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隨著大規模作戰行動（LSCO）的決定性作戰訓練環境（DATE）場景變得更加復雜，敵對勢力（OPFOR）繼續變得更加適應獵殺和瞄準藍軍指揮所和關鍵資產，如整個戰斗空間的炮兵設備和反火力（CF）雷達。理解這一點至關重要，因為雖然美軍高度重視使用無人機系統(UAS)進行信息、監視和偵察(ISR)，以確定敵人在時間和空間上可能有高收益目標(HPTs)的位置，但OPFOR可以利用這一點并取得成功，因為一個簡單的事實:美軍使用紅方UAS進行狩獵，而且他們擅長于此。OPFOR不需要像美軍那樣使用紅方UAS進行大量的信息收集（IC），因為OPFOR明白，藍軍的火炮和雷達在大范圍內的移動足跡不多，因此，一旦他們找到HPT，他們可以很容易地使用紅方UAS與特種部隊（SPF）配合，用遠程精確火炮獵殺、瞄準和攻擊藍軍的關鍵資產。如果師炮兵（DIVARTY）、軍團野戰炮兵旅（FAB）和旅級直接支援（DS）營都有自己的目標定位UAS分隊，那會怎樣？這將縮短從傳感器到射手的殺傷鏈，減少目標逃脫概率，減少目標反應時間，減少動態重新分配給各師和軍團情報優先事項的ISR資產需要，提高獵殺、瞄準和塑造敵人炮兵縱深的有效性，同時不干擾他們各自S2/G2參謀部的IC工作。美國陸軍在如何分配無人機方面的這一革命性和根本性的轉變能否為擁有和主導狩獵提供解決方案，以對抗一個近乎對等的OPFOR對手，后者相信通過火炮和綜合防空可戰勝對手贏得戰斗?

本文將討論一個理論，即軍團的FAB、DIVARTY和BCT DS野戰炮兵(FA)BN，如果獲得了由一個灰鷹(GE)排組成的目標定位分隊的作戰控制權(OPCON) 。以及必要的人員來進行開發，允許炮兵部隊指揮官擁有師和兵團指揮官的目標定位過程。這個解決方案可以確保野戰炮兵部隊能夠打擊目標，削弱敵人的遠程火炮，瓦解綜合防空能力，并提高殺傷鏈的有效性，以滿足其指揮官的作戰重點。本文還將從條令、組織、訓練、材料、領導和教育、人員、設施和政策（DOTMLPF-P）的模式來看待這個問題，以提供一個整體的視角來看待從可能的訓練概念到陸軍范圍內的實施建議。

不斷發展的顛覆性技術被證明是軍事領域的游戲規則改變者，并正在改變戰爭的特征。新技術大大縮小了部隊與指揮和控制之間的空間、時間和信息差距。戰略和戰役層面的直接接觸戰正在逐漸成為過去。對敵人的遠程非接觸性影響成為實現戰斗和行動目標的主要方式。軍事機器人可以在所有的戰爭行動和所有的地形中發揮重要作用。世界上領先的軍隊正在開發機器人技術，使他們在戰場上獲得決定性的優勢。印度的對手正在開發這種技術，以便在未來的戰斗中充當力量倍增器。這項技術的發展對印度陸軍至關重要，因為它具有巨大的潛力，可以使地面上的士兵以更有效的方式執行其任務。它在巡邏、監視、掩蔽區的行動、探測和消除爆炸裝置、提高生存能力、后勤支持和軍事設施的安全方面的應用需要得到利用。完全自主的挑戰需要分析，但士兵與機器人的合作是一項可能的任務，特別是在印度的條件下。利用機器人技術將拯救寶貴的人類生命，但不一定能取代士兵，因為邊境的兩個戰線上都需要有地面部隊。為半自主士兵-機器人協作量身定做的解決方案值得關注，也是印度陸軍未來長期需求的必要條件。

中心思想

印度陸軍不可避免地需要分析和發展機器人能力，以便在戰場上為其提供決定性的優勢。本文分析了與該技術有關的各個方面，它的應用及它在各種地形中的應用，發展和應用中的挑戰，并為印度陸軍提供建設性的建議。

機器人軍事技術

機器人和人工智能（AI）是技術和認知智能的結合，用于模擬、處理信息和知識，在機器中建立模仿人類行為的能力。它是一種變革性的技術，在軍事領域有巨大的應用。軍用機器人是自主機器人或遙控移動機器人，設計用于監視、后勤、安全和攻擊性任務等軍事應用。這種軍用機器人是用若干代碼和算法組裝而成的。人工智能將在未來的戰爭中發揮更大的作用，使戰場機器人化，但并不完全否定人類參與的必要性。因此，人工智能、相關硬件、傳感器和控制機器人的綜合網絡構成了軍用機器人執行軍事任務的關鍵因素。根據要求，軍用機器人可以開發出不同的形狀和尺寸，它們可以是遠程控制的，也可以是完全自主的。根據應用，機器人可以被開發為攜帶不同類型的有效載荷。根據應用要求，傳感器、探測器、武器、編程軟件和其他有效載荷可以裝備在軍事用途的機器人上。 軍用機器人可大致分為無人駕駛航空器（UAV）、無人駕駛地面車輛（UGV）和水下無人駕駛車輛。這些可以進一步分為半自動和自動。 本文將主要關注陸地部分，該技術對印度士兵起到了促進作用和伙伴的重要性。

• 人工智能將在未來的戰爭中扮演更大的角色，使戰場自動化，但并不完全否定人類參與的需要

優勢

自主/半自主機器的創建不是為了成為 "真正的'道德'機器人"，而是為了遵守戰爭法則和交戰規則（ROE）。因此，影響人類士兵草率決定的疲勞、壓力、情緒、腎上腺素等都被去除；不會有個人所做的決定對戰場造成的影響。 軍事機器人可以不知疲倦地工作，減少人類的工作量，也減少戰場上的傷亡。它們是準確的，因此消除了人類的錯誤。使用機器人技術同樣能提高生產力，增強盈利能力。 這些機器可以在惡劣的天氣條件下，在核、生物、化學污染區等危險情況下工作。

全球趨勢

領先的發達國家正在開發能夠在有/無人類干預的情況下進行作戰行動的機器人。到2022年，美國的軍用機器人產業預計將達到308.3億美元，從2017年到2022年的年復合增長率為12.92%。 美國正在建立一個下一代作戰員，可以使用所有可用的數據來幫助決策，以減少風險，管理不確定性，并提高致命性。 被稱為 "超能作戰員"的機器人機器通過提供技術援助來縮短OODA環路內的時間，從而使美國特種作戰司令部（USSOCOM）的特種作戰人員具有認知上的優勢。

美國還開發了一些機器人系統，如FLIR系統公司的Centaur，一種遠程操作的中型無人地面車輛（UGV），為作戰人員提供了探測、確認、識別和處理諸如簡易爆炸裝置等危險材料的能力。 多用途戰術運輸車（MUTT）是一種跟隨士兵的UGV，在他們的路線上為他們攜帶裝備。MUTT也可以在戰場上運送受傷的士兵，以便其他士兵可以繼續他們的行動。遙控的MUTT可以在人類之前偵查一個地區，也可以用來發射武器。Themis"（履帶式混合模塊化步兵系統）是一種多功能UGV，旨在減少戰場上的部隊數量。該機器人有一個開放的架構，可以配備輕或重機槍、40毫米榴彈發射器、30毫米自動炮和反坦克導彈系統。它有一個自穩定的遙控武器系統，可以在大范圍內提供高精確度，也可以在白天和晚上發揮作用。Throwbot 2.0是Recon Robotics公司制造的可投擲機器人，僅重0.6公斤，可在室內和室外環境中發揮作用。這種軍用機器人實時傳遞情報和偵察信息。它是一個超輕量級的防水機器人，可以被扔到野外的任何地方，并被設計成可以在各種地形上爬行。

俄羅斯武裝部隊已經發展了UGV方面的專業知識，URAN6在敘利亞進行了嘗試和測試，Uran -9目前正在開發中，以支持步兵行動。他們經常對無人系統保持一種務實的態度，利用T-72（Shturm）和T-90（Prokhod）主戰坦克以及BMP-3（Vikhr）步兵戰車等舊平臺，將這些平臺轉換為可選擇的載人作戰系統，可以在無人模式下遠程操作。Uran-9的特點是 "一個遠程操作的炮塔，可安裝不同的輕型和中型口徑的武器和導彈。Sorantik正在開發的另一種UGV被指定用于偵察和火力支援任務，但也可以承擔掃雷和巡邏任務。該車可以在全自動模式下運行，但也可以由作戰員直接控制。

• 軍用機器人可以不知疲倦地工作，減少人類在戰場上的工作量和傷亡，同時消除決策中的人為錯誤

山地戰中部署

印度北方邊境的多山地形給武裝部隊帶來了巨大的挑戰。空中機器人平臺可以通過利用第三維度來提高對形勢的認識。可以獲得峰頂以外的實時信息，通過人工智能算法處理，無論是在無人機上還是在操作員端，都可以提供實時的目標情報。一系列微型到遠程的無人機現在正被各種軍隊用于監視。通過武裝UCAVs和游蕩彈藥，半自動的精確瞄準也是可行的。配備有合適的傳感器和攝像機的地面機器人可以執行不同的任務，移動機器人可以遠程操作進行偵察巡邏，并將視頻和圖像傳回給操作員。機器人實際上可以充當巡邏隊中領先的先遣偵察員的伙伴。配置一個機器人以登上和降低山地高度和障礙物是一個挑戰，可以通過改變設計使其更加靈活、堅固和使用更多的動力來克服。該系統必須被設計成既能克服樓梯等規則形狀的障礙物，又能克服巖石、倒下的樹木和其他雜物等不特定形狀的障礙物。"設計基準是能夠走上45度傾斜的平坦表面或不規則的障礙。有時要求高達50度或更陡峭"。

在被雪覆蓋的山區進行搜索和救援是另一個應用，軍隊中使用的機器人可以在拯救生命方面發揮關鍵作用。大多數傷亡是由于延遲向受害者提供必要的援助而發生的。許多國家正在大力投資，以最大限度地縮短反應時間，以挽救最大數量的生命。它們可以由士兵從一個指揮中心遠程操作。在某些情況下，它們甚至可以自主地工作。美國的Vecna技術公司正在開發戰場提取輔助機器人（BEAR），它可以從戰場上營救士兵而不危及人的生命。

印度軍隊在從連隊到更高的總部和彈藥到后勤基地的許多基地/地點駐扎。在這些邊境地區的安全和防御是一個挑戰，可以有效地開發機器人來保護這些基地的安全。美國已經開發了機器人狗，它是一種靈活的移動機器人，以前所未有的機動性瀏覽地形，使你能夠自動完成常規檢查任務和安全地捕獲數據，該系統已經部署在美國的各個基地。

在沙漠和半沙漠地形中利用機器人

沙漠/半沙漠地帶的行動通常以機動性為特點。機動性是贏得戰斗的一個決定性因素。UGVs在機械化戰爭中帶來了一場革命，提供了相應的機動性。半自動的UGVs可以幫助偵察部隊實現對局勢的了解，就像眼睛和耳朵一樣。除了可以在UGVs中內置大量的傳感器外，它們還可以發射無人機作為天空中的眼睛，也可以作為無線電通信的中繼。對己方和敵方機械化編隊的實時地理定位、圖像、坦克、物體的自主識別可以證明是一個游戲規則的改變者。需要開發一個UGV和半自主坦克的組合，它可以在進攻戰中穿透敵人的蓄意防御，通過建立一個機器人射擊陣地系統來支持戰術編隊的防御行動，為前進的單位和分隊提供火力掩護，并壓制敵人的武器系統。還可以開發機器人用于炮兵偵察和為地基火炮的發射提供服務。可以利用UGV進行工兵偵察、布雷、掃雷、在雷區和其他障礙物中清理出一條通道并支持其談判。他們還可以在敵人的火力影響區布置煙幕。最后，UGV可以在后勤方面發揮重要作用，作為移動后勤縱隊的一部分，還可以協助傷員撤離。

機器人是反恐行動的重要工具

機器人在全球反恐戰爭中發揮了重要作用，它們被用來探測和消除可能爆炸的可疑物體。機器人可以在近距離戰斗中充當領頭的偵察兵或進入者，它們不僅可以探測到威脅，還可以在最初的炮擊中首當其沖，然后將恐怖分子消滅。它們可以作為士兵的伙伴，在城市戰斗中發揮作用。偵察機器人也被稱為 "投擲機器人"，是 "小而輕的機器人，足夠堅固，可以通過窗戶或門縫投擲。該機器人配備了一個攝像頭，可以在不派人的情況下看到建筑物內的情況"。這些低端機器人可以很容易地被開發出來，以便在建筑物/房間干預之前立即了解情況。反簡易爆炸裝置機器人可用于識別和拆除封閉區域、建筑物、道路和車輛中的簡易爆炸裝置和其他危險物品。它們需要被整合到炸彈探測系統中。根據反簡易爆炸裝置的任務，它們可以攜帶各種有效載荷。

挑戰

• 印度的軍事技術發展系統以一種孤立的方式進行。這是能力發展的垂直領域內不信任的一個因素。這一挑戰需要得到解決。

• 根據分配的任務為前線部隊配備模塊化設備是一個挑戰。這些系統應該是多功能的、可互操作的，并且有能力整合到武裝部隊現有的和先進的結構中。

• 為系統開發綜合網絡，使其在各個層面上運行是另一個重大挑戰。

• 邊界沿線不同的地形和天氣條件要求不同的電力需求和高效的傳輸系統，以獲得更高的速度、靈活性、準確性、耐久性和堅固性。

• 與移動機器人平臺之間傳輸的數據，特別是視頻，其安全性至關重要，需要采取足夠的措施來建立安全的網絡和加密，并采取強有力的ECCM措施。

建議

• 印度陸軍的機器人系統需要圍繞七個主要技術/原則進行開發：算法、數據、軟件程序、綜合網絡、軍民合作、綜合研究與開發和強大的制造。

• 這些技術需要在一個屋檐下以綜合方法開發，作為政府的整體方法。

• 正如本文所建議的那樣，原型開發應該以部門（地形）為基礎，口號應該是小規模開始，快速測試和大規模。

• 研究和開發的預算應該是專用的和長期的，目的是針對中小微企業和私營企業。如果一個公司/行業的研究沒有資金，而且對產品沒有確定的需求，那么它就不會投資于技術。隧道的盡頭必須有光，才能讓印度的年輕人的思想繁榮起來。

結論

人工智能和機器人不再是小說或基于科幻的好萊塢電影的單純想象，它們現在是一個現實。勇敢的、英勇的血肉之軀的士兵需要與智能材料和更聰明的非人類士兵合作，他們不關心獎章、徽章或在調度中的提及。發達國家正在開發這種技術，它正在改變戰爭的特征。印度IT行業擁有巨大的領域知識，并被印度和國外的民用產業在多個領域利用。這種人才需要被利用來開發這種技術以促進國家安全。這項技術的發展對于提高印度軍隊的能力至關重要，需要采取措施來建設這些能力。

第五代空戰通過匯集空中行動的所有組成部分改寫了空中力量的提供。第五代指揮與控制（C2）將需要減輕對手否認、混淆、模仿和降低指揮官做出正確決定所需的信息，同時確保敏捷性并允許高節奏的行動。澳大利亞的 "分級指揮，敏捷控制 "概念為未來的C2提出了一個混合模式；然而，實現這樣的愿景取決于人的因素以及空中指揮官及其下屬適應新工作方式的能力。空軍指揮官將需要能夠在有限的通信條件下傳播意圖、優先事項和限制，而空軍將需要能夠在必要的作戰節奏下執行指令，在復雜的情況下做出戰術決定，而不需要持續的監督。因此，第代C2將需要善于培訓新的思維方式和培養整個空軍企業的信任文化的領導人。

引言

自從空戰能力的代際結構出現后，空中力量提供的代際變化的想法已經超越了純粹的技術描述，擴展到描述空中行動的所有組成部分的新概念。第五代空戰現在可以被設想為包括四個部分：一個網絡、一個戰斗云操作概念、一個多領域的焦點和一個融合戰的結構（Layton, 2017）。本文首先通過作戰環境的角度探討了第五代指揮與控制（C2）所需的特征。然后，本文探討了與第五代C2相關的組織目標和方法，探討了這種演變所需的人力變革杠桿。最后，本文匯集了第五代C2的含義，考慮第五代空中指揮官的關鍵特征。

重新定義指揮與控制

• "我們將擁有由第三代指揮官領導的第五代能力。"- 海軍二星級軍官定義了對新C2概念的需求

最近在低強度、寬松的信息環境中的C2經驗創造了一種文化，不能適當地優化第五代戰爭的能力。各軍種對C2有許多定義，但有必要為第五代戰爭的C2創建新的定義。澳大利亞國防軍（ADF）已經確定需要將指揮和控制分開，以強調每個組成部分之間的區別。因此，澳大利亞未來的C2概念確定，為了接受 "任務指揮 "的理念，指揮官需要確定要實現的目標，而 "控制 "要素將確定如何協調部隊實現這些必要的結果（ADF，2019）。諸如此類的最新定義將被證明在允許空中指揮官使用C2的替代方法更有效地指揮他們的部隊方面至關重要。由于本文最終側重于了解第五代空中指揮官的特點，因此必須了解他們將成為C2系統的一部分的目標。C2系統的目的是將軍事力量導向一個目標。因此，C2系統的功能是確保為實現部隊的目標而統一努力。除了這一目的和指揮的主要功能外，C2系統還需要允許部隊成員在所需的作戰節奏下進行整合和同步，同時確保資源的最有效利用。

第五代C2：作戰環境

第五代平臺的建造是為了收集大量的數據。這些擴大的信息流將需要被快速處理，以使空中指揮官更好地了解戰斗空間。自主系統和高速網絡將使行動在非常高的節奏下進行成為可能，并使執行行動和效果的快速時間軸成為可能。這一變化的潛在結果將是深遠的。想象一下，通過一個類似于共享汽車服務的系統進行聯合火力協調，以及類似于社交媒體平臺的目標協調系統。另一方面，對手將越來越有能力拒絕、混淆、模仿和降低空中指揮官做出正確決策所需的信息，以阻止決策的行動，或者通過壓制指揮官使其失去效力（ADF，2019）。因此，未來的C2將需要使敏捷的決策和高節奏的行動成為可能，這使得部隊能夠對利用類似能力或具有超過我們決策周期能力的對手做出快速反應。

• 因此，未來的C2將需要使靈活的決策和高節奏的行動成為可能，這使得部隊能夠對使用類似能力或有能力超過我們決策周期的對手做出快速反應。

第五代C2：組織目標

在過去，成功的行動是通過一個單一的統一指揮部，通過下屬的等級制度下放權力來實現的。這是一個已經被利用了幾個世紀的過程，通信系統已經完善，可以通過僵化的等級制度將信息傳遞給集中的指揮者。傳統上，等級制的C2結構被認為是C2的最佳方法，無論是正強化還是負強化。然而，未來的作戰環境將限制這種系統實現它所設計的目標的能力。最近的沖突越來越證明集中式C2結構對攻擊的抵抗力最差，這一特點在1991年海灣戰爭期間被利用來削弱薩達姆-侯賽因軍隊的決策能力。在那場沖突中，聯合國（UN）部隊阻止了伊拉克戰術指揮官從他們的領導層接受命令。由于權力的集中和這些戰術指揮官不愿意在沒有授權的情況下采取行動，聯合國部隊可以奪取決定性的優勢。

圖7.1：網絡結構

集中式C2結構導致了集中的信息處理，它為空中指揮官提供了做出所需決策的信息。這就造成了信息系統具有對手可以攻擊的固有弱點，并給通信基礎設施帶來了越來越多的負擔。例如，盡管最近在通信技術方面取得了進展，但對通信帶寬的需求仍然超過了供應。未來的沖突將看到空軍面對的對手將通過攻擊集中的C2節點和信息系統來限制空軍指揮官指揮部隊的能力。第五代C2需要分散化，以使其在適應快速變化的環境時更具生存能力和敏捷性。因此，未來的C2系統需要使用敏捷的方法進行重新設計，以便在信息戰環境中減輕威脅，并能產生超過對手的作戰節奏。

向更敏捷的C2轉變可能會以犧牲統一的努力和效率為代價。空軍必須在統一工作的傳統需求和敏捷性的新需求之間取得平衡，以便從未來的C2中創造出作戰優勢。根深蒂固的等級制度將需要轉型，以使其適應更多的協作環境，在這種環境中，直接控制的程度要低得多。作為回報，聯合部隊將從更有效地接觸和協調部隊成員的能力中獲益，而不會被多層復雜的組織結構和程序所扼殺。因此，現有的組織模式和系統將受到第五代C2的挑戰。網絡設計者將發現第五代C2比等級組織的情況更具挑戰性。圖7.2抽象地說明了C2設計中的選擇空間。然而，空軍有機會采用與現代架構一起的C2組織模式，它可以實時適應網絡的狀態。這與僵化的C2組織形成對比，在這種情況下，需要適應的是網絡。

圖 7.2：指揮與控制 (C2) 設計的選項空間

第五代C2：方法

• "如果我不能通信，我就不能指揮。" - 空軍一星評論他們在演習中對多種通信形式的要求

遺留的C2系統的元素可能需要保留，以確保C2的一些基本租戶能夠被保留下來。澳大利亞國防軍利用指揮和控制的分離，提出了 "分層指揮，敏捷控制 "的概念（澳大利亞國防軍C2概念2019）。分級指揮，敏捷控制的概念確定了可用于C2每個組成部分的不同結構，認為通過確定任務目標的分級指揮結構可以保持工作的統一性，而敏捷的控制結構可以實施這些目標。在第五代C2結構中，指揮的目的是確定要實現的 "什么"。指揮官接受政府的指示，將決定利用哪些力量來實現這一方向，并確定他們對如何實現這些目標的意圖。指揮的等級制度被用來通過統一指揮來實現統一的努力。與敏捷控制不同的是，指揮結構的改變將需要罕見的、精確的指導。如果采取敏捷的指揮方式，軍事工作的重點可能會像每次指揮權變更時新的指揮官調整作戰目標那樣頻繁變化。

另一方面，控制的目的是確定如何實現指揮部的指令。敏捷的控制結構被設想為確保在信息戰環境中的彈性，具有快速調整的能力，形成和改變協作關系，以確定實現指定任務目標的最有效方式。控制者將需要利用指揮官的優先事項和意圖，以優化利用現有資源的方式與部隊成員進行協作。在這種協作中，能夠控制其他部隊要素行動的平臺將形成和重新形成彼此之間的關系，并主動改變C2結構。這樣的靈活性水平將確保在空軍了解環境和溝通能力發生變化時能夠保持其有效性。分層指揮、敏捷控制的概念也為有效的C2自主系統提供了一個基礎。自主系統可以通過提出方案或測試計劃來協助指揮官和控制人員的決策。由于對控制有不同的定義，自主系統也可以用來指揮部隊成員的行動，在保持人類對行動的監督的同時實現自主的優勢。

最后，通信方面。在最近的大多數沖突中，空中指揮官都可以通過任何他們想要的方式進行通信。從戰術到戰略層面的實時通信聯系基本上沒有中斷過。然而，在未來的沖突中，所有的通信都將被爭奪，給通信架構設計者帶來復雜的挑戰。哪些通信需要被優先加固，在發生攻擊時，哪些元素需要被優先恢復？分層指揮、敏捷控制提供了一個答案，它強調了在控制層面保證通信的必要性，但允許指揮部利用 "突發 "的通信來獲得信息并迅速發布命令。這樣一來，即使在有限的通信可用性下，空中指揮官也能保持有效，在再次沉默之前 "上天入地"。

第五代空軍指揮官的特點

為了在不可能實施持續指揮監督的未來作戰環境中抓住優勢，空中指揮官將需要能夠通過有效地傳達意圖、優先事項和限制來履行其職能。因此，分散的C2需要指揮官能夠利用有限的通信手段清楚地傳達意圖，對根據有限的信息做出決定充滿信心，并相信部隊成員會在有限的監督下執行必要的任務。由于空中指揮官沒有直接進行戰術干預的奢侈，他們有必要能夠傳達足夠廣泛的意圖，以允許邊緣作戰人員采取必要程度的行動，同時防止不可接受的后果。對空中指揮官的一個關鍵測試將涉及他們如何能夠確保部隊能夠在盡可能少的限制下行動。例如，與其為每個部隊單位指定具體的行動區域，空中指揮官將需要確定行動受到限制或禁止的區域。這種方法將使部隊成員有最廣泛的能力來開展行動。

• 由于空中指揮官沒有直接進行戰術干預的奢侈，他們有必要能夠傳達足夠廣泛的意圖，以允許邊緣作戰人員采取必要程度的行動，同時防止不可接受的后果。

降級的通信環境也將要求指揮官能夠自如地根據有限的信息做出決定。指揮官需要能夠確定他們需要做出哪些決定，以及做出這些決定需要哪些信息，但他們不會掌握做出這些決定所需的所有信息。依靠下級推送履行職責所需的信息，空中指揮官需要確信他們將獲得必要的信息，以便在他們 "升空 "時做出必要的決定。他們還需要相信，短促的命令會被理解，因為不可能有冗長的交流來完善和監督戰術執行。為了以這樣的方式進行領導，空中指揮官將需要相信，在盡可能低的決策層操作的作戰人員和人員將執行他們的意圖并發揮他們的作用，而不需要不斷的監督或選擇向更高的當局尋求指導。

同時，需要確保部隊的必要整合，使控制要素能夠有效協作。行動的成功將取決于控制人員之間的信任以及他們在沒有持續指導的情況下進行遠程協作的能力。指揮官的意圖仍將是指導控制人員行動的唯一最寶貴的工具，并使他們能夠做出與優先次序、分配和行動有關的適當判斷，即使在不可預見的情況下。但這種行為將需要通過經驗和演習來訓練，C2系統被迫進入這種操作模式。轉向敏捷控制是任務成功的必要條件，但考慮到空軍既定的作戰方式，可能不容易實現。指揮官將被要求接受訓練活動中的失敗，以便部隊能夠在最真實的作戰環境中學習。然而，在空軍指揮官和下屬控制人員之間建立所需的信任水平，需要善于培養整個企業信任文化的變革性領導人。

結論

• "如果我們不能相互信任，我們就無法解決這個問題"- 陸軍二星評論集中式C2的關鍵驅動因素

未來的作戰環境產生的信息量將遠遠超過目前C2能力的能力。敵方將拒絕、混淆、模仿和降低空中指揮官做出正確決策所需的信息，阻止這些決策的實施，或使空中指揮官失去效力，從而使他們不堪重負。為了在未來的作戰環境中取得決定性的優勢，空軍將需要采用混合C2模式，如分級指揮、敏捷控制概念所設想的模式。第五代空中指揮官將需要通過傳播意圖、優先事項和限制來實現他們的作用，這些意圖、優先事項和限制可以在沒有持續指揮監督的情況下實施。空中指揮官所需要的信任程度是，他們必須相信他們的意圖將被實現，即使他們不能在短時間內溝通或傳播命令。控制員將需要相信指揮官會通過行動支持他們所做的決定。

空軍指揮官將需要訓練新的思維方式，使控制人員能夠在復雜的情況下做出必要的決定，并善于在整個企業中培養一種信任的文化。改變文化是困難的，但軍事組織善于在他們的人員中產生信任，從年輕的士兵開始訓練，使他們的領導相信他們可以合法地和道德地奪取一個人的生命。在整個職業生涯中，高級軍官得到的培訓和經驗使他們的領導人相信他們可以帶領成千上萬的人員和數十億美元的設備進入戰爭。通過為他們的人員提供適當的培訓、評估、經驗、授權和監督，空中指揮官可以建立一種信任的文化，使他們的部隊在第五代C2中表現出色。

軍事應用和指揮與控制（C2）系統可以從與物聯網（IoT）的整合中受益，因為物聯網的普遍性和普遍性可以大大改善對形勢的認識。在本文中，我們介紹了物聯網可能使軍事應用和現有C2系統受益的幾種情況。我們將這些場景與商業軟件和硬件的推動者聯系起來。最后，我們提供了一個系統的高級架構，我們在2021年聯軍戰士互操作性演習（CWIX）中使用該系統來展示物聯網與C2整合的好處。

物聯網和C2整合的應用場景

在下文中，將介紹由科學和技術組織（STO）信息系統技術（IST）-147和IST-176研究任務組（RTG）提出和探索的幾個展示物聯網和C2整合的場景，以及這些RTG探索的新場景和場景的擴展。

可部署的檢查站：在這種情況下，我們考慮一個部署在高安全區域之外的檢查站，如軍事基地，并可能由聯盟伙伴操作。由于位置和對運營商的部分信任，考慮使用低成本的COTS硬件，而不是特定的和可能的機密軍事硬件。在檢查站，安裝了多個物聯網傳感器，這些傳感器能夠自動檢測車輛是否為已知車輛，例如，通過分析車牌、發動機類型、車輛類型、車輛重量、車輛顏色，并通過面部和語音識別等方式獲取司機和車內人員的信息。如果檢查結果表明是經授權的車輛和有足夠權限的人，則允許該車進入該場所。否則，或者如果車輛沒有停下來，就會部署一架能夠追蹤物體的無人機來跟蹤該車輛。無人機通過長距離（LoRa）無線電協議發送關于事件和當前狀態的信息。對可部署的檢查站方案感興趣的技術包括用于車牌識別的人臉識別和光學字符識別（OCR），用于重量測量的力傳感器，語音識別，物體跟蹤和LoRa。

人道主義援助和救災（HADR）：我們考慮一個場景，即智能城市受到自然災害的襲擊，如地震、龍卷風或洪水。STO已經分析了這種場景的高級版本，作為危機管理桌面演習的一部分[9]。軍隊被要求協助當地政府機構提供必需品，如食品和醫療用品，以及醫療和搜救支持。指揮官的優先事項是增加可用的信息源數量以改善SA，接收實時后勤信息以改善規劃，監測移動部隊的健康和能力，并通過智能物聯網設備增強部隊的信息收集和處理。為了優化其工作的效率和效果，軍事人員依靠從幸存的智能城市基礎設施中檢索的數據。智能城市基礎設施包括傳感器、執行器和通信設備，例如，帶攝像頭的交通燈柱用于監測交通流量，以及污染和深L傳感器、智能交通網絡和智能電網。為了增強這些可能因災難而退化的能力，部隊也會在關鍵地點部署自己的傳感器，這些傳感器的數據也可以與地方當局共享，并用于建立一個共同的安全區[10]。在HADR場景中，從軍事應用的角度來看，感興趣的技術包括團隊感知工具包（TAK）服務器（FreeTAK）、安卓團隊感知工具包（ATAK）、智能城市應用程序接口（API）、可部署的氣體傳感器、運動傳感器、射頻（RF）傳感器、空氣質量傳感器，以及物體檢測和識別（通過攝像頭）。

智能基地：我們的智能基地方案是智能基地成本方案[11]的延伸，并確定了民用物聯網技術可以提供顯著附加值的幾個領域。事實上，在監測電力和環境條件、檢測設備故障和失效、實現預防性維護、監測物流和管理補給等方面，智能基地與智能城市有許多共同特點。這可以通過物聯網功能來提高智能基地的安全態勢（例如，預警系統和偵察工作）。鑒于與眾所周知和研究過的智能城市場景的相似性，我們在此不進一步闡述智能基地的場景。

連接士兵的分布式網絡：在這種情況下，我們考慮由多個單位的士兵執行一個特定的任務，例如巡邏。為了改善士兵的健康狀況，在執行任務期間，使用各種類型的可穿戴傳感器，如標準脈搏血氧儀[12]，或專門設計的心電圖（ECG）傳感器，如可穿戴健康貼片[13]，不斷監測他們的生命體征，另見圖1a。每個士兵單位，如圖1b所示，都配備了一個行星間文件系統（IPFS）節點，能夠接收屬于該單位的注冊傳感器的數據，因此，也充當了網關的角色。我們考慮兩種連接方案。在第一種方案中，傳感器通過藍牙[14]與士兵的智能手機連接，后者記錄傳感器數據、全球定位系統（GPS）數據和其他信息，并使用移動API（如[15]）將它們存儲在IPFS中。第二種選擇是通過LoRa[16]連接到最近的IPFS節點，作為一個網關[17]。關于一個單元的每個元素的信息被引導到一個可信的網關/IPFS節點，使數據在整個分布式網絡中可用。網關的分散存儲存儲相關數據，并將它們與現有的IPFS對等體同步，因此提供冗余。一個本地部署的軟件即服務（SaaS）應用程序（如Thinger.io平臺[18]）處理、分析和理解IPFS中的數據。該應用或相關的C2應用，如ATAK或北約共同作戰圖（NCOP），可以將這些信息提供給其他利益相關者，如圖2a所示。分布式C2應用的主要操作優勢是沒有單點故障。在任何時候，感興趣的利益相關者都擁有存儲在IPFS中的關于部隊的最新數據點（健康、疲勞、壓力）。

威脅識別：這個場景是連接士兵的分布式網絡的延伸。考慮一種情況，即在執行任務期間，一個單位遇到了敵人的炮火或聽到了附近的爆炸聲。一些COTS組件和服務可以用來開發更好的SA。例如，可以部署一架無人機，如Parrot ANAFI熱能無人機[19]，以初步偵察周圍地區的情況。收集到的圖像可以使用容易獲得的物體檢測服務進一步處理，如Facebook的Detectron2庫[20]，以及跟蹤能力，如Bobby Chen的物體檢測和跟蹤庫[21]。無人機可以被訓練成對某些手勢作出反應，例如，使用Facebook Research的FrankMocap姿勢估計器[22]，與生物指紋掃描儀輸入相聯系，并使用諸如[23]的人臉識別能力，只為已知的一組人服務。在空中飛行時，無人機可以 (1)進行物體檢測，并將數據發送到最近的網關，存儲在IPFS中（見前一個場景），或者(2)進行物體檢測，通過LoRa向最近的網關或手機發送一個JavaScript對象符號（JSON）數據結構，并可能將這些數據存儲在IPFS中（見前一個場景）。如果消息被發送到LoRa網關（例如，使用Libelium Meshlium[24]），網關必須被配置為將數據發送到消息隊列遙測傳輸（MQTT）服務器，例如HiveMQ[25]，以及發送到可擴展消息和存在協議（XMPP）服務器，例如Ignite Realtime Openfire[26]，它與C2系統集成，例如ATAK、NCOP、JChat。圖2b顯示了這第二種能力的圖示。上述方案的主要操作好處是在不危及人的生命的情況下增加了安全系數。

病人追蹤：這種情況涉及在屬于不同國家的設施之間跟蹤受傷的士兵（病人）。在這種情況下，所有士兵都被貼上射頻識別（RFID）標簽。每個RFID標簽都能唯一地識別一個士兵。此外，士兵的設備可以包含一個GPS追蹤器，該追蹤器被設計為在特定的時間間隔內或當集成加速計檢測到持續的運動時通過LoRa發送數據。受傷士兵在醫療設施之間被運送，直到他們到達本國或屬于本國的醫療設施。醫療機構會遇到屬于不同國家的士兵，應該記錄這些士兵的健康信息和狀態。在所有醫療機構中，工作人員應在當地數據庫中記錄他們認為必要的關于病人健康的所有信息。這些信息，以及進入和離開的時間戳，應該與士兵的RFID相關聯，并記錄在數據庫中，以便日后查詢。在這一點上，參與病人追蹤的任何一方都可以以這樣的方式查詢士兵的信息，即它只能檢索它需要知道的信息。為此，我們使用私有集交集（PSI），如谷歌的私有連接和計算項目[27]）。此外，各國可以在不接觸個別國家的未加密數據的情況下分析趨勢（例如，使用IBM的完全同態加密（FHE）工具包[28]），以確定模式，如訪問一組醫療單位的大多數病人在哪里花費最多時間，哪個醫療單位在任何特定時間有最多病人，等等。圖3顯示了一個圖，更詳細地描述了母國檢索其士兵當前位置信息的過程[29]。這個場景可以作為MEDSUITE的一部分來實現（見第3節）。所關注的技術包括PSI、同源加密（HE）、RFID、GPS和LoRa。這些技術在全文中被提及，并在下一章中進一步討論。病人追蹤的主要操作優勢是在不犧牲用戶數據保密性的情況下，支持國家間病人信息共享的自動化。

C2系統

已經確定了幾個可操作的 C2 系統，可以可視化或處理從 IoT 獲得的數據。

• MEDSUITE：醫療信息與協調系統；
• NCOP：北約共同行動圖；
• ATAK-CIV：民用安卓團隊感知工具包；
• 系統性SitaWare套件
• JChat：基于文本的異步聊天通信

物聯網和C2整合的體系結構

物聯網涉及廣泛的硬件產品（板卡、無線通信、傳感器）、軟件解決方案、框架和平臺。在本節中，我們對與軍事場景相關的技術和解決方案進行了非詳盡的概述。我們把重點放在廣泛可用和已知的商業現貨（COTS）解決方案上。這些技術手段可分為功能、安全和輔助性手段。

圖4顯示了聯合物聯網應用的擬議架構，包括上面討論的一些技術推動因素。在消息交換方面，MQTT協議允許物聯網設備之間交換消息。它的pub-sub架構是一個事實上的標準，被所有主要的云供應商使用。此外，IST-176工作組目前正在對屬于各個國家的物聯網系統之間的互操作性進行研究。使用社區支持的板卡，如Arduino和Raspberry Pi，在開發的便利性和速度以及技術支持的可用性方面帶來了顯著優勢。使用LoRaWAN可以有效地進行長距離的通信。它提供了安全性和可靠性，并有一個龐大的社區來支持它。LoRa依賴于能夠翻譯信息的網關，然后通過互聯網發送。然而，這在遠程環境中是不可行的。在這些情況下，我們建議利用衛星通信，使用銥星衛星星座和銥星短波數據收發器。根據所選擇的場景，標準的WiFi和藍牙總是很好的選擇。在需要公共云組件的情況下，或在實驗和驗證的情況下，主要的云供應商提供類似的功能。作為物聯網應用的主要C2系統，ATAK已被證明是一個合適的選擇。它是開源的，并被積極維護。該服務器的最新版本，即Free-TAK，支持與JSON消息的Representational State Transfer（REST）通信，允許與其他系統輕松集成。REST還沒有完全發揮作用，因此可能需要一個較低層次的整合。對于一個功能齊全的C2系統，我們推薦NCOP，在NATO內部使用。它支持多種信息類型，包括可擴展標記語言（XML）、ASCII、盟軍數據處理出版物（ADatP）-3、超視距瞄準（OTH-T）黃金、結構化查詢語言（SQL）、MS Excel和北約矢量圖（NVG），以及多種通信協議，如REST和簡單對象訪問協議（SOAP）。作為一個缺點，它有一個陡峭的學習曲線和漫長的部署程序。此外，它還使用了舊的COTS組件，如Windows Server 2012或SQL Server 2012。對于具有特定策略的數據加密，OpenABE提供了一個有趣的、經濟的解決方案。使用ABE可以區分具有不同訪問級別的用戶。此外，IPFS被推薦用于分布式點對點的信息存儲。

美國防部負責研究和工程的副部長辦公室（Alexandria, VA）成立了美國防部健康和人類表現生物技術委員會（BHPC）研究小組，以持續評估生物技術的研究和發展。BHPC小組評估了具有潛在軍事用途的改善健康和性能的科學進展；確定了相應的風險和機會以及倫理、法律和社會影響；并向高級領導層提供了為未來美國部隊減輕對抗性威脅和最大化機會的建議。在BHPC執行委員會的指導下，BHPC研究小組進行了為期一年的評估，題為 "2050年的半機械士兵：人/機融合和對國防部未來的影響"。這項工作的主要目的是預測和評估在未來30年內與人體結合的機器對軍事的影響，以增強和提高人類的表現。本報告總結了這一評估和發現；確定了該領域新技術的四個潛在軍事用途；并評估了它們對美國防部組織結構、作戰人員的理論和戰術以及與美國盟友和民間社會的互操作性的影響。

執行總結

美國防部健康和人類表現生物技術委員會（BHPC，弗吉尼亞州亞歷山大）研究小組調查了與協助和提高人類在許多領域的表現有關的廣泛的當前和新興技術。該小組利用這些信息開發了一系列小故事，作為討論和分析的案例，包括可行性；軍事應用；以及倫理、法律和社會影響（ELSI）的考慮。最終，該小組選擇了四個場景，認為它們在2050年或更早之前在技術上是可行的。以下是與軍事需求相關的場景，并提供了超越目前軍事系統的能力：

• 對成像、視覺和態勢感知的眼球增強。

• 通過光遺傳體衣傳感器網恢復和編程肌肉控制。

• 用于通信和保護的聽覺增強。

• 直接增強人腦的神經，實現雙向數據傳輸。

盡管這些技術中的每一項都有可能逐步提高超出正常人類基線的性能，但BHPC研究小組分析認為，開發直接增強人腦神經的雙向數據傳輸技術將為未來的軍事能力帶來革命性的進步。據預測，這項技術將促進人與機器之間以及人與人之間通過腦與腦之間的互動的讀/寫能力。這些互動將允許作戰人員與無人駕駛和自主系統以及其他人類直接溝通，以優化指揮和控制系統和行動。人類神經網絡和微電子系統之間直接交換數據的潛力可以徹底改變戰術戰士的通信，加快整個指揮系統的知識轉移，并最終驅散戰爭的 "迷霧"。通過神經硅接口對人腦進行直接的神經強化，可以改善目標的獲取和接觸，并加速防御和進攻系統。

盡管直接神經控制所帶來的軍事硬件控制、增強的態勢感知和更快的數據同化將從根本上改變2050年的戰場，但其他三種半機械人技術也可能以某種形式被作戰人員和民間社會采用。BHPC研究小組預測，人類/機器增強技術將在2050年之前廣泛使用，并將穩步成熟，這主要是由民用需求和強大的生物經濟推動的，而生物經濟在今天的全球市場上處于最早的發展階段。全球醫療保健市場將推動人類/機器增強技術，主要是為了增強因受傷或疾病而喪失的功能，國防應用可能不會在后期階段推動市場發展。BHPC研究小組預計，逐步引入有益的恢復性機械人技術將在一定程度上使人們適應其使用。

BHPC研究小組預測，在2050年之后的幾年里，將增強的人類引入普通人群、美國防部現役人員和近似的競爭對手，并將導致既定法律、安全和道德框架的不平衡、不平等和不公平。這些技術中的每一項都將為終端用戶提供某種程度的性能改進，這將擴大增強和未增強的個人和團隊之間的性能差距。BHPC研究小組分析了案例研究并提出了一系列問題，以推動其對國防部計劃、政策和行動的影響評估。以下是由此產生的建議（不按優先順序排列）：

1.美國防部人員必須對社會對人/機增強技術的認識和看法進行全球評估。在美國存在一種普遍的看法，即我們的對手更有可能采用美國民眾因道德問題而不愿或不愿意使用的技術。然而，對手對這些技術的態度從未被證實過。引入新技術后的社會憂慮會導致意料之外的政治障礙，并減緩國內的采用，而不考慮價值或現實的風險。對全球態度的評估將預測在哪些地方可能因為社會政治障礙而難以引進新技術，以及在哪些地方對手采用抵消技術可能會更容易被接受。

2.美國領導層應利用現有的和新開發的論壇（如北約）來討論在接近2050年時對盟國伙伴互操作性的影響。這將有助于制定政策和實踐，使部隊的互操作性最大化。機械人技術的快速發展速度對軍隊的互操作性有影響。美國防部要求在北約和其他全球聯盟框架內與盟國伙伴保持互操作性，這就需要努力使半機械人資產與現有的盟國伙伴關系理論保持一致。

3.美國防部應投資發展其控制下的動態法律、安全和道德框架，以預測新興技術。由于這些技術在美國和世界其他國家（盟國和敵國）的發展速度，目前的法律、安全和道德框架是不夠的。因此，國防部應支持制定具有前瞻性的政策（內部和外部），以保護個人隱私，維持安全，并管理個人和組織的風險，同時使美國及其盟友和資產的明確利益最大化。由于國家安全技術的操作化是國防部任務的核心，這些框架的結構應該是靈活的，并對美國國內或其他地方開發的新技術做出反應。

4.應努力扭轉關于增強技術的負面文化敘述。在流行的社會和開源媒體、文學和電影中，使用機器來增強人類的身體狀況，在娛樂的名義下得到了扭曲的和反社會的敘述。一個更現實、更平衡（如果不是更積極）的敘述，以及政府對技術采用的透明度，將有助于更好地教育公眾，減輕社會的憂慮，并消除對這些新技術的有效采用的障礙。一個更加知情的公眾也將有助于闡明有效的社會關注，如那些圍繞隱私的關注，以便國防部人員可以盡可能地制定緩解策略。雖然這不是國防部的固有任務，但國防部領導層應該明白，如果這些技術要投入使用，需要克服公眾和社會的負面看法。

5.美國防部人員應進行桌面兵棋推演和有針對性的威脅評估，以確定盟軍和敵軍的理論和戰術。兵棋推演是衡量不對稱技術對戰術、技術和程序影響的既定機制。探討美國或其對手整合和使用人類/機器技術的各種場景的桌面演習將預測抵消優勢，確定北約和其他盟國組織的互操作性摩擦點，并告知高級軍事戰略家和科技投資者。國防部人員應利用對這一新興領域有針對性的情報評估來支持這些努力。

6.美國政府應支持努力建立一個全國性的人/機增強技術的方法，而不是整個政府的方法。聯邦和商業在這些領域的投資是不協調的，并且正在被中國的研究和開發努力所超越，這可能導致美國在本研究的預計時間框架內失去在人/機增強技術方面的主導地位。在商業領域接近同行的主導地位將使美國在國防領域的利益處于劣勢，并可能導致到2050年在人/機增強領域的劣勢被抵消。為保持美國在半機械人技術方面的主導地位而做出的國家努力符合國防部和國家的最佳利益。

7.美國防部應支持基礎研究，在投入使用前驗證人/機融合技術，并跟蹤其長期安全性和對個人和團體的影響。人機融合帶來的好處將是巨大的，通過恢復因疾病或受傷而喪失的任何功能，將對人類的生活質量產生積極影響。軍事界也將看到影響行動和訓練的能力機會。隨著這些技術的發展，科學和工程界必須謹慎行事，最大限度地發揮其潛力，并關注我們社會的安全。在這些領域的相應投資將致力于減少這些技術的誤用或意外后果。

在過去的半個世紀中，美國海軍一直是海上的主導力量，但技術的進步使其他國家有能力縮小差距，并在某些情況下威脅到美國的優勢。美國海軍、海軍陸戰隊和海岸警衛隊是保護海洋領域的三位一體力量。一個潛在的脆弱領域是在瀕海環境中。然而，新興的商業技術，如5G，可以擴大該環境中的系統和能力的足跡，供海軍部門使用。私營部門已經在開發5G最先進的資源方面處于領先地位，這使得載人和無人系統能夠完成更多任務。海軍部門實施商業可用系統的一個長期障礙是國防部希望成為其采用的任何系統的所有者和經營者。在海軍行動中利用現有商業系統的一個好處是在不開發全新系統的情況下提高能力。這篇論文探討了美國海軍部門使用商業5G技術的當前和預測能力。本研究對5G毫米波進行了測試。本論文還研究了一個理論上的新系統，它整合了商業系統以滿足海軍的要求。

引言

電信技術的發展速度超過了美國（U.S.）軍隊測試和評估作戰用途的速度。在整個國防部（DOD）中不斷出現的一個流行語是 "5G"，許多人認為第五代蜂窩技術可能被用來加強國家安全。5G技術可以在國防部各部門內開發和運行，但以前的采購和政策減緩了實施的機會。商業部門不受這些相同政策或限制的限制。商業部門收集的專業知識和經驗使他們能夠以更快的速度構建和測試最新技術，使國防部可以隨時利用技術。國防部可以使用5G的一個領域是在沿海地區。

在過去的半個世紀里，美國一直是海上的主導力量，但隨著技術的進步，對手國家已經取得了巨大的進步，擴大了他們的影響力，威脅著美國的主導地位。在《海上優勢的設計》中，海軍作戰部長（CNO）反思了這樣一個事實："自從我們上次爭奪海上控制權、海上交通線、進入世界市場和外交伙伴關系以來，已經過去了幾十年"（海軍作戰部長，2018）。3-32號出版物將 "海洋領域描述為大洋、海洋、海灣、河口、島嶼、沿海地區，以及這些地區上方的空域，包括沿岸地區"（參謀長聯席會議，2013年，第viii頁）。隨著海軍、海軍陸戰隊和海岸警衛隊在海洋領域的近岸地區的責任增加，沿岸地區被認為是一個缺乏適當關注和資源的地區。這是一個問題，因為海軍部門在沒有新的資金來開發新的戰術、技術和程序以應對潛在威脅的情況下，監測和檢測有爭議的環境中的可信威脅是一個挑戰。利用5G的下一代電信，應該能夠增加范圍和數據吞吐量，并具有低延遲率，從而提高海軍行動的海洋領域意識（MDA）能力。

這項研究的目的是開始探索5G在沿岸環境中的能力，并從理論上提出一個作戰概念（CONOPs），即各種商業智能自主系統（IAS）可以利用安全的5G系統網絡（SOS）來應對該領域日益增長的競爭者能力和威脅。這種潛在的游戲規則改變可以減輕海軍部門建立和維護獨立5G系統的心態，根據任務要求利用現有的商業基礎設施。美國防部可以通過轉向這種在沿海地區加強MDA的新方式來潛在地節省資金、時間和資源。本研究針對的研究問題是：

• 沿海環境中的5G互聯商業系統如何影響各種任務集的海洋領域態勢感知？

• 海軍部門如何從5G商業概念的系統中獲益？

• 這個框架是否可以在全球范圍內部署？

• 海軍部門利用商業5G框架所需的要求和條件是什么？

通過這些問題的指導，對沿海環境帶來的挑戰的洞察力浮出水面，并探討了啟用5G的IAS系統可以通過可能的解決方案來彌補差距的方法。

論文提綱

第二章：文獻回顧。第二章提供了國防部的政策概述，包括對當前和未來技術進步的限制以及5G如何從商業方面創造機會。本章最后概述了本論文的主旨，描述了在沿海地區擴展安全的5G網絡的能力，并納入了支持智能自主系統的私營部門解決方案，以潛在地支持海洋領域意識。

第三章：方法論和系統描述。第三章說明了使用AT&T在海軍研究生院（NPS）海陸空軍事研究（SLAMR）設施上的新的5G毫米波（mmW）塔的初步設計，以建立不同地點的吞吐量，幫助促進基線，因為測試增加到沿岸地區。這一章還匯集了一個行業聯盟的CONOP，分解了不同的系統，可以應用于SOS 5G概念。

第四章：測試結果和服務適用性。第四章描述了在SLAMR設施進行的不同應用測試的結果。還包括如何應用先進技術來加強海軍服務，以提高情況意識，并為作戰人員提供改進的決策的細節。

第五章：結論和未來研究。第五章概括了本論文的制作，分析了海軍部門利用商業安全海上5G作為開發和擁有自己的5G網絡架構的替代方案的CONOP的能力。本章還包括了對未來工作的建議，以便從CONOP轉向概念驗證。此外，還討論了國防部內其他潛在的技術研究項目，簡要地描述了國防部的進展方向。

融合項目（PC）是一項美國陸軍學習活動，旨在整合和推進他們對聯合部隊（陸軍、海軍、空軍和海軍陸戰隊）的貢獻。根據研究和分析中心（TRAC）-蒙特雷的說法，"PC確保陸軍作為聯合戰斗的一部分，能夠快速和持續地整合或'融合'所有領域的效果--空中、陸地、海上、太空和網絡空間，以便在競爭和沖突中戰勝對手"（研究和分析中心[TRAC]2020）。目標是評估在PC21上展示的新的創新系統（SoS）技術是否滿足為聯合部隊提供必要的速度、范圍和融合所需的作戰能力，以產生未來的決策主導權和大國競爭的超能力。然而，鑒于PC期間各種現代技術的注入，TRAC-蒙特雷目前缺乏一種方法來衡量作戰效果以及作為軍隊和聯合部隊的融合是否正在實現。因此，本項目的重點是制定一個概念性的評估框架，以確定在PC21演習中測試的多域作戰（MDO）任務中SoS的作戰有效性。這個框架將集中在那些被證明可以減少傳感器到射手（S2S）時間的技術的行動有效性，以便在聯合MDO任務中消滅一個固定的目標。

該小組確定，對某一特定能力的功能分解，結合用于開發MOE的Langford綜合框架的修改版，將產生描述該特定能力的行動有效性的良好措施。為了將衡量標準轉化為價值分數，團隊使用了構建價值尺度的理想范圍方法，該方法為每個衡量標準建立了一個從最好到最壞的情況，使其具有適應任何能力的靈活性。帕內爾的搖擺加權法被用來量化利益相關者對每個蘭福衍生的MOE的重要性，以確定能力的每個MOE的加權價值分數（WVS）。WVS相加得出總分，這就提供了對運營有效性的最終評估。然后，該團隊產生了一個行動有效性量表，向利益相關者說明他們的能力在這個量表中的得分情況。

該項目最后針對概念評估框架應用了PC21用例，以衡量其在生成與用例中的能力最相關的MOE以及單一行動有效性分數方面的穩健性。該模型的最終驗證將在目前計劃于2021年10月開始的PC21期間進行。

總之，該團隊使用系統工程流程建立了一個概念性評估框架系統，該系統將使TRAC-Monterey有能力評估PC21期間展示的新的創新SoS技術的作戰能力。該團隊開發了一個利益相關者分析，一個由利益相關者衍生的目標層次，一個功能分解，以及一個創建良好措施的過程，將這些措施轉化為價值分數，量化措施的重要性，并將產生的價值匯總為一個單一的、行動有效性分數。該框架將為利益相關者提供信息，使他們能夠就進一步的技術開發做出明智的決定。TRAC-Monterey還可以將本研究中制定的衡量標準作為指南，在整個PC21和未來的PC活動中收集相關信息。

建議 TRAC 在 PC21 期間對照 S2S 用例 1-1 驗證概念性評估框架。還應采用其他用例來測試框架的靈活性和可用性。還建議進一步研究行動效率的認知方面，以及如何利用這些信息來擴大本評估框架的范圍。TRAC和JMC向團隊表示，PC的努力將有助于改寫聯合行動的理論。

機器學習是現代戰爭系統的關鍵組成部分。本文探討了人工智能的 7 個關鍵軍事應用。

機器學習已成為現代戰爭的重要組成部分，也是我（Nicholas Abell）作為陸軍退伍軍人和數據科學家的主要興趣點。與傳統系統相比，配備人工智能/機器學習的軍事系統能夠更有效地處理大量數據。此外，人工智能由于其固有的計算和決策能力，提高了作戰系統的自我控制、自我調節和自我驅動能力。

人工智能/機器學習幾乎被部署在所有軍事應用中，軍事研究機構增加研發資金有望進一步推動人工智能驅動系統在軍事領域的應用。

例如，美國國防部 (DoD) 的國防高級研究計劃局 (DARPA) 正在資助一種機器人潛艇系統的開發，該系統預計將用于從探測水下水雷到參與反潛行動的各種應用。此外，美國國防部在 2017 財年在人工智能、大數據和云計算方面的總體支出為 74 億美元。預計到 2025 年，軍事 ML 解決方案的市場規模將達到 190 億美元。

以下是機器學習將在未來幾年證明其重要性的七種主要軍事應用。

1. 作戰平臺

來自全球不同國家的國防軍隊正在將人工智能嵌入陸地、海軍、空中和太空平臺上使用的武器和其他系統中。

在基于這些平臺的系統中使用人工智能，可以開發出更少依賴人工輸入的高效作戰系統。它還增加了協同作用，提高了作戰系統的性能，同時需要更少的維護。人工智能還有望使自主和高速武器能夠進行協作攻擊。

2. 網絡安全

軍事系統通常容易受到網絡攻擊，這可能導致機密軍事信息丟失和軍事系統損壞。然而，配備人工智能的系統可以自主保護網絡、計算機、程序和數據免受任何未經授權的訪問。

此外，支持人工智能的網絡安全系統可以記錄網絡攻擊的模式，并開發反擊工具來應對它們。

3. 物流運輸

人工智能有望在軍事后勤和運輸中發揮關鍵作用。貨物、彈藥、武器和部隊的有效運輸是成功軍事行動的重要組成部分。

將人工智能與軍事運輸相結合可以降低運輸成本并減少人力工作負荷。它還使軍用艦隊能夠輕松檢測異常并快速預測組件故障。最近，美國陸軍與 IBM 合作，使用其 Watson 人工智能平臺來幫助預先識別 Stryker 戰車的維護問題。

4. 目標識別

正在開發人工智能技術以提高復雜戰斗環境中目標識別的準確性。這些技術使國防軍隊能夠通過分析報告、文檔、新聞提要和其他形式的非結構化信息來深入了解潛在的作戰領域。此外，目標識別系統中的人工智能提高了這些系統識別目標位置的能力。

支持人工智能的目標識別系統能力包括基于概率的敵人行為預測、天氣和環境條件匯總、潛在供應線瓶頸或漏洞的預測和標記、任務方法評估以及建議的緩解策略。機器學習還用于從獲得的數據中學習、跟蹤和發現目標。

例如，DARPA 的競爭環境中的目標識別和適應 (TRACE) 計劃使用機器學習技術在合成孔徑雷達 (SAR) 圖像的幫助下自動定位和識別目標。

5. 戰場醫療

在戰區，人工智能可以與機器人手術系統 (RSS) 和機器人地面平臺 (RGP) 集成，以提供遠程手術支持和疏散活動。美國尤其參與了 RSS、RGP 和其他各種用于戰場醫療保健的系統開發。在困難條件下，配備人工智能的系統可以挖掘士兵的病歷并協助進行復雜的診斷。

例如，IBM 的 Watson 研究團隊與美國退伍軍人管理局合作開發了一種稱為電子病歷分析器 (EMRA) 的臨床推理原型。這項初步技術旨在使用機器學習技術來處理患者的電子病歷，并自動識別和排列他們最嚴重的健康問題。

6. 戰斗模擬與訓練

模擬與訓練是一個多學科領域，它將系統工程、軟件工程和計算機科學結合起來構建計算機模型，使士兵熟悉在軍事行動中部署的各種作戰系統。美國正在越來越多地投資于模擬和訓練應用。

美國海軍和陸軍都在進行戰爭分析，啟動了幾個傳感器模擬程序項目。美國海軍已經招募了 Leidos、SAIC、AECOM 和 Orbital ATK 等公司來支持他們的計劃，而美國陸軍的計劃得到了包括 SAIC、CACI、Torch Technologies 和 Millennium Engineering 在內的公司的支持。

7. 威脅監控和態勢感知

威脅監控和態勢感知在很大程度上依賴于情報、監視和偵察 (ISR) 工作。ISR 行動用于獲取和處理信息以支持一系列軍事活動。

用于執行 ISR 任務的無人系統既可以遠程操作，也可以按照預先定義的路線發送。為這些系統配備人工智能有助于防御人員進行威脅監控，從而提高他們的態勢感知能力。

具有集成 AI 的無人駕駛飛行器 (UAV) - 也稱為無人機 - 可以巡邏邊境地區，識別潛在威脅，并將有關這些威脅的信息傳輸給響應團隊。因此，使用無人機可以加強軍事基地的安全，并提高軍事人員在戰斗中或偏遠地區的安全性和效率。

結論

人工智能在軍事技術硬件和軟件的大規模采用，向我們展示了現代戰爭中令人難以置信和可怕的范式轉變。毫不奇怪，世界上最大的軍隊比其他任何事情都更加關注這項技術，而這場技術競賽的獲勝者可能會比美國在研制原子彈后擁有更多的全球影響力。 （作者：Nicholas Abell，美國陸軍退伍軍人）

低速、慢速和小型 (LSS) 飛行平臺的普及給國防和安全機構帶來了新的快速增長的威脅。因此，必須設計防御系統以應對此類威脅。現代作戰準備基于在高保真模擬器上進行的適當人員培訓。本報告的目的是考慮到各種商用 LSS 飛行器，并從不同的角度定義 LSS 模型，以便模型可用于LSS 系統相關的分析和設計方面，及用于抵制LSS系統（包括探測和中和）、作戰訓練。在北約成員國之間提升 LSS 能力并將 LSS 擴展到現有分類的能力被認為是有用和有益的。

【報告概要】

在安全受到威脅的背景下考慮小型無人機系統 (sUAS)（通常稱為無人機）時，從物理和動態的角度進行建模和仿真遇到了一些獨特的挑戰和機遇。

無人機的參數化定義包括以下幾類:

• 類型學，指的是無人機可以飛行的模式;
• 用于制造無人機的材料;
• 飛行性能;
• 螺旋槳種類;
• 分類;
• 導航系統;
• 遠程控制器特性(如果有);
• 有效載荷，考慮自身傳感器和可能的危險；
• 通信系統。

描述無人機飛行動力學的分析模型在數學上應該是合理的，因為任務能力在很大程度上取決于車輛配置和行為。

考慮到剛體在空間中的運動動力學需要一個固定在剛體本身的參考系來進行合適的力學描述，并做出一些假設（例如，剛體模型、靜止大氣和無擾動、對稱機身和作用力在重心處），可以為 sUAV 的飛行動力學開發牛頓-歐拉方程。

在檢測 sUAS 時，必須考慮幾個現象，例如可見波范圍內外的反射、射頻、聲學以及相關技術，如被動和主動成像和檢測。

由于需要多個傳感器檢測 sUAS，因此有必要考慮識別的參數以便針對不同類型的檢測器對特征進行建模。此外，對多個傳感器的依賴還需要在信息融合和集成學習方面取得進步，以確保從完整的態勢感知中獲得可操作的情報。

無人機可探測性專家會議表明了對雷達特征以及不同無人機、雷達和場景的聲學特征進行建模的可能性，以補充實驗數據并幫助開發跟蹤、分類和態勢感知算法。此外，雷達場景模擬的適用性及其在目標建模和特征提取中的潛在用途已得到證實。

然而，由于市場上無人機的復雜性和可變性以及它們的不斷增強，就其物理和動態特性對無人機簽名進行清晰的建模似乎并不容易。

sUAS 特性的復雜性和可變性使得很難完成定義適合在仿真系統中使用的模型的任務。這是由于無人機本身的幾個參數，以及考慮到無人機的所有機動能力和特性所需的飛行動力學方程的復雜性。

此外，sUAS 特性的復雜性和可變性不允許定義用于評估相關特征的參數模型。

圖1 無人機類別與其他類別/參數的關系（part 1）

圖2 無人機類別與其他類別/參數的關系（part 2）

圖3 參考坐標系

【報告目錄】