武裝部隊能力的發展受到使用新的進步技術的顯著影響。這種趨勢不僅反映在開展作戰行動及其后勤支持的新方法上,而且還反映在新型沖突、風險和威脅的形式上。本文討論了新興技術對發展軍事后勤能力的可能性。討論了軍事后勤能力發展在短期和長期內的潛在適用性。
社會發展與技術變革有著非常密切的聯系。技術的影響總是對武裝沖突的過程和行為產生重大影響。無論是農業社會還是工業社會,武裝沖突總是使用人們常用的技術和方法進行的。在當前的信息社會中,情況很可能也是如此。出于這個原因,監測在民用領域已經普遍遇到的所謂 "新興 "和 "顛覆性技術 "的使用發展和方法是非常有用的。這些進步往往已經成為商業領域競爭的一部分。這些新興技術以顯著的競爭優勢的形式為其用戶帶來了巨大的潛力,無論是在商業還是在武裝沖突中。
與這些技術變化相關,還值得一提的是,武裝沖突的特點正在從純粹的對稱性向非對稱性轉變。就軍事沖突中的對稱性和不對稱性的定義而言,目前還沒有明確的定義。作為識別軍事能力定義和可能的技術后果的初步框架,可以應用塞繆爾-亨廷頓(Huntington,2001)的觀點,從以下四個方面衡量軍事力量。
數量維度:如士兵數量、武器、軍事裝備和資源。
技術維度:武器和軍事裝備的效率和水平。
組織方面:部隊的團結、紀律、訓練和士氣,指揮和控制環節的有效性。
社會層面:社會有效運用軍事力量的能力和意愿。
如果兩支具有不同潛力的軍事部隊發生對抗,這就是不對稱行動。在20世紀90年代初,仍有一些對稱的因素發生,例如,1990年至1991年在伊拉克。從那時起,不對稱沖突盛行(Foltin, 2018)。就供應系統而言,這些沖突的要求更高,因為被支持的單位部署在離父母基地很遠的地方,因此整體的交付時間在延長,整個后勤鏈的資金需求也在增加。同時,在不對稱沖突中沒有后方地區,這最終意味著后勤鏈受到攻擊或破壞的概率會隨著與支持的最終受益者的距離減少而上升。
另一個需要戰略考慮的問題是技術優勢的變化及其對各個國家的地位和經濟及軍事潛力分布的影響(Lipowsky, et al., 2020)。一般來說,可以假設技術發展將進一步打開所謂的超級大國和世界其他國家的能力之間的剪刀差。就目前而言,很難想象占主導地位的國家或聯盟會就阻止或限制這些技術發展的措施達成一致。技術發展也被看作是獲得對潛在對手或競爭者的決定性優勢的一個機會。出于這個原因,最好是不斷監測技術發展的趨勢,并學習如何最好地評估其影響和對未來發展的影響。
在軍事領域,將努力應用創新技術,特別是在指揮和控制系統、偵察設備、電子戰和軍事裝備現代化方面。技術領域的一個重要方面將是其相互連接和互動的可能性,這將提高其使用效率。技術發展不再是個別發明家和創新者的事了。涉及科學和教育機構以及生產基地的廣泛平臺的組織良好和資金充足的系統正在發揮越來越重要的作用。因此,創新能力也正在成為當今追求的國際趨勢之一,特別是在國際投資和潛在的知識共享能力方面。為了監測這些創新趨勢,人們開發并維護了其變化指標,如全球創新指數(WIPO)、國際創新指數(BCG)、創新指數(GlobalEconomy.com)或TCdata360(World Bank)。這些都是技術發展的指標,有可能在國家和部門之間進行比較或監測這些變化的動態。
技術可以高度靈活地應對現實,即應對當前的威脅,也應對新出現的風險。甚至與潛在對手將掌握的技術發展有關的風險。技術發展和使用的任何重大延誤不僅會產生經濟后果,也會影響軍事能力的發展。新的分析方法使我們有可能捕捉到這些技術和社會趨勢,并在使用適當工具的情況下,提前預測這些趨勢,從而有時間準備適當的應對措施。一般來說,這種預見性與復原力和穩定性直接相關,這不僅對社會的進一步可持續的社會和經濟發展至關重要,而且對武裝部隊的能力發展也至關重要。然而,與此同時,我們也應該感知到不確定性的增加,即一些國家或其他實體是否在某些重要領域的發展中取得了先機,甚至擁有新的顛覆性技術。
二戰期間,美國最好的科學家集中在洛斯阿拉莫斯,合力開發原子武器。今天,硅谷(美國)和中國深圳的研究中心也是按照類似的集中科學和發展能力的原則運作。因此,在這方面,集中必要的能力和資源的需要可以被看作是實現預期成功的一個重要因素。然而,在這一組織措施之外,往往更難找到必要的專家和高級項目經理,或首先為實施預期項目分配足夠的財政資源。不僅僅是小國,在對這些項目的安全性有很高要求的情況下,國際合作,將教育、科學和發展機構、工業以及政府和聯盟實體聯系起來,無論是歐洲防務局(EDA)還是北約科學和技術組織(STO),以及可能與個別北約卓越中心(NATO CoE)重疊,將是至關重要的。因此,與國家撥款和技術機構一起,有可能充分利用研究和創新能力,并在國際層面上將其適當地聯系起來。
技術進步不僅僅是要努力使我們自己的防御更加有效。我們也應該意識到技術應用的潛在影響,并提前做好準備,應對未來到來的相關威脅和風險。然而,即使是對未來發展的良好預測,本身也不意味著我們將能夠完全避免未來的威脅。但是,新技術可以幫助我們調集必要的資源,并對其進行適當的調整,以做出充分的反應。我們今天需要認識到,技術的發展不僅關系到競爭優勢,而且還關系到安全,在軍事領域,關系到我們的生存。因此,沒有任何地方可以消極等待進一步的威脅或其他刺激。
后勤是所有行動成功的關鍵動力,包括戰斗和非戰斗。盡管現實和潛在的變化都有很大的動態性,但供應系統一直是一個運作良好的社會的支柱。在民用領域,供應路線的交匯點代表著貿易中心,而且往往也是區域教育中心。特定中心、城市和國家的國際重要性是基于供應流的規模。同樣,在軍事上也是如此,從保存下來的關于孫子大師的戰爭記錄中可以看出這一點。補給設計得好與壞的差異直接影響了戰爭運動的最終結果。即使是最好的戰略家也不會用巧妙的戰術來取代必要資源的缺乏,這一點仍然適用。
如今,當后勤鏈的完整性和功能性的破壞被認為是一種具有戰略意義的威脅時,物資的重要性也是顯而易見的。自20世紀下半葉以來,當通信技術被大規模傳播時,信息、金融和后來的知識流動的重要性已經上升。通訊平臺發揮了關鍵作用,但主要是由互聯網帶來的可能性。然而,另一方面,這些強大的好處也帶來了新的威脅,這些威脅是由各國經濟不斷增長的相互依存關系演變而來的。多國聯合努力的目的是盡量減少這些流動的潛在破壞,如果它是由故意的人類行為或難以預測的自然災害造成的。
為了發展武裝部隊的能力,有必要考慮到新技術,因為軍事裝備的生命周期往往很長。這些周期通常在15至20年之間。
注意到顛覆性技術、漸進式技術變革以及其未來發展的趨勢,是一個具有戰略意義的問題。這方面的例子包括使用小型移動核反應堆,以及在用電動馬達取代內燃機的同時實現遠程電力傳輸的可能性。鑒于高達70%的戰場運輸能力是用于燃料的,這些技術的使用可以被認為是 "破壞性的",也就是突破性的。同樣,在滿足被支持單位的能源需求方面也可能是這樣的情況。當然,我們也應該期待那些全新的技術將被開發出來,甚至是那些超越現有知識和想法的技術。
在這方面,我們可能會受到人工智能(AI)的解決方案和發現的啟發,人工智能已經在各個領域超越了專業人士的表現。今天一些最具顛覆性的技術將包括人工智能、量子計算、物聯網(IoT)、云技術、5G網絡和3D打印。此外,這些技術的互連和互動大大增加了系統的整體效率,并實現了所謂的協同效應。隨著每項技術達到更高的水平,以及顛覆性技術的數量從越來越多的新興技術中擴大,這種效應將有更大的潛力,按比例計算。例如,人工智能的性能取決于計算,今天最強大的計算形式是以量子計算機為代表。信息是實現最大預期效果的另一個基本要素(例如,處理分析或進行模擬)。今天,這是大量的數據,即所謂的大數據,使用算法進行處理,通常已經在使用人工智能的情況下,由于其使用機器學習的能力,可以進一步提高自己。再加上我們可以存儲在數據中心的大量可用數據,物聯網技術的合適技術應用的普及只是時間問題。來自物聯網的數據的信息價值也將在于其及時性。5G網絡使高速的大量數據成為可能。此外,系統的速度、容量或整體效率將在包括軍事在內的所有領域發揮重要的、有時是決定性的作用。
目前生物技術的發展也讓我們看到,在接收、處理和評估潛在戰場上的信息畫面方面,人腦與人工智能系統的直接支持可能存在著越來越大的互連。如果我們考慮到目前所謂的工業4.0的技術概念,直接的軍事應用只是時間問題。與生物技術相結合,不僅會實現人類能力的提高,而且可能還會延長人類的生命或增強人體的能力。這種昂貴但也敏感的研究及其實施的結果很可能最初就會得到應用,特別是在技術最先進國家的國防和安全結構中。目前,人體的增強是通過外骨骼結構的模范使用來實現的,不僅是在醫療保健或體育方面,而且還用于軍事目的。在這種情況下,它是關于人體性能的物理改善。在軍事環境中,這些系統可用于任何我們需要加強士兵舉起或攜帶更高的負荷的能力,同時延長他們的耐力和耐久性,以執行所需的任務。
一個重要的問題是,人在許多沖突中會扮演什么角色,以及隨著新技術的動態出現,部隊的結構和能力將如何演變。盡管有一些與長期發展和不可預測的事件有關的不確定性,但可以首先指出,武裝部隊的發展將以步兵的減少為特征,相反,能夠使用現代軍隊的軍事專家將增加。系統,直到現在,我們總是把人放在第一位,但他的首要地位將越來越取決于他的創造。最重要的是,人們對人工智能的發展抱有很大期望,它將越來越能夠控制人。在人工智能的某些領域,它的表現已經被超越了。此外,這不僅僅是與世界上最好的棋手進行國際象棋對決,而且還涉及到人工智能參與軍事系統,包括軍事技術。例如,來自美國的信息證實了這一點,即人工智能在空戰中戰勝了一名訓練有素的飛行員。除了上述技術(人工智能、量子計算、物聯網、云技術、5G網絡),目前還在使用小型衛星、高性能傳感器、自主和自動化系統、能源儲存、部署高超音速武器、改進機器人設備和其他一些技術。解決軍事技術趨勢,其中一些技術將在符合其所有者利益的情況下被引入。
文章旨在確定重大新興技術對軍事后勤能力的影響。從方法上看,選擇了一種內容分析方法,以確定被兩個最重要的科學論文數據庫,即Web of Science(WoS)和Scopus索引的文章和專業論文數量的擴大。主要關注的是所提出的產出的增加趨勢,一般來說,隨后與軍事后勤領域有關。
本研究的局限性在于所選方法的適用性有限,而且研究的時間范圍僅限于確定2015年至2021年期間的趨勢。
捷克武裝部隊能力發展的關鍵技術將特別包括人工智能的使用。武裝部隊及其后勤能力發展的其他重要技術包括控制信息系統、自主系統、機器人系統、包括數據存儲在內的大數據、量子技術(如加密和解密)、高超音速武器系統(不僅用于使用,而且用于防御)、增強人類能力的系統(增強--如外骨骼)或使用3D打印備件的可能性、受損軍事材料的修復或智能能源(Lipowsky等人,2020)。無人駕駛飛行器的使用將大有可為(其能力也由使用新的傳感器、控制和信息系統或使用新的彈藥類型和選擇決定)。未來也將受到生物技術發展的影響。
技術發展帶來了新的社會挑戰和機遇。除了支持國民經濟、知識共享和合作機會外,它們也會帶來潛在的風險。同時,它們的潛力也可以用來解決新出現的風險或潛在的安全威脅。經濟和政治競爭在規模上的復雜性、相互關聯性和強度需要政府和超國家組織的關注,因為這是積累必要資源和知識以實現技術應用的唯一途徑。在整個技術創新領域,量子力學領域的新知識的應用以及將其轉化為未來的量子計算機可以說是意義重大。
盡管成熟的量子計算機仍然相當理論化,但已經有早期的計算機可以至少在有限程度上根據量子原理工作。然而,這一領域的發展非常迅速,因此值得監測,特別是關于未來的潛在應用。人們越來越認識到量子計算機的重要性,它可能已經超越了其作為新興技術的地位,成為顛覆性技術。關于這些技術的簡要描述,請參見A Report 11/2020中的文章 "新興技術的影響"。量子計算機利用粒子的特性,可以同時處理大量的計算操作,因為它們能夠在1和0的狀態下運行(而不是傳統計算機的1或0)。它們的大規模推廣目前受到阻礙,因為需要在沒有電磁場干擾的環境中和接近零的低溫下使用它們。人工智能的參與和越來越多的信息量可望幫助這一發展。通過調查植物中在正常條件下發生的量子現象,可能會發現關鍵的新信息。
大量數據處理速度的提高代表了一種技術轉變,將逐漸影響到許多領域。正是在相對較短的時間內處理大量數據的能力,將使新的模型和分析工具的應用成為可能,無論是在醫療保健、工業還是研究領域。量子計算的潛力將使我們有可能放棄簡單化的模型,更多地利用 "數字孿生 "的方法,即生物或非生物物理實體的數字孿生。就軍事應用而言,這可能意味著創建整個武裝部隊的數字模型,包括針對特定對手的可能部署場景的潛在測試,以及隨后對潛在漏洞的識別。這可以導致提前進行有針對性的采購、能力發展和人員準備(見Lipowsky, 2020)。然而,現實是,即使是一個可能的技術裝備的對手也可能擁有這種準確預測的能力。量子計算機在軍事上的預期使用也與使用新的復雜算法進行加密或解密的可能性有關。量子算法可以快速解決非結構化數據集中的問題。因此,加密數據和通信的內容可能會變得可追溯,這將有助于在未來揭開大量被截獲但迄今無法破譯的信息。更有必要通過改進目前使用的系統,為新的解密可能性做準備。
軍事戰術網絡 "Link 16 "用于在北約作戰活動的框架內通過數據傳輸的方式傳輸機密信息,通過該網絡可以在北約成員國武裝部隊的結構中傳輸信息。它主要是顯示數據戰術或作戰圖像的情況,包括引導作戰車輛前往敵方目標等。"鏈接16 "目前是在飛機或船舶上使用,除了加密之外,還很難捕捉到這種類型的通信希望)。因此,這種網絡的優勢是具有相當強的抗干擾性和已經證明的可靠性。然而,恰恰與量子計算機和其他技術的發展有關,有必要開始對這種通信系統可能的脆弱性進行預測性準備。它進一步擴展到北約武裝力量的其他元素,是以實現所需的互操作性和成員國軍隊的其他元素(指揮所、軍事裝備等)之間的協調為條件的。量子計算機是許多有前途的技術之一,可以對許多其他領域的發展產生重大影響。
與其他技術一起,如人工智能或互聯網,它們將發揮重要作用,特別是在相對較新的戰爭領域,如網絡空間或太空。正是在這些領域,量子計算機將發揮作用,不僅是在更高的信息處理速度方面,而且在全面解決現有計算機無法處理或需要太長時間的大量數據的能力方面。與人工智能相結合,量子計算機的性能將限制或允許其使用。數據處理速度快很多倍,將為更有效地執行指定任務提供人工前提條件。同樣在量子計算機的情況下,一方面,它是一個更有效地使用新型計算機技術的機會,但在錯誤的手中,它是一個具有重大影響的威脅。
很明顯,新技術的發展為利用空間這一最后公認的軍事領域創造了新的機會。我們目前正在見證該領域內的大量努力和投資的轉移。它不僅僅是一個軍事用途的領域,而且一般來說,它是一個相對較新的擴大生活空間的機會。正如我們從過去的許多案例中知道的那樣,生活空間的擴大往往與武裝沖突有關。另一方面,我們必須要求尋找新的棲息地或新的稀缺資源的礦藏應該有各種原因。它往往真的與生存問題聯系在一起,唯一的解決辦法是遷移到對生命更有利的地區,或者用武力占領稀缺資源。今天,非常清楚的是,新技術的發展將使我們越來越多地滲透到太空中,這將有助于獲得了解和利用其他資源的新機會,如能源。出于這個原因,有必要監測技術發展的趨勢,及時捕捉新興技術或現有技術的新應用。
然而,就整體技術發展而言,有必要將進一步研究的范圍限制在確定那些已經在短期和長期內對軍事后勤具有最大應用潛力的新興技術。為此,以下技術被確定為未來軍事后勤能力發展的關鍵技術(Fridbertsson, 2022)。
人工智能(AI)。
大數據。
物聯網(IoT)。
數字結對。
自主系統。
機器人技術。
外骨骼。
3D打印。
根據在WoS和Scopus數據庫中的搜索,發現在一般領域和后勤領域的選定領域的出版物數量的發展(見表1-4,圖1)。WoS和Scopus數據庫是廣泛認可的科學和研究數據庫,包含高水平的出版物。檢索是基于關鍵詞的。搜索詞包括AI(人工智能)、大數據、IoT(物聯網)、數字結對、自主系統、機器人、外骨骼和3D打印。這些術語被單獨檢查(見表1-2)或在關鍵詞后勤下檢查(見表3-4)。
表1: 科學網和Scopus數據庫中出版物數量的發展情況 來源:(Clarivate,2022),(Elsevier B.V.,2022)。
表2: 科學網和Scopus數據庫中后勤領域選定領域的出版物數量的發展情況 來源:(Clarivate,2022),(Elsevier B.V.,2022)。
圖1 選定領域在科學網和SCOPUS數據庫中的出版物數量的發展,一般來說,在后勤領域來源:(Clarivate,2022),(Elsevier B.V.,2022)。
本文討論了新興技術在軍事后勤能力發展中可能的應用。在短期和長期范圍內,討論了對軍事后勤能力發展的潛在適用性。通過內容分析,確定了關鍵的新興技術,在軍事后勤條件下具有潛在的最高程度的適用性,從長期來看,但在短期內具有初步適用的真正潛力。
對WoS數據庫中數據的分析,總體上顯示了2015年至2021年期間研究和預期應用的顯著增加,特別是在數字纏繞(在此期間增加了20倍)、人工智能和物聯網(增加了6倍)以及3D打印(增加了5倍)。就Scopus數據庫中的文章和已發表的研究而言,情況類似。
當關注后勤中的潛在應用時,很明顯,數字結對仍在尋找其實際應用,不久之后,我們可以預期提出研究成果的研究數量將大幅增加,在這種聯系中,研究項目也會增加,從而導致后續的實際應用。在人工智能和物聯網的情況下,這是一個類似的趨勢,在一般的應用層面上,提出的成果數量增加。在后勤應用層面,WoS和Scopus數據庫之間沒有明顯差異。
注意研究中提出的成果數量增加的速度也是合適的。一般來說,人工智能、物聯網和數字結對的應用潛力不斷增加是顯而易見的。相反,機器人和自主系統領域的成果增長率可能已經達到其公共潛力,即解決研究項目的潛力,因此也有可能在該領域帶來新的知識。因此,這些應用領域逐漸從新興類別重疊到經典研究的分類中。在后勤領域的應用 "新興 "潛力方面,分別是。軍事后勤,可以預期在數字結對或自主系統領域的研究結果數量會有顯著增加。在后勤領域,機器人和大數據等研究領域的應用開始趨于飽和。
確定新興技術的意義和潛在影響的基本出發點應該是選擇合理的方法,在這個技術密集發展的環境中找到自己的位置。然而,有一些技術使開發和實際實施的成本巨大,對大多數國家來說,要跟上領先的技術大國是不現實的。與空間項目一樣,分享研究和生產潛力是不停步的重要前提。而這意味著在國家能力范圍內的分享和國際合作。對于不那么富裕的國家來說,找到一個跟上的方法其實并不容易。然而,應該找到它,因為技術落后將產生越來越大的后果,包括對國家安全。對于未來的決策,有必要監測變化的趨勢和相關的威脅。除了做好應對這些威脅的準備外,還有必要關注對其未來進一步發展的可能預測,包括設定適當的應對和決策方案。需要采取有效的方法,這將包括減少所需的官僚主義步驟和措施的數量。這不僅可以提高自己決策的速度和準確性,還可以減少個別決策的財務成本,所實施的措施所產生的效果應該總是大于實現它的成本。
分析的結果確定了一些正在普遍出現的領域,但其潛力已經在下降。在應用于后勤條件的情況下,大約比一般應用晚3-4年的時間轉變是明顯的。因此,這種趨勢在短期內可以預期,但從長期來看也是如此。從進一步研究的角度來看,應該把重點放在其他具體的應用上,確定研究團體,并確定他們對趨勢的建議,例如以調查問卷和專家評估的形式。
美國正越來越多地參與到與中國和俄羅斯聯邦的長期競爭中--在這場競爭中,美國國防領導人和專家認為,美國軍隊在技術和行動上已經落后。為了重新獲得優勢,美國國防部(DoD)正在推行新的防御戰略和作戰概念,旨在通過重新調整防御態勢和更好地整合空中、陸地、海上、太空和網絡空間領域的行動來提高美國的軍事能力。這些新方法的實施導致美國政府將國防部的研究和開發(R&D)支出增加到自第二次世界大戰以來的最高水平。
盡管有這些工作,美國軍隊可能無法通過簡單地使用當今部隊的改進版來進行現有戰術的適度變化,以獲得并保持對其大國競爭對手的優勢。美國防部為幫助贏得冷戰而開發的能力--包括隱形飛機、精確武器和遠程通信網絡--已經擴散到其他國家的軍隊。潛在的對手也同樣觀察到了美國在冷戰后科索沃、伊拉克和阿富汗沖突中的行動,并相應地調整了他們的作戰概念。 因此,美國軍事領導人承認,美國軍隊在這些情況下獲得的任何未來優勢都可能是狹隘的和短暫的。
與其利用已經擴散到對手那里的能力和作戰概念來與其他大國競爭,美國軍方不如考慮采取新的作戰方式,以獲得長期的優勢。例如,在冷戰期間,美國能夠將突出的新興技術與新的作戰概念相結合,克服蘇聯部隊的數量優勢,首先使用核武器,后來使用精確武器和隱形武器。
今天,美國部隊面臨的最重大的作戰挑戰包括中國和俄羅斯軍隊的遠程傳感器和精確武器網絡。中國將這些能力作為一個全面系統(SoS)的一部分,以捕捉利用美國和盟國部隊中被認為的漏洞。俄羅斯等武裝部隊用代理和準軍事部隊來補充他們的遠程精確武器和傳感器,他們利用這些武器和傳感器來實施 "灰色地帶 "戰術,通過爭奪有爭議的領土或破壞鄰國的穩定來獲得領土和影響力。
反擊中國或俄羅斯的作戰方式將需要美國和盟國軍隊提高其在不同程度的升級中生存和追求目標的能力。今天,最有效的美國部隊組合將多任務單位和平臺組合成相對較大的編隊,如陸軍旅級戰斗隊(BCT)、海軍遠征部隊(MEU)或海軍航母打擊群(CSG)。這些部隊由于其規模和集合而變得脆弱,這限制了他們的行動靈活性,并增加了他們的可探測性。此外,這些部隊組合的規模有可能使對抗不適當地升級,并可能使美國部署的部隊態勢在財政上無法持續。
盡管美國防部的新概念,如分布式海上作戰(DMO)、多域作戰(MDO)和遠征先進基地作戰(EABO)強調更多的分布式編隊,但國防部的投資仍然優先考慮相對較少的多任務平臺和部隊編隊,它們缺乏數量或決策支持工具來實現分布式作戰。美國的一攬子計劃也傾向于聚集多任務單位,以便它們能夠提供相互支持的防御,協調大量的進攻性火力,并獲得維持和管理的效率。
美國軍隊的設計反映了一種以消耗為中心的戰爭觀,其目標是通過摧毀足夠多的敵人使其無法再戰斗來取得勝利。例如,美軍在過去20年中的行動越來越依賴于殺死或俘虜恐怖分子和叛亂分子,而不是剝奪敵人的侵略利益。為了更好地應對大國競爭者帶來的作戰挑戰,本研究報告建議美國防部接受一種新的制勝理論和作戰概念,重點是做出比對手更快和更好的決策,而不是減員。
以決策為中心的戰爭方法不是摧毀對手的力量,直到它不能再戰斗或成功,而是給敵人施加多種困境,阻止其實現目標。例如,經典的機動戰,旨在通過延遲或退化使敵人的進攻行動脫節,并破壞其重心,如維持或指揮和控制(C2)。這可以被看作是對敵方戰斗網絡的凝聚力的攻擊。
目前的美國軍隊在執行以決策為中心和機動作戰的能力方面將受到限制。由于其成本,多任務平臺的數量不夠多,無法實現足夠的分布或多樣化的演示,無法對大國對手施加多種作戰困境。這種成本和稀缺性也要求多任務平臺和部隊編隊得到保護,進一步降低了美國部隊的靈活性。
美軍所面臨的困境的數量和速度也同樣受到美軍指揮官對整個戰區C2結構的依賴限制。戰區一級的環境和情況的范圍限制了指揮官使用自動決策輔助工具的能力,使決策速度慢于指揮官的規劃人員的速度。此外,在戰區范圍內的通信很可能是有爭議的,這降低了戰區指揮官為實施機動戰而動態管理部隊的能力。
與冷戰時期一樣,美國防部可以利用新興一代技術來克服美國部隊在實施新的作戰概念時將面臨的挑戰。在冷戰后期,隱形、制導武器和通信網絡是實現向穿透性精確打擊行動轉變的技術。今天,最突出的新興技術是人工智能(AI)和自主系統,美國防部使用這些技術僅僅是為了加快已經由人類進行的行動或使之自動化。這些技術反而可以成為以決策為中心的戰爭方法的基礎。例如,自主系統可以實現更多的部隊設計,使美國的軍事單位和平臺數量更多,更容易重組;人工智能可以賦予決策支持工具,使指揮官能夠管理快速和復雜的行動。
以決策為中心的戰爭旨在使美國指揮官能夠做出更快、更有效的決策,同時也降低了對手決策的質量和速度。對美國和對手決策的關注使以決策為中心的戰爭有別于之前的概念,如以網絡為中心的戰爭,后者側重于通過集中決策來改善美軍決策。
以網絡為中心的戰爭依賴于戰區指揮官對廣泛地區不受限制的態勢感知,以及與他們所指揮的所有部隊溝通的能力。然而,在未來高度競爭環境的沖突中,集中決策可能既不可能也不可取。對手電子戰(EW)和其他反C2和情報、監視和偵察(C2ISR)能力的提高將降低美國指揮官了解或跨戰區溝通的能力。這些行動將限制美國指揮官獲得了解或對大群美軍施加控制的能力。
以網絡為中心的戰爭假定了高度的清晰和控制,而以決策為中心的戰爭則接受了軍事沖突中固有的迷霧和摩擦。以決策為中心的戰爭通過利用分布式編隊、動態組成和重組、減少電子發射和反C2ISR行動來增加對手對美國軍事行動的復雜性和不確定性,并降低對方指揮官的決策水平,從而提高美國部隊的適應性和生存能力。
以決策為中心的戰爭所產生的兩個最重要的作戰挑戰是分散和掩蓋美國部隊的部署和意圖,同時維持美國指揮官做出和頒布迅速、有效的決策能力。自主系統和人工智能可以幫助解決這些挑戰。
自主系統,如無人駕駛平臺和通信網絡管理系統,可以幫助美國部隊進行更多的分布式行動。無人駕駛平臺可以通過將傳統的多任務平臺和單位的能力分解成更多的功能較少和成本較低的系統,從而實現更多的分布式編隊。
以決策為中心的戰爭假定,在軍事對抗中,通信將是有爭議的,而且經常被拒絕。因此,C2關系將遵循通信的可用性,而不是像網絡中心戰那樣試圖建立一個支持理想C2結構的通信架構。可以說,美國防部建設通信網絡的工作之所以失敗,部分原因正是因為他們試圖通過一個無處不在的彈性網絡來強加一個理想的C2結構,而這可能是無法實現的,也是負擔不起的。
在以決策為中心的戰爭中使用的C2和通信(C3)方法,也被稱為 "以背景為中心的C3",指揮官將對那些與他們進行通信的部隊進行控制。自主的網絡控制將管理帶寬、覆蓋范圍和延遲之間的權衡,以便將通信與指揮官所需的部隊連接起來,完成他或她的任務,并防止指揮官的控制范圍變得無法管理。那些太難到達或對所需任務沒有必要的部隊將被排除在指揮官的部隊之外。
美國軍方將下級領導人在獨立行動中,包括在與高級領導人失去聯系時采取主動的概念稱為 "任務指揮"。然而,按照目前的做法,"任務指揮 "將破壞為獲得對對手的決策優勢所做的工作。初級指揮官將沒有一個規劃人員來協助管理或操作他們指揮的部隊。因此,他們可能會做出錯誤的決策,或者退回到對對手來說更容易預測的習慣性或理論性的戰術。
以決策為中心的戰爭將通過一個新的C2結構來解決任務指揮部的局限性,該結構將人類指揮與人工智能的機器控制相結合。人工智能的決策支持工具將允許初級指揮官控制分布式部隊,適應環境或對手的行動,并對敵人的決策施加復雜性。通過這種方式,指揮官將能夠執行以內容為中心的C3。
人類的指揮和機器的控制將利用人類和機器各自的優勢;人類提供靈活性并應用其創造性的見解,而機器提供速度和規模,以提高美國部隊將多種困境強加于對手的能力。這種方法也將適應在部署人工智能決策支持系統時可能遇到的困難。人類指揮官在發布命令之前將首先仔細檢查和評估來自機器控制系統的建議,允許他們調整或修改作戰計劃。隨著時間的推移,隨著決策支持工具的改進和建立有效的績效歷史,指揮官可能會變得更愿意接受機器建議。
DARPA的馬賽克戰爭概念為實施以決策為中心的戰爭提供了一種方法。馬賽克戰爭的中心思想是通過使用人的指揮和機器的控制,快速組成和重新組合更加分散的美軍部隊,為美國部隊創造適應性,為敵人創造復雜性或不確定性。實施 "馬賽克戰爭 "或其他形式的以決策為中心的戰爭將需要對美國部隊的設計和C2過程進行重大改變。
今天,美國部隊主要由有人的多任務單位組成,如飛機、艦艇和部隊編隊,它們是獨立的,或者說是單體的,并包含自己的傳感器、C2能力和武器或電子戰斗系統。單一多任務單位相對不靈活的配置,以及不同單位之間通信互操作性的限制,導致一個特定的部隊組合只能執行小范圍內的效應鏈。這降低了部隊的適應性,使其行動更可預測,并限制了美國部隊迷惑敵人的能力,而這種能力是側重于獲得決策優勢的作戰概念的一部分。
美國防部可以通過將今天的一些單一的多任務單位分解為更多的功能較少的小型元素,從而更好地追求以決策為中心的戰爭。例如,一艘護衛艦和幾艘無人駕駛水面艦艇可以取代由三艘驅逐艦組成的水面行動小組。一部分攻擊型戰斗機可以被作為C2ISR平臺的攻擊型戰斗機所取代,而這一平臺是由一組遠程導彈和裝有傳感器和電子戰裝備的無人駕駛飛行器(UAV)組成的。在地面部隊中,不必依賴大型部隊編隊,小型部隊和分隊可以用中小型無人地面車輛(UGV)和/或無人機來增強其自衛、ISR和后勤能力。
派遣更多的分解單位不需要全盤替換傳統的美國部隊。只有一小部分單元需要退役或被取消,以使大量較小的、較少的多功能部隊能夠被采納和投入使用。一支能夠快速組成和重新組合的分解部隊可以為美國軍隊提供若干優勢:
更容易納入新的技術和戰術。具有較少功能的嵌入式部隊元素不會像多任務單位那樣高度整合。因此,需要對一個平臺或部隊編隊進行較少的修改,以使新的能力能夠被納入。
為美國指揮官提供更大的適應性。與傳統的單一平臺和部隊編隊相比,分散的部隊將能夠以更多的方式進行組合,以實現效果。
-對敵方來說更復雜。敵人將更難評估分布和分解的部隊以確定美國的意圖和效果鏈。
提高效率。指揮官將能夠更精細地調整由分散的部隊組成的部隊包,以匹配行動所需的資源能力和執行能力,以及他們所期望的風險水平。
更廣泛的行動范圍。分散的部隊能夠更精細地適應一項行動,可以減少不必要的過度匹配,使其能夠分散到更多的任務中。
改進行動戰略的實施。更多同時進行的任務,改進的資源能力和執行能力的校準,以及分解部隊中更大比例的無人系統將使部隊能夠更好地進行佯攻,同時進行進攻和防御行動,或高風險/高回報的任務。因此,指揮官可以更好地執行他們的戰略。
馬賽克戰爭所需的部隊設計將需要新的C2方法,能夠組成和重新組成大量的分布式單位。C2流程也需要在給敵人的傳感器和C2流程帶來復雜性的同時,能夠做出更快、更有效的決定。
也許以決策為中心的戰爭最具破壞性的因素是它將如何改變美軍的C2流程。為了充分挖掘分解的和更可組合的部隊的價值,"馬賽克戰爭 "將依賴于人類指揮和機器控制的結合。如果在不改變相關C2流程的情況下實施部隊設計,與傳統部隊相比,指揮官及其參謀部將難以管理分解部隊中的大量元素。如果沒有自動控制系統,指揮官也將更難利用以決策為中心的部隊的可組合性來為對手制造復雜性,或對敵人的防御和反制措施進行重新組合。
在馬賽克戰爭的C2過程中,如圖1所示,人類指揮官為一項行動制定一個總體方針,反映他們的戰略和指揮官的上級提供的意圖。指揮官通過計算機界面指揮機器化的控制系統,分配要完成的任務,并輸入對立力量規模和有效性的估計。機器化的控制系統通過識別通信中的部隊來實施以內容為中心的C3,同時將指揮官的控制范圍保持在一個可控的范圍內。然后,指揮官從通信中的部隊中選擇可用于執行任務的單位。
在以內容為中心的C3方法中,時間將是一個重要的考慮因素。指揮官在行動中需要的部隊可能會離開位置,失去通信,或者在指揮官決定哪些部隊可用于執行任務和審查建議的行動方案時被摧毀。然而,這種延遲可能比使用傳統的計劃程序要少得多。這種潛在的缺點也可能被強加給對手的復雜性對美軍的好處所抵消。
為了評估以決策為中心的戰爭理論的有效性和 "馬賽克戰爭 "的實用性,CSBA進行了三次兵棋推演,將美國的 "馬賽克 "部隊和C2程序與傳統的美國部隊和C2程序在可信的未來大國和地區沖突場景中的表現進行了比較。演習的目的是測試關于 "馬賽克戰爭 "概念的可行性和作戰效益的五個假設。
1.指揮官和規劃人員可以實現對機器控制體系的信任。
2."馬賽克戰爭"將增加美國一攬子部隊的復雜性,并降低對手的決策能力。
3."馬賽克戰爭"將使指揮官能夠發起更多的同時行動,為對手創造更多的復雜性,并使他們的決策不堪重負。
4.馬賽克式部隊設計和C2進程將提高美國部隊的決策速度,使指揮官能夠更好地運用節奏。
5.與傳統部隊的行動相比,"馬賽克戰爭 "將更好地使美國指揮官實施其戰略。
研討會和兵棋為 "馬賽克戰爭 "假設的許多潛在好處找到了證據,但有一些注意事項。除了對后勤、通信、人工智能和自主系統的假設外,游戲版的機器控制系統缺乏真實控制系統的建模和模擬能力。控制系統所使用的馬賽克部隊元素的特性也是極其簡化的。因此,參與者傾向于接受控制系統提出的COA中的力量組合和隱含的戰術,而沒有提出重要的問題或分析。
盡管實施以決策為中心的戰爭不需要取代目前的美國軍隊,但美國防部將需要改變它用來發展軍事能力的許多過程,以部署一支分解的部隊。例如,在一支高度可組合的部隊中,對元素的要求將不會以差距的形式出現,因為機器化的控制系統將組裝定制的部隊包,以盡可能密切地執行指揮官的任務,以滿足特定的情況。與其要求技術專家創造解決方案來填補具體和確定的能力差距,國防部將需要追求新的能力,以便在廣泛的潛在情況和部隊配置中提高性能。
盡管實施以決策為中心的戰爭存在挑戰,但美軍需要采取一種新的方法來遏制侵略并在未來的沖突中取得成功。它在以前的競爭中借助的優勢來源現在很容易被美國的競爭對手獲得,而且戰爭的趨勢正在降低美軍在大規模精確打擊戰爭中的能力和經驗的價值。軍事競爭的下一個主要領域可能是信息和決策,美軍可以通過利用人工智能和自主系統的新興技術在其中建立長期的優勢。
新的作戰概念對于美軍充分挖掘新技術的潛力將是至關重要的。如果國防部繼續把人工智能和自主系統僅僅看作是改進其現有作戰方法的一種手段,那么美國軍隊可能會發現自己是破壞的受害者,而不是把破壞強加給美國的競爭對手。
圖2:決策中心戰背后的基本原理:行動和制度影響
圖 16:以內容為中心的C3架構
美國戰略與預算評估中心是一個獨立的、無黨派的政策研究機構,它的成立是為了促進對國家安全戰略和投資方案的創新思考和辯論。CSBA的分析側重于與美國國家安全面臨的現有和新出現的威脅有關的關鍵問題,其目標是使決策者能夠在戰略、安全政策和資源分配等問題上做出明智的決定。
智能合約、智慧城市和加密貨幣是區塊鏈技術最著名的應用。因此,這些應用在很大程度上打破了傳統做法,顯示了區塊鏈技術的新興和顛覆性特征,以至于有人將這些新應用描述為 "區塊鏈革命 "的結果。在這一領域已經開展了大量的研究項目,并提出了如何在軍事領域采用區塊鏈技術的問題。本文側重于對區塊鏈技術所包含的內容、在后勤領域應用的潛在機會的進行研究,并討論了北約為采用區塊鏈技術而在政策、程序、理論和系統方面的必要轉變。
在一個數據占主導地位的時代,保持戰略優勢要依靠數據。收集、共享、交換、過濾、分析和使用數據的方式可以提高效率和效益,以支持戰區的作戰人員。技術的進步提供了不同的軟件工具使這種努力成為可能。雖然有多種工具可用,但國防領域的可持續性和復原力需要識別、理解和實施最有效的工具。
縱觀歷史,新思想、新應用和技術革命已經以最深刻的方式改變了世界。雖然一場革命 "區塊鏈 "在1992年發生得非常悄無聲息,但2009年比特幣網絡和數字貨幣的到來,區塊鏈極大地影響了金融服務治理的定義。然而,它的具體特征也在重塑非金融領域的思想、行為、觀念和經營方式。它們正在數字國防領域展開,并在軍事后勤領域的移動和運輸、供應鏈、資產跟蹤和數據共享方面增加實驗和采用。
為了了解區塊鏈技術,探索現有的使用案例,并考慮相關的、未解決的問題,后勤和維持處在2022年3月舉行了關于區塊鏈技術的網絡研討會。該網絡研討會 "將區塊鏈應用于北約[1]",接待了行業專業人士--技術用戶、供應商、開發人員和咨詢人員,并建立了一個區塊鏈技術興趣社區,擴大了國防和民用區塊鏈技術應用的知識,并確定了北約可以利用的機會。網絡研討會之后進行了快速調查,旨在找到 "我們如何通過使用區塊鏈來改造和發展北約的后勤能力 "的答案。
本文在網絡研討會的基礎上,提供了網絡研討會的錄音、我們的調查結果、文章、白皮書和報告的鏈接。在第2節中,對區塊鏈技術所包含的內容有一個共同的理解,然后描述其應用和區塊鏈環境中的主要參與者。隨后,我們將重點討論當前的問題和區塊鏈在北約后勤中的變革作用。之后給出了調查結果和用戶的意見,接著是結論。
區塊鏈通常被描述為分布式數字賬本,就像在若干臺計算機上共享的Excel電子表格。然而,根據技術、法律、商業等特定方面,有可能找到一些不同的定義。例如,Joseph Holbrook的定義是從商業角度來看待區塊鏈。
"一個商業網絡,在同行之間用來交換價值。價值可以是貨幣、跟蹤信息或任何有關各方要求在區塊鏈賬本上維護的東西[2, p.5]。"
霍爾布魯克建議,根據目標受眾的角色和情況為其量身定制定義,可以促進他們的理解。國防后勤的定義可以考慮如下:
"一個分布式的數字軍事賬本,用于聯盟國家之間交換國防后勤價值。國防后勤價值可以是公認的后勤圖片、資產跟蹤信息、跨境紙質文件,或任何感興趣的軍事單位需要在區塊鏈賬本上維護的東西,以提高數字骨干的可持續性。"
這項技術的眾所周知的特點是去中心化、不可更改性和透明度。去中心化簡單地定義為區塊鏈網絡對資產負責[3, p.78]。在傳統系統中,一個中央機構--第三方控制著數據流和數據庫。這樣做,這個權威機構確保了中心化系統環境中各方之間的安全和信任。在去中心化系統中,責任不屬于個人、實體或政府,因為區塊鏈技術將 "信任 "元素從中央結構手中奪走,交給了一個去中心化的結構,在這個結構中,網絡本身發展了信任[22, p.11] 。如下圖1所示,相同的數據被分發到區塊鏈網絡中的每一個用戶,這些數據被存儲在網絡中的每一臺計算機上。
圖1:信任協議[5]
其不可變和不可逆的記錄基礎設施解決了區塊鏈的主要特征。數據被打上時間戳并永久地存儲在這個數字賬本上。未經授權的用戶不能改變或修改永久存儲的記錄。這些時間戳、授權和不可破壞的特性確保了數據的問責制[4, p.155]。換句話說,它是真實的。此外,為了在網絡中提供透明度,它讓每個人都有平等的權利來查看數據。
除了這些特點,區塊鏈還具有無限的只需追加的特點。這允許用戶無休止地在現有記錄中添加新信息,并按時間順序查看[3, p.21]。它還使個人用戶、組織和分類賬能夠以更快的速度單獨、輕松和安全地進行互動,并且不需要任何第三方批準。
區塊鏈值得注意的 "新興技術 "特征依賴于這些重要特征。它們使區塊鏈的受歡迎程度倍增,特別是在金融領域。此外,美國國防部表示,作為一項 "顛覆性技術",它還在重塑反恐、網絡入侵、國防、情報、全球貨幣政策、貨幣估價和操縱[13, p.7]。由于認識到其新興和破壞性的特點,私營和公共部門的許多實體正在逐步在其商業環境中采用這一技術機會。
目前,區塊鏈應用的主要用戶是金融和銀行領域,然而,它的使用并不僅限于金融領域。如下圖所示,商業、政府、教育和健康領域都在實施這項技術,為其提供不同的服務。
區塊鏈在不同行業的應用[6, p.17]。
金融:加密貨幣、合同、清算、結算、記錄保存。
商業:市場交易、保險、資源管理、供應鏈、權利管理。
政府:智能城市、交通、電子護照、數字身份證。
醫療保健:健康記錄、管理供應鏈和處方。
教育:管理內容、證書、學習成果評估。
在傳統的金融和商業系統中,大量的跨境匯款是負責不同實體之間的資金流動。這個多人的過程需要長達幾天的時間來處理,其中還需要收取一些轉賬費用。相比之下,區塊鏈技術允許點對點(P2P)的通信,并消除了這個過程中的中介。將中央機關從這個過程中移除也消除了轉賬費用,并允許在對等人之間分配非常微小的付款。例如,德意志銀行的項目,理論上表明,各方可以在沒有中間人的情況下交換合同,并減少操作風險[7,第8頁]。這種P2P技術還可以通過使用分布式數據存儲實現文件共享。因此,用戶可以訪問存儲在連接到同一P2P網絡的其他用戶計算機中的數據[23, p.86]。
傳統的合同在規定的范圍內設定規則和條款。即使在大型組織中,傳統的合同生命周期也大多基于紙質記錄和手工流程。另外,它仍然依賴個人聯系、電子郵件和電話來確認可見數據的真實性,這對啟動下一步合同至關重要。另一方面,智能合約將工作分解為書面代碼,在計算機程序中實現條款的自動化。這樣做,它使合同的生命周期數字化,減少了企業環境中的紙質合同和人工流程。此外,他們可以在多方之間進行一個合作的業務流程[23, p.8]。當所有的條件得到滿足時,他們只需做所述的工作。因此,它改善了對單一真相來源的及時訪問,以及基于紙張和手工流程的低效率。
全球供應鏈很長,并且在操作方面包含多個參與者,因此,供應鏈管理高度依賴于互操作性。例如[8],加拿大沃爾瑪確定的供應鏈問題是。沃爾瑪加拿大公司和其承運商之間使用多個信息系統,但這些系統不能相互對話。為了解決這個問題,有人建議建立一個區塊鏈網絡,將這個過程自動化。該網絡將有爭議的發票數量從70%以上減少到1%以下。不過,該網絡的最初目標是消除爭議和浪費的資源。這個解決方案為沃爾瑪及其供應鏈上的參與者提供了洞察力,導致了重大的運營改進。
為了保持戰略優勢,國防部門正在探索應用這項技術的機會。調查數據和最近的研究表明,軍隊正在后勤領域開展運動和運輸、3D打印、供應鏈、資產跟蹤、數據記錄訪問共享和認證相關的區塊鏈應用。這些與國防有關的應用之一是3D打印。國防部正在尋找這項技術,以便在3D打印過程中保持最大的安全性,其中 "破壞下載的3D打印文件和區塊鏈通道幾乎是不可能的[9]"。
在這些不同的應用中,區塊鏈有各種類型,如私有(有許可)和公共(無許可),以及混合(聯合)架構。有許可和無許可架構的主要區別是網絡的透明程度。在公共網絡中,任何人都可以訪問存儲的數據并進行交易。而私有(許可)區塊鏈網絡允許有一定權限的用戶接觸數據并進行交易。私人和公共分布式賬本的比較見表一[10, p.668]。區塊鏈環境中的行為者可以選擇最合適的結構類型來滿足自己的要求。
表1-1:公共和私有分布式賬本的比較。
這些不同的應用和機會吸引了不同部門的新參與者。隨著技術的不斷完善,開發內部區塊鏈技術需要熟練的勞動力。這增加了新的工作機會,然而,對區塊鏈技能的需求可能會迅速增長。最近舉行的一個活動,區塊鏈技能會議表示,大約50%的公司遇到了招聘困難。此外,據預測,到2029年,全球區塊鏈市場將從70億增長到超過1600億,是其目前價值的23倍。從這些數字中得出的結論是,在即將到來的七年中,在區塊鏈環境中尋求新的區塊鏈機會的行為者的數量將增長和多樣化。
對區塊鏈技術日益增長的興趣和不斷增加的投資為生態系統帶來了新的行為者,最明顯的是網絡安全專家和IT專家。之所以需要這種專業知識,是因為無許可結構允許每個擁有個人電子設備的人加入公共區塊鏈網絡。這種高度可及性大多被描述為區塊鏈技術的漏洞之一。為了防止類似的漏洞并安全地部署區塊鏈,專家們進行了業務分析、研究和調查,并引入了新的工具和技術進步,如量子計算。這些努力逐漸增加了學術界、全球咨詢公司和智囊團對環境的參與。
區塊鏈是一項相對較新的技術,其標準仍在開發中。制定標準的廣泛方法是非常重要的,特別是為了建立全球互操作性。國際標準組織(ISO)是這個過程中的關鍵參與者之一。ISO發布了8個標準,目前有10個標準正在開發中。在這個工作領域,有42個參與成員和20個觀察成員。此外,法律部門也在致力于監管方面的發展。
區塊鏈技術可以將一個城市轉變為一個智能城市。在城市轉型過程中,上述功能可以優化和加強城市基礎設施、交通系統、教育、醫療、安全以及通過獲取信息進行連接的維護[11]。例如,荷蘭海牙市就對這些功能進行了評估,并開展了智慧城市基礎設施創新項目。隨著區塊鏈啟用的解決方案在政府間的傳播,要求政策制定者參與到這一過程中來的情況將很有可能增加。
從政府的角度來看,俄羅斯和中國政府也是區塊鏈環境的關鍵參與者。了解他們的能力可以擴大對區塊鏈的認識。例如,中國[12]計劃將區塊鏈應用于供應鏈、電子政務和金融技術,并對智能合約、非對稱加密和共識算法進行了研究和開發。此外,中國軍方將區塊鏈技術評估為改變情報、武器生命周期、人員管理、信息戰、整個軍事供應鏈數據完整性的游戲規則。
俄羅斯也是區塊鏈的積極參與者。俄羅斯政府已經投資于該技術的研究和開發(R&D)。例如[13],俄羅斯國防部開始了一項研究,分析如何利用區塊鏈技術來減輕網絡安全攻擊并支持軍事行動。開發一個智能系統來檢測和防止對重要數據庫和武器系統的網絡攻擊,被認為是這項研究的優先事項。
不同的先進技術也可以被認為是關鍵人物之一。根據最近的研究,區塊鏈技術可以補充人工智能技術。為了保證無人駕駛飛行器(UAVs)存儲數據的真實性,也可以使用區塊鏈。區塊鏈可以增強無人機的能力,使其更安全、更準確、更容易控制[24, p.2]。
量子是另一項關鍵技術,區塊鏈很快就會與之有密切關系,以創建新的網絡安全系統來保護數字價值[3, p.150]。
簡而言之,區塊鏈技術將要求行為者熟悉在公共和私營部門之間的工作,因為該技術逐漸在這兩個領域傳播。考慮到關鍵參與者的努力,在區塊鏈環境下,發展軍事能力與發展非軍事能力同樣重要,這可以在提高所有利益相關者的互操作性方面發揮主導作用。
為了讓北約擁抱多域作戰并保持戰略優勢,聯盟的數字化轉型成為一種必然。盟軍轉型最高指揮官Philippe Lavigne將軍強調,為了實現跨域作戰、優化效果和保持指揮與控制的優勢,存在著數字化轉型的操作必要性[14]。北約盟軍司令部轉型負責能力發展的副參謀長大衛-朱拉扎德中將將革命性的數字化轉型描述為將盟軍從一個以平臺為中心的組織轉變為一個以數據為中心的安全組織[15]。
數字化轉型可以支持并使指揮官做出正確的決定。然而,其結果高度依賴于在安全的數據環境中,在正確的時間提供正確的數據。此外,它們高度依賴于當前的領導力、人員、流程、組織和技術的能力。
北約數字化轉型的途徑始于北約對新興和顛覆性技術(EDTs)的 "培養和保護 "戰略。該戰略目前側重于九個優先創新領域。為了支持這些關鍵領域,區塊鏈是一個確定的EDT項目,將補充這些優先事項。EDT領域集體可以在整個組織內實現可持續的數字化轉型。
互操作性可以被簡單地描述為與其他能力一起工作的能力。它包括所有與該能力與其他能力、合作伙伴和國家的互動有關的問題,以及信息系統和安全領域的連接。一些成員國轉變其能力的速度更快。然而,任何先進的國家能力在一個聯盟中都可能變得幾乎毫無用處。在一個多元化的組織中,成功的關鍵是要能夠合作。朱拉扎德中將強調[15],互操作性仍然是成功的關鍵,但它不是一個障礙。
技術的進步提供了一個協作、合作的環境,并最終整合個人能力,建立全面的互操作性。實現互操作性目標的核心是北約和各國的數字化轉型,使整個聯盟的大量數據在一個可信賴和安全的網絡環境中得以收集、存儲、訪問、記錄、交換和分享數據。
后勤被描述為計劃和執行部隊的移動和維護的科學[16, p.1-1.]。它包括計劃、設計、開發、獲取、儲存、移動、運輸、分配、維護、疏散和處置、醫療和衛生服務支持。作為國家努力的補充,北約一直在開發各種能力、概念和軟件工具,以解決能力差距和全聯盟的要求:例如,北約作戰后勤鏈管理(OLCM)能力、后勤功能區服務(LOGFAS)和啟用支持服務,目前正在開發過程中。它們都是對北約前瞻性的后勤概念的補充。
多年來開發的軟件能力旨在為軍事人員提供一個可互操作的后勤環境。然而,軍事后勤利益相關者群體并不只限于軍事實體。在這個生態系統中,需要在軍事和非軍事實體之間建立一座永久的橋梁。目前,在多行為體的后勤環境中,不同部門之間的數據交換已大大增加。簡單地說,30個不同國家的軍事單位,他們的非軍事實體和他們的私營部門,以及北約機構必須能夠與各種軟件能力協同工作。
因此,北約后勤依賴于先進的、可互操作的和可信賴的軟件系統,由所有參與者填充所有可用的、必要的和必需的數據,以便及時、安全和高效地開展后勤服務。在所有參與者之間共享數據是非常關鍵的,在共享和交換數據方面達成廣泛的協議是有效執行北約后勤的必要條件。
在北約數字空間中流通的數據量是巨大的,對對手來說也很有價值。從這個角度來看,安全的數據平臺是非常重要的。在這種情況下,"信任 "就變得非常重要。特別是,安全問題引發了數字世界中同行和非同行之間的信任問題。
大多數時候,人們的興趣都集中在數據收集上,而不是建立數據共享的激勵機制。由于數據的價值增加,顯然,愿意分享這種價值需要激勵。今天的技術解決方案提供了能夠與軍事和非軍事伙伴在相同和可信任的環境中工作,并談論共同的數據語言。
如今人們不得不處理過量的數據、不同的法規、術語、標準和網絡問題。一個組織的努力可以促進克服這些問題。例如,DHL快遞公司的國際政府事務負責人Eugene Laney強調了供應鏈管理中的集體努力:“然而,區塊鏈是一項團隊行動;如今沒有一家公司能獨自完成客戶供應鏈的運輸[17]”。在整個北約,任何一個成員國都可以自己完成運營后勤責任,比如說,不跨越國界,不與不同國家的軟件工具進行任何整合,等等?如果不能,下一步去哪里?
區塊鏈技術可以用來控制和登記整個北約后勤生態系統的貨物和服務[18],因此它可以增加可見數據的數量。回顧寫在比特幣區塊鏈賬本上的第一個創世區塊只是一個文本[19],它不是金融,這表明區塊鏈技術可以作為數據的儲存庫[3, p.43]。一些國家已經開始使用數據存儲庫。
國防環境中的后勤需要協調、合作和同步的聯合和多領域的軍事和非軍事、國際和政府間行動。因此,在平臺之間共享數據的互操作性,以及在所有層面上的橫向和縱向移動數據,對于支持未來的作戰人員變得非常關鍵。通過開發一個數據交換鏈,能夠在正確的時間向正確的人提供正確的數據,可以提高行動的成功率。例如,數據可以在區塊鏈網絡的用戶之間通過單一的分布式賬本在北約之間流動。這些用戶可以是公共和私人領域的軍事和非軍事行為者。
很明顯,擁有機密和巨大數字數據源的大型組織絕不會喜歡公共區塊鏈領域的完全透明記錄。北約的綜合許可區塊鏈能力可以創造出比各國獨立部分之和更大的綜合效應。有權限的區塊鏈可以提供組織級的安全[2, p.7],并保持生態系統中的信任元素。因此,后勤數據在安全環境中的傳播速度可能比其在當前系統中的流動速度更快。它可以確保跨領域的數據共享的互操作性,這對未來的作戰人員來說是至關重要的,以便連貫、有效地共同行動,實現盟軍的戰術、作戰和戰略目標。從理論上講,上述努力也有助于發展一個非紙質的后勤環境。
一些業內人士認為,區塊鏈技術本身的功能就像一個法規[20, p.155]。換句話說,該技術通過減少人類的參與來促進進程,而人類是將數據錯誤引入系統的已知來源,因此減少了錯誤數據的可能性。在北約,標準協議(STANAGs)是規范國家間互動的一種方式,它們是實現互操作性的主要工具。例如,在北約后勤環境中,有50個STANAGs由后勤委員會認可。考慮到需要使用其他STANAGs來管理戰區的后勤工作,后勤人員應該建立關于50多個STANAGs的知識。
智能合約承諾將以前的一些書面規定自動化。換句話說,它們可以被描述為一種數字法規。北約的法規可以被數字化,并轉化為智能合約。這樣做將把許多文件傳達給數字環境,使它們能夠在沒有任何人力的情況下發揮作用。在這個過程中產生的數據可以被儲存為不可改變的和有時間戳的。它可以讓區塊鏈網絡用戶知道什么是真實的--至少在結構化記錄信息方面[20, p.6]。
2022年5月2日至13日期間,以問卷的形式進行了一次快速調查,以尋找 "如何利用區塊鏈改造和發展北約后勤能力?"問題的答案。這是向所有區塊鏈網絡研討會的參與者、2023年有能力的后勤人員初步規劃會議的參與者和北約工業咨詢小組(NIAG)后勤利益共同體成員發出的。該調查旨在收集來自區塊鏈和后勤相關社區的投入。
來自15個國家和北約機構的53人回答了調查問卷。受訪者報告說,他們在北約指揮結構、軍事和非軍事實體中擔任經理、主任、科長、顧問、法律顧問、參謀、工程師等職位。幾乎一半的受訪者在他們的工作空間中承擔戰略和規劃的角色。54%的受訪者通過北約技術相關活動(如會議、網絡研討會、文章、報告)了解區塊鏈技術。
關于區塊鏈技術的作用的調查問卷問題的分析在三個問題下呈現。
受訪者的國家是阿爾巴尼亞、比利時、捷克共和國、法國、德國、意大利、立陶宛、荷蘭、挪威、波蘭、葡萄牙、羅馬尼亞、西班牙、圖爾基耶和英國(UK)。近47%的受訪者認為他們的國家或他們的軍隊可以領導或開展活動,實現北約后勤能力的區塊鏈轉型。
圖-2 Q. 有一些國家的組織已經將區塊鏈解決方案部署到其核心業務活動中。你們的軍事力量在哪些區塊鏈領域工作?
根據這些回答,前兩個區塊鏈技術解決方案被部署到數據共享和供應鏈的軍事活動中。繼軍事層面的區塊鏈技術工作大體上似乎是由數據訪問、資產追蹤以及移動和運輸組成。然而,近37%的受訪者不知道他們的軍事環境中目前的區塊鏈工作。
圖-3 Q. 在北約后勤能力的區塊鏈轉型中,北約應在哪些領域發揮杠桿作用?
這些答案支持區塊鏈技術可以提高互操作性的能力。具體來說,69%的調查對象表示,北約應該在北約后勤能力的區塊鏈改造中發揮杠桿作用,提供基于區塊鏈技術的互操作工具。此外,創造更好的技術理解,專注于教育和培訓,領導多國努力,以及調整組織、理論和概念被指定為北約應承擔杠桿作用的其他領域。
根據調查反饋,75%的受訪者認為,網絡安全問題是采用基于區塊鏈技術的解決方案應考慮的問題之一。
圖4 Q. 以下哪些挑戰會對北約后勤環境中采用基于區塊鏈技術的解決方案產生影響?
采用區塊鏈技術需要克服的主要挑戰是治理審批速度慢,遺留系統和新系統之間的整合過程長。其中一個具體的答案是:"北約需要防止建立另一個‘概念’、‘程序方法’或‘技術可能性’,這在紙面上看起來不錯,但正如目前俄羅斯/英國的情況所證明的那樣,與現實世界的作戰要求相去甚遠。" 這表明,采用區塊鏈技術的努力會受到組織慣性和基于繼續當前軌跡的思維模式的挑戰。正如Tsedal Neeley和Paul Leonardi在《哈佛商業評論》的 "發展數字心態 "一文中所說,"像其他變革舉措一樣,數字轉型往往會遇到阻力,早期的錯誤做法是不可避免的。[21, p.51]."
圖-5 問: 以下哪些障礙可以適用于區塊鏈技術?
缺少有數字思維的領導人和缺少有技能的人是關于更多地采用區塊鏈技術的障礙的前兩個回答。然而,有趣的是,只有25%的受訪者認為這不是一個最低的軍事要求。另一個有趣的觀察是,只有不到19%的人認為數字工具集是不夠的。
在最后一個問題中,調查的重點是受訪者提出的具體意見。綜上所述,他們提出了以下幾點建議:
考慮到區塊鏈技術的相關性。
重新專注于 "運營"。
我們/北約需要減少 "管理"。
從概念的角度和過程來對待區塊鏈技術。
考慮到各國在這項技術上的努力和實施的差異。
在數字時代,保持戰略優勢有賴于各種技術能力。與其選擇一種先進的技術并對其進行投資,不如識別和了解不同的技術并將其納入數字化轉型組合中,可以提高組織的數字化價值。
任何先進的技術都是完美的,每個技術都有自己的優點和缺點。區塊鏈技術也不例外,涉及其自身的優點和缺點。只有當正確的能力在正確的地方與他人整合,成功的數字轉型才有可能。在數字化轉型的過程中,新的可能性,如果不加以利用,可能會成為新的問題。
對這項技術的更好理解可以通過著手概念性的方法,然后進行實驗來實現。給出答案,一個不起眼的去中心化和可信任的賬本是否可能是在一個數字監管的可持續后勤生態系統中共同工作的解決方案。
為了確保北約區塊鏈術語的標準化,建立標準和定義術語在數字轉型過程中獲得了重要性。這一努力有可能有助于實現互操作性。為了加強區塊鏈技術解決方案的互操作性和有效性,與非軍事伙伴的合作發揮了關鍵作用。
為了加強區塊鏈意識,讓聯盟變得更加積極主動,需要集體努力。"北約后勤鏈中不起眼的賬本"將是2023年北約后勤區塊鏈技術概念的主題。在這個過程中,北約利益相關者的出席和對發展這個概念的貢獻將被高度贊賞。
地面軍事機器人(UGV)已經發展了二十多年,該領域的當代技術進步正在促進其應用慢慢接近成熟階段。我們可以預期,未來軍事行動的自動化程度將是巨大的,軍事后勤也不例外。軍事人員被機器人系統取代的趨勢在常規和危險任務中很明顯,重點是機器人系統的任務性能,它可以從非常低的傳感器和處理延遲中受益。這方面是人的能力所不能比擬的,它為未來軍事戰場的設想創造了關鍵的基礎。
未來軍事機器人的關鍵組成部分之一是作戰決策能力,在實際或估計的共同作戰圖景中,實時地、用可用的資產來適應每一個行動方案。本文的重點是作戰物流適應性規劃,在復雜的作戰環境中,應用UGV群來建立一個供應輸送鏈。該任務在數學上被建模為運籌學(多標準)和情報分析問題,其中應用了離散建模和模擬技術。
在自主系統應用的軍事領域,我們對這個問題的理解還處于起步階段。很明顯,這個領域的復雜性非常高,而且分散在幾個層面。如果要對行動畫面的更新做出快速反應,就有一個強烈的假設,即高水平的數據分析過程(基于與C4ISTAR系統相連的數據集)必須是自動化的。
本技術評估報告總結了2022年7月舉行的北約 "評估新興技術對軍事后勤的影響 "專題討論會期間的發言要點。它補充了會議記錄中收集的論文,討論了主題演講的要點,并對研討會上的發言和考慮進行了總結。它確定了關鍵的見解并提供了進一步工作的建議。本次研討會對北約和國家物流供應鏈領域的新興和顛覆性技術(EDT)的思考、規劃、發展和實施提供了豐富的概述。雖然確定關鍵技術是最重要的,但同樣重要的是介紹物流供應鏈中EDT的工具、方法、研究、分析和評論,并了解北約和國家為使EDT在軍事物流中實現而采取的舉措。這些創新技術將使供應鏈得到改善,減輕人力負擔,實現成本節約,提供可見性和物流態勢感知,減輕戰區水電供應任務,提高維護和修理能力,支持行動規劃,節省所有供應類別的必要庫存,最重要的是為所有軍事活動整合成一個無縫的多領域執行軍事任務做準備。
70多年來,北約一直處于技術的最前沿,以確保其盟國的防御和行動的成功。為了保持北約的技術優勢,北約必須了解新興和顛覆性技術(EDT)對安全和防御的影響有多深遠。北約2022年戰略概念[1]對此作了如下表述。"新興和顛覆性技術既帶來了機遇,也帶來了風險。它們正在改變沖突的特征,獲得更大的戰略重要性,并成為全球競爭的關鍵舞臺。技術優勢日益影響著戰場上的成功"。人工智能(AI)、自主系統、先進制造業、生物技術和量子技術等技術正在改變世界,以及北約的運作方式。2019年,北約國防部長們批準了一個EDT路線圖,以幫助構建北約在關鍵技術領域的工作。北約科學和技術組織(STO)制定了科學和技術趨勢,為該路線圖的制定提供了背景支持。STO是世界上最大的國防和安全領域的合作研究論壇。它開展和促進科學和技術研究活動,以增強北約和國家的能力,并支持整個聯盟的決策。在STO內部,系統分析和研究(SAS)小組作為分析建議的專家小組,進行研究和分析,并交流作戰分析和研究(OR&A)的方法和工具,以探索如何在作戰環境中有效或高效地使用已開發的能力、新概念、組織的變化或創新技術[2]。
SAS小組提議并由STO批準舉辦 "評估新興技術對軍事后勤的影響 "的研究專題討論會。該研討會于2022年7月6日和7日在羅馬高級國防研究中心舉行,該中心是意大利國防聯合機構,為意大利武裝部隊提供管理、戰略領導和國防與安全相關問題的最高教育水平。該研討會匯集了來自北約成員國和伙伴國的物流、物流技術和從事未來物流能力OR&A的主題專家,以討論和評估EDT對物流的影響。專題討論會強調了整個北約開發利用新興技術的物流能力的工作。預計這將有助于發展未來的后勤業務、國家采購和教育/培訓計劃,了解新出現的互操作性挑戰,并確定更廣泛合作的機會。專題討論會的進行必須在北約的轉型舉措及其對創新的關注的背景下進行理解,其中位于弗吉尼亞州諾福克的盟軍司令部轉型是北約能力發展的先鋒,科學和技術組織作為科技前瞻的監督者,北大西洋理事會(NAC)通過北約的創新委員會和新興和顛覆性技術咨詢小組指導其主要委員會實施創新和加強北約的技術準備工作。
在未來幾年,隨著人、機器和服務之間的相互聯系成倍增加,采用創新技術將是必要的。雖然計算網絡、大數據處理、數字交易和無處不在的傳感的存在似乎已經在世界最富裕的地區確立了自己的標準,但這些創新所承諾的全球規模的轉變,實際上還處于早期階段。網絡物理技術的快速采用和整合將通過重新定義和消除工業部門、政府機構和其他基礎設施建設之間的既定界限來改變經濟。此外,區塊鏈、分布式賬本和加密代幣方面的進展有望對人類活動在'網絡空間'的影響產生深遠影響[3]。
在軍事上,這種技術格局的變化將從根本上重新定義人類的有組織沖突,表現為新的戰爭方式。未來科技格局的特點是:綜合和整體的情報、分析和決策能力;利用現實和虛擬網絡重疊的戰爭領域,其中傳感器、流程、組織、個人和自主代理連接;分散和無處不在的大規模傳感、存儲、計算、決策、研究和開發;以及人類、物理和信息領域的混合,創造新的現實[4]。這四個因素的結合將創造出能夠進行更復雜決策和自我指導活動的自主系統和代理。此外,新的適應性C4ISR網絡將產生風險和脆弱性,因為軍事行動中的深度行動依賴性,因為它們依賴于行為者之間的無縫和無處不在的連接。此外,更大的作戰環境(包括網絡和空間)以及傳統領域(空中、陸地、海上)之間的相互聯系需要以廣泛分散、相互聯系、不分領域的方式進行綜合思考、規劃和操作。最后,雖然整個C4ISR能力的數字化和小型化的提高使智能、互聯和分布式系統得以實現,從而開辟了新的機會,但它們也增加了對低成本和廉價精確武器的脆弱性,因此帶來了風險。
后勤對于任何軍事行動都是至關重要的。沒有它,行動就無法進行和維持。后勤是實施和控制從大本營到散兵坑的貨物運輸和儲存的效率和效果的規劃過程。雖然EDT的采用在C4ISR領域得到了熱切的理解,因此得到了高級指揮官的關注,但在后勤領域的創新引進卻一直滯后。為了確保軍事行動的領域無關、無處不在、相互關聯,軍事后勤創新必須通過整合思維、計劃、執行和維持行動來支持無縫操作,而且必須注意識別和減輕戰略脆弱性和依賴性,包括與北約的關鍵基礎設施、供應鏈和衛生系統有關的。新技術將支持跨組織的供應鏈,并將創造一個動態的后勤功能,包括操作效率和戰略靈活性,其中 "你要求,我們提供 "將無法完成工作:它需要協作服務,這與C4ISR領域的特點相似:智能、互聯、分布和數字化(I2D2)。因此,通往未來物流的道路要求物流概念需要采用新技術,并適應不斷變化的操作環境,即概念要對多領域、可互操作、網絡化和連接的環境敏感,并強調自力更生、自我修復和復原力。EDTs正在擾亂物流過程,這導致需要擴展軍事物流的定義,在更大的地理范圍內監督整個供應鏈,包括從采購、管理、分配、運輸到教育和培訓的相關商業實體和技術[5]。為了使作戰物流能夠創新,需要像商業世界那樣,通過合作方式整合服務,加強與作戰的相互依存關系。無論是單獨還是組合,新技術都有可能改變軍事后勤信息系統和服務的提供方式。
本次研討會旨在強調物流規劃中發生的變化,技術對物流能力發展和業務使用的影響,特別是數字化帶來的物流服務的轉變。在規劃會議中,包括了預測和預報--作為EDT的結果--新的威脅和機會的影響,特別是進行維護、運輸和供應的新方法。通過應用分析、人工智能、自動化和數字化技術,可以實現人力、物資和供應的節約,但最重要的是在設計北約供應鏈時建立彈性,以應對EDTs將帶來的威脅和機遇。在技術會議上,論文將討論EDTs在自主系統中的應用,在減輕供應鏈負擔的替代解決方案中的應用,以及在遠程培訓和支持中的應用。這些例子包括用于海上和陸地行動的無人系統、增材制造和戰區內水的生成。關于數字化的論文被選中,因為它們討論了利用數字化實現的更多連接性和相互依賴性的綜合系統和服務如何能使從供應商到客戶的供應鏈受益,并確定了一些非常有前途的技術,其中元數據和區塊鏈在專門的論文中得到了特別關注。
在項目委員會主席Marcus Tynnhammer博士的介紹性發言之后,他說:"我們的目標是要在全球范圍內,在全球范圍內,在全球范圍內,在全球范圍內,在全球范圍內,在全球范圍內,在全球范圍內。馬庫斯-廷哈默博士作了介紹性發言后,意大利聯合后勤教育中心主任克勞迪奧-托特里準將致歡迎辭,他強調,鑒于不斷變化的安全環境、日益復雜的后勤業務、民用公司的參與以及作為本次研討會主題的新技術的引入,本次研討會的舉行非常重要和及時:"正如在每個戰斗領域,技術先進的后勤是任何防御性或進攻性行動取得成功的基礎。托特里將軍進一步指出。"在軍事后勤中實施先進技術是一項絕對重要的戰略要求"。
新興的機器學習(ML)解決方案旨在通過提高平均無故障時間來預測和預期資產故障的可能性,使新的維護策略能夠降低綜合后勤支持成本。本文介紹了一種新型的預測性維護方法,它可以優化維護計劃,從而優化整個系統的生命周期成本。
此外,隨著北約越來越多地參與部署行動,今天有必要將注意力集中在可用性和任務可靠性上,其中飛機在任務期間的操作可用性是整體可用性的一個重要方面。
在這里,我們提出了一種混合ML方法,通過最大限度地提高飛機的可用性和最小化維修需求及相關的停機時間,來增加預測的可靠性和改善總的生命周期成本。這種創新的方法優化了北約物流中影響物流足跡和維護過程的主要操作差距,通過改善整體系統性能和提高整個在役期的系統可靠性。此外,這種方法允許客戶估計資產的實際剩余工作時間,通過提前管理其可靠性風險和異常情況,大大減少意外停機時間。
總之,這一策略的應用為決策者提供了一個更可靠和實時的實地軍事資產的物流態勢感知。
關鍵詞:預測性維護、機器學習、態勢感知、決策、物流、可用性
如今,大量的在役后勤數據(來自傳感器或遺留的信息后勤系統)也可以在國防領域使用,從生命周期成本的角度來看,學習模型技術可以應用于這些數據,并取得有趣的結果。
在航空領域,人工智能已經奠定了基礎,通過減少維修工作時間來保證資源優化和后勤能力的提高,對維修成本產生直接影響。
事實上,建立最佳的維修調度需要來自模塊和子模塊(以及它們的組合)的基本參數信息,而且是超時。
本文介紹了一種基于機器學習技術的新型預測性維修方法,用于改善軍用飛機在役后勤保障流程,其主要目標是:
提高平均故障間隔時間(MTBF)
提高后勤KPI預測的可靠性
減少維修支持成本/工作時間
本文特別介紹了三種基于監督機器學習算法的不同預測性維護方法,每種方法都來自意大利空軍(ITAF)的維護修理和大修(MRO)單位所經歷的真實問題:
用例1:智能飛機異常分析,重點是支持維修人員使用自然語言處理(NLP)方法解決新提出的異常情況
用例2:飛機機隊可用性的提高,重點是估計飛機的剩余飛行時間,以提高飛機機隊的可用性
用例3:發動機試驗臺(ETS) 數字雙胞胎也被稱為數字復制品,已將技術帶到新的有趣的場景。這個用例的重點是在模擬環境中使用深度學習方法減少特定發動機可能遭受的ETS的數量。
聯合軍事后勤行動的成功可以通過一個多方數字供應鏈網絡得到顯著改善,該網絡為所有任務伙伴提供一個單一接口,并解決任何聯合行動中經常遇到的問題。它解決了目前存在的廣泛的主數據管理問題,同時注重數據主權。如果沒有 "單一事實版本"(SVOT),后勤決策往往會導致工作人員效率低下,缺乏對物資/供應品及其位置的可視性。多層控制塔能夠在同一系統中實現實時可見性和任務規劃,并能執行。預測性分析、人工智能(AI)和機器學習(ML)能力增加了可以自動執行的增強型物流功能,確保物品在需要的時候出現在需要的地方。
今天的前沿戰術行動缺乏可見性和關鍵的后勤支持工具,任何任務都需要額外的人員和物資。拒絕、中斷、間歇和有限(帶寬)(DDIL)行動可以在復雜和艱苦的環境中得到技術支持。一個適當的高度安全的解決方案被批準用于美國國防部(US DoD)行動。一個網絡平臺可以包容現有的企業資源規劃(ERP)和遺留環境,提供(國際軍火交易)ITAR合規性,支持與美國國防部部署的現有后勤解決方案的互操作性,支持多種語言,實時協作,低代碼軟件開發工具包(SDK),以及完整的端到端財務和審計能力。
近年來,供應鏈中的漏洞不斷加劇,而且非常明顯,造成了各行業的問題。解決國防供應鏈中的漏洞對于任務的準備和拯救生命來說是必不可少的。由于國防供應鏈是威懾和防御海報的一個組成部分,這影響到從北大西洋公約組織(NATO)國家的軍事人員到全球各地的平民等廣泛的利益相關者,我們如何才能加強和建立國防供應鏈的彈性? [1] 。
One Network Enterprises, Inc.(以下簡稱ONE)為北約提供支持。今天,不僅支持美國國防部,它專注于為多種服務和商品提供端到端的管理和可視性,而且還支持一個由10萬多家公司組成的大型廣泛的全球商業網絡,其中兩家公司因持續的供應鏈卓越而被評為前五名[2]。在今天的商業和政府部門中,缺乏整合、統一和真正的實時、在途的可視性來提高供應鏈的運營協同性。毫無疑問,提高供應鏈的協同性將改善整體運營。ONE提供了一個安全的多方、多層、基于云的數字供應鏈網絡?。這個創新的解決方案(目前正在生產中,管理著超過250億美元的美國國防部資產)可以協助北約提高供應鏈的可視性和責任感,而不考慮商品。加強和建立國防供應鏈的彈性,不僅對第一線的威懾和防御至關重要,而且還能:
改善對作戰人員的支持
在嚴酷的環境中運作
應對多層次和多服務的挑戰
通過端到端的可視性和端到端的可操作性進行整合和現代化建設
安全可靠,具有最佳的可用性
與現有的傳統系統和ERP系統無縫集成;增強整體業務流程
多國和多層次的主數據管理,尊重所有數據主權要求
在多樣化的國際環境中合規。
通過低代碼、向后兼容的開發者網絡,包括SDK和公共應用編程接口(API),在開發、配置和實施方面的選擇,以在永不遺留的環境中部署模塊
物流支持是一個成功的供應鏈的最前沿。需要的是不僅要消除和減少國防供應鏈內的風險,而且要有能力預測潛在的問題,并在問題發生時立即做出反應。一個能夠協助決策的實時解決方案對準備、響應和強化至關重要。
一個多語言的、具有外國軍售(FMS)能力的、與供應和運輸無關的解決方案通過我們的數字供應鏈網絡?提供了一個 "SVOT"。它作為一個記錄系統或參與系統運作,提供可操作的物流供應鏈可視性支持,以滿足任務目標。結合斷開的操作能力,該解決方案將提高軍事行動的物流可視性。數字供應鏈網絡?由ONE專有的AI/ML系統NEO驅動,是一個革命性的多方網絡,是世界上第一個也是唯一的實時決策供應鏈套件。它使無限數量的貿易伙伴能夠在網絡上實時計劃、執行、監控、同步和優化。該解決方案可以包容當前的系統,并優化它們的網絡,以提高可視性和可操作性的協同作用。下圖提供了數字供應鏈網絡?功能的高層次視覺表現。
圖1. 國防供應鏈服務。為解決國防挑戰而定制的商業平臺。
數字化供應鏈網絡可以為聯合和聯盟行動提供額外的好處:
與供應類別無關--支持所有供應類別,因此軍事組織現在可以在一個平臺上管理所有供應類別。
增強能力--提供管理資產的完整可見性,包括由其他部門、組織和國家管理的資產,并了解庫存的真正價值。
增加靈活性--根據需要與軍事程序配合,并可輕松配置,以滿足特定的軍事理論和法律/國家的授權。
使聯合和聯盟服務成為可能--該平臺是多方的、多軍種的,允許各軍種在彼此的投資基礎上進行更密切的合作。
支持未來的增長 - 擁抱其他技術,ONE開發網絡(DevNet)SDK使解決方案能夠被調整、擴展和從頭開始建立,以充分支持未來的需求。
在要求嚴格的航空航天、國防和安全領域,操作和維護人員必須在保證系統運行方面表現出色。因此,遠程培訓和支持是有助于實現這一目標的關鍵活動。滿足高度標準化的程序和復雜的任務,如果以傳統的方式進行,在物流、成本、安全和環保方面會有很大的缺陷。新興技術,特別是那些促進全面互聯互通的技術,正在為解決這些問題提供創新的解決方案。這一點正由建模與仿真服務(MSaaS)范式來解決,而諸如虛擬、增強和混合現實(VR/AR/MR)等新興技術提供了革命性的方法,能夠大幅降低成本并提高性能。在這種情況下,在聯盟正在進行的數字化轉型中,本文為遠程培訓和支持開發創新的解決方案,通過開發一個集成的協作數字平臺,使客戶在操作中得到充分的幫助,與專家進行遠程連接,并訪問所有相關文件,在云端安全地存儲和參考。然而,這種專用平臺的成功實施和運行是以全面連接、數據攝取和處理、云計算和網絡安全、人工智能等因素為前提的。
關鍵詞:建模與仿真、云計算、擴展現實、連接、培訓即服務、遠程培訓和支持。
在過去的十年里,世界和工業已經進入了被定義為第四次工業革命的階段。它的特點是創新技術和工藝的出現,如超連接性、人工智能、機器人、物聯網、自動駕駛汽車、增材制造、納米技術、生物技術、材料科學、能源儲存、量子計算等等[1]。人們過去的操作和合作方式發生的最劇烈的轉變之一是平臺技術的崛起,特別是由數字化促成的平臺技術。事實上,大多數相關行業目前正處于現在眾所周知的數字轉型之中。雖然很少使用 "革命 "一詞,但包括北約在內的全球防務領域肯定正在許多(如果不是所有)部門中沖浪,進行數字化轉型。
軍隊需要有能力在復雜的現實環境中為部隊做準備,包括威脅和作戰環境(OE)不斷變化的靈活場景,以確保訓練有素的預備人員能夠在整個軍事行動范圍內執行任務。利用新興技術,軍隊現在比以往任何時候都更注重創造全方位的作戰環境(OE)能力和學習經驗,以訓練和準備部隊應對未來的作戰情況,而這些情況是由動蕩、不確定、復雜和模糊的全球安全所決定的。使用數字技術的創新為軍事領域注入了越來越多的能力。在很大程度上,根據北約建模與仿真總體規劃,未來的軍事能力(即理論、訓練、行動等)將由建模與仿真(M&S)來開發和支持[2,3]。為了強調這一重要性,北約STO內的北約M&S小組(NMSG)已經建立了一個方案,以建議、促進和協調聯盟機構、北約成員國和伙伴國之間的合作,最大限度地有效利用M&S解決方案。根據他們的設想,M&S服務和工具必須盡可能方便地被大量用戶使用,從而實現 "作為一種服務 "的方法,以提供更具成本效益的 "按需 "產品、數據和流程的可用性[4] 。
為了實現這一點,許多國防部隊被吸引到現場、虛擬和建設性(LVC)環境中進行訓練。這種方法確實突破了傳統訓練方法的限制,因為它提供了一個安全、更真實和身臨其境的體驗。它還提供了一個無限的空間來進行訓練,以及為增加真實感所需的所有可變威脅。M&S即服務(MSaaS)在NATO STO技術文件MSG-131[5]中已經被定義。"M&S即服務(MSaaS)是一種向客戶提供價值的手段,以實現或支持建模和仿真(M&S)用戶的應用和能力,并按需求提供相關數據,而不需要擁有具體的成本和風險"。這種 "作為一種服務 "的方法正在推動全球社區開發與這一理念相匹配的最新技術的產品,其目的是不僅在產品方面,而且在其相關的商業模式及其對行業與采購部門關系的影響方面獲得重大的現代化。萊昂納多作為國際陸軍、海軍、航空航天、國防和安全領域的領導者,一直在根據這些概念開發最先進的解決方案。
本文描述和討論了一些解決方案,主要集中在創新的培訓目的上,這大大顛覆了傳統方法。更具體地說,描述了用于提供服務的云平臺OCEAN,以及相關的合成環境(RIAce)和M&S中心之間的安全網絡基礎設施(SHORE)。此外,還介紹了專門為培訓目的設計的擴展現實工具。
未來同等力量競爭者之間的軍事行動將以多域作戰(MDO)方法為特征,其特點是空中、海上、陸地、網絡空間和太空的綜合和并行使用。在整個軍事行動范圍內,從低節奏的維和任務和安全部隊援助到高強度、高節奏的作戰行動,軍方將利用所有的作戰領域,特別是太空領域。隨著作戰速度和節奏的加快,太空領域對于現代軍事活動變得至關重要,并使得指揮控制 (C2) 和戰術層面的決策時間周期縮短。
此外,鑒于民間社會行動者對公共領域開源信息的訪問加速和擴大,目前的軍事活動受到了更嚴格的審查。這樣做的一個后果是更加需要更快速更準確的情報來為軍事行動中的決策提供信息。不斷擴大來源和信息已成為決策的方式和手段,空間在軍事規劃和行動的演變中占據中心地位,而這一演變涉及到軍事人員要經常執行的一系列任務。
太空領域是當今確保持續的跨境情報和態勢感知并促進重要通信的唯一途徑。這一現實需要更加關注空間資產的安全性和未來空間應用的能力規劃。就目前而言,太空領域仍然沒有得到足夠的全球戰略關注。然而,軍方對太空的利用不僅會在未來幾年保留在國防組織和軍事能力規劃者的議程上,而且會變得越來越重要。
可以說,早在二戰期間,當德國向英國發射帶有彈道軌道的 V2 火箭時,就在戰爭中見證了太空的使用。在更近的時代,空間領域發揮關鍵作用的第一次軍事行動發生在1991年的第一次海灣戰爭期間。如果沒有使用由衛星支持的全球定位系統,為武器提供精確的導航和目標,并對沖突地區進行天基觀測以了解情況,美國及其聯盟伙伴可能不會在沙漠風暴行動中取得同樣的結果。
自第一次海灣戰爭結束以來,西方軍隊逐漸擴大其在太空領域的使用和嘗試,以此作為引入作戰優勢的一種方式。然而,這種對太空領域日益增長的依賴也為軍事行動創造并擴大了新類型的弱點,而對手越來越有能力利用這些弱點。在這種新出現的背景下,軍隊開始重新關注他們對空間的使用,以規劃和發展與新威脅和戰略弱點相關的空間能力,這一點至關重要。
這是一個需要應對的挑戰,因為很少有人會懷疑大國競爭又回到了全球舞臺上。隨著全球動態的變化,美國一直在重新平衡其全球態勢,將重心轉向亞洲。美國對中東的能源依賴度下降,也引發了關于其長期區域作用的討論。對歐洲來說,未來來自其東部和南部邊界的任何動蕩和不穩定都可能導致難民和流離失所者帶來前所未有的挑戰。在管理這種風險的安全影響方面,歐洲軍隊很可能面臨一個新的現實,即不能把對美國空間資產的依賴或可用性視為理所當然。
太空戰保障(SOA)
與此同時,歐洲自身對戰略自主和主權的決心可能會增強,并延伸到其未來的太空戰略。地緣政治因素和較低的進入壁壘可能會繼續引入新的參與者,追求空間的戰略和戰術使用,開發作戰衛星和地面基礎設施。雖然太空不能分為民用和軍用太空,但“軍事太空”領域將以美國、俄羅斯和中國的傳統大國為特色,但也會看到歐盟(EU)、印度、阿聯酋等其他國家加入。
隨著太空參與者數量的增加,使用和依賴太空進行軍事行動的風險正在迅速增加。空間擁堵是太空中的一個嚴重威脅,尤其是在低地球軌道(LEO)——在地球上空跨越 400-1500 公里的高度——衛星有被摧毀的風險。 LEO 不僅面臨軍事用戶飽和,而且越來越多的商業運營商生產和發射大量小型衛星,以服務于快速發展的商業航天工業。
日益增長的空間擁堵風險是真實存在的——自從2009年2月銥-33與Kosmos 2251的碰撞被廣泛研究以來,在2021年3月,云海1-02與1996年9月發射的俄羅斯天頂2號火箭的碎片的碰撞,加強了衛星作戰的風險。這些最近的碰撞很可能是意外,但最近觀察到衛星對其他衛星的近距離機動,這種近距離接觸可能是攻擊性意圖的結果,旨在使衛星不可靠、不值得信賴甚至完全無法使用。
通過光通信、密碼學、跳頻或精確無線電傳輸來保護數據和信息流將需要作為一個至關重要的能力設計參數。
最近觀察到的近距離接觸和行動似乎沒有造成任何明顯的損害,但這些事件已引發太空軍事行動者重新考慮他們的姿態并考慮加強對其資產的保護機制——包括可能通過武器化。 2019 年 12 月,北約明確承認太空是軍事作戰領域。眾所周知,反衛星(ASAT)武器已被廣泛試驗,并可能更容易被開發,作為將威懾和拒絕的邏輯引入空間領域的一種方式,以對付可能尋求利用傳統空間系統漏洞的對手。
這種軌跡會產生重大影響,因為這種發展會在最低水平上產生意想不到的后果和次要影響,僅僅是通過空間碎片散布到大片空間的風險。太空中的對手還將尋求瞄準衛星與支持地面基礎設施或指揮中心之間的關鍵通信中繼。技術欠發達的對手可以攻擊或破壞支持太空作戰的地面基礎設施,例如通過簡單地拒絕物理訪問、切斷電源線甚至物理攻擊和破壞。
太空中不斷擴大的威脅范圍并非包羅萬象——目前,這些威脅主要與 LEO 中的太空資產有關。在這里,軍事規劃人員可以提供一系列針對 LEO 環境的防御性反應——例如,強化支持和啟用地面基礎設施、地對空(反之亦然)通信渠道以及天基資產本身。此外,軍事規劃人員將需要創造新的方法和手段來提高太空態勢感知、太空交通管理、太空機動性、響應能力和有效載荷適應性,以及至關重要的國際合作和成就,以建立基于規則的太空秩序。
對手瞄準支持軍事作戰的太空能力的最簡單方法是專注于地面支持和使能基礎設施。幸運的是,這些太空能力要素是最容易防御的,必要時可以維修或更換。雖然這在減少軍事太空作戰的弱點方面可能最初看起來不太復雜且成本較低,但重要的是不要讓未來太空力量和能力規劃的這一要素脫離戰略設計和規劃過程。
GEO, MEO和LEO衛星
太空中不斷擴大的威脅范圍并非包羅萬象——目前,這些威脅主要與 LEO 中的太空資產有關。
隨著信息空間遇到太空,引入了雙重漏洞,特別是對于軍事通信。地面和天基資產之間的指揮與控制 (C2) 和信息通道對欺騙、干擾、阻塞和其他形式的干預高度敏感。通過光通信、密碼學、跳頻或精確無線電傳輸來保護數據和信息流將需要作為重要的能力設計參數。
衛星本身也越來越有可能成為攻擊性機動和作戰的對象,從而使其變得不那么有用甚至無用。太空中的軍事行動者必須開始考慮并解決如何保護天基資產免受物理攻擊、暴露于高能輻射、電磁篡改和一系列來自地球的新威脅。需要開發和實施用于檢測篡改和增強防御和適當對策的特殊防護層、傳感器。
SSA為空間領域提供了精確的實時圖像,并使洞察意外或不尋常的事件成為可能。有了SSA,衛星運營商可以更好地監測和控制其資產接近潛在威脅和碰撞風險,特別是適用于低軌道空間碎片導航。必要的傳感器配置和數據處理技術將能夠對可能的衛星安全入侵提供早期預警。在新出現的情況下,由于準確的歸因成為可能,進攻性演習和行動的可否認性將不再是問題,從邏輯上講,可以實施更有力的威懾模式。
通過更準確地了解空間和鄰近度計算,可以更及時地確定要考慮和采取的適當行動,并有效地開發空間交通管理系統。改進的 SSA 將導致減少衛星安全風險,反過來這將減少規避機動的傾向,同時提供更安全的方式來實現和保持太空中的安全導航和機動性。通過啟用空間交通管理,將增強天基系統的安全性,延長衛星壽命,并支持更好地規劃更換、升級和新插入。
改進的SSA將導致減少衛星的安全泡,因為它是構成的,反過來,這將減少規避機動的傾向,同時提供更安全的方式來實現和保持空間的安全導航和流動性。通過實現空間交通管理,天基系統的安全性將得到加強,延長衛星的壽命,并支持更好地規劃替換、升級。
增強衛星的機動性是增強其防護能力和生存能力的一項勢在必行的防御措施。機動性的好處同樣適用于地面單元,機動性加強了保護,但需要解決一系列更復雜的挑戰,如燃料、駐扎時間和戰術、技術和程序(TTP)。
如果由于對手的進攻行動或自然環境甚至意外而丟失??衛星,關鍵是要在盡可能短的時間內用同類或改進的系統取代任何失去的能力。事實上,衛星的未來在于微型或納米衛星,與傳統空間系統相比,這些衛星的建造和發射成本更低。當出現對新功能和要求的需求時,新的空間技術將創造新的方式來以更具響應性的方式提供這些功能。設計、制造、測試、程序和發射方面的響應能力需要成為空間能力規劃的關鍵標準,并且需要與工業和知識合作伙伴密切和持續的合作來支持。
在新衛星和空間系統的設計中,可能需要擴展新應用的開發,以便更快、更經濟地建造和發射衛星。通過開發計劃實施新的和不斷發展的需求是不合理的,軍隊必須更好地推動這些需求走向未來的迭代。對空間開發計劃的不斷變化和修改會增加巨大的成本和時間延遲。相反,重點必須放在使衛星更加模塊化或適應性更強,以便可以在不增加成本或復雜性的情況下修改其功能。如果將高度模塊化和適應性構建到當前正在開發的這一代衛星中,它們的可用性和壽命將大大提高。
地緣政治因素和較低的進入壁壘可能會繼續引入新的參與者,追求空間的戰略和戰術使用,運營衛星和開發基于地面的使能基礎設施。
對于較小規模的軍隊,特別是在共同安全保護下合作的軍隊,通過職責和能力分工來分擔負擔具有戰略意義。資產和能力的集中和共享使用將是發展太空能力的一個關鍵特征,這將依賴于國際合作的成果。在缺乏行為規則的情況下,有關空間利用的國際合作還需要解決目前存在于空間中的任何行為者的廣泛自由。到目前為止,擁有先進太空能力的國家數量有限,似乎一直不愿在彼此之間建立更具體的框架和制定長期規則,以避免妨礙未來的戰略可能性。然而,隨著低地球軌道越來越擁擠,太空中新的軍事行動者的出現以及它作為一個有爭議的作戰領域的演變,在沒有最低限度的規則和可接受的風險的情況下,不應再進入和利用太空。
日益擴大的威脅范圍——本質上越來越多地跨域——以及鑒于產生或可用的數據大量增加而需要加速軍事決策,這加劇了作戰人員未來面臨的挑戰。混合戰爭和軍事競爭將需要能夠為軍事規劃者和作戰人員提供預警、卓越的態勢感知和迅速決策的系統。在保證完整性的情況下快速訪問信息對于戰略成功至關重要。在所有這些戰略要務中,太空領域將發揮至關重要的作用。
進入太空領域本身就有足夠的挑戰,但在太空軍事用途的背景下,必須考慮更多。盡管如此,對太空領域的依賴和使用是不可避免的,其能力規劃必須考慮,以提供產生新的戰略和作戰優勢的技術解決方案,并通過推進國際合作來不引人注目地使用太空。不過,最終,軍方不應忘記如何就失去關鍵太空基礎設施的使用權進行談判。在人們認為進入太空是理所當然的時代,地圖和指南針閱讀、野外定向、導航和無通信操作等軍事藝術可能需要保留更長時間。
荷蘭皇家空軍中校(退休)帕特里克·博爾德(Patrick Bolder)專門研究規劃、政策和戰略思維。他曾被借調到海牙戰略研究中心 (HCSS),在那里他從事武裝部隊和國防部委托的項目。他在無人系統、人工智能和太空領域的軍事方面發表了多篇著作。他在無人和空間系統的軍事應用方面具備深厚的知識能力。
美國、她的盟國和對手正在為民用和軍事應用擁抱計算環境和技術(以下簡稱AI)的進步。我們的工作建議探討自主和半自主系統中的一個核心矛盾,即無人系統的部署長度(停留時間)與因不定期維護導致的單個系統故障和因對手行動導致的故障之間的基本權衡。本文的獨特之處在于,它將從政策的角度以及應用統計學的角度來探討這個問題,并為更廣泛的無人系統的采購和使用提供見解。
信任一個無人系統意味著什么?這個看似無關緊要的問題是無人駕駛技術的各種民用和軍用應用中的一個核心問題。隨著世界變得越來越自動化,人類看護者的監督越來越少,自主系統將在有限的監控下長期忍受下去。雖然具有長時間續航能力的自主系統可以成為民用和軍用海上監測的寶貴資產,但自主系統群的衰落是一個不可避免的現實。但是,預期的衰減速度和實際速度之間的差異可以為無人系統星座的惡意干擾提供一個早期指標。
上述分析提出了一個重要的問題,那就是當檢測到沒有反應而假定某個系統被摧毀時的故障歸屬。如果無響應是系統失敗的唯一指標,它可能是由各種因素造成的,包括環境、機械故障或最令人擔憂的損耗,我們將其定義為旨在使無人駕駛系統喪失功能并加以摧毀的惡意敵方行動。使用這個定義,損耗與失敗是分開的,因為失敗是由不涉及有目的的敵方行動的情況造成的。對于軍事平臺來說,損耗是最嚴重的情況,因為這些平臺上可能攜帶著操作員不希望落入對手軍隊手中的機密傳感器和有效載荷。
同樣,了解自然退化模式可以使一個國家以一種難以區別于隨機故障的方式使對手的系統退化。這樣的方法可以使一個國家有能力參與進攻性行動,或者在紅方參與軍事行動之前限制藍方對跡象和警告(I&W)的探測。 我們在本說明中的貢獻是在一個統一的結構中考慮無人駕駛系統退化的可靠性和博弈方面。我們的論文結構如下。在第二節中,我們從應用數學和政策的角度回顧文獻。在第三節中,我們對可靠性和博弈論進行了初步的、數學上的統一闡述。在第四節中,我們探討了具體的方案,最后總結了結論并為未來的分析提供建議。