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目錄

  • 精確性在實現武器遠距離殺傷力方面的作用
  • 精確地理定位對自主/半自主徘徊彈藥的作用
  • 制導、導航和控制(GNC)交易空間
  • 保證定位、導航和定時(APNT)的威脅模式、技術和權衡。
  • 可用的APNT加固解決方案

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人工智能在軍事中可用于多項任務,例如目標識別、大數據處理、作戰系統、網絡安全、后勤運輸、戰爭醫療、威脅和安全監測以及戰斗模擬和訓練。

圖:2021年12月24日,在沙特阿拉伯的 "供應商大篷車行動 "中,第24綜合卡車連和斯巴達特遣部隊的士兵一起工作,為一輛M1000重型設備運輸車半掛車更換輪胎。這次行動是與沙特阿拉伯和科威特的武裝部隊成員一起進行的,鍛煉了美國中央司令部責任區內的一些后勤能力,以確保美國和伙伴部隊有資源和靈活性在任何需要的地方運送物資和材料。

2014年,俄羅斯入侵烏克蘭的頓巴斯地區并吞并了克里米亞,讓美國及其歐洲盟友措手不及。俄羅斯利用網絡、混合和常規戰爭的組合,在美國及其北約盟國能夠作出反應之前迅速實現了其目標,強調了美國在應對任何海外沖突時所面臨的基本時間和空間挑戰。使這一挑戰加劇的是,俄羅斯追求與分層對峙戰略相一致的反介入/區域拒止(A2/AD)能力,其目的是挑戰美國的力量投射和歐洲戰場的準入。

為了應對這一挑戰,美國陸軍開發了多域作戰(MDO)概念,以減輕對手在競爭中的A2/AD方法,并在沖突中擊敗這一戰略。然而,盡管MDO試圖對抗反介入戰略,但這一概念受到為過去阿富汗和伊拉克沖突而優化的維持架構的限制,并依賴于新興的、未經證實的后勤能力來解決固有的后勤挑戰。因此,美國在未來沖突中實現符合MDO勝利理論的目標的能力可能會受到威脅。

為了解決MDO的后勤短缺問題,需要一個更有彈性和有效的維持架構,能夠在反介入環境中可靠地維持沖突中的地面部隊。因此,陸軍重新審視MDO支持概念的實施和設計。首先,陸軍必須重新評估如何在MDO中維持地面部隊,以減少風險并確保在未來沖突中取得成功。其次,它必須重新考慮如何組織和裝備維持部隊,以更好地使MDO的支持概念與未來戰爭的特點相一致。Fred Iklé在1971年談到美國的越南戰爭時寫道:"比最終結果更吸引人的是對工具的完善和對構成事業一部分的部件和演習的掌握。"同樣,MDO對擊敗反介入問題集所需的戰術和技術要求的狹隘關注以犧牲邏輯一致性和后勤可行性為代價,限制了其在未來沖突中取得成功的能力。為了更好地評估陸軍的新作戰概念,首先需要考慮過去的軍事概念和技術進步,隨后的反應,以及清楚地了解MDO打算如何解決今天的類似挑戰。

維持MDO

與其前身條令一樣,MDO尋求通過協調跨域部隊來發揮美國的技術優勢,投射力量,實現作戰范圍,并擊敗旨在限制美國機動自由的敵人防御。然而,雖然以前的概念將遠征軍作為取得陣地優勢或促進常規后續部隊使用的手段,但遠征軍或“內部”部隊構成了MDO的主要努力。與MDO的概念一致,一旦“內部勢力”通過短暫的優勢窗口插入,這些勢力只需在對手的反介入環境中行動,就可以破壞對手的A2/AD方法,從而擊敗對手的對峙戰略。雖然太空、網絡和其他聯合作用對于取得對A2/AD系統的短暫優勢是必要的,但這只是一種插入初始地面部隊的手段。然而,值得注意的是,在這一條令中沒有考慮到常規的地面部隊編隊,這與陸軍參謀長的《陸軍多域轉型》白皮書一致,被認為在未來的沖突中是不可可行的。然而,通過排除后續地面部隊,MDO不僅背離了歷史先例,而且還支持創新,優先考慮技術能力而不是維持可行性,這使MDO在沖突中取得成功的能力受到質疑。

盡管對初始進入部隊進行了重新命名,MDO的內部部隊仍然受到與任何其他縱深機動部隊相同的后勤和維持挑戰和高潮風險的影響。相比之下,英國最終放棄了第一次世界大戰中擊穿德國海岸防御的計劃,不是因為在壓倒性的防御火力面前獲得初始住所的難以置信的風險,而是因為在最初的成功之后,它無法保持或維持部隊。如果沒有可靠的支持概念,英國領導層就無法從邏輯上將最初的作戰成功與歐洲更大的軍事目標聯系起來。MDO今天面臨著類似的挑戰。由于沒有后續部隊,MDO缺乏確保通信線路的能力,因此,在沒有與支持地區建立彈性連接的情況下,擴大初始住宿或利用成功的可行性仍然存疑。

圖2:當前MDO旅戰斗隊自我維持模式

為了解決在沒有可靠的空中或地面通信線路的情況下,在深層機動區域維持地面部隊的挑戰,陸軍訓練與理論司令部和陸軍未來司令部制定了MDO的維持功能概念,如圖2所示。這一支持概念在MDO的可持續挑戰的解決方案中是明確的,主要是通過采用“精確物流”,提供“支持作戰所需的分層、敏捷和響應性的可持續能力”。這種能力隨后由“預測決策支持系統”、“實時通用作戰圖像”和“減少需求”來實現,以“減少50%的交付需求”。簡而言之,為了解決MDO的后勤挑戰,維持作戰功能旨在通過最大限度地減少不確定性來減少需求,這是歷史上戰爭和商業物流中難以實現的雄心勃勃的目標。然而,盡管這些理想的能力可能會推動可持續發展成為更有效的解決方案,但未來的作戰環境和對抗威脅需要一個優先考慮有效性和彈性而不是效率的可持續架構。

在其他作戰功能中,支持概念類似地設想了“通過降低后勤需求、有機發電、自主再補給和增材制造來實現跨域機動”的維持。然而,這些解決方案都沒有得到大規模驗證,技術本身也不是戰略。雖然作戰部隊的自我維持能力是一個雄心勃勃的長期目標,但依賴于未經驗證的新興技術的可擴展性和可靠性,相當于希望問題消失。在可預見的未來,作戰部隊將繼續維持他們一貫的方式,主要是通過沿地面線進行大量物資的實際運輸。如果不解決在被拒絕的敵對領土上可靠地維持作戰的挑戰,美軍就無法開始挑戰對手的A2/AD網絡,這是MDO勝利理論的基礎。

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本報告旨在激發對當前美國空軍作戰部隊現代化計劃的討論和辯論。鑒于空中力量在未來聯合作戰中的核心作用以及主要戰略競爭者所構成的威脅,改變方向似乎是必要的,以保持有效的威懾和作戰力量。本研究中概述的建議將產生一個明顯不同的未來戰斗兵力,一個似乎更適合國家的地緣戰略需求,同時也提供了重要的行動、后勤和預算優勢。

地緣戰略環境的變化正促使需要改變方向。美國國家安全戰略將中國確定為美國的主要戰略競爭對手,特別是在俄羅斯入侵烏克蘭之后,這打破了對其常規軍隊戰斗力的假設。過去三十年來,中國目睹了美國在地區沖突中使用非常成功的作戰概念來投射力量--以陸基和航母為基礎的戰斗機來獲得制空權,以空運和海運來部署地面部隊,以戰斗機和轟炸機從空中配合地面部隊的推進來進行打擊。中國以一套反介入/區域拒止能力作為回應,旨在擾亂這種方法。中國正在部署越來越多的彈道導彈和巡航導彈,結合中型轟炸機和海軍戰斗艦,以打擊美國和盟國的前沿機場、航空母艦和水面艦艇。此外,中國正在部署先進的防空系統以抵御美國的空中力量,并派出配備遠程導彈的先進戰斗機來攻擊加油機和情報機。這種能力組合有可能破壞美國在西太平洋的力量投射能力和威懾力。

鑒于太平洋地區的遙遠距離和有限的基地選擇,美國空軍將增加其遠程能力,以便能夠從距離中國進攻系統更遠的更多基地開展行動。本研究概述了在 "最壞"情況下提高遠程力量投射能力的重組建議:空軍預算在未來15年內保持不變,所有部隊結構的交易都在空軍內部進行。空軍資金的增加--無論是來自更大的國防預算還是空軍預算份額的增加--將支持更廣泛的選擇并減少風險。

美國空軍在1950年代中期面臨著來自蘇聯的類似威脅,作為回應,在十年內對其部隊態勢進行了重大調整。為了在危機期間阻止蘇聯的核攻擊,美國空軍在1950年代中期計劃將數百架中型轟炸機部署到位于蘇聯外圍的基地。對這支部隊易受解除武裝打擊的擔憂導致美國空軍從根本上重塑其力量態勢;空軍加速采購重型轟炸機、大型空中加油機和彈道導彈,同時退役中型轟炸機、小型加油機和相當一部分戰斗機部隊。在大約十年的時間里進行的重組,導致戰斗部隊的規模減少了40%,但提供了更大的射程/載荷能力,減少了脆弱性,并增加了戰略穩定性。

中國對美國空軍在太平洋地區前沿基地不斷變化的“威脅”也帶來了類似的挑戰,需要重新思考美國空軍的戰斗力結構計劃。本報告中提出的計劃試圖通過利用美國空軍最新的飛機--B-21隱形轟炸機來增加美國空軍的遠程力量投射能力。核心變化是提議將B-21的生產速度提高一倍,并計劃擴大B-21部隊。下一代轟炸機的主要特征--航程、有效載荷、隱身性和開放式系統數字骨架--可以使B-21有可能裝備更多的武器和子系統,在新的安全環境中執行更廣泛的任務。該機可能會有一個或多個大型武器艙,可以安裝各種有效載荷:攻擊武器、反艦導彈、遠程空對空導彈、定向能炮、小型無人駕駛飛機、情報/監視/偵察(ISR)和電子戰(EW)系統。利用其開放式架構的航空電子系統,集成應該會更容易。一支由多任務B-21組成的大型機隊可以提供遠程打擊、反艦、空對空、ISR和EW能力,從而對美國空軍的作戰力量形成有力的、強大的補充。

為了提高B-21的生產率并降低單位成本,空軍有兩個選擇。它可以要求目前的主承包商提高生產量(更高的生產量應產生單位價格的降低),或者將設計提供給第二個承包商并開設第二條裝配線。后一種選擇可以利用競爭的力量來刺激成本的降低--每年,這兩條生產線將為獲得更大的購買份額而相互競爭。這樣的政策已經被用于較小的采購項目,但迄今為止還沒有用于現代作戰飛機。

然而,在靜態的空軍預算頂線內提高B-21的生產率,將需要一些困難的部隊結構交易。本研究建議退役大部分非隱身的傳統戰斗機部隊,并減少F-35戰斗機的計劃數量。美國空軍F-35戰機的生產將隨著B-21戰機交付量的增加而結束。美國空軍最有能力的戰斗機F-22的兵力水平將被維持。多功能但老化的F-15Es被F-15X取代,以提供國土防空和對不太復雜的對手作戰的力量。出動無人駕駛系統和更遠距離的下一代戰斗機的計劃也將繼續進行。根據歷史經驗,新的戰斗機將在2030年代末或2040年代初才開始服役;擬議的部隊將更早地提供額外的遠程能力。一個多任務的B-21可以使用新的武器和作戰概念與新的戰斗機和無人系統一起作戰。

擬議的計劃將導致從現在起大約15年(三個未來年度國防計劃或財政年度計劃)的以下部隊結構屬性:

  • 戰斗機-轟炸機比率是一個有用的衡量標準,可以說明部隊中有多大比例可以進行遠程作戰。自20世紀70年代以來,戰斗機-轟炸機比率一直保持在大約13:1的水平,現在已經增加到15:1。根據目前的計劃,這些比例將大致保持不變。在假設的部隊結構中,戰斗機/轟炸機的比例將縮減到3:1,這一比例更符合空軍在20世紀50年代和60年代初的經驗,也更符合新的戰略環境。
  • 較小的擬議部隊的運營和維持(O&S)成本將比目前的部隊低大約25%(167億美元對218億美元,23年)。由于部隊從九種不同類型的飛機減少到五種,后勤效率也可以得到提高。運營和服務方面的節省可以應用于采購賬戶。
  • 盡管新的作戰部隊大約是今天部隊規模的三分之二,但到2030年代后期,其整體的射程-載荷能力將在很大程度上取決于B-21的未知特性。假設B-21的能力不大,總的有效載荷將比目前的部隊略低,但如果新飛機的功能與目前的轟炸機相似,則會大大增加。

擬議的部隊大大增加了美國的力量投射和威懾能力。它給對手帶來了困難的防御挑戰,對手將需要應對多個潛在的攻擊軸以及增強的空對空和反艦能力。部隊中較小的一部分將以前方為基地,并受到攻擊。

盡管如此,這一計劃并非沒有風險。擬議中的部隊雖然能力更強,但卻削減了傳統的戰斗機部隊和總體戰斗機部隊水平,導致戰斗部隊的規模大約是今天部隊的三分之二。美國可以通過用F-35戰斗機、F-22戰斗機和轟炸機取代太平洋戰區的傳統戰斗機來保持其在太平洋戰區的威懾態勢,但這種轉變將需要謹慎管理。美國在世界各地的盟友將需要承擔更多的軍事責任。由于整體國防預算的增加或空軍預算份額的增加,空軍預算的增加可以用來減緩傳統戰斗機部隊的縮減并延長F-35的生產。鑒于俄羅斯力量的下降以及空軍和海軍力量在西太平洋地區的重要性,調整軍種預算份額有很強的論據,但成功的前景還不確定。

這一選擇所產生的風險必須與不調整力量態勢的風險進行權衡。如果美國繼續其目前的路線,它可能最終擁有一支不適合中國所帶來挑戰的部隊。20世紀50年代的空軍規劃人員面臨類似的困境,并采取了大膽和果斷的行動。自1991年海灣戰爭以來,中國在觀察了美國作戰概念后作出了有效的回應。美國從現在開始也應該能夠做到這一點。至少,對當前的計劃和美國空軍作戰部隊的未來進行辯論是有必要的。

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現代軍隊依靠電磁頻譜來運作。因此,通過干擾和定向能量攻擊電子和信息系統會降低現代對手的作戰系統。冷戰結束后,美國的對手在電子攻擊能力方面進行了投資,而美國陸軍則基本上放棄了自己的能力。意識到這一點,陸軍現在正投資于新舊電子武器以縮小差距,在陸軍試驗多域作戰概念時重新獲得電子攻擊能力。本專著的目的是回答這樣一個問題:"美國陸軍如何在MDO空間中利用電子攻擊?" 本專著提出,陸軍作戰部隊應將新興的干擾和定向能武器整合到一個作戰系統中,將物理、控制論和道德效應融合到對敵人的深度攻擊中。這一建議對條令、組織和領導者的發展有重大影響。作者的意圖是鼓勵陸軍領導人將環衛系統中的進攻行動視為當前和未來戰場上聯合武器作戰的關鍵。

一 新興電子攻擊技術

1 無人機和反無人機干擾

無人機系統和傳統的干擾技術已經融合在一起,形成一種新的能力。正如前面的案例研究中提到的,俄羅斯已經在無人機上安裝了干擾器,作為其Leer3 EW系統的一部分。在美國,陸軍和空軍希望更深入地測試空中發射的多功能無人機群,這些無人機可以快速穿越戰場進入對手的支持區,以識別、破壞甚至摧毀高回報目標。陸軍作戰能力發展司令部的合同提案要求這些無人機配備ES傳感器和EA武器,能夠同時探測敵人的作戰秩序,進行干擾,并觀察火力任務。陸軍的建議表明,網絡化的EW無人機在近距離、縱深和支援領域都有作用。除了在更大的收集-火力架構中的整合,EW無人機群可以通過欺騙性的信號和特征支持作戰機動。雖然這一系統尚未投入實戰,但該提案表明,陸軍正在考慮將EA能力與不斷擴大的無人機群整合到一個更廣泛的作戰系統中。

反無人機干擾系統有效地發揮了機動短程防空(SHORAD)武器的作用,保護單位和關鍵節點免受觀察和攻擊。許多反無人機武器干擾或欺騙測向和通信系統,導致無人機墜毀或返航。理想情況下,反無人機EA系統可以與戰區的IADS相連接,能夠迅速解除空域的沖突,辨別敵我雙方。然而,在有爭議的EMS環境中與低空飛行的無人機交戰的被動性質將使蓄意的空域和EMS解沖突變得不可能,特別是對于裝備有便攜式變體的部隊。

2 高能激光器

定向能源武器的破壞潛力來自于隨著時間推移轉移到目標的能量。高能(HE)激光器的能量通常在千瓦到兆瓦之間。在低端,這些武器可以使傳感器失明。隨著能量的增加,它們可以降低敏感的電子元件,加熱設備和人員,使其不能再發揮其功能,并導致燃料或彈藥爆炸。 美國海軍在實施高能激光器方面處于領先地位,2014年在一艘水面艦艇上安裝了第一臺。它現在在許多艦艇上都有一系列的激光器,從光學 "炫目 "到150千瓦的光束。光學、發電和傳播方法的進步使得在海上、空中和太空以及陸地移動系統中使用高能激光成為現實。

陸基高爆激光系統可以發揮許多功能。在戰術層面上,高爆激光器可以抵御來襲的彈藥,使無人機失效,并壓制敵人的主動防護系統,作為動能射擊的補充。空軍安裝在卡車上的 "恢復基地拒絕的彈藥"(RADBO)系統使用高爆激光器在舒適的距離內引爆地雷。陸軍目前正在開發一種300千瓦的車載激光器,以防止火箭彈、火炮和迫擊炮的攻擊。在戰區和戰略層面,高爆激光器可能是對抗高超音速導彈的唯一有效手段。根據大氣條件和可用功率,地面高爆激光器可以瞄準敵方軌道上的衛星。

高爆激光器可以有效地作為動能武器的彈藥替代物。這也是有代價的:功率要求、交戰時在EMS中的信號增加,以及由于遠距離和跨域的影響而可能造成自相殘殺。高爆激光器還可能受到大氣條件的限制,盡管該領域的進展正在努力克服這一挑戰。

3 非致命、反人員定向能

激光與物理環境中的元素的相互作用使DE有了非致命的用途。美國軍方在伊拉克和阿富汗的反叛亂行動的高峰期試驗了 "疼痛射線",作為其主動拒絕系統(ADS)的一部分。該系統是為控制人群而設計的,它將電轉化為毫米級的無線電波,加熱皮膚中的水,在幾秒鐘內產生難以忍受的熱感。對ADS的1.1萬次測試只導致了兩次受傷。另一種應用是用激光在人員附近產生等離子體球,然后用其他激光誘發物理效應,如幽靈般的聲音或周圍空氣中難以忍受的噪音。聯合非致命武器局正處于將激光誘導的等離子體效應武器用于加熱目標的皮膚,產生極其響亮或混亂的聲音,以及投射口頭命令的邊緣。

非致命的DE武器可用于固定地點的安全,可在安全和鞏固行動中使用,并可通過使人群遠離道路來提高流動性。然而,這些武器的新穎性可能會在信息環境中產生負面效應。斯坦利-麥克里斯特爾將軍在ADS部署后的幾周內就下令將其從阿富汗撤走,因為塔利班讓人們相信美國在對平民進行 "微波",使其患上癌癥和不孕癥。

4 高功率微波武器

高功率微波(HPM)武器旨在通過用電磁能量壓倒目標的電子裝置來拒絕、干擾、損害或摧毀它們。HPM是可擴展的,根據HPM投射的能量的多少來呈現所需的效果。在較低的范圍內,HPM激增的能量足以 "鎖定 "一個系統,拒絕其使用。在較高的功率范圍內,HPM會破壞集成電路。與干擾器不同,HPM可以在目標系統不工作的情況下實現其效果。反擊HPM需要對整個電子系統進行加固,因為激增的能量會通過暴露的電線、端口、天線和光學器件滲透進去。與高爆激光器不同,HPM是區域性武器。破壞性效果通常是在較近的范圍內產生的,而破壞性效果可以在較遠的距離上實現更大的面積。作為區域性武器,HPM在對付無人機群時特別有用,空軍已經部署了至少一種HPM武器來保護其地面設施免受無人機攻擊。2017年,波音公司和空軍成功測試了 "反電子高功率微波高級導彈項目"(CHAMP),這是一種巡航導彈,旨在用機載HPM摧毀計算機和電子設備。將這種技術應用于無人機系統或基于直升機的運載系統,為遠程HPM攻擊提供了另一個載體。

具有最大戰略潛力的HPM武器是非核電磁脈沖(EMP)。一旦美國研究人員認識到核爆炸伴隨著電磁能量的大規模激增,美國和蘇聯就開始研究用非核彈藥復制這種效果。雖然CHAMP使用機載電池來發射其HPM以達到局部效果,但EMP炸彈將爆炸能量轉移到磁場中,在整個作戰區域產生HPM效果。組件技術已經成熟到EMP炸彈或導彈是可行的地步。雖然國防部沒有公開其EMP研究,但在2017年,國防部向工業界征集一種 "彈藥投送的非動能效應",該效應能夠 "在不破壞與這些系統相關的硬件的情況下使對手的基本工業、民用和通信基礎設施失效"。該提案要求用標準的陸軍155毫米射彈來實現這一效果。96F 97 該提案所要求的能力指向某種火炮發射的EMP武器。由于C2系統和光電傳感器依賴于敏感和脆弱的電子器件,成功的EMP攻擊對對手的影響可能是決定性的。

二 新興電子攻擊技術的影響

博伊德斷言,戰斗人員必須有道德-心理-身體的和諧才能進行抵抗。要破壞這種和諧,需要將致命的、機動的和道德的努力結合起來。施耐德斷言,戰斗有三個領域:道德、控制論[心理]和身體。各個領域都會受到能力的影響,包括EA。結合這些觀點,我們得出了一種方法來理解新的電子攻擊能力如何在多領域作戰中被利用(見圖3)。考慮到案例研究,現在的任務是考慮我們如何將新興的EA系統與現有的能力相結合,在物理、控制論和道德領域產生影響,以支持致命的、機動的和道德的努力。

圖 3.“在作戰中應用電子攻擊的模型”。

1 物理領域的現代EA

電子武器特性的最重大變化是開發了能夠直接摧毀敵人系統和平臺的電子武器。HPM和HE激光系統有能力摧毀無人機和飛機。陸軍的高爆激光器目前集中在防空和反無人機任務上,但這些激光器瞄準地面上的敵方平臺只是時間問題。戰斗車輛上的主動保護系統,如以色列的 "戰利品 "系統的擴散,可能需要在用直接或間接火力攻擊這些平臺之前,通過干擾或DE武器對其進行抑制。為工兵部隊配備RADBO或類似的高爆激光系統,將使他們能夠迅速減少雷區,在行動中能夠更快地進行地面機動。

無人機群ES/EA干擾器,與間接或精確火炮協同作戰,形成了一種觀察-壓制-打擊的能力,有可能遠遠超出前線部隊的作戰范圍,支持偵察和反偵察任務。裝有高爆激光器的航空平臺將為陸軍提供其最遠距離的直接火力武器系統,能夠在距離目標數英里的地方升空進行瞄準射擊,然后落回地面。作為常規致命打擊的一部分,EMP炮彈將摧毀主動防護系統和反火力雷達的電路。

陸軍EA系統也將在物理領域支持MDO的其他服務。DE武器的效果上限可以延伸到太空,使其能夠與飛機交戰以支持空軍。消耗性的無人機干擾器可以激活敵方的EA系統,顯示其位置以便聯合瞄準。裝備有小型EMP裝置的特種作戰部隊可以使岸基雷達和導彈系統在沿海和海上行動中無法使用。陸軍高能激光器有可能通過從地面瞄準敵方衛星來支持太空部隊。

2 網絡領域的現代EA

雖然美軍傳統上將EA集中在網絡領域,但現代EA武器為陸軍提供了沿著作戰區域的長度和寬度攻擊網絡決定性點的潛力。蜂群無人機可以將陸軍各師的干擾范圍擴大到遠遠超過空地作戰的30公里。ES系統可以提示高爆激光器來干擾(或炸毀)指揮節點的天線。HPM和EMP彈藥將使整個網絡無法使用,嚴重降低了指揮官在分布式部隊之間提供目的和方向的能力。成群的EA無人機和固定的誘餌可以模擬平臺和指揮節點的電子特征,欺騙敵人并模糊其電子監視工作。同樣的能力也可以用噪音淹沒EMS,在關鍵時刻隱藏關鍵系統的使用或機動。

無人機干擾器和高爆激光器可以壓制防空系統以支持空軍行動。電磁炮是在MDO中產生機動窗口的完美武器,因為它可以使不發光的防空雷達失效,而不會使載人的空中干擾機處于危險之中。地面干擾器可以破壞衛星和地面站之間的聯系,使太空部隊的資產騰出來用于其他行動。EA系統可以刺激敵方網絡,或創造可能有利于敵方網絡內部的網絡行動的缺口。針對網絡決定性點的EA的累積效應將使敵人無法對加速的致命打擊作出反應,也無法對進入脆弱地區的滲透性機動作出反擊。

3 道德領域的現代EA

陸軍可以在戰術、作戰和戰略層面上將現代EA技術用于對抗敵人的意志。在戰略層面上,EMP彈藥可以作為一種有效的威懾手段來對抗對手的行動。從多個載體--空中、太空、海上和陸地--發射的EMP提供了核交換之外的升級選擇。在作戰層面,一個模擬蜂窩網絡同時干擾真實網絡的系統,如俄羅斯的Leer 3,將幫助指揮官更有效地管理信息環境。對分散的部隊使用戰術電磁脈沖,從電子上切斷他們的總部和相鄰的編隊,將在紀律性不強的部隊中產生恐懼和威脅。激光誘導的等離子體效應可以在塑造行動中使用,作為致命的動能打擊或快速穿透機動的前奏,制造恐懼和焦慮。

正如俄羅斯人在烏克蘭所展示的那樣,操縱性電子攻擊是利用聯合網絡行動中獲得的情報的一種機制。我們的網絡戰士必須與EA和心理行動相結合,以收集情報,制作欺騙或信息,然后以無線方式投射到對手的網絡。

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議題

  • 精確性在實現武器遠距離殺傷力方面的作用
  • 精確地理定位對自主/半自主徘徊彈藥的作用
  • 制導、導航和控制(GNC)交易空間
  • 保證定位、導航和授時(APNT)的威脅模式、技術和權衡。
  • 可用的APNT加固解決方案

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什么是多域作戰?

以下定義摘自美國陸軍訓練與條令司令部:

多域作戰(MDO)描述了美國陸軍作為聯合部隊[陸軍、海軍、空軍、海軍陸戰隊和太空部隊]的一部分,如何在競爭和武裝沖突中對抗和擊敗能夠在所有領域[空中、陸地、海上、太空和網絡空間]與美國抗衡的近鄰對手。該概念描述了美國地面部隊作為聯合和多國團隊的一部分,如何在2025-2050年的時間框架內威懾對手并擊敗能力強大的近鄰對手。

MDO為指揮官提供了許多選擇,以執行同時和連續的行動,利用出其不意以及快速和持續地整合所有領域的能力,給對手帶來多種困境,以獲得物質和心理上的優勢以及對作戰環境的影響和控制。

多域作戰的關鍵元素

  • 滲透敵方的反介入和區域拒止(A2/AD)系統(分層和綜合遠程精確打擊系統、沿岸反艦能力、防空系統、遠程火炮和火箭系統),使美軍能夠進行戰略和作戰機動。

  • 破壞--擾亂、降低或摧毀A2/AD系統,使美軍能夠進行作戰和戰術機動。

  • 利用由此產生的機動自由,通過擊敗所有領域的敵軍來實現作戰和戰略目標。

  • 重新競爭--鞏固各領域的成果,迫使其以對美國和盟國有利的條件恢復競爭。

需要什么樣的軍備解決方案?

  • 戰爭的速度和決策的速度可以說從來沒有像今天這樣快過,而且明天可能也會這樣。

  • 在陸、海、空、天,甚至網絡領域運作的資產的密切協調,以促進ISR活動和對敵對目標的殺傷鏈,需要精確性,以及在各種平臺上 "蓄勢殺傷 "的能力。

  • 系統的通用性可以減少后勤的負擔,簡化培訓和維護,并有助于確保各平臺的性能一致、可靠。

  • 基于成熟技術的解決方案能夠迅速投入使用,并為作戰人員增加更多的靈活性和選擇,是一種力量的倍增劑。

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本專著的目的是從防空歷史和空中力量穿透這些防御的工作中提煉出教訓。它從第一次世界大戰、第二次世界大戰、越南、"沙漠風暴 "以及俄羅斯和中國的現代發展中確定了六條經驗。這六條經驗為空軍和地面部隊在未來進行壓制敵方防空(SEAD)和滲透行動的努力提供參考。本專著探討了聯合部隊應如何對待SEAD任務的問題,以及來自陸地領域的部隊是否應在穿透地基防空系統方面發揮更重要的作用。

T.R. Fehrenbach提醒我們注意戰爭的一個持久特征。無論我們的技術變得多么復雜和先進,武裝沖突仍然需要士兵參與。空中力量理論家認為,在未來的戰爭中,人類可能不再需要近距離的暴力對抗,僅靠空中手段就能達到目的。雖然純粹的空戰仍然是一個遙遠的想象,但地面部隊將繼續奮勇向前,與泥濘中的人們一起奪取目標。本專論并不是說空中力量是不必要的;相反,它是至關重要的。空軍的覆蓋面和影響力已經與地面機動密不可分,在最近的戰爭中,空軍已經成為軍隊進攻的必要先導。然而,空中優勢作為地面進展的先決條件的模式可能不再成立了。移動式和便攜式防空系統的擴散,加上危害地面部隊的遠程打擊能力,無論其位置如何,都可能迫使地面作戰先于其空中補充。

本專著討論了聯合部隊在未來應如何進行壓制敵方防空(SEAD)。它考慮了攻擊性空軍和地面防御者之間的斗爭。具體來說,它討論了防空系統的進步已經發展到了美國空軍無法繼續承擔壓制和穿透它們的主要份額的程度。在未來,美國陸軍可能不得不對綜合防空系統(IADS)進行第一輪打擊,為美國空軍開始空中優勢的戰斗打開大門。

海上防空對于地面部隊的機動自由至關重要。在減少對手的防空資產之前,敵人的空軍可以隨意攻擊機動編隊。自從20世紀初早期的飛行者從飛機上投下第一件武器以來,空中力量對現代機動作戰一直是至關重要的。空中和地面防御系統已經發展到這樣的程度,即一支軍隊如果不首先擊敗其競爭對手的空軍就進行攻擊是不可想象的。迅速而徹底地擊敗伊拉克的防空系統并隨后摧毀其空軍,對于聯軍在 "沙漠風暴 "行動中的快速機動和壓倒性勝利至關重要。 以美國空軍為先導,然后是地面機動的SEAD模式是如此強大,以至于美國和北約的競爭對手注意到并進行了調整。今天的綜合防空系統(IADS)是高度網絡化的,相互支持的,并且是分層深入的。 這些防御網絡,再加上遠程彈藥的出現,造成了一個多層面的問題。國際防空系統迷惑了敵方空軍為其地面部隊建立機動空間的能力,同時遠程火力也使這些攻擊部隊受到威脅。先進的IADS與遠程彈藥的雙重困境,要求我們考慮我們目前的SEAD方法是否足夠。

所提出的假設是,聯合部隊應該作為一個密切協調的地面和空中團隊進行未來的SEAD。美國陸軍應該為反應靈敏、強大和機動的防空和導彈防御系統、遠程精確火力、地面發射的反輻射制導導彈(ARGM)和游動彈藥提供資源。

所采用的方法是對SEAD的歷史、理論和學說的研究。它考慮了SEAD從第一次世界大戰到現在的歷史。反擊空中和導彈威脅(聯合出版物3-01)將SEAD歸類為主要的進攻性反空(OCA)任務。其目的是 "通過破壞性或擾亂性的手段使敵方的地表防空系統失效、摧毀或暫時退化。" 美國部隊發展SEAD是為了應對日益復雜和有效的地基防空系統,它與防空的進步有效地共同發展。本專著中的防空歷史有五個主要部分。第一部分討論了第一次世界大戰中的空中力量發展,以及早期空軍能力的提高如何為地面機動提供了機會。一戰中對空襲的反應導致了二戰期間為防止滲透而對空中武裝進行牽制的武器的產生。二戰的戰斗人員完善了一戰中創造的技術,為進攻的空軍和地面的防御者開發了更致命的瞄準系統和改進的彈藥。在越南戰爭期間,越南人民軍(PAVN)采用了密集的防空武器組合,這需要美國裝備和訓練專門的飛機來壓制北越的防御;這是SEAD能力的第一個例子。接下來,該專著回顧了美國在 "沙漠風暴 "行動中對空地戰的運用,以顯示SEAD的有效性,以及它如何為其他世界大國進一步調整以對抗FM100-5中的理論提供了基礎。 第五章考慮了俄羅斯新一代戰爭(RNGW)、中國遠程導彈以及防空武器的擴散以防止滲透。作者將SEAD理論和學說的演變與歷史實例結合起來,說明空軍與IADS之間的競爭是如何發展到今天的高精尖系統的。最后,該專著提出了一個地面部分未來在對抗現代IADS的戰斗中的貢獻模式。

聯合部隊如何進行未來的海空防務行動,對于各軍種在面對未來的國際防空系統時如何整合和合作至關重要。現代國際防空系統對未來的空中行動,以及暗示的地面行動構成了一個重大障礙。國家和非國家行為者對地對空武器的使用加劇了國際防空系統的瓦解問題。它極大地提高了進行海空導彈和滲透敵占區所需的戰斗力水平。阿富汗圣戰者組織在蘇聯-阿富汗戰爭中使用 "毒刺 "導彈,以及最近在烏克蘭上空擊落馬來西亞航空公司MH17航班,都是這些系統的擴散已經超出既定軍隊嚴格使用的例子。在未來的戰爭中,雙方都可能面臨一個連續的國際防空系統和非正規部隊采用的未聯網的防空。聯合部隊必須開發多種方案來擊敗這些系統,并擴大他們的方法,以最大限度地提高靈活性,使空中和地面部隊能夠對由國際防空系統和獨立的地對空武器防御的對手構成眾多威脅。

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空軍將在一個多極世界中作戰,其特點是持續的、低于閾值的交戰,其中多層和多速的戰斗空間延伸到很遠距離。空軍將需要變得高度適應,并能夠通過在高速作戰環境中實時超越威脅,快速從協調過渡到同步,不僅在移動資產和人員方面具有敏捷性,而且在至關重要的信息方面也具有敏捷性。新作戰優勢的釋放將取決于空軍加強部隊之間的連通性和整合的能力,以便信息共享能夠比以往更快、更廣泛地進行。

空軍已經嚴重依賴跨五個作戰域的作戰能力——但這些域都將變得非常混亂和具有競爭性。空軍將需要改變他們使用的網絡、系統和流程,以及他們廣泛和基本的工作方式,以便能夠在現代戰場的長度、寬度和高度上思考、戰斗和取勝。多域作戰 (MDO) 為空軍引入新的作戰指揮、控制和作戰管理 (C2BM) 提供了先導,這有望以多種方式從根本上提高在跨多域戰斗空間同步部隊要素和協調效果方面的聯合效率,這在以前不可能實現。

本報告通過將關鍵的作戰范式、挑戰和戰略轉型的推動因素相互關聯,以向新的作戰方式演進,綜合了空軍向多域作戰 (MDO) 過渡的最新觀點

戰略背景

隨著國家競爭再次成為常態,全球競爭正處于新的十字路口。未來的戰略環境將引發新形式的競爭,將包括恐怖組織、叛亂分子、雇傭軍和網絡犯罪分子等非國家行為者在內的敵人聯系起來。對手將在物理和虛擬領域從事合法和非法活動,一方面模糊了和平與戰爭之間的區別,另一方面模糊了本土和遠距離之間的區別。傳統的防御方法將受到可能不承認國界或不遵守國際規范和做法威脅的根本挑戰。

因此,空軍將在一個多極世界中作戰,其特點是持續的低閾值交戰,戰場空間延伸到很遠距離。空軍作為一個在行動中持續活躍的軍種——進行訓練和演習、保障任務或在運輸途中——以保持全天候的任務準備狀態,未來面臨的挑戰尤其明顯。引入多層次和多速度的戰場從根本上破壞了經濟和戰爭的性質,因此空軍將需要加速變革并建立新戰爭方式的能力,使他們能夠在高度復雜和緊張的競爭連續體中贏得未來沖突場景的全部內容,否則就有成為多余的風險。

作戰環境

面對在密集的反介入/區域拒止 (A2AD) 環境中使用先進網絡和武器系統能力的對手,競爭連續體將變得競爭激烈、混亂且受限。隨著空中作戰中心 (AOC)、指揮與控制 (C2) 節點和傳統機載平臺遠離戰斗,空軍執行的全方位保障和戰斗任務將變得更加復雜。因此,空軍將需要新的方法來提高生存能力,并在密集威脅環境中以相關的速度提供效果。空軍將需要變得具有高度適應性,并能夠迅速從協調過渡到同步,以在高速作戰環境中實時超越威脅,不僅在移動資產和人員方面具有敏捷性,而且在至關重要的信息方面也具有敏捷性。

當代威脅發展太快,通過電子手段的連接來應對威脅至關重要,因為無法再在聯絡層面有效協調行動。例如,考慮聯合空中作戰中心 (COAC) 和防空作戰中心(ADOC)并不總是明確定義為總部,可以將作戰 C2 要素在防御性防空和區域防空方面分開。常規和新出現的空中和導彈以不同的方式威脅,因此防御它們通常屬于不同的指揮機構。由于一個威脅概況對于地面指揮官來說可能太大,而對于空戰指揮官來說又太小,因此需要一個無縫集成的多層全域作戰架構來生成共享態勢感知 (SA) 并確保將正確的射手分配給在正確權限下的相應傳入威脅目標。

未來沖突的結果將有利于那些在競爭中獲得信息優勢的空軍,在競爭中各作戰領域被融合在一起,而不是基于優越的武器系統和獨立的能力。新的作戰優勢的釋放將取決于空軍是否有能力加強部隊成員之間的連接和整合,從而使信息共享比以往更快、更廣泛地發生。在這樣做的過程中,為了實現更有力的協調,指揮關系和結構將需要進行調整,甚至為新的戰爭方式重新定義。多域作戰(MDO)為空軍提供了未來新的作戰指揮、控制和戰斗管理(C2BM)的先導,它有望從根本上提高部隊成員的同步性和協調多域作戰空間的效果,這是以前不可能的。

  • “空軍將需要變得具有高度適應性,能夠迅速從協調過渡到同步,以在高速作戰環境中實時超越威脅,不僅在移動資產和人員方面具有敏捷性,而且在關鍵信息方面也具有敏捷性。”

向多域作戰 (MDO) 的過渡

多域作戰(MDO)的概念與聯合和集合作戰的概念不同,因為它提出了在各作戰領域執行基于效果的、同步的和戰術整合的任務,從而使空軍能夠在現代戰斗空間的長度、寬度和高度上思考、戰斗和獲勝。在過渡到MDO的過程中,空軍將需要對他們使用的網絡、系統和流程以及他們的工作方式進行廣泛和根本性的轉變。為了以相關速度運作,各級指揮官將需要獲得通過聯合共同作戰圖景(COP)提供的強大的、不斷更新的SA,以便比對手更好地了解作戰環境。此外,從機密和公開來源的數據和情報流中收集、存儲、分析、融合、分發和可視化信息的能力,以便在盡可能低的層次上更快地做出決策,這對作戰成功至關重要。

但是,如果沒有適當地過濾和管理,同樣可以創造作戰優勢的大量信息也可能使決策過程不堪重負。除了簡單地將每個傳感器集成到網絡中并集成跟蹤數據之外 從多個來源實時共享,必須對持續流向指揮官的數據和信息流進行智能融合和共享,以便只提供與給定任務或作戰要求相關的數據和信息。在一個信息就是力量、信息可以比以往更快、更遠、但也有太多數據和信息需要處理和吸收的時代,防止指揮官和作戰人員面臨信息負擔和認知超載的危險將是至關重要的。因此,需要新的數字解決方案和工具包,利用自動化和人工智能 (AI) 來支持信息可視化,以便更好地理解和改進決策。

  • “在目前的配置中,作戰C2仍然過于人工手動,并且與隨著傳感器和射擊者被合并到一個單一的主網格網絡中而變得可用的大量數據和信息不兼容。”

軍事行動的數字化

信息優勢對于空軍將戰略意圖轉化為及時的作戰和戰術效果,并在現代戰斗空間的流動作戰領域進行協調,將是決定性的。管理、分析、融合、可視化的工具包,以及關鍵的是,更好地理解來自多源情報流的大量信息,將在未來幾年重新定義作戰規劃和執行。空軍將需要利用新興技術來塑造現代戰爭環境的數字層面,因為新的作戰C2可以支持未來戰斗空間所要求的性能水平。

在目前的配置中,作戰C2 仍然過于人工手動,并且與隨著傳感器和射擊者被合并到一個單一的主網格網絡中而變得可用數據大量混亂、信息不兼容。

傳統的 C2 指令、結構和流程可以基于 24 小時周期的決策循環,不足以應對未來的破壞性威脅和預期的行動速度。任何水平的技術進步都不會使傳統 C2 對未來作戰的預期步伐更加有效。人工智能、自動化、增強現實和量子技術為過濾、可視化和幫助理解大量信息提供了新的可能性,而利用大數據處理的數據分析和融合引擎將為個人平臺、能力和決策者帶來新的機會從聯合甚至泛政府的角度將其整合到一個共同的數字環境中。

一個共同的數字環境和作戰云的實現將使任何地點的部隊和用戶都可以訪問相同的數據和信息流,無論是實時規劃還是執行,并且以與執行任務相同的速率。高度適應不斷變化的任務要求的數字工具包將需要在作戰云上隨時可用,并使用軍事證書按需訪問幫助各級做出更好更快的決策。指揮官和作戰人員之間共享通用數字環境的發展將使作戰指揮控制的分散化和空中作戰中心傳統職能的地理點對點分布成為可能。

  • “指揮官和作戰人員之間共享通用數字環境的發展將使作戰指揮控制的分散化和空中作戰中心傳統職能的地理點對點分布成為可能。”

AOC的功能分布

分布式 AOC 可以理解為同時在不同的地方,而不是在一個或另一個地方,它代表了空軍未來作戰方式的游戲規則改變者。空中作戰中心傳統上由空軍從一個擁有重要基礎設施的固定位置操作,以允許接收大量通信和大量多專業人員。這種集中式 C2 模型在過去為空軍提供了很好的服務,但是隨著威脅形勢的演變,從執行作戰 C2 的單個固定位置的概念使得空中作戰容易受到能力越來越強的對手的攻擊,這些對手可以通過動能和非-動力學手段。在任何接收關鍵通信和提供可操作 C2 的集中位置發生自然災害、火災或停電成為潛在單點故障的情況下,同樣存在風險。

點對點分布的AOC將與位于不同地點的高級指揮部更好地保持一致,而在聯盟的情況下,則與世界不同地區保持一致。分布式AOC還將使空軍有可能與更多不同的專業人員聯系起來--在任何特定時間,在一個以上的地方經常需要這些專業人員--以解決復雜的作戰挑戰。空軍將獲得決定性的優勢,最大限度地減少非周期性工作的需要,以便在需要的地方和時間獲得信息,關鍵是要建立冗余,以提高行動的適應性。隨著AOC功能的分布,空軍將有能力迅速適應動態作戰場景中不斷變化的需求,包括C2網絡中任何關鍵節點的潛在損失,使邊緣作戰人員能夠以更加安全和靈活的方式行動。

然而,分布式空中作戰中心架構所承諾的最顯著的力量倍增效應是使空軍能夠無縫地連接到位于不同位置的伙伴要素和能力。將位于不同地點的盟軍和伙伴空中作戰中心虛擬地聚集在一起,將使空軍能夠整合可用的聯軍能力,以便在任何給定時間和地點利用最有效和最致命的空中力量組合。通過以增強力量和提供綜合威懾的方式整合聯軍能力,可以減輕空軍單獨面臨資源或人員壓力的現實和日常挑戰。因此,空軍將更少地依賴單個平臺能力,而更多地依賴于具有集成作戰 C2 的共享能力架構的力量,該架構從根本上優化了傳感器/射擊者的任務和分配。

MDO 中的 C2BM

作為指導任務和加快行動步伐的過程的一部分,通過替換會減慢行動周期(從而降低反應時間)的傳統方法,必須明確授權給每個級別的指揮部,以便確定決策的優先級可能的最低水平。因此,連接到接收數據和中繼命令的敏捷、適應性強和有保障的網絡的單個指揮官應該能夠專門指揮下屬單位的活動。對交付作戰能力的命令進行適當的優先排序仍然至關重要,但未來的挑戰將與誰指揮指揮官有關——尤其是在對多個任務有明顯壓力的情況下 政府部門將被納入 C2 決策過程。即使授權保持不變,集中控制/分布式執行和任務指揮的模式也可能受到挑戰,因此空軍必須更新正式關系和開展業務的方式。

開放式架構、系統體系(SoS) 網絡,專為高速、大容量而設計,在廣泛而分散的用戶群中進行數據交換對于在需要的時間和地點向合適的人提供相關信息至關重要。Link 16 為互連性和互操作性提供了一個通用標準,對聯軍行動仍然至關重要,但即使有一個在其用戶之間全面設計和實施的現代化計劃,其本身也不夠。更強大的作戰 C2 的基本原理推動了聯合全域指揮與控制 (JADC2) 結構和先進戰斗管理系統 (ABMS) 在美國的發展。JADC2 設想將整個部隊的傳感器、射手和支持平臺連接到主網格網絡,以便作戰指揮控制從以服務為中心的架構有效地推進到高度靈活的聯合全域架構。美國空軍打算利用 JADC2 實時融合來自無數不同來源的數據,而 ABMS 打算通過將正確的傳感器連接到正確的射手來感知、理解并允許指揮官比對手更快地采取行動。

在一個沒有任何單一平臺或武器系統本身能夠確保作戰成功的未來,JADC2和ABMS的目的是用其他系統的優勢來系統地減輕單個組件系統的局限性。沒有與ABMS或同等的作戰管理(BM)系統連接的平臺將具有較低的生存能力,并最終成為多余的。JADC2和ABMS是美國在每個戰爭場景中取得戰斗成功的基礎,它們為未來的作戰C2提供了將正確的傳感器連接到正確的射擊者的基礎。開發一個高度可擴展的、完全集成的、具有明確授權的多分類網絡架構,將是實現信息優勢的關鍵,它使指揮官和作戰人員能夠更有效和高效地執行。目前的網絡和系統需要進行現代化改造和調整,以實現更大程度的戰斗空間信息,然而,全面的網絡整合帶來了相當大的技術挑戰,因為各個系統并不總是使用一種共同的語言或順利地相互連接,特別是在涉及盟國和伙伴空軍的多國背景下。

  • “對交付作戰能力的命令進行適當的優先排序仍然至關重要,但未來的挑戰將與誰指揮指揮官有關,特別是在多個政府部門明顯面臨壓力將其納入 C2 決策過程的情況下。”

敏捷和協作戰斗

互操作性是未來戰爭的關鍵,而協同作戰的步驟設想跨所有平臺進行信息交換,而不僅僅是戰斗人員。除了由新的具有指揮能力的戰斗機領導的傳統戰斗機之外,隨著第五代平臺的出現,互操作性將需要擴展到所有平臺,包括遙控飛行器 (RPV) 和自主系統。在強大的聯合任務指揮下,互操作性與綜合規劃和作戰指揮控制將允許加速作戰,以克服具有先進網絡能力和武器系統的對手。將遺留系統調整為單一網格、多域網絡是空軍面臨的最關鍵挑戰,必須進行戰略轉變,優先考慮全面的網絡集成和互操作性以及必要的財務資源、時間和人員。

整合帶來了復雜的挑戰,有時需要比預期更長的時間才能實現結果,正如之前在 Link 16 上采用、適應和實施變化的國家經驗所表明的那樣。空軍必須迫使行業合作伙伴更廣泛地采用數據協議和工程系統的標準化,以便能夠有效和高效地實現未來所需級別的互操作性。同時,空軍必須 打破狹隘的思維方式、過時的數據和信息共享政策以及阻礙他們作為組織利用信息真正力量的文化障礙。軍事背景下與美國前總統羅納德·里根(Ronald Reagan)的話有了新的關聯,他將信息稱為現代的氧氣,因為信息力量是未來戰場上有效作戰的基礎。

將盟軍和合作伙伴的資產、資源和專業知識進一步互連,超出單個固定地點的定位,這將成為空軍在未來沖突中保持競爭力的必要條件。三十年前,可能有二三十人,包括指揮官及其參謀參與作戰計劃、執行和 C2。今天,視頻電話會議和數字應用程序使分布在不同地點和時區的數百名員工的點對點協作和信息共享成為可能。與盟國和合作伙伴互操作性的障礙在邏輯上需要考慮并更緊密地結合在一起 - 旨在確保數字環境得到主動保護和防御的國家網絡安全方法及其警告。依賴網絡空間和在網絡空間中作戰的固有脆弱性將使信息戰在傳統作戰之外占有一席之地。同時,空間領域和量子加密技術的進步將開始通過徹底改變軍事行動中的通信方式來減輕復雜網絡空間威脅的影響。

互操作性和聯盟有效性

互操作性是衡量聯盟有效性的關鍵,并將決定在未來的同行競爭環境中的戰斗成功。在沒有盟友和合作伙伴的幫助下,單獨過渡到全域作戰戰略是不可行的,但從聯盟的角度來看,要實現真正的互操作性,必須對空軍設計和規劃未來能力進行戰略反思。互操作性通常可以通過調整現有的系統而得到改善,但如果要以未來沖突所要求的方式在戰略上推進互操作性,以達到戰斗和勝利所必需的聯盟效力的程度,則需要成為一種采購考慮。

互操作性存在著重要的政策層面障礙,例如,與采購項目的過度分類和軍事系統的轉讓有關。這種對聯盟有效性的障礙在近年來的聯盟作戰活動中已變得很明顯,并促使美國引入新的方法,如國防出口特性計劃,該計劃旨在為優先考慮和追求互操作性的方式帶來范式的轉變。將互操作性考慮納入主要采購項目的初始能力文件的作戰概念(CONOPS),將確保它在未來系統的設計階段得到適當的規劃,并戰略性地納入采購過程本身,而不是作為事后的想法被編入。

美國還將更加強調與盟友和合作伙伴共同開發系統,并以系統的早期出口為目標,這一方面有助于改善整體系統設計和安全性,另一方面也能壓縮開發時間和降低成本。任何空軍都不能假設自己總是擁有最好的技術解決方案和概念,因此,當國際市場上有更優越的替代品時,進口能力將需要更高的優先權。軍事系統的本土開發提供了次要的優勢,如經濟效益的本地化和通過國內創造就業機會來培養高技能的勞動力,但也有一些權衡,如較低的性價比或系統不能與替代品提供的相同水平的性能。

在系統層面上,設備之間的互操作性是至關重要的,但是作戰平臺本身和確保它們的互連性本身并不足以實現互操作性,也不會自動轉化為改善聯盟的有效性。空軍必須通過制定共同的作戰方案和戰術、技術和程序(TTPs)來加強聯盟層面互操作性的概念基礎。空軍共同訓練、合作和培養工作關系的方式是打開未來作戰優勢的關鍵。建立信任需要時間,而作戰層面的互操作性--相對于系統層面的互操作性--是建立在多年的訓練和并肩工作上的,以了解和推進可以共同實現的目標。不可能在危機時期尋找信任,也不可能期望能夠以未來所需的行動水平和速度來運作。

空軍有必要作出新的努力,以改善與關聯部門以及盟國和伙伴空軍的同步和協調。建立一個更強大的傳感器網絡和發展收集、存儲、處理、分析、融合和分享適當安全級別的信息的能力的途徑始于雙邊討論,隨著聯合演習的推進,并隨著從持續努力和互動中獲得的經驗教訓被廣泛實施到培訓、教育和最終的積極行動本身而得以實現。歸根結底,在擴大力量和試圖實現聯盟伙伴之間的綜合威懾方面,信任的概念將比技術因素更重要。盟友和合作伙伴可以成為非常有價值的見解的來源,空軍必須變得更加開放,不斷地與同行分享威脅情況,并保持思想的持續互動,以支持持續改進。

  • "空軍必須通過開發共享的CONOPS和戰術、技術和程序(TTPs)來加強聯盟層面上的互操作性的概念基礎。空軍共同訓練、協作和培養工作關系的方式是開啟未來作戰優勢的關鍵。"

信任與信息共享

在這個時代,信息被視為力量,但只有當它被分享時才會變得真正強大,在評估盟友和合作伙伴之間的信任時,信息共享的方式是衡量有效性的關鍵。人工智能和神經網絡將能夠實時處理和分析目前需要數周時間的大量信息,然而,空軍的思考和反應速度將取決于他們在正確的時間向正確的人提供正確和相關的分類信息的能力。考慮到信息共享的三個基本要素(需求方面的理由;使之成為可能的技術和基礎設施;以及受其支配的政策和規則),理由越來越被認為是合法的,使之成為可能的手段在大多數情況下也是現成的。然而,以父權為框架的政策和信息發布規則與文化障礙相結合,阻礙了盟友和合作伙伴之間及時有效的信息共享,甚至經常是根本沒有。

古老的信息可釋放性政策和僵化的數據所有權文化,限制了實時甚至是歷史信息流向需要的地方。盡管空軍擁有與盟友和合作伙伴更緊密合作的動力,但他們總體上仍然落后于更有效作戰所需的信息共享水平。有效的信息共享的障礙和阻礙可歸因于傳統的模式,然而過去有效的東西不一定在未來有效。并非所有的信息都需要與所有級別和所有項目的人共享,但確保正確的人能夠獲得正確的信息是可能的,一方面,重新設計適用的信息共享政策、規則和分類以消除瓶頸,另一方面,通過硬件和軟件解決方案,降低工業規模的信息共享的操作安全(OPSEC)風險。

從商業部門的成功經驗中可以學到寶貴的經驗,即如何安全地改善企業層面的連接和信息共享,關鍵是與外部合作伙伴的連接和信息共享,從而提高生產力,為股東創造更高的價值。建立新的授權、政策和信息保護程序是必要的,以便讓信息在行動領域之間以及在共享的任務伙伴網絡中的不同安全分類之間安全和無縫移動。空軍將需要促進和實施更強大的信息和數據安全,同時通過與聯合和盟國或聯盟伙伴更好地協調技術和程序來建立一個共同的數據結構。跨作戰領域的信息和數據網絡的可訪問性和安全性將成為重中之重,而信息的完整性、可信度和可靠性則是剩余的問題。

  • "人工智能和神經網絡將能夠實時處理和分析目前需要數周的大量信息,但空軍思考和反應的速度將取決于他們在正確的時間向正確的人提供正確的相關信息的能力。"

網絡空間領域和信息作戰

隨著數字技術和創新的加速作用和采用,空軍的運作方式正變得越來越復雜。然而,機遇也伴隨著風險,因為支持空軍的信息技術和系統本身就成為一種威脅。網絡空間對于彌合現代戰斗空間所跨越的巨大距離至關重要,因此將繼續成為軍事行動中一個永久的、日益突出的要素。然而,大量信息的快速收集、控制和傳播產生了一種新的戰爭類型,即產生了傳統軍事系統必須能夠對抗和防御的具有普遍性的持續威脅。網絡空間和電磁頻譜為信息系統、武器和平臺的運作提供了重要的地形,指揮官的首要考慮之一是需要支配流動的作戰領域,使其盡可能受到抑制和保護,以防止可能帶來區域拒絕問題的攻擊。

網絡保護和通過一切必要手段捍衛網絡空間對軍隊來說是勢在必行的,但未來更重視的是數據和信息資源本身,而不是為它們提供地形的網絡。密碼學的現代化對于實現有保障的安全通信至關重要,但對部隊進行數據保護和信息安全教育是空軍需要解決的一個挑戰。軍隊需要重新培訓組織心態,并制定源自零信任文化的標準操作程序(SOP),以便作戰人員嚴重依賴的信息在所有層面上不斷得到認證和驗證。更廣泛地說,軍隊在網絡空間的主要重點仍將是通過網絡安全軟件和計算機網絡操作來保護C2的物理和電子。

盡管在網絡空間建立交戰規則(RoE)的挑戰仍然存在,但在未來幾年,信息作戰將不可避免地成為與傳統作戰一樣的核心能力。軍隊已經觀察到戰斗之王從火炮過渡到空中力量,空中力量穩步發展,可以在任何時候和任何地方使用。盡管在過去的30年里,空中力量是火力的 "首選",但不確定的是,在未來的30年里,空中力量是否會成為戰斗之王,或者動能能力是否會像其他傳統能力一樣,被更有效、更精確和更經濟的替代品所取代。預測未來總是很困難的,但目前的軌跡表明,非動能能力將最終成為戰斗之王,火力將從硬件過渡到軟件,因為不再需要飛行的效果,因為計算機代碼和遙遠的點擊將變得比動能武器的震蕩效果更具破壞力。

  • "軍隊廣泛需要重新培訓組織心態,并制定源于零信任文化的標準操作程序(SOP),以便作戰人員嚴重依賴的信息在各個層面不斷得到認證和驗證。"

利用空間領域

衛星能夠以最快和最安全的方式將信息傳遞到最底層的指揮部,其數據鏈接對于在高度競爭的環境中同步部隊成員,加速觀察、定位、決定和行動(OODA)的循環,以及在行動前和行動中加強部隊的安全和保障至關重要。

空間領域為全球通信、高空情報、監視和偵察(ISR)以及為保持對空域的控制和執行未來預測的高節奏行動所必需的定位、導航和定時(PNT)解決方案提供無與倫比的覆蓋范圍和持久性。將空間領域納入MDO將釋放出一種力量倍增效應,因為它允許創建跨作戰領域的新網絡,并為分布式聯合規劃和執行建立新機制。隨著傳統的地面和空中指揮要素被推到離戰斗更遠的地方,向空間領域的邁進對于在地面要素和遠程載體之間更廣泛地傳播連接是至關重要的,從而使部隊要素能夠彼此和總部要素之間更理想地運作。

擴大的地球同步衛星群將通過為所有類型的載人平臺、遙控飛行器和自主系統提供連接,使它們能夠一起遠程操作,從而實現一種新形式的作戰C2。隨著目前的限制因素--即計算能力、通信帶寬和太陽能電池板產生的電力--被克服,空軍將通過多種類型的新情報產品和服務呈現革命性的新前景。在未來幾年,利用大數據處理、人工智能和機器學習(ML)來生成、處理、分析和過濾衛星上的大量信息,并自主地向指揮官和作戰人員提供實時的關鍵信息服務將成為可能。空中和太空力量交織在一起,如果沒有所需的最低水平的天基能力,任何向MDO的過渡--設想進入所有作戰領域,但可以說以太空領域為核心--將仍然無法實現。

  • 在過去的三十年里,衛星已經顯示出在分析通信、定位目標位置、生成精確坐標(例如用于瞄準或空中投擲)和打擊后的戰斗評估方面不可或缺的效用,以支持從戰爭到保證任務到戰爭以外的軍事行動(MOOTW)等所有空中行動的規劃和執行。

建立一個軍事空間戰略

進入空間領域的初步步驟側重于發展空間態勢感知(SSA),在推進到天基傳感器和其他能力之前,從地面的雷達和強大的望遠鏡開始。在最基本的層面上,SSA必須允許空軍評估發射,監測衛星和運載火箭重返大氣層,跟蹤軌道上的衛星并提供潛在碰撞的預警。從這一初步步驟開始,需要由地面站、空間飛行器和通信鏈路組成的空間基礎設施,而作戰效果的提供則取決于專門的空間工作人員、操作人員及其工具包,這些因素綜合起來考慮,有可能消耗大量的財政資源。

空軍需要發展主權控制的空間能力的方法,這些方法既要有成本效益,又要有靈活性,例如插入硬件和軟件更新。提供即插即用解決方案的商業現成(COTS)技術和納米衛星--其開發成本相對較低,并能以低成本迅速復制--降低了進入空間領域的門檻,并將在允許空軍以必要的速度前進方面發揮重要作用,同時,越來越多的商業衛星運營商能夠有競爭力地為軍事行動提供帶寬和其他關鍵產品。

然而,空間領域的物理復雜性使得任何空軍或任何國家發展空間力量的相關技術復雜性和成本負擔本身完全不現實。空間領域構成了空間中較大和較小的軍事行為者的需要--無論大小--密切協作,甚至共同發展空間軍事力量。對空軍的要求是與盟友和伙伴協調步驟,無論他們是已經有了既定的程序和方案,還是處于啟動階段,對于利用空間領域為軍事行動提供的真正潛力將是至關重要的。

政府間、商業和研究伙伴關系將需要構成軍事空間戰略的基石,以便有可能從大量的現有知識中獲益,并應用從既定的空間行為者和遺留計劃的經驗中獲得的教訓。應用實驗對于空軍培養專業知識和能夠更迅速地確定能力差距和優先事項非常重要,當與盟友和伙伴合作推進時,可以大大簡化空間能力的開發周期,并為擴大長期的共享利益提供基礎。

通過戰略協調,資源單獨緊張的盟國和伙伴國空軍將能夠把他們的重點限制在建立具有利基能力、機制和軌道的小型衛星星座上,以便以后匯集起來,合并成更大或超大的星座。盟友和合作伙伴之間形成的超大型衛星星座有望提供一個更加多樣化和強大的共享能力架構,否則是無法實現的,關鍵是要建立冗余,以防止突然失敗或失去服務。建立冗余是必要的,因為在未來十年,新的空間行為者和空間威脅的引入使空間領域不僅更加擁擠,這本身就帶來了重大的新風險,而且還首次出現了軍事競爭。

  • 作為通常負責領導軍隊進入空間領域的軍種,當空軍開始考慮發展空間足跡和作戰能力時,眼前的挑戰是制定能夠在預算限制內和以相關速度提供需求的方案。

  • "盟國和伙伴之間形成的超大型衛星星座有望提供一個更加多樣化和強大的共享能力架構,否則是無法實現的,關鍵是要建立冗余,以防止突發故障或服務損失。"

專用太空指揮部

通過將天基能力分布在一個與盟國和伙伴共享的更廣泛的空間架構中,空軍將能夠從更多樣化的能力套件、更高的可用性和全球安全通信的延伸中獲益。隨著天基能力向盟國和伙伴之間共享的架構發展,控制目前被隔開的衛星的地面站將需要互聯并更接近AOC,以改善C2的決策。由于空間資產為民用和軍用用戶提供產品和服務,然而空間領域的使用使作戰C2變得復雜,可能需要其他政府部門參與傳統上由軍事指揮官負責的決策。

軍事指揮官很可能在特定情況下優先考慮或在空間領域的正確時間作出反應的能力減少或受到限制。在某種程度上,在可能的情況下插入的常設協議,可能會澄清如果向另一用戶提供的服務受到軍事行動的影響而需要遵循的具體程序。傳統的C2周期、程序和結構是為了對實體單位行使權力,而空間領域則側重于獲取和傳輸數據和通信以實現效果,需要不同的考慮。因此,一個專門的軍事空間指揮部是必要的,以滿足居住在各兄弟部門、其他政府部門以及外部盟友和合作伙伴的空間工作人員之間所需的巨大的整合和協調程度。

空軍在提供解決方案以有效利用空間進行多域作戰方面發揮著至關重要的作用,并且通常將負責從國防角度領導、管理和培育空間--例如在英國、澳大利亞和荷蘭,其空軍最近已經建立了初步的空間指揮部。一旦空軍建立了初步的操作能力,空間領域的C2結構和程序將隨著新框架的建立而發展,以產生綜合的空間領域意識,捍衛主權、盟國和伙伴的空間能力,并全面推進軍事空間行動、計劃和能力。一個專門的空間指揮部除了使可能沒有共同愿景的姐妹部門在空間領域的使用上保持戰略一致,甚至沒有充分認識到它的潛力外,還對培養空軍多領域行動所需的新的專業空間工作人員和專業知識的骨干隊伍至關重要。

  • "傳統的C2周期、程序和結構旨在對物理單位行使權力,而空間領域則側重于獲取和傳輸數據和通信以實現效果,需要不同的考慮。"

吸收新興技術和利用創新

為了使空軍有能力在各作戰領域進行思考、戰斗和取勝,幾乎所有的遺留系統都需要升級,而且空軍需要提高他們在面對快速技術進步時吸收有任務能力的技術的能力。隨著在采購周期的關鍵決策點上做出判斷的挑戰加劇,空軍采購規劃人員必須走一條鋼絲。在追求提供革命性能力的新解決方案、購買成本較低的商業現成技術(COTS)以彌補能力差距或試圖升級遺留系統之間做出選擇將變得更加微妙。在投入使用的新系統和升級遺留系統之間取得適當的平衡將被新系統的挑戰所加劇,這些新系統往往無法迅速投入使用。

為了滿足未來的作戰要求并保持機動自由,遙控飛行器和自主系統在多領域的戰斗空間中發揮著重要作用。人們普遍承認,無人駕駛和自主系統反映了未來的空中力量,但是空軍仍然傾向于主要從載人平臺和系統的角度考慮問題。對載人威脅和平臺的傳統關注導致了訓練和模擬的發展,TTPs甚至C2流程都是圍繞著提高載人系統對抗載人威脅的能力而設計的。空軍必須在載人、遙控和自主系統方面進行更全面的思考,其中人工智能具有巨大的作用,以確保它們得到適當的考慮,并適當推動對未來威脅、能力發展、培訓、實戰飛行和C2本身的思考。

下一代空域和戰斗管理將需要大數據處理和人工智能來擴展人類的決策空間,同時也有一個潛在的需求,即空軍能夠依靠快速軟件開發來提供基于云的服務解決方案,通過認證的軍事證書安全地訪問。人工智能的最大挑戰是與它的使用相關的控制水平。出于道德、法律和安全的原因,完全不對人工智能施加任何控制是不可行的--然而,施加人類控制超過一定程度,就會有效地減慢其旨在加速的決策過程。目前,無論是在駕駛艙還是在C2中心,人工智能都需要面向為決策者生成和提供選擇,但隨著作戰周期的加快和戰爭的自動化,它的作用將越來越大。

建立快速能力辦公室可能有助于解決采購挑戰,為關鍵任務的前線需求提供更快的周轉,然而,盡管有可能實現快速采購,空軍必須確保他們能夠在沒有特定系統的情況下通過產生開箱即用的解決方案,將現有技術與人類的洞察力和創新相結合。世界上最具創新精神的組織都能有效地利用集體天才的力量,而空軍必須更好地通過培養有利的程序、伙伴關系和心態來培養創新文化,直至最低層。思想沒有等級之分,當空軍領導人創造出創新蓬勃發展的組織環境時,基層人員或非入伍軍官可以成為解決行動挑戰的重要媒介和催化劑。通過扁平化組織,減少等級之間的縱向距離和部門之間的橫向距離,空軍可以實現一個更深入參與的員工隊伍,以更好地收獲創新的好處。

為了提高技術適應性,空軍必須使用通用的開放式架構開發未來的系統和數字解決方案,并更好地將操作人員和最終用戶與開發系統和工具的工程師和技術團隊以及負責采購和維持決策的辦公室聯系起來。通過迭代開發系統和工具來實現更深層次的合作,與操作人員建立共同的所有權,并使修訂工作能夠即時進行。用戶的直接、持續的參與將提高標準化程度--如圖形用戶界面--支持操作人員的培訓,并能確保服務成員為成功做好準備。與工業伙伴和學術界的伙伴關系將對壓縮系統從構思到原型的開發周期起到關鍵作用,確保更快的失敗途徑,并使空軍在技術上的適應性更強。

促進創新文化

前進的道路

空中力量仍然是今天動能效應和空運的最具決定性的能力,但空軍領導人必須確保空中力量在2030年及以后仍然具有相關性。空軍已經嚴重依賴在五個作戰領域的行動能力--然而這些領域都將變得非常混亂和有爭議。一系列的安全挑戰已經加大,變化的速度也在增加,因為潛在的威脅在破壞性技術武器化的推動下加速。空軍將面臨的挑戰是為潛在的安全損失找到解決方案,并保持他們在未來受限和退化的作戰空間繼續作戰的能力。為了變得更有生存能力、更靈活和更有彈性,以威脅為中心的聯合反應將是至關重要的,空軍必須重新定義他們如何與兄弟部門、盟友和合作伙伴進行合作、共存和競爭。空軍將需要在內部變得更加互聯互通,并與姐妹軍種、盟友和合作伙伴一起,在多領域的整合中取得成功,并在未來延伸的戰斗空間中提供協調的效果。

雖然世界各地的空軍確實無法在單一領域充分發揮優勢,更不用說在多領域背景下,但從過去的經驗中可以學到豐富的教訓。歷史上充滿了破壞性的挑戰,空軍必須制定戰略來推動執行MDO所需的轉型變化。這種轉變必須從擴大演示開始加速,以連接整個作戰領域的傳感器、射手和部隊要素。MDO范式廣泛要求平臺和專業人員同時支持各種各樣的作戰要求和聯合指揮官的連接。因此,在向MDO過渡的過程中,人的因素將比技術更具有決定性,如果要實現全面的網絡整合和戰斗云在軍事行動中的實際應用,必須更新培訓、發展和領導人員的方法以反映新的現實和戰爭方式。

  • 空軍需要變得能夠利用流動領域,有效地結合航空、空間和網絡空間,在全球舞臺上采取戰略行動(或發出信號)--在范圍和速度上有更多的選擇和最小的政治風險。

  • "為了變得更有生存能力、更靈活和更有彈性,以威脅為中心的聯合反應將是至關重要的,空軍必須重新定義他們如何共同運作、共同存在并與兄弟部門、盟友和合作伙伴競爭。

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

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

介紹

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

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

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

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

多域作戰之路

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

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

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

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

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

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

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

戰場上的人工智能

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

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

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

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

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

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

多域融合

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

當前的作戰管理系統

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

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

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

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

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

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

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

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

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

方法

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

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

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

范圍和限制

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

戰略框架(情景一和情景二)

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

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

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

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

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

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

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

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

情景 1 – 軍團梯隊

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

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

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

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

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

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

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

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

場景 2 – 師梯隊

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

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

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

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

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

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

影響

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

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

結論

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

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

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

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

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

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