美國海軍在實現海上作戰空間自動化的過程中面臨著挑戰,并有可能落后于其崛起的大國競爭者--中國人民解放軍海軍(PLAN)。美國海軍和中國人民解放軍海軍是如何采用自動化來改善海軍情報、監視和偵察(ISR)的?這項研究的結果表明,美國海軍是一個創新者和早期采用者,而解放軍海軍作為一個后期現代化者接受了自動化系統和人工智能(AI),受益于已經存在的相關技術知識。美國海軍的宙斯盾和艦艇自衛系統以及人工智能技術能夠實現海上優勢;然而,中國海軍在人工智能技術方面的進展比美國海軍快。這篇論文比較了兩支海軍在ISR方面采用自動化和人工智能技術的情況。在本研究中,自動化被定義為一個過程或特定的、以任務為導向的系統,它的運行不需要人類的直接控制。人工智能更深入,包括旨在創造能夠分析、評估和優化備選方案以追求更廣泛目標的機器技術。采用了埃弗雷特-羅杰斯的擴散過程S曲線模型,作為分析海軍規劃者和決策者提高效率的框架,因為他們正在考慮采用哪些自動化和人工智能技術以及如何最好地利用它們。
自動化和人工智能(AI)的發展將影響未來的海權。2017年7月8日,中國表示,目標是建立一個國內的人工智能產業,并在2030年之前使國家成為"人工智能的創新中心"。2019年2月11日,唐納德-特朗普總統簽署了13859號行政命令,以保持人工智能的領導地位,并體現美國的價值觀。雖然這些戰略已經公布,但在海軍事務中采用自動化的速度仍然緩慢。在美國海軍作戰部長2018年的文章《海上優勢的設計》中,海軍作戰部長的首要任務是設計未來的綜合海軍力量結構,并 "全員上陣,使杰拉爾德-R-福特號(CVN 78)盡快準備好作為戰艦。"而中國人民解放軍旨在向未來的 "智能化戰爭 "發展。人工智能超級大國的海軍競相采用自動化和人工智能技術進行持久的情報、監視和偵察。這篇論文比較了兩個關鍵的自動化傳感器--美國宙斯盾和中國348型 "龍眼"的技術采用情況,以及它們如何改進海軍的情報、監視和偵察(ISR)。
自冷戰以來,海上優勢已經開始依賴來自相互連接的ISR平臺的自動化預警系統。在美國和當時的蘇維埃社會主義共和國聯盟(USSR)之間,海上指示和警告(I&W)的自動化被大量嵌入常規海軍能力。蘇聯解體后,中國穩步崛起,并一直在尋求使用人工智能(AI)來增強其軍隊的認知能力,速度越來越快,特別是在未來的海權方面。航空母艦、海軍飛機和潛艇之間的自動化通信鏈路,稱為Link-11或Link-16,允許人類操作員通過互聯網計算機系統即時發送信息。
這項研究的重點是美國海軍和中國人民解放軍海軍(PLAN)采用基于自動化的平臺。海軍ISR平臺的例子包括:船舶自動化、有人和無人系統、空中偵察衛星、可視化識別和定位海上平臺的計算機系統。這個話題很重要,因為有三個關鍵因素:快速人工智能技術研發的政策;大國競爭(GPC)的回歸;以及減輕不確定性和增強判斷力的需要。然而,先前的地緣政治事件表明,由于設備的錯誤配置和人為錯誤,自動化系統可能容易出現錯誤的、非結構化的或無監督的數據。在正確的時間、正確的地點接收正確的數據,對于了解未來海權自動化的采用至關重要。
本研究關于關鍵領域的范圍包括:自動化戰略;輔助決策(速度);以及使自動化工具發揮作用的空間關鍵情報系統。對采用自動化的影響的概述是以美國和中國的國防和政策戰略文件為界。將討論采用關鍵情報系統的戰略意義。
采用和駕馭當今的自動化技術是至關重要的。對新興技術的技術采用有賴于頻繁的軟件更新和兼容的硬件來成功運作;否則,系統將不能按預期或最初的設計運作。另一種方式來概念化這個采用和整合2020年的技術的過程,就是思考將現代藍牙揚聲器或收音機整合到20世紀80年代的車輛中;可能的,但試圖整合不兼容的軟件或硬件將是有代價的,很可能會出現故障并導致不兼容,這就是在海軍ISR平臺上部署或采用自動化系統或AI工具之前缺乏冗余的測試。
美國海軍和中國海軍(PLAN)是如何采用自動化技術來改善海軍ISR與 "宙斯盾 "和348型雷達傳感器對未來海權的影響?
半個世紀前,美國陸軍參謀長威廉-C-威斯特摩蘭將軍對未來戰爭的看法在今天看來是正確的。1969年10月14日,他在美國陸軍協會的演講中指出
威斯特摩蘭將軍概括了采用持續監視、跟蹤和瞄準的設想,用計算機即時跟蹤敵人。
著名的斯坦福大學計算機科學教授、人工智能開發者和企業高管安德魯-吳(Andrew Ng)認為,就像一個多世紀前電力幾乎改變了一切一樣,今天很難想象在未來幾年內有哪個行業不會被人工智能所觸及。他的愿景似乎正在實現,今天提供海上態勢感知的軟件程序被稱為共同作業圖像(COP)。美國國防公司雷神公司開發的COP是為了以近乎實時的方式直觀地顯示海軍的空中、陸地和海上平臺。屏幕上的圖片點根據其獨特的標識符或指紋來識別和定位海上的海軍平臺,這也是GPS在地圖上的顯示方式。這是一種人工智能的應用形式,其中自動化催化了這個過程,并簡化了飛機、水面艦艇、潛艇、地面站和衛星之間的數據流。
自20世紀50年代以來,杰出的領導人已經研究并在海軍事務中采用了海上平臺的模式識別及其相關的雷達信號或信號。對于海軍ISR來說,一種被稱為基于活動的情報(ABI)的軟件程序是 "一種分析方法,它圍繞人、事件和活動的相互作用,迅速整合來自多個情報源和來源的數據,以發現相關模式,確定和識別變化,并對這些模式進行定性,以推動收集和創造決策優勢"。
根據海軍研究生院(NPS)計算機科學家Joshua Kroll教授的說法,自動化是根據一套既定的規則對一個過程進行操作,這些規則被稱為一套顯性和隱性的規范。這些規則可以非常簡單,也可以非常復雜,由人類和機器以各種方式實施。這些規則在軟件程序中以 "如果,那么"的邏輯實現和編碼,然后可以與機械功能相配合,通常與人配合。自動化是有益的,因為它在機械或視覺上使一項任務自動化,同時避免了人類的弱點,如疲勞和不專心。
自動化和人工智能是不完美的,有時會有特定的錯誤。系統規則或規則的輸出可能不正確或不完整,它可能導致災難性的事件,導致自動化的研究停止或暫停。人的錯誤在系統錯誤中也會有很大一部分。
使海上數據流自動化的海軍傳感器已經推動了海軍運營商和戰略家為未來的海上戰斗空間重塑人工智能的采用。美國防部(DOD)的人工智能戰略已經加快了 "采用人工智能和創建一支適合我們時代的部隊。"簡單地說,使用有效的傳統技術是有價值的,但了解人工智能超級大國如何采用改變游戲規則的技術,對于改善海軍ISR至關重要。采用自動化的合適方式圍繞著知識、訪問和時間來進行相關和準確的預警。
第二種方法是定義和理解自動化和人工智能的文獻,包括其在社會各部門的看法。對自動化沒有一個公認的具體定義。我的方法將是概述來自政府、軍事、公共和私人的標準定義,并將他們的定義與計算機科學家等技術專家進行比較。當人們說或聽到人工智能這個短語時,各種想法和圖像就會出現在腦海中--從摧毀對手的致命自主武器或殺手機器人到不那么嚇人的圖像。對人工智能的看法可以從想象水手們坐在船上的電腦屏幕前到蘋果的Siri或亞馬遜的Alexa技術。對自動化的看法可以是簡單的流水線,到自動精簡信號以控制信息流,并納入數字地圖以顯示船只、飛機和潛艇的位置。定義取決于你問誰。
第三種方法是分析今天有關人工智能超級大國之間海軍ISR的自動化和人工智能能力。
第四種方法是構思和描述采用自動化加上人工智能新興技術的設計方法,這些技術可以在不到六個月的時間內被回收、重復使用和轉身,從而擁有為海軍ISR采用自動化的長期戰略的優勢。這種不規則的方法將納入有效性和性能的措施,并有一個苛刻的時間表,其中包括積極的、及時的和道德的標準。
本論文方法將是開發一個適應性模型,用于比較分析今天美國海軍和中國海軍之間的自動化和人工智能能力,包括其海軍的空軍部分。我們的目標是產生一種研究方法,為參謀長聯席會議主席提供精確和簡明的指標和衡量標準,以便其啟發式地觀察和吸收,在今天采取行動,并在人工智能軟件開始超越現有技術時重新調整方向。在第二章中,對自動化和人工智能的文獻回顧進行了定義,海軍ISR的技術方面對于討論、概念化和在本論文中使用一個簡單的工作定義是必要的。
除了定性分析,定量分析將通過對有貢獻的行業公司(私營和公共)的網絡分析來進行,以追求為高層決策和反饋系統開發一個采用框架。混合方法的目的是為了確定情報、監視和偵察的自動化做法。對ISR自動化的徹底分析將使我們更好地了解海上戰場ISR的當前趨勢和限制。值得注意的是,采用的理論通常是基于組織或用戶;因此,將討論兩者。將使用埃弗雷特-羅杰斯(Everett Rogers)的擴散過程的S型曲線模型,研究在過去50年里ISR采用自動化的水平。
這篇論文將包括三個具體的自動化系統,它們可以連接到兩個重點自動化傳感器和兩個海軍采用的云服務來存儲ISR數據。這些系統包括無人潛航器(UUVs)、無人駕駛飛行器(UAVs)。除了美國防部企業范圍內的云解決方案,美國還整合了聯合企業防御基礎設施(JEDI)云計劃,這可以提高海軍ISR支持,并與中國保持同步。關于解放軍的云服務發展計劃,已知的公開信息很少。然而,在2017年,與解放軍合作的中國科技部招募了互聯網巨頭百度、阿里巴巴集團控股公司和騰訊控股--也被稱為BAT--用于云計算。
埃弗雷特-羅杰斯1962年的擴散過程S曲線模型將有助于更好地理解當前的采用方法。例如,美國國防采購系統(DAS)和聯合能力整合與發展系統(JCIDS),以及根據DODI 5000.2的2020年中層采購(MTA)途徑是美國技術采用的采購模式。還將使用定量措施來聯系相關公司的空間和時間網絡分析,私營和非營利公司,可以積極和消極地促進自動化的采用。其目的是可能揭示公司的專有權利和它們之間的距離或分離度,這可能顯示出未來海軍ISR的方法和整體采用過程中的弱點。
作為第三章的案例研究,將提供埃弗雷特技術采用的S型曲線的概述和一個逐步的過程,以幫助海軍ISR采用自動化和AI的過程。其他可提及的擁有采用自動化系統或AI工具的AI戰略的國家將在本論文中簡要討論,它們是英國、俄羅斯、法國、伊朗和韓國。
幾十年來,技術背景下的采用理論一直是研究人員、商業和工業界的焦點。現代術語 "采用 "源自羅馬的一種采用形式,即adoptio。這個15世紀末的法語和拉丁語短語adoptare來自ad,意思是 "到",optare意思是 "選擇"。簡單地說,人們可以選擇一個無生命的物體、人、地方或事物,或者選擇改變,或者不改變。
技術采用的S型曲線代表了一個理論框架,幫助概念化一個人或一個組織如何成功或不成功地采用一項技術。根據美國傳播理論家和社會學家埃弗雷特-羅杰斯(Everett Rogers)的觀點,創新技術的成功采用發生在一個分布式的鐘形曲線上,呈S型,它是由擴散曲線在時間和常態方面得出的(圖1)。采用系統的五個類別是。(1) 創新者;(2) 早期采用者;(3) 早期多數;(4) 晚期多數;(5) 落后者。了解S型鐘形曲線的各個階段對成功采用新興技術非常重要。
圖1以水平和拉伸的 "S "形式描述了技術采用率,采用率在Y軸上,時間在X軸上。這意味著,當一項技術最初被采用時,無論是技術還是市場條件,都需要幾年的時間來調整或發展到達到一個拐點,以實現快速采用。
圖1. 擴散過程的S型曲線模型
當市場開始飽和時,曲線就會變平,技術的后期采用者在飽和點上采用新興技術并融入競爭環境已經太晚了,這就是落后者的位置。海軍領導層會發現這一點很有用,因為這意味著最好是在S型曲線的拐點上,而不是在它的起點或終點。
隨著人口的增長,自動化和人工智能新興技術也將增長。S型曲線思想的歷史始于19世紀,其動機是為了了解更多關于人類的成長。羅杰斯的S型曲線采用理論是基于Logistic函數作為人口增長的模型,該模型由比利時數學家Pierre-Francois Verhulst在1839年首次提出。Verhulst將這一理論與人口增長聯系起來,最初他的想法來自英國人和政治經濟學家托馬斯-馬爾薩斯在1789年的《人口原理論》。在這一時期,人們擔心人口增長超過食物供應,以及未來養活人口的問題。從1950年到今天,美國的人口增長從3.3億美國公民增長到14億中國公民;促成了目前77.6億的人口,而且還在不斷增加。人類人口越是增長,對知識的渴求就越有可能,不僅是人類,還有自動化和AI。人們希望有更多的自動化系統,并采用人工智能技術,因為它們通常比人類更快,可以消耗更多的數據,同時提供智能和監控,有時某些技術只是使用起來很有趣。
S型曲線采用理論的一個重要推論是,海軍應該在已經成長并經歷過失敗的技術上建立公司,以實現成功采用。一些技術包括AlphaGo深度學習系統和IBM的DeepMind子公司谷歌,用于下圍棋的戰略游戲,或稱圍棋。2016年,計算機系統AlphaGo擊敗了韓國特級大師李世石。對于這兩個人工智能超級大國的海軍來說,這種模擬游戲直接關系到美國海軍和解放軍海軍之間的傳感器和計算機系統如何在海上戰場上相互學習。技術的采用和增長可以很好地轉化為生命周期模式,并以長期的累積增長來衡量。
自20世紀50年代以來,自動化技術的增長并不令人驚訝,而且是不完善的。根據Modus的說法,S型曲線 "來自于一個定律,即增長速度與已經完成的增長量和有待完成的增長量成正比"。就像生命周期--出生、成長、青春期或成熟和死亡的時期一樣,S型曲線階段作為減速、加速、換檔或完全停止并重新開始的關鍵機制。不是每一個為ISR設計的特定海軍傳感器或計算機系統都能實現對海上戰場的完美了解。
這種觀察在商業領域得到了認可和利用。谷歌前首席執行官和國防部顧問委員會的董事會成員埃里克-施密特認為問題是直接的。他認為,如果我們建立可靠的系統,在其中了解故障模式和錯誤率,計算機視覺是很容易理解的。通過宙斯盾接收、分析和傳播信息和情報,計算機系統與傳感器的連接有時間差,這在年輕的操作人員中產生了公認的挫折感,他們設想計算機系統和人工智能應用,就像高分辨率的視頻游戲,是采用自動化的一個弱點。
人類使用自動化軟件應用來解決問題。重要的是要明白,自動化目前沒有能力進行智力評估。人工智能模擬了人腦的認知功能和計算機視覺顯示數據。在美國海軍中,機器背后的人類操作員使用基于規則的自動化系統,該系統顯示雷達信號。靜止的數據--計算機中沒有被使用或操作的數據--被限制在輸入的數據量中。
采用理論的變化是不可避免的。與美國歷史學家Elting Morison的研究和反思過程相似,自動化的采用主要圍繞著四個不同的部分:"任何機械變化的起源點的初始條件;變化的主要代理人的特點;那些抵制變化的人的性質;以及促進適應所引入的變化的手段。"不理解和忍受這些部分,就不能超越現有知識體系的門檻。
在2020年,我們處于另一個巨大的技術發展和GPC回歸的時代,通過這個時代維持未來的海權取決于在網絡空間的第四維度的優勢。俄羅斯總統弗拉基米爾-普京曾經說過:"人工智能是未來,不僅是俄羅斯的,而且是全人類的。它帶來了巨大的機會,但也有難以預測的威脅。誰成為這個領域的領導者,誰就會成為世界的統治者。"自動化簡單的任務和采用人工智能工具,即使是傳統的系統,也需要改變今天的GPC和國家安全。
這篇論文試圖比較美國和中國海軍采用自動化和人工智能進行海軍ISR的不同方式。將具體的自動化工具--宙斯盾、SSDS和346型--如何改善現代海上戰斗空間的問題進行了概念化。第二章概念化了自動化一詞--一種技術、過程或系統,機器通過它來實現一個特定的目標--和人工智能,一個更雄心勃勃的概念,提出了分析和評估能力。第三章描述了羅杰斯的技術采用的S型曲線,并建議總共有五類采用者來規范采用者類別的使用。這種方法很重要,因為如果沒有這種方法,在采用過程中,將想法討論和將適當的技術歸類到其適當的時間表是至關重要的。第四章展示并分析了兩國海軍采用自動化和人工智能海軍ISR平臺和軟件的方式。盡管美國海軍在海上優勢和空中優勢方面一直保持著主導地位,但中國海軍在主導人工智能以獲得未來的海權方面正在快速接近。
這篇論文包含一個七步戰略和設計過程,適用于簡單、復雜和特別復雜的自動化或人工智能應用的技術采用。這個理論過程可以幫助確定海上戰斗空間中成功的海軍ISR實踐所需的主要需求和材料。人、材料和物理空間代表了關鍵要素。本研究的理論框架確定了五個關鍵的技術采用能力:早期和季度的 "篝火談話";有遠見的思想領袖;宏偉的戰略敘事;設計一個人工智能發展計劃;在計算機技術材料資源方面的領先;以及,為人工智能工程專家和海軍知識專家建立一個即時的和用戶友好的平臺。
本章涵蓋了調查結果的總結、人工智能的差距、倫理和人工智能、對美國海軍的建議,以及涉及海軍ISR的人機合作的自動化和人工智能工具的未來工作。
弗蘭克-巴納比提醒我們,"軍事技術正在使戰爭自動化。"目前的趨勢顯示,無疑是自動化處理、融合和產品交付,用于指揮和控制海上戰斗空間。我開始對自動化和人工智能應用于海軍ISR的調查,以更好地了解兩國海軍采用的機制和類別,不僅使每個海軍成為偉大的競爭對手,而且使其部隊成功的海軍人工智能力量有哪些特點和技術。
如果指揮官被信息或情報淹沒,海軍ISR技術采用的S型曲線的結論可能很重要,相反,可以刺激一種新的文化,采用自動化和人工智能的混合方式,將早期采用者與后期采用者折疊在一起。根據谷歌前首席執行官埃里克-施密特的說法,"美國防部有一個創新采用的問題",應該對軟件系統采用DevOps,或開發運營的文化,并專注于 "客戶采用 ",文化發展的中心是用戶或戰術操作員和在兩國海軍中服務的AI工程師。例如,中國人民解放軍有一種采用技術較晚的發展文化。后期采用者或落后者可以從早期創新者的成功和失敗中獲益,因為這類采用者專注于采用和 "復制 "成功的技術,并觀察到哪些技術的失敗不被采用。
圖20表明,這兩支海軍作為近似的競爭者,在采用自動化方面是成功的;然而,它們處于曲線的兩端。這意味著美國海軍代表著創新和早期采用,而解放軍海軍代表著海軍ISR任務中采用技術的后來者。
圖20. 美國海軍創新者和采用者與中國人民解放軍后期采用者在S型曲線上的對比
這兩個大國競爭者似乎都在采用技術的前向或后向思維方式中共存并完成波長,但政治制度會影響采用技術的速度,無論是創新者還是后來者。
自動化和人工智能技術的采用速度往往有利于專制社會。根據中國的人工智能戰略,中國的計劃是通過快速發展人工智能成為全球創新中心,加強中國在采用自動化進行海軍ISR方面的領先地位。"中國的人口超過14億公民,大約有29萬解放軍人員,這大約相當于解放軍230萬人員的12.6%。自2018年以來,中國發表了約42.64%的頂級人工智能論文,約52%的人工智能全球專利,在人工智能公司中排名第二,有超過1011家公司,而美國的人工智能公司有2028家。"在私營部門,中國利用百度、阿里巴巴和騰訊(統稱為BAT)來推動人工智能的發展。中國擁有開放社會中較多人口的優勢,可以協助清理數據,開發或復制算法,并利用開源數據和社交媒體收集和監視海上的海軍平臺。也許,開發人工智能的公司和中國之間的強大反饋回路對軍隊來說是天作之合。
此后,解放軍海軍能夠利用并聲稱擁有一種新的海事治理模式,并迅速接近其在人工智能方面的主導地位。中國已經開始在采用自動化方面超越美國海軍。在中國清華大學最近關于人工智能發展的工作中,中國國家人工智能政策演變的第五階段(2017年至今)顯示了下一代人工智能在軍事、工業和民用部門中的特點。自2013年以來,解放軍和中國建設和軍事化了其自造島(即,在第一個島鏈內,解放軍擁有 "主場 "優勢,可以監視和維護其在SCS有爭議島嶼周圍12海里的區域。解放軍繼續使用東雕級AGI船來了解美國的海軍事務。作為后來者,解放軍海軍將有可能 "復制 "美國海軍所展示的成功海軍ISR戰術和行動。
中國正在通過收集大量的數據,在人工智能方面領先于美國海軍的間諜船、偵察衛星和OTH雷達。摩爾定律,即每塊硅芯片的晶體管數量--計算處理能力每兩年翻一番,導致快速增長和生產力。中國正在利用收集從海上到太空資產的大量數據的優勢,生產高質量的數據。如果計算機處理能力每兩年翻一番,那么用長期收集的高質量數據進行過濾的難度就會降低,并且更容易在中央數據存儲(即云)中找到。
隨著中國繼續在當地和全球建立更多的網絡基礎設施,它顯示了它愿意為長期優勢承擔短期風險。另一個長期接受的因素,梅特卡夫定律,斷言完全連接的網絡的價值增長與兼容通信設備數量的平方成正比。例如,如果一個網絡有五個節點完全相互連接,每個節點的固有價值是x,它的力量是100倍(由于它有十個不同的鏈接),而單一鏈接的網絡的力量是5倍。雖然網絡的價值增加了兼容通信,但如果競爭對手破壞或黑掉其中一個節點,它也會增加網絡安全問題。解放軍的愿意承擔計算機網絡攻擊的風險,在人工智能方面占據主導地位,以實現長期戰略。
然而,美國在人工智能方面的領導地位已經超越了美國沿海地區,擁有比中國更多的海軍人員,并領導著建立網絡基礎設施所需的物質資源。雖然美國人口為3.294億,低于中國的總人口,但美國海軍有339,448人,比中國海軍人數多。美國海軍在采用人工智能技術方面具有先發優勢,不僅僅是因為它的人數比中國海軍多,而是因為美國在頂級人工智能公司方面處于領先地位。具體來說,美國的人工智能公司集中在企業軟件、半導體和量子計算方面。
然而,美國海軍與工業界或私營公司的聯姻可能會帶來重大問題,并與那些不或不堅持用人工智能支持軍隊的人工智能工程師產生摩擦。美國人才來自于硅谷、聯合人工智能中心、國防部的項目,如DARPA、DIU和NavalX。然而,谷歌、臉書和亞馬遜等頂級人工智能公司因隱私權問題受到批評,公眾對人工智能武器化的看法造成了無縫合作的問題。即使美國海軍和國防部在與硅谷合作,在60至90天內完成商業人工智能工具的原型制作并投入使用時,似乎在人工智能的某些方面處于領先地位,但這并不適用于所有海軍ISR平臺。美國海軍司令部可能能夠利用硅谷的人工智能工程師的商業人工智能工具,但傳統的美國海軍可能需要數年或數十年才能完全自動化并采用傳統的常規平臺的人工智能工具。
ISR技術使海軍平臺幾乎無法隱藏,大量的數據可以欺騙競爭對手。勞倫斯-利弗莫爾國家實驗室高級研究員、海軍研究生院教授扎卡里-戴維斯博士在他的文章《戰場上的人工智能》中認為,"人工智能可以通過增加突襲的感知風險來侵蝕穩定性",一方的人工智能支持的ISR平臺可以迷惑其他精致的ISR。 由于許多海軍ISR操作人員工作時間長,無法完全審核定位移動目標的相關性和準確性,也無法以速度和精度進行打擊,戴維斯稱今天的ISR操作人員很容易被大量的數據和過度收集的數據所害,而競爭者都很想操縱或欺騙其他競爭者。
這項研究顯示,沒有明顯的中央自動化或人工智能工具,具有連接人工智能工程師和知識專家或海軍用戶的即時通知技術,以更快地解決問題。自動彌合這一差距可以大大有助于獲得客戶和競爭對手的洞察力。根據蘭德公司關于評估數據分析的研究,一個特殊的挑戰與非結構化數據的收集和使用有關,而且不在固定的位置,如關系型數據庫.直接在一個中央數據庫內為人工智能工程師和海軍用戶自動化一個人工智能平臺,對于美國海軍解決和掌握至關重要。采用一個新的平臺來連接人工智能建設者和海軍用戶將有助于超越技術應用的拐點。
盡管收集的信息越來越多,這項研究顯示,描述性和診斷性的風格,特別是視覺分析和趨勢分析,被利用。人工智能提供了關于海軍ISR(即平臺和傳感器)所發生的信息,而診斷性人工智能則迅速指出了確切的問題或議題。正如第四章中提到的,美國海軍采用了一種OTH視覺分析工具,用于對來襲的海軍平臺進行預警。描述性和診斷性的人工智能都是在采用更復雜的預測性和規定性人工智能之前需要掌握的基本程序,其典型代表是神經網絡、模式識別、機器學習和深度學習。
預測性人工智能在美國海軍的數據分析武庫中是缺乏的。預測性人工智能為可能發生的事情提供數據--一個海軍平臺下一步可能去哪里,或者可能是為什么它下一步要去特定的地點。預測性人工智能技術的例子是機器學習、模式識別和統計建模;這種人工智能編程的方法使用歷史和統計數據來進行海軍活動的趨勢分析。預測性和規定性人工智能是對中國保持競爭態勢所必需的先進技術。
規定性人工智能也是缺乏的。規定性人工智能根據歷史數據提供數據,說明如果海軍ISR平臺在海上進行x、y或z的演習,會發生什么以及什么可以更好地發生,并提供建議。規定性人工智能的例子包括監督學習算法,如 "隨機森林",它根據以前收集的數據或模型創建并將決策樹合并成一個 "森林"。這可以幫助支持未來的熱圖和生成對抗網絡(GANs)技術,用于兵棋推演或與競爭對手進行 "紅隊"。簡而言之,無論海軍是早期采用還是在所有其他海軍采用特定的自動化或人工智能技術之后,完善基礎知識并在每一級指揮部發展創新和人工智能操作的文化仍然是成功領導人工智能的關鍵。
美國海軍缺乏的另一個人工智能平臺是能夠從海上生活的 "正常 "模式中區分出可能的異常或反常現象。為了開發和采用區分海上異常或反常現象的技術,目前可用的材料,如來自硅谷的半導體和軟件人才,應該持續和頻繁地訪問和測試。軟件或硬件不足的問題會導致更新的延遲,這最終可能會對識別和定位在海上行動的解放軍部隊構成問題。
人工智能和軍事技術的商業化可能是下一個改變游戲規則的威脅。商業行業出售和使用的無人機可能導致競爭對手使用蜂群戰術來對付關鍵的傳感器,如宙斯盾、SSDS或龍眼雷達。每一級的自動化和人工智能都會增加一層復雜性,以診斷、預測和規定解放軍的下一步行動。此外,如果解放軍與商業部門一起開發人工智能,就會減少美國海軍對具體軟件或硬件更新的控制。對特定的自動化或人工智能工具的控制減少,可能導致其他競爭者或對手購買、銷售和采用這些工具,并利用它們直接對付美國海軍。
這項研究提供了四個主要建議。另一個已經在快速采用新興技術的模范社區是特種作戰部隊(SOF),特別是特種作戰司令部另一個已經在快速采用新興技術的模范社區是特種作戰部隊(SOF),特別是特種作戰司令部(USSOCOM)。根據NPS教授Leo Blanken的說法,DIU、NavalX和USSOCOM等美國防部組織可以提供 "一種簡單且具有成本效益的方式來改善該領域的現有創新工作:將軍事研究生研究人員與已部署的特種作戰部隊結盟,以快速建立原型:概念和技術。"SOF社區為快速原型設計提供了一個有吸引力的測試平臺,并將戰術用戶與人工智能工程師即時聯系起來。
其次,美國海軍應該投資并采用 "DevOps "文化,以保持對解放軍的競爭優勢。在一個等級森嚴的組織中,培養和實踐DevOps將內在地從人工智能學校或部署前和部署后周期的教育時間開始。這只能由負責的高級官員進行灌輸和啟發。可以說,美國在創新和軟件技術及人才方面繼續領先,但可以通過將美國海軍司令部或總部設在商業和私營人工智能公司附近來進一步提高,以培養和采用下一個人工智能的突破。
第三,在為航母植入更多自動化和人工智能的同時,相應的理論應該考慮蜂群戰術和網絡空間。就像一窩蜜蜂可以蜂擁而上超越一頭熊一樣,自主的無人機可以輕易地蜂擁一個航母打擊群,特別是宙斯盾或SSDS及其相關的天線。如果不將蜂群技術與作戰和戰術ISR任務結合起來,其后果可能導致競爭對手以極小的代價摧毀宙斯盾或346型,并對海軍ISR造成巨大的損害。
第四,兩國海軍共享網絡空間。JP 3-12將信息主導權定義為 "一支部隊在網絡空間的主導程度,允許該部隊及其相關的陸地、空中、海上和太空部隊在特定的時間和地點安全、可靠地開展行動而不受對手的干擾。"網絡空間是自動化海軍平臺的致命弱點,因為海軍ISR平臺之間的自動化和通信依賴于共享信息空間和解讀頻率進行通信。
這篇論文發現了在海軍ISR采用自動化和人工智能時應該考慮的五點:
1.從第一天起就制定一個戰略敘事,并在每個指揮層討論人工智能戰略。戰略敘事是一種特殊的故事,一個組織可以清楚地理解和參與這個故事。這很重要,因為它能告訴其他海上競爭者你是誰,你曾經去過哪里,你要去哪里,以及你在哪里。每個指揮部都應該希望激勵其軍隊成員,讓盟友和合作伙伴興奮,并吸引用戶,如人工智能工程師和人類操作員。
2.控制了建立自動化和人工智能所需的技術材料的國家和海軍,如半導體、硅和鍺,將在未來海權的人工智能方面占據主導地位。市場是否準備好支持軍方在海軍ISR方面的解決方案?
3.采用自動化的成敗在很大程度上取決于對電磁頻譜的控制和頻率的解調能力,如果不是全部的話。
4.應該有一個自動化的人工智能反饋平臺,以便軍事用戶和人工智能工程師可以直接發短信和說話。一個獲勝的、更好的端到端產品需要很好的用戶體驗,以實現高效的工作流程和即時的報告。
5.早期采用者和后來者之間的重大洞察力表明,美國海軍和解放軍海軍在技術采用和競爭的波長上處于兩端。在羅杰斯在第三章關于技術采用的S型曲線的工作中,美國和中國海軍領導人都落在S型曲線的兩端,適合他們各自的組織和理論結構。
人類和機器聯手是在海軍ISR事務中采用自動化和AI的關鍵。本節涵蓋了未來的工作和采用自動化和人工智能過程中的長期考慮。這些因素是:為操作者提供自動化的健康指標;利用量子計算的研究;以及各種現實技術(虛擬、增強和混合)的增加。
海軍ISR和采用自動化或新興技術的重心取決于海軍平臺上健康的人類操作員來操作這些系統。如果一種流行病在一艘航空母艦上蔓延,如USS Theodore Roosevelt (CVN 71),那么所有支持航母行動的ISR都會停止,美國海軍未能采用AI進行監視--其后果可能會導致生死攸關的情況。AI可以提供重要的人類輔助工具,可以將明確的指標自動化。
指揮官會發現,為海軍操作人員的各種設計制定策略,并設計一個整合健康實踐和人工智能的戰略是非常有用的。一個自動化的紅綠燈圖表和每日追蹤器,帶有閃爍的通知符號,將有助于為指揮官和決策者指示診斷出的問題或觸發因素。與生物事件相關的社會破壞的自動化指標的一個簡單模型是威爾遜-科爾曼量表,即生物事件可能性增加的四個階段:有利條件、單焦點或多焦點生物事件、嚴重的基礎設施限制和當地反應能力的耗盡,然后是社會崩潰。第二個復雜的模型是約翰霍普金斯大學冠狀病毒互動地圖。另一個可以提取或利用模型的數據庫是康奈爾大學的arXiv數據庫,供世界頂級人工智能研究人員提交給斯坦福大學的知名資料庫(見附錄)。以互動的方式自動列出SWOT,可以使海軍ISR受益。這很重要,因為有一個明確定義的任務和問題清單有助于盡早診斷出問題,并迅速找到合適的人工智能研究人員。
對量子計算的進一步研究將有助于美國海軍對人工智能的成功采用。量子計算超越了二進制數字(比特值為0或1),這是計算機中最小的數據單位,并使用研究人員托馬斯-坎貝爾所說的 "量子比特,其中單個比特可以處于三種狀態之一:開、關,以及唯一的,同時開和關。"在2018年的美國國家量子倡議中,國會確定國家標準與技術研究所(NIST)和能源部的量子信息科學研究中心為量子計算的頂級領導部門。因此,美國海軍應不斷與NIST和能源部密切合作。在這種情況下,國會是資助和提出法案以啟動海軍內部采用新興技術的最高關鍵之一。雖然處于初級階段,但量子計算可以提高人工智能的速度,特別是在機器學習方面,以便迅速發現模式并過濾大量數據集;它將為未來的海權投下長長的陰影。
美國和中國都發布了 "原則",而不是專注于自動化和人工智能是否符合道德、道德上允許或不允許的爭議性問題。2019年6月,中國科技部發布了《新一代人工智能治理原則:發展負責任的人工智能》,其中列出了人工智能治理的八項原則:(1)和諧友好;(2)公平公正;(3)包容共享;(4)尊重隱私;(5)安全可控;(6)責任共擔;(7)開放合作;(8)敏捷治理。2020年2月,美國防部的國防創新部門花了15個月時間才宣布采用人工智能道德的五項原則。它們應該是負責任的、可靠的、公平的、可治理的、可追蹤的。發布像人工智能倫理指南這樣的原則表明,兩個國家都希望在人工智能的發展中具有靈活性,但也有責任。不管有沒有原則,關于使用人工智能的主要爭議很快就與人工智能的錯誤識別以及自動化和人工智能工具武器化的可能性有關。
首先,存在與人工智能和軍事有關的倫理問題,這些問題在電影中都有描寫,如《終結者》或《我,機器人》,這些電影最初是艾薩克-阿西莫夫的深思熟慮的短篇小說,并在現實生活中得到了證明。一些人認為,軍事技術或人工智能在軍隊中的使用不應繼續下去,因為計算機系統可能會自行行動,或根據流行的電影和社交媒體做出自己的致命決定。如果人工智能告訴人類操作員一架飛機有敵意,那么指揮官只有幾秒鐘的時間來決定是否根據現有信息作出反應。然而,自1988年以來,在ISR平臺上采用自動化和人工智能工程,增加了透明度,避免了像美國海軍文森號這樣的事件,這是人的錯誤而不是機器的錯誤。可以說,自動化有助于防御友軍或敵軍的火力,有助于國家安全。
第二,在人機合作中,人是道德主體,而機器不是,但可以被打造為提供道德的選擇。在亞里士多德的《尼各馬可倫理學》中,一個有德行的人并不持有公開的德行態度,而是在特定情況下以某種方式行事,并有一系列的理由。人類可以有意識地做出單獨的選擇;而今天的機器只是協助人類做決定。在美國海軍中,道德問題很可能取決于傳統主義或法律主義的觀點,也可能是以更多的探究性或可能是功利性的心態來修正一種觀點。
在中國人民解放軍中,未來關于道德和采用自動化的工作可以通過中國的道德決策來研究。在中國,倫理學與美德倫理學密切相關,涉及一個人應該如何生活,以及后果主義,涉及所有涉及物質產品的利益。
雖然今天的人工智能機器在一定程度上是自主的,但人工智能機器最終可能會根據特定的道德倫理規范,比人類更快地提出后果。兩個嚴重的倫理問題是:自主系統在未來能否或將被歸類為道德代理人?如果在生死攸關的情況下,對違反人類戰爭法的無道德的代理人--自主系統--缺乏問責,會發生什么?NPS教授Bradley Strawser提出的這些倫理問題值得考慮,但超出了本論文的范圍。
雖然Ishare對自動化和人工智能大大改善人類福祉的潛力抱有極大的熱情,但智力優于人類的機器的發展可能會導致人類操作者頭腦中的認知失調,并可能被用作一種威懾機制。愛因斯坦警告說,原子的力量會改變我們的思維模式。原子彈導致了廣島和長崎的核災難。然后,核電變成了 "核大決戰 "的想法,這是一個涉及使用核武器造成廣泛破壞并最終導致文明崩潰的理論情景。今天,前國務卿亨利-基辛格等人認為,人工智能威脅著我們的意識以及我們理解真理和現實的方式。"人工智能可以作為威懾工具的概念是一個重要問題,可以在未來的研究中進一步研究。
根據這項研究,海軍ISR平臺的自動化程度越高,人工智能工具的增加,海軍事務和海權將變得更加虛擬。最近的報告,如美國 "2020年美國國防訓練中的擴展現實應用",闡明了數字轉型對人類的日常影響,并已延伸到虛擬現實(VR)、增強現實(AR)和混合現實(MR)技術,這可能是下一個顛覆性技術。各種形式的VR的商業化可能會成為對海軍部隊的威脅。本研究沒有涉及現實技術,VR、AR或MR對于保持人類安全不受傷害或作為一種威懾工具是非常有用的。
由于愛因斯坦和基辛格分別就核戰爭的災難和人工智能對人類意識的威脅提出了警告,人工智能可能會走向一場 "認知戰爭"。認知戰爭將是在海上戰場上使用自動化和人工智能,幾乎由不在海上的人類控制。作為一種威懾工具,人工智能可以被用來用 "假的注入數據 "來威脅競爭對手在海上可能存在的海軍威脅,而實際上,沒有機器存在或曾經存在過。
在一場由自動化和人工智能驅動的革命中,人類正處于信息主導的邊緣。自古以來,海上的艦隊一直在尋求了解地平線外的情況,即敵人可能潛伏的地方。一個世紀前,安裝在駕駛飛機上的無線電和雷達的興起使海軍有能力將監視范圍擴大到地平線以外。具有諷刺意味的是,人工智能解決問題和管理信息的最終效果可能是人類推理、智能和決策的轉變。今天,自動化既在全球范圍內擴展其影響力,又在解釋大量的信息以解決問題,并比以往任何時候都更能創造出充分的透明度。真正的,自動化ISR正在改變人類的知識、認知、現實,并最終改變21世紀海權的面貌。
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。
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:
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
本文為美國太空司令部的未來行動提出了一個新的太空威懾概念。美國航天司令部目前的空間沖突威懾戰略過于依賴整合各聯合軍種的空間能力。本文顛覆了這一觀點,研究美國太空司令部如何重新利用現有的聯合武器平臺來威懾太空競爭對手。美海軍水面行動小組是這個威懾概念的焦點。對水面行動小組的反太空武器進行了分析,以確定它們是否對中國的太空通信線路提供了可靠的威脅。研究的武器包括戰斧對地攻擊導彈E型,AN/SLQ(V)5,以及標準導彈-3 Block IB和IIA。本文最后提出建議,將威懾概念轉化為美國太空司令部的一個可行的選擇。
根據美國太空司令部(USSPACECOM)的戰略愿景,USSPACECOM認為其主要任務是威懾 "通過提供太空作戰選擇來維護美國和盟國的競爭優勢",USSPACECOM尋求通過實現太空優勢和整合聯合部隊的太空能力來威懾太空侵略行動。雖然爭取這一水平的太空優勢是一項重要工作,但戰略愿景相關陳述對美國海軍陸戰隊司令部打算如何實現其威懾任務提供了較少內容。美國海軍陸戰隊司令部沒有準確地闡述太空威懾問題。聯合部隊已經使用太空能力來進行其各種行動。僅僅在聯合平臺上整合額外的空間服務,并沒有提供一個基礎戰略來威懾與近鄰競爭者的空間沖突。
美國海軍陸戰隊司令部必須審查新的太空控制概念,并確定聯合部隊如何能夠提供其有機的反空間能力,以阻止來自近鄰對手的先發制人的太空打擊。威懾強大的太空競爭對手需要美國海軍陸戰隊司令部發展他們的太空控制概念,利用聯合平臺來威脅對手的太空通信線路(CLOC)。問題是,美國海軍陸戰隊司令部可以立即利用哪些聯合平臺來威脅競爭對手的CLOC?美國海軍陸戰隊司令部應該重新利用和組織美國海軍水面行動小組(SAG),通過在關鍵位置部署這些小組來威脅競爭對手的太空通信線路,從而阻止與近鄰對手的太空沖突。
很少有武器系統能在單一平臺上提供比阿利-伯克導彈驅逐艦(DDG)和提康德羅加級導彈巡洋艦(CG)更多的反空間能力。因此,本威懾分析將側重于在SAG中部署DDG和CG,被認為是反空間SAG,并將其部署在關鍵區域,用其反空間武器威脅對手的CLOC。在CLOC概念中,地面段和空間段將構成物理領域。鏈接段將表示非物理領域,包括進出空間的電磁傳輸。這三個部分共同構成了本分析中使用的CLOC的定義,并且是分析使用反空間SAG來威懾侵略性空間行為者的框架。中國已發展成為一個具有突出能力的航天國家,并且已經展示了具有威脅性的反太空能力。中國可以說是美國最強大的太空競爭者,并將成為這個威懾概念的主題。
中國正在投入巨大的資源來發展太空事業。中國力爭在2030年成為全球太空大國,并打算在軍事和經濟上與美國進行太空競爭。2010年,中國開始測試共軌反空間技術,當時它使用兩顆衛星進行近距離操作。到2019年,中國通過其TJS-3衛星展示了共軌物體放置。在組織上,中國在2015年成立了中國人民解放軍戰略支援部隊(PLASSF),以監督其DA-ASAT武器和其他反空間能力的使用、訓練和戰術發展。
中國的空間優勢概念反映了美國的太空戰條令。PLASSF的理論將太空領域描述為軍事行動的新重心,并指出,"太空戰和太空行動的目標是實現太空優勢。"鑒于這些理論的考慮,PLASSF準備進行快速的先發制人的太空攻擊,以蒙蔽其對手并在大規模沖突中獲得主動。這種錯綜復雜的地面系統構成了中國CLOC的大部分,而成功的先發制人的太空打擊將要求這一系統保持完整。
反太空SAG將為美國海軍陸戰隊司令部提供一種靈活和機動的威懾,以防止中國先發制人的太空打擊。在這個威懾概念中,反空間SAG可以在中國的CLOC附近的國際水域巡邏,通過動能和非動能的結合,將其CLOC的三個部分置于威脅之下。由反空間SAG構成的持續的CLOC威脅將抑制中國先發制人的打擊的有效性,對重要的太空基礎設施和太空資產發起攻擊。這種威懾概念將確定反太空SAG的最佳位置,以對中國的CLOC造成最大的損害。如果反太空SAG對其CLOC造成足夠的損害,中國會放棄其先發制人的攻擊戰略。中國將認為對美國進行先發制人的打擊成本過高,從而達到預期的威懾效果。中國的地面部分是其CLOC的基礎要素。因此,威懾概念分析必須從審查反太空SAG對中國地面部分元素的動力性能開始。
中國的地面部分控制著他們的太空事業,并提供操作其反太空武器所需的通信,使地面部分的元素成為反太空SAG的理想目標。地面部分的基礎設施提供必要的太空態勢感知,以跟蹤他們的太空資產并記錄美國衛星的軌道模式,為他們的DA-ASATs和共同軌道威脅提供預測模型。PLASSF還通過北京航天指揮與控制中心(BSCCC)融合并向中國人民解放軍火箭部隊分發跟蹤信息。XSCC通過中國境內的幾個下屬跟蹤站發送和接收遙測、跟蹤和控制(TT&C)更新。每個下屬站都監測和控制中國航天事業的一個指定部分。這些跟蹤站中有許多位于中國的海岸線附近,處于沿中國大陸海域巡邏的反空間SAG的動力范圍之內。
Arleigh Burke DDGs和Ticonderoga CGs上攜帶的戰斧陸上攻擊導彈(TLAM)Block IV對中國的地面部分構成了可信的威脅。TLAM Block IV是攻擊XSCC、BSCCC和下屬TT&C站的理想動能系統。TLAM Block IV彈藥具有強大的全球定位系統(GPS)抗干擾能力,以幫助它在中國的GPS降級環境中生存。如果GPS抗干擾能力失效,TLAM Block IV仍然可以使用其數字場景匹配區域關聯系統(DSMAC)進行終端制導。TLAM Block IV-E(TLAM-E)是目前唯一正在生產的TLAM,其有效射程為1,400英里。這種遠距離將使反空間SAG能夠從國際水域的許多地方打擊中國的地面部分的要素。下圖1顯示了如果在東海巡邏的反太空SAG在200海里的經濟禁區(EEZ)邊界發射導彈,哪些中國的跟蹤站和控制中心會在TLAM-E的1400英里有效射程內。
圖1:TLAM-E的有效交戰范圍(距東海1,400英里)。
根據圖1,TLAM-E的交戰范圍包括XSCC、BSCCC以及許多固定的下屬跟蹤站。如圖所示,佳木斯和長春跟蹤站不在交戰扇形范圍內,以避免在朝鮮領空開火。然而,TLAM-E是可轉向的,可以引導其繞過朝鮮邊境以防止報警。在進行這一操作后,佳木斯和長春站將完全處于TLAME的交戰范圍內。勐海站在東海的反空間SAG面前是安全的,但如果從陵水站以外的南海巡邏的第二個反空間SAG發射,TLAM-E就可以摧毀該站。這種規模的協調動能反應將削弱中國的太空事業,并降低中國追蹤美衛星以進一步進行反太空打擊的能力。
僅僅摧毀XSCC就能有效地隔離固定和移動跟蹤站,消除新衛星任務指令的集中傳播。即使TLAM-E打擊稍有成功,只摧毀了沿海地區的跟蹤站,中國的太空企業仍將遭受退化。廈門下屬的跟蹤站支持北斗星座的部分,即中國版的GPS,它的破壞將對中國的精確制導武器系統產生廣泛的影響。陵水跟蹤站監測和控制中國的實驗性航天器,消除它可能會影響其同軌反空間衛星原型的指揮和控制(C2)。兩個反空間SAG分別專門用于在東海和南海巡邏,為中國的空間C2中心和跟蹤站提供足夠的動能武器覆蓋。SAG的持續存在將對地面部分構成可信的威脅,并足以阻止中國先發制人的太空打擊。然而,地面部分只是中國CLOC的一個部分。中國有基于海洋的C2節點,通過鏈接段為其不斷增長的空間影響力做出貢獻,并且反空間SAG必須威脅到這一CLOC層,以確保充分的威懾力。
反空間SAG可以通過使用非動能能力威脅或控制中國的鏈接段來阻止中國的先發制人的打擊。即使他們的地面部分處于危險之中,中國的空間企業仍然可以通過鏈接部分進行控制。中國的鏈接部分由民用跟蹤和遙測船組成,統稱為遠望艦隊。中國地面部分的地理限制要求遠望號部署以支持衛星發射和導彈試驗。遠望號被安置在太平洋的不同地點,一旦運載火箭離開跟蹤站的視線,就接受TT&C移交。對這些船只的動能打擊可能會帶來不良的法律后果,但非動能武器提供了一個非破壞性和可逆轉的選擇。反空間SAG可以利用其電子戰系統暫時干擾遠望艦隊,從而破壞中國的鏈接部分。
在反空間SAG中,Arleigh Burke DDG和Ticonderoga CG的AN/SLQ-32電子戰系統可以干擾遠望艦隊的傳輸。AN/SLQ-32(V)5電子對抗(ECM)套件可以探測到地平線以外的水面雷達,并采用Sidekick多波束主動干擾器。AN/SLQ-32(V)5系統正在通過水面電子戰改進計劃(SEWIP)Block II進行全軍升級,實現全電磁波譜防御和進攻措施。一般來說,由于維護成本高,中國將單個遠望號分配給單一任務。大規模先發制人的太空打擊將需要許多DA-ASAT的發射,這可能需要幾艘遠望號的支持。在這種情況下,多個遠望號的部署可能表明即將發生的敵對行動。在中國大陸巡邏的反空間SAG可以跟蹤離開母港的遠望號,并使用SEWIP Block II系統干擾其TT&C傳輸。
或者,如果反空間SAG成功地摧毀了中國的地面部分,中國將不得不嚴重依賴遠望艦隊來承擔太空企業的C2工作。在這種情況下,遠望號艦隊將不得不留在中國大陸附近,以協助進一步的DA-ASAT發射并提供缺失的覆蓋。遠望號的靜態姿態將允許反空間SAG使用其ECM,同時保持在與剩余的地面部分元素交戰的位置。反空間SAG將通過擾亂遠望號艦隊來消除中國的鏈接部分。通過摧毀地面部分和壓制鏈接部分,反空間SAGs將控制中國三個CLOC層中的兩個,并切斷其控制中國上空空間資產的能力,包括共軌反衛星。然而,中國的空間段仍將是完整的,允許PLASSF繼續根據美國以前的衛星軌跡進行DA-ASAT攻擊。為了實現最大的威懾力,反空間SAG必須威脅或控制中國的空間部分。
反空間SAG可以阻止中國使用TLAM-E和標準導彈-3(SM-3)威脅其空間部分的先發制人的空間打擊。中國的空間部分包括其國內發射基礎設施、空間運載火箭和所有在軌的空間資產。中國的空間部分還必須包括DA-ASAT導彈,因為它們的主要功能是在亞軌道空間飛行以摧毀敵對的低地球軌道衛星。中國已經在SC-19和DN-3攔截器上測試了10枚DA-ASAT動能殺傷飛行器(KKV)。幾次DA-ASAT測試實現了亞軌道軌道,這足以部署其KKV有效載荷并摧毀低地球軌道衛星。在一次先發制人的太空打擊中,分析家們預計PLASSF將需要發射至少20顆DA-ASAT來摧毀美國的低地軌道情報衛星隊伍。所有四個中國的發射場可能都需要支持這種規模的太空打擊。在中國東海的國際水域巡邏的反空間SAG將是對中國發射基礎設施的可信威脅,并擁有在核實的太空打擊的早期階段摧毀或降低發射場的動能。使用TLAM-Es,反空間SAGs可以同時攻擊幾個發射場,同時消除中國的地面部分元素。下圖2顯示了哪些中國的發射場將在TLAM-E的1,400英里交戰范圍內。
圖2:TLAM-E有效交戰范圍內的中國發射中心(1,400英里)。
根據該圖,在200海里專屬經濟區外巡邏的反空間SAG將能夠打擊四個中國發射場中的三個。摧毀天元和西昌的發射場將對中國的航天事業產生連帶影響。因此,TLAM-E對這些發射場的打擊不僅會阻礙更多的DA-ASAT發射,而且會阻礙中國在美國的報復性太空打擊后重建其衛星群的能力。然而,并不是所有的DA-ASAT都從固定地點發射,情報分析人員懷疑,許多正在運行的DA-ASAT都在移動發射器上。SC-19攔截器由DF-21改裝而成,DF-21是一種公路移動式中程彈道導彈(MRBM)。在2013年的一次SC-19 DA-ASAT測試中,DigitalGlobe圖像衛星觀察到該攔截器安裝在一個運輸機-架設器-發射器(TEL)上。如果中國在TEL上部署大量DA-ASAT,反空間SAG可能沒有目標信息或能力用TLAM-E來對付移動威脅。然而,一旦中國的DAASAT開始運行,反空間SAG可以使用SM-3 Block IB來摧毀飛行中的KKVs。宙斯盾彈道導彈防御(BMD)DDGs和CGs必須包括在反空間SAG概念中,以完成其在空間段層的威懾力量。
將宙斯盾BMD艦艇納入反空間SAG將確保對中國空間段的DA-ASAT元素進行足夠的動能反擊。如果威懾失敗,宙斯盾BMD艦可以使用SM-3 Block IB來摧毀固定和移動發射平臺上的DA-ASAT。SM-3 Block IB被設計用來攔截MRBM,如SC-19 DA-ASAT,在它們的中途飛行軌道上。Block IB變體有先進的目標尋的器和姿態控制系統,用于調整其飛行路線,使其在43次飛行測試中的34次摧毀外大氣層的KKV目標。
SM-3 Block IIA目前正在取代SM-3 Block IB模型。與Block IB相比,Block IIA擁有更好的射程、傳感器處理器和KKV,Block IIA被設計用來對付MRBM和洲際彈道導彈(ICBM)。Block IIA已經進行了六次成功的攔截測試,包括2020年11月從宙斯盾BMD艦上進行的SM-3首次ICBM攔截。SM3 Block IIA的卓越射程和改進的KKV可以成功地對付中國的低地球軌道DA-ASAT。在SM-3 IB和IIA型號之間,宙斯盾BMD艦可以對中國的實用DAASATs進行強有力的動能威脅。包含宙斯盾BMD艦的反空間SAG將提供足夠的反制措施來阻止中國的先發制人的太空打擊,如果威懾失敗,同樣的武器可以摧毀中國的實用DA-ASATs。
在中國東海和南海作業的反空間SAG在與中國的空間沖突開始時將面臨困難的挑戰。通過在中國沿海水域巡邏,反空間SAG將處于中國的反介入和區域封鎖(A2/AD)范圍內,其中包括一系列的陸基和海基導彈威脅。中國從其大陸運營一系列精確制導的反艦導彈。這些導彈可以從中國境內幾乎任何地方打擊巡邏的反空間SAG。此外,中國人民解放軍-海軍(PLAN)將其海軍部隊劃分為與中國接壤的部分海域。19艘DDG級驅逐艦和28艘導彈護衛艦分布在解放軍東海艦隊(ESF)和南海艦隊(SSF)。在先發制人的打擊中,東海艦隊和南海艦隊將擁有必要的力量和武器來對付在中國南海和東海活動的反空間SAG。通過將解放軍艦隊和陸基導彈與眾多陸基飛機相結合,中國可以為其CLOC提供強大的防御,并阻止反空間SAG的行動。在這種情況下,缺乏海上控制可能排除成功的空間控制。
盡管被部署在一個有爭議的環境中,反空間SAG在空間沖突期間將有一個很短的交戰時間,限制了他們遭受報復性打擊的機會。空間戰將不是一個持久的事件;中國將只需要幾個小時來啟動和完成一個先發制人的空間打擊。因此,反空間SAG將只需要在這個短暫的時間框架內戰斗和生存。在這個交戰窗口內,反空間SAG不會是靜止的,它們將成為中國軍隊的移動目標,因為它們會進行機動以對中國的CLOC造成最大傷害。為了實現這一目標,反空間SAG將只需要臨時的和局部的海上控制,以便對地面和空間部分發射其動能武器,并對遠望號船只進行ECM,以破壞其TT&C傳輸。此外,反空間SAG內的艦艇將提供大量的空中和導彈反制措施。由幾艘DDG、CG和宙斯盾BMD變種組成的反空間SAG將擁有足夠的防空導彈和ECM,以提供所需的縱深防御,在它們在各陣地之間轉移以繼續其反空間攻擊時,加強其生存能力。在完成其空間控制任務后,反空間SAG將立即從中國危險的沿海A2/AD環境中撤出,放棄其反空間功能,并與更大的海軍部隊重新組合,準備進行水面戰交戰。
美國海軍陸戰隊司令部可以通過依靠其下屬的聯合部隊空間組件司令部(CFSCC)將反空間SAG威懾概念轉化為現實。CFSCC計劃、評估和整合與聯盟伙伴和聯合部隊的空間行動。以中國為例,CFSCC可以與美國印太司令部和海軍部合作,確定戰區內可以快速建立反空間SAG的DDGs、CG和其宙斯盾BMD變體。這些水面部隊可以在應急計劃中被指定為預先確定的反空間SAG,在與中國的緊張局勢出現時進行組建和部署。反空間SAG并不意味著是一個永久性的單位結構,只應該被用來處理特定的空間威脅。如果威脅消散,反空間SAG將解散,個別艦艇將返回其本單位進行整修,并為傳統的水面行動做準備。暫時將現有的水面艦艇重新利用為反空間SAG也避免了新艦艇的采購。
關于任務所有權,反空間SAG行動應屬于聯合特遣部隊-空間防御(JTF-SD)。JTF-SD將負責規劃反空間SAG的部署和針對中國的行動。聯合特遣部隊還可以進行演習,發展反太空SAG技術、戰術和程序,以進一步完善威懾概念。最重要的是,聯合特遣部隊可以為反空間SAG制定常設的交戰規則和任務授權,授權其指揮官在核實的空間攻擊正在進行時采取預先確定的行動。除了中國的情況之外,聯合特遣部隊可以計劃在所有戰區對任何空間競爭者的CLOC采取行動,為美國海軍陸戰隊司令部提供阻止全世界先發制人的空間打擊的手段。
美國海軍陸戰隊司令部目前的太空戰威懾戰略過于狹隘地專注于整合各聯合軍種的太空能力,不足以阻止先發制人的太空打擊。美國海軍陸戰隊司令部可以通過利用現有的海軍水面部隊并將其重組為反空間SAG來改善其對像中國這樣的空間競爭對手的威懾態勢。這些反空間SAG可以通過使用動能和非動能武器系統危害中國的CLOC來阻止中國的侵略性空間行動。關于動能武器,TLAM-Es有足夠的射程來危及,并在必要時摧毀中國的大部分地面部分和發射基礎設施。SM-3 Block IBs可以在中途飛行時摧毀DA-ASATs,完成反空間SAG對中國空間部分的威脅。配備AN/SLQ(V)5ECM的反空間SAG將擁有破壞遠望艦隊的非動能手段,從而危及中國的鏈接部分。反空間SAGs在中國沿海水域作戰時將面臨復雜的挑戰,但它們的機動性、短暫的任務時間和強大的導彈防御對策將使它們的生存能力最大化。美國海軍陸戰隊司令部可以通過利用CFSCC和JTF-SD將反空間SAG變成現實,在所有作戰司令部中指定水面艦艇,并制定必要的計劃和授權,以威懾中國的先發制人的太空打擊和全球其他太空競爭對手。
直接上升式反衛星導彈(DA-ASAT)--一種從任何地基平臺發射的空間武器,旨在攔截和摧毀一顆衛星。DA-ASATs以彈道導彈為基礎,但攜帶一個動能殺傷器作為有效載荷。該殺傷飛行器使用機載傳感器和姿態控制系統來跟蹤和摧毀亞軌道軌道上的目標。
同軌反衛星威脅(Co-orbital ASAT)--從與目標處于同一軌道的主衛星上釋放的天基武器。共軌反衛星威脅也可以是主衛星。共軌反衛星衛星使用會合機動來接近目標衛星,并使用機械臂或其他機載設備來摧毀該目標。
太空通信線路(CLOC)--通往和通過空間的通信線路,用于人員、空間飛行器、電磁傳輸和其他軍事效果的移動。CLOC由物理和非物理領域組成。物理領域包括任何支持或穿越空間的有形物體。非物理領域包括進入、通過和來自空間的電磁傳輸。
美國海軍陸戰隊正在探索使用人機協作來控制前線部署環境中的無人駕駛航空系統(UAS),其任務范圍廣泛,包括情報、監視和偵察(ISR)、電子戰(EW)、通信中繼和動能殺傷。美國海軍陸戰隊設想使用未來的垂直起降平臺(VTOL)來支持混合戰爭任務并實現軍事優勢。對于美國海軍陸戰隊的混合戰爭應用,以實現任務優勢和戰爭主導權,美國海軍陸戰隊需要了解VTOL機組和無人機系統之間錯綜復雜的人機互動和關系,以獲得戰斗空間態勢感知,并有效地計劃和執行針對常規和不對稱威脅的旋轉翼行動。這項研究的重點是美國海軍陸戰隊在海洋環境中的打擊協調和偵察(SCAR)任務,以促進遠征基地先進作戰(EABO)在沿岸地區。有多種復雜的功能必須加以考慮和評估,以支持人機協作互動,提高任務的有效性:任務規劃、移動和滲透、區域偵察、偵察戰斗交接和過渡。
這份頂點報告探討了SCAR任務期間三個系統之間的人機協作:UAS、VTOL和地面控制站(GCS)。該研究從VTOL項目的文獻回顧開始,研究了美國海軍陸戰隊SCAR任務戰術和用于促進EABO的理論概念。此外,它還包括對自主性和自動化、人工智能和機器學習的研究。通過使用合作設計模型來探索這三個系統的人機協作互動和過程,文獻回顧探討了如何使用基于三個因素的相互依賴性分析(IA)框架來確定人類執行者和機器團隊成員之間的相互依賴性:可觀察性、可預測性和可指導性。
通過基于模型的系統工程(MBSE)工具,將SCAR任務的高級功能分解為分層次的任務和子任務,系統分析被用來支持聯合設計方法。根據Johnson(2014)的說法,合作設計方法研究了相互依賴的概念,并使用IA框架作為設計工具。IA框架捕捉了主要執行者和支持團隊成員之間的互動,以發展支持每個主要任務和分層子任務的所需能力,從而產生HMT要求。這份頂點報告分析了兩種選擇。第一個方案認為UAS是主要執行者,VTOL和GCS是輔助團隊成員。第二種方案認為VTOL是主要執行者,UAS和GCS是輔助團隊成員。基于這兩種選擇,IA框架評估了17個主要任務、33個分層子任務和85個執行SCAR任務的所需能力。
此外,研究發現需要一個強大的數字任務規劃系統,如升級后的海軍陸戰隊規劃和行動后系統(MPAAS),通過存儲以前的任務和經驗教訓的數據來促進機器學習。美國海軍陸戰隊將面臨無人機系統的處理能力和信息存儲方面的挑戰。應盡一切努力增加UAS的處理能力。必須實施一個有效的主要、備用、應急和緊急(PACE)通信計劃,以確保UAS、VTOL和GCS之間所有通信平臺的冗余。美國海軍陸戰隊必須實施支持信任、提供快速反饋和簡單操作的接口。
最后,為了準確評估VTOL、UAS和GCS之間的HMT要求,頂點報告促成了一個探索性實驗的發展,該實驗將在海軍研究生院(NPS)建模虛擬環境和模擬(MOVES)實驗室使用,以促進未來的研究。制定了操作要求和測量方法,以確定HMT要求的有效性。
這項頂點研究為在SCAR任務中執行VTOL/UAS混合行動的人機互動復雜性提供了明確的證據。該頂點研究確定了使用系統分析和協同設計作為一種有效的方法,通過IA框架促進人機協作需求的發展。此外,該研究確定了對復雜的自主性和技術準備程度的需求,這可能是目前還沒有的。頂點建議美國海軍陸戰隊繼續研究人機協作,并利用SCAR任務探索性實驗來進一步完善和研究VTOL/UAS的高級系統要求,以支持具有前沿部署的UAS的混合行動,重點是實現4級自主權。
CNO航行計劃(NAVPLAN)于2021年1月發布,將海軍的工作集中在四個基本優先事項上。準備、執行能力、資源能力和海員。本次更新建立在這一基礎上,利用我們的進展來進一步加強美國海軍的作戰優勢。
三個關鍵的發展導致了這次更新。
首先,2022年國防戰略(NDS)明確了美國的國家安全目標,強調需要解決與中國的長期競爭并保持對俄羅斯的軍事優勢。它還引入了綜合威懾作為國防部和支持美國政府機構的統一原則。
第二,聯合作戰概念的發展將美國所有軍種的互補能力和任務統一起來。
第三,通過嚴格的學習活動,認識到,海軍需要一個更加持續、反復的部隊設計過程,以集中現代化努力,并加快在這個關鍵的十年及以后保持優勢所需的能力。這次航行計劃的更新推動了整個艦隊的運動,以加強學習文化,并推進了一個框架,以加速作戰優勢。
美海軍是全球先進的。然而,美海軍已經發現其表現有不可接受的差異性--最好的和最差的表現之間的差距太大。歷史表明,適應、學習和改進最快的海軍會獲得持久的作戰優勢。重要的因素是培養一個健康的生態系統--一種文化--它的評估、糾正和創新能力比對手強。這是其 "真實,更好 "行動號召的精髓,旨在推進卓越的文化,并在這關鍵的十年中加速作戰優勢。
利用NAVPLAN 2021,海軍建立了一個框架,以產生和維持我們的準備、能力、能力和水兵。這就是航行計劃實施框架(NIF)及其協調的工作路線。
最終,必須向海軍編號艦隊提供盡可能有能力的部隊。這些艦隊與美國海軍陸戰隊和海岸警衛隊一起,在競爭、危機和沖突中為聯合部隊提供綜合的全領域海軍力量。其盟友和合作伙伴承認美國海軍部隊是他們建立聯合海上力量的現場伙伴。
《2022年航行計劃》為海軍規劃了一條可持續的路線,繼續執行海軍部長的戰略指導和三軍海上戰略,以加強美國的海上優勢。該指南取代了去年的《航行計劃》,并將為海軍的《計劃目標備忘錄》和其他年度預算文件的年度指南提供參考。
在過去的15年里,人工智能(AI)代表了一個快速擴張的領域,它將從本質上徹底改變分析過程。歷史上以人為中心的流程和能力正迅速被不斷擴大的數據收集所淹沒,從而創造了一個人工智能工具可以填補的空白。使商業行業受益的人工智能應用提供了類似的機會,在軍事領域內增加價值。海軍陸戰隊正在大力投資擴大其在整個海軍陸戰隊情報、監視和偵察體系(MCISRE)的收集能力。2015-2020年MCISRE計劃指導所有情報學科的情報、監視和偵查資產的現代化。隨著收集能力的擴大,處理和利用信息的分析工具必須以類似的方式發展。為了擴大其分析能力,海軍陸戰隊情報部門必須建立一個戰略,確定如何整合人工智能能力。本論文利用當前的人工智能技術能力,提出了一個在MCISRE中整合它們的戰略。該戰略將在理論、組織、訓練、物資、領導/教育、政策和設施(DOTMLPF)方面提供一個整體的前景,為高級領導層提供物質和非物質解決方案的建議,以支持人工智能在MCISRE內的整合。
人工智能(AI)是一個快速擴張的領域,它將從本質上徹底改變分析過程。歷史上以人為中心的流程和能力正迅速被數據收集的擴展所淹沒,這就產生了一個缺口,而人工智能工具提供了填補這一缺口的能力。到目前為止,人工智能的大部分應用都集中在商業行業。信息技術、營銷、會計和客戶服務行業都從人工智能的算法和系統開發擴展中受益(Ramaswamy,2017)。軍事領域,包括海軍陸戰隊情報、監視和偵察事業(MCISRE),同樣可以從人工智能的商業行業應用中受益。
海軍陸戰隊在擴大整個MCISRE的情報、監視和偵察(ISR)能力方面進行了大量投資。2015-2020年MCISRE計劃指導所有情報學科的收集能力的現代化(HQMC-I,2014)。隨著收集能力的擴大,分析能力必須以類似的方式共同發展,以防止收集和利用之間出現差距。為了擴大其分析能力,海軍陸戰隊情報部門必須建立一個戰略,確定如何對待人工智能能力的整合。
這篇論文將探討當前的人工智能技術能力,并提出一項戰略,以利用它們應用于MCISRE。該戰略將在理論、組織、訓練、物資、領導/教育、人員、設施和政策(DOTMLPF-P)方面提供一個整體展望,為高級領導層提供物質和非物質解決方案的建議,以支持人工智能在情報企業中的整合。
2012年9月14日,15名塔利班叛亂分子突破了堡壘營的東部邊界(加勒特,2013)。在威脅被消除時,兩名美國軍人死亡,八人受傷,十幾架飛機被摧毀或損壞(加勒特,2013)。隨后的調查提供了因果關系,其中包括不適當的安全人員配置、沒有觀察到的地形、缺乏深度防御、缺乏巡邏和缺乏當地機場的安全(加勒特,2013)。所有這些因素都與不適當的友好行動路線(COA)的制定有關。報告中列出的其他促成因素包括通過錯誤的威脅評估低估了敵人,以及沒有考慮到所有可能的敵人COA。現有的人工智能工具可以應用于軍事領域,以更好地促成友軍的COA決策,并對敵人的能力和意圖提供更好的預測分析。如果軍事領導層配備了人工智能能力,他們可能已經為攻擊做了更多準備,并防止了巨大的生命和飛機損失。
在過去的15年里,人工智能的能力已經迅速擴大。能力的增長與同期人工智能創業公司14倍的擴張相對應(Shoham等人,2017)。盡管有這樣的增長,海軍陸戰隊卻未能在整個MCISRE中利用和充分納入人工智能。由于沒有納入這樣一種關鍵能力,未能適應人工智能技術,通過降低分析能力對海軍陸戰隊的情報作戰功能產生了負面影響。數據收集正在以指數級的速度擴展,人類歷史上產生的當前全球數據的90%是在過去兩年中收集的(Savitz,2013)。隨著數據收集的不斷擴大,海軍陸戰隊的分析退化將變得巨大,在收集和分析人員處理和利用數據的能力之間產生了差距。缺乏正式的戰略來整合整個MCISRE的人工智能,導致了這個問題。一項定性研究,調查DOTMLPF-P對人工智能整合的考慮,可以幫助制定一個有凝聚力的戰略,這將有助于解決這個問題。
這項研究的目的是對商業和美國防部(DoD)的人工智能能力和軟件與海軍陸戰隊的分析工具集進行評估和并列,以確定潛在的能力和整合方法。這種識別和隨后的建議旨在擴大情報分析員的分析技術,以彌補海軍陸戰隊在收集和利用大數據之間不斷擴大的能力差距。DOTMLPF-P的建議被整合到MCISRE的AI戰略中,代表了最終的結果。該研究將確定和考慮。
海軍陸戰隊的分析工具和戰術、技術和程序(TTPs)
人工智能賦能能力
商業上可用的人工智能能力
人工智能的軍事應用的分析要求的差異
DOTMLPF-P分析,以確定整合人工智能的要求。
1.海軍陸戰隊情報監視和偵察事業(MCISRE)如何將已經開發的商業人工智能軟件和硬件能力納入其系統架構,以提高整個企業的分析能力?
2.鑒于商業人工智能的新興能力,需要對軟件和/或就業概念進行哪些調整以確保它們支持軍事分析要求?
3.將人工智能納入海軍陸戰隊情報工作的DOTMLPF-P考慮和影響是什么?
4.海軍陸戰隊應在此戰略的基礎上追求哪些技術選擇?
所進行的研究為海軍陸戰隊提供了一個機會,以確定將人工智能應用于其軍事情報工具集的優勢和風險。可交付的成果將是一項人工智能戰略,該戰略將為負責戰斗開發和整合的副司令部(DC CD&I)的未來記錄項目以及海軍陸戰隊總部情報部(HQMC-I)的政策提供信息。由于新興的商業人工智能能力目前不存在記錄項目,該研究將限于文獻和商業人工智能領域的研究,并利用演繹推理來達成戰略的建議。該戰略的一個假設是,MCISRE不會用額外的人力解決任何挑戰,所有提議的人工智能解決方案必須考慮到這一限制。這一假設是基于海軍陸戰隊部隊結構的最新趨勢。
第二章是文獻綜述,研究了人工智能領域的學術工作,并對整個MCISRE實施人工智能所需的關鍵知識概念進行了闡述。第二章將分為兩部分,前半部分側重于通過研究戰術、技術和程序(TTPs)來了解目前如何進行情報工作。后半部分將重點關注情報周期各階段的人工智能使能能力。第三章解釋了用于推斷已確定的人工智能使能能力的方法,結合實地研究,制定構成人工智能整合戰略基礎的建議。第四章是介紹DOTMLPF-P的關鍵考慮。第五章介紹了結論和對未來研究的建議。
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。
在我們(美國)的歷史上,海軍陸戰隊經常處于我們國家前沿部署部隊的最前沿,感知環境并讓我們的盟友和伙伴放心。海軍陸戰隊員也接受過真正困難的作戰問題,并提出了沒有人認為可能的解決方案。海軍陸戰隊已經進入了其他人害怕進入的有爭議的地區,并取得了勝利。待命部隊的概念是在這條歷史道路上邁出的另一步。
安全環境是不斷變化的。今天,它的特點是復雜的傳感器和精確的武器的擴散,以及日益增長的戰略競爭。敵人采用系統和戰術將艦隊和更大的聯合部隊控制在一定范圍內。這使得這些對手能夠采用一種以有爭議的地區為盾牌的戰略,在這種盾牌下,他們可以對我們的盟友和伙伴采取一系列非戰爭的脅迫性措施。
進入海軍陸戰隊。作為2030年部隊設計的一部分,并有意與聯合作戰概念保持一致,待命部隊的概念旨在提供支持綜合威懾的選擇。作為待命部隊的海軍陸戰隊員將被派往前方,與我們的盟友和伙伴并肩作戰,利用全域工具作為艦隊和聯合部隊的眼睛和耳朵。
這一概念將在最終滿足聯合部隊指揮官要求的海軍戰役背景下進行。執行這些行動的海軍陸戰隊員的持久任務是在競爭連續體的每一個點上為這個海軍戰役進行偵察和反偵察。如果有必要,這些部隊將在指定區域進行海上拒止,以支持海軍作戰。我們必須準備好用我們現有的有機手段做到這一點,但同樣重要的是,我們需要完成海軍和聯合殺傷網,在需要時幫助發揮全域效應。在這樣做的時候,海軍陸戰隊將從有爭議的地區內擴大艦隊和聯合部隊的范圍。
為了重振我們作為美國前沿哨兵的作用,我們需要重新設想我們的方法,并將其結果作為發展我們的人員及其支持過程和系統的指南。待命部隊的概念》通過解釋海軍陸戰隊如何在有爭議的地區與盟友和伙伴有效地運作,使這一指南變得生動。
待命部隊在競爭的每一個環節上都會打亂對手的計劃。這是一個重要的聲明,因為它描述了我們在暴力門檻以下的戰略競爭中可以為國家提供什么。它是大膽的,這使它成為海軍陸戰隊的理想。
它也將是困難的。知道將 "待命部隊的概念"從想法變成現實是有難度的,這應該激勵我們用它來進行戰爭游戲、實驗和演習,以便我們能把它做好。這就是我們如何釋放海軍陸戰隊員的聰明才智并超越我們的對手,同時保持我們作為國家戰備力量的角色。
待命部隊(SIF)使國家和美國盟友及伙伴感到放心。SIF通過建立旨在與盟友和伙伴一起在有爭議的地區持續前進的部隊來阻止對手運用軍事力量,為艦隊、聯合部隊、機構間、盟友和伙伴提供更多的選擇來對抗對手的戰略。SIF贏得全域偵察戰,以識別和對抗對手針對美國盟友、伙伴和其他利益的惡意行為,并發展對環境和對手能力的理解。SIF贏得全域反偵察戰,以保護合作伙伴和聯合部隊的機動自由,同時破壞對手獲得主動權的企圖。在發生武裝沖突的情況下,SIF在有爭議的地區與盟友和伙伴一起保持前進,支持海軍和聯合行動。在競爭的連續過程中,SIF有意擾亂對手的計劃。
待命部隊的概念是指產生新的能力和以新的方式運作。在這個意義上,它為部隊設計和部隊發展提供了一個目標點。為了使其方法和裝備完全成熟,需要進行反復的實驗和演習。
《待命部隊概念》用于處理那些對聯合部隊使用(或威脅使用)反干預方法的對手。這些反干預方法依賴于成熟的精確打擊體系(MPSR)的進步,以破壞聯合部隊投射力量的能力,并在一段時間內保持這種能力。SIF提供了一種作戰級別的反應,使海軍部隊能夠在對手使用反干預努力的情況下保持主動。
這個概念是在海軍陸戰隊理論出版物(MCDP)"作戰"中海軍陸戰隊機動作戰理念的基礎上形成的,該理念將機動描述為采取行動以產生和利用對敵人的某種優勢,而不論其領域如何。這種優勢不僅是空間上的,也可能是心理上、技術上或時間上的。 作為 "全域 "組織,SIF必須理解并實施這種強有力的機動性定義,以完成其任務。
SIF的概念直接與聯合作戰概念中的作戰方式相一致。指揮官的規劃指南(CPG)指示公布SIF概念,以支持海軍的分布式海上作戰(DMO)概念。CPG解釋說,SIF與遠征先進基地作戰(EABO)概念相結合,描述了SIF將如何得到這些先進基地的支持。
最近,《海軍運動:海軍陸戰隊在戰略競爭中的作用》為不斷擴大的海軍概念系列提供了廣泛的框架,包括待命部隊。
這一概念主要用于全球作戰模式中的接觸層和鈍化層的活動,并使聯合部隊過渡到增援行動。這加強了這一概念背后的威懾意圖,也說明了它是如何在整個競爭過程中應用的。雖然海軍陸戰隊確實需要準備好在增援層開展SIF行動,但目標是以盡量減少對手決策者升級對抗的動機的方式來運用這一概念。
美國防戰略(NDS)確定了一個復雜的全球安全環境,其特點是對當前國際秩序的公開挑戰和國家間長期戰略競爭的重新出現。它要求建立一支致命的、靈活的、有彈性的和可快速部署的部隊,以對抗、威懾和贏得對所有對手的勝利。海軍執行CNO的指導,以我們的海上控制和力量投射的核心原則以及前瞻性的艦隊設計概念為中心,開展分布式海上作戰(DMO),提供NDS所需要的強大海上組成部分。作為NDS的組成部分,海軍航空兵強烈關注更新現有能力,使新的先進平臺投入使用,并通過加強戰術和程序來補充今天的作戰能力,以應對高端戰斗。
今天的航母攻擊群(CSG)--以大甲板、核動力航空母艦及其搭載的艦載機聯隊為中心--通過為艦隊指揮官提供多領域的軍事力量來實現這一創新的艦隊設計。艦載機在殺傷力、戰斗空間態勢和機動性方面為任何海上戰場帶來了無可比擬的貢獻,確保了海軍建立和維持海上控制、實現海上優勢和遠距離投射力量的能力。
海軍的固定翼和旋翼飛機、有人和無人飛機構成了世界上分布最廣的航空平臺,為CSG、遠征打擊群(ESG)和水面艦艇提供支持,提供廣泛的支持性任務。
《海軍航空遠景2030-2035年規劃》取代了《海軍航空遠景2025年規劃》,并反映了一些關鍵概念,以滿足CNO對海軍的愿景,即在海面上一擁而上,在每個軸心和每個領域提供同步的致命和非致命努力。
當海軍計劃建立和維持一支致命的、有彈性的部隊時,必須要有一個明確的路線圖,與此同時,也要有一個明確的計劃。
鑒于威脅快速發展,海軍航空必須投資并追求先進的技術和作戰概念,以便在戰爭的戰役層面上取得成功。美國防部長奧斯汀指出:"盡管在過去30年中進行了兵力結構的削減,但聯合部隊有必要的能力和實力來實施國防戰略(NDS)的優先事項并應對今天的威脅。在國會的支持下,國防部將通過繼續投資聯合部隊的戰備和部隊現代化,以及加快對人工智能(AI)、機器學習(ML)和其他先進技術的投資,提高聯合部隊的戰斗潛力。這些投資,加上盟友和合作伙伴的合作,將優化部隊結構,產生一支能夠威懾或擊敗對手的有戰斗力的聯合部隊。"
海軍航空的先進技術包括:
無線電頻率(RF)和紅外線(IR)信號降低技術
增強被動和主動殺傷鏈
載人/無人機組隊(MUM-T)
MUM-T減少了駐扎在CVW內的有人飛機的風險,同時也提高了性能、容量和生存能力。無人機系統(UAS)將在未來的機翼和分布式水面艦隊中扮演不同的角色,如加油、通信中繼、后勤、空中電子攻擊、打擊和ISR&T等任務。
MQ-25將是海軍第一個基于航空母艦的無人平臺,并將增加CVW的殺傷力和覆蓋范圍,作為一個油輪,它具有輔助ISR作用。
MQ-4C "海獅"在2020年1月實現了早期作戰能力(EOC),通過人機和自主團隊提供持久的海上ISR&T。它將按計劃在2023年實現初始作戰能力(IOC)。當與任務管理工具配對時,如Minotaur與IFC 4多信息配置,"海獅"將提供傳感器的敏捷性,以定位、跟蹤、分類、識別和報告感興趣的目標。
MQ-8C "火力偵察兵 "無人機系統將在不久的將來首次部署先進的雷達、Link 16和Minotaur任務系統。
正在推進物資和非物資解決方案,以加強MQ-8、MH-60和瀕海戰斗艦之間的互操作性。納入Link 16的信息傳遞以及Minotaur的整合,將提高分布式水面艦隊的有機瞄準能力,并提高戰斗空間態勢感知。
提高速度和射程--推進器解決方案在為先進任務系統提供動力和冷卻的同時,還能提高速度、射程和續航能力(即可變循環發動機)。
長距離、高容量和高超音速武器--下一代武器不僅要擴大空對空和地對空的覆蓋范圍,而且要同時擊敗機動空中目標和地對空防御。這可以通過增加運動量(即高超音速)和/或其他破壞性技術(如定向能武器)來實現。
減少決策時間--通過納入自動化、最佳機組-機隊交互和利用人工智能(AI)和機器學習(ML)的團隊化有人/無人部隊,推動戰術的簡單化。
電磁機動戰(EMW)能力--對抗敵人殺傷鏈和防空系統的能力。
網絡能力--對抗敵方網絡效應的能力,同時加強網絡能力和平臺。
先進的網絡--海軍戰術網格(NTG),具有彈性的可生存的波形。
福特級航空母艦--設計用于支持這些和其他技術到未來的發展。
在海軍航空部門實現這些技術革新的過程中,與工業界合作是至關重要的。與商業企業合作必須包括對開放架構的明確需求,避免獨特和專有的硬件和軟件,以及開發、測試和實施,推動分段而不是整體的變化。這種聯盟和合作將在正確的時間為正確的理由加速正確的變革。
"我們的武裝部隊作為世界歷史上最有能力的軍隊,已經配備了人員、訓練、裝備,并準備好響應國家的號召。" -美國防部長勞埃德-J-奧斯汀三世
當海軍航空展望未來時,很明顯正面臨著一個快速演變的威脅,需要大量的部隊現代化。領導層必須采取大膽的行動并做出艱難的選擇,以產生在各種沖突中獲勝所需的變化。這將需要重新關注海軍所需的能力、容量、戰備和訓練,以提高和保持作戰優勢。
海軍航空將接受可負擔性。通過明智地應用資源和進化的投資戰略,海軍航空2030-2035年遠景規劃概述了一種在所有戰爭領域提供完整的殺傷鏈的方法,有助于在未來幾年內保證進入、權力投射和海上控制。今天為2035年開發和采購的航空機隊是一個混合體:互補的第四代和第五代飛機;NGAD FOS;有人和無人平臺;以及網狀的傳感器和武器,以確保海軍能夠決定性地擊敗日益先進的近距離威脅。海軍航空兵必須能夠用下一代飛機在更遠的距離和更快的速度對任何目標提供精確的效果。
如果我們堅持這一愿景,海軍航空兵將能夠整合海基和陸基飛機--有人駕駛和無人駕駛--以提供一支持久、靈活、可調整的部隊,具有提供穩定存在、緩和地區緊張局勢或使用武力向我們的對手施加代價的靈活性和響應性。
縱觀其歷史,海軍航空兵一直處于海戰的戰術、作戰和戰略創新的前沿。空軍司令部的設想延續了這一傳統,并保留了海軍航空兵給我們國家帶來的作戰優勢。