前言

美國陸軍未來與概念中心 未來戰爭部主任 克里斯-羅杰斯上校

歷史上的戰爭包含了大量改變戰爭性質的工具和技術的例子。自最初研究多域作戰（MDO）以來，美國陸軍發現人工智能是一種新興技術，有可能改變戰爭的特點，也許也會改變戰爭的性質。使用人工智能（AI）解決方案來緩解軍事問題是過去兩年未來戰爭研究、檢查和學習的一個反復出現的主題。作為2019年未來研究計劃的一部分，我們與陸軍、聯合、多國、學術和科技組織合作，探索和了解人工智能對多軍種的影響，并為未來的研究和發展制定一個操作框架。

多域作戰的人工智能運作最終報告提供了采用人工智能的組織框架，以幫助陸軍和聯合部隊更好地定義所需的能力以及相關的數據和網絡架構，以實現多域能力部隊。描述聯合部隊如何采用人工智能解決方案，為了解人工智能在時間和空間上對多域作戰的影響提供了一個操作說明。本報告確定并解決了與人工智能相關的好處、機會和挑戰，為進一步分析提供了基礎。諸如人工智能等新興技術使陸軍不僅可以改進當前的戰術、技術和程序，而且可以創造新的運用和融合能力的方法。

該報告支持美國陸軍人工智能任務組，該組織負責制定陸軍的人工智能戰略和政策。本文通過描述部隊如何在整個MDO框架內采用人工智能解決方案和相關技術，啟動了陸軍的人工智能運用工作。這份報告使概念發展團體能夠修改陸軍功能概念和戰場發展計劃。它為能力發展團體提供了作戰視角和部隊在確定所需能力時必須考慮的技術影響。此外，該報告還為作戰概念文件或基于能力的評估提供了開發情景或小插曲的基礎。該文件為科學和技術界提供了行動背景，以便為人工智能研究、開發、建模和模擬提供信息和指導。最后，它支持制定一個在未來使用人工智能的全面愿景，以告知陸軍現代化的努力，這將創造有能力的MDO部隊，準備好與任何對手作戰并取得勝利。

執行摘要

人工智能（AI）是未來聯合部隊實現多域作戰（MDO）全部潛力的基礎。人工智能系統提供了跨越領域、電磁頻譜和信息環境戰勝對手的能力。在競爭中使用這些系統使聯合部隊能夠近乎實時地了解作戰環境，從而更好地運用能力來擊敗旨在破壞區域穩定的威脅行動，阻止暴力升級，并將被拒絕的空間變成有爭議的空間。在從競爭到武裝沖突的過渡中，人工智能的機動、火力以及情報、監視和偵察能力為聯合部隊提供了拒絕敵人奪取優勢地位的能力。改進的維持能力與攻擊敵人的反介入/空中拒止網絡的能力相結合，為美國部隊提供了奪取作戰、戰略和戰術優勢位置的能力。通過由人工智能支持的多領域聯合行動圖（MDCOP）增加了解，使美國部隊有能力協調多領域的效果以創造優勢窗口。

制定人工智能的作戰概念使陸軍能夠更好地理解這些技術對戰爭的性質和特征的潛在影響。描述陸軍如何在未來的作戰環境中使用人工智能，有助于說明其對戰爭的暴力、互動和基本的政治性質的影響，以及戰爭不斷演變的特點。本文提供了一些小插曲（附錄A），說明了人工智能的組織運用，為美國陸軍RAS總體概念、作戰和組織概念、基于編隊的作戰概念以及系統或單個系統的運用概念的潛在發展提供信息。

人工智能的運作影響到未來部隊將如何運作，如何針對對手開展行動，以及指揮官如何利用軍事藝術和科學，運用部隊能力來實現預期效果和目標。在2019年未來研究計劃（FSP19）期間，人工智能工作線（LoE）確定了與實施人工智能支持的多領域解決方案有關的以下問題：

• 數據管理--AI/ML應用程序依賴于對策劃的數據的訪問，以便發揮作用。陸軍必須培養一種以數據為中心的文化，以標準化的格式和協議有效地生成、存儲和訪問數據。人才管理的努力必須側重于發展、培訓和保留一支精通數據的員工隊伍。這可以通過以下方式實現：

  • 在整個部門培養一種以數據為中心的文化

  • 投資于整個員工隊伍的數據科學培訓

  • 簡化數據訪問

  • 設計和實施協議，以確保數據的可發現、可訪問、可共享和可互操作性

• 功能分解--狹義的人工智能本質上是有限的，構建算法的數據科學家需要精確的問題定義，準確確定聯合部隊的要求。

• 可解釋人工智能--人工智能支持的系統需要有能力解釋決策/建議和所采取的行動背后的邏輯。這種解釋 "為什么"的能力是人類對人工智能智能體的信任基礎。

• 邊緣計算/人工智能--未來的作戰環境與有爭議的電磁頻譜預期要求有能力向前處理極其龐大的數據集，以及能夠自主行動的人工智能平臺。

• 利用商業部門--美國防部實驗室繼續在人工智能/ML發展方面取得重大進展，特別是與聯邦資助的研究和發展中心合作。商業部門繼續探索和擴大可能適用于軍事應用的工作。

作為FSP19的一部分，人工智能LoE開發了五個小插曲和一個概念草圖（見附錄A），以協助人工智能和機器學習的運作。這些小插曲說明了聯合部隊如何利用人工智能/ML來解決多領域行動所需的關鍵能力。MDCOP概念將依靠幾個有限內存的人工智能來建立和維護描繪整個戰場的藍、紅、綠活動。一個反應式機器人工智能將為特定的指揮官和總部定制MDCOP。合作傳感、維持、攻擊和瞄準的小插曲依靠反應式機器人工智能來優化傳感器覆蓋、維持吞吐量、攻擊順序和射手選擇。

未來部隊需要人工智能來充分實現多領域作戰的潛力。人工智能支持的系統使未來部隊能夠進行信息收集和分析，以便在時間有限和信息競爭的環境中增加對形勢的了解。這種能力使快速、知情和合理的決策成為可能。人工智能的決策支持代理將減輕作戰人員的認知工作量并提高整體效率。由人工智能支持的無人系統將探測、識別和穿透高風險區域，以提高開展行動和保護部隊、人口和資源的能力。人工智能使MDO在與近似對手的沖突規模下實現了作戰速度的要求。

摘要

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。

1.0 引言

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。

2.0 區塊鏈技術認識

2.1 了解區塊鏈技術

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。

2.2 區塊鏈技術的應用和機遇

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。

2.3 區塊鏈環境中的主要行為者

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。

3.0 北約后勤的轉型

3.1 北約的數字化轉型

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。

3.2 問題還是 "互操作性 "嗎？

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。

3.3 區塊鏈在北約后勤鏈中處于什么位置？

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。

3.4 下一步該怎么做？北約后勤鏈中的去中心化和可信任的賬本

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]。

4.0 調查結果摘要

4.1 受訪者

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。

4.2 區塊鏈技術的作用

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。

4.3 區塊鏈轉型的主要關注點

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。

5.0 結論

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。

前沿作戰基地（FOB）防御是一項人力密集型任務，需要占用作戰任務的寶貴資源。雖然能力越來越強的無人駕駛飛行器（UAV）具備執行許多任務的能力，但目前的理論并沒有充分考慮將其納入。特別是，如果操作人員與飛行器的比例為一比一時，并沒有考慮提高無人機的自主性。本論文描述了使用先進機器人系統工程實驗室（ARSENL）蜂群系統開發和測試自主FOB防御能力。開發工作利用了基于任務的蜂群可組合性結構（MASC），以任務為中心、自上而下的方式開發復雜的蜂群行為。這種方法使我們能夠開發出一種基于理論的基地防御戰術，在這種戰術中，固定翼和四旋翼無人機的任意組合能夠自主分配并執行所有必要的FOB防御角色：周邊監視、關鍵區域搜索、接觸調查和威脅響應。該戰術在軟件模擬環境中進行了廣泛的測試，并在現場飛行演習中進行了演示。實驗結果將使用本研究過程中制定的有效性措施和性能措施進行討論。

第1章：導言

1.1 背景和動機

2019年，美國海軍陸戰隊司令大衛-H-伯杰將軍發布了他的規劃指南，作為塑造未來四年的部隊的一種方式。他在其中指出："我們今天做得很好，我們明天將需要做得更好，以保持我們的作戰優勢"[1]。這句話摘自海軍陸戰隊司令大衛-H-伯杰將軍的《2019年司令員規劃指南》（CPG），呼吁采取集中行動，以應對海軍陸戰隊在未來戰爭中預計將面臨的不斷變化的挑戰。在為海軍陸戰隊確定未來四年的優先事項和方向的CPG中的其他指導，呼吁建立一個 "適合偵察、監視和提供致命和非致命效果的強大的無人駕駛系統系列"[1]。伯杰將軍進一步呼吁利用新技術來支持遠征前沿基地作戰（EABO）。EABO將需要靈活的系統，既能進行有效的進攻行動，又能進行獨立和可持續的防御行動。簡而言之，實現EABO將需要最大限度地利用每個系統和海軍陸戰隊。

從本質上講，伯杰將軍正在呼吁改變無人駕駛飛行器的使用方式。通過使用大型的合作自主無人飛行器系統，或稱蜂群，將有助于實現這一目標。無人飛行器蜂群提供了在人力需求和后勤負擔增加最少的情況下成倍提高戰場能力的機會。正如伯杰將軍所提到的 "下一個戰場"，海軍陸戰隊將必須利用各種技術，最大限度地利用自主性和每個作戰人員在戰場上的影響。

目前的無人系統使用理論是以很少或沒有自主性的系統為中心。另外，目前的系統依賴于單個飛行器的遠程駕駛；也就是說，每輛飛行器有一個操作員。部隊中缺乏自主系統，這在監視和直接行動的作戰能力方面造成了差距。此外，側重于一對一操作員-飛行器管理的無人系統理論要求操作員的數量與車輛的數量成線性比例。這對于 "下一個戰場 "來說是不夠的。相反，海軍陸戰隊將需要能夠讓操作員擺脫束縛或提高他們同時控制多個飛行器的能力系統[2]。

考慮到這些目標，美國海軍研究生院（NPS）的先進機器人系統工程實驗室（ARSENL）已經開發并演示了一個用于控制大型、自主、多飛行器的系統，該系統利用了分布式計算的優勢，并將駕駛的認知要求降到最低。ARSENL在現場實驗中證明了其系統的功效，在該實驗中，50個自主無人駕駛飛行器（UAV）被成功發射，同時由一個操作員控制，并安全回收[3]。

1.2 研究目標

這項研究的主要目標是證明使用無人機蜂群來支持前沿作戰基地（FOB）的防御。特別是，這需要自主生成、分配和執行有效的、符合理論的基地防御所需的子任務。這部分研究的重點是開發基于狀態的監視、調查和威脅響應任務的描述；實施支持多飛行器任務分配的決策機制；以及任務執行期間的多飛行器控制。

輔助研究目標包括展示基于任務的蜂群可組合性結構（MASC）過程，以自上而下、以任務為中心的方式開發復雜的蜂群行為，探索自主蜂群控制和決策的分布式方法，以及實施一般的蜂群算法，并證明了對廣泛的潛在蜂群戰術有用。總的來說，這些目標是主要目標的一部分，是實現主要目標的手段。

1.3 方法論

基地防御戰術的制定始于對現有基地防御理論的審查。這一審查是確定該行為所要完成的基本任務和子任務的基礎。然后，我們審查了目前海軍陸戰隊使用無人機的理論，以確定這些系統在基地防御任務中的使用情況。

在確定了任務要求的特征后，我們為基地防御的整體任務制定了一個高層次的狀態圖。子任務級別的狀態圖等同于MASC層次結構中的角色。

ARSENL代碼庫中現有的算法和游戲以及在研究過程中開發的新算法和游戲被用來在ARSENL系統中實現子任務級的狀態圖。最后，根據高層次的狀態圖將這些游戲組合起來，完成基地防御戰術的實施。

在游戲和戰術開發之后，設計了基于理論的有效性措施（MOE）和性能措施（MOPs）。通過在循環軟件（SITL）模擬環境中的廣泛實驗，這些措施被用來評估基地防御戰術。在加利福尼亞州羅伯茨營進行的實戰飛行實驗中，也展示了該戰術和游戲。

1.4 結果

最終，本研究成功地實現了其主要目標，并展示了一種包含周邊監視、關鍵區域搜索、接觸調查和威脅響應的基地防御戰術。此外，開發工作在很大程度上依賴于MASC層次結構，以此來制定任務要求，并將這些要求分解成可在ARSENL蜂群系統上實施的可管理任務。這一戰術在實戰飛行和模擬環境中進行了測試，并使用以任務為中心的MOP和MOE進行了評估。最后的結果是令人滿意的，在本研究過程中開發的戰術被評估為有效的概念證明。

1.5 論文組織

本論文共分六章。第1章提供了這項研究的動機，描述了這個概念驗證所要彌補的能力差距，并提供了ARSENL的簡短背景和所追求的研究目標。

第2章討論了海軍陸戰隊和聯合出版物中描述的當前海軍陸戰隊后方作戰的理論。還概述了目前海軍陸戰隊內無人機的使用情況，并描述了目前各種系統所能達到的自主性水平。

第3章概述了以前自主系統基于行為的架構工作，ARSENL多車輛無人駕駛航空系統（UAS）和MASC層次結構。

第4章對基地防御戰術的整體設計以及高層戰術所依賴的游戲進行了基于狀態的描述。本章還詳細介紹了用于創建、測試和評估這一概念驗證的方法。在此過程中，重點是對每一戰術和戰術所針對的MOP和MOE進行評估。

第5章詳細介紹了所進行的實戰飛行和模擬實驗，并討論了與相關MOPs和MOEs有關的測試結果。

最后，第6章介紹了這個概念驗證的結論。本章還提供了與基地防御戰術本身以及更廣泛的自主蜂群能力和控制有關的未來工作建議。

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。

戰爭的特點正在發生根本性的變化，這些變化對空中力量的影響尤其深遠。多域整合為空中力量和越來越多的空間力量在未來幾年內的一系列轉變做好了準備，這些轉變不僅與技術有關，而且與空軍組織和進行規劃和行動的戰略和作戰概念有關。

迫在眉睫的、不可避免的多域作戰似乎是空中力量的一個明顯的邏輯演變，它可能會引發這樣的問題：為什么我們沒有更早地沿著這些思路思考和發展作戰概念？畢竟，對優化、作戰協同和武力經濟的尋求在空中力量中是持久的。可以說，多年來，空軍及其相關部門事實上已經嘗試以某種方式或形式在多域背景下運作。然而，在整個部隊甚至整個戰區范圍內，為多域作戰（MDO）提出的早期作戰概念（CONCOPS），在多域作戰空間產生作戰協同和效果的努力是前所未有的。

諸如聯合全域指揮與控制（JADC2）這樣的結構闡述了一個作戰云賦能的未來戰爭，其中任務指揮和戰斗空間管理被有效地隱含在整個戰斗部隊中，觀察-定向-決定-行動（OODA）環路被加速到邊緣計算的速度。傳感器和通信網絡決定了空軍承擔幾乎所有傳統任務的功能能力。數據和數據流將變得比空軍傳統上對機動自由的依賴更加重要，并且有效地成為其戰略推動者。空軍力量將越來越多地與網絡而非平臺、數據而非武器系統有關。

任務的成功和失敗一直是由指揮官和作戰人員可用的態勢感知水平決定的。在新興的作戰模式中，空軍以近乎實時的速度收集、處理和利用數據的能力有效地使數據成為最大的工具和最令人垂涎的武器。收集、處理、匯總、分析、融合和傳播大量的數據、信息和知識將需要像未來有爭議的戰場上的事件速度一樣快。目前正在進行的戰爭數字化將導致在未來幾年內將 "大數據"廣泛用于作戰過程。空間領域將在實現全球范圍內連續的、有保障的和安全的通信方面發揮顯著的作用，除了更傳統的遠程監視用途外，它還被用作這種通信的運輸層。

對信息主導地位的追求將以新的和不確定的方式在物理、電磁和虛擬世界中擴展競爭的連續性。隨著空軍對帶有嵌入式人工智能（AI）工具和應用的作戰云的使用，新的風險、脆弱性和故障點將被引入。本出版物收集了來自世界各地領先的思想家的文章和見解，對多域整合和空中力量的信息優勢框架和概念的一些最相關問題提供了深入的觀點。這里的觀點和討論反映了當前對各種戰略、指揮和作戰層面的思考，讀者會發現這些思考對他們更廣泛的理解很有幫助。

這里介紹的專家展望本身既不樂觀也不悲觀，正如我們所期望的那樣，所確認的是各種新技術促成的 "飛躍"機會正在地平線上形成，但其有效利用帶來了復雜和破壞性的新挑戰。在強調其中一些關鍵的挑戰和更好地理解這些挑戰的必要性的同時，正如通常的情況一樣，沒有快速的解決辦法或現成的解決方案。然而，有令人信服的理由認為，今天所預見的眾多挑戰似乎在理論上和技術上是可以克服的，有些甚至在未來幾年內就可以克服。在未來存在的許多不確定因素中，可以肯定的是，空中力量將被徹底重新定義。

全域作戰 (ADO) 是美國軍事聯合概念的演變，旨在應對戰略對手，他們希望利用戰爭的新興特征來破壞和克服美國在日益復雜和全球戰場上的優勢。ADO作為一個概念很重要，因為它同時認識到作戰環境的復雜性以及對手打算如何在其中實現戰略優勢。這個概念描述了美國陸軍如何在鞏固成果的同時，使聯合部隊能夠防止、拒絕和利用對手。隨著多域作戰環境的出現和美國陸軍尋求在未來獲得并保持持久的優勢，繼續發展ADO概念將至關重要。

兵棋推演繼續作為軍事組織的一項關鍵職能和工具。兵棋推演工具根據玩家的決定，以不同程度的現實和抽象來模擬過程和后果。兵棋推演理論對美國陸軍領導力的開發至關重要，因為它提供了一個過程，通過抽象的機制將關鍵的決策還原成一個反復的過程，使人們能夠探索失敗并獎勵學習，以做出更合適的決策。兵棋推演是測試ADO概念的關鍵因素，也是培訓和教育未來領導力的關鍵方法。

ADO的關鍵是發展理解概念和作戰環境的能力。ADO推演允許領導者和軍事理論家學習和探索作戰環境，包括對手與美國和盟軍在作戰環境中的能力。設計一個關于ADO作戰概念的兵棋推演工具，可以創造一個框架，在這個框架內，領導者可以練習規劃、執行和反思關鍵因素。這篇論文提出了一個概念證明，即通過教育和培訓，重點關注陸軍的ADO規劃和執行的作戰方法，以促進未來的領導力開發。

引言

戰爭是永遠存在的。在某種不同程度上，行為者總是為沖突做準備或參與沖突。戰爭的特征和現代戰爭的概念在時間上無情地向前推進。美國的戰爭專家和政策制定者主要認為，全域作戰（ADO）是未來的戰爭概念。全域作戰代表了美國軍隊在2020年和不久將來的現代聯合作戰概念和方法。這一概念將空中、陸地、海洋、網絡空間、電磁和太空領域整合在一起，進行跨時空的規劃和同步執行。ADO固有的復雜性要求領導者對跨領域的能力、規劃和執行有一定的了解。

從戰術層面開始的領導力開發路徑限制了聯合和作戰經驗。對ADO的理解和更好的執行需要領導者在經驗發展的早期學習規劃和實施新生的概念。到目前為止，真實世界的親身體驗是最好的，但很難復制，在聯合作戰中更是如此。兵棋推演提供了一個補充教育和培訓的工具，利用機械原理來幫助對問題和決策過程的理解框架。一個全面的兵棋推演工具對于ADO中未來作戰領導力的開發是至關重要的。

本報告的目的是展示兵棋推演如何為美國陸軍在ADO中的角色開發和領導力培養提供方法。該研究旨在為對ADO感興趣的領導人提供一個基礎，并通過兵棋推演進行開發和教育。本報告展示了兵棋推演如何模擬ADO的概念，以指導和促進教育。兵棋推演的目的包括跨越時間和空間，通過所有領域來規劃和管理軍事行動，同時在與ADO相關的各個階段納入作戰藝術和科學元素。兵棋推演模型應能適應任何場景，并采用模塊化設計，允許根據需要強調背景。設計者根據現有的作戰框架，通過在至少兩個主要對手之間的偶發階段來開發兵棋推演工具，從而實現反思和討論。本報告提供了一個概念證明，即作為進一步開發的基線Theatrum Belli，并解決了陸軍理論中關于兵棋推演的一個重要空白。

在陸軍兵棋推演中，ADO的概念和理論存在一個重大的空白。很少有現有的模型能以現代的方式將所有的五個戰爭領域都納入其中，以適當地呈現ADO的要素。此外，美國陸軍缺乏一個模擬的、標準化的模型來最好地描述從師到戰區陸軍在作戰層面執行 ADO。美國空軍和美國海軍目前正在開發一個以ADO為導向的兵棋推演，但仍然沒有納入大量的地面部隊。本報告提出了一種兵棋推演的設計，能夠在作戰層面上對ADO的規劃和執行的領導力進行教育和開發。鑒于該兵棋推演的主要目標，設計者必須承認該模型和研究的局限性。

第一手和真實世界的經驗是最好的學習環境。然而，在作戰層面為ADO創造一個真實世界的訓練環境，在時間、物質和人員上的成本可能是令人望而卻步的。兵棋推演是一個有明確目標的模型，它準確地描述了至少兩個對立面之間的一些戰爭要素。為了實現這個明確的目標，必須對設計的因素進行優先排序。該模型只模擬了現實和戰爭的某些部分，優先用于實現兵棋推演的目標。設計的細節越精確、越全面，它就越復雜。兵棋推演通常會犧牲不同程度的精確性來實現簡單性，以減輕參與者所需的時間和精力成本。設計的目的是在ADO上進行指導，這也帶來了其他的限制。兵棋推演可以通過多次迭代來教授類似的學習目標，但對現實的每一次抽象都意味著模型的應用在任何時候都只能解決這么多問題。

兵棋推演的獲取和可用性是對擬議的兵棋推演的關鍵限制。兵棋推演中的任何機密材料都會大大降低大多數專業軍事教育(PME)項目的準入門檻。由于缺乏機密材料，該設計不可避免地掩蓋了ADO固有的某些方面。這使得一個用于訓練和教育目的的模型能夠得到更廣泛的傳播，甚至可能包括盟軍部隊。此外，該模型的擴大傳播鼓勵了PME之外更廣泛的參與，這可以進一步創新和調整未來的迭代。除了所討論的本報告的局限性外，設計過程的范圍更好地定義了設計方法。

本報告的兵棋推演設計范圍提出了一個課堂環境的概念說明，以補充ADO的學習。因此，重點支持實現具體的學習目標，只需要教師和學生的必要時間和努力。一個兵棋推演如果吸收了太多的時間，無論是學習操作還是執行本身，對任何有時間安排的人來說都會成為一種負擔。為了解決參與者的注意力問題，兵棋推演的模式必須是高效和簡短的，但仍然包括促進學習目標的機制。教員通過兵棋推演來管理學生的注意力，并需要利用剩余的時間來發揮綜合作用，而不是讓學生筋疲力盡。為了補充高級軍事研究項目（AMSP）的課程，設計應該以研討會的環境為基線。這種形式可以擴展到旅以上梯隊的工作人員，在幾個小時內執行迭代，而不是全天的事務。設計的迭代性質適合于情節性的場景，參與者可以用默認的標準跳入和跳出場景，或者在不同的情節之間進行進展，以實現持續的連續性。這是對兵棋推演范圍的一般性介紹，本報告將在后面對其設計背后的理論作進一步的詳細說明。

本報告的引言闡述了論文和主要目的，確定了重大差距，以及兵棋推演設計的局限性和范圍。下一節涵蓋了所研究的文獻、理論、概念和以前的兵棋推演，以及它們對擬議設計方法的應用。

圖4. 在MDO框架中強調的軍事問題。

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

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

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

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

報告總結

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

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

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

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

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

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

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

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

表3-1. 陸戰、空戰、海戰和信息戰的特點

圖3-3. 陸軍的指揮與控制方法。ADP 6-0

圖3-4. 多域作戰框架

圖3-5. 信息環境框架下的多域作戰

引言

本文件是北約 IST-151 研究任務組 (RTG) 活動的最終報告，題為“軍事系統的網絡安全”。該 RTG 專注于研究軍事系統和平臺的網絡安全風險評估方法。 RTG 的目標如下：

? 協作評估軍事系統的網絡安全，并在 RTG 的北約成員國之間共享訪問權限；

? 在 RTG 的北約成員國之間共享風險評估方法和結果；

? 將 RTG 的北約成員國使用的評估方法整合到一個連貫的網絡安全風險評估方法中，以使北約國家受益。

軍事平臺比以往任何時候都更加計算機化、網絡化和受處理器驅動。他們大量使用數據總線，如 MIL-STD-1553A/B、CAN/MilCAN、RS-422/RS-485、AFDX 甚至普通以太網，以及戰術通信的舊標準，如 MIL-STD-188C 和 Link 16。此外，捕獲器、傳感器、執行器和許多嵌入式系統是擴展攻擊面的額外無人保護的潛在輸入。結果是增加了網絡攻擊的風險。然而，這些平臺的持續穩定運行對于軍事任務的成功和公共安全至關重要。

軍事系統和平臺是網絡攻擊的首選目標，不是因為它們像消費電子產品那樣普遍，而是因為它們潛在的戰略影響。一旦受到影響，就可以實現各種短期和長期影響，從拒絕能力到秘密降低其有效性或效率。因此，軍隊必須在各個層面解決網絡安全問題：戰略層面，同時獲取平臺和系統；作戰層面，同時規劃軍事任務和戰術。

北約國家擁有大量可能面臨網絡攻擊的軍事平臺和系統。因此，北約將受益于利用當前的流程和方法來設計更安全的系統并評估當前系統的網絡安全。

本報告介紹了針對軍事系統和平臺量身定制的網絡安全評估方法，該方法由 RTG 團隊成員合作開發，并建立在他們的經驗和專業知識之上。團隊成員已經使用的流程被共享、分析、集成和擴充，以產生本報告中描述的流程。本報告的目標受眾是愿意評估和減輕其軍事系統的網絡安全風險的決策者。

圖一：網絡安全評估過程的五個主要步驟。

報告結構

第 2 節介紹了 RTG 團隊在其存在的三年中用于開發流程的方法。第 3 節列出了可以應用該過程的系統的一些特征。最后，第 4 節描述了評估流程，而第 5 節總結本報告。

執行總結

軍事平臺比以往任何時候都更加計算機化、網絡化和受處理器驅動。這導致增加了網絡攻擊的風險。然而，這些平臺的持續穩定運行對于軍事任務和公共安全的成功至關重要。

絕對的網絡安全是不存在的。必須通過迭代風險評估持續管理網絡安全。傳統 IT 系統存在許多網絡安全風險管理框架和流程。然而，在軍事平臺和系統方面，情況遠非如此。本文檔介紹了針對軍事系統量身定制的網絡安全風險評估流程。該流程由北約 IST-151 研究任務組 (RTG) 活動的團隊成員開發，該活動名為“軍事系統的網絡安全”。該過程可以應用于傳統的 IT 和基于固件的嵌入式系統，這些系統在軍事平臺和系統中無處不在。

美國的空中優勢是美國威懾力的基石，正受到競爭對手的挑戰。機器學習 (ML) 的普及只會加劇這種威脅。應對這一挑戰的一種潛在方法是更有效地使用自動化來實現任務規劃的新方法。

本報告展示了概念驗證人工智能 (AI) 系統的原型，以幫助開發和評估空中領域的新作戰概念。該原型平臺集成了開源深度學習框架、當代算法以及用于模擬、集成和建模的高級框架——美國國防部標準的戰斗模擬工具。目標是利用人工智能系統通過大規模回放學習、從經驗中概括和改進重復的能力，以加速和豐富作戰概念的發展。

在本報告中，作者討論了人工智能智能體在高度簡化的壓制敵方防空任務版本中精心策劃的協作行為。初步研究結果突出了強化學習 (RL) 解決復雜、協作的空中任務規劃問題的潛力，以及這種方法面臨的一些重大挑戰。

研究問題

• 當代 ML 智能體能否被訓練以有效地展示智能任務規劃行為，而不需要數十億可能情況組合的訓練數據？
• 機器智能體能否學習使用攻擊機、干擾機和誘餌飛機的組合來對抗地對空導彈 (SAM) 的策略？干擾機需要離地空導彈足夠近才能影響它們，但又要保持足夠遠，以免它們被擊落。誘餌需要在正確的時間分散 SAM 對前鋒的注意力。
• 是否可以建立足夠泛化的表示來捕捉規劃問題的豐富性？吸取的經驗教訓能否概括威脅位置、類型和數量的變化？

主要發現

RL 可以解決復雜的規劃問題，但仍有局限性，而且這種方法仍然存在挑戰

• 純 RL 算法效率低下，容易出現學習崩潰。
• 近端策略優化是最近朝著解決學習崩潰問題的正確方向邁出的一步：它具有內置約束，可防止網絡參數在每次迭代中發生太大變化。
• 機器學習智能體能夠學習合作策略。在模擬中，攻擊機與 SAM 上的干擾或誘餌效應協同作用。
• 經過訓練的算法應該能夠相當容易地處理任務參數（資產的數量和位置）的變化。
• 很少有關于成功和不成功任務的真實數據。與用于訓練當代 ML 系統的大量數據相比，很少有真正的任務是針對防空飛行的，而且幾乎所有任務都取得了成功。
• 對于涉及使用大型模擬代替大型數據集的分析，所需的計算負擔將繼續是一個重大挑戰。針對現實威脅（數十個 SAM）訓練現實能力集（數十個平臺）所需的計算能力和時間的擴展仍不清楚。
• 建立對人工智能算法的信任將需要更詳盡的測試以及算法可驗證性、安全性和邊界保證方面的根本性進步。

建議

• 未來關于自動化任務規劃的工作應該集中在開發強大的多智能體算法上。RL 問題中的獎勵函數可以以意想不到的方式徹底改變 AI 行為。在設計此類功能時必須小心謹慎，以準確捕捉風險和意圖。
• 盡管模擬環境在數據稀缺問題中至關重要，但應調整模擬以平衡速度（較低的計算要求）與準確性（現實世界的可轉移性）。