執行摘要

未來的北約聯合部隊將納入自主和半自主的地面、空中和海上平臺，以提高部隊的實效性和敏捷性。這些自主系統將作為力量倍增器部署在從班到旅的所有戰隊梯隊中。它們將幫助指揮官發展和保持對局勢的了解，在更廣泛的和人類操作者無法進入的地區提供持久的監視和偵察。蜂群機器人/傳感器可以提供一個協作的、多機器人/傳感器的系統，提供所需的集群行為，以實現系統能夠覆蓋這些更大的區域，共享信息，并提供單個系統無法實現的先進行為。

RTG SET-263 "用于情報監視和偵察的蜂群系統"分析了蜂群系統的運用和系統問題，這些問題可以從運用、系統和技術的角度促進它們與當前戰場戰術系統的整合。這份最終報告為以蜂群為中心的ISR系統（SS4ISR）提供了一個高水平的參考架構，它整合并擴展了SET-263前兩年研究的成果。該參考架構同時解決了以下問題：

• 1）運用問題，即片段式描述的相關運用場景、關鍵能力目標和支持每個目標的一套能力，以及與每個能力相關的SS4ISR作戰運用活動。

• 2. 系統問題，在SS4ISR提供的關鍵系統服務方面，支持系統服務的一套系統節點。
• 3. 技術，在當前和預期的標準和算法方面，以實現預期的系統能力；和

• 4）在聯合/多國聯盟中采用蜂群系統的系統級互操作性設計指南，以及它們與傳統系統的整合。

該文件還通過一組關系矩陣提供了運用和系統問題之間的主要關系，該矩陣提供了以下映射：

• 1）目標與能力的映射。

• 2）能力與作戰活動映射。

• 3. 能力與服務映射；以及

• 4）"蜂群系統 "節點與系統節點的關系。

SET-263研究報告涉及以下研究課題：探測和跟蹤，分析了采用蜂群系統來探測和跟蹤感興趣的區域；人類與蜂群互動，確定了蜂群與人類操作者之間共生團隊的能力和服務；蜂群控制和導航，分析了配置和操作模式，最終目標是解決動態和不確定環境中蜂群必須克服許多挑戰，包括快速規劃/重新規劃和對突發威脅的復原力，這是任務成功的基本要求。機器人與機器人的互動，提供了基于網絡中心、自主決策范式的多Agent系統設計，作為機器人和自主系統（RAS）的新興設計方法；蜂群系統的定位和繪圖，解決了蜂群系統采用同步定位和繪圖能力的問題；數據交換服務，分析了采用以信息為中心的架構作為蜂群系統數據交換的支持；網絡，解決蜂群系統的網絡架構和協議。

第1章 - 簡介

1.1 描述

1.1.1 背景

未來的北約聯合部隊將納入自主和半自主的地面、空中和海上平臺，以提高部隊的實效性和敏捷性。這些自主系統將作為力量倍增器部署在從班級到旅級的所有戰斗梯隊中[1]。它們將幫助指揮官發展和保持對局勢的了解，在更廣泛的地區和人類操作人員無法進入的地區提供持久的監視和偵察[1]。蜂群機器人/傳感器可以提供一個協作的、多機器人/傳感器的系統，提供所需的集群行為，以實現系統能夠覆蓋這些更大的區域，共享信息，并提供單個系統無法實現的先進行為[2]。將平臺數量從幾臺、幾十臺到幾百臺進行擴展并采用以蜂群為中心的行為能力將提高北約部隊的能力：1）在戰場上建立并保持優勢；2）防止敵人做出有效的反應。北約部隊與這些以蜂群為中心的系統的整合，將是實現和保持戰術優勢和作戰效率的關鍵要求。共生的人類-蜂群團隊[3]將使部隊能夠在不確定的場景和條件下有效地理解、適應、戰斗和獲勝。

分布式協作自主系統與士兵合作，提供了一種戰術抵消戰略：一種在復雜的城市和其他領域以高節奏運作的手段，大大降低了風險和士兵數量[4]。將智能系統整合到未來的部隊中，將實現以下關鍵能力：在復雜的地形中提高態勢感知能力；面對對手有爭議的環境進行彈性作戰；增加對峙距離和進入有人系統無法到達的區域；提高作戰安全性；在有爭議的城市環境、前沿作戰基地和車隊行動中，通過提高士兵和指揮官對敵人陣型的了解，使他們能夠通過常規的遠程武器或特定的武裝蜂群元素做出早期反應，從而提高指揮官的反應時間。采用以蜂群為中心的行為將進一步提高智能系統的實效性，因為它允許大量的系統以協調的方式工作和移動，并減少通信和控制要求。它還將使大量的系統能夠以分散的方式運作，然后集中在特定區域，以壓倒潛在的威脅。智能系統和蜂群能力的整合將擴大北約部隊的行動時間和空間，提高機動性和在反介入/區域封鎖（A2AD）環境中克服障礙的能力，使指揮官有能力承擔以前單純的載人編隊所無法想象的行動風險[2]。由于人類暴露在危險中的次數減少，欺騙行動、滲透到敵人防線后面以及開發和追擊行動所固有的風險變得更小，給了指揮官更大的選擇和更可靠的機動自由[2]。除了這些基于陸軍的應用，在港口保護、海上監視發射器定位和反潛戰（ASW）監視方面也可以看到這樣的場景，在北約層面采用水下或水面無人系統群可以1）以一定的持久性來探測潛艇的過境或存在，2）允許北約國家之間共享跟蹤，減少不確定性和接觸的損失。這既可以改善北約空間的安全，又可以作為國家的勸阻力量。

1.1.2 目標

機器人和自主系統（RAS）對于確保機動自由和完成任務，并盡可能減少士兵的風險來說越來越重要。在未來的北約聯合部隊中加入自主和半自主的地面、空中和海上平臺群，將提高部隊的安全性、有效性和敏捷性。

用于ISR的蜂群系統影響到以下作戰能力：

• 收集有關建議行動的持久性ISR數據。

• 部隊保護和攔截；以及

• 反進入區域拒止（A2AD）行動。

如下所述，采用蜂群系統會給ISR行動帶來附加值：

• ISR行動的現狀：

  • 部署具有有限觀察能力的實體，提供準靜態數據；以及

  • 操作員與機器人的控制比例效率低下。

• 蜂群系統對ISR行動的附加值：

  • 部署人工智能驅動的蜂群系統，能夠：

    • i) 臨時、自主觀測；

    • ii) 優化的廣域覆蓋；

    • iii) 動態態勢感知。

  • 動態確定感興趣的相關目標，以提供及時的交戰信息，具有高精度和高保真度。

  • 優化的人機互動，以減少操作者的工作量，提高工作效率。

  • 使用具有相關機載處理和高性能多傳感器套件的未來低SwaP（空間、重量和功率）無人機系統，減少后勤足跡。

1.2 范圍

本文件描述了用于ISR（SS4ISR）的以蜂群為中心的系統的高層次參考架構。該參考架構涉及：

-作戰運用作問題，在以下方面：

• 片段式描述的相關操作場景，見第2章。

• 關鍵能力目標和支持每個目標的能力集，見第3章。

• 與每個能力相關的SS4ISR操作活動，見第4章。

• 系統問題，在以下方面：

  • 由SS4ISR提供的關鍵系統服務，見第5章。

  • 支持系統服務的系統節點和相關組件的集合，見第6章。

  • 實現預期系統能力的關鍵技術和算法，見第7章。

  • 系統級的互操作性，見第8章。

該文件還規定了一套關系矩陣，規定了關鍵架構元素之間的以下映射關系：

• 能力目標與能力映射。

• 能力與運營活動映射。

• 能力與服務映射。

• "蜂群系統 "節點與系統節點的關系。

該文件的組織結構如下：

• 第1章 - 引言，關于該文件的基本信息，以提高其可讀性。

• 第2章 - 用例小結，通過小結描述一組相關的作戰運用場景。

• 第3章 - 能力，描述了能力目標和支持這些目標的一系列部隊能力。還提供了一個矩陣，定義了能力目標和部隊能力之間的關系。

• 第4章 - 業務活動，描述了3.2節中確定的一套能力的關鍵SS4ISR業務活動。

• 第5章 - 服務視圖，描述了系統提供的一系列相關服務。

• 第6章 - 系統視圖，描述了實現每個服務的可能設計方案。

• 第7章 - 技術視圖，確定一組技術和/或算法，這被認為是某項服務的關鍵。

• 第8章 - 互操作性，描述了實現系統級互操作性的可能方法，作為蜂群系統適應性和進化發展的基礎。

• 第9章 - 關系矩陣，規定了本架構的關鍵元素之間的映射關系，即能力目標、能力、作戰場景、服務和系統節點。

1.3 鑒定

本文件代表可交付的D3：SET-263：RTG SET-263的最終報告。

來自以下組織的SET-263團隊成員編輯了本文件：

• Leonardo SpA, ITA.

• Aselsan, tur.

• 挪威國防研究機構（FFI），NOR。

• 美國海軍空戰中心，武器部（NAWCWD），美國。

• 美國國家海洋情報集成辦公室（NMIO），美國。

來自以下組織的SET-263小組成員修改了該文件：

• 美國海軍水下作戰中心（NUWC）分部。

• 美國防物資組織（DMO），NLD。

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。

空軍將在一個多極世界中作戰，其特點是持續的、低于閾值的交戰，其中多層和多速的戰斗空間延伸到很遠距離。空軍將需要變得高度適應，并能夠通過在高速作戰環境中實時超越威脅，快速從協調過渡到同步，不僅在移動資產和人員方面具有敏捷性，而且在至關重要的信息方面也具有敏捷性。新作戰優勢的釋放將取決于空軍加強部隊之間的連通性和整合的能力，以便信息共享能夠比以往更快、更廣泛地進行。

空軍已經嚴重依賴跨五個作戰域的作戰能力——但這些域都將變得非常混亂和具有競爭性。空軍將需要改變他們使用的網絡、系統和流程，以及他們廣泛和基本的工作方式，以便能夠在現代戰場的長度、寬度和高度上思考、戰斗和取勝。多域作戰 (MDO) 為空軍引入新的作戰指揮、控制和作戰管理 (C2BM) 提供了先導，這有望以多種方式從根本上提高在跨多域戰斗空間同步部隊要素和協調效果方面的聯合效率，這在以前不可能實現。

本報告通過將關鍵的作戰范式、挑戰和戰略轉型的推動因素相互關聯，以向新的作戰方式演進，綜合了空軍向多域作戰 (MDO) 過渡的最新觀點。

戰略背景

隨著國家競爭再次成為常態，全球競爭正處于新的十字路口。未來的戰略環境將引發新形式的競爭，將包括恐怖組織、叛亂分子、雇傭軍和網絡犯罪分子等非國家行為者在內的敵人聯系起來。對手將在物理和虛擬領域從事合法和非法活動，一方面模糊了和平與戰爭之間的區別，另一方面模糊了本土和遠距離之間的區別。傳統的防御方法將受到可能不承認國界或不遵守國際規范和做法威脅的根本挑戰。

因此，空軍將在一個多極世界中作戰，其特點是持續的低閾值交戰，戰場空間延伸到很遠距離。空軍作為一個在行動中持續活躍的軍種——進行訓練和演習、保障任務或在運輸途中——以保持全天候的任務準備狀態，未來面臨的挑戰尤其明顯。引入多層次和多速度的戰場從根本上破壞了經濟和戰爭的性質，因此空軍將需要加速變革并建立新戰爭方式的能力，使他們能夠在高度復雜和緊張的競爭連續體中贏得未來沖突場景的全部內容，否則就有成為多余的風險。

作戰環境

面對在密集的反介入/區域拒止 (A2AD) 環境中使用先進網絡和武器系統能力的對手，競爭連續體將變得競爭激烈、混亂且受限。隨著空中作戰中心 (AOC)、指揮與控制 (C2) 節點和傳統機載平臺遠離戰斗，空軍執行的全方位保障和戰斗任務將變得更加復雜。因此，空軍將需要新的方法來提高生存能力，并在密集威脅環境中以相關的速度提供效果。空軍將需要變得具有高度適應性，并能夠迅速從協調過渡到同步，以在高速作戰環境中實時超越威脅，不僅在移動資產和人員方面具有敏捷性，而且在至關重要的信息方面也具有敏捷性。

當代威脅發展太快，通過電子手段的連接來應對威脅至關重要，因為無法再在聯絡層面有效協調行動。例如，考慮聯合空中作戰中心 (COAC) 和防空作戰中心（ADOC）并不總是明確定義為總部，可以將作戰 C2 要素在防御性防空和區域防空方面分開。常規和新出現的空中和導彈以不同的方式威脅，因此防御它們通常屬于不同的指揮機構。由于一個威脅概況對于地面指揮官來說可能太大，而對于空戰指揮官來說又太小，因此需要一個無縫集成的多層全域作戰架構來生成共享態勢感知 (SA) 并確保將正確的射手分配給在正確權限下的相應傳入威脅目標。

未來沖突的結果將有利于那些在競爭中獲得信息優勢的空軍，在競爭中各作戰領域被融合在一起，而不是基于優越的武器系統和獨立的能力。新的作戰優勢的釋放將取決于空軍是否有能力加強部隊成員之間的連接和整合，從而使信息共享比以往更快、更廣泛地發生。在這樣做的過程中，為了實現更有力的協調，指揮關系和結構將需要進行調整，甚至為新的戰爭方式重新定義。多域作戰（MDO）為空軍提供了未來新的作戰指揮、控制和戰斗管理（C2BM）的先導，它有望從根本上提高部隊成員的同步性和協調多域作戰空間的效果，這是以前不可能的。

• “空軍將需要變得具有高度適應性，能夠迅速從協調過渡到同步，以在高速作戰環境中實時超越威脅，不僅在移動資產和人員方面具有敏捷性，而且在關鍵信息方面也具有敏捷性。”

向多域作戰 (MDO) 的過渡

多域作戰（MDO）的概念與聯合和集合作戰的概念不同，因為它提出了在各作戰領域執行基于效果的、同步的和戰術整合的任務，從而使空軍能夠在現代戰斗空間的長度、寬度和高度上思考、戰斗和獲勝。在過渡到MDO的過程中，空軍將需要對他們使用的網絡、系統和流程以及他們的工作方式進行廣泛和根本性的轉變。為了以相關速度運作，各級指揮官將需要獲得通過聯合共同作戰圖景（COP）提供的強大的、不斷更新的SA，以便比對手更好地了解作戰環境。此外，從機密和公開來源的數據和情報流中收集、存儲、分析、融合、分發和可視化信息的能力，以便在盡可能低的層次上更快地做出決策，這對作戰成功至關重要。

但是，如果沒有適當地過濾和管理，同樣可以創造作戰優勢的大量信息也可能使決策過程不堪重負。除了簡單地將每個傳感器集成到網絡中并集成跟蹤數據之外 從多個來源實時共享，必須對持續流向指揮官的數據和信息流進行智能融合和共享，以便只提供與給定任務或作戰要求相關的數據和信息。在一個信息就是力量、信息可以比以往更快、更遠、但也有太多數據和信息需要處理和吸收的時代，防止指揮官和作戰人員面臨信息負擔和認知超載的危險將是至關重要的。因此，需要新的數字解決方案和工具包，利用自動化和人工智能 (AI) 來支持信息可視化，以便更好地理解和改進決策。

• “在目前的配置中，作戰C2仍然過于人工手動，并且與隨著傳感器和射擊者被合并到一個單一的主網格網絡中而變得可用的大量數據和信息不兼容。”

軍事行動的數字化

信息優勢對于空軍將戰略意圖轉化為及時的作戰和戰術效果，并在現代戰斗空間的流動作戰領域進行協調，將是決定性的。管理、分析、融合、可視化的工具包，以及關鍵的是，更好地理解來自多源情報流的大量信息，將在未來幾年重新定義作戰規劃和執行。空軍將需要利用新興技術來塑造現代戰爭環境的數字層面，因為新的作戰C2可以支持未來戰斗空間所要求的性能水平。

在目前的配置中，作戰C2 仍然過于人工手動，并且與隨著傳感器和射擊者被合并到一個單一的主網格網絡中而變得可用數據大量混亂、信息不兼容。

傳統的 C2 指令、結構和流程可以基于 24 小時周期的決策循環，不足以應對未來的破壞性威脅和預期的行動速度。任何水平的技術進步都不會使傳統 C2 對未來作戰的預期步伐更加有效。人工智能、自動化、增強現實和量子技術為過濾、可視化和幫助理解大量信息提供了新的可能性，而利用大數據處理的數據分析和融合引擎將為個人平臺、能力和決策者帶來新的機會從聯合甚至泛政府的角度將其整合到一個共同的數字環境中。

一個共同的數字環境和作戰云的實現將使任何地點的部隊和用戶都可以訪問相同的數據和信息流，無論是實時規劃還是執行，并且以與執行任務相同的速率。高度適應不斷變化的任務要求的數字工具包將需要在作戰云上隨時可用，并使用軍事證書按需訪問幫助各級做出更好更快的決策。指揮官和作戰人員之間共享通用數字環境的發展將使作戰指揮控制的分散化和空中作戰中心傳統職能的地理點對點分布成為可能。

• “指揮官和作戰人員之間共享通用數字環境的發展將使作戰指揮控制的分散化和空中作戰中心傳統職能的地理點對點分布成為可能。”

AOC的功能分布

分布式 AOC 可以理解為同時在不同的地方，而不是在一個或另一個地方，它代表了空軍未來作戰方式的游戲規則改變者。空中作戰中心傳統上由空軍從一個擁有重要基礎設施的固定位置操作，以允許接收大量通信和大量多專業人員。這種集中式 C2 模型在過去為空軍提供了很好的服務，但是隨著威脅形勢的演變，從執行作戰 C2 的單個固定位置的概念使得空中作戰容易受到能力越來越強的對手的攻擊，這些對手可以通過動能和非-動力學手段。在任何接收關鍵通信和提供可操作 C2 的集中位置發生自然災害、火災或停電成為潛在單點故障的情況下，同樣存在風險。

點對點分布的AOC將與位于不同地點的高級指揮部更好地保持一致，而在聯盟的情況下，則與世界不同地區保持一致。分布式AOC還將使空軍有可能與更多不同的專業人員聯系起來--在任何特定時間，在一個以上的地方經常需要這些專業人員--以解決復雜的作戰挑戰。空軍將獲得決定性的優勢，最大限度地減少非周期性工作的需要，以便在需要的地方和時間獲得信息，關鍵是要建立冗余，以提高行動的適應性。隨著AOC功能的分布，空軍將有能力迅速適應動態作戰場景中不斷變化的需求，包括C2網絡中任何關鍵節點的潛在損失，使邊緣作戰人員能夠以更加安全和靈活的方式行動。

然而，分布式空中作戰中心架構所承諾的最顯著的力量倍增效應是使空軍能夠無縫地連接到位于不同位置的伙伴要素和能力。將位于不同地點的盟軍和伙伴空中作戰中心虛擬地聚集在一起，將使空軍能夠整合可用的聯軍能力，以便在任何給定時間和地點利用最有效和最致命的空中力量組合。通過以增強力量和提供綜合威懾的方式整合聯軍能力，可以減輕空軍單獨面臨資源或人員壓力的現實和日常挑戰。因此，空軍將更少地依賴單個平臺能力，而更多地依賴于具有集成作戰 C2 的共享能力架構的力量，該架構從根本上優化了傳感器/射擊者的任務和分配。

MDO 中的 C2BM

作為指導任務和加快行動步伐的過程的一部分，通過替換會減慢行動周期（從而降低反應時間）的傳統方法，必須明確授權給每個級別的指揮部，以便確定決策的優先級可能的最低水平。因此，連接到接收數據和中繼命令的敏捷、適應性強和有保障的網絡的單個指揮官應該能夠專門指揮下屬單位的活動。對交付作戰能力的命令進行適當的優先排序仍然至關重要，但未來的挑戰將與誰指揮指揮官有關——尤其是在對多個任務有明顯壓力的情況下 政府部門將被納入 C2 決策過程。即使授權保持不變，集中控制/分布式執行和任務指揮的模式也可能受到挑戰，因此空軍必須更新正式關系和開展業務的方式。

開放式架構、系統體系(SoS) 網絡，專為高速、大容量而設計，在廣泛而分散的用戶群中進行數據交換對于在需要的時間和地點向合適的人提供相關信息至關重要。Link 16 為互連性和互操作性提供了一個通用標準，對聯軍行動仍然至關重要，但即使有一個在其用戶之間全面設計和實施的現代化計劃，其本身也不夠。更強大的作戰 C2 的基本原理推動了聯合全域指揮與控制 (JADC2) 結構和先進戰斗管理系統 (ABMS) 在美國的發展。JADC2 設想將整個部隊的傳感器、射手和支持平臺連接到主網格網絡，以便作戰指揮控制從以服務為中心的架構有效地推進到高度靈活的聯合全域架構。美國空軍打算利用 JADC2 實時融合來自無數不同來源的數據，而 ABMS 打算通過將正確的傳感器連接到正確的射手來感知、理解并允許指揮官比對手更快地采取行動。

在一個沒有任何單一平臺或武器系統本身能夠確保作戰成功的未來，JADC2和ABMS的目的是用其他系統的優勢來系統地減輕單個組件系統的局限性。沒有與ABMS或同等的作戰管理（BM）系統連接的平臺將具有較低的生存能力，并最終成為多余的。JADC2和ABMS是美國在每個戰爭場景中取得戰斗成功的基礎，它們為未來的作戰C2提供了將正確的傳感器連接到正確的射擊者的基礎。開發一個高度可擴展的、完全集成的、具有明確授權的多分類網絡架構，將是實現信息優勢的關鍵，它使指揮官和作戰人員能夠更有效和高效地執行。目前的網絡和系統需要進行現代化改造和調整，以實現更大程度的戰斗空間信息，然而，全面的網絡整合帶來了相當大的技術挑戰，因為各個系統并不總是使用一種共同的語言或順利地相互連接，特別是在涉及盟國和伙伴空軍的多國背景下。

• “對交付作戰能力的命令進行適當的優先排序仍然至關重要，但未來的挑戰將與誰指揮指揮官有關，特別是在多個政府部門明顯面臨壓力將其納入 C2 決策過程的情況下。”

敏捷和協作戰斗

互操作性是未來戰爭的關鍵，而協同作戰的步驟設想跨所有平臺進行信息交換，而不僅僅是戰斗人員。除了由新的具有指揮能力的戰斗機領導的傳統戰斗機之外，隨著第五代平臺的出現，互操作性將需要擴展到所有平臺，包括遙控飛行器 (RPV) 和自主系統。在強大的聯合任務指揮下，互操作性與綜合規劃和作戰指揮控制將允許加速作戰，以克服具有先進網絡能力和武器系統的對手。將遺留系統調整為單一網格、多域網絡是空軍面臨的最關鍵挑戰，必須進行戰略轉變，優先考慮全面的網絡集成和互操作性以及必要的財務資源、時間和人員。

整合帶來了復雜的挑戰，有時需要比預期更長的時間才能實現結果，正如之前在 Link 16 上采用、適應和實施變化的國家經驗所表明的那樣。空軍必須迫使行業合作伙伴更廣泛地采用數據協議和工程系統的標準化，以便能夠有效和高效地實現未來所需級別的互操作性。同時，空軍必須 打破狹隘的思維方式、過時的數據和信息共享政策以及阻礙他們作為組織利用信息真正力量的文化障礙。軍事背景下與美國前總統羅納德·里根（Ronald Reagan）的話有了新的關聯，他將信息稱為現代的氧氣，因為信息力量是未來戰場上有效作戰的基礎。

將盟軍和合作伙伴的資產、資源和專業知識進一步互連，超出單個固定地點的定位，這將成為空軍在未來沖突中保持競爭力的必要條件。三十年前，可能有二三十人，包括指揮官及其參謀參與作戰計劃、執行和 C2。今天，視頻電話會議和數字應用程序使分布在不同地點和時區的數百名員工的點對點協作和信息共享成為可能。與盟國和合作伙伴互操作性的障礙在邏輯上需要考慮并更緊密地結合在一起 - 旨在確保數字環境得到主動保護和防御的國家網絡安全方法及其警告。依賴網絡空間和在網絡空間中作戰的固有脆弱性將使信息戰在傳統作戰之外占有一席之地。同時，空間領域和量子加密技術的進步將開始通過徹底改變軍事行動中的通信方式來減輕復雜網絡空間威脅的影響。

互操作性和聯盟有效性

互操作性是衡量聯盟有效性的關鍵，并將決定在未來的同行競爭環境中的戰斗成功。在沒有盟友和合作伙伴的幫助下，單獨過渡到全域作戰戰略是不可行的，但從聯盟的角度來看，要實現真正的互操作性，必須對空軍設計和規劃未來能力進行戰略反思。互操作性通常可以通過調整現有的系統而得到改善，但如果要以未來沖突所要求的方式在戰略上推進互操作性，以達到戰斗和勝利所必需的聯盟效力的程度，則需要成為一種采購考慮。

互操作性存在著重要的政策層面障礙，例如，與采購項目的過度分類和軍事系統的轉讓有關。這種對聯盟有效性的障礙在近年來的聯盟作戰活動中已變得很明顯，并促使美國引入新的方法，如國防出口特性計劃，該計劃旨在為優先考慮和追求互操作性的方式帶來范式的轉變。將互操作性考慮納入主要采購項目的初始能力文件的作戰概念（CONOPS），將確保它在未來系統的設計階段得到適當的規劃，并戰略性地納入采購過程本身，而不是作為事后的想法被編入。

美國還將更加強調與盟友和合作伙伴共同開發系統，并以系統的早期出口為目標，這一方面有助于改善整體系統設計和安全性，另一方面也能壓縮開發時間和降低成本。任何空軍都不能假設自己總是擁有最好的技術解決方案和概念，因此，當國際市場上有更優越的替代品時，進口能力將需要更高的優先權。軍事系統的本土開發提供了次要的優勢，如經濟效益的本地化和通過國內創造就業機會來培養高技能的勞動力，但也有一些權衡，如較低的性價比或系統不能與替代品提供的相同水平的性能。

在系統層面上，設備之間的互操作性是至關重要的，但是作戰平臺本身和確保它們的互連性本身并不足以實現互操作性，也不會自動轉化為改善聯盟的有效性。空軍必須通過制定共同的作戰方案和戰術、技術和程序（TTPs）來加強聯盟層面互操作性的概念基礎。空軍共同訓練、合作和培養工作關系的方式是打開未來作戰優勢的關鍵。建立信任需要時間，而作戰層面的互操作性--相對于系統層面的互操作性--是建立在多年的訓練和并肩工作上的，以了解和推進可以共同實現的目標。不可能在危機時期尋找信任，也不可能期望能夠以未來所需的行動水平和速度來運作。

空軍有必要作出新的努力，以改善與關聯部門以及盟國和伙伴空軍的同步和協調。建立一個更強大的傳感器網絡和發展收集、存儲、處理、分析、融合和分享適當安全級別的信息的能力的途徑始于雙邊討論，隨著聯合演習的推進，并隨著從持續努力和互動中獲得的經驗教訓被廣泛實施到培訓、教育和最終的積極行動本身而得以實現。歸根結底，在擴大力量和試圖實現聯盟伙伴之間的綜合威懾方面，信任的概念將比技術因素更重要。盟友和合作伙伴可以成為非常有價值的見解的來源，空軍必須變得更加開放，不斷地與同行分享威脅情況，并保持思想的持續互動，以支持持續改進。

• "空軍必須通過開發共享的CONOPS和戰術、技術和程序（TTPs）來加強聯盟層面上的互操作性的概念基礎。空軍共同訓練、協作和培養工作關系的方式是開啟未來作戰優勢的關鍵。"

信任與信息共享

在這個時代，信息被視為力量，但只有當它被分享時才會變得真正強大，在評估盟友和合作伙伴之間的信任時，信息共享的方式是衡量有效性的關鍵。人工智能和神經網絡將能夠實時處理和分析目前需要數周時間的大量信息，然而，空軍的思考和反應速度將取決于他們在正確的時間向正確的人提供正確和相關的分類信息的能力。考慮到信息共享的三個基本要素（需求方面的理由；使之成為可能的技術和基礎設施；以及受其支配的政策和規則），理由越來越被認為是合法的，使之成為可能的手段在大多數情況下也是現成的。然而，以父權為框架的政策和信息發布規則與文化障礙相結合，阻礙了盟友和合作伙伴之間及時有效的信息共享，甚至經常是根本沒有。

古老的信息可釋放性政策和僵化的數據所有權文化，限制了實時甚至是歷史信息流向需要的地方。盡管空軍擁有與盟友和合作伙伴更緊密合作的動力，但他們總體上仍然落后于更有效作戰所需的信息共享水平。有效的信息共享的障礙和阻礙可歸因于傳統的模式，然而過去有效的東西不一定在未來有效。并非所有的信息都需要與所有級別和所有項目的人共享，但確保正確的人能夠獲得正確的信息是可能的，一方面，重新設計適用的信息共享政策、規則和分類以消除瓶頸，另一方面，通過硬件和軟件解決方案，降低工業規模的信息共享的操作安全（OPSEC）風險。

從商業部門的成功經驗中可以學到寶貴的經驗，即如何安全地改善企業層面的連接和信息共享，關鍵是與外部合作伙伴的連接和信息共享，從而提高生產力，為股東創造更高的價值。建立新的授權、政策和信息保護程序是必要的，以便讓信息在行動領域之間以及在共享的任務伙伴網絡中的不同安全分類之間安全和無縫移動。空軍將需要促進和實施更強大的信息和數據安全，同時通過與聯合和盟國或聯盟伙伴更好地協調技術和程序來建立一個共同的數據結構。跨作戰領域的信息和數據網絡的可訪問性和安全性將成為重中之重，而信息的完整性、可信度和可靠性則是剩余的問題。

• "人工智能和神經網絡將能夠實時處理和分析目前需要數周的大量信息，但空軍思考和反應的速度將取決于他們在正確的時間向正確的人提供正確的相關信息的能力。"

網絡空間領域和信息作戰

隨著數字技術和創新的加速作用和采用，空軍的運作方式正變得越來越復雜。然而，機遇也伴隨著風險，因為支持空軍的信息技術和系統本身就成為一種威脅。網絡空間對于彌合現代戰斗空間所跨越的巨大距離至關重要，因此將繼續成為軍事行動中一個永久的、日益突出的要素。然而，大量信息的快速收集、控制和傳播產生了一種新的戰爭類型，即產生了傳統軍事系統必須能夠對抗和防御的具有普遍性的持續威脅。網絡空間和電磁頻譜為信息系統、武器和平臺的運作提供了重要的地形，指揮官的首要考慮之一是需要支配流動的作戰領域，使其盡可能受到抑制和保護，以防止可能帶來區域拒絕問題的攻擊。

網絡保護和通過一切必要手段捍衛網絡空間對軍隊來說是勢在必行的，但未來更重視的是數據和信息資源本身，而不是為它們提供地形的網絡。密碼學的現代化對于實現有保障的安全通信至關重要，但對部隊進行數據保護和信息安全教育是空軍需要解決的一個挑戰。軍隊需要重新培訓組織心態，并制定源自零信任文化的標準操作程序（SOP），以便作戰人員嚴重依賴的信息在所有層面上不斷得到認證和驗證。更廣泛地說，軍隊在網絡空間的主要重點仍將是通過網絡安全軟件和計算機網絡操作來保護C2的物理和電子。

盡管在網絡空間建立交戰規則（RoE）的挑戰仍然存在，但在未來幾年，信息作戰將不可避免地成為與傳統作戰一樣的核心能力。軍隊已經觀察到戰斗之王從火炮過渡到空中力量，空中力量穩步發展，可以在任何時候和任何地方使用。盡管在過去的30年里，空中力量是火力的 "首選"，但不確定的是，在未來的30年里，空中力量是否會成為戰斗之王，或者動能能力是否會像其他傳統能力一樣，被更有效、更精確和更經濟的替代品所取代。預測未來總是很困難的，但目前的軌跡表明，非動能能力將最終成為戰斗之王，火力將從硬件過渡到軟件，因為不再需要飛行的效果，因為計算機代碼和遙遠的點擊將變得比動能武器的震蕩效果更具破壞力。

• "軍隊廣泛需要重新培訓組織心態，并制定源于零信任文化的標準操作程序（SOP），以便作戰人員嚴重依賴的信息在各個層面不斷得到認證和驗證。"

利用空間領域

衛星能夠以最快和最安全的方式將信息傳遞到最底層的指揮部，其數據鏈接對于在高度競爭的環境中同步部隊成員，加速觀察、定位、決定和行動（OODA）的循環，以及在行動前和行動中加強部隊的安全和保障至關重要。

空間領域為全球通信、高空情報、監視和偵察（ISR）以及為保持對空域的控制和執行未來預測的高節奏行動所必需的定位、導航和定時（PNT）解決方案提供無與倫比的覆蓋范圍和持久性。將空間領域納入MDO將釋放出一種力量倍增效應，因為它允許創建跨作戰領域的新網絡，并為分布式聯合規劃和執行建立新機制。隨著傳統的地面和空中指揮要素被推到離戰斗更遠的地方，向空間領域的邁進對于在地面要素和遠程載體之間更廣泛地傳播連接是至關重要的，從而使部隊要素能夠彼此和總部要素之間更理想地運作。

擴大的地球同步衛星群將通過為所有類型的載人平臺、遙控飛行器和自主系統提供連接，使它們能夠一起遠程操作，從而實現一種新形式的作戰C2。隨著目前的限制因素--即計算能力、通信帶寬和太陽能電池板產生的電力--被克服，空軍將通過多種類型的新情報產品和服務呈現革命性的新前景。在未來幾年，利用大數據處理、人工智能和機器學習（ML）來生成、處理、分析和過濾衛星上的大量信息，并自主地向指揮官和作戰人員提供實時的關鍵信息服務將成為可能。空中和太空力量交織在一起，如果沒有所需的最低水平的天基能力，任何向MDO的過渡--設想進入所有作戰領域，但可以說以太空領域為核心--將仍然無法實現。

• 在過去的三十年里，衛星已經顯示出在分析通信、定位目標位置、生成精確坐標（例如用于瞄準或空中投擲）和打擊后的戰斗評估方面不可或缺的效用，以支持從戰爭到保證任務到戰爭以外的軍事行動（MOOTW）等所有空中行動的規劃和執行。

建立一個軍事空間戰略

進入空間領域的初步步驟側重于發展空間態勢感知(SSA)，在推進到天基傳感器和其他能力之前，從地面的雷達和強大的望遠鏡開始。在最基本的層面上，SSA必須允許空軍評估發射，監測衛星和運載火箭重返大氣層，跟蹤軌道上的衛星并提供潛在碰撞的預警。從這一初步步驟開始，需要由地面站、空間飛行器和通信鏈路組成的空間基礎設施，而作戰效果的提供則取決于專門的空間工作人員、操作人員及其工具包，這些因素綜合起來考慮，有可能消耗大量的財政資源。

空軍需要發展主權控制的空間能力的方法，這些方法既要有成本效益，又要有靈活性，例如插入硬件和軟件更新。提供即插即用解決方案的商業現成（COTS）技術和納米衛星--其開發成本相對較低，并能以低成本迅速復制--降低了進入空間領域的門檻，并將在允許空軍以必要的速度前進方面發揮重要作用，同時，越來越多的商業衛星運營商能夠有競爭力地為軍事行動提供帶寬和其他關鍵產品。

然而，空間領域的物理復雜性使得任何空軍或任何國家發展空間力量的相關技術復雜性和成本負擔本身完全不現實。空間領域構成了空間中較大和較小的軍事行為者的需要--無論大小--密切協作，甚至共同發展空間軍事力量。對空軍的要求是與盟友和伙伴協調步驟，無論他們是已經有了既定的程序和方案，還是處于啟動階段，對于利用空間領域為軍事行動提供的真正潛力將是至關重要的。

政府間、商業和研究伙伴關系將需要構成軍事空間戰略的基石，以便有可能從大量的現有知識中獲益，并應用從既定的空間行為者和遺留計劃的經驗中獲得的教訓。應用實驗對于空軍培養專業知識和能夠更迅速地確定能力差距和優先事項非常重要，當與盟友和伙伴合作推進時，可以大大簡化空間能力的開發周期，并為擴大長期的共享利益提供基礎。

通過戰略協調，資源單獨緊張的盟國和伙伴國空軍將能夠把他們的重點限制在建立具有利基能力、機制和軌道的小型衛星星座上，以便以后匯集起來，合并成更大或超大的星座。盟友和合作伙伴之間形成的超大型衛星星座有望提供一個更加多樣化和強大的共享能力架構，否則是無法實現的，關鍵是要建立冗余，以防止突然失敗或失去服務。建立冗余是必要的，因為在未來十年，新的空間行為者和空間威脅的引入使空間領域不僅更加擁擠，這本身就帶來了重大的新風險，而且還首次出現了軍事競爭。

• 作為通常負責領導軍隊進入空間領域的軍種，當空軍開始考慮發展空間足跡和作戰能力時，眼前的挑戰是制定能夠在預算限制內和以相關速度提供需求的方案。

• "盟國和伙伴之間形成的超大型衛星星座有望提供一個更加多樣化和強大的共享能力架構，否則是無法實現的，關鍵是要建立冗余，以防止突發故障或服務損失。"

專用太空指揮部

通過將天基能力分布在一個與盟國和伙伴共享的更廣泛的空間架構中，空軍將能夠從更多樣化的能力套件、更高的可用性和全球安全通信的延伸中獲益。隨著天基能力向盟國和伙伴之間共享的架構發展，控制目前被隔開的衛星的地面站將需要互聯并更接近AOC，以改善C2的決策。由于空間資產為民用和軍用用戶提供產品和服務，然而空間領域的使用使作戰C2變得復雜，可能需要其他政府部門參與傳統上由軍事指揮官負責的決策。

軍事指揮官很可能在特定情況下優先考慮或在空間領域的正確時間作出反應的能力減少或受到限制。在某種程度上，在可能的情況下插入的常設協議，可能會澄清如果向另一用戶提供的服務受到軍事行動的影響而需要遵循的具體程序。傳統的C2周期、程序和結構是為了對實體單位行使權力，而空間領域則側重于獲取和傳輸數據和通信以實現效果，需要不同的考慮。因此，一個專門的軍事空間指揮部是必要的，以滿足居住在各兄弟部門、其他政府部門以及外部盟友和合作伙伴的空間工作人員之間所需的巨大的整合和協調程度。

空軍在提供解決方案以有效利用空間進行多域作戰方面發揮著至關重要的作用，并且通常將負責從國防角度領導、管理和培育空間--例如在英國、澳大利亞和荷蘭，其空軍最近已經建立了初步的空間指揮部。一旦空軍建立了初步的操作能力，空間領域的C2結構和程序將隨著新框架的建立而發展，以產生綜合的空間領域意識，捍衛主權、盟國和伙伴的空間能力，并全面推進軍事空間行動、計劃和能力。一個專門的空間指揮部除了使可能沒有共同愿景的姐妹部門在空間領域的使用上保持戰略一致，甚至沒有充分認識到它的潛力外，還對培養空軍多領域行動所需的新的專業空間工作人員和專業知識的骨干隊伍至關重要。

• "傳統的C2周期、程序和結構旨在對物理單位行使權力，而空間領域則側重于獲取和傳輸數據和通信以實現效果，需要不同的考慮。"

吸收新興技術和利用創新

為了使空軍有能力在各作戰領域進行思考、戰斗和取勝，幾乎所有的遺留系統都需要升級，而且空軍需要提高他們在面對快速技術進步時吸收有任務能力的技術的能力。隨著在采購周期的關鍵決策點上做出判斷的挑戰加劇，空軍采購規劃人員必須走一條鋼絲。在追求提供革命性能力的新解決方案、購買成本較低的商業現成技術（COTS）以彌補能力差距或試圖升級遺留系統之間做出選擇將變得更加微妙。在投入使用的新系統和升級遺留系統之間取得適當的平衡將被新系統的挑戰所加劇，這些新系統往往無法迅速投入使用。

為了滿足未來的作戰要求并保持機動自由，遙控飛行器和自主系統在多領域的戰斗空間中發揮著重要作用。人們普遍承認，無人駕駛和自主系統反映了未來的空中力量，但是空軍仍然傾向于主要從載人平臺和系統的角度考慮問題。對載人威脅和平臺的傳統關注導致了訓練和模擬的發展，TTPs甚至C2流程都是圍繞著提高載人系統對抗載人威脅的能力而設計的。空軍必須在載人、遙控和自主系統方面進行更全面的思考，其中人工智能具有巨大的作用，以確保它們得到適當的考慮，并適當推動對未來威脅、能力發展、培訓、實戰飛行和C2本身的思考。

下一代空域和戰斗管理將需要大數據處理和人工智能來擴展人類的決策空間，同時也有一個潛在的需求，即空軍能夠依靠快速軟件開發來提供基于云的服務解決方案，通過認證的軍事證書安全地訪問。人工智能的最大挑戰是與它的使用相關的控制水平。出于道德、法律和安全的原因，完全不對人工智能施加任何控制是不可行的--然而，施加人類控制超過一定程度，就會有效地減慢其旨在加速的決策過程。目前，無論是在駕駛艙還是在C2中心，人工智能都需要面向為決策者生成和提供選擇，但隨著作戰周期的加快和戰爭的自動化，它的作用將越來越大。

建立快速能力辦公室可能有助于解決采購挑戰，為關鍵任務的前線需求提供更快的周轉，然而，盡管有可能實現快速采購，空軍必須確保他們能夠在沒有特定系統的情況下通過產生開箱即用的解決方案，將現有技術與人類的洞察力和創新相結合。世界上最具創新精神的組織都能有效地利用集體天才的力量，而空軍必須更好地通過培養有利的程序、伙伴關系和心態來培養創新文化，直至最低層。思想沒有等級之分，當空軍領導人創造出創新蓬勃發展的組織環境時，基層人員或非入伍軍官可以成為解決行動挑戰的重要媒介和催化劑。通過扁平化組織，減少等級之間的縱向距離和部門之間的橫向距離，空軍可以實現一個更深入參與的員工隊伍，以更好地收獲創新的好處。

為了提高技術適應性，空軍必須使用通用的開放式架構開發未來的系統和數字解決方案，并更好地將操作人員和最終用戶與開發系統和工具的工程師和技術團隊以及負責采購和維持決策的辦公室聯系起來。通過迭代開發系統和工具來實現更深層次的合作，與操作人員建立共同的所有權，并使修訂工作能夠即時進行。用戶的直接、持續的參與將提高標準化程度--如圖形用戶界面--支持操作人員的培訓，并能確保服務成員為成功做好準備。與工業伙伴和學術界的伙伴關系將對壓縮系統從構思到原型的開發周期起到關鍵作用，確保更快的失敗途徑，并使空軍在技術上的適應性更強。

促進創新文化

前進的道路

空中力量仍然是今天動能效應和空運的最具決定性的能力，但空軍領導人必須確保空中力量在2030年及以后仍然具有相關性。空軍已經嚴重依賴在五個作戰領域的行動能力--然而這些領域都將變得非常混亂和有爭議。一系列的安全挑戰已經加大，變化的速度也在增加，因為潛在的威脅在破壞性技術武器化的推動下加速。空軍將面臨的挑戰是為潛在的安全損失找到解決方案，并保持他們在未來受限和退化的作戰空間繼續作戰的能力。為了變得更有生存能力、更靈活和更有彈性，以威脅為中心的聯合反應將是至關重要的，空軍必須重新定義他們如何與兄弟部門、盟友和合作伙伴進行合作、共存和競爭。空軍將需要在內部變得更加互聯互通，并與姐妹軍種、盟友和合作伙伴一起，在多領域的整合中取得成功，并在未來延伸的戰斗空間中提供協調的效果。

雖然世界各地的空軍確實無法在單一領域充分發揮優勢，更不用說在多領域背景下，但從過去的經驗中可以學到豐富的教訓。歷史上充滿了破壞性的挑戰，空軍必須制定戰略來推動執行MDO所需的轉型變化。這種轉變必須從擴大演示開始加速，以連接整個作戰領域的傳感器、射手和部隊要素。MDO范式廣泛要求平臺和專業人員同時支持各種各樣的作戰要求和聯合指揮官的連接。因此，在向MDO過渡的過程中，人的因素將比技術更具有決定性，如果要實現全面的網絡整合和戰斗云在軍事行動中的實際應用，必須更新培訓、發展和領導人員的方法以反映新的現實和戰爭方式。

• 空軍需要變得能夠利用流動領域，有效地結合航空、空間和網絡空間，在全球舞臺上采取戰略行動（或發出信號）--在范圍和速度上有更多的選擇和最小的政治風險。

• "為了變得更有生存能力、更靈活和更有彈性，以威脅為中心的聯合反應將是至關重要的，空軍必須重新定義他們如何共同運作、共同存在并與兄弟部門、盟友和合作伙伴競爭。

《美國陸軍多域作戰2028》（MDO 2028）是陸軍的未來作戰概念。該文件說明了陸軍需要如何適應和發展以在未來作戰中保持競爭性軍事優勢。該概念的關鍵組成部分是多域作戰的原則--校準部隊結構、多域編隊和融合--這使得敵人的反介入和區域拒止系統能夠被瓦解，并使軍隊能夠利用短暫的優勢窗口。這是一個取決于在時間、空間和目的上持續同步能力的概念，以實現跨領域的協同作用，并創造一個可利用的優勢窗口。聯合部隊目前通過"域聯合解決方案的階段性同步"來實施能力融合，這并不支持在針對未來同行威脅的競爭和利用的重復循環中快速和持續地整合多個領域的能力。因此，關鍵是要考慮什么能力可以讓軍事領導人克服這些技術和人類認知的局限性。一個可能的解決方案是將人工智能融入作戰管理過程。

本專著重點說明了將人工智能融入作戰管理過程以促進多域作戰融合的必要性。通過分析多域作戰的融合差距、人工智能的發展以及當前的指揮和控制系統，該研究旨在說明多域作戰中能力持續融合的復雜性迅速超過了人類的認知能力。此外，由于美國的對手正在大量投資于人工智能和自主性，將人工智能融合到作戰管理過程中的問題不是在戰場上取得優勢的問題。相反，問題在于如何擁有競爭性臨時可利用的優勢窗口的能力。

介紹

簡而言之，速度在兩個不同的方面很重要。首先，自主性可以提高決策速度，使美國能夠在對手的行動周期內采取有效措施。其次，如果美國要維持軍事優勢，作戰能力向自主性的持續快速轉變至關重要。— DSB 自主性報告，2016 年

《美國陸軍多域作戰2028》（MDO 2028）是陸軍的未來作戰概念。這份文件說明了陸軍預計它需要如何適應和發展，以在未來的作戰中保持競爭性軍事優勢。該概念的關鍵組成部分是多域作戰的原則——經過校準的部隊結構、多域編隊和融合——這使得敵方反介入和區域拒止 (A2AD) 系統能夠被瓦解，并允許軍隊利用短暫的優勢窗口。這一概念取決于指揮官在時間、空間和目的上不斷同步的能力，以實現跨域協同并創造可利用的優勢處境。

目前，聯合部隊正在通過“域聯合解決方案的階段性同步”來融合能力，這一過程不支持在針對未來對等威脅的競爭和利用的循環中快速和持續地整合多個領域的能力。軍方領導人承認這一缺點和任務的復雜性，因此引入了需要開發新的軍事技術來填補關鍵空白的融合考慮。基于這些差距，未來的指揮和控制系統需要為所有梯隊的指揮官提供戰斗空間內所有聯合單位的完整共同作戰圖，并有能力快速傳輸偵察和目標數據，以通過動能和非動能手段攻擊擬議的目標。

然而，敵人在自主性和人工智能 (AI) 方面的發展極大地壓縮了時間窗口。由于時間窗口短，協調融合工作的任務很快超出了人類的能力。其他因素，例如彈藥優化和能力重置時間的需要，進一步增加了任務的復雜性。因此，至關重要的是要考慮軍事領導人需要具備哪些能力來克服這些技術和人類認知限制。一種可能的解決方案是將人工智能集成到作戰管理過程中。因此，多域作戰融合所帶來的挑戰提出了一個關鍵問題：美國陸軍是否需要一個人工智能引導的作戰管理系統，以便在多域作戰中成功地融合能力，對抗一個有能力使用自主和人工智能引導能力的同行競爭對手？

多域作戰之路

我們尋求獲得優勢的方式是在決定性的空間優化所有領域，以影響滲透。— 美國陸軍能力整合中心主任埃里克-韋斯利中尉

武裝競爭的一種現象是技術創新的武器化。從軍事角度來看，這是一個關鍵的進步，可以讓一個國家的戰斗力量在戰場上保持競爭優勢。為了推動能力發展，軍方領導人引入了未來的作戰概念。這些概念是預測軍隊需要如何訓練、裝備和組織自身以競爭和戰勝新興威脅的文件。目前，美國陸軍正在進行重大改革。此次重組將使軍隊轉向大規模作戰行動，并調整部隊以滿足國家安全戰略 (NSS)、嵌套式國防戰略 (NDS) 和國家軍事戰略 (NMS) 中概述的需求。這種變化代表了軍隊的范式轉變。在將近兩個十年的時間里，這主要集中在平叛上。對于美國陸軍來說，這項工作驗證了歷史不會重演，但卻是會押韻的格言。主要是因為當前未來作戰概念“MDO 2028”的引入促使轉型讓人想起過去的重組周期。一個相關的例子是 20世紀80年代中期引入空地一體戰學說引發的重組。

空地之戰是美國陸軍在冷戰高峰期對俄羅斯威脅的回應。它于 1986 年出版，提出了一個依賴于陸地和空中能力有效同步的作戰框架。在技術進步的推動下，復雜性不斷增加，導致 "事件的節奏加快"，這是基本的前提。該文件的一個關鍵組成部分是引入了反映戰爭不斷發展的新術語。其中一個新術語是綜合戰斗——集中使用所有能力來擊敗敵人——它依賴于獲得和保持態勢感知的能力。基于對新興技術可以在戰場上提供優勢的認識，空地戰指導正在迅速發展的計算機技術集成。1986年美國防部向國會提交的年度報告中提出了所需的創新努力。聯合戰術融合計劃 (JTFP) 和聯合監視和目標獲取系統 (JSTAS) 是隨后出現的系統。這兩個系統都旨在為指揮官提供從各種來源收集信息并指導采用聯合動力努力追擊地面目標的能力。開發這些系統的必要性表明了兩個事實。首先，這些系統顯示了技術和戰爭之間的整體關系。第二，這些系統強調了軍事領導人承認，從現在開始，在戰場上有效同步軍事能力所需的速度和復雜性超過了人類的認知能力。目前的多域作戰概念將這一認識帶到了未來。

認識到美軍的競爭優勢正在減弱，麥克馬斯特中將（退役）和當時的國防部副部長羅伯特-O-沃克呼吁開發空地戰2.0。時任訓練與條令司令部司令的大衛-G-帕金斯將軍（退役）響應號召，推出了多域作戰。然而，在2016年美國陸軍年會和博覽會期間，帕金斯將軍（退役）指出，這個概念不是對空地戰或全譜作戰的改造，而是描述了一種革命性的戰爭方法。多域作戰被稱為革命性的一個關鍵原因是，它要求軍事力量的運作方式發生轉變。新的作戰方式的基本驅動力是科學和技術的快速發展，以及需要在競爭、失敗、利用和再競爭的連續循環中與所有領域的同行威脅進行競爭。

在中國和俄羅斯等大國競爭的推動下，2017 年的美國國家安全戰略 (NSS)指示軍隊需要擁有同時在多個領域與競爭對手競爭的能力。要建立跨域對抗敵人的能力，需要發展“新的作戰概念和能力，以在不保證在空中、海上、陸地、太空和網絡空間領域的主導地位的情況下取得勝利”。來自聯合推動者的可靠和及時的跨領域支持是成功競爭的關鍵要求和隱含任務。由此產生的域相互依賴意味著“一個域中缺乏訪問可能會在一個或多個域中產生級聯效應”。因此，美國空軍多域作戰戰略計劃助理教授賈里德·唐納利博士預測，未來的戰爭將在一個快速而復雜的多域連續體中進行，不依賴于一系列作戰條件的連續設置但需要跨多個域的能力永久同步。因此，了解不同域中存在的能力以及如何利用每種能力來獲得暫時的優勢是多域作戰成功的基礎。

在 NSS 和 NDS 的指導下，美國訓練和條令司令部 (TRADOC) 于 2018 年初推出了 TRADOC 手冊 525-3-1，即“美國陸軍多域作戰2028”。這是一個概念，作為前 TRADOC 總司令Stephen J. Townsend 強調，承認敵人有能力在多層次的對峙中提出挑戰并與美軍抗衡，其目的是“在時間、空間和功能上將美軍和其盟友分開，以擊敗我們。”

該概念提出戰爭演變的一個原因是，它將多個領域的能力互動形象化，這超越了在不同領域內的機動性或擁有實現跨領域效果的能力。相反，這個概念承認，技術進步改變了領域之間的相互關系和跨領域連接的速度。MDO 2028將這些變化納入了該概念的多域作戰原則--校準的部隊結構、多域編隊和融合--這使得敵方的反介入和反侵略系統被瓦解，并使軍事力量能夠創造短暫的優勢窗口。它們結合在一起，為指揮官在時間、空間和目的上匯聚能力創造了條件，以實現跨領域的協同，并創造一個可利用的優勢地位。此外，多域融合是一個可以通過整合人工智能引導系統來優化和加速的過程。

戰場上的人工智能

我們必須習慣這樣一個激進的想法，即我們人類將只是智能生物之一。— Alexander Kott，美國陸軍研究實驗室網絡科學部主管

人工智能是技術系統執行此前需要人類智能才能執行的任務的能力。這些任務包括觀察和識別模式、通過觀察學習、預測事件或采取行動的能力。中國是美國的主要競爭對手之一，認識到人工智能可以使戰場對稱性向他們的優勢傾斜。中國在人工智能引導軍事能力（包括自主武器系統）發展方面的大量投資證明了此觀點。為了在武裝沖突中保持相對優勢地位，美國需要發展將人工智能與決策過程聯系起來的反擊能力。當前的美國人工智能計劃主要集中在模式識別上，由于計算能力的快速增長，模式識別可以分析越來越多的數據以創建信息。

多域作戰是需要收集和分析大量數據以觀察和評估作戰環境發展。目前人工智能在軍事上的應用主要集中在后勤運輸和數據分析的支持上。然而，聯合人工智能中心和白宮人工智能特別委員會的成立，都標志著人工智能將擴展到國防部的其他領域。例如，美國陸軍未來司令部目前正在開展多項計劃，分析人工智能如何提高指揮官獲得態勢感知和做出明智決策的能力。一個重點領域是發展能力，以提高美軍同步效果和減輕日常認知任務的速度。強調開發人員和潛在的最終用戶之間的迭代合作，為該部門開發人工智能指導系統創造了條件，該系統可以 "產生并幫助指揮官探索新的選擇"，并使他們能夠專注于選擇有利的作戰方案，使部隊和任務的風險最小化。

關于將人工智能納入作戰管理過程，關鍵是要區分將人類置于環中或環上的系統。根據機器人和自主系統的聯合概念，自主的定義是 "自動化的范圍，其中獨立決策可以為特定的任務、風險水平和人機合作的程度量身定做"。范圍本身包含了不同程度的自主性。在由TRADOC和佐治亞理工學院主辦的2017年瘋狂科學家會議上，專家們介紹了三種程度的自主性--完全自主、受監督的自主和自主基線。 一個完全自主的系統獨立于人類的實時干預，在人類不參與的情況下運行。在有監督的自主系統中，人類保持著實時干預和影響決策的能力，因此仍然處于循環之中。自主基線是目前各種現有系統中存在的自主性。在軍事應用中，這種自主性存在于人類監督的武器中，如愛國者和宙斯盾導彈系統，或AH-64D阿帕奇攻擊直升機長弓火控雷達，它獨立地 "搜索、探測、定位、分類和優先處理陸地、空中和水中的多個移動和靜止目標。"

Mitre公司的Richard Potember將機器學習視為 "人工智能的基礎"，其重點是系統在無監督下學習的能力，并創建深度神經網絡，以支持決策和機器人應用。自主性和人工智能的整合是一個過程，不經意間將導致 "我們以前電氣化的一切，現在將'認知化'"。 支持將人工智能引導的作戰管理系統納入多域作戰的一個關鍵技術發展趨勢是，自主性和學習逐漸從感知轉向決策。這樣一來，人工智能可以減輕多域作戰中固有的復雜性。一個固有的復雜性是整合能力和做出跨越多個領域的決策能力，不是在幾分鐘或幾小時內，而是幾秒鐘內，如果需要的話。因此，將人工智能整合到決策和同步過程中，平衡有利于美國的觀察-定向-決定-行動周期。

在戰略層面，人工智能引導的系統可以影響推動不同領域的升級和降級的決策。在作戰層面，通用人工智能可以建立態勢感知和同步效果。為了支持多個領域的能力融合，人工智能 "處理來自在多個領域運作的各種平臺的大量信息 "，直接促進了MDO戰爭的兩個基本方面：速度和范圍。人工智能支持比敵人更快、更遠的打擊能力。這種能力能夠實時分析動態戰場，為快速打擊創造條件，將美國“友軍”的風險降到最低。美國國防科學委員會2016年的一項研究，提出人工智能系統能夠在一個動能瞄準周期內整合多種作戰管理、指揮與控制、通信和情報能力的觀點。此外，委員會評估說，這些人工智能引導的系統的累積效應可以在整個多域融合周期內改變戰斗的運行和戰略動態。

多域融合

AI 即將上戰場，這不是是否會出現的問題，而是何時和誰的問題。— 美國陸軍未來司令部司令約翰·默里將軍

在武裝沖突中，美國的競爭對手旨在整合他們的A2AD系統以建立分層對峙區。其目的是剝奪美軍聯合部隊在時間和空間上同步作戰的能力。俄羅斯的S-400 Triumf是美國部隊在大規模戰斗中可能面臨的系統代表。S-400是一種移動式地對空導彈系統，擁有對付從無人機到終端彈道導彈的各種武器系統的能力。該雷達可在600公里范圍內跟蹤目標，并具有100公里的交戰范圍。該系統提供的關鍵技術進步之一是傳感器到操作手的全自動循環，使該系統能夠同時跟蹤和打擊多達80個目標。這是支持MDO 2028假設的一個例子，即美軍在大規模對抗同行威脅的敵對行動開始時，不能假設自己在任何領域擁有優勢。為了在競爭、滲透、分解和利用的連續循環中攻破敵人的防御系統，美國陸軍的多域作戰框架引入了多域作戰的三個原則--校準的部隊態勢、多域編隊和融合。

校準的部隊態勢是指能夠迅速適應和改變作戰環境的部隊和能力組合。其目的是找出潛在的弱點或在戰場上創造不對稱性，以建立一個可利用的局部優勢窗口。前方存在的部隊支持在整個軍事行動范圍內快速升級，以滲透和瓦解敵人的系統。這些部隊被安排具有任務指揮、火力、情報收集、維持、信息活動和特種作戰能力。遠征部隊具有在需要時進行聯合強行進入行動的能力，并為后續部隊創造了條件。這些部隊通過空中和海上部署，可在幾天或幾周內完成。

多域編隊的重點是使較低的梯隊能夠對近距離的威脅進行進攻和防御行動。支持多域編隊的三種能力是進行獨立機動的能力、采用跨域火力的能力和最大限度地發揮人的潛力。為了支持在有爭議的領域內達到軍事目的，MDO 2028認識到軍團、師和旅梯隊的單位需要獨立行動，不受上級總部資源優先級的限制。因此，他們需要擁有有機的后勤、機動、火力、醫療和通信網絡，使部隊能夠在預先確定的時間內獨立作戰。作戰概念目前的框架要求這些梯隊 "在通信線路高度競爭的情況下，仍能維持數天的進攻行動。"維持進攻的能力是由指揮官采用跨域火力的能力來驅動的。

跨域火力是指在暫時脫離上級總部火力支援的情況下，對火力能力進行整合，并具有冗余性。這個過程包括直接和間接火力單位、保護能力和電子戰裝置，以及 "多光譜融合彈藥，以及網絡空間、空間和信息相關能力"。為了加強在復雜和快速發展的多域作戰環境中的決策過程，需要開發 "由人工智能和高速數據處理支持的人機交互"。 校準部隊態勢和創建多域編隊都是為了實現本文所認為的多域作戰的一個關鍵組成部分--融合。

MDO 2028將融合定義為 "在所有領域、電磁頻譜和信息環境中快速和持續地整合能力，通過跨領域的協同作用，優化效果以超越敵人"。盡管它可能看起來像目前聯合能力的整合和同步延伸，但這個概念與目前應用的聯合能力有很大不同。這主要是因為它不是在時間和空間上按順序消除沖突的過程，而是由目標周期和任務分配命令指導和限制。相反，它是在窗口期中對所有領域的效果進行持續的同步化，在空間和時間上都有很大差異。要在一個同行競爭的環境中競爭，需要有能力通過跨域的協同作用創造暫時的領域超越。這種協同作用集中在決定性的空間。決定性空間是時間和空間上的一個物理的、虛擬的和認知的位置，它使美國部隊能夠獲得一個可利用的明顯優勢位置。此外，由于軍事單位期望同時對抗多種威脅，多域融合要求在所有領域的競爭連續體中同時進行系統分解和中立化。

快速指揮和控制為指揮官通過跨域協同和分層選擇，實現融合創造了條件。因此，軍事指揮官在任何特定時間點擁有對戰斗空間內運作的所有聯合力量的整體態勢感知是融合的一個關鍵組成部分。MDO 2028確定了兩項要求，即必須開發技術先進的指揮和控制系統并將其整合到多域編隊中以促進這一進程。第一個是需要 "每個梯隊的指揮官和參謀人員都能得到所有領域的戰斗可視化呈現并且指揮"，并迅速調整能力以實現融合。第二是有能力迅速協調聯合能力的匯合，以對付敵人的特定弱點。

指揮官在目的和時間上實現融合能力的關鍵是五個融合要素的同步化--準備時間、計劃和執行時間、持續時間、重置時間和周期時間。對這些要素的考慮使指揮官能夠計算出從啟動開始達到效果所需的時間，以及為新一輪的重新競爭重置能力所需的時間。在這個框架內收斂多種能力的過程因不同的能力使用率而進一步復雜化。雖然周期率提出了一個無限的使用序列，但使用率代表了一個與 "彈藥和消耗性虛擬武器 "相聯系的不斷減少的單位。 由于后勤是有爭議的，可預測的補給沒有保證，指揮官在多域融合中面臨著額外的挑戰。這個挑戰就是優化現有彈藥的使用，并使彈藥的使用與聯合能力的協調相一致。

目前可用彈藥的數量限制和無法建立庫存可能會導致未來大規模作戰行動中后勤儲備嚴重不足。為了延長軍隊的續航能力，特別是在跨越軍事爭端地區的交通線作戰時，需要對各種系統的武器狀況進行持續評估。在動能范圍內對所有聯合平臺進行 "優化和排序射擊 "變得至關重要。這種優化和排序過程，同樣迅速超過了人類決策者的認知能力，并提出了一個技術作戰管理系統的缺陷，該缺陷會對聯合能力的有效融合產生不利影響。

美國陸軍在多域戰斗空間中實現作戰敏捷性的核心是能夠從不斷增長的綜合數據集中創造理解，同時保持 "卓越的決策速度"。戰場上永遠存在著未知情況和沖突，但減少觀察環境變化和相應調整部隊方向所需的時間，可以提高決策和行動速度。提高對聯合部隊在各個領域內的所處位置的認識，相對于敵人和他們的作戰和戰術計劃，對于加速較低層次的機動是必要的。此外，短暫的機會窗口要求未來的作戰管理系統迅速將傳感器與射手相匹配。

在美國陸軍的現代化框架內，新興技術需要為兩個關鍵的技術和組織上的不足提供一個解決方案。首先是保持對作戰區域內所有聯合軍事單位完全態勢感知的能力。第二是迅速建立從傳感器到射手的冗余回路能力，其中包括所有可用的聯合單位并考慮到能力的不同再生周期。這是一項任務，根據需要處理的數據量，當聯合軍事單位在有爭議的戰場上競爭時，需要持續同步，這很快就會超過人類的認知能力。將人工智能融入作戰管理過程可以減輕這種人類的局限性。

當前的作戰管理系統

我們的投資重點之一是網絡，這并非巧合……因此我們有能力將這種目標快速傳達給另一個領域。— 美國陸軍未來司令部司令約翰·默里將軍

實現多域融合的最關鍵步驟之一是開發聯合指揮和控制（C2）系統，將整個戰斗空間的能力縱向和橫向聯系起來。2017年，SYSTEMATIC公司獲得了設計美國陸軍新型作戰管理系統 SitaWare 的合同。美國陸軍戰術任務指揮部負責人 Shane Taylor 中校稱該系統是“一種開箱即用的解決方案，用于跨梯隊同步任務指揮數據，這為陸軍遷移到通用架構的目標提供了一個跨越式發展的機會。”該系統提供的一些進步包括簡化指揮所 C2、改進與聯合和聯盟伙伴的互操作性以及標準作戰功能融合框架。該系統的另一個關鍵功能是能夠快速擴展大量數據并以提高指揮官態勢感知的方式呈現。

在美國陸軍的作戰環境中，SitaWare 是一個指揮后計算環境組件，有望消除信息和情報孤島，并可集成為通用作戰平臺。 SYSTEMATIC公司承認未來的作戰需要情報、后勤和作戰系統的快速同步。因此，當前系統旨在分析大型數據集并在直觀的用戶界面上顯示相關信息。因此，它可以實時建立指揮官的態勢感知并提高他們的決策速度。此外，系統軟件符合各種民用和軍用互操作性標準，這使得系統更容易與其他聯合和聯盟平臺連接。

為了在各梯隊之間嵌套系統，SitaWare的用戶界面應用程序和顯示器可根據操作環境的要求進行定制。縱向信息共享確保所有梯隊之間共享共同數據。為了提供戰術層面上的態勢理解，該系統具有對輕型、輪式和裝甲編隊的美國“友軍”跟蹤能力。該系統的另一個關鍵特征是綜合指揮層。這一功能使指揮官能夠根據作戰環境的變化，迅速傳播對原始命令的更新和修改。然而，SitaWare的設計并不是為了指導效果。因此，它不能充分加快傳感器到射手的周期，不能提高指揮官在有爭議的環境中有效地匯聚聯合能力，以對抗擁有自主和人工智能支持的武器平臺的同行威脅。

在解決未來多域作戰要求的另一項努力中，美國陸軍啟動了一個內部項目，旨在 "增加物理目標、數據收集、數據分析和自主決策在戰場物聯網中的整合。"該項目專門用于填補美國陸軍領導人評估的商業生產技術沒有充分解決的差距。弗吉尼亞理工大學的專家預測，項目的主要挑戰之一是 "處理許多復雜的變量 "的能力，這影響了結合從博弈論到分布式學習等方面的能力。這些挑戰由于以下事實而被放大：美國陸軍目前的技術開發工作側重于能力的實戰化，很少考慮整合軟件和硬件，使這些系統能夠與各種聯合能力溝通。

該項目的重點是將人工智能引導的系統置于回路中，為指揮官提供在戰斗空間的各種傳感器平臺上收集的大量數據的綜合分析。通過收集相關傳感器系統的數據，分析敵人的能力分布，并將其與可用的美國“友軍”武器系統進行比較，該系統提供關于如何最有效地實現效果的建議。為了使這一過程有效運作，指揮官必須放棄相當程度的控制權，因為他們允許系統 "為如何發動戰爭選擇最合適的戰略"。盡管有這種擔憂，陸軍下一代戰車跨功能小組的副主任凱文-麥凱納里承認，人工智能在多域作戰中是必不可少的，因為它提供了可將目前九十六小時的師級目標定位周期 "減少到九十六秒 "的能力。總的來說，"四分衛項目 "是幫助指揮官 "準確了解戰場上的情況，然后根據可用的和其他因素選擇最合適的戰略。"該倡議是能夠在時間有限的決策空間中有效地融合能力邁出的重要一步，因為它將人工智能的作用提升到數據可視化工具之外，使其成為戰斗戰略工具。

對人工智能在作戰管理過程中的可靠性的擔憂可以通過云架構和深度學習系統的快速發展來緩解。與人類互動類似，在人工智能和自主系統發動的戰爭中建立信任需要時間。中校Wisham，"四分衛"項目的負責人之一，指出這需要一個深思熟慮的策略來證明系統是可靠和有效的，由于很難或不可能追蹤到神經網絡的決策路徑，這就很復雜。 然而，Nvidia公司的機器人研究員Dieter Fox預測，這是一個有解決方案的問題，因為研究人員繼續開發分析神經網絡和機器學習過程的新程序，在未來可以解決這一問題。要分析網絡和學習過程是人工智能的一個關鍵方面，因為它允許開發人員在一個設定的決策框架內約束自主學習系統。另一個認識到發展人工智能啟用能力重要性的部門是美國空軍。

由于確定需要開發多域 C2 系統，美國空軍打算用“衛星、有人機和無人機上不同傳感器的全新網絡”取代其傳統的聯合監視目標攻擊雷達系統。這種新能力的名稱是先進作戰管理系統（ABMS）。盡管項目當前的重點是連接美國空軍單位，但其最終目標是開發“未來作戰的數字神經系統”。美國空軍準將、美國空軍聯合部隊整合總監戴維·熊城（David Kumashiro）表明，他們的方法集中在這樣一種觀念上，即如果“你不遵循開放系統架構的標準，你就會發現自己在場邊，與戰斗無關。” ABMS結構建立在現有的基于云的目標定位助手之上，旨在有效跟蹤目標和飛機。通過擴展這一概念，美國空軍規劃人員希望專注于網絡機器對機器的交互。該項目的指導思想是開發可以“像樂高積木一樣拼在一起”的系統，以快速輕松地連接聯合能力。

總體而言，將人工智能整合到作戰管理過程中的需求是由一種認識驅動的，即在作戰領域將美國軍事部門聯系起來對于保持競爭性軍事優勢是必要的。如果不走人工智能整合的道路，就有可能對美軍在未來的戰斗中擊敗近似競爭對手的能力產生不利影響。以下兩個場景說明了在軍團和師級的多域作戰中，人工智能引導的作戰管理系統如何影響戰場上的動態。

方法

長期規劃使軍方能夠集中研究和開發工作，并指導人員配備、訓練和裝備決策。這個過程的核心是制定評估發展中威脅的概念。 MDO 2028 是一個包含假設和預測以推動軍事戰略的文件示例。聯合出版物 5-0“聯合規劃”，將假設定義為“關于當前態勢或事件未來進程的假設，在缺乏事實的情況下假設被認為是真實”，這對于推進規劃過程至關重要。為了提供一個將軍事能力和需求與預期的未來作戰環境聯系起來的背景框架，軍事規劃人員創建情境以增加理解。這一過程使各級軍事領導人能夠“接觸可能的未知情況，并且吸收理解它”，并提出解決方案。因此，情景模擬是作為創建承認技術發展可行框架的一種方式。然而，重要的是不要將情景與具體預測混為一談，而應將其視為擴展可能性領域并根據預期的技術發展識別未來機會的工具。此外，重要的是要認識到情景構建的一個潛在因素是不確定性。為了展現不確定性和復雜性，同時保持情景“介于預測和推測之間”，需要整合歷史和當前信息，識別行為模式，以及“構建 關于未來的連貫敘事。”其他重要的考慮因素是場景需要與可信的現實生活條件保持一致。

布加勒斯特國防大學國防與安全研究中心的研究員 Marius Potirnich 創建了特定軍事情景分類。他提出的兩個類別是戰略情景和演習情景。戰略情景是出現最廣泛的類別，考慮了在整個軍事行動中可能發生和使用的軍事事件和能力。演習場景嵌套在戰略場景框架內，并進一步細分為真實和虛構。真實場景使用現有軍事能力，在現有作戰環境的約束下，分析現實世界任務集中的情況。虛構環境評估軍事能力的現狀以及預期的未來能力，并將它們置于基于已發布的軍事行動概念和現代化框架的預期威脅環境中進行預測。

本專著介紹了兩個虛構的場景，以說明在未來的多域作戰中集成人工智能引導作戰管理系統的潛在影響。所有場景都基于與對手（如中國）發生沖突的環境。第一個場景以軍梯隊為背景，重點關注空中和海上動能打擊的融合，以及“支持軍區機動計劃或代表下屬梯隊”的網絡空間活動。第二個場景設置在師梯隊，側重于聯合能力的融合和需要分析和傳播的“大量情報的定制”。對手的A2AD和軍事創新努力以及美國陸軍的 MDO 2028 和當前的現代化舉措被用作背景情景。場景是嵌套的，最后評估了美國陸軍是否能將人工智能納入其作戰管理流程，以便在當前的MDO 2028現代化框架下有效地融合多域作戰能力，以及如果該部門不能這樣做的潛在風險。

范圍和限制

這本專著的框架是美國陸軍的多域作戰概念。重點不是討論人工智能在戰場上的法律和道德以及考慮人工智能產生在兩個方面產生的后果。相反，它旨在評估人工智能如何幫助在日益復雜的作戰環境中實現多域元素的融合。由于人工智能領域的快速變化和發展，評估是在概念層面進行的，沒有深入探討人工智能在戰爭戰術和作戰層面的廣闊應用前景。對算法是否可以指導能力融合的評估是基于當前的發展，以及機器學習、量子計算和自主機器對機器組合領域的預期進行的。該專著所介紹的和用作基礎的所有信息都完全來自于已被批準公開發布的渠道。因此，有可能存在與本專著的假設相矛盾的機密文件。

戰略框架（情景一和情景二）

在2035年。根據“一個中國”的政策，中國軍隊已經開始收復臺灣，并開始阻止美國海軍進入中國南海。為了捍衛自己的利益，中國軍隊的導彈防御力量處于高度戒備狀態。綜合性的反介入和反侵略網絡得到了中遠程導彈、各種反飛行器和防空武器以及各種中遠程情報收集和監視能力的支持。中國的《新一代人工智能發展規劃》在過去15年中指導了軍事技術的發展。在 2017 年的介紹中，中國領導層宣稱“人工智能已成為國際競爭的新焦點。人工智能是一項引領未來的戰略技術； ……發展人工智能作為增強國家競爭力和保護國家安全的重大戰略。”因此，中國每年投資超過 150 億美元用于“智能技術”的發展，重點是人工智能引導的自主能力。中國的人工智能整合上付出不僅僅在軍用機器人領域，還包括自主軍事決策。基于人工智能在推理、作戰指揮和決策的潛力，中國領先的國防公司負責人，認為“在未來的智能戰爭中，人工智能系統將就像人類的大腦一樣”。因此，美國軍方面對的是一支具有在機器對機器團隊的前沿運作能力的中國部隊。

自主偵察無人機、攻擊機和導彈發射器整合到一個由人工智能引導的傳感器到射手網絡中。這些發展成倍地加快了戰斗的速度。對手的系統可以同時跟蹤和打擊數百個目標，并在需要時快速重新接觸和重新分配單位。為了競爭和滲透對手多余的防御結構，需要美軍快速、持續地匯聚能力，以“滲透和瓦解”A2AD 保護傘。這些行動能夠建立臨時的優勢窗口，軍和師梯隊可以利用這些優勢機動進入戰術支援區和近距離區域。在這些區域內，軍以下的梯隊可以集中他們的有機能力對抗敵人。這反過來又使軍團能夠在不斷的滲透和整合的循環中重新競爭和整合能力，為下級梯隊部隊的利用創造條件。

為了應對對手的現代化努力，美國陸軍在國家安全戰略、人工智能指令和多域作戰理念指導下，對機器-機器團隊聯動進行了大量投資。因此，美國的軍事能力包括一系列可以感知、協調效果以及指揮和控制的自主學習的作戰網絡系統。單個自主機器人和無人機系統，以及更大的無人駕駛飛機、海軍和導彈投送系統，都在該框架內作為自主節點運行。美國私營公司在量子計算領域的重大進展為美國軍隊提供了處理速度和響應時間方面的競爭優勢。這提供了一個戰機，使美國“友軍”能夠比對手更快地觀察、定位、決定和行動。但是，由于技術的進步，John Boyd 的 OODA 循環不再以分鐘為單位執行，而是以秒或毫秒為單位。這些新出現的威脅導致美國越來越多地將人從循環中移除，這使得聯合部隊能夠“以比對手更快、更有效的節奏作戰”。然而，受到有關在戰爭中使用自主制導系統和人工智能的道德法規的限制，美國軍方仍然將人類置于決策循環中。其結果是在指揮和控制層面有效整合了人機協作，允許指揮官在連續競爭期間從一系列進攻行動中選擇進攻方案，同時依靠自主的人工智能引導行動進行保護。

美國陸軍的關鍵指揮控制系統是由人工智能引導的作戰管理系統。它是美軍戰場網絡的樞紐。該系統從作戰環境中的所有聯合傳感器收集數據，并不斷從戰區和國家收集數據的單位中提取和推送數據，以構建共同的作戰圖景。這使系統能夠分析敵方和美國“友軍”在戰場上的位置。由于該系統是自主學習的，它會不斷評估敵人的行動和能力。同時，它對美國“友軍”能力及其狀態有完整的認識，包括各種系統的再生時間、彈藥消耗率和補給狀態。因此，該系統可以識別敵人的弱點和威脅，并執行一個連續的評估周期，以預測美國“友軍”聯合能力如何融合以在戰場上創造暫時的優勢。此外，作戰管理器還計算彈藥優化、能力調配和能力的使用，以達到預期的效果，同時最大限度地減少附帶損害和對部隊的風險。

在戰場網絡內，該系統與所有領域的聯合能力相聯系。各種作戰管理系統本身是橫向和縱向連接的，這使它們能夠跨多個域快速執行任務和重新分配任務，而不會失去實現各自目標的能力。與所有的傳感器和射手相連，允許系統控制傳感器到射擊者的連接，并分配最好的武器系統來實現動能和非動能效果。在保護作用中，作戰管理系統完全自主運行控制消除敵人對美國“友軍”和指定保護區的威脅。由于連續的進攻性競爭的融合能力必須嵌套在更高的總體目標中，作戰管理系統將人置于進攻行動的循環中。該系統分析了美國“友軍”能力通過在不同梯隊的聯合能力融合所能達到的各種效果。

多域框架將美國陸軍部隊視為遠征部隊。這個梯隊的關鍵作用之一是擊敗和消滅遠程和中程系統。因此，他們是在其控制范圍內各師的輔助力量。為了與同級別的威脅相抗衡，關鍵是要整合能力，以對抗對手的防空、遠程地面火力和反艦導彈。此外，在需要時，軍團總部負責指揮和控制在其作戰區域內運行的多域聯合能力。融合動能聯合火力的主要目標是摧毀敵人的中程武器系統，以促進師和旅單位的自由機動。最后，軍團負責同步國家、戰區和內部單位的情報收集工作。網絡空間能力本質上集成在融合工作中，包括國家和戰區級單位。總體意圖是對融合工作進行分層，以提供多種選擇并創建各種跨域協同能力變化。

在競爭周期內，軍團的重點是對敵方防御系統的滲透和瓦解。對對手A2AD保護傘的滲透，包括瓦解敵人的遠程火力系統。這包括使雷達和關鍵指揮和控制節點失效，這可能比破壞運載系統產生的影響更大。滲透的另一個方面是對手地面部隊機動的較量，以及在暫時優勢窗口期間與美國“友軍”從作戰和戰略距離機動的同步。

在師級，部隊的重點是分解和利用。在沖突開始時，他們可以作為前沿存在或遠征部隊。該師的主要作用是為下級部隊在近距離區域機動和對抗創造條件。該師的主要職責是“航空、火力、電子戰、機動 支援和多旅機動以獲得優勢位置。”關鍵是摧毀或消滅對手的中程火力單位。在這個梯隊，該師有能力將有機單位與上級司令部同步，并整合分配的空軍和海軍能力。與擁有自主和人工智能引導系統的相同競爭者相比，兩個梯隊的成功都受到他們進行多域同步的能力和能力自主水平的影響。

情景 1 – 軍團梯隊

美國陸軍第 18 空降兵團總部位于作戰支援區。該組織的主要作用在戰場上創造條件，使其控制下的各師和增援部隊可以利用這些條件進入近距離機動區域。進攻行動以四個目標為中心--消滅對手的遠程防空單位，瓦解對手的中程火力能力，限制對手的地面部隊速度，以及創造 "通過分配資源、安排師的機動順序并將其與縱深結合起來，在較低層次上實現匯合。" 雖然近距離和縱深機動區的距離超過1500公里，但盟軍一直處于中程彈道導彈的動能目標和網絡及太空領域內的非動能目標的威脅之下。

為了保護，美國第 18 陸軍空降兵團的 AI 作戰管理系統不斷連接到國家和戰區的情報收集單位以收集情報。一旦發現對手的威脅，作戰管理系統就會自動與戰區和國家傳感器協調，以確定威脅，并促進傳感器的交接，確保收集情報的完整性，同時減少不必要的情報冗余。同時，它識別出跨所有領域的多個交付平臺，以構建一個強大的殺傷鏈，盡管可能丟失主要聯系，但該殺傷鏈可在時間受限的環境中執行。

空間傳感器為系統提供有關敵人遠程和中程火力能力的各個組成部分配置信息并且能持續更新。與此同時，作戰管理系統將海軍驅逐艦識別為最有可能成功摧毀來襲導彈的單位。同時，該系統識別出可以對威脅做出反應的其他美國“友軍”單位，并根據其當前對整體作戰環境的評估對其進行優先級排序。系統基于其算法考慮的一些因素是：強制風險、成功概率、彈藥狀態、能力重置時間和附帶損害。

對于保護工作，作戰管理系統以人在環結構中運行。這意味著軍團的作戰中心可以觀察事態發展，并在緊急情況下進行干預，但該過程是為作戰管理系統自主運行而設計的。對手威脅的程度以及他們可以運行的速度推動了對自主運行的需要。一旦檢測到來襲導彈，作戰管理系統就會在幾秒鐘內執行概述的序列以摧毀對手的威脅。這個循環實時并持續運轉，以應對新出現的威脅。三個方面使得智能引導的作戰管理系統在國防領域的自主運行方面變得至關重要。首先，能夠在幾秒鐘內關閉射手到傳感器的鏈接，以應對以高超音速單位的威脅。其次，建立強大和冗余殺傷鏈的能力，可以快速整合備用和應急能力。第三，在優化使用有限且難以再補給的資源的同時指導保護工作的能力。在保護行動的同時，該系統分析作戰環境以檢測進攻行動的機會。

對于進攻行動，作戰管理系統以人在回路中的模式運作。美國政府關于人工智能和自主武器的道德使用政策，以及公眾對使用人工智能引導的自主武器系統的看法，是決定將人類留在決策鏈中的基礎。美國陸軍的“四分衛項目”為構建當前的作戰管理系統提供了框架。與保護工作類似，作戰管理系統不斷從外部和有機傳感器中提取數據。然后，它評估聯合能力如何融合以暫時禁用對手的部分防御傘，并允許下屬單位推進并將其有機單位帶入射程。

由于聯合單位在在時間和空間上的協調需要在幾秒鐘內執行和同步，因此需要作戰管理系統不斷分析作戰環境。在此過程中，它重組了 OODA 循環概念的部分內容，以獲得以秒或毫秒為單位的自主對手決策周期的能力。該系統通過持續觀察戰場空間并同時分析美國“友軍”的行動來應對威脅，而不是觀察后再確定方向來實現這一目的。然后，該系統會產生一系列可用的選項來進行攻擊性打擊。在軍團的行動中心內，選項顯示在交互式顯示器上，允許具有適當釋放權限的個人決定采取何種行動。通過不斷分析和重新配置可能的傳感器到射擊者的回路，該系統創建了一個決策空間，可以減輕將人置于回路中對抗嚴重依賴自主能力的對手缺點。在作戰中心的相關權力機構確認以對手單位為目標后，作戰管理系統通過在時間和空間上同步依賴的效果，將來自各種選定的聯合推動者的能力融合起來。

在這種情況下，在發射美國“友軍”導彈之前，作戰管理系統會協調進攻性網絡行動，威脅信號淹沒對手雷達，這增加了導彈成功穿透敵人的反介入和區域封鎖傘的機會。一旦產生網絡效應，作戰管理系統就會指揮導彈的發射并觀察對手的反應，以在必要時重新發射另一枚導彈，并檢測更多額外的目標。導彈找到目標并摧毀它。一旦傳感器確認影響，作戰管理系統就會向與現有信息作戰工作線相一致的媒體傳播消息。同時，作戰管理系統會重新計算美國“友軍”運載平臺的彈藥可用性和回收率。這些數據用于優化未來打擊的彈藥使用，并為保障部隊建立補給優先順序清單。

隨著美國“友軍”的推進和軍團塑造縱深機動區和作戰縱深火力區，這一過程不斷重復。美國陸軍師利用暫時的優勢窗口和機動自由來推進并將對手帶入其有機武器系統的有效射程內。這為近距離和縱深機動區域的對抗創造了條件，從而改變了戰場邊界并重新啟動了競爭循環。

場景 2 – 師梯隊

在美國陸軍第18空降團創造條件后，第3步兵師陣地機動進入附近區域，擊敗對手地面部隊。該地區是第一次軍事編隊爭奪“控制物理空間以支持戰役” 目標，在與對手近距離作戰。由于美國“友軍”地面部隊預計將在這個爭端空間進行獨立機動，因此擁有比對手更快的能力匯合對于推動節奏并保持主動權至關重要。地面機動部隊的目標是在臨時優勢窗口期間協調機動，以“擊敗敵軍、破壞敵方能力、物理控制空間以及保護民眾”。附近地區的對手依賴于由自主情報、監視和偵察 (ISR) 打擊系統、綜合防空系統和地面聯合兵種編隊組成的互聯網絡。將人工智能整合到決策周期中，大大加快了對手的行動節奏。為了獲得優勢地位，需要不斷中斷對手的能力，最好是在他們的指揮、控制和傳感器節點。

隨著第 3 步兵師部隊的機動，作戰管理系統不斷收集和比較數據，以構建一個共同的作戰圖，說明美國“友軍”和敵軍的組成和部署。根據數據，系統開始分析對手的防御網絡，以識別對手的傳感器、ISR 平臺和信息流。在此階段，地面部隊分散作戰，作戰管理系統側重于迫使對手暴露其能力的欺騙措施。一旦對手暴露了他們的系統，作戰管理系統就會將國家和戰區單位收集的偵察數據與鄰近單位情報和偵察能力收集的數據同步。然后它與相鄰單位和上級司令部的作戰管理系統協調，以消除交戰沖突。此操作可確保多個跨梯隊單位不繼續攻擊同一目標。

一旦上級司令部的作戰管理系統將權力下達給第 3 步兵師，該師的作戰管理系統就會掃描整個組織的能力，以建立一個成功可能性最大的傳感器與射手的連接。如果系統無法建立連接，或成功概率低于預定閾值，系統會將目標推回上級總部系統，以擴大可繼續攻克目標的可用聯合單位陣列并提高成功概率成功。當威脅單位可以用有機單位追擊時，師作戰管理系統會確認美國“友軍”的部署以清理地面，分析各種武器系統的彈藥狀態，并分配給確定的投送平臺。一旦傳感器周期完成，作戰管理系統就會向選定的武器系統發出信號以進行交戰。

釋放彈藥后，作戰系統會立即更新彈藥供應狀態，重置再生周期，向后勤作戰支援部隊發送補給請求，并跟蹤威脅直至其銷毀。這是一個需要幾秒鐘的循環，并且在滲透和分解過程中反復發生。隨著師部隊的推進，作戰管理系統在支持美國的各種媒體平臺上推送信息作戰信息。每一次積極的參與都伴隨著針對該地區人口統計的信息傳遞工作。隨著行動的進展，該系統不斷評估對手的信息活動并提出建議的反信息，使美國“友軍”在信息頻譜中保持主動權。

當美國“友軍”繼續在對手的反介入和區域拒止保護傘內展開對抗時，作戰管理系統會反復識別對手傳感器并建立冗余殺傷鏈來擊敗對手地面部隊。每次消滅對手ISR 傳感器時，系統都會評估破壞對敵方與美國“友軍”編隊交戰能力的影響。機動部隊利用隨后建立的臨時非覆蓋區域來推進其建制單位。同時，作戰管理系統重新啟動網絡、空間和無人機傳感器的融合以檢測新目標，并融合能力以建立一個新的臨時窗口期，可用于推進機動師地面部隊。

這些活動在幾秒鐘內發生，并且事件發生的速度遠遠超過人類的認知周期。隨著行動的進展，作戰管理系統的自主學習算法繼續分析和識別對手行為中的模式。因此，該系統可以實現與對手地面部隊及其防御努力的持續競爭循環。

影響

美國對手整合和融合自主性和人工智能的意愿推動了美軍發展和使用對抗能力的需求。這些進展提出了在面臨對等威脅時快速連續執行多域融合的需求。由于跨多個領域融合能力需要分析大量信息，因此該過程將人為主導的同步過程推到了敵人的決策周期之外。此外，多域融合涉及建立冗余殺傷鏈。通過消除沖突建立一個單一的傳感器到射手銜接鏈是不夠的。相反，融合需要在必要時識別和使用可以繼續攻擊目標或提供保護工作的冗余能力。由于存在優勢窗口的時間框架不斷縮短，建立快速同步聯合能力的冗余殺傷鏈是一項關鍵且需要同步完成的工作。

總體而言，未來的作戰管理系統必須在聯合平臺上進行橫向和縱向鏈接，以滿足多域作戰需求，并具備秒級或毫秒級的協同作戰能力。此外，為了融合能力，人工智能引導的作戰管理系統可以在爭端地區補給環境縮小對抗中彈藥優化的能力差距。該系統通過持續評估最佳目標-彈藥組合并避免不必要地消耗彈藥以及過度殺傷來實現這一目標。不幸的是，目前開發指揮和控制平臺的方法主要是沿著服務的孤島進行的，這將減緩建立在未來作戰中融合能力所需技術框架的能力。

結論

人工智能和自主性對作戰節奏的影響支持羅伯特·萊昂哈德的說法，即“時間越來越成為戰爭的關鍵維度。”人工智能與自主能力的結合使軍隊能夠大幅增加活動發生的頻率，進而推動序列的節奏并縮短機會之窗。當人工智能在沒有人的情況下在觀察決策-行動循環中引導自主系統時，這種關系會進一步加速。時間，以及比對手更快地觀察和行動的能力，成為執行匯合的關鍵因素，使美國“友軍”能夠獲得暫時的優勢位置。

自從計算機網絡、戰術數據鏈和衛星通信的普及以來，美國還沒有遇到過對手。目前在量子技術、人工智能和自主性領域的努力對美國各軍種在其各自的統治范圍內獨立運作的能力提出了挑戰。因此，正如美國陸軍的多域作戰 2028 概念所預期的那樣，在戰場上創造臨時可利用優勢的能力依賴于跨多個域融合聯合能力。目前，這一過程主要由協調小組執行，其主要任務是通過 "域聯合解決方案的階段性同步"來匯聚能力。然而，與同行競爭者進行融合的復雜性，其人工智能引導和自主武器系統將決策和同步循環縮短到幾分鐘或幾秒鐘，這需要開發新技術。 MDO 2028的設計師承認這一缺陷，以及任務的復雜性，并列出了融合的考慮，要求開發新的軍事技術來填補這一關鍵的空白。

因此，未來的 C2 系統需要為所有梯隊的指揮官提供盡可能接近完整的戰場空間內所有聯合單位的通用作戰圖。此外，這些系統需要快速傳輸偵察和目標數據，以使用動能和非動能手段繼續攻擊目標。然而，即使未來的C2系統能夠為指揮官和他們的參謀人員提供數據，使他們能夠在多個領域融合能力，但與在快速轉瞬即逝的機會窗口內任務相關的大量信息融合很快就超過了人類的認知能力。此外，其他因素，如彈藥優化要求和不同的能力再生窗口，進一步增加了在多域作戰中融合能力的復雜性。

目前為應對新出現的威脅所做的努力表明，美國各軍種在開發和部署國防部范圍內的能力方面仍然進展緩慢。美國軍隊正處于重組過程中，這為創建專注于打仗的系統提供了機會，而打仗需要嵌套和連接的C2系統，以促進快速交接和整合聯合使能器。如果現在不建立這些能力，將導致發展出一支名副其實的“多域部隊”，因為軍隊將不再具備2028發展目標所設想的那樣融合能力，而是退回到既定的解沖突和同步過程，這種程序太慢，效率太低，無法保持競爭力。

正如本文所說明的那樣，面對擁有人工智能引導和自主武器系統的同行威脅，保持競爭力的唯一途徑是發展類似的能力，在幾秒鐘內建立并執行冗余的傳感器到射手的連接。將人工智能整合到作戰管理過程中不是一個保持領域優勢的問題，而是確保美國軍隊能夠在對抗、利用和再對抗的連續循環中創造短暫的優勢窗口，這種對抗在所有作戰領域中以秒計。

本報告描述了北約STO RTG IST-149無人地面系統和C2內互操作性能力概念演示器的研究和實驗工作。無人地面車輛（UGVs）在現代戰斗空間中正變得越來越重要。這些系統可以攜帶大量的傳感器套件，從前線提供前所未有的數據流。另一方面，這些系統在大多數情況下仍然需要遠程操作。重要的是要認識到，如果沒有適當的方式在聯盟伙伴之間交換信息和/或將其納入C2系統，ISR數據在很大程度上將是無用的。該小組的主要目的是找到改善這種情況的方法，更具體地說，調查從操作員控制單元（OCU）控制UGV和接收數據的可能標準，并在現實世界的場景中測試它們。

該項目的努力有兩個方面。比利時的貢獻是在歐盟項目ICARUS中所做的工作。這個項目涉及一個用于搜索和救援的輔助性無人駕駛空中、地面和海上車輛團隊。互操作性在幾個不同的實驗中得到了驗證。ICARUS聯盟由幾個國際合作伙伴組成，其中比利時是這個小組的鏈接。第二項工作是該小組的聯合努力，在小組內進行實驗，展示UGV和OCU之間的互操作性。該小組于2018年在挪威的Rena進行了最后的演示。

這兩項工作都使用了無人系統聯合架構（JAUS）和互操作性配置文件（IOP），以成功實現系統間的互操作性。試驗表明，有可能相當容易地擴展系統，并在相對較短的時間內實現與部分標準的兼容。弗勞恩霍夫FKIE和TARDEC都開發了軟件，將信息從IOP域傳遞到機器人操作系統（ROS），并從該系統中獲取信息。ROS是一個廣泛使用的軟件，用于開發UGV和其他類型機器人的自主性，并被該小組的許多合作伙伴所使用。Fraunhofer FKIE和TARDEC提供的軟件對試驗的成功至關重要。

報告還討論了如何在采購前利用IOP標準來定義系統的要求。該標準本身定義了一套屬性，可以在采購新系統時作為要求來指定，可以是強制性要求，也可以是選擇性要求。這使得采購部門更容易定義要求，供應商也更容易符合要求，同時也明確了OCU在連接到系統時，在控制系統和可視化系統中的數據方面需要具備哪些能力。

該小組2018年在挪威瑞納的試驗重點是對UGV進行遠程操作，以及接收UGV的位置和視頻反饋。由于這是一次成功的試驗，下一步將是使用更高層次的控制輸入和反饋來測試互操作性，例如，向UGVs發送航點，并根據系統的感知接收系統周圍環境的地圖。

這是MSG-145技術活動（TA）的最終報告，即標準化C2-仿真互操作性的實施。其目標讀者是北約技術界，特別是那些在指揮與控制（C2）和建模與仿真（M&S）領域工作的人。

本文件描述了MSG-145 TA的工作和發現，它是MSG-085的后續活動。MSG-085的背景在最終報告[1]中已有記載。

本報告描述了北約建模與仿真小組145（MSG-145）的工作和成就。該小組的主要目的是提供證據，支持仿真標準互操作性組織（SISO）的指揮與控制仿真（C2SIM）互操作性標準的實施，從而建議將該標準作為北約標準化協議（STANAG）予以采納。

這項工作建立在北約早期M&S活動的基礎上，特別是MSG-048和MSG-085，它們涉及聯合作戰管理語言和軍事場景定義語言（C-BML和MSDL）的開發和使用。這項工作的成功鼓勵了SISO致力于制定一個統一的標準，即C2SIM，用于初始化、任務/報告和由此產生的系統（我們稱之為聯盟）的同步操作。MSG-145進行了補充研究和實驗，以確定、測試和展示相關的用例。

MSG-145的活動包括：評估SISO C2SIM草案并向SISO提供反饋；開發有代表性的用例并在實驗環境中實施；提供一個持久的、分布式的實驗/測試和評估環境，即C2SIM沙盒；開發一個架構以提供C2SIM作為服務，并收集證據以支持小組提議采用C2SIM作為STANAG。

對C2SIM標準包的評估是通過檢查C2SIM的基礎數據模型（由一套本體表達）、審查文件和指導過程進行的。

由不同國家團體主導的用例涵蓋了：

• 無人駕駛自主系統（意大利）。

• 軍事行動訓練中的網絡戰（美國）。

• 軍隊的任務規劃（挪威）。

• 使用戰術數據鏈的空中行動（法國和德國）。

• 聯合任務規劃（英國）。

• 指揮所培訓（德國）。

這些用例中的每一個都提供了一個框架，用于測試C2SIM標準，并幫助SISO完善該標準。支持性實驗在國家和聯盟環境中進行，包括北約的聯軍戰士互操作性演習、實驗、檢驗演習（CWIX）和小組自己的迷你演習（MiniEx）。用例和實驗也證明了在幫助識別和探索利用機會方面的價值。其他工作描述了一個與系統開發者相關的參考架構，包括那些與M&S即服務（MSaaS）相關的工作。

已經開展了大量的推廣活動：在國內和國際上都提供了技術論文、演講、演示和輔導，如：ITEC、I/ITSEC、TIDE Sprint、ICCRTS和SISO SIW。ITEC, I/ITSEC, TIDE Sprint, ICCRTS和SISO SIW。完整的細節和參考資料見本報告的主體部分。

該小組的C2SIM沙盒是一個完整的C2SIM環境，承載著一個有代表性的建設性仿真、一個C2代用品和一個C2SIM網絡服務器，以提供網絡通信能力。用戶可以從世界任何地方使用安全的虛擬專用網絡（VPN）連接自己的系統。沙盒已被廣泛使用，目前在羅馬的北約模擬和仿真卓越中心（MSCOE）有一個持久的能力。

最后，報告總結了該小組是如何實現其目標的，確定了開發路徑以及如何使用和擴展C2SIM標準。它還總結了外展活動。最后，對北約來說最重要的是，它涵蓋了北約作為STANAG采用C2SIM標準所需的建議和過程。

該報告建議

• 應在SISO C2SIM標準基礎上提出并批準C2SIM STANAG。

• NMSG應向各國和業界推廣C2SIM標準。

• NMSG應向北約聯邦任務網絡（FMN）推廣C2SIM標準，并將該標準加入北約互操作性標準和配置文件（NISP）以及北約M&S標準配置文件（STANREC 4815）。

• 需要繼續開發決策支持和實施工具，以進一步發展業務能力。

• 實驗水平應擴大到包括更多的用例，以支持作戰計劃。

1.1 文檔結構

本報告的結構如下。

• 引言（第1章）。
• MSG-145概述（第2章）。
• C2仿真操作化任務（第3章）。
• 實驗、研討會和會議（第4章）。
• 識別的教訓和吸取的經驗（第5章）。
• 未來開發（第6章）。
• 結論和建議（第7章）。
• 參考文獻和書目（第8章）。

附件包括：

• C2SIM參考架構（附件A）。
• 2019年小型演習（附件B）。
• 2019年空中作業擴展演示（附件C）。
• 關于采用SISO C2SIM標準作為北約STANAG的建議（附件D）。

1.2 為什么要對C2SIM的互操作性進行標準化？

C2和仿真系統之間的互操作是現代軍事力量轉型中一個共同的重要主題。它被要求支持軍事企業執行業務活動和任務主線，如作戰訓練、信息共享和決策支持。這一要求意味著有能力將C2系統和仿真系統無縫集成，并提供有意義的、明確的信息交流手段。C2SIM互操作適用于在不同層次上為共同目標運作的系統:

• 1）服務內部。
• 2）跨部門（即聯合）。
• 3）在多國或聯盟背景下的國家之間。

此外，自主無人駕駛車輛系統（UVS）的出現導致C2系統和新興的機器人部隊類別之間需要增加相互合作。越來越多的無人系統的使用產生了開發和驗證新操作概念的需要，因此需要有實驗能力。C2系統和機器人系統之間的通信要求在許多方面與C2系統和仿真系統之間的通信要求相似。

在這樣一個 "系統簇"環境中，一個系統對另一個系統的控制需要一個明確的、自動化的機制，其中C2和M&S概念可以以有效和開放的方式聯系起來。

需要C2和仿真系統之間的相互合作來支持軍事活動，例如部隊的準備工作；對行動的支持；和能力的發展。目前，不同制造商和/或國家的系統之間的互操作需要專有的接口，需要時間和金錢來開發和維護。此外，在許多情況下，除了這些供應商的特定接口外，在軍事場景定義、初始化和執行過程中還需要人為干預。所謂的 "旋轉椅"界面需要向仿真操作員提供信息，他們必須將這些信息手動翻譯成仿真可以處理的指令。用標準化、自動化的界面取代這樣的操作人員，可以節省大量的費用，同時也能使操作更加有力和及時。

因此，制定定義C2和仿真系統之間交換軍事信息的通用接口標準，可以大大降低成本，并大大促進系統集成。

C2SIM互操作標準化的好處包括：降低成本和工作量；減少場景準備時間；提高真實性和整體效果。

1.3 C2SIM互操作性標準

利益相關者已經認識到建立一個國際公認的標準的重要性，該標準提供了一個獨立于系統的語言和協議。

1.3.1 C-BML

戰斗管理語言（BML）是一種不含糊的語言，用于指揮和控制進行軍事行動的部隊和系統。BML正在被開發為一種標準的表示和手段，用于交流數字化的C2信息，如命令和計劃，使軍事人員、仿真部隊和未來的機器人部隊能夠理解。此外，BML必須通過數字化報告提供態勢感知和共享的共同作戰圖像（COP）。在以網絡為中心的環境中，BML對于實現相互理解尤為重要。BML還必須在一個多國分布式綜合能力變得越來越普遍和重要的環境中促進C2SIM的互操作性。

BML是獨立于學說的，但提供了表達學說的手段。然而，BML并不作為標準化理論的手段：詞匯必須在各自的應用領域中得到很好的定義，以便在過程結束時毫不含糊地生成可執行的任務。BML必須以底層信息技術系統（M&S或C2系統）可以交換信息的方式對這些方面進行建模，同時也可以正確解釋結果。因此，仿真互操作性標準組織（SISO）承擔了BML標準的開發工作，即聯盟戰斗管理標準。

C-BML語言使用聯合協商指揮與控制信息交換數據模型（JC3IEDM）的數據定義，因為它代表了一套公認的、定義明確的信息元素。然而，JC3IEDM的信息結構不是C-BML標準的一部分。

2014年4月，SISO批準了C-BML的初始版本，這是一種標準化的正式語言，用于指揮和控制（C2）、仿真和自主系統之間的數字化軍事信息交流。C-BML是一種互操作性標準，可以大大促進軍事場景的準備和執行，以支持軍事企業活動。

1.3.2 MSDL

涉及C2系統和仿真系統之間信息交換的用例情景，往往需要對所有系統進行與現有作戰和/或仿真數據庫一致的預先初始化。

軍事場景定義語言的目的是減少場景開發的時間和成本，它能夠創建一個獨立于仿真的軍事場景格式，側重于現實世界的軍事場景方面，使用行業標準的數據模型定義XML，可以方便和可靠地被當前和不斷發展的仿真所使用。最初的MSDL能力是在美國陸軍的 "半自動化部隊"（OneSAF）計劃中，在2001年至2004年的早期架構發展階段進行的原型設計。一個SISO研究小組（SG）得出結論，全社會都需要一個標準化的軍事場景格式，以減少開發時間和成本，并實現寶貴場景產品的共享。標準化的場景格式還提供了一種方法，可以將主要由人工復制的場景自動化為多種仿真場景格式，并減少這一人工過程中引入的錯誤數量。

2006年，一個正式的SISO MSDL標準產品開發小組（PDG）成立，其具體目的是制作一個標準的軍事場景定義語言數據模型。PDG審查了OneSAF以前的工作，并將其與JC3IEDM進行了擴展和調整。由此產生的SISO標準的1.0版本于2008年11月獲得批準。除了OneSAF，MSDL還被美國陸軍建模和仿真辦公室（AMSO）、空軍和海軍陸戰隊以及北約活動所采用。

1.3.3 C2SIM

由SISO開發的MSDL和C-BML標準分別用于支持場景初始化和場景執行，目前正在協調建立C-BML/MSDL聯合標準，也稱為C2SIM標準。為此，2014年，SISO將C-BML和MSDL產品開發組（PDG）合并，形成C2SIM PDG。這就產生了第二代協調的標準，它保持了C-BML和MSDL的優點，也提供了可擴展性。

圖1-1顯示了操作概念，C2SIM實現了C2系統、M&S應用和自主系統之間信息（如計劃、命令和報告）和初始化數據的交換。

1.4 北約以前在C2SIM互操作標準化方面的工作

北約協調支持辦公室（CSO）的建模與仿真組（MSG）近年來支持了一些與C2SIM互操作相關的技術活動。MSG-145是2006至2014年開展的MSG-085和MSG-048技術活動的后續活動。在2016年3月MSG-145開始之前，北約探索小組-038（ET-038）于2015年9月舉行。

MSG-048展示了C2SIM的可行性，MSG-085展示了C2SIM互操作性的效用。MSG-145打算將C2SIM投入使用。

1.4.1 北約MSG-048技術活動

MSG-048技術活動探討了 "戰斗管理語言"（BML）作為一個開放框架的組成部分，在北約范圍內連接C2系統和M&S或機器人系統的技術可行性。

MSG-048的研究結果提供了一套經驗教訓，豐富了MSG-048實驗項目的經驗。一套關于C2SIM互操作的操作和技術要求已被證明對仿真互操作性標準組織（SISO）的C-BML標準化活動有用，并為MSG-085技術活動提供了參考。2013年，MSG-048因這項工作獲得了北約科學成就獎。

1.4.2 北約MSG-085技術活動

MSG-048的后續活動，即2010年啟動的MSG-085 TA的結果，主要得益于作戰團體的大量參與，為C2SIM互操作性確立了更清晰的范圍和完善的作戰和技術要求集。MSG-085通過幾次實驗活動證明了概念的正確性。他們首先確認了現有C2SIM互操作性方法的操作相關性并衡量了其效益。他們還確定了現有技術的局限性和需要改進的地方，并有助于向更廣泛的社區通報C2SIM互操作性的最新情況。最重要的是，從這些活動中獲得的經驗教訓有助于為正在制定C2SIM互操作性標準的SISO標準化機構制定一套建議。一個主要的建議是，C-BML和MSDL應該基于一個共同的數據模型，并合并成一個C2SIM標準。

1.4.3 北約ET-038技術活動

探索小組在2015年提出的范圍是探索和定義北約未來需要執行的技術工作，以實現C2SIM的互操作性。事實上，在改進C2SIM方面還有很多技術工作。MSDL和C-BML都需要有下一代的開發，以促進它們的合作以及它們能夠實現的互操作性的范圍。MSDL應該滿足廣泛的國家和北約系統的需求，而C-BML應該提高它所能代表的復雜性和使用它來代表復雜情況的便利性。利益相關者對合并這兩項活動以產生一個統一的、更易于管理和部署的C2SIM互操作性解決方案的共識進行了分析，以確定未來TA的范圍。這催生了MSG-145。

• 本研究由美國陸軍研究實驗室贊助，根據合作協議號W911NF-21-2-0227完成。

?在日益復雜的軍事行動環境中，下一代兵棋推演平臺可以減少風險，降低作戰成本，并改善整體結果。基于具有多模態交互和可視化能力軟件平臺的新型人工智能（AI）兵棋推演方法，對于提供滿足當前和新興戰爭現實所需的決策靈活性和適應性至關重要。我們強調了未來作戰人-機器交互的三個發展領域：由人工智能引導的決策指導，高計算力下的決策過程，以及決策空間的真實呈現。這些領域的進展將使有效的人機協作決策得以發展，以滿足當今戰斗空間日益增長的規模和復雜性。

關鍵詞：決策、交互、兵棋推演、人工智能、增強/混合現實、可視化

1 引言

在傳統的兵棋推演中，指揮官利用一個共同的基于地圖的作戰地形，并在軍事決策過程（MDMP，方框1）中模擬各種因素的組合如何產生行動方案（COA）、可能的反擊行動、資源使用估計和預測結果（美國陸軍，1997年，2014年，2015年）。在幾天或幾周的時間里，MDMP過程導致了一套精煉的COAs，它對作戰環境做出了一定的假設，包括地形、天氣以及戰區資產的可用性和能力（即塑造支持主要作戰行動的活動）。

方框1. 軍事決策過程（MDMP）
MDMP是美國陸軍解決問題的理論方法，從接到任務開始，到生成作戰命令結束。MDMP被用作一種工具，幫助指揮人員審查眾多的友軍和敵軍的作戰行動。MDMP的7個步驟在規劃新任務、擴展行動和執行訓練演習所需的決策過程中灌輸徹底、清晰、合理的判斷、邏輯和專業知識（美陸軍，1997年，2015年）。
指揮官在接到任務后啟動了MDMP。在MDMP的第1步中，所有的工作人員和關鍵的任務參與者都被告知任務和待定的規劃要求，包括進行MDMP的可用時間量。確定進行任務分析所需的工具，并收集與任務和作戰區有關的文件。步驟2，執行任務分析，建立對任務的全面理解，包括關鍵的事實和假設，形成擬議的任務說明和任務分析簡報，為制定COA做準備。
MDMP的第3至第6步著重于制定COA以進行分析和比較。這些步驟包括：第3步，制定COA；第4步，COA分析（兵棋推演）；第5步，COA比較；第6步，COA批準。COA是對一個已確定的問題的潛在解決方案。每個COA都要使用篩選標準來檢查其有效性，如在既定的時間框架、空間和資源限制內完成任務。COA的選擇過程通常涉及到兵棋推演，它試圖在考慮到友軍力量和敵人能力的情況下，將行動的順序流程可視化，同時考慮到行動區域內平民的影響和要求（美陸軍，2014）。戰術模擬（兵棋推演）方法的好處是突出了作戰行動的優勢和劣勢。這往往是一個反復的過程，對作戰行動方案進行評估，然后根據需要進行修改，直到出現一個或多個具有最高成功概率的作戰行動方案來完成任務目標。
在一個具體的行動方案得到指揮部的批準后，MDMP的最后一步是制作行動指令，這是一份給下屬和鄰近單位的指令，旨在協調所有參與任務的組織的活動。這一步驟涉及到所有受命令傳播影響的組織之間的積極合作，并建立起對局勢的共同理解。

盡管MDMP幫助指揮官了解作戰環境和考慮作戰方法，但這個過程有很多局限性，如時間密集、假設僵化、跨場景訓練的機會有限，以及將人工智能（AI）指導納入決策過程的機會很少。傳統上，一項任務的成功與指揮部執行MDMP的能力直接相關。然而，鑒于當今多域作戰（MDO）的復雜性增加（Feickert，2021年），有大量的任務指揮系統和流程，與行動相關的所有活動的整合和同步變得越來越困難，甚至到了人為無法完成的地步。由于MDMP的缺陷而導致的規劃專業知識的缺乏，可能會導致不同步和不協調的行動，從而最終導致士兵的生命損失。

MDMP中沒有具體描述戰斗空間的可視化能力，但它顯然在決策過程中發揮著重要作用。最近，集成了先進可視化能力的新系統和新技術已經被開發出來，它們可以提高態勢感知，從而增強決策過程。美陸軍的例子包括Nett Warrior（Gilmore，2015），它使下馬戰士能夠直觀地看到附近的友軍和敵軍，同時根據當地的地形協同規劃戰術任務。盡管這項技術將無線電和數字地圖擴展到了下馬戰士，但它缺乏一個底層的人工智能引擎來提供決策幫助。戰斗空間可視化和交互平臺（BVI，前身為增強現實沙盤，ARES）是陸軍技術的另一個例子，它能夠為任務規劃提供分布式協作，具有從任意視角和廣泛選擇設備的共同作戰畫面的二維和三維可視化能力（Su等人，2021）。BVI架構的制定是為了拉入外部計算服務，如分析管道、模型和人工智能引擎。美陸軍研究實驗室正在努力將這些類型的服務納入BVI，包括用于加強決策支持的人工智能。

目前，MDMP并沒有將人工智能指導納入整體任務規劃方法中。美陸軍的自動規劃框架（APF）（Bailey，2017）開始通過將自主技術插入MDMP工作流程來解決人工智能輔助決策問題。指揮人員可以通過APF的數字規劃呈現、規劃創建和規劃監控工具，在任務規劃和COA開發期間獲得背景援助。任務執行和估計能力通過監測任務的規劃和實際進展，為改進決策跟蹤和支持活動提供自動協助。盡管APF為MDMP引入了基本的自動化水平，但它缺乏Nett Warrior和BVI所提供的先進的可視化和用戶互動能力。

提供地面部隊自動化和用戶可視化能力的是美陸軍最知名的兵棋推演平臺--半自動化部隊（OneSAF），為計算機生成的地面部隊提供建模和模擬能力（PEO_STRI, 2022）。OneSAF提供了半自動和全自動的軍事實體（即士兵、坦克、直升機和綜合單位）的建模，在類似真實世界的戰斗空間中以不同的保真度來支持特定的應用和場景。OneSAF主要用于訓練，并與目前的任務指揮系統具有互操作性。它可以使用多分辨率的地形和詳細的實體相關數據庫來模擬廣泛的作戰環境。然而，OneSAF對地形和實體系統的高保真建模的優勢使得它的設置和運行成本很高。它受到老化系統的限制，而且眾所周知，士兵需要大量的培訓來學習如何操作模擬，使用起來很困難（Ballanco，2019）。OneSAF的復雜功能并不適合開發人工智能能力，以實現快速和敏捷的戰士-機器決策。

除了MDMP和上面提到的陸軍平臺外，最近將人工智能納入決策過程的工作包括一些方法（Goecks等人，2021a），在模擬人類決策過程方面取得了一些成功。一般來說，人工智能在決策變量有限的問題上取得了一些成功，如資源分配（Surdu等人，1999）、飛行模擬器（Drubin，2020）和更簡單的場景。正在進行的挑戰包括需要提高人工智能的能力，以解決有多個行為者、不完整和可能沖突的信息、不斷變化的單位行動和環境屬性的復雜決策，以及需要將這些決策的后果在許多空間和時間尺度和領域內可視化。

以下各節描述了對MDMP的潛在改進。"未來軍事決策過程所需的進步"一節概述了支持MDO決策的三個研究領域，并以圖表形式描述了這些研究領域與軍事理論決策方法之間的關系。"未來軍事決策過程所需的進步 "一節中的小節對每個研究領域進行了更深入的討論。"展望推進人-人工智能團隊決策的交互技術 "一節概述了未來的作戰人員-機器接口（WMI）的發展方向，重點是與決策有關的人-人工智能團隊的跨學科研究。

2 未來軍事決策過程所需的進步

軍事決策過程在支持MDO復雜決策方面的局限性，突出了在三個研究領域的改進需要。首先，有必要將人工智能產生的指導和輔助決策支持納入MDMP。這既包括進一步開發和整合人工智能到戰斗空間決策規劃，也包括進一步改善人工智能決策過程的可解釋性和透明度（Chen等人，2018）。第二，有必要在戰略層面以及戰術邊緣，盡可能地將決策分析與高性能計算（HPC）的力量結合起來。這將能夠利用HPC系統的力量來支持建模、分析和計算時間，同時整合和同步來自所有戰區領域的信息。最后，有必要利用先進的可視化技術，如混合現實技術，對決策空間進行更準確和互動表述。不是簡單地在一個固定的時間尺度上顯示地形的二維渲染，而是需要可視化不同領域的決策是如何相互作用的，并利用混合現實技術來提高理解的吞吐量，并產生平面顯示不可能的洞察力。

除了MDMP之外，其他更廣泛適用的支持戰斗性問題解決的軍事理論包括：DOTMLPF[例如，學說、組織、訓練、物資、領導、人員和設施；（美陸軍，2018年）]，這是一個確定差距并為當前和未來作戰要求提出設計解決方案的框架；以及METT-TC[例如，任務、敵人、地形和天氣、部隊、可用時間和民事考慮；（美陸軍，2019年）]，這是一個結構化框架，用于捕捉任務相關因素的狀態，以便在軍事行動期間進行共享評估。這些理論定義了MDO戰場的信息背景，構成了應用于上述三個研究領域的軍事決策的核心基礎。如圖1所示，在為人類和人工智能指揮開發復雜軍事決策空間的新表述時，研究進展和MDO相關理論相互借鑒、相互啟發、相互加強（美陸軍，2010）。

圖1. 新型作戰人員-機器交互（WMIs）和人工智能輔助決策所需的三個研究發展領域，以支持和加強基本的MDO理論[右下圖來源：Lebsack（2021）]。

2.1 人工智能導向的決策指導

需要新的人工智能支持的WMI，以利用人工智能決策方面正在取得的進展，并為復雜的適應性決策的人工智能學習作出貢獻。在簡化的戰斗空間中測試人工智能決策輔助工具是開發過程中重要的第一步，也是將人工智能納入更成熟的戰斗空間平臺（即BVI、OneSAF）的前奏。開發用于決策輔助實驗的人工智能測試平臺可以在MDO中產生能力越來越強的潛在COA建議。圖2顯示了陸軍開發的兩個人工智能測試平臺的例子。

圖2. 兩個ARL人工智能測試平臺的例子。左邊：ARL Battlespace（Hare等人，2021）（ //github.com/USArmyResearchLab/ARL_Battlespace ）。右邊：ARL的Simple Yeho測試平臺。圖片由C. Hung制作。

人工智能測試平臺能夠開發出匯集所有領域信息的AI，并計算出人類和AI智能體的風險和預期回報。圖2的左側顯示了ARL戰斗空間測試平臺（Hare等人，2021年），它是從頭開始開發復雜決策的新型人工智能的理想場所。它對戰斗空間的抽象強調了軍隊相關場景下的核心推理原則，在這種情況下，用蜜罐進行網絡欺騙。較小的網格空間使人工智能的學習和發展能夠集中在不確定性下的復雜推理，有多個友好和敵對的agent。圖2的右側顯示了ARL的Simple Yeho測試平臺，它提供了將人工智能開發與更多真實世界場景中的默契推理結合起來的能力，有多個基于地形的海拔高度、視線范圍、障礙物、樹葉（隱蔽）、道路和城市區域。紅色陰影和黑色線條表示任務的起點和終點、左右邊界以及人工智能建議的路線。這種額外的真實性使其能夠與MDO理論相結合，包括DOTMLPF和METT-TC，并使人工智能與自然的、機會主義的士兵行為共同發展。這兩個人工智能測試平臺都可以擴展為傳統和沉浸式混合現實WMI開發平臺。

使用漸進式和可擴展的人工智能測試平臺，可以調查現有人工智能的幾個基本限制，特別是對于具有不確定性的復雜和適應性決策，以及人類和AI智能體的協作和對抗。對多智能體的協作和對抗性決策進行建模可能特別復雜，因為其遞歸性質，其他智能體是模型的一部分（Goldman，1973；Grüning和Krueger，2021），需要對決策特征、個性化的價值、風險規避、記憶和注意力進行動態和不斷發展的估計。這些具有高度不確定性、復雜性和動態性的情況是人類擅長的領域，適當設計的交互界面和人工智能測試平臺的人機協作可以提供加速和更有效的決策。對于有效的團隊合作，新穎的WMI應該幫助作戰人員篩選復雜的信息，并幫助人工智能發現決策的隱含規則。下面，我們提供了關于人機協作如何有效的案例。

多域兵棋推演中需要的復雜決策是開發有效人工智能決策輔助工具的直接挑戰。最近人工智能在圍棋、國際象棋、Minecraft和大富翁等游戲中的成功（Silver等人，2017；Goecks等人，2021b；Haliem等人，2021）是基于對世界現有狀態有完整了解的游戲（即 "開放 "游戲），而兵棋推演平臺通常包括關于作戰環境的不完整（如星際爭霸）、不確定或欺騙性信息（Vinyals等人，2019）。不確定性也可能來自變化的物理學或其他環境規則，正如在《憤怒的小鳥》中所探索的那樣（Gamage等人，2021）。由于世界狀態、不同行動者的狀態以及所采取的行動不確定性，知識的缺乏使得人工智能agent難以計算未來行動的風險回報情況（Cassenti和Kaplan，2021）。不確定性也限制了人工智能估計其他行為者的風險回報概況的能力，而這是計算有效的博弈論策略所需要的。人工智能被可能的最優和近似最優選擇的廣度所淹沒（Lavine，2019），即由于信息有限而選擇錯誤的選項，這種情況并不罕見，因為人類在制定有效探索隱藏信息的策略時，采用啟發式方法進行有效的選擇和預測（Gardner，2019）。為了幫助發展人工智能的隱性知識和探索能力，新型的WMI需要有效地解釋和展示決策景觀，以使作戰人員能夠快速和自然地瀏覽可能的選擇，同時使人工智能能夠在不施加認知負擔的情況下從人類的決策中機會主義地學習（Lance等人，2020）。這種機會主義學習可以包括：例如，凝視跟蹤，以捕捉吸引人類興趣和意圖的視覺區域和未標記的目標。它們還可以包括建立在自然的士兵選擇行為基礎上的行動者批評方法，以改善人工智能對人類專家在不確定、不完全信息和欺騙的情況下如何優先考慮某些選擇的學習，這取決于任務相關的背景。

開發人工智能的WMI的另一個基本挑戰是如何有效地整合和顯示MDO中所有五個領域的信息，特別是空間和網絡，因為這些領域的信息具有不同的時空尺度（Gil等人，2018）。對于網絡，決策的規模和速度可能比人類處理和理解的能力更快，需要人類的輸入來指導半自動化的決策，以及實施進攻和防御性欺騙策略的人工智能。WMI需要能夠以這樣的方式顯示決策圖景，即可以解釋一小部分最優和接近最優的決策策略（例如，圖3中的決策樹）。這應該包括對關鍵agent在不確定情況下的未來狀態和風險回報情況的估計（Hare等人，2020），以使有效的博弈論決策能夠被共同開發和相互理解。

圖3. 在頂部，是BVI網絡戰術規劃器應用程序中友軍與敵軍戰爭場景的三維視圖。三維視圖提供了一個比二維視圖更真實的決策視角，例如，顯示友軍（藍色）和敵軍（紅色）機載預警系統（AEWs）和周圍地形的海拔。這使得快速審查可能的視線和相對于周圍地形的感應。下面是人工智能的導航決策樹，為人工智能計算的幾個關鍵選擇的風險/回報概況以及它們如何映射到地形上提供透明度。這種抽象的決策空間還可以整合非空間決策，例如網絡欺騙。虛線表示與友方AEW的通信聯系和對敵方AEW的可能干擾。圖片由C. Hung制作。

這些挑戰為有效的WMIs設計提供了參考。也就是說，我們需要有能力從不同的來源（包括從其他國家的決策輔助工具）提取信息，以及一個能夠承載整合這些信息的計算能力的架構，同時還要處理基礎的人工智能計算（用于學習和部署）。我們還需要共同開發一個界面和算法設計，以適時地利用人類和人工智能agent的優勢并減少其局限性。

2.2 高計算能力下的決策過程

在復雜的決策過程中，需要大量的計算能力來處理和記錄所有組件、實體和狀態空間。從積累的動態狀態空間的數據集中建立過去、現在和預測模型，需要利用HPC資源來產生分析性的見解，并在決策背景下創建有用的表述。

實施HPC分析工作流程的一種方法是使用持久性服務框架（PSF）。PSF是一個最近可用的分布式虛擬化解決方案，它可以通過一個基于網絡的前端實現對HPC服務的非傳統訪問，而不像傳統的HPC環境，計算節點在特定的時間段內以批處理模式分配給用戶。此外，PSF提供對數據、數據庫、容器化工具集和其他托管平臺的分布式連續訪問（Su等人，2021）。

在一個PSF方法的例子中，一個模擬引擎連接到PSF，用于記錄人類和人工智能做出的所有決定。這允許分析在任務規劃和COA開發過程中發生的決策行為，以及識別決策模式和戰略，以開發競爭性和現實的兵棋推演場景。一個戰斗空間可視化平臺可以托管在PSF上，并使用消息傳遞協議來更新所有連接的設備接口。來自模擬引擎的狀態信息可用于生成戰斗空間和參與作戰單位的圖形表示。

使用PSF方法并利用HPC資源，可以實施人工智能輔助決策機制，利用大數據攝取和分析，同時可供地理分布的用戶用于協作決策工作和 "永遠在線 "的個性化培訓和紅色團隊。連接到PSF托管服務器的各種混合現實顯示模式可以支持一系列作戰場景，從戰略層面的指揮和控制到作戰邊緣的更多移動戰術使用。

2.3 決策空間的真實呈現

用圖形表示各級行動的軍事決策戰略需要新的可視化方法，這些方法可以應用于以規則變化、認知狀態、不確定性以及個人偏見和啟發式方法為特征的動態環境（Dennison等人，2020；Hung等人，2020；Raglin等人，2020）。戰斗空間的視覺表現應該在技術上盡可能準確和逼真，但又保持在人類可以理解和解釋的認知水平（Kase等人，2020；Larkin等人，2020；Hung等人，2021）。融合了混合現實技術的先進可視化方法有可能更好地表現多領域戰爭的變化特征及其不斷變化的威脅和動態環境。隨著最近混合現實可視化設備的技術進步，成本降低，硬件的可靠性和實用性顯著提高，混合二維和三維可視化方法現在已經成為可能。

由多個二維顯示器組成的混合現實方法增強了更先進的三維可視化能力，可以為指揮人員提供理解復雜的兵棋推演狀態空間所需的洞察力（Su等人，2021）。當需要一個共享的戰斗空間表示時，可以通過在不同的可視化模式上實現多個協調的視圖來實現協作的戰略規劃模式，以根據分布式指揮人員的輸入進行互動更新。

BVI（Garneau等人，2018）平臺表示地理空間地形信息和地圖圖像，允許指揮人員建立和修改戰術任務規劃和COA。作為一個數據服務器，BVI將地形和作戰數據分發給支持多種可視化模式的客戶端應用程序，包括頭戴式顯示器設備、基于網絡的界面、移動安卓平板設備和混合現實設備（例如，HoloLens 2、Oculus Quest）。

例如，圖3（頂部）顯示了位于加利福尼亞州圣貝納迪諾縣歐文堡國家訓練中心的高分辨率地形上的友軍與敵軍的兵棋推演場景（Wikipedia, 2021）。與MDMP期間經常使用的傳統2D地圖顯示相比，戰斗空間的3D視圖可以從多個觀察角度提供更豐富的用戶體驗。三維視圖，在BVI的網絡戰術計劃器（WTP）中，將地形和人工特征的空間信息以及由MIL-STD 2525C符號描繪的單位位置可視化（美國防部，2014）。可以想象，地理空間視角，如BVI提供的視角，支持決策者對動態戰斗空間環境的理解。與可導航的人工智能增強的決策空間（圖3，底部）搭配，組合的視角可以使人們更好地理解視覺空間依賴性、影響和因果關系、估計的風險和價值、不確定性以及復雜決策的欺騙性。將這種以地理空間和決策為中心的視角與人工智能相結合，可以提供必要的廣度，以協調物理行動與網絡和其他非空間領域的行動，跨越多個時間尺度，并具有快速適應變化的任務目標的靈活性。

3 人-人工智能團隊決策的交互技術展望

人工智能和人-人工智能團隊的快速發展需要WMI同步發展。隨著新型人工智能對有價值的COA產生更好的預測，并能更好地處理復雜的決策，它們也必須利用人類的專業知識，學習如何處理具有高度不確定性、欺騙、隱性知識和博弈論的決策。相反，人工智能的推理必須既抽象又能與兵棋推演環境相聯系，以實現透明和信任，同時又不造成過度的認知負擔。基于三維混合現實的WMI可以利用和增強人類固有的三維認知和預測能力（Welchman等人，2005；Kamitani和Tong，2006；Kim等人，2014；Boyce等人，2019；Krokos等人，2019），如果設計得當，其交互將感覺自然，同時擴大顯示多個領域的信息的能力，同時使AI能夠適時地從用戶的決策中學習。

我們強調了三個關鍵的發展領域，即人工智能引導的決策指導，支持這種指導的計算基礎設施，以及決策透明度的混合現實表現的發展。這些領域的進步需要跨越許多不同學科的專業知識。新的人工智能發展需要融合神經科學、心理學和數學的思想，以克服復雜決策中長期存在的問題的瓶頸。這包括跨時間尺度的學習和變化環境下的災難性遺忘，以及更具體的兵棋推演問題，如具有不確定性、欺騙和博弈論的多Agent決策。計算基礎設施也需要發展，因為計算能力和數據框架對于在戰術邊緣產生人-人工智能團隊的共同操作圖來說都是必不可少的。為了有效地開發，應該通過一個共同的框架來抽象出專有的限制和軟件的依賴性，并為使用和故障排除提供清晰的文檔，以使學術界、政府和工業界更好地專注于解決人與人工智能的合作問題。這個通用框架應該包括有效的信息傳遞，同時提供靈活性和適應性，以滿足人工智能開發和人類用戶在訓練和實際使用環境中的需求。最后，交互技術的開發本身需要跨學科的協同專業技術。一個基礎性的問題是如何壓縮信息使之被用戶有效地理解，以及如何最好地利用用戶的互動來進行機會主義學習。人類的大腦并不處理所有的感官信息，而是對世界進行預測和假設，以便在信息不完整的環境下節約計算。一個有效的WMI應該同時預測潛在的決策結果以及個人用戶的期望和假設。此外，人工智能決策輔助工具必須估計用戶的默契，使其能夠提供最相關的信息和最有希望的選擇，這些信息來自整個作戰領域。

結論

信息作戰和指揮與控制（C2）是美國陸軍可以向盟友和伙伴提供的兩種能力。在未來的作戰環境中，不僅要為動能作戰做準備，而且要為混合作戰和以信息為重點的戰爭做準備。這需要在復雜和默契推理的人工智能能力方面取得進展，在能夠提供持續訓練、分布式混合決策和大數據分析系統方面取得進展，以及在人與人工智能協作決策和機會主義學習方面取得進展，以實現人工智能的持續進步和人與人工智能的共同適應。這些進展中的每一項都需要跨學科的計劃性努力，以克服復雜的技術挑戰，創造新的決策原則、理論和理論方法，包括持續開發綜合測試平臺和技術，以實現政府、學術界和工業界的合作和協同發展。

前言

我們的同行競爭者，利用科學、技術和信息環境的新興趨勢，已經投資于挑戰美國和重塑全球秩序的戰略和能力。他們采用創新的方法來挑戰美國和盟國在所有領域、電磁波譜和信息環境中的利益。他們經常尋求通過在武裝沖突門檻以下采取模糊的行動來實現其目標。在武裝沖突中，武器技術、傳感器、通信和信息處理方面的進步使這些對手能夠形成對峙能力，以在時間、空間和功能上將聯合部隊分開。為了應對這些挑戰，履行美國陸軍在保護國家和確保其重要利益方面的陸軍職責，陸軍正在調整其組織、訓練、教育、人員和裝備的方式，以應對這些圍繞多域作戰（MDO）概念的未來威脅。

陸軍的情報工作本質上是多領域的，因為它從多個領域收集情報，而且可以接觸到合作伙伴，彌補陸軍信息收集能力的不足。在競爭中，陸軍情報能力作為掌握作戰環境和了解威脅能力和脆弱性的一個關鍵因素。在整個競爭過程中，陸軍情報部門為每個梯隊的指揮官和參謀人員提供所需的態勢感知，以便在所有領域、電磁頻譜和信息環境中可視化和指揮戰斗，并在決策空間匯集內外部能力。

這個概念描述了關鍵的挑戰、解決方案和所需的支持能力，以使陸軍情報部門能夠在整個競爭過程中支持MDO，以完成戰役目標并保護美國國家利益。它是陸軍情報部隊、組織和能力現代化活動的基礎。這個概念還確定了對其他支持和輔助功能的影響。它將為其他概念的發展、實驗、能力發展活動和其他未來的部隊現代化努力提供信息，以實現MDO AimPoint部隊。

本文總結

陸軍未來司令部的情報概念為陸軍情報部隊的現代化活動提供了一個規劃，以支持陸軍2035年的MDO AimPoint部隊在整個競爭過程中與同行競爭對手進行多域作戰。它提供了支持2035年以后MDO AimPoint部隊的見解。這個概念是對2017年美國陸軍情報功能概念中概述想法的修改：情報作為一個單位在所有領域的運作，有廣泛的合作伙伴投入。這個概念擴展了這些想法，以解決陸軍在進行大規模作戰行動中的頭號差距：支持遠距離精確射擊的深度傳感。領導陸軍情報現代化的舉措是組織上的變化，以提供旅級戰斗隊以上梯隊的能力，以及支持深層探測問題的四個物資解決方案。

支持MDO AimPoint Force 2035的組織變化使戰區陸軍、軍團和師級指揮官能夠以遠程精確火力和其他效果塑造深度機動和火力區域。在戰區層面，軍事情報旅的能力得到提高，新的多域特遣部隊擁有軍事情報能力。遠征軍的軍事情報旅被重新利用和組織，以支持軍團和師的指揮官，而不是最大限度地向下支持旅級戰斗隊。

支持MDO AimPoint Force 2035的物資變化，即將所有的傳感器、所有的火力、所有的指揮和控制節點與適當的局面融合在一起，對威脅進行近乎實時的瞄準定位。多域傳感系統提供了一個未來的空中情報、監視和偵察系統系列，從非常低的高度到低地球軌道，它支持戰術和作戰層面的目標定位，促進遠距離地對地射擊。地面層系統整合了選定的信號情報、電子戰和網絡空間能力，使指揮官能夠在網絡空間和電磁頻譜中競爭并獲勝。戰術情報定位接入節點利用空間、高空、空中和地面傳感器，直接向火力系統提供目標，并為支持指揮和控制的目標定位和形勢理解提供多學科情報支持。最后，通過分布式共同地面系統，陸軍提高了情報周期的速度、精度和準確性。

伴隨著這些舉措的是士兵培訓和人才管理方法，旨在最大限度地提高對目標定位和決策的情報支持。從2028年MDO AimPoint部隊開始，陸軍情報部門將繼續改進軍事情報隊伍，以支持2035年及以后的MDO AimPoint部隊。

這一概念確定了陸軍情報部門將如何轉型，以支持陸軍和聯合部隊在整個競爭過程中與同行競爭者抗衡。

圖1 邏輯圖