為了應對不斷變化的安全問題并在二十一世紀保持空中優勢,印度空軍(IAF)的現代化是一項至關重要的任務。本文探討了印度空軍的現代化戰略如何與發展中的技術相互影響,研究了技術發展、面臨的障礙和預期的未來道路等重要議題。
文章概述了人工智能 (AI)、高超音速、隱形技術、無人機 (UAV) 和網絡安全等尖端技術如何改變空戰和提高印度空軍的作戰能力。報告從歷史角度描述了印度空軍的現代化之路,包括重要的轉折點、采購和戰略努力。它還根據不斷變化的地緣政治動態和安全關切,闡明了當前的現代化計劃和目標。
探討了一些問題,如財政限制、技術落后,以及在推進現代化過程中將新技術納入現有框架的復雜性。報告還強調了為運行和維護先進系統而創造人力資本的重要性,鑒于技術的快速發展和對合格工人的需求,這一點尤為重要。
文章概述了印度空軍現代化的預期路徑,其中包括納入自主系統、實施網絡彈性戰略、調查顛覆性技術和實施可持續做法。文章為立法者、國防規劃者和行業參與者提供了解決問題和抓住機遇的建議,強調了持續的資金、戰略規劃和靈活的領導力作為有效現代化舉措支柱的重要性。
最后,文章強調了發展中的技術在決定空戰方向方面的重要作用,以及積極主動的現代化舉措對國家安全的重要意義。印度空軍(IAF)可以通過擁抱創新、促進團隊合作和為人力資本分配資源,有效地應對錯綜復雜的當代戰爭,并維護其作為保護印度天空的強大力量。
態勢感知(SA)已成為軍事領域的重要概念之一。俄烏戰爭促使烏克蘭發展信息技術,以管理部隊和作戰情況。陸軍得到了眾多信息技術專業人員志愿行動的支持。因此,烏克蘭陸軍獲得了基于 SA 原則的現代軟件解決方案,用于實戰條件。本研究的目的是分析俄羅斯和烏克蘭戰爭期間軍用和民用 SA 信息系統的發展情況。在研究過程中,使用了 SA 問題的系統分析方法。研究對信息解決方案進行了分類,評估了不同分類部門的產品分布情況,并對開發的產品進行了優勢、劣勢、機會和威脅(SWOT)分析。以最常見的解決方案為例,確定了現有軟件產品的主要特點及其運行技術。確定了解決方案的發展前景、對軍事管理的貢獻以及存在的問題。
圖 1 修改后的恩斯利態勢感知模型。
俄烏戰爭的結果之一是信息技術在烏克蘭陸軍中的迅速發展。這一進程的主要原因是需要在戰場上和規劃相關行動時獲得對敵優勢。除了純粹的軍事內容外,還包括對進行區域和地方治理的領土機構進行管理的安全方面,向民眾通報現有的軍事和其他類型的危險。
在這方面,研究基于態勢感知(SA)方法和以網絡為中心的戰爭(NCW)概念在軍事和民事層面組織信息互動的最常見方法的形成就變得很有意義。自 2014 年以來,烏克蘭一直在積極開發與信息和電信綜合體有關的技術,創建無人系統,并根據軍事部門的需要發展態勢中心。最新和更新的武器類型與這些技術的聯合使用使軍隊能夠以新的效率執行任務。分析這些經驗對于制定新的軍事管理和信息技術使用方法非常重要。
本研究的目標是分析俄羅斯和烏克蘭戰爭期間軍用和民用態勢感知信息系統(SAIS)的發展情況。
研究的目標是分析當前態勢感知概念發展的趨勢、俄烏戰爭期間態勢感知工具使用的特殊性、烏克蘭態勢感知信息工具發展的趨勢和成果,并評估現代戰爭中態勢感知系統發展的進一步前景。
在研究過程中,采用了基于軍事軟件開發分類和類型化的 SA 問題系統分析方法。在結構模型和圖形模型的基礎上,對 SA 信息系統開發結構進行了概念建模。另外,還對烏克蘭 SA 信息系統的發展前景進行了優勢、劣勢、機會和威脅(SWOT)分析。根據分析結果,確定了系統開發的前景和存在問題的領域。在比較分析的基礎上,根據軍事任務和發展前景的范圍對現有發展的特點進行了劃分。
分析態勢感知信息系統的基礎是烏克蘭現有解決方案的基本分類及其與國際慣例的比較。
態勢感知信息系統可按目標用戶、覆蓋水平和地理范圍、與信息和通信平臺的集成程度以及基于這些平臺的交互類型進行分類。
根據軍事行動管理的一般概念和態勢感知信息系統的方法,在適當的覆蓋水平上有四個信息交互層次,它們分別對應于相應的軟件和通信系統類別。這些層次包括戰場火力控制層次、戰術層次、作戰層次和戰略(情報)層次。這些層次的特點是數據的空間和時間分辨率不同,處理數據的方式方法也不同。在火力控制層面,對事件的反應速度正在迅速提高,而在戰略層面,信息的最大覆蓋范圍非常重要[17]。
Delta 是一種用于收集、處理和顯示敵軍信息、協調防御部隊并按照北大西洋公約組織(北約)標準提供 SA 的系統,由烏克蘭國防部國防技術創新與發展中心開發。
Delta 由非常不同的單元使用。它是多領域作戰的工具。陸軍、海軍和防空部隊都使用該系統。每個軍種在使用 Delta 系統時都有自己的需求和任務。
Delta 系統整合了敵軍和資產的位置信息,可以實時跟蹤敵軍位置,并及時記錄探測到的目標,以便對其進行進一步的火力破壞[20]。該系統將敵方信息整合到數字地圖上,數據來源多種多樣:衛星圖像提供商、雷達、傳感器、全球定位系統(GPS)跟蹤器和無線電截獲。用戶可以看到陸地、海上、空中、太空和網絡空間的情況。該系統可在任何設備上運行:筆記本電腦、平板電腦或手機。Delta 系統曾在擊敗 “莫斯科 ”號巡洋艦和解放 Zmeinyi 島等著名行動中使用。
該系統用于計劃行動和作戰行動。作為 Delta 系統一部分的安全 ELEMENT 信使用于各單元之間的協調和安全交換信息。Delta 的平臺和服務按照北約標準構建,支持多邊互操作性計劃(MIP)規范,并允許進行 NCW。該系統與北約成員國陸軍使用的類似解決方案兼容[21]。該系統在北約潮汐沖刺活動中進行了展示。
Delta 是一個基于云的解決方案,已在實施北約標準和最新的行業趨勢,如云原生環境、零信任安全和多域操作。在北約成員國,此類解決方案僅處于試驗性實施階段。
Detla 取代了蘇聯的信息傳遞原則,即由基層情報人員向軍事領導層傳遞有關敵方的信息。領導層會做出決定,并將其下發至指揮系統。如此漫長的信息傳遞路徑會拖慢陸軍的速度,如果指揮所被摧毀,就失去了協調的可能性。
2023 年 6 月,波蘭主辦了北約 CWIX 年度演習,內容是國家作戰和信息系統與北約系統和協議的互操作性。2023 年 6 月 18 日至 22 日,在波蘭舉行的北約 CWIX 國際演習中,來自 A2724 軍事單元的專家作為烏克蘭武裝部隊通信兵(J6)代表團的一部分,使用最先進的 MIP4-IES 協議測試了 Delta 集成平臺與類似北約系統的互操作性。目前,在 28 個北約國家中,只有 7 個國家實施了這一協議,并能享受其所有益處。烏克蘭是已確認有能力使用現代軍事交換協議交換態勢信息的國家之一。這也使烏克蘭有能力在聯合演習和執行任務期間與北約成員國自動交換信息。2023 年測試的主要協議是 Link 16。它能使數據從 F-16 戰斗機傳輸到 Delta [22]。
市場上的系統必須具有互操作性,其開發人員在產品開發階段就應考慮到互操作性的重要性。Delta 正是這樣一個可以與北約國家的軟件解決方案交換數據的系統。該系統與北約戰場管理系統交互,并按照這些信息交換協議運行[23]。
它的核心是一個集成平臺,旨在確保各種傳感器和系統的數據可以正確收集,并確保 Delta 用戶可以交換這些信息。例如,Delta 集成了數字轉型部 - eVorog 和烏克蘭安全局 - STOP 俄羅斯戰爭開發的聊天機器人。
該系統配備了用于監控可疑活動的現代化工具。自 2021 年以來,盟軍網絡單元一直在持續檢查系統漏洞、未經授權的入侵企圖、數據泄露等。
該系統不斷受到敵方不同強度和規模的攻擊。俄羅斯人已被指派單獨的小組來 “撲滅 ”Delta。
Delta 開發人員不斷從大規模戰爭中吸取經驗教訓。當務之急是加強系統的安全性。2022 年 8 月,俄羅斯人對 Delta 發起了網絡釣魚攻擊,獲得了兩個賬戶的訪問權限。
長期以來,Delta 隱藏了系統,不讓搜索機器人索引,因此在谷歌上搜索時沒有登錄頁面的鏈接。黑客偽造了該資源,并在搜索查詢中提出。其中一名用戶利用了這一點,將自己的賬戶提供給了一個釣魚網站。
這些用戶可以獲取某些地區敵軍的有限信息。黑客設法進行了錄音,但他們沒有獲得系統結構的完整信息。
根據烏克蘭安全局的規定對用戶進行檢查,對員工進行測謊。系統具有識別可疑行為模式的協議。網絡專家全天候監控從開發到使用的各個環節的安全。
現在,開發人員面臨的任務是為 Delta SA 系統的所有用戶提供快速身份在線聯盟(FIDO)安全密鑰。這是一種雙因素身份驗證工具,用于訪問各種系統和應用程序。除密碼外,安全密鑰還被用作用戶驗證的第二個因素。主要的操作系統和瀏覽器都支持該密鑰。FIDO 是一個由領先技術公司、政府機構、服務提供商、金融機構和支付系統組成的協會,旨在促進身份驗證標準的開發、使用和合規性。FIDO 聯盟有 250 多個成員,包括微軟、谷歌、蘋果、亞馬遜、Facebook、萬事達、美國運通、VISA 和 PayPal 等領先公司。FIDO 協議使用標準的公鑰加密方法來確保更強的身份驗證。在注冊在線服務時,用戶的客戶端設備會創建一個新的密鑰對。它存儲私鑰,并向在線服務注冊公鑰。身份驗證由客戶端設備執行,它通過簽署呼叫來確認自己擁有私鑰[24]。
語義數據集成以顯示不同數據源的映射框架為基礎。例如,從戰區傳感器獲取信息時,可以自動標記。有些圖層則由人工填充標記:他們對收到的信息進行確認,例如敵軍位置的信息,對其進行驗證,并允許一定數量的參與者訪問相應的圖層。地圖上的符號符合北約標準。
烏克蘭勝利后,Delta 數據集的維護將是一個大問題,因為這是一個巨大的資源。這可能會導致產品的公司化。
Delta 系統具有以下出口潛力:
與北約系統兼容、
托管在安全云中、
支持整合不同的數據源和傳感器、
適應特定類型部隊的需求。
與此同時,2016 年,烏克蘭國防部向第三方承包商訂購了另一項開發成果--Dzvin,這是 Delta 在法律上的競爭對手。烏克蘭陸軍需要一個通用的指揮總部自動化作戰級系統,以確保部隊的指揮覆蓋面。國防部對 Dzvin 進行了測試,該系統本應解決這一問題,但該項目在 2021 年被凍結。開發和測試了原型,但遇到了與開發成本、時間和產品所有權有關的官僚障礙。
該項目還開始讓外國公司參與進來。數字化轉型部聘請了開發商 Palantir。這家市值 166 億美元的美國公司與中央情報局、美國和英國國防部簽有合同。在烏克蘭,Palantir 將與國防部和總參謀部合作,提供不同級別的 SAIS。它們有助于處理和整合來自衛星、無人機和其他來源的信息,并更快地做出決策。
Delta 在俄羅斯的部分功能由 Acacia-M 系統承擔,但它更側重于部隊管理,而非前線感知。俄羅斯國防部在 2018 年花費 200 億盧布(約合 3.18 億美元)購買了 32 套 Acacia-M 移動部隊管理系統。該系統應能收集來自其他系統的信息,供不同兵種使用,并加快作戰和戰術層面的決策。
Kropyva 戰術指揮和控制系統是一款用于創建智能地圖的軟件,與用于規劃和指導任務的設備和儀器相結合。該系統由烏克蘭國防企業聯盟成員 Logika 設計局有限責任公司開發。
該系統的開發、集成和測試始于 2014 年俄羅斯對烏克蘭戰爭初期,當時是一個志愿者項目,來自陸軍 SOS 志愿者組織的一群開發人員開始向武裝部隊提供平板電腦。從 2014 年到 2023 年,共安裝了 1 萬單元軟件,并建立了技術和軟件支持服務[25]。
該系統提供:
訪問帶有自己 GPS 位置的區域數字地圖、
與其他系統用戶交換數據。數據一般包括盟軍單元的位置、探測到的目標坐標和短文信息、
解決個別計算任務,如計算行軍、火力區域或火炮修正、
確保偵察資產數據的交互和傳輸:自動模式下的無人駕駛飛行器(UAV)、雷達和聲納系統。
使用該系統所需的設備
帶 GPS 的平板電腦、
無人機
無線電臺、
雙筒望遠鏡
激光測距儀
熱成像儀。
90-95% 的炮兵都使用 Kropyva 系統。烏克蘭武裝部隊的陸軍--裝甲車、步兵或偵察單元等也使用 Kropyva 系統。與蘇聯的計算器相比,由于該系統的開發,部署炮兵連的時間縮短了五倍,擊中計劃外目標的時間縮短了近三倍,反炮火時間縮短了十倍。
Kropyva 系統是一個安卓應用程序,輸入敵方目標的坐標,最近的炮兵連就會收到,然后進行打擊。
在開發過程中,該應用程序增加了新的功能。它每天更新前線的幾何信息。士兵們可以看到敵人在哪里,他們在哪里,交換位置和情報,并與指揮所通信。它還包括導航儀、帶有精確標高的地圖、一個物體到另一個物體的距離以及火炮到物體的射程計算。
Kropyva 的數據并不集中存儲在服務器上,而是通過流媒體傳輸到所有設備。每臺平板電腦只擁有其所需的位置和武器信息。
布羅尼婭系統可在不直接瞄準敵人的情況下進行射擊。裝甲部隊使用該系統。
當坦克進入射擊陣地時,必須確定其方位。這些數據會傳送給排長,由排長將其輸入平板電腦應用程序。炮彈的參數也會輸入其中,氣象數據也會自動分析。
指揮所可同時計算多輛坦克的射擊位置。例如,三輛坦克的計算需要 5-7 分鐘,而不使用應用程序的手動計算則需要 20-25 分鐘。指揮員將方位指針和橫向水平兩個參數傳送給乘員進行射擊。
程序員提供了從衛星地圖切換到總參謀部地圖的功能,同時保留了目標信息。一般人員地圖不僅顯示這是一條特定的道路,還顯示道路的寬度和路面。
所有志愿解決方案都是自下而上開發的,能夠快速響應軍方的需求。
無人機已成為現代戰爭中不可或缺的一部分,其向更大自主性的演進是不可避免的。本研究探討了軍用無人機向智能化、最小程度依賴人類方向發展的軌跡,并詳細介紹了必要的技術進步。我們模擬了無人機偵察行動,以確定和分析新出現的挑戰。本研究深入探討了對提高無人機智能至關重要的各種技術,重點是基于物體檢測的強化學習,并提供了實際實施案例來說明這些進步。我們的研究結果證實了增強軍用無人機智能的巨大潛力,為更自主、更有效的作戰解決方案鋪平了道路。
圖 3 智能無人機偵察場景和應用技術。
在最近的沖突中,如俄羅斯入侵烏克蘭和亞美尼亞-阿塞拜疆戰爭,無人機被認為是不可或缺的力量。目前,大多數可用于作戰的無人機都是遙控的。雖然無人機在一定程度上實現了自動化,但由于技術和道德問題,仍需要操作人員。從戰術角度看,無人機的最大優勢是 "低成本 "和 "大規模部署"。然而,這兩個優勢只有在無人機無需操作人員即可控制時,也就是無人機智能化時才能發揮作用。
自主無人機本身并不是一個新概念,因為人們已經進行了廣泛的研究。例如,我們生活在一個無人機用于送貨和搜救任務的時代 [1]、[2]、[3]。然而,民用智能無人機技術能否直接用于軍事目的呢?我們的答案是'不能',因為軍用無人機的操作在以下情況下與民用無人機有明顯區別。首先,軍用環境比民用環境更加復雜。想想特斯拉在未鋪設路面的道路上自動駕駛時,駕駛員必須干預的頻率有多高。軍事行動并不發生在 "鋪設良好的道路上"。此外,軍事行動涉及在任意地點分配任務。其次,伴隨軍事行動而來的是敵人無數次的反擊。這些反作用包括主動和被動拒絕,主動拒絕包括試圖攔截,被動拒絕包括隱藏和欺騙。這些敵方活動增加了問題的復雜性。第三,由于軍事的特殊性和安全性,缺乏與軍事行動相關的數據。例如,缺乏坦克和運輸機發射器(TEL)的鳥瞰數據,而這些都是物體探測的常用目標。第四,軍用智能無人機執行任務時需要考慮安全和道德問題。智能無人機在執行任務時如果缺乏穩定性,就會產生不可預測的行為,導致人員濫傷和任務失敗。從倫理角度考慮,即使無人機的整體操作實現了智能化,也需要有最終攻擊決策由人類做出的概念。換句話說,關鍵的考慮因素不應該是無人機是否能自主做出攻擊決定,而是無人機如何提供信息,協助人類做出攻擊的最終決定。這些倫理問題與人類的責任和機器的作用有關。
鑒于這些軍事方面的考慮,對自主軍用無人機和民用無人機的研究應以不同的理念推進。有關軍用智能無人機的研究正在積極進行中,但與民用研究不同的是,大部分研究都沒有進入公共領域。因此,本研究有以下目標。
首先,考慮到軍事行動的特殊性,本研究探討了智能軍用無人機的概念。
其次,我們對該領域出現的各種問題進行案例研究,從工程師的角度看待這些問題,并討論從案例研究中得出的直覺。
圖 1. 智能無人機在民用領域的工程研究
軍用無人機根據其使用目的分為偵察、攻擊、欺騙、電子戰和作為目標等類別 [38],[39]。在本案例研究中,我們重點關注偵察無人機的智能化。案例研究中的無人機以韓國 "Poongsan "公司的無人機為模型。根據應用模塊的不同,該模型可以執行多種任務。不過,本研究使用的是配備偵察模塊的無人機。模塊包括攝像頭、LRF、GNSS 等傳感器和系統。在規范假設方面,假定無人機能夠配備物體檢測和強化學習神經網絡。
圖 4. 用于訓練 YOLOv4 微型目標檢測模型的跟蹤車輛圖像。
圖 12. 根據 Unity 中的情景驗證技術應用
本研究論文介紹了軍用無人機系統盒(The NeuronDrone-Box)中用于攻擊或防御決策的全自主人工智能:硬件、算法和一種新型專用軍用無人機或無人機。第一部分介紹了軍用無人機系統盒(The NeuronDrone-Box)中的攻擊或防御決策全自主人工智能,以適應任何無人機的主控系統。第二部分是使用混沌理論和經濟地理學的算法。第三部分介紹了被稱為 "黑色噩夢 V.7" 的開創性原型機。黑色噩夢 V.7 無人機投彈手擁有一系列與眾不同的功能和應用,本技術報告將對此進行詳細介紹。首先,主張在軍用無人機系統箱(The NeuronDrone-Box)中實施全自主人工智能攻防決策,以控制與全自主人工智能攻防決策軍用無人機系統箱(The NeuronDrone-Box)相連的多副翼系統(MAS)和多導彈系統(MM-System)。
無人機戰爭的新階段已經到來,涉及多個行為體,無人機的使用已從反恐和反叛亂行動發展到全面的常規戰爭。此外,隨著技術的進步和與人工智能的結合,無人機戰爭的第三個新時代即將到來。因此,有必要分析全球軍用無人機的擴散情況、印度軍用無人機的本土化情況以及印度在軍用無人機方面所處的地位。
由于無人機零部件成本的下降和政府支持本土制造的舉措,一些國家現在有機會獨立于全球供應商購買無人機。印度正在加入無人機本土化的競爭,這在這個技術驅動的世界中正迅速成為一個優先事項。印度還在開展多個無人機項目,詳見表 2。其中一些是原型機,如 DRDO "帝國之鷹"、航空發展機構實驗室(ADE)和 CSIR 國家航空航天實驗室(ADE/NAL)"金鷹"、國家航空航天實驗室(NAL)"狡鳥 "和國家航空航天實驗室/ADE "普什帕克 "等,還有一些處于開發階段,如 HAL CATS。值得注意的是,有些無人機屬于 "目標無人機 "類別,如 DRDO Abhyas 和 DRDO Lakshya。
表 2 無人機及其研發機構
值得注意的是,印度制造的無人機均未服役,但印度正試圖從美國和以色列等國進口無人機技術。印度還曾試圖從美國購買 "MQ-9B捕食者 "武裝無人機。
從無人機或無人駕駛飛機的操作部分來看,它們經常被印度用來監控其邊境,特別是與中國和巴基斯坦的邊境。例如,2017 年 12 月,"一架印度蒼鷺飛機在多克拉姆高原附近的中印邊境一側墜毀。同時,'印度蒼鷺至少已部署到印度東北部的四個基地--2015 年的特茲布爾空軍基地、2017 年的巴格多格拉空軍基地(可能至今仍在部署)、2018 年的查布阿空軍基地和 2019 年的昆比爾格拉姆空軍基地'。此外,"印度'搜索者'Mk II 還部署在與巴基斯坦接壤的杰薩爾梅爾和納爾空軍基地。2015 年,印度海軍向布萊爾港派遣了一架 "蒼鷺 "和 "搜索者 Mk II",以監視安達曼和尼科巴群島周圍的海上交通"。
印度還在查謨和克什米爾地區使用了無人機。報道稱,查謨和阿旺蒂波拉的空軍基地駐扎著兩支印度空軍無人機單元。此外,"2010 年代初,印度空軍人員和蒼鷺參與了國家技術研究組織在印度中部打擊毛派組織的行動"。
印度對軍用無人機的使用凸顯了擁有強大無人機技術的重要性以及制定軍用無人機政策的必要性。
這篇調查論文探討了用于軍事指揮與控制(C2)系統的新興網絡方法。文中對以網絡為中心的 C2 系統進行了廣泛的文獻綜述。此外,它還對基于C2概念的范例進行了全面分析,將網絡化C2系統的重要需求與新興方法進行了映射。同樣,文章還探討了如何利用多智能體系統和網絡模擬的支持,真實地模擬網絡化作戰場景。文章分析了結合網絡方法設計創新解決方案的趨勢,以及多智能體系統在現實模擬中的應用前景。最后,文章討論了未來的實施方案,強調了先進的網絡解決方案,以整合不同的技術,推動技術邊界,提高網絡化軍事 C2 系統的效率。
當前的軍事行動場景從戰爭狀態到非戰爭行動(OOTW)不等。后者越來越多地發生在城市,并涉及軍事人員以外的其他行動者(政府和非政府民間機構)。在這兩種情況下,相應的 C2 系統都需要處理高層次的作戰變量,如決策權的分配(在參與作戰的眾多行動者之間)、互動模式的建立(誰與誰溝通)以及信息的傳播(向 C2 中心和網絡邊緣的行動者)。
研究人員對這些變量的相互依存關系進行了研究[84],測試了戰術網絡并評估了不同組織和方法的性能。作者使用一個名為 ELICIT 的指揮與控制實驗平臺來推斷社會層(人類)在模擬行動中的表現,作為團隊組織和 C2 方法的函數,同時考慮到分層和邊緣拓撲結構。ELICIT 平臺可實現即時共享和完美的數據傳輸。因此,為了在現實場景中評估系統的技術層,使用了名為 EMANE 和 CORE 的網絡模擬平臺。評估結果從帶寬、信息分配和 C2 方法等方面提供了對組織的深入了解。這一基線為網絡設計人員提供了有用的信息,有助于在連續的任務行動中優化網絡參數。
在 IoBT 中,智能物體(用于收集和處理數據)與人類(將接收由此產生的相關信息)之間的復雜互動對傳統(分層)C2 造成了巨大影響,這為松散耦合(邊緣)C2 方法提供了空間[29]。由于沒有一種方法適合所有任務和情況[75],因此有必要獲得 C2 敏捷性,以確保戰場上的信息優勢。
根據 "網絡中心戰 "的原則,C2 靈活性是指當任務和環境發生變化時,識別、選擇和調整 C2 方法,甚至轉向另一種方法的能力。為實現敏捷性,C2 系統應將應用與網絡服務結合起來,使用能夠修改三個變量的范例,并可擴展到整個軍事云。然而,目前的系統主要是為人與人之間的互動而設計的,并沒有考慮到人與智能物的組合。
可以利用 SDN 原理來應對這些挑戰,如數據低參數的動態自配置和處理可變的交互模式。除 SDN 外,DTN 和 ICN 指南還可用于處理另一個變量: 數據分布。DTN 從間歇連接的角度進一步探索了 IoBT 的解決方案[12]。另一方面,ICN 可通過在軍用 IP 網絡中建立 SDN 管理的 ?ICN islands? 來定位和緩存內容[13]。在這種情況下,除了對網絡層次結構和優先級進行編程外,SDN 還將 ICN 集成到 IP 網絡的其他部分。
使用此類技術的網絡解決方案旨在優化 IoBT 通信參數,如延遲、信道帶寬、間歇和節點故障,以及節點移動導致的拓撲變化。SDN 對網絡進行協調,利用其可編程性,根據當前的運行要求選擇最佳網絡協議,并可根據功能和網絡狀態進行更改。例如,SDN 可以管理不同的網絡片段,根據網絡(和節點)狀態(帶寬、數據大小、信道延遲、信道可用性等)優化數據量。ICN(或 DTN)功能將利用數據平面在每個片段內進行有效的信息分發和人-物互動。
通過控制哪個節點可以發送/接收數據,SDN 可以在 C2 空間的第三個維度(決策權分配)上發揮作用。在執行任務期間,網絡管理員可根據任務或環境的變化修改這種分配,從而為在網絡中實現 C2 敏捷性提供技術手段。表 1 列出了 C2 Agility 變量及其與網絡范例的映射關系,以及采用每種范例提供的功能可改善哪些網絡參數。
表 1. 支持 C2 靈活性的網絡范例比較
隨著軍事力量向 "網絡中心戰 "發展,并將決策和行動權力轉移到邊緣,所使用的網絡必須采用最有效、最可靠的網絡架構。因此,指揮與控制結構使用支持其需求的網絡范例是非常直接的。采用新興的網絡方法來幫助指揮與控制機構,旨在改進各種網絡參數,并盡量減少任何不足之處。這種支持既可單獨進行,也可組合使用,因為網絡范例并不相互排斥,可以一起使用。
圖 4 展示了如何在軍事行動中使用網絡范例。從左到右,圖中說明了孤立的 IoBT 設備如何利用 DTN 的原理,向經過的無人機存儲和傳輸數據。然后,由徒步士兵、無人機和裝甲車組成的異構軍事單元可以利用 ICN 加強數據傳播,并通過 SDN 控制器控制網絡路徑和配置參數。
另外,假設由于彼此之間的距離或物理障礙,信息無法中繼到另一個單元。在這種情況下,機載平臺可以存儲、攜帶和傳輸數據(如在 DTN 中)。SDN 控制器可接納新的友好節點進入網絡,而 ICN 則可提供額外保護,防止網絡內交換的信息受到惡意攻擊。最后,在敵后收集信息的偵察單元可以保存數據,直到進入近距離網絡范圍時再安全地傳輸其內容(DTN 的另一種用途)。
圖 4. 目前在 C2 領域使用的網絡范例
本文探討了認知戰的概念,這是一種通過操縱對手的認知機制來實現戰略目標的多層面方法。本文借鑒歷史實例和當代發展,深入探討了現代沖突中日益受到關注的 "人心 "問題。分析包括俄羅斯軍事文獻中提出的認知戰的兩個主要組成部分:反射控制和心理戰。西方文獻曾對 "反射控制 "進行過討論,而 "心理戰 "則是最近才出現的一個鮮為人知的概念。本文探討了這兩個組成部分的理論和哲學基礎,強調了它們對認知過程的共同重視。心理戰是 "可控混亂 "戰略的一個組成部分,旨在占領對手的意識并誘導集體心態的變化,而 "反射控制 "則旨在通過有針對性的信息影響對手。本文還討論了認知戰對北約和西方國家的影響,強調了采取積極主動的措施和加強認知防御以抵御對手利用系統漏洞的企圖的重要性。最后,本文強調了保護人類思維的迫切需要,因為人類思維已成為當代戰爭中追求政治目標的主要戰場。
無論是在和平時期還是在沖突時期,信息、心理和影響力行動都被用來實現多個戰略層面的目標。雖然有觀點認為法國軍隊在第一次世界大戰期間通過攔截無線電和電話通信最先參與信息作戰(Bailey, 2001),但孫子早已論述了將后方和陸軍的團結和士氣與敵方進行比較的重要性(Sun Tzu & von Clausewitz, 2000)。此外,腓特烈大帝以其令人印象深刻的情報系統而聞名,他利用欺騙手段誤導對手對其兵力和意圖的認識,從戰略上瞄準對手的信息和認知過程(Dufy, 1974)。
過去 50 年的科技進步,尤其是信息和通信技術的進步,使人們有可能以創新的方式運用行之有效的戰爭方法。由于戰爭的首要目標是政治,而軍事手段只是實現這一目標的手段,因此爭奪 "人心 "已成為當代戰爭的一個重要方面。鑒于北約軍事威懾力量的高度可信性,這對西方國家具有重要影響。對手不再僅僅依靠常規軍事手段,而是越來越注重利用西方的系統性弱點,通過控制對手的認知過程,影響個人和集體層面的認知、行為和決策,從而取得政治上的勝利。從本質上講,人腦已成為戰場,而整個社會則是主要目標。
北約及其成員和盟國一直在發展對認知戰意義和影響的理解,而俄羅斯的軍事文獻則對類似現象進行了獨特的分析。西方認知戰的方法不區分影響的層次。換言之,認知戰可指針對個人、群體或整個社會的行動。相反,俄羅斯軍事文獻將戰爭中的認知因素分為 "反射控制"(Refexive Control)和最近提出的 "心理戰"(Mental Warfare)。
西方文獻中廣泛討論的 "反射控制 "主要集中于通過誘導個人或群體對現實的認知發生轉變來操縱他們的認知過程。相比之下,"心理戰 "試圖重塑個人和社會集體的認知過程,目的是改變他們的社會意識。這是通過破壞精神和道德價值觀、傳統以及國家的文化和歷史基礎來實現的(伊爾尼茨基,2022 年)。
因此,本文的目的是對西方和俄羅斯當代認知戰的進展進行分析,尤其側重于確定核心理論和概念基礎、流行趨勢以及所使用的工具。鑒于這一領域仍在不斷發展,本文提出了更多的問題,而不是給出明確的答案。因此,本文是對西方和俄羅斯圍繞認知戰正在進行的討論的介紹性探討。本文的第一部分從西方的視角提出了自己的見解,隨后的部分則深入探討了俄羅斯的發展,最后得出結論。
自 2017 年起,美國開始使用 "認知戰"(Cognitive Warfare)一詞來描述一個國家或有影響力的團體為操縱敵方或其民眾的認知機制而可能采用的特定行動模式。認知戰的目標是削弱、煽動、影響目標實體,并有可能征服或摧毀目標實體(Stuart,2017)。認知戰整合了信息戰的各個組成部分,將針對無形資產的心理戰和影響戰與旨在擾亂或破壞有形信息系統的網絡戰結合起來。
根據 Claverie 和 du Cluzel(2022 年)的研究,認知戰戰略通常包括通過提供有偏見的信息(或經過數字修改的信息)來蓄意操縱現實,從而達到促進自身利益的目的。新通信工具的出現成倍地擴大了可能性的范圍,在這一領域產生了新的方法和目標。然而,這種復雜性的增加凸顯了潛在目標采取持續復原姿態的重要性,因為受害者可能只有在攻擊發生后才會意識到。這就強調需要采取積極主動的措施,有效地應對認知戰威脅。
如圖 1 所示,認知戰在兩個傳統上相互獨立的作戰領域交匯處占據著舉足輕重的地位:一方面是心理作戰(PSYOPS)和影響作戰(通常與權力概念相關),另一方面是網絡作戰(主要用于防御和破壞物理信息資產)。雖然認知戰的技術方面,特別是涉及網絡能力的方面,與傳統的心理戰不同,但認知戰可以被視為一種互補的努力,其特點是在心理影響領域內具有共同的目標和戰略(Claverie & du Cluzel,2022 年)。因此,認知戰的主要目標不僅僅是輔助戰略規劃或在不直接對抗的情況下取得勝利。相反,它涉及到一場深刻的沖突,涉及到敵對群體的思想、情感和信念,最終重塑他們對現實的認知(Claverie & du Cluzel,2022 年)。
圖 1:認知戰與 PSYOPS(廣義上包括實際心理作戰和其他非動能行動,如影響行動和軍民合作)之間的差異。改編自 Claverie 和 du Cluzel (2022)。
認知戰不僅僅是一種輔助戰略,也不僅僅是一種不通過肉搏戰而取得勝利的手段。其根本目標是通過操縱敵方對現實的感知,對其核心信仰、價值觀和情感發動戰爭。這種類型的戰爭專門針對敵人的思維過程、認知框架和整體世界觀,影響他們如何感知世界和形成概念思維。認知戰的預期效果包括改變世界觀,從而擾亂敵方的平靜心態,破壞其確定性,削弱其競爭力,阻礙其繁榮發展(Claverie & du Cluzel, 2022)。
從本質上講,認知戰是一種利用信息、技術和心理行動來左右對手的認知、信念和決策的沖突形式。其最終目的是干預現實構建過程,破壞心理自信、對過程的信任,以及對群體、社會甚至國家順利運作至關重要的機制(Claverie & du Cluzel, 2022)。因此,認知戰的目的是擾亂或利用對手的決策能力,操縱他們的認知,最終獲得戰略優勢。它可以包括心理戰,如宣傳或虛假信息、網絡攻擊以及通過數字通信傳播虛假信息。國家和非國家行為者都可以參與認知戰,并對對手的決策能力產生重大影響。
認知戰將新技術與人為因素和系統相結合,包括人工智能(AI)、機器學習(ML)、信息通信技術(ICT)、神經科學、生物技術和人類增強過程。這種融合對安全這一包含經濟、社會和文化問題的廣泛概念構成了高風險(Masakowski 等人,2020 年)。因此,戰爭領域已從傳統的三個(陸、海、空)擴展到北約目前認可的六個(陸、空、海、空、網絡和認知)(Guyader,2022 年)。
前面的討論沒有明確北約或任何歐盟國家準備用認知戰工具與其他行為體交戰。相反,目的是更好地了解認知戰及其自衛手段。惡性行為體利用認知戰對付西方的事例時有發生。俄羅斯干預美國大選,散布虛假信息詆毀媒體、公共機構、政治家和公務員,以及有關 COVID-19 疫苗、氣候變化、5G 技術等的虛假說法,都是這方面的明顯例子。
俄羅斯分析人士敏銳地注意到西方世界認知戰的最新發展。俄羅斯總參謀部學術期刊《Voennaia mysl'》最近刊登的一篇文章以明顯的憂慮感斷言,西方政府正高度重視尖端認知技術的發展。這些技術使他們有能力對個人、社會集體和整個國家機器的認知領域施加影響。這種能力構成了全球發達國家為實現其地緣政治目標而實施全面認知戰戰略的基石(Zhdanov 等人,2023 年)。
俄羅斯的認知戰方法與西方的理解不同。相反,它根據行動的來源劃分出兩個基本組成部分。當源頭來自俄羅斯時,它被稱為 "反射控制",而當源頭來自西方時,它被稱為 "心理戰"。雖然 "反射控制 "在西方文獻中已有廣泛論述,但 "心理戰 "的概念相對較新,值得進一步分析和討論。因此,本文將主要關注 "心理戰 "的原則。這兩個概念有著共同的理論和哲學框架,都與認知過程相關聯。此外,"心理戰 "還與 "反射控制 "共享 "反射性 "原則。
"反射控制 "是一種向對手(被控制者)提供敵方專門信息,誘使其自愿采取控制者所希望的預定行動的技術。這可以通過改變敵人的信息處理(認知)或有選擇地傳播信息(信息)來實現。當敵方受到影響而自愿做出對控制者有利的決定時,可進一步將其分為建設性反射控制和破壞性反射控制,前者的目的是破壞、癱瘓或抵消敵方的決策過程和算法。這種操縱利用道德、心理和其他因素,包括對手的個人特征,利用欺騙行動中的心理弱點。
不要把沖突僅僅看作是兩支兵力之間的互動,而必須把沖突看作是發生在敵對雙方決策過程中的一種動態。每個對手的選擇都是由他們對自己和對手的認知所決定的,從而形成兩者之間的反射互動。再現控制包括這樣一個過程,即一方向敵方提供推理或信息,引導敵方進行邏輯推理,并最終做出由發起方預先確定的決定。一個更現代的定義將其描述為一種向伙伴或對手傳遞特別準備的信息的方法,目的是引導他們自愿做出行動發起者所希望的決定。反射控制所使用的主要手段有(科莫夫,1997 年):
消耗: 這種戰術旨在迫使敵方采取不明智或徒勞的行動,消耗其資源并降低戰斗準備。它可能涉及有限的戰斗或聲東擊西的行動。
誘餌: 該戰術涉及信息反擊,使敵人在脆弱地區(后方、側翼等)感受到不需要特殊反擊措施的威脅。其目的是轉移敵人對真正威脅的注意力,使其放松警惕。
瓦解: 這種戰術主要是一種外交武器,利用信息反擊向敵方灌輸違背聯盟利益的思想。這可能包括誤導公眾輿論,或向相關國家領導人灌輸有關軍事政治局勢的錯誤觀念。此外,它還可能包括在敵國內部制造緊張局勢或加劇現有矛盾,削弱其軍事和經濟實力的行動。
綏靖: 用于說服敵方,使其相信對手持有中立或友好的意圖。它涉及信息對抗措施,給人一種例行戰斗訓練而非準備敵對行動的印象。其目的是讓敵人相信對手是和平的、不具威脅性的,從而降低他們的警惕性。任何計劃中的攻擊都要嚴格保密。
恐嚇: 目的是讓敵人了解對手真實或想象中的優勢。
挑釁: 目的是誘使敵方采取對己方有利的行動。
超負荷: 它要求在準備和敵對行動期間向敵人灌輸大量信息。這給他們的指揮系統造成壓力,迫使他們在不確定和混亂的情況下做出決定。
建議: 這種戰術涉及塑造和利用對方的行為模式。在準備階段,向敵方提供法律、道德、意識形態或其他方面的信息,促使其采取有利于對手的行動。
分散注意力和癱瘓: 在作戰行動的準備階段,對敵方最重要的地點之一(如側翼和后方)造成真實或假想的威脅。它迫使兵力重新評估其關于行動軸心的決定。
盡管人們可能對 "反射控制 "持懷疑態度,但它的明顯優勢在于,它迫使潛在用戶形成一種思維模式,即了解敵人、思考招數和反招數,并嘗試發展一種嚴謹的方法論來分析戰略問題并做出最佳決策,這一點至關重要。因此,"反射控制 "旨在改變受試者對物質世界的感知,從而影響社會意識并改變其認知過程。反射控制可以理解為一種策略,通過向合作伙伴或對手提供精心定制的信息來影響他們,從而引導他們自愿做出與發起者所期望的結果相一致的決定。因此,它是俄羅斯影響認知的主要手段之一,旨在影響對手的決策過程。它與北約之前討論的認知戰概念有許多相似之處。
心理戰的概念主要與俄羅斯人的信念有關,即他們正面臨著一場由西方通過顏色革命發動的文明戰爭,以達到俄羅斯軍事文獻中所謂的 "受控混亂 "狀態。日丹諾夫等人(2023 年)認為,俄羅斯對維護國家利益的追求已經轉變為文明對抗,表現為針對整個西方世界的混合戰爭,這不僅包括國家作為主權國家的存在,還包括整個俄羅斯文明的保存。從這個意義上說,它是之前討論的發展,而之前的討論大約在 2010 年代初就已經開始了,當時 A. A. Bartosh、I. N. Vorobyov、V. A. Kiselyov、S. G. Chekinov、S. A. Bogdanov 和其他俄羅斯軍事學者開始就俄羅斯軍事文獻中所稱的 "新一代戰爭"(Voyna novogo pokoleniya 或 New Generation Warfare)展開討論。從這個意義上說,心理戰是 "可控混亂 "戰略的主要組成部分之一,而 "可控混亂 "戰略是 "新一代戰爭 "的一部分。
"可控混亂 "是一種地緣政治模式,旨在對另一個國家(客戶國)選定的目標受害國造成破壞。這種 "破壞 "需要采取一系列措施,通過制造人為危機,削弱受害國的地緣政治優勢,包括領土面積、人口總數、國際地位、經濟潛力、軍事實力和綜合能力(Serzhantov et al.) 它還與俄羅斯的 "混合戰爭"(gibridnaya voyna)概念密切相關,該概念被定義為侵略國協調使用多種類型(工具)的暴力,旨在利用目標國的弱點,涵蓋所有社會功能,以實現協同效應,使敵人屈從于自己的意志(Bartosh,2022 年)。在這種情況下,奪取領土被推翻令人反感的政府和賦予忠誠的政治兵力所取代,從而剝奪目標國的主權并將其置于外部控制之下。
正如 Vorobyov 和 Kiselyov(2014)所述,俄羅斯深信西方正在使用一種顛覆性的意識形態武器,即所謂的 "西化"(Westernization),它涉及將與西方國家相似的社會制度、經濟、意識形態、文化和生活方式強加給俄羅斯(或其他國家)。這一戰略旨在詆毀俄羅斯現有的社會制度,在民眾中制造分裂,并為反對派運動爭取支持。從根本上說,這就是 "顏色革命",俄羅斯人堅信這是西方發動 "混合戰爭 "的主要手段。
在俄羅斯看來,"混合戰爭 "仍然是西方使用的專用工具,與俄羅斯的軍事條令格格不入。根據俄羅斯的文獻,混合戰爭的過程分為三個階段(Vorobyov & Kiselyov, 2014): 第一階段是在受害國內部挑起危機、促進不穩定、制造內部沖突;第二階段的中心是使受害國退化、貧困化,并最終將其推向解體,有效地將其轉變為通常所說的 "失敗國家";最后,西方將自己描繪成仁慈的救世主,對局勢進行干預,促進政治權力的更迭。如有必要,美國兵力隨時準備實施入侵,然后開展所謂的 "穩定 "行動。混合戰爭中使用的主要手段有(Karavaev,2022 年):
心理戰在這一過程中的作用是通過使用一套方法和影響手段,將不同規模的活動和行動進行戰略組合,以 "占領 "對手的意識為目標,挫敗社會意識,導致其意志癱瘓,并誘導民眾的個人和集體心態發生變化(Karavaev,2022 年)。因此,心理戰被定義為 "旨在'占領'對手意識的各種規模活動和行動的協調總和。這樣做的目的是麻痹其意志,改變民眾的個人和群體意識,打擊陸軍和社會的士氣,摧毀其精神和道德價值觀、傳統以及國家的文化和歷史基礎,抹殺人民的民族認同感(伊爾尼茨基,2022 年)。它有七個主要信條:
信息化: 對國家和軍事指揮系統以及對方的控制產生復雜的影響,從而導致通過所需的決定,并使基礎設施管理的運作陷入癱瘓。
心理:蓄意利用宣傳和其他手段(外交、軍事、經濟等)直接或間接影響敵方的觀點、情緒和情感,從而影響敵方的行為和文化設施。
控制論: 旨在破壞信息安全,擾亂計算機系統的運行,竊取數據,秘密監視和搜查不利證據。
政治:為政治孤立創造條件,并造成各種后果;
經濟上: 經濟:制造人為的貿易壁壘和限制,暫停投資資產。
金融: 關閉資本市場,使借貸、金融服務、中介和結算成為不可能。
混合型:結合使用秘密行動、破壞和網絡戰,以及向在敵國境內活動的叛亂分子提供支持。
無論是在和平時期還是在軍事沖突期間,其目標都是敵對一方的心態、身份、歷史傳統和價值觀。其目標是摧毀或改變影響對象:摧毀公眾意識、公共機構、國家、兵力等。心理戰的主要形式包括多向信息行動,其間使用特定的信息行動來影響人的意識(態度、感染、模仿、說服、影響、壓制和暗示),針對的領域如下(伊爾尼茨基,2022 年)。心理戰使用以下技術(Karavaev, 2022):
隱瞞有關社會各領域形勢的重要信息。
根據 "林子大了什么鳥都有 "的原則,將有價值的信息淹沒在一系列 "信息垃圾 "中。
偷換概念或曲解概念。
將注意力轉移到無關緊要的事件上。
應用媒體空間中經常使用的概念,而這些概念的含義已經發生了質的變化。
向受眾展示比正面新聞更受關注的負面信息。
討論沒有實際社會價值的事件,利用錯誤的社會學研究成果來歪曲社會形勢。
禁止某些類型的信息和新聞欄目,以防止公眾廣泛討論對某些權力結構至關重要的問題和話題。
公然撒謊,誤導民眾了解本國和外國公眾。
在這種情況下,行動重點是控制對手的認知過程,以影響個人或集體的觀念、行為和決策。目標是使受攻擊國家/地區的民眾與攻擊者的政治、社會、經濟和軍事/戰術目標保持一致。要實現這一目標,就要利用社會工程工具和技術,混淆政治辯論,癱瘓決策過程。過去三十年的技術發展、互聯網的發展以及網絡和網絡資產的重要性增加了改變和控制信息流的機會。由于目標是將信息轉化為知識的過程,信息已成為一種武器(Ilnitsky,2022 年),因此社會已成為戰爭中的一個公平目標。
克勞塞維茨闡述的持久原則強調,在大戰略層面,戰爭是圍繞政治目標展開的。新技術的出現帶來了新的交戰形式,包括動能和非動能方法。這些多層面的戰略旨在引起個人和集體認知過程的轉變,最終目的是實現戰略目標,傳統上通過動能手段來實現,現在則通過非動能手段來實現。近年來,"認知戰"(cognitive warfare)概念備受關注,其目的是操縱敵人或民眾的認知機制,以削弱、影響或征服目標實體。這種戰爭形式利用心理戰、影響戰和網絡攻擊來改變對手的認知、信仰和決策過程。在此背景下,北約和西方國家一直在努力應對認知戰的復雜性以及對手利用系統漏洞帶來的挑戰。此外,戰斗序列已從過去的體力、情感和智力因素轉變為現在的智力、情感和體力因素并重。
與當前的西方方法相比,俄羅斯軍事文獻提出了更加細致和獨特的觀點,介紹了兩個主要組成部分: 反射控制和心理戰。雖然 "反射控制 "的概念在西方文獻中已受到關注,但 "心理戰 "的概念卻是最近才出現的。反射控制和心理戰的理論和哲學基礎都以認知過程為中心。反射控制的目的是通過向對手提供有針對性的信息來施加影響,而心理戰的目標則是對方的心態、身份、歷史傳統和價值觀。
值得注意的是,心理戰是受控混亂和顏色革命背景下不可或缺的一部分。根據俄羅斯的文獻,心理戰的目的是占領對手的意識,麻痹他們的意志,并促使民眾的個人和集體心態發生變化。它試圖摧毀或改變目標國家的社會意識、公共機構、國家、兵力和其他關鍵方面。心理戰結合多向信息作戰,利用特定技術影響人的意識,包括態度、感染、說服和壓制。值得注意的是,俄羅斯認為心理戰是西方用來對付包括俄羅斯在內的不結盟國家的工具。
從這個意義上說,俄羅斯將自己定位為西方挑起的文明戰爭的受害者。俄羅斯不認為自身存在潛在的缺陷,而是將西方價值觀和政治、社會、經濟模式的吸引力歸咎于外部操縱,不認為本國精英的價值觀和政策可能會導致獨特的弱點和挑戰。因此,俄羅斯將責任歸咎于西方等外部行為體。
與此同時,俄羅斯還采用了他們認為西方正在對其使用的策略,將矛頭指向西方本身,這也可以被稱為 "文明戰爭"。他們的目的是利用西方自身的制度脆弱性,目標是推翻令人反感的政府,讓政治兵力上臺,而不是奪取領土。因此,由于目標是政治性的,他們利用了社會與政治、政府、經濟、軍事和其他機構之間的差距。因此,這些敘事不是親俄的,而是反西方、反體制、親民粹的,針對的是更廣泛的社會階層。
盡管認知戰并不能取代動能戰,但由于對手不斷采用創新和復雜的方法來實現其政治目標,西方在反擊認知戰時必須保持警惕。通過投資于積極主動的措施,包括增強復原力、信息安全和認知防御,北約及其成員國可以在面對不斷變化的威脅時更好地保護其社會并維護民主價值觀。政治家、公務員和其他利益相關者還必須明白,他們的行為會影響國家的信任度。信任度越低,認知行動成功的幾率就越高。
本文所介紹的研究得到了德國聯邦國防軍裝備、信息技術和在役支持辦公室 (BAAINBw) 的支持。
有人無人編隊是提高民用和軍事行動效率的一個關鍵方面。本文概述了一個為期四年的項目,該項目旨在開發和評估有人-無人編隊飛行的方法。編隊飛行場景是針對執行近距離編隊飛行的有人和無人駕駛旋翼機量身定制的。本文介紹了使用案例和測試方法。開發了兩種編隊飛行算法,并對照基于航點的預編程基線進行了評估。評估是在由不同飛行員參與的模擬器活動和由一名評估飛行員參與的飛行測試活動中進行的。在最后的飛行測試活動中,首次實現了有人駕駛和無人駕駛直升機之間的耦合近距離編隊飛行。最后,本文包含了飛行測試和模擬器測試的結果。
在德國航天中心 MUM-T 研究期間,對三種一般編隊策略進行了調查。
第一種方法在評估過程中被用作基線。這種方法被稱為航點模式,假定有人駕駛直升機的機組人員通過基于航點的界面指揮無人機的移動。這種基于航點的導航是無人直升機最先進的能力。由于耗時和可能的輸入錯誤,飛行任務需要大量的準備時間。由于缺乏靈活性,無人直升機被認為是編隊的領導者。因此,載人直升機跟隨無人機的飛行模式并保持編隊,同時監控空間間隔以避免碰撞。在這種模式下,載人直升機可以隨時離開編隊,但只要編隊還在,就必須監控兩架飛機之間的距離。通過引入最小距離或半徑(稱為安全半徑)來確保飛行安全。圖 1 給出了簡要概述。
請注意,編隊的領隊是確定飛行速度或方向等飛行參數的飛機。在 DLR MUM-T 飛行測試活動中,出于安全考慮,無人機始終位于載人直升機之前。
第二種基于相對導航的方法在下文中稱為 RelNav。在這種模式下,無人機使用控制器保持與載人直升機的相對位置。有關編隊飛行控制模式的詳細介紹,請參閱參考文獻[21]。[21]. 在該模式下,無人直升機與有人駕駛直升機直接耦合,無人機跟隨有人駕駛直升機飛行,不執行任何規定任務。在 RelNav 模式下,有人駕駛直升機指揮編隊,無人機保持相對位置。此外,還在有人駕駛直升機前方劃定了一個安全區域,從駕駛艙可以目視到無人直升機,以提高飛行安全性。在圖 2 中,該區域顯示為允許區域,而最小距離則表示為安全半徑。
第三種方法旨在將 RelNav 模式中任務期間改變飛行路線的靈活性與航點模式中載人直升機不直接耦合運動相結合。這種模式被命名為 "走廊模式",因為它的主要特征是 "走廊"。走廊是一種類似航點的任務,具有規定的速度和轉彎,但使用的不是規定的航點位置,而是允許的無障礙區域。在 "走廊 "模式下,無人飛行器會沿著走廊飛行,但如果違反了規定的邊界,則會發出額外的速度指令。這些邊界可以是最大或最小距離,也可以是相對于載人直升機的某個方向。在這種模式下,無人機能夠對載人直升機的行為做出反應,但對細微的航向或速度變化不太敏感。無人機在走廊模式下的行為可分為兩種不同情況。首先,在標稱行為中,無人機完全處于走廊的邊界內。因此,無人飛行器是按照規定的走廊飛行。邊界上有預定義的緩沖區,為防止違反邊界,會對無人飛行器發出速度指令。無人機在接近允許區域的邊界或允許走廊的邊界時會改變行為。在這兩種情況下,如果同時到達兩個邊界,就會產生一個速度指令,以防止違反邊界;詳細計算可參見參考文獻[21]。[21]。 如果違反了允許走廊的邊界,無人飛行器應切換到 RelNav 模式。或者,如果走廊和載人直升機的允許區域都被侵犯,無人機應切換到航點模式。圖 3 是走廊模式的示意圖。
為確保飛行安全,該項目還開發了另一種應急模式,該模式被命名為 "脫離模式"。在任何 MUMT 編隊飛行中,該子模式始終可用。如果違反了安全關鍵邊界或出現技術缺陷,就會啟用該模式。該模式將兩架飛機分離,并觸發無人機的預定義行為。載人直升機的脫離行為被定義為 90° 轉身離開無人機并爬升約 150 英尺。
引入的 MUM-T 模式具有不同的自動化程度。不過,要實現安全的 MUM-T 編隊飛行,必須執行幾項共同任務。它們是:
領導編隊:一架飛機(稱為領隊)確定編隊參數(如速度、高度或航跡)。
避免碰撞:這項任務要求監控飛機之間的距離,并對任何違反安全規定的情況做出反應。
保持編隊:監控編隊領隊位置并保持相對位置不變是保持編隊的任務。
本文試圖說明無人機戰爭在確保印度國家利益方面的效用。它首先確定了無人機擴散如何在印度的安全目標背景下成為一種威脅和機遇,并討論了無人機戰爭能力建設在應對印度面臨的安全威脅方面的重要性。然后,它強調了印度軍隊可以利用無人機戰爭來實現其目標的好處和行動領域,從ISR和 "枯燥、骯臟和危險 "的任務到反恐和后勤。它還談到了反無人機技術和與此相關的挑戰。然后,本文研究了印度的無人機和反無人機作戰能力的現狀。最后,它討論了在未來的無人機戰爭能力建設道路上必須解決的五個問題。本文認為,考慮到印度的地緣政治現實,印度必須采取行動,通過本土生產和國際采購來建設其無人機作戰能力。
從開展精心設計的跨境反叛亂行動到有針對性的打擊,以及在印度洋地區的情報、監視和偵察(ISR)任務,印度軍隊正在戴上各種帽子,以應對該國在21世紀地緣政治環境中面臨的各種威脅(Bhardwaj,2021)。規劃、準備和化解這些威脅需要采取積極主動的方法來采用新的軍事技術,掌握使用這些技術的戰術知識,以及管理這些行動的安全影響的政治能力(Chopra,2022)。
無人機或無人駕駛飛行器(UAVs)就是這樣一種尖端的戰爭工具,它已經成為監視和懲罰行動的重要組成部分(Chopra, 2022)。無人機為十幾個國家所擁有,不再限于美國在巴基斯坦和阿富汗的反恐行動。無人機不僅在亞美尼亞和阿塞拜疆的武裝沖突中發揮了決定性作用,而且在最近的烏克蘭-俄羅斯沖突中雙方都在廣泛使用。
對印度來說,這種情況既帶來了細微的安全威脅,也帶來了機會。2021年6月對查謨IAF基地的恐怖襲擊證實了人們的懷疑,即非國家組織正在獲得能夠利用無人機進行恐怖活動的能力(MC,2021)。此外,中國通過水下無人機對印度海軍艦艇的監視表明,該技術也增強了傳統安全問題的破壞能力(Bajpai, 2022)。然而,另一方面,印度在2022年共和國日閱兵中展示了一支無人機艦隊--無人機可以有效地用于領導層斬首、信息收集、削弱敵人士氣和減少軍事傷亡。
因此,考慮到在無人機戰爭中落后的成本和使用這種技術能力的好處 效益,發展無人機作戰能力、 特別是本土化,對印度軍隊來說越來越重要。(Bajpai, 2022)。
強調無人機作戰能力建設在應對印度面臨的安全威脅方面的重要性。
解釋印度軍方可以利用無人機戰爭實現其目標的好處和行動領域。
研究印度無人機戰爭的現狀,并就該國如何進一步發展提出建議。
本研究論文分為六個部分。第一節簡要介紹了無人機戰爭及其歷史。第二節討論了印度在21世紀的安全問題以及無人機在幫助印度解決這些問題方面所發揮的作用。這一節強調了印度資助發展無人機戰爭能力的必要性,并討論了無人機是一種機遇、一種威脅,也是印度實現自力更生的重要工具。第三節進一步深入探討了無人機在戰爭和反恐方面的優勢和用途。這一節的目的是解釋無人機目前在什么情況下被使用,并概述無人機戰爭對該國的潛力。第四節討論了反無人機技術的關鍵方面,以及印度反無人機系統的狀況,特別是針對非國家行為者。第五節將解釋無人機戰爭的局限性和批判性,以提供一個平衡的視角。最后,第六節在結論中解釋了印度無人機戰爭的現狀,并討論了為印度發展無人機和反無人機能力鋪平道路而必須解決的五個注意事項。
本文的范圍僅限于為印度的無人機戰爭能力建設提出理由,而不是探討無人機戰爭本身的各個方面。
美國陸軍網絡部隊的技能和能力在其創建后的十年里得到了增長。本文重點介紹了陸軍網絡任務部隊部分所需的結構性變化,這些變化將使其繼續增長和成熟,因為陸軍過去的組織和結構性決定對當前和未來的效率和效果造成了挑戰。對當前形勢的評估強調了軍事領導層必須解決的領域,以使陸軍的網絡部隊繼續發展以滿足多域作戰的需要。
訓練和裝備一支能夠在新領域開展行動的新軍事力量是一個反復的過程。美國上一次開始這樣的努力是在二十世紀初,航空部隊的誕生和空域的出現。戰術、部隊結構和利用新能力的戰略是在軍事航空業建立后發展起來的,但被當時缺乏危機感的情況所界定和限制。第二次世界大戰迫使空軍迅速成熟,并導致了美國陸軍航空隊的建立,這是一支為應對空域挑戰而設計的有凝聚力的戰斗部隊。與陸軍航空隊一樣,陸軍的網絡部隊正在達到成熟的程度,擁有切實的能力和針對對手的作戰經驗,并將受益于評估先前的組織和人事決定的影響,為多域作戰做準備。
對軍事網絡的重大和復雜的入侵為美國網絡司令部(USCYBERCOM)的成立提供了動力,并使網絡空間與空中、海上、陸地和太空一起成為作戰領域。陸軍和國防部(DoD)已經在建立該領域的能力方面取得了重大進展。從部隊結構的角度來看,主要的亮點包括:
在人事方面,陸軍在2014年成立了網絡部,并在2018年整合了電子戰。最近,陸軍正式確定了網絡空間能力發展官員/準尉軍事職業專業(MOSs),以提供設計和創建特定網絡空間能力的有機能力。
從理論到培訓再到組織,該部門和網絡單位不得不確定需求,進行試驗,并制定解決方案,以滿足不斷變化的網絡空間行動的需求。在這篇文章中,我們研究了與兩個最初的部隊結構決定相關的挑戰,并提供了克服這些挑戰的考慮。
首先,當陸軍創建其網絡部隊時,進攻性和防御性網絡行動被隔離在兩個不同的獨立旅內。歷史上的分界繼續存在,并帶來了意想不到的后果。盡管創建了一個新的分支和軍事職業專業,但將進攻性網絡行動(OCO)和防御性網絡行動(DCO)分開的組織決定對人員和資源產生了負面影響。
其次,這些單位有復雜的指揮系統,有獨立的行政控制(ADCON)和作戰控制(OPCON)關系。目前,網絡小組的作戰指揮與小組的行政和領導不一致,包括人員評級、財產問責、統一軍事司法法典的權力和指揮本身(例如,連長跟蹤網絡小組的訓練和醫療準備,而小組負責人負責日常運作)。這些復雜的問題造成了混亂和驚愕,阻礙了統一的努力。
雖然這些組織決定是經過深思熟慮的,也是出于行動的需要,但它們阻礙了陸軍網絡部隊內部的統一行動,造成了組織和行動上的損失。整個聯合網絡社區正在進行反省。隨著所有的CMF小組最近實現了充分的操作能力,美國網絡司令部正在評估其目前的規模,并要求陸軍和空軍派遣更多的小組。為了給網絡空間帶來更統一的方法,空軍通過重新指定和重新分配第67網絡空間聯隊下的幾個單位來重新調整其內部組件的結構和組成。現在是重新審視陸軍內部結構以更好地支持網絡空間行動的理想時機。如果陸軍忽視了過去因需要而做出的決定的影響,而不重新評估其有效性,那將是一種失職。陸軍必須在網絡部門內部推動更大的團結,使該組織作為一支有效的網絡空間戰斗力量繼續前進。
在當代戰爭中,數據科學對于軍隊實現信息優勢至關重要。在這項研究中,通過綜合的、半系統的文獻綜述,對158篇同行評議的文章進行了分析,以獲得對該主題的概述。該研究考察了文獻在多大程度上關注數據科學在軍事決策中的機會或風險,并按戰爭級別(即戰略、戰役和戰術級別)進行區分。
在社會科學文獻中觀察到對數據科學風險的關注相對較多,這意味著政治和軍事決策者受到對數據科學軍事應用的悲觀看法的影響過大。然而,在正式科學文獻中,幾乎沒有涉及到數據科學的感知風險。這意味著對數據科學軍事應用的擔憂并不是針對能夠實際開發和增強數據科學模型和算法的受眾。對軍事數據科學的機會和風險的跨學科研究可以解決觀察到的研究差距。
考慮到戰爭的級別,與其他兩個級別相比,觀察到對戰役級別的關注相對較少,這可以說是一個研究空白。軍事數據科學的機會大多出現在戰術層面。相反,對戰略問題的研究大多強調了軍事數據科學的風險。因此,對軍事戰略數據科學應用的特定領域要求幾乎沒有表達。在當今的戰爭中,缺乏這樣的應用可能最終導致次優的戰略決策。
如今,數據科學和相關概念吸引了大眾的關注。然而,分析數據以支持決策并不新鮮。考慮一下歷史文明中著名的人口普查的例子,可以追溯到巴比倫帝國(公元前4000年)。巴比倫人利用人口普查來調節糧食庫存,以確保整個人口有足夠的食物[1]。然而,相對較新的是捕捉一切事物和每個人的數據的傳感器的數量,產生的數據量不斷增加。結合計算能力的急劇增加,這為廣泛的行業帶來了分析的機會,例如癌癥研究[2]、金融[3]和公共服務[4]。對軍隊來說也是如此。除了這些機會之外,決策者也面臨著由于數據量不斷增加而帶來的挑戰。僅舉幾個例子。如何在決策過程中整合所有相關數據?我們使用哪些算法,為什么?我們是否被允許將所有可用的數據用于所有目的?然而,在競爭環境中,主要的挑戰和決定勝負的因素之一可能是比競爭對手更快地處理更可靠和詳細的數據的能力。在商業上,這相當于贏得或失去金錢或市場份額;在政治上,這可能最終導致地方或全球范圍的權力轉移。因此,軍隊--作為政治的工具--必須努力爭取權威的信息地位,這一點也得到了政策制定者的認可,例如[5],[6]。
為了實現這種信息優勢,有必要處理所謂的戰爭迷霧,即與戰爭密不可分的不確定性。在當代信息環境中,數據科學對實現這一地位至關重要。換句話說,數據科學既是利用大數據機會的前提,也是回答那大量數據帶來的挑戰的前提。
隨后,關于戰爭行為中的信息優勢有大量的研究,例如[7]、[8]、[9]、[10]。有關軍事決策中的數據科學的研究大多集中在軍事行動的戰術層面上的數據科學機會,例如[11]、[12]、[13],而關于軍事戰略決策中的數據科學的研究卻很少。那些針對戰略層面的研究主要關注算法決策的風險而不是機會,例如[14]、[15]、[16]。據我們所知,目前還沒有關于數據科學在各級軍事決策中的機會和風險的廣泛文獻調查。為彌補這一空白,我們重點關注以下研究問題:
問題1:關于軍事決策中的數據科學的學術文獻在多大程度上集中于機會或風險?
問題2:這種關注點是否因研究集中的戰爭級別而不同?如果是的話,這意味著什么?
問題3:在安全研究學科之外,有哪些關于數據科學的研究可以在理論上加強軍事決策?
我們對數據科學在軍事決策中的作用進行了綜合的、半系統的文獻回顧,對目前關于這一主題的研究進行了嚴格的評估,并確定了未來研究的差距。在社會科學文獻中,我們發現人們對數據科學在軍事上的效用持相對悲觀的態度,在戰略層面的懷疑程度最高。因此,我們建議加強對軍事數據科學的跨學科研究。
本研究的主要貢獻是對有關在軍事決策中使用數據科學的知識體系進行了廣泛評估。此外,還指出了一些未來研究的機會。除了豐富學術討論外,這也有助于改善實踐中的軍事戰略決策。
本文的其余部分結構如下。為了把我們的研究放在一個更廣泛的角度,第2節概述了先前關于軍事決策中的數據科學的研究,我們還提供了數據科學的定義和軍事決策發生的戰爭級別。第3節描述了研究方法,解釋了為本文獻綜述尋找相關文章的過程,我們在第4節介紹并討論了我們的主要發現。在結論部分,我們概述了本文獻綜述的理論和實踐意義,以及我們研究的局限性。
為了在信息時代保持競爭優勢,軍隊必須利用數據和計算能力來獲得權威的信息地位[5]。然而,數據科學在軍事決策中的應用還沒有得到充分的發揮。我們對軍事決策中的數據科學進行了綜合的、半系統的學術文獻回顧,以獲得對該主題的概述,并對其進行批判性評估。此外,我們還分析了文獻在多大程度上關注了數據科學的機會或風險,以及這與研究集中在的戰爭層面有什么關系。我們在文獻回顧中包括了158篇文章。在這個結論部分,我們概述了我們研究的理論和實踐意義以及局限性。
首先,社會科學文獻顯示出對數據科學風險的相對關注。由于我們假設對軍事決策感興趣的政策制定者很可能主要是由社會科學文獻提供信息,這意味著政治和軍事政策制定者受到對數據科學在軍事領域應用的悲觀看法的影響過大。
同時,在正式的科學文獻中,幾乎沒有涉及數據科學的感知風險。這意味著對數據科學在軍事上的應用的擔憂并沒有針對那些能夠實際開發和加強數據科學模型和算法的受眾。這表明,這些模型的進一步發展不會適合所有具體的軍事決策需求。我們相信,對軍事數據科學的機會和風險的跨學科研究可以解決所觀察到的研究差距。
當我們放大軍事決策時,我們觀察到與其他兩個層面相比,戰爭的操作層面的關注度相對較低,這表明在軍事操作數據科學方面存在研究空白。
軍事數據科學的機會大多出現在戰術層面。相反,強調軍事數據科學風險的研究往往主要集中在戰略層面,其中核威懾最引人關注。因此,軍事戰略數據科學應用的特定領域要求幾乎沒有被表達。在當代信息環境中,缺乏軍事戰略數據科學可能會導致次優的戰略決策。這本身就是一個道德問題。因此,進一步研究軍事戰略數據科學的機會對軍隊來說是非常有價值的。
我們為這種未來的工作提供了一些建議,主要來自非軍事文獻,再次強調了跨學科研究在加強軍事決策方面的價值。數據科學可以改善這種決策。顯然,這并不是說數據科學應該在決策過程中完全取代人類,但我們至少應該探索各種可能性,為決策提供最佳參考。
對軍事數據科學的進一步研究(特別是在戰略和行動層面)不僅是學術責任。我們同意梅茨的觀點,這也需要培養未來的戰略領導力,注重創業精神[61]。畢竟,只有當數學、計算機科學和商業知識齊頭并進的時候,數據科學才會成功。而后者又取決于商業領袖如何設想他們的未來。
首先,由于我們在廣泛的領域中進行了跨學科的文獻回顧,不可能選擇所有的相關文獻。因此,我們對與各學科相關的期刊進行了初選。鑒于現有期刊的總數,這種選擇本身可能會影響我們研究的有效性。為了盡量減少這種影響,我們又進行了一次電子搜索,如我們的方法論部分所述。
第二,我們只審查了學術文獻。未來的研究可能會受益于包括關于數據科學在軍事決策中的應用的非學術來源。
總而言之,盡管對某些文章是否強調數據科學的風險或機會的分類可能被認為是未定的,但我們相信,仔細閱讀最后一組論文的結果與所提出的評估類似。