本文探討了自主無人機系統（UAS）的制導和控制。具體而言，研究了基于模型參考自適應控制（MRAC）的尾翼無人機系統，以及用于戰術機動和覆蓋的多旋翼無人機系統的制導和控制。調查了當前和潛在的應用，并找出了現有技術的差距。

為了解決四旋翼無人機這一特殊類別的尾翼無人機系統的控制問題，研究人員開發了兩種方法，以解決建模不確定性、未建模有效載荷、陣風以及執行器故障和失靈等問題。在第一種方法中，尾翼無人機系統的縱向動力學采用 MRAC 法進行調節，以在新穎的控制架構中實現規定性能和輸出跟蹤。用于規定性能和輸出跟蹤的 MRAC 法則結合了線性二次調節器 (LQR) 基線控制器，使用積分反饋互連。利用障礙 Lyapunov 函數對軌跡跟蹤誤差進行約束，并通過采用軌跡跟蹤誤差瞬態動態參考模型來保證用戶定義的軌跡跟蹤誤差收斂速率。在該控制系統中，平移和旋轉動力學分別分為外環和內環，以考慮到四旋翼雙翼飛行器的動力不足問題。在外環中，氣動力的估計值和 MRAC 法則用于穩定平移動力學。此外 此外，還推導出參考俯仰角，使飛行器的總推力永遠不會指向地球，以確保安全，并避免通常用于確定方向的帶符號反正切函數固有的不連續性。在內環中，氣動力矩的估計值和 MRAC 法則用于穩定旋轉動力學。此外，還提出了一種用于確定所需總推力的法則，該法則可確保如果飛行器的方位與所需方位足夠接近，則會施加適當的推力。還提出了一種控制分配方案，以確保始終實現所需的推力力矩，并滿足對執行器產生的推力的非負約束。仿真驗證了針對規定性能和輸出信號跟蹤采用 MRAC 的控制架構，并將規定性能 MRAC 法與經典 MRAC 法進行了比較。

在第二種方法中，提出了一種基于 MRAC 的統一控制架構，該架構沒有將縱向和橫向動力學分開。平移和旋轉動力學分別被分離為外環和內環，以解決尾翼無人機系統的動力不足問題。由于預計飛行器會發生較大的旋轉，因此使用無奇異性的四元數來捕捉尾翼的方向。此外，還通過使用障壁 Lyapunov 函數來解決卷揚現象，以確保跟蹤誤差四元數的第一個分量為正，從而按照最短的旋轉將飛行器的當前方位驅動到參考方位。在外環中，利用對空氣動力的估計和 MRAC 法則確定所需的推力。參考方位是根據正交普羅克斯特問題的解確定的，該問題可找到從當前推力方位到所需推力方位的最小旋轉。由于正交普羅克里斯特問題的不連續性質，角速度和加速度無法通過對正交普羅克里斯特問題解的時間導數來推導。奇異值分解的不連續性。因此，我們使用兩次連續可微分函數--球面線性插值，來尋找連接捕捉車輛當前方位的單元四元數和捕捉參考方位的單元四元數的大地線。一個有趣的結果是，角速度和加速度只取決于參數化球面線性插值函數的標量值函數的一階導數和二階導數；實際函數并不重要。然而，確定該函數的形狀并非易事，因此采用了受模型預測控制啟發的方法。在內環中，使用氣動力矩估計值和 MRAC 法來穩定旋轉動力學，并將推力分配給各個螺旋槳。建議的控制方案的有效性通過仿真得到了驗證。

提出了一種用于自主無人機系統的集成制導和控制系統，可在未知、動態和潛在的敵對環境中，按照用戶規定的不計后果或戰術方式進行機動。在該制導和控制系統中，戰術操縱是通過在飛行器接近目標時利用環境中的障礙物來實現的。不計后果的機動是通過在向目標前進時忽略附近障礙物的存在，同時保持不發生碰撞來實現的。魯莽行為和戰術行為的劃分受到生物啟發，因為動物或地面部隊都會使用這些戰術。制導系統融合了路徑規劃器、避免碰撞算法、基于視覺的導航系統和軌跡規劃器。路徑規劃器以 A? 搜索算法為基礎，并提出了可定制調整的 "到達成本"（cost-to-come）和啟發式函數，通過降低底層圖中捕獲靠近障礙物集的節點的邊的權重，利用障礙物集進行躲避。啟發式的一致性已經確定，因此，搜索算法將返回最優解，而不會多次擴展節點。在現實場景中，需要快速重新規劃，以確保系統實現所需的行為，并且不會與障礙物發生碰撞。軌跡規劃器基于快速模型預測控制（fMPC），因此可以實時執行。此外，還采用了一個自定義的可調成本函數，該函數權衡了與障礙物集的接近程度和與目標的接近程度的重要性，為實現戰術行為提供了另一種機制。新穎的避免碰撞算法是基于解決一類特殊的半有限編程問題，即二次辨別問題。避撞算法通過尋找將無人機系統與障礙物集分隔開來的橢球體，生成無人機系統附近自由空間的凸集。凸集在 fMPC 框架中用作不等式約束。避撞算法的計算負擔是根據經驗確定的，并證明比文獻中的兩種類似算法更快。上述模塊被集成到一個單一的制導系統中，該系統為任意控制系統提供參考軌跡，并在多次模擬和飛行測試中展示了所提方法的有效性。此外，還提出了飛行行為分類法，以了解可調參數如何影響最終軌跡的魯莽性或隱蔽性。

最后，介紹了用于自主無人機系統的綜合制導和控制系統，該系統可在未知、動態和潛在敵對環境中，按照用戶的要求，以不計后果或戰術的方式執行戰術覆蓋。覆蓋的制導問題涉及收集環境信息的策略和路線規劃。收集未知環境信息的目的是幫助服務組織和第一反應人員了解態勢和制定計劃。為解決這一問題，需要綜合考慮目標選擇、路徑規劃、避免碰撞和軌跡規劃。我們提出了一種基于八叉樹數據結構的新型目標選擇算法，用于為路徑規劃器自主確定目標點。在該算法中，由導航系統推導出的體素地圖捕捉了環境中各區域的占用和探索狀態，并被分割成捕捉大面積未探索區域和大面積已探索區域的分區。大面積未探索區域被用作候選目標點。目標點的可行性通過采用貪婪 A? 技術來確定。該算法擁有可調參數，允許用戶在確定目標點序列時指定貪婪或系統行為。這種技術的計算負擔是根據經驗確定的，并證明可在現實場景中實時使用。路徑規劃器基于終身規劃 A?（LP A?）搜索算法，與 A?技術相比，該算法更具優勢。此外，還提出了一種可自定義調整的成本-歸宿和啟發式函數，以實現戰術或魯莽的路徑規劃。提出了一種新的避免碰撞算法，作為上述避免碰撞算法的改進版本，改進了所產生的約束集的體積，從而使更多的自由空間被凸集捕獲，因此，軌跡規劃者可以利用更多的環境進行戰術機動。該算法基于半定量編程和快速近似凸殼算法。軌跡規劃器以 fMPC 為基礎，采用自定義成本函數，通過滑行障礙物表面實現戰術機動，并將所需加速度作為與掩體距離的函數進行調節；采用障礙函數約束飛行器的姿態并確保推力正向性；采用四旋翼無人機系統的輸出反饋線性化運動方程作為微分約束，以實現積極的機動。利用定制的 C++ 模擬器驗證了所提系統的功效。

本論文將探討在海洋環境中運行的自主無人機系統在制導和控制算法方面存在的一些不足。

無人機是革命性的嗎？讀到有關軍用無人駕駛飛行器（UAV）或 "無人機 "的報道，人們可能會認為無人機是一項革命性技術，將從根本上改變戰爭。無人機的快速擴散、與科幻小說的聯系以及無人機使用的保密性使許多人得出結論："無人革命 "即將來臨。

本論文對無人機革命進行了研究。論文以 "軍事革命 "概念為基礎建立了一個框架，并將其應用于對三個國家的無人機使用及其融入軍隊情況的研究。論文進一步探討了 "革命 "這一稱號在美國、德國和英國的無人機融入和使用中發揮的作用。

研究表明無人機已在軍事行動中證明了自己的價值，并對這三個國家的經驗進行了比較。本論文詳細評估了不同國家如何采用無人機以及采用無人機所產生的影響，尤其是在德國和英國的案例研究方面，使其成為一部具有參考價值的著作。

本論文評估了五類變化--作戰、條令、戰略、組織、社會--認為軍用無人機帶來的最根本、也可能是革命性的變化是社會變化，即戰斗人員對戰爭的體驗發生了根本性變化。此外，論文還強調了各國的具體變化。

結論是，將無人機定為革命性武器在一個國家--德國--產生了重要影響，盡管影響的方式與最初的預期相反。也就是說，圍繞無人機的激烈辯論阻礙了無人機的采購和條令思考。在其他兩個國家，無人機革命的說法并不普遍，因此影響也較小。

隨著無人機在全球范圍內的擴散，本文對全世界的政策制定者、軍事決策者以及研究人員有所幫助。

本論文認為，空軍因作戰原因而產生的網絡風險將造成深遠的戰略后果。通過對現有文獻的全面研究，論文強調了知識中的一個關鍵缺口，即未能繪制空中力量網絡風險的作戰原因與戰略后果之間的聯系圖，而這種風險一旦實現，將威脅到國家的作用，并在極端情況下威脅到國家的生存，從而對現有觀點提出了挑戰。本論文承認風險的突發性和情況的特殊性，即并非所有國家都依賴空中力量，而且風險的大小與嚴重程度成反比，但同時認為這些戰略后果的實現是 "何時 "的問題，而不是 "如果 "的問題。論文以風險管理框架為基礎，輔以文獻綜述和案例研究，提出了意見和建議，并為進一步研究提供了途徑，以降低空中力量的網絡風險。如果采納，學術界和從業人員將有機會協同行動，填補已確定的知識空白，并積極應對風險。反之，如果忽視并不遵循這一途徑，本文了預測，其影響將導致空中力量的網絡風險重塑 21 世紀地緣政治格局的無法緩解的戰略后果。

本論文認為，盡管空軍的網絡風險是由作戰原因造成的，但它將在戰略國家層面上產生失去作用或在極端情況下生存的后果。這一論斷建立在現有大量作戰和戰略層面的文獻基礎之上。然而，在研究這些文獻時，論文對當前的思維提出了挑戰，指出了由于未能描繪作戰和戰略層面之間的因果關系而造成的知識空白。如果學術界不理解并由實踐者管理這一知識空白，就會產生一種風險，即日漸成熟的運營原因將成為已確定的戰略后果的催化劑。

本論文通過詢問空軍網絡風險的作戰原因將如何產生戰略后果來強調這一風險，從而為采取緊急行動提出了明確的理由。論文的結論部分提出了意見和建議，為啟動這一行動、充分解決知識差距和實現實際發展提供了知識跳板。這篇論文的最終目的是激勵后續研究，推動取得進展，從而管理空中力量網絡風險的原因，減輕其后果，使其成為歷史的注腳。如果不能實現這一發展，論文警告說，風險將在知識的陰影下增長，并預測戰略影響將是嚴重的。在這種情況下，當作戰原因不可避免地成為空中力量的網絡風險時，那些依賴空中力量的國家將看到自己的社會角色甚至生存受到威脅。

為確保這些論點能夠深入展開，論文的第一部分首先通過對作戰和戰略文獻的概述介紹了這一主題，從而確認了已確定的知識差距。在此基礎上，第 1 部分通過定義網絡的總體概念和介紹指導研究的國際關系（IR）理論，完成了基礎性討論。

在此基礎上，第 2 部分的論文通過系統地探討以下三個已確定的原因，直面航空力量的網絡風險為何具有戰略性質的問題：具有全球作用或生存威脅的國家對航空力量的依賴、緊迫漏洞的識別以及可行威脅的出現。然后，這些原因造成的戰略后果將通過第 3 部分的一系列案例研究加以闡述，這些案例研究雖然側重于西方國家和結盟國，但被認為具有普遍意義。

論文最后在第 4 部分總結并提出了明確的意見和建議。正是在這些內容中，我們將確認知識上的差距，將知識的跳板具體化，并呼吁采取行動，以保護國家免受戰略后果的影響。

要引導這一討論，并以所需的嚴謹性得出這些結論，就必須采用強有力的方法。本論文的研究和實施都建立在基于風險管理的框架內。

在介紹了總體論點并概述了研究方法之后，論文將在第 1 部分確認知識差距并探討基本概念。在此基礎上，風險管理方法將在第 2 部分和第 3 部分中展開，然后在第 4 部分的結論、意見和建議中提供知識跳板。這一跳板如果得到利用，將彌補知識差距，確保空中力量的網絡風險不會成為 21 世紀的決定性因素。

本文將介紹在美國海軍水面艦隊中使用自主無人水面艦艇的戰術建議。將評估目前由私人和美國防部項目開發的幾種現有技術，以分析在已制定的作戰概念方案中設定的參數范圍內使用這些技術的可行性。這項研究的目標是通過將自主和無人水面技術應用于近期海軍作戰的戰術中，最大限度地提高水面部隊的戰備狀態。這一作戰概念針對的是決策者、作戰規劃人員以及負責制造、采購、交付和使用艦隊自主無人水面系統的人員。海軍在很大程度上依賴有人水面平臺的戰備狀態來執行各種復雜任務。由于海軍繼續在部隊的維護、訓練和戰備之間平衡部隊需求，自主無人系統提供了額外的能力，有助于維持健康和物質戰備狀態。這項研究旨在通過自主和無人系統的任務性能以及在不久的將來可以整合的能力進行比較分析。這將最終為海軍部隊的持續戰備狀態可能出現的下降提供一個權宜之計。

美軍對無人平臺的使用已大幅改善。在過去 10 年中，無人平臺在航空領域的戰時和穩態使用極大地改善了軍事行動。無人機（UAV）為海外作戰部隊的作戰能力做出了重大貢獻。它們大大提高了關鍵信息流的及時性，同時降低了軍事人員在情報監視和偵察（ISR）領域的風險。無人機還通過增加駐扎時間、增加打擊行動次數來提高航空部隊的進攻打擊能力，并降低了現有載人航空平臺的總體成本、生命周期維護和多功能性。近代以來，自主無人技術的應用和作戰使用在水面艦艇部隊中受到的關注較少，投資也有限。最近，美國國防部對開發和使用無人水面系統執行 ISR 和獵雷任務產生了濃厚的興趣。自主模式技術的應用和使用主要是在學術和科學領域進行研究。隨著海軍繼續將目標無人水面飛行器（無人機）用于水面炮擊和導彈系統目標評估和模擬，技術應用和更復雜的作戰能力變得可行。

開發自主無人水面系統所需的技術已經成熟并可用。然而，對自主無人系統技術的信任仍然是海軍領導人之間最具爭議的話題。自主無人系統可用于執行有人駕駛平臺認為過于危險和平凡，人類無法有效或高效執行的任務。隨著自動無人系統能力的提高，它可以比有人系統更有效地執行這些常規任務，如情報監視偵察、海域感知和導航。

美軍繼續利用外國伙伴部隊作為美國安全政策的戰略支柱，將采取謹慎、慎重的選擇方法來評估伙伴關系的可行性。歷史表明，須盡早選擇合適的伙伴部隊，以避免浪費時間、精力、資源，甚至生命在毫無結果的伙伴關系上。這一理念對未來同樣重要。

本論文基于這樣一個假設，即通過比較杠桿作用和目標一致性可以確定伙伴關系的可行性，運用了演繹分析法。本研究開發的模型對基礎扎實的委托代理關系理論進行了調整和擴展。該模型通過考察目標一致性和杠桿作用來評估預期伙伴關系的預期可行性，從而解決 "逆向選擇 "的風險問題。

從強化的理論和模型中，可以識別理想和不理想合作伙伴的特征。為了證明該模型的實用性，將其應用于歷史上和最近與各地區地方勢力建立的委托智能體伙伴關系的案例研究。這一演示表明，可以很容易地對合作伙伴部隊進行分類，并從可行性方面進行比較。

最后，研究建議將該模型作為八步驟方法的一部分加以實施，以補充評估和選擇伙伴部隊的現有程序。這樣，它就可以成為決策者的有用工具和更高組織級別的解釋輔助工具。

本文旨在為圍繞美陸軍如何打好下一場大規模作戰行動的討論補充背景資料。"伊拉克自由行動"、"模塊化部隊 "和 "未來作戰系統"（FCS）相互關聯的經驗教訓為未來部隊的設計提供了啟示。在參與全球反恐戰爭的同時對陸軍進行轉型，在沒有明確未來作戰概念的情況下，陸軍采用了技術驅動的組織解決方案--FCS。模塊化帶來了以旅為中心的概念，這與 20 世紀以師為中心的陸軍大相徑庭。FCS技術旨在創建像師一樣作戰的旅，可能會帶來一種新的作戰概念。陸軍接受了這種組織模式的風險，假設其旅將通過未來戰斗系統的實戰化進行重組。由于這一假設是錯誤的，陸軍在制定未來作戰概念時必須重新審視旅為中心的思想。

一些專家呼吁承認，由于目前的威脅，對海岸線進行兩棲攻擊的風險實在太大，不能嘗試。那么，兩棲攻擊所面臨的挑戰是什么？在目前的威脅環境下，兩棲攻擊仍然是一種可行的軍事行動嗎？這些問題是美國海軍陸戰隊的使命和作用的核心所在。本分析深入探討了兩棲攻擊所面臨的問題，并作為未來有關提高兩棲攻擊能力的討論的一個引子。

關鍵詞：兩棲作戰、兩棲突擊、反介入/區域拒止、A2/AD、近距離競爭對手、威脅、脆弱性

本分析強調了現代美國海軍陸戰隊兩棲攻擊的關注領域。本分析的目的是表明，目前的兩棲攻擊能力在面對大國和可能擁有近似武器的所有大國時具有巨大的風險，除非登陸時沒有遭到反對。本分析將探討其中的諸多原因，并將使人們更加關注影響能力的關鍵問題。該分析旨在為美國兩棲部隊目前的局限性和脆弱性提供可操作的信息，以便為建立強大的海上強行進入能力指明方向。

首先，有必要定義有關兩棲作戰的術語。兩棲行動是由兩棲部隊從海上發起的軍事行動，在沿岸地區進行登陸部隊行動。沿海地區包括任何主要容易受到來自海上的交戰和影響的陸地區域（及其相鄰的海域和相關的空域），并可能遠達內陸。此外，"兩棲作戰需要獨特的能力，可以跨越空中、陸地和海洋進行作戰。兩棲作戰也需要綜合的指揮和控制，以實現統一的努力，提高行動速度，并協調應用海上控制和力量投射能力"。

兩棲作戰有幾種類型。本分析集中于兩棲突擊。下面的節選解釋了這種類型的兩棲作戰： 兩棲攻擊是由一支[兩棲部隊]從海上發起的，他們乘坐船只或飛船，將[登陸部隊]登陸并建立在敵對或潛在的敵對海岸上。兩棲攻擊的突出要求是，隨著攻擊向[兩棲部隊]目標的推進，有必要在岸上迅速集結戰斗力，以充分協調打擊力量。兩棲部隊]的有機能力，包括空中和火力支援、后勤和流動性，使他們能夠通過強行進入一個地區。

此外，兩棲突擊由于其復雜性，是一些最困難的行動，它們是兩棲行動中最困難的類型。兩棲突擊有以下幾個階段：

1.部隊到達作戰地區。

2.支援部隊對登陸區進行準備。

3.登陸部隊的船岸運動。

4.空中和水面突擊登陸。

5.水面和空中登陸部隊之間的銜接行動。

6.提供輔助武器、后勤和/或戰斗服務支持。

7.其余所需登陸部隊成員的登陸。

8.完成任務。

美國歷史將記住21世紀上半葉是美國國家安全的一個危險的時代。非國家行為者、流氓政權和近鄰大國的威脅創造了一批潛在的敵人，他們可能尋求與美國及其盟國進行軍事對抗，以實現其戰略目標。這些威脅包括俄羅斯對東歐或北歐的潛在入侵，朝鮮的持續威脅，伊朗在波斯灣的行動，以及世界各地的非國家行為者,等等。有幾個潛在的行動區可能要求美國對大國、流氓政權或非國家行為者使用軍事力量。海軍陸戰隊不應期望任何一個潛在的敵人與美國及其盟友開戰。這意味著海軍陸戰隊必須能夠在各種戰爭中取勝，對抗眾多將在所有領域進行爭奪并使用日益強大的反介入/區域拒止（A2/AD）武器的行為體。在這樣的威脅環境中，兩棲攻擊者必須能夠在各種行動中獲勝，包括在各種戰術情況下對抗潛在的敵方軍隊或非正規部隊。由于這種安全形勢的廣泛性，本分析將集中于兩棲攻擊者所面臨的一般威脅，而不是集中于任何一種地緣政治局勢。

本文將在兩棲攻擊的一個階段解決幾個局限性和弱點，在每個階段都有具體的關注。本分析特別關注大國目前采用的先進軍事力量，因為它們代表了對海軍陸戰隊的最大威脅。

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。

近年來，"原型戰爭 "的概念已被西方軍隊采用，以加速實驗性開發、獲取和部署戰爭中的新興技術。本文以科技研究和國際關系學的交叉研究為基礎，調查了支撐當代戰爭邏輯的更廣泛的話語和物質基礎結構，并對科學、技術和戰爭之間的關系特別感興趣，指出原型戰爭是如何捕捉到一種新的戰爭制度的出現的，本文稱之為戰爭的實驗方式。雖然戰爭一直是由實驗活動定義的，但在目前的背景下，特別是實驗如何跨越越來越廣泛的軍事實踐，在高度推測的實驗理解的基礎上運作，將失敗作為一種生產力量。文章追溯了西方軍事話語和實踐中的原型戰爭概念，并放大了原型戰爭是如何將實驗直接帶入戰場的，文章最后概述了原型戰爭是如何將軍事干預重新配置并正常化為實驗。

摘要

《應用于致命性自主武器系統的任務指揮原則》，Curtis R. Michael少校，56頁。

這部專著研究了任務指揮的七項原則及其在致命性自主武器系統中的應用。像機器人和人工智能這樣的創新技術正在迅速重塑社會規范。只是在過去幾年里，美國軍方才認真考慮自主技術在戰場上的影響。隨著政治和軍事領導人處理這個新的戰爭時代，有關人類和機器在戰爭中的角色的新問題正在呈現。盡管圍繞自主系統的知識和經驗還很有限，但有一個既定的框架，即任務指揮原則，它經過了戰斗的檢驗，非常適合解決模糊性問題。任務指揮原則是使用致命自主武器的明智方法。這七項原則是幫助軍事指揮官應對復雜戰爭穩定的指導性方針。更重要的是，這些原則確保指揮官是最終的決策者，人民和信任是任務指揮的重點。信任在這個新的戰爭時代的重要性是不可低估的。信任確保了軍事行動的凝聚力和統一性。了解自主武器系統中的人機信任關系，對于釋放人機團隊的競爭優勢以及維護美國的國家安全利益至關重要。

簡介

“第一臺超智能機器是人類需要做出的最后一項發明，只要機器足夠溫順，告訴我們如何控制它。奇怪的是，這一點在科幻小說之外很少被提及。有時，認真對待科幻小說是值得的。”歐文-約翰-古德，《第一臺超智能機器》

今天，沖突的復雜特征也許比以往任何時候都更加明顯。混合戰爭、網絡攻擊和非國家行為者正在不斷地使戰斗空間變得更加不確定、動態和模糊。革命性的技術，如高超音速武器、人工智能（AI）和自主系統（AS）進一步增加了這種復雜性。商業和軍事工業對創新技術的空前依賴似乎是戰爭特征變化的催化劑，可能也是戰爭性質的催化劑。前美國國防部長吉姆-馬蒂斯在評論人工智能和戰爭這個話題時說："我當然質疑我原來的前提，即基本性質不會改變。你現在必須質疑這一點。"隨著政治和軍事領導人小心翼翼或不顧一切地跳入這個幾乎沒有先例的戰爭新時代，關于人類和機器在戰爭中的作用的新問題在等待著他們。

2014年，前國防部副部長羅伯特-沃克和他的同事發表了一份報告，解釋了未來的戰爭會是什么樣子。他們認為，未來的戰爭將主要由無人駕駛和自主武器等機器人技術來進行。"這種走向機器人時代的主要驅動力是來自商業公司的創新，而不是由政府研究和開發項目資助的軍工綜合體。"雖然這些新技術使眾多民用行業受益，如醫療保健和金融，但軍隊以及恐怖組織越來越依賴它們。2019年9月對沙特阿拉伯能源基礎設施的襲擊就是一個例子，恐怖分子輕松地改裝了少量的無人機，破壞了該國一半的石油和天然氣生產。此外，在過去十年中，使用軍用無人機的主權國家有九十五個，增加了百分之五十八。

從商業角度來看，機器人技術和自主技術的市場已經大大增長。例如，在過去六年中，工業機器人的銷售量每年都在增加，導致全世界的機器人存量超過240萬臺。此外，2018年有1630萬臺服務機器人用于家庭用途，比前一年增加了59%。另一個說明自主技術增長趨勢的例子是自動駕駛汽車。自動駕駛汽車在商業上和軍事上都有很大的前景。用先進的傳感器套件改裝的車輛有可能消除對人類操作員的需求，或通過提高駕駛員的態勢感知來減少人為錯誤。

美國軍方利用人工智能通過致命和非致命的應用來加強國家安全。人工智能的一個非致命性應用是一個名為Maven項目的軟件套件。Maven是國防部的一個人工智能應用，它研究遙控飛機的圖像和視頻資料，目的是改善無人機的打擊。人工智能的致命應用，也被稱為致命自主武器系統（LAWS），不僅被美國軍隊使用，也被世界各地的軍隊使用。本專著將致命性自主武器系統定義為：一旦啟動，就可以在沒有人類操作員進一步干預的情況下選擇和攻擊目標。

LAWS的例子包括以色列國防軍的HARPY導彈。HARPY是一種旨在有選擇地攻擊敵方防空設施的游蕩彈藥。同樣地，美國空軍最近出動了它的第一枚自主巡航導彈--遠程反艦導彈（LRASM）。LRASM的設計是獨特的，因為它可以根據敵方軍艦的圖像識別、紅外、雷達和其他傳感器的特征，自主地探測和攻擊敵方軍艦。

美國國防部（DoD）將人工智能定義為機器執行通常需要人類智能來執行任務的能力，無論是數字還是作為自主物理系統背后的智能軟件。從本質上講，人工智能是一個處理數據以識別模式、學習、建議作戰方案或指導行動的融合系統。與商業行業一樣，軍方認識到人工智能支持的硬件和軟件的好處。

隨著自主武器的發展和使用變得突出，與它們的道德使用和可信度有關的問題將浮出水面。朱莉婭-麥克唐納和杰奎琳-施耐德進行了一項調查，顯示了目前無人駕駛飛行器的信任障礙。他們的調查顯示，聯合終端攻擊控制人員（JTAC）和聯合火力觀察員（JFO）認為無人機 "比有人駕駛的飛機風險更大，更不值得信任"。此外，他們得出結論，在 "人類與敵人直接接觸的領域，部隊不愿意將決策權交給機器"。然而，他們有限的調查確實顯示，當JTAC和JFO對無人駕駛飛機有更多的經驗時，他們更可能傾向于無人駕駛飛機。這一發現表明，經驗可能有助于解決控制人員對無人駕駛飛機的一些信任問題。

前面的例子說明了國防部的采購和企業在開發致命性自主武器系統時遇到的許多挑戰之一。軍方開發的新武器系統要經過廣泛的測試和政策審查。在某些情況下，這一過程需要多年時間才能完成。然而，這一深思熟慮和務實的過程的總體目標是推出一種有能力和強大的武器，使軍事指揮官能夠在戰場上自信地使用。致命武器系統是獨特的，因為它們挑戰了這種傳統的武器采購和部署模式。使致命性自主武器系統的開發更加復雜的是國防部的3000.09號指令。該指令指出，指揮官和作戰人員必須對武力的使用進行適當的人為判斷。指令中沒有明確界定什么是 "適當的判斷水平"。此外，在當前的作戰環境中，對手正專注于爭奪、拒絕和降低通信系統，對適當控制的理解變得更加不明確。

人工智能技術的普遍性及其在整個民用和軍用部門的廣泛增長表明，戰爭的特征正在發生變化。美國的核心政治和軍事戰略文件，國家安全戰略（NSS）和國防戰略（NDS）承認這些技術的重要性，因為他們指示美國優先考慮并保持在新興技術方面的競爭優勢。在未來的沖突中，這些新興技術將很可能超過人類的理解能力。Robert Latiff寫道，時間將更加寶貴，戰斗的純粹速度將給決策帶來壓力。考慮到未來戰爭的這一背景，軍隊應該預期軍事主動權的鐘擺將逐漸從軍事指揮官手中擺開，轉到自主代理人身上。為了在人工智能主導的戰斗空間中做好準備并取得成功，指揮官將需要把任務指揮的一些原則擴展到致命性自主武器系統。