美國陸軍條令出版物（ADP）5-0《作戰過程》將軍事決策過程（MDMP）定義為：“一種迭代的規劃方法，以了解態勢和任務，制定行動方案（COA），并產生一個作戰計劃或命令。”陸軍野戰手冊（FM）6-0《指揮官和參謀部組織和行動》包含了MDMP的詳細方法，將其描述為：“一個幫助領導者運用徹底、清晰、合理的判斷、邏輯和專業知識來理解態勢，制定解決問題的方案，并達成決策的過程。”自1997年以來，七步過程一直保持不變，只是對子步驟做了些許調整。界定一個問題并選擇最佳的COA是專業軍事力量的一種超越性品質。然而，有兩個關鍵因素正在為陸軍的作戰過程帶來潛在的關鍵漏洞。首先，陸軍預計未來的作戰環境（OE）正變得越來越復雜和非線性。其次，俄羅斯和中國已成為勢均力敵的對手，在武裝沖突的層面上競爭，以實現區域主導地位和全球影響力。總而言之，從復雜自適應系統的角度來看，陸軍當前的詳細性規劃方法，即MDMP，可能還沒有準備好應對這些突發特性。2014年陸軍對FM6-0進行了最后一次全面修訂。隨著陸軍繼續推進裝備和訓練現代化，它也必須在一個日益非線性和復雜的OE中，探索線性規劃過程的持續可行性。

美國陸軍多域作戰概念

2018年12月，美國陸軍訓練與條令司令部（TRADOC）在小冊子（PAM） 525-3-1《2028年美國陸軍多域作戰》中發布了陸軍新作戰概念。該概念設想改造陸軍條令以應對21世紀戰爭的挑戰。TRADOC手冊525-3-1是陸軍用于持續進行勢均力敵競爭的作戰概念。在許多方面，其認識到陸軍一直處于能力陷阱之中。能力陷阱是在自適應系統中發現的一種穩定次優解決方案。由于擔心短期績效下降，它會抵制采用新規則、新技術或實踐。制度體系之所以能維持這些能力陷阱，是因為雖然它們是低劣的，但已經在其中投入了高水平的技能、培訓和資源。

勢均力敵的威脅，加上新的和新興的技術，已經改變了陸軍在作戰功能中思考和運用當前和未來能力的方式。最困難的轉變可能發生在指揮和控制（C2）方面，原因有二。首先，未來的對手將爭奪電磁波譜（EMS），這使得難于維持通信。其次，多域作戰（MDO）概念描述了一個可能需要多域同步過程的作戰環境，該過程是由指揮官和參謀部在整個規劃和執行周期中在所有領域和環境中持續合作演變而來的。美國已經有75年沒有與同行競爭者作戰了；因此，各個軍種在概念上側重于打自己的對稱領域戰爭，而在其他領域支持其他軍種的關注較少。針對同樣強大的敵人進行詳細性規劃的制度記憶已經萎縮。

不斷變化的戰爭特征

抽象的角度來看，MDMP 是陸軍選擇將信息轉化為知識以生成和傳達決策的方法。理解戰爭的特點是至關重要的，因為它將構建信息的結構、分析并呈現給決策者。陸軍的MDO概念是一個重要里程碑，因為它試圖說明戰爭特征的變化將如何影響軍事行動。俄羅斯總參謀長瓦列里-格拉西莫夫（Valery Gerasimov）將軍最近說：“在 21 世紀，消除戰爭狀態與和平狀態之間差異的趨勢正在變得明顯。戰爭現在甚至還沒有宣布，就已經開始了，不會按照我們習慣的模式進行。”這在大國競爭的新時代是通過在政治、軍事和經濟領域使用分層對峙來進行的，以將美國與其伙伴分開，因為對手試圖在沒有武裝沖突的情況下實現其戰略目標。

技術進步繼續加強太空和網絡這兩個最新的作戰領域。軍事學術界的領導人現在正從領域相互依存的角度討論戰斗力的應用。換句話說，優勢部隊可以在多個領域中創建、規劃和同步致命和非致命效果。這既創造了機會，也創造了脆弱性，軍事專業人員必須努力理解和掌握。如何在這個日益相互關聯的OE中學習、規劃和操作，可能是我們面臨的最重要的任務指揮挑戰。決策過程將需要更快的速度；參謀人員將需要快速收集和評估信息和情報，以便指揮官能夠以越來越快的速度做出決策。因此，交戰將是快速的，但戰役可能是一系列曠日持久的動態交戰或戰爭之外的沖突。軍事規劃及其支持方法必須根據戰爭特征的這種演變進行調整。

當前軍事決策過程

如今的MDMP仍然是一種建立在有限理性選擇理論上的方法。其過程是結果導向的、基于偏好的。這意味著，行動取決于對當前行動的后果和未來影響的預期。這個過程中的理性邏輯是“有限的”，因為參謀人員和決策者在為一項決策構建備選方案時，無法獲得所有相關信息。此外，時間和OE內的其他行為者造成了額外的摩擦和限制，所以行動本質上并不完全理性。換句話說，軍事指揮官必須在只有部分信息的情況下做出決策。

MDMP由七個步驟組成。每個步驟都包含一系列的過程或子步驟。每個步驟的產出都能加強態勢理解，從而能夠轉移到MDMP的下一個步驟。指揮官是這個過程中最重要的參與者。在未來的作戰行動中，這種情況將繼續存在，因為他們將需要同步使用可能不在戰區內或甚至不在戰區內運作的能力和資源，但這些能力和資源在行動中發揮著關鍵作用。目前的條令表明，執行所有的步驟是詳細的、審慎的和耗時的。條令還為指揮官提供了改變步驟的靈活性，以適應時間有限的情況。

未來趨勢

形成融合（MDSC）

美國軍隊今天面臨著獨特的挑戰。這是現代軍隊第一次不得不同時將兩個新領域納入戰爭演算。新領域帶來了巨大的風險和巨大的機會，因為它們成倍地增加了沖突中的變量。美國、西歐大國、俄羅斯和中國在跨領域協調方面所追求的道路略有不同。擬議的MDSC是一個分層集成的參謀過程，旨在定期與作戰總部保持同步。MDSC建立在聯合空中任務分配循環（JATC）的基礎上。JATC在24小時內產生一個空中任務令（ATO），可根據任務要求進行調整，但通常在5天的戰斗節奏內進行規劃、執行和評估。MDO概念認識到，時間和循環對于在決定性空間內實現融合是必要的。形成能力融合循環的五個要素是準備時間、規劃和執行時間、持續時間、重置時間、循環時間。

針對融合進行規劃

決策空間的融合需要以循環思維方式進行規劃。設計可以支持這種思維方式，但部隊單元仍然須進行詳細性規劃，以有利的方式安排人員和資源。設計照亮了道路，而詳細性規劃則推動單元向其目標前進。循環過程給規劃者和決策者提供了重新應用概念和細節思維的機會，以增加他們對不熟悉作戰環境的理解。這種重新審視不是一種負擔，而是應該被看作是審視過去行動和未來計劃的一個機會，特別是對MDSC的銜接同步。如果友軍掌握了主動權，近鄰的對手將進行防御性機動——很可能是跨域的防御性機動——以試圖使友軍的行動不同步。循環過程提供了保持指揮官選擇的靈活性，而不是將資源投入到一個沒有足夠分支或延續的更僵硬的計劃中。

指揮官的重要性

指揮官在未來的OE中對概念性和詳細性規劃都將變得更加重要。對未來環境的描述以及各單元在MDMP中沒有表現出足夠的熟練程度的總體趨勢表明，需要增加指揮官的參與。在MDSC的更大范圍內進行規劃將需要在一個時間有限的環境中不斷進行規劃。FM6-0和ATP5-0.1為指揮官在規劃過程中協助其參謀人員提供了幾種選擇。指揮官參與行政管理是成功的關鍵，但他們必須注意平衡他們的參與。太多的參與，有可能扼殺團隊的創造力。如果與這個過程過于脫節，他們會發現很難理解參謀人員的工作邏輯。

這篇論文考慮的情況是，一架無人機保衛一個高價值的目標，以抵御一些入境的攻擊無人機。防御性無人機配備了短程武器，必須以最有效的方式摧毀每一架攻擊性無人機。這個問題是應用數學中幾個開放性問題的交匯點，例如在有損耗的情況下的最佳行動規劃，以及解決有移動目標的 "旅行推銷員問題"（TSP）。我們研究的目的是通過將該問題分解為各組成部分的問題，然后提出各組成部分的概念驗證方案來分析該問題。這篇論文的主要成果包括一個建模框架，在這個框架中，可以在不需要約束的情況下進行優化；比較使用不同類型的成本函數進行優化的優勢（例如，最小化高價值單位被摧毀的機會與基于防御者相對于攻擊者的路徑的度量）；以及通過將其映射到標準TSP或使用機器學習來解決某些限制下的移動目標TSP。

1.1 戰斗中的自主系統

自動化系統，特別是無人駕駛飛行器（UAVs）的迅速增加，改變了現代戰場。美國已經率先在整個作戰范圍內開發和實施無人機，從信號情報到無人機精確打擊[1], [2]。然而，我們的對手繼續取得有意義的進展，最近的例子是俄羅斯在烏克蘭使用中國制造的無人機[3]，無人機可能參與了最近對北溪管道的破壞[4]，甚至恐怖組織的小規模、低技術的無人機攻擊[5]。

美國繼續按照無人駕駛航空系統（UAS）路線圖[6], [7]發展其無人機能力，該路線圖規定了無人機平臺的幾個重要任務，包括情報、監視和偵察（ISR）、壓制敵方防空（SEAD）、電子攻擊、網絡節點/通信中繼和空中投遞/補給。然而，這份清單中明顯缺少的是無人機系統的防御。無人機戰爭的一個新的和發展中的方面，即無人機對無人機的交戰，迫在眉睫。有許多無人機防御系統正在開發中，包括地面激光系統，如海軍陸戰隊的緊湊型激光武器系統（CLWS）[8]和導彈系統，如陸軍的KuRFS和Coyote Effectors[9]。然而，新的反無人機系統（C-UAS）無人機正在開發中，如洛克希德-馬丁公司的MORFIUS[10]，它使用高功率微波（HPM）武器系統，使敵方無人機在飛行中失效。

美國軍方和國防部（DOD）總體上對其無人機能力進行了大量投資，這不僅包括人員、設備和武器，還包括對無人機和蜂群的戰術運用的大量研究，而這些研究超出了最近取得巨大成功的ISR和精確打擊能力[11], [12]。在2019年的指揮官規劃指南中，海軍陸戰隊指揮官大衛-H-伯杰將軍要求建立一個 "適合偵察、監視和提供致命和非致命效果的強大的無人系統家族"，以及 "大大增加我們在其他領域成熟無人駕駛能力的努力" [13]。正是在這些其他領域，我們必須繼續創新，特別是在我們對抗對手在無人機/無人機系統開發方面的成果的能力方面。

2021年，美國防部發布了其C-UAS戰略，確定了其核心挑戰：小型無人機系統（sUAS）的指數級增長給美國防部帶來了新的風險。技術趨勢正在極大地改變小型無人機系統的合法應用，同時使它們成為國家行為者、非國家行為者和犯罪分子手中日益強大的武器。當被疏忽或魯莽的操作者控制時，小型無人機系統也可能對國防部在空中、陸地和海洋領域的行動構成危害。國防部必須在越來越多的小型無人機系統與國防部飛機共享天空、在國防部設施上空運行以及被我們國家的對手使用的環境中，保護和捍衛人員、設施和資產[14]。

雖然該戰略要求在理論、組織、訓練、物資、領導和教育、人員、設施-政策（DOTMLPF-P）等方面應對這些挑戰，但必須做更多的工作，將研究/開發與戰術層面的使用結合起來，并使之同步。這篇論文的目的就是要彌補這些領域之間的差距。

1.2 目前的工作

為了提高ISR能力，無人機技術早期發展的大部分學術工作都致力于各種學科的最佳路徑控制，但具體的軍事應用包括為ISR任務避免碰撞/雷達[15]。這項工作的成功從美國的無人機精確打擊能力中可見一斑。在海軍研究生院（NPS），Kaminer等人就大型蜂群的動力學和行為開展了大量的工作[16]-[20]。盡管有很長的工作歷史，這些最近的論文提出了高價值單位防御中的一個新的最佳控制問題，開發了具有損耗建模的最佳控制問題的計算框架，并開發了高效的數值框架來解決最佳控制問題中的不確定參數

許多文獻都涉及到減員模型。蘭徹斯特損耗模型使用微分方程來研究敵對部隊的依賴性損耗，自第一次世界大戰（WWI）以來，該模型被有力地運用于戰斗研究[21], [22]。一些工作已經確定了需要并解決了明確結合最優控制和損耗建模的問題[23], [24]。然而，并不存在將這些領域有效地結合在一起的一般框架或理論，當它們被解決時，其結果往往是高度特定的場景。

本論文的大部分內容將關注旅行銷售員問題（TSP）在動態環境中的應用。最佳控制和TSP在物理學和工程科學中經常有交集。例如，一個這樣的問題可能是由航天器以最佳方式訪問木星的所有79顆衛星[25]。Moraes和Freitas通過比較幾種啟發式算法來解決移動目標TSP（MT-TSP），并應用于人群和無人機檢測[26]。

1.3 開放式問題

耦合蘭徹斯特損耗模型、最優控制理論和TSP的問題對于大領域的超級蜂群是難以解決的。然而，無人機防御研究必須關注這三個領域的交叉點，以便適當地解決這一領域現存的軍事戰術和戰略問題。超級蜂群系統的基本特征還沒有得到很好的理解，盡管隨著我們擴大小型蜂群參與戰略和框架的規模，它們的屬性可能會出現。

圖 1.1 一般研究問題的解決框圖

本論文從這個有利的角度來探討這個問題，從小型蜂群開始，開發新的方法來解決更多可解決的系統，然后可以擴大規模。

每一種方法都考慮到sUAS有限的機載計算能力和作戰期間有限的可用時間。如圖1.1和1.2所概述的一般研究問題，首先是估計諸如武器類型、武器效能、無人機群類型等參數。本論文將把所有的參數視為常量、已知量。關于參數的不確定性分析見Walton等人[17]。

圖1.2 研究問題的場景可視化

其次，一群防御性無人機必須決定如何分割即將到來的攻擊者集合，以便以最佳方式與他們交戰，使高價值單位（HVU）的生存概率最大化。本論文將這一場景限制在單一防御無人機上。關于多重TSP（MTSP），見參考文獻[27]-[29]。

1.4 提綱

剩下的幾塊，決定攻擊順序和路徑優化，將在下面幾章討論。第二章假設已經知道或選擇了合理的攻擊順序，并解決相關的科學問題，即如何使HVU的生存率最大化。我們偏離了最優控制的路徑優化，而是致力于建立全新的、無約束的優化框架的可行性，在這里我們討論了各種成本函數的優點和缺點。第三章和第四章分別從TSP和機器學習（ML）的有利角度解決攻擊順序問題。

第三章試圖消除MT-TSP的時間依賴性，以證明動態版本的TSP仍然可以在轉換的空間上采用傳統的TSP算法，第四章為ML的應用建立了一個概念證明。最后，第五章展示了我們開發的圖形用戶界面（GUI）的功能，作為無人機防御任務規劃的輔助工具。

多智能體系統（MAS）已經在不同的環境和框架中得到了利用，因此已經成功地應用于許多應用中，以實現不同的目標。事實證明，與建立一個具有任務可能需要的所有能力的單一智能體相比，多智能體系統更具有成本效益。此外，成本并不是采用MASs的唯一驅動因素，例如，安全是另一個重要方面。在惡劣或極端的環境中部署一組智能體，而不是一個人類團隊，可以減少安全風險。此外，與單一智能體的解決方案相比，MAS提供了更多的靈活性和穩健性。靈活性來自于將資源分成不同的小組，而穩健性則來自于一個智能體的關鍵錯誤不一定會危及任務的成功這一事實。請注意，一個任務可能有許多不同的約束和方面，然而，最微不足道的情況是只有一個智能體和一個任務。

這些類型的任務可以由人類操作員計劃，監督任務，而不需要自動計劃器。另一方面，更復雜的任務，即利用大量的異質智能體和任務，以及約束條件（優先權、同步性等），對人類操作員來說并不是那么簡單的計劃。這些復雜的問題給制定一個可行的計劃帶來了巨大的挑戰，更不用說是最好的計劃了。此外，機器人系統中可用的計算平臺的功率增加，允許利用并行任務執行。更具體地說，它允許在傳感、計算、運動和操縱任務中可能的并行性。這反過來又有一個好處，即允許創建更復雜的機器人任務。然而，它的代價是增加了優化任務分配問題的復雜性。為了規避這些問題，需要一個自動規劃器。這些類型的問題是出了名的難解決，而且可能需要太長時間才能找到一個最佳計劃。因此，優化和產生計劃所需的計算時間之間的平衡變得非常重要。

本論文涉及兩個特殊的多機器人任務分配（MRTA）問題配置的正式定義，用于表示多智能體任務規劃問題。更具體地說，本論文的貢獻可以歸納為三類：

首先，這項工作提出了一個模型，以結構化的方式表示不同的問題配置，也被稱為任務。這個模型被稱為TAMER，它還允許以更系統的方式增加新的維度，與以前提出的MRTA分類法相比，擴大了可以描述的問題的數量。

其次，本論文以混合整數線性問題的形式，定義并提供了兩種不同的問題形式，即擴展的彩色旅行推銷員問題（ECTSP）。這些模型在CPLEX優化工具中對選定的問題實例進行了實施和驗證。此外，還設計了一個解決這些復雜問題的次優方法。提出的解決方案是基于遺傳算法（GA）的方法，并與最先進的（和實踐中的）求解器，即CPLEX獲得的解決方案進行比較。與經典方法相比，使用GA進行規劃的優勢在于它具有更好的可擴展性，使其能夠找到大規模問題的解決方案。盡管這些解決方案在大多數情況下是次優的，但它們比其他精確方法獲得的速度要快得多。另一個優勢體現在 "隨時停止 "選項的形式上。在時間緊迫的操作中，重要的是可以選擇停止規劃過程，并在需要時使用次優的解決方案。

最后，這項工作涉及到MRTA問題的一個維度，這個維度在過去沒有引起很多研究的關注。特別是，包括多任務（MT）機器人在內的問題配置被忽視了。為了克服上述問題，首先，對可能實現任務并行的情況進行了定義。此外，還介紹了物理和虛擬任務之間的區別以及它們在并行任務執行方面的相互關系。我們提出并比較了兩個模型。第一個模型以ILP的形式表達，并在CPLEX優化工具中實現。另一個被定義為限制性規劃（CP）模型并在CP優化工具中實現。兩種求解器都在一系列的問題實例上進行了評估。

本專著的目的是從防空歷史和空中力量穿透這些防御的工作中提煉出教訓。它從第一次世界大戰、第二次世界大戰、越南、"沙漠風暴 "以及俄羅斯和中國的現代發展中確定了六條經驗。這六條經驗為空軍和地面部隊在未來進行壓制敵方防空（SEAD）和滲透行動的努力提供參考。本專著探討了聯合部隊應如何對待SEAD任務的問題，以及來自陸地領域的部隊是否應在穿透地基防空系統方面發揮更重要的作用。

T.R. Fehrenbach提醒我們注意戰爭的一個持久特征。無論我們的技術變得多么復雜和先進，武裝沖突仍然需要士兵參與。空中力量理論家認為，在未來的戰爭中，人類可能不再需要近距離的暴力對抗，僅靠空中手段就能達到目的。雖然純粹的空戰仍然是一個遙遠的想象，但地面部隊將繼續奮勇向前，與泥濘中的人們一起奪取目標。本專論并不是說空中力量是不必要的；相反，它是至關重要的。空軍的覆蓋面和影響力已經與地面機動密不可分，在最近的戰爭中，空軍已經成為軍隊進攻的必要先導。然而，空中優勢作為地面進展的先決條件的模式可能不再成立了。移動式和便攜式防空系統的擴散，加上危害地面部隊的遠程打擊能力，無論其位置如何，都可能迫使地面作戰先于其空中補充。

本專著討論了聯合部隊在未來應如何進行壓制敵方防空（SEAD）。它考慮了攻擊性空軍和地面防御者之間的斗爭。具體來說，它討論了防空系統的進步已經發展到了美國空軍無法繼續承擔壓制和穿透它們的主要份額的程度。在未來，美國陸軍可能不得不對綜合防空系統（IADS）進行第一輪打擊，為美國空軍開始空中優勢的戰斗打開大門。

海上防空對于地面部隊的機動自由至關重要。在減少對手的防空資產之前，敵人的空軍可以隨意攻擊機動編隊。自從20世紀初早期的飛行者從飛機上投下第一件武器以來，空中力量對現代機動作戰一直是至關重要的。空中和地面防御系統已經發展到這樣的程度，即一支軍隊如果不首先擊敗其競爭對手的空軍就進行攻擊是不可想象的。迅速而徹底地擊敗伊拉克的防空系統并隨后摧毀其空軍，對于聯軍在 "沙漠風暴 "行動中的快速機動和壓倒性勝利至關重要。 以美國空軍為先導，然后是地面機動的SEAD模式是如此強大，以至于美國和北約的競爭對手注意到并進行了調整。今天的綜合防空系統（IADS）是高度網絡化的，相互支持的，并且是分層深入的。 這些防御網絡，再加上遠程彈藥的出現，造成了一個多層面的問題。國際防空系統迷惑了敵方空軍為其地面部隊建立機動空間的能力，同時遠程火力也使這些攻擊部隊受到威脅。先進的IADS與遠程彈藥的雙重困境，要求我們考慮我們目前的SEAD方法是否足夠。

所提出的假設是，聯合部隊應該作為一個密切協調的地面和空中團隊進行未來的SEAD。美國陸軍應該為反應靈敏、強大和機動的防空和導彈防御系統、遠程精確火力、地面發射的反輻射制導導彈（ARGM）和游動彈藥提供資源。

所采用的方法是對SEAD的歷史、理論和學說的研究。它考慮了SEAD從第一次世界大戰到現在的歷史。反擊空中和導彈威脅（聯合出版物3-01）將SEAD歸類為主要的進攻性反空（OCA）任務。其目的是 "通過破壞性或擾亂性的手段使敵方的地表防空系統失效、摧毀或暫時退化。" 美國部隊發展SEAD是為了應對日益復雜和有效的地基防空系統，它與防空的進步有效地共同發展。本專著中的防空歷史有五個主要部分。第一部分討論了第一次世界大戰中的空中力量發展，以及早期空軍能力的提高如何為地面機動提供了機會。一戰中對空襲的反應導致了二戰期間為防止滲透而對空中武裝進行牽制的武器的產生。二戰的戰斗人員完善了一戰中創造的技術，為進攻的空軍和地面的防御者開發了更致命的瞄準系統和改進的彈藥。在越南戰爭期間，越南人民軍（PAVN）采用了密集的防空武器組合，這需要美國裝備和訓練專門的飛機來壓制北越的防御；這是SEAD能力的第一個例子。接下來，該專著回顧了美國在 "沙漠風暴 "行動中對空地戰的運用，以顯示SEAD的有效性，以及它如何為其他世界大國進一步調整以對抗FM100-5中的理論提供了基礎。 第五章考慮了俄羅斯新一代戰爭（RNGW）、中國遠程導彈以及防空武器的擴散以防止滲透。作者將SEAD理論和學說的演變與歷史實例結合起來，說明空軍與IADS之間的競爭是如何發展到今天的高精尖系統的。最后，該專著提出了一個地面部分未來在對抗現代IADS的戰斗中的貢獻模式。

聯合部隊如何進行未來的海空防務行動，對于各軍種在面對未來的國際防空系統時如何整合和合作至關重要。現代國際防空系統對未來的空中行動，以及暗示的地面行動構成了一個重大障礙。國家和非國家行為者對地對空武器的使用加劇了國際防空系統的瓦解問題。它極大地提高了進行海空導彈和滲透敵占區所需的戰斗力水平。阿富汗圣戰者組織在蘇聯-阿富汗戰爭中使用 "毒刺 "導彈，以及最近在烏克蘭上空擊落馬來西亞航空公司MH17航班，都是這些系統的擴散已經超出既定軍隊嚴格使用的例子。在未來的戰爭中，雙方都可能面臨一個連續的國際防空系統和非正規部隊采用的未聯網的防空。聯合部隊必須開發多種方案來擊敗這些系統，并擴大他們的方法，以最大限度地提高靈活性，使空中和地面部隊能夠對由國際防空系統和獨立的地對空武器防御的對手構成眾多威脅。

摘要

本文為美國太空司令部的未來行動提出了一個新的太空威懾概念。美國航天司令部目前的空間沖突威懾戰略過于依賴整合各聯合軍種的空間能力。本文顛覆了這一觀點，研究美國太空司令部如何重新利用現有的聯合武器平臺來威懾太空競爭對手。美海軍水面行動小組是這個威懾概念的焦點。對水面行動小組的反太空武器進行了分析，以確定它們是否對中國的太空通信線路提供了可靠的威脅。研究的武器包括戰斧對地攻擊導彈E型，AN/SLQ(V)5，以及標準導彈-3 Block IB和IIA。本文最后提出建議，將威懾概念轉化為美國太空司令部的一個可行的選擇。

引言

根據美國太空司令部(USSPACECOM)的戰略愿景，USSPACECOM認為其主要任務是威懾 "通過提供太空作戰選擇來維護美國和盟國的競爭優勢"，USSPACECOM尋求通過實現太空優勢和整合聯合部隊的太空能力來威懾太空侵略行動。雖然爭取這一水平的太空優勢是一項重要工作，但戰略愿景相關陳述對美國海軍陸戰隊司令部打算如何實現其威懾任務提供了較少內容。美國海軍陸戰隊司令部沒有準確地闡述太空威懾問題。聯合部隊已經使用太空能力來進行其各種行動。僅僅在聯合平臺上整合額外的空間服務，并沒有提供一個基礎戰略來威懾與近鄰競爭者的空間沖突。

美國海軍陸戰隊司令部必須審查新的太空控制概念，并確定聯合部隊如何能夠提供其有機的反空間能力，以阻止來自近鄰對手的先發制人的太空打擊。威懾強大的太空競爭對手需要美國海軍陸戰隊司令部發展他們的太空控制概念，利用聯合平臺來威脅對手的太空通信線路（CLOC）。問題是，美國海軍陸戰隊司令部可以立即利用哪些聯合平臺來威脅競爭對手的CLOC？美國海軍陸戰隊司令部應該重新利用和組織美國海軍水面行動小組（SAG），通過在關鍵位置部署這些小組來威脅競爭對手的太空通信線路，從而阻止與近鄰對手的太空沖突。

很少有武器系統能在單一平臺上提供比阿利-伯克導彈驅逐艦（DDG）和提康德羅加級導彈巡洋艦（CG）更多的反空間能力。因此，本威懾分析將側重于在SAG中部署DDG和CG，被認為是反空間SAG，并將其部署在關鍵區域，用其反空間武器威脅對手的CLOC。在CLOC概念中，地面段和空間段將構成物理領域。鏈接段將表示非物理領域，包括進出空間的電磁傳輸。這三個部分共同構成了本分析中使用的CLOC的定義，并且是分析使用反空間SAG來威懾侵略性空間行為者的框架。中國已發展成為一個具有突出能力的航天國家，并且已經展示了具有威脅性的反太空能力。中國可以說是美國最強大的太空競爭者，并將成為這個威懾概念的主題。

目前的戰略評估和威懾概念

中國正在投入巨大的資源來發展太空事業。中國力爭在2030年成為全球太空大國，并打算在軍事和經濟上與美國進行太空競爭。2010年，中國開始測試共軌反空間技術，當時它使用兩顆衛星進行近距離操作。到2019年，中國通過其TJS-3衛星展示了共軌物體放置。在組織上，中國在2015年成立了中國人民解放軍戰略支援部隊（PLASSF），以監督其DA-ASAT武器和其他反空間能力的使用、訓練和戰術發展。

中國的空間優勢概念反映了美國的太空戰條令。PLASSF的理論將太空領域描述為軍事行動的新重心，并指出，"太空戰和太空行動的目標是實現太空優勢。"鑒于這些理論的考慮，PLASSF準備進行快速的先發制人的太空攻擊，以蒙蔽其對手并在大規模沖突中獲得主動。這種錯綜復雜的地面系統構成了中國CLOC的大部分，而成功的先發制人的太空打擊將要求這一系統保持完整。

反太空SAG將為美國海軍陸戰隊司令部提供一種靈活和機動的威懾，以防止中國先發制人的太空打擊。在這個威懾概念中，反空間SAG可以在中國的CLOC附近的國際水域巡邏，通過動能和非動能的結合，將其CLOC的三個部分置于威脅之下。由反空間SAG構成的持續的CLOC威脅將抑制中國先發制人的打擊的有效性，對重要的太空基礎設施和太空資產發起攻擊。這種威懾概念將確定反太空SAG的最佳位置，以對中國的CLOC造成最大的損害。如果反太空SAG對其CLOC造成足夠的損害，中國會放棄其先發制人的攻擊戰略。中國將認為對美國進行先發制人的打擊成本過高，從而達到預期的威懾效果。中國的地面部分是其CLOC的基礎要素。因此，威懾概念分析必須從審查反太空SAG對中國地面部分元素的動力性能開始。

地面段

中國的地面部分控制著他們的太空事業，并提供操作其反太空武器所需的通信，使地面部分的元素成為反太空SAG的理想目標。地面部分的基礎設施提供必要的太空態勢感知，以跟蹤他們的太空資產并記錄美國衛星的軌道模式，為他們的DA-ASATs和共同軌道威脅提供預測模型。PLASSF還通過北京航天指揮與控制中心（BSCCC）融合并向中國人民解放軍火箭部隊分發跟蹤信息。XSCC通過中國境內的幾個下屬跟蹤站發送和接收遙測、跟蹤和控制（TT&C）更新。每個下屬站都監測和控制中國航天事業的一個指定部分。這些跟蹤站中有許多位于中國的海岸線附近，處于沿中國大陸海域巡邏的反空間SAG的動力范圍之內。

Arleigh Burke DDGs和Ticonderoga CGs上攜帶的戰斧陸上攻擊導彈（TLAM）Block IV對中國的地面部分構成了可信的威脅。TLAM Block IV是攻擊XSCC、BSCCC和下屬TT&C站的理想動能系統。TLAM Block IV彈藥具有強大的全球定位系統（GPS）抗干擾能力，以幫助它在中國的GPS降級環境中生存。如果GPS抗干擾能力失效，TLAM Block IV仍然可以使用其數字場景匹配區域關聯系統（DSMAC）進行終端制導。TLAM Block IV-E（TLAM-E）是目前唯一正在生產的TLAM，其有效射程為1,400英里。這種遠距離將使反空間SAG能夠從國際水域的許多地方打擊中國的地面部分的要素。下圖1顯示了如果在東海巡邏的反太空SAG在200海里的經濟禁區（EEZ）邊界發射導彈，哪些中國的跟蹤站和控制中心會在TLAM-E的1400英里有效射程內。

圖1：TLAM-E的有效交戰范圍（距東海1,400英里）。

根據圖1，TLAM-E的交戰范圍包括XSCC、BSCCC以及許多固定的下屬跟蹤站。如圖所示，佳木斯和長春跟蹤站不在交戰扇形范圍內，以避免在朝鮮領空開火。然而，TLAM-E是可轉向的，可以引導其繞過朝鮮邊境以防止報警。在進行這一操作后，佳木斯和長春站將完全處于TLAME的交戰范圍內。勐海站在東海的反空間SAG面前是安全的，但如果從陵水站以外的南海巡邏的第二個反空間SAG發射，TLAM-E就可以摧毀該站。這種規模的協調動能反應將削弱中國的太空事業，并降低中國追蹤美衛星以進一步進行反太空打擊的能力。

僅僅摧毀XSCC就能有效地隔離固定和移動跟蹤站，消除新衛星任務指令的集中傳播。即使TLAM-E打擊稍有成功，只摧毀了沿海地區的跟蹤站，中國的太空企業仍將遭受退化。廈門下屬的跟蹤站支持北斗星座的部分，即中國版的GPS，它的破壞將對中國的精確制導武器系統產生廣泛的影響。陵水跟蹤站監測和控制中國的實驗性航天器，消除它可能會影響其同軌反空間衛星原型的指揮和控制（C2）。兩個反空間SAG分別專門用于在東海和南海巡邏，為中國的空間C2中心和跟蹤站提供足夠的動能武器覆蓋。SAG的持續存在將對地面部分構成可信的威脅，并足以阻止中國先發制人的太空打擊。然而，地面部分只是中國CLOC的一個部分。中國有基于海洋的C2節點，通過鏈接段為其不斷增長的空間影響力做出貢獻，并且反空間SAG必須威脅到這一CLOC層，以確保充分的威懾力。

鏈接段

反空間SAG可以通過使用非動能能力威脅或控制中國的鏈接段來阻止中國的先發制人的打擊。即使他們的地面部分處于危險之中，中國的空間企業仍然可以通過鏈接部分進行控制。中國的鏈接部分由民用跟蹤和遙測船組成，統稱為遠望艦隊。中國地面部分的地理限制要求遠望號部署以支持衛星發射和導彈試驗。遠望號被安置在太平洋的不同地點，一旦運載火箭離開跟蹤站的視線，就接受TT&C移交。對這些船只的動能打擊可能會帶來不良的法律后果，但非動能武器提供了一個非破壞性和可逆轉的選擇。反空間SAG可以利用其電子戰系統暫時干擾遠望艦隊，從而破壞中國的鏈接部分。

在反空間SAG中，Arleigh Burke DDG和Ticonderoga CG的AN/SLQ-32電子戰系統可以干擾遠望艦隊的傳輸。AN/SLQ-32(V)5電子對抗(ECM)套件可以探測到地平線以外的水面雷達，并采用Sidekick多波束主動干擾器。AN/SLQ-32(V)5系統正在通過水面電子戰改進計劃（SEWIP）Block II進行全軍升級，實現全電磁波譜防御和進攻措施。一般來說，由于維護成本高，中國將單個遠望號分配給單一任務。大規模先發制人的太空打擊將需要許多DA-ASAT的發射，這可能需要幾艘遠望號的支持。在這種情況下，多個遠望號的部署可能表明即將發生的敵對行動。在中國大陸巡邏的反空間SAG可以跟蹤離開母港的遠望號，并使用SEWIP Block II系統干擾其TT&C傳輸。

或者，如果反空間SAG成功地摧毀了中國的地面部分，中國將不得不嚴重依賴遠望艦隊來承擔太空企業的C2工作。在這種情況下，遠望號艦隊將不得不留在中國大陸附近，以協助進一步的DA-ASAT發射并提供缺失的覆蓋。遠望號的靜態姿態將允許反空間SAG使用其ECM，同時保持在與剩余的地面部分元素交戰的位置。反空間SAG將通過擾亂遠望號艦隊來消除中國的鏈接部分。通過摧毀地面部分和壓制鏈接部分，反空間SAGs將控制中國三個CLOC層中的兩個，并切斷其控制中國上空空間資產的能力，包括共軌反衛星。然而，中國的空間段仍將是完整的，允許PLASSF繼續根據美國以前的衛星軌跡進行DA-ASAT攻擊。為了實現最大的威懾力，反空間SAG必須威脅或控制中國的空間部分。

空間段

反空間SAG可以阻止中國使用TLAM-E和標準導彈-3（SM-3）威脅其空間部分的先發制人的空間打擊。中國的空間部分包括其國內發射基礎設施、空間運載火箭和所有在軌的空間資產。中國的空間部分還必須包括DA-ASAT導彈，因為它們的主要功能是在亞軌道空間飛行以摧毀敵對的低地球軌道衛星。中國已經在SC-19和DN-3攔截器上測試了10枚DA-ASAT動能殺傷飛行器（KKV）。幾次DA-ASAT測試實現了亞軌道軌道，這足以部署其KKV有效載荷并摧毀低地球軌道衛星。在一次先發制人的太空打擊中，分析家們預計PLASSF將需要發射至少20顆DA-ASAT來摧毀美國的低地軌道情報衛星隊伍。所有四個中國的發射場可能都需要支持這種規模的太空打擊。在中國東海的國際水域巡邏的反空間SAG將是對中國發射基礎設施的可信威脅，并擁有在核實的太空打擊的早期階段摧毀或降低發射場的動能。使用TLAM-Es，反空間SAGs可以同時攻擊幾個發射場，同時消除中國的地面部分元素。下圖2顯示了哪些中國的發射場將在TLAM-E的1,400英里交戰范圍內。

圖2：TLAM-E有效交戰范圍內的中國發射中心（1,400英里）。

根據該圖，在200海里專屬經濟區外巡邏的反空間SAG將能夠打擊四個中國發射場中的三個。摧毀天元和西昌的發射場將對中國的航天事業產生連帶影響。因此，TLAM-E對這些發射場的打擊不僅會阻礙更多的DA-ASAT發射，而且會阻礙中國在美國的報復性太空打擊后重建其衛星群的能力。然而，并不是所有的DA-ASAT都從固定地點發射，情報分析人員懷疑，許多正在運行的DA-ASAT都在移動發射器上。SC-19攔截器由DF-21改裝而成，DF-21是一種公路移動式中程彈道導彈（MRBM）。在2013年的一次SC-19 DA-ASAT測試中，DigitalGlobe圖像衛星觀察到該攔截器安裝在一個運輸機-架設器-發射器（TEL）上。如果中國在TEL上部署大量DA-ASAT，反空間SAG可能沒有目標信息或能力用TLAM-E來對付移動威脅。然而，一旦中國的DAASAT開始運行，反空間SAG可以使用SM-3 Block IB來摧毀飛行中的KKVs。宙斯盾彈道導彈防御（BMD）DDGs和CGs必須包括在反空間SAG概念中，以完成其在空間段層的威懾力量。

將宙斯盾BMD艦艇納入反空間SAG將確保對中國空間段的DA-ASAT元素進行足夠的動能反擊。如果威懾失敗，宙斯盾BMD艦可以使用SM-3 Block IB來摧毀固定和移動發射平臺上的DA-ASAT。SM-3 Block IB被設計用來攔截MRBM，如SC-19 DA-ASAT，在它們的中途飛行軌道上。Block IB變體有先進的目標尋的器和姿態控制系統，用于調整其飛行路線，使其在43次飛行測試中的34次摧毀外大氣層的KKV目標。

SM-3 Block IIA目前正在取代SM-3 Block IB模型。與Block IB相比，Block IIA擁有更好的射程、傳感器處理器和KKV，Block IIA被設計用來對付MRBM和洲際彈道導彈（ICBM）。Block IIA已經進行了六次成功的攔截測試，包括2020年11月從宙斯盾BMD艦上進行的SM-3首次ICBM攔截。SM3 Block IIA的卓越射程和改進的KKV可以成功地對付中國的低地球軌道DA-ASAT。在SM-3 IB和IIA型號之間，宙斯盾BMD艦可以對中國的實用DAASATs進行強有力的動能威脅。包含宙斯盾BMD艦的反空間SAG將提供足夠的反制措施來阻止中國的先發制人的太空打擊，如果威懾失敗，同樣的武器可以摧毀中國的實用DA-ASATs。

反空間SAG的挑戰

在中國東海和南海作業的反空間SAG在與中國的空間沖突開始時將面臨困難的挑戰。通過在中國沿海水域巡邏，反空間SAG將處于中國的反介入和區域封鎖（A2/AD）范圍內，其中包括一系列的陸基和海基導彈威脅。中國從其大陸運營一系列精確制導的反艦導彈。這些導彈可以從中國境內幾乎任何地方打擊巡邏的反空間SAG。此外，中國人民解放軍-海軍（PLAN）將其海軍部隊劃分為與中國接壤的部分海域。19艘DDG級驅逐艦和28艘導彈護衛艦分布在解放軍東海艦隊（ESF）和南海艦隊（SSF）。在先發制人的打擊中，東海艦隊和南海艦隊將擁有必要的力量和武器來對付在中國南海和東海活動的反空間SAG。通過將解放軍艦隊和陸基導彈與眾多陸基飛機相結合，中國可以為其CLOC提供強大的防御，并阻止反空間SAG的行動。在這種情況下，缺乏海上控制可能排除成功的空間控制。

盡管被部署在一個有爭議的環境中，反空間SAG在空間沖突期間將有一個很短的交戰時間，限制了他們遭受報復性打擊的機會。空間戰將不是一個持久的事件；中國將只需要幾個小時來啟動和完成一個先發制人的空間打擊。因此，反空間SAG將只需要在這個短暫的時間框架內戰斗和生存。在這個交戰窗口內，反空間SAG不會是靜止的，它們將成為中國軍隊的移動目標，因為它們會進行機動以對中國的CLOC造成最大傷害。為了實現這一目標，反空間SAG將只需要臨時的和局部的海上控制，以便對地面和空間部分發射其動能武器，并對遠望號船只進行ECM，以破壞其TT&C傳輸。此外，反空間SAG內的艦艇將提供大量的空中和導彈反制措施。由幾艘DDG、CG和宙斯盾BMD變種組成的反空間SAG將擁有足夠的防空導彈和ECM，以提供所需的縱深防御，在它們在各陣地之間轉移以繼續其反空間攻擊時，加強其生存能力。在完成其空間控制任務后，反空間SAG將立即從中國危險的沿海A2/AD環境中撤出，放棄其反空間功能，并與更大的海軍部隊重新組合，準備進行水面戰交戰。

建議

美國海軍陸戰隊司令部可以通過依靠其下屬的聯合部隊空間組件司令部（CFSCC）將反空間SAG威懾概念轉化為現實。CFSCC計劃、評估和整合與聯盟伙伴和聯合部隊的空間行動。以中國為例，CFSCC可以與美國印太司令部和海軍部合作，確定戰區內可以快速建立反空間SAG的DDGs、CG和其宙斯盾BMD變體。這些水面部隊可以在應急計劃中被指定為預先確定的反空間SAG，在與中國的緊張局勢出現時進行組建和部署。反空間SAG并不意味著是一個永久性的單位結構，只應該被用來處理特定的空間威脅。如果威脅消散，反空間SAG將解散，個別艦艇將返回其本單位進行整修，并為傳統的水面行動做準備。暫時將現有的水面艦艇重新利用為反空間SAG也避免了新艦艇的采購。

關于任務所有權，反空間SAG行動應屬于聯合特遣部隊-空間防御（JTF-SD）。JTF-SD將負責規劃反空間SAG的部署和針對中國的行動。聯合特遣部隊還可以進行演習，發展反太空SAG技術、戰術和程序，以進一步完善威懾概念。最重要的是，聯合特遣部隊可以為反空間SAG制定常設的交戰規則和任務授權，授權其指揮官在核實的空間攻擊正在進行時采取預先確定的行動。除了中國的情況之外，聯合特遣部隊可以計劃在所有戰區對任何空間競爭者的CLOC采取行動，為美國海軍陸戰隊司令部提供阻止全世界先發制人的空間打擊的手段。

結論

美國海軍陸戰隊司令部目前的太空戰威懾戰略過于狹隘地專注于整合各聯合軍種的太空能力，不足以阻止先發制人的太空打擊。美國海軍陸戰隊司令部可以通過利用現有的海軍水面部隊并將其重組為反空間SAG來改善其對像中國這樣的空間競爭對手的威懾態勢。這些反空間SAG可以通過使用動能和非動能武器系統危害中國的CLOC來阻止中國的侵略性空間行動。關于動能武器，TLAM-Es有足夠的射程來危及，并在必要時摧毀中國的大部分地面部分和發射基礎設施。SM-3 Block IBs可以在中途飛行時摧毀DA-ASATs，完成反空間SAG對中國空間部分的威脅。配備AN/SLQ(V)5ECM的反空間SAG將擁有破壞遠望艦隊的非動能手段，從而危及中國的鏈接部分。反空間SAGs在中國沿海水域作戰時將面臨復雜的挑戰，但它們的機動性、短暫的任務時間和強大的導彈防御對策將使它們的生存能力最大化。美國海軍陸戰隊司令部可以通過利用CFSCC和JTF-SD將反空間SAG變成現實，在所有作戰司令部中指定水面艦艇，并制定必要的計劃和授權，以威懾中國的先發制人的太空打擊和全球其他太空競爭對手。

詞匯表

直接上升式反衛星導彈（DA-ASAT）--一種從任何地基平臺發射的空間武器，旨在攔截和摧毀一顆衛星。DA-ASATs以彈道導彈為基礎，但攜帶一個動能殺傷器作為有效載荷。該殺傷飛行器使用機載傳感器和姿態控制系統來跟蹤和摧毀亞軌道軌道上的目標。

同軌反衛星威脅（Co-orbital ASAT）--從與目標處于同一軌道的主衛星上釋放的天基武器。共軌反衛星威脅也可以是主衛星。共軌反衛星衛星使用會合機動來接近目標衛星，并使用機械臂或其他機載設備來摧毀該目標。

太空通信線路（CLOC）--通往和通過空間的通信線路，用于人員、空間飛行器、電磁傳輸和其他軍事效果的移動。CLOC由物理和非物理領域組成。物理領域包括任何支持或穿越空間的有形物體。非物理領域包括進入、通過和來自空間的電磁傳輸。

在過去17年的反叛亂行動中，美國陸軍的許多師級情報分析員和設備都停留在靜態、集中的戰術行動中心，以促進對地面行動的情報支持。最近出版的《作戰手冊》（FM）3-0（2017年10月）將美國陸軍的重點從反叛亂轉向大規模的地面作戰行動。這些行動要求各師能夠建立多個前沿指揮所（CPs），這些指揮所能夠生存并能夠在退化和有爭議的領域促進任務指揮。為了支持大規模的戰斗，情報部門必須重新平衡人員、能力和設備，在一個師能夠建立的所有前線指揮所中，使該師的情報作戰功能具有生存能力。這需要將人員和情報專用設備從主指揮所和戰術指揮所調出，以支持支援區/早期進入指揮所和機動指揮組（如果指揮官需要）。為了考慮到美國同行威脅對手通過電子和網絡攻擊來爭奪美國陸軍進入空間領域的能力，這次重組還需要調整師級的通信計劃，以考慮模擬通信。

引言

“大規模作戰行動的流動性和混亂性將對情報作戰功能造成最大程度的混亂、摩擦和壓力。” - 美國陸軍學說出版物2-0《情報》

在過去的17年中，美國陸軍的情報機構主要是為支持伊拉克和阿富汗的反叛亂行動而運作。陸軍各師總共部署了20多次，以支持伊拉克自由行動（OIF）和持久自由行動（OEF）。這是響應國家號召，支持擊敗基地組織、敘利亞伊斯蘭國（ISIS）、利比亞伊斯蘭國（ISIL）和其他在中央司令部負責區域內活動的恐怖組織。每一次部署都由不同的作戰環境、獨特的任務以及不同程度的作戰成功和失敗所決定，但有一個共同點：師部的情報行動主要由分析員使用靜態、集中的戰術行動中心（TOC）中的設備進行。隨著陸軍為未來的作戰行動做準備，《作戰手冊》（FM）3-0（2017年10月）將重點從反叛亂轉移到準備在大規模作戰行動（LSCO）中與同行競爭者作戰。FM 3-0明確指出，師的主要作用是 "作為戰術總部指揮各旅進行決定性的行動"。這些行動要求各師能夠建立多個前沿指揮所（CPs），這些指揮所具有機動性、可生存性，并且能夠在退化和有爭議的領域內促進任務指揮。

在OIF和OEF期間，促成師級情報行動的一個關鍵能力是一個無爭議的空間領域。指揮官和下屬單位通過一個使用衛星的情報架構，在叛亂團體沒有能力影響的空間領域，收到近乎實時的情報收集、處理、利用和傳播。除了無爭議的通信網絡，叛亂分子的游擊戰術主要集中在東道國的政府設施和人口中心，這使得師部情報部門可以在大型前沿作戰基地（FOB）開展行動，而不需要對情報部門的生存能力和機動性作出重大規劃。師中央情報局沒有受到敵人的持續和直接攻擊的威脅。大規模的戰斗不會給情報部門帶來領域優勢或假定的生存能力。同行對手將在所有領域與美軍進行較量，甚至可能在某些領域長期保持優勢。FM2-0《情報》指出："部隊必須準備好對抗各種威脅、敵方陣型和未知因素的情報。"威脅的變化并沒有改變情報的作用，即提供 "及時、準確、相關和預測性的情報，以了解威脅的特征、目標和行動方案，從而成功執行進攻和防御任務。"然而，威脅的變化確實提高了對情報的期望。大規模的戰斗代表了情報行動執行方式的范式轉變。各師可能會在大的地理區域內建立多個不斷流動的中央情報局，以履行其任務指揮職責，而情報部門必須準備好支持他們。

美國陸軍理論討論了一個師能夠建立的五種類型的指揮所：主指揮所（MCP）、戰術指揮所（TAC）、機動指揮組、支援區指揮所（SACP）和早期進入指揮所（EECP）。每個指揮所執行不同的功能，從而使任務指揮更加有效。按照目前陸軍修訂的組織和裝備表（MTOE）的規定，師級情報部門只被授權在MCP和TAC中操作人員和裝備。不能假設在LSCO環境中不使用其他CPs。陸軍各師必須確保其情報部門的結構能夠在不斷受到攻擊威脅的多個中心點有效運作，需要有快速轉移的能力才能生存。

由于有爭議的空間領域，通信能力將受到限制，影響基于衛星的通信的可能性增加。目前的情報架構依靠衛星在下屬單位的信息收集器和師級中央情報局的分析小組之間傳輸關鍵情報。衛星可用性的喪失極大地影響了師部情報部門支持指揮官了解、可視化和描述敵人威脅的能力。用于建立師部情報架構的設備授權缺乏靈活性和冗余度，無法支持在衛星通信被拒絕的環境下執行的情報行動。

本專著探討了師級情報部門組織人員和情報架構的最佳方式，以便在大規模作戰行動（LSCO）期間，在加強機動性、生存能力和有爭議空間領域的環境中，在多個指揮所開展行動。為了支持多個指揮所的工作，師情報部門必須確保在不同的指揮所中，師情報部門的所有任務都是冗余的，這一點超出了修訂的組織和裝備表的授權。G-2總部、G-2X和分析與控制部門的精選士兵必須以機動的方式執行他們的任務。為了在被拒絕或有爭議的空間環境中行動，師情報部門應該建立主要的、備用的、應急的和緊急的通信計劃，其中包括一個模擬信使系統，以向其他師的CP和下屬單位傳播情報。在LSCO環境中，由于行動節奏的加快，特別是在進攻中，情報職能可能會被大大削弱。

師情報部門必須有適當的姿態來支持作戰層面上的LSCO。無論作戰環境如何，師的情報部門必須為指揮官、參謀部和下屬單位提供盡可能及時和準確的信息。此外，情報和行動之間的關系是相互的，"情報推動行動，行動促成情報"，在正確的地方沒有正確的情報人員和設備會降低組織的作戰效率。進一步的分析可以確定：1）目前授權給該師的情報人員和設備是否足以支持多個指揮所；2）提供關于G-2應該如何組織這些資產以支持大規模作戰行動中的任務指揮行動的建議。

為了找到支持性證據來檢驗這一假設，**本研究依賴于四個研究問題。首先，在大規模的作戰行動中，師級情報部門應該在哪些作戰環境中行動？第二，目前的師級情報部門是如何設計運作的？在支持LSCO行動要求的能力方面存在哪些差距？第三，在過去的LSCO環境中，單位不斷移動，通信網絡不像最近的反叛亂行動中那樣可以評估，情報部門是如何運作的？最后，根據目前部隊的最佳做法，G-2在其部門內部可以做些什么來更好地支持師級LSCO？**為了更好地闡明所討論的問題和本專論的內容，需要對幾個關鍵術語進行定義。機動性被定義為 "軍隊的一種質量或能力，它允許軍隊從一個地方移動到另一個地方，同時保持完成其主要任務的能力。"本專著討論了情報部門在執行其主要任務的同時進行生存性移動的能力。關于生存能力的討論涉及到 "保護人員、武器和物資，同時欺騙敵人的所有方面"。

第一節描述了情報部門應在哪些環境中行動，以及師部情報部門必須解決哪些問題以最好地支持LSCO。

第二節研究師級的情報行動。本節回顧了第二次世界大戰（WWII）期間的一次師級情報行動，這是美國陸軍部隊最后一次在沒有使用衛星來促進通信和情報收集的情況下進行LSCO。特別是第80步兵師在1944年和1945年在喬治-巴頓將軍的美國第三軍中橫跨法國北部作戰時的情報使用情況。這項研究確定了在情報部門組織和信息傳播方面的經驗教訓和最佳做法。此外，本專著還討論了一個師的情報部門最近的MTOE歷史，這些變化如何影響該部門支持LSCO的能力。

第三部分研究了G-2師目前是如何為LSCO進行訓練的，以便在大規模戰斗之前找出目前訓練趨勢所不能解決的能力差距。第三節還推薦了一個組織結構，使師級情報部門能夠更好地支持大規模的地面作戰行動，并使用基于理論要求的篩選標準來評估這一建議，以確保中央情報局的生存能力和完成師級情報行動的要求。

第四節提出了對大規模作戰中執行情報行動至關重要的關鍵見解。

大衛-H-伯杰，美國海軍陸戰隊將軍、海軍陸戰隊司令員

在我們（美國）的歷史上，海軍陸戰隊經常處于我們國家前沿部署部隊的最前沿，感知環境并讓我們的盟友和伙伴放心。海軍陸戰隊員也接受過真正困難的作戰問題，并提出了沒有人認為可能的解決方案。海軍陸戰隊已經進入了其他人害怕進入的有爭議的地區，并取得了勝利。待命部隊的概念是在這條歷史道路上邁出的另一步。

安全環境是不斷變化的。今天，它的特點是復雜的傳感器和精確的武器的擴散，以及日益增長的戰略競爭。敵人采用系統和戰術將艦隊和更大的聯合部隊控制在一定范圍內。這使得這些對手能夠采用一種以有爭議的地區為盾牌的戰略，在這種盾牌下，他們可以對我們的盟友和伙伴采取一系列非戰爭的脅迫性措施。

進入海軍陸戰隊。作為2030年部隊設計的一部分，并有意與聯合作戰概念保持一致，待命部隊的概念旨在提供支持綜合威懾的選擇。作為待命部隊的海軍陸戰隊員將被派往前方，與我們的盟友和伙伴并肩作戰，利用全域工具作為艦隊和聯合部隊的眼睛和耳朵。

這一概念將在最終滿足聯合部隊指揮官要求的海軍戰役背景下進行。執行這些行動的海軍陸戰隊員的持久任務是在競爭連續體的每一個點上為這個海軍戰役進行偵察和反偵察。如果有必要，這些部隊將在指定區域進行海上拒止，以支持海軍作戰。我們必須準備好用我們現有的有機手段做到這一點，但同樣重要的是，我們需要完成海軍和聯合殺傷網，在需要時幫助發揮全域效應。在這樣做的時候，海軍陸戰隊將從有爭議的地區內擴大艦隊和聯合部隊的范圍。

為了重振我們作為美國前沿哨兵的作用，我們需要重新設想我們的方法，并將其結果作為發展我們的人員及其支持過程和系統的指南。待命部隊的概念》通過解釋海軍陸戰隊如何在有爭議的地區與盟友和伙伴有效地運作，使這一指南變得生動。

待命部隊在競爭的每一個環節上都會打亂對手的計劃。這是一個重要的聲明，因為它描述了我們在暴力門檻以下的戰略競爭中可以為國家提供什么。它是大膽的，這使它成為海軍陸戰隊的理想。

它也將是困難的。知道將 "待命部隊的概念"從想法變成現實是有難度的，這應該激勵我們用它來進行戰爭游戲、實驗和演習，以便我們能把它做好。這就是我們如何釋放海軍陸戰隊員的聰明才智并超越我們的對手，同時保持我們作為國家戰備力量的角色。

目的

待命部隊（SIF）使國家和美國盟友及伙伴感到放心。SIF通過建立旨在與盟友和伙伴一起在有爭議的地區持續前進的部隊來阻止對手運用軍事力量，為艦隊、聯合部隊、機構間、盟友和伙伴提供更多的選擇來對抗對手的戰略。SIF贏得全域偵察戰，以識別和對抗對手針對美國盟友、伙伴和其他利益的惡意行為，并發展對環境和對手能力的理解。SIF贏得全域反偵察戰，以保護合作伙伴和聯合部隊的機動自由，同時破壞對手獲得主動權的企圖。在發生武裝沖突的情況下，SIF在有爭議的地區與盟友和伙伴一起保持前進，支持海軍和聯合行動。在競爭的連續過程中，SIF有意擾亂對手的計劃。

待命部隊的概念是指產生新的能力和以新的方式運作。在這個意義上，它為部隊設計和部隊發展提供了一個目標點。為了使其方法和裝備完全成熟，需要進行反復的實驗和演習。

背景

《待命部隊概念》用于處理那些對聯合部隊使用（或威脅使用）反干預方法的對手。這些反干預方法依賴于成熟的精確打擊體系（MPSR）的進步，以破壞聯合部隊投射力量的能力，并在一段時間內保持這種能力。SIF提供了一種作戰級別的反應，使海軍部隊能夠在對手使用反干預努力的情況下保持主動。

這個概念是在海軍陸戰隊理論出版物（MCDP）"作戰"中海軍陸戰隊機動作戰理念的基礎上形成的，該理念將機動描述為采取行動以產生和利用對敵人的某種優勢，而不論其領域如何。這種優勢不僅是空間上的，也可能是心理上、技術上或時間上的。 作為 "全域 "組織，SIF必須理解并實施這種強有力的機動性定義，以完成其任務。

SIF的概念直接與聯合作戰概念中的作戰方式相一致。指揮官的規劃指南（CPG）指示公布SIF概念，以支持海軍的分布式海上作戰（DMO）概念。CPG解釋說，SIF與遠征先進基地作戰（EABO）概念相結合，描述了SIF將如何得到這些先進基地的支持。

最近，《海軍運動：海軍陸戰隊在戰略競爭中的作用》為不斷擴大的海軍概念系列提供了廣泛的框架，包括待命部隊。

這一概念主要用于全球作戰模式中的接觸層和鈍化層的活動，并使聯合部隊過渡到增援行動。這加強了這一概念背后的威懾意圖，也說明了它是如何在整個競爭過程中應用的。雖然海軍陸戰隊確實需要準備好在增援層開展SIF行動，但目標是以盡量減少對手決策者升級對抗的動機的方式來運用這一概念。

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

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

關鍵詞：決策、交互、兵棋推演、人工智能、增強/混合現實、可視化

1 引言

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

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

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

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

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

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

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

2 未來軍事決策過程所需的進步

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

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

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

2.1 人工智能導向的決策指導

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

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

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

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

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

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

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

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

2.2 高計算能力下的決策過程

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

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

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

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

2.3 決策空間的真實呈現

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

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

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

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

3 人-人工智能團隊決策的交互技術展望

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

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

結論

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

人工智能（AI）的進展，特別是深度強化學習（RL），已經產生了能夠達到或超過專業人類水平的系統。這項研究探索了RL訓練人工智能agent的能力，以實現小型戰術交戰中的最佳進攻行為。agent在一個簡單的、總體級別的軍事建設性模擬中接受了訓練，其行為得到了規模和經濟力量戰術原則的驗證。結果顯示，所應用的戰斗模型和RL算法對訓練性能的影響最大。此外，特定的超參數訓練也有助于行為的質量和類型。未來的工作將尋求在更大和更復雜的戰斗場景中驗證RL的性能。

美國防戰略（NDS）確定了一個復雜的全球安全環境，其特點是對當前國際秩序的公開挑戰和國家間長期戰略競爭的重新出現。它要求建立一支致命的、靈活的、有彈性的和可快速部署的部隊，以對抗、威懾和贏得對所有對手的勝利。海軍執行CNO的指導，以我們的海上控制和力量投射的核心原則以及前瞻性的艦隊設計概念為中心，開展分布式海上作戰（DMO），提供NDS所需要的強大海上組成部分。作為NDS的組成部分，海軍航空兵強烈關注更新現有能力，使新的先進平臺投入使用，并通過加強戰術和程序來補充今天的作戰能力，以應對高端戰斗。

今天的航母攻擊群（CSG）--以大甲板、核動力航空母艦及其搭載的艦載機聯隊為中心--通過為艦隊指揮官提供多領域的軍事力量來實現這一創新的艦隊設計。艦載機在殺傷力、戰斗空間態勢和機動性方面為任何海上戰場帶來了無可比擬的貢獻，確保了海軍建立和維持海上控制、實現海上優勢和遠距離投射力量的能力。

海軍的固定翼和旋翼飛機、有人和無人飛機構成了世界上分布最廣的航空平臺，為CSG、遠征打擊群（ESG）和水面艦艇提供支持，提供廣泛的支持性任務。

《海軍航空遠景2030-2035年規劃》取代了《海軍航空遠景2025年規劃》，并反映了一些關鍵概念，以滿足CNO對海軍的愿景，即在海面上一擁而上，在每個軸心和每個領域提供同步的致命和非致命努力。

當海軍計劃建立和維持一支致命的、有彈性的部隊時，必須要有一個明確的路線圖，與此同時，也要有一個明確的計劃。

未來的技術

鑒于威脅快速發展，海軍航空必須投資并追求先進的技術和作戰概念，以便在戰爭的戰役層面上取得成功。美國防部長奧斯汀指出："盡管在過去30年中進行了兵力結構的削減，但聯合部隊有必要的能力和實力來實施國防戰略（NDS）的優先事項并應對今天的威脅。在國會的支持下，國防部將通過繼續投資聯合部隊的戰備和部隊現代化，以及加快對人工智能（AI）、機器學習（ML）和其他先進技術的投資，提高聯合部隊的戰斗潛力。這些投資，加上盟友和合作伙伴的合作，將優化部隊結構，產生一支能夠威懾或擊敗對手的有戰斗力的聯合部隊。"

海軍航空的先進技術包括：

• 無線電頻率（RF）和紅外線（IR）信號降低技術

• 增強被動和主動殺傷鏈

• 載人/無人機組隊（MUM-T）

  • MUM-T減少了駐扎在CVW內的有人飛機的風險，同時也提高了性能、容量和生存能力。無人機系統（UAS）將在未來的機翼和分布式水面艦隊中扮演不同的角色，如加油、通信中繼、后勤、空中電子攻擊、打擊和ISR&T等任務。

  • MQ-25將是海軍第一個基于航空母艦的無人平臺，并將增加CVW的殺傷力和覆蓋范圍，作為一個油輪，它具有輔助ISR作用。

  • MQ-4C "海獅"在2020年1月實現了早期作戰能力（EOC），通過人機和自主團隊提供持久的海上ISR&T。它將按計劃在2023年實現初始作戰能力（IOC）。當與任務管理工具配對時，如Minotaur與IFC 4多信息配置，"海獅"將提供傳感器的敏捷性，以定位、跟蹤、分類、識別和報告感興趣的目標。

  • MQ-8C "火力偵察兵 "無人機系統將在不久的將來首次部署先進的雷達、Link 16和Minotaur任務系統。

  • 正在推進物資和非物資解決方案，以加強MQ-8、MH-60和瀕海戰斗艦之間的互操作性。納入Link 16的信息傳遞以及Minotaur的整合，將提高分布式水面艦隊的有機瞄準能力，并提高戰斗空間態勢感知。

• 提高速度和射程--推進器解決方案在為先進任務系統提供動力和冷卻的同時，還能提高速度、射程和續航能力（即可變循環發動機）。

• 長距離、高容量和高超音速武器--下一代武器不僅要擴大空對空和地對空的覆蓋范圍，而且要同時擊敗機動空中目標和地對空防御。這可以通過增加運動量（即高超音速）和/或其他破壞性技術（如定向能武器）來實現。

• 減少決策時間--通過納入自動化、最佳機組-機隊交互和利用人工智能（AI）和機器學習（ML）的團隊化有人/無人部隊，推動戰術的簡單化。

• 電磁機動戰（EMW）能力--對抗敵人殺傷鏈和防空系統的能力。

• 網絡能力--對抗敵方網絡效應的能力，同時加強網絡能力和平臺。

• 先進的網絡--海軍戰術網格（NTG），具有彈性的可生存的波形。

• 福特級航空母艦--設計用于支持這些和其他技術到未來的發展。

在海軍航空部門實現這些技術革新的過程中，與工業界合作是至關重要的。與商業企業合作必須包括對開放架構的明確需求，避免獨特和專有的硬件和軟件，以及開發、測試和實施，推動分段而不是整體的變化。這種聯盟和合作將在正確的時間為正確的理由加速正確的變革。

海軍航空2030-2035遠景

"我們的武裝部隊作為世界歷史上最有能力的軍隊，已經配備了人員、訓練、裝備，并準備好響應國家的號召。" -美國防部長勞埃德-J-奧斯汀三世

當海軍航空展望未來時，很明顯正面臨著一個快速演變的威脅，需要大量的部隊現代化。領導層必須采取大膽的行動并做出艱難的選擇，以產生在各種沖突中獲勝所需的變化。這將需要重新關注海軍所需的能力、容量、戰備和訓練，以提高和保持作戰優勢。

海軍航空將接受可負擔性。通過明智地應用資源和進化的投資戰略，海軍航空2030-2035年遠景規劃概述了一種在所有戰爭領域提供完整的殺傷鏈的方法，有助于在未來幾年內保證進入、權力投射和海上控制。今天為2035年開發和采購的航空機隊是一個混合體：互補的第四代和第五代飛機；NGAD FOS；有人和無人平臺；以及網狀的傳感器和武器，以確保海軍能夠決定性地擊敗日益先進的近距離威脅。海軍航空兵必須能夠用下一代飛機在更遠的距離和更快的速度對任何目標提供精確的效果。

如果我們堅持這一愿景，海軍航空兵將能夠整合海基和陸基飛機--有人駕駛和無人駕駛--以提供一支持久、靈活、可調整的部隊，具有提供穩定存在、緩和地區緊張局勢或使用武力向我們的對手施加代價的靈活性和響應性。

縱觀其歷史，海軍航空兵一直處于海戰的戰術、作戰和戰略創新的前沿。空軍司令部的設想延續了這一傳統，并保留了海軍航空兵給我們國家帶來的作戰優勢。