摘要

現代多領域沖突日益復雜，使得對其戰術和戰略的理解以及確定適當行動方案具有挑戰性。作為概念開發和實驗 (CD&E) 的一部分的建模和仿真提供了新的見解，以更快的速度和更低的成本比物理機動更易實現。其中，通過計算機游戲進行的人機協作提供了一種在各種抽象級別模擬防御場景的強大方法。然而，傳統的人機交互非常耗時，并且僅限于預先設計的場景，例如，在預先編程的條件計算機動作。如果游戲的某一方面可以由人工智能來處理，這將增加探索行動過程的多樣性，從而導致更強大和更全面的分析。如果AI同時扮演兩個角色，這將允許采用數據農場方法，從而創建和分析大量已玩游戲的數據庫。為此，我們采用了強化學習和搜索算法相結合的方法，這些算法在各種復雜的規劃問題中都表現出了超人的表現。這種人工智能系統通過在大量現實場景中通過自我優化來學習戰術和策略，從而避免對人類經驗和預測的依賴。在這篇文章中，我們介紹了將基于神經網絡的蒙特卡羅樹搜索算法應用于防空場景和虛擬戰爭游戲中的戰略規劃和訓練的好處和挑戰，這些系統目前或未來可能用于瑞士武裝部隊。

摘要

戰術軍事陸地行動嚴重依賴地形，因此在軍事決策過程中始終需要考慮地形。地形相關（地理空間）戰術信息產品，例如最佳路線或近場途徑通常由情報單元中的地形分析師確定，但也可以自動生成。這些產品可用于決策支持工具，以支持規劃過程。當在這些決策支持工具中使用機器學習時，這些產品還有助于對軍事單位的行為進行建模，這是通過機器學習找到表現良好的行動方案所需的。這項工作概述了地理空間產品，并將它們分類為基于層的體系結構，其中產品基于底層的產品。我們進一步規范了創建機器學習所需的戰術地形模型和戰術任務模型的步驟。基于兩個實際示例，我們演示了如何在提出的架構中生成地理空間產品，這些產品如何用于機器學習以進行戰術規劃，以及如何將學習到的行動和情報產品提供給規劃者以支持決策。

摘要

北約和各國迫切需要進行團結和聯合集體訓練，以確保任務準備就緒:目前和未來的行動是多國性質的，任務和系統慢慢變得更加復雜，需要詳細準備和迅速適應不斷變化的情況。由于可用資源少、訓練范圍有限、避免對手關注第五代戰術和系統能力的挑戰以及政治決策和部署之間準備時間有限，多國背景下的現場訓練和任務準備的機會減少了。模擬已經成為解決我們軍隊訓練需求的重要工具，各國正朝著通過分布式模擬(MTDS)能力采用國家任務訓練的方向發展。聯合部隊正在尋找實況和模擬訓練與演習之間的新平衡，以提供兩全其美的效果。

北約建模和仿真組(NMSG)的若干倡議為北約MTDS愿景和行動概念的發展貢獻了寶貴的投入(MSG-106 NETN, MSG-128 MTDS, MSG-169 LVC-T)。基于這些結果，當前/最近的NMSG活動(MSG-163北約標準演變、MSG-165 MTDS- ii、MSG-180 LVC-T)致力于為聯合和聯合作戰開發一個通用MTDS參考體系結構(MTDS RA)。最近完成的MTDS RA版本以構建模塊、互操作性標準和模式的形式定義了指導方針，用于實現和執行分布式模擬支持的綜合集體訓練和演習，獨立于應用領域(陸地、空中、海上)。此外，MSG-164 (M&S作為服務II)開發了一種技術參考體系結構(MSaaS TRA)，其中包含用于實現所謂MSaaS能力的構建塊。這些構建模塊可以與MTDS RA相結合，以包括作為服務執行綜合集體訓練和演習的指導方針。

MTDS RA的當前版本提供了一個基線，以詳細說明和確定應進行進一步需求/技術開發的領域。未來更新的主題包括網絡作戰和影響、危機管理、實時系統集成、多域或混合作戰等。

聯合MTDS對北約和國家戰備至關重要。本文提供了MTDS RA的背景、目標和原則，以及實現持久的北約范圍內綜合性集體訓練能力的前進方向。聯合MTDS RA的維護和繼續發展將是幾個北約國家、伙伴國家和組織在NMSG主持下的合作努力。

摘要

自主系統的開發者需要通過測試來訓練和驗證他們的算法。最終用戶在決定如何有效利用系統時也可以使用這些數據。模擬是在真實環境中進行實驗的另一種選擇，它更安全，成本更低，并允許執行可重復和可控的實驗。傳統上，機器人專家使用的模擬器專注于與系統相關的細節，同時簡化了與環境、通信和資產間關系相關的方面。作為替代方案，CMRE提出了一個海事仿真框架(MSF)，可與機器人中間件(即MOOS和ROS)互操作，采用了一種硬件和軟件循環仿真方法，允許模擬通常被簡化的重要外部因素。這些擴展元素包含內容可以發現自主系統的開發人員可能不知道的交互，從而提高開發中的系統的健壯性。這項工作的目的是建立一個可配置和可擴展的仿真框架，以訓練和測試海事系統的自主行為，以協助系統開發者和支持最終用戶的操作決策。

該框架由高級體系結構(HLA)中的專用模擬器、聯邦成員模擬環境、平臺動態、傳感仿真、通信和直觀的可視化組成。提出的框架提供了一種模擬情況，包括復雜的海上操作的挑戰，以水下領域為重點，提供了比傳統方法更全面和現實的能力。到目前為止，MSF已經被用于支持地雷對抗(MCM)和反潛戰(ASW)任務中自主系統算法的發展，具有單個或多個車輛配置。

摘要

先進的任務規劃軟件包（如 AFSIM）使用傳統的人工智能方法，包括分配算法和腳本狀態機來控制軍用飛機、艦船和地面單位的模擬行為。我們開發了一種新穎的 AI 系統，該系統使用強化學習為軍事交戰生成更有效的高級策略。然而，它不是從頭開始學習具有初始隨機行為的策略，而是利用現有的傳統 AI 方法來自動化簡單的低級行為，簡化問題的協作多智能體方面，并利用可用的先驗知識引導學習以實現數量級更快的訓練。

圖 1 - 涉及空中、海上和地面單位的復雜 AFSIM 場景示例。分析師必須對所有這些平臺進行建模，并使用基于規則的系統指定它們的行為。

圖 2 - 我們最初探索的 AFSIM 場景的概念圖。許多紅色和藍色的戰斗機被放置在地圖上的隨機位置。基線腳本 AI 用于控制紅隊，我們的新混合 RL 智能體學習擊敗紅隊的策略。

圖 3 - 簡化的 MA2D 環境，完全用 Python 編寫。此示例包含兩個藍色戰斗機和兩個紅色戰斗機。深灰色區域代表每個單位的武器區域。目標是通過讓每個對手進入該區域來摧毀所有對手，同時避免類似地摧毀友軍飛機。這種簡化消除了對導彈飛行建模的需要。

圖 4 - 我們的混合架構概述，將高級強化學習器與低級腳本行為策略配對。強化學習代理選擇腳本行為，然后生成發送到環境的實際控制輸出。

摘要

當代和新出現的安全威脅以及從最近的軍事行動中吸取的教訓已經證明，為了在傳統的物理領域（陸地、空中、海上、太空）實現作戰目標，確保在非物理領域的主導地位至關重要，即網絡空間、電磁環境（EME）和信息環境。因此，除了物理作戰領域之外，在非物理領域取得優勢的能力對于實現戰役的軍事和非軍事目標具有決定性意義。

作戰人員將面臨消除沖突，協作，同步和整合行動的挑戰，以實現并發揮協同效應以應對多種威脅，其中可能還包括來自每個作戰領域對手的武裝沖突閾值以下的行動，包括非物質的。

本文探討了作戰環境聯合情報準備 (JIPOE) 作為支持聯合作戰規劃、執行和評估的主要工具的作用和意義，從而有助于多域作戰 (MDO) 的同步和協調。在這方面，基于政治、軍事、經濟、信息、基礎設施-物理、時間(PMESII-PT)方法，不可能將對當代作戰環境(OE)的分析局限于物理領域及其與非物理領域的關系。相反，作者們相信，確定一種合適的方法來關注在非物理領域單獨或聯合進行的活動影響，它們在PMESII-PT所有領域的相互融合和實際操作領域的相關性，將大大有助于友軍識別和評估對手的重心(COG)、關鍵弱點、意圖和行動路線(COAs)的能力，包括各自的指標。JIPOE將為聯合部隊指揮官(JFC)提供OE的整體視圖，將與戰術層面密切合作、共享和開發，通過結合不同領域的能力，應該能夠壓倒對手的部隊。這種集中控制和分散執行的方法將有助于在作戰和戰術層面之間產生協同效應。

引言

未來的軍事行動將以物理和非物理層面的融合為特征，眾多不同的行為者將在其中運作。任何部隊都需要適應極其復雜的作戰環境和大量的作戰變量，需要適應性地使用一系列武器系統來產生致命和非致命的效果。因此，除了物理作戰領域（即陸地、空中、海上和太空），在非物理領域（網絡空間、EME、信息環境）取得優勢的能力將對實現戰役的軍事和非軍事目標具有決定性意義[1, p.280]。

OE是影響能力運用和影響指揮官決策的條件、環境和影響因素的綜合體[2, p.3]。了解OE的因素和條件不僅是所有計劃活動，特別是行動設計的關鍵前提，也是友軍保護和許多其他相關任務的關鍵前提[3, p.41]。

JIPOE代表了一種系統的方法，用于分析有關OE和對手的信息。它可以應用于全部的軍事行動。指揮官和參謀部在危機背景、根本原因和具體動態方面，對戰區形成共同的理解和整體的看法。它使指揮官能夠直觀地看到問題的程度，以及他們如何塑造和改變OE，使之成為他們的優勢，這將為他們的決策提供信息[2, p.3-5]。

JIPOE產品極大地促進了聯合（即作戰）層面的軍事行動的規劃和執行。現代軍隊，特別是北大西洋公約組織（NATO）內的軍隊，幾十年來在討論跨領域（陸、海、空）的協調行動時一直使用聯合這一術語。如今，由于全球安全環境的巨大變化以及俄羅斯和中國日益增長的野心，為了挑戰潛在的同行對手，需要采取多領域的方法。在傳統的戰爭門檻下，盟國及其合作伙伴已經受到了跨越物理和非物理領域的持續攻擊[4, p.2]。MDO一詞不同于聯合行動，因為它旨在關注跨越多個領域的行動，而不考慮服務的歸屬，不一定是由多個部門進行的行動[5，p.49]。

圖1:支持聯合行動的當前JIPOE流程的可視化。

圖2:提出支持MDO的JIPOE過程方案。

?世界各地的軍隊正在根據戰爭的發展開發、集成和使用機器人和自主系統 (RAS)。需要進一步思考這一過程在荷蘭境內發生的條件以及可能產生的挑戰和影響。HCSS 項目“軍事背景下的 RAS”試圖為這一討論做出貢獻。

在兩年的時間里，該項目產生了五篇公共研究論文，涵蓋了與在軍事背景下實施 RAS 相關的一系列主題。這些研究論文涵蓋了軍事適用性、倫理考慮、法律論述、合作要求以及 RAS 在軍事環境中的實施。所有論文都合并在此報告中，包括簡要總結分析的綜合報告和一系列六份情況說明書。 研究方法側重于獲取從業人員、研究人員、倫理學家、法律專家、行業專業人士、技術人員、民間社會組織、軍事人員和國防界其他成員的專業知識。這樣做不僅能夠收集對主題的多方面理解，而且還能將這些利益相關者獨特地聯系在一起，并促進他們之間具有挑戰性的討論。在項目過程中，與不同的咨詢委員會成員舉行了五次會議，指導了研究軌跡，并為其立場文件和研究論文草稿提供了寶貴的意見。還收集了來自 200 多名利益相關者的專業知識，參加了六場專家會議，其中涉及各種方法，包括基于場景的討論、設計會議、

次要目標是為公眾辯論提供信息，并在抵制流行的“殺手機器人”觀念的軍事背景下就 RAS 進行更細致的對話。為此，舉辦了關于 RAS 的道德困境的公開研討會，與 BNR Nieuwsradio 合作發布了五個 De Strateeg 播客，組織了會議和圓桌會議，并于 2021 年 2 月發布了一部 18 分鐘的紀錄片。

引 言

2019 年 12 月，普京在俄羅斯國防部董事會會議上發表講話時表示，“機器人系統和無人機正在被嚴格引入并用于戰斗訓練，這極大地提高了武裝部隊的能力。”幾個月后，俄羅斯國防部宣布了一項價值約 420 萬歐元的封閉招標，旨在“研究為新一代人工智能軍事系統創建神經網絡開發、訓練和實施的實驗模型”。雖然中國在公開場合遠沒有那么自夸，但他們的軍事優勢戰略是由人工智能和自動化的發展引領的，這導致一些分析人士認為，解放軍的目標是通過系統沖突和高度智能化的戰爭來主導。

這些觀點意味著一個更大的現象。世界各地的軍隊正在根據戰爭的第四次演變開發、整合和使用機器人和自主系統，需要進一步思考在荷蘭境內進行這一過程的條件以及可能出現的挑戰和影響作為結果。

HCSS 項目“軍事背景下的 RAS”試圖為這一討論做出貢獻。在兩年的時間里，該項目產生了五篇公共研究論文，涵蓋了與在軍事背景下實施 RAS 相關的一系列主題。該綜合將這些主題聯系在一起，并展示了該項目最相關的發現。下面總結了 HCSS 研究對道德要求、法律話語、合作伙伴合作、實施和概念開發和實驗的觀察，然后是關于 RAS 的軍事適用性的初級部分。

RAS的軍事適用性

機器人和自主系統 (RAS) 在軍事環境中提供了大量、重要且影響深遠的機會。為了觀察這些系統在這種情況下的適用方式并評估它們的效用，需要解決一些定義和概念：

1 自主性：人類賦予系統執行給定任務的獨立程度。根據系統自身的態勢感知（綜合感知、感知、分析）、規劃和決策，實現分配任務是自治的條件或質量。自主性是指一系列自動化，其中可以針對特定任務、風險水平和人機協作程度定制獨立決策。自主級別可以包括遠程控制（非自主）、操作員協助、部分自動化、條件自動化、高度自動化或完全自動化。

2 機器人：能夠通過直接的人工控制、計算機控制或兩者兼而有之來執行一組動作的動力機器。它至少由平臺、軟件和電源組成

3 機器人和自主系統 (RAS)：RAS 是學術界和科學技術 (S&T) 社區公認的術語，強調這些系統的物理（機器人）和認知（自主）方面。RAS 是一個框架，用于描述具有機器人元素和自主元素的系統。值得注意的是，RAS 的每個連續部分都涵蓋了廣泛的范圍。“系統”部分指的是廣泛（在我們的例子中為軍事）應用領域的各種物理系統。在計算機或網絡上運行的自動化軟件系統，包括“機器人”，即無需人工干預即可執行命令的軟件，不符合 RAS 的條件，因為它們缺少物理組件。“機器人”部分，指的是系統的物理布局，認為系統是無人或無人居住的。所有其他物理方面（大小、形式，無論是飛行、漂浮還是滾動等）都保持打開狀態。

4 致命自主武器系統 (LAWS)：一種武器，在沒有人為干預的情況下，根據人為部署武器的決定，在沒有人為干預的情況下選擇和攻擊符合某些預定義標準的目標，因為攻擊一旦發動，人為干預就無法阻止。

5 有意義的人類控制（MHC）：MHC 包括（至少）以下三個要素：（1）人們就武器的使用做出知情、有意識的決定；(2) 人們被充分告知，以確保在他們對目標、武器和使用武器的背景所了解的范圍內，使用武力符合國際法；(3) 所討論的武器是在現實的操作環境中設計和測試的，并且相關人員已經接受了足夠的培訓，以便以負責任的方式使用武器。MHC 是一個復雜的概念，在許多情況下，上述描述并不是決定性的。荷蘭官方的立場是，“所有武器，包括自主武器，都必須保持在有意義的人類控制之下。”

“殺手機器人”的言論已將公眾對軍事環境中機器人和自主系統的看法縮小為完全關于高度或完全自主系統使用致命武力的觀點。實際上，RAS 可應用于眾多軍事功能和任務，每個功能具有不同程度的自主性（見下圖）。機器人和自主系統的廣泛軍事適用性產生了無數和巨大的機會。未來幾年的挑戰是充分利用這些機會，發揮軍事優勢的潛力，同時降低所帶來的風險。

在這些功能中實施 RAS 會帶來重大挑戰，但也預示著軍隊將面臨更有效、更高效和更敏捷的新機遇。可以根據這些類別評估 RAS 繼續改進/再改進國防領域的潛力。

速度。在促進快速決策和威脅優先級排序的人工智能的幫助下，RAS 已經能夠超越人類的反應時間并縮短 OODA（觀察、定位、決定、行動）循環。

可靠性。將任務委派給機器需要高度的信任，但到目前為止，RAS 還不能證明在所有軍事應用領域都有足夠的可靠性。然而，我們對這些系統的信心將會增加，因為它們證明了它們在執行特定任務時的可靠性和有效性。

準確性。人工智能系統的面部圖像識別和感官能力已經超過了人類的表現水平，盡管無人系統比人類操作員更精確的說法受到廣泛爭議。

大規模效應。由于射程和耐力的增加，RAS 有能力增強對戰場的覆蓋范圍并壓倒對手。這種潛力的最好例子是“蜂擁而至”。

可達性。RAS 極大地增強了監視、情報、偵察和武器系統的可用存在點。

穩健性。在短期內，由于惡劣的天氣和任務的變化等意外條件，RAS 將比人類更容易失敗。這種脆弱性延伸到虛擬域：由于連接丟失、黑客攻擊和其他干擾可能導致系統無法運行。

安全。RAS 可以執行“枯燥、危險和骯臟”的任務，以便人類可以專注于更專業的任務并遠離火線。

成本。盡管最先進技術的獨家使用權將保留給最富有的玩家，但現在被認為是高度先進的系統的成本將在未來 20 年內下降，從而變得更加普及。

維護。考慮到系統的復雜性和涉及的多個（外部）合作伙伴，更新和升級 RAS 軟件和硬件可能會更加困難。

時間效率。RAS 可以 24/7 全天候高標準執行乏味且重復性的監控任務，無需休息，高效解決后勤規劃，快速超越人工多任務處理的極限。

靈活性。盡管 RAS 目前在執行特定任務方面表現出色，但在可預見的未來，人類仍將是最靈活的。隨著開發人員繼續創新當前系統，這種動態可能會發生變化。

適應性。RAS 具有高度自適應性，并且隨著時間的推移在系統生命周期（擴展、擴展、升級等）期間易于重新配置，以便跟上動態環境中出現的新要求。

外部合法性。因此，軍方與 RAS 的接觸必須在他們（可能）提供的先進能力與其所服務的社會的價值觀和規范之間取得平衡。

內部合法性。RAS 的信任和組織規范化將隨著時間的推移而得到加強。隨著對系統的理解、可預測性和熟悉度的提高，它們在組織內的合法性將得到鞏固。

許多國家認識到這種潛力并意識到需要在瞬息萬變的國際舞臺上具有軍事競爭力，因此將 RAS 用作其武裝部隊的一部分（圖 2）。然而，盡管有明顯的機會，但在軍事環境中實施 RAS 并非易事。許多實際和理論挑戰阻礙了實施過程，需要政策制定者、創新者、研究人員、國防界和民間社會成員之間的討論，在許多情況下，這些挑戰考驗著我們賴以監管、開發、獲取、整合和使用其他軍事技術。為了分析這些挑戰，重要的是確定 RAS 系統生命周期的三個階段：開發、集成和使用（圖 3）。下一節總結了在 HCSS RAS 項目期間探索和分析的理論考慮（道德和法律）和實際考慮（私營部門合作和概念試驗與開發）。

RAS的開發是一個硬件和軟件設計和生產的動態過程，在后期根據系統測試、集成、監控和使用的結果不斷地重新審視。RAS的設計和開發需要國防部門和私營部門之間更深入的互動與合作。因此，私營部門在塑造 RAS 生命周期的發展階段和解決與該階段相關的理論和實踐考慮方面發揮著關鍵作用。

這一階段涉及 RAS 的組織嵌入，由此與系統開發者/生產者的關系發生變化，新的參與者（例如實際的軍事最終用戶）出現或獲得更主導的角色。在這個階段，“交接”變化的性質引發了關于不同參與者角色的新問題。

在作戰環境中使用 RAS 會影響軍隊的工作方式、與誰合作以及在什么條件下工作。這是因為相關系統的更大自主性促使操作員和指揮官以“更高的抽象層次”與系統進行交互。除了部署之外，這個階段還包括RAS的維護和服務。

結 論

機器人和自主系統代表了軍事領域的轉變。它們提供了顯著的軍事能力，以擴大軍事行動的質量、范圍、效率和安全性，并正在改變我們現在和未來對抗沖突的方式。RAS 功能正在實施，不僅是荷蘭武裝部隊，還有我們的潛在對手。技術、運營、法律和道德問題，以及這種新興技術的潛在擴散是復雜且相對較新的。

隨著新發展的出現和在運營使用過程中獲得經驗，我們概念化、設計、建造和運營 RAS 的方式將需要反復重新考慮。這也意味著需要不斷的知識開發、概念開發和實驗。為了充分了解 RAS 的潛力及其作為軍事工具箱中重要戰略工具的要求，必須在操作環境中進行實際測試。

要讓行業充分參與這些市場，在這個快速發展的領域中共同開發和共同試驗需要不同的思維方式。在產品完全成熟并且操作使用表明它們被充分理解和可預測之前，RAS 將需要通過短周期創新過程進行不斷調整。

在軍事背景下開發和實施 RAS 將需要持續關注、創造性的大局思維以及與利益相關者（包括政策制定者、學者、倫理學家、律師、行業專業人士、技術人員、民間社會和國防界）的強大合作網絡。

?標題
 On games and simulators as a platform for development of artificial intelligence for command and control

期刊
Journal of Defense Modeling and Simulation (JDMS)
美國國防建模與仿真學報

作者 Vinicius G. Goecks, Nicholas Waytowich, Derrik E. Asher, Song Jun Park, Mark Mittrick, John Richardson, Manuel Vindiola, Anne Logie, Mark Dennison, Theron Trout, Priya Narayanan, Alexander Kott

機構
美國陸軍研究實驗室

摘要
游戲和模擬器可以成為一個有價值的平臺，可以執行復雜的多智能體、多人、不完善的信息場景，與軍事應用有很大的相似之處：多個參與者管理資源并做出指揮資產的決策，以保護地圖的特定區域或中和敵方部隊。這些特征通過支持開發具有復雜基準的算法和快速迭代新想法的能力，而吸引了人工智能 (AI) 團體。人工智能算法在《星際爭霸II》等即時戰略游戲中的成功也引起了軍事研究界的關注，旨在探索類似技術在軍事對應場景中的應用。
本文旨在架起游戲與軍事應用之間的橋梁，討論了過去和當前游戲和模擬器以及人工智能算法如何適應模擬軍事任務，以及它們如何影響未來戰場方面所做的努力。
本文還研究了虛擬現實和視覺增強系統的進步如何在與游戲平臺及其軍事相似之處的人機界面中開辟新的可能性。

關鍵詞
人工智能、強化學習、兵棋推演、指揮控制、人機交互、未來戰場

論文 //www.zhuanzhi.ai/paper/71654e42b8904571dd62407e18db2827

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

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

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