡威脅是美國國防部及其盟國合作伙伴的一個重要目標。了解這些系統在現實操作條件下的端到端性能，包括網絡干擾，對于實現任務目標至關重要。在不利的操作條件下，識別和減輕操作性能的不足，可以為我們的防御能力提供重要價值，并直接拯救生命。

作為一個說明性的例子，我們考慮聯合全域指揮與控制（JADC2）系統。JADC2從根本上依靠通信和網絡來包含、提取和傳播時間敏感的、與任務相關的信息，以決定性地戰勝對方的部隊。未來的沖突很可能涉及到試圖破壞對JADC2通信和高度復雜的武器系統的可靠運行至關重要的信息系統。破壞已經是潛在對手部隊的一種能力，并將蔓延到與他們結盟的次要威脅。JADC2綜合網絡和動能戰場的復雜性要求訓練、分析、測試和評估部門充分考慮到網絡操作退化和/或利用網絡漏洞對整體任務結果的潛在影響。這促使人們對工具、技術和方法進行大量的持續研究和開發，以評估一般軍事系統，特別是作戰系統的網絡彈性（復原力）。

戰斗系統之間的復雜性和相互依賴性以及它們之間的聯系使目前的彈性分析方法變得復雜。例如，假設故障是隨機的硬件故障，那么與網絡中的單點故障相關的風險可以通過冗余的組件來緩解。然而，一個未被緩解的網絡漏洞也可能導致冗余組件出現相同的故障。即使組件本身沒有漏洞，成功干擾數據交換時間的攻擊，例如通過加載數據總線，也可能導致作戰系統性能下降。同樣，通過延遲的、間歇性連接的、低帶寬的環境建立通信聯系，可能需要使用多跳來轉發信息，這增加了對中間人攻擊的敏感性。

還有一種情況是，武器系統的網絡漏洞不一定是任務漏洞，因為利用該漏洞可能會也可能不會影響實現任務目標所需的整體系統能力。為了保證任務免受網絡威脅，武器系統的網絡彈性必須在現實的戰術環境中進行評估，以便。

• 預測潛在的網絡攻擊對具體任務的影響。
• 分析任務背景下的替代緩解策略。
• 訓練作戰人員有效應對對手為破壞動能任務而動態部署的網絡工具、戰術和程序（TTPs）。

使用虛擬機（VM）的傳統網絡靶場是網絡系統的最高保真表現，因為它們不僅虛擬了通信協議，還虛擬了操作系統和應用程序，因此在這些模塊中發現了漏洞。因此，網絡范圍經常被用于網絡攻擊和防御評估和培訓。然而，虛擬機往往需要大量的硬件足跡來模擬大型網絡，并需要大量的時間和人力來配置特定實驗的范圍。這種類型的網絡范圍受到以下額外的限制：

• 表現戰術、5G、衛星和其他無線網絡以及適當的網絡和電子戰（EW）攻擊載體的能力有限。
• 在產品生命周期的設計階段，支持分析的能力有限。
• 難以表現替代性作戰環境以及與動能戰領域的整合。

在本文的其余部分，我們從以任務為中心的角度研究了使用網絡數字孿生來提高軍事（戰斗）系統的網絡彈性。網絡數字孿生依靠高保真模擬和仿真來對物理系統進行建模，并在可移植性、可擴展性、對無線網絡和通信進行建模的能力以及支持整個產品開發周期的網絡分析方面提供好處。我們還提出了一組用例，說明數字孿生在不同系統的網絡彈性評估中發揮的作用。

將基于虛擬機的網絡范圍與網絡數字孿生體相結合的網絡框架，可以為調查各種戰術系統的網絡彈性和脆弱性提供一個理想的平臺。

2 網絡數字孿生

"數字孿生"利用系統的高保真軟件模型，以高效和全面的方式支持復雜系統和系統中系統的分析、測試和生命周期管理。數字孿生體從多個來源不斷學習和更新自己，以代表物理系統的近實時狀態和運行條件。這些來源包括傳達其運行狀況各個方面的傳感器數據；人類專家，如具有深刻和相關領域知識的工程師；數字孿生體可能是其中一部分的更大的物理系統和環境；以及連接的人工智能和機器學習（ML）系統。數字孿生還可以整合來自過去操作的歷史數據，將其納入數字模型。

網絡數字孿生體是一個通信網絡的數字孿生體，它使用實時數據來實現整個生命周期的理解、學習和推理。網絡數字孿生體使用網絡模擬和仿真，但與之不同的是，它通過傳感器輸入和上下文信息保持當前的網絡狀態，并能在其生命周期內不斷學習和更新模型。

通過相應的物理系統從設計到部署的演變，數字孿生體還可以作為一個權威的真相來源（ASOT）。通過在系統設計的早期階段構建網絡數字孿生，也許通過利用基于模型的系統工程（MBSE）工具和方法，系統設計者和開發者可以保持從最初的系統規范到最終部署的系統的需求流的跟蹤，并保持在整個產品生命周期中如何修改或增強需求的文件跟蹤。特別是，數字孿生可以直接連接產品生命周期的系統設計和系統測試階段。具體來說，網絡漏洞和緩解策略可以被評估和跟蹤，從系統設計階段開始，經過各個階段的完善和發展。這種方法可以極大地提高已部署系統對網絡威脅的整體復原力。

我們注意到，即使在相應的系統被部署后，數字孿生體仍然是有用的。特別是，通過構建多個替代系統配置，并選擇能夠提高運行性能的配置，以滿足包括網絡彈性在內的關鍵性能措施（MOPs），孿生體可用于監測和持續改善運行系統的性能。

以下是網絡數字孿生的一些關鍵屬性，以支持其用于評估軍事系統的網絡彈性：

保真度。網絡數字孿生體必須以足夠的保真度捕捉系統通信基礎設施的具體配置、拓撲結構、流量負載和動態，以便該模型能夠準確地再現物理網絡的行為。系統行為的例子包括具有不同服務質量要求的流量之間對鏈路帶寬和緩沖空間的競爭，拒絕服務攻擊包對系統控制器的影響，或農村或城市地形對信息接收的影響。對任何設備的配置文件的改變必須導致數字孿生的行為與物理網絡的行為有相同的可觀察的變化。

可擴展性。網絡數字孿生體必須有能力擴展到大量的網絡和基礎設施設備，并有能力模擬真實世界場景中典型的端到端流量。

執行速度。為了能夠評估一些現實的 "what-if "場景，網絡數字孿生體應采用先進的仿真技術，提供比實時更快的執行速度。為了提供一個與現場設備相結合的測試平臺，網絡數字孿生體應該能夠實時運行，以便現場和模擬的組件能夠同步運行。

與現場軟件、硬件和人類操作員的整合。與實時軟件（如網絡管理器或物理組件控制器）和/或流量跟蹤集成的能力將使網絡數字孿生體能夠評估現實的操作場景，并從相應的物理網絡中創建或更新模型狀態。同樣，包括物理系統中使用的實時網絡和網絡物理防御組件的子集的能力將大大改善保真度，并促進模型的驗證和確認。

統計數據的收集和分析。與相應的物理系統相比，數字孿生通常可以在數據收集方面有更多的工具。詳細的統計資料，特別是在跨越一系列操作參數的多次運行中收集的資料，有助于確定復雜網絡系統性能下降或故障背后的根本原因。

易用性。用于構建網絡數字孿生體的平臺必須提供一套豐富的預構建設備模型，從而可以快速配置系統模型，最好使用自動或半自動工具來配置設備、網絡拓撲結構和流量分布。仿真器還必須支持建立模型和發起各種適應性和/或協調性網絡攻擊的能力，以評估系統中的系統在各種操作條件下的彈性。

圖1說明了實時-虛擬-結構性網絡數字孿生的概念，它將軟件網絡模型與實時組件和其他適合相關用例的模擬器結合起來。

圖1. 網絡數字孿生。

網絡數字孿生也可以很容易地與人工智能或機器學習系統對接，以測試AI/ML系統預測的準確性，或使用其結果來優化相應網絡的運行。

3. 網絡數字孿生平臺實例：EXata

考慮網絡數字孿生平臺的一個具體例子--EXata，它滿足了上一節中提出的許多要求。

• 逼真度。EXata在通信協議棧和網絡設備的所有層中使用高保真模擬/仿真模型，以高保真的方式表示端到端的系統。

• 可擴展性。EXata仿真內核使用一套并行離散事件仿真算法（PDES）9和適當的分區算法，以有效地細分計算，在服務器或云平臺的多個處理器中模擬大規模網絡。因此，使用EXata模擬的網絡規模沒有固有的限制。

• 執行速度：EXata已被移植到當代共享內存和分布式內存并行架構上，并有一個原生的云實現。這些實現已被用于支持實時和比實時速度更快的具有成千上萬個無線電臺的網絡模擬。

• 與實時組件的互操作。EXata支持一種 "仿真 "執行模式，其中內核使用低偏移同步模塊與物理時鐘同步運行。這種模式可以用來與實時應用程序連接，這些應用程序在網絡數字孿生體上運行，就像它們在真實網絡上運行一樣。網絡模擬還可以在一個或多個協議層與網絡管理和監控工具、實時中間件、實時路由器、防火墻和其他網絡設備進行互操作。

• 可擴展的網絡模型庫。EXata支持一個可擴展的庫，包括商業（如Wi-Fi、蜂窩、企業、多媒體網絡）、軍事（如多域戰場網絡）和兩用（如5G、衛星通信）網絡。具體而言，它支持聯合網絡仿真器（JNE），這是一個美國軍用波形和網絡模型庫，涵蓋了從水下通信到海上網絡、戰術空中鏈接、衛星通信網絡和地面網絡，包括當前和新興的波形。EXata還支持物理環境的高保真模擬模型，包括城市和農村的地形、干擾和流動性。

• 網絡模型。EXata支持一套模擬網絡空間的攻擊和防御，與模擬網絡的每一層互動。這些包括網絡安全協議、防火墻模型、端口和網絡掃描、拒絕服務、刺激入侵檢測系統、數據包修改、漏洞利用、病毒/蠕蟲傳播和防御、后門、rootkits、僵尸網絡以及其他。主機模型可以配置內存、CPU周期、漏洞、進程和可以被感染的共享文件。自適應攻擊腳本可用于修改攻擊載體，這取決于先前嘗試的攻擊的成功率。模擬網絡攻擊影響網絡模擬中的虛擬節點，而不影響任何物理設備。模擬攻擊對虛擬節點的影響反映了物理設備上信息的保密性、完整性和可用性的影響，如果它們是模擬攻擊模型的真實攻擊目標。

• 場景導入器：EXata支持一些工具，以自動將網絡拓撲結構、流量和設備配置從物理網絡導入其EXata模型。圖2總結了在EXata中支持自動創建網絡數字孿生的能力。

圖2. 使用EXata自動創建網絡數字孿生。

4. 選定的使用案例

網絡數字孿生可用于各種兵棋推演、分析、培訓、測試和評估背景下。我們考慮以下三個具體的用例：

• 戰術模擬和作戰分析。該用例說明了使用網絡數字孿生體將高保真網絡、通信和網絡模擬能力納入兵棋推演和概念開發活動。
• 網絡分析和測試。該用例說明了網絡數字孿生體如何被用來確定現有通信資產的詳細性能特征，以根據現實世界的條件來優化配置和部署。
• 網絡物理系統（CPSs）的網絡彈性。該用例展示了如何使用網絡數字孿生體來確定網絡物理系統（如潛艇、電網或無人自主車輛）的操作漏洞，以應對對物理系統的通信和控制網絡的攻擊。

4.1. 兵棋推演和行動分析

雖然許多兵棋推演軟件在表現平臺的機動性和行為方面很出色，但大多數都假定通信接近完美，沒有充分考慮到對通信系統的威脅以及隨之而來的影響網絡性能的退化。在現代戰爭中，幾乎每一種情況都依賴于及時的通信，而當這些情況沒有被準確地模擬出來時，就會導致不正確的兵棋推演結果。這就要求兵棋推演平臺能夠模擬真實的網絡和通信效果以及網絡攻擊，以支持有效戰術、技術和程序（TTP）的發展。這種能力將確保在確定兵棋推演的結果時，可以適當考慮到網絡漏洞或多領域戰場上的不良網絡性能的任何影響。

4.1.1. 網絡數字孿生和兵棋推演

網絡數字孿生為兵棋推演提供了一個真實的平臺，以模擬任務的所有通信方面。兵棋推演平臺處理平臺的流動性和動能任務，而網絡數字孿生體處理底層的通信、網絡和網絡效應。圖3顯示了一個簡單的架構，將兵棋推演模擬器（如ONESAF、NGTS、AFSIM）或商業工具（如Command PE、VR Forces）與網絡數字孿生平臺（如EXata）相連接，以模擬用于連接相應平臺的通信網絡。

圖3. 兵棋模擬器與網絡數字孿生的接口。

最初的平臺位置和隨后的位置更新是由兵棋推演模擬器傳播到網絡數字孿生體。平臺之間的任何通信都被路由到網絡數字孿生體，它根據當前的位置、發射器和接收器的特性、網絡協議、環境因素等計算出信息的端到端可達性和延遲，并將結果返回給兵棋推演模擬器。我們注意到，這樣的孿生體可以用來準確描繪紅方和藍方部隊的通信，以及一方發動的網絡攻擊（如干擾）對另一方的網絡和通信的影響。

這些網絡效果有助于分析人員在現實的網絡競爭環境中用不同的行動方案（CoAs）測試他們的兵棋推演計劃。例如，紅方部隊可以使用干擾攻擊來破壞藍方部隊的情報、監視和偵察（IRS）行動，以掩蓋其戰術行動，并在特定的行動區域獲得力量優勢。隨后，作戰者可以在藍方的射頻通信系統中加入抗干擾能力作為反制措施。然后，分析員可以根據紅方的干擾能力和藍方的反制措施，檢查兵棋推演計劃中的不同CoA，并評估這些能力在任務中的部署是否有效和及時。

4.2. 網絡分析和測試

這個用例說明了使用網絡數字孿生體來支持多域戰場網絡的任務規劃和分析模式。在這個大國競爭重新開始和復雜的網絡威脅的時代，我們必須根據網絡支持的任務來評估網絡的彈性和生存能力。這種評估應基于以下幾點：

1.任務目標。

2.武器系統的屬性和弱點。

3.網絡防御能力。

4.對手在多域任務行動中使用網絡威脅，包括TTPs。

我們以聯合全域指揮與控制（JADC2）為例，說明網絡數字孿生體如何被用來識別性能特征，并根據實際情況優化配置和部署。

4.2.1. 聯合全域指揮與控制（JADC2）

JADC2依靠一個地理上分散的、由傳感器、平臺和武器系統組成的連接網絡，在嚴酷和有爭議的環境中運行，以實現任務的成功。JADC2可以使用原地環境數據和實時平臺位置。實際情報和/或聯網的傳感器可以自動提供目標軌跡、部隊位置、情報和環境因素，然后用頻譜管理和網絡威脅來完善這些因素。

4.2.2. 用于JADC2的網絡規劃和分析的網絡數字孿生

如前所述，由于通信協議、設備配置、網絡拓撲結構、應用流量、物理環境和網絡攻擊之間的相互作用，JADC2的數字孿生必須有足夠的保真度，以準確反映網絡動態。例如，對手發起的干擾或拒絕服務攻擊的位置、強度和持續時間將決定對任務至關重要的通信的影響。數字孿生體必須有足夠的保真度來捕捉網絡動態，從而適當區分那些僅僅是煩人的網絡攻擊和那些有可能破壞任務時間表的攻擊。例如，強度足以破壞流媒體視頻但不會破壞位置信息（PLI）的干擾傳輸可以被忽略。

JADC2的網絡數字孿生體的執行速度比實時快，可以根據OPFOR的位置、發射范圍和EW/cyber能力，承受真實的或與任務相關的潛在網絡空間行動。它提供可視化和詳細的指標，如連接、延遲、丟包等，以及它們對任務的影響。如圖4所示，網絡數字孿生體可用于根據不斷變化的METOC、頻譜管理、網絡性能、連接性和對網絡攻擊的敏感性，比較和評估具有不同路線和搜索區域的多種行動方案（COA），以協助優化網絡配置，并幫助評估任務中的網絡威脅緩解策略。

圖4. 使用網絡數字孿生進行網絡分析。

使用網絡數字評估JADC2系統的網絡彈性也可以增加網絡彈性測試的范圍：許多網絡攻擊，如漏洞利用、病毒/蠕蟲傳播或分布式拒絕服務（DDoS）不能在JADC2本身上進行，但可以使用數字孿生進行演練，而沒有損害JADC2系統的風險。

4.3. CPS的網絡復原力

CPS是網絡犯罪分子的新的軟目標。CPS可能包括諸如電網、自主車輛系統、醫療監測系統、過程控制系統和飛機自動駕駛儀等系統。一個典型的CPS包括一個連接到遠程操作中心的傳感器、執行器和控制器的網絡。許多這樣的CPS迅速利用互聯網連接性來提高運營效率，并為客戶提供新的服務。不幸的是，這些改進帶來了一個嚴重的缺點--對網絡攻擊的敏感性增加。如果成功的話，對CPS的攻擊會對商業和日常生活造成廣泛的破壞。因此，保護關鍵基礎設施，如電網或運輸網絡，對國家安全至關重要。對關鍵基礎設施的網絡攻擊已被視為地緣政治沖突或軍事行動劇本中的一個選項，如當前的烏克蘭戰爭。因此，對CPS的網絡復原力的評估與任何防御系統一樣重要。

CPS（以及工業控制系統或SCADA系統）的運作通常需要傳感器和監測或控制單元之間的定期通信和反饋；這些互動有嚴格的時間限制。例如，IEC61850標準是電力變電站的全球標準，它要求某些控制信息在3毫秒內傳遞，以保護電網。即使是對這些信息的時間或內容的輕微擾動也會造成嚴重的影響。位于發電機的傳感器和控制中心之間的信息通信可能被 "黑"，導致服務中斷或設備故障。如果信息的內容被破壞，它可能導致CPS控制器低估了正在產生的電力數量。在另一種網絡攻擊情況下，"中間人 "或拒絕服務攻擊可能會導致從控制器到執行器的 "關閉 "信息丟失或只是延遲接收，可能會導致電網部分設備的連帶故障。

4.3.1. 在電網中集成數字孿生和網絡彈性

2015年12月，世界目睹了一個令人不安的新事件--第一次由網絡攻擊引起的電網中斷。該地區是烏克蘭西部，惡意的行為者使大約30個變電站和兩個配電中心斷電。對電網中發現的工業控制系統的網絡攻擊威脅的擔憂繼續出現。2019年3月5日，能源部報告了美國電網有記錄以來的第一個破壞性網絡事件。

那么，CPS的運營商如何評估其網絡漏洞，并評估潛在緩解策略的有效性？集成數字孿生（IDTs）通過創建通信網絡和物理系統的綜合模型提供了一個創新的解決方案。作為一個具體的例子，我們考慮使用EXata和HYPERSIM的整合來模擬烏克蘭的攻擊，EXata用來模擬通信網絡，HYPERSIM用來模擬電網組件、控制系統和輸電線路（圖5）。在這種情況下，這兩個組件被集成在同一個計算平臺上，以確保許多基于SCADA網絡的控制系統回路所需的高性能和低延遲。

圖5. 集成EXata-HYPERSIM數字孿生。

諸如此類的IDT有助于促進對組件和技術之間相互作用的廣泛理解，以防止、減輕并最終從系統中斷中恢復。雖然網絡和受控物理系統的獨立模擬可以提供有用的見解，但在IDT中，模型之間相互作用，提供共享的時間和元數據來描述整個系統狀態。這使分析人員能夠測試局部事件在整個系統中傳播的影響，提高系統的整體保真度。

EXata-HYPERSIM IDT被用來復制烏克蘭的三個區域電力控制系統是如何被網絡攻擊破壞的，導致大范圍的停電長達6小時。這種對電話系統的拒絕服務攻擊阻礙了運營商的通信，使情況進一步復雜化。只有當技術人員被派往子站手動控制電力系統時，電力才最終得到恢復。

對停電和攻擊的分析確定，子站的串行到以太網轉換器的固件被破壞。機房和電話系統的不間斷電源（UPS）被遠程關閉，許多電腦的硬盤被破壞。對電力系統的攻擊是分階段進行的，16其中后期的攻擊依賴于早期的成功入侵。攻擊者首先利用魚叉式網絡釣魚郵件滲入IT網絡，安裝惡意軟件，對公司網絡進行全面偵察和列舉，發現和訪問活動目錄服務器，并竊取證書。然后，攻擊者利用企業網絡和OT網絡之間不恰當的防火墻配置，訪問HMI服務器，在被攻擊的工作站上安裝后門，從HMI操作員那里獲得控制權，并打開斷路器，破壞電力分配。

對這一鏈條進行建模是確定適當的緩解措施的關鍵。圖6顯示了流經電網網絡的控制數據包的可視化，重點是電力系統網絡的大規模拓撲結構、各組件之間的相互連接以及流經每個環節的流量。網絡中斷和電力系統性能之間的關系在IDT中被高保真地模擬出來。發起的攻擊類型及其對協議和設備的影響被準確建模。此外，用于跟蹤電力系統運行的指標中的瞬態，在中斷之前和之后，都被高保真地建模。這些指標包括中斷對中間系統電壓和公用事業輸出頻率的影響，以及由于斷開命令導致的電力輸出變化。因此，IDT促進了對電網組件和互連網絡的完整的端到端表示。

圖6. 電網網絡中控制包的可視化。

5. 總結

在多域戰場上，作戰人員依靠地理上分散的、由傳感器、平臺和武器系統組成的連接網絡，在嚴酷和有爭議的環境中執行任務。連接傳感器、C2和武器系統的網絡構成了任務的關鍵組成部分，因為人類的決策從根本上依賴于它來包含、提取和傳播時間敏感的、與任務相關的信息，以決定性地戰勝對方的力量。

盡管網絡性能、安全性和完整性對系統的正確運行至關重要，但網絡本身也暴露了攻擊面，并受到破壞和網絡攻擊。由于需要快速部署和重新配置任務網絡以應對現代戰斗空間中快速變化的條件，這個問題變得更加嚴重。

這些問題不僅僅是軍事領域所特有的，而是滲透到今天的許多互聯系統中，包括關鍵基礎設施、智能運輸、物聯網、網絡物理系統和企業網絡。敵人可以對這些網絡系統中的任何一個發起網絡攻擊，并對日常生活的許多領域造成嚴重破壞。

本文考慮了網絡數字孿生的適用性，它有可能使用現場、虛擬和構造模型的組合，來評估任務的網絡彈性。我們通過一組使用案例，展示了網絡數字孿生如何在整體生存能力的背景下，基于對對手在多領域任務操作中如何部署網絡威脅的理解，促進這種分析。總之，網絡數字孿生提供了以下主要好處。

• 網絡和動能領域的整合，不需要對任何一個領域進行修改。
• 獲取無線和戰術波形及其特定的脆弱性。
• 一個高度可控的平臺，允許在比實戰系統更精細的層次上收集數據。
• 針對網絡和連接的武器和C2子系統的可擴展的攻擊庫。
• 整合實時軟件、硬件和其他仿真器，包括基于虛擬機的網絡范圍。
• 一個持久的模型，可以作為一個權威的真相來源，并提供對系統要求的可追溯性。
• 支持從設計、開發、測試和系統部署的整個產品生命周期。

我們相信，將網絡數字孿生體與基于虛擬機的網絡范圍相整合，為進一步進行此類分析提供了一個強大的平臺。這種整合可以提供一個兩全其美的測試平臺能力：網絡范圍可以用來測試真實的攻擊，以利用基于虛擬機的主機上的真實漏洞，而像EXata這樣的網絡數字孿生平臺可以準確和更容易地模擬主機之間的（無線）網絡。因此，在網絡范圍內不容易建模的各種網絡和操作條件都可以被建模，特別是包括衛星和其他無線設備的網絡。

新興的數字孿生概念是任何為未來準備的實體建模和仿真需求的關鍵促成因素。與傳統方法相比，數字孿生通過增強模塊化和可擴展性，能夠以更低的成本將需求快速轉化為能力。本文討論了數字孿生建模和仿真的要素。這些能力包括但不限于智能體建模、優化、并行化、高性能計算、云架構設計等。這些概念與將建模和仿真技術整合到單一界面的數字孿生中有關，用于工程系統的快速原型設計和鑒定。與傳統方法相比，使用這些新興技術可以大大減少模擬計算時間（從幾小時/幾天減少到幾秒鐘甚至幾微秒）。本研究發現，與所有利益相關者合作的便利性、測試時間的減少、最小的現場基礎設施要求是減少成本的關鍵優勢。分析了這種智能和在線數字孿生的信息優勢的適用性，以加強網絡安全和天基（防御）服務的機載威脅評估。使用這些同步和互操作的能力可以減輕對國防空間基礎設施的可逆和不可逆的物理和網絡威脅。

在國防中使用數字孿生的信息優勢

在情報、國防或空間部門使用技術，盡管還不是很廣泛，但由于對系統的快速、可擴展、自主和智能的需求，正在獲得巨大的發展勢頭。與此同時，由于空間的擴散、商業化和競爭加劇，國防對空間部門的依賴也變得更加強烈。美國國防情報局的一份題為 "空間安全的挑戰"[35]的報告指出，基于空間的能力正在出現，為軍事提供整體支持，因此需要確保這些新型服務產生的新風險。空間的軍事化和碰撞風險的增加，以及其他人為的和自然的危害，使得有必要通過使用像DTs這樣的先進技術來減輕風險。衛星技術不僅促進空間系統的故障診斷和健康監測[36]，而且還通過快速和有效地使用數據實現網絡安全[37]。使用這些同步和互操作的能力可以減輕對國防空間基礎設施的可逆和不可逆的物理和網絡威脅。

DT也大大加強了對天基（防御）服務的機載威脅評估[38]。空間資產的連接和安全服務，DT技術能夠提供的好處不僅僅是操作上的好處。例如，整個衛星群及其環境的數字孿生使威脅評估成為可能，因為可以模擬碰撞情景，并預測、預防和糾正單個衛星的故障。它還可以幫助檢測干擾和共址，以防止軍事威脅，并使整個系統更具彈性。因此，DT有助于保護空間資產免受各種類型的威脅。

5.1 目前使用案例

5.1.1 硬件在環仿真

SpaceR-SnT擁有的最初的數字孿生方法，Zero-G Lab是在Gazebo軟件中建模的。Zero-G實驗室的數字孿生，減少了測試時間，加快了開發步驟，被用來測試和驗證集成到Zero-G實驗室機器人操作系統（ROS）網絡的任何硬件（HW）組件的代碼。最初的硬件在環（HIL）方法被用來模擬不同的硬件組件，作為Zero-G實驗室的ROS網絡中的數學模型。這些模擬作為模擬的HW組件和Zero-G Lab之間的接口。對于Zero-G實驗室的浮動平臺和機器人操縱器，ROS基礎設施被用來在HW和軟件組件之間創建一個元數據流框架。此外，零-G實驗室的浮動平臺和機器人操縱器可以在零-G實驗室的同一個ROS網絡中使用。這樣的軟硬件互動模擬是實現國防部門敏捷DT系統的最初步驟。

5.1.2 衛星地面站的運行

孿生孿生之外，擁有一個與軌道上的衛星的彈性和快速連接也幾乎是重要的。這包括對數據存儲的快速和安全訪問。在過去，這涉及大量的操作努力以及一些深刻的技術理解。如今，有一些由云驅動的替代解決方案--如Azure Orbital[39]--使衛星地面站更容易訪問，以及將這些數據集傳送到安全的存儲地點并從那里真正使用的周轉時間。這些解決方案還將消費者從一些操作任務中解脫出來，而不犧牲安全、性能或技術的多樣性，因為地面站即服務的產品支持廣泛的行業已知技術，但以虛擬化的方式。使用像這樣的云計算解決方案還提供了一個機會，通過管理一個界面來利用地球上的幾個地面站供應商，與每個供應商的專門合同相比，這反過來提供了一個巨大的操作多樣性和敏捷性，并降低了成本。

另一個重要的用例是傳統衛星的生命周期擴展，這些衛星仍處于運行模式，但像數字孿生這樣的新能力應該擴展到該解決方案。國家海洋局通過合作研究與發展協議對其傳統的極地衛星進行了這方面的實踐[40]。這項工作提供了證據，即使用像Azure Orbital這樣的云計算服務，這些傳統的星座仍然可以用可接受的操作努力和較低的成本來運行。這使得該項目更具有可持續性，即使它已接近壽命終點。

從 NOAA 星座中學習生命周期支持主題。還有一個有遠見的成就值得一提，它使澳大利亞國防部通過在偏遠地區利用衛星支持的連接安全地訪問云存儲數據。"通過釋放SATCOM、5G和云計算的力量，國防組織可以在偏遠地區保持連接，快速、安全地分享數據以提高戰略意識，并對數據進行深入分析以改善決策[41]"。

這可能會導致提供實時的預測性維護指導，在解決方案的數字孿生中可視化。與沉浸式協作平臺相結合，就像之前提到的那樣，這些數據可視化可以提供真正的洞察力，避免誤解，從而推動更好的數據驅動決策。

5.2 未來應用

為了在高度不確定和未建模的環境條件下成功完成防御任務，必須開發高度適應性、響應式和穩健的數字孿生方法。這種極其不確定和多變的物理環境可以在數字孿生環境中建模，以增加任務的成功可能性。從這個角度來看，數字孿生結構有如下的未來應用領域：

• 國防領域的數字孿生結構將有機會在不斷增長的空間市場中提高其有效性，并與這些市場的不同參與者建立聯系。

• 國防領域的數字孿生結構將能夠在概念開發階段利用接近真實的測試環境在低成本工程系統的新細分市場中更快地定位。

• 與北約未來幾十年的空間政策保持一致，使北約的空間生態系統能夠與大規模的空間市場競爭。

為未來的應用提供了創新的資產：

• 大的集成范圍。在證明了數字孿生的可靠性后，數字孿生框架將有可能擴展到任何空間/防御應用[42]。

• 高競爭力。數字孿生的擬議整合將加速其工業生態系統中的先進技術研發競爭。

• 廣泛的可擴展性。由機構、組織和私人倡議開發的許多不同的空間系統系統將被整合到數字孿生結構。

1 引言

在面對同行競爭對手的遠程精確火力威脅時，已經提出了很多關于重新加強西方空中優勢的新作戰概念。大多數專家主張采用更加綜合的軍隊方法，以高節奏的方式將多種軍事困境強加給對手。基于網絡協作的有人和無人資產將重新獲得戰斗力和機動能力。這樣一來，對手將被迫根據不確定的選擇做出決策，從而危及其行動結果。這樣一種新模式涉及多域作戰（MDO）概念。

多域作戰可以被描述為在一個領域內利用來自所有領域的傳感器和效應器產生軍事效果的能力，以及將指揮和控制（C2）下方給盡可能低的級別。倡導平臺整合和C2鏈中的輔助性，構成了重新加強部隊靈活性、復原力和反應力的基線。戰區的聯合部隊指揮官（JFC）將作為MDO的協調者。他們將有能力在戰術指揮官之間分配傳感器和效應器以執行專門的任務，在所有領域之間同步效果，并根據需要將任務的控制權下放到戰術邊緣。

這可以通過一個被稱為多域作戰云（MDCC）的包容信息技術和通信（IT & COM）的生態系統實現，形成一個由跨域的可操作傳感器、效應器和C2節點組成的作戰網絡。利用北約的C3分類法，MDCC將提供一種手段，以實現和加強北約國家和合作伙伴的互操作性，從而提高作戰效率。

下文將通過2040年的一個虛構的作戰場景來說明整合和輔助的原則，并強調其在作戰角度和MDCC功能要求方面的結果。

2 在行動的早期階段，MDCC作為一個包容性的助推器

虛構的作戰場景從"空軍保護"開始，在一個國家對其少數種族進行了令人無法接受的突襲之后，隨后轉變為空中前沿基地作戰（A2BO）。聯合國（UN）授權北約進行一場軍事行動。北約部隊包括一個擁有新一代戰斗機（NGFs）和遠程航母（RCs）的下一代武器系統（NGWS）中隊，一些增強型傳統戰斗機，一個C2機載平臺，加上光學、雷達和通信衛星群，油罐車，網絡資產和地面特種部隊。一個帶有兩棲部隊的航母戰斗群也加入了該作戰區。

關于空軍保護，目標是防止任何空襲和對少數民族聚集地的騷擾進行反擊。在這個階段，聯合部隊司令部決定將空軍指定為受援部分，受援部分是特種部隊和海軍。因此，聯合部隊空軍部分指揮官（JFACC）負責戰術層面上所有空中平臺的指揮。

為了應對襲擊，JFACC需要一個由多領域傳感器輸入（空中、陸地、太空和網絡）建立的完全認可的畫面。探測特定社交網絡上的公眾騷動，結合特種部隊和天基資產的實時情報監視偵察（ISR），就可以從NGWS在動亂地區上空迅速展示武力。此外，任何支援該國家并呼吁對少數種族實施暴力的社交網絡都將受到網絡反擊，使其無法運作。

在行動的這一階段，MDCC是基于共享的開放式IT和COM架構，將所有可用的傳感器互聯起來形成包容性的助推器。它正在提供一個由實時ISR收集和過去情報融合形成的共同畫面。這樣一來，MDCC提供了一個高水平的態勢感知能力，以便根據JFC的指令，從JFACC到未來作戰航空系統（FCAS）任務指揮官層面，可以適當地開發和提出軍事行動選擇。

3 多域作戰中的不同需求

該突襲國家向少數種族聚集地發射了幾枚地對地中程導彈，造成了人員傷亡，局勢迅速惡化。此外，該國家啟動了他們所有的綜合防空系統（IADS），特別是遠程導彈。根據新的聯合國決議，北約立即決定改變其軍事態勢。聯盟下令破壞該國家的綜合防空系統，同時確保北約的戰略主動權，以便在以后需要時進行兩棲攻擊。

總體目標是堅定地應對襲擊，同時保持對升級態勢的控制。JFC收到來自戰略層面的指令，進行空中前沿基地作戰（A2BO），以消除該國家的空軍基地，阻礙其奪取少數種族聚集地控制權的 "既成事實"戰略。這些A2BO的目的是擴大空軍的行動選擇，同時減輕所有航空資產在脆弱作戰基地的風險。A2BO還必須提供更大的靈活性和超越該國家行動的能力。在戰斗附近，分散的空中作業點（AOL）可能有助于空中打擊，但也將有助于對方反介入空中阻斷（A2/AD）。

在從JFC分配額外的資產后，JFACC現在負責用地面、海基NGWS和來自防御與干預護衛艦（FDI）的巡航導彈對該國家空軍基地進行交戰。然而，根據局勢演變和對航母戰斗群可能出現的突發威脅，JFC在JFACC和聯合部隊海上組成部分指揮官（JFMCC）之間保持NGWS和FDI的反應性和動態重新分配。因此，JFMCC在與JFC立即同步后，將能夠向JFACC提出實時空中任務指令（ATO）或空域控制指令（ACO）的變更要求。

因此，這些由北約領導的持久前線空軍必須能夠使用彈性的、低特征的、低維護的、大量的有人和無人駕駛航空資產進行防御性和進攻性反空作戰。其目的是通過建立更加分散的、有彈性的和難以定位的AOL，形成針對A2/AD能力的效果，而不存在力量集中的相關脆弱性。這支部隊包括NGFs、各種RCs（包括傳感器和效應器）、增強型傳統戰斗機和空中戰術運輸機，作為戰區內武器、無人平臺、燃料和后勤支持的運輸工具，所有這些都通過動態利益共同體運作。根據AOL和NGF之間的通信狀態，特定的 "多域戰術功能 "將被委托給駕駛艙，以允許FCAS任務指揮官承擔 "動態目標 "和 "時間敏感ISR "的控制權。由于戰區的延伸，NGF加上衛星群將從擴展的態勢感知中受益，并在需要時承擔更廣泛的控制責任，與C2機載平臺上的 "前線控制小組 "已經承擔的責任并列。

4 復雜MDO中MDCC內的網絡可選系統

將A2BO與JFACC和JFMCC的網絡結合起來，可以在MDCC內實現 "網絡可選系統"。這種 "網絡可選系統 "在可用時利用 "集中式網絡"，并在與上級當局隔絕時在戰術邊緣的可用平臺中形成 "機會網絡"。在這里，MDCC是這種復雜MDO的助推器。一方面，MDCC整合了從JFC到戰術指揮官的所有決策過程（從計劃到評估再到執行），包括部隊分配和效果同步，為跨領域的動態支持/支援框架鋪平了道路。另一方面，它提供了所有指揮官之間的輔助性，允許在盡可能低的級別上授權C2，如AOL和NGF。

在成功的A2BO之后，北約希望利用這一情況，并指揮開展兩棲行動，以充分保障少數種族的安全。在這次行動中，JFMCC被指定為被支持的司令部，空軍和特種部隊則是被支持的司令部。所有平臺都有可能在海軍的授權下用于兩棲作戰。MDCC將使JFMCC能夠將所有領域的傳感器和平臺整合到大型海軍計劃演習艦隊中，并在需要時將C2授權給最佳海軍平臺指揮官。

5 結論：MDCC是一個可聯網的按需分配系統

這個虛構的場景說明了通過所有決策過程進行整合和輔助的必要性。這樣做有助于形成一個可靠的技術環境，以高作戰節奏產生全球戰斗力，整合所有領域的機動性，而不存在力量集中的弱點，并因此給對手帶來多種困境。這種技術環境是由MDCC提供的，它可以被描述為一個 "定制網絡系統"，包括從后方到邊緣的所有可用平臺。因此，如前所述，MDCC是動態分配部隊和分配C2的MDO助推器。

作為新技術的設計者和提供者，工業界隨時準備支持武裝部隊塑造MDO作為一種新的作戰模式。考慮到利害關系，兩者之間強有力的伙伴關系對于確保徹底掌握需求和設計MDCC而不過早選擇某些技術方案至關重要，因為這將阻礙未來的MDO。在作戰概念和技術解決方案方面，這一旅程仍處于早期階段。只有攜手合作才能應對未來的挑戰。

作者

Brigadier General準將（退役）（法國空軍）1987年畢業于法國空軍學院，2003年畢業于美國空戰學院。他有3000個飛行小時（美洲虎、幻影2000D），執行過122次戰爭任務，并作為總部官員擁有C2專業知識。他于2021年加入空中客車公司，擔任FCAS多領域行動的高級運營顧問。

Thomas Vin?otte上校（退役）（法國空軍）于1987年畢業于法國空軍戰斗機飛行員，2003年畢業于戰爭學院。他有超過3300個飛行小時（美洲虎、幻影F1CR、幻影2000 RDI和幻影2000-5），執行了83次戰爭任務，包括一次彈射，并作為總部官員擁有C2專業知識。他于2019年加入空中客車公司，擔任FCAS高級運營顧問。

Laurent le Quement于1996年畢業于阿斯頓大學。在2010年加入空中客車公司的發射器部門之前，他曾在汽車和轉型咨詢部門工作。在2018年成為FCAS的營銷主管之前，他在業務發展和創新方面擔任過許多職位

美國防部官網3月17日報道，2022年3月15日，美國防部副部長凱瑟琳·希克斯博士簽署了“聯合全域指揮與控制（JADC2）實施計劃”（2021年9月提交），同一天國防部官網公開了“聯合全域指揮與控制（JADC2）戰略概要”（2021年5月美國防部長簽署發布JADC2戰略，戰略全文為秘密級）。由于JADC2戰略和實施計劃的保密性，從此次放出的“戰略”摘要可看出其實施計劃的大致輪廓。

前言

在當前的全球安全環境中，美國軍隊面臨著敏捷的對手，他們越來越多地試圖通過阻礙，并在可能的情況下拒絕我們（美軍）的指揮和控制（C2）能力來破壞戰略和行動優勢。美國軍隊重新獲得并保持信息和決策優勢的能力是國防部的首要任務之一。

美國國防部 (DOD)聯合全域指揮與控制 (JADC2) 戰略描述了迫切需要集中力量推動部門行動，以增強其的聯合部隊指揮官在所有作戰領域和整個電磁頻譜范圍內指揮聯合部隊所需的能力，以威懾、并在必要時在全球任何時間、任何地點擊敗任何對手。

JADC2 戰略為識別、組織和提供改進的聯合部隊指揮和控制 (C2) 能力提供了愿景和方法，并說明了對手已經關閉了其賴以取得作戰成功的許多能力和方法優勢。作為一種方法，JADC2 支持使用創新技術開發物資和非物資解決方案選項，同時愿意修改現有政策、權力、組織結構和作戰程序，從而為聯合部隊指揮官提供信息和決策優勢。

執行總結

全球安全環境的快速變化給美國軍隊和聯合部隊抓住、保持和保護我們對對手的信息和決策優勢的能力帶來了新的重大挑戰。此外，我們必須預見到未來的軍事行動將在退化和有爭議的電磁頻譜環境中進行。這些挑戰要求部門作出一致和集中的努力，使我們開發、實施和管理C2能力的方式現代化，以便在所有作戰領域、跨梯隊和與我們的任務伙伴一起取得勝利。

JADC2為塑造未來聯合部隊的C2能力提供了一個連貫的方法，旨在在戰爭各個層次和階段、在各個領域以及與合作伙伴一起，產生感知、理解和行動的作戰能力，以便以相關的速度提供信息優勢。作為一種方法，JADC2超越了任何單一的能力、平臺或系統；它提供了一個機會來加速實施聯合部隊進行C2的方式中所需要的技術進步和理論變革。JADC2將使聯合部隊能夠使用越來越多的數據，采用自動化和人工智能，依靠安全和彈性的基礎設施，并在對手的決策周期內采取行動。

這一戰略的成功實施需要整個國防部（DoD）的明確決心。為此，JADC2戰略闡明了 "感知"、"理解 "和 "行動 "這三項指導性的C2功能，以及另外五條持久的努力方向（LOEs），以組織和指導提供JADC2的物資和非物資能力。這些工作重點包括 (1）建立JADC2數據企業；（2）建立JADC2人力企業；（3）建立JADC2技術企業；（4）將核C2和通信（NC2/NC3）與JADC2相結合；以及（5）使任務伙伴信息共享現代化。

這一戰略得到了JADC2戰略實施計劃的支持，該計劃確定了JADC2的最終狀態、關鍵目標和任務，并通過既定的部門授權、論壇和程序來同步和簡化工作，以確定JADC2能力的優先次序、資源、開發、交付和維持。現有的軍種和機構的開發和采購過程通常會產生特定領域的能力，無法滿足全領域C2的作戰需求。JADC2的方法將覆蓋這些現有的程序，目的是促進跨領域、聯合能力的發展。

該戰略提供了六項指導原則，以促進整個DoD在提供物資和非物資JADC2改進方面工作的一致性。這些原則是 (1) 信息共享能力的改進是在企業層面上設計和擴展的；(2) 聯合部隊C2的改進采用分層安全特性；(3) JADC2數據結構由高效、可發展和廣泛適用的通用數據標準和架構組成；(4) 聯合部隊C2必須在退化和有爭議的電磁環境中具有彈性；(5) 部門開發和實施過程必須統一，以提供更有效的跨域能力選擇；以及，(6) 部門開發和實施過程必須以更快速度執行。

JADC2戰略的結論是，迫切需要使用一個全企業的整體方法來實施物資和非物資的C2能力，以確保聯合部隊指揮官在整個競爭過程中獲得并保持對全球對手的信息和決策優勢。

一、簡介

JADC2戰略闡明了國防部為支持美國國家安全利益而推進聯合部隊C2能力的方法。國防戰略指示聯合部隊 "獲得并保持信息優勢，特別是在網絡空間、太空和電磁波譜方面"。將JADC2從指導聯合/整合能力發展的概念變為現實的巨大任務需要一個清晰的愿景、有效的戰略和靈活的流程。JADC2的成功實施將產生更好的聯合部隊C2能力，并需要加速應用技術解決方案來發展C2能力，以及調整管理政策和作戰程序。

圖1 JADC2邏輯圖

JADC2提供了一種方法來開發作戰能力，以在所有領域和合作伙伴的各個層面和階段感知、理解和行動，以相關的速度提供信息優勢。

圖1描述了實現全域C2的復雜性：聯合部隊指揮官依靠多年能力開發和實施的指導、技術、程序和能力，以便在行現實世界任務中使用有效的C2任務。

JADC2尋求優化信息的可用性和使用，以確保指揮官的信息和決策周期相對于對手的能力運行得更快。這種整體觀點將聯合部隊指揮官確定為軍種和機構C2能力發展工作的主要受益者，并將部門C2能力發展成果集中在提供聯合、全域操作C2性能和熟練程度。為實現這一目標，JADC2將覆蓋現有的基于軍種和機構的C2能力開發計劃框架，這些計劃目前向聯合部隊提供以領域為中心且經常重復的信息和決策管理能力。

這種“疊加”方法是一種協作方法，其中所有C2能力開發利益相關者都支持JADC2作為優化開發資源和優先級以及最大化作戰成果的統一方法。

二、JADC2方法

JADC2戰略通過(1)聯合部隊指揮官在作戰環境中“感知”、“理解”和“行動”的需要，以及(2)使用五個職能領域來組織其改進聯合部隊C2的方法重點或LOE，以指導改進的C2聯合部隊能力的開發和實施。在這種方法中，JADC2整合了現有的部門、軍種、機構和運營需求和能力開發流程，以塑造未來物資和非物資C2能力的交付。

該戰略的實施由JADC2跨職能團隊(CFT)監督，該團隊是國防部副部長特許機構，由來自作戰司令部、軍種、國防機構、聯合工作人員和OSD工作人員。識別和實施優先C2改進的主要方法是執行JADC2實施計劃。

感知：整合所有領域和電磁頻譜的信息

“感知和集成”是發現、收集、關聯、聚合、處理和利用來自全域（友好的、敵對的和中立的）數據的能力，并將信息作為理解和決策的基礎進行共享。JADC2通過使用聯合數據架構的各種情報傳感和信息共享網絡，支持聯合部隊和任務伙伴共享創新數據，利用遠程傳感器、情報設備和開放資源感知、集成全域內外信息，使聯合部隊指揮官能夠獲得信息和決策優勢。

理解：分析信息以更好地理解作戰環境

“理解”指的是分析信息，以便更好地理解和預測作戰環境、對手的行動和意圖、以及自身和友軍的行動。JADC2將利用人工智能和機器學習幫助指揮官快速決策，其將直接從傳感基礎設施中提取、合并和處理大量數據和信息，以保證對作戰環境的可靠、持續、實時了解，并在整個聯合部隊和任務伙伴之間共享。這將要求聯合部隊調整和更新現有的戰略、戰役、戰術級的指控流程和能力，同時這些規程和技術的進步將大大增強聯合部隊在降級環境中的作戰能力。

行動：決策和分發

“行動”指的是向聯合部隊及其任務伙伴做出決策并分發的過程。JADC2將使用規劃和決策支持工具，并依托先進、彈性和可靠的通信系統、無障礙和全面的信息基礎設施以及靈活的數據格式，確保快速、準確和安全地傳遞決策。同時，JADC2將使用任務式指揮的方法，下屬指揮官通過了解高級指揮官的行動意圖，可按照原則被授權自主采取行動，同時保留在通信中斷時或行動緊急情況下采取行動的能力。

三、JADC2落實措施(LOE)

JADC2戰略圍繞五個LOE組織，以指導部門在提供JADC2能力方面的行動，如下所示：1)數據體系；2）人力資源體系；3)技術體系；4）與核C2和C3集成；5)使任務伙伴信息共享現代化。每個LOE都由一個主要責任辦公室指導，該辦公室由高級標志/SES人員代表，他們有權通過其聯合能力委員會提出問題并與聯合需求監督委員會互動并提供支持。JADC2戰略實施計劃中描述了其他JADC2治理細節。

LOE1：構建JADC2數據體系

數據是一種戰略資產，必須由聯合部隊有效管理，使其能夠抓住、維護、并保護信息和決策優勢。為了加快決策速度，聯合部隊和我們的任務合作伙伴必須能夠發現和訪問來自所有作戰領域的任何數據和信息。以下關鍵數據標準化目標將直接影響聯合部隊指揮官管理和使用數據的能力：

• 建立最低元數據標記標準；
• 采用和使用標準化數據接口；
• 實施通用數據可用性和訪問實踐；
• 納入數據安全最佳實踐；
• 建立符合JADC2的信息技術（IT）標準；
• 繼續應用數據戰略目標（可見、可訪問、可理解、鏈接的、可信賴的、可互操作的、安全的）。

LOE2：構建JADC2人力資源體系

作戰環境中不斷增加的數據和信息可用性有可能使聯合部隊收集和匯總此類信息的技術手段不堪重負。現有的組織結構和決策流程正在被趕超，需要新的方法來確保聯合部隊指揮官抓住機會和保持優勢的能力，從而加劇了這個問題。

LOE2特別關注人類在C2能力方面的表現，并解決了創新人工智能和機器學習工具的使用問題。反過來，此類創新將推動制定預先確定的、預先批準的、事件驅動的、捆綁式授權的需求，以實現快速、相關的決策從戰略層面到戰術邊緣。這可能需要改革、重新調整或創建具有結構、敏捷性和資源的組織，以更有效地融合聯合部隊及其任務伙伴的物理和信息力量，使他們能夠對聯合信息優勢(JIA)進行有效控制操作。 該LOE還解決了培訓和教育領導者精通所有作戰領域作戰所需的專業發展。它將指導和支持JADC2政策、作戰概念(CONOPS)、條令以及戰術、技術和程序(TTP)方面的發展，以優化通過JADC2新能力獲得的優勢。為此，兵棋推演、實驗、演示、評估、訓練和演習的設計必須集中在競爭和沖突期間作戰的C2方面。同樣，國防部員工必須精通識別制度變革，以實現和維持改進的JADC2能力開發流程和產品。

LOE3：構建JADC2技術體系

該LOE解決了增強的共享態勢感知、同步和異步全球協作、戰略和作戰聯合規劃、實時全球部隊可視化和管理、預測部隊戰備和后勤、動態和非動態聯合和遠程實時同步和整合?射程精確火力，以及評估聯合部隊和任務伙伴表現的增強能力。

聯合部隊指揮官需要具有足夠速度和帶寬的安全的全球通信網絡，以滿足國家司令部和作戰司令部的作戰需求。LOE3解決了JADC2生態系統的傳輸基礎設施，并提供了基本的最低功能確保持續C2能力所必需的，包括通信系統的彈性和多樣性、多級安全性以及消除單點故障。這些經過網絡強化的先進技術將顯著提高指揮官組織、理解、計劃、決定、指導和監控所有聯合部隊和任務伙伴在所有領域以及在電磁頻譜使用退化和競爭期間的所有行動的能力。

LOE4：將NC2/NC3與JADC2集成

在適當的情況下，JADC2方法將與核C2和通訊。

LOE5：使任務合作伙伴信息共享現代化

聯合部隊指揮官通過與任務伙伴共享態勢感知，不斷努力建立和保持對作戰環境的共同理解。當來自每個合作伙伴的C2系統的數據可以被每個其他批準的合作伙伴訪問、查看和采取行動時，就可以實現理想的任務合作伙伴系統集成。然而，新興任務、大型聯盟和不斷發展的技術為實現這一目標帶來了持續的障礙。歸根結底，JADC2系統互操作性對于以速度、精度、相關性和安全性進行聯合和合作作戰至關重要。該LOE力求擴大和提高聯合部隊在所有類型的聯合作戰中交換信息和協調行動和效果的能力。

四、JADC2能力指導原則

JADC2方法的實施遵循以下總體原則。

在戰略層面設計和擴展信息共享能力

JADC2基于戰略層面設計和操作，依賴多個戰略節點和通信支撐網絡，提供傳遞重要信息所需的帶寬、功能和安全的全球鏈接能力。

安全

聯合部隊C2必須采用以強大網絡防御為先導的分層防御，以阻止可能威脅企業運營的惡意活動。聯合部隊必須有明確的政策指導、足夠的權力、充分的訓練、及時的情報以及在全球競爭環境中進行安全C2所需的技術。國防部必須在日常行動中采取戰時思維例如，邊打邊訓練并培養知識淵博的領導者和受過訓練的員工，以使用他們所掌握的工具和權威。

通用數據和互操作性標準

聯合部隊數據結構必須由高效、可演進和廣泛適用的通用數據標準和架構組成，并具有標準化的關鍵接口和服務，以便在具有各種不同類型的大型環境中訪問、聚合、管理、存儲、處理和共享數據合作伙伴和運營。

在降級的環境中保持彈性

聯合部隊必須能夠在降級或有爭議的C2環境中以最低限度的指導行動，指揮官和參謀人員必須在傳感和通信受到嚴重影響或完全癱瘓以及對手意圖不明確的情況下進行積極訓練。

在能力建設中保持統一

國防部必須改進其指揮控制能力開發和實施流程，以便更容易地采用跨域優先事項和解決方案選項。JADC2 CFT是部門能力開發人員討論、識別、協作和推薦機會的場所，以改進軍種和作戰領域內的C2信息共享和互操作性。

快速交付JADC2能力

國防部必須繼續發展其當前的C2開發和采購方法，并調整現有方法以更快地產生所需的能力。

五、結論

全球安全環境的變化，包括針對美國的不斷增加的惡意行動和信息技術的廣泛進步，為聯合部隊帶來了緊迫的挑戰和機遇。JADC2戰略通過推進互連和企業范圍的方法來提供支持全球一體化作戰的物資和非物資能力，從而應對這些挑戰和機遇。這些能力將直接和顯著提高指揮官獲得和保持信息和決策優勢的能力。

JADC2戰略闡明了一種企業方法，用于在所有作戰領域和整個電磁頻譜中改進聯合部隊的C2。它解決了人類決策的獨特方面，并尋求新的機會來增強C2的認知方面。該戰略確定了關鍵的C2功能，即感知、理解和行動，以及組織和指導改進的C2能力的開發和實施的五個努力方向。

JADC2方法成功的核心是JADC2 CFT。該機構將協作推動整個國防部可衡量的積極變化，以實現全域C2所需的能力、能力、持久性和全球影響力。

參考鏈接 //mp.weixin.qq.com/s/M-iUaaO5mO44MVFi_A6SBw

超視距安全環境日益復雜，在高速的技術發展和擴散的推動下，將轉化為具有高度破壞性的空軍作戰環境。空軍與其姊妹軍種一樣，將需要適應新的現實，特別是在機動自由受到前所未有的新挑戰的情況下，找到作戰方法。

反介入/區域拒止(A2AD)戰略旨在為空軍和其他部隊組成部分創造基本風險，以獲得足夠的機動自由進行行動。機動自由指的是在選定的戰略、作戰或戰術重要點上可能的機動性，如果沒有這一點，空軍只能保留有限的運用武力和在競爭中連續作戰的能力。

對于空軍來說，A2AD的威脅正變得越來越復雜，因為對手學會了在他們自己更綜合的指揮和控制(C2)企業中使用先進的地對空導彈、戰斗機和遠程駕駛飛行器(rpa)。隨著A2AD威脅的加劇，空軍必須面對日益受限和退化的作戰空間，以進行情報、監視和偵察(ISR)并起訴目標。這一挑戰是復雜的，因為隨著A2AD的日益有效使用，對手已經了解到，到目前為止，系統的目標仍然主要是靜態的C2和后勤中心，在作戰和戰區層面上，使用動能和非動能手段，特別是網絡戰，可以將軍事干預的成本提高到有效的威懾水平。

這些加速的發展突出了更連貫地應對未來A2AD挑戰的戰略必要性，隨著這一努力的加速，重點被放在了新技術、新作戰概念和各種理論革命上。聯合全域指揮與控制(JADC2)和先進作戰管理系統(ABMS)這兩個概念已經出現在美國軍隊中，作為未來確保高彈性指揮與控制系統和戰斗空間感知能力的答案。

JADC2作為一種結構，ABMS作為一種機制，結合在一個聯合部隊中連接不同的射手和傳感器，通過利用一組聯邦軍事資源，以以前無法實現的方式實現跨所有領域的全頻譜目標。JADC2和ABMS的目標可能與多年來被廣泛認為是作戰能力的必要轉變沒有根本的不同，但這些超越聯合的最新方法共同反映了實現真正的網絡化聯合部隊的長期愿望，該部隊可以在包括空間和網絡空間在內的各個領域流暢運作。

通過使總部要素共享戰術層面的信息(ABMS)，并通過分散的C2(JADC2)授權給作戰人員層面，前沿聯合部隊對對手產生的影響、決策和機動高度敏感。因此，在高強度的前沿戰斗中，戰術指揮官能夠擁有相同的態勢感知能力和C2決策能力，而這些能力到目前為止一直是總部的后備力量，通常遠離戰斗實際發生的地方。未來的戰斗是一場必須在日益壓縮的決策時間周期中進行的戰斗，因此空軍作戰成功的關鍵在于賦予邊緣作戰人員更智能、更快和更自主的能力。因此，由于未來A2AD系統和網絡戰的有效性，空中作戰中心(CAOCs)與前沿作戰脫節的可能性和風險不斷增加，這可能通過一個abms支持的JADC2結構來解決，該結構即使在激烈競爭和退化的作戰空間中仍可執行。

聯合部隊將能夠確保其在競爭連續體中作戰的能力，將其依賴于天基資產而不是傳統的機載或地面C2節點。分布的小型衛星群如今可以在世界范圍內同時為前線作戰人員提供快速處理的數據流。通過利用這些能力，空軍和聯合部隊組件將能夠在帶寬減少或網絡可用性在電子戰環境中變得不可靠的降級作戰空間中作戰。

空軍平臺也將能夠更好地使用未來A2AD環境所需的隱身性進行作戰，并在敵人可能認為受到損害的程度上保持機動自由。這些好處加在一起，將轉化為信息優勢和決定性的戰斗優勢，這是目前的方法無法提供的。在預示真正的第五代作戰能力方面，該網絡將與任何特定平臺一樣至關重要，因為如果沒有有效地聚集、整合和融合來自多個領域的資源，特別是空間和網絡空間，空軍可能會發現自己被排除在未來的戰斗之外。

經過多年的預示，人工智能(AI)、機器學習(ML)和快速數據處理終于使軍隊能夠重新定義部隊連接的概念化和實際化。在計算技術進步的推動下，ABMS被設想為多域效應、傳感器、數據、處理、應用、連接和數字架構的指揮決策和數據集成推動者。結合JADC2，其結果是在速度和精度方面大規模優化發現、固定、目標、跟蹤、交戰和評估過程，并為前線聯合部隊的態勢感知和戰區力量管理釋放出新的潛力。

傳感器和平臺的多領域集成是一個可以克服的技術挑戰，但JADC2和ABMS還需要改變信息戰(包括網絡戰)的生產者、管理者和消費者以及情報企業作為系統中的體制來運作和發展的方式。人工智能、機器學習和數據處理對于觸發聯合部隊在多域作戰空間中以峰值性能發揮所需的范式轉變，以及解決此類變化將產生的不良問題至關重要。

利用新興技術和創新，跨入一個網絡和信息主導(而不是傳感器、武器和作戰人員本身)將在融合作戰領域產生決定性軍事優勢的未來，這是一個高風險和破壞性的挑戰。當美國空軍在爭奪空中優勢的行動自由受到前所未有的挑戰時，這或許也是美國空軍保持影響力的唯一途徑。

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。

高超音速武器正在為戰爭的步伐增添一個新的維度，并將以極快的速度推動戰場上的交戰。這將要求軍事指揮官比對手可用的先進武器和自動化流程更快地采取行動。在這種作戰環境中獲得決策優勢必須從支撐所有軍事行動的情報活動開始。

及時準確的情報提供了支持決策周期的信息優勢。將自動化應用于情報周期的各個方面，并在這些過程中建立信任，將使傳感器到射手的結構成為攔截先進武器和滿足日益增長的及時性作戰需求所必不可少的。不能滿足對及時情報的需求將導致戰場上的決策優勢喪失，隨后喪失戰斗中的作戰主動權，并可能導致戰斗。

基于人工智能 (AI) 的解決方案將在戰場和整個情報周期中提供各種優勢。當與彈性情報、監視和偵察 (ISR) 以及高級分析相結合時，它將為作戰部隊提供前所未有的能力。然而，僅靠人工智能并不能完全解決這一挑戰。我們必須為消費者和整個情報社區 (IC) 建立對源自 AI 流程的情報的信任。信任是啟用它們的關鍵，因此我們有能力從自動化中獲得全部好處。