目前的美國軍事平臺，其中許多可以追溯到幾十年前，不足以對抗對手不斷發展的人工智能和機器學習技術創新。美國空軍的空戰管理系統應對了這一挑戰，提供了多領域的數據能力，以數字方式連接所有領域的聯合部隊。

今天的對手正在發展利用人工智能和機器學習作為力量倍增器的能力，使美國長期存在的軍事能力失去效力。 要實現空中優勢，首先要實現決策優勢。一個完全實現的先進作戰管理系統（ABMS）是美國空軍聯合全域指揮與控制（JADC2）概念的組成部分，它將提供多域安全處理和數據管理、連接和應用，以同步傳感器、火力和網絡，使聯合部隊在每個領域都有數字連接。

引言

讓人驚訝的是，在21世紀，這個擁有地球上最昂貴和最多產軍事力量的國家，仍然依靠PowerPoint幻燈片和電話對國土面臨的潛在威脅進行實時分析。但美國發現自己處于這種情況。如果一架俄羅斯轟炸機的潛在威脅出現在預警雷達瞄準鏡上，來自北美航空航天防御司令部（NORAD）各部門的人員可能需要12分鐘以上的時間來協調信息，只用最相關的數據建立一個幻燈片演示，并將其提交給主管官員，以確定是否真的存在威脅。

由于缺乏在共同環境中協作的工具，參謀人員無法融合必要的數據，以向國家指揮機構提出反應建議，直到最后提交給負責作戰層的上校。

自冷戰結束后，實現空中優勢一直是美國軍事戰術的基石。但在今天的世界上，對手正在發展利用人工智能和機器學習作為力量倍增器的能力，美國軍隊是否擁有最強大的力量或最精確和強大的武器已經不再重要。勝過對手的思維（或用網絡術語說，勝過對手的程序）的能力成為新的目標；一個國家的軍隊如果不首先實現決策優勢，就無法實現空中優勢。

先進作戰管理系統（ABMS）

美國空軍已經在ABMS項目上開發了數年，該項目將解決這些問題，使指揮官能夠迅速接收來自多個來源的融合數據。五角大樓責成空軍開發聯合部隊所需的能力，以便在傳統的優勢領域之外運作，努力在整個競爭中獲得并保持決策優勢。 2020年3月，為集中該部門的創新努力而成立的空軍作戰整合能力指揮官邁克爾-范蒂尼少將將決策優勢描述為 "收集、解釋和使用所需的信息，以阻止或贏得未來的沖突。" 他強調，成功將 默認屬于"在所有領域中聯系最緊密的一方：空中、陸地、海上、太空和網絡空間。"

ABMS不只是一個設計平臺。它有時被描述為網絡簇，有時被描述為系統簇;這是一個新的“軍事物聯網”，空軍部的第一位首席架構師稱之為“一個可以統治一切的架構”。

ABMS的目標是取代信息到達一個中心樞紐的單一路徑，例如在NORAD的例子中，每個系統和操作員使用相同的共享數據的環境。一個完全實現的ABMS將允許提供多領域的安全處理和數據管理、連接和應用，以同步傳感器、火力和網絡，為聯合部隊 "將正確的傳感器連接到正確的射手"，該部隊將在每個領域進行數字連接以獲得即時態勢。這一概念誕生于部隊中一個反復出現的問題--更換幾十年前的飛機。

新式聯合監視和目標攻擊雷達系統（JSTARS）

E-8C聯合監視和目標攻擊雷達系統（JSTARS）飛機是在20世紀80年代設計的，并在1991年首次投入使用，當時正值它最初被設計用來支持的冷戰即將結束。該平臺提供空中地面監視、戰斗管理以及指揮和控制能力，而且美國空軍在30年后仍在飛行16架該飛機。因此，在佐治亞州的羅賓斯空軍基地，這些部隊連續在中東地區部署了18年，是美國空軍歷史上第二時間長的部署。

2014年，五角大樓資助了JSTARS替代者的研究，國防工業從2015年起開始設計和測試新平臺。但空軍領導層意識到，由老化的JSTARS和E-3機載預警和控制系統（AWACS）平臺提供的單一的空中和空間作戰中心，對于未來沖突的速度、復雜性和殺傷力來說，總體上沒有得到優化。這些 "幾十年前的平臺 "不能可靠地利用21世紀的技術，而且 "支持未來C2的結構要么不存在，要么需要成熟 "才能完全有效。

此外，低密度/高需求的E-8C JSTARS和E-3 AWACS飛機是已知的單一故障點。它們是主要目標，無法在同行競爭者的戰斗空間中長期運作，因為復雜的反介入/區域封鎖能力，如電子戰、網絡武器、遠程導彈和先進的防空系統，正在開發之中。

與此同時，美國軍方開始重新思考其聯合作戰的方法。2016年，美國防部長指示了一個名為 "空陸作戰2.0 "的新作戰概念，這是對冷戰理論的更新，將更加注重空中、陸地、海上、太空和網絡空間作戰。這種方法很快被稱為美國陸軍的多域作戰和空軍的多域C2。

美國空軍高級將領開始考慮為傳統飛機和新飛機（有人和無人）配備新興技術、通信設備和傳感器，以執行以前分配給單一JSTARS平臺的地面監視任務。為了使這個系統有效，它需要處理大量的數據，包括來自美國盟友和合作伙伴的信息。因此，在2018年，用于替代JSTARS的資金被完全轉用于空軍新的多域C2項目，該項目將支持一個被稱為JADC2的美國防部工作。

聯合全域指揮與控制（JADC2）的問世

2020年9月，空軍助理部長（采購、技術和后勤）指出："令人遺憾的是，人們進入我們的服務，在他們的個人生活中幾乎與所有的東西相連，而他們來到軍隊工作，他們幾乎什么都沒有連接。"這一意見強調了軍隊在納入數字增強措施時如何落后于民用部門。美國防部的巨額合同生產的設備被設計成可以維持數十年，而很少考慮到升級或與其他部門的系統甚至自己內部的系統互聯。例如，空軍珍貴的第五代飛機平臺，F-22和F-35，是用不同的通信網絡建造的，不兼容，因此需要第三個平臺（如ABMS機載邊緣節點）來分享兩者之間的數據。

該部領導層意識到技術變化如此之快，未來戰斗的成功將歸功于擁有一體化、網絡化部隊的組織，它們可以共享最多的信息。因此，在2021年，美國防部制定了一項戰略，使指揮官能夠迅速了解戰斗空間，比敵人更快地指揮部隊，并通過任何必要的領域提供效果。這一概念被命名為聯合全域指揮與控制。

JADC2的概念是作為一個美國防部的保護傘。聯合參謀部制定政策、理論、要求和數據的共同標準。同時，各軍種開發適用的技術，空軍部正在通過ABMS進行開發。陸軍和海軍的JADC2項目分別稱為 "融合項目 "和 "超配項目"，各軍種正處于協調其工作的早期階段。2021年，參謀長聯席會議首席信息官指出，新的JADC2方法將 "為我們在指揮和控制領域的努力帶來秩序，以便以相關的速度感知、理解和行動"。

盡管存在挑戰，美國防部長勞埃德-奧斯汀宣布他打算將JADC2作為他的首要任務之一，同時認識到將盟國和合作伙伴帶入這個新領域對于阻止競爭對手是最重要的。因此，數據的互操作性以及數據的復制和分發是JADC2的關鍵屬性。此外，這些數據的完整性和安全性對于在各部門、盟國和合作伙伴之間建立信任是必要的。

JADC2的挑戰

聯合全域指揮與控制可能是一個難以把握的概念，因為這個術語并不完全基于硬件或軟件解決方案，而是"'虛無縹緲的術語'"，如 "冗余、彈性架構和'相關速度'的信息。"建立JADC2是為了著眼于可能的領域，為現在而建設，同時關注新興技術及其與未來能力的輕松整合。但首先，它必須克服三個主要障礙。

首先，集中式C2架構目前在發生高強度沖突的情況下沒有足夠的彈性，而C2節點將成為第一個目標。簡單地將JSTARS和AWACS飛機與這些節點進行交易，使它們成為美國裝甲中最有吸引力和最脆弱的缺口。因此，分布式網絡操作將是JADC2的一個關鍵重心。

第二，為了使系統的處理速度足以對來自各個領域的數據進行 "感知、理解和行動"，美國軍方必須嚴重依賴未經證實且尚未完全信任的人工智能和機器學習概念。建立一個系統的用戶界面和輸入是比較容易的；工業基地幾十年來一直在做這個。但現在軍隊需要一個系統，自動收集這些數據，并為人工智能提供信息，以做出最佳決策。此外，指揮官必須信任推薦的數據和決定（對于那些在數字革命之前出生的人來說，這是一個相當大的范式轉變）。

第三，各個軍種的規模和庫存范圍是如此廣泛（例如，陸軍以其地面部隊而聞名，也有船只、機載電子戰和情報、監視和偵察資產），以至于每個軍種都已經習慣于在其他領域幾乎獨立運作。在所有這些平臺上改裝設備以便與其他軍種進行通信可能成本過高。與此相反，較小的盟國軍隊除了聯合工作別無選擇。例如，法國軍隊已經創建了技術解決方案，如Scorpion和Connect@ero，以便在各部門之間進行本地通信。

雖然聯合參謀部確立了JADC2的整體概念，但空軍未來局編寫了服務支持概念。空軍部的ABMS跨職能團隊領導了一個能力發展活動，通過這個活動，作戰人員可以發現最新的ABMS工具和概念。此外，每三個月進行一次測試旗幟演習（包括橙旗、綠寶石旗和黑旗），以測試新發布能力的生存能力和殺傷力。這些演習強調了新武器和戰術在多域環境中的相關性。

一個可操作的ABMS的最終狀態是一個由流程和系統組成的指揮和控制結構，它壓縮了決策周期，使各領域的效果趨于一致，并使整個地球的綜合行動成為可能。速度是關鍵。但是，即使空軍各單位都在努力實現ABMS，仍然存在一些挑戰。

中國產生大量的數據；事實上，這是他們的權力工具之一。為了競爭，ABMS必須依靠以網絡為中心而不是以平臺為中心的架構，做到靈活、快速和不可預測。現有的、傳統的系統，如JSTARS，將如何處理這些TB級的信息？隨著技術的改進，傳感器、設備和操作人員會因數據過飽和而導致延遲問題。美國空軍80%的飛機是第四代或更老的飛機；用現代指揮和控制系統對它們進行改造可能成本太高。挑戰在于使舊平臺能夠與第五代和第六代飛機通信。人們不能在唱片機上播放iTunes音樂文件，或試圖將Commodore 64連接到互聯網上。

增強盟友和伙伴能力

當美國在未來的戰爭中，它將依靠其盟國和合作伙伴。依靠這些國家軍隊的能力是美國的力量倍增器，也是美國對其競爭對手的決定性優勢，但過度分類和其他限制性政策是共享數據的巨大障礙。然而，美國軍方決心利用技術提高盟國和合作伙伴之間的可及性和數據共享，以聯盟作戰中心的通用工作站的形式融合該網絡的網絡。目標是讓軟件或人工智能，使用設定的規則，適當地與需要它的聯盟伙伴分享信息。

為了將戰略意圖轉化為現實，盟國和伙伴行業必須并肩工作，讓組件（如黑盒）相互對話，或讓飛機系統解密和使用其他飛機產生的數據。一個更大的挑戰是確保ABMS將與北約正在開發的聯合任務網絡完全兼容，以簡化和規范30個成員國之間的通信。

法國和美國空軍一直合作者，可以做一些只有少數人才能做到的事情。為下一場戰斗連接傳感器的能力需要在今天開始，以便下一代戰斗機和系統能夠在一個新的數字架構中順利運行。

最近的演習，如2021年5月在Mont-de-Marsan舉行的三國大西洋三叉戟演習，表明即使陣風戰斗機和F-35可以一起工作，但由于技術和分類問題，它們仍然不能完全合作。空軍與 "陣風 "街區F4相關的持續合作表明，法國的資產與F-35之間有更好的整合和密切的未來，F-35被設想為未來ABMS的四分衛：這種參與者可以通過對場上情況的最佳觀察來增強隊友的能力。

額外的障礙

盡管有這些和其他令人鼓舞的跡象，這個項目仍然存在許多外部挑戰。此外，空軍部還必須克服許多內部障礙以按時交付ABMS。除了與外國伙伴共享信息的困難之外，美國空軍還沒有解決與其他軍種溝通的問題，每個軍種都有自己的本土通信系統。空軍在是讓現有設備和政策發揮作用，還是從零開始，從頭建立一個系統，將實施時間推遲幾十年之間，這讓空軍很糾結。由此產生的兩難局面只能通過在兩種選擇之間取得平衡來解決。

實施將是有代價的。美國軍方將如何說服其控制軍事資金的文職領導，使其相信這個新的ABMS項目是重要的（在所有其他 "重要 "的事情之上）？國會并沒有告訴美國防部要推行JADC2，而是把錢袋子關得緊緊的。眾議院關于2021財年國防撥款法案的報告批評了空軍的ABMS請求，指出該計劃的弱點包括 "沒有確定的要求、采購戰略或成本估算，以及空軍總設計師和其他參與執行ABMS計劃的辦公室的職責定義不明確"。

2021年，美國空軍將ABMS的領導權移交給一個新的、基于五角大樓的跨職能團隊，并將項目責任轉移到空軍部的快速能力辦公室。向國會傳達該部的結構變化和優先權的轉移對于保持該計劃的資金是至關重要的。

就服務本身而言，空軍如何平衡ABMS與所有其他必須做的要求，如支付下一個戰略核轟炸機（B-21）、額外的F-35戰斗機、哨兵洲際彈道導彈和第六代飛機？到目前為止，ABMS的支持度最高。盡管所有的項目都在競爭同樣的資金（包括高超音速和無人機群），核現代化和ABMS是參謀長的兩個最優先事項。此外，空軍部長弗蘭克-肯德爾將ABMS列為他需要重新監督的七個項目之一，以 "提高空軍作為一個機構運作的能力"。

當小查爾斯-布朗將軍成為美國空軍第21任參謀長時，他的行軍命令是 "加速變革或失敗"。當該軍種與國會爭奪它不再需要的舊系統時，它同時正在努力推進ABMS的聯合協同。"為了贏得這場有爭議的高端戰斗......我們需要加快我們今天的關鍵技術的應用。我們不能減緩我們在ABMS上的勢頭。我們的作戰人員和指揮官必須以互聯網的速度作戰才能獲勝"。

結論

這場數字革命將改變美國及其盟國和合作伙伴的游戲規則。正如早期測試所證明的那樣，ABMS將提供必要的決策優勢，通過為指揮官提供一個清晰、強大和即時的共同作戰圖景，來贏得未來的高速交戰。"我們所展示的......是作戰指揮部首次在相同的數據云架構中，對部隊的姿態做出決定......在幾秒鐘而不是幾天內就能看到結果。"

（2020年2月5日，美海軍陸戰隊網絡空間司令部的海軍陸戰隊員在馬里蘭州米德堡拉斯韋爾大廳的網絡作戰中心觀察計算機運行情況。海軍陸戰隊開展進攻性和防御性網絡作戰以支持美國網絡司令部，并操作、保護和保衛海軍陸戰隊事務網絡）

沖突的勝負取決于軍事抵消，也就是國防單位可以用不對稱的方式來打擊對手的優勢。隨著大國競爭、對手技術的超常發揮以及不斷擴大的戰場，傳統的抵消手段往往被人工智能（AI）所增強。然而，國防部（DOD）將人工智能投入使用的能力剛剛起步。五角大樓采用的最初的人工智能計劃側重于將商業能力轉移到國防部門，因此強調技術性能，不強調以任務為導向的功能。因此，最初的試點項目未能進入現實世界的作戰環境（OE）。

人工智能的實用化

實用化取決于這樣一種認識，即人工智能不是一種最終狀態，而是實現軍事優勢的一種方式。為此，人工智能相關方法的技術執行必須與作戰環境相結合。這種考慮與傳統思維不同，因為人工智能解決方案的開發通常是為了實現某種統計閾值（例如，召回率、精確度），而不是軍事目標（例如，增加對峙距離）。

這一動態被 "算法戰"一詞所混淆，目前該詞混淆了技術和軍事特征。算法戰旨在減少處于危險境地的作戰人員的數量，在時間緊迫的行動中提高決策速度，并在人類無法操作的時候和地方進行操作。然而，這些目標都不涉及數學或計算機科學；它們完全建立在軍事最終狀態之上。問題是，在五角大樓走上人工智能的道路之前，科學、技術、工程和數學學科與軍事目的之間的橋梁從未建立。

所需的橋梁是一個指導和評估人工智能實用化的框架，一邊是算法性能，另一邊是任務效用。這樣的組合確保了數學方程可以證明或從數字上驗證一個人工智能系統，而定性的基準則保證了實際應用。其結果是算法戰不僅基于統計數據，而且基于更廣泛的作戰相關性架構。這種相關性體現在五個要求上：

• 最低限度的生存能力。
• 適應未知和不可知情況的能力。
• 將洞察力置于信息之上。
• 應用所需的自主性水平，以及
• 戰場準備就緒。
• 這些要求首次為評估軍事人工智能項目和定義成功奠定了基礎。

將技術方法和國防條令結合起來

為軍事人工智能項目制定有效性措施（MOE）需要將研究和技術方法（例如，基礎理論）與美國防部的條令相結合。如果沒有這種映射，算法戰就會淪為算法開發過程，而不是作戰部署。例如，一個旨在檢測視頻中目標的計算機視覺算法（如地理空間情報分析）被簡化為該模型發現的車輛數量或其發現這些車輛的準確性。那么，成功是指該算法在85%的時間內正確找到車輛。

但在軍事行動中，85%的時間檢測到車輛有什么用？這就是維護理論的完整性所帶來的背景。以上面的例子為例，評估同一算法時不是看它正確探測車輛的頻率，而是看它對任務的影響：由于該模型的存在，分析人員識別感興趣的車輛的速度提高了95%。這樣的方法將算法的設計與任務的部署聯系起來。雖然這似乎是常識，而且這種關系甚至可能在項目文件中被模糊地表示出來，但在國防部的任何地方都沒有一個表示的標準。

評估標準仍然需要保持解決方案的獨立性（即，無論情報類型、使用的算法、部署的作戰環境或任務要求如何，這些標準都適用）。因此，在這項研究中，人工智能原則被編入可量化的屬性和指標中，與系統和程序無關。評估標準也以 "去 "與 "不去 "的方式進行表述，以創建一個符合邏輯的、自上而下的層次結構，與相關的聯合出版物同義。其結果是規范、監測和評估國防部人工智能系統的基線。

國防人工智能運作的框架

如前所述，可實操化的人工智能是由任務效用的五個方面定義的人工智能：最低限度的可行性、適應未知和不可知情況的能力、洞察力優先于信息、應用所需的自主性水平以及戰場準備情況。這些MOE中的每一個都是算法戰的基礎。對這些信息的分析產生了一個全面的框架，其中包括每個MOE的指標和效果。整個框架是以條令定義和程序為基礎的。

（2017 年 11 月 1 日在華盛頓特區舉行的 NVIDIA GPU 技術大會期間，顯示屏展示了用于執法的車輛和人員識別系統。該大會展示了人工智能、深度學習、虛擬現實和自主機器。）

衡量有效性

衡量有效性的軍事程序依賴于一個自上而下的架構。這意味著，只有當一項措施的每一個指標也存在時，該措施才會存在。同樣，一個指標只有在該指標的所有影響也存在時才會存在。這是一個二元的、全有或全無的過程，可以像常規軍事活動一樣隨時適用于人工智能。

在傳統的高價值目標（HVT）生命模式分析中，一個MOE定義了軍事行動的一個預期結果（例如，高價值目標移出責任區[AOR]）。該MOE的所有定義指標必須得到滿足，因此不能任意或有選擇地稱之為成功。例如，情報應該表明：(a) 在新的責任區發現了HVT，(b) 在新的責任區發現了已知的HVT同伙，以及(c) HVT在新的責任區獲得了基本的生活支持系統（例如，住房，交通）。隨后的效果遵循同樣的過程：支持指標 "a "的效果可能包括識別已知的物理特征和探測通信信號。

因此，盡管常規和人工智能MOE在戰術執行上有所不同，但決策驗證的基本系統是相同的。只有在對人工智能領域有基本了解的情況下，才能驗證人工智能MOE，這與情報部門制定的MOE不能由作戰部門驗證的情況是一樣的。

描述有效性--技術浪尖

算法戰是通過人工智能手段進行的戰爭。人工智能手段是指那些不僅是智能的（收集和應用洞察力），而且是人工的（以人類無法做到的方式對智能采取行動）。在沒有人類干預的情況下，系統必須學習如何為自己表示數據。這方面的另一個術語被稱為機器學習。有不同類型的機器學習，但當涉及到戰場時，無監督的機器學習將成為黃金標準，因為它的靈活性和從未知和非結構化信息中獲取輸出的能力。在這個黃金標準中，一種被稱為深度學習的特定方法是獨一無二的，它能夠更精確地表示復雜的問題。鑒于戰場的動態性質，更精確地表示復雜問題的能力是最重要的。

因此，算法戰只能通過以下方式實現：(a) 工作系統（最低限度可行）能夠（b）從未知和不可知的場景（無監督）中自行學習，同時（c）將復雜的戰場環境轉化為有用的洞察力（啟用深度學習）（d）幾乎沒有無指導（自主）和（e）在實時任務環境中（戰場準備）。這些MOE和圖中的架構是人工智能實操化的第一步；它們為如何凝聚技術和操作因素奠定了基礎，同時也使任何人工智能項目的 "成功 "標準化。

（圖 數字算法(人工智能)戰爭的有效性度量）

人工智能作戰必須發揮作用

最低限度的可行性檢驗了算法戰是否積極地改變了作戰環境。"積極改變作戰環境 "意味著存在著競爭優勢和性能改進，證明人工智能的部署是合理的。該理由來自行業指標（技術因素）、針對類似系統的排名以及對人類操作員的效用。

在翻譯的例子中，一個自然語言處理算法在以下情況下是最可行的：（1）行業指標證實它準確地將地面真相數據翻譯成正確的語言；（2）該算法在同一技術類別和OE中優于其他可用算法；（3）機器翻譯優于人類。

與最低生存能力相關的競爭優勢和性能改進因素是必要的，因為如果沒有這些因素，非算法衍生的戰爭將更加有效--因此，否定了對可操作人工智能的需求。

靈活和適應性強的系統

無監督算法是實戰任務的理想選擇，因為它們的靈活性和即使在未知情況下也能得出洞察力的能力。簡而言之，無監督系統可以在沒有預設信息的情況下運行，并在新信息出現時學習。

可以從敵人交戰的例子中得出一個常規的等價物。例如，部署的服務成員在交火結束之前并不知道交火會如何發展。然而，他們被期望在沒有警告的情況下對敵人的火力做出適當的反應，并對新的對手的運動和活動得出相關結論。

成功的算法戰項目將需要在戰術執行和長期學習能力方面表現出與軍人相同的適應性。

減少任務的復雜性

回顧一下，深度學習可以降低復雜性。在實際任務中降低復雜性是關于如何表示和理解信息。正如人類一樣，有效的算法戰是以模式檢測、推理和問題解決為前提的。

模式檢測本質上是獲得知識，然后可以概括地預測未來的未知情況。假設一個部署在機場的非航空部門的軍人看到一架直升機從頭頂飛過。這個人注意到該直升機獨特的物理特征，如整體尺寸或串聯旋翼。這些獨特的特征將直升機與其他變化區分開來，隨著時間的推移，服役人員可以利用學到的視覺線索在整個機群中選擇正確的直升機。人工智能以同樣的方式識別視覺模式；在隨后的觀察中反復學習直升機特征。然后，這些特征被概括為區分一架直升機和另一架直升機或一架直升機和非直升機。

推理改進了知識的獲得，以便發現環境中的微妙之處，并將這些微妙之處邏輯地聯系起來。例如，如果在某些天氣模式下從未見過直升機，推理將推斷出天氣（OE的次要元素）影響了飛行能力。有了人工智能，惡劣的天氣會增加二次確認，即沒有旋翼的飛行物不是直升機。

最后，順序問題的解決將一個大問題（即如何駕駛直升機）分解成更小的問題（即飛行路徑是什么，有多少燃料，需要多少飛行員，等等）。因此，如果不降低復雜性，算法戰將缺乏將信息轉化為洞察力的能力。

在很少或沒有指導的情況下運作

由于算法戰假定利用了非人類的手段，人工智能必須獨立地制定和裁決行動方案。而人工智能必須根據自己的決策、反應能力和對形勢的認識來完成這一裁決。

決策是一個在環境中發展和解決選擇的問題。在一個慣例的環境中，一個指揮官面對相互沖突的情報、監視和偵察飛行路線，會制定一個資產優先級矩陣，然后根據這些要求進行沖突處理。這不僅僅是一個產生可行方案的問題，而且還要弄清楚這些方案中哪個對整個任務最有利。為了做到這一點，系統必須能夠融合決策標準（例如，資產的數量、收集要求、飛行時間等）。必須有傳感器來定義決策標準（例如，飛機燃油表或人類/口頭提示）。然后，必須對所有可用的選項進行修剪。最后，系統必須認識到當前狀態的變化，并對該變化產生的新信息做出反應（例如，航空資產的駐留時間結束，所以不再需要解消沖突）。

響應性是對決定性的補充。也就是說，系統能否在規定的時間內對它從未見過的情況作出適當的反應？要做到這一點，系統必須具備必要的態勢感知功能：攝入、處理、迭代和行動。所有的指標都能確保可操作的人工智能改善決策時間表，而不是抑制它們。

將人工智能推向現實世界

戰場準備度是衡量系統是否能在實際任務空間中運作的標準。由于任務限制是巨大的，人工智能不能在實驗室里開發，而不預先考慮它將如何在現實世界中運作。明確地說，實驗室人工智能的局限性并沒有被戰場所規避，而是被放大了。開放式架構受到軍事基礎設施的限制。不可知的管道被孤立的、傳統的系統所困。普及的高速網絡一旦部署到前方就會變得零星或斷斷續續。而商業部門普遍存在的未經審核的專家則被訪問受限的用戶社區取代，他們幾乎沒有人工智能的專業知識。

簡而言之，人工智能必須補充，而不是混淆正在進行的行動。從一開始就解決任務限制，然后必須包括與現有系統的整合和溝通。此外，這種整合應該進行測試或鑒定，以便在部署前證明效用，以及這種效用的左右限制。這就像軍事人員被授予可部署性的范圍一樣，或者反過來說，糟糕的體能測試會導致不可部署性的發生。

五個可操作的人工智能MOE共同代表了初始和完全操作能力（IOC/FOC）的標準閾值。使用MOE框架中的決策門做出的IOC/FOC決定將加速人工智能的采用并改善美國在算法戰爭領域的定位。

（圖 軍事人工智能發展的目標之一是在人類智能代理團隊中將戰場上的士兵與無人駕駛車輛直接聯網，這將加速情報收集、目標識別和火力任務執行。）

建議

如果沒有一個支持算法戰的人工智能操作框架，當前的美國防部計劃將會失敗。本文提出的框架是第一個在國防人工智能領域定義成功的框架，并將為政府監督提供必要的問責措施。

雖然本文的意圖是對算法戰爭的不可知的解決方案，但額外的研究是必要的。應指定資金用于將這一框架串聯到具體的系統、學科和項目。為了支持這一努力，獲取機密材料和對機密系統進行定量實驗將是至關重要的。定量實驗不僅可以驗證本文的前提，還可以開始創建一個網絡來比較和改進國防人工智能測試和評估。也就是說，在多種環境、系統和問題集中持續、一致地使用MOE架構將使人工智能項目在一個單一、共同的評估框架下保持一致。為此，本文介紹的MOE架構支持兩種功能：（1）通過迭代改進 "走-不走 "決策門的結果來實現更有效的系統；（2）通過比較各自的MOE來決定各種系統。

從戰略上講，圖中概述的架構應該被整合到國防部的采購、技術和后勤流程中。目前的范式不是為人工智能項目的指數增長和非傳統性質而建立的。圍繞普遍的評估標準校準當前和未來的國防部人工智能解決方案將實現標準化，同時加快耗時的采購流程。此外，負責企業人工智能活動的組織應在其工作中實現框架的標準化，以便更迅速地將應用研究和開發過渡到業務使用。

不過，組織的努力不應停留在政策上。目前，國防部沒有利用軍事人員進行人工智能活動的機制。具體來說，沒有與人工智能相關的軍事職業專業（MOS），也沒有官方系統來識別和分配熟練人員到人工智能項目。其結果是缺乏可用的混合人才；也就是說，既精通人工智能又精通任務的人員。建立一個數據科學或以人工智能為導向的MOS，類似于在網絡領域發生的情況，將使人工智能能力的運作更具可持續性。它還將以越來越多的合格軍事人員來充實小規模的合格人工智能專業人員庫。另外，傳統的MOS可以適應現代戰爭的特點。例如，在一個多情報融合普遍存在的世界中，特定學科的情報分析員可能并不重要。修改或增加人工智能技能標識或專業將遏制MOS相關性的下降。

在戰術上，五角大樓對人工智能的推動需要伴隨著一場自下而上的運動，這樣采用人工智能的組織就不會簡單地被賦予一種沒有背景的能力。相反，他們應該在他們帶來的抵償中擁有積極的發言權。基層的努力可能包括在IOC/FOC設計計劃之前在單位層面進行影響分析和壓力測試，以了解脆弱性和優先需求。

結論

人工智能的操作是一項以任務為中心的努力，必須在戰術上有意義，才能產生任何戰略影響。在為地面部隊帶來切實的投資回報之前，人們對算法戰爭的價值普遍猶豫不決；因此，對抗性的超限戰將成為一個越來越無法獲勝的現實。

國防部不能在沒有操作這些項目的框架下繼續執行人工智能項目。本文介紹的架構正是通過加速和規范政府通過高度創造性的、具有操作性的技術發展人工智能能力的努力來實現的。

不斷變化的戰爭特點使得信息環境中的行動（OIE）必須處于軍事規劃和執行的最前沿。由于無法與美國的物質力量相提并論，美國的對手越來越依賴包括信息戰能力在內的不對稱方法來破壞美國的行動和影響。未來的聯合全域作戰（JADO）將需要一個綜合的、跨學科的作戰方法。本文認為，針對對手的認知和信息過濾器而采取的蓄意行動將阻礙對手的決策過程，使其失去對有效運用軍事力量作出明智決定的能力。通過研究俄羅斯在信息環境中的行動、信息戰活動以及反射性控制理論，作者提出了決策優勢理論。該理論試圖提供一種方法，故意利用信息來針對對手的行為和信息系統。其目的是剝奪對手感知和認識形勢的能力，并阻礙其有效利用呈現在他面前的信息來做出經過計算的決策的能力。

圖1 決策優勢理論。

決策優勢理論

決策優勢是通過信息力量來實現的，而信息力量是通過控制信息、利用信息和加強信息來保證自己的利益。信息力量可以達到與物質火力相同的效果，甚至更大的效果。它通過預測對手的行動，了解對手的動機，管理和操縱信息，改變決策算法，以及在信息環境中發展機會、活動和投資（OAI）來增強全領域的聯合軍事力量和效力。

• 決策優勢：一種理想狀態，在這種狀態下，指揮官比其對手更快、更有效地感知、理解、決定和行動。決策優勢在敵人的決策周期內發揮作用，以消除時間上的庇護所，并消除空間上的選擇。

• 信息力量是利用信息來塑造認知、態度和其他推動預期行為和事件進程的要素的能力。信息力量涉及獲取、處理、分配和運用數據的能力，以最大限度地提高戰斗力。作者進一步斷言，信息力量是通過控制、利用和加強信息來實現的，這使得信息戰的結果能夠持久、靈活和精心計算，以加強戰斗力并拒絕敵人的決策優勢。

信息力量--控制信息、利用信息和增強信息的組合--將使美國能夠把信息環境中的行動納入聯合防衛行動的規劃和執行。這將使規劃者能夠利用信息來實現結果。信息戰能力--信息作戰；電子戰；網絡；以及情報、監視和偵察（ISR）--提供了改變對手的指揮和控制過程，減少決策，并削弱其作戰行動的有效性的手段。信息力量和物質力量相結合，將通過在環境中制造多種困境，造成混亂，延遲或剝奪敵人采取適當行動的能力，從而降低對手的戰斗力。信息力量和物質力量的結合能加強軍事力量。

信息力量的第一個支柱，控制信息，涉及到保護自己的網絡不被敵人破壞或操縱。保持對信息傳輸和信息系統的控制可以確保信息的保密性、信息的完整性以及美國規劃者和作戰單位對信息的可用性。不受限制地進入值得信賴的系統和相關架構，確保最及時和最相關的信息指導決策。剝奪對手對信息的控制權使其無法了解自己的環境，造成不確定性，并使其決策復雜化。

決策也受到信息利用的影響。利用，是指利用資源并從中獲益的行為，包括改變、變更或操縱信息，使之對自己有利。通過了解對手的信息和認知過濾器、信息系統和情報結構，這是最有效的做法。創造信息戰結果的能力取決于精心制作信息并將其置于敵人決策周期中的正確時間和地點的能力。信息可以在四個過濾點被鎖定或武器化--傳感器、分析中心、分發點或個人。利用過濾器，人們可以降低決策者可獲得的信息的收集和質量，導致對情況的不完整或故意的錯誤理解。決策和具體行動是根據對環境的感知理解而做出的。阻斷信息流的能力阻止和延遲了重要數據到達組織，導致感知、理解和發展局勢的能力下降。傳統的信息操作活動與故意和持續地針對對手的過濾器相結合，將有機會同時針對代理人、信息和對所提交信息的解釋。反過來，這可以減緩對手感知、觀察、定位、決定和行動的能力，促進錯誤的結論，并破壞決策能力。

增強信息使人們能夠制定戰略目標和選擇，為對手創造跨越時間和空間的多種困境。 這需要強大的、敏捷的、分層的ISR資源和綜合指揮與控制過程。JADO的規劃和執行需要有能力同時在戰術、作戰和戰略梯隊中，在所有領域和統一的信息空間中進行機動。協調的計劃需要對形勢的理解，觀察模式和行為的能力，以及識別信息和行動環境的變化。支撐一個人加強信息的能力的是信任。信任包含了團體或個人對所收集信息的完整性所賦予的權重。經過處理、過濾和分析的信息能夠回答知識中的一個特定缺口。這種經過處理的信息被稱為情報。有了準確的情報和被充分理解的假設，決策者可以更準確地評估局勢，塑造環境，并削弱對手自己的決策過程。這樣一來--信息，更具體地說是強化的信息（或情報）--是一種武器，可以用來操縱和欺騙對手，剝奪他做出符合自己最佳利益的決定的能力。

控制、利用和增強信息的結合使決策者擁有了信息力量。信息力量使信息優勢得以實現，而信息優勢又能保證決策優勢。增強信息的能力使人能夠觀察敵人的習慣和行為，幫助人了解敵人的動機和意圖，并確定敵人的作戰能力。管理、放大和操縱信息可以使有針對性的、精心設計的信息到達指定的受眾。類似于過去信息傳遞的錯誤信息和虛假信息可以在過濾器上針對敵人。在信息系統的過濾器處進入情報裝置的信息以傳感器、分析中心和向作戰人員分發信息為目標。此外，通過在一個被認為可信的來源處提供虛假或誤導性的信息，可以改變敵人的決策算法。在特定的時間和地點呈現特定的信息可以改變對環境的理解并改變行為。這也會使人改變他的時間范圍。隨著不確定性的增加，一個人可能會根據感知到的情況選擇加快或減慢他的計劃。

雖然這一理論的每一部分，單獨來看，并沒有提出什么新意，但有兩點是明顯不同的。首先，必須把信息放在軍事規劃的最前沿，并與傳統的物質力量相結合。軍事文化認為，物質力量是至高無上的。現代戰爭要求在同等水平上考慮信息和物質力量。第二，控制、利用和加強信息的活動是美國空軍現在所接受的功能；然而，跨領域和跨職能的綜合規劃是有限的。缺少的環節是有意的整合和專門的過程，在一個同步和審慎的過程中納入所有領域的現有能力。為了實現決策主導權并通過信息力量獲得信息優勢，必須將信息環境中的行動納入規劃過程，如聯合規劃過程（JPP）、軍事決策過程（MDMP）、海軍陸戰隊規劃過程（MCPP）和空中聯合行動規劃過程（JOPPA）。指揮和控制必須充分考慮到所有領域--空中、太空、網絡、陸地和海洋--的非動能和動能行動。在信息環境中執行行動的能力要求在行動層面上有一個集中的規劃過程，以同時計劃和執行對信息的控制、利用和加強。這一點目前并不存在。集中化的規劃將使一個綜合的方法能夠與物質火力結合起來。控制可以保護美國的網絡和計劃，同時阻止敵人獲得重要信息。利用允許有機會拒絕、降低、破壞、改變和放大敵方使用的信息。加強為決策、目標定位和環境中的戰術行動提供所需的關鍵ISR收集。信息力量為指揮官提供了有效處理、分析數據和信息并采取行動的機會，同時剝奪了對手的同樣能力。因此，實現決策主導權需要一個協調和同步的計劃，利用控制、利用和加強所有領域和作戰功能的信息，目的是統一信息空間。

本文針對美軍提出的建議

本文闡述了統一信息空間的重要性，以通過在信息環境中的精心策劃和綜合行動實現決策優勢。充分執行聯合全域作戰的能力需要在規劃周期中重新強調信息和信息戰活動。這項研究提出了四項建議：

• 建議1：聯合部隊應考慮實現信息力量的要求。這項研究和相關的決策優勢理論斷言，信息力量是通過控制、利用和加強信息來實現的。信息力實現了信息優勢，從而保證了決策優勢。信息環境中的運作為物質環境創造了條件。信息力量與物質力量相結合，形成了軍事力量。

• 建議2：美軍需要進行組織、領導和文化變革，以實現信息力量和決策優勢。信息系統和情報架構必須在所有梯隊中得到整合--戰術、作戰和戰略。戰術任務規劃和更廣泛的作戰規劃必須轉變為將信息置于規劃的最前沿。個人和團隊必須理解信息環境中的行動的重要性，以及這些行動塑造物理環境條件的方式。正規化的領導者發展和專業軍事教育必須強調認知上的轉變，不再將沖突理解為物質力量，而是將信息力量和活動納入規劃、命令和執行。應更加強調了解如何使用和信任信息，如何操縱和處理信息，使之成為情報，以及如何利用信息來實現決策主導權。最后，數字素養應成為未來培訓的一項要求。

• 建議3：JADO要求有能力評估信息環境中的績效措施和有效性措施。必須制定一個有效的評估程序，以了解和衡量信息環境中行動的影響。應更詳細地研究這一點，因為這將建立信任，并更好地了解信息戰和信息相關活動如何產生軍事力量和作戰成功。

• 建議4：未來的指揮和控制程序應該能夠整合信息環境下的行動規劃和執行。應該制定一個聯合防務辦公室的軍事力量計劃，以協調和指導所有領域的戰略，并在信息環境中執行行動。這個過程應該與物質和動能規劃相結合，而不是分開，因為信息和與信息有關的活動為物質操作環境塑造和設定條件。

多域作戰（MDO）概念的核心是利用由分布在多個合作伙伴之間的遠程和自主傳感器以及人類智能組成的重疊系統的情報、監視和偵察（ISR）網絡。實現這一概念需要人工智能（AI）的進步，以改善分布式數據分析，以及智能增強（IA），以改善人機認知。本文的貢獻有三點。(1)我們將聯盟態勢理解(CSU)的概念映射到MDO ISR的要求上，特別關注對有保障和可解釋的人工智能的需求，以便在資產分布于多個合作伙伴的情況下進行強有力的人機決策。(2) 我們提出了MDO ISR中人工智能和IA的說明性情景，包括人機合作、密集的城市地形分析和增強資產互操作性；(3) 我們評估了與情景相關的可解釋人工智能的最新進展，重點是人機合作，以實現更快速和敏捷的聯盟決策。這三個要素的結合旨在展示CSU方法在MDO ISR背景下的潛在價值，基于三個不同的用例，強調了在多伙伴聯盟環境下對可解釋性的需求是如何的關鍵

引言

多域作戰（MDO）需要在有爭議的環境中，針對近鄰對手，在多個領域--從密集的城市地形到空間和網絡空間--開展行動的能力、能力和耐力（美國陸軍2018年）。MDO作戰環境的一個關鍵特征是，對手將在所有領域、電磁頻譜和信息環境中進行爭奪，而盟軍的主導地位是無法保證的。敵人試圖通過在時間上、空間上、功能上和政治上等多個方面將友軍分開來實現對峙。通過降低盟軍的識別、決策和行動的速度，以及通過多種手段（外交、經濟、常規和非常規戰爭，包括信息戰）瓦解聯盟來實現對峙。在這種情況下，快速和持續地整合收集、處理、傳播和利用可操作的信息和情報的能力變得比以往任何時候都更重要。

為了應對這一挑戰，MDO中的分層ISR概念設想利用 "與合作伙伴開發的現有情報、監視和偵察（ISR）網絡。...由遠程和自主傳感器、人類情報和友好的特種作戰部隊的重疊系統組成'（美國陸軍2018年，第33-34頁）。在空前激烈的競爭環境中實現ISR資產的價值最大化，需要有能力在合作伙伴之間共享資源--在作為聯合、機構間和多國團隊的一部分進行的行動中--在一個可控但開放的聯盟環境中，以可知的信任和信心水平。

人工智能（AI）和機器學習（ML）技術被視為實現MDO中分層ISR愿景的關鍵："迅速將數據傳播給采用人工智能或其他計算機輔助技術的野戰軍或軍團分析小組，以分析大量數據"（美國陸軍2018年，第39頁）。事實上，MDO環境的要求被視為需要一種能力，以超過人類認知能力的速度和規模，融合包括ISR在內的多個領域的能力。強大的、可互操作的人工智能/ML被認為是融合來自多種資產的數據并在行動伙伴之間傳播可操作的知識以告知決策和任務完成的關鍵（Spencer, Duncan, and Taliaferro 2019）。

總之，挑戰是使人類和機器智能體（軟件和機器人）能夠在聯合、機構間、多國和高度分散的團隊中有效運作，arXiv:1910.07563v1 [cs.AI] 2019年10月16日 在分布式、動態、復雜和雜亂的環境中。從人類的角度來看，人工智能和ML是克服人類因操作速度和規模而產生的認知限制的必要工具，其目的是增強--而不是取代--人類的認知和決策。在這里，我們把智能增強（IA）看作是對人工智能的補充，正如在人工智能歷史的最早時期（Engelbart 1962）所設想的那樣。我們專注于由人類和AI/ML智能體組成的快速形成的聯盟團隊，在網絡邊緣運作，具有有限的連接、帶寬和計算資源，發揮決策作用，例如，陸軍士兵在密集的城市環境中。然而，大部分的討論也將適用于其他領域的一系列其他角色，例如，進行網絡領域決策的情報分析員。

我們之前在一個相關的背景下研究了這一挑戰：聯盟情境理解（CSU）（Preece等人，2017年），其中我們確定了人機協作中兩個特別重要的屬性：可解釋性以支撐信心，可講述性以提高操作的靈活性和性能。本文主要關注其中的第一個屬性，但也涉及到第二個屬性。我們首先在MDO背景下重新審視了CSU的概念，然后研究了該概念在三個MDO小故事中的應用：人機協作、密集城市地形分析和增強資產互操作性。最后，我們評估了與小插曲相關的可解釋人工智能的最先進技術，強調了分層解釋的概念（Preece等人，2018）是如何與MDO分層ISR中的人工智能/ML保證需求相適應的。

在繼續之前，我們退一步指出，MDO環境的關鍵特征--（i）快速變化的情況；（ii）獲得真實數據來訓練AI的機會有限；（iii）行動期間的嘈雜、不完整、不確定和錯誤的數據輸入；以及（iv）采用欺騙性技術來擊敗算法的同行對手--并非軍事背景所獨有；它們通常在政府和公共部門的應用中更普遍存在，正如這些努力的聯合、機構間和多國方面。事實上，一般來說，MDO概念的多領域廣度及其對競爭和沖突階段的考慮，意味著MDO影響到屬于政府和公共部門的政治和社會領域。

MDO的聯盟態勢理解

形勢理解（SU）是 "將分析和判斷應用于單位的形勢意識，以確定現有因素的關系，并形成關于對部隊或任務完成的威脅、任務完成的機會和信息差距的邏輯結論的產物"（Dostal 2007）。英國的軍事學說（英國國防部2010年）對理解的定義如下：

理解（洞察力）=對形勢的認識和分析

理解力（預見力）=理解力和判斷力

在這里，理解包括預見性，即推斷（預測）潛在的未來狀態的能力，這與SU涉及能夠得出有關威脅的結論的常見定義是一致的（Dostal 2007）。預見性必然包括在時間上處理和推理信息的能力。這些關于SU的觀點與信息融合有著內在的聯系，因為它們涉及收集和處理來自多個環境來源的數據，作為得出SU的輸入。就數據融合的JDL（Joint Directors of Laboratories）模型而言（Blasch 2006），就考慮的語義實體和關系的種類而言，CSU問題可能涉及相對較高或相對較低的理解水平。例如，在相對較低的層次上，CSU問題可能只涉及車輛或建筑物等物體的探測、識別和定位（JDL 1級和2級）。在更高層次上，CSU問題將涉及到確定威脅、意圖或異常情況（JDL 3級）。此外，來源通常會跨越多種模式，例如，圖像、聲音和自然語言數據（Lahat, Adali, and Jutten 2015）。

圖1：CSU分層模型（來自（Preece等人，2017））虛擬分布于多個合作伙伴，并采用多種技術：人機協作（HCC）、知識表示和推理（KRR）；多智能體系統（MAS）；機器學習（ML）；自然語言處理（NLP）、視覺和信號處理（VSP）。

我們在聯盟行動背景下的SU的概念架構--聯盟態勢理解（CSU）--如圖1所示。最底層由數據源（物理傳感器和人類產生的內容）的集合組成，可在整個聯盟內訪問，收集多模式數據。上面的三層大致對應于JDL模型的0-3層。對于每一層，圖中顯示了所采用的主要技術--包括人工智能和ML--，盡管其他技術也可能被利用。信息表示層使用傳入的數據流來學習概念，并對實體以及它們在多層次語義顆粒度上的關系進行建模。過去的觀察歷史以明確或隱含的方式被編碼在這些表示中。信息融合層采用所開發的算法和技術，對來自信息表示層的概念和實體進行賦值。該層估計世界的當前狀態，提供洞察力（態勢感知）。然后，預測和推理層使用估計的當前狀態，加上模型的狀態空間來預測未來的狀態，提供預見性（情景理解）。圖中描述了聯盟的虛擬視圖：所有四個層都分布在聯盟中。

根據用戶融合模型（Blasch 2006），圖1中的上層需要對人類開放，為推理提供專家知識；這些層也需要對人類用戶開放，即能夠對系統產生的洞察力和預見力進行解釋。不同層之間存在著雙向的信息交流：在向上（前饋）的方向，低層的推理作為下一層的輸入；在向下（反饋）的方向，信息被用來調整模型和算法參數，并可能以不同的方式給傳感器分配任務。要創建更好的系統來支持CSU，就必須開發成熟的模型和算法，在一段時間內減少人類的干預，實現更大的自主性，但不能取代人類的參與和監督。

CSU-MDO情節

情節1：增強資產的互操作性

以MDO的分層ISR概念為出發點（"遠程和自主傳感器、人類智能和友好特種作戰部隊的重疊系統"（美國陸軍2018年）第34頁 )，我們認為人類是圖2中描述的多智能體環境中的三種ISR智能體之一，同時還有基于(i)亞符號AI技術（例如深度神經網絡（LeCun, Bengio, and Hinton 2015））和(ii)符號AI技術（例如基于邏輯的方法）的軟件智能體。為了實現這三種智能體（ISR資產）之間的互操作性，我們需要：

1.使亞符號人工智能智能體能夠分享不確定性意識到的見解和知識的表示，然后可以傳達給符號人工智能智能體。

2.使符號人工智能智能體能夠從數據中學習因果聯系的不確定性分布，同時能夠與亞符號人工智能智能體分享洞察力；以及

3.開發共生人工智能技術，以有效地與人類互動，首先是通過從人機合作活動中不斷學習來適應定型的行為。

圖2：CSU的多智能體非層次方法：（上）人類智能體，（左下）亞符號AI智能體，（右下）符號AI智能體。

前兩個案例的重點是機器資產之間的互操作性。在第三個案例中，我們超越了傳統的分層架構，即人類只與裝備了符號化人工智能的智能體進行互動，而這些智能體又利用亞符號化人工智能在特定任務上實現人類水平或卓越的性能。這樣的傳統架構是有限的，因為：（1）并不總是需要符號AI與人類互動（Ribeiro, Singh, and Guestrin 2016）；（2）有些任務，符號AI可以支持亞符號AI智能體（Xu等人，2018）；（3）有些任務，人類可以支持符號和/或亞符號AI智能體（Phan等人，2016），因此AI智能體需要配備學習和推理人類層次和結構的能力。

圖3提供了（Spencer, Duncan, and Taliaferro 2019）中設想的MDO分層ISR架構與前面對資產的符號化、亞符號化或混合化特征之間的映射。

圖3：來自（Spencer, Duncan, and Taliaferro 2019）的簡化版圖：矩形代表符號系統；圓形代表亞符號系統；圓角矩形代表混合元素。

情節2：人機編隊

我們的工作旨在提高能力，以促進復雜的聯盟任務，支持MDO，其中聯合和多國團隊和多領域的需求是至關重要的（美國陸軍2018）。最重要的是，在作戰情況發生時提供一個連貫的觀點和評估，從而在復雜、有爭議的環境中整合CSU的學習和推理，為網絡邊緣的決策者提供信息。如前所述，CSU既需要集體洞察力--從不確定且通常稀少的數據中獲得對局勢的準確和深刻理解，也需要集體預見力--預測未來會發生什么的能力（Preece等人，2017）。

多年來，承受力的概念一直是人機交互（HCI）領域的核心，指的是一個物體的 "用途"，即 "該事物的感知和實際屬性，主要是那些決定該事物如何可能被使用的基本屬性"（Norman 1988）。在MDO分層ISR的背景下，有必要考慮人類和機器資產對一系列ISR任務的承受力。人機合作的目的是為了讓每一方都能利用對方的優勢，并彌補對方的弱點（Cummings 2014）。例如，（Crouser和Chang，2012年）將視覺分析范圍內的機器能力描述如下：

• 大規模數據操作。
• 大量數據的收集和存儲。
• 高效的數據移動。
• 無偏見的分析。

基于目前的機器能力，以下內容構成了人類資產的負擔（Crouser和Chang 2012）：

• 視覺和聽覺語言的感知。
• 社會文化意識。
• 創造力。
• 廣泛的背景領域知識。

在履行MDO的過程中，設想部署有人和無人的戰術總部（HQ）將變得很普遍，如圖4所示，該圖是根據（White等人，2019年）中的情景闡述的。在這里，在部署有人值守的總部A的同時，在高威脅地區進一步建立了第二個無人值守的總部B，由 "虛擬參謀 "組成。這些人被設計成與有人值守的總部中的對應人員一起工作，并減少總部的足跡以及人類操作員的工作量和威脅。自主和載人的傳感器混合在一起進入無人總部，人機合作提供了持久的要求，即有一個 "人在循環"，以做出關鍵的最終決定。

圖4：戰術領域的人機協作：部署配備了亞符號和符號AI智能體的有人和無人戰術總部；闡述自（White等人，2019）。

情節3：密集的城市地形分析

全球城市化速度的加快，以及城市和特大城市的戰略重要性，確保了MDO行動將在密集的城市地形中進行。在這里，密度指的是這種環境的物理和人口性質，產生了特定的物理、認知和行動特征。在密集的城市地形中進行MDO的準備工作，需要進行情報活動以了解人類、社會和基礎設施的細節；這些地區的特點是多樣化的、相互聯系的人類和物理網絡，以及提供不同程度的現成掩護和隱蔽的三維交戰區。

在這種環境下，ISR將利用和增強民用基礎設施。例如，民用CCTV（閉路電視攝像機）的使用將越來越多地得到自動面部識別處理的增強，以探測和跟蹤高價值目標，或支持建筑的生活模式。隨著目標進入車輛，民用自動車牌識別技術可能被利用。這種城市基礎設施的多樣性--在某些情況下擴展到全面的 "智能城市 "整合--為ISR資產之間的敏捷互操作性提出了進一步的要求，特別是由于ISR任務不一定能事先計劃需要什么樣的收集和處理。在這種情況下，分析的構成將是動態的和針對具體情況的，并不斷地重新提供和優化資源（White等人，2019）。

在密集的城市地形中，對聯合、機構間以及經常是多國合作的需求進一步凸顯。如上所述，在這種情況下，CSU取決于人與人工智能的合作：AI智能體等機器流程在數據分析方面提供了強大的能力，但它們需要為其產出提供一定程度的保證（解釋、問責、透明），特別是當這些產出被沒有接受過信息科學技術培訓的決策者所使用，并且他們可能正在利用相對陌生的當地ISR資產。目前的ML方法在生成CSU所需的世界的可解釋模型（即表征）的能力上是有限的（Lake等人，2017）。此外，這些方法需要大量的訓練數據，并且缺乏像人和基于知識表示的系統那樣從少量的例子中學習的能力（Guha 2015）。人類專家告訴機器相關信息的能力--通常來自他們對當地環境的生活經驗--增加了人類與人工智能互動的節奏和顆粒度，以及系統在滿足任務要求方面的整體響應能力。因此，重要的是為聯盟機器智能體配備綜合學習和知識表示機制，以支持CSU，同時提供保證（可解釋性）和被告知關鍵信息的能力，以減輕稀疏數據的問題（可講述性）。在最近的研究中，我們為神經符號混合環境建立了重要的基礎，包括多模態數據的多智能體學習（Xing等人，2018）、證據性深度學習（Sensoy、Kaplan和Kandemir，2018）、概率邏輯編程（Cerutti等人，2019）、正向推理架構，其中神經網絡的輸出被送入概率邏輯引擎，檢測具有復雜時空特性的事件（Vilamala等人，2019）。

MDO 中分層 ISR 的分層解釋

上一節中的三個小情節所產生的目標是，通過創建系統架構，使機器和人類智能體人之間能夠協同合作，在有爭議的環境中獲得可操作的洞察力和預見力，從而應對在MDO中快速利用適應性ISR知識為各聯盟提供決策依據這一挑戰。

在我們早期對CSU的研究中，我們發現需要將來自各聯盟伙伴的人類和機器智能體敏捷地整合到動態和反應的團隊中。我們已經將其正式化為人類-智能體知識融合（HAKF）：一種支持這種深度互動的能力，包括可解釋性和可告知性的雙向信息流，從而使人工智能和人類之間進行有意義的溝通（Braines, Preece, and Harborne 2018），如圖5所示。這種HAKF能力支持可解釋性和可講述性自然地成為人類和機器智能體之間的對話過程（Tomsett等人，2018），使AI智能體能夠對復雜的機器/深度學習分類產生的結果提供解釋，并接收修改其模型或知識庫的知識。

圖5：人類-智能體知識融合，提高信心和性能，支持更好的決策。

一個關鍵的要求是在上一節強調的分布式符號/亞符號整合中加入人類互動，并建立各種人類和AI智能體需要掌握的最低限度的共同語言集，以確保特定任務的有效溝通。為了支持動態情境感知收集和信息處理服務背景下的直觀的機器可處理的表述，我們特別關注機器生成的信息的人類可消費性，尤其是在對話式交互的背景下，以及決策者可能缺乏信息科學的深度技術訓練的情況下。這種共同語言必須能夠傳達不確定性和適當的結構，以實現與亞符號層的整合，以及與該領域相關的更傳統的語義特征。我們并不局限于純粹的語言形式，新的視覺或圖表符號，或者其他交流技術，都可以作為解決方案的一部分。

此外，有必要考慮各種自主智能體之間自動談判的情況，其中一些將是人類。同時，人類本身也可以成為學習任務的對象：如果機器智能體對單個人類智能體（或一般的人類智能體）有足夠的了解，可以推斷出建議或變化的影響，他們自己的行為就有可能被推到特定的方向。此外，機器智能體可能需要在人類智能體中找出最適合某項任務的人，而歷史數據可以幫助他們實現這一目標。這種共生的人工智能技術可以用來更有效地與人類互動，起初是通過從人機互動中不斷學習來適應定型行為。

在有爭議的環境中，這種復雜和動態的混合設置特別有風險，容易被利用，因此需要整合不確定性意識和概率能力。所有這些都要在與決策任務和人類用戶的參與相適應的節奏下實現，機器智能體能夠支持實時互動。

分層解釋

在最近的工作中，我們從解釋接受者的角度研究了可解釋性，有六種（Tomsett等人，2018）：系統創建者、系統操作者、根據系統輸出做出決定的執行者、受執行者決定影響的決策主體、其個人數據被用于訓練系統的數據主體，以及系統審查者，例如審計師或監察員。基于這個框架，我們提出了一種 "分層 "的方法，通過復合解釋對象為不同的利益相關者提供不同的解釋（Preece等人，2018），該對象將滿足多個利益相關者所需的所有信息打包在一起，并可以根據接收者的特定要求進行解包（例如，通過訪問器方法）。我們認為這樣一個對象是分層的，具體如下。

第1層--可追溯性：基于透明度的模型內部狀態的綁定，所以解釋并不完全是事后的合理化，顯示系統 "做了正確的事情"。

第二層--證明：與第一層相聯系的事后表述（可能是多種模式），提供輸入和輸出特征之間的語義關系，表明系統 "做了正確的事情"。

第三層--保證：與第二層相聯系的事后表述（同樣，可能是多種模式），明確提及政策/本體元素，以使接受者相信系統 "做了正確的事"。

集成示例

我們考慮了一個密集的城市地形環境，借鑒了（Kaplan等人，2018），其中包括CCT V在內的民用傳感基礎設施得到了聯盟ISR資產的補充。正如（Vilamala等人，2019年）所闡述的那樣，使用活動識別AI/ML服務監測來自公共市場的視頻資料。在閉路電視畫面中突然檢測到爆發了異常的、"暴力 "的身體活動。此時，通過增強的資產互操作性，聯盟ISR系統按需訪問其他傳感方式，以獲得更多關于情況的數據，挖掘最近從市場上收集的音頻數據，這些數據通過聲學傳感器獲得。處理音頻流的相關部分顯示出有節奏的吟唱，與視覺活動融合在一起，表明該活動是該地區特有的無害舞蹈儀式。請注意，該活動不具威脅性的推論構成了情景理解：具有預見性的洞察力。此外，雖然可以想象，當有足夠的數據對活動進行分類時，無害的舞蹈可以通過機器處理來識別，但在（Kaplan等人，2018）中，我們考慮的情況是，識別這種活動需要當地的文化知識，并由人機合作處理：機器將異常的視覺活動，包括來自音頻的額外背景，提請有經驗的人類智能體注意。

我們的分層解釋概念支持 "打包 "三個層次的解釋，以支持本例中人類的自信決策。

• 就視頻和音頻中的突出特征而言的可追溯性，例如，使用（Hiley等人，2019年）中的技術來區分重要的空間和時間特征（在后者，"暴力 "運動）。

• 假設可以通過機器處理來推斷活動的意義（洞察力和預見力），那么推斷的理由就很充分；以及

• 保證反事實已被考慮（無害與攻擊性行動的可能性），可能通過（Kaplan等人，2018）的不確定性意識方法表示。

結論和未來工作

在本文中，我們將聯盟態勢理解的概念應用于在多領域作戰中實現分層ISR的問題，特別是在人工智能和機器學習服務提供改進的分布式數據分析，以及情報增強--特別是對有保證和可解釋的人工智能的需求--支持改進人機認知的情況下。我們重點關注實現分層ISR愿景的三個要素：人機協作、密集的城市地形分析和增強的資產互操作性，強調在多伙伴聯盟環境下對可解釋的人工智能的需求是如何的關鍵。

我們目前和未來的工作集中在圖2所示的一般問題上：使亞符號AI智能體分享不確定性意識到的見解和知識表示，然后可以傳達給符號AI智能體，同時也使符號AI智能體有能力將見解分享給亞符號AI智能體（即機器對機器的可解釋性）。最終，我們尋求開發技術，使人工智能/語言智能體能夠通過從人機合作活動中不斷學習而與人類協同互動。

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。

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。

隨著美國為大國競爭而重組其軍隊，戰場的有效性將取決于美軍是否有能力超越其近似競爭對手的決策周期。速度是關鍵--軍隊如何快速從其傳感器中收集數據，分析數據，辨別重要信息，將其發送給相關作戰人員并作出最佳反應。一支日益一體化和互操作性的部隊，對共同作戰環境有共同理解，對于軍隊完成能力融合至關重要。

美國防部聯合作戰概念（JWC）描述了全域作戰，并設想了一個聯合殺傷網，它可以通過全域聯合指揮和控制（JADC2）的支持概念，快速有效地將任何傳感器與任何投射能力聯系起來，這就是融合的原則。實現融合要求各軍種之間專注聚焦，確定優先次序并進行協同。美國陸軍將在JADC2中發揮核心作用，因為它為作戰和戰術網絡的發展提供信息；為JWC提供后勤骨干；并在一系列與各部門、機構和國際合作伙伴的合作實驗中測試融合。

0 概述

• 議題：隨著美國軍隊為大國競爭而進行的轉型，戰場效率將在很大程度上取決于其超越同行競爭對手決策周期的能力。

• 聚焦范圍：描述了陸軍和聯合實施JADC2的情況。

• 觀點：

  • 在一個共同的作戰環境中，數據管理和共享對于軍隊實現必要的能力融合至關重要。
  • JADC2要求國防部和陸軍進行變革，特別是在數據共享、網絡支持能力、決策周期中的人工智能（AI） 以及對部隊結構的調整方面。
  • JADC2是關于獲取數據和有效連接；它不是一個特定的平臺。

1 戰略環境

在2020年以后，美國軍隊必須具有戰略上的敏捷性、反應性和致命性。中國和俄羅斯正在大力投資，以減輕美國在陸地、空中、海上、太空和網絡空間各個領域的能力。

• 通過快速移動平臺維持的反介入/區域拒止（A2/AD）能力，爭奪進入戰場的機會。
• 利用日益增長的城市化和其他阻礙視距瞄準的地形。
• 利用戰略上敏感和動態的環境。

在有可能限制聯合部隊戰略部署和使用其部隊能力的情況下，需要一個現代化的指揮和控制（C2）機構，能夠迅速匯集美國及其盟國的所有能力，以威懾，并在必要時擊敗近鄰和其他競爭對手。

1.1 遺留系統的不足之處

目前的C2項目使用的是幾十年前的平臺，"沒有針對未來沖突的速度、復雜性和殺傷力進行優化"。目前的平臺各軍種不能有效地利用或發送數據、命令給其他軍種，而且它們的結構不能支持實現未來的C2。2018年國防戰略（NDS）強調了C2系統現代化的重要性，指出在退化的環境中未來的戰斗將以速度、更多的自主權和分布式的單位獲勝。

2 聯合作戰概念（JWC）

美國防部領導層設想了一個在戰場上沒有界限的未來，圍繞著一個統一的C2系統，其中一個多領域的方法--參與和整合地面、空中、海上、網絡和空間作戰--對于挑戰一個近似的對手是必要的。JWC是一個關鍵的概念，并且正在推動未來的研發和采購，同時也在整合作戰指揮部的審查和服務計劃。因此，該概念的發展是國防部的一個優先事項。

圖：全域聯合指揮與控制（JADC2）通過實時終端用戶報告和協作規劃，協同多個數據源，在國防支持民事當局行動期間，準確地在聯合特遣部隊民事支持(JTF-CS，美軍機構) 可能需要的地方提供支持能力。

注1：聯合作戰概念的四個支持性概念

• 指揮與控制
• 火力
• 后勤
• 信息優勢

2.1 JADC2

美國防部JADC2戰略于2021年5月由國防部長勞埃德-奧斯汀批準，闡明了國防部實施JADC2的方法；它將JADC2描述為感知、探測和行動的作戰能力，從而提高從沖突到競爭以及所有領域的互操作性和決策速度。JADC2是一個以數據為中心的持續C2能力框架，它支持JWC，并使聯合部隊能夠迅速匯集有助于威懾的效果，并通過決策優勢使任務取得成功。

JADC2指的是所有聯合C2的實施，包括：

• 構建其連接性的架構。
• 授予權力。
• 整合人工智能（AI）決策。
• 提供梯隊的人員能力。
• 培訓領導人。
• 同步工作人員并賦予他們實時決策的權力。

由于速度和規模在未來的戰斗中至關重要，JADC2將建立一個網狀網絡，實時將各部門的數據帶入一個 "可共享的數據湖"，將來自所有領域--陸地、空中、海上、太空和網絡空間的傳感器連接起來。利用人工智能軟件、數據庫、處理器和算法，它將把偵察信息轉化為可識別的和優先的目標，比人類分析員更快。目標數據將被發送到處于最佳位置的單位/能力，無論是動能、網絡、電子戰（EW）還是信息作戰（IO）。

JADC2及其網狀網絡可以被看作是一個安全的戰斗互聯網，軍事應用程序在上面進行連接，從所有可用的來源搜尋數據，以迅速將最佳的 "投射 "或 "效應器 "與目標聯系起來。JADC2可以提供無處不在的數據，不同的人類和機械數據可以根據需要使用。歸根結底，JADC2不是一個特定的平臺；它是獲取數據并有效連接。

圖：聯合參謀部的JADC2作戰規劃實驗，允許陸軍、海軍、空軍和海軍陸戰隊的節點共享實時的信息，以實現傳感器與投射的聯系，并將其顯示在一個共同的作戰畫面上（美軍聯合現代化司令部）。

2.2 各軍種間的合作

所有軍種都同意需要將JADC2作為一項組織戰略。2020年，陸軍和空軍簽署了一項協議，在2022財政年度（FY22）之前分享數據并制定共同的數據和接口標準；在多次實驗中，他們在這方面取得了成功。此外，陸軍、海軍和空軍在2021年初簽署了一項合作協議，以測試、整合和分享數據開發，以實現JADC2。

3 陸軍的角色

陸軍現代化戰略描述了陸軍將如何作戰，用什么作戰以及如何組織起來支持聯合部隊。陸軍致力于發展作戰網絡、技術和概念，通過一系列名為 "項目融合"（PC）的演示和實驗來實現超額匹配并為聯合部隊提供信息。這是一場持續的學習運動，旨在迅速 "融合"所有領域（陸地、空中、海上、太空和網絡空間）的效果，并塑造陸軍的新興理論、組織、訓練、能力、研究和發展以及后勤。

通過實驗和學習，"項目融合"有助于確保軍隊在適當的地方擁有適當的人員、適當的系統、適當的能力，以支持聯合戰斗。——陸軍參謀長詹姆斯-麥康威爾將軍

"項目融合"（PC）：學習運動

PC由五個核心要素組成：

• 確保合適的人員和人才。
• 將陸軍現代化工作與八個陸軍未來司令部跨職能小組（CFT）聯系起來，這些小組與陸軍現代化的六個優先事項相一致。
• 擁有正確的指揮和控制，以應對節奏越來越快的威脅。
• 使用人工智能對信息進行分析和分類，并在陸軍網絡中進行傳輸。
• 在 "最嚴苛的地形"中測試能力。

每項實驗都通過新的架構、編隊和來自陸軍八個CFT的授權來融合現代化舉措，并深化陸軍現代化舉措的整合。這些努力正在加速2018年國防戰略中概述的現代化戰略，該戰略設想未來的戰斗將在退化的環境中以擁有速度、自主性和分布式能力的單位獲勝。

表：陸軍未來司令部項目融合戰略20-22財年

在亞利桑那州尤馬的 "項目融合2020"（PC20）持續了幾個月，展示了人工智能和機器人技術，包括兩次實彈演示。該實驗由士兵、平民、科學家和工程師設計，在最低作戰水平上測試了融合，以挑戰戰術邊緣的決策過程。其中一項測試使用衛星和無人駕駛航空系統：同時感知空中和地面目標；迅速將數據傳遞給平臺，以打擊目標；并在十幾秒內決定性地摧毀該目標。

圖：2021年10月19日，在亞利桑那州尤馬試驗場，被分配到第82空降師的美國陸軍一等兵丹尼爾-坎達爾斯使用戰術機器人控制器來控制遠征模塊化自主車輛，為 "項目融合"做準備。在2021年項目融合期間，士兵們試驗使用該車輛進行半自主偵察和再補給（美國陸軍中士馬里塔-施瓦布攝）。

對實現JADC2能力的另一個貢獻是陸軍繼續倡導將其從聯合（joint）擴展到 "結合（combined）"--CJADC2--因為任何網絡都需要包括盟友和合作伙伴。陸軍在亞洲和歐洲有著深厚的軍隊間關系，應該站在這種重要努力的最前沿。認識到這一點，陸軍21/22財政年度的PC戰略將參與范圍擴大到了結合伙伴和盟友，增加了指揮層級并使之多樣化，并推動了現代化概念和技術的極限。

注2：項目融合（Project Convergence）：項目融合是聯合部隊對速度、射程和決策主導權的實驗，以實現超額完成任務，并為聯合作戰概念和全域聯合指揮與控制提供信息。作為一場學習運動，它利用一系列聯合的、多領域的交戰來整合人工智能、機器人技術和自主性，以提高戰場態勢感知，將傳感器與投射連接起來，并加快決策的時間線。因為誰能最先看到、了解并采取行動，誰就能獲勝。

注3：項目融合的五個核心要素

• 1.人
• 2.武器系統
• 3.指揮和控制
• 4.信息
• 5.地形

4 挑戰

JADC2要求國防部和陸軍進行轉型，特別是在數據管理和共享、網絡支持能力、人工智能在決策周期中的作用以及為實現這些變化而對部隊結構進行調整。陸軍現代化戰略及其現代化優先事項是持續轉型的框架，以使陸軍能夠在多個領域進行部署與聚合效應。

注4：軍隊現代化的優先事項六大任務

• 遠距離精確射擊
• 下一代戰車
• 未來的垂直升降機
• 陸軍網絡現代化
• 空中和導彈防御
• 士兵殺傷力

4.1 數據共享和網絡能力

一個用于C2的綜合戰斗管理系統需要在數據共享和標準化數據共享接口方面進行通信；然而，許多遺留系統包含數據共享障礙。2021年初，各軍種之間開始認真工作，制定數據標準以連接他們的JADC2項目，并通過 "發現、理解和與所有領域、梯隊和安全級別的合作伙伴交換數據 "來克服這些障礙。

陸軍的網絡CFT正在試驗網絡的現代化，以實現聯合接口、彈性和能力。它的重點是加強地面領域的數據和網絡傳輸能力，連接人工智能和機器學習（AI/ML），開發戰術云和邊緣計算。

4.2 聯合部隊實驗

國防部正在制定和實施一套初步的實驗和原型設計的核心原則，以統一國家安全事業。聯合部隊已經確定了幾個原型能力，通過將真實世界的威脅數據納入響應計算，在即將舉行的演習中進行測試。陸軍聯合現代化司令部建立了聯合系統集成實驗室（JSIL）--一個使用持久性環境場景的實驗網絡，允許各軍種、工業界和盟友通過幾個網絡測試數據共享能力。這將有助于對JADC2戰略進行可靠的評估。

4.3 最大限度地利用空間、人工智能和網絡

由美國太空發展局管理的低地球軌道（LEO）衛星將整合各軍種的戰術網絡，以創建一個網狀網絡的傳輸層。計劃于2022年部署的近30顆衛星將提供一種 "作戰人員沉浸 "能力，其中傳感器、投射和戰術網絡可以與戰術通信連接。PC22將利用這些衛星，開發低地軌道能力。

人工智能國家安全委員會報告稱，國防部有必要在2025年前采用、實施人工智能并為其提供資源。人工智能/ML--陸軍的一個優先研究領域--對于在聯合、全域作戰中實現聯合戰場管理系統至關重要。人工智能的進步提高了對新出現的威脅的反應速度和敏捷性，使指揮官和工作人員能夠將精力集中在加速、優化決策上。

建設網絡安全基礎設施是陸軍網絡計劃的一個關鍵方面，它將為統一的網絡帶來速度、訪問和安全。在平衡這些要求的同時，美國網絡司令部正在與行業伙伴密切合作，擴大用于在國防部、情報界和商業網絡之間傳遞數據的安全共享工具，而不存在被破壞的風險。

圖：作為 "項目融合2020"的一部分，飛馬系列戰術自主系統的一部分在尤馬試驗場進行測試。飛馬系統有能力為無人駕駛航空系統（UAS）、地面行駛履帶式車輛，提供監視能力或創建一個地區的豐富詳細的三維地圖。

5 前進之路

決策主導權--在技術和融合的作用下更快地做出更好的決策的能力--將使美國軍隊從其對手中脫穎而出。JADC2有助于實現信息主導權，并促進快速融合，實現速度關鍵優勢，這是未來AI/ML競爭的基礎。

目前，每個軍種都在其各自領域內管理C2的復雜性。隨著戰爭的特點變得越來越復雜，聯合部隊必須同時有效地整合五個領域。這需要新的C2方法。JADC2是建立一支能夠完成國防戰略目標的聯合部隊的基礎。國會的支持、持續的資助和軍種間的合作對于成功實施JWC和JADC2至關重要。

陸軍在實現這一聯合網絡的技術、創新和實驗方面處于領先地位。它的PC學習運動已經證明了它有能力使用新興技術和創新概念來實現軍種間和跨域的融合。陸軍的未來司令部、CFTs、作戰能力發展司令部和軟件工廠正在結合士兵的經驗、工業界的資源和科學家的專業知識來發展和提供未來的戰斗力量。通過實驗和聯合協作，陸軍正在使JADC2成為現實，從而增強戰略競爭中的威懾力和沖突中的超強戰斗力。

美國陸軍協會

美國陸軍協會是一個非營利性的教育和專業發展協會，為美國的全部軍隊、士兵、陸軍文職人員和他們的家屬、行業伙伴以及強大國防的支持者服務。美國陸軍協會為陸軍提供聲音，支持士兵。

序言

指揮、控制和通信（C3）系統是所有軍事作戰的基礎，為國防部（DoD）的所有任務提供計劃、協調和控制部隊和作戰所需的關鍵信息。歷史上，美軍取得并保持了C3技術的主導優勢，但同行的競爭者和對手已經縮小了差距。國防部目前的C3系統沒有跟上威脅增長的步伐，也沒有滿足我們聯合作戰人員不斷增長的信息交流需求。聯合部隊必須配備最新的C3能力，為所有領域提供實時態勢感知和決策支持。

未來的沖突很可能由信息優勢決定，成功的一方將來自多個領域的分布式傳感器和武器系統的大量數據轉化為可操作的信息，以便更好、更快地做出決策并產生精確的效果。國防部（DoD）正在執行一項重點工作，通過綜合和同步的能力發展，在所有領域迅速實現靈活和有彈性的指揮和控制（C2），以確保對我們的對手的作戰和競爭優勢。這項工作被稱為聯合全域指揮與控制（JADC2），是決策的藝術和科學，將決策迅速轉化為行動，利用所有領域的能力并與任務伙伴合作，在競爭和沖突中實現作戰和信息優勢。JADC2需要新的概念、科學和技術、實驗以及多年的持續投資。

該戰略代表了國防部對實施國防部數字化現代化戰略中C3部分的設想，并為彌合今天的傳統C3使能能力和JADC2之間的差距提供了方向。它描述了國防部將如何創新以獲得競爭優勢，同時為完全網絡化的通信傳輸層和先進的C2使能能力打下基礎，以使聯合全域作戰同步應對21世紀的威脅。該戰略的重點是保護和保持現有的C3能力；確保美國、盟國和主要合作伙伴在需要的時候能夠可靠地獲得關鍵信息；提供無縫、有彈性和安全的C3傳輸基礎設施，使聯合部隊在整個軍事作戰中更具殺傷力。這一戰略的實施需要在作戰領域內和跨作戰領域內同步進行現代化工作，從完美的解決方案過渡到一個高度連接的、敏捷的和有彈性的系統。

本文件確定的目標為DOD的C3系統和基礎設施的現代化提供了明確的指導和方向。然而，現代化并不是一個終點，而是一項持續的工作。國防部將評估和更新該戰略，以適應在通往JADC2道路上的新的作戰概念和技術。

引言

美國防部正面臨著幾十年來最復雜和競爭激烈的全球安全環境。在這個大國競爭的新時代，國防部必須提高聯合作戰人員的殺傷力，加強聯盟伙伴關系，吸引新的合作伙伴，并改革國防部以提高績效和經濟效益。

當我們建立一支更具殺傷力的部隊并加強聯盟和伙伴關系時，DOD必須專注于關鍵的有利工具，以有效地運用聯合多國部隊對抗大國競爭。有效的部隊使用始于有效的C2，即由適當指定的指揮官在完成任務的過程中對指定和附屬部隊行使權力和指導。在現代戰爭中，這可能是人對人、機器對機器（M2M）的循環，或者隨著自主程度的提高，M2M的循環中也有人類。在其最基本的層面上，成功的C2需要有可靠的通信、發送和接收信息的手段，以及其他處理和顯示可操作信息的能力，以幫助指揮官進行決策并取得決定性的信息優勢。

圖1：指揮、控制和通信現代化

該戰略的重點是支持有效的聯合和多國作戰的C3使能能力（圖1）。C3使能能力由信息整合和決策支持服務、系統、流程以及相關的通信運輸基礎設施組成，使其能夠對指定和附屬的部隊行使權力和指導。這些能力使指揮官和決策者能夠迅速評估、選擇和執行有效的作戰方案以完成任務。

具體而言，該戰略為2020-2025年的C3使能能力現代化提供了方法和實施指南。作為2018年國防戰略（NDS）實施的一部分，聯合參謀部正在制定聯合和任務伙伴網絡的工作概念，以便在有爭議的環境中執行全域聯合作戰。根據這些概念，負責研究和工程開發的國防部副部長辦公室（OUSD(R&E)）正在開發和發展一個長期的（2024年及以后）全網絡化指揮、控制和通信（FNC3）架構。實施這些未來的概念和架構將需要時間來使得新的技術和多年的投資成熟可用。這個C3現代化戰略為彌合今天的傳統C3使能能力和未來的FNC3使能JADC2之間的差距提供了方向，以確保聯合部隊能夠 "今晚作戰（fight tonight）"，同時為聯合全域作戰所需的未來技術創造一個可行的過渡路徑。

戰略目標

本戰略提出的C3現代化目標與國防部數字化現代化戰略（DMS）和其他更高層次的指導意見相一致，包括國家發展戰略、國防部2018年網絡戰略、聯合作戰的基石概念：《聯合部隊2030》和《國防規劃指南》。它實施近期的現代化作戰和創新解決方案，通過更安全、有效和高效的C3環境提供競爭優勢。為此，國防部必須解決這些C3現代化的目標：

1.開發和實施敏捷的電磁頻譜操作；

2.加強定位、導航和授時信息的交付、多樣性和彈性；

3.加強國家領導指揮能力；

4.提供綜合的、可互操作的超視距通信能力；

5.加速和同步實施現代化的戰術通信系統；

6.全面建立和實施國防部公共安全通信生態系統；

7.創造一個快速發展5G基礎設施和利用非美國5G網絡的環境；

8.提供有彈性和響應的C2系統；9.提供任務伙伴環境能力。提供任務伙伴環境能力和服務。

圖2：DOD數字現代化戰略

圖3：DOD C3現代化和數字現代化戰略的一致性

圖2和圖3分別顯示了本戰略中實施的DMS要素以及兩個戰略之間的目標和目的的一致性。

DOD C3依賴于一個復雜的、不斷發展的系統，從網絡基礎設施和核心服務到戰術邊緣的手持無線電和移動設備。本戰略中包含的九個目標是對圖2中強調的六個DMS目標的更細粒度的分解。C3現代化的其他關鍵因素包括聯合信息環境能力目標、數據中心化和數據分析，分別包含在DMS、國防部云戰略和國防部人工智能戰略中。有效的國防部事業管理將確保這些戰略的成功同步和實施。