執行摘要

為提高北約成員國作戰部隊的戰備狀態和有效性，需要對軍事行動研究、分析和規劃工作進行同步化。分析性兵棋推演是評估概念、探索分析性問題，和預演作戰戰略、作戰方案、作戰規劃、戰術以形成決策的成熟方法，是這些工作的一個重要組成部分。

北約SAS-139研究任務組（RTG）的目標是通過提高分析性兵棋推演能力來推進北約兵棋推演方法，以便更好地支持北約軍事決策過程。該RTG任務組成立于2018年5月，持續到2021年5月。三年來，SAS-139將分析性兵棋推演定義為一種獨特的研究方法，并確定了其創新挑戰，研究了可用于推進分析性兵棋推演實踐的補充研究方法以及工具和技術的進展。

SAS-139還建立了一個北約兵棋推演興趣社區和合作中心。成員們表示在RTG結束后繼續保留這個社區。在2021年，北約決定開發一種“大膽”的兵棋推演能力，該能力將支撐和擴展團隊工作，并補充完善的聯結兵棋推演（Connections Wargaming）系列會議。

本報告為確保分析性兵棋推演方法的嚴謹性和重要的數據采集提供了指導方針，確定了補充兵棋推演的其他分析方法，并研究了實用工具和創新應用。該小組的主要發現包括以下內容，報告中對這些內容進行了更詳細的討論：

1）專業分析性兵棋推演人員使用規范的流程和標準操作程序（SOPs）來具體說明兵棋研究問題，來設計、開發和執行兵棋，并收集兵棋推演中產生的數據。

2）在分析性兵棋推演過程的每個階段都有創新的機會。有必要發展一門兵棋推演科學，以納入更廣泛的分析方法。討論產生了兩個視角，通過它們來看待分析性兵棋推演中的創新想法。人們應該問，創新的想法是否會給制定更好的軍事規劃和決策帶來價值，以及創新是否有助于提高分析性兵棋推演結果的有效性和可靠性。

3）多年來，兵棋推演人員一直在嘗試分布式游戲形式，然而，分布式流程給分析性兵棋推演帶來了一些控制和玩家體驗的挑戰。研究小組調查表明，雖然很容易認為分布式兵棋推演比現場兵棋推演成本低、效果好，但沒有經驗證據來支持這一假設。需要大量的創新和投資來開發一種方法，以便在戰術、戰役和戰略作戰層面設計和執行嚴格的分布式軍用兵棋。

第1章 - 引言

為了提高北約成員國的戰備和戰斗力，需要努力使軍事行動分析、研究和規劃同步進行。分析性兵棋推演是評估和演練作戰戰略、作戰概念、作戰計劃和戰術決策的成熟方法，是這些努力的一個重要組成部分。

本章介紹了SAS-139研究任務組（RTG）研究分析性兵棋推演創新的方法，該小組的研究活動，COVID-19的緩解工作，以及本報告的組織方式。

1.1 背景

北約系統分析與研究小組認為有必要重振北約社區的兵棋推演能力。雖然北約組織和一些國家正在執行兵棋推演，但北約的兵棋推演實踐是臨時性的，沒有總體的工作計劃。認識到國家和組織的工作人員有很多個人經驗，小組認為有必要分享最佳做法、經驗教訓和潛在的能力改進。SAS-ET-DN由北約盟軍司令部轉型（ACT）和美國在2017年組織和共同領導，并為本報告中描述的工作制定了技術建議。ET的重點是分析性兵棋推演的創新，以解決北約軍事規劃的廣泛要求。該小組旨在調查數據采集和分析實踐方面的進展，這些進展可以有效地應用于改善北約分析性兵棋推演的做法。北約科學技術組織委員會于2017年11月批準了擬議的為期三年的研究任務組活動，題為NATO SAS RTG-139北約分析性兵棋推演--數據捕獲、分析和利用的創新方法（RTG）。該RTG于2018年5月開始，發出呼吁北約成員參與的信息。九個成員國、三個北約組織和澳大利亞同意贊助代表。該RTG在2021年5月結束。

1.2 SAS-139的科學目標和成就

北約SAS-139研究活動的目標是通過提高分析性兵棋推演能力來推進北約兵棋推演方法，以更好地支持北約軍事決策過程。RTG旨在為確保分析性兵棋推演方法的嚴謹性和有意義的數據采集提供指導方針，確定和分享兵棋推演的分析方法，并研究實際的工具和應用。

第一年的重點是明確研究問題和組織研究團隊。RTG調查了分析性兵棋推演的能力，以確定最佳實踐領域以及數據采集和分析方面的差距、不足和挑戰。RTG成員最初于2018年5月在巴黎的北約合作科學辦公室舉行會議，組織研究項目和任務，并同意通過每年召開兩次的現場會議--一次在歐洲，一次在美國--以及每季度召開的虛擬會議來繼續他們的工作。在2018年10月由美國空軍在弗吉尼亞州阿靈頓的基礎研究創新與合作中心主辦的會議上，該團隊制定了一個框架來描述分析性兵棋推演過程，并開始調查能力，以確定兵棋推演數據采集和分析的最佳實踐領域、差距和挑戰。

在第二年，RTG對推進分析性兵棋推演方法和工具的機會進行了研究，尋求確定創新方法和解決方案，并觀察這些解決方案的演示。該小組于2019年3月在意大利拉斯佩齊亞的海洋研究與實驗中心（CMRE）舉行會議，并于2019年12月在美國俄亥俄州代頓的萊特兄弟研究所的美國空軍研究實驗室主辦的會議上舉行會議。在這一年中，該小組確定了改進兵棋推演數據采集和分析的分析進展和方法，聽取了關于可以為分析性兵棋推演的創新提供信息的專題簡報，并觀察了相關工具和技術的演示。CMRE會議與北約IST-141探索性視覺分析聯合舉行，以交流信息并確定協同作用和合作研究的機會。此外，SAS-139的一名成員組織了一次用于兵棋推演的工具和技術的互動演示，并在2019年9月在英國倫敦舉行的連接英國兵棋推演會議上舉行。

RTG在第三年的工作重點是提取研究結果并制定最終的技術報告，目標是專業的兵棋推演和其他作戰分析人員、軍事從業人員和決策者。荷蘭應用科學研究組織（TNO）和美國海軍戰爭學院提出在2020年主辦會議，然而團隊的工作因2020年初COVID-19大流行的發生而中斷。RTG成功地轉向了完全虛擬的會議，并使用內部同行評審程序來討論和審查工作產品。COVID前的面對面會議提供了一個機會，以建立作為一個虛擬研究團隊有效運作所需的關系。COVID-19影響了SAS-139展示更多兵棋推演技術的努力，但它也為研究分布式兵棋推演提供了一個獨特的機會，這種做法在2020年之前在北約幾乎聞所未聞，但隨著親臨現場的兵棋推演幾乎在一夜之間轉變為虛擬兵棋推演，兵棋推演從業者迅速熟悉起來。最后，SAS-139建立了一個 "北約兵棋推演"合作網站，以覆蓋整個北約更廣泛的兵棋推演社區。

在SAS-139活動結束時，建立了北約大膽的兵棋推演倡議，以促進北約內部的兵棋推演能力和能力，并協調北約各司令部的努力。SAS-139兵棋推演的利益共同體將通過這一努力繼續存在。

該小組的主要發現包括以下內容，在報告中會有更詳細的討論。

專業的分析性戰爭專家使用規范的流程和標準操作程序（SOPs）來指定兵棋推演的研究問題，設計、開發和執行兵棋推演，并在兵棋推演中捕獲和生成數據[1]，[2]。如圖1-1所示，這個過程包括初步分析、明確任務、指定問題、目的、目標和研究假設或問題、設計和開發兵棋推演以解決研究規范、管理和控制執行以實現研究規范。團隊在分析性兵棋推演過程的每個階段都發現了創新的機會，這在第一部分有更詳細的描述。

圖1-1：分析性兵棋推演過程。

許多分析性兵棋推演者將作戰計劃和概念視為關于決策的理論，并設計游戲來研究這些理論的可行性和適合性。分析性兵棋推演是決策方面的準實驗，幫助我們了解人們為什么會做出這樣的選擇，他們在特定的環境中面臨什么樣的限制，以及他們看到了什么機會來創造新的方法來解決特定的問題集[3]。然而，SAS RTG-139發現關于兵棋推演科學的文獻非常少。大多數戰爭博弈文獻將戰爭博弈視為一種實用藝術，而不是一種與其他軍事研究相結合的科學研究方法，并將其置于當代決策或復雜性科學的學科中。雖然現有文獻為如何設計、開發和執行兵棋推演提供了有用的建議和框架，但它并沒有為重振北約分析性兵棋推演的創新提供嚴格的基礎。因此，研究小組的第二個發現是，北約需要投資于發展兵棋推演的科學，并確定了兩個視角來看待創新的想法。

1）人們應該問，創新想法是否會給制定更好的軍事計劃和決策帶來價值；以及

2）人們應該問，創新是否有助于提高戰爭演習分析結果的有效性和可靠性。

SAS-139團隊沒有時間探索的其他方法論機會包括使用政策分析工具，如制度分析和發展（IAD）框架，作為指定兵棋推演設計的指導[4]。同樣，計算和數據科學的工具和方法也可以在兵棋推演中使用，如可以爬行 "大數據 "的人工智能分析、網絡分析、多維可視化工具和數據模擬方法[5] 。例如，戰爭玩家可能會發現數據挖掘和網絡分析工具對分析兵棋推演數據很有用；蒙特卡洛和圖論對診斷問題很有用；蜂窩自動機和基于代理的模型可用于數據建模；遺傳算法和粒子群優化可能對合成有用。

最后，SAS-139團隊發現，一些兵棋推演者多年來一直在嘗試分布式游戲的形式。COVID的大流行引起了人們對不見面的兵棋推演方式的新興趣。分布式兵棋推演的主要特點是參與者不在同一地點，他們依賴于虛擬的通信渠道。玩家和游戲控制器可以是地理上孤立的，也可以是集群的，他們可以在同一時間（同步）或間隔（異步）游戲。分布式進程給分析性兵棋推演帶來了一些控制和玩家體驗方面的挑戰。該小組的調查表明，雖然很容易認為分布式兵棋推演比現場兵棋推演成本低、效果好，但商業和軍事兵棋推演的目標是完全不同的。商業生產商的目標是盈利；他們尋求使他們的游戲具有娛樂性和上癮性的方法。他們指望玩家嘗試游戲，一旦上癮就會回來購買新版本。相比之下，分析性兵棋推演制作者的目的是教育，提供決策和指揮方面的基本經驗，并建立有關復雜戰爭問題的知識。此外，雖然現場和分布式兵棋推演的成本結構不同，但對這些差異的研究不足，無法支持對相對成本和收益的假設。

盡管如此，利用網絡游戲收集經驗證據以支持戰略行為理論的學術成功，如查爾斯-霍爾特的Veconlab，顯示了創建分布式分析性兵棋推演的前景。然而，要開發一種方法來設計和執行戰術、作戰和戰略戰爭層面的嚴格的分布式軍事兵棋推演，需要大量的創新和投資。

1.3 涵蓋的科學課題

RTG最初追求的是九個重疊的研究課題，并組織成小組來追求每個課題。這些研究課題包括

1）將分析性兵棋推演定義為一種獨特的實踐，確定分析游戲的創新方法和工具，并收集和記錄相關定義和術語。

2）將分析任務映射到兵棋推演過程中。

3）研究能夠支持分析性兵棋推演的自動化和人工智能的發展。

4. 匯編分析性兵棋推演的最佳實踐。

5. 識別和觀察支持分析性兵棋推演的最先進的工具和技術的演示。

6. 繪制利益相關者的地圖，建立一個可持續的實踐社區。

7）為分析性兵棋推演過程中的技術制定指導方針，并為嚴謹性制定實用的評估標準。

8. 識別偏見的來源和緩解策略。

9）調查分析性兵棋推演的決策科學方面。

在工作過程中，RTG確定了他們研究主題領域的問題、挑戰和冗余，并將他們的工作集中在兵棋推演分析和游戲的差距、不足和挑戰上；利用兵棋推演的結果為決策提供信息；可用于兵棋推演的分析方法和技術；確保兵棋推演的分析嚴謹性；以及北約成員國之間的合作機會和最佳實踐，以推進兵棋推演分析的先進性并為聯盟提供一種能力。

1.4 協同性和互補性

北約SAS-139RTG的目的是通過為確保兵棋推演中分析的嚴謹性和有意義的數據采集提供指導方針來提高北約的分析性兵棋推演能力。在工作過程中，RTG發現了與SAS-130 RTG "21世紀的行動方案分析"、NATO IST-141 "探索性視覺分析 "和SAS-170 "分布式兵棋推演"的協同和互補性。

SAS-139 RTG的工作提供了一個總體框架，可以補充并納入SAS-130關于行動過程分析的工作。我們的發現為分析性戰爭行動過程分析的最佳實踐提供了信息，并確定了在培訓、流程、工具、設施和產品方面的創新和投資機會。

SAS-139 RTG發現了與北約IST-141的協同作用，IST-141旨在研究、開發和應用探索性視覺分析，以利用和理解大量復雜的數據，幫助使隱性知識顯性化；并在網絡、海事和社交媒體領域提供急性情況意識和決策支持。聯席會議的目的是討論如何應用可視化和視覺分析的進展來改善分析性兵棋推演。與會者指出，需要不斷開發工具，以改善兵棋推演執行之前、期間和之后對相關信息的感知、理解和交流。兩個工作組還確定了交互式可視化和可視化分析是從數據中提取知識和支持分析性兵棋推演的潛在有用方法。

SAS-139對分布式兵棋推演做了一些初步的研究，并與SAS-170分享，其目的是創建一個關于這個主題的最佳實踐指南。

1.5 開發和影響

SAS-139 RTG的工作通過創建北約分析性兵棋推演興趣社區，發展北約許多組織和國家的分析性兵棋推演能力，分享最佳實踐，并確定和鼓勵使用創新的數據采集和分析方法，來推進北約的戰略和行動決策及同步化。

SAS-139的工作已經在連接兵棋推演會議和北約作戰研究和分析會議上進行了介紹。未來有機會在會議上介紹特定的章節或將其改編為期刊文章。

隨著SAS-139 RTG的逐漸結束，北約大膽的兵棋推演能力正在建立中。北約大膽兵棋推演將繼續SAS-139的努力，以保持一個活躍的分析性兵棋推演社區，它的成員將繼續滿足和擴大基于該研究任務組開發的關系網絡，并通過連接兵棋推演會議。北約大膽的兵棋推演將通過建立兵棋推演的能力，教育和培訓，在北約建立兵棋推演的專業學科。

1.6 報告結構

本報告分為四個部分，十一個章節，以及兩個附件。第一部分為后續部分和章節奠定了基礎。各章討論了分析性兵棋推演在軍事規劃中的使用，以及與實現嚴格性相關的挑戰。總的來說，這一部分的各章提供了兩個視角來看待分析性戰爭博弈的創新理念--建議在多大程度上改善了軍事規劃和決策，以及建議在多大程度上提高了戰爭博弈結果的有效性和可靠性。第二部分側重于將人工智能（AI）和自動化的進展應用于分析性兵棋推演。第三部分的章節討論了一系列補充分析性兵棋推演的分析方法，第四部分的兩章則反映了與分布式分析性兵棋推演相關的問題和挑戰。介紹性章節和各章討論了團隊對工具和技術的調查結論。附件A包含了一份作為分析性兵棋推演從業者的持續發展指南：兵棋推演專業指南北約版。附件B提供了一份本研究工作組使用的其他背景參考資料的清單。

雖然本報告篇幅較長，但每一章都可以作為獨立的文件來閱讀，所以讀者可以自由跳到他們最感興趣的領域。

執行摘要

目的和目標

本文件的目的是總結北約STO HFM探索小組（ET）184所進行的研究，其重點是觀察北約國家在改善國防指揮和控制（C2）能力方面的重大挑戰。它試圖通過采取一種新的方法來實現這一目標，即從整個系統、整體和生命周期的角度來看待觀察到的問題。

為探索小組（ET）設定的目標如下：

1）審查潛在的問題空間，并在未來的研究任務組（RTG）中確定哪些專題領域可以在盟軍C2能力的背景下進行有益的探索，以使北約國家受益。

2）探索制定軍事利益相關者指南的可能性，為C2能力的發展提供更全面的設計方法和管理過程，并作為其中的一部分，考慮是否有可能創建一個 "北約C2能力生命周期管理的最佳實踐準則"。

次要目標是：

1）探索國防和研究挑戰的性質。

2）確定它們是否適合于未來的研究調查。

3）確定北約國家是否有價值和興趣通過進一步的研究來解決所確定的挑戰。

4）如果3）被證明是積極的，建議如何通過組建一個新的北約RTG來解決這些挑戰。

主要結果/結論

研究的結果是確定了五個主要的挑戰主題，即:

主題1：評估C2能力的能力有限。為了客觀地判斷已經啟動的變革計劃效果，以及達到的C2能力水平，需要有適當的知識和能力來評估復雜的社會技術系統，如C2。然而，這可以說是大多數軍隊的情況，因此，我們在評估我們的C2能力狀況方面仍然很差。這包括對預期變化和實際結果的評估，以及對短期和長期變化影響的評估。

主題2：管理C2能力的能力有限。治理和管理C2尤其具有挑戰性，因為它是由許多不同的組成部分組成的，它們以復雜的方式相互作用，提供我們所觀察到的整體能力。然而，這種挑戰并不能為大多數國防組織似乎缺乏有效的C2管理安排提供借口。部分原因可能是，直到最近，C2還沒有被視為或作為一種需要治理的能力，與軍事體系的大多數其他部分不同。

主題3：C2發展的挑戰。與許多其他領域的發展相比，C2的發展需要人類和技術組件之間相對較高的協調程度。此外，人的結構是復雜的，包括多個決策者之間大量豐富的人際互動，每個人都可能有競爭的利益和/或對正在進行的行動和正在采用的C2實踐有不同的看法和信念。綜上所述，協調組織和技術發展的要求，及使用模糊術語描述的不明確的目標典型性，必須應對利益相關者的競爭，對行動和C2實踐有不同的看法和信念，以及C2使能器也需要為其他目的服務的事實，都對C2能力的發展和管理構成了巨大的挑戰。

主題4：對變革的抵制。任何改變和發展C2的意圖都必須預期并考慮到對改變的可能阻力。這種阻力部分來自于組織內的個人，他們認為變革會對他們產生負面影響。阻力也是制度化的，即通過傳統、培訓和教育系統、公認的規范等手段建立在系統中。雖然人員輪換是向組織注入新思想的一種方式，從而促進變革，但變革也高度依賴于推動變革的個人，這就是為什么在角色輪換率高的組織中，變革可能是短暫的。

主題5：缺乏組織學習。對當前C2實踐的觀察表明，組織的學習并沒有實現。在改變C2的發展實踐以改善個人學習方面，有很多事情可以做；例如，通過行動學習和反思實踐。非正式的知識共享也很重要，通過社會網絡和系統，可以在消除組織的一些知識生產和保留的缺陷方面發揮關鍵作用。然而，這些并不一定會導致整個組織的學習。在C2組織中，缺乏頒布組織學習的能力，這反映在類似的問題和錯誤反復出現的事實上。

為上述所有的挑戰制定解決方案超出了本工作的范圍。盡管如此，我們對文獻和記錄的經驗的審查還是產生了一些建議和教訓。因此，我們列出了一份減輕影響的解決方案的指示性清單。然而，在開始的時候，為ET設定的范圍并不是制定減輕影響的解決方案，而是確定可能存在適當的、相關的和可行的解決方案，可以由隨后的RTG進一步開發。

以下是對研究的主要結論的總結。

1）盡管C2概念已經隨著安全環境的重大發展而發生了相當大的變化，但C2實踐仍然與20多年前的觀察非常相似，特別是與其他戰爭領域的發展相比。盡管我們盡了最大的努力去改變它，但C2似乎仍然頑固地保持著靜態。這種說法的證據來自于以前的許多C2轉型嘗試，其中絕大多數都沒有實現其承諾的結果。

2）C2轉型舉措失敗的原因有很多，本報告討論了其中的一些原因，并提出了相應的初步解決方案。然而，似乎還需要一個更基本的解決方案，特別是國防組織需要采取類似于 "生命周期的觀點"，試圖理解、決定、塑造和凝聚有助于C2能力的多種因素和組成部分。這種觀點的重點不能完全放在開發過程上，因為還需要接受生命周期的反饋方面，在這方面包括組織學習和對當前和新出現的C2能力的適應性管理等主題。

3）這項研究的另一個引人注目的觀察是參加研究的各個國家所面臨的問題和挑戰非常相似。這表明，有一些基本的力量在起作用，超越了國家差異。因此，我們建議，北約和伙伴國家對這些挑戰的反應可能有利于幫助指導、刺激和推動國家和聯盟的反應。

4）然而，我們對待轉型方式的任何改變本身將是一個長期過程，需要國防組織的適應性和長期承諾。同樣重要的是，在整個組織內建立一個共同的愿景，并闡明實現該愿景的戰略，同時也要獲得組織內所有相關部門的支持。如果沒有足夠程度的長期變革承諾，那么C2能力的任何重大轉變都不可能實現。理想情況下，在實踐中需要發生的是，根據C2是一種需要有效管理的能力的原則，建立國家和聯盟的變革計劃。然而，這些計劃需要得到很好的建議。

5）由ET-184進行的研究表明，有相當多的文獻包含了關于組織變革的有益和基于證據的建議，這將有助于應對許多已確定的挑戰。這一初步探索還表明，已確定的材料可以充分結合實際情況，使其與軍事C2組織相關。因此，我們建議，未來的C2能力發展計劃可以通過創建一個C2能力轉型的良好實踐指南而得到很大的幫助，該指南匯集、整合了這些材料并對其進行了適當的背景分析。該指南的重點應放在改進變革/轉型的實際 "方法 "上，以便未來的C2變革活動能夠產生更大和更持久的有益效果。請注意，這并不是說C2應該轉變為一種新的固定形式，而是說我們需要轉變為一種更可持續的適應性形式，能夠更迅速、更有效地應對不斷變化的環境。

6）從本質上講，C2和C2發展的主要挑戰是那些與人類個人和組織有關的挑戰。因此，在很大程度上，任何未來的北約STO對這個問題的研究最好是在一個以人為因素為中心的小組內進行，即HFM。然而，由于該問題集的某些方面也與 "系統 "有關，未來研究的某些方面也可能與SAS小組有關。

本報告的一個較短版本已經發表在一個同行評審的研討會上，ICCRTS 2020 [1]。

建議

我們建議在2020年底或2021年初開始一個新的北約C2能力治理RTG。由于RTG的結果只能由我們的國防利益相關者來評估和利用，我們還建議RTG應該努力與一些參與國的相關利益相關者團體建立更緊密的聯系，最好是在北約內部。

1.0 引言

本節簡要介紹了指揮與控制（C2）能力及其在過去30年中的發展情況。

1.1 北約能力生命周期管理探索小組的背景

在組建探索小組之前，所有三個派遣國的潛在成員在1990年代至2000年代初參與了許多負責發展C2能力的國家和國際項目，并提出了一些看法。人們普遍注意到，這些項目和倡議中有許多已經消失了，幾乎沒有留下明顯的痕跡。人們還注意到，今天的困難與大約20年前的困難非常相似，而且與國防的其他領域相比，C2實踐在同一時期基本沒有變化。

因此，根據這些觀察，人們認為值得探討以下廣泛的問題。

a) 出現這些問題的主要原因是什么？

b) 是否有任何現有的科學和相應的文獻可以幫助解釋它們？

c) 是否有任何跡象表明存在可以利用的潛在緩解方案？

d) 進一步的研究是否有必要并可能是有益的，如果是的話，它應該關注什么？

請注意，關于上面的c)項，最初的意圖并不是要開發緩解的解決方案，只是確定可能存在適當的、相關的和可行的解決方案，可以由隨后的RTG進一步開發。

1.2 什么是C2能力？

在最廣泛的意義上，能力是做某事的力量或能力[2]。Lindbom, Tehler, Eriksson和Aven[3]根據在與危機管理有關的出版物中發現的15個能力定義確定了趨勢，其中能力可以被看作是。

1）等同于資源，或至少受到資源的強烈影響。

2）等同于能力（例如，準備能力，或進行培訓的能力）；或

3）能力是影響結果或目標的一個因素。

很難找到一個包含在明顯相關的北約文件中的北約定義。例如，以下定義載于北約標準化辦公室的一份出版物中。"通過使用一套綜合的、分為理論、組織、訓練、物資、領導力發展、人員、設施和互操作性的方面來創造效果的能力"，縮寫為DOTMLPFI[4]。因此，這種能力定義主要符合Lindbom等人[3]提出的第三類能力定義，即資源和這些資源的能力使某種能力得以實現。

在這種情況下，C2被定義為 "一套組織和技術屬性和流程，企業通過這些屬性和流程調集和運用人力、物力和信息資源來解決問題和完成任務"[5]。

因此，在本報告中，C2能力被定義為 "調動和使用人力、物力和信息資源來解決問題和完成任務的能力。C2能力是通過一系列的組織和技術屬性及過程來完成的。"

1.3 過去30年中C2的發展

最近國家軍事理論和概念的變化是為了修訂或調整C2方法以更好地適應不斷變化的國防環境。近年來，C2的一個決定性時刻是90年代所謂的 "軍事事務革命"，它預示著新信息技術對C2的許多有益影響。這引發了北約和其他國家對新的C2實踐的一系列發展和投資，包括諸如網絡能力（NEC，英國）、基于網絡的防御（NBF，瑞典）、聯合能力指揮（JCC，加拿大）、以網絡為中心的戰爭（NCW，美國）和北約網絡能力（NNEC，北約）。這些努力設想了一個完全連接的戰斗空間，不同部門的操作人員能夠以無縫的方式進行互動，以實現主導戰場意識的概念，并有能力利用所獲得的假定的信息優勢來迅速完成任務部隊和武器系統。

本報告的作者在20世紀90年代至21世紀初參與了這些發展C2能力的國家和國際計劃和努力。這是我們作為國防研究人員的角色，對我們中的一些人來說，也偶爾在軍隊中擔任參謀職務。從這些早期的日子到今天，我們觀察到許多這些大膽的計劃和倡議，以及它們的一系列優雅的術語和縮寫，已經消失得無影無蹤。要找到這些項目早期階段的參考資料相對容易，但要找到后期階段的出版物則難得多。因此，很難評估這些項目是否達到了最初的期望。一個例子是2000年左右啟動的先進概念技術演示（ACTD）"21世紀的總司令--CINC 21"[6]。CINC 21由一個框架、一套軟件應用程序和硬件應用程序組成，旨在通過利用先進的可視化技術和決策支持系統、協作能力以及知識和企業管理來改善部隊的指揮和控制。最初的CINC 21是美國的倡議，后來擴展為四國倡議的聯盟CINC 21（C-CINC 21），其中包括美國、澳大利亞、加拿大和英國[7]。在谷歌學術界搜索CINC 21（Commander-in-Chief 21，C-INC等），發現2001-2006年間的點擊率非常有限[6]，[7]，[8]。可以找到的文獻描述了CINC/C-CINC 21的倡議和愿景，以及在整合異構技術和實現信息共享方面的技術示范成功。然而，卻找不到任何關于后續項目的信息，也找不到任何關于技術示范中獲得的成果的實施情況。

作者還指出，觀察到C2的操作困難與支持性研究中的困難存在相似之處。這兩組困難似乎都與二十年前的困難驚人地相似；盡管它們可能用不同的詞來描述；例如，二十年前，以網絡為中心的方法占主導地位。我們很容易聲稱，我們已經從以前的錯誤中吸取了教訓，遠離了無法實現的愿景，現在專注于開發真正可行的概念。然而，看看昨天的愿景和提法，我們發現今天寫的未來概念中包含了非常相似的內容。例如，二十多年前（2001年）撰寫的美軍作戰目標之一指出，"利用信息技術和創新概念，開發一個可互操作的聯合C4ISR架構和能力，包括一個可定制的聯合作戰圖景"[9]。七年前，信息優勢是一個熱門話題[10]，最近又出現了一個非常類似的概念--信息優勢[11]。我們經常體驗到似曾相識的感覺!

結合21世紀初提到的國家倡議對以上幾點進行反思，我們判斷其中包含的許多C2發展項目并沒有完全實現其開始時提出的愿景。盡管已經實施了一些變化，但許多事情仍然相對固定，結果也許不那么 "革命性"。與其他戰爭領域的發展相比，比如武器技術，C2的實踐，包括目前的培訓和教育、組織形式和啟用技術的使用，與20年前相比基本沒有變化[12]（第14-15頁）。附件A提供了一些來自加拿大、瑞典和英國的C2能力發展問題的例子。

在應對C2轉型的挑戰方面，并不缺乏努力，例如，陸軍指揮與控制評估系統 - ACCES[13]和美國海軍總部效能分析工具HEAT[14]。此外，不同的最佳實踐守則，如GUIDEx[15]、北約C2評估最佳實踐守則[16]、實驗[16]、實驗運動[17]和審查規定了由合格的科學家團隊及其工作人員進行評估的基本原則。現有的方法和準則提供了充分的指導和信息來源，但同時它們往往要求或假定有高水平的科學控制，而這在軍事實踐中是難以獲得的。不過，在作戰需要和感知到的有效性問題的驅動下，作戰實踐不斷對新技術、支持系統、新的工作方式、新的組織結構等進行探索和試驗，以適應當前或變化的條件。輕率地這樣做可能會導致錯過機會，或者只是錯誤的結論和事后的代價[18]。

1.4 各國對未來C2發展的看法

在很大程度上，我們目前的C2方法仍然是圍繞工業式戰爭的概念和需求設計的。雖然這些內置的功能可能仍然需要，但近期、當前和未來情況的多樣性和復雜性可以說需要對C2的設計、操作和啟用方式進行重大改變。然而，這種變化的需求并不是突然出現的；它至少在過去幾十年里一直伴隨著我們。

盡管上面討論了轉型的困難，C2仍然是北約繼續發展和維持的重要能力。新興技術已經以一種挑戰傳統軍事方法的方式改變了我們的世界，因此需要對C2采取更加創新的方法。鑒于它是我們應對新出現的沖突和危機的主要手段，C2必須能夠對快速變化的環境作出有效反應，而未來的盟軍行動將在這種環境中進行。由于新出現的對手已經以比任何傳統國家更容易、更靈活和更有想象力的方式使用強大、廉價和免費的技術，未來的C2系統必須是靈活的，有可能是部分自主的，并且能夠適應它們所處的環境[19], [20]。

加拿大、瑞典和英國制定的國防政策的例子說明了C2轉型的必要性。加拿大最新的國防政策聲明[21]預測了一個日益復雜的安全環境，并提出了一個靈活和適應性的C2方法。加拿大已承諾向加拿大武裝部隊（CAF）提供更多資源，以投資于具有綜合信息和通信技術的新C2系統。在瑞典，其目的是在未來的一段時間內加強國防能力。除了重組和加強武裝部隊的組織，它還包括重新建立最初在冷戰期間建立的全面防御概念，但在最近的幾十年里，這一概念基本上已經退役。全面防衛的概念包括軍事和民事防衛，以全社會的方式處理安全問題。對于C2來說，這需要在不同的軍事和民事部門之間制定共同的合作和聯合規劃概念。英國還確定，需要一種更加靈活的C2方法來應對未來更加多樣、新穎、復雜和模糊的威脅[22]。鑒于這種需要，關于指揮與控制的未來的JCN 2/17號文件主張改變文化，在軍隊和政府內部創造更大的靈活性和C2的一致性。這就要求在適當的新技術的幫助下，采用新的思維方式和組織C2。總之，所有這三個國家，以及許多其他國家都同意，繼續發展C2是應對不斷變化的外部環境的迫切需要。

加拿大。加拿大最新的國防政策聲明 "強大、安全、參與"[21]，是基于對未來日益復雜的安全環境的預期，包括不對稱的威脅、失敗和失效的國家，以及非傳統的對手。作為回應，該政策設定了一個目標，即加拿大軍隊將采用一種現代的C2方法，這種方法是靈活的和適應性的。新的國防政策重申了加拿大空軍發展C2系統的目標，以實現聯合運作以及整合情報和信息收集能力。加拿大已承諾向中央空軍提供更多資源，以投資于具有綜合信息技術和通信的新C2系統。

瑞典。在不久的將來，瑞典國防委員會指出，應該對指揮和控制進行全面審查，在技術、方法、人員配備、教育、組織和資金方面設定現實的優先事項[23]。此外，瑞典需要在信息和網絡安全領域采取適當的預防措施，并發展在計算機和網絡操作的整個范圍內對網絡環境中的合格對手采取防御和進攻的能力。在國防方面，重新確立了全面防御的概念，并制定了不同軍事和民事部門之間的協作和聯合規劃的共同概念。瑞典武裝部隊（SwAF）的中央和區域C2功能在2025年的理想最終狀態是，武裝部隊應在方法和組織上努力做到簡單、清晰和靈活，使任務指揮和基于責任的文化成為可能[24]。有幾項舉措旨在加強與其他國家和聯盟合作的能力，這也解釋了為什么現在要與芬蘭進行聯合行動規劃。將尋求與挪威、丹麥、英國、美國和北約加強協調。最近發布了一個新的聯合行動理論，該理論與北約保持一致，將網絡與海陸空一起作為一個領域，并強調了多領域的觀點[25]。

為了支持SwAF的長期規劃，已經開發了一個未來的C2概念[26], [27]。這個概念的特點是敏捷性和彈性，包括方法和人員能力以及組織和任務問題。它包括從短期和長期的角度學習和適應新情況的能力。未來的C2概念指出，C2需求將因情況而異，沒有一種C2解決方案能適用于所有情況。在所有參與方之間分享信息和協調計劃的能力是必不可少的。這個概念假定瑞士空軍有能力利用技術上的創新。最后，后備解決方案需要到位，并進行實踐，以便在競爭日益激烈的信息環境中保持C2能力。

英國。英國關于2035年未來作戰環境的出版物指出，未來的威脅將更加多樣、新穎、復雜和含糊。為了應對這種情況，它建議可能需要一種更加靈活和激進的方法，以適當地使未來的指揮官有能力。基于這一背景，DCDC關于未來部隊概念的第1/17號聯合概念說明（JCN）提出了如何可能實現這種更加敏捷的指揮和控制，以便在面對日益復雜的行動時發展和保持優勢。作為對這一問題的回答的一部分，關于指揮與控制的未來的JCN 2/17號文件主張改變軍事文化，以便在軍隊內部和政府之間創造更大的靈活性和C2的一致性。它還建議，這將需要采用新的思維方式和組織C2，并輔以適當的新技術。最后，它指出了一個主要的發展挑戰，即為了有效地解決C2問題，它需要被視為一種能力本身，這意味著在所有適當的發展領域改善管理，并更好地理解國防部可能承擔的C2風險。

1.5 報告的目的和范圍

鑒于上述背景，本報告的目的是詳細探討管理、發展和改造C2能力的挑戰的性質。它還旨在找出與國防其他領域相比，在改變C2實踐方面缺乏進展的一些原因。首先，我們概述了通過文獻調查發現的與C2能力發展相關的挑戰。隨后，我們確定了一些暫定的解決方案，然后進行了討論，我們認為各國需要采用 "生命周期的觀點 "來成功地修改所有有助于C2能力的因素。在附件A中，介紹了一些沒有達到預期的C2項目的例子。

全域作戰 (ADO) 是美國軍事聯合概念的演變，旨在應對戰略對手，他們希望利用戰爭的新興特征來破壞和克服美國在日益復雜和全球戰場上的優勢。ADO作為一個概念很重要，因為它同時認識到作戰環境的復雜性以及對手打算如何在其中實現戰略優勢。這個概念描述了美國陸軍如何在鞏固成果的同時，使聯合部隊能夠防止、拒絕和利用對手。隨著多域作戰環境的出現和美國陸軍尋求在未來獲得并保持持久的優勢，繼續發展ADO概念將至關重要。

兵棋推演繼續作為軍事組織的一項關鍵職能和工具。兵棋推演工具根據玩家的決定，以不同程度的現實和抽象來模擬過程和后果。兵棋推演理論對美國陸軍領導力的開發至關重要，因為它提供了一個過程，通過抽象的機制將關鍵的決策還原成一個反復的過程，使人們能夠探索失敗并獎勵學習，以做出更合適的決策。兵棋推演是測試ADO概念的關鍵因素，也是培訓和教育未來領導力的關鍵方法。

ADO的關鍵是發展理解概念和作戰環境的能力。ADO推演允許領導者和軍事理論家學習和探索作戰環境，包括對手與美國和盟軍在作戰環境中的能力。設計一個關于ADO作戰概念的兵棋推演工具，可以創造一個框架，在這個框架內，領導者可以練習規劃、執行和反思關鍵因素。這篇論文提出了一個概念證明，即通過教育和培訓，重點關注陸軍的ADO規劃和執行的作戰方法，以促進未來的領導力開發。

引言

戰爭是永遠存在的。在某種不同程度上，行為者總是為沖突做準備或參與沖突。戰爭的特征和現代戰爭的概念在時間上無情地向前推進。美國的戰爭專家和政策制定者主要認為，全域作戰（ADO）是未來的戰爭概念。全域作戰代表了美國軍隊在2020年和不久將來的現代聯合作戰概念和方法。這一概念將空中、陸地、海洋、網絡空間、電磁和太空領域整合在一起，進行跨時空的規劃和同步執行。ADO固有的復雜性要求領導者對跨領域的能力、規劃和執行有一定的了解。

從戰術層面開始的領導力開發路徑限制了聯合和作戰經驗。對ADO的理解和更好的執行需要領導者在經驗發展的早期學習規劃和實施新生的概念。到目前為止，真實世界的親身體驗是最好的，但很難復制，在聯合作戰中更是如此。兵棋推演提供了一個補充教育和培訓的工具，利用機械原理來幫助對問題和決策過程的理解框架。一個全面的兵棋推演工具對于ADO中未來作戰領導力的開發是至關重要的。

本報告的目的是展示兵棋推演如何為美國陸軍在ADO中的角色開發和領導力培養提供方法。該研究旨在為對ADO感興趣的領導人提供一個基礎，并通過兵棋推演進行開發和教育。本報告展示了兵棋推演如何模擬ADO的概念，以指導和促進教育。兵棋推演的目的包括跨越時間和空間，通過所有領域來規劃和管理軍事行動，同時在與ADO相關的各個階段納入作戰藝術和科學元素。兵棋推演模型應能適應任何場景，并采用模塊化設計，允許根據需要強調背景。設計者根據現有的作戰框架，通過在至少兩個主要對手之間的偶發階段來開發兵棋推演工具，從而實現反思和討論。本報告提供了一個概念證明，即作為進一步開發的基線Theatrum Belli，并解決了陸軍理論中關于兵棋推演的一個重要空白。

在陸軍兵棋推演中，ADO的概念和理論存在一個重大的空白。很少有現有的模型能以現代的方式將所有的五個戰爭領域都納入其中，以適當地呈現ADO的要素。此外，美國陸軍缺乏一個模擬的、標準化的模型來最好地描述從師到戰區陸軍在作戰層面執行 ADO。美國空軍和美國海軍目前正在開發一個以ADO為導向的兵棋推演，但仍然沒有納入大量的地面部隊。本報告提出了一種兵棋推演的設計，能夠在作戰層面上對ADO的規劃和執行的領導力進行教育和開發。鑒于該兵棋推演的主要目標，設計者必須承認該模型和研究的局限性。

第一手和真實世界的經驗是最好的學習環境。然而，在作戰層面為ADO創造一個真實世界的訓練環境，在時間、物質和人員上的成本可能是令人望而卻步的。兵棋推演是一個有明確目標的模型，它準確地描述了至少兩個對立面之間的一些戰爭要素。為了實現這個明確的目標，必須對設計的因素進行優先排序。該模型只模擬了現實和戰爭的某些部分，優先用于實現兵棋推演的目標。設計的細節越精確、越全面，它就越復雜。兵棋推演通常會犧牲不同程度的精確性來實現簡單性，以減輕參與者所需的時間和精力成本。設計的目的是在ADO上進行指導，這也帶來了其他的限制。兵棋推演可以通過多次迭代來教授類似的學習目標，但對現實的每一次抽象都意味著模型的應用在任何時候都只能解決這么多問題。

兵棋推演的獲取和可用性是對擬議的兵棋推演的關鍵限制。兵棋推演中的任何機密材料都會大大降低大多數專業軍事教育(PME)項目的準入門檻。由于缺乏機密材料，該設計不可避免地掩蓋了ADO固有的某些方面。這使得一個用于訓練和教育目的的模型能夠得到更廣泛的傳播，甚至可能包括盟軍部隊。此外，該模型的擴大傳播鼓勵了PME之外更廣泛的參與，這可以進一步創新和調整未來的迭代。除了所討論的本報告的局限性外，設計過程的范圍更好地定義了設計方法。

本報告的兵棋推演設計范圍提出了一個課堂環境的概念說明，以補充ADO的學習。因此，重點支持實現具體的學習目標，只需要教師和學生的必要時間和努力。一個兵棋推演如果吸收了太多的時間，無論是學習操作還是執行本身，對任何有時間安排的人來說都會成為一種負擔。為了解決參與者的注意力問題，兵棋推演的模式必須是高效和簡短的，但仍然包括促進學習目標的機制。教員通過兵棋推演來管理學生的注意力，并需要利用剩余的時間來發揮綜合作用，而不是讓學生筋疲力盡。為了補充高級軍事研究項目（AMSP）的課程，設計應該以研討會的環境為基線。這種形式可以擴展到旅以上梯隊的工作人員，在幾個小時內執行迭代，而不是全天的事務。設計的迭代性質適合于情節性的場景，參與者可以用默認的標準跳入和跳出場景，或者在不同的情節之間進行進展，以實現持續的連續性。這是對兵棋推演范圍的一般性介紹，本報告將在后面對其設計背后的理論作進一步的詳細說明。

本報告的引言闡述了論文和主要目的，確定了重大差距，以及兵棋推演設計的局限性和范圍。下一節涵蓋了所研究的文獻、理論、概念和以前的兵棋推演，以及它們對擬議設計方法的應用。

圖4. 在MDO框架中強調的軍事問題。

本報告由來自美國陸軍研究實驗室、美國國防情報局、美國國家地理空間情報局(NGA)、英國國防部國防科學技術實驗室（Dstl）、加拿大國防研究與發展部、德國弗勞恩霍夫FKIE研究所等多個單位聯合撰寫。介紹了北約信息系統技術（IST）探索小組111（ET-111）的調查結果。成立ET-111是為了在北約各國之間分享對知識表示和推理（KRR）現狀的理解，以了解技術現狀并考慮未來的合作活動是否有益。

為了支持高水平的數據融合，當下有一個基礎性的需求，即信息和知識要能被人類和機器理解。知識表示是將知識以計算機可操作的形式表達出來，以便對其進行利用。這樣做的一個關鍵原因是，知識可以被推理。基于知識的系統也可能被稱為符號人工智能和基于規則的人工智能，并且在過去50多年里一直是一個活躍的研究領域。因此，它可能被一些人認為是 "老派 "的人工智能，與近年來日益突出的基于算法和機器學習的人工智能方法不同（眾所周知，后者存在可解釋性和概括性問題）。在 "大數據 "時代，知識表示和推理為利用靈活、可解釋和基于人類知識的數據提供了一個途徑。

這篇綜述的第一個目的是為知識表示和推理領域提供一個技術介紹。為讀者提供關鍵概念的知識--以培養理解力--將使人們能夠欣賞到知識系統的能力。第二個目的是通過實例，提供對創建知識系統過程的掌握，以及如何在軍事背景下使用這種系統來解決現實世界問題。對知識系統最適用的現實世界問題的理解，有助于成功實施KRR并將其與北約系統和理論相結合。

在這份報告中，我們首先討論了北約成員國面臨的一些挑戰，以及北約的知識表示和推理可能會對這些領域產生的影響。然后，我們對知識表示、知識工程和推理方法的技術方面做了一個總結。我們討論了知識表示的具體例子，如MIP信息模型（MIM）、富事件本體（REO）、OPIS和國防情報核心本體（DICO）。我們還描述了WISDOM研發平臺和智能態勢感知（INSANE）框架，作為使用知識表示來支持感知的例子。

隨后，我們回顧了更廣泛的研究，包括文本分析如何支持從報告和其他來源的文本中提取知識，關于因果關系的工作以及推理系統中的可解釋性和信任問題。

最后，我們總結了報告的結論和對北約聯盟的影響，提出了進一步工作的主要建議：

• 建議1--北約科技組織應贊助一項技術活動，以展示符號和亞符號方法的互補使用及其對改善決策的益處。

• 建議2--北約科技組織應贊助一個虛擬系列講座/研討會，以提高北約科學和業務部門對KRR技術的認識，從而為該領域的進一步技能發展提供催化作用。

• 建議3--北約科技組織應贊助一個專門的探索小組，考慮因果模型的具體興趣，以及它在基于知識的系統中的應用，作為未來在諸如建議1活動下進行實際演示的先導。

報告目錄

• 第1章 - 導言
  • 1.1 "戰爭"中的信息
  • 1.2 理解和信息融合
  • 1.3 知識表示和推理的作用
  • 1.4 IST-ET-111的宗旨和目標
  • 1.5 本報告的方法和結構
  • 1.6 參考文獻
• 第2章 - 知識表示和推理的核心概念
  • 2.1 引言
  • 2.2 知識、知識系統的定義
  • 2.3 專業知識和知識工程
  • 2.4 推測和推理
  • 2.5 知識圖譜
  • 2.6 語義啟用和互操作性
  • 2.7 不確定性管理
  • 2.8 符號化與亞符號化的方法
  • 2.9 總結
  • 2.10 參考文獻
• 第3章 - 實現知識表示和推理
  • 3.1 集成、互操作性和信息共享的本體論
  • 3.2 W3C語義網棧
  • 3.3 案例研究
    • 3.3.1 構建領域本體--DICO開發過程、設計原則和最佳實踐
    • 3.3.2 實踐中的知識表示和推理WISDOM研發平臺
    • 3.3.3 相關性過濾、信息聚合和充實 智能態勢感知框架
    • 3.3.4 在英國、"五眼"防務和安全社區內交換信息--英國國際信息交流中心的信息交流標準
  • 3.4 實施基于知識的系統的機遇和挑戰
    • 3.4.1 討論共同關心的問題
      • 3.4.1.1 我是否真的應該關心，ML方法是否能提供這一切？
      • 3.4.1.2 有了新的技術，這不就導致了新的復雜性嗎？
      • 3.4.1.3 KR方法是穩健的嗎？
      • 3.4.1.4 是否需要專家技能和專業知識？
    • 3.4.2 知識表示和推理方法的優勢和劣勢
  • 3.5 總結
  • 3.6 參考文獻
• 第4章 - 當前知識表示和推理的研究主題
  • 4.1 多模態知識表示--處理文本、圖像和其他問題
    • 4.1.1 文本分析的符號化方法
    • 4.1.2 文本的矢量空間模型
    • 4.1.3 文本分析的向量空間和知識基礎相結合的方法
    • 4.1.4 文本和圖像的聯合建模
  • 4.2 人類交互的考慮因素--自然語言交互
    • 4.2.1 對話系統
    • 4.2.2 自然語言的語義表述
    • 4.2.3 言語行為和對話
  • 4.3 因果關系和因果模型
    • 4.3.1 自然語言處理中的因果關系
  • 4.4 推斷中的可解釋性和信任
  • 4.5 總結、展望和開放的挑戰
  • 4.6 參考文獻
• 第5章 - 結論和對未來技術提案的建議
  • 5.1 結論 - KRR方法的機會
  • 5.2 結論--對基礎技能和專業知識的需求
  • 5.3 結論--當前的研究主題
  • 5.4 建議
• 附件A--相關的NATO STO活動
• 附件B - MIP信息模型和富事件本體論
  • B.1.1 MIP信息模型(MIM)
  • B.2.1 富事件本體論（REO）--事件表示的本體論樞紐
  • B.3.1 參考文獻
• 附件C - 國防情報核心本體(DICO)
  • C.1.1 DICO開發過程、設計原則和最佳實踐
    • C.1.1.1 獨特的識別實體
    • C.1.1.2 本體實體和DICO實體類別
  • C.2.1 參考文獻
• 附件D--實踐中的知識表示和推理--WISDOM研發平臺
  • D.1.1 WISDOM研發平臺
  • D.2.1 WISDOM數據策略
    • D.2.1.1 WISDOM研發平臺的自動推理能力
  • D.3.1 參考文獻
• 附件E - 不確定性管理
  • E.1.1 不確定性類型學/分類法
  • E.2.1 什么是不確定性？
  • E.3.1 不確定性管理的形式主義
  • E.4.1 參考文獻
• 附件F - 作者簡歷

報告導言

1.1 "戰爭"中的信息

隨著傳感器、性能、反饋和其他數據數量的不斷增加，國防面臨的最緊迫的挑戰之一是可靠地、快速地篩選、融合最相關的觀察和信息并采取作戰行動的能力。信息的重要性體現在北約的所有戰略重點中[2]。俄羅斯對歐洲-大西洋安全的威脅是基于旨在破壞戰略關系（如歐盟、北約等）的虛假信息；打擊一切形式和表現的恐怖主義，現在的前提是能夠將機密和公開來源的材料聯系起來，以確定可以采取行動的聯系和行為；網絡威脅主要是在信息空間進行的。

北約對聯盟地面監視（AGS）系統的收購代表了北約在支持其未來行動中提供豐富數據饋送的能力的重大提升[3]。但是，在英國的 "信息優勢 "等概念中，人們認識到，現在只有通過及時和有效地融合這些數據饋送，才能實現真正的優勢。

當然，處理信息過載的挑戰并不限于國防領域。金融、廣告和工程等領域，都在抓住機遇，改善決策，瞄準服務，提高新解決方案的交付速度。近年來，應用機器學習（ML）方法應對這些挑戰的潛力已經引起了公眾、投資者和世界各地高層領導人的注意。因此，這樣的ML方法正在展示其應對防御挑戰的潛力，包括圖像和視頻資料中的物體檢測和標記、提取實體和關系的文本分析以及語音檢測和翻譯。在計算能力、數據可用性和計算框架的重大突破基礎上，對數據和人工智能的興趣將大大增加。

因此，防御能力將越來越能夠處理最關鍵的信息流，節省分析員的時間，提高他們快速發展和保持態勢感知的能力。然而，由于人類分析員的注意力也被持續競爭時期的操作和作戰活動所牽制[5]，仍然需要不斷提高他們在多個領域連接細微但重要的觀察的能力。例如，隨著作戰尋求常規的全頻譜效應，物理、社會和網絡領域之間觀察的相互聯系將越來越重要，但如果沒有其他能力支持，這種聯系可能不容易被發現。重要的是，將這些觀察結果與過去的知識、相關人員的固有專長以及之前的經驗聯系起來是至關重要的。

1.2 理解和信息融合

復雜性一直存在于自然和生物領域中。然而，隨著科學和技術的進步，人類現在有能力制造出其復雜性接近生命本身的人工制品。有必要使用先進的方法來處理這種復雜性。

這種復雜性源于數據的速度、密度和空間范圍的巨大增長，以及不斷增加的各種元素之間的耦合，其中一些是自然的，而許多是合成的。防御的一個核心挑戰是應對復雜情況的方法。我們面臨著技術的快速發展，提供了更多的數據、信息和能力，同時也面臨著具有挑戰性的地形，如城市環境和涉及叛亂分子、混合人口、非政府組織的 "人類地形"。這些復雜的情況實際上比以往任何時候都更需要及時的決策來戰勝威脅，而決策的質量將始終與對情況的理解程度密切相關。這種理解力受到如此快速的行動和技術變化的挑戰，需要新的方法來更好、更快地分解復雜的情況。雖然人類的思維方式仍然深深扎根于經典的還原論概念，即通過將問題分解為子問題來解決，但現在人們認識到，以有效的方式接近復雜性不能脫離還原論方法。

諸如英國的 "信息優勢"[6]等國家概念試圖催化信息在國防行動中的作用，強調必須進行創新，否則就有可能 "枯萎"并跟不上對手的步伐。美國的 "用機器增強情報"（AIM）倡議[7]也提供了一個戰略觀點，強調了AI和ML在未來情報能力中的作用。對于IST-ET-111來說，AIM倡議特別強調了代表知識方面的基礎研究進展。

多年來，JDL融合模型[8]對實現低層和高層數據融合的技術挑戰進行了很好的定義。然而，全面的解決方案，特別是高層的數據融合，仍然缺乏，而且是不斷研究和開發的主題。

信息融合的挑戰幾乎延伸到國防的所有方面，從后勤到人員管理、平臺維護和醫療。然而，在北約背景下，重點是聯盟行動，如在阿富汗的行動，考慮實現態勢感知以支持指揮與控制（C2）和情報功能的挑戰也許是最貼切的。這些活動的特點是需要：

• 將主要觀察結果和不太明顯的信息和知識結合起來（硬/軟融合）。
• 匯集來自多個領域的信息，而且往往是多種分類的信息。
• 在有限的信息基礎上快速做出決定；
• 處理不確定性、模糊性和不斷變化的信息。

C2和情報活動產出的主要作者和消費者是人類分析員和作戰人員，但隨著北約部隊更多地使用自動化和自主系統，機器在支持、增強和利用基礎態勢感知和高層融合活動中的作用將越來越重要，需要考慮。

1.3 知識表示和推理的作用

為了支持這種高層的融合，現在有一個基本的需求，即信息和知識要能被人類和機器理解。通過這樣做，就有可能應用機器推理（推測）方法，將規則和形式邏輯應用于現有數據，以提供更高層次的推理。知識表示是將知識以計算機可操作的形式表達出來，以便對其進行利用。這樣做的一個關鍵但不是唯一的原因是，知識可以被推理。基于知識的系統也被稱為符號人工智能和基于規則的人工智能，并且在過去五十多年里一直是一個活躍的研究領域。

知識表示和對這些知識進行推理的愿望是北約七個新興和顛覆性技術（EDTs）中三個的核心：數據、人工智能和自主性，其中每一個都重疊并支持另一個[9]。

當然，正是最近對 "機器學習"（也被稱為亞符號）方法的興趣，專注于神經網絡等計算方法，一直處于公眾對人工智能敘述的最前沿，經常看到ML和AI這兩個術語被交替使用。這類系統已經在多種應用中證明了其價值，如產品推薦系統、交通模式的預測和貸款審批。使用ML來支持基于內容的多種數據類型（圖像、視頻、文本和社交媒體）的分析是現已完成的IST-RTG-144（多內容分析）的核心興趣。該小組清楚地展示了對單模態進行分析的潛力，以及在更廣泛的情報周期內結合這些分析的機會，但它沒有考慮自動/半自動融合或針對觀察結果進行推理，以支持高水平融合的目標。

ML方法通常利用大量的數據來開發模型，將輸出與輸入聯系起來。對于某些類別的任務，如圖像標記，ML是一種行之有效的應用，但即使是人工智能系統的領導者也很謹慎，甚至對它的成功持批評態度[10]。用ML方法表示和包含知識（所謂的神經符號方法）可能是提高未來解決方案的穩健性和性能的一個潛在步驟。

因此，實現這一目標的基本步驟是建立有效的知識表示（符號表示），可以被未來的混合系統所使用。符號方法可能更善于處理稀疏的數據，支持增強的可解釋性并納入過去的人類知識，并使用擅長模式識別和數據聚類/分類問題的計算方法。然而，如果這些方法/技術要支持未來的聯盟行動，就需要聯合起來努力。這包括

• 開發特定領域的本體論（為特定領域定義的詞匯表）。

• 部署和評估推理能力。

• 為事件驅動的處理建立有效的架構。

• 處理觀測中的不確定性和模糊性。

• 信息共享和觀測數據來源。

• 聯合部署和應對規模問題的方法。

1.4 IST-ET-111的宗旨和目標

正是在這種情況下，北約IST-ET-111 "知識表示和推理 "被提出來，目的是匯集北約伙伴對KRR現狀的理解，以了解技術現狀并考慮未來是否需要開展活動。

通過建立技術現狀和北約國家的技術能力，IST-ET-111團隊希望這份報告能夠支持圍繞實現有效的人機團隊的最有效方法進行對話。探索小組的建立也是確定如何利用其他北約國家的科學和技術活動來獲得近期和長期的業務利益的一個步驟。

最終，我們預計KRR的有效使用會帶來以下結果：

• 更快的決策，以保持在潛在對手的OODA循環中。
• 更強大的人工智能系統能夠處理新的信息和處理不確定性。
• 透明的系統，提供充分理解和可評估的輸出。
• 隨著工作人員在行動中的輪換或行動的結束，保留專題知識，但隨后允許更迅速地建立先驗能力。
• 大幅提高利用和辨別現有數據知識的能力。

1.5 本報告的方法和結構

本報告針對的是更廣泛的北約STO社區和國家代表，他們

• 可能需要領導技術變革舉措，并可能從在軍事背景下使用KRR方法和手段中受益。

• 需要實施新的解決方案以更好地利用信息和知識；

• 可能擁有ML方面的專業知識，并正在尋求其他方法來提高結果的穩健性和可解釋性。

首先，本報告關注知識表示的核心概念（第2章），認識到利用基于知識的方法的第一步是擁有表示知識的手段，然后才是對知識進行推理的方法，或者換句話說，從我們已經知道的知識中推導出新知識的方法。然后，報告轉向實施KRR方法的問題（第3章），用具體的例子來說明其中的問題。最后，對活躍的研究主題進行了簡短的討論（第4章），并提出結論和建議（第5章）。

前言

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

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

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

本文總結

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

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

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

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

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

圖1 邏輯圖

引言

本文件是北約 IST-151 研究任務組 (RTG) 活動的最終報告，題為“軍事系統的網絡安全”。該 RTG 專注于研究軍事系統和平臺的網絡安全風險評估方法。 RTG 的目標如下：

? 協作評估軍事系統的網絡安全，并在 RTG 的北約成員國之間共享訪問權限；

? 在 RTG 的北約成員國之間共享風險評估方法和結果；

? 將 RTG 的北約成員國使用的評估方法整合到一個連貫的網絡安全風險評估方法中，以使北約國家受益。

軍事平臺比以往任何時候都更加計算機化、網絡化和受處理器驅動。他們大量使用數據總線，如 MIL-STD-1553A/B、CAN/MilCAN、RS-422/RS-485、AFDX 甚至普通以太網，以及戰術通信的舊標準，如 MIL-STD-188C 和 Link 16。此外，捕獲器、傳感器、執行器和許多嵌入式系統是擴展攻擊面的額外無人保護的潛在輸入。結果是增加了網絡攻擊的風險。然而，這些平臺的持續穩定運行對于軍事任務的成功和公共安全至關重要。

軍事系統和平臺是網絡攻擊的首選目標，不是因為它們像消費電子產品那樣普遍，而是因為它們潛在的戰略影響。一旦受到影響，就可以實現各種短期和長期影響，從拒絕能力到秘密降低其有效性或效率。因此，軍隊必須在各個層面解決網絡安全問題：戰略層面，同時獲取平臺和系統；作戰層面，同時規劃軍事任務和戰術。

北約國家擁有大量可能面臨網絡攻擊的軍事平臺和系統。因此，北約將受益于利用當前的流程和方法來設計更安全的系統并評估當前系統的網絡安全。

本報告介紹了針對軍事系統和平臺量身定制的網絡安全評估方法，該方法由 RTG 團隊成員合作開發，并建立在他們的經驗和專業知識之上。團隊成員已經使用的流程被共享、分析、集成和擴充，以產生本報告中描述的流程。本報告的目標受眾是愿意評估和減輕其軍事系統的網絡安全風險的決策者。

圖一：網絡安全評估過程的五個主要步驟。

報告結構

第 2 節介紹了 RTG 團隊在其存在的三年中用于開發流程的方法。第 3 節列出了可以應用該過程的系統的一些特征。最后，第 4 節描述了評估流程，而第 5 節總結本報告。

執行總結

軍事平臺比以往任何時候都更加計算機化、網絡化和受處理器驅動。這導致增加了網絡攻擊的風險。然而，這些平臺的持續穩定運行對于軍事任務和公共安全的成功至關重要。

絕對的網絡安全是不存在的。必須通過迭代風險評估持續管理網絡安全。傳統 IT 系統存在許多網絡安全風險管理框架和流程。然而，在軍事平臺和系統方面，情況遠非如此。本文檔介紹了針對軍事系統量身定制的網絡安全風險評估流程。該流程由北約 IST-151 研究任務組 (RTG) 活動的團隊成員開發，該活動名為“軍事系統的網絡安全”。該過程可以應用于傳統的 IT 和基于固件的嵌入式系統，這些系統在軍事平臺和系統中無處不在。

本報告描述了北約第一個多領域小組IST-173所取得的成果。與會者包括來自不同小組和團體的科學家，以及來自北約機構和軍事利益攸關方、學術界和工業界的科學家，這為AI和軍事決策大數據這一主題創造了第一個利益共同體。該團隊在實踐中證明了一種新的STO方法的可行性，即任務導向研究，以激發公開對話、自我形成的研究合作和跨小組活動。此外，該方法還有助于為人工智能和軍事決策大數據這兩個主要能力領域聯合開發北約首個科技路線圖，以應對北約在這些領域面臨的作戰挑戰。由于新的組織(軍事利益相關者積極參與的多領域團隊)和這種創新方法的應用，確定了一些經驗教訓，應該支持軍事決策AI和大數據的進一步操作。

【報告標題】

Human Factors and ISR Concept Development and Evaluation 人為因素和情報、監視、偵察 (ISR) 概念開發和評估

【報告來源】

北約技術報告

【出版時間】

2022年2月

【研究問題】

情報、監視和偵察 (ISR) 行動是關于收集信息并向操作員提供信息，而操作員又需要就其戰區的各種行動方案做出具體決策。可以肯定的是，ISR 行動是技術密集型的。然而，與此同時，ISR 行動是一個非常以人為本的過程。盡管如此，ISR 概念開發和評估 (CD&E) 過程中幾乎沒有人為因素 (HF) 研究。通過研究新的ISR技術和概念對不同操作環境下操作員性能的影響，研究人員可以提供更科學的建議，為高層政策和決策者提供關于所有ISR環境下未來ISR技術和能力的信息：包括空中、海面、地下和空間。就這一點而言，HF 研究方法應成為任何 ISR CD&E 過程的組成部分，為 ISR 指揮鏈各級的政策和決策者提供信息和建議。

【研究目的】
 北大西洋公約組織 (NATO) 研究和技術組織 (RTO) 人為因素和醫學 (HFM) 小組任務組 (RTG) 276 (NATO RTG HFM-276) 題為“人為因素和 ISR 概念開發和評估”，旨在識別和理解對有效 ISR 操作至關重要的 HF 問題。更準確地說，這項開創性工作的目標是：

1 確定有效 ISR 行動的關鍵 HF 問題（例如，態勢感知、工作量、組織結構、協調和協調機制、可視化、信任、信息共享和管理、領導力以及做決定）;

2 使用行為理論模型來發展我們的研究方法并理解我們的發現；

3 就 ISR CD&E 操作中 HF 研究的使用和實施提出建議。

【結果、意義、影響】
 北約 HFM-276 任務組使用組織有效性模型開發了一組調查，以識別和了解對有效 ISR 行動至關重要的 HF 問題。該模型的核心是由任務、收集、處理、利用和傳播 (TCPED) 組成的 JISR 流程。源自該模型以及其他來源的數據收集計劃著眼于 ISR 行動中的一些 HF 問題的作用：基本 HF 知識、情況評估、工作量、組織結構、信任、信息共享、信息管理、領導力、文化、組織過程、組織靈活性、共享意識和責任、協調和協調機制、決策、能力、情報請求管理（IRM）、通信、元數據和應用系統。所有這些 HF 因素都會影響 ISR 操作概念并影響操作員的績效。此外，該報告總結了一些改進北約和非北約行動的 ISR CD&E 過程的實際影響，重點是開發應包含在 ISR CD&E 過程中的 HF 研究方法。這種 HF 方法將像技術和程序 ISR 概念開發的質量控制組件一樣工作。預計研究結果將有助于為 ISR 指揮鏈各級的政策和決策者提供信息和建議，以增強北約 ISR 規劃、任務執行和能力發展中的信息和決策優勢。它還有望幫助告知 ISR 與其他聯合流程的整合，例如在確定當前與 ISR 相關的 HF 差距以及與其他流程整合方面的聯合目標。