無人駕駛和自主系統正在成為武裝部隊的一個內在組成部分。近來,無人機/無人駕駛飛行器(UAV)一直被廣泛討論,這只是由于其在國防和商業市場空間的內在應用而獲得的動力。然而,一些關于海基無人航行器的最新發展已經引起了人們的興趣。世界各地的海軍對無人海基航行器越來越感興趣,以進行探索和開發,并作為軍事行動的力量倍增器。鑒于地緣政治環境和沿海地區未來沖突的范圍,全球海軍的重點正日益轉向海基無人航行器領域的研究和開發。由于它們的自主性和在網絡中心環境中的作業能力,它們正被越來越多地采用,并且正在加速開發。預計人工智能(AI)、群體計算和量子計算等技術的發展,將促進武器化無人水面航行器(USV)和無人水下航行器(UUV)集群控制能力,這將徹底改變海戰。美國國防部高級研究計劃局(DARPA)的可解釋問題回答系統(EQUAS)專注于可解釋人工智能,它建立了用戶對系統的信任,提供了關于如何做出決策的相關信息,以便用戶能夠理解決策過程和系統建議。DARPA的另一個項目是海基物聯網(Ocean of Things),它收集和分析來自浮動傳感器的信息,以訓練USV和UUV人工智能系統的實時運行。
本文試圖概述這一領域的最新進展,描述技術發展、挑戰和未來趨勢。進一步回顧了海基無人航行器,包括USV和UUV,條令和標準、技術趨勢、應用、挑戰、法律問題、政策考慮和多年來的發展。本文還試圖了解全球海軍面臨的最新技術和挑戰,并迫切地關注主要用于軍事用途和戰場的發展。
自主系統將塑造戰爭的未來。因此,土耳其的國防人工智能(AI)發展主要側重于提高自主系統、傳感器和決策支持系統的能力。提高自主系統的情報收集和作戰能力,以及實現蜂群作戰,是發展國防人工智能的優先事項。雖然土耳其加強了自主系統的能力,但在可預見的未來,人類仍將是決策的關鍵。
人類參與決策過程提出了一個重要問題:如何有效確保人機互動?目前,自主系統的快速發展和部署使人機互動的問題更加惡化。正如土耳其國防工業代表所爭論的那樣,讓機器相互交談比較容易,但將人類加入其中卻非常困難,因為現有的結構并不適合有效的人機互動。此外,人們認為,人工智能對決策系統的增強將有助于人類做出更快的決定,并緩解人機互動。
土耳其發展人工智能的意圖和計劃可以從官方戰略文件以及研發焦點小組報告中找到。突出的文件包括以下內容:
第11個發展計劃,其中規定了土耳其的經濟發展目標和關鍵技術投資。
《2021-2025年國家人工智能戰略》,它為土耳其的人工智能發展制定了框架。
焦點技術網絡(Odak Teknoloji A??,OTA?)報告,為特定的國防技術制定了技術路線圖。這些文件提供了關于土耳其如何對待人工智能、國防人工智能和相關技術的見解。
土耳其特別關注人工智能相關技術,如機器學習、計算機視覺和自然語言處理,其應用重點是自主車輛和機器人技術。自2011年以來,自主系統,主要是無人駕駛飛行器(UAV),仍然是土耳其人工智能發展的重點。此后,這已擴大到包括所有類型的無機組人員的車輛。同時,用人工智能來增強這些車輛的能力也越來越受到重視。人工智能和相關技術的交織發展構成了土耳其人工智能生態系統的核心。
土耳其的人工智能生態系統剛剛起步,但正在成長。截至2022年10月,有254家人工智能初創企業被列入土耳其人工智能倡議(TRAI)數據庫。土耳其旨在通過各種生態系統倡議在其國防和民用產業、學術機構和政府之間創造協同效應。由于許多組織都參與其中,這些倡議導致了重復和冗余。冗余也來自于人工智能技術本身的性質。由于人工智能是一種通用技術,可以應用于不同的環境,各種公司都有用于民用和國防部門的產品;因此相同的公司參與了不同的生態系統倡議。此外,民用公司與國防公司合作,在國防人工智能研究中合作,并提供產品,這是司空見慣的。
土耳其鼓勵國際人工智能在民用領域的合作,但不鼓勵在國防領域的合作。然而,由于技能是可轉移的,國防人工智能間接地從這種合作中受益。
土耳其非常關注自主系統發展中的互操作性問題,特別是那些具有群集能力的系統。除了蜂群,北約盟國的互操作性也是一個重要問題。因此,土耳其認為北約標準在發展自主系統和基礎技術方面至關重要。
土耳其目前對人工智能采取了分布式的組織方式。每個政府機構都設立了自己的人工智能組織,職責重疊。目前,盡管國防工業局(Savunma Sanayi Ba?kanl???,SSB)還沒有建立專門的人工智能組織,但SSB的研發部管理一些人工智能項目,而SSB的無人駕駛和智能系統部管理平臺級項目。目前,根據現有信息,還不清楚這些組織結構如何實現國防創新或組織改革。
土耳其尋求增加其在人工智能方面的研發支出,旨在增加就業和發展生態系統。SSB將在未來授予更多基于人工智能的項目,并愿意購買更多的自主系統,鼓勵研發支出的上升趨勢。然而,盡管土耳其希望增加支出,但金融危機可能會阻礙目前的努力。
培訓和管理一支熟練的勞動力對于建立土耳其正在尋找的本土人工智能開發能力至關重要。這包括兩個部分。首先是培養能夠開發和生產國防人工智能的人力資源。因此,土耳其正在投資于新的大學課程、研究人員培訓、開源平臺和就業,同時支持技術競賽。第二是培訓將使用國防人工智能的軍事人員。國防人工智能也正在慢慢成為土耳其武裝部隊(Türk Silahl? Kuvvetleri,TSK)培訓活動的一部分。目前,關于土耳其打算如何培訓軍事人員使用國防人工智能的公開信息非常少。
第五代無線通信技術(5G),有可能改變通信系統。5G移動網絡將提供更高的速度、更低的延遲、更高的可靠性、更多的網絡容量和更多的互連性。隨著5G技術在原有系統和新系統中的部署、現代化和實施,預計會有巨大的改進。近年來,隨著各行各業都希望在新技術的風口浪尖上有所創新,對5G技術的投資和興趣也呈指數級增長。充分利用這項技術將推動工業和美國國防部(DoD)的能力在未來有巨大的改進,如更高的性能和更高的效率。本報告重點介紹該技術的現狀和國防部的具體使用案例。
美國防部已將5G技術列為一項重要的戰略技術。從美國防部5G戰略開始,"......那些掌握先進通信技術和無處不在的連接的國家將擁有長期的經濟和軍事優勢" [8]。通信和互聯系統的未來是5G,這本身就使它對美國防部極為重要。通過追求5G技術的最大潛力,美國防部將有能力在技術、性能和額外能力方面達到新的高度。
美國防部5G戰略和美國防部5G戰略實施計劃[9]為解決美國防部如何使用和推進5G網絡和應用的技術、安全、標準和政策以及合作方面提供了路線圖。全面的美國防部5G戰略實施計劃包括四個方面的工作。第一條努力路線是 "促進技術發展",例如,進行5G示范,實施毫米波和動態頻譜共享技術,促進開放架構和虛擬化,并重點發展5G員工隊伍。第二條努力路線是 "通過5G評估、緩解和運營"。這第二條努力路線主要側重于威脅情報、基礎設施風險、供應鏈的安全、全球運營、安全評估、網絡安全和零信任。第三條努力路線是 "影響5G標準和政策",包括與標準制定機構緊密結合。按照這些思路,國防部將創建和更新先進的頻譜管理、支持5G的作戰概念(CONOPS)和技術控制措施的標準和指導方針。最后,第四條努力路線是 "吸引合作伙伴",如國際盟友、工業界和國會成員。
本節確定了國防部對5G技術的具體使用案例。目前,由于各種原因,5G正被應用于所有服務。5G技術是一個關鍵的推動因素,其能力將使整個國防部在許多方面的性能得到改善。
2020年10月,國防部宣布了6億美元的獎勵,用于在五個美國軍事試驗場進行5G實驗和測試,這是世界上最大的全面5G測試的雙重用途。國防部尋求保持在尖端5G測試和實驗的前沿,以加強我們國家的作戰能力,以及美國在這個關鍵領域的經濟競爭力[10]。這五項測試將在3.2.1-3.2.5節中描述。
海軍陸戰隊后勤基地(MCLB)項目將開發一個5G智能倉庫,專注于車輛存儲和維護,以提高MCLB Albany后勤業務的效率和保真度,包括物資和供應的識別、記錄、組織、存儲、檢索和庫存控制。此外,該項目將為測試、完善和驗證新興的5G技術創造一個試驗場。
在內華達州的內利斯空軍基地進行的測試和試驗的目的是為使用5G技術開發一個測試平臺,以幫助空中、太空和網絡空間的殺傷力,同時提高指揮和控制(C2)的生存能力。具體來說,5G網絡將被用于分解和調動現有的C2架構,以實現敏捷作戰的場景。該測試與AT&T公司合作,提供高容量和低延遲的移動5G環境。
在華盛頓的劉易斯-麥克喬德聯合基地(JBLM)正在測試一個項目,其目標是能夠快速部署一個可擴展的、有彈性的、安全的5G網絡,為任務規劃、分布式訓練和作戰使用提供一個試驗平臺,以實驗5G支持的增強現實/虛擬現實(AR/VR)能力。
美國海軍圣地亞哥基地(NBSD)的一個項目的目標是開發一個支持5G的智能倉庫,專注于岸上設施和海軍單位之間的轉運,以提高海軍后勤業務的效率和真實性,包括物資和供應的識別、記錄、組織、存儲、檢索和運輸。此外,該項目將為測試、完善和驗證新興的5G技術創造一個試驗場。
猶他州的希爾空軍基地已經開始調查技術可行性、方法和頻譜共享的效用,以及在商業行業中至關重要的頻段與不同的5G網絡共存。這一事件表明,國防部致力于通過提供分配的頻譜供非聯邦(商業)系統使用,促進美國在5G時代的經濟競爭力。
接下來,來自美國陸軍以及國防高級研究計劃局(DARPA)和MITRE的其他5G國防部用例的進一步例子將在以下3.2.6至3.2.9節中提供。這些額外的用例顯示了在5G領域正在進行的工作的廣度,包括戰術網絡、開源計劃和基于威脅的框架。
5G++為戰術毫米波網絡調整5G是一個正在進行的美國陸軍第二階段小企業創新研究(SBIR)計劃,于2021年2月開始,預計結束日期為2022年8月[11]。這項工作的目標是解決關鍵需求,并提議開發5G++作為毫米波無線電原型,通過納入抗干擾性、改進的低截獲概率/低檢測概率(LPI/LPD)和安全網絡通信,使5G適應戰術領域。5G技術的目標是非常高的吞吐量、低功率和低延遲,預計這不僅有利于商業,也有利于戰術通信。在毫米波頻段工作提供高帶寬,以滿足共享頻譜環境中新興戰術應用不斷增長的吞吐量需求。然而,目前的5G波形并不能滿足美國陸軍對抗干擾性、LPI/LPD和安全性的要求,也不能支持設備對設備(D2D)的ad-hoc網絡模式而不依賴蜂窩狀基礎設施。跨越物理層、鏈路/MAC層和網絡層的新型算法集需要在毫米波、軟件定義的無線電(SDR)平臺上實現,并與5G協議棧一起進行廣泛的測試,以加速5G優勢向戰術領域的轉移。
指揮、控制、通信戰術項目執行辦公室(PEO C3T)進行了一項研究,評估當前和潛在的通信技術,以整合到未來的美國陸軍戰術網絡中。這項研究確定并總結了已經標準化的5G功能和技術,以及尚未標準化的新興功能。它還確定并總結了與現有和計劃中的美國陸軍戰術網絡相關的各種用例和關鍵性能指標(KPI)。這項研究進一步縮小了5G功能和技術的范圍,確定了哪些功能正在進行大量的商業開發,并可能在其商業和國防部部署的情況下有類似的應用和用例。最后,它的結論是建議進一步推進5G技術在美國陸軍各種戰術環境中的潛在應用所需的額外研究投資(見2020年9月出版的報告[12])。
DARPA的開放、可編程、安全的5G(OPS-5G)項目正在進行研究,以開發一個可移植的符合標準的5G移動網絡堆棧,該堆棧是開源的,設計上是安全的。OPS-5G尋求創建開源軟件和系統,以實現安全的5G和后續移動網絡,如6G。開源軟件的標志性安全優勢是增加了代碼的可見性,這意味著代碼可以被檢查、分析和審計,無論是手動還是使用自動工具。此外,開源的可移植性作為一個理想的副作用,使硬件和軟件生態系統脫鉤。這極大地提高了供應鏈攻擊的難度,并簡化了創新硬件進入市場的過程。該計劃旨在實現各種軟件組件的 "即插即用 "方法,從而減少對不信任的技術來源的依賴[13]。DARPA的OPS-5G計劃將創建開源軟件和系統,以實現安全的5G和后續的移動網絡。OPS-5G創造能力,以解決開源軟件的特征速度、萬億節點的僵尸網絡、可疑設備上的網絡切片以及大規模運作的適應性對手。長期目標是一個對美國友好的生態系統[14]。這個項目于2020年9月開始,估計完成日期為2024年9月。
MITRE Five-G Hierarchy of Threats(FiGHT)是一個基于威脅的框架,用于評估5G網絡的保密性、完整性和可用性,以及美國及其合作伙伴使用的設備、武器系統和應用程序。FiGHT利用現有安全框架的概念,并在此基礎上探索5G構件和相關的假設威脅,考慮美國政府的關鍵資產。
通過將一個全面的5G威脅框架應用于具體的用例和架構,這使得網絡投資規劃和優先次序得以確定,從而可以量化風險和優先緩解措施,以確保5G能夠以最小的損害進行革新。這項工作開始于2021財年(FY21),計劃在24財年完成[15]。
人工智能(AI)系統很可能會改變軍事行動。本文探討了人工智能系統如何影響準備和進行軍事行動的主要工具,并受其影響。因此,本文在戰略、理論、計劃、交戰規則和命令的背景下分析和討論了人工智能,以確定機會、挑戰和開放性問題的位置,并提出總體意見。本文采取了一個廣泛的分析角度,能夠根據新的政策和技術發展以及對政治、軍事、法律和道德觀點的考慮,對這一問題進行總體審查。因此,本文提供了一些見解和途徑,以推動對人工智能在軍事行動中的適當整合、管理和使用的進一步思考、研究和決策。
這篇短文分析了英國在最近兩份政策文件中提出的將人工智能(AI)用于軍事目的的方法。第一部分回顧并批評了英國防部于2022年6月發布的《國防人工智能戰略》,而第二部分則考慮了英國對 "負責任的"軍事人工智能能力的承諾,該承諾在與戰略文件同時發布的《雄心勃勃、安全、負責任》文件中提出。
建立自主武器系統所需的技術曾經是科幻小說的范疇,目前包括英國在內的許多國家都在開發。由于無人駕駛飛機技術的最新進展,第一批自主武器很可能是基于無人機的系統。
英國無人機戰爭組織認為,開發和部署具有人工智能功能的自主武器將產生一些嚴重的風險,主要是在戰場上喪失人的價值。賦予機器奪取生命的能力跨越了一個關鍵的道德和法律障礙。致命的自主無人機根本缺乏人類的判斷力和其他素質,而這些素質是在動態戰場上做出復雜的道德選擇、充分區分士兵和平民以及評估攻擊的相稱性所必需的。
在短期內,自主技術的軍事應用可能是在低風險領域,如物流和供應鏈,支持者認為這些領域有成本優勢,對戰斗情況的影響最小。這些系統可能會受到人類操作員的密切監督。從長遠來看,隨著技術的進步和人工智能變得更加復雜,自主技術越來越有可能成為武器,人類監督的程度可望下降。
真正的問題也許不是自主權的發展本身,而是人類控制和使用這一技術發展的里程碑的方式。自主性提出了與人類判斷、意圖和責任有關的廣泛的倫理、法律、道德和政治問題。這些問題在很大程度上仍未得到解決,因此,對于快速推進發展自主武器系統,人們應該深感不安。
盡管自主武器系統似乎不可避免,但有一系列的措施可以用來防止其發展,如建立國際條約和規范,制定建立信任措施,引入國際法律文書,以及采取單邊控制措施。英國無人機戰爭組織認為,英國應充分參與在國際舞臺上制定這些措施。
然而,在這個時候,政府似乎希望保持其選擇的開放性,經常爭辯說,它不希望創造可能阻礙人工智能和機器人技術的基本研究的障礙。盡管如此,大量受控技術,如加密,或在核、生物和化學科學領域,可用于民事或軍事目的,而且受控時不會扼殺基礎研究。
在過去的幾年里,人工智能(AI)的采用非常迅速,其使用也很廣泛。公共和私人部門的組織正在將人工智能用于廣泛的應用。在國防部門,對人工智能對國家安全的潛在影響的認識正在通過對后勤、半自動和自主武器、ISR(情報、監視和偵察)、指揮和控制以及網絡和信息行動的大量投資得到加強。畢竟,人工智能將戰爭的性質從信息化的方式轉變為智能化的戰爭方式。像美國和中國這樣的國家已經在其現有的防御框架中實施了一些形式的智能化戰爭。印度現在正以其新興和顛覆性的技術進步,向強大的軍民融合過渡。這篇背景文章探討了可能通過人工智能及其應用進行的智能化戰爭的所有方面,以及人工智能為國防帶來的挑戰和機遇。
印度的人工智能在軍事領域的實施處于起步階段;然而,其商業化的建立正以其在醫療保健、農業、教育、智能城市和基礎設施以及智能移動和交通等各個領域的不同應用而發展壯大。NITI Aayog在2018年發布了關于人工智能的國家戰略,主要關注這些領域。2021年,它進一步提出了一份關于負責任的人工智能第一部分和第二部分的報告,其中討論了印度人工智能的發展、采用和人工智能生態系統的培育。它的重點是促進研究、勞動力的技能培訓和再培訓,促進采用人工智能解決方案和發展準則。該報告還提出了對負責任的人工智能管理的問責制、安全、隱私和數據安全的關注。Niti Aayog的人工智能卓越研究中心(COREs)將作為國際轉型人工智能中心(ICTAIs)的技術供給者,旨在為社會領域創造基于人工智能的應用。
印度正在帶頭進行人工智能開發和采購,以加強其軍事基礎設施。印度人工智能軍事能力的一些例子包括用于ISR行動的人工智能機器人RoboSen,用于后勤支持的小型化便攜式行走機器人,具有認知能力的機器人,用于維護和維修部件,像黑黃蜂這樣的微型無人機,智能輪椅,以及CAIR的網絡流量分析(NETRA)系統,用于實時監控互聯網流量。印度的無人機能力包括Botlab Dynamics公司的蜂群無人機,HAL和NRT公司的空中發射靈活資產蜂群(ALFA-S),蜂群無人機,DRDO的Rustom 1。 印度海軍還計劃在關鍵任務領域整合基于人工智能的技術,并將INS Valsura作為大數據領域的卓越中心和關于人工智能和大數據分析的最先進實驗室。最近,2022年7月10日,在UDAAN(數字化、自動化、人工智能和應用網絡單位)的支持下,IAF在新德里的空軍站啟動了人工智能(AI)卓越中心。該中心配備了大數據和人工智能平臺,用于處理分析的所有方面,包括機器學習、NLP、神經網絡和深度學習。IIT-Hyderabad已經建立了一個關于自主導航和數據采集系統(TiHAN)的技術創新中心。DRDO的移動自主機器人系統(MARS)UGV和基于Arjun MK 1A戰斗坦克的UGV是正在籌備中的無人駕駛地面車輛,它們將配備120毫米火炮和本土地理信息系統(INDIGIS)。 印度國防部最近在GenNext人工智能解決方案的活動中展示了在過去三年中采取的人工智能舉措。為了促進國防部門的增長和發展,展示了iDEX初創企業技術,今年開始了第六屆國防初創企業挑戰。
技術正在從根本上改變國防的性質。從人工智能(AI)和機器學習的革命性進展到量子計算、機器人和天基電信的快速創新,軍事防御規劃正在不斷發展。利用科學技術來推進整個國防部(DND)和加拿大武裝部隊(CAF)的指揮和控制(C2)系統,對于維護北美的防務至關重要。
正如“強大、安全、參與”中所強調的那樣,北美的防御仍然是加拿大和美國的一個關鍵優先事項。加拿大的國防政策(國防部2017年)和美國的國防戰略(美國國防部[DoD]2018年)以及美國國家安全委員會的人工智能(2021年)都強調了這一點。盡管目前的系統和北美防御方法多年來一直保持著加拿大和美國的安全,但在新的和正在出現的威脅面前,這些系統和方法已經越來越過時。
正如最近為國防部準備的一份報告所解釋的那樣,技術變革正在加強作戰指揮官確定需求或機會與向作戰人員提供解決方案之間的時間壓縮(Modigliani等人,2020)。在數字時代,軍隊現在面臨的挑戰是,即使想法和初始作戰能力之間的時間尺度開始縮小,也要更快地行動,做出更好的決定。
今天的安全威脅繼續模糊了陸地、海洋、空中、網絡、空間和信息領域之間的傳統區別--即使技術侵蝕了地理上曾經提供的優勢。人工智能和自主系統在戰場態勢感知和精確制導武器系統中的應用代表了軍事技術發展的一個范式轉變。
盡管技術革新一直在塑造戰爭的性質,但當代技術變革的規模和速度是前所未有的。自主的無人機、增強的人機協作和以衛星為媒介的電信正日益成為現代軍事系統的基礎。多極秩序的崛起和日益增長的數字增強型武器市場(2019年公私分析交流計劃)一起,開始從戰略上重新配置國家安全的性質。
在西方占主導地位的時代之外,亞洲正在回歸到現代性時代之前長期繁榮的商業和文化交流模式(Romei and Reed 2019)。隨著全球經濟的變化越來越有利于亞洲市場,美國和中國之間日益激烈的競爭與世界地緣政治重心的轉移相重疊。如果說十九世紀屬于歐洲,二十世紀屬于美國,那么二十一世紀現在屬于亞洲,特別是中國。
事實上,在烏克蘭發生的事件標志著大國競爭歷史上的一個轉折點。俄羅斯對烏克蘭的入侵凸顯了一個不斷變化的地緣政治格局,一個多中心的體系開始形成。俄羅斯的地區野心和中國的經濟崛起正在顛覆歐亞大陸的戰略架構,重新配置全球秩序。
我們可能看到的是一個新的地緣政治格局。中國"一帶一路 "倡議有可能將地緣政治戰略家Halford Mackinder在1904年描述的 "世界島"(AfroEurasia或非洲、歐洲和亞洲)統一起來(見圖1)。正如麥金德所觀察到的,在過去500年里,每一個全球霸主的崛起都是因為對歐亞大陸的主導地位(McCoy 2021)。
面臨著一個新的歷史時刻,因為大國競爭和加速的技術變革共同重塑了全球秩序。全球貿易的地緣政治摩擦和北大西洋公約組織(NATO)與俄羅斯之間曠日持久的沖突共同表明了一個新的、不同的風險環境。商業算法和現成軟件的應用確保了建立在自主系統和人工智能基礎上的技術提高了曠日持久的網絡戰爭的可能性,即使網絡犯罪分子和國家支持的行為者利用數據和通信網絡來攻擊非傳統目標。
DND/CAF認識到,一個以創新變化和地緣政治格局變化為標志的新技術時代正在形成。2017年6月,DND/CAF發布了其國防政策《強大、安全、參與》,認為加拿大的大部分戰術優勢是由于 "敏捷的信息管理和技術工具"。 以推進一系列信息技術為戰略重點,包括數據分析、深度學習和自主系統,"強大、安全、參與 "概述了一些優先事項,并確定了支持加拿大國防戰略愿景的關鍵支柱。
與 "強大、安全、參與"相一致,加拿大國防研究與發展部(DRDC)和國際治理創新中心(CIGI)共同組織了一個全國性的系列研討會,在加拿大國家安全的背景下研究人工智能促進國防和安全。這一舉措特別符合整個加拿大政府對數據的日益重視,正如提交給樞密院書記的報告中所述。聯邦公共服務的數據戰略路線圖》(加拿大政府2018年)。
該系列研討會邀請了各種演講者,以促進對管理下一代軍事行動所需的資源和專業知識的更好理解,涉及三大主題:
→ 人工智能和半自主系統。
→ 人工智能和網絡安全,以及
→ 實現泛域C2。
該研討會旨在從戰略上吸引加拿大的創新生態系統,為專家們提供了一個討論人工智能給加拿大國防帶來的挑戰的空間。由DRDC伙伴關系戰略局發起,該研討會項目由CIGI在2021年秋季和2022年冬季期間管理。與會者包括來自加拿大國防部/加拿大空軍的主要利益相關者、加拿大政府和支持人工智能研究的主要機構。
該研討會側重于了解為軍事行動開發和實施可信賴、可解釋的人工智能所涉及的要求,審查了一系列問題,包括數據質量評估、數據格式、數據共享、偏見緩解、人機合作和自主系統的倫理。這份特別報告建立在該系列研討會的基礎上,為推進加拿大的軍事規劃提供了具體建議。它旨在提供一個分析框架,以了解人工智能在未來十年內對國防的影響。
想象力和對物理原理不斷發展的理解是未來技術能力的唯一界限,當美國陸軍將自己轉變為一支能夠在多域作戰(MDO)中占主導地位的部隊時,技術在建立和保持對敵手的優勢方面的作用就會增加。美國的政府機構包含了一些組織,負責資助、研究、開發并在新技術增長時將其納入部隊。本專著描述了目前正在開發的能力,這些能力將作為下一代概念的基礎,目前只存在于科幻小說中,但現實中卻有可能實現。它概述了這些進展中的技術所提供的潛在機會,以及它們如何能夠融入所有領域的未來作戰環境。
隨著美國國防部(DoD)從大規模戰斗行動概念向多域作戰(MDO)和聯合全域作戰過渡,對跨領域技術整合的重視程度繼續提高。公共和私營部門的研究和開發組織已經從關注具體的能力轉向提供基本概念的創新,正如陸軍優先研究領域中所概述的那樣(見圖1)。雖然這些優先事項是陸軍特有的,但國防部的其他部門也在為技術創新投入大量資源。
圖 1. 美陸軍優先研究領域。美國陸軍,“2019 年陸軍現代化戰略:投資未來”。
2019年正式成立的美國太空部隊(USSF),在其預算撥款中包括89億美元用于發展天基系統技術。 作為領導將新技術納入空間領域當前和未來擬議戰爭概念的軍事機構,USSF占據了一個不斷發展以滿足作戰環境變化的角色。在短期內,其余領域的更多能力將依賴于空間領域的資產,并推動對技術能力和效率的要求呈指數級增長。美國防部或整個美國政府的任何作戰組織都沒有智力或財政能力來單獨管理這一巨大的任務。與私營企業的緊密合作提供了美國所需的優勢,以保持對其對手的相對優勢。
民用技術的軍事應用和軍用技術的民用應用通過連接兩個平行的研究軌道和匯集關鍵資源如突破、設施和資金來加速發展進程。美國的幾家私營公司已經有專門的部門與政府合作,使雙方受益。作為洛克希德-馬丁公司的一部分,臭鼬工廠負責開發標志性的軍用飛機,如F-117夜鷹和SR-71黑鳥,而雷神技術實驗室創造了愛國者導彈,至今仍是國家防空計劃的基石。私營企業和軍方官員之間的持續合作也改善了技術預測,使規劃者有能力建立起納入仍在開發管道中的概念的途徑,甚至在它們準備投入使用之前。
在本專著中,對未來軍事規劃者來說,最后也是最關鍵的難題是如何在中期和長期將預測能力整合到作戰方法中。等到概念經歷了研究、開發、測試、原型設計和規模生產的完整周期后再考慮其效果,會使美國部隊落后于曲線,并處于持續的反應狀態,特別是在與俄羅斯和中國這樣的全球技術大國競爭時。未來的鑄造過程必須是連續的和迭代的。適應性強的計劃,具有圍繞發展中的突然延遲或進展進行調整的靈活性,比依賴線性進展的概念保持優勢。將 "鞭打 "事件的可能性傳達給高級領導人和政治家,以緩和期望,并減少那些不熟悉技術的細微差別的人的摩擦。
美國國防機構如何利用并迅速整合技術進步,以在多域作戰框架內獲得并保持競爭優勢?
負責開發下一代全域聯合作戰概念的戰地級規劃人員需要采用一個反復的、持續的規劃過程,考慮到理論上可能的、但目前還沒有的、與所有領域相互依賴的技術,以集中資源分配和從目前到未來作戰環境的未來預測路徑。
本專著包括四個不同的研究和思考階段,大致遵循軍隊設計方法學的概念。因此,第一部分試圖了解創新技術的現狀,從而了解軌道和軌道外競爭的技術作戰環境。發展存在于整個美國戰爭機器從概念到原型生產的連續過程中,一些進步來自非軍事應用,如通信、金融和體育產業。第二,研究哪些非保密技術有待于相對迫切的實施。即使在起步階段,新概念的簡單應用也會在多領域的戰場上帶來作戰優勢,而來自真實世界的反饋和數據支持進一步的完善。
在已知的物理學和應用科學的限制下,對現在和可能的空間進行了略微緩和但雄心勃勃的介紹,為未來三十年設定了目標桿。計算能力、材料科學和效率的線性增長阻礙了這些崇高目標的實現。然而,如果能力的增長保持過去幾十年的指數增長(見圖2),本專著中所探討的所有概念都是可以掌握的。最后,本研究以一個簡短的未來戰爭的虛構場景作為結束,該場景展示了戰略和作戰能力在戰術領域的整合,加強了它們與未來戰士在MDO的五個現有領域以及未來可能存在的地外領域的相關性。該方案提出了一個可能的理論終結狀態,以在10到15年的規劃范圍內建立一個作戰方法。然而,這很可能只是物理學和想象力極限競賽中的一個快照。
圖2. 隨著時間的推移,技術能力呈指數增長。
本專著主要關注軌道和軌道外的競爭,包括對所探討的能力有重大影響的地面節點和系統。最終的勝利或失敗,即使是在未來的沖突中,也將極大地影響地面人口,即交戰國的公民。他們將掙扎著在戰爭的附帶影響下生存,同時也會受到氣候變化、人口過剩、食物和水匱乏的日益嚴重的影響。
小型無人駕駛飛機系統(sUAS)的指數式增長為美國防部帶來了新的風險。技術趨勢正極大地改變著小型無人機系統的合法應用,同時也使它們成為國家行為者、非國家行為者和犯罪分子手中日益強大的武器。如果被疏忽或魯莽的操作者控制,小型無人機系統也可能對美國防部在空中、陸地和海洋領域的行動構成危害。越來越多的 sUAS 將與美國防部飛機共享天空,此外美國對手可能在美國防部設施上空運行,在此環境下美國防部必須保護和保衛人員、設施和資產。
為了應對這一挑戰,美國防部最初強調部署和使用政府和商業建造的物資,以解決無人機系統帶來的直接風險;然而,這導致了許多非整合的、多余的解決方案。雖然最初的方法解決了近期的需求,但它也帶來了挑戰,使美國防部跟上不斷變化問題的能力變得復雜。為了應對這些挑戰,美國防部需要一個全局性的戰略來應對無人機系統的危害和威脅。
2019年11月,美國防部長指定陸軍部長(SECARMY)為國防部反小型無人機系統(C-sUAS,無人機1、2、3組)的執行機構(EA)。作為執行機構,SECARMY建立了C-sUAS聯合辦公室(JCO),該辦公室將領導、同步和指導C-sUAS活動,以促進整個部門的統一努力。
美國防部的C-sUAS戰略提供了一個框架,以解決國土、東道國和應急地點的sUAS從危險到威脅的全過程。國防部的利益相關者將合作實現三個戰略目標:(1)通過創新和合作加強聯合部隊,以保護國土、東道國和應急地點的國防部人員、資產和設施;(2)開發物資和非物資解決方案,以促進國防部任務的安全和可靠執行,并剝奪對手阻礙實現目標的能力;以及(3)建立和擴大美國與盟友和合作伙伴的關系,保護其在國內外的利益。
美國防部將通過重點關注三個方面的工作來實現這些目標:準備好部隊;保衛部隊;和建立團隊。為了準備好部隊,國防部將最大限度地提高現有的C-sUAS能力,并使用基于風險的方法來指導高效和快速地開發一套物質和非物質解決方案,以滿足新的需求。為了保衛部隊,國防部將協調以DOTMLPF-P考慮為基礎的聯合能力的交付,并同步發展作戰概念和理論。最后,作為全球首選的軍事伙伴,國防部將通過利用其現有的關系來建設團隊,建立新的伙伴關系,并擴大信息共享,以應對新的挑戰。
通過實施這一戰略,美國防部將成功地應對在美國本土、東道國和應急地點出現的無人機系統威脅所帶來的挑戰。在這些不同操作環境中的指揮官將擁有他們需要的解決方案,以保護國防部人員、設施、資產和任務免受當前和未來的無人機系統威脅。
2022年6月15日,英國國防部在倫敦科技周人工智能峰會上發布了《國防人工智能戰略》,旨在“雄心勃勃、安全和負責任地”使用人工智能的戰略和相關政策。本戰略支持創建新的國防人工智能中心(DAIC),以提供前沿技術樞紐,支撐英軍使用和創新相關技術。本戰略概述了以下內容:一是在國防中使用人工智能的新倫理原則;二是人工智能在國防部加強安全和現代化的地位和應用;三是考慮通過人工智能研究、開發和實驗,通過新概念和尖端技術徹底改變武裝技術能力,并有效、高效、可信地向戰場交付最新裝備。該戰略將將成為英國人工智能戰略的關鍵要素,并加強國防在政府層面通過科學和技術獲取戰略優勢的核心地位。
圖 英國國防部發布《國防人工智能戰略》
(本文根據原文編譯整理,僅供交流參考,觀點不代表本機構立場。)
英國國防部人工智能戰略的愿景是:以英國規模為標準,成為世界上最有效、最高效、最可信和最具影響的國防組織:
有效——提供戰場制勝能力和支持,以及英國與盟友關于人工智能生態系統合作的能力;
高效——通過創新使用技術交付能力,進行作戰并實現生產力效應;
可信——基于人工智能系統的安全性和可靠性受到公眾、盟友和人民的信任,根據英國核心價值觀合法合規地使用人工智能;
影響——積極參與合作和引領人工智能技術的全球發展和管理趨勢;
二**、背景和必要性******
英國國防部《綜合評估(2021)》強調指出,國家在人工智能領域的卓越表現是確保英國在2030年前成為“科技超級大國”的核心。英國國防部《國家人工智能戰略(2021年)》指出,人工智能在改寫整個行業的規則、推動經濟大幅增長和改變生活的所有領域方面具有巨大潛力。英國國防部《綜合作戰概念 (2020年) 》描述了無處不在的信息和快速的技術變革如何改變了戰爭的性質。在軍事作戰的各個領域,沖突正變得愈發復雜。新技術產生大量數據,解鎖新的威脅和漏洞,并通過如蜂群無人機、高速武器和先進網絡攻擊等下一代先進能力擴大潛在攻擊的規模。
人工智能技術以及其影響可能會極大地縮短決策時間,使人類理解負擔加重,而且這些在現代戰場中需要快速做出反應。正如《國防司令部文件(2021)》所指出的,“未來沖突的勝負可能取決于所采用人工智能解決方案的速度和效率”。因此信息作戰變得越來越重要。簡而言之,當代國防正在發生一場根本性的劇變,與人工智能相關的戰略競爭正在加劇,因此必須迅速、主動和全面應對。
本戰略闡述了英國將如何應對這一重大戰略挑戰,其應該引起英國國防部的重視,并參與部隊發展和國防轉型,英國國防部需要明確其機構與人工智能相關的要素并采取相應行動,以在后續執行和交付方面發揮關鍵作用。
三、發展途徑
**一是英國國防部需要轉變為“人工智能就緒”的組織。**具體措施是:1)推動文化、技能和政策變革,培訓領導人,提高人員技能,并加強國防人工智能和自主部門的組織能力;2)創建國防人工智能技能框架和新的人工智能職業發展和晉升路徑;3)將數據視為關鍵戰略資產進行管理和應用,建設新的數字主干網絡和國防人工智能中心。
**二是在速度和規模上采用和利用人工智能,以獲得防御優勢。**具體措施是:1)將人工智能視為能力戰略和部隊發展過程中戰略優勢的關鍵來源;2)短期路線采用成熟的數據科學、機器學習和先進的計算統計技術提升效果和生產力,長期路線進行尖端人工智能技術研發;3)采用多學科多技術將人類認知、創造力和責任與機器速度分析能力相結合以評估人工智能系統的脆弱性和威脅;4)與盟友和伙伴密切合作開發創新能力解決方案以應對共同的挑戰。
**三是推動和支持英國國防和安全人工智能生態系統。**具體措施是:1)通過英國工業和學術人工智能的雄厚基礎以及政府的支持建立信心并明確要求;2)視人工智能生態系統為戰略資產,消除行業壁壘,建立更具活力和一體化的伙伴關系;3)促進行業聯系建立新的國防和國家安全人工智能網絡,促進人才交流和共創,鼓勵業界投資國防相關的人工智能研發,并簡化國防數據和資產的獲取。4)促進中小企業,使監管方法現代化,支持業務增長并最大限度地利用國防人工智能相關知識產權促進相關技術商業化。
**四是塑造全球人工智能發展,以促進安全、穩定和民主價值觀。**具體措施是:1)按照英國的目標和價值觀塑造人工智能的發展,促進倫理方法,并影響符合民主價值觀的全球規范和標準;2)促進安全與穩定,確保英國的技術進步得到適當保護,同時探索建立信心和將軍事人工智能使用風險降至最低的機制;3)考慮可能出現的極端甚至事關生存的風險,并積極與盟友和合作伙伴接觸,制定未來的安全政策,尋求建立對話,以降低戰略錯誤、誤解和誤判的風險。
四、優先效果
通過采用人工智能技術實現本戰略目標,使英國武裝部隊實現現代化,并迅速從工業時代的聯合部隊過渡到敏捷信息時代的綜合部隊,國防部將受益于效率和生產率的提高,其期望的優先效果如下:
決策優勢:通過更充足、更分散的決策制定和基于威脅的機器快速響應,提高作戰節奏和靈活性。
效能:通過智能自主提高靈活性、效能和可用性。
解鎖新能力:通過開發新的作戰方式確保作戰優勢,增強軍事效果,保護人民免受傷害。
武裝部隊:減輕部隊負擔,并將人類決策集中在基于獨創性、背景思維和判斷力的高價值職能上。
五、戰略綜述總結****
**六、**結束語
人工智能必須成為未來必不可少的技術,其也促使著英國國防部改變對現代技術的看法,調整其技術方向和戰略需求,全面擁抱世界領先的人工智能解決方案和能力,推進其國防業務中觀念、文化、規劃和交付方面的持久變化,并將其作為國防戰略融入國防領域,以確保英國軍隊成為敏捷信息時代的綜合部隊。
編譯:船の心
END
世界軍事電子領域2021年度十大進展
美國防部(DOD)正在對其指揮軍事力量的方法進行現代化改造。國防部高級領導人已經表示,現有的指揮和控制架構不足以滿足2018年國防戰略(NDS)要求。全域聯合指揮與控制(JADC2)是國防部的概念,將所有軍種--空軍、陸軍、海軍陸戰隊、海軍和太空部隊的傳感器連接到一個網絡中。
DOD指出,用Uber共享服務來比喻其對JADC2的期望最終狀態。Uber結合了兩個不同的應用程序--一個是乘客,另一個是司機。使用各自的位置,Uber算法根據距離、旅行時間和乘客(以及其他變量)來確定最佳匹配。在JADC2的情況下,這種邏輯將找到攻擊特定目標的最佳武器平臺,或應對新出現威脅的最佳單位。為了使JADC2有效工作,DOD正在追求三種新的或新興的技術:自動化和人工智能、云環境和新的通信方法。
DOD的一些機構和組織參與了與JADC2相關的工作。下面的清單突出了與JADC2開發有關的部分組織和項目:
國防部首席信息官:第五代(5G)信息通信技術。
國防部長辦公室(研究與工程):全網絡化指揮、控制和通信(FNC3)。
國防高級研究計劃局:馬賽克戰爭。
空軍:高級戰斗管理系統(ABMS)。
陸軍:項目融合(Project Convergence)。
海軍:項目超配(Project Overmatch)
隨著國防部開發指揮和控制軍事力量的新方法,國會可能會考慮幾個潛在的問題:
國會如何在驗證需求或成本估算之前考慮JADC2的相關活動?
在沒有正式的計劃或預算申請的情況下,國防部為JADC2的預算是多少?
JADC2的支出重點是什么,是否有國防部可能沒有投資的舉措?
國防部如何確保每個軍種和盟國的通信系統之間的互操作性?
國防部應如何優先考慮其未來網絡中相互競爭的通信需求?
人工智能將在未來的指揮和控制決策系統中發揮什么作用?
為了滿足JADC2的要求,有哪些潛在的部隊結構變化是必要的?
國防部應如何管理與JADC2相關的工作?
全域聯合指揮與控制(JADC2)是美國國防部(DOD)的概念,即把所有軍種--空軍、陸軍、海軍陸戰隊、海軍和太空部隊的傳感器連接成一個網絡。傳統上,每個軍種都開發了自己的戰術網絡,與其他軍種的網絡不兼容(例如,陸軍網絡無法與海軍或空軍網絡連接)。通過JADC2,國防部設想建立一個 "物聯網"網絡,將眾多傳感器與武器系統連接起來,利用人工智能算法幫助改善決策。
DOD官員認為,未來的沖突可能需要領導人在幾小時、幾分鐘或可能幾秒鐘內做出決定,而目前分析作戰環境和發布命令的過程需要數天時間。國防戰略(NDS)委員會報告的非保密概要指出,目前的C2系統與潛在的同行競爭對手相比已經"惡化"。國會可能對JADC2概念感興趣,因為它正被用來制定許多高調的采購計劃,以及確定美國軍隊對潛在對手的有效性和競爭力。
圖 1. JADC2 的概念愿景
JADC2設想為聯合部隊提供一個類似云的環境,以共享情報、監視和偵察數據,在許多通信網絡中傳輸,從而實現更快的決策(見圖1)。JADC2打算通過收集來自眾多傳感器的數據,利用人工智能算法處理數據以識別目標,然后推薦最佳武器--包括動能和非動能武器(如網絡或電子武器)--來打擊目標,從而幫助指揮官做出更好的決策。
DOD指出,用Uber共享服務作為類比來描述其對JADC2的期望最終狀態。使用各自的位置,Uber算法根據距離、旅行時間和乘客(以及其他變量)來確定最佳匹配。然后,該應用程序為司機提供指示,讓他們按照指示將乘客送到目的地。Uber依靠蜂窩和Wi-Fi網絡來傳輸數據,以匹配乘客并提供駕駛指示。
一些分析家對JADC2采取了更加懷疑的態度。他們對JADC2的技術成熟度和可負擔性提出了疑問,以及是否有可能在一個致命的、充滿電子戰的環境中部署一個能夠安全可靠地連接傳感器和射手并支持指揮和控制的網絡。分析人士還詢問誰將擁有跨領域的決策權,因為傳統上,指揮權是在每個領域內而不是從整體戰役的角度下放的。
什么是指揮與控制?C2的維度和人工智能的影響 | |
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人們可以通過五個問題來看待指揮和控制:誰、什么、何時、何地和如何。傳統上,國會通過兩個不同但相關的問題來關注指揮與控制:權力("誰")與技術("如何")。 | |
國會傳統上關注的第一個問題反映了指揮官執行行動的權力。這一討論的重點是指揮系統,反映了負責組織、訓練和裝備美國部隊的軍種與有權在國外使用部隊的作戰司令部之間的差異。這個問題可以用一個問題來概括:"誰指揮部隊?" | |
第二個問題是使指揮官能夠做出這些決定并將其傳遞給戰場的技術方面。指揮、控制、通信(C3)、C3加計算機(C4)以及情報、監視和偵察(ISR)等術語進入了討論。指揮和控制的這一技術問題著眼于指揮官用于決策的數據(和收集方法)(即ISR是促成決策的數據),將數據轉化為信息的處理能力,以及使指揮官將其決策傳達給地理上分布的部隊系統。這種指揮和控制的技術方法可以概括為:"你如何指揮部隊?" | |
指揮和控制的其他動態回答了其他問題:哪些系統和單位被指揮(什么),時間方面(何時),以及地理方面(何處)。國會在歷史上對這些問題中的每一個都是在具體的,而不是一般的問題上表示了興趣。例如,國會沒有考慮一般用途的部隊,而是關注與核部隊和特種作戰相關的權力問題。與核和網絡戰的快速反應相關的指揮和控制問題,以及在有限的程度上與電磁頻譜戰相關的問題,這些都是及時性問題,引起國會關注的其他領域。 | |
關于 "何時",國會已表示對與核和網絡戰的快速反應有關的指揮和控制感興趣,并在有限的程度上對電磁頻譜戰感興趣。然而,對 "何時"的最大敏感度似乎更側重于戰術(例如,何時讓飛機進入目標,何時開始對建筑物進行攻擊);這些決定往往被授權給指揮官。最后,地理因素對指揮美軍提出了獨特的挑戰;只要行政部門和國會繼續支持全球國家安全戰略,地理決策在很大程度上代表了戰術問題,往往被授權給各個指揮官。 | |
圖2. 指揮與控制的維度和人工智能的影響 | |
圖2描述了這些問題是如何通過引入人工智能(AI)來優化各方面的結果。隨著編隊復雜性的增加--特別是為全域聯合作戰設計的編隊,控制這些部隊有可能超越人類的認知能力,并使用算法來幫助管理這些部隊。美國軍方表示,它打算讓人類參與整個決策過程,但隨著美國軍隊將更多的人工智能技術引入其決策機構,各方面的區別開始變得模糊不清。例如,"誰"和 "如何"開始變得相似,特別是當計算機或算法向指揮官提出建議時,他們可能不了解信息或產生建議的過程。 | |
人工智能還可以影響指揮和控制的其他方面,包括 "什么"、"什么時候 "和 "在哪里"。將 "什么 "和 "哪里 "這兩個要素結合起來,可以挑戰對手尋找和與美國部隊交戰的能力;這樣做也可以挑戰指揮官及其參謀部在沒有系統幫助管理復雜情況下保持對部隊的控制能力。從 "何時 "的角度來看,需要快速決策的行動,特別是電磁頻譜戰或網絡戰,可能超過人類的決策能力。這就提出了一個重要的問題,即指揮官能在多大程度上信任人工智能,以及人類作戰員需要理解人工智能系統為什么建議采取特定行動。 |
DOD目前使用戰斗空間的不同部分來執行C2--主要是沿著確定的軍事領域:空中、陸地、海上、太空和網絡空間。這種結構的存在是因為傳統的威脅來自單一系統,如飛機和坦克編隊。作為回應,軍方開發了高度復雜(但昂貴)的傳感器來監視戰斗空間,向集中式指揮中心(如空中作戰中心或陸軍指揮所)提供信息。E-3高級預警和指揮系統(AWACS)和E-8聯合監視目標攻擊雷達系統(JSTARS)等系統經過優化,為這些中央前哨的指揮官提供態勢感知,然后他們可以在那里指揮軍事力量。
2018年國防戰略(NDS)、審查它的 NDS 委員會和其他來源闡述的未來作戰環境描述了潛在對手如何發展復雜的反介入/區域拒止 (A2/AD) 能力(見圖 3)。這些能力包括電子戰、網絡武器、遠程導彈和先進的防空系統。 美國競爭對手將 A2/AD 能力作為對抗美國傳統軍事優勢(例如投射力量的能力)的一種手段,并提高他們贏得快速、決定性交戰的能力。
圖 3. A2/AD 環境的可視化
美國防部高級領導人已經表示,在未來的作戰環境中,獲取信息將是至關重要的。此外,這些領導人還表示,為了挑戰潛在的同等對手,需要采取多領域的方法(美國部隊將使用地面、空中、海上、太空和網絡力量來挑戰對手的目標計算)。因此,全領域聯合作戰的概念為指揮官提供了獲取信息的機會,可以利用突襲進行同步和連續的行動,并在所有領域快速和持續地整合能力,從而獲得物質和心理優勢以及對作戰環境的影響和控制。
空中陸戰概念設想將空軍和陸軍的努力結合在一起,在20世紀80年代對抗蘇聯,自該概念提出以來,技術上的進步使美國防部能夠繼續發展全領域聯合作戰的概念。這些技術進步包括增加了攻擊目標的方法(包括電子和網絡手段),相對低成本的傳感器的擴散,以及將這些傳感器的數據轉化為信息的處理能力的提高。維持對所有領域行動的控制所面臨的挑戰是,美國的軍事C2機構并不是為做出這些類型的決定而組織的,26而且正在使用的技術的復雜性和速度可能超過人類的認知能力。
指揮與控制是如何演變的? | |
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美軍傳統的指揮和控制概念源于德軍的 "任務型命令"(auftragstaktik)。認識到軍事行動中的混亂和 "戰爭迷霧 "是不可避免的,下級指揮官被委托半自主地行動以實現其指揮官的意圖(即任務的總體目標),而不是有預先規定的行動。情報來源和偵察的信息需要很長的時間,甚至可能需要幾天才能到達指揮官手中。為了保持對部隊的控制,指揮官們依靠無線電通訊和紙質信件。有限的信息量使得指揮官可以在兩個方面指揮部隊--使用單一的領域來應對對手的行動。 | |
在冷戰的高峰期,蘇軍給軍事力量提出了一個新的問題:如何對抗一支數量上占優勢的坦克部隊。為了應對這一威脅,陸軍和空軍提出了一種新穎的方法,通過開發新技術來確定增援地點,將空中和陸地力量結合起來。這一概念被稱為 "空地戰"。這種三維方法試圖利用情報、監視和偵察方面的優勢,"深入觀察",將火力集中打擊增援部隊(即 "深入打擊")。為了支持這種利用深度打擊來防止增援部隊的設想,美軍需要改進指揮所,以提高指揮部隊的決策速度,同時仍然保持遵循指揮官意圖的傳統。這種需要導致了新系統的開發,如JSTARS和ATACMS。這些系統使指揮官能夠更快地了解戰斗空間,并提高對敵軍直接開火的反應時間。 | |
在過去的20年里,中國和俄羅斯觀察了美國的戰爭方法,確定了挑戰美國優勢的不對稱方法。中國的軍事現代化尤其注重防止美國建立大量的戰斗力(限制后勤),增加高價值飛機(油輪、間諜飛機、指揮和控制飛機)的風險,并增加其海軍足跡(限制美國的海軍優勢)。為了應對這些新威脅,國防部最初提出了使用多域作戰的想法(后來過渡到全域作戰一詞)。國防部認為,使用一個或甚至兩個維度來攻擊對手是不夠的,因此挑戰對手的目標計算需要更復雜的編隊(額外維度)。國防部認為,不斷增加的復雜性,加上應對新興技術威脅的時間可能減少,需要新的方法來管理部隊。 | |
圖4. 指揮和控制的復雜性的變化 |
在國防部發展JADC2概念的過程中,有三類技術在這種指揮和控制軍事力量的方法中起著不可或缺的作用:自動化、云環境和通信。
許多DOD高級領導人已經明確表示,JADC2是一個概念(或許是一個愿景),而不是任何具體的計劃。在2021年1月的一篇文章中,聯合人工智能中心主任Michael Groen中將說:"JADC2不是一個IT(信息技術)系統,它是一個作戰系統。從歷史上看,你會有一個大型的國防項目,你會花數年時間來完善需求,你會收集大包大包的錢,然后你會去找國防承包商,花更多的時間來建造、測試,然后在多年后最終投入使用"。在這篇文章中,Groen中將描述了人工智能(AI)的作用,以及延伸到數據和數據結構的作用,使這些算法能夠為指揮官提供信息。根據Dennis Crall中將(聯合參謀部指揮、控制、通信和計算機/網絡首席信息官[JS J6]主任)的說法,人工智能和機器學習對于實現JADC2至關重要。Dennis Crall說道:"JADC2是關于將所有這些自動化....。它是關于利用傳感器豐富的環境--查看數據標準等事情;確保我們可以將這些信息轉移到一個我們可以正確處理的區域; 帶來了云;帶來了人工智能、預測分析;然后用一個能夠處理這些的網絡來支撐所有領域和合作伙伴。"
DOD表示,擁有多分類的云環境對于實現JADC2是必要的。DOD設想,用戶能夠根據他們的需要和信息要求,在不同的分類下訪問信息。在2021年6月的新聞發布會上,克拉爾中將說,"戰術邊緣 "的云能力是用于數據存儲和處理,實現人工智能算法。作為一個例子,空軍討論了其高級戰斗管理系統(ABMS)項目對云環境的需求--空軍部對JADC2的貢獻,這將在下文討論。根據空軍的預算說明,ABSM將需要一套云系統、應用程序(即軟件)和網絡(包括商業和政府擁有的),這將 "了解環境并應用由人工智能和機器學習輔助的先進算法"。
根據DOD的說法,開發JADC2將需要新的通信方法。DOD目前的通信網絡已經為中東地區的行動進行了優化。因此,DOD使用衛星作為與海外部隊通信的主要方法。這些系統面臨著延遲(時間延遲)問題,并且在設計上不能在有電子戰的情況下有效運行。這些舊的架構依賴于地球同步軌道上的衛星,這些衛星在地球上空大約22200英里(35800公里)處運行。新的應用,如人工智能,將有可能需要額外的數據速率,而目前的通信網絡可能無法支持--特別是當DOD增加傳感器的數量,以提供額外的數據來改進算法。自主系統的引入,如海軍的大型無人水面和海底航行器,以及陸軍對機器人飛行器越來越感興趣而產生的系統,可能需要安全的通信和短時延來維持對這些系統的控制。
聯合參謀部是負責制定全域聯合指揮與控制概念戰略的國防部組織。此外,還有一些正在進行的研究和努力與JADC2概念有關。每個軍事部門(陸軍、海軍、空軍)以及國防部機構,如國防高級研究計劃局(DARPA)和負責研究和工程的國防部副部長辦公室(OSD[R&E]),都在開發技術和概念。以下各節簡要介紹一些組織的工作。
國防部負責制定JADC2戰略的領導機構是聯合參謀部J6指揮、控制、通信和計算機/網絡局。JADC2戰略最初的設想是改善聯合部隊的互操作性(例如,確保無線電系統能夠相互通信),后來擴大了這一重點,制定了一種信息共享方法,通過為決策提供數據來實現聯合行動。除了制定戰略,J6還組織了一個JADC2跨職能小組,各軍種和國防部機構通過該小組協調他們的實驗和計劃。這與國防部數據戰略和國防部副部長創造數據優勢的努力相一致。該戰略確定了五條工作路線以實現JADC2框架:
1.數據組織
2.人力組織
3.技術組織
4.核指揮、控制和通信(NC3)
5.任務伙伴信息共享
在2021年6月4日的新聞發布會上,克拉爾中將表示國防部長奧斯汀已經批準了JADC2戰略。
根據R&E辦公室的說法,"FNC3確定、啟動和協調指揮、控制和通信關鍵使能技術的研究、開發和降低風險活動。這些活動將包括整個國防企業不同但相互關聯的努力,由FNC3在OUSD(R&E)的工作人員監督和同步進行。" FNC3的主要負責人邁克爾-扎特曼博士描述了FNC3的整體愿景,包括三個層次--物理層、網絡層和應用層--它們為開發指揮、控制和通信系統提供了一種量身定做的方法,與商業部門的最佳實踐相一致。物理層代表無線電和發射器本身,而網絡層則通過開發國防部優化的新興商業軟件定義網絡技術(如網絡切片)來管理應用對物理層的訪問。所有這三層都旨在提高互操作性和彈性(即防止網絡被干擾或中斷的能力),并為每個應用提供適當的服務質量。
根據扎特曼博士的說法,FNC3是JADC2的中長期技術愿景,而每個部門(在以下章節中概述)都有專注于發展近期采購戰略的引人注目的努力。例如,空軍部的先進戰斗管理計劃旨在通過關注成熟技術在未來三年內部署。OUSD R&E利用其投資組合中不太成熟的技術,包括由DARPA、國防創新部門、戰略能力辦公室、各部門和其他部門開發的技術,為實施JADC2提供長期的技術手段。
國防部提出,5G無線技術的商業進展提供了傳輸更多數據(通常稱為數據吞吐量)和更低延遲的能力。國防部認為,它需要這些能力來處理來自眾多傳感器(如衛星、飛機、船只、地面雷達)的更多數據,并在 "邊緣"(與無線電接收器在同一地點)處理這些信息。5G技術的另一個方面可以實現新的指揮和控制概念,即動態頻譜共享。隨著電磁頻譜變得更加擁擠,聯邦政府已經開始允許多個用戶在同一頻段上運行(稱為頻譜共享)。國防部首席信息官認為,頻譜共享技術允許通信系統在有干擾的情況下傳輸和接收數據。2020年9月,國防部CIO向工業界發出了一個信息請求,即如何對待動態頻譜共享。2021年1月21日,已經公布了67份對信息請求的回應。
馬賽克戰爭代表了一系列由DARPA贊助的項目,旨在利用人工智能將傳統上不被設計為互操作的系統和網絡相結合。從概念上講(見圖5),這些項目將能夠利用從衛星上收集的原始情報,并將這些數據轉化為傳遞給 "射手 "的目標信息--在這種情況下,網絡武器、電子干擾器、導彈、飛機或任何其他可能影響預期目標的武器。正如哈德遜研究所的分析家布萊恩-克拉克和丹-帕特所解釋的那樣,"馬賽克戰爭 "試圖將多種重疊的困境強加給敵軍,擾亂他們的行動,從而阻止他們及時到達目標。
圖5:DARPA的馬賽克戰愿景
DARPA的馬賽克計劃之一,稱為異質電子系統的技術集成工具鏈(STITCHES),已被用于空軍和陸軍的實驗。據DARPA稱,STITCHES是一種軟件,旨在通過自主創建允許低延遲和高吞吐量的軟件,快速整合任何領域的通信系統,而無需升級硬件或修改現有的系統軟件。根據空軍的一份新聞稿,該部門已在幾個高級戰斗管理系統的 "上線 "中測試了該技術,并已開始將該計劃從DARPA過渡到空軍部。
高級戰斗管理系統最初的設想是取代E-8聯合監視和目標攻擊雷達系統(JSTARS)。空軍在2019年將ABMS項目從開發飛機或雷達之類的東西過渡到 "數字網絡環境,連接所有領域和每個梯隊的作戰能力,以實現全球決策優勢。" 換句話說,空軍從建立一個支持指揮和決策的平臺(如E-8 JSTARS)轉向建立一個安全的、"類似云"的環境,利用人工智能和預測分析為指揮官提供近實時數據。根據空軍的說法,ABMS項目將沿著六條產品線開發能力:傳感器集成、數據、安全處理、連接、應用和效果集成。
空軍已經舉行了三次 "on-ramps"(空軍用來描述演示的術語),以展示其ABMS的方法。2019年12月舉行的第一次on-ramps,展示了該部門從F-22戰斗機使用的安全通信向陸軍和海軍系統傳輸數據的能力。第二次上線使陸軍榴彈炮能夠擊落一枚代用巡航導彈。此外,空軍向美國北方司令部提供了這種 "類似云 "的零信任平板電腦--一種不在設備上存儲敏感數據的安全功能,以協助其在2020年春季應對COVID大流行。
2020年11月,空軍部確定了首席架構師辦公室,負責評估架構上線和整合企業數字架構。同時,空軍確定空軍部快速能力辦公室為ABMS整合項目執行辦公室。快速能力辦公室的工作重點是快速向現場交付項目,它的參與可以被看作是將ABMS從實驗轉向系統開發。
根據陸軍的說法,"項目融合是陸軍圍繞一系列連續的、結構化的演示和實驗而組織的新的學習活動",旨在應對JADC2所帶來的挑戰。
1.確保陸軍擁有合適的人員和人才;
2.將當前的陸軍現代化工作與陸軍未來司令部的跨職能團隊聯系起來,并與陸軍現代化的六個優先事項保持一致;
3.擁有合適的指揮和控制,以應對節奏越來越快的威脅;
4.利用人工智能分析和分類信息,并在陸軍網絡中傳輸;
5.在 "最嚴峻的地形 "中測試能力。
項目融合2020在三個軍事設施中使用了大約750名士兵、平民和承包商,最終在亞利桑那州的尤馬試驗場進行了兩次現場頂點演習。在這次演習中,陸軍展示了幾種技術,包括人工智能、自主性和機器人技術,以測試新的方法來指揮和控制地理上分散的部隊。陸軍計劃將空軍和海軍的系統作為2021年項目融合的一部分,并打算在2022年項目融合中納入外國軍隊。這其中有3370萬美元用于運營和維護,以及7310萬美元用于研究、開發、測試和評估,由陸軍撥款。
項目超配是海軍為建立一個 "海軍作戰架構",將艦艇與陸軍和空軍資產聯系起來而做出的努力。2020年10月1日,海軍作戰部部長吉爾德伊上將責成一名二星上將領導海軍的"項目超配"工作。在他的備忘錄中,吉爾德伊上將指示 "項目超配"采取類似于海軍發展核動力和AEGIS系統的工程和開發方法。其主要目標是 "使海軍能夠在海上形成集群,從近處和遠處、每個軸線和每個領域提供同步的致命和非致命效果。具體來說,你[斯莫爾海軍司令]要開發網絡、基礎設施、數據架構工具和分析。" 在一個平行的努力中,吉爾德伊上將責成基爾比副上將(負責作戰要求和能力的海軍作戰部副部長)制定一項計劃,將無人系統,包括艦艇和飛機,納入海軍作戰架構。根據新聞聲明,海軍打算在2023年達到初始作戰能力(即有能力部署初始系統)。海軍在2022財政年度為 "項目超配 "申請了三個分類項目元素的資金。
在2021年6月舉行的2021年AFCEA西部會議上,吉爾德伊上將討論了項目超配目前的工作。在這次活動中,吉爾德伊表示,自2020年10月項目啟動以來,項目超配已經完成了三個螺旋式發展周期。吉爾德伊進一步解釋說:"我們實際上正在試驗一種方式,使我們基本上可以將任何網絡上的任何數據傳遞給作戰人員。這是一個軟件定義的通信系統,使我們能夠以一種前所未有的方式拆開我們所有的網絡"。根據新聞報道,吉爾德表示,他預計在2022年底或2023年初將 "項目超配"的測試規模擴大到一個航母打擊群。
以下各節討論了國會的潛在問題,包括需求和成本估算、互操作性挑戰、平衡通信能力、人工智能在決策中的角色,以及實施JADC2所需的潛在部隊結構變化。
美國防部已經為JADC2的相關工作申請了幾個財政年度的資金,特別是在概念的早期發展階段。國防部正在積極制定JADC2戰略,預計將在2021年春季發布。國會中的一些人對國防部沒有像傳統采購項目那樣提供成本估算或驗證需求表示關切。因此,各軍種委員會和撥款委員會已經減少了對這些工作,特別是ABMS和5G研究和開發的要求資金。2021財年國防授權法案(NDAA)要求國防部在2021年4月前為JADC2提出要求。
國防部還沒有正式公布關于JADC2的支出預算數據,該項目在各軍種和國防機構的一些項目中都有資金。根據聯合參謀部J6(JS J6)的說法,JADC2不是一個記錄項目,JS J6也不打算過渡到一個記錄項目。因此,除非國會要求國防部提供JADC2資金的詳細概述,否則國防部可能不太可能這樣做。
一些分析家推測了與JADC2有關的所有項目的年度成本。一位分析家估計,國防部在2022財政年度為與JADC2直接相關的項目編列了大約12億美元的預算。Govini估計,自2017財政年度以來,國防部在JADC2上花費了大約225億美元;這平均每年大約為45億美元。Govini的估計包括其他聯邦機構的資金--如國家航空和航天局(NASA)--以及國防部可能認為與JADC2無關的技術,因此可能高估了JADC2獲得的資金總額。
根據JS J6,有五條與JADC2相關的工作線:
1.數據組織
2.人力組織
3.技術組織
4.核指揮、控制和通信(NC3)
5.任務伙伴信息共享
以數據為中心的方法側重于國防部系統傳輸所需的數據類型和結構,創建一個共同的數據框架,為數據的發送和接收提供一個商定的標準。換句話說,數據的格式化、組織化和結構化的方式影響著數據從傳感器到決策者再到武器的高效和無縫傳輸。另一方面,網絡中心化和互操作性側重于通信標準,如無線電頻率、波形、通信加密等,以確保一個無線電能與另一個無線電通話。通過采用這種方法,JS J6專注于開發軟件應用,以改善指揮和控制。然而,該戰略可能缺少幾個方面,包括:
通信系統的硬件和軟件的功能,
網絡需要傳輸的數據量,
對手的行動對網絡的影響,
以及指揮和控制部隊的模塊化。
隨著國防部繼續改革其JADC2概念和要求,其他觀察家也注意到,在JADC2戰略中存在一些沒有被認定的領域,國防部應將其支出主要集中在研究和開發方面。一位觀察家認為,國防部應將其研發支出集中在改善網絡互操作性上。這種方法支持優先升級軍事通信系統,以便在整個聯合部隊中傳輸數據。它建議國防部在軟件和硬件方面投入更多資金,以提高所有類型的數據鏈路和網絡(例如,Link 16、多功能高級數據鏈路、態勢感知數據鏈路以及綜合海上網絡和事業服務)的互操作性。網絡互操作性方法的重點是,創建網絡是困難的;但是,利用軟件定義的網絡和通用電子設備(如類似的芯片架構)可以使每個軍種無縫共享信息。換句話說,這種方法更注重通信網絡的構建方式,而不是在這些網絡內發送數據的組織方式。軟件定義的無線電和網絡使無線電可以很容易地被編程,并因此更容易地相互通信。微電子(即物理硬件)最終定義了無線電的物理和軟件能力。
其他分析家認為,JADC2的支出應更多地集中在改變決策方式上。這一論點強調了通過利用人工智能(AI)實現決策過程自動化的必要性,正如國防高級研究計劃局(DARPA)的馬賽克戰爭概念所設想的。在這種方法中,優先利用人工智能系統的支出(如空軍的STiTCHES計劃),可以建立主要集中在需要傳輸的數據和數據結構的特設網絡。這一論點假設人工智能也可以分析情報、監視和偵察(ISR)數據,以確定人類可能錯過的趨勢,從而向軍事指揮官提出潛在的更好的建議。
其他觀察家認為,優先考慮如何使用和管理電磁波譜的決策對于支持JADC2至關重要。這些觀察家認為,像國防信息系統局的電磁戰管理計劃--旨在利用情報方法評估電磁波譜環境,然后自動決定如何使用頻譜來減輕對手的電子戰影響--對于實現全域指揮和控制是必要的。這些觀察家還認為,對手的電子戰效應將需要近乎即時地被緩解,因此需要一個強大的電磁環境部分(以及自動化),以便在對網絡的潛在攻擊中管理國防部網絡。
由于國防部設想使用JADC2來同時指揮多個領域的部隊,因此連接不同類型部隊的需求也在增加。國防部擁有并運營著許多通信系統,每個系統都使用不同的無線電頻率、標準和數據鏈,這些系統往往不能相互 "交談",因此需要一個網關將一種無線電協議 "翻譯 "成另一種協議。盟友和合作伙伴的加入增加了互操作性的挑戰。前國防部副部長邁克爾-格里芬在2020年3月向眾議院軍事委員會情報、新興威脅和能力小組委員會作證時,指出這個問題是繼續為FNC3進行OSD R&E努力的理由。
使國防部能夠共享來自不同部門和單位的信息的挑戰可以通過三種互操作性的方法來解決:
圖 6:E-11 戰場機載通信節點 (BACN)
新的通信設備。這種方法采用 "自上而下 "的方式(即由OSD或聯合參謀部確定解決方案,然后要求各軍種采用該方案)。使用與聯合戰術無線電系統(JTRS)開發類似的模式,這種方案將購買一個新的通信架構,重點是互操作性。例如,FNC3的努力似乎就是采用這種方法。盡管這種方法可以確保聯合部隊開發的通信系統可以無縫共享信息,而且可能是安全的,但它可能需要大量的投資,并可能遇到時間表的延誤。這種方法的另一個可能的缺點是,隨著系統的投入使用,它們可能對對手的技術不那么有效。
開發軟件來創建網絡。第三種方法是使用軟件,使用戶能夠創建自定義網絡。DARPA的 "馬賽克戰爭 "和ABMS計劃的某些方面就是這種方法的例子。與其他互操作性解決方案相比,這種方法更加模塊化,使為特定行動定制的單位和系統能夠相互通信。這種方法的一個主要風險是技術上的不成熟,特別是用于創建這些網絡的軟件。另一個風險涉及到與不同系統共享的信息量和分類,這些系統經過認證,具有不同的保密級別(例如,可釋放的秘密、不可釋放的秘密、最高機密)。
國防部和國會可以選擇這些方法中的一種或多種。一種特定的方法可能提供短期的好處,而國防部則追求一種長期的方法來解決互操作性的挑戰。
國防部為滿足JADC2的要求而開發通信網絡的方法包括三種相互競爭的能力:
數據吞吐量(即數據傳輸的速度)
延遲(即接收信息/數據的時間延遲)
彈性(在自然或故意中斷的情況下保持通信信號的能力)
軍事作戰新技術的興起,如人工智能、戰術數據鏈(如Link 16和多功能先進數據鏈[MADL])和對手的電子戰能力,為5G和FNC3等未來通信系統平衡這些能力帶來了明顯的挑戰。人工智能和信息戰可能需要大量的數據來實現預測分析,并讓指揮官對戰斗空間有一個準確的了解。與所有可用用戶共享數據的數據鏈并不一定需要高數據速率;然而,數據鏈確實需要低延遲,以確保傳感器能夠證明 "目標級數據",特別是對于像巡航導彈和飛機這樣快速移動的系統。最后,電子干擾器的擴散需要彈性(或抗干擾性能),以便在被主動干擾時保持通信。圖7說明了在開發新的波形時必須平衡這三個相互競爭的要求(無論該波形是為民用還是軍用而設計)。無線電信號能夠提供每一種能力;然而,優先考慮一種要求意味著其他兩種要求可能會受到影響,這可能會給決策者帶來兩難選擇,即在采購中優先考慮哪些能力。
圖7:平衡通信要求
隨著國防部對其通信系統的現代化改造,它可能會考慮技術特點和限制,以選擇在保護其網絡安全的同時推進任務目標的要求。例如,像5G這樣的技術可以提供高數據容量和低延遲,但目前還不清楚這些信號可能受到對手干擾的影響。另一方面,FNC3的設計似乎是為了提供具有高數據率的彈性;但是,由于它依賴于衛星,延遲將增加。
人工智能是實現JADC2的一個潛在的關鍵組成部分。隨著人工智能被引入軍事決策中,出現了幾個潛在的問題。首先,人工智能在決策中的作用應該達到什么程度?在使用致命武器時,人類的判斷力需要達到什么適當的水平?
第二,國防部如何確保用于人工智能算法協助決策的數據的安全性?盡管國防部把重點放在了數據結構上,但它沒有討論它計劃如何具體確保JADC2的數據有效性和安全性。錯誤的數據可能導致指揮官選擇損害任務目標的選項(如算法推薦可能浪費高價值彈藥的目標)。與此相關的是,國防部打算如何保護云環境中的這些數據,以防止對手操縱它們?這些安全計劃是否足以防止對手的操縱?
由于JADC2可能需要不同類型的部隊和武器系統,每個軍種都可能尋求改變其訓練、組織和裝備部隊的方式。例如,海軍陸戰隊在其部隊重新設計中宣布,它將取消它認為不符合國防戰略指導的部隊,并將資金重新投入到其他更適合未來作戰環境的項目中。
現役和預備役部隊的能力平衡是部隊結構調整的另一個方面。例如,陸軍在歷史上決定將后勤能力從現役部門轉移到預備役部門。因此,如果美國要開戰,陸軍大概需要啟動預備役部隊來實現行動。當國防部和各軍種準備迎接JADC2帶來的挑戰時,這些組織將如何選擇平衡現役和預備役部隊的能力和部隊結構?
聯合參謀部J6是國防部JADC2工作的主要協調者,每個軍種和一些國防部機構都在進行各種活動。國會中的一些人過去曾表示有興趣建立國防部范圍內的項目辦公室(如F-35聯合項目辦公室)來集中管理大規模的工作。國防部的研究和開發工作將隨著時間的推移而增加,因此,管理這些工作可能會變得更具挑戰性。國會在未來可能會尋求確定或建立一個負責項目管理、網絡架構開發和財務管理的組織。
聯合戰術無線電系統(JTRS)是一個通信項目,旨在通過在所有軍種中部署無線電設備來提高通信的互操作性。該計劃于20世紀90年代中期開始,最終于2011年被前國防部負責采購、技術和后勤的副部長弗蘭克-肯德爾取消。在他的理由中,肯德爾副部長指出,"由于當時技術不成熟,移動特設網絡和可擴展性的技術挑戰沒有得到很好的理解......從JTRS GMR[地面移動無線電]開發計劃中產生的產品不太可能在經濟上滿足各軍種的要求。" 在15年的開發工作中,國防部花費了大約150億美元,在終止時還需要130億美元。
JTRS計劃旨在用可在大部分無線電頻譜上運行的基于軟件的無線電取代軍隊使用的25至30個系列的無線電系統--其中許多系統不能相互通信。根據設想,JTRS將使各軍種與選定的盟國一起,通過各級指揮部的無線語音、視頻和數據通信,包括直接獲取來自機載和戰場傳感器的近實時信息,以 "無縫 "方式運作。被描述為 "軟件定義的無線電",JTRS的功能更像一臺計算機,而不是傳統的無線電;例如,它可以通過添加軟件而不是重新設計硬件來升級和修改,以便與其他通信系統一起運行--這是一個更昂貴和費時的過程。國防部聲稱,"在許多情況下,一個具有多種波形的JTRS無線電臺可以取代許多單獨的無線電臺,簡化了維護工作",而且由于JTRS是 "軟件可編程的,它們也將提供更長的功能壽命",這兩個特點都提供了潛在的長期成本節約。JTRS計劃最初被分成五個 "集群",每個集群都有一個特定的服務 "領導"(見表A-1),并由一個聯合項目辦公室管理整個架構。
注:外形尺寸無線電臺基本上是士兵攜帶的小型化無線電臺,以及重量和功率受限的無線電臺。
正如下文所討論的,JTRS在開發過程中遇到了一些困難。這些問題可能與未來的JADC2開發有關。
根據政府問責局(GAO) 2005年的一份報告: 為了實現寬帶網絡波形的全部功能,包括傳輸范圍,Cluster One無線電需要大量的內存和處理能力,這增加了無線電的尺寸、重量和功耗。增加的尺寸和重量是努力確保無線電中的電子部件不會因額外的內存和處理所需的電力而過熱的結果。到目前為止,該計劃還未能開發出符合尺寸、重量和功率要求的無線電,而且目前預計的傳輸范圍只有三公里--遠遠低于寬帶網絡波形所要求的10公里范圍....。Cluster One無線電的尺寸、重量和峰值功率消耗超過直升機平臺要求的80%之多。
由于無法滿足這些基本的設計和性能標準,人們擔心Cluster One可能無法按計劃容納更多的波形(計劃中Cluster One有4到8個存儲波形),而且它可能過于笨重,無法裝入重量和尺寸都受到嚴格限制的未來戰斗系統(FCS)載人地面車輛(MGVs)以及陸軍的直升機機群。一些觀察家擔心,為了滿足這些物理要求,陸軍將大大 "削弱 "第一組的性能規格。然而,根據陸軍的說法,它在減少Cluster One的重量和尺寸以及增加其傳輸范圍方面取得了進展;然而,將所有需要的波形納入Cluster One證明是困難的。據報道,Cluster Five無線電臺也遇到了類似的尺寸、重量和功率方面的困難;這些困難更加明顯,因為有些Cluster Five版本的重量不超過1磅。
JTRS的安全問題成為發展中的一個重要困難。據一位專家說,該計劃最大的問題之一是安全,"即加密,因為JTRS的加密是基于軟件的,因此容易受到黑客攻擊"。 計算機安全專家普遍認為,用于任何目的的軟件都是脆弱的,因為目前沒有一種計算機安全形式能提供絕對的安全或信息保證。據美國政府問責局稱,JTRS要求應用程序在多個安全級別上運行;為了滿足這一要求,開發人員不僅要考慮傳統的無線電安全措施,還要考慮計算機和網絡安全措施。此外,國家安全局(NSA)對JTRS與美國盟友的無線電系統接口的安全擔憂也帶來了發展上的挑戰。
一些分析家表示擔心,使JTRS與傳統無線電 "向后兼容 "的目標在技術上可能是不可行的。據報道,早期的計劃試圖通過交叉頻段來同步不兼容的傳統無線電信號,這被證明過于復雜。目前陸軍的努力集中在使用寬帶網絡波形來連接傳統的無線電頻率。一份報告指出,雖然寬帶網絡波形可以接收來自傳統無線電的信號,但傳統無線電不能接收來自JTRS的信號。為了糾正這種情況,陸軍考慮使用19種不同的波形來促進JTRS向遺留系統的傳輸。在JTRS無線電中加入如此多的不同波形會大大增加內存和處理能力的要求,這反過來又會增加JTRS的尺寸、重量和功率要求。
作者:John R. Hoehn,軍事能力和計劃分析師