自1987年成立以來，美國貿易委員會一直是美國力量投射的一個重要的授權組織。對作戰人員的成功支持來自于對其流程的不斷完善和優化，以最大限度地提高運輸效率。在過去30年的戰爭中，美國運輸委員會的表現驗證了其模式的有效性，但未來的戰爭可能需要重新評估美國運輸委員會支持未來戰斗的能力。

聯合全域作戰（JADO）是用來描述美國未來戰爭方式的總稱。雖然JADO仍處于概念發展階段，但它從根本上改變了各領域之間的整合水平以及在戰斗空間產生效果的速度。JADO的革命性變化是為了應對美國對手開發的日益強大和擴散的反介入/區域拒止（A2/AD）系統。A2/AD的威力在于其目標是使美國目前的戰爭方式的執行成本過高。這些變化和威脅的結合是美國國防部關注的源泉，它已經優化了自己，以支持目前形式的戰爭。本專著的目的是分析聯合服務界所設想的新的JADO概念，以及A2/AD對運輸業務的威脅，并確定USTRANSCOM必須尋求協調的挑戰，以便在未來的沖突中保持償付能力和可靠性。

引言

不斷發展的聯合全域作戰（JADO）概念是美國未來戰爭方式的迷人發展，但其行動的性質和他們試圖擊敗的威脅使人質疑美國運輸司令部（USTRANSCOM）是否有適當的資源和組織來維持未來的行動。JADO遵循美國作戰理論的歷史進程，不斷發展各部門和各領域之間更多的整合力量。然而，JADO超越了單純的消除沖突、協調和整合。JADO尋求真正利用戰爭的時間性，為敵方部隊同時產生多個問題，并具有實時態勢感知能力，以識別并隨后從一個領域產生效果，從而利用固有的不對稱優勢。戰爭領域之間的整合將比美軍內部所見的更加緊密，而且行動的節奏將比目前的能力快得多。為了使JADO成為現實，必須進行技術投資并加以實現。除此之外，聯合部隊內的作戰理論將不得不被改寫，以反映在未來戰斗中釋放JADO潛力所必需的最佳實踐。所有這些都相當于一個革命性的舉措，專注于重塑美國的戰爭方式。所有領域的作戰單位將不得不調整他們的操作方法，以保持在該框架內的功能，并提供系統所需的效果。盡管許多文獻和討論都圍繞著作戰部隊將經歷和必須適應的變化，但為確保作戰部隊得到后勤支持而依賴的維持力量卻很少受到關注。

美國貿易委員會維持未來作戰行動的能力對美國的力量投射至關重要。這一任務的失敗將使美國的作戰能力失去效力。美軍所能帶來的戰斗力確實令人矚目，但這種力量只有在戰斗指揮官能夠將其移至對手的射程之內并在其就位后得以維持時才能使用。在美軍歷史上的絕大多數時間里，在北美和全球范圍內部署和維持作戰部隊的能力都取得了驚人的成功。這種成功在未來是不可能的，因為不祥的跡象表明，美國國防部的任務效率面臨著重大挑戰。反介入/區域拒止（A2/AD）的能力正在一些美國最強大的對手的軍隊中擴散開來。A2/AD試圖瞄準并破壞美國國防機構中對其功能效力至關重要的關鍵部分。 A2/AD對美國向國外投射力量的能力構成了嚴重威脅，而JADO是對這一挑戰的直接回應。從美國國防部的角度來看，它必須像聯合部隊的其他成員一樣，確保它對A2/AD的威脅保持彈性。

必須盡早發現美國貿易委員會模式中的潛在缺陷，以確定可行的解決方案，并在JADO技術的開發和實戰中留出時間采用這些解決方案。這一挑戰不是小任務。JADO的作戰概念是非常不穩定的，在其框架發展過程中，已經在多個方面發生了實質性變化。對JADO將成為什么缺乏清晰的認識的一個重要原因是聯合軍種之間對它應該演變成什么沒有共識。每個部門都設想了一個版本的JADO，并在概念上將聯合伙伴的活動納入其框架。雖然JADO的愿景并非完全不相容，但各軍種的概念之間確實存在實質性的差異。因此，每一種模式都會給美國運輸司令部帶來獨特的挑戰，因為它必須與任何選定的概念完美銜接，為作戰指揮官提供必要的運輸支持標準。美國貿易委員會作為一個功能性作戰司令部，在任何未來的美國戰爭中都要發揮作用。因此，對于聯合部隊的有效性來說，USTRANSCOM作為一個組織的整合和發展必須被納入JADO的發展過程。在一個全新的結構下運作時，假設后勤支持的有效性和可靠性會給聯合部隊帶來黑天鵝式的失敗風險。納西姆-塔勒布（Nassim Taleb）將黑天鵝描述為產生巨大影響且無法預料的事件。美國空軍司令部的重點資本投資和理論變革必須與聯合部隊的發展保持同步，以確保司令部隨時準備在他們選擇的時間和地點支持未來的作戰人員。

下面的調查旨在確定USTRANSCOM必須評估哪些作戰要求，以便在未來的JADO概念中保持有效并在與同行對手的戰斗中保持彈性。調查將從對有關該主題的相關文獻的回顧、有關美國貿易委員會模式和處置的證據供參考、對JADO的不同服務概念的簡要描述、對美國貿易委員會與JADO的兼容性和對A2/AD的脆弱性的分析，以及解決新出現的問題的建議等方面展開。JADO和A2/AD的結合給美國貿易委員會帶來了一個與其當前運作框架和近期歷史相異的未來運作環境。由于其作為聯合部隊的分配和部署過程所有者（DPO）的不可或缺的作用，至關重要的是根據聯合部隊的擬議變化來評估USTR的部隊態勢和行動理論，以確定該組織必須如何共同發展。

序言

為了應對《2018年國防戰略》所描述的 "更具殺傷力和破壞性的戰場，跨域結合，并以越來越快的速度和越來越快的抵達力進行"，美國國防部（DoD）正在通過聯合全域指揮與控制（JADC2），追求提高能力，通過以數字化、分布式的方式更緊密地整合和聯合對抗敵手。為了實現這一概念，需要將傳感器、網絡、平臺、指揮官、作戰人員和武器系統無縫整合，以實現快速的信息收集、決策和力量投射。

美國空軍部（DAF）對JADC2的貢獻是先進作戰管理系統（ABMS），該系統試圖通過傳感器到投射的信息收集、處理、路由、決策和交戰來實現聯合作戰的現代化，以便更快地對敏捷的對手發揮能力。人們對ABMS給予了極大的關注，因為它被認為是一個不斷發展的 "系統體系"和 "空軍的一個根本性的新采用模式"。然而，重要的問題仍然存在，因為ABMS沒有遵循傳統的采用方法，而且DAF預測到2025財年，它將花費大約33億美元。因此，國會正在尋求對ABMS的成本和技術開發工作進一步澄清。

管理和預算辦公室和空軍部要求美國國家科學、工程和醫學研究院評估計劃中的ABMS架構、技術差距和管理。從2020年10月到2021年5月，空軍先進作戰管理系統委員會從大部分公開來源的新聞中進行了廣泛的文獻審查，并召開了12次非機密會議和1次為期多天的機密數據收集會議，以接受專家證詞并收集有關現有ABMS通信和系統集成架構、技術方法和管理結構規劃和能力的信息。盡管COVID-19大流行病阻礙了委員會對作戰和指揮與控制（C2）中心進行實地考察的能力，但委員會還是從許多介紹ABMS和JADC2的專家那里收集了寶貴的見解。委員會還在2020年10月至2021年4月期間每周舉行一次虛擬規劃會議，并在2021年5月下旬舉行一次面對面的會議，以審議和討論關鍵的調查結果和建議。撰寫工作于6月開始，并在2021年9月完成。

空軍先進作戰管理系統委員會感謝眾多知名專家和思想領袖的貢獻，包括來自美國海軍部、陸軍部和空軍部的代表，他們就各自的通信系統和他們對JADC2的態度發表了見解。在研究過程中咨詢的其他專家組織包括聯合參謀部、美國北方司令部、聯合人工智能中心、國家安全局、聯邦資助的研究和開發中心、大學附屬研究中心、商業行業和許多其他機構。

雖然ABMS仍然是一個正在發展的生態系統，但本報告總結了美國國家科學院關于ABMS的共識研究結果和建議，對ABMS是什么和可以是什么，以及在繼續發展的過程中如何改進提供了一個時間點的視角。這項研究由八個委員會成員進行，并得到了我們的研究主任Ellen Chou和她優秀的工作人員的大力協助，包括Evan Elwell和Ryan Murphy。

Philip S. Antón，主席，空軍高級戰斗管理系統委員會

內容目錄

• 概要

• 第1章 觀點

  • 1.1 未來空中和太空作戰的愿景, 12
  • 1.2 聯合全域指揮與控制（JADC2）, 16
  • 1.3 空中作戰中心（AOC）, 18
    • 當前的AOC, 18
    • 未來的AOC, 22
  • 1.4 先進作戰管理系統（ABMS）, 23
    • ABMS的演變, 23
    • 非傳統的采購方法, 24
    • 從論證到能力發布, 28
    • ABMS是JADC2的一個貢獻者, 30
    • 其他JADC2貢獻者和復雜因素, 32

• 第2章 架構和數據

  • 2.1 架構概述, 36
    • 架構和技術現狀, 40
    • 以數據為中心的操作技術, 44
    • 高性能處理：AI和ML, 45
    • 數據和數據標準, 48
    • 容器化和Kubernetes, 50
  • 2.2 軟件方面注意事項, 53
    • 應用軟件和DevSecOps, 54
    • 數據權限, 58
  • 2.3 安全性, 59
    • 網絡可靠性、彈性和容錯性, 59
    • 多層次的安全，62
    • 網絡安全和零信任, 64
  • 2.4 測試和建模, 68
    • 測試和評估, 68
    • 基于模型的系統工程, 70
    • M&S和VV&A, 73
    • 數字孿生, 74
  • 2.5 共同任務指揮中心, 76

• 第3章 管理

  • 3.1 組織整合, 82
  • 3.2 人為因素, 86
    • 人的系統集成, 86
    • 培訓、文化和其他方面的考慮, 88

• 第4章 挑戰與機遇

  • 4.1 互操作性, 93
  • 4.2 情報, 95
  • 4.3 主要建議, 96
    • 技術性, 96
    • 非技術性, 99
  • 4.3 結論性意見, 100

• 附錄

  • A 任務說明 107
  • B 數據收集會議 109
  • C 簡稱和縮略語 116
  • D 委員會成員履歷信息 121
  • E 對不可避免的利益沖突的披露 128

概要

美國國防部（DoD）正在追求通過聯合全域指揮與控制（JADC2）來提高對敏捷對手進行更緊密集成和聯合作戰的能力。這個框架將無縫整合傳感器、網絡、平臺、指揮官、作戰人員和武器系統，以使得聯合部隊和多國家部隊實現快速信息收集、決策和投射。美國空軍部（DAF）對JADC2的貢獻是先進作戰管理系統（ABMS）。

目前對于ABMS存在諸多疑問，它到底是什么？它的結構是否恰當？這些都存在擔憂，因為它缺乏一套明確的、獨立的、指定的最低性能目標，一套固定的要求，一個擬議的能力交付時間表，以及針對這些目標缺乏體系性的分配預算和資源。雖然敏捷性、靈活性和適應性是有價值的目標，但如果沒有一個提供足夠細節、具體要求和衡量標準的計劃來同步這樣一個龐大而復雜的系統，要成功地大規模交付能力就會受到挑戰，也不太可能。

為了解決這些問題，美國空軍先進作戰管理系統委員會被要求審查以下內容：

• 1.評估規劃中的ABMS數據和通信架構，并比較該架構的預期性能特征，以支持實時火力控制和全域傳感器到投射的數據流、指揮和控制（C2）活動、基于人工智能（AI）的生活模式訓練、戰斗損傷評估以及其他相關的數據活動。

• 2.確定ABMS技術和規劃中的系統集成架構的任何技術差距和不足。

• 3.審查ABMS的管理，并建議如何改進規劃中的組織和執行計劃及流程，以更好地使美國空軍部和整個國防部快速實現JADC2行動。

在進行研究時，前空軍負責采購、技術和后勤的助理部長（SAF/AQ）將ABMS的主要責任辦公室（OPR）從DAF的首席架構師辦公室（DAF CAO）轉移到DAF的快速能力辦公室（RCO）。這一變化的結果是雙重的。首先，委員會最初負責審查的任務與ABMS的優先事項和RCO的職責并不完全一致。由于這個原因，委員會為完成所需的分析而要求的一些信息無法提供，委員會收到的一些信息后來被更新的信息所取代。第二，委員會收到的ABMS的情況基本上是過渡性的，因為該系統的技術設計和管理在DAF內部正經歷著重大變化。

作為一個處于早期定義階段不斷發展的系統，ABMS架構及其支持要素仍然是動態的。2020年10月至2021年3月提交給委員會的ABMS技術架構在很大程度上反映了ABMS在"on-ramp "大規模演習中產生的狀態，該演習由DAF CAO主導。早期的架構和方法正在由DAF RCO進行評估和修訂，因為它致力于在將要投入使用的能力版本中創建一套采購方案。因此，委員會的分析反映了該早期架構的方法、益處、挑戰和機遇，并構成了CAO、RCO、DAF和更廣泛的美國防部元素的見解和建議，供他們在追求更新的ABMS架構、其中的單個采購計劃以及更大的JADC2框架時考慮。在新任空軍部長的指導下，DAF RCO已經在為ABMS不斷發展的規劃和設計，解決了其中的一些問題，但其他問題（尤其是非技術性因素）需要進一步考慮。

本報告的組織和主要的觀察結果

本報告按主題分為四章：觀點、架構和數據、管理以及挑戰和機遇。第1章描述了為什么需要ABMS，以及它是如何從一個聯合監視和雷達系統的替換計劃發展到一個全方位的指揮和控制系統的。第2章研究了當前和規劃的架構，包括數據標準、軟件、安全、測試和建模。第3章概述了ABMS過去和現在的管理，并強調了人力整合、培訓、文化和其他考慮。第四章詳細介紹了互操作性和情報，并總結了委員會的建議。

從高層宏觀上評論，委員會的結論是，作為一個非傳統的采購項目，ABMS已經走上正軌，但它仍然是一項正在進行的工作。它的技術設計和架構仍處于起步和發展階段，因此委員會很難對其數據和通信架構進行全面評估，特別是當它們與JADC2框架有關時，該框架也正在開發和定義中。此外，委員會發現，性能特征的規模和范圍在很大程度上是有限的，因為它們在很大程度上與“on-ramp”演示有關，而不是與實際作戰活動有關，因為現實世界的物理約束可能會限制實際性能。

委員會認為，指派DAF RCO作為ABMS的領導機構是一個積極的步驟，將ABMS從演示和實驗轉向重點能力開發。委員會還支持空軍部長的呼吁關于建立性能指標以衡量改進和操作結果。

作為一個家族系統，ABMS很難被量化。委員會無法詳細說明和評估ABMS的確切成本，因為它涉及到一個項目組合--其中一些沒有被指定為ABMS的要素，但仍被列為更廣泛ABMS生態系統的一部分。國會決定將ABMS的總預算減少近一半，這顯然限制了ABMS在近期和中期所能完成的工作。但是，這種預算限制也可能迫使DAF領導人對ABMS的投資和能力做出必要的決策和優先考慮。

委員會發現，目前的ABMS以及更廣泛的JADC2管理結構是不夠的，缺乏適當的權力來執行所有領域的指揮和控制。由于缺乏一個國防部級別的執行機構來處理和解決JADC2框架所有參與者的技術、操作和指揮決策，導致每個軍種和國防部機構都在開發自己的C2系統，其獨特的要求、標準和技術規范對實現互操作性構成挑戰。

委員會認識到，在本分析過程中，ABMS的技術方法和管理結構都在不斷發展。因此，需要注意的是，下面總結的和本報告其余部分詳細介紹的一些建議是針對早期的ABMS方法的，而其他建議可能仍然與較新的、更集中的項目計劃有關。

態勢感知是作戰人員的必需能力。一種常見的監視方法是利用傳感器。電子光學/紅外（EOIR）傳感器同時使用可見光和紅外傳感器，使其能夠在光照和黑暗（日/夜）情況下使用。這些系統經常被用來探測無人駕駛飛機系統（UAS）。識別天空中的這些物體需要監測該系統的人員開展大量工作。本報告的目的是研究在紅外數據上使用卷積神經網絡來識別天空中的無人機系統圖像的可行性。本項目使用的數據是由作戰能力發展司令部軍備中心的精確瞄準和集成小組提供的。

該報告考慮了來自紅外傳感器的圖像數據。這些圖像被送入一個前饋卷積神經網絡，該網絡將圖像分類為有無無人機系統。卷積模型被證明是處理這些數據的第一次嘗試。本報告提供了一個未來的方向，以便在未來進行擴展。建議包括微調這個模型，以及在這個數據集上使用其他機器學習方法，如目標檢測和 YOLO算法。

關鍵點

• 美國空軍應該通過部署非地球同步軌道衛星群，特別是在低地球軌道，來增加、分配、分解和多樣化其SATCOM選擇，并探索新的交付模式來獲取商業SATCOM服務。

• 實現這些SATCOM星座的全部潛力的關鍵是利用天基光通信。因此，太空部隊應該積極開發和部署衛星間的光學鏈路，并在機載和地面系統上進行快速實驗和演示光學終端。

• 為了實現空間領域的進步，需要對支持它所需的地面基礎設施進行相應的投資，包括靈活的終端和企業管理和控制能力。

• 建立足夠數量的這些能力將需要太空部隊在其合同簽訂中更多地激勵降低成本和可制造性。

• 空間作戰分析中心和其他相關的采購組織必須有足夠的資金來執行其詳細的部隊結構分析。

摘要

今天，美國防部的衛星通信事業正處于一個十字路口。目前的系統和架構根本不是為信息時代、全域作戰所要求的速度、規模和復雜性而設計的，也沒有足夠的彈性來應對現代反空間威脅。同時，將SATCOM的責任整合到新的太空部隊下，提供了一個一代人中唯一的機會，以規劃一條新的道路，確保美國部隊擁有擊敗大國侵略所需的可靠連接。

捍衛美國的國家安全利益取決于其作戰人員收集、處理和共享信息的能力，以便比其對手更快地做出更好的決定。實現這樣的決策優勢需要安全的通信網絡，它能可靠地促進信息交流，以實現共享態勢感知、更快、更明智的指揮決策，以及整合分布在印度洋-太平洋和其他地區廣袤土地上的部隊。通過利用包括激光通信和新的空間架構設計在內的成熟技術，太空部隊可以確保衛星通信企業作為國防部網絡和JADC2計劃的骨干，以實現決定性的全域作戰。

雖然有許多信息/知識來源可以確定作戰能力的差距并提供建議，以消除差距或向艦隊提供新的/改進的能力，但沒有一個全面的系統和負責任的實體能捕獲所有這些信息，正在取得或沒有取得進展，以提供一個清晰和簡潔的圖景，消除確定的差距或提供能力。為了解決這個問題，我們開發了一種基于多標準決策分析（MCDA）方法的方法，以計算和可視化任何特定時間點的能力差距得分，以描述基于證實的實時信息的能力差距解決進展。在這項工作中，我們通過在框架中增加新的元素和子元素來擴展用于評估能力的框架，并通過納入不同的模型來計算能力差距分數來擴展MCDA方法。這些模型包括加權總和模型（WSM）、加權產品模型（WPM）、加權總和產品評估（WASPA）、與理想方案相似度排序偏好技術（TOPSIS）和層次分析過程（AHP）。目標是開發一種全面的方法，以1）支持基于硬數據的能力優先排序，2）提供一個清晰和簡明的進展情況，以消除確定的差距或提供一種能力，以及3）支持創建一個中央存儲庫，供各組織分發相關信息。

研究背景

海軍水面作戰發展中心（SMWDC）指揮官的任務是為水面類型指揮官所管轄的任務領域提供監督、調整、同步和端到端的戰爭改進規劃（WIP）評估。WIP過程是一個正式的框架，用于捕獲、審查和優先考慮艦隊的能力需求，以提高戰備狀態并優化海軍部隊在執行作戰司令官（CCDR）任務中的資源（美國太平洋艦隊司令，2013）。對于每個任務領域，SMWDC總部負責確保WIP艦隊協作小組（FCT）的組成，以參與為年度產出產品的發展提供信息的活動。每個WIP在第一季度和第二季度進行執行工作組（EWG），并在當前財政年度的計劃目標備忘錄（POM）周期的第三季度初進行研討會。在整個WIP周期中，利用SMWDC總部N8/9認可的排名工具來幫助客觀地確定能力差距的優先次序。年度能力領域評估（CAA）是一項協作努力，由EWG主席領導，并得到FCT工作組領導和戰爭發展中心的支持。在第一和第二工作組期間收到的英特爾簡報和FCT更新有助于為CAA的創建提供信息，并最終提供 "家庭作業 "或支持文件，以確定能力差距的優先次序。每個能力領域所有者（CAO）向SMWDC N00通報他們的CAA和IPCL。通過在WIP研討會上提出的努力，CAA報告成為當前WIP周期IPCL發展的基礎（海軍水面和地雷作戰發展中心指揮官，2018）。

研究目標

在以前的研究工作中，我們開發了一種基于多標準決策分析（MCDA）的方法，以計算和可視化任何特定時間點的能力差距得分，以描述基于證實的實時信息的能力差距解決進展。在這項工作中，我們通過擴大用于評估不同能力的框架和納入計算能力差距分數的不同模型來擴展MCDA方法。這些模型包括加權產品模型（WPM）、加權總和產品評估（WASPA）、與理想方案相似度排序偏好技術（TOPSIS），以及。這種方法的應用將為決策者提供客觀的信息，以1）支持基于硬數據的能力優先排序，2）提供一個清晰和簡明的進展情況，以消除確定的差距和/或提供能力，以及3）支持創建一個中央存儲庫，供各組織分發相關信息。

多標準決策分析在差距分析中的應用

在以前的工作中，我們建議使用多標準決策分析（MCDA）來計算在特定時間點上的特定優先級的能力差距得分。多標準決策分析既是一種方法，也是一套技術，其目的是提供備選方案的總體排序，從最優先到最不優先。替代方案可能在滿足若干標準的程度上有所不同，而且沒有一個替代方案能最好地滿足所有標準。此外，這些標準之間通常會有一些沖突或權衡。MCDA是一種看待受許多決策標準影響的復雜問題的方法，它將問題分解成更容易管理的部分，以便將數據和判斷帶到這些部分，然后將這些部分重新組合，向決策者展示一個連貫的整體情況。這種方法是對思考和決策的一種幫助，但不是對決策的一種幫助（Department for Communities and Local Government, 2009）。

在能力差距分析的情況下，標準代表影響差距的因素（如理論、組織、物資、資金等），而備選方案是優先能力清單所規定的優先事項。每個因素都有特定的權重，以反映其相對重要性，并由主題專家單獨或集體分配。每個優先事項都會根據每個因素進行定期評估（例如，每季度一次），并根據適當的尺度進行打分。然后使用適當的MCDA模型計算每個優先事項的總分，并將其可視化，以產生一個能力差距分數。

為了實施擬議的方法，需要完成以下任務：

1.使用一個合適的能力管理框架，確定能力差距的因素和子因素的綜合清單。這些因素是對能力進行評估的性能衡量標準。這些因素可能包括：理論、組織、訓練、物資、資金、政策等。這些因素可以按照高層次因素和低層次子因素的層次結構進行分組，以此類推。

2.使用一個適當的尺度對每個因素的能力進行評級。例如，對資金因素可以使用1到5的量表，其中1表示相當大的資金削減，5表示在某一特定時間點對優先事項有充分的資金供應。對于其他因素，如理論、組織、訓練、物資等，也可以制定類似的評分標準。

3.為已確定的因素分配權重以反映其重要性。這可以基于從個人評估到在主題專家小組之間達成共識的模型等各種方法。

4.通過使用合適的MCDA模型將每個備選方案的權重和評級結合起來，計算出總體的優先級差距分數。這些模型包括加權總和模型（WSM）、加權產品模型（WPM）、加權總和產品評估（WASPA）、通過與理想方案相似度排序偏好技術（TOPSIS）和分析層次過程（AHP）（Parlos，2000）。

5.進行敏感性分析，揭示不同的權重或偏好如何影響能力差距得分。敏感性分析提供了一種手段，以檢查權重和偏好的模糊性或評價者之間的分歧對最終總體結果的影響程度。

6.將不同時期的能力差距得分可視化，以提供一個清晰和簡明的畫面，說明在消除已確定因素的差距方面正在取得或尚未取得的進展。

序言

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

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

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

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

引言

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

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

圖1：指揮、控制和通信現代化

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

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

戰略目標

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

1.開發和實施敏捷的電磁頻譜操作；

2.加強定位、導航和授時信息的交付、多樣性和彈性；

3.加強國家領導指揮能力；

4.提供綜合的、可互操作的超視距通信能力；

5.加速和同步實施現代化的戰術通信系統；

6.全面建立和實施國防部公共安全通信生態系統；

7.創造一個快速發展5G基礎設施和利用非美國5G網絡的環境；

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

圖2：DOD數字現代化戰略

圖3：DOD C3現代化和數字現代化戰略的一致性

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

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

摘要

美國陸軍現代化戰略將人工智能（AI）確定為陸軍優先研究領域（PRA）之一[1]。作為美國陸軍作戰能力發展司令部（DEVCOM）科技事業的一部分，DEVCOM-大西洋前沿部隊今年發起了兩項新的人工智能倡議，以促進與外國學術界和工業界在該優先研究領域的合作機會。第一個倡議，即人工智能重點國際虛擬交流系列（AI FIVES）[2]，是一個虛擬研討會，為國際組織提供一個平臺，向美國國防部主題專家和利益相關者介紹他們的人工智能研發活動和能力，促進討論和合作。在AI FIVES下促成的演講涉及的主題包括對抗性機器學習；強大和有彈性的人工智能；來自小數據的預測分析；可解釋和可信賴的人工智能；網絡和安全；用于改善態勢感知和決策的人工智能；以及有人和無人的互動和團隊合作。第二項倡議，xTechGlobal - AI挑戰賽[3]，是陸軍助理部長（采購、后勤和技術）遠征技術（xTech）獎競賽項目[4]向國際參與者的首次擴展。xTechGlobal-人工智能挑戰賽從歐洲、非洲和中東的非傳統/小型企業技術開發商那里尋求創新的相關技術，以解決強大的人工智能能力問題，從而在嚴重的資源限制下，如計算能力和需求點的帶寬，管理、整合、處理并從不同的數據源中獲取信息，以便快速決策。在一次成功的競賽之后，有機會繼續并擴大xTechGlobal競賽，使之成為由大西洋、美洲和印度洋-太平洋地區不同地域的DEVCOM前沿要素贊助的其他優先挑戰主題。本文將討論這些舉措的起因、結果以及對陸軍更廣泛的人工智能研究活動的貢獻。

引言

美國陸軍作戰能力發展司令部（DEVCOM）是美國陸軍未來司令部的一個主要下屬司令部，是陸軍的科學和技術領導者[5]。DEVCOM由八個主要的下屬單位組成，包括 軍備中心；陸軍研究實驗室；航空和導彈中心；化學生物中心；指揮、控制、計算機、通信、網絡、情報、監視和偵察中心；數據和分析中心；地面車輛系統中心；和士兵中心。除了實驗室和七個中心外，DEVCOM還有三個國際前沿單位。DEVCOM-美洲、DEVCOM-大西洋和DEVCOM-印度太平洋。指揮部為陸軍的六個現代化優先項目提供基礎科學研究、技術開發、工程和分析支持，重點是提供支持多領域行動的能力。

大西洋發展司令部在英國、法國、德國和以色列的國際技術中心（ITCs）安排了科學家、工程師和軍官。國際技術中心的作用是發展與盟友和親密伙伴的關系；與外國政府、工業界和學術界進行技術搜索；通過學術界、工業界和政府的伙伴關系，與外國伙伴確定基礎和應用研究的機會，提供強有力的科學和技術支持[6]。DEVCOM-Atlantic還包括科學和技術的實地援助（FAST）顧問，他們作為作戰司令部的陸軍單位和研究實驗室之間的聯絡人，確定關鍵需求和實驗機會，以支持陸軍的任務。

從2020年開始，DEVCOM-Atlantic發起了兩項新的倡議，以促進其地理區域內以人工智能（AI）為中心的學術界和工業界的合作機會。第一項舉措，重點國際虛擬交流系列（FIVES）為國際組織提供了一個平臺，向美國國防部主題專家和利益相關者介紹他們的人工智能研發活動和能力，促進討論和合作。第二項舉措，xTechGlobal是陸軍助理部長（采購、后勤和技術）遠征技術（xTech）獎競賽項目[4]向國際參與者的試點擴展，其中包括一個人工智能問題聲明。

圖1：FIVES參與流程圖。

空軍專業 (AFS) 初始技能培訓 (IST) 的最新趨勢表明，美國空軍 (USAF) 入伍人員重新分類為其他職業專業的人數近年來有所增加，并且在財政年度之間出現了穩步增長2013 年和 2017 年。職業領域重新分類可能會導致廣泛的負面結果，包括成本增加、人員配備延遲、培訓計劃挑戰和士氣下降。為了理解和解決 IST 重新分類的挑戰，作者考慮了改進流程的選項，以對 IST 的現役非在職飛行員進行分類和重新分類。在本報告中，他們概述了 2019 年一項研究的主要發現，該研究采用了定性和定量分析，包括機器學習 (ML) 模型、評估 IST 成功（和失敗）的預測因素。他們還描述了他們對優化模型的測試，該模型旨在確定修改重新分類決策的機會，以便不僅減少重新分類飛行員的數量，而且提高飛行員的工作滿意度和生產力，并提高美國空軍的保留率。

01 研究問題

• 美國空軍目前對飛行員的分類和重新分類采取了哪些政策，如何改善這兩種結果？
• 哪些因素會影響 IST 的成功和失敗？
• 哪些 ML 方法最適合識別最佳 AFS 分配，從而減少重新分類的需要？
• 如何改進重新分類以實現更好的培訓和職業成果并降低成本？

02 主要發現
2.1 IST 分類旨在優化訓練成功，但不優化其他重要結果

• 平均畢業率為 95%，進一步優化培訓成功的努力可能會產生微乎其微的收益。
• 然而，機器學習模型可能在預測早期分離和重新入伍方面是有效的。

2.2 增加相關變量的數量可以提高 ML 預測的準確性

• 使用的 ML 模型類型在預測結果方面的差異不到 1%。
• 擴展 ML 模型中的預測變量集通常會將預測誤差降低約 5%。

2.3 重新分類是一個手動過程，可以進行優化以實現不同的結果

• 美國空軍可能沒有使用成本最低的 IST 重新分類解決方案或產生最大數量的積極培訓和職業成果的解決方案。
• 使用優化模型對飛行員進行重新分類以實現最佳訓練和職業成果將增加重新分類的成本。
• 實現稍微更好的培訓和職業成果同時還降低當前與重新分類相關的成本的替代解決方案也是可能的。

2.4 與 IST 飛行員就選定的 AFS 進行的焦點小組討論確定了促成 IST 成功和挑戰的因素，并確定了改進建議

• 飛行員的特征（例如，動機）和先前的經驗（例如，教育）、支持性教官和學習小組有助于 IST 的成功。

• IST 挑戰涉及飛行員特征和訓練基地環境。

• 改進涵蓋了諸如 AFS 的先驗知識以及對 IST 的期望、課程設計、非 IST 要求和宿舍安排等領域。

03 建議

• 通過保留有關 IST 資格和結果的數據庫，要求新兵完成職業評估和招聘人員提供有關 IST 和 AFS 的信息，系統地收集有關工作要求的信息，開發生物數據工具，從而擴展 USAF 入伍分類中使用的預測變量集。由所有入伍新兵完成，并使用同行和教官對飛行員的個性進行評分。

• 通過定義和系統地測量與 IST 成功相關的結果以及通過監控專業畢業的移動平均值來擴展 USAF 入伍分類中使用的結果集。

• 提高數據質量、全面性和可訪問性，以便 ML 模型能夠提供準確且有用的預測。

• 更新分類和重新分類流程以優化 IST 的成功和工作匹配，從而提高績效和職業滿意度。

• 在實施任何 ML 模型之前，應對道德和隱私、ML 模型的可解釋性和模型性能等領域的挑戰。

04 報告目錄

第一章

簡介和背景

第二章

空軍分類和重新分類過程

第三章

可用于預測空軍訓練和職業成果的數據

第四章

預測成功的模型

第五章

重新分類訓練消除的優化模型

第六章

飛行員在選擇專業的初始技能培訓中的經驗

第七章

結論和建議

附錄 A

定義和衡量人員選拔的成功

附錄 B

描述性統計和分析建模結果

附錄 C

優化模型方法論

附錄 D

焦點小組方法論