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威脅評估和武器分配應用是在海戰場景中取得成功結果的一個組成部分，無論是在保衛自身資產還是摧毀敵方目標方面都是如此。為了幫助應對日益復雜和快速變化的作戰環境，作戰人員需要獲得基于優化技術的實時決策輔助工具，以支持決策過程。本報告記錄了用于確定、開發和評估 "武器目標分配 "動態規劃算法的方法，經過更嚴格的測試后，該算法可用作概念演示器和實時作戰情況下的輔助決策工具。

圖 4-1 決策樹圖，顯示了五個目標、四種武器動態規劃場景下的目標階段（從左到右）和可能的武器狀態（從上到下）。

對作戰系統操作員來說，對海軍資產面臨的潛在威脅進行快速實時評估，并據此分配武器，已成為一項日益復雜和精密的任務。

隨著威脅評估和武器分配（TEWA）任務變得越來越復雜、變化越來越快，以及在時間緊迫的條件下需要處理的數據和信息量越來越大，研究能夠提供半自動化實時決策支持的優化技術變得更加迫切。TEWA 問題通常分為 TE 和 WA 兩部分。本報告只涉及武器分配問題，或按傳統術語稱為武器目標分配（WTA）。武器目標分配的目的是確定分配給特定目標的特定武器類型的數量，以便在現實限制條件下將總體目標威脅降至最低。

這項工作的目的是確定、開發和評估優化程序，以確定一種高效、實時的方法，優化海上場景中針對目標威脅的武器響應分配。從最簡單的靜態 WTA 環境開始，到確定性動態 WTA 的 "射擊-觀察-射擊 "分階段序列，介紹了 WTA 問題的幾個層次。為此，在 MATLAB 環境中開發了一種確定性動態算法。通過重現結果，例如以前在 Microsoft EXCEL 中處理過的問題，對算法進行了令人滿意但有限的驗證。要嚴格驗證該算法，并根據澳大利亞海上戰術程序調整其輸入和輸出，還需要開展補充工作。此外，還打算將成熟的 WTA 算法納入 DST 小組的軟件測試平臺，以便進一步測試和評估。

本專著分析了美國陸軍的訓練和整體健康與體能條令，以及企業級領導者對新的 ReARMM 周期的主要目標：消除不當性行為、自殺、歧視和極端主義；建設多領域能力；保持對競爭、危機、沖突和變化的反應能力。它指出了應用與條令兼容的游戲化概念來滿足高級領導意圖的機會。專著首先討論了陸軍如何定義和衡量戰備狀態，以及與生成訓練準備狀態和整體健康與體能相關的條令。然后，通過回顧陸軍在 20 世紀 70 年代和 80 年代上一次大規模現代化努力中吸取的經驗教訓，為當前的全面現代化時期提供了歷史背景。接下來，這本專著探討了自我決定理論（SDT）和游戲化，討論了每種理論的關鍵概念，并介紹了關于其功效的相關研究結果。這項研究表明，將 SDT 的信條納入訓練和整體健康與健身條令，并培訓領導者，尤其是初級士官，以培養支持需求的環境，將能更好地使陸軍組織實現高級領導者的目標。此外，開發基于移動和網絡的應用程序將為陸軍提供一個直觀的環境，讓數字原住民能夠提供和接收支持需求的反饋、管理工作流程、跟蹤準備情況等。

在美國陸軍的條令中，結束狀態和條件描述的是沖突后的未來。結束狀態意味著沖突的結束--戰爭結束。許多現代戰爭都缺乏明確的輸贏劃分，因此無法達成和平協議，也無法實現最終狀態的解決。因此，軍事規劃人員需要一個成功解決沖突的框架和條件，以實現結束狀態。

本專著探討了戰爭如何結束。案例研究包括以最終地位解決而告終的戰爭、試圖但未能實現最終地位解決的戰爭，以及在僵持沖突中繼續進行的戰爭。北愛爾蘭戰爭以及以色列和埃及之間的戰爭在經過多年談判和實施之后以最終地位的解決而告終。以色列和巴勒斯坦之間的沖突未能解決最終地位問題，導致第二次起義的暴力爆發。塞浦路斯和納戈爾諾-卡拉巴赫存在著僵持不下的沖突，盡管談判仍在繼續，以期達成協議。

和平進程本質上是危險的，因為無論是失敗還是成功，都會導致相關地區的暴力加劇。不過，某些條件可以減輕這種危險。本專著建議，成功解決戰爭的框架應包括以下因素：穩定力量；沖突局部化；適當當事方的參與和消除不相干當事方；交戰人口的分治或隔離；實現和平的激勵措施；以及停火。

本綜述旨在介紹統計和統計分析在軍事搜索探測技術評估和報告中的應用。目標受眾是參與軍事搜索能力開發的人員，他們以前可能沒有接受過統計分析方面的培訓，但其他需要做出以證據為基礎的能力開發決策的人員也可能會發現一些介紹性概念是適用的。本介紹旨在利用軍事搜索中使用的技術的技術評估中常見的例子，讓讀者熟悉統計分析的基本概念和語言，因此敘述直接指向具體的討論和概念，而繞過了在學術性更強的綜述中會考慮到的大型重要數學主題。因此，本導論并不力求詳盡，而是為感興趣的讀者提供參考，介紹業界使用的通用語言和概念，并就如何以合理的統計方式報告結果以及解釋他人提供的結果提出建議。

雖然承擔能力開發任務的軍事人員往往擁有多年的經驗和作戰洞察力，但并非所有人都接受過足夠的科學或技術培訓，使他們能夠在整個能力發展過程中從容應對要求他們進行的顯性或隱性風險效益評估中的統計和概率方面的問題。作為技術評估工作的一部分，他們需要將軍事要求轉化為技術要求，確定并分離出相關的物理參數進行測試，設計并執行實驗試驗，進行分析并解釋數據，最終做出以證據為基礎的能力發展決策，這些決策將在未來數年內影響國家能力。這可不是一項小任務。

面對預算和資源有限的壓力，同時又要負責以同樣不斷變化和改進的各種戰備等級的成套技術來應對快速發展的威脅，我們有強烈的動機來確保用于評估軍事技術有效性和局限性的資源能夠產生足夠高質量的證據，為投資和能力發展決策提供可靠的依據。此外，通過開發和應用完善的科學和統計方法，技術評估所投入的努力也能為更廣泛的盟軍能力發展社區提供支持。為確保分析的科學性、客觀性和統計有效性而付出的更多努力，將增加合作伙伴之間的信任，從而使報告的結果可以被有信心地接受，從而限制多余的工作，利用國家投資，促進相互依賴和互操作性的目標。

本白皮書的目的是對2035-2050年時間框架內軍事情報的未來進行 "統一 "的看法和預測。本文首先介紹了底線，然后討論了四個調查結果，并提供了一些建議的解決方案，以解決調查結果的各個方面。本文轉入對2035-2050年未來情報作戰概念（CONOPS）的概念和預測進行宏觀敘述。幾個未來的場景提供了對該時間框架內的威脅和行動的預測。本文最后討論了2035-2050年未來科技（S&T）投資路線圖，以及一些可能推動/影響未來作戰模式的示范性技術。路線圖、作戰概念和示范技術為立即重新平衡投資提供了信息和指導，使其從單純的動能重點轉向推進認知領域的能力。要實現這些說明和項目，并解決這些發現，需要立即對新的基礎進行投資，并對我們目前的情報和防務工廠進行全面改革。

本白皮書的目的是推動討論和思考如何看待、使用和整合情報的行動，并接近幾個范式的轉變。如果要在認知領域實現真正的能力和能量，必須實施與今天不同的CONOPS。本文所闡述的未來情報工作項目旨在為這一努力提供參考。必須首先通過強有力的整個政府，然后是整個國家的努力來支持更廣泛的國防和國家安全，從而達到更高水平的整合和協作。

本文的內容可能會對一些人和其他符合類似思維和討論的人產生啟發。這里面有一個關鍵的次要目標，那就是推動舒適區之外的討論，使參與到以前沒有考慮過的領域，并推動關于未來情報工作的激烈和認知的辯論。最后，想法、文字和討論都是為了按照國家、國防和情報安全戰略推進國家安全。本文是一個不完整的產品，因為我的時間有限。它不是一篇論文，而是一篇思想文章。

在美國軍隊、國防部、私營部門和情報界擔任多種職務超過35年，為本白皮書的內容提供了基礎（附錄B：關于作者）。在過去的三年里，聯邦政府、私營部門和學術界的數百名成員參與了本白皮書的編寫和討論，并為陸軍科技情報利益共同體（Army S&TI COI）的工作提供了便利。

主要結論包括：

• 必須從主要是被動的姿態轉向主動的姿態
• 技術不是問題，它在定義問題。
• 正處于一場認知戰爭之中，而重點仍然幾乎只放在動能上。
• 最大的障礙是文化和結構性的，這需要新的生產線和新的工廠

建議的解決方案涵蓋：

解決那些無聊但真正關鍵的東西，解決文化（政策）和結構（組織）問題是一個關鍵問題。因為解決這些問題往往是 "后臺 "運作的一部分，它們往往不受重視。它們并不具有吸引力。像艾森豪威爾和馬歇爾這樣的將軍都明白這是他們成功的關鍵。本節涉及三個宏觀的文化和結構問題：

• 需要 "一個新的工廠車間"，并通過對國家安全機構（國防部和國際刑事法院）進行全面檢查和重新調整來實現這一目標。國際刑事法院和國防部都是根據1947年的《國家安全法》建立的，采用的是工業時代的程序，現在需要對其功能和結構進行全面的改革。

• 需要徹底改革和完善風險和獎勵制度。必須解決未能啟用而非控制的根本原因，推進創新而非僅僅維持現狀，支持經過計算的風險而非避免風險的工程，推進對企業實際業績的真正問責，而非獎勵在產出或結果方面成果甚微的 "次卓越的鈦合金氣缸"。必須去除控制的沉重之手，代之以授權的幫助之手。

• 需要徹底改革和重塑征兵制度，并采取新的方法進行人才管理。需要通過推進先有整體政府（聯盟）、后有整體國家的方法，朝著綜合企業的方向發展，以解決與獲得人才、專業知識有關的長期問題，確保招聘和保留。

《2035-2050年情報工作的未來》的敘述和未來場景預測了未來行動和事件可能出現的情況。我們都知道，很少有預測能經得起時間的考驗。本文中的CONOPS、場景和隨后的2035-2050年未來科技投資路線圖可作為行動和投資的初步指南。示范技術項目領域可能會產生重大影響，并實現未來的能力。附錄中提供了關于作者、AFC COI（附錄C：關于陸軍未來司令部利益共同體（AFC COI）及預測、結論和評估的基礎和背景）、未來分析概念和架構的額外背景和見解。

1 目的

近年來，無人系統在軍事行動中變得越來越重要。然而，對無人水面航行器（USVs）的作戰運用的關注相對較少。本研究的目的是分析如何、在什么情況下、以及在多大程度上可以在海上控制活動中使用它們。本報告旨在確定USV適合的任務和功能，同時也強調為確保USV有效融入海軍行動而應考慮的行動問題以及技術和計劃要求。

2 引言

"為了保持安全，我們必須共同著眼于未來。我們正在處理新技術的廣度和規模，以保持我們的技術優勢，同時維護我們的價值觀和規范。" 北約領導人--倫敦宣言 2019年12月4日

上述聲明在某種程度上是對聯盟在更廣泛的創新任務范圍內正在進行的一項重要工作--北約海上無人系統倡議。

誠然，就其本身而言，這聽起來既是技術性的，在新興技術的背景下又有點狹隘。這個背景包括：人工智能、大數據、太空、高超音速武器、生物技術、量子研究、自主性等等。那么，為什么海上無人系統現在是相關的？簡單地說，開發無人系統以跟上潛在對手的步伐，可以提高作戰效率，限制人的生命風險，降低作戰成本。

北約的海上無人系統倡議是在2018年10月達成的。重點有三個方面：利用世界領先的研究，提高盟軍常規部隊和無人機之間的互操作性，為我們的水手建立新的戰術，以真正利用這些技術，并為所有領域（空中、海上、陸地、網絡和空間）的軍事無人機開發安全數字通信。

本文旨在解決和回答UV和自主系統為何以及如何在北約的海上優勢中發揮作用。此外，它將概述UV的使用將如何使北約盟國在從和平時期到MLE的關鍵作戰領域更加有效。與傳統的海軍資產一起工作，這些無人系統將改善北約的核心任務，并作為部隊的增殖資產，協助指揮官進行全方位的戰爭。

歷史背景

"我代表海軍說，無人駕駛系統必須解決海軍運作的所有領域.....我們在海面，在海面上空，在太空中行動，但我們又在海面下行動。因此，當我們談論無人駕駛和......當我們把所有這些能力結合在一起時，它必須考慮到我們在所有這些不同的領域中運作" - 加里-羅格海德上將，2007-2011年海軍作戰部長（CNO）。

無人水面航行器（USV）的歷史至少可以追溯到第二次世界大戰，但只是從20世紀90年代開始，由于技術的進步，無人系統出現了大量的擴散。這些系統的使用代表了美國海軍以及世界上許多其他國家海軍的模式轉變，即采用無人系統來執行傳統的載人系統可能不適合的任務，或減少對最重要的資源--人的風險!

第二次世界大戰見證了USVs的首次實驗。加拿大軍方在1944年開發了COMOX魚雷的概念，作為諾曼底入侵前的USV，旨在入侵期間投放煙霧。COMOX被指定為魚雷，因為它只能被編程為穿越一個固定的路線。盡管COMOX沒有被部署，但它還是建造了一個飛行器并成功完成了測試。與此同時，美國海軍開發并演示了幾種類型的 "爆破火箭艇"，用于在沖浪區清除地雷和障礙物。"箭豬（Porcupine）"、"長橇（Bob-Sled）"和 "Woofus 120 "是改裝的登陸艇型號，以不同的配置攜帶大量的掃雷火箭。

戰后USV的應用范圍擴大了，1946年在比基尼環礁的阿伯和貝克原子彈試驗后，美國海軍使用無人艇收集放射性水樣。1950年代美國海軍防雷實驗室的DRONE項目在1954年建造并測試了一艘遙控掃雷艇。到20世紀60年代，海軍在遙控 "航空救援 "船的基礎上使用靶標無人艇進行導彈射擊練習，瑞安火魚靶標無人艇被用于炮術訓練。與無人機類似，目標無人機USV的開發和使用多年來一直在繼續并不斷發展。

1950年代后，人們對USV作為掃雷無人機和其他危險任務的興趣繼續增長，美國海軍的進一步發展包括小型 "無人艇 "概念。它由一個15英尺的USV組成，用于部署無人駕駛的彈藥。1965年，它被迅速開發出來，并在1965年越南戰爭期間以10個車輛套件部署到艦隊。更大的掃雷無人機（MSD）USV也被開發出來，并在60年代末部署在越南。這些早期USV的成功，向一些國家展示了無人駕駛掃雷系統的價值，促使國際社會在世界各地進行研究和開發。

海軍對用于偵察和監視任務的USV的興趣出現在20世紀90年代末，開發了自主搜索和水文測量車（ASHV），其變體被稱為貓頭鷹和Roboski。Roboski最初是作為艦載部署的水面目標（SDST）開發的，是一種噴氣滑雪類型的目標，用于艦艇自衛訓練。此外，這種USV還作為偵察車的試驗平臺。美國海軍在2003年開始了幾個新的USV項目。海軍研究辦公室（ONR）向美國海軍設施工程支持中心（NFESC）提供資金，以開發一種名為海狐的小型ISR USV。

通過加快創新步伐，一艘無人駕駛的 "海獵 "號原型自主艦于2019年從圣地亞哥駛向夏威夷，在無人駕駛、完全自主的海軍艦艇設計和生產方面引領世界潮流

在過去的幾十年里，人們對USV的發展有很大的興趣。隨著系統的成熟，傳感器和電子器件的保真度大大增加，體積也縮小了。此外，通信設備的發展允許小型有效載荷包的增長，并為幾乎所有的USV平臺提供重要的信息收集能力，包括數字和視頻相機、光電/紅外線（EO/IR）傳感器和雷達系統。這些技術的快速發展將繼續推動USV在未來的創新和改進。

3. USV分類

UV是幾種新的能力之一，與定向能武器、高超音速武器、人工智能和網絡能力一樣，一些國家的海軍正在追求以相對便宜的方式（包括資金和人員）應對新的軍事挑戰和填補任務空白。USVs可以配備各種傳感器、武器或其他有效載荷。它們可以根據特定的任務進行定制，可以遙控操作、半自動或（隨著技術的進步）完全自主。它們的采購成本可能比載人艦艇和飛機低，因為它們的設計不需要為水手/操作人員提供空間和支持設備。紫外光武器特別適合于長時間的任務，這些任務可能會對船上的人類操作員的身體耐力產生影響，或者對船上的人類操作員構成高風險的傷害、死亡或捕獲。因此，UV有時被認為特別適合所謂的 "3D"任務，即 "枯燥、骯臟或危險 "的任務，這一點在下一章有解釋。各級指揮部的規劃人員應了解USV的一般能力和限制，以及使用這些系統所帶來的效果。較新的無人駕駛系統具有更高的自主性和隱蔽性，使其在行動中比冒險部署人員更具吸引力。

美國海軍將其USV采購項目分為四個基于尺寸的類別：大型、中型、小型和極小型，其無人水下航行器（UUV）采購項目也同樣分為四個基于尺寸的類別：特大型、大型、中型和小型。

圖1和圖2所示的較小的UVs，可以從海軍有人駕駛的艦艇和潛艇上部署，以擴大這些艦艇和潛艇的作戰范圍。相比之下，大型UV武器更有可能直接從碼頭部署，以執行原本可能分配給有人艦和潛艇的任務。如圖3所示，美國海軍已經為其USV和UUV項目確定了五個關鍵的技術組[1]。

為了本研究的目的，適用以下定義：[2][3]

無人系統（Unmanned System）： 一個綜合系統的總稱，其主要載體是無人的。無人系統包括飛行器、控制設備、發射和回收設備、有效載荷（傳感器、武器或貨物）以及相關支持設備。

海上無人系統：可包括水面艦艇、水下艦艇或空中飛行器等資產，在海區（以及從海區）作業，至少有一個組成部分：無人飛行器。

無人駕駛飛行器：一種不攜帶人類操作員的動力飛行器，可以預先編程/自主或遠程操作，可以是消耗性的或可回收的，并可以攜帶致命或非致命的有效載荷。

無人水面航行器系統： 該系統的組成部分包括必要的設備、網絡和人員，以便在沒有船員的情況下控制水面上的無人駕駛船只，包括半潛式車輛。這些飛行器在靜止狀態下將水置換出來，并在運行時與水面幾乎持續接觸。車輛與水面的界面是一個主要的設計驅動因素。

由自主性水平驅動的基本分類如下：

手動：人在循環中連續或接近連續。

半自主：一些車輛的行為是完全自主的（例如，轉運到站點，激活傳感器）。車輛在受到操作者的指示或自己對情況的認識時，會提到其操作者（例如，要求允許開火）。

自主或完全自主：飛行器管理自己的決定，從發射點到回收點都由自己決定。大多數操作可能是這三種模式的某種組合。

4 海洋控制

"誰統治了海浪，誰就統治了世界"。- 阿爾弗雷德-塞耶-馬漢

海軍思想家們經常寫到 "海洋統治權"，這是一支海軍部隊優于所有競爭者的一般條件。海上指揮權可以是區域性的，也可以是全球性的，這取決于所考慮的時代和行使指揮權的國家，它既存在于和平時期，也存在于沖突時期。雖然它是一個對歷史分析有用的術語，但在現代的說法中卻不那么有用。

另一方面，海上控制權表示一種可以在時間上和地理上受到限制的條件。當一支海軍建立了海上控制權，它就可以在該地區內和從該地區行使它所能行使的全部行動。在行使海上控制權時，一支海軍在所有領域都占優勢。

當一支海軍部隊能夠在可接受的風險水平內，根據威脅和預期的作戰目標，實施全方位的作戰行動時，海上控制權就是一種存在的條件。海上控制權可以是實際的--即戰斗行動已經發生，海上領土已經被奪取；也可以是假定的--即占優勢的海軍部隊可以合理地預期在必要時能夠行使全方位的戰斗行動[4]。

海軍提供了一種廣泛的、靈活的和可擴展的能力，可以在所有領域運作，并可以使國家權力的所有原則發揮作用。他們可以為正在進行的或隨后的行動提供聯合部隊的整合和部署。海軍部隊的屬性在可能發生的廣泛行動中具有實用性。這些行動被歸入戰爭和戰斗、海上安全和安全合作這三個一般活動中，并且可以在從單個單位到大型任務組的范圍內進行。

在沖突的低端，海軍部隊的存在可以確保航行自由。在許多其他情況下，在沿海地區開展行動時，如保護港口和錨地、兩棲行動或為陸地戰斗提供支持，必須實現并保持對海岸線的海上控制。然后可能還需要在近岸的某個距離上對空中和陸地進行控制。

海洋控制的必要性并不取決于是否存在實質性威脅。即使行動自由面臨的風險很小，建立海洋控制也可能是必要的，而且可能需要付出不成比例的努力。

海洋控制基本上可以通過兩種方式實現：殲滅對手或通過封鎖遏制對手的海軍力量。或者，可以通過威懾來遏制對手。所需的以及確實可以實現的海上控制水平，將取決于威脅、任務、海上力量的規模和能力。

為了行使海洋控制權，部隊指揮官必須有相應的手段、權力和決心來使用他的權力。在當代作戰環境中，政治意愿和一套合適的交戰規則是任何行動的規劃階段都需要解決的主要因素。

在許多海洋行動中，為了實現力量投射，必須要有海洋控制權。獲得制海權確實是任何海上或遠征行動的一個主要組成部分。

指揮官所需要的海洋控制權的地理范圍可能會有所不同，從需要對戰略咽喉或有限的部隊集中區進行局部控制，到對大片海域的主導權，此外，它可能是也可能是沒有爭議的。由于海洋環境的復雜性，在瀕海地區實現制海權是一項比在公海地區更復雜的任務，它可能要求擴展多域作戰空間的支配權，包括周圍的空域和內陸縱深地區。

所有實施海洋控制的部隊指揮官將確保在同一地區或鄰近地區進行獨立行動時與其他部隊指揮官進行有效協調。

海洋控制通常是利用海上資產實現的，包括具有多種作戰能力的無人系統，并通過反潛、反空、反水面、海軍水雷、電子和聲學戰、打擊、兩棲、特種和沿河的聯合或單一服務活動進行。

關于海洋控制，有很多誤解。首先，海洋控制只是一種手段，以確保利用水空間的特權。水域的主要用途是運輸貨物或信息。因此，我們可以得出結論，自由使用海上交通線（空中和地面路線或電纜和通信樞紐）應該是海上控制行動的主要目的。其次，水面空間不能像陸地領土那樣被占領或控制，盡管封鎖行動在海上戰役中仍然是實用的。封鎖行動實際上是在執行一種海上拒止，作為海上控制的一種功能[5]。

最后但并非最不重要的是，有三個主要因素：武力、空間和時間，這些因素在行動層面上與實施海上控制密切相關。實施海上控制計劃所需的力量是由海洋空間的規模和利用那里的海上活動所預期的時間長度決定的。此外，對手部隊挑戰這一特權的能力也是整個海上控制方案的一個主要變量。海上控制的過程始終是互動的。

5 作戰部署

目前無人駕駛車輛的作戰經驗，特別是諸如 "捕食者"、"全球鷹 "和最近沖突中使用的特殊用途系統，已經表明，當作戰人員使用這些車輛（AV）時，其價值是不言而喻的，并為進一步將這些車輛納入未來行動建立了支持[6]。

概述

一般來說，USV可以提高對態勢的認識，減少人的工作量，并改善任務的表現，但往往不能帶來優于載人系統的能力。USV提供了持久性、多功能性、生存能力，并減少了對人類生命的風險。在許多情況下，USV是執行枯燥、骯臟、危險或需要在惡劣環境中長期忍耐的任務的首選選擇。枯燥的任務是長時間的平凡任務，不適合于載人系統。長時間的觀察，如空中ISR、港口安全監測或海底測繪，是無人系統可以提供價值的任務的例子。骯臟的任務有可能使人員暴露在危險條件下，如化學、生物和核威脅。無人平臺可以在這種危險地區執行任務，而不會有任何人員暴露。危險的任務涉及高風險。系統性能和自動化的進步將減少人員的風險，增加危險任務，如在有爭議或危險地區的ISR，例如雷區[6]。

開發這樣的系統超越了盡量減少人員傷亡的愿望，并延伸到需要在這樣的環境中進行操作，這種環境的物理壓力和敵意是人類無法有效操作的，即使假設決策者對人員傷亡有一定的容忍度。先進的自主技術在軍事上的意義不僅僅是為了避免傷亡，它也是為了在載人系統根本無法提供的環境中實現行動。

能力及其挑戰

不斷進步的技術肯定會擴大USV的功能。事實上，隨著時間的推移，它們可能完全或部分地取代載人資產來執行某些任務，因為它們比載人系統有許多優勢。其中包括成本、耐力（執行跟蹤任務的一個關鍵能力）、更大的ISR覆蓋范圍和隱身性。此外，USVs不需要基礎設施來支持船上人員，而且無人系統的運輸能力通常超過同等大小的載人水面艦艇或潛艇。也許最重要的是，未來肯定會見證USV在網絡中的合作使用，如美國海軍的綜合海底監視系統（IUSS），該系統的建立是為了監視大片海洋并在海洋領域提供早期預警和信息優勢。

然而，相對于載人系統，USVs也有缺點。它們更依賴于通信，因為失去通信鏈路有時會使它們完全喪失功能，或至少損害其功能或效用。此外，USVs可能有設計上的局限性，使它們在某些情況下無法發揮作用，而載人系統的人員可能對這些情況有更好的反應（故障）。同樣，載人系統通常對開發同等USV時可能沒有考慮的情況有更強的適應性[7]。

盡管這意味著大多數USV的規模可以提供某種程度的 "情報、監視和偵察"（ISR）能力，但對于更大和更復雜的拖曳式傳感器，也就是強大的地雷戰或反潛戰能力所需要的，USV必須有大量的有效載荷和拖曳能力，以及平臺穩定性和耐久性，這是決定模塊化USV在多任務應用中的效用的關鍵因素。

任務集

如前一章所述，USVs可以在海上控制活動中做出貢獻，在克服具有挑戰性的A2/AD環境方面可以非常有效，特別是在C4ISR、軍事欺騙、信息操作、電子戰和網絡戰任務中，剛好低于戰爭門檻或/及以上。[6]

此外，由于USVs從水面上操作，它們在參與水體、水面和超臨近空域的活動方面更具有多樣性。相比之下，無人水下系統（UUVs）的隱身能力往往比USV大得多，因為限制水下通信的特征本身就可以起到屏蔽作用，使其不被發現。

按照美國海軍目前的設想[3]，USV的主要任務按優先順序是：反水雷（MCM）、反潛戰（ASW）、海上安全（MS）、水面戰（SUW）、特種作戰部隊（SOF）支持、電子戰（EW）和海上攔截行動（MIO）支持。

第一種，掃雷，是為了在海上清除大面積的地雷，以便安全行動，維持過境路線和通道，并打開即將進行行動的區域，特別是在淺水區，有人駕駛的掃雷車或獵手不能支持兩棲登陸等沿岸行動。可以采用各種方法來履行這些功能。例如，一些國家的海軍使用影響掃雷來引爆水雷

其他行動概念可能包括部署遙控車（ROV）的USV，它將自己推進到一個可疑的地雷，核實它是如此，并發射一個子彈藥來摧毀地雷。另一種是由USV運輸車將能夠在地雷上放置炸藥的UUV部署到雷區。最終的反雷目標是讓USV在一次掃雷中完成所有四種反雷功能--探測、識別、定位和失效。

USVs可以為反潛戰（ASW）而設計或模塊化。在某些情況下，它們可以作為單一的傳感器使用，也可以作為載人水面任務部隊的一部分，以探測、識別、跟蹤，并在某些情況下，攻擊敵方潛艇。USVs可以部署浮標，并依靠主動和被動的拖曳式或船體安裝的聲納傳感器，在高價值資產運輸的前方清理路線。此外，USV也可以執行任務，包括跟蹤和報告潛艇離開港口或通過阻塞點的情況。

在其海上安全的作用中，USVs可以從主機平臺或從岸上發射，以收集信息。數據可以連續、實時地傳送給作戰部隊，或者當系統確定某些預先定義的標準（如存在特定的威脅）得到滿足時。這樣的行動可能涉及指揮USV對付特定的船只，或讓它在特定區域內巡邏。USVs也可以在海上安全行動中發揮更直接的作用。這方面的例子包括通過 "大喇叭 "來警告離開的船只，用油漆球或無線電標簽來標記它們，以及用船上的槍支、導彈或魚雷來攻擊它們。類似的能力可以被用來執行水面戰任務。

USVs可以通過提供ISR，運輸或滲透/滲入SOF部隊，在SOF行動附近保持存在以提供安全，以及對岸上的部隊進行補給來支持特種作戰部隊。

他們的電子戰能力包括對特定威脅提供指示和警告，以及欺騙和干擾。然而，由于其通常的低姿態，USVs通常缺乏 "視線高度 "來進行長距離的此類活動（盡管一些拖曳式飛行器已經在最近的作戰實驗活動中進行了測試，如在葡萄牙舉行的年度機器人實驗和原型設計（REP）MUS演習）。

最后，USVs可以協助海上攔截行動。說明這一作用的情景包括對可疑船只進行初步接近，以確定它是否有敵意，例如，監測被登船的船只的所有側面，以提供形勢意識，并檢查貨物是否被拋出或其船員是否逃跑、 用傳感器或可能的小型無人潛航器檢查船底，以確定活門、月池、投放槽和其他特征，并使用船上的傳感器尋找和定位隱藏的貨物，如被販賣的個人群體或化學、生物、核、放射性或爆炸材料。

作戰角色

"殺傷鏈"指的是為實現作戰效果所需的一系列事件。使用'殺戮'并不意味著該過程的結果是某人或某物的死亡，而是意味著多個相關的過程步驟導致了一個明確的和期望的結果。盡管殺傷鏈出現在許多文件中，并被大多數用戶所理解，但它似乎并沒有一個理論上的定義。然而，在不同的戰爭領域，殺傷鏈的步驟通常包含一些發現、修復和完成的組合，或者，更廣泛地說，情報準備、探測、定位、瞄準和接觸。

殺傷鏈方法已被用于描述從瞄準高價值個人到加強部隊準備的過程[8]。

USVs可能會增強，而不是取代任何現有的能力，部分原因是大多數載人平臺的多任務角色，至少在最初。USVs可能會改變、轉移和/或強加給被支持的船只或指揮節點上的人員的額外功能，而這些新功能將需要與現有的任務責任相協調。

根據USVs的能力/傳感器/有效載荷，從戰術指揮軍官的角度來看，可部署的USVs將只是他完成其目標和任務的另一種資產，而不會明顯偏離理論上對載人資產的使用，它們各自帶來的優勢和劣勢。

6 未來的實踐和挑戰

研究和開發正在快速發展，原型在達到全面作戰能力之前就有被淘汰的危險。傳感器技術、照相機和人工智能的持續進步將繼續促進這一步伐；然而，今天的USV有能力和相關性，但并非沒有挑戰。自主性方面的進展是漸進的，但過渡到能夠對環境中的意外變化作出反應的系統還沒有發生，而且可能在很長一段時間內不會發生。

自主性

隨著自動駕駛車輛自主水平的提高，它們所能執行的任務的數量和復雜性也會增加。更復雜的任務需要更多的決策能力。例如，某些USVs可能有能力提供高保真成像，而不考慮其機動能力。當前和未來的USV的能力和局限性必須在規劃過程中及早考慮到。最后，自主性的提高將使任務越來越復雜，并將為指揮官提供更多的價值，特別是對于通信能力受到影響或不可行的系統（例如，GPS拒絕或水下UV）。

隨著適應性和越來越智能的自主性的發展，控制能力必須/將變得更加強大。這些系統參與合作自主行為的潛力將越來越大，允許這些飛行器群作為強大的、容錯的和自適應的網絡一起運作。UUVs和USVs都有可能為執行海戰任務做出重大貢獻，特別是在與其他有人和無人平臺、傳感器和通信節點整合成一個系統配置時。

盡管開發工作的重點是多功能、模塊化的高度復雜系統，但一些更有前途的自主性用途可能是使用簡單的系統，對大多數功能進行有限的自主性。此外，我們必須開始建立系統之間相互協調的能力，這也是系統的系統概念的一部分。擁有大量合作的單傳感器平臺可以大大加快殺傷鏈的時間線（蜂群）。

與最復雜任務相關的主要限制不一定與自主性有關，而是與其他因素有關。發電和數據存儲等問題仍然構成重大挑戰。因此，在目前的殺傷鏈和作戰概念（CONOPs）下，自主權通常被用來直接復制殺傷鏈中的項目；完全像有人駕駛的系統那樣。交戰規則的政策問題，特別是在處理USV的武器化和增加自主性時，提出了各種可能難以克服的挑戰；因此，通過在循環中插入人類來減緩自主系統的決策將可能在高強度的環境中失去關鍵的時間優勢。這種延遲是一種選擇，不能通過技術改進來緩解。

高水平的自主性將提高無人系統的決策速度，并使這些系統能夠對直接的威脅/行動做出即時反應，這遠遠超過了值班人員和/或指揮官的反應時間（如彈道/高超音速導彈防御）。

人工智能

在無人駕駛系統方面，人工智能已經有了長足的進步。除了下一章討論的法律問題外，基于人工智能的系統的安全性、可靠性和信任度也必須得到詳細的解決。底線是，人工智能必須克服關鍵的認知和信任問題，才能被接受和有效利用[9]。

無人駕駛系統在尺寸、重量和功率限制方面也有獨特的技術要求。此外，目前的許多人工智能數據處理平臺在云環境中運行計算，這可能不適合在通信受阻的環境或水下應用中運行的無人系統。然而，這一挑戰在未來可能會得到緩解，因為工業界開發的系統自主性與機載解決方案可能需要較少的云計算和數據訪問。

數據質量是另一個必須解決的問題，以將人工智能/ML納入無人系統。高質量的數據是自動分析的基礎，也是隨后為支持行動而做出的決定。需要這種高質量的數據來實現更多的自動化，以支持機載戰術處理、蜂群技術、時間主導的決策，并最終實現完全自主。[10]

在不久的將來，人工智能/ML解決方案可能已經成熟到有可能將其嵌入無人系統的程度。隨著系統的心態逐漸包括更多具有AI/ML能力的USV，細化CONOPS以包括這些系統在有人/無人搭配中的整合將越來越重要。人工智能的發展應側重于開發獨特的集成能力，以加強無人駕駛和有人駕駛系統之間的互操作性。

增加人工智能/ML將使無人系統能夠執行更大范圍的任務，這將直接提高作戰能力。更高保真度的人工智能也將消除對人類操作員持續輸入的需求。這將允許同時對多個無人資產進行更高層次的控制或監督，并通過減少操作人員的認知負荷來提高有效性，使操作人員能夠做出指揮決策并執行其他高層次任務。自主系統之間的機對機互動將促進效率，特別是在復雜環境中，通過實現自我組織、任務分工和活動協調。自主系統攝取、處理和分析大型復雜數據集并通過數據可視化向人類傳達有價值的數據趨勢或相關性的能力，將對人類和自主系統都有好處。

未來幾十年，無人系統能力的擴展將在很大程度上取決于在部隊結構中有效地組合人類和自主系統的能力。在中期，自主算法、改進的傳感器和計算機處理將改善人類和機器的合作，從任務級支持發展到行動支持，并將允許機器在各種行動中直接協助人類。最后，從長遠來看，人類將與幾乎完全自主的無人系統組成綜合團隊，能夠在有爭議的環境中開展行動[10]。

軍事行動將需要無人系統和人類（即飛行員、海軍陸戰隊員、水手、士兵或平民）之間的團隊合作。人機界面（HMI）是人類操作和從無人系統收集信息的機制。人機界面的直觀和高效程度將直接影響任務的成功。人機界面在歷史上一直是針對特定領域和/或車輛的，導致該部獲得了多個獨立的非集成系統。設計和實施的重點是單個無人駕駛系統的控制，而不是任務或使命目標。

在未來，最好是讓每個操作員控制多個無人系統，從而將人的角色從操作員轉向任務管理者。為了確保靈活性，人機界面必須支持一系列的控制選項，在這些選項中，人既可以是對自主系統沒有控制權的 "脫環"，也可以是監督無人系統的 "在環"，或者是行使命令控制特定車輛的路徑或有效載荷的 "在環"。能夠實現多車輛控制的人機界面將能夠支持新的能力，如無人系統合作提供廣域搜索；從多個角度檢查目標；跟蹤移動目標；以及中繼通信以減輕 "失聯 "情況。此外，新的人機界面有必要支持未來的戰爭團隊概念（如蜂群和 "忠誠戰術僚機"），以管理增加的可用信息和更復雜的控制傳輸和協調要求。

法律問題

USV是否可被視為 "船只 "或 "船舶 "是一個具有法律意義的決定，因為符合條件的船只擁有某些權利。國際法中沒有任何內容表明，USV不能被視為 "船只 "或 "船舶"。另一方面，也沒有任何規定說它們可以或必須被這樣認為。這個問題的解決對USV來說具有關鍵意義，但不幸的是，有一些復雜的情況使這一決定變得非常困難。

在《國際海上避碰規則》中，"船舶 "一詞經常出現（"船舶 "一詞在《國際海上避碰規則》中沒有定義）。事實上，該條例只適用于條例定義中所說的 "船舶"。COLREG的規則1規定："本規則適用于公海上的所有船只和與之相關的所有可供海船航行的水域"。COLREG規則3(a)對 "船舶 "進行了定義，其中指出 "船舶 "一詞包括各種類型的水上交通工具，包括用作或能夠用作水上運輸工具的非排水船（...）。第5條規定，每艘船都應通過視覺和聽覺以及在當時的環境和條件下的所有可用手段，隨時保持適當的觀察，以便對情況和碰撞的風險進行全面評估。這是自主或無人駕駛船只的法律問題的評論員們更加堅持闡述的主要障礙之一：為了有效執行，船上必須有人在場。在任何情況下，不管這是否仍然是不可能的，對COLREG規則的修改可以使無人駕駛的船只合法地運行。

就更精確地定義USVs的地位而言，故障點在于以下幾個方面[11]：

i. USVs應該被視為獨立的實體，還是作為其部署平臺的附屬品或組成部分？

ii. 哪些（如果有的話）USVs可以被視為 "船 "或 "艦"，哪些（如果有的話）不能（在這種情況下，它們必須被視為其他東西，如 "設備 "或 "物體"）。

iii. 對于那些可以被視為 "船只 "或 "船舶 "的USVs，如果有的話，哪些可以進一步被視為 "軍艦"？

iv. 對于有武器的USVs，哪些可以被認為是運送武器的 "發射或運載平臺"，哪些本身可以被認為是 "武器或武器系統"？

簡而言之，將USV稱為 "船 "或 "艦 "并非沒有困難4。可能需要對法律進行修改，或者對某些現有的法律條款進行擴展性解釋，以使無人駕駛的水面飛行器被視為符合適用于船舶的法律和法規。

軍艦是為非商業目的運營的政府船只的一個特殊子類，它本身就是一類船只。聯合國海洋法公約》第29條將 "軍艦 "定義為：： "屬于一國武裝部隊的船舶，帶有區別其國籍的外部標志，由該國政府正式任命的軍官指揮，其名字出現在適當的服役名單或同等的名單上，并由受到正規武裝部隊紀律約束的船員操作。" 乍一看，USV似乎永遠不可能有資格成為軍艦，因為除其他問題外，它不會有船員。

對第29條 "軍艦 "定義中的各個組成部分進行細分，可以得出以下結論：軍艦必須是一艘船；該船必須屬于一個國家的武裝部隊；軍艦必須有表明其國籍的外部標志；軍艦必須由該國政府正式任命的軍官指揮，其名字必須出現在適當的服役名單上。這里的要求的實質是，必須有人--具體地說，是一名正式任命并列名的軍官--實際行使對船舶的控制。這個人不一定要親自在船上行使必要程度的控制權。

最后，一艘軍艦必須由受正規武裝部隊紀律約束的船員來操作。同樣，"船員 "不一定要在軍艦上；如果遠程控制人員或程序員是受正規武裝部隊控制的個人，那么無人艦艇就符合 "人員配備 "的要求[11]。

USV的地位具有重要的法律影響。艦艇/非艦艇/軍艦問題的解決將決定它在多大程度上有權行使某些航行權利，允許特定的豁免權，有資格履行一些重要的海事職能，受其他國際海事法律制度的約束；并有權行使交戰權利[11]。

從享有權利和免除義務的角度看，將USV定性為軍艦對作戰國來說是最合適的。這種定性取決于兩點：滿足《海洋法公約》第29條對 "軍艦 "的定義，以及接受被如此定性的USV可被視為 "船只 "這一事實。

對于自主武器化的USV，本身并沒有禁止。相反，與所有其他武器系統一樣，USVs的使用必須符合武裝沖突法。這一結論與美國國務院無人機問題法律顧問得出的結論相一致： "戰爭法并不禁止在武裝沖突中使用技術先進的武器系統--如無人駕駛飛機或智能炸彈--只要它們的使用符合適用的戰爭法。" "那么問題是，這些系統的使用方式是否對其合法性提出了挑戰。

7 結論

盡管在過去的20年里，USV的能力有了廣泛的增長，但許多最有希望的技術進步仍然處于研究和實驗的領域。自主性和有保障的通信是USVs行動中的力量倍增器，但這些能力在短期內將是有限的。USV的發展也可以通過商定一個具有模塊化有效載荷的共同USV平臺，以及投資于提高USV續航能力的技術而得到加強。

從UAV和UUV操作中得到的一個廣泛接受的教訓是，無人系統并不是真正的 "無人"；更準確地說，它們是 "無人居住"。隨著自主性的增加，每個無人系統所需的操作人員數量將減少，這似乎是一種直觀的期望。然而，可能存在技術、維護或文化上的限制，需要一定數量的USV控制和支持人員，特別是在USV在有人和無人艦艇的混合海軍部隊中運行的情況下。

計算能力的提高使機器能夠完成更多過去由人類完成的重復性和高要求的工作。這些工作職責的范圍從簡單的自動化任務到更復雜的人工智能應用，直至自動駕駛車輛和農業設備。事實上，軍隊正越來越多地采用自主和半自主機器，以減少人類在危險環境中長期作業的風險或提高軍事效力，海軍也不例外。

人工智能和機器人技術的進步很可能繼續下去，并導致更廣泛地使用機器，特別是在危險環境中的重復性任務，這種環境對于在軍隊服役的人來說非常熟悉：

• 完全自主化的進展一直很穩定，但過渡到能夠對環境中的意外變化作出反應的系統還沒有發生，而且可能在幾年內不會發生。

• 如果沒有大量的投資和開發，設想中的無人駕駛車輛的軍事應用是不可能發展的。

• 在目前的殺傷鏈和作戰概念下，通常采用自主權來復制有人系統進行的行動。

• 政策--與自主系統及其應用交戰規則的能力有關的法律問題確實存在。這些系統在設計上不可能避免這些問題，也不可能避免人類的積極監督。通過在循環中插入人的行動來減緩自主系統的決策，很可能會在一個高強度和快速變化的環境中喪失關鍵的時間優勢。接受這種延遲，現在是，將來也是，一個無法通過技術改進來緩解的指令性道德決定。

除非依靠決定性的威懾，海洋控制基本上可以通過兩種方式實現：通過封鎖消滅或遏制對手的海軍力量，并通過反潛、反空、反水面、海軍水雷、電子和聲學、打擊、兩棲、特種和沿河聯合或單兵作戰來實現。

所有上述類型的戰爭都可以有效地看到USVs的有益整合，特別是在武器化的情況下，確保在更大的區域、更多的時間、更少的成本和更少的風險下進行海洋控制，而不是部署有人的平臺。當然，在有些任務中，有效載荷的重量、續航能力以及其他作戰和戰術要求（包括潛在的阻礙性法律考慮）將排除對無人駕駛能力的完全依賴，而是尋求與傳統載人平臺的協同合作。在任何情況下，無人系統，特別是無人水面飛行器，都非常可能被廣泛部署，以支持國家和盟國的戰略。

本報告重點討論與人工智能系統可能缺乏可預測性而導致的有關風險--被稱為可預測性問題--及其對國家安全領域人工智能系統治理的影響。人工智能系統的可預測性表明人們可以在多大程度上回答這個問題：人工智能系統會做什么？可預測性問題既可以指人工智能系統的正確結果，也可以指不正確的結果，因為問題不在于這些結果是否符合系統工作的邏輯，而是在部署時是否有可能預見到這些結果。

人們越來越擔心，使用不可預測的人工智能系統為高風險決策提供信息可能會導致災難性的后果，這將破壞公眾對部署這些系統的組織的信任，并可能侵蝕政府的聲譽。在國家安全領域，人工智能的使用引入了一個新的不確定性來源，可能會阻礙風險管理程序，并可能使責任鏈變得混亂。在這個領域，可預測性問題的影響可能導致關鍵基礎設施的安全風險、個人權利和福祉的風險、沖突升級或外交影響。

在本報告中，我們首先從技術和社會技術的角度分析了可預測性問題，然后集中討論了英國、歐盟和美國的相關政策，考慮它們是否以及如何解決這個問題。從技術角度來看，我們認為，鑒于人工智能系統的設計、開發和部署的多層面過程，不可能考慮到所有的錯誤來源或可能產生的新行為。此外，即使在理想的情況下，在設計或開發階段沒有錯誤可以假設或檢測，一旦部署了人工智能系統，仍然可能發展出形式上正確的（但不想要的）結果，這在部署時是無法預見的。

我們通過關注人機編隊（HMT-AI）來分析可預測性問題的社會技術影響。人機編隊代表了一種越來越普遍的人工智能系統部署模式。在HMT-AI中，人類咨詢、協調、依賴、發展并與人工智能代理交換任務。由于HMT-AI結合了人類和人工的自主性，它們通過增加人工和人類代理及其環境之間的互動的數量和類型而加劇了可預測性問題。在這種情況下，我們發現可預測性問題的三個主要來源：人機交互、人員培訓和（過度）信任。人機交互可能會助長不可預測的結果，因為它們可以掩蓋、扭曲或過分詳細地描述人工智能系統的工作原理，而培訓計劃可能沒有考慮到人工智能技術的學習能力和HMT-AI的長期慣例建設。同樣，在HMTAI中，人類代理人不加批判地接受AI系統的結果，這種過度信任的動態也可能導致無法預測的結果。

在確定了可預測性問題的一些根本原因之后，我們分析了英國、歐盟和美國的政策，以評估這些原因是否在相關的政策文件中被涵蓋，如果是的話，如何以及在何種程度上被涵蓋。我們確定了四個主要主題和一個缺口。它們是：控制、監督和價值調整；資源提升的方法；可信賴人工智能的發展；以及缺乏對風險管理措施的關注，以遏制可預測性問題的影響。

我們的政策分析包括八個建議，以減輕與可預測性問題有關的風險。關鍵的建議是將治理方法集中在HMTAI上，而不僅僅是AI系統，并將可預測性問題概念化為多維度的，解決方案集中在HMT-AI組成的共同標準和準則上。在這些標準和準則中，可信人工智能的要求是特別相關的，應該與評估人工智能系統的可預測性的標準和認證計劃以及審計HMT-AI的程序結合起來。支持在國家安全中使用HMT-AI的決定的成本效益分析和影響評估應該考慮到可預測性問題及其對人權、民主價值的潛在影響，以及意外后果的風險。為了確保在部署潛在的不可預測的人工智能系統時進行充分的風險管理，我們建議調整ALARP原則--在合理可行的情況下盡量降低--作為制定HMT-AI中可預測性問題的人工智能特定風險評估框架的基礎。

擬議的基于ALARP的框架將提供有用的實際指導，但僅僅是這樣還不足以識別和減輕可預測性問題所帶來的風險。需要額外的政策、指導和培訓來充分考慮人工智能可預測性問題帶來的風險。人工智能系統支持的決策的影響越大，設計、開發和使用該系統的人的謹慎責任就越大，可接受的風險門檻也越低。這些分析和建議應該被理解為可操作的見解和實用的建議，以支持相關的利益相關者在國家安全背景下促進社會可接受的和道德上合理的人工智能的使用。

建議

建議1. 政府應撥出研究經費，發展公私合作，對HMT-AI進行縱向研究。這項研究應側重于HMT-AI中的新舊決策模式，以評估編隊協議建設和培訓對績效和控制措施的影響。重點應放在為HMT-AI的具體動態定義新的培訓協議，以及加快風險管理標準和HMT-AI績效評估的發展。

建議2. 應該建立一個專門的HMT-AI認證計劃，以促進行業對為HMT-AI設計的AI系統的設計要求和評估的共識。任務之間的通用性、有效的溝通、性能的一致性以及對新隊友的適應性都應該包括在這樣一個認證計劃中。在開發不足的ISO標準的基礎上，這個認證計劃還應該擴展到過程的可追溯性和決策的問責制，以及評估HMT-AI信任程度的審計機制。這對于抑制HMT-AI中的過度信任和自滿態度是必要的，這種態度維持或擴大了可預測性問題。

建議3. 對國家安全領域的可預測性問題的政策反應應該側重于管理HMT-AI團隊，而不是單獨的AI系統。

建議4. 國家安全領域的HMT-AI的成本效益分析（CBA）應該包括對AI系統的可預測性以及技術和操作層面的相關道德風險的評估。為了促進各安全機構之間的一致評估，應該定義一個評估人工智能系統可預測性的標準量表，在這個量表上，使用（或不使用）人工智能的選擇應該根據上下文的CBA以及考慮公眾對風險和相關利益的態度來證明。這個尺度的定義應屬于獨立的第三方行為者的職權范圍，即與部署HMT-AI的公共機構不同。

建議5. 與其說是 "更多 "或 "更少 "的可預測性，政策建議應側重于可預測性的權衡，明確具體建議旨在解決可預測性問題的哪個方面，以何種方式解決，以及它們有可能加劇哪些方面，哪些緩解措施將被落實到位。政策應該認識到，可預測性是一個多維度的概念，在一個層面上可預測性的收益可能會以另一個層面的損失為代價。

建議6. 關于國家安全中人工智能可預測性問題的政策應該在正式和操作層面上解決可信度和不可預測性之間的聯系。例如，應該給人工智能系統一個可修正的可預測性分數，這應該包括在對系統的可信任度的評估中。人工智能系統的可信賴性應包括成本效益分析，以評估不想要的行為在不同部署背景下可能帶來的風險。

建議7. 應該為不可預測的人工智能建立風險閾值，這些閾值將圍繞不可預測行為的風險嚴重程度映射到其自身的可預測程度（例如，劃分為已知的已知因素、已知的未知因素等）。這些閾值反過來將為風險管理過程的發展提供信息，允許根據風險的可預測性及其影響對其進行優先排序。

建議8. 應該制定一個基于ALARP的框架，以評估不可預測的人工智能和HMT-AI的風險，并為任何給定的環境確定可接受的最大程度的不可預測性。這個框架應該包括:

• 對特定人工智能系統和HMT-AI的可預測程度的定量評估；
• 對導致部署人工智能系統的設計、開發和/或采購步驟的可追溯性的評估；
• 對部署條件的評估，例如，HMT-AI、操作員（或HMT-AI成員）的培訓水平、交互的透明程度、人類對AI系統的控制水平；
• 對部署該系統的潛在風險和預期收益進行成本效益分析（根據建議4）；
• 對假設情況的分析，以考慮風險暴露或緩解措施的有效性如何隨部署情況而變化；
• 人為推翻系統的協議和補救機制。

本文總結了關于自主軍事系統的測試、評估、驗證和確認（TEV&V）的挑戰和建議的部分文獻。本文獻綜述僅用于提供信息，并不提出任何建議。

對文獻的綜合分析確定了以下幾類TEV&V挑戰：

1.自主系統的復雜性產生的問題。

2.當前采購系統的結構所帶來的挑戰。

3.缺少測試的方法、工具和基礎設施。

4.新的安全和保障問題。

5.在政策、標準和衡量標準方面缺乏共識。

6.圍繞如何將人類融入這些系統的操作和測試的問題。

關于如何測試自主軍事系統的建議可以分為五大類：

1.使用某些程序來編寫需求，或設計和開發系統。

2.進行有針對性的投資，以開發方法或工具，改善我們的測試基礎設施，或提高我們勞動力的人工智能技能組合。

3.使用特定的擬議測試框架。

4.采用新的方法來實現系統安全或網絡安全。

5.采用具體的建議政策、標準或衡量標準。

在過去的十年中，計算和機器學習的進步導致了工業、民用和學術應用中人工智能（AI）能力的激增（例如，Gil & Selman，2019；Narla, Kuprel, Sarin, Novoa, & Ko, 2018；Silver等人，2016；Templeton，2019）。由人工智能促成的系統往往在某種意義上表現得很自主：它們可能會接管傳統上由人類做出的決定，或者在較少的監督下執行任務。然而，與武裝沖突期間的錯誤決定相比，一個真空機器人、一個高頻股票交易系統，甚至一輛自主汽車做出錯誤的選擇是可以通過糾正措施相對恢復的。軍事系統將面臨與民用系統相同的大部分挑戰，但更多地是在結構化程度較低的環境中運作，所需的反應時間較短，而且是在對手積極尋求利用錯誤的情況下。人工智能和自主軍事系統將需要強有力的測試，以保證不理想的結果，如自相殘殺、附帶損害和糟糕的任務表現是不太可能的，并且在可接受的風險參數范圍內。

為了自信地投入使用自主軍事系統（AMS），必須相信它們會對設計時可預見的問題和它們必須適應的不可預見的情況做出適當的決定。簡而言之，這些系統必須是熟練的、靈活的和值得信賴的。 當AMS要在狹義的情況下運行時（例如，要求一個 "智能"地雷在一天中的特定時間內施加特定的壓力時爆炸），要保證系統的行為符合要求就容易多了。它能遇到的相關不同情況的數量和它的行為反應（即其決策的狀態空間）都是有限的。擴大這個狀態空間會使保證更加困難。例如，一個自主的基地防御系統旨在根據目前的ROE用適當的武力來應對任何可能的威脅，預計會遇到更多的情況，包括設計的和不可預見的。要在這種情況下適當地運作，需要更多的靈活性，這反過來又要求系統更加熟練，允許它運作的人類更加信任。這些需求的相互作用是這些系統的許多T&E困難的一個核心驅動因素。

人工智能技術為美國防部（DoD）內的采購項目的測試和評估過程帶來了一系列的挑戰。首先，這些系統純粹的技術復雜性和新穎性可能難以駕馭。此外，美國防部的采購流程是在假設的基礎上進行優化的，而自主權可能不再成立（Tate & Sparrow, 2018）。例如，將承包商、開發和操作測試分開，假設我們有離散的、相對線性的開發階段，導致系統的 "生產代表 "版本。對于AMS來說，這可能不是真的，特別是如果它們在整個生命周期中繼續學習。此外，在我們擁有一個系統之前就寫需求，是假設我們事先了解它將如何被使用。因為AMS的熟練度、靈活性和可信度會隨著時間的推移而發展，并會影響人類如何使用或與系統互動，所以與標準系統相比，作戰概念（CONOPS）和戰術、技術和程序（TTPs）將需要與系統共同開發，其程度更高（Haugh, Sparrow, & Tate, 2018; Hill & Thompson, 2016; Porter, McAnally, Bieber, & Wojton, 2020; Zacharias, 2019b）。

然而，即使美國防部的采購流程被更新，美國防部員工用于測試和評估（T&E）的具體方法、工具和基礎設施將無法保證系統的性能達到預期。開發和設計工作包含了測試，通過內部儀器建立可測試性；提高軟件的透明度、可追溯性或可解釋性；對培訓和其他數據進行良好的管理和驗證，可以改善開發過程，同時也為測試和評估鋪平道路，但它們沒有被普遍采用。此外，能夠幫助項目克服所有這些挑戰的政策和標準要么缺乏，要么不存在。

什么是自主性？

自主性的定義繁雜眾多，有些定義對美國防部來說不如其他定義有用。許多定義包含了獨立、不受外部控制或監督、或與其他實體分離的概念（例如，牛津英語詞典，2020年）。然而，假設任何參與者將在沒有控制或監督的情況下運作，甚至是人類作戰人員，這與美國防部的政策和指揮與控制（C2）的思想相悖。不希望自主系統擁有選擇行動路線的完全自由，而是在其分配的任務中擁有一些受約束的自由。

與作戰人員一樣，可能希望與自主系統有一個C2或智能體關系。希望：1. 明確具體任務和/或整體任務的目標或目的，可能還有這些目標的更大原因，如指揮官的意圖（即做什么和為什么）。2.明確與任務相關的約束，如交戰規則（ROE，即不能做什么）。3. 不指定使用的方法或對每一種情況給出明確的應急措施，如對對手的反應做出反應（即如何完成任務）。

一個系統是否被授權為一項任務做出這些 "如何 "的決定，是本文將區分自主系統和非自主系統的方法。

在 "是什么"、"不是什么 "和 "為什么 "的限制下，為 "如何 "做出有用的、理想的選擇，假定了某種程度的智能。因為這些是機器，這就意味著存在某種程度的人工智能。需要人工智能來實現對非瑣碎任務的有用的自主性，這可能解釋了為什么人工智能和自主性經常被混為一談。在本文件中，我們將自主性稱為系統在其操作環境中的行為，而人工智能則是與該環境進行有意義的互動的 "內在 "促成因素。

本報告詳細介紹了“飛行決策和態勢感知項目”研究的結果。這項研究的目的是推薦措施和方法，以評估在未來垂直升降機（FVL）背景下影響飛行員決策和態勢感知（SA）的未來技術。

為了理解FVL航空環境下的決策，我們采用了以下決策的定義：決策包括形成和完善一個信念或行動方案所涉及的認知活動。

在一份臨時報告中，我們(1)回顧了當前描述決策和安全保障的理論方法，(2)確定在美陸軍航空兵環境中，新技術對決策和SA的影響，及替代理論對作戰評估方法的影響。我們通過整合與FVL飛行員最相關的決策模型的核心概念，創建了一個決策和SA的綜合模型。該臨時報告可在USAARL技術報告網站上獲得。

本報告的目的是支持和指導研究、開發、測試和評估學科的人員制定評估計劃并選擇方法和措施，以更好地評估潛在技術對FVL飛行員的效用和功效。本報告包括：（1）評估技術對決策和SA影響的方法和措施的回顧；（2）評估技術如何影響決策綜合模型中描述的五個宏觀認知功能的建議。

本研究有七個關鍵貢獻：

關鍵貢獻1：對當前決策和SA模型的回顧。在第一份報告中，我們回顧并總結了來自行為經濟學、認知心理學、人因工程、自然決策和從業人員社區的模型和理論。我們研究了這些模型和理論與FVL飛行員的相關性。

關鍵貢獻2：一個綜合的決策和SA模型。在第一份報告中，我們綜合了我們所審查的模型的核心概念，創建了一個飛行員決策和SA的綜合模型。決策的綜合模型建立在與FVL飛行員最相關的關鍵宏觀認知功能上（感覺、引導注意力、管理工作量、計劃和溝通/協調）。宏觀認知功能是快速、直觀決策和慢速慎重決策的基礎。該模型由兩個循環組成，即評估和行動，并由感性思維連接。感知是指整合新數據和現有知識的過程，以建立對正在發生的事情的理解，并產生對情況將如何演變的預測。這兩個循環代表了動態的過程，既為感性認識提供信息，也是感性認識的結果。輸出包括不斷發展的計劃、溝通和行動。

關鍵貢獻3：鞏固對FVL飛行者的預期認知要求。我們分析了以前對FVL領域的研究結果，以確定FVL飛行員的預期關鍵決策，并制定了這些飛行員的關鍵認知要求清單。我們將這些認知要求與決策和SA的綜合模型中強調的宏觀認知功能聯系起來。

關鍵貢獻4：描述了與FVL飛行員相關的新興決策輔助工具的清單。我們首先確定了旨在支持陸軍航空兵的航空和導航、通信和高級團隊合作的新興技術。然后我們描述了這些輔助工具是如何支持飛行員決策和SA的五個關鍵宏觀認知功能的。

關鍵貢獻5：關于新技術如何影響決策的經驗教訓。我們總結了過去30年實施新技術的經驗教訓。特別是，我們強調了過去的技術對操作員決策和SA的積極和消極影響。了解個人技術系統在過去的不足之處，為評估新技術對決策和SA的影響提供了重要基礎。

關鍵貢獻6：評估決策和SA的實驗方法和措施。我們回顧了在與陸軍航空相似的領域中研究決策和SA的方法，并確定了評估感知、引導注意力、管理工作量、計劃、溝通和協調的措施。我們為測試新的FVL輔助技術提供了推薦的基于結果的性能措施、過程措施、測試參與者評估和生理措施。

關鍵貢獻7：關于評估新技術效果的建議。我們為設計評估研究提供了一個建議的過程，以確定新的輔助技術對飛行人員決策和SA的影響。評價設計應包括闡明評價的內容。

建議。關于評估設計，我們提出了兩個高級建議：

首先，我們建議使用基于場景的方法來測試和評估技術，重點是探索一系列真實的場景，包括具有認知挑戰性的情況和 "邊緣案例"；其次，我們建議使用多種互補的措施來評估新技術對工作量、SA和其他宏觀認知功能的影響。關于下一步，我們鼓勵USAARL繼續編纂、操作和驗證適合在FVL背景下使用的措施。我們建議行使本報告中概述的評估程序，以制定評估新技術在決策和SA方面的最佳做法。我們建議創造機會，通過研討會和從業人員手冊等方式，傳播已確定的最佳做法。

最后，我們鼓勵制定方法和最佳實踐，以評估包含多種技術的綜合系統和預計用于FVL駕駛艙的個人技術界面，以盡量減少潛在的沖突或不一致的信息。

本報告收集了為支持將固有曲面地球模型引入下一代巡航導彈（NGCM）高保真建模與仿真（M&S）工具而進行的分析結果。這些結果用于記錄已實施的算法，預計與其他電子戰應用有關。

我們引入固有曲面地球模型的技術方法的關鍵原則是：1）確定代碼庫中與地球表面有關的計算的位置；2）重構代碼庫，將這些計算遷移到一個新的地球表面軟件對象。在其他方面，這涉及到引入一個關鍵的概念區別：以前，基座標框架和地球表面是混在一起的（地球表面和基座標系統的X-Y平面是一樣的）；我們的改變要求把基座標框架和地球表面作為不同的角色分開。

不同的地球表面對象的實現可以模擬不同的地球表面形狀。對于開發和測試，我們的計劃是按照以下策略推出這些對象：首先是平面地球，以保留傳統的行為；然后是球面地球，最簡單的曲面，以支持暴露和消除整個代碼庫中隱含的平地假設，同時受益于盡可能簡單的幾何算法；最后是扁球體，該類包括WGS84，但其許多算法明顯比球體的算法更復雜。