1.加拿大聯合作戰中心的部分職責是支持加拿大空軍的聯合能力發展。為加拿大空軍開發的能力必須包括可能破壞部隊指揮和控制的新興技術。盟國和工業界對新興技術和顛覆性技術表現出了極大的興趣,認為這些技術將推動作戰行動發生不可避免的變化。加拿大聯合作戰中心的聯合作戰中心科學處已指示進行這項研究,以確保未來作戰環境中預期的新興和顛覆性技術成為審查新的指揮與控制概念的一部分。
2.加拿大和盟國對作戰環境的看法、部隊指揮與控制的實施以及新技術的擴散都發生了迅速變化,因此對每個方面進行簡要討論。對問題的這三個方面達成共識是得出正確結論的基礎。對先前完成的識別和估計新興技術和顛覆性技術影響的工作進行審查,可迅速推進這項工作。
3.在軍事組織中,對作戰環境和指揮與控制方法的變化有一定的了解。技術的變化速度和影響需要依靠盟國和行業組織的工作。北約內部的研究(包括戰略研究和較低層次的研究)、對闡明 "顛覆性"含義特別感興趣的工業界以及加拿大國防研究與發展部都被用來確定感興趣的技術,并從中選出將影響行動中指揮與控制的技術。大多數著作中都提到了一個概念,即一項技術的標簽往往意味著一個單一的項目。但事實往往并非如此,要實現顛覆性地位,還需要一系列互補技術。
4.列出單項新興技術和顛覆性技術很困難,因為有許多技術都可以被稱為新興技術或顛覆性技術。將技術歸納為更廣泛的組別,既簡化了技術范圍的工作,又不會過于簡單化。新興和顛覆性技術的五個領域預計將直接影響指揮與控制,另外兩個領域預計將改變未來作戰環境,指揮官和參謀人員在計劃和開展行動時需要適應這些變化。在這項工作中,量子技術是一個獨立于其他領域的領域,因為很難確定受影響的具體指揮與控制功能。量子技術將非常重要,但具體如何還不清楚。五加二加量子技術領域是:
a. 五:
i. 人工智能/機器學習;
ii. 物聯網
iii. 決策支持技術,如
b. 加二:
i. 材料技術,如
c. 量子技術。
5.加拿大聯合作戰中心應將這些領域的新興技術和顛覆性技術納入指揮與控制概 念研究實驗的設計和實施中。要永久性地納入這些技術,就必須將其作為中心的能力。能力開發采用結構化方法,以確保能力得到無限期支持--在這種情況下,這些能力最終將被剝離,但時間未知;因此,無限期建設是適當的。
6.新興技術和顛覆性技術有一些方面必須作為指揮與控制實驗操作環境的一部分來提供,這些技術也可能有助于實驗中的數據采集和活動分析。在發展加拿大聯合作戰中心的過程中,不應錯過利用這一機會改進實驗結構和報告的機會。
7.這項工作僅限于調查將在未來三年內產生重大影響的新興技術和顛覆性技術。雖然這可能看起來時間太短,但延長時間可能會造成一定程度的 "分析癱瘓",而且更短的時間框架將無法提供建設能力所需的時間。用三年的時間來建設能力并繼續掃描,以便隨著時間的推移不斷發展是合適的。在三年內采購和廣泛部署技術具有挑戰性。在這項工作中,將在三年內確定并初步采購一項技術,并進一步限制該技術必須在五年內具有明顯的顛覆性用途。對于破壞性發展緩慢的技術,將不在本工作的范圍內。
8.這項工作的第二個局限性是過于關注影響指揮與控制的技術。預計在這段時間內,整個社會將發生巨大變化,但這些變化不會直接影響指揮與控制。雖然這些影響需要作為軍事行動的一部分加以解決,但這些行動在目前或預計未來指揮與控制所使用的受干擾能力下是可行的。
北約 STO SAS-161 研究工作組(RTG)調查 "對抗混合戰爭的軍事方面:經驗、教訓、最佳做法 "的研究任務組旨在為聯盟和國家層面的全方位軍事規劃提供信息。這種以功能為導向的分析涉及軍事效力的方方面面,有助于為集體工作提供信息,以應對競爭、沖突、戰爭和作戰的當代和預期未來特征所帶來的挑戰。
為了提高聯盟、烏克蘭以及各個盟國和伙伴國的長期軍事效力,RTG 在開發兩個不同的研究流時應用了凈評估的基本原理。這兩個研究流都研究當代俄羅斯與競爭、沖突、戰爭和作戰有關的行為。第一個研究流從烏克蘭的角度進一步調查了俄羅斯對烏克蘭的特別行動以及烏克蘭在 2022 年 2 月 24 日俄羅斯全面行動之前的機構反應和準備情況。第二個研究流由 RTG 中的非烏克蘭成員負責,針對具體國家或任務開展案例研究,調查俄羅斯在不同背景下的行為。第二組研究的目的是確定這些行為的特定軍事方面。然后將與每個研究流相關的分析和推論結合起來,提煉出對軍事的影響。
本卷中介紹的案例研究強調了聯盟及其合作伙伴在規劃時需要考慮的一些重要因素。首先,國家級法律框架必須與當前和未來預期的作戰環境條件相關。這一點至關重要,因為它為聯盟成員和合作伙伴為集體安全和防衛貢獻相關和可信的國家能力創造了條件。其次,俄羅斯將根據各個國家目標的具體情況調整其行為。正如別爾津斯和“讀者”所顯示的,這可能會導致與國家規劃假設不一致的目標選擇。第三,總體而言,案例研究表明,SAS-121 分析的一個主要結論--烏克蘭的國情為俄羅斯的利用提供了獨特的機會--仍然有效。雖然某些社會文化因素與其他東歐國家(如俄羅斯族社區或俄語飛地)相同,但每個因素都必須根據具體國情加以考慮。第四,聯盟對合作伙伴的支持必須協調一致、互不沖突,并盡可能包括那些也在尋求促進合作伙伴國家能力和能力發展的非聯盟國家。最后,案例研究進一步表明,集體安全和防衛只有在構成威懾基礎的國家一級安排中才能得到加強。聯盟和伙伴在國家層面的差距將破壞整體。在這方面,符合相關法律和政策框架的國家全面或綜合防衛概念至關重要。國家對安全和防衛的整體考慮是有效應對俄羅斯預期行為的基礎。
圖 3-1: 俄羅斯聯邦對烏克蘭的混合戰爭要素
在準備和進行針對格魯吉亞和烏克蘭的混合戰爭時,俄羅斯聯邦使用了最新的方法,從四個主要方向對國家利益施加壓力:
第一個方向:利用軟實力措施,在經濟、物流和能源供應等國際合作領域針對烏克蘭。外交事務中也同樣被針對。自前蘇聯解體以來,俄羅斯針對烏克蘭和其他后蘇聯共和國的所謂 "軟 "戰爭沒有停止。
第二個方向:部署和實施侵略性的信息戰和網絡戰。卡托研究所(美國華盛頓)研究員、普京前顧問 A. Illarionov 認為,現代信息斗爭是第四次世界大戰,并指出: 信息戰是第一次全面世界大戰。在第一次世界大戰、第二次世界大戰和所謂的第三次世界大戰(冷戰)中,戰區、前線、側翼和后方都有明確的劃分......由于信息的內在屬性,它具有傳播的特性,盡管有國界和某些限制。因此,信息戰沒有后方或側翼。信息戰的戰線可以延伸到任何地方[2]。
俄羅斯在地緣政治空間不斷發動信息戰,涵蓋所有活動領域。無論國家(或國家集團)之間的關系處于何種水平和狀況,信息戰都在進行。俄羅斯聯邦信息戰的主要目的是傳播和保護 "俄羅斯世界 "的民族主義思想,為軍事行動和在其他大陸使用武裝團體進行辯護[3]。
第三個方向:針對國家機關內政。俄羅斯積極利用一系列不對稱手段來破壞對手國家國內政治局勢的穩定。俄羅斯聯用威脅國家利益的第一和第二個方向的結果,試圖通過對社會、經濟和其他國內進程和活動產生負面影響,使對手國內政府機構的活動復雜化。在全球層面上,其特點是干預選舉或符合俄羅斯聯邦觀點的運動和政黨,以及將俄羅斯聯邦政府的軍事或其他智能體或代理人安插到外圍組織中。
第四個方向:軍事行動。武裝行動通常是使用 "軟戰爭"--前三個方向的力量、手段和方法--無法實現的外交政策目標的有力延續。俄羅斯聯邦武裝力量行動的主要條件之一是得到當地大量民眾的默許或明示支持。換句話說,俄羅斯聯邦的一個主要計劃假設是,俄羅斯聯邦武裝部隊的到來將受到當地部分民眾的支持。缺乏這種支持會使任何占領在國際法上的正當性變得復雜,使組建符合侵略國利益的地方政府的可能性變得復雜,并需要采取重大的緊急措施來維持被占領土上的占領制度。烏克蘭國家戰略研究所 "烏克蘭邊疆 "的研究 [4]、[5]、[6] 分析了烏克蘭受威脅地區從特別行動開始至今的民眾支持情況。
美空軍研究實驗室(AFRL)的使命是為空中、太空和網絡空間部隊領導作戰技術的發現、開發和交付。為完成這一使命,空軍研究實驗室需要獲得國內外的研發(R&D)和技術人才。美國空軍后勤部的國際組合和參與方法很好地利用了國際研發和人才,但僅靠這些方法可能不足以獲取越來越多的海外研究成果。為此,美國空軍后勤部委托進行了這項研究,以探討在美國空軍后勤部目前的海外辦事處(負責考察和資助研發工作)之外,在海外實驗室建立強大的實際存在的各種方案。根據這項研究獲得的信息,提出了四項主要建議: 2) 擴大、簡化和充分利用各種方法,將 AFRL 技術人員嵌入海外實驗室;3) 開展國際合作,應對駐地研發挑戰;以及 4) 不尋求影響國際科技資金的方法。
這項研究包括六項任務:
任務 1:確定在海外實驗室建立實體機構的目標
任務 2:記錄行業和大學在海外實驗室方面的經驗
任務 3:確定在海外實驗室建立實體機構的方法
任務 4:將行業/大學的經驗與建議的目標和方法進行比較
任務 5:評估功能要求
任務 6:建議
人們普遍認為,將機器學習融入軍事決策對于美國在 21 世紀保持軍事主導地位至關重要。機器學習的進步有可能通過提高整個國家安全企業級決策的速度、精確度和效率,極大地改變戰爭的特點。美國國防部的領導者們認識到了這一點,并正在做出大量努力,以在戰爭的戰術、作戰、戰略和機構層面有效整合機器學習工具。
本報告將探討機器學習的一種應用,其重點是在競爭和沖突的作戰層面實現軍事決策。展示了機器學習如何與人類合作,作為決策系統的一部分,用于提高軍事行動和活動的有效性。展示了這種方法如何通過分析原本無法獲取的數據源,為指揮官提供有關作戰環境的新見解。將重點放在從大量基于文本的數據(如報紙報道和情況報告)中獲得的洞察力上,這些數據無處不在,但卻很少以任何系統的方式整合到決策中。
在本報告中介紹的方法以人機協作系統的概念為基礎,并證明了現有的機器學習能力需要人在各個階段的參與,才能證明對操作層面的決策有用。因此,機器學習能力的發展與雷達自二戰以來的演變密切相關,而雷達是人機協作用于軍事目的的最早范例之一。如今,與不列顛之戰期間使用的預警系統同樣依賴雷達機器和人類觀察員一樣,機器學習仍然需要人類的參與,以指導這種新傳感器使用正確的數據,正確解釋其輸出結果,并評估其結果對作戰決策的影響。
通過一個基于真實世界數據和真實世界危機的示例研究,將讀者("您")置身于一名軍事指揮官的視角,就 2022 年俄羅斯全面入侵烏克蘭之前,美國如何支持烏克蘭兵力應對俄羅斯支持的烏克蘭東部叛亂,展示了這一系統方法的實際應用。在撰寫本案例研究時,把讀者您當成了這位指揮官,因為目標是強調您在未來與機器學習工具的合作中可能扮演的關鍵角色--無論是作為分析師、決策者,甚至是在現實世界的類似背景下應用這些工具的軍事指揮官。
值得注意的是,本案例研究是基于 2014-2020 年間的數據于 2020 年 12 月完成的,僅分析了這一時期與俄羅斯支持的烏克蘭東部叛亂有關的實地情況。本研究尚未更新,以反映自 2022 年 2 月俄羅斯入侵烏克蘭以來所獲得的任何見解。然而,從入侵前的視角來看,機器學習在后來發生的現實世界事件中用于作戰決策的優勢和局限性也就不言而喻了。
在整個案例研究中,將看到為本報告目的而進行的基于機器學習的實際評估結果,該評估分析了來自烏克蘭的 18,000 篇歷史新聞報道,內容涉及從 2014 年沖突起源到 2020 年末的沖突。利用機器學習工具從這些數據中提取相關見解,并與分析結果進行互動,就向烏克蘭兵力提供何種類型的支持以及在俄羅斯入侵前實現美國在該地區的目標做出名義上的決策。在此過程中,人機協作學習的優勢將逐漸顯現,將親眼目睹機器學習工具如何快速、系統地利用以前無法獲取的數據,為復雜問題提供新的見解。但這種方法的局限性也會顯現出來,將親眼目睹機器學習的好壞取決于支持它的可用數據,以及訓練機器學習工具和解釋其結果的人類分析師。
人機協作方法適用于軍事決策者在陸軍和美國防部作戰和機構層面面臨的各種問題集。因此,本研究以具體證據清晰地展示了在軍事決策中使用機器學習所涉及的權衡問題,為機器學習在軍事領域的廣泛應用做出了貢獻。本研究為美國陸軍提出了幾項重要發現和建議。
首先,分析展示了機器學習在軍事決策方面的巨大潛力,但只有在與對特定問題背后的背景有詳細了解的人類分析師配對時才能實現。在此提出的機器學習方法不會取代人類分析師。相反,它能使人類分析師更高效、更嚴謹,并能更好地從以前未開發的數據源中提取洞察力。在案例研究中,通過使用機器學習獲得的大多數關鍵見解都需要人類分析師的額外干預。在某些情況下,這需要在模型結果的基礎上有選擇性地疊加額外的數據源。在其他情況下,則需要人工分析師手動審查機器學習工具認為相關和有趣的基礎數據。因此,美國陸軍現有的機器學習能力需要人類在各個階段的參與,才能充分發揮其潛力。
其次,分析表明,通過大幅提高執行重復性任務的效率,人機協作方法可以大規模分析人類分析師無法單獨完成的海量數據集,從而產生以前無法實現的有關作戰環境的新見解。案例研究表明,從分析人員處理大量數據的重復性分析任務所花費的時間來看,機器學習能顯著提高效率,使分析人員更高效、更嚴謹,并能更好地從以前未開發的數據源中提取洞察力。這表明,對于需要大量人工審核相關數據的問題,陸軍領導應優先考慮將機器學習作為一種解決方案。
最后,這項研究揭示了機器學習的系統方法能夠對作戰級總部已有的大量數據進行標準化、客觀和長期的分析,從而增強其支持有效決策的潛力。在許多情況下,這些數據是戰爭中作戰和機構層面決策的最佳信息來源,但如果沒有機器學習,這些數據就只能以臨時和主觀的方式進行分析。
首先,這項研究表明,陸軍應為各級指揮人員提供頻繁接觸機器學習的機會,讓他們熟悉人類如何利用這些能力作為軍事決策系統的一部分。
其次,本研究強調,陸軍應建立多樣化的機器學習團隊,以充分釋放這一能力的潛力。這些團隊應整合熟悉機器學習工具細節的作戰研究系統分析員、對特定作戰環境有第一手知識的操作員、了解可用數據以分析特定問題的分析員,以及能將機器分析轉化為對作戰決策有實際影響的指揮官。
正處于一個決定性的十年。中國日益增長的軍事能力迫使美國幾十年來第一次面臨常規軍事失敗的前景。中國繼續積累廣泛的先進能力,專門用于對抗美國的傳統作戰方式。它已經確定了聯合部隊中的依賴性,并正在發展利用這些依賴性的概念和能力。其中的一個核心部分是其集中努力在2027年之前整合其武裝部隊的機械化、信息化和智能化,使自己在必要時處于武力統一臺灣的地位,并為將中國提升到世界舞臺上的實力、繁榮和領導地位創造條件。
如果美國不以足夠的緊迫感迎接挑戰,改造聯合部隊,發展和部署下一代能力,其后果可能是可怕的。今天大多數美國人只知道一個美國是唯一真正的軍事超級大國的世界。這種不受挑戰的軍事優勢支撐著一種國際秩序。相比之下,看到的未來--如果不采取行動--可能會看到全球力量平衡的變化,以及對美國在印度洋-太平洋地區--本世紀經濟、技術和資源最關鍵的地區--支撐了近80年的和平與穩定的直接威脅。這不是關于不再是世界主導力量的焦慮。
為了領先于中國并縮小近期的威懾可信度差距,SCSP提出了一個以技術為中心的競爭性防御戰略--Offset-X,為保持或重新獲得我們對所有潛在對手的軍事技術優勢奠定了基礎。
借鑒美國防部過去三個抵消戰略的經驗教訓以及美國持續的經濟、社會和技術優勢,SCSP概述了十項倡議,這些倡議累積起來為一個新的競爭戰略奠定了技術-軍事基礎。它的目標是:(1) 減少美國、其盟國及其伙伴的潛在軍事、經濟和政治戰爭成本,同時大幅增加中國的此類成本;(2) 使解放軍旨在對抗美國的許多概念和能力失效;(3)大大增加了中國必須考慮的不可預測性程度;(4)將更多的風險從人類轉移到機器,從昂貴和難以替代的系統轉移到低成本、可損耗的系統;以及(5)加強美國和盟國將力量投射到防御嚴密地區的能力。
在國家安全機構中,普遍同意對抗中國對臺灣的潛在行動所需作戰概念的大致內容。在政府內部和外部進行的多次兵棋推演和分析中,這些都被反復強調。美國軍隊和盟友需要能夠在高度競爭的海上、空中和太空領域作戰,包括在龐大的彈道導彈、巡航導彈和防空導彈系統的范圍內;聯合部隊能夠干涉解放軍對臺灣海峽的兩棲和空中攻擊;而且,聯合部隊必須保護美國本土。
由于中國似乎正在運作的時間表,美國防部面臨的挑戰是,在大多數情況下,它將與以前設計的部隊作戰。令人遺憾的是,當威脅一直在有意和緊急地設計其力量來對付美國軍隊時,美國卻沒有設計,當然也沒有足夠迅速地設計來對付威脅。本文認為,為了縮小威懾可信度的差距,除了新的能力外,美軍還需要新的部隊設計。強調在整個美國防部范圍內對部隊編制和部隊使用進行全面審查的重要性,類似于海軍陸戰隊正在進行的2030年部隊設計,在此提出具體建議。然而,在這期間,各軍種和作戰指揮部將不得不采納在本文中提出的旨在擊敗解放軍制勝理論的能力和概念,并進行相應的調整。
以下報告分為五個部分。第一部分討論了由戰場上新興技術的融合和烏克蘭戰爭中出現的作戰經驗所推動的戰爭特征的變化。它還討論了解放軍的制勝理論以及支持性概念和能力。
第二部分闡述了聯合部隊為抵消中國而應追求的目標。它認為,從根本上說,美國軍隊必須有明顯的能力來減少美國、其盟國和其伙伴的軍事、經濟和政治戰爭成本,并有相應的能力來增加中國在戰爭中的這種成本。
第三部分重新描述了Offset-X競爭戰略的來源。它詳細介紹了美國可以利用的針對中國的持續的不對稱性,并建議不斷探索新的不對稱性,以使解放軍永遠保持不平衡。這些不對稱來自于長期存在的組織偏見和來之不易的作戰經驗,而這些經驗對于中國來說是難以復制的,甚至是不可能復制的。
第四部分概述了如何在近期和中期內將 "抵消-X"付諸實施。該部分按作戰功能組織,描述了任務要求、核心能力和實現這些要求所需的技術解決方案。我們還在附件A中提供了現有的和準備就緒的技術解決方案的說明性例子,這些解決方案可以在今天發揮其中的一些能力。
最后,第五部分闡述了未來聯合部隊的特點,這些特點來自于 "抵消-X",旨在運用 "抵消-X "所產生的能力,并決定迎接未來沖突特點的挑戰。為了指導這種部隊設計的執行,每個特征都包括具有近期影響的行動和具有中期影響的行動,以使未來聯合部隊具有持久的優勢。
綜合來看,本報告提供了三個基本要素--一個有競爭力的機構戰略、支撐這一戰略所需的作戰能力以及執行這一戰略所需的聯合部隊。相信這三個基本要素不僅將關閉我們在2025-2030年時間框架內在印度-太平洋地區可能面臨的脆弱窗口,而且還能很好地應對可能是持久的、疲憊的和--可能是生存的競爭。
聯合全域指揮與控制(JADC2)是一項在信息共享方面的巨大工作--感知、理解和行動,以增強聯合部隊指揮官的作戰能力。這一工作將利用物質和非物質的解決方案,并修改現有的政策、權力、組織結構和操作程序。JADC2的目標是賦予美軍聯合部隊奪取、維持、保護、獲得信息和知識,以及保持決策優勢和優越性的能力。美國防部專家提出了一些挑戰和問題,包括但不限于:JADC2相關工作的組合管理的需要、JADC2內部的決策權力結構、可負擔性和具體的預算分配、擬議技術的技術成熟度以及最佳技術系統設計和生命周期管理。本文從學術/科學的角度審視JADC2,以確定各領域(工程、科學和社會科學)的學術機構可以為創建一個最先進的聯合全域指揮與控制系統做出貢獻的多種機會。
美國軍隊在一個不斷變化的作戰環境中運作,需要快速適應不斷變化的環境。在這樣一個動態環境中,實現和保持信息優勢是最重要的。為此,美國國防部(DoD)建立了聯合全域指揮與控制(JADC2),這是一個旨在提高聯合部隊C2能力的倡議和概念(Hoehn,2022)。然而,由于國防部內部各部門之間存在著巨大的差異,JADC2的發展和實施需要付出相當大的努力,以考慮所有利益相關者和參與機構的不同需求和觀點。
為了指導和監督JADC2的開發和實施,已經成立了一個跨職能的團隊,該團隊將與國防部副部長相關的工作人員合作,該團隊由來自不同機構的高級行政服務(SES)級別的成員組成,例如,國防部、國防部長辦公室、國防高級研究計劃局、空軍、陸軍和海軍(Hoehn,2022)。這個團隊的主要目標和重點是以實施計劃的形式確定和實施指揮和控制的改進。
本文概述了JADC2倡議的現狀,提供了一系列建議,并確定了幾個機會來解決和改進JADC2在技術、組織和數據企業等多個領域的一些關鍵挑戰。本文首先介紹并概述了與聯合性和JADC2有關的重大挑戰。它簡要介紹了JADC2的歷史,然后是JADC2的一般概念性概述。本文的下一部分提供了一套技術和概念解決方案,以及研究、開發和采購技術所需的方向,這些技術將使國防部實現一個有彈性和優雅的JADC2高級解決方案。
在JADC2倡議之前,獨特的指揮和控制系統(C2)由每個部隊獨立擁有和運行(Hoehn, 2022; McInnis, 2021; Theohary, 2021; Woolf, 2021)。從歷史上看,每個軍種都開發和獲得了自己獨特的戰術指揮和控制網絡,在不同的武器系統、平臺和操作領域往往不兼容。因此,決策的時間周期和決策所需的關鍵時間敏感數據的傳輸是緩慢的、冗余的和組織上的管道(高級戰斗管理系統,2022),除了地理上分離的指揮單位外,空中、陸地、海上、太空和網絡空間等領域也被分開處理(國防部,2022;費克特,2022;奧羅克,2021;西奧哈里,2021)(高級戰斗管理系統,2022;國防部,2022;美國武裝力量學說,2013)。雖然不同部隊擁有的多個指揮和控制系統使得高度專業化和有效的解決方案得以開發和實施,但它也需要各方面的巨大努力,并限制了所有部隊之間的威脅反應能力和信息共享(Feickert, 2022)。
傳統的C2系統有一個缺點,就是可能容易受到對手的反介入和拒絕攻擊。對手的反介入/區域拒止(A2/AD)戰術,包括電子戰、網絡武器、遠程導彈、先進的防空系統和GPS拒止,可以影響我們的作戰能力和依賴傳感器和技術的決策周期(先進作戰管理系統,2022;弗里德曼,2019;聯合學說出版物5指揮與控制,2012;克雷舍爾,2001)。此外,目前的威脅不再局限于個別領域,這使得我們很難用專門的和部分孤立的解決方案來應對。因此,國防部領導人表示需要以廣泛的方式擴大信息的獲取,以提高整體的靈活性和對來自不同方向的緊急情況的準備(Doctrine for the Armed Forces of the United States, 2013; Jointness - A Selected Bibliography, 1993; Kirtland, n.d.; Transforming the Joint Force, 2003; Woolf, 2021)。
JADC2倡議和擬議的共享基礎設施將加強和提高所有武裝力量和服務的有效性。這樣一個共享的基礎允許同時和連續的行動,以及所有領域的能力的持續整合。近年來,為了聯合特定的行動領域并利用聯合信息和技術的優勢,已經做出了重大努力,如空地戰概念(Kirtland,n.d.)、DARPA的馬賽克戰爭計劃、空軍先進作戰管理系統(ABMS)、海軍的超配項目和陸軍的融合項目(Congressional Research Service,2021b)。在其他國家,如荷蘭和印度,也有不同形式的聯合工作報告(Birch等人,2020;國會研究服務,2022;Nardulli等人,2003)。此外,在2019年和2020年進行了JADC2測試(McInnis,2021)。由于復雜性不成比例的增加,傳感器網絡的連接性越來越強,以及超過人類認知能力的新穎而復雜的聯合技術,到今天為止,還沒有任何特定的解決方案被廣泛實施。
已確定的幾個挑戰如下:
這些挑戰不僅影響到JADC2的技術或文化可行性,而且也對國會在預算和資助這一重大努力方面構成挑戰(國會研究服務,2021b)。JADC2計劃將解決和應對這些挑戰。
JADC2設想了未來聯合部隊的指揮和控制能力。它的目標是建立一種作戰能力,能夠在戰爭的各個層次和階段,在所有領域,與合作伙伴合作,有效地感知、解釋和回應。最終目標是以前所未有的速度和相關性提供信息優勢(Alberts & Hayes, 2003; Kirtland, n.d. )。JADC2戰略采用了系統方法,整合了各種能力、平臺和系統,旨在加速實施聯合部隊C2的必要技術進步和理論變革。JADC2將使聯合部隊能夠使用大量的數據并將其轉化為信息和知識,采用自動化和人工智能,利用安全、有彈性和可適應的基礎設施,并在對手的決策周期內采取行動(Builder等人,1999)。為了解決這些問題,已經制定了一個實施計劃,并任命了一個團隊來監督這個過程。該小組由來自作戰司令部、各軍種、國防機構以及聯合和OSD工作人員的跨職能SES級成員組成。
感知(Sense):為了確保聯合數據對所有部隊/軍種和聯合部隊指揮官的可用性和有用性,需要一個共同和共享的感知方法和信息管理技術。該方法要求在作戰環境中可以進行信息收集和提供,并交付給接收者。JADC2結合先進的信息管理技術,實施了一種新穎的數據共享方法。這些網絡是在聯合數據 "結構 "的基礎上建立的,并使聯合部隊能夠實現可用于決策的信息。通過傳感和整合,有可能 "發現、收集、關聯、聚合、處理和利用來自所有領域和來源(友好、敵方和中立)的數據",并 "分享信息作為理解和決策的基礎"(Kirtland, n.d.)。
理解(Make Sense):理解的過程包括分析、理解和預測作戰環境以及對手和友軍的行動。在這個階段,數據被轉化為信息,而信息又被轉化為知識。理解需要有能力融合、分析和呈現來自所有領域和電磁頻譜的有效信息。這一階段的一個主要要求是提供安全以及可訪問的信息執行。JADC2開發的能力將利用人工智能和機器學習(ML)來加速聯合部隊指揮官的決策周期(Builder等人,1999;Kirtland,n.d)。技術和程序上的進步也將大大增強聯合部隊在C2降級環境中的作戰能力。
行動(Act):行動是指作出并向聯合部隊及其任務伙伴傳播決策。這一階段將決策的人的因素與技術手段相結合,以感知、理解和預測對手的行動和意圖,并采取行動。這一步驟包括決策分析、傳達決策和執行階段。新穎的決策支持應用將通過先進的、有彈性的和冗余的通信系統、可利用的和全面的運輸基礎設施以及靈活的數據格式在聯合部隊之間實施,以實現決策的快速、準確和安全傳播。"行動 "還意味著為聯合部隊提供適當的培訓。使用任務指揮的方法,下級指揮官通過了解高級指揮官的行動意圖,被賦予了信心和權力,同時在通信聯系中斷或行動的緊迫性排除了尋求指導的必要時間時,保留了采取行動的能力。任務指揮部為聯合部隊提供了奪取主動權、保持信息和決策優勢所需的敏捷性和信任(Kirtland,n.d.)。
圖1. JADC2行動鏈和過程
JADC2戰略是圍繞五個LOE組織的,以指導該部在提供能力方面的行動,包括數據事業、人力事業、技術事業、與核C2和C3整合,以及使任務伙伴的信息共享現代化。每個LOE都由一個主要責任辦公室指導,該辦公室由高級旗幟/SES人員代表,可以通過聯合能力委員會提出問題,與聯合需求監督委員會互動并提供支持(國會研究服務,2021a)。
LOE 1: 建立數據事業 - 第一個LOE涉及數據結構和基礎設施。作為一種戰略資產,數據必須由JADC2有效管理,以使其能夠抓住、保持和保護信息和決策優勢。為了加速決策過程,聯合部隊必須能夠發現和獲取所有戰爭級別的所有作戰領域中的任何數據和信息。以下關鍵的數據標準化目標已被確定為對JADC2至關重要:
LOE 2:建立JADC2人力事業--第二個工作重點涉及利用人工智能和機器學習等創新工具在指揮和控制能力方面的人類和組織表現。這個LOE的任務還包括改革、調整或創建具有結構、敏捷性和資源的組織,以更有效地結合聯合部隊及其任務伙伴的物質和信息力量,從而能夠對聯合信息優勢(JIA)行動進行有效控制(Kirtland,n.d.)。人力企業還將解決領導者的專業發展和培訓問題,并指導和支持JADC2的政策、行動概念(CONOPS)、理論以及戰術、技術和程序(TTPs)的發展,以優化通過JADC2新能力獲得的優勢。
LOE 3:建立JADC2技術事業--第三個目標任務涉及增強共享態勢感知、同步和異步全球協作、戰略和作戰聯合規劃、實時全球部隊可視化和管理、預測部隊準備和后勤、實時同步和整合動能和非動能聯合和遠程精確火力,以及增強評估聯合部隊和任務伙伴表現的能力(Kirtland, n.d.)。技術企業需要提供安全的、具有足夠速度和帶寬的全球通信網絡,以滿足戰爭需要。LOE 3還涉及JADC2的運輸基礎設施,以及確保連續C2能力所需的基本最低功能(通信系統的彈性和多樣性,多級安全,消除單點故障)。
LOE 4: 將NC2/NC3與JADC2結合起來--JADC2將具有與核C2通信協作的能力,因此應在技術和人力企業層面考慮對NC2的要求(Kirtland,n.d)。
LOE 5: 使任務伙伴信息共享現代化--最后一個LOE描述了JADC2的機構互操作性需求和組織架構。聯合部隊指揮官將通過與任務伙伴共享態勢感知,建立并保持對作戰環境的共同理解。當每個伙伴的C2系統的數據可以被其他每個被批準的伙伴訪問、查看和采取行動時,這種整合就實現了(Kirtland, n.d.)。然而,這個LOE中的一些挑戰性任務包括新出現的任務、大型聯盟和不斷發展的技術,這些都是實現這一目標的持續障礙。
圖2. JADC2的工作路線
圖3. JADC2的指導原則、能力和提出的問題摘要
聯合全域指揮與控制(JADC2)概念建議將所有軍種--空軍、陸軍、海軍陸戰隊、海軍和太空部隊--的傳感器連接成一個網絡。為了實現這一目標,國防部正在追求一些新興技術的整合,包括自動化和人工智能、云環境和新的通信方法。然而,要將多種新技術整合并注入大型遺留系統(SoS),系統和生命周期方法是必不可少的,以確保一個復雜的、具有成本效益的、低風險的、高能力的、獨特的系統,為我們的軍事部門提供一套無與倫比的獨特能力。
在JADC2中有多個組織、技術、社會文化和企業層,它們之間存在著長期的相互作用。對JADC2系統的要求是將遺留系統整合成新穎的、顛覆性的和尖端的技術,這些技術需要以高度可靠、高效和具有成本效益的方式順利地共同工作。因此,作者提出了一個系統的方法來確定這樣一個復雜系統的機會和風險,以確保這一偉大事業的成功。在這一節中,作者提出了JADC2所面臨的多個系統性和生命周期的機會和風險群,并為每個確定的機會提供研究方向和解決方案。
本文討論了五組機會。第一個機會是需要在各軍種/部隊之間建立以文化為中心的新型互操作協作機制,以確保在空軍、陸軍、海軍、海軍陸戰隊、太空部隊和其他國防部門之間形成最佳的協作實踐。第二個機會討論了對決策科學、情景分析和社會文化上的博弈論修改的創新和研究的迫切需求。目前的博弈論應用僅限于理性和一致的行為者,而美國經常面對的對手是部分理性和/或非理性的,其行為的一致性可能有限。第三個機會討論了對日益增長的相互連接的傳感器、決策者和射擊者的網絡進行復雜性管理的必要性。隨著來自所有部隊的傳感器網絡的遺留系統被聯合起來,過剩的網絡復雜性的風險上升,因此,對連接遺留網絡的彈性架構的需求至關重要。作者建議建立一個由硬件和軟件組成的通用翻譯機靈活網絡,以連接所有現有和未來的異質傳感器和資產網絡。第四個機會討論了為JADC2采購項目建立一個新穎而強大的組合管理框架的必要性(以管理、優化、整合和資助JADC2相關的項目和采購項目)。JADC2由軟件、硬件和組織層面的多個采購項目組成,這些項目與當前的遺留系統和現有系統不同步地注入,因此需要高水平的組合管理來協調JADC2生命周期內的多個項目和任務。最后,機會5討論了JADC2作為SoS在以下領域的需求和MBSE的必要性:物資、非物資、政策、權力、組織結構和操作程序(Nilchiani, 2022)。
美國防部的所有部門和部隊都擁有獨特的文化和組織遺產、歷史和溝通方式,他們的資產由遺留系統和各種技術的最新進展組成。JADC2的工作重點(LOEs)之一是人力企業,它涉及JADC2實施的人力和組織方面。然而,問題仍然是什么是JADC2中部隊之間最理想的合作和協作的最佳組織結構?為了滿足JADC2的要求,有哪些潛在的部隊結構變化是必要的(Congressional Research Service, 2021b)?
國防部需要一個獨特的獨一無二的方法來加入部隊,承認每個加入組織的個性和組織身份,獨特的傳統,以及各部隊和部門的價值觀。一個成功的合作解決方案要求不同部門和部隊的有機和最佳合作,同時盡量減少部門間的沖突。這樣一個新穎的解決方案將需要基于最先進的組織身份研究、對每個部隊的價值觀和傳統的歷史和人類學研究,并提出在自愿和相互同意的合作中出現的有機解決方案。JADC2的聯合因素和人類企業需要提供一個獨特的組織解決方案/藍圖,這不是單靠技術就能解決的。圖4總結了第一個機會和相關建議。
建議: 投資于一個獨特的、長期的、文化上的解決方案/組織藍圖的聯合,它具有動態的持久性,而不是有限的、短期的 "解決方案",不能解決核心的平等、角色和功能。
需要的學術研究: 組織理論,激勵聯合的動機,組織人類學和心理學,以找到最佳和獨特的聯合和協作架構。
圖4. 組織解決方案/藍圖的需求和要求的概念化
在JADC2的核心中,有三個行動,即感知、理解和對從傳感器收集和處理的數據采取行動,這些行動是相互交織的。感知和整合提供了從所有領域和來源發現、收集、匯總和處理數據的能力。然后使用機器學習(ML)和人工智能(Builder等人,1999),數據得到融合、分析和驗證。最后一步涉及一個關鍵的決策過程,這是關于機會2的建議的重點。
在行動階段,聯合部隊參與制定并向聯合部隊和任務伙伴傳播決策。這個階段的很大一部分任務是結合以下內容:
博弈論解釋了決策者互動的情況下的動態(Priebe等人,2020),并在決策過程中使用了幾十年。博弈論的科學重點主要涉及政治、經濟和生物主題和現象(Priebe等人,2020)。博弈論的第一個重大進展是由Borel(1927年;Alkire等人,2018年)在20世紀20年代與馮-諾伊曼一起取得的,他后來還出版了博弈論的里程碑式出版物之一《游戲與經濟行為理論》(Spirtas,2018年)。最近,經濟學中的博弈論在兩位諾貝爾獎得主約翰-F-納什(Michael等人,2017)和約翰-C-漢薩尼(1967)的推動下取得了巨大的進步。
在博弈論中,模型被建立起來以代表整體情況和動態,其中有四個主要方面被定義:第一,決策者,通常被認為是玩家;第二,每個玩家/決策者可以選擇的策略和行動;第三,可能的結果和成果,這與玩家的行動和策略選擇有關;第四,每個玩家的回報與結果/成果有關(Rapoport,2012)。除了這些方面,情景中的參與者和決策者被認為是單獨的理性的,這意味著在每個參與者的角度對回報的判斷是理性的和有序的,此外,每個參與者都假設其他參與者是理性的(Rapoport,2012)。因此,博弈中的玩家可以將他們的知識和對其他玩家的假設納入他們的策略,并可以做出相應的選擇。博弈論允許對利益沖突情況以及合作進行邏輯分析,因此定義了沖突情況下的理性決策理論(Lawlor,2007)。
然而,目前決策分析和博弈論的方法在JADC2中的整合和使用方面存在不足。博弈論假定理性和一致的行為者/對手是沖突局勢中戰略和決策分析建議的基礎。然而,博弈論中并非所有的行為者/對手都是 "理性的"。在社會文化博弈論的修改中,亟需進行新的研究。這門新的決策分析科學應該考慮到來自不同社會文化背景的對手中的非理性和不一致的參與者,并創建一個修正的博弈理論,根據新的信息制定策略。
與修正博弈論的需要一致,還需要對對手的文化規范、傳統和思維方式進行藍圖/系統了解,如《孫子》中提出的基本文化規范和戰略(Bass等人,2014;JNT-501S聯合行動簡介: 課程,2019),并找到考慮到文化差異、價值觀和方法的最佳決策分析方法。孫子兵法》在遠東地區作為權威的軍事和政治指南已有好幾個世紀,在過去的一個世紀里,西方國家也在翻譯和使用。有必要進行學術研究,將《孫子兵法》的原則轉化為抽象的規則和啟發式方法,并創建一個框架,以便能夠深入了解對手的行動,并為JADC2提出行動中的最佳戰略。作為一個例子,《孫子》中關于勝利的五個要領可以解釋如下:
1)戰斗的時機至關重要(關于盡量減少交戰和優化決策點時機的建議)
2)處理優勢力量和劣勢力量的能力(與不同規模和能力的對手交戰的可伸縮性和能力)
3)在部隊的各個等級中應用相同的作戰原則
4)準備和在毫無準備的情況下對付對手(這將指向監視和情報以及積累模式和作戰藍圖)。
5)軍事能力和行動的可擴展性。
圖5. 修正博弈論中需要推進的概念化
促成這些進展的學術研究包括但不限于:組織理論、激勵聯合的激勵措施、博弈論和對非理性和不一致的行為者/對手的修正,以及提取和理解各種行為者/對手的操作原則,這些原則是有文化依據的,如孫子。
JADC2的核心技術挑戰之一是整合由所有部隊/軍種管理和運作的高技術含量的傳統傳感器網絡。每個軍種都擁有最先進的情報、監視和偵察傳感器網絡,但這些網絡不一定能與其他部隊的戰術網絡互操作。感應和整合是指發現、收集、關聯、匯總、處理和利用來自所有領域和來源(友軍、敵軍和中立)的數據的能力,并為決策分享信息。有效數據整合的要求必須從數據共享和安全的最早階段開始考慮,并應用于整個作戰領域,以提供快速收集、融合和定制數據(Kirtland,n.d.)。
國防部的戰術網絡和資產的異質性給JADC2帶來了一些挑戰,同時也帶來了巨大的優勢。整合多個異質戰術網絡的技術解決方案有很多,而且很多是次優的。每個解決方案都使用特定的系統結構和技術硬件和軟件解決方案的組合。然而,在選擇整合傳感器網絡的最佳技術方案時,有兩個系統特性是至關重要的:靈活性和復雜性。靈活性是指系統以及時和具有成本效益的方式應對各種內部和外部變化的能力,因此對JADC2傳感器網絡至關重要,因為各種情況可能會出現,需要迅速重新安排相互連接的網絡。架構和技術方案的復雜性增加也會導致網絡脆弱,容易出現錯誤和對網絡的攻擊,因此應控制技術方案的復雜性(Chullen & Nilchiani, 2021; Nilchiani & Pugliese, 2017; Priebe等人, 2020; Pugliese等人, 2018)。
當JADC2尋找合并傳感器網絡的最佳技術解決方案時,有多種因素應予考慮:
需要對復雜的網絡進行分割和聯合,特別是要適應以文化為中心的互操作協作機制。
如果需要,需要對網絡的關鍵部分進行防火墻(通過與網絡的其他部分隔離來保護)和多層安全(例如,將特定服務功能與聯合功能分開,或者如果網絡受到對手的攻擊)。
傳感器集成網絡的所有權和管理權: 在所有互聯網絡上的平等所有權與由部隊保持每個網絡的主要所有權并在需要時共享(軍種、盟國和聯盟)之間進行選擇。
如何避免單一的聯合性帶來的脆弱性?每個網絡的異質性應該保持不變嗎?
如何隔離對手的破壞行為,為他們對我們網絡的攻擊設置防火墻,并作出反應?
如何避免和制止網絡中有意/惡意的傳播?噪聲傳播會延遲傳感器的讀取和對結果的解釋,影響有效的決策過程。
過度的網絡復雜性和連接性導致了錯誤(錯誤傳播和來自于跨服務的誤解)和容易受到對手攻擊的風險。技術解決方案應解決定期管理復雜性的問題,并納入靈活性和能力,以便在必要時重新配置傳感器的異質性網絡。與JADC2工作相關的多個國防部倡議一直在研究技術解決方案,包括馬賽克戰爭(DARPA)、高級戰斗管理系統(ABMS;空軍)、聚合項目(陸軍)、超配項目(海軍)、全網絡化指揮、控制和通信(FNC3;國防部長辦公室)和第五代(5G)信息通信技術(國防部首席信息辦公室)。DARPA的 "馬賽克戰爭 "項目特別關注對靈活性的需求和對不斷變化的環境和場景的反應,因此研究對局勢和環境的重新安排和變化做出快速反應的解決方案。
技術解決方案:用于傳感器聯合異構網絡的通用轉譯系統(Rosetta Stone)
連接所有部隊(陸軍、海軍、空軍、海軍陸戰隊、太空部隊)網絡的技術解決方案需要實現一個系統的彈性、靈活性和對需求的響應,并在國防部面臨的不同情況下產生更大的信息和洞察力。通常情況下,過度連接所有部隊/軍種的所有傳感器和資產可能會帶來一些實質性的問題,包括但不限于:1)傳感器和信息傳輸速度減慢;2)數據收集和傳輸過程中出現錯誤和問題的風險增加;3)面對網絡攻擊時的網絡脆弱性以及失去迅速隔離和遏制攻擊的能力。
作者建議探索一個新的概念,即通用翻譯器基礎設施。這個通用翻譯器將包括一個嵌入式硬件和軟件分布式節點的組合,它將作為所有五個部隊/軍種以及所有國防部機構的聯合網絡傳感器和資產之間的接口翻譯器。圖6顯示了通用翻譯器的網絡概念。
通用翻譯器的特點如下:
不同的傳統系統之間的翻譯發生在某些物理硬件和軟件節點上,這些節點位于兩個或多個異質的傳感器網絡之間,屬于不同的部隊。
沒有必要投資使來自不同部隊的所有傳感器資產成為一個統一的頻率和標準。通用翻譯器將提供網絡之間的翻譯,而傳統系統可以繼續其正常功能而不會中斷。
通用翻譯器可以由多個節點以及冗余組成,可以作為翻譯器的分體式網絡運行,并且可以很容易地擴展、現代化,并在未來用最新的最先進的技術進步進行升級,并根據需求重新安排以創建新的網絡功能和地形。這一概念將提供高度的靈活性、適應性和可升級性,并為所有部隊的所有資產和傳感器增加一層安全和保護。
通用翻譯器節點將作為兩個獨立網絡之間的瓶頸,可以作為防火墻機制。如果有必要關閉或隔離受到攻擊的傳感器網絡,可以關閉某些翻譯器節點,這將使被隔離的網絡恢復到其原有的功能。
通用翻譯器網絡可以嵌入各種安全層,給每個部隊的網絡提供額外的保護和馬賽克戰爭(DARPA)的新型網絡重新排列和協議的能力。
每支部隊還可以作為資產的主要擁有者指揮他們的原始資產(傳感器網絡),以及通過許可和激活通用翻譯機與其他部隊分享他們的數據。來自不同部隊的數據可以被共享,而不需要共享每個網絡背后的詳細藍圖和架構。
圖6. 通用轉譯機/Rosetta Stone基礎設施的概念,以及通用轉譯機基礎設施和軟件在兩個機構/部隊之間轉譯數據的詳細視圖(Nilchiani,2022)。
建議: 投資于一個通用轉譯系統,用于傳感器的聯合異構網絡,該系統可以保留特定服務的功能,同時與聯合功能無縫對接,如果受到攻擊,也可以獨立于網絡的其他部分運行。
在《聯合全域指揮與控制: 國會的背景和問題》(Hoehn, 2022)中,提出了幾組關于管理JADC2-相關工作、預算、成本估算和需求的問題。在這些問題中,有JADC2的支出重點、倡議以及JADC2相關工作的管理。管理與JADC2相關的多項工作的解決方案是采用行業中組合管理的最佳做法,并創建一個全面的國防部組合管理框架來管理多項工作。通過研究工業界在組合管理方面的最佳創新,可以創建創新的系統和企業級框架,使JADC2的聯合工作人員能夠管理、優化、整合和資助JADC2。
JADC2由數據、人力和技術企業的多種努力組成,適合于硬件、軟件、商業和主要采購。處理多個同時進行的能力采購需要一個基于系統的框架來整合多個項目,以及一個組合管理方法來資助、管理和整合JADC2的多個潛在的非同步采購項目。組合管理框架將需要納入JADC2相關項目的共享治理結構(治理架構)。
學術研究: 多個采購項目的組合管理框架, 共享治理架構
圖7. 對所有與JADC2相關的采購計劃進行組合管理的必要性的構想
聯合全域指揮與控制(JADC2)是一個在物資、非物資、政策、權力、組織結構和操作程序等領域運作的系統,因此需要系統工程工具和方法來保證最優化的系統。基于模型的系統工程(MBSE)可以幫助以最佳方式回答有關單個技術/項目的采購、生命周期管理、定期升級和向JADC2注入新技術,以及JADC2中各種傳感器和資產的所有權和管理等問題。
MBSE可以幫助確定聯合特定的系統、需求和要求,并指導項目和技術組合的采購過程。關于各種部隊和服務的傳感器網絡如何連接、結構和操作概念的技術問題都可以通過系統方法來實現。MBSE還可以為JADC2的生命周期相關問題找到最佳解決方案,包括識別新的顛覆性技術和與當前遺留系統的整合,以及對JADC2不斷增長的互連傳感器和資產網絡的復雜性管理。
MBSE還可以為各種資產的網絡所有權和架構提供建議和解決方案。例如,在尊重每個部隊對其資產/傳感器的主要所有權的同時,能否成功實現和實施聯合?利用通用翻譯器的概念,每個部門可以保留其對資產和傳感器的主要所有權和指揮權,并根據需要分享所有資產的第二所有權。在極端情況下,主要所有者可以將他們的資產與網絡的其他部分分開,以保護他們的資產或其他部門的資產,并在需要時獨立運作。
本文概述了聯合全域指揮與控制的現狀,并通過學術研究與開發(R&D)的視角提出了一系列建議和機會。這套機會強調了研發的必要性以及在知識、技術、程序和能力方面的差距,可以使JADC2成為一個有彈性的、敏捷的、適應性強的共享指揮與控制平臺。
文件中提出了以下機會:機會1:部隊之間以文化為中心的新型互操作協作機制(組織和文化研究);機會2:決策分析和博弈論創新的必要性(根據對手的社會文化細微差別進行修改);機會3: 機會3:需要為日益增長的相互連接的傳感器、決策者和射手網絡進行復雜性管理和最佳系統架構設計(作者提出了一個由硬件和軟件組成的通用翻譯網絡概念,以連接國防部所有現有和未來的異質傳感器和資產網絡,這將授權重新安排、重組、擴展和注入最新的先進技術,因為它們可用);機會4: 機會4:需要一個新的、強大的JADC2采購計劃組合管理框架(管理、優化、整合和資助JADC2相關的項目和采購計劃);機會5:需要基于模型的系統工程(MBSE),將JADC2作為物資、非物資、政策、授權、組織結構和操作程序等領域的一個系統。
本報告標志著軍備控制協會題為 "明天的軍備控制 "的項目達到了頂點。這項工作是歐洲領導力網絡項目的一部分,由德國聯邦外交部資助,名為 "解讀技術復雜性和核政策制定的方法"。本協會的工作屬于該項目的第四部分,題為 "緩解戰略和軍備控制"。
該協會的項目側重于新的或現有的軍備控制和風險減少措施,決策者可以提出并支持這些措施,以防止具有軍事用途的新技術和新興技術導致沖突或對抗進入核戰爭。該項目從2021年3月至2022年12月進行。該協會主辦了五次虛擬研討會,每次都以一種選定的技術為中心,除了最后一次,即結合無人機和致命的自主武器系統,包括12至20名參與者。與會者包括來自世界各地的前政府官員和外交官、政策專家和技術專家。
近年來,具有軍事用途的新興技術的話題在國防官員、政治領導人、外交官、政策專家和技術專家之間引起了激烈的辯論。盡管有些人認為這些技術為使用它們的人提供了明顯的、改變游戲規則的戰場優勢,但其他人認為這種評估是夸大其詞,或呼吁更多地關注其使用的風險。
本報告概述了幾種新興技術及其各自的軍事應用可能產生的破壞穩定的影響。它旨在讓決策者更好地了解如何通過一系列軍備控制和減少風險的措施來減輕風險,減少大國沖突或對抗升級到核級別的機會。
在本報告中,"新興技術 "一詞指的是廣泛的科學和技術發展,如果應用于軍事領域,可能會以不可預測和潛在的危險方式對未來的戰爭產生變革性影響。本報告重點關注六種重要的、獨特的新興軍事能力:高超音速武器系統、直接進攻性網絡作戰、進攻性反空間能力、人工智能(AI)驅動的能力、無人機和致命的自主武器系統(方框ES.1)。這些能力的選擇是基于兩個因素。首先,它們已經進入或將在大約未來10年內進入該領域。第二,各國政府和民間社會已經開始在各種論壇上開始討論這些能力的戰場效應,并為軍備控制和減少風險制定潛在的途徑。
本報告提煉了軍控協會在2021年和2022年舉辦的一系列研討會的信息和想法,每個技術領域的幾十位技術和政策專家都參與其中。它確定了四個總體主題,突出了對新技術和新興技術的軍事應用如何可能增加使用核武器風險的最大關切。
增加沖突的速度。在沖突或對抗中使用新興技術可能會在危險的程度上加快其中任何一方的步伐,使有關各方迅速向升級的階梯發展。這個主題包括兩個主要的風險:決策者選擇國家下一步行動的時間減少,以及決策者的信息過載。
不斷增加的不確定性。具有軍事用途的新技術能力可能會增加沖突或對抗中的整體不確定性,如行動的性質和對手的意圖。這些能力還可能暴露出新的弱點,造成不確定的影響,并引入以未知方式運作的新行為者。
減少人的作用。隨著人工智能系統提供的情報、監視和偵察信息及其他數據的擴大,不堪重負的政治和軍事決策者可能會責成人工智能能力收集和處理整個戰場領域的信息,評估各種行動方案,確定可能的最佳結果,甚至可能推薦一個特定的選擇并執行該反應。這種控制權的重新分配可能會導致幾乎沒有實質性的、有效的人類監督。
激勵軍備競賽。新技術和新興技術的軍備競賽可以說已經在進行中了,隨著行為者迅速追求和部署新的尖端能力,試圖保持或獲得戰略優勢,有可能在數量和質量上進一步提升。
決策者可以采取行動,在近期和長期內減輕這些風險。減少風險和軍備控制的努力應側重于在各領域和技術中以及在政府和非政府行為者之間采取多種措施,這些措施綜合起來可以建立一個有效、可行和可持續的軍備控制制度。
本報告確定了現在或未來五年內可能實現的近期風險緩解措施:危機通信系統、定義的建立、規范、單邊聲明和行動,以及建立信任措施。這些類型的措施可以幫助提高透明度和防止誤解,為世界上大多數人認可的技術建立一種共同的語言,并為使用某種能力時的負責任行為建立公認的標準。
本報告概述了在未來10年或更長時間內可以實現的長期措施:涉及一個以上國家的軍備控制和減少風險的安排(如條約、協議),比建立信任措施更正式,盡管不一定具有法律約束力。
本報告所研究的新技術和新興技術所帶來的軍事能力和應用,不僅加劇了戰略穩定和國際安全的現有風險并創造了新的風險,而且使減輕這種風險和對這些系統進行有效軍控的努力變得更加復雜。鑒于新興軍事技術的潛在不利影響,政策制定者可以而且應該考慮近期的軍備控制和降低風險措施。這些措施可以為長期措施奠定基礎,幫助建立一個未來的安全架構,這個架構可以單獨提供透明度、可預測性和穩定性,更可以將核戰爭的前景推到更遠的可能性之外。
表ES.1--六種選定的新興技術能力
新興技術 | 描述 |
---|---|
高超音速武器 | 高超音速武器是指以至少五倍音速,或5馬赫的速度飛行的導彈或飛行器。 |
直接攻擊性網絡行動 | 進攻性網絡行動是針對敵方計算機系統的敵對活動,目的是破壞該計算機處理的信息的保密性、完整性或可用性。本報告的重點是專門針對核企業中任何地方的計算機系統的行動。 |
進攻性反空間能力 | 進攻性反空間能力是旨在欺騙、擾亂、拒絕、降低或摧毀空間系統的能力。本報告重點關注反衛星能力,包括直接上升系統和共同軌道能力。 |
人工智能支持的能力 | 人工智能是一個總括性術語,包括各種計算技術和使能技術,為計算機解決以前只能由人類處理的復雜問題讓路。本報告重點關注人工智能在軍事或戰爭中的應用。 |
無人機 | 無人機是指沒有飛行員、機組人員或乘客的飛行器,它通常是自主的,由地面站控制,或被賦予預先編程的任務。本報告的重點是空中和水下的無人機。 |
致命性自主武器系統 | 致命自主武器系統是一種在沒有人類干預的情況下選擇目標并對目標使用武力的武器系統。 |
美國仍然是世界上最突出的軍事和技術力量。在過去十年中,美國認識到人工智能作為力量倍增器的潛力,越來越多地將人工智能(AI)的熟練程度視為美國重要利益和保證美國軍事和經濟實力的機制。特別是,在過去十年中,人工智能已成為美國國防的一項關鍵能力,特別是考慮到2022年美國國防戰略對印度-太平洋地區的關注。
因此,美國國防部(DoD)(以及美國政府和國防機構總體上)對人工智能和相關新興技術表現出越來越大的熱情。然而,雖然美國目前在學術界和私營部門的人工智能研究和開發方面取得了巨大進展,但國防部尚未在廣泛范圍內成功地將商業人工智能的發展轉化為真正的軍事能力。
美國政府在利用國防人工智能和人工智能支持的系統方面通常處于有利地位。然而,在過去的幾年里,各種官僚主義、組織和程序上的障礙減緩了國防部在國防人工智能采用和基于技術的創新方面的進展。最關鍵的是,國防部遭受了復雜的收購過程和廣泛的數據、STEM和AI人才和培訓的短缺。從事人工智能和人工智能相關技術和項目的組織往往是孤立的,而且還存在必要的數據和其他資源相互分離。在美國防部內部存在一種傾向于可靠方法和系統的文化,有時趨向于勒德主義。所有這些因素都導致了人工智能采用的速度出奇的緩慢。美國家安全委員會2021年提交給國會的最終報告總結說,"盡管有令人興奮的實驗和一些小型的人工智能項目,但美國政府離人工智能就緒還有很長的路要走"。
因此,盡管人工智能有可能增強美國的國家安全并成為一個優勢領域,而且鑒于美國在軍事、創新和技術領導方面的長期傳統,人工智能有可能成為一個薄弱點,擴大 "美國已經進入的脆弱窗口"。 如果美國不加快創新步伐,達到負責任的速度,并奠定必要的制度基礎,以支持一支精通人工智能的軍隊,人工智能將繼續成為一個不安全點。
去年,美國防部在這些挑戰中的一些方面取得了進展,調整了國防人工智能的方法。2022年6月,美國防部發布了《負責任人工智能戰略和實施途徑》,將更有數據依據的、負責任的、可操作的人工智能工作列為優先事項,此后開始執行。最重要的是,美國防部已經啟動了對其人工智能組織結構的重大改革,創建了一個新的首席數字和人工智能辦公室(CDAO),以整合其不同的人工智能項目和利益相關者,并使其與該部門的數據流更好地協調。值得注意的是,美國國防部目前正在對其國防人工智能的整體方法進行重大變革和振興。然而,這些新的人工智能努力是否足以讓美國彌補失去的時間,還有待觀察。
自主系統將塑造戰爭的未來。因此,土耳其的國防人工智能(AI)發展主要側重于提高自主系統、傳感器和決策支持系統的能力。提高自主系統的情報收集和作戰能力,以及實現蜂群作戰,是發展國防人工智能的優先事項。雖然土耳其加強了自主系統的能力,但在可預見的未來,人類仍將是決策的關鍵。
人類參與決策過程提出了一個重要問題:如何有效確保人機互動?目前,自主系統的快速發展和部署使人機互動的問題更加惡化。正如土耳其國防工業代表所爭論的那樣,讓機器相互交談比較容易,但將人類加入其中卻非常困難,因為現有的結構并不適合有效的人機互動。此外,人們認為,人工智能對決策系統的增強將有助于人類做出更快的決定,并緩解人機互動。
土耳其發展人工智能的意圖和計劃可以從官方戰略文件以及研發焦點小組報告中找到。突出的文件包括以下內容:
第11個發展計劃,其中規定了土耳其的經濟發展目標和關鍵技術投資。
《2021-2025年國家人工智能戰略》,它為土耳其的人工智能發展制定了框架。
焦點技術網絡(Odak Teknoloji A??,OTA?)報告,為特定的國防技術制定了技術路線圖。這些文件提供了關于土耳其如何對待人工智能、國防人工智能和相關技術的見解。
土耳其特別關注人工智能相關技術,如機器學習、計算機視覺和自然語言處理,其應用重點是自主車輛和機器人技術。自2011年以來,自主系統,主要是無人駕駛飛行器(UAV),仍然是土耳其人工智能發展的重點。此后,這已擴大到包括所有類型的無機組人員的車輛。同時,用人工智能來增強這些車輛的能力也越來越受到重視。人工智能和相關技術的交織發展構成了土耳其人工智能生態系統的核心。
土耳其的人工智能生態系統剛剛起步,但正在成長。截至2022年10月,有254家人工智能初創企業被列入土耳其人工智能倡議(TRAI)數據庫。土耳其旨在通過各種生態系統倡議在其國防和民用產業、學術機構和政府之間創造協同效應。由于許多組織都參與其中,這些倡議導致了重復和冗余。冗余也來自于人工智能技術本身的性質。由于人工智能是一種通用技術,可以應用于不同的環境,各種公司都有用于民用和國防部門的產品;因此相同的公司參與了不同的生態系統倡議。此外,民用公司與國防公司合作,在國防人工智能研究中合作,并提供產品,這是司空見慣的。
土耳其鼓勵國際人工智能在民用領域的合作,但不鼓勵在國防領域的合作。然而,由于技能是可轉移的,國防人工智能間接地從這種合作中受益。
土耳其非常關注自主系統發展中的互操作性問題,特別是那些具有群集能力的系統。除了蜂群,北約盟國的互操作性也是一個重要問題。因此,土耳其認為北約標準在發展自主系統和基礎技術方面至關重要。
土耳其目前對人工智能采取了分布式的組織方式。每個政府機構都設立了自己的人工智能組織,職責重疊。目前,盡管國防工業局(Savunma Sanayi Ba?kanl???,SSB)還沒有建立專門的人工智能組織,但SSB的研發部管理一些人工智能項目,而SSB的無人駕駛和智能系統部管理平臺級項目。目前,根據現有信息,還不清楚這些組織結構如何實現國防創新或組織改革。
土耳其尋求增加其在人工智能方面的研發支出,旨在增加就業和發展生態系統。SSB將在未來授予更多基于人工智能的項目,并愿意購買更多的自主系統,鼓勵研發支出的上升趨勢。然而,盡管土耳其希望增加支出,但金融危機可能會阻礙目前的努力。
培訓和管理一支熟練的勞動力對于建立土耳其正在尋找的本土人工智能開發能力至關重要。這包括兩個部分。首先是培養能夠開發和生產國防人工智能的人力資源。因此,土耳其正在投資于新的大學課程、研究人員培訓、開源平臺和就業,同時支持技術競賽。第二是培訓將使用國防人工智能的軍事人員。國防人工智能也正在慢慢成為土耳其武裝部隊(Türk Silahl? Kuvvetleri,TSK)培訓活動的一部分。目前,關于土耳其打算如何培訓軍事人員使用國防人工智能的公開信息非常少。
隨著空間領域對美國和海軍陸戰隊部隊變得越來越重要,該部隊已經做出了一些改變,但仍有很大的問題,以確保它為未來的作戰環境和在空間領域可能的新角色和責任做好準備。為此,其研究了以下問題:海軍陸戰隊的空間資產是什么?海軍陸戰隊有哪些組織和職位來解決其平等問題并制定其空間領域的戰略?在目前的空間發展階段,海軍陸戰隊有哪些更大的問題(挑戰和機遇)?我們在本信息備忘錄中對這些問題進行了簡要討論。
通過文獻回顧、與主題專家的討論以及對海軍陸戰隊與太空有關的職位的審查,審查了 "太空陸戰隊 "的發展。文獻包括國防部出版物、美國海軍陸戰隊的概念、海軍陸戰隊的指令、先前的CNA研究、陸軍出版物、新聞文章、美國空軍和美國太空司令部的文件。主題專家包括海軍陸戰隊總部(HQMC)三個副司令部--信息(DC I);計劃、政策和行動(DC PP&O)以及戰斗發展和整合(DC CD&I)--以及海軍陸戰隊部隊,美國太空司令部(MARFORSPACE),USSPACECOM的海軍陸戰隊服務部分的現任和近期的太空陸戰隊員。在本研究中,將太空陸戰隊員定義為任何在指定的太空職業技能持有者的崗位上的陸戰隊員,不管是在艦隊陸戰隊(FMF),在支持機構,還是在MARFORSPACE。空間職業技能的名稱包括1706,1786(目前是0540)和8866。只考慮軍官,因為在美國海軍陸戰隊中沒有士兵的空間MOS。
最后,有幾個注意事項,最大的是空間領域、USSF和USSPACECOM正在經歷許多變化,其他部門和中央指揮部正試圖為空間這個移動的目標進行組織。還注意到,當局和政策仍在審查和發展之中,指揮和控制結構仍在變化之中。
空中力量已經從一個世紀的技術創新和進步中受益。新技術的出現繼續挑戰著空中力量中經常持有的常識。無人機系統(UAS)就是這樣一種不斷發展的空中力量技術。這項技術為澳大利亞國防軍(ADF)帶來了巨大的機遇。雖然澳大利亞國防軍在特定的角色上取得了一些無人機系統的進展,但澳大利亞皇家空軍(RAAF)還沒有在其所有的空中力量貢獻中采用這種技術來達到軍事效果。
《空中力量手冊》(空天力量中心[ASPC],2022年)定義了七種空中力量的貢獻:力量生成、空軍基地行動、空中指揮和控制、反空、空中機動、空中情報和ISR(情報、監視和偵察)以及空中打擊。一些先進的盟國已經在空中情報、ISR和空中打擊方面采用了發達的無人系統。這些系統包括美國空軍(USAF)的MQ-1捕食者、MQ-9死神和RQ-4全球鷹。甚至反空--載人空戰--也在發展無人系統的路上;RAAF與波音公司合作開展了 "忠誠的翼人 "項目(戴維斯,2019c),現在正式命名為MQ-28A幽靈蝙蝠(達頓,2022)。
但空中機動性如何?ADF還沒有接受關于未來ADF空中機動性自主性的真正對話。未來自主空中機動性思維停滯不前的一個更可能的原因是,在(到目前為止)有效的空運理論的支持下,載人系統幾十年來取得了高度可靠和經證實的作戰成功。因此,這里有一個克勞塞維茨式的平行關系:戰爭性質的一個持久因素是對機動性的需要,但今天皇家空軍所面臨的是戰爭性質的一個階梯式變化,一個對機動性來說過于重要的技術機會,不容忽視。
本文確定了在澳大利亞國防軍空中機動中采用無人機系統的滯后性,并探討了澳大利亞國防軍在未來使用無人機系統的機會。通過這樣做,本文旨在提高對ADF無人駕駛空中機動性潛力的集體認識,并為ADF部隊結構企業的軍事和商業貢獻者提供一個廣泛的參考來源。本文首先研究了無人機系統適應的驅動因素,或指標。這些驅動因素包括澳大利亞的戰略利益、區域軍事現代化、安全和生存能力、降低成本和技術可用性。然后,本文介紹并分析了三種核心空中機動性活動中每一種的無人機系統發展的具體機會和例子。為此,本文簡要討論了澳大利亞國防軍目前的機隊,然后探討了一些不斷發展的無人駕駛空中機動性技術和概念,澳大利亞國防軍可能會考慮在下一代空中機動性機隊中使用。最后,本文提出了無人機系統空中機動性發展可能面臨的一些挑戰,以幫助未來的研究和探索。
證據表明,需要一個靈活的、跨服務(和跨文化)、跨行業的方法來設計、開發和使用未來的空中機動部隊。傳統的澳大利亞皇家空軍中重載平臺和陸軍輕中載平臺的分叉模式可能會讓位于大型和小型載人和自主系統的混合艦隊。聯合部隊設計者之間的集體方法--跨單一軍種總部的真正合作--對于皇家空軍的固定翼空中機動團體和陸軍的旋轉翼團體之間的合作至關重要。也許更重要的是,在這個領域需要與工業界合作。商業行業在自主車輛領域發揮著相當大的作用,政府和私人研究和開發組織也是如此。現有的和新的伙伴關系的跨服役杠桿對于利用未來自主的ADF空中機動性的機會是至關重要的。