美國海軍陸戰隊正在建設反水面作戰領域的能力，特別是在獲得地基反艦導彈（GBASM）及其相關發射平臺方面。研究為分析與這種新能力相關的部隊結構提供了一種方法。研究方法使用離散時間馬爾可夫模型對GBASM炮組和敵方水面艦艇之間的戰術級決斗進行建模。這些模型有足夠的復雜性來解決關鍵的部隊設計問題，并且對決斗的關鍵特征進行了參數化，以便進行強有力的敏感性分析。

在海軍導彈作戰中，重要的是確定所需的炮彈規模S，以使炮彈有足夠高的概率殺死敵艦。GBASM概念的獨特之處在于，與從水面艦艇上發射導彈相比，它能夠將這種炮彈分散到幾個平臺上，并以更適合特定戰術場景的方式進行發射。在這種情況下，如果有一個大小為K的禮花彈，并將該禮花彈分散到N個平臺上，那么每個平臺在特定的禮花彈中發射?枚導彈，這樣K × N = S。有了這個公式，就能夠分析平臺數量和每個平臺發射的導彈數量在這些配置的殺傷力和生存能力方面的權衡。這為成本-效益分析提供了基礎。

對GBASM炮臺與敵方水面艦艇發生接觸的情況進行模擬。從簡單的場景開始，然后逐漸復雜化。讓GBASM發射器與一艘敵方水面艦艇進行決斗。GBASM一方被稱為藍方，水面艦艇被稱為紅方。最初假定雙方都有足夠的導彈供應，并且交換的時間是有限的，因此可以把供應視為無限的。GBASM以彈丸為單位進行發射，每個彈丸至少包括一枚導彈。在藍方的炮擊之后，紅方的水面艦艇有機會進行還擊。

在所描述的環境中，假設藍方具有首發優勢。鑒于GBASM的引入在沿岸地區造成的不對稱情況，首發優勢的假設并不是不合理的。GBASM是移動的，有可能移動到難以探測的地方，只有在準備開火時才出來。GBASM的目標是保持不被紅方船只發現，直到它成功瞄準紅方船只。一旦紅方船只成為目標，GBASM系統就會開火并移動到一個新的位置。如果沒有關于GBASM移動的完美信息，紅方艦艇將持續處于不利地位。

此外，該模型捕捉到了紅方對藍方的炮擊進行防御措施的能力。這些防御性的反措施是用參數λ來說明的，這個參數是紅方根據泊松分布可以攔截的藍方導彈的平均數量。以這種方式對紅方采取反措施的能力進行建模，說明了隨著藍方導彈規模的增加，紅方采取反措施的能力也在減弱。同樣，也說明了紅方針對藍方分布式發射器的能力下降。紅方殺死藍方分布式平臺的能力用參數?表示，根據泊松分布，紅方在還擊中可以殺死藍方平臺的平均數量。這再次說明，隨著藍方平臺數量的增加，紅方瞄準和殺死藍方的效果有限。

在對該模型的分析中，遇到了幾個關鍵的發現。首先，最重要的是確定理想的炮擊規模S，以提供足夠高的殺死敵艦的概率。這不是一個簡單的 "越多越好 "的問題，因為炮擊規模有一個收益遞減點。正如人們所期望的那樣，還得出結論，增加平臺的數量K可以提高生存能力，從而提高GBASM炮臺的殺傷力。然而，改進的幅度對其他參數很敏感，當炮彈規模足夠大時，改進的幅度通常很小。

該研究的主要產出是創建的模型和對它們進行進一步分析的能力。本論文中任何地方使用的參數值都不是由具體的GBASM系統或潛在的敵方水面艦艇的能力來決定的。因此，結果應該被看作是對參數空間可能區域的探索的概括。這些模型提供了根據有關特定系統的能力進行具體分析的能力。

美國國家科學、工程和醫學研究院成立了用于收集科學質量的海洋和海岸數據的小型衛星系統的伙伴關系選擇評估委員會，以解決任務書中的以下目標。

該研究將對建立和利用伙伴關系的可行性和意義進行獨立評估，以開發、部署和運行一個衛星系統和支持性基礎設施，能夠傳感具有足夠科學質量的海洋、沿海、大氣和水文數據，以建立預測模型并支持國家利益的近實時應用。它將盡可能地確定和描述這種系統的有希望的選擇。委員會將確定并考慮潛在的公共和私人合作伙伴，以開發這樣一個系統或主要的子系統，同時考慮到以下因素。

• 哪些國家的任務可能會從小型衛星數據收集系統的使用中獲得實質性的好處，以及該任務如何取決于數據收集的頻率和地理范圍？這些利益可以被廣泛地定義為包括軍事、經濟、科學、教育和環境利益。

• 在工業、政府和學術機構之間有哪些伙伴關系可以被激勵來發展必要的空間平臺、系統集成、發射、通信、測試、數據分配和維護功能？

• 現有的基礎設施是否足以支持所需的空間平臺開發和制造、系統集成、發射、通信、測試、數據分配和維護功能？為了縮短從構思到在軌的時間，應該加強或創建哪些基礎設施組件？基礎設施被廣泛地定義為包括工業制造能力、空間系統支持結構和通信信息系統。

• 可以采用什么程序來加強技術發展管道、標準制定、以及識別和采用最佳做法？

• 開發所需技術、基礎設施和程序的預期時間表是什么，這些技術、基礎設施和程序將使所需的衛星系統得到發展？

在進行這項研究時，委員會將審查提供一些所需系統組件的現有系統，以及處于不同開發階段的系統，以便在未來進行部署。在可能的范圍內，委員會將收集和分析關于公共和私人組織的預期相關未來需求的信息，以及學術研究人員的相關觀點。

在履行其任務說明的職責時，委員會的評估方法依賴于其成員的經驗、技術知識和廣泛的專業知識。委員會并沒有試圖報告對每一個潛在的伙伴關系選項或每一個可用的實施方法的詳盡評估。委員會的第一個目標是通過確定和關注哪些政府任務領域可以最多利用和受益于商業新空間的空間接入能力（定義見下文方框S.1），從而提供持久的價值。它的第二個目標是確定當前的挑戰和未來的機會，以重新定義空間基礎設施，以便更有利于可持續的伙伴關系，同時確定能夠為多個利益相關者服務的采購方法。

總體觀察結果

本報告所討論的機會來自于服務于商業和政府部門的新空間技術的爆炸性增長（在第2章討論）。小衛星技術（在方框S.1中描述）已經極大地改變了政府機構采購、開發和發射商業衛星的模式。該技術和相關的空間發展繼續迅速發展，在本報告中一般被稱為新空間生態系統。預期的定義是仿照 "硅谷 "生態系統，其中政府是一個重要的合作伙伴，與商業部門建立一個健康和自我維持的關系，提供空間產品以及空間業務本身的相關創新。正如人們所預期的那樣，有許多與這種模式轉變相關的新術語，這意味著本報告中關于當前和未來趨勢的討論的術語需要仔細和具體的定義。為了保持一致性和清晰度，委員會在整個報告中使用方框S.1中列出的以下術語。

在過去的十年里，越來越多的新空間組織已經出現，它們不受傳統做法和限制的束縛。通過重新想象、創造和不斷改進小衛星空間技術，一個新的和不斷增長的空間生態系統現在已經到位，能夠為傳統用戶和新的或非傳統用戶的廣泛利益相關者群體服務。就本報告而言，傳統用戶主要包括政府部門和機構，他們的任務是支持情報、國防和民用空間，這些任務通常局限于由政府承包商采用昂貴但成熟的開發方法開發的大型航天器。新的或非傳統的用戶通常是較小的科學任務、技術成熟計劃或其他應用，以前往往由于缺乏經驗或資源而無法進入太空。這些用戶的空間準入要么不可用，要么通過依賴傳統的空間伙伴而受到限制。

目前的商業實踐正在擴大能力，包括技術和商業驅動的應用，為一個廣泛和充滿活力的生態系統打開大門，提供廣泛的解決方案，能夠支持越來越多的利益相關者。在傳統方法的同時，與制造有關的空間基礎設施，如定制的航天器總線、儀器和傳感器--包括與傳統系統性能相匹敵的高分辨率成像和雷達系統--正在出現，數量不斷增加，能力不斷提高。在運營的商業地面上，現在已經有了常規的站點，數據管理和分析也是如此，包括用于數據訪問和歸檔的云計算。因此，如果得到適當的鼓勵和滋養，一個具有廣泛能力的生態系統就會出現，包括數據融合、分析和數據購買的新商業機會，以及可以使傳統和非傳統用戶群體同樣受益的地面/空間通信。

盡管這些不斷發展的系統還沒有進入完全可運輸的商業技術狀態--例如，航天器系統仍然缺乏互操作性--這些能力和服務仍然為所有類型的用戶的空間業務開啟了越來越多的可能性。公私合作伙伴關系（PPPs）和其他創新的采購方法可以加強以通信、遙感和軍事情報為重點的國家任務，以及以海洋學、水文學、大氣層、氣候、監測自然和人為災害、成像和導航等科學數據收集為重點的新任務領域，以及尚不清楚的新的和機會主義的應用。

從2011年到2020年，全世界發射的所有航天器中有75%（2972個）是小型衛星。在此期間，美國國家航空航天局（NASA）和美國國防部（DoD）在全球所有政府機構中引領了小型衛星發射的擴散。此外，商業組織在這十年間發射了2972顆小型衛星中的2013顆，為開發者提供了大量的服務，是運營小型衛星數量最多的組織。Planet公司擁有這些年發射的所有遙感小型衛星中的22%，而SpaceX公司擁有所有通信小型衛星中的47%。這兩家公司目前都在低地球軌道（LEO）上飛行大型星座。第二章的表2.2提供了商業能力趨勢的時間表和發展預測。

認識到這些新的進展，國防部建立了混合空間架構（HSA）作為其主要的哲學框架，以評估吸收商業系統或采購國防部獨特系統之間的平衡。HSA是一個綜合的基礎設施，由空軍研究實驗室（AFRL）在2014年首次研究，并通過美國太空部隊（USSF）和情報界利益相關者所做的工作進行擴展。這種新方法的目標是超越傳統的項目爐灶，使各個政府利益相關者能夠使用該框架來實現其獨特的需求。它正在開辟新的可能性，通過利用聯合和綜合方法產生的協同作用，從傳統空間與新空間的結合中獲益。正如第3章所討論的，HSA是一個多層系統架構，提供了從多個商業和政府系統整合能力的靈活性，以滿足各種不同的和不斷發展的政府用戶需求。雖然仍處于早期階段，但它已開始提供具有成本效益和彈性的空間能力，以支持廣泛的國家安全任務，包括科學和技術（S&T）以及研究和開發（R&D）工作。(關于科技/研發的具體定義，請參考第3章的方框3.1)。

HSA的前提是對新空間創新的廣泛利用，為第4章討論的潛在科學機會和第五章討論的新商業模式打開大門。當政府管理人員能夠使他們的采購方法與這個新的框架保持一致時，將從美國政府和商業部門的新伙伴關系中受益。隨著小衛星能力的發展和HSA的深入人心，用戶將需要了解小衛星系統的優勢和劣勢，以確定它們在特定任務中的效用，特別是對于科學目標。對于海洋科學和沿海數據任務來說，雖然使用小衛星來測量海洋變量對于某些應用來說是一個真正的優勢--例如，通過海洋模型的數據同化進行短期預測--但并不是所有的目標都可以用小衛星來實現。將大型專用任務與小型衛星群結合起來，可能是監測海洋中發生的所有過程的最佳策略。第四章概述了小型衛星的具體優勢和劣勢，并對其潛在的任務應用提供了指導。

商業空間和技術提供者也將受益于新的商業模式，考慮到合同安排、相互責任和伙伴關系的條款和條件，以及所提供服務的范圍和程度。同時，目前缺乏綜合商業服務（將能力打包以滿足特定任務的需要，并包含可互操作的組件，以促進系統之間更大的適應性），阻礙了使用政府承包工具來支持任務開發和運營過程。私營部門和美國政府可以共同鼓勵商業服務的整合，以促進政府任務目標和商業能力在可接受和可管理的風險態勢下更好地結合。

為了實現一個有用的生態系統，政府的空間采購和管理文化需要促成一個環境，使政府管理人員能夠對快速變化的環境作出快速和有效的反應。根據研究委員會成員的經驗，在許多情況下，政府管理人員傾向于更大的控制；他們不愿意通過依賴商業資源或通過快速適應不斷變化的生態系統中的機會來冒他們的項目和國家安全任務的風險。除了討論新空間范式的潛在風險和感知到的挑戰外，第五章還識別和討論了與不同的組織慣例、知識產權和合同障礙有關的風險，這些障礙抑制了可以從使用創新的商業能力中獲得的全部利益。在目前的環境中，政府管理人員不僅要考慮商業供應商的技術性能，而且要考慮商業可行性風險，這一點很重要。從積極的一面來看，大多數產品和服務的多個商業供應商正在出現，這使得在商業采購決策過程中可以考慮雙重來源的選擇（如多個供應商）。

因此，為了充分受益于新空間生態系統，政府機構將需要制定收購和采購的做法和方法，既能使管理人員與商業服務合作，又能激勵他們為其項目獲得最大價值。創造一個允許伙伴關系發展的環境也有好處，例如通過將商業和政府利益相關者與中介代理聯系起來，他們可以通過將用戶的需求與商業供應商的能力相匹配來促成這種伙伴關系。這種中介伙伴關系的結果將是一個 "雙贏 "的合同安排，使供應商和用戶都受益。利益相關者的工具，如商業服務管理庫，可以改善利益相關者的協調，并加速有效的伙伴關系進程。

在這樣一個動態和不斷發展的環境中，靈活性是關鍵，因為工具和方法將繼續適應、增長和發展。為了使一個PPP商業安排成功和可持續，它需要有一個保護雙方的合同，并使公平的緩解選擇得以行使，以處理利益相關者的利益變化。第5章討論了近期內一些可適應的PPP選項，這些選項可以包括一個完整的空間系統解決方案，或根據具體的用戶需求提供的選項菜單。替代模式的例子可以包括部署商業空間組件公司，它們將提供空間系統的不同元素，或者在某些情況下，簡單地購買數據。正如將要討論的那樣，所有這些選擇都是可能的，而且對于擬議的HSA和新空間生態系統內的傳統和非傳統的利益相關者都是可以支持的。

結論與對策建議

以下結論和建議是按照報告各章的順序排列的。

第2章：結論和建議

結論：商業航天工業的巨大增長和快速演變已經產生了引人注目的成功，而且有跡象表明，這一趨勢將繼續加速。美國政府，包括傳統的政府空間用戶，可以從不太傳統的關系中大大受益，如公私合作關系，使工業的技術和批量制造能力得到采用。

建議：美國政府應鼓勵發展公私伙伴關系，可能包括主要租戶，以促進一個新的國家空間生態系統，支持工業、政府和學術目標。

結論：現有的互操作性標準主要是由傳統的系統結構驅動的，阻礙了政府獲得靈活和可適應的商業服務。美國政府和商業利益相關者將越來越多地依靠綜合商業服務和推進標準來建立一個基礎廣泛的生態系統，使航天器開發、有效載荷集成、測試、發射服務、運營管理和數據產品生產之間的過渡路徑更加順暢。由獨特的商業新空間需求和關鍵系統的設計實踐所驅動的互操作性標準的開發和采用，將增加競爭，并為當前和未來的政府用戶的廣泛的空間任務和操作需求實現有效的執行和管理。

建議：關鍵系統--那些最適合標準的系統--應該被聯合開發和積極管理，以支持新空間公私伙伴關系，促進未來系統的最大接受和使用。標準和最佳實踐可以在空軍研究實驗室的AFWERX、國家航空和航天局的小型航天器系統虛擬研究所和小型有效載荷共享協會等組織內制定，以促進新空間商業產品能力的采用。

結論：政府協調努力，促進和監督現有的政府項目，加上利用雙重用途的技術（從汽車、醫療、游戲和其他行業演變而來），可以加強現有的技術管道，并有利于所有的國家空間活動。空軍研究實驗室的AFWERX、國家航空和航天局的小型航天器技術計劃、政府的小企業創新研究計劃和政府的小企業技術轉讓計劃是這種技術注入和示范的適當場所。

建議：海軍研究局應充分利用參與現有政府技術開發計劃的機會，如空軍研究實驗室的AFWERX、小型航天器技術計劃、政府的小型企業創新研究計劃和政府的小型企業技術轉讓計劃，來注入雙重用途的技術。

結論：空間系統和操作知識在整個商業空間產業的迅速擴展，為混合空間架構和其他美國政府空間倡議提供了許多機會。明確的標準和最佳做法，結合解決和加快決策速度的采購機制，解決任務風險，并調整激勵機制，將允許美國政府有效地獲得這些新能力。針對商業模式的采購機制可以進一步支持從倡議開始到在軌能力的響應時間表。

建議：美國政府的采購機制應該進行調整，以接受不斷發展的商業實踐和適當的標準，以解決和加快決策速度，管理任務風險，并調整激勵措施，以迅速實現政府的空間倡議。

第3章：結論和建議

結論：混合空間架構顯示出巨大的潛力，作為一個新的空間生態系統的框架，整合及時、傳統和新空間產業，以提供成本效益和靈活的空間能力，支持廣泛的國家任務和目標。這個生態系統可以使海軍研究辦公室既追求其技術示范倡議，又追求其長期應用。

建議：海軍研究辦公室（ONR）應考慮將混合空間架構框架作為實現其長期海洋科學目標的一個機會。ONR應該與美國空軍合作，調整其基于HSA的方法，作為其他美國政府和非政府用戶的試點項目。

第4章：結論和建議

結論：小型衛星在國家民用任務中展示了它們在海洋學、氣象學、水文學、災害評估和其他與地球科學有關的應用方面的效用。在適用的情況下，它們通過提供更高的時間和空間分辨率以及更短的規劃周期來補充混合空間結構中的傳統系統，這使得新技術能夠比傳統方法快速插入。預計小型衛星的技術和傳感器能力，以及相關的服務，將在未來擴大。

建議：美國政府應積極定位，充分利用商業空間部門不斷發展和增長的能力，為最廣泛的傳統和非傳統用戶提供服務，將海洋學和沿海數據的應用作為試驗新過程和程序的初步努力。

結論：美國政府和學術機構之間的小衛星任務伙伴關系已經在空間科學和技術方面產生了高價值/低成本的進步，包括衛星平臺和有效載荷、地面部分通信、任務和有效載荷操作，以及科學數據產品的生成和分配。

建議：作為其與學術機構持續關系的一部分，海軍研究辦公室應檢查新出現的先進傳感器和相關技術機會，以有利于未來的海洋科學目標和任務。

第5章：結論和建議

結論：支持新空間生態系統中所需要的服務所需的技術基礎設施目前已經存在，或者如果通過擴大政府采購機會而積極啟用的話，預計將會出現。然而，美國政府空間界目前和未來可能對該基礎設施的利用，由于缺乏對現有技術能力以及從商業空間產業的快速增長中演變出來的新能力的熟悉而受到阻礙。就海軍研究辦公室而言，空間科學采購做法受到傳統方法的人為限制，限制了他們充分利用現有的新空間機會，這些機會與正在為國家海洋學伙伴關系計劃開發的海洋和沿海傳感器技術的快速示范有關。

建議：海軍研究辦公室與國家海洋和大氣管理局，作為國家海洋學伙伴關系計劃（NOPP）的聯合管理者，應該探索廣泛的現有合同機制，使商業空間能力能夠快速部署，以實現國家海洋學伙伴關系計劃的技術演示目標。它應該授權其采購人員充分利用快速發展的商業空間系統機會。

結論：聯邦采購制度--包括法定和監管計劃--提供了足夠的靈活性，以利用不斷發展的商業市場，并采用創新的方法，如公私伙伴關系（PPP）和其他形式的合同關系，包括其他交易授權（OTA）和空間企業聯盟（SPEC）。

建議：美國政府應采用一系列可用的合同機制，并積極支持使用創新的商業模式，以充分參與傳統空間和新空間商業產業。這包括從公共-私人伙伴關系和商業服務合同中的一系列選擇，以及在快速原型和快速投入使用類別中的較新的中層采購選擇。

結論：目前，沒有任何現有的機制允許預測未來的政府需求，以主動告知商業空間部門，使其能夠關注并優先考慮其未來的投資方向。美國國家航空和航天局的快速航天器開發辦公室已經通過開發其快速航天器目錄的衛星目錄，解決了這個與不定期交付/不定期數量的衛星總線采購有關的預測問題。

建議：海軍研究局應利用美國國家航空航天局的快速航天器目錄來滿足其目前的需求，并應與美國國家航空航天局的快速航天器開發辦公室和空軍研究實驗室的AFWERX合作，以納入其預測的未來需求。

結論：混合空間架構（HSA）框架的發展和采用提供了一個潛在的路線圖，為國家需求建立小衛星系統能力的時間表。然而，建設小衛星服務的能力可以通過將商業小衛星的能力與HSA的需求相一致來加速--這將減少達到一個完全有能力的空間生態系統所需的時間。同樣，市場驅動的力量和持續的政府投資項目也可以加速技術、基礎設施和流程支持，以響應客戶和社區的需求和要求。

建議：美國政府應該激勵私人投資，通過先進的采購戰略，如公私伙伴關系，與商業供應商建立無限期交付無限期數量的合同，以及政府作為穩定的促進者實現更快和更多的綜合成果的錨定租約，來實現更快和更多的綜合成果。

結論：商業空間部門似乎完全有能力滿足國家海洋學合作計劃（NOPP）的海洋傳感器技術示范飛行和發射需求，正如提交給委員會的那樣。今天，NOPP可以通過各種合同機制獲得許多這些能力。此外，這些能力預計將在未來5年內與混合空間結構驅動的美國空軍和其他政府采購一起增長和發展，與國家海洋伙伴關系計劃的目標保持同步。

建議：創新的采購做法在成本和飛行速度方面都有很大的好處，以滿足政府，特別是國家海洋學合作計劃（NOPP）的要求。根據技術準備情況和任務要求，NOPP應該考慮以下選擇：

1.讓新生的商業中介能力參與進來，探索并形成適當的伙伴關系，以匹配現有的和新興的商業能力，實現預期的技術成果。

2.探索現有的政府項目和聯盟，如美國國家航空航天局國際空間站或空間企業聯盟，以及其他支持技術原型和符合預期空間飛行目標的乘坐機會的項目。

3.聘請聯邦資助的研究和發展中心（FFRDC）或類似的公正機構作為感興趣的政府和商業實體之間值得信賴的中間人，以確定適當的公私合作機制，并構建這些機制以實現技術和采購能力的成功結合；以及4. 4. 同樣地，聘請FFRDC或類似的可信賴的代理機構來制定技術和商業參與的準則，以積極彌補政府和行業之間的現有差距和新差距。

圖2.4 支持小衛星開發、發射和產品采購的一般流程。對滿足客戶需求的商業服務的評估可能包括購買現有的數據產品或制定一個新的任務來創造這種產品。目前，進行商業數據購買的能力是有限的，然而可以支持任務開發各個階段的商業組織的數量正在迅速增加。了解橫跨儀器和航天器開發、系統集成、發射服務、遠程地面站（RGS）服務和任務運營的商業選擇的成熟度，對于使用商業服務來生產滿足任務要求的飛行系統至關重要。在本圖中，"獨立 "指的是獨立的商業產品--它們不與其他任務產品捆綁或集成；"增值 "包指的是商業產品，它是由多個任務段解決方案組成的更廣泛、更綜合的商業包的一部分。

圖4.7 HARP寬視場成像偏振計立方體衛星飛行驗證任務，展示了從空間進行的多角度氣溶膠和云屬性測量。這項技術已經從機載系統成熟到空間版本，在南美洲的的喀喀湖上空的400幅圖像的長數據采集被后處理成推波助瀾圖像。還顯示了由Aqua和Terra衛星上的中分辨率成像光譜儀（MODIS）儀器拍攝的類似圖像，證實了HARP數據中看到的大氣和陸地特征。的的喀喀湖是該偏振成像儀的一個很好的清潔空氣替代校準源，因為該湖的高海拔為太陽在表面的反射和大氣的偏振提供了很好的可見度。資料來源。馬里蘭大學巴爾的摩縣分校HARP團隊。

摘要

美海軍陸戰隊的遠征戰車（EFV）項目從開始到取消花費了超過30億美元。兩棲作戰車（ACV）試圖取代兩棲突擊車（AAV）并接替EFV的位置。一個項目的比較可以用來從以前的管理錯誤中學習并防止這種規模的失敗。通過分析這兩個兩棲車輛項目，對照現有的項目管理工具，包括決策科學原則，評估了相關的成功和失敗。本報告比較了兩個項目生命周期中的關鍵節點，并為未來兩棲作戰車輛的采購提供建議。結論顯示，不平衡的成本和進度的增加壓倒了EFV的性能目標，導致了取消。結果，ACV顯示出較低的性能，但相比之下，成本較低。通過研究，采購專業人員可以更好地理解監督的重要性，找到解決方案，并有效地裝備自己來管理主要的國防武器系統。

I. 簡介

A. 海軍陸戰隊的兩棲任務

美海軍陸戰隊旨在維持護美國遠征軍。雖然遠征任務隨著每個沖突的發生而變化，但海軍陸戰隊仍然保持靈活，并努力保持較高的戰備水平，以便在沖突發生時迅速作出反應。兩棲作戰是圍繞海軍陸戰隊遠征性質的基本能力之一。海軍陸戰隊理論出版物（MCDP）《遠征作戰》指出，"海軍陸戰隊遠征作戰的頂點作戰概念是海上作戰機動"（海軍部[DON]，2018年，第89頁）。自成立以來，進行艦艇到岸上行動的能力已經定義了海軍陸戰隊。通過1947年《國家安全法》的通過，國會將兩棲任務編入法典，并賦予海軍陸戰隊如何完成這些任務的自由裁量權：

• “美國海軍陸戰隊隸屬于海軍部，應包括陸上作戰和服務部隊以及其中可能包含的航空部隊。海軍陸戰隊應進行組織、訓練和裝備，以提供聯合武器的海軍陸戰隊，以及支持性的航空部門，與艦隊一起奪取或保衛先進的海軍基地[強調是后加的]，并進行對開展海軍戰役可能至關重要的陸地行動。海軍陸戰隊的職責是與陸軍和空軍協調，發展與登陸部隊所使用的戰術、技術和設備有關的兩棲作戰階段[強調是后加的]。此外，海軍陸戰隊應提供在海軍武裝船只上服役的分隊和組織，應提供安全分隊以保護海軍駐地和基地的海軍財產，并應履行總統可能指示的其他職責。但這種額外的職責不應減損或干擾海軍陸戰隊主要組織的行動。海軍陸戰隊應根據綜合聯合動員計劃，負責擴大和平時期海軍陸戰隊的組成部分，以滿足戰爭的需要。(海軍陸戰隊大學[MCU], 2021) ”

此外，10 U.S.C. § 5063規定了海軍陸戰隊的組成和職能，合法地要求 "海軍陸戰隊將被組織、訓練和裝備，以提供兩棲和陸地作戰能力，奪取先進的海軍基地并進行海軍陸地作戰"（MCU, 2021）。

B. 解讀

美海軍陸戰隊通過繼續采購和維護兩棲車隊來響應這一號召。海軍陸戰隊在菲律賓、第二次世界大戰、越南和韓國的戰斗中使用這些車輛。自1971年以來，海軍陸戰隊使用了突擊兩棲車（AAV），正式命名為AAV-7A1。這些車輛的兩棲性質造成了昂貴的操作和維修周期。2020年提交給國會的一份報告指出，"AAV已經變得越來越難以操作、維護和維持......[其]兩英里的船岸距離被許多人視為一個重要的生存能力問題，不僅對車輛本身，而且對海軍兩棲部隊"（Feickert，2020，第2頁）。盡管有這些事實，軍團認為這種能力值得冒險。然而，多年來，政治、公共和軍事官員對海軍陸戰隊理論的某些方面表示反對，因此也反對兩棲車輛的相關性。例如，在1957年，克魯拉克準將給海軍陸戰隊司令佩特將軍寫了一封信，指出 "美國不需要海軍陸戰隊。然而，出于完全超越冷酷邏輯的充分理由，美國想要一支海軍陸戰隊"（丹尼，2021）。

盡管有政治壓力和與AAV兩棲能力相關的挑戰，海軍陸戰隊繼續其合法的歷史使命。兩棲需求仍然有效。盡管如此，鑒于圍繞著遠征戰車（EFV）開發的數十億納稅人資助的沉沒成本，海軍陸戰隊繼續其兩棲作戰車（ACV）的追求。然而，這種采購努力與海軍陸戰隊內部激進的部隊設計措施相吻合，強調了有關戰斗空間、設備和力量投射的作戰轉變。這項研究的目的是對未來兩棲作戰車輛的采購工作產生積極的影響。

C. 利益相關者

海軍陸戰隊的兩棲能力包括各種利益相關者，包括美國的納稅人、國會、參謀長聯席會議、海軍和海軍陸戰隊領導人、軍人、工業承包商（通用動力公司和BAE）以及各種研究組織，如政府問責辦公室（GAO）、國會研究服務部（CRS）和監督委員會。每個組織的目標和目的并不總是一致。相互競爭的利益，如工作、作戰準備、成本節約、互操作性和安全，都會影響到采購方案。這項研究并不深入關注每個利益相關者；相反，它將利益相關者的互動與項目結果聯系起來。

D. 范圍和效益

這項研究對于避免因采購計劃取消而導致的實際浪費和不支持的作戰人員的低效率是至關重要的。該報告對兩個項目進行了比較和對比，并觀察了四個方面的優勢和劣勢的項目證據：（1）強制性要求，（2）國防部決策支持系統（DSS）模型，（3）項目管理（PM）工具，以及（4）決策科學原則。通過比較分析，項目管理部門可以更好地了解決策的影響。分析了移位的關鍵性能參數（KPP）、計劃基線以及與工業界的協調。該分析遵循國防部決策支持系統（DSS）的結構，具體到主要能力獲取途徑。最后，試圖通過決策科學原則來分析組織行為。這方面可以使項目經理（PMs）認識到可能對項目產生負面影響的范式和認知障礙。

E. 分析技術

研究主要采用了公開來源的文件，包括美國防部的指導手冊、報告、計劃提交書以及各種書籍和文章。此外，還進行了硬拷貝和互聯網搜索，并通過國防采購管理信息檢索（DAMIR）系統訪問具體的項目數據。在整個文獻審查中使用這些來源，以建立與EFV和ACV比較有關的分析標準。

值得注意的是，在整個報告中，無法證明因果關系。然而，顯示了相關性，然后進行了觀察。這種外部觀察并不包含所有的計劃信息，也不支持完全全面的研究水平的意圖。有太多的變量存在于PM的控制范圍之內和之外，無法分析所有的風險來區分一個絕對正確的前進道路。同樣，項目的可變性也不支持推薦一個具體的規定性過程，只是建議。

F. 研究問題

EFV和ACV項目在以下關鍵國防采購領域的比較：（1）強制性要求，（2）美國防部決策支持系統（DSS）模型，（3）項目管理（PM）工具，和（4）決策科學原則。

這個問題可以用幾種方式來回答，特別是考慮到強制性要求、工具和專業的多樣性。盡管如此，說明了信息的數量和相互聯系性。接下來，第二章闡述了每個項目的歷史背景和時間線，引出第三章的文獻回顧和分析。然后在第四章中，總結了適用于兩個項目的聯系。

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。

1 背景

第五代（5G）的移動技術將增加數據傳輸的速度，并改善現有第四代（4G）技術的帶寬，進而實現新的軍事和商業應用。5G技術有望支持互聯或自主設備，如智能家居、自動駕駛汽車、精準農業系統、工業機械和先進機器人技術。在軍事領域，5G還可以改進情報、監視和偵察系統及處理；啟用新的指揮與控制（C2）方法以及精簡后勤系統，以提高效率等。隨著5G技術的開發和部署，美國國會可能會考慮頻譜管理和國家安全政策，以及對美國軍事行動的影響。

2 頻譜管理

5G需要部署可在電磁頻譜（“頻譜”）的各個部分中工作的技術：sub-6（在6 GHz以下運行）和毫米波（MMW）（在24至300 GHz之間運行）（請參見圖1） 。

圖1 5G擬議頻譜

毫米波（MMW）允許更大的帶寬和更快的傳輸速率，一些電信公司認為，這是自主載具和其他數據密集型應用（如智能城市）所必需的。然而，毫米波傳播的距離相對較短，可以被雨水吸收，也可以被例如建筑物和車輛的物體阻斷。因此，5G毫米波技術需要以比sub-6方法更高的成本和更慢的部署時間來安裝更多的蜂窩站點。因此，5G的部署依賴于毫米波的高速、高帶寬通信和sub-6的全國覆蓋。 全球的電信公司都在以不同的方式部署5G。中國電信公司正專注于成本較低的sub-6方法，而美國一些電信供應商則專注于MMW部署，其他則專注于sub-6。

然而，美國國防部（DOD）擁有大部分可用頻譜。盡管國防部將某些毫米波頻率用于重要的軍事應用，例如為美軍提供有保障全球通信的先進極高頻衛星，但美國廣泛使用sub-6頻率，使得美國未來在軍事的sub-6可用性低于其他國家。國防創新委員會（DIB）建議國防部考慮共享sub-6頻譜，以促進5G網絡的建設和用于sub-6頻段的5G技術的發展。雖然國防部一直在朝著更大的頻譜共享方向發展，但它表示擔心共享會給國防部用戶帶來操作、干擾和安全問題。作為頻譜共享的另一種選擇，一些分析師認為，sub-6頻譜的一部分應該保留給商業用途。這將要求國防部將某些應用重新部署到頻譜的其他部分。DIB估計這種方法需要10年才能完成，而頻譜共享則需要5年。

3 國家安全問題

根據DIB的評估，中國是目前sub-6技術的領導者，并可能部署世界上第一個5G廣域網。中國企業經常獲得政府補貼（如設施用地補貼、研發撥款），因此處于全球5G供應商的有利地位。僅華為一家公司就在約30個國家簽署了5G基礎設施建設合同，其中包括美國盟國冰島、土耳其和英國。

一些專家擔心，中國設備的漏洞可能被用來進行網絡攻擊或軍事或工業間諜活動。這些專家聲稱，這些漏洞是由于許多中國公司經營不善造成的。但是，他們注意到，也可能出于惡意目的故意引入漏洞。2017年6月頒布的《中國國家情報法》宣布，“任何組織和公民都應當依法支持、協助、配合國家情報工作，一些分析人士認為，這項法律要求中國電信公司與情報部門合作，包括被迫安裝后門或向政府提供私人數據。

其他分析師認為，中國電信設備帶來的風險取決于設備在蜂窩網絡架構中的位置。大多數蜂窩網絡分為兩組：提供互聯網網關并確保設備符合提供商標準的核心網絡和由廣播和接收無線電信號的蜂窩塔組成的無線電接入網絡（見圖2）。這些分析人士指出，雖然中國核心網絡帶來的風險是巨大的，但中國無線接入網絡帶來的風險是可以管理的。還有其他分析人士認為，在網絡中安裝任何中國設備都可能引發潛在的安全問題。這種擔憂促使一些分析人士認為，美國應限制與任何運營中國供應的5G設備的國家分享情報。

圖2 蜂窩網絡體系架構

為了應對這些安全問題，美國國會通過了《安全5G及其他法案》（P.L. 116-129），要求總統制定5G保護戰略。同樣，2020財年國防授權法（NDAA）（P.L. 116-92）第254條要求國防部長制定國防部5G戰略。這些戰略分別于2020年3月和2020年5月發布。美國防部在2020年12月發布了一個5G實施計劃，詳細說明了目前的活動以及它們如何與戰略保持一致。此外，2021財年NDAA（P.L. 116-283）第224條指示國防部創建一個5G治理結構，而第225條指示國防部展示5G組件技術的成熟度。最后，2022財年NDAA（P.L. 117-81）第233條指示每個軍事部門的部長制定一個軍事設施的5G試點計劃。

4 對軍事行動的影響

5G技術可能有許多潛在的軍事應用，特別是在自主車輛、指揮和控制（C2）、后勤、維修、增強和虛擬現實以及情報、監視和偵察（ISR）系統中，所有這些都將受益于提高的數據速率和較低的延遲（時間延遲）。

與商用車輛一樣，自主軍用車輛可以通過在云中存儲大型數據庫（如地圖）來潛在地規避車載數據處理限制。安全的車輛運行反過來需要5G的高數據速率和低延遲，以便快速下載非車載信息并將其與車載傳感器數據合成。同樣，5G可用于在操作人員和無人車輛之間傳輸傳感器數據，并傳輸到網絡車輛，從而可能實現新的軍事行動概念，例如蜂群（即載具自主協調以完成任務的合作行為）。

5G技術也可以被納入ISR系統。ISR系統越來越需要高帶寬來處理、利用和傳輸來自越來越多作戰空間傳感器的信息。這可以使指揮官及時獲得可操作的情報數據，進而改進作戰決策。類似地，5G可以減少其他數據密集型活動（如后勤和維護）的延遲，并且可以啟用增強或虛擬現實環境，從而增強培訓。

最后，指揮和控制系統可以受益于5G的高速、低延遲能力。例如，美國軍方目前使用衛星通信作為其遠程通信的優勢。但是，由于信號需要傳播的距離，軌道上的衛星會大大增加延遲，從而導致軍事行動的執行出現延遲。

美國防部已經選擇了12個軍事設施作為5G應用的試驗臺。佐治亞州奧爾巴尼海軍陸戰隊后勤基地和加利福尼亞州圣地亞哥海軍基地（"智能倉庫"）；猶他州希爾空軍基地（"5G和機載雷達之間的頻譜共享"）；華盛頓州劉易斯-麥克喬德聯合基地（"增強和虛擬現實"）；內華達州內利斯空軍基地（"可生存指揮和控制及網絡增強"）；弗吉尼亞州諾福克海軍基地（"全艦和碼頭連接"）。夏威夷州珍珠港-希卡姆聯合基地（"加強飛機任務準備"）；德克薩斯州圣安東尼奧聯合基地（"增強現實對維護和培訓的支持 "和 "評估國防部的5G核心安全實驗網絡"）；俄克拉荷馬州廷克空軍基地（"軍事通信和5G之間的頻譜共享"）；以及加利福尼亞州彭德爾頓營、德克薩斯州胡德堡和伊爾堡。德克薩斯州胡德堡；以及加利福尼亞州歐文堡國家訓練中心（"前沿作戰基地和戰術作戰中心的連接"）。國防部在2022財政年度為5G和微電子學撥款3.376億美元，并要求在2023財政年度撥款2.5億美元。

5 國會可能面臨的問題

• 在滿足日益增長的商業需求的同時，什么樣的頻譜管理方法（如頻譜共享、頻譜重新分配）能夠最好地保護國防部的任務？

• 中國5G基礎設施在盟國和伙伴國對美國國家安全構成哪些風險？這種風險能否得到控制，如果可以，如何控制？

• 美國是否應該限制與使用中國提供的5G設備的國家進行分享情報？

• 由于軍事5G的發展或應用，是否需要對作戰概念、部隊結構、理論或態勢作出任何改變？

• 商業5G技術在多大程度上會受到對手的干擾攻擊？

“項目融合（Project Convergence）”是陸軍所說的“學習運動”，旨在進一步將陸軍融入聯合部隊。這是陸軍打算在JADC2中發揮作用的方式，國防部（DOD）計劃將來自所有軍種的傳感器和武器系統——空軍、陸軍、海軍陸戰隊、海軍和航天部隊以及特種作戰部隊（SOF）——連接到一個單一的網絡中，理論上，可以更快、更有效地應對來自同行競爭對手的威脅。

該項目圍繞五個核心元素設計：士兵、武器系統、指揮與控制、信息、地形。美國陸軍未來司令部（AFC）計劃每年進行一次“項目融合”，全年進行技術、設備試驗，并征求士兵反饋，最終進行年度演習或演示。據報道，陸軍希望將對未來戰爭的大構想帶到現實世界中進行測試；希望找出哪些可行，哪些需要修改，并在成本更低的情況下盡早解決。

“項目融合2020”（PC20）

2020年8月11日至9月1日，“項目融合2020”（PC20）在亞利桑那州尤馬試驗場舉辦，共有約500名人員參與。PC20旨在提供信息以支持以下決策：

• 通過制定作戰組織方式來改變軍隊的作戰方式；

• 強調優化運營流程的機會；

• 發展軍隊對敵人威脅的可視化、描述、決策和行動方式；

• 建立士兵和領導者對應急技術的信任。

PC20集中于陸軍所謂的 "近距離作戰"，在最低作戰級別整合新的使能技術，使戰術網絡能夠促進更快的決策。在單位層面上，PC20側重于旅級戰斗隊（BCT）、戰斗航空旅（CAB）和遠征信號營-增強型（ESB-E）。在系統層面，PC20涉及陸軍的MQ 1C灰鷹無人駕駛飛行器（UAV）、空中發射效應（ALE）--一種多用途的直升機發射系統--以及陸軍在戰斗中使用的戰術網絡--指揮、控制、通信、情報和計算機系統。

圖1. 代表性的演習作戰場景

據報道，PC20的一項實驗包括使用低地球軌道衛星和灰鷹無人機對空中目標進行感應，以及使用地面系統探測目標。來自這兩個系統的數據被傳回華盛頓劉易斯·麥科德聯合基地的一個組織，在那里對目標進行處理。然后，數據被傳回尤馬試驗場，交給一個系統，以與目標交戰，該系統可以是自行火炮系統或其他地面平臺。整個過程應該在20秒內完成。

什么是反介入/區域拒止（A2/AD）？

反介入是指通過任何行動、活動或能力（通常是遠程的）阻止前進的軍事力量進入一個作戰區域。區域拒止是指通過行動、活動或能力（通常是短程的）限制敵方部隊在作戰區域內的行動自由。就武器系統而言，A2/AD威脅防御被設想為由分層和綜合的遠程精確打擊系統、沿岸反艦能力、防空、遠程火炮和火箭系統組成。

“項目融合2021”（PC21）

雖然在2021年進行了其他支持性演習和實驗，但PC21主要是2021年10月12日至11月10日在位于美國的一些設施中進行的系列實彈活動。PC21涉及約7000名人員，包括900名數據采集員，并包括涉及約107種不同技術的實驗。

陸軍在PC21期間的一些目標包括確定使聯合部隊能夠穿透對手的反介入/區域拒止（A2/AD）能力的技術，以及確定執行聯合全域作戰概念需要哪些新興技術。陸軍還研究了 "如何將人工智能（AI）、機器學習、自主性、機器人技術以及通用數據標準和架構納入其中，以便更迅速地在多個作戰領域做出決策"。

PC21包括諸如陸軍多域特遣部隊（MDTF）等單位，該部隊位于華盛頓的劉易斯-麥克喬德聯合基地，以及來自北卡羅來納州布拉格堡的第82空降師的成員。據報道，對其他軍種的主要能力進行了測試，包括海軍陸戰隊的地面/空中任務導向雷達（GATOR），海軍的SM-6導彈，以及空軍的F-35戰斗機和B-1轟炸機。

陸軍在PC21期間驗證了七種情景：

• 測試聯合全域態勢感知，并將空間傳感器納入近地軌道；
• 對敵人的導彈攻擊進行聯合防空和導彈防御作戰；
• 在部隊從危機過渡到沖突時進行聯合火力行動；
• 執行半自動補給任務；
• 執行人工智能和自主偵察任務；
• 使用綜合視覺增強系統（IVAS）執行空中突擊任務——士兵佩戴的一種平視顯示器，提供增強的態勢感知；
• 發動一次人工智能攻擊。

“項目融合2022”（PC22）

在PC22中，陸軍計劃將盟國和伙伴納入其中，重點是澳大利亞、加拿大、新西蘭和英國等近鄰盟友和安全伙伴。該項目將擴大到聯合特遣部隊（CJTF）層面，并將更多的技術和資產帶到戰場上。目標是通過沖突進行鍛煉，并返回到沖突的競爭水平。除了聯合特遣部隊（軍團和師級），陸軍還計劃在PC22中包括一個多域特遣部隊（MDTF），一些旅級戰斗隊（BCT），以及盟軍和合作伙伴的任務指揮要素。

PC22計劃納入兩個情景，反映兩個作戰司令部--美國歐洲司令部（USEUCOM）和美國印太司令部（USINDOPACOM）的選定優先事項。這些方案的目標包括：

• 建立一個綜合的空中和導彈防御網絡。
• 擊敗反介入和區域拒止防御系統。
• 研究實現對潛在對手相對優勢地位的方法。
• 評估現有和新出現的系統，以擊敗對手復雜、大規模攻擊。
• 驗證作為聯合（與其他軍種）和集成（與盟友和合作伙伴）部隊凝聚力的權力和策略。
• 在大規模的作戰行動中，通過在廣泛分散和有爭議的地區進行預測性的后勤保障。

面臨的潛在問題

烏克蘭沖突對PC22和未來PC的影響

正在進行的烏克蘭沖突可以說為俄羅斯的 "多域作戰"能力提供了廣泛的見解，不僅是針對美國，還有北約盟友和合作伙伴。來自烏克蘭的任何新見解是否正在被納入PC22情景中？如果是，哪些新出現的見解將被納入PC22，如果不是，為什么軍隊不考慮將見解作為PC22情景的一部分？同樣，烏克蘭沖突中的任何新見解是否 "驗證"了PC20和PC21的觀察/發現？

PC22之后的規劃？

隨著陸軍領導層將PC作為年度活動，陸軍對2023年及以后的PC有什么規劃？是否有計劃將未來的PC納入陸軍的未來年度國防計劃（FYDP），以促進國會的監督和預算規劃？

該項目支持美國陸軍戰爭學院保持一個公認的領導者，并在與美國陸軍和全球陸軍應用有關的戰略問題上創造寶貴的思想。該項目于2018年由美國陸軍訓練與理論司令部總部要求，描述一個新的或修改過的作戰框架，以使陸軍部隊和聯合部隊在多域作戰（MDO）中對同行競爭者成功實現可視化和任務指揮。

由此主要形成一個在2019學年進行的學生綜合研究項目，該項目涉及4名美國陸軍戰爭學院學生和4名教員，由John A. Bonin博士領導。該項目研究了MDO的概念，即它如何影響任務指揮的理念和指揮與控制職能的執行。向MDO的過渡改變了陸軍指揮官和參謀人員在競爭連續體中進行物理環境作戰和信息環境作戰的傳統觀點。

該項目以第一次世界大戰期間美國陸軍引進飛機為案例，研究將新領域納入軍隊的挑戰。該項目還提供了對MDO的概述和分析，以及它正在改變我們的戰斗方式以及軍隊的角色和責任。這些變化將使聯合部隊能夠更有效地進行連續作戰，特別是在武裝沖突之下的競爭中。

向MDO的過渡將需要新的流程，該項目調查了多領域同步周期如何能帶來好處。物質系統、聯合專業軍事教育、聯合和陸軍理論以及總部人員結構將需要改變，因為領導人及其工作人員將需要不同的技能來在這個新環境中運作。

報告總結

陸軍新興的多域作戰（MDO）概念對最近修訂的陸軍任務指揮理論提出了新的挑戰。美國已經有75年沒有與同行競爭者作戰了；因此，個別軍種在概念上側重于打自己的對稱領域戰爭，而較少注意在其他領域支持其他軍種。隨著技術的變化和國防預算的縮減，各軍種正在迅速失去通過純粹的存在和數量來控制其領域的能力和實力。因此，各軍種需要從不同領域獲得不對稱的優勢，以便在其領域作戰中取得成功。

陸軍的指揮和控制方法是任務指揮。這種方法要求指揮官有能力理解、可視化、溝通和評估關鍵決策、風險以及關鍵情報和信息要求。多域作戰的任務指揮將要求指揮官在多個領域以及指揮梯隊之間和內部保持單領域的卓越和知識。同樣重要的是，指揮官必須創造、確保并維持對其自身決策過程的共同認識。風險分析和關鍵的情報和信息需求過程是必要的，以確保指揮官能夠設定條件，賦予下屬領導權力，并在多個領域的范圍內影響分布式行動。因此，為了滿足這些新的要求，需要有新的框架來理解和調整多領域的指揮關系和人員結構。

這些新的框架將需要一個多領域的同步化進程，為指揮官提供一個確定新需求并為其提供資源的方法。與使用軍事決策程序或聯合規劃程序的傳統作戰程序不同，這兩種程序都側重于單一領域的規劃，而多領域同步程序則是在整個規劃和執行周期中，從指揮官和參謀部之間的持續合作中演變而來，跨越所有領域和環境。這種演變創造了對關鍵決策、相關風險以及指揮官認為至關重要的關鍵情報和信息要求的共同理解。

這項研究支持美國陸軍戰爭學院繼續保持在創造與陸軍和全球陸軍應用相關戰略問題寶貴思想方面的公認領導地位。該研究考察了MDO概念的應用，即它如何影響任務指揮的理念以及指揮和控制功能的執行。第一次世界大戰期間飛機的引入提供了一個與當前情況相似的背景，因為1918年的陸軍在如何為大規模的地面行動提供最佳的指揮和控制，以對抗同行的對手，以及如何整合空中對陸地的支持。當陸軍試圖了解如何在多個領域進行整合時，從約翰-J-潘興將軍對飛機的整合中得到的啟示可以說明問題。威廉-米切爾在戰時和戰后的角色說明了我們在試圖執行MDO時可能面臨的一些挑戰，例如在未來大規模地面作戰行動中保衛網絡和空間領域。

對MDO的概述和分析將提供陸軍對該概念的定義，并描述陸軍在競爭連續體中的作用。MDO概念將需要新的組織和人員框架來在沖突連續體的所有方面實施MDO。陸軍不能保持一個靜態的組織；陸軍必須既能在陸地領域贏得武裝戰斗，又能幫助塑造競爭以防止未來的沖突。

武裝沖突以下的行動歷來都是聯合部隊和陸軍的斗爭。陸軍在戰斗中指揮和控制的任務指揮方法將不足以組織在武裝沖突以下對對手的日常競爭。陸軍在競爭期間為聯合部隊執行重要的任務，特別是在信息環境中，這些任務在MDO下將會擴大。

目前的作戰流程專注于單一領域，對于支持特定領域以外的功能適用性有限。我們必須有新的流程，允許所有領域的資產同步，以優化我們的效率，同時將這些資產的風險降到最低。盡管適用于所有級別的指揮部，但擬議的流程主要集中在高級行動和戰略層面所需的規劃和數據收集。

從單一領域到多領域的重點變化，使得聯合部隊和陸軍的理論必須進行修訂和更新。聯合專業軍事教育課程和聯合學說將需要進行調整，以教導下一代領導人如何跨域整合。僅僅了解其他部門是不夠的；指揮官和參謀人員需要了解其他領域的能力如何支持他們的工作，以及他們在支持其他領域方面的要求是什么。長期以來，聯合部隊只是名義上的聯合，每個領域都在為贏得自己的戰斗而戰斗。MDO概念使聯合部隊能夠優化其有限的資源，既能應對危機，又能在最好的情況下防止競爭中的危機發生。

表3-1. 陸戰、空戰、海戰和信息戰的特點

圖3-3. 陸軍的指揮與控制方法。ADP 6-0

圖3-4. 多域作戰框架

圖3-5. 信息環境框架下的多域作戰

美國海軍和國防部（DOD）正在優先考慮在各戰爭領域迅速采用人工智能（AI），以保持對美國有利的技術優勢。機器學習（ML）是最近人工智能發展的基礎，它存在著一個持續的、沒有得到充分解決的關鍵缺陷：對抗性樣本。自2013年發現以來，在深度神經網絡（DNN）分類器中出現了許多新形式的對抗性樣本攻擊，并提出了許多狹義和特殊的防御措施。這些防御措施都沒有經受住反測試。一些研究人員提出，這種易受攻擊性可能是不可避免的。到目前為止，還沒有發現有效的、可計算的、通用的方法，可以加固DNN，使其免受這種和相關的泛化問題的影響。我們的前提是，ML模型對所有對抗性樣本的魯棒性與抵抗力，可以通過將模型分類空間數據密集區之間的數據點稀疏的潛在空間，作為障礙隔離來改進。我們研究了兩種不同的方法來實現這種對基于對抗性樣本的攻擊防御，測試這些防御對最有效的攻擊，并將結果與現有的技術狀態的防御進行比較。

第一章 引言

人工智能（AI）已被提出來作為推進國防部能力的一個關鍵推動因素。人工智能國家安全委員會在其最終報告中寫道："如果我們的武裝部隊不加速采用人工智能，他們的軍事技術競爭優勢可能會在未來十年內喪失"，建議 "美國現在必須采取行動，將人工智能系統投入使用，并在人工智能創新方面投入大量資源，以保護其安全，促進其繁榮，并保障民主的未來" [1]。鑒于人工智能或更具體地說，深度神經網絡（DNN）中的機器學習（ML）最近在科學和工業領域取得了廣泛的突破，這種關注無疑是恰當的。然而，在國防應用中利用ML和其他現代 "深度學習 "方法并非沒有其固有的附加風險。

最近的人工智能主張已經近乎夸大其詞；當然，在與軍事和文職領導層的高層溝通中，也發生了一些夸大其詞的情況。作為這種夸張的例子，參考一下《2019年美國總統經濟報告》是如何向美國領導人介紹機器視覺方面的人工智能狀況的。在第343頁題為 "2010-17年人工智能和人類的圖像分類錯誤率 "的圖表中，它顯示了 "人類分類 "錯誤率與機器分類錯誤率將在2015年超過人類圖像分類能力。對這一說法仔細考慮并對參考研究甚至是當前最先進研究進行檢查，顯示這一特殊的發展仍然是一個遙遠的、尚未達到的里程碑。

1.1 深度學習的突破

即使ML仍然存在挑戰，近年來，機器學習在科學、工業和商業領域的成功應用也在急劇增加。深度神經網絡已經在自然語言處理、天文學、癌癥診斷、蛋白質折疊、語音識別和機器視覺等不同領域取得了巨大的進步[2]-[8]。因此，這類系統的潛在軍事應用同樣比比皆是：分析頻譜上下的聲學和電磁傳感器數據、機器視覺、尋找-修復-跟蹤和瞄準對手的飛機、地下、水面和陸地戰斗人員、人類語言處理、語音識別、自主空中/地面/地下/陸地車輛、信息戰、情報、監視和偵察（ISR）整合、機器人技術、網絡防御、網絡攻擊、戰術決策輔助，等等。

1.2 深度學習的脆弱性

盡管這項技術帶來了巨大進步，但目前的ML分類方法創建的模型在其核心上是有缺陷的，因為它們非常容易受到對抗性樣本攻擊和相關欺騙技術的影響[9]。廣義上講，文獻中定義的這類攻擊有三類：探索性攻擊、逃避性攻擊和中毒性攻擊。在本報告中，我們主要關注防御我們認為最關鍵的需求，即逃避攻擊。為了提供背景，我們簡要地概述了這三種攻擊。探索性攻擊，對手并不試圖實現錯誤分類，而是試圖通過精心設計輸入來獲得模型的知識，這些輸入的結果將提供關于模型內部狀態的信息，其目的是減少模型的不確定性，以支持未來的攻擊。中毒攻擊試圖在訓練期間修改模型，以偷偷地完成模型的一些未被發現的行為變化。最后，在逃避攻擊中，攻擊者不知不覺地修改了人工制定或模型的輸入，以產生分類的變化，從良性的或最初設定的類別到一些其他的、欺騙性的不真實的類別[10]。這最后一類是我們防御的重點，從這一點出發，我們把這些簡單地稱為對抗性樣本攻擊[11]。

自從2013年最初發現DNN分類器中的對抗性攻擊（逃避）以來，已經出現了許多種這樣的攻擊，并且至少提出了同樣多的狹義的特定防御措施作為回應。不幸的是，到目前為止，所提出的防御措施沒有一個能經受住反測試和適應性攻擊[12]。一些研究人員提出，這種易感性可能是空間中問題表述的一個不可避免的特征[13]。目前，還沒有發現一種有效的、計算上可接受的、通用的方法，可以支撐DNN對抗類似的相關的泛化問題[12], [14]。

1.3 國防部（DoD）的影響

在國防部的范圍內，大家都承認欺騙在戰爭中起著核心作用。因此，戰爭系統必須被設計成對欺騙有高度的適應性[15]。馬基雅弗利在“Prince”中寫道："......雖然在任何行動中使用欺騙都是可憎的，但在發動戰爭時，它是值得稱贊的，并能帶來名聲：用欺騙征服敵人與用武力征服敵人一樣受到稱贊。" 對孫子來說，這甚至是更重要的因素，"所有的戰爭都是基于欺騙"。在國防應用中，至關重要的是，不僅系統在戰斗開始時就如設計之處那樣工作，而且它們應該具備有彈性對狡猾的、有同樣資源和動機的對手的潛在計劃。

誠然，ML在民用和科學方面已經取得了巨大的成功。盡管民用工業技術領域與軍事技術需求有很大的內在交集，但應該注意到，后者并不是前者的完美子集。也就是說，戰爭的現實要求其技術必須為虛假信息和故意欺騙的行動、展示和通信做好準備。這兩個領域之間的這些不同假設意味著，在一個領域已經準備好的東西，在另一個領域可能還沒有準備好。在整個國防部，納入這些技術的系統正在被考慮、開發，在某些情況下已經被采用，目的是增強或取代我們一些最關鍵的國家安全能力。在軍事應用中，特別是武器系統和殺傷鏈內的系統，必須消除或至少減少對抗樣本，并對其進行補償，使故障呈現最小的風險。其余的風險必須被明確指出、發現并被作戰人員充分理解。不仔細和充分地解決這個問題是不可想象的，否則我們就有可能采用脆弱性技術，將災難性的漏洞引入我們關鍵戰爭系統。

1.4 增強防御措施

在防御基于機器學習技術的系統不受欺騙的潛在戰略背景下，我們介紹了一種防御措施。我們的前提是，ML模型對所有對抗性樣本的魯棒性與抵抗力，可以在模型分類器的分類空間數據密集區之間的數據點稀疏潛在空間中插入一個 "填充 "或 "屏障 "的方法來提高[13], [16]。我們相信，通過統計學插值或采用變分自動編碼器（VAE）[17]或生成對抗網絡（GAN）[18]來插值和投射到這個空間的模型可以創建人工填充類樣本來增加數據集，所產生的模型將能夠成功地區分合法數據點和對抗性樣本，同時保持與最先進分類方法相稱的準確性。

總結

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？

1 什么是JADC2

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
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。

2 為什么要改變當前的 C2 結構？

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？
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

3 JADC2-賦能技術

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。

3.1 自動化與人工智能

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。"

3.2 云環境

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"。

3.3 通信

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。

4 目前開展的JADC2相關工作

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。

4.1 聯合參謀部 J6：JADC2 戰略

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。

4.2 OUSD研究與工程（R&E）：完全網絡化的指揮、控制和通信（FNC3）

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。

4.3 DoD CIO：5G技術

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。

4.4 DARPA：馬賽克戰

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。

4.5 空軍部：高級戰斗管理系統（ABMS）

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。

4.6 陸軍部：項目融合（Project Convergence）

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。

4.7 海軍部：項目超配（Project Overmatch）

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。

5 國會面臨的潛在問題

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。

5.1 需求和成本估算

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。

5.2 國防部對JADC2的潛在資助水平

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。

5.3 JADC2支出優先級

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。

5.4 互操作性挑戰

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:

• 網關。通信網關（也許稱為 "翻譯器 "更為恰當）可以接收多種協議、安全級別等，并將這些信息轉播給部隊的其他部門。ABMS計劃已經開發了這種網關（見圖6），以實現通信。這種方法允許信息共享，有可能降低開發成本，因為網關可以是飛機/艦艇/地面系統的一個子系統，有可能能夠相對快速地投入使用。這種方法的挑戰是，這種網關可能沒有使用最先進的，因此也是受保護的波形來轉播給部隊。

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。

5.5 平衡退化環境下的通信能力

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。

5.6 人工智能在決策中的角色

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？

5.7 潛在的部隊結構調整

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？

5.8 對JADC2工作的管理

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。

附錄-聯合互操作性的歷史實例：聯合戰術無線電系統

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。

尺寸和重量的限制和有限的范圍

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。

安全

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。

與傳統無線電系統的互操作性

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