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本文探討了軍事力量中能力與復雜性之間的相互作用。本文的研究結果描述了這兩個概念如何相互交叉,并強調了能力的定義、主題、挑戰、機遇和應用。通過對 314 篇文章進行全面審查,確定了 10 個關鍵研究主題,包括 1) 能力發展與評估,2) 地區防務研究,3) 軍事技術進步,4) 戰略分析,5) 作戰戰術,6) 國防工業動態,7) 組織與管理方面,8) 網絡安全和網絡能力,9)軍事訓練和演習,以及 10)政策和政治影響。在這些主題中,文獻強調了微妙地理解能力和復雜性對于軍事和國防領域知情決策的重要性。此外,本研究還發現了現有研究中的不足,并強調需要一個連貫的理論框架來指導決策者獲取軍事能力。研究結果對加強國家安全、國防能力規劃和資源分配戰略具有重要意義。

理解能力和復雜性的概念對于全球軍事力量的功能、效力和效率至關重要。一個國家的軍事能力是衡量其實現特定目標和執行各種行動的能力的標準。軍事能力是多維的,其中以人力、物力和概念要素(物質和非物質方面)為主。另一方面,復雜性指的是一個實體的屬性,這種屬性使得在特定語言中表述其整體行為具有挑戰性,即使提供了關于其組成要素及其相互關系的合理全面的信息也是如此。隨著技術的進步和戰爭的演變,軍事力量在客觀和主觀上都變得越來越復雜,這是因為從開始、需求識別到利用和維持的能力生命周期階段中,存在大量的組成部分、相互依存關系以及大量的人員和組織參與者/觀察者。軍事能力受到這種巨大復雜性的多方面影響,如安全和作戰環境。如果對國家安全、國防規劃和資源分配有影響,那么了解能力與復雜性之間的相互作用對軍隊和決策者來說是非常重要的。

盡管有許多研究分別考察了軍事能力和復雜性,但缺乏對這兩個概念之間相互作用進行深入分析的文獻。此外,現有文獻支離破碎,缺乏連貫的理論框架,無法成為軍隊和決策者在面對日益復雜的情況和抓住增強能力帶來的機遇時的指南。本系統性文獻綜述旨在通過深入分析在軍事力量背景下使用 “能力 ”一詞的現有研究來填補這一空白,并特別關注復雜性。它試圖回答以下問題:

1.在軍事背景下,如何定義和衡量能力與復雜性?

2.描述這兩個概念之間的關系。

3.它們之間的相互作用帶來了哪些挑戰和機遇?

4.能否采取戰略,在增強能力的需求與日益復雜的復雜性帶來的挑戰之間取得平衡?

本綜述的目標有三個方面。首先,旨在深入概述有關軍事力量能力的現有文獻,重點是復雜性。其次,試圖分析能力與復雜性之間的相互作用,強調其對軍隊和決策者的重要性。最后,旨在找出當前文獻中的不足,并提出未來研究的領域。本綜述的結構如下:第 2 節介紹了背景;第 3 節闡述了研究方法;第 4 節討論了結果;第 5 節提到了局限性;第 6 節對文章進行了總結。

圖 4. 能力框架、模型、方法和指南之間的相互作用。

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人工智能在軍事中可用于多項任務,例如目標識別、大數據處理、作戰系統、網絡安全、后勤運輸、戰爭醫療、威脅和安全監測以及戰斗模擬和訓練。

人工智能尤其是深度學習技術的最新進展,加速了不同應用領域的創新與發展。深度學習技術的發展深刻影響了軍事發展趨勢,導致戰爭形式和模式發生重大變化。本文將概述深度學習的歷史和架構。然后,回顧了相關工作,并廣泛介紹了深度學習在兩個主要軍事應用領域的應用:情報行動和自主平臺。最后,討論了相關的威脅、機遇、技術和實際困難。主要發現是,人工智能技術并非無所不能,需要謹慎應用,同時考慮到其局限性、網絡安全威脅以及在 OODA 決策循環中對人類監督的強烈需求。在戰略決策層面需要某些保障機制。在這方面,最重要的一個方面與軍官人員的教育、培訓和選拔有關。

人工智能(AI)是一門涉及心理學、認知科學、信息科學、系統科學和生物科學的綜合性技術。自 1956 年夏天約翰-麥卡錫在達特茅斯會議上首次提出人工智能概念以來(Hyman,2012),人工智能技術已進入高速發展的新時期,并被公認為未來最有可能改變世界的顛覆性技術。人工智能應用的成功激發了廣大軍事研究人員的積極探索。世界軍事強國預見到人工智能技術在軍事領域的廣闊應用前景,認為未來的軍備競賽將在智能競爭的背景下展開。在不久的將來,人工智能將在 “觀察、定向、決策、行動”(OODA)循環中扮演 “智能決策中心 ”的角色,因為它的技術已經成熟,可靠性也在不斷提高。人工智能的重要性不言而喻,智能指揮系統的貢獻將超越傳統方法。利用人工智能和其他相關技術可以減少整個 OODA 循環所消耗的時間,從而實現多域聯合作戰中的指揮與控制目標。

下文回顧了 DL 在軍事上的應用,最后討論了其潛在的威脅和機遇。

軍事情報

深度學習的起源應用是圖像分類任務。首先,Rawat 和 Wang 的論文(2017 年)介紹了現實圖像識別中最先進的深度學習系統。從軍事角度來看,關鍵應用之一是衛星圖像。這些應用需要人工識別圖像中的物體和設施(Pritt,Chern,2017 年)。一個具有代表性的例子是通過卷積神經網絡理解多光譜衛星圖像(Mohanty 等人,2020 年)。基于側掃聲納技術生成的圖像可以進行圖像分類,從而實現水下態勢感知。長期以來,聲納圖像自動分析的研究主要集中在經典方法,即基于非深度學習的方法上(Steiniger 等人,2022 年)。但近年來,深度學習在這一研究領域的應用不斷增加。Neupane 等人(2020 年)概述了過去和當前涉及深度學習的研究,包括側掃和合成孔徑聲納圖像的特征提取、分類、檢測和分割。深度學習模型可直接應用于軍事數據的被動聲納信號分類,這一點并不廣為人知。艦船輻射的噪聲可用于被動聲納系統的識別和分類。已經提出了幾種基于聲學特征的軍用艦船分類技術,這些聲學特征可以通過在聲學車道上進行的受控實驗獲得。由于艦船和船員必須脫離艦隊,因此獲取此類數據的成本是一個重要問題(Fernandes 等人,2022 年)。這種進步為廣泛的多模態和多重情報提供了機會,在這種情況下,眾多空中、地面和空間傳感器以及人類情報會產生結構化傳感器和非結構化音頻、視頻和文本 ISR(情報、監視和偵察)數據。當然,各級數據融合仍是一項具有挑戰性的任務。雖然單個模式的算法系統運行良好,但無縫集成和關聯包括文本、高光譜和視頻內容在內的多情報數據的工作仍在進行中(Das 等人,2018 年)。

自主平臺

在民用領域,自動駕駛汽車正在成為現實。在智能輔助駕駛方面,第三級的車輛自動駕駛(智能巡航控制、行人識別、自動剎車、盲區傳感器、罕見交叉交通警報、避免碰撞等)已在商用車和私家車上應用多年。第四和第五級別的自動駕駛(有監督自動駕駛和完全無監督自動駕駛)目前正在開發中。Kisa?anin(2017 年)的論文是對自動駕駛藝術和科學發展的最早描述之一。深度學習方法已成為設計和實施此類系統不可或缺的方法。Hagstr?m (2019)首先介紹了機器學習和自主系統的軍事應用。根據他的論文,為自動駕駛車輛設計一個能夠在所有駕駛場景中提供足夠性能的控制器具有挑戰性,因為環境非常復雜,而且無法在部署后可能遇到的各種場景中測試系統。然而,深度學習方法已顯示出巨大的潛力,不僅能為復雜的非線性控制問題提供出色的性能,還能將先前學習到的規則推廣到新的場景中。基于這些原因,將深度學習用于車輛控制正變得越來越流行。Kuutti 等人(2020 年)的論文對文獻中報道的旨在通過深度學習方法控制車輛的大量研究工作進行了調查。正如 Vecherin 等人(2020)所指出的,自主軍用車輛面臨著巨大的挑戰。具體而言,需要解決的任務包括:先進的當前地形感知、越野運行、運行時的未知地形、在開闊空間完全重定路線的可能性、確定可能的替代路線以及針對給定地形條件和車輛的最佳車輛控制。軍用自動駕駛車輛的主要區別在于:非公路運行、運行時的未知地形以及在開闊空間完全重新規劃路線的可能性。在這種環境下,智能自主控制所需的算法和環境感知能力與工業中民用的算法和環境感知能力不同。最新的研究結果表明,基于 ML 的算法可以成功地解決其中的一些難題,從而為軍用車輛的手動駕駛提供實質性幫助。DL 方法可能也適用于無人駕駛水下航行器。首批研究之一是無人潛航器上聲納的自動目標識別方法。在這種方法中,目標特征由一個在聲納圖像上運行的卷積神經網絡提取,然后由一個基于人工標注數據訓練的支持向量機進行分類(Zhu 等人,2017 年)。實際上,側掃聲納圖像在軍事和商業應用中都具有重要意義。在 Einsidler 等人(2018 年)的論文中,將該方法應用于現有數據的結果表明,該方法在探測海底物體/異常方面簡單而穩健。

值得一提的是,自主武器的首批正式軍事應用之一是 Kargu 無人機。這是一種小型便攜式自殺式無人機,由土耳其 Savunma Teknolojileri Mühendislik ve Ticaret 公司生產。它可以由個人攜帶,有自主和手動兩種模式。通過其實時圖像處理能力和平臺上嵌入的深度學習算法,“卡古 ”可有效用于打擊靜態或移動目標。自主武器正在迅速擴散:在可獲取性、自主程度、國際開發商、情報、偵察和致命打擊等方面(Longpre 等人,2022 年)。有很多挑戰者,如自主系統,仍然極易出錯,表現出很差的魯棒性、可解釋性和對抗脆弱性。此外,需要強調的是,國際政策仍然模糊不清,缺乏現實的問責和執行機制(Hayir,2022 年)。

挑戰和威脅

DL 軍事應用帶來了許多積極的機遇,但同時也產生了大量的風險和問題。這種權衡視角如表 1 所示。

表 1. 在軍事應用中應用機器學習的優缺點

優點/優勢 風險/缺點
OODA 決策和情報分析 決策質量更高、更精確;縮短決策時間;成本效益;減少情緒和偏見;危機情況下的理性行為;根據預測分析生成潛在方案的可能性;處理海量情報數據的可能性; 極易受到網絡攻擊;分析錯誤:偏差、假陽性和假陰性錯誤、風險治理;假陽性和/或假陰性錯誤的成本;缺乏解釋能力;不知道對 “黑天鵝 ”事件的反應;開發和維護機器學習模型需要很高的技能;決策環路的加速和缺乏人工干預可能會導致危機升級而不是降級。
軍事行動和自主平臺 通過遠程操作降低傷害風險和受傷士兵人數;精確瞄準;減少戰備時間;成本效益;危機情況下的理性行為 極易受到網絡攻擊;有被對手控制的風險;假陽性和假陰性錯誤的代價巨大;由于缺乏足夠的訓練數據,不清楚是否可以在復雜情況下使用自主平臺;基于 “盲目 ”執行損失函數的意外行為可能意味著沖突升級。

軍事人工智能應用在設計和操作使用方面面臨的主要挑戰有

1.復雜系統建模:戰爭中戰場信息(包括作戰單位和武器裝備)超載。現實情況極其復雜,包括意外情況(如 “黑天鵝”),這些情況可能不在訓練數據中。

2.信息不準確:在對抗情況下,獲得的信息總是有限的,信息的真實性也無法保證。在信息不準確的情況下做出決策并確保利益最大化,需要綜合權衡。

3.訓練數據的數量和質量:可接受的 DL 系統性能水平主要取決于高質量、低偏差和大量的數據。目前,從戰術到行動計劃的生成,樣本學習的來源都存在很大困難。實戰經驗仍面臨訓練數據量不足的問題。

此外,軍事系統的網絡安全也是關鍵問題之一。

結論

人工智能技術并非無所不能。它需要與傳統技術相結合,如 OODA 循環中的人類,其中領域知識和常識的作用不可或缺。在戰略決策層面需要某些保障機制。在這種情況下,機器學習最重要的一個方面與軍隊士兵和軍官的教育、培訓和選拔有關。

兩項重大技術進步將很快對人工智能的軍事應用產生強烈影響。首先,生成式人工智能的發展為合理處理文本等非結構化數據提供了絕佳機會。其次,Metaverse 技術的發展可能會徹底重新定義未來戰場。這兩個技術方向需要從軍事角度進行深入而有意義的分析。

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本文從情報和安全服務的角度探討了對抗性威脅不斷演變的性質。文章探討了混合威脅和非線性戰爭在戰爭與和平之間日益模糊的安全環境中的影響。研究旨在了解灰色地帶新出現的動態,以及這些不斷演變的威脅給情報和安全部門帶來的新挑戰。文章采用定性方法,借鑒全球實例,包括國家和非國家行為者對混合戰爭的戰略利用。此外,研究還探討了技術進步,特別是人工智能(AI)和機器學習(ML),以評估它們在塑造現代威脅方面的作用。文章認為,現代對抗性威脅在強度和復雜性上都不同于傳統威脅。混合威脅橫跨多個領域,融合軍事和非軍事戰術,同時利用社會的弱點。文章強調了人工智能和機器學習在進攻和防御戰略中日益增長的重要性,以及國家無法控制的快速技術進步所帶來的挑戰。文章最后指出,情報和安全部門必須采取靈活的綜合戰略,以適應這些多維威脅。加強國際合作、先進的技術整合和注重應變能力將是應對混合威脅的關鍵。研究結果強調,情報部門必須超越傳統邊界開展行動,以有效管理未來安全環境的復雜性。

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這份簡報是關于未來作戰網絡和聯合全域指揮與控制 (JADC2) 系列的第二篇。本文探討了作戰優勢和對手威脅對提高作戰網絡互操作性和彈性的要求。它汲取了以往嘗試改進作戰網絡集成的經驗教訓,探討了美國防部如何正確界定其試圖解決的問題的范圍,并組織自身有效和高效地獲取實現其 JADC2 愿景所需的系統。本文建議國防部門:(1) 明確界定 JADC2 的組織角色和職責,包括創建聯合項目執行辦公室的可能性、在負責研究與工程的國防部副部長(USD/R&E)領導下設立新的獨立機構,或為 JADC2 設立一個牽頭作戰司令部(COCOM); (2) 盡快做出關鍵的頂層架構決策,包括將 JADC2 的范圍縮小至作戰網絡;以及 (3) 擴大其典型的 “制造/購買 ”分析,納入購買服務而非產品的選項,并納入可能由商業擁有和運營的系統。

圖 1:未來作戰網絡運行示例

圖 1 描述了一場假設的未來交戰,在這場交戰中,對手向美軍和盟軍發射了一枚助推滑翔高超音速導彈。交戰分為六個重疊活動,以描述未來作戰網絡的運作方式。在本例中,位于地球靜止軌道 (GEO) 上的天基紅外 (SBIRS) 衛星和/或該地區 F-35 戰斗機上的紅外傳感器探測到導彈發射 (1)。當 SBIRS 衛星和 F-35 戰斗機跟蹤導彈羽流到更高的高度時,這些數據會提示在不同軌道上的紅外和合成孔徑雷達 (SAR) 衛星(其中一些可能是商業衛星),以確定威脅的特征,并建立導彈的高質量軌跡 (2)--包括助推器級燃燒后的軌跡。這些跟蹤和特征描述數據將通過各種方式(例如,通過射頻和激光通信鏈路、軍用和商用衛星以及天基和機載通信節點之間的鏈路)傳遞給該區域的載人和遙控飛機以及海基和陸基攔截點。作戰網絡是一個分布式的彈性殺傷網,而不是一個串聯的殺傷鏈,可幫助操作人員決定哪個平臺最適合發射攔截彈 (3)。彈道數據還用于預測可能的彈著點,并向該地區的部隊發出警報。當攔截和其他部隊保護活動正在進行時,合成孔徑雷達衛星、F-35 戰斗機和射程內的其他飛機開始采取聯合應對措施,跟蹤導彈發射器在地面上的動向(4)。指揮官利用這一作戰空間的網狀視圖,根據攻擊機、攜帶對陸攻擊導彈的艦艇和潛艇以及攜帶遠程火力的地面部隊的位置、可用武器、飛往目標的時間以及是否需要這些部隊執行其他任務等因素,確定哪種組合最適合摧毀導彈發射裝置(5)。與此同時,分析人員在人工智能和機器學習(AI/ML)算法的幫助下,開始篩選來自天基和機載平臺的數 TB 歸檔監控數據,從導彈發射器發射有效載荷時起反向追蹤導彈發射器的位置(6)。反向跟蹤操作可追溯導彈發射器的時間,以確定其來源和運行方式,從而更好地應對未來的攻擊,更重要的是,可完善預測算法,在攻擊發生前預測未來的攻擊。

圖 2:未來反制作戰網絡行動示例

圖 2 描述了這場假設交戰中作戰網絡競爭的另一面,展示了對手利用全方位攻擊來延遲或阻止探測并增加攻擊成功幾率的一些方法。甚至在導彈發射之前,對手就可以試圖癱瘓或削弱用于導彈防御的機載和天基傳感器。例如,激光可試圖眩暈衛星上的紅外傳感器 (1),陸地和空中電子攻擊系統可試圖干擾或欺騙雷達和通信系統 (2),同軌反衛星武器可用于干擾或對用于導彈預警和通信的衛星進行物理打擊 (3)。網絡攻擊也可用于攻擊指揮和控制站點、地面網絡和衛星地面站,以破壞這些網絡(4)。防空反擊飛機和地對空導彈可威脅空中加油機、機載通信節點、無人機和攻擊機 (5),進一步削弱和破壞從傳感器到射手的殺傷鏈。

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本文論述了在不斷變化的現代戰爭動態中對適應性軍事規劃和決策的迫切需要。文章強調了靈活性和直覺的重要性,并探討了當前全面規劃模式的局限性,這些模式雖然在執行和平與維持和平行動中有效,但在平等行為體之間武裝沖突的最初特點--快節奏環境中卻顯得不足。文章提出了三項主要措施,以加快行動節奏并提高相對于對手的反應能力:通過加強軍事指揮官的作用提高作戰決策速度,確保任務戰術的應用滲透到各級指揮中,以及進一步發展時間壓力下規劃(PUT)模式,使其在戰術和行動中得到更廣泛的應用。這些建議符合以任務為導向的戰術和快速決策的傳統,可以使武裝力量成為發展適應當前和未來戰爭挑戰的軍事規劃方法的潛在先行者。

作為各國作戰和戰術層面的軍事規劃人員,軍事規劃和決策過程中的適應性一直是一個關鍵因素。在國與國或聯盟與國家之間的沖突中,這種需求尤為迫切,因為在這種沖突中,行動節奏和迅速奪取主動權的靈活性至關重要。本文主張在現代戰爭中采用更加敏捷和直觀的決策轉型方法,解決當前規劃模式在滿足高風險、快節奏沖突需求方面的局限性。

當前軍事規劃模式面臨的挑戰

當前的規劃模式,如北約的《全面行動規劃指令》(COPD)、瑞典的 “Svensk planeringsoch ledningsmetod (SPL) ”和 “陸地部隊戰術規劃”(APP-28),非常適合復雜環境下的維和與執行和平行動。這些模式強調周密規劃和廣泛協調,但在常規戰爭中,面對同級或近級對手之間快節奏的動態關系,這些模式就顯得力不從心了。在這種情況下,快速決策的必要性變得至關重要,其驅動力包括明確而艱巨的挑戰、資源稀缺以及立即行動的緊迫性。在這種情況下,保持比對手更快的行動節奏至關重要,這就凸顯了現有模式在適應這種行動方面的不足。

區分戰爭規劃和作戰指揮至關重要。分析規劃奠定了戰略基礎,為各種情況做好準備。然而,在高強度沖突中,指揮必須轉向直覺模式,由快速連續的事件和決策驅動。這種轉變勢在必行;與低強度沖突不同,高強度戰爭要求立即采取果斷行動,幾乎沒有制定新計劃的余地。軍事領導人必須善于在現有框架內憑直覺指揮,隨時調整,并以敏捷和洞察力做出反應,以避免命令下得太晚、太長的風險。

提出變革性解決方案

本文初步提出三種方法以應對這一挑戰。

第一步應該是在戰斗中重新過渡到決策過程,讓指揮官站在最前沿,利用他們的經驗和直覺迅速做出關鍵決策。這可能需要指揮官在戰爭委員會的協作環境中,通過口頭表達他們的思考過程、分析和初步決定,積極領導規劃過程。這種 “大聲思考 ”的方法利用值得信賴的顧問和關鍵參謀人員,鼓勵公開對話、不同觀點和集體解決問題。它允許即時反饋、分享見解和匯集專業知識,通過制定明確的意向聲明,促進更快的信息綜合和迅速行動。作為對這一轉變的補充,縮小總部規模至關重要。規模更小、更精簡的總部將加快溝通和決策,大大減少官僚延誤。因此,這種結構調整也將為下級指揮層享有更大的自主權鋪平道路,從而培養一個更具活力、反應更快的指揮結構。

其次,任務式指揮的實踐對整個組織至關重要。通過培養一種文化,使決策不僅僅是自上而下的指令,而是在每個層級的全面理解的基礎上做出的,從而提高軍隊的整體靈活性和有效性。這就促進了各層級的主動性和靈活性,并強調以敘事為主導的執行方式,通過傳達目的和背景的連貫故事來指導任務。這就需要在各級指揮人員之間建立統一的方向感,促進共同的理解和主動性。上級明確傳達意圖和最終目標,使下級能夠根據任務目標做出知情、主動的決定,而無需等待直接授權。這種任務指揮文化在和平時期和戰時行動中都不可或缺,它賦予個人充分發揮判斷力和創造力的責任。在整個軍事結構中灌輸這一理念,可確保在動態情況下做出迅速、有效的反應,保持與戰略目標的一致性和行動的連貫性。

第三, “時間壓力下的規劃”(PUT)模式主要用于較低的戰術層面,它提供了一個高度直觀和快速的決策過程。研究表明,決策中的直覺是一種根據以往經驗快速識別模式的能力,有助于做出切實可行的明智決策。這不僅僅是本能,而是建立在豐富知識和經驗基礎上的對形勢認識的知情、快速綜合。我們可以通過豐富 PUT 模型來利用其速度和直覺性,以適應更高的戰術和行動級別,并整合并行計劃以實現任務指揮。通過基于情景的演習和模擬對軍官進行培訓,使他們能夠在壓力下迅速做出明智的決策,有效利用直覺這一強大的、以經驗為依據的決策工具。

這些認識并沒有削弱在特定情況下更系統的規劃過程的價值。重要的是要注意到,軍事行動中的現實往往是深淺不一的灰色,而不是黑白分明。多域作戰的復雜性要求進行分析規劃,以促進高效的聯合效果。在資源分配和后勤保障至關重要的持續行動中,靈活的規劃方法對適應性地開展行動至關重要。此外,在陷入僵局的長期沖突中,這些詳細的方法有助于發現對手方法或作戰環境中的細微機會或弱點。然而,在這些五花八門的規劃中,迅速果斷的決策仍然是永恒的必要條件,是扭轉戰局和確保行動成功的關鍵。

實現敏捷和直觀的軍事指揮

總之,盡管COPD、SPL和APP-28等綜合規劃模型可為某些軍事行動提供有價值的框架,但它們可能并不最適合常規國與國沖突的動態性質。本文提出的向更直觀、更靈活的指揮方法范式轉變的建議旨在彌補這一不足,確保我們的部隊能在這些快節奏的環境中保持主動并有效應對變化。通過重振決策過程、擴大任務指揮范圍以及調整 PUT 模型以適應復雜場景,我們可以更好地滿足當代戰場對快速行動和響應能力的要求。

現在是重新評估并在可能的情況下簡化我們的計劃和決策模式,以更好地適應現代常規戰爭現實的時候了。應在制定未來的軍事理論和戰略方面發揮關鍵作用,領導制定適合 21 世紀挑戰的靈活有效的軍事規劃和決策模式。

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信息領域使過去孤立但有助于增強國力的各個領域產生了協同效應。隨著 MDO 等概念的出現及其對 CNP 的貢獻,這導致了范式概念的轉變。本文試圖全方位地了解信息領域,即信息領域包括哪些內容、計算與通信融合和高速無線技術的影響、信息領域主權、利基技術和新興技術融合、對世界新秩序的影響以及無縫吸收、管理和利用這些技術所需的軍民融合組織和結構,以便在 MDO 情景下領先于沖突/競爭曲線。成功實施 MDO 的關鍵在于將以技術為中心的方法調整為以能力為中心的保護、控制和拒絕(PCD)方法。在信息領域匯聚國家資源是未來開展 MDO 的關鍵。

世界正在從兩極向多極地緣戰略領域過渡,除軍事領域外,還在多個領域展開激烈競爭。這些領域不僅有助于增強國家的綜合國力(CNP),而且有助于建立新的世界秩序。傳統的權力評估方式也發生了轉變,軍事以外的多個領域在國家權力投射中發揮著重要作用。國家安全這一主題曾被認為是軍事專有的,僅限于陸、海、空領域,如今已發展成為多領域的 “國家整體 ”方法。同樣重要的是軍事能力與國家綜合國力工具的同步。需要了解這一轉變的原因,以確定對國家權力和安全有直接影響的核心領域。多域作戰(MDO)(見圖 1)等概念的出現在概念上與 CNP 有關。MDO 在古代戰爭時期就已存在,但通過動能和非動能相結合的手段實施 MDO 的能力是近代的一種范式轉變。非動能部分從根本上說是指除陸地、空中和海上領域之外的一切領域。由于信息領域在協同這一能力方面發揮著關鍵作用,因此它已成為 MDO 和國家力量的主要約束部分。信息領域影響所有領域的效率。由于信息和通信技術的變革,超越國界的影響、說服和勸說能力大大增強。需要對信息領域的優勢技術能力進行戰略協同,以便在 MDO 場景中占據信息主導地位。可以毫不夸張地說,MDO 概念是因信息領域而產生的。

圖1:多域作戰

信息領域的興起及其對 MDO 和 CNP 的影響

過去幾年,信息領域的發展在全球范圍內改變了戰爭,并從概念上改變了許多陸軍和國家的安全模式。仔細觀察多個領域可以清楚地發現兩個方面,即每個領域都有一個賴以生存的信息領域支柱,其次,每個領域對國家力量的協同影響和聯系都是通過信息領域實現的。因此,信息已成為一個包羅萬象的領域,它不僅對所有領域的日常成功運作至關重要,而且跨領域共享信息的能力也是實現多領域協同增效的主要推動力,從而使國家力量更加全面。

為了促進 MDO,需要在處理各領域事務的各部委/部門內部建立戰略文化和信息領域意識。傳統的國家組織結構隨著技術的發展而演變,現在需要重新調整,以適應信息領域融合的現實。某些部委,如電子和信息技術部(MEITY)、通信部和信息與傳播部,需要在國家層面進行整合,以實現信息領域的協同增效,從而提高 MDO 的能力。各組織需要從以技術為中心的方法調整為以能力為中心的方法。因此,將以技術為基礎的組織重組為以能力為基礎的結構,將是提高 MDO 能力的正確方向。

每個領域都需要三大能力,即保護、控制和拒絕(PCD)。保護基本上是對資產的防御。也可以將其歸類為資源使能器。拒絕是拒絕向對手提供資源或資源破壞者的進攻能力,而控制則是有效利用領域資源的資產管理或資源管理能力。加強能力以保護自身的關鍵資產,并在所有領域拒絕向對手提供這些資產,這對國家安全建設至關重要。由于信息領域是 MDO 的關鍵,建議將 PCD 概念模板應用于這一領域,以生成國家能力。重要的是,不僅要全面處理該領域,還要有專門的國家級機構負責保護、拒絕和管理關鍵信息基礎設施。由于國防網絡是這一信息基礎設施的重要資產,國家在民事和軍事方面的專業知識是建設能力的關鍵,不僅要保護、管理和拒絕國防網絡,還要保護、管理和拒絕涉及國家能力建設的信息領域。在 21 世紀的多領域國家整體沖突/競爭中,過去的軍民分離概念已不再適用。除了國家層面的信息領域 PCD 能力之外,每個領域的組織都需要在自身內部建立 PCD 能力。

重要的是要全面了解信息領域,即信息領域包括哪些方面,什么是新的范式和新出現的信息領域主權紅線,哪里有利基技術和新興技術匯聚在一起對新的世界秩序產生影響,以及最后需要什么樣的組織和結構來無縫吸收、管理和利用這些技術,從而在 MDO 情景下的沖突/競爭曲線中處于領先地位。

信息領域: 新興技術與當務之急

改變 21 世紀作戰概念和行動方式的主要技術主要在信息領域。與信息和通信系統、網絡、電子戰和太空有關的核心技術對 C4ISR(指揮、控制、通信、計算機、情報、監視和偵察)、降級能力、OODA(觀察、定位、決策和行動)周期、通過自主平臺進行的非接觸戰爭、通過人工智能和大數據進行的預測分析以及通過更好的感知管理能力將意志強加給對手的整體能力產生了重大影響。信息流模式從有線領域向無線領域的轉變帶來了網絡和預警領域的融合。因此,網絡與電磁活動(CEMA)的概念在世界各大陸軍中得到了發展。

影響信息領域和 MDO 的兩大技術障礙是計算和通信的融合以及從有線到無線領域的高數據率通信能力。過去的作戰網絡無線電是實施指揮和控制的唯一手段,現在正被軟件定義無線電、4G/5G/MDO 和無線通信所取代。

軟件定義無線電、4G/5G 移動通信、高帶寬衛星手機以及用于導航、決策支持和軍事應用的內置信息處理能力所取代。這極大地提高了機動性、精確性、戰場透明度、共享態勢感知和 OODA 循環的整體縮短。如果說 UAV(無人駕駛飛行器)/無人機徹底改變了戰爭,那么這場革命的支柱就是電磁頻譜(EMS)領域。從頻譜的角度來看,所有信息流都發生在電磁頻譜中,而電磁頻譜已從高頻(HF)/甚高頻(VHF)擴展到光波的極端。因此,拒絕向對手提供頻譜、控制重要信息流、電磁主權以及從頻譜中提取重要數據和情報已成為國家權力的代名詞。換言之,頻譜已成為信息戰的一個重要子領域,這一點從世界主要陸軍進行的組織變革中可見一斑。需要結合國防軍現有的信息哲學支柱來理解 EMS 的各個方面。創建 CEW(網絡與電子戰融合)使能和破壞能力是建議的未來技術發展方向。

由于現代戰爭中 MDO 的協同作用是由信息領域促成的,因此鐵路、電信、航天、航空和地面運輸、電力、財政、信息和廣播等直接或間接參與國防能力建設的部委必須建立戰略垂直部門,以更好地規劃、協調和執行項目,了解其整體能力對國防和 CNP 的影響。它們的信息網絡和數據是對手信息攻勢的重要目標,對國防能力有巨大影響。顯然,各部委或領域之間的這種信息領域聯系需要在所有相關部委中進行戰略滲透。軍民融合是成功實施 MDO 的關鍵。

圖 2:國家關鍵信息基礎設施

建立國家關鍵信息基礎設施(NCII)是網絡領域的一種需要,因此成立了一個保護中心。國家關鍵信息基礎設施包括從金融系統和能源網到交通網絡和政府運作的方方面面。這些領域不僅對軍事而且對國家權力都至關重要,因此很容易受到對手的信息攻擊。為了保護國家信息基礎設施免遭惡意行為者的攻擊,必須制定強有力的安全戰略。與傳統邊界相比,網絡和電磁主權正變得越來越重要。就國家信息基礎設施而言,利益相關者眾多。其中包括運輸、電信、電力和能源、銀行和金融機構、戰略和公共企業以及政府部門(見圖 2)。每個部門/機構都有保護其資產的章程。軍方在保護國家關鍵信息基礎設施方面的作用僅限于保護自身資產,就像其他利益相關方一樣。隨著信息和頻譜成為國家力量的關鍵組成部分,任何國家都必須建立防御能力,并拒絕對手擁有這種能力。

信息領域的能力發展

缺乏 CMF 導致印度武裝部隊在技術方面落后。盡管印度是信息通信技術(ICT)和太空領域的超級大國,但情況依然如此。雖然 IT 行業正在蓬勃發展,每天都有新的創業公司和企業出現,但武裝部隊仍在努力發展成為一個與國家工業相媲美、具有技術吸收適應能力的靈活生態體系。

由于從有線到無線的轉變以及網絡和電磁頻譜業務的融合,頻譜是需要重點關注的領域。然而,這也是學術界、研發部門和工業界擁有專業知識的領域。武裝部隊、研發(R&D)、學術界和工業界之間的協同作用將被證明是創新的強大引擎,也是通過 CMF 實現信息統治這一理想終極目標的必要條件。

武裝部隊可以從這種協同作用中獲益匪淺。工業界擁有所需的專業知識和經驗,可以幫助武裝部隊實現能力現代化,特別是在非動能戰爭領域。雙方還可以在研發方面進行合作,開發武裝部隊可以使用的新技術。

然而,要使這一協同作用發揮效力,信息領域的集群作戰部隊必須采取全國一盤棋的方針,在國家層面建立一個傘式信息組織(見圖 3)。這必須是一個獲得授權的信息領域組織,與青年發展部、信息與廣播部、財政部和工業部建立跨部委聯系。這樣一個傘式組織是全面處理信息領域問題并在所有利益相關者之間形成合力的解決方案。這也將為以能力為基礎的組織而不是以技術為中心的方法提供一個模板。匯聚信息領域的國家資源是未來開展 MDO 的關鍵。所有領域也需要圍繞這一模板建立 PCD 能力,以便各部委和 MDO 機構之間實現無縫連接。由于國防領域是 MDO 的主要組成部分之一,因此必須建立以類似能力為基礎的信息指揮部(圖 4)。這將協同國家資源,按照發達國家的模式建立適當的國家 MDO 能力,并對北方對手的信息領域組織做出反擊。

圖 3 國家信息

圖 4:信息指揮--MDO 的關鍵

需要根據上述圖 3 所給出的邏輯分組,在各種利基新興技術協同作用的基礎上,進一步細分信息使能垂直領域。這將為未來將新興技術轉化為實際操作能力鋪平道路。重要的是,這些垂直領域/技術的能力發展應由適當的機構/組織負責,它們有能力協同利益相關方并將其推向合理的結果。臨時性的任務分配和零敲碎打的行動會造成時間和精力上的不協調。因此,在技術融合和變革管理框架的基礎上制定適當的邏輯結構是前進的方向。

建議 : 國防能力、CMF、MDO 和 CNP

  • 軍事情報處。信息和 EMS 領域需要以專業化為導向,重新審視人力資源管理。鑒于可用的人力資源有限,以及創建和維持不斷發展的國防信息基礎設施所需的重大能力推進,將需要引進非戰斗人員專題專家,以有效管理后臺基礎設施和流程。這將使戰斗人員能夠應對戰區的挑戰。建立非作戰軍事信息處將是正確的一步。這不僅將有助于承擔后端信息領域的任務,還將使軍民融合順理成章。

  • 電磁頻譜行動。由于信息交換正從有線模式轉向無線模式,電磁頻譜領域成為 MDO 的決定性領域。要開展電磁頻譜行動(EMSO),必須具備該領域的國家 PCD 能力。通過頻譜情報和監視,頻譜是關鍵的信息推動因素。為了建立國家 EMS 能力,國家機構和野戰編隊之間必須無縫交換頻譜情報。建議按照地理情報框架建立這種能力。通過這一框架,多個機構可以利用野戰部隊巨大的頻譜情報收集能力。這也將有助于消除多個機構在執行類似頻譜相關任務時的重疊現象,同時也能克服外地單位面臨的技術挑戰。在信息安全領域,大容量數據傳輸能力從有線向無線的轉變凸顯了對空中安全協議的要求。安全開發和測試機構需要為這一不斷變化的方面找到全新的解決方案。此外,在聯合部隊概念中,互操作性將取決于無縫信息安全。

在頻譜管理領域,多個機構對這一優質資源的需求與日俱增。不斷改進的解決方案將促進協作和消除沖突的頻譜使用理念。未來,這一領域的研發將帶來豐厚的回報。電磁干擾(EMI)/電磁兼容性(EMC)方面的問題也將隨著發射器密度的增加和戰區多方利益相關者對電磁輻射的高度依賴而日益突出。戰區頻譜管理方面的專業知識將成為一項重要要求。在信息阻斷能力方面,頻譜將在削弱戰略目標方面發揮關鍵作用。因此,MDO 和 CNP 必須具備國家信息保護傘下的戰略預警能力。

  • 導航技術。地理信息系統(GIS)和地理定位不僅是軍事機構的關鍵技術,也是民用機構的關鍵技術。當務之急是通過本土地面解決方案而不是全球空間解決方案,最大限度地降低這些技術的脆弱性。
  • 移動技術。移動技術的外形、處理能力、數據容量和多功能應用與軍事領域直接相關。然而,由于缺乏具有內置電子保護功能的軍用級移動技術,這種實用性強、成本相對較低的技術尚未被用于軍事目的。現在是向工業界提出挑戰的時候了,以便在有爭議的電磁空間,以所需的形式將這一技術用于軍事領域的 C4ISR。這將是 SDR 技術的一個很好的替代方案,因為在印度的環境下,以非擴張主義的意識形態創建軍事移動基礎設施相對容易實施。
  • 培訓轉型。為了在信息領域實現跨越式發展,需要在 CMF 的基礎上進行培訓轉型。領導層必須適應處理動能和非動能領域的混合方法,而執行層則必須采用專業化方法。多國協作與合作將是加快轉型的關鍵。需要考慮在核心力量、基礎設施共享、共同培訓協議的基礎上與適當的民事機構開展合作。

結論

不斷演變的全球沖突形勢表明,純粹的動能沖突已明顯轉向 MDO 沖突,民族國家需要從傳統的動能消耗概念轉向發展多領域的 PCD 能力。這一轉變是由信息領域催化的,而信息領域本身也在向電磁頻譜能力傾斜。信息和電磁主權等概念正在占據中心位置。以信息領域為主的多種技術正在迅速發展。信息主導沖突的解決空間在于找到本土的、簡單可行的解決方案。不斷發展的技術帶來了快速過時和高成本的挑戰。必須遏制追逐每一種新技術的傾向。各國需要采取以能力為基礎的方法,匯聚技術,在各個領域發展 PCD 能力。由于信息領域是 MDO 的約束力量,當務之急是建立一個國家信息傘式組織,將國家能力匯聚到一個高效的結構中,為所有領域提供模板。軍民融合是將戰略文化引入所有領域并提高國防領域技術能力的關鍵。有能力通過軍民融合將這一領域的所有利益相關者協同起來的國家更有可能在信息和 EMS 領域取得成功。

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本文件深入探討了戰爭技術的快速發展和當代戰場的復雜性所決定的軍事戰略向多域作戰的轉變。概述了戰爭從特定領域戰術到多域作戰綜合方法的歷史進程,強調了陸地、空中、海上、太空和網絡空間同步行動以實現作戰優勢的重要性。強調了空軍在這一模式中的關鍵作用,包括其在空中和太空優勢、情報、監視、偵察、全球快速機動以及指揮和控制方面的能力。此外,還討論了諸如互操作性、技術適應性和 MDO培訓等方面的挑戰,以及未來軍事行動的成功,這將促進合作和創新培訓計劃,以便在這個新的戰爭時代有效地對抗對手。

空軍和多域作戰

除俄烏戰爭外,通過對全球戰役的觀察,還可以分析如何將多域作戰的各個組成部分聯系起來并加以利用,使其成為每次行動的核心。例如,如果北約與俄羅斯發生軍事沖突,則主要是空中、太空和陸地行動,并借助海上部分。如果在太平洋地區開展軍事行動,則主要是海上、空中和太空行動,少量涉及陸地要素。如果是中東戰役,則首先是空中和太空部分,然后由陸地和海上部分實施行動。從這些例子和過去發生的軍事事件中可以看出,在大多數軍事行動中,無論是小型行動還是地區乃至全球行動,都需要空中和太空部分(一旦被視為一個要素)的存在和參與。

在全球范圍內,空軍在傳統的空戰領域之外開展多種多樣的行動,以加強地區穩定和應對安全挑戰。空軍的核心任務包括空中和太空優勢、ISR、全球快速機動、全球打擊以及指揮和控制(C2)。每個擁有空軍的國家和聯盟都會明確界定其作用和任務,以便為本國和盟國創造安全的領空。北約聯合空中力量通過其三大屬性:速度、覆蓋范圍和高度,在完成集體防御、危機管理和合作安全這三大任務方面發揮著關鍵作用。北約面臨著來自國家或非國家行為體、恐怖主義和網絡攻擊的威脅和挑戰,這些威脅和挑戰如今變得更加復雜。由于空中和太空覆蓋全球,該組織必須能夠在所有可能的地形和環境中使用空中力量。

另一個例子是,英國皇家空軍(RAF)參與了全球范圍內的多項行動,凸顯了空軍在全球范圍內維護穩定和協助盟友的重要性。英國皇家空軍的重要活動包括成立英國太空司令部以保衛太空領域、支持英國 COVID 航空特遣部隊以及在伊拉克和敘利亞打擊達伊什的 SHADER 行動。為了加強北約伙伴國之間的協調和戰備狀態,英國皇家空軍還參加了一系列演習,如與美國空軍共同進行的 “點空白”(Point Blank)演習,以及北約在歐洲東部執行的空中巡邏任務。

除這些行動外,美國空軍全球打擊司令部(AFGSC)還負責監督所有具備遠程核能力的轟炸機和洲際彈道導彈部隊,突出了美國空軍的戰略能力。這包括管理對全球打擊能力和威懾戰略至關重要的轟炸機,如 B-52 “平流層堡壘”、B-1 “藍瑟 ”和 B-2 “幽靈”。

在 MDOs 中,空軍的作用舉足輕重,因為它正朝著完全網絡化、一體化的現代戰爭方法邁進,而現代戰爭的勝利取決于網絡、傳感器和系統在空中、太空、海上、網絡和信息領域的協同運作。美國空軍第 21 任參謀長戴維-戈德費恩將軍強調,未來的作戰將不再依賴于單個平臺的能力,而是更多地依賴于互聯網絡的綜合實力。空軍的目標是打造一支每項資產都相互關聯的部隊,改變信息收集、評估和傳輸的方式,從而為對手制造多重困境,使其束手無策。他還提出,多用途作戰組織將改變戰爭的特點,利用在一個或多個領域的優勢,為對手制造壓倒性的挑戰,并找到他們的弱點。

從總體上看,空軍可為其領域做出的主要貢獻是 總體而言,空軍可為其領域創造一個安全高效的多邊行動環境,其主要貢獻包括:

  • 快速的全球機動性和覆蓋范圍;
  • 空中優勢和空間控制;
  • 情報、監視和偵察(ISR)
  • 精確打擊能力;
  • 指揮與控制(C2);
  • 適應能力和創新能力;

空軍在 MDO 中的作用是多方面的,可跨領域使用,通過利用自身優勢并與其他軍種和盟國整合,可極大地促進 MDO 的有效性和成功。在充分發揮 MDO 的潛力,以最有效的方式整合所有領域的所有特性,從而完美地完成目標之前,軍事和政治專家還需要分析前進道路上可能遇到的障礙,以及空軍必須面對的未來影響。

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為了應對不斷變化的安全問題并在二十一世紀保持空中優勢,印度空軍(IAF)的現代化是一項至關重要的任務。本文探討了印度空軍的現代化戰略如何與發展中的技術相互影響,研究了技術發展、面臨的障礙和預期的未來道路等重要議題。

文章概述了人工智能 (AI)、高超音速、隱形技術、無人機 (UAV) 和網絡安全等尖端技術如何改變空戰和提高印度空軍的作戰能力。報告從歷史角度描述了印度空軍的現代化之路,包括重要的轉折點、采購和戰略努力。它還根據不斷變化的地緣政治動態和安全關切,闡明了當前的現代化計劃和目標。

探討了一些問題,如財政限制、技術落后,以及在推進現代化過程中將新技術納入現有框架的復雜性。報告還強調了為運行和維護先進系統而創造人力資本的重要性,鑒于技術的快速發展和對合格工人的需求,這一點尤為重要。

文章概述了印度空軍現代化的預期路徑,其中包括納入自主系統、實施網絡彈性戰略、調查顛覆性技術和實施可持續做法。文章為立法者、國防規劃者和行業參與者提供了解決問題和抓住機遇的建議,強調了持續的資金、戰略規劃和靈活的領導力作為有效現代化舉措支柱的重要性。

最后,文章強調了發展中的技術在決定空戰方向方面的重要作用,以及積極主動的現代化舉措對國家安全的重要意義。印度空軍(IAF)可以通過擁抱創新、促進團隊合作和為人力資本分配資源,有效地應對錯綜復雜的當代戰爭,并維護其作為保護印度天空的強大力量。

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這篇調查論文探討了用于軍事指揮與控制(C2)系統的新興網絡方法。文中對以網絡為中心的 C2 系統進行了廣泛的文獻綜述。此外,它還對基于C2概念的范例進行了全面分析,將網絡化C2系統的重要需求與新興方法進行了映射。同樣,文章還探討了如何利用多智能體系統和網絡模擬的支持,真實地模擬網絡化作戰場景。文章分析了結合網絡方法設計創新解決方案的趨勢,以及多智能體系統在現實模擬中的應用前景。最后,文章討論了未來的實施方案,強調了先進的網絡解決方案,以整合不同的技術,推動技術邊界,提高網絡化軍事 C2 系統的效率。

將網絡中心戰的高層次C2要求與網絡服務相匹配

當前的軍事行動場景從戰爭狀態到非戰爭行動(OOTW)不等。后者越來越多地發生在城市,并涉及軍事人員以外的其他行動者(政府和非政府民間機構)。在這兩種情況下,相應的 C2 系統都需要處理高層次的作戰變量,如決策權的分配(在參與作戰的眾多行動者之間)、互動模式的建立(誰與誰溝通)以及信息的傳播(向 C2 中心和網絡邊緣的行動者)。

研究人員對這些變量的相互依存關系進行了研究[84],測試了戰術網絡并評估了不同組織和方法的性能。作者使用一個名為 ELICIT 的指揮與控制實驗平臺來推斷社會層(人類)在模擬行動中的表現,作為團隊組織和 C2 方法的函數,同時考慮到分層和邊緣拓撲結構。ELICIT 平臺可實現即時共享和完美的數據傳輸。因此,為了在現實場景中評估系統的技術層,使用了名為 EMANE 和 CORE 的網絡模擬平臺。評估結果從帶寬、信息分配和 C2 方法等方面提供了對組織的深入了解。這一基線為網絡設計人員提供了有用的信息,有助于在連續的任務行動中優化網絡參數。

在 IoBT 中,智能物體(用于收集和處理數據)與人類(將接收由此產生的相關信息)之間的復雜互動對傳統(分層)C2 造成了巨大影響,這為松散耦合(邊緣)C2 方法提供了空間[29]。由于沒有一種方法適合所有任務和情況[75],因此有必要獲得 C2 敏捷性,以確保戰場上的信息優勢。

根據 "網絡中心戰 "的原則,C2 靈活性是指當任務和環境發生變化時,識別、選擇和調整 C2 方法,甚至轉向另一種方法的能力。為實現敏捷性,C2 系統應將應用與網絡服務結合起來,使用能夠修改三個變量的范例,并可擴展到整個軍事云。然而,目前的系統主要是為人與人之間的互動而設計的,并沒有考慮到人與智能物的組合。

可以利用 SDN 原理來應對這些挑戰,如數據低參數的動態自配置和處理可變的交互模式。除 SDN 外,DTN 和 ICN 指南還可用于處理另一個變量: 數據分布。DTN 從間歇連接的角度進一步探索了 IoBT 的解決方案[12]。另一方面,ICN 可通過在軍用 IP 網絡中建立 SDN 管理的 ?ICN islands? 來定位和緩存內容[13]。在這種情況下,除了對網絡層次結構和優先級進行編程外,SDN 還將 ICN 集成到 IP 網絡的其他部分。

使用此類技術的網絡解決方案旨在優化 IoBT 通信參數,如延遲、信道帶寬、間歇和節點故障,以及節點移動導致的拓撲變化。SDN 對網絡進行協調,利用其可編程性,根據當前的運行要求選擇最佳網絡協議,并可根據功能和網絡狀態進行更改。例如,SDN 可以管理不同的網絡片段,根據網絡(和節點)狀態(帶寬、數據大小、信道延遲、信道可用性等)優化數據量。ICN(或 DTN)功能將利用數據平面在每個片段內進行有效的信息分發和人-物互動。

通過控制哪個節點可以發送/接收數據,SDN 可以在 C2 空間的第三個維度(決策權分配)上發揮作用。在執行任務期間,網絡管理員可根據任務或環境的變化修改這種分配,從而為在網絡中實現 C2 敏捷性提供技術手段。表 1 列出了 C2 Agility 變量及其與網絡范例的映射關系,以及采用每種范例提供的功能可改善哪些網絡參數。

表 1. 支持 C2 靈活性的網絡范例比較

支持指揮與控制的新興網絡方法

隨著軍事力量向 "網絡中心戰 "發展,并將決策和行動權力轉移到邊緣,所使用的網絡必須采用最有效、最可靠的網絡架構。因此,指揮與控制結構使用支持其需求的網絡范例是非常直接的。采用新興的網絡方法來幫助指揮與控制機構,旨在改進各種網絡參數,并盡量減少任何不足之處。這種支持既可單獨進行,也可組合使用,因為網絡范例并不相互排斥,可以一起使用。

圖 4 展示了如何在軍事行動中使用網絡范例。從左到右,圖中說明了孤立的 IoBT 設備如何利用 DTN 的原理,向經過的無人機存儲和傳輸數據。然后,由徒步士兵、無人機和裝甲車組成的異構軍事單元可以利用 ICN 加強數據傳播,并通過 SDN 控制器控制網絡路徑和配置參數。

另外,假設由于彼此之間的距離或物理障礙,信息無法中繼到另一個單元。在這種情況下,機載平臺可以存儲、攜帶和傳輸數據(如在 DTN 中)。SDN 控制器可接納新的友好節點進入網絡,而 ICN 則可提供額外保護,防止網絡內交換的信息受到惡意攻擊。最后,在敵后收集信息的偵察單元可以保存數據,直到進入近距離網絡范圍時再安全地傳輸其內容(DTN 的另一種用途)。

圖 4. 目前在 C2 領域使用的網絡范例

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本研究報告分析了當前利益相關者對軍事自主系統的人為輸入或控制的想法。作者首先定義了關鍵術語,如 "機器學習"、"自主系統"、"人在回路中"以及軍事背景下的 "有意義的人為控制",然后討論了當代利益相關者的文獻對無人駕駛軍事系統的人的輸入/控制的說明。然后,報告討論了各利益攸關方是否對進攻性和防御性系統中所需要或期望的人類控制水平達成了共識,以及是否因系統具有致命性和非致命性能力或西方和非西方國家之間的意見不同而有所不同。報告最后從政策和操作的角度闡述了利益相關者的想法對加拿大國防部/空軍的可能影響。

主要研究結果

  • 在與自主系統有關的關鍵術語的定義方面存在著相當多的爭論。

  • 在國家對自主武器應采取何種監管手段的問題上,各利益攸關方一直存在分歧。

  • 參加這些討論的締約國已就自主武器的一系列指導原則達成共識,包括 "必須保留人類對使用武器系統決定的責任"。

  • 在近30個表示支持禁止致命性自主武器系統(LAWS)的國家中,沒有一個是主要的軍事大國或機器人開發商,主要的軍事大國似乎都在對沖自己的賭注。

  • 許多民主國家認為,他們打算保留人類對使用武力的控制/判斷,不需要禁止,因為現有的國際人道主義法律(IHL)足以解決圍繞自主武器的問題。

  • 加拿大擁有重要的人工智能(AI)能力,該能力被用于民用而非軍事用途。

  • 如果在國防領域不接受至少某種程度的(人工智能支持的)自主性,可能會降低與盟國的互操作性,給加拿大武裝部隊(CAF)的行動帶來風險,并且隨著時間的推移,使CAF對國際和平與安全的貢獻失去意義。

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在當代戰爭中,數據科學對于軍隊實現信息優勢至關重要。在這項研究中,通過綜合的、半系統的文獻綜述,對158篇同行評議的文章進行了分析,以獲得對該主題的概述。該研究考察了文獻在多大程度上關注數據科學在軍事決策中的機會或風險,并按戰爭級別(即戰略、戰役和戰術級別)進行區分。

在社會科學文獻中觀察到對數據科學風險的關注相對較多,這意味著政治和軍事決策者受到對數據科學軍事應用的悲觀看法的影響過大。然而,在正式科學文獻中,幾乎沒有涉及到數據科學的感知風險。這意味著對數據科學軍事應用的擔憂并不是針對能夠實際開發和增強數據科學模型和算法的受眾。對軍事數據科學的機會和風險的跨學科研究可以解決觀察到的研究差距。

考慮到戰爭的級別,與其他兩個級別相比,觀察到對戰役級別的關注相對較少,這可以說是一個研究空白。軍事數據科學的機會大多出現在戰術層面。相反,對戰略問題的研究大多強調了軍事數據科學的風險。因此,對軍事戰略數據科學應用的特定領域要求幾乎沒有表達。在當今的戰爭中,缺乏這樣的應用可能最終導致次優的戰略決策。

1 引言

如今,數據科學和相關概念吸引了大眾的關注。然而,分析數據以支持決策并不新鮮。考慮一下歷史文明中著名的人口普查的例子,可以追溯到巴比倫帝國(公元前4000年)。巴比倫人利用人口普查來調節糧食庫存,以確保整個人口有足夠的食物[1]。然而,相對較新的是捕捉一切事物和每個人的數據的傳感器的數量,產生的數據量不斷增加。結合計算能力的急劇增加,這為廣泛的行業帶來了分析的機會,例如癌癥研究[2]、金融[3]和公共服務[4]。對軍隊來說也是如此。除了這些機會之外,決策者也面臨著由于數據量不斷增加而帶來的挑戰。僅舉幾個例子。如何在決策過程中整合所有相關數據?我們使用哪些算法,為什么?我們是否被允許將所有可用的數據用于所有目的?然而,在競爭環境中,主要的挑戰和決定勝負的因素之一可能是比競爭對手更快地處理更可靠和詳細的數據的能力。在商業上,這相當于贏得或失去金錢或市場份額;在政治上,這可能最終導致地方或全球范圍的權力轉移。因此,軍隊--作為政治的工具--必須努力爭取權威的信息地位,這一點也得到了政策制定者的認可,例如[5],[6]。

為了實現這種信息優勢,有必要處理所謂的戰爭迷霧,即與戰爭密不可分的不確定性。在當代信息環境中,數據科學對實現這一地位至關重要。換句話說,數據科學既是利用大數據機會的前提,也是回答那大量數據帶來的挑戰的前提。

隨后,關于戰爭行為中的信息優勢有大量的研究,例如[7]、[8]、[9]、[10]。有關軍事決策中的數據科學的研究大多集中在軍事行動的戰術層面上的數據科學機會,例如[11]、[12]、[13],而關于軍事戰略決策中的數據科學的研究卻很少。那些針對戰略層面的研究主要關注算法決策的風險而不是機會,例如[14]、[15]、[16]。據我們所知,目前還沒有關于數據科學在各級軍事決策中的機會和風險的廣泛文獻調查。為彌補這一空白,我們重點關注以下研究問題:

  • 問題1:關于軍事決策中的數據科學的學術文獻在多大程度上集中于機會或風險?

  • 問題2:這種關注點是否因研究集中的戰爭級別而不同?如果是的話,這意味著什么?

  • 問題3:在安全研究學科之外,有哪些關于數據科學的研究可以在理論上加強軍事決策?

我們對數據科學在軍事決策中的作用進行了綜合的、半系統的文獻回顧,對目前關于這一主題的研究進行了嚴格的評估,并確定了未來研究的差距。在社會科學文獻中,我們發現人們對數據科學在軍事上的效用持相對悲觀的態度,在戰略層面的懷疑程度最高。因此,我們建議加強對軍事數據科學的跨學科研究。

本研究的主要貢獻是對有關在軍事決策中使用數據科學的知識體系進行了廣泛評估。此外,還指出了一些未來研究的機會。除了豐富學術討論外,這也有助于改善實踐中的軍事戰略決策。

本文的其余部分結構如下。為了把我們的研究放在一個更廣泛的角度,第2節概述了先前關于軍事決策中的數據科學的研究,我們還提供了數據科學的定義和軍事決策發生的戰爭級別。第3節描述了研究方法,解釋了為本文獻綜述尋找相關文章的過程,我們在第4節介紹并討論了我們的主要發現。在結論部分,我們概述了本文獻綜述的理論和實踐意義,以及我們研究的局限性

結論

為了在信息時代保持競爭優勢,軍隊必須利用數據和計算能力來獲得權威的信息地位[5]。然而,數據科學在軍事決策中的應用還沒有得到充分的發揮。我們對軍事決策中的數據科學進行了綜合的、半系統的學術文獻回顧,以獲得對該主題的概述,并對其進行批判性評估。此外,我們還分析了文獻在多大程度上關注了數據科學的機會或風險,以及這與研究集中在的戰爭層面有什么關系。我們在文獻回顧中包括了158篇文章。在這個結論部分,我們概述了我們研究的理論和實踐意義以及局限性。

5.1 理論和實踐意義

首先,社會科學文獻顯示出對數據科學風險的相對關注。由于我們假設對軍事決策感興趣的政策制定者很可能主要是由社會科學文獻提供信息,這意味著政治和軍事政策制定者受到對數據科學在軍事領域應用的悲觀看法的影響過大。

同時,在正式的科學文獻中,幾乎沒有涉及數據科學的感知風險。這意味著對數據科學在軍事上的應用的擔憂并沒有針對那些能夠實際開發和加強數據科學模型和算法的受眾。這表明,這些模型的進一步發展不會適合所有具體的軍事決策需求。我們相信,對軍事數據科學的機會和風險的跨學科研究可以解決所觀察到的研究差距。

當我們放大軍事決策時,我們觀察到與其他兩個層面相比,戰爭的操作層面的關注度相對較低,這表明在軍事操作數據科學方面存在研究空白。

軍事數據科學的機會大多出現在戰術層面。相反,強調軍事數據科學風險的研究往往主要集中在戰略層面,其中核威懾最引人關注。因此,軍事戰略數據科學應用的特定領域要求幾乎沒有被表達。在當代信息環境中,缺乏軍事戰略數據科學可能會導致次優的戰略決策。這本身就是一個道德問題。因此,進一步研究軍事戰略數據科學的機會對軍隊來說是非常有價值的。

我們為這種未來的工作提供了一些建議,主要來自非軍事文獻,再次強調了跨學科研究在加強軍事決策方面的價值。數據科學可以改善這種決策。顯然,這并不是說數據科學應該在決策過程中完全取代人類,但我們至少應該探索各種可能性,為決策提供最佳參考。

對軍事數據科學的進一步研究(特別是在戰略和行動層面)不僅是學術責任。我們同意梅茨的觀點,這也需要培養未來的戰略領導力,注重創業精神[61]。畢竟,只有當數學、計算機科學和商業知識齊頭并進的時候,數據科學才會成功。而后者又取決于商業領袖如何設想他們的未來。

5.2 局限性

首先,由于我們在廣泛的領域中進行了跨學科的文獻回顧,不可能選擇所有的相關文獻。因此,我們對與各學科相關的期刊進行了初選。鑒于現有期刊的總數,這種選擇本身可能會影響我們研究的有效性。為了盡量減少這種影響,我們又進行了一次電子搜索,如我們的方法論部分所述。

第二,我們只審查了學術文獻。未來的研究可能會受益于包括關于數據科學在軍事決策中的應用的非學術來源。

總而言之,盡管對某些文章是否強調數據科學的風險或機會的分類可能被認為是未定的,但我們相信,仔細閱讀最后一組論文的結果與所提出的評估類似。

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