美國陸軍有一個信息系統數據缺口,其原因是無法實現裝備感知數據的自動化,并且由于對指揮官在時間和空間上做出決策所需的信息存在著根本性的誤解而變得更加復雜。我們如何將后勤數據整合到共同作戰圖景(COP)中,以實現多域作戰(MDO)中的持續融合?指揮官通過他們的參謀部,與下屬和上級指揮部分享他們對COP的理解,以促進同步和平行規劃。參謀部結合PowerPoint演示文稿、圖表和圖形,平行建立模擬和數字圖像疊加,以分享指揮官的可視化。指揮官的可視化必須現代化,包括由后勤提供的關鍵數據,以解決美國陸軍繼續采用新興技術時缺失的作戰藝術要素。維持作戰功能提供了確保行動自由、擴大作戰范圍和延長續航時間的能力。然而,只有當任務指揮系統使指揮官能夠看到有關維持能力的相關信息時,這三個維持目標才能實現。解決這個問題需要識別并消除在從戰術邊緣獲得戰備、燃料和彈藥數據所需的時間和人力方面存在的問題信息差距。
美國陸軍2018年多域作戰(MDO)概念改變了陸軍作為聯合部隊陸地組成部分在統一陸地作戰中的重點框架。MDO是通過校準部隊態勢、多域編隊和融合這三個原則來解決來自美國對手在多個領域的交戰或侵略性活動。MDO的框架通過改變視角或增加行動范圍以包括空中、陸地、海上、網絡和空間領域來增加對環境的共同理解。隨著MDO融入軍隊文化,從一個概念轉變為理論,前兩個原則通過將士兵放在正確的位置,以一種在多個領域對對手取得優勢地位的方式組織起來,減少環境的復雜性。部隊結構的現代化和全軍新裝備的投入使用創造了改變軍隊的機會。MDO的第三個宗旨--融合,是最難完成的,因為這個宗旨描述了編隊、裝備和流程的整合。
美國陸軍訓練與理論司令部(TRADOC)小冊子525-3-1《2028年多域作戰中的美國陸軍》宣稱:"融合是所有領域能力的快速和持續整合,通過任務指揮和有紀律的主動性實現跨領域的協同和多種形式的攻擊,優化效果以戰勝敵人。" 融合在MDO中起著關鍵的作用,它是通過陸地部分實現聯合部隊的能力整合者,而融合的成功與任務指揮--美國陸軍的指揮和控制方法直接相關。在整個作戰環境中建立正確的編隊和定位部隊,將需要持續的關注和訓練,以確保軍隊能夠按照預期進行戰斗。由于跨領域作戰的時間和速度,任務指揮需要信任、共同理解和對作戰環境的展望,以實現融合。
多域增加了行動過程的難度和復雜性。圖1是關于指揮官如何推動行動過程的理論框架。行動正在從任務命令和明確的意圖就足以實現共同理解的時代轉變。
指揮官和參謀部依靠對態勢的理解來減少行動的復雜性和無序性。在過去,對態勢的理解或觀點停留在指揮官的頭腦中,有時通過模擬過程來支持,但在過去的四十年里,美國陸軍繼續發展數字解決方案,將作戰環境中發生的事件可視化,即共同作戰圖景(COP)。
美國陸軍條令將 "共同行動圖景"定義為:根據用戶的要求,并在一個以上的指揮部共享的共同數據和信息的基礎上,對指揮官感興趣的區域內的相關信息進行單一顯示。歸根結底,指揮部是一個知識管理和共享理解的工具,它起源于指揮官的頭腦。指揮官采用COP所描述的可視化的方式反映了他們的作戰方式。COP是指揮官對作戰環境理解的體現,但在為指揮官和參謀人員創建一個單一的信息顯示時,軍隊創造了信息差距。主要來說,這些差距是維持作戰功能,對實施行動自由、擴大作戰范圍和延長耐力等形式的作戰藝術至關重要。維持作戰功能為這三種功能提供了關鍵信息,但只有當作為任務指揮系統的COP能夠實現能力的獲取時,它才能執行這一目的。
COP本質上是一張環境地圖,上面覆蓋著作戰術語和圖形,并以實施制定的計劃的作戰方法為基礎。如果沒有能力直觀地了解維持能力如何影響作戰范圍、行動自由和長時間的耐力,那么畫面就不完整。COP向指揮官和參謀部顯示信息的方式是將環境的畫面分割開來。然而,環境并不簡單,它是復雜的。為了縮小信息差距,我們必須降低復雜性,獲得保持優勢地位所需的視角。將制定行動計劃的過程視為指揮官和參謀部為分析行動和任務變量而提出的問題,并將其綜合為環境的視覺表現。此外,考慮到行動計劃為指揮官提供了什么--在未來環境中傳達實現預期條件的意圖時的參考框架。
現代版的締約方會議整合了數字信息和系統的來源,通過在各個層面顯示相關信息來實現指揮。指揮官決定信息需求,指揮官通過他們的參謀部向下級和上級指揮部分享他們對環境的理解,以促進同步和平行規劃。通過一個持續的分析過程,利用行動和任務的變量,指揮官和參謀部隨著形勢的發展而完善行動計劃。
陸軍繼續完善數字指揮所系統的版本,目前使用指揮所計算環境(CPCE)--前身是未來指揮所(CPOF)--作為任務指揮的記錄系統。 這個系統使行動過程現代化,利用圖像和軍事符號提供行動方法。專業的軍隊組織,如卓越的任務指揮中心,通過論壇和大規模的演習來構架數字作戰圖并改進COP。開發數字作戰圖和評估性能的困難在于不一致的可視化,往往立足于指揮官和工作人員的理解,從一個單位到另一個單位的變化。這種說法與COP所創造的共同理解的原則相悖。行動計劃并不能取代定義問題的要求,但確實有助于將行動方法可視化。
目前的工作仍然是一個混合的數字和模擬過程,給指揮官和工作人員帶來了沉重的時間和人力負擔。參謀部設計PowerPoint演示文稿,結合圖表和圖形建立圖像和重疊,并行分享指揮官的可視化信息。但是,對于指揮官需要什么信息,以及為了避免癱瘓而不向締約方會議提供什么信息,仍然存在一個根本性的誤解。未納入的信息并不等同于缺乏意義。其論斷是,排除維持性信息會在可視化中產生更多的差距,是低效率的產物。決策過程中缺失的部分是無法將數據完全自動化并將其與可視化聯系起來。
維持作戰職能部門致力于將后勤信息匯集到不同的信息系統的匯編中,以補充行動,使維持運行估算數字化。軍隊需要一種方法來將持續作戰信息納入COP,解決這個問題需要識別和消除理解上的問題差距。這種方法必須將維持的目的--增加作戰范圍和延長續航時間--與對戰場上關鍵物資的理解相一致,如燃料和彈藥容量,以及其他增加行動自由以保持主動的維持因素。這些要求對指揮官和參謀部來說是很直觀的,而且幾乎沒有歷史意義。這是來自戰術邊緣的作戰層面所需的信息和數據,以自動化的方式增加理解,減少所需時間,而不給任務飽和的工作人員增加要求。
在21世紀初,美國軍隊專注于反叛亂行動,而俄羅斯等競爭對手則專注于常規軍事力量的現代化,威脅著美國的軍事主導地位。美國軍事能力差距的縮小,加上新興技術,如網絡空間、太空和電磁波譜,改變了戰爭的特點。美國陸軍的應對措施,即多域作戰(MOO),試圖利用融合的概念,快速而持續地整合所有軍事領域、電磁波譜和信息環境,以賦予軍事優勢。為了實現融合,美國陸軍必須與其他軍種進行聯合開發,制定軍種間協議,修改人員結構,并修改人事政策。后越南時代空地戰的發展和隨后的 "沙漠風暴行動 "提供了一個歷史案例研究,重點是為實現陸域和空域的融合而進行的組織變革。目前美國軍隊現代化的體制機制主要是在空地戰時期發展起來的,可能需要調整,以確保適應實現MDO融合。
隨著2015年國家安全戰略的發布,標志著美國正式將國家安全重點從過去14年的沖突中轉移。盡管在阿富汗和伊拉克的行動仍在進行,但該文件提到部署的部隊兵力從2009年的約18萬人減少到公布時的不到15000人。雖然仍然承認暴力極端主義組織的威脅,但美國開始將國家安全重點從全球反恐戰爭(GWOT)轉向大國競爭。這種轉變隨著2017年《國家安全戰略》和2021年《臨時國家安全戰略》的發布而加劇,該戰略特別指出俄羅斯等是挑戰美國實力、利益、安全和繁榮的國家。俄羅斯和其他國家競爭者專注于其部隊的現代化,而美國則專注于在伊拉克和阿富汗的反叛亂行動。這增加了競爭者的能力,并對美國的軍事主導地位構成了威脅。美國陸軍的多域作戰(MDO)概念是對美國陸軍領導層提出的安全問題的回應。它是美國陸軍理論、組織、訓練、物資解決方案、領導、人員、設施和政策(DOTMLPFP)現代化的核心重點,以保持對所有對手的競爭優勢。
MDO的一個核心主題給軍隊帶來了新的問題,即技術的出現和普及改變了戰爭的特征。互聯網的發展和全球日常生活的許多方面對這一現象的依賴引起了網絡空間的競爭,其影響可能會影響傳統的戰爭形式。對基于空間的能力的更多依賴和公認的空間軍事化,同樣代表了在以前的沖突或理論中沒有完全實現的戰爭轉變。能夠利用電磁波譜(EMS)的技術,雖然在整個20世紀都在使用,但在21世紀更加普遍,對戰爭的可能影響也更大。所有這些發展都是隨著信息時代的到來而出現的,增加了信息環境在影響戰爭行為和結果方面的重要性。
擺在作戰人員面前的問題是如何將這些新出現的能力與現有的和經過驗證的框架進行最佳整合。美國陸軍的答案是:"......在所有領域、電磁波譜和信息環境中快速和持續地整合能力,通過跨領域的協同作用優化效果,以戰勝敵人......" 為了完成這一任務,美國陸軍必須與其他軍種進行聯合開發,制定軍種間的協議,修改人員結構,并修改人事政策。海灣戰爭時期空地戰的發展代表了美國空軍和美國陸軍的成功整合,以實現其主要領域的融合,并在DOTMLPFP的各個類別中發生變化。對這一時期土地和領域整合的分析可以為未來網絡空間、空間、信息環境和環境管理系統的領域整合提供有益的見解。
MDO結構廣泛地使用了領域一詞,這一概念是理解融合的一個核心概念。MDO中使用的領域一詞符合聯合出版物(JP)3-0《聯合作戰》中描述的該術語的聯合用法。 聯合條令沒有明確定義領域;然而,它確實將領域的概念貫穿于理解作戰環境和如何組織聯合作戰的描述中。該術語并不意味著所有權或排他性,因為單一軍種可以在多個領域內運作。目前公認的聯合行動的物理領域有四個:陸地、空中、海上和太空。信息環境產生了第五個聯合領域,即網絡空間。
聯合條令并不承認信息環境是一個領域。然而,與四個物理領域和環境管理系統一起,聯合條令將其視為作戰環境的一個主要組成部分,并將其視為一種聯合功能。JP 3-0將信息環境定義為"......包括并聚集了眾多的社會、文化、認知、技術和物理屬性,它們作用于并影響知識、理解、信仰、世界觀,并最終影響個人、團體、系統、社區或組織的行動。" 網絡空間作為一個領域存在于信息環境中。電磁環境,即所有頻率的電磁輻射范圍,也是作戰環境的一個重要因素,但聯合條令并不承認它是一個獨立的領域。
將四個物理領域、網絡空間、信息環境和環境管理系統結合起來,就產生了MDO的融合概念。簡單地說,融合是美國陸軍編隊利用作戰環境的所有可能方面,在武裝沖突中創造對敵人的優勢,利用這種優勢,并取得勝利。部隊通過跨領域的協同作用實現融合,這是MDO理念的核心原則。這個術語也起源于聯合條令,被定義為 "在不同領域的能力的互補性,而不僅僅是相加,從而使每一種能力都能增強其他能力的有效性并彌補其他能力的脆弱性"。融合的產生是由于接受了美國將無法在近距離或同行沖突中享有未來領域的優勢,而是需要使用來自多個領域的協調效應來讓出優勢。
支撐這一分析的理論框架是作戰藝術,即 "在......技能、知識、經驗、創造力和判斷力的支持下,制定戰略、戰役和行動,通過整合目的、方式、手段和評估風險來組織和使用軍隊的認知方法"。MDO是一個作戰層面的構造,旨在為指揮官提供一種方法,通過協調使用所有可用資源,在競爭、危機或武裝沖突中取得戰術勝利。然而,除非在政治目標的背景下實現,否則這種勝利是沒有意義的。然而,將戰術結果與政治目標聯系起來,不屬于本研究的范疇,本研究的重點是戰爭的作戰和戰術層面。
MDO融合領域的新興性質和已發表作品的匱乏限制了這項研究。對后越南時代到今天的發展時期的研究限定了本項目的范圍。雖然在整個軍事史上還有其他領域融合的成功案例,但本研究沒有考慮這些案例。這種劃分也排除了海上、空中和陸地融合的成功案例,這些案例可能會產生比只考慮空中和陸地領域更多或相互矛盾的見解。本研究重點關注美國在空中和陸地融合方面的努力以及對美國陸軍MDO的影響,排除了其他國家的MDO概念發展案例和其他領域融合的歷史案例。最后,本研究主要分析了MDO融合的作戰和戰術影響,因為戰略分析不是MDO構建的重點。
這個項目接受了MDO的一般方法,將其作為一個有效的結構來處理后GWOT時代出現的近距離或同行競爭問題,并作為美國軍隊現代化的基礎。這種方法的一個固有的假設是,實現所有領域、信息環境和EMS的MDO融合會產生對對手的明顯優勢。鑒于持續增加總部組織的規模和復雜性的趨勢,如從2001財年到2012年,作戰指揮部人員增長了50%,增加人員的規模和復雜性可能會阻礙決策和組織適應。最后一個假設是,美國陸軍不能以目前現有的框架實現MDO的最佳融合,這意味著美國陸軍需要進行組織變革以充分實現現代作戰環境的好處。
這個項目采用了案例研究的方法,研究了空地戰發展背后的理由和事件,它的持續演變,以及這個過程在目前的服務和聯合DOTMLPFP類別中是如何體現的。這既代表了極端的情況,因為美國陸軍和美國空軍元素在作戰環境中的接近帶來了自相殘殺的危險,也代表了關鍵的情況,因為空陸一體化的發展可能適用于其他領域、信息環境和環境管理系統。這種分析也可能發現案例研究是務實的,揭示了一種有效的方法來實現與新的戰爭領域的銜接。本研究的一般格式是從文獻回顧,到方法概述,案例研究本身,分析和發現,最后是結論。
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。
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。
自拿破侖于 1805 年建立軍團以來,世界各地的軍隊都在尋求提高組織的同步性和整合性。從這個角度來看,融合也不例外。然而,在戰場上實現這一目標取決于開發一個知情、協作和有目的的聯合部隊 C2 系統。為開發具有這些特征的 C2 系統設定條件,首先要重新構想聯合部隊的組織、訓練方式以及領導者培養方式。通過這些努力,聯合部隊可以實現全域的統一努力——通過一個知情、協作和有目的的 C2 系統實現——這將使其能夠在當今和未來的復雜作戰環境中有效地競爭、威懾和取勝。
在這個大國競爭的時代,美國的對手尋求在低于戰爭門檻的情況下實現其目的。然而,如果與近鄰對手的武裝沖突確實發生,他們將尋求在所有領域--陸地、海洋、空中、太空和網絡空間--以及作戰環境(OE)的電磁頻譜(EMS)中對聯合部隊的行動提出競爭,以創造條件實現既成的攻擊。一個有爭議的作戰環境將包括多個對峙層,由許多敵方的反介入和區域拒止(A2/AD)能力來實現。這些旨在造成不可接受的損失的能力,也將尋求在 "時間、空間和功能上分離聯合部隊的要素",從而防止統一的努力,并迫使其能力的偶發承諾。
為了克服這些挑戰,聯合部隊正在發展 "聯合全域作戰"(JADO)的聯合作戰概念,該概念旨在通過整合各軍種及其任務伙伴的能力,在決定性的空間內迅速運用動能和非動能效應。這些融合效應將穿透敵人的對峙層,并使他們的A2/AD能力失去整合,從而使聯合部隊得以利用(見圖1)。然而,實現融合需要有效的指揮和控制(C2),它跨越所有領域,并能夠獲得各軍種及其任務伙伴的統一努力。本研究探討了C2滿足這一要求所需的那些特征。
圖 1. MDO 解決方案。改編自美國陸軍訓練和條令司令部 (TRADOC),TRADOC 小冊子 525-3-1,美國陸軍 2028 年多域作戰(弗吉尼亞州尤斯蒂斯堡:TRADOC,2018 年),26。
自2012年發表《聯合行動的頂點概念:2020年聯合部隊》(CCJO 2020)以來,聯合部隊已經逐步向JADO的概念過渡。雖然 "聯合 "的概念已經存在了幾十年,但美國防部(DoD)和各軍種只是在最近才將目光投向偶發的跨域同步和能力整合。自2012年以來,各軍種在與其他軍種不同程度的合作下,制定了通過跨域能力作戰的概念性作戰方法。然而,正如美國陸軍未來和概念中心前主任埃里克-韋斯利中將所說,"你就是不能讓不同的軍種擁有自己的MDO[多域作戰]概念并將它們聯合起來......這必須是一項自上而下的努力"。在這一點上,出現了一個不可分割的緊迫問題:如何有效地C2跨領域和跨梯隊的能力融合,以確保聯合部隊在有爭議的OE中的優勢。
盡管幾十年來,聯合部隊以服務為導向的C2方法成功地實現了能力的同步和整合,但為了實現跨域能力的融合,有必要采用涵蓋所有領域的聯合C2方法。這項研究評估了有效的聯合部隊C2的特點,這些特點能夠在JADO期間實現融合。這項評估首先回顧了導致JADO概念的概念性框架。然后概述了兩個歷史案例研究--1982年英國福克蘭群島戰役和1989年美軍執行的 "正義事業 "行動--其中C2有效地實現了跨領域和跨梯隊的能力運用。然后,本研究通過系統理論的視角來評估這些案例研究,以回答研究問題,并得出組織、培訓和領導者發展對聯合部隊的影響,因為它在JADO期間完善了其C2融合的能力。
本專著分析部分所采用的系統理論透鏡,采用了賈姆希德-加拉吉達吉(Jamshid Gharajedaghi)在其作品《系統思考》中概述的迭代調查過程。Gharajedaghi認為,當試圖理解一個系統內復雜的相互作用時,這個過程能夠實現 "令人滿意的整體視野",就像那些在戰斗行動中實現C2的系統。這一理論的核心是,通過評估一個系統的結構、功能和過程以及它所處的環境,"對整體的理解是可能的"。每個案例研究以及文獻綜述中概述的信息都涵蓋了這些領域,為評估C2的特點提供了一個整體的視角。
由于持續的旅行和檔案訪問限制,本專著中進行充分評估所需的研究主要來自于數字資源。然而,與陸軍未來司令部(AFC)和聯合武器理論局(CADD)的密切和日常協調促進了關于C2理論和未來操作概念的主要和次要來源研究。此外,聯合武器研究圖書館(CARL)提供了對執行這兩個案例研究至關重要的歷史學和理論研究的機會。為了集中研究,本研究通過定義一個研究問題來設定參數,以解決之前確定的問題。
隨著聯合部隊為JADO開發支持性概念和系統,解決以下問題很重要。在穿透和瓦解對手的A2/AD陣列時,有效的C2有什么特點,能使多個領域和梯隊的能力融合在一起?正如每個軍種的未來作戰概念中所概述的那樣,目前的文獻從每個軍種的角度提供了一個基礎性的理解,但對過去跨域作戰的C2的歷史分析對此進行了補充。這一歷史分析通過兩個互補的案例研究進行,將回答以下的附屬問題。在滲透和瓦解敵人的A2/AD陣列過程中,歷史上有哪些C2特征促成或阻礙了跨領域和跨梯隊能力的同步和整合?該研究通過回答這些問題,解決了當前文獻中關于有效C2的哪些特征能夠在JADO期間實現融合的空白。然而,在繼續研究之前,重要的是要解決在文獻回顧中詳細討論的術語的定義,這對本研究至關重要。
本專著的范圍涵蓋了JADO概念組成部分的背景發展,同時特別關注C2的那些特征,這些特征將有效地實現對敵人A2/AD陣列的融合。本專論的發展有兩個重要的限制--時間和分類。由于完成的學術時間要求,本研究的研究只延伸到2020年10月底。第二個限制是一些文件的分類,如《國防戰略》(NDS)和《CCJO 2020》,這使得我們無法進行全面的文獻審查,而只能依靠未分類的總結。此外,由于聯合參謀部和各軍種仍在開發JADO概念的許多方面,對一些概念材料的發布有限制,這限制或阻止了本專著對其的引用。
以下定義摘自美國陸軍訓練與條令司令部:
多域作戰(MDO)描述了美國陸軍作為聯合部隊[陸軍、海軍、空軍、海軍陸戰隊和太空部隊]的一部分,如何在競爭和武裝沖突中對抗和擊敗能夠在所有領域[空中、陸地、海上、太空和網絡空間]與美國抗衡的近鄰對手。該概念描述了美國地面部隊作為聯合和多國團隊的一部分,如何在2025-2050年的時間框架內威懾對手并擊敗能力強大的近鄰對手。
MDO為指揮官提供了許多選擇,以執行同時和連續的行動,利用出其不意以及快速和持續地整合所有領域的能力,給對手帶來多種困境,以獲得物質和心理上的優勢以及對作戰環境的影響和控制。
滲透敵方的反介入和區域拒止(A2/AD)系統(分層和綜合遠程精確打擊系統、沿岸反艦能力、防空系統、遠程火炮和火箭系統),使美軍能夠進行戰略和作戰機動。
破壞--擾亂、降低或摧毀A2/AD系統,使美軍能夠進行作戰和戰術機動。
利用由此產生的機動自由,通過擊敗所有領域的敵軍來實現作戰和戰略目標。
重新競爭--鞏固各領域的成果,迫使其以對美國和盟國有利的條件恢復競爭。
戰爭的速度和決策的速度可以說從來沒有像今天這樣快過,而且明天可能也會這樣。
在陸、海、空、天,甚至網絡領域運作的資產的密切協調,以促進ISR活動和對敵對目標的殺傷鏈,需要精確性,以及在各種平臺上 "蓄勢殺傷 "的能力。
系統的通用性可以減少后勤的負擔,簡化培訓和維護,并有助于確保各平臺的性能一致、可靠。
基于成熟技術的解決方案能夠迅速投入使用,并為作戰人員增加更多的靈活性和選擇,是一種力量的倍增劑。
2022 年 10 月 11 日,美國陸軍發布了一份綜合數據計劃(ADP),這是一種全軍范圍內改進數據管理以確保陸軍成為以數據為中心的組織的方法。
該計劃是一項為期三年的工作,將改善整個陸軍的數據管理、數據治理和數據分析。作戰任務是陸軍數據計劃的當前重點。ADP 在該任務領域的成果是通過進行必要的更改來確保作戰人員的數據得到正確管理和使用,從而為作戰人員提供優勢。陸軍已經開始對數據管理能力、工具和模型進行原型設計,以實現這一目標。
陸軍首席信息官 Raj Iyer 博士說:“數據以及如何在所有梯隊中整合這些數據以實現真正快速、敏捷的決策,才是真正為陸軍提供其在未來戰爭中所需的競爭優勢的關鍵。”
數據和數據分析將為 2030 年的陸軍提供動力。士兵將需要在正確的時間和正確的地點獲得正確的數據,以便在每個梯隊做出更快、更好的決策——以超越任何對手的思維和步伐。
與早期的軍事行動相比,現在的戰爭范圍更大且范圍不斷擴大。作為聯合全域作戰的一部分,多域作戰是陸軍必須準備并贏得下一場戰斗的地方。這是一個數據豐富的環境。
每個領域都有自己的信息和數據流,一些信息來自開源情報,一些來自天基傳感器,還有一些來自網絡空間。今天的士兵和指揮官需要跨領域的綜合來主宰戰場。
ADP 概述了工作的組織并提供了總體戰略目標。它側重于中期努力,未來將被另一個更新所取代。
通過陸軍數據計劃實現這一決策優勢是陸軍的關鍵目標。
《美國陸軍多域作戰2028》(MDO 2028)是陸軍的未來作戰概念。該文件說明了陸軍需要如何適應和發展以在未來作戰中保持競爭性軍事優勢。該概念的關鍵組成部分是多域作戰的原則--校準部隊結構、多域編隊和融合--這使得敵人的反介入和區域拒止系統能夠被瓦解,并使軍隊能夠利用短暫的優勢窗口。這是一個取決于在時間、空間和目的上持續同步能力的概念,以實現跨領域的協同作用,并創造一個可利用的優勢窗口。聯合部隊目前通過"域聯合解決方案的階段性同步"來實施能力融合,這并不支持在針對未來同行威脅的競爭和利用的重復循環中快速和持續地整合多個領域的能力。因此,關鍵是要考慮什么能力可以讓軍事領導人克服這些技術和人類認知的局限性。一個可能的解決方案是將人工智能融入作戰管理過程。
本專著重點說明了將人工智能融入作戰管理過程以促進多域作戰融合的必要性。通過分析多域作戰的融合差距、人工智能的發展以及當前的指揮和控制系統,該研究旨在說明多域作戰中能力持續融合的復雜性迅速超過了人類的認知能力。此外,由于美國的對手正在大量投資于人工智能和自主性,將人工智能融合到作戰管理過程中的問題不是在戰場上取得優勢的問題。相反,問題在于如何擁有競爭性臨時可利用的優勢窗口的能力。
簡而言之,速度在兩個不同的方面很重要。首先,自主性可以提高決策速度,使美國能夠在對手的行動周期內采取有效措施。其次,如果美國要維持軍事優勢,作戰能力向自主性的持續快速轉變至關重要。— DSB 自主性報告,2016 年
《美國陸軍多域作戰2028》(MDO 2028)是陸軍的未來作戰概念。這份文件說明了陸軍預計它需要如何適應和發展,以在未來的作戰中保持競爭性軍事優勢。該概念的關鍵組成部分是多域作戰的原則——經過校準的部隊結構、多域編隊和融合——這使得敵方反介入和區域拒止 (A2AD) 系統能夠被瓦解,并允許軍隊利用短暫的優勢窗口。這一概念取決于指揮官在時間、空間和目的上不斷同步的能力,以實現跨域協同并創造可利用的優勢處境。
目前,聯合部隊正在通過“域聯合解決方案的階段性同步”來融合能力,這一過程不支持在針對未來對等威脅的競爭和利用的循環中快速和持續地整合多個領域的能力。軍方領導人承認這一缺點和任務的復雜性,因此引入了需要開發新的軍事技術來填補關鍵空白的融合考慮。基于這些差距,未來的指揮和控制系統需要為所有梯隊的指揮官提供戰斗空間內所有聯合單位的完整共同作戰圖,并有能力快速傳輸偵察和目標數據,以通過動能和非動能手段攻擊擬議的目標。
然而,敵人在自主性和人工智能 (AI) 方面的發展極大地壓縮了時間窗口。由于時間窗口短,協調融合工作的任務很快超出了人類的能力。其他因素,例如彈藥優化和能力重置時間的需要,進一步增加了任務的復雜性。因此,至關重要的是要考慮軍事領導人需要具備哪些能力來克服這些技術和人類認知限制。一種可能的解決方案是將人工智能集成到作戰管理過程中。因此,多域作戰融合所帶來的挑戰提出了一個關鍵問題:美國陸軍是否需要一個人工智能引導的作戰管理系統,以便在多域作戰中成功地融合能力,對抗一個有能力使用自主和人工智能引導能力的同行競爭對手?
我們尋求獲得優勢的方式是在決定性的空間優化所有領域,以影響滲透。— 美國陸軍能力整合中心主任埃里克-韋斯利中尉
武裝競爭的一種現象是技術創新的武器化。從軍事角度來看,這是一個關鍵的進步,可以讓一個國家的戰斗力量在戰場上保持競爭優勢。為了推動能力發展,軍方領導人引入了未來的作戰概念。這些概念是預測軍隊需要如何訓練、裝備和組織自身以競爭和戰勝新興威脅的文件。目前,美國陸軍正在進行重大改革。此次重組將使軍隊轉向大規模作戰行動,并調整部隊以滿足國家安全戰略 (NSS)、嵌套式國防戰略 (NDS) 和國家軍事戰略 (NMS) 中概述的需求。這種變化代表了軍隊的范式轉變。在將近兩個十年的時間里,這主要集中在平叛上。對于美國陸軍來說,這項工作驗證了歷史不會重演,但卻是會押韻的格言。主要是因為當前未來作戰概念“MDO 2028”的引入促使轉型讓人想起過去的重組周期。一個相關的例子是 20世紀80年代中期引入空地一體戰學說引發的重組。
空地之戰是美國陸軍在冷戰高峰期對俄羅斯威脅的回應。它于 1986 年出版,提出了一個依賴于陸地和空中能力有效同步的作戰框架。在技術進步的推動下,復雜性不斷增加,導致 "事件的節奏加快",這是基本的前提。該文件的一個關鍵組成部分是引入了反映戰爭不斷發展的新術語。其中一個新術語是綜合戰斗——集中使用所有能力來擊敗敵人——它依賴于獲得和保持態勢感知的能力。基于對新興技術可以在戰場上提供優勢的認識,空地戰指導正在迅速發展的計算機技術集成。1986年美國防部向國會提交的年度報告中提出了所需的創新努力。聯合戰術融合計劃 (JTFP) 和聯合監視和目標獲取系統 (JSTAS) 是隨后出現的系統。這兩個系統都旨在為指揮官提供從各種來源收集信息并指導采用聯合動力努力追擊地面目標的能力。開發這些系統的必要性表明了兩個事實。首先,這些系統顯示了技術和戰爭之間的整體關系。第二,這些系統強調了軍事領導人承認,從現在開始,在戰場上有效同步軍事能力所需的速度和復雜性超過了人類的認知能力。目前的多域作戰概念將這一認識帶到了未來。
認識到美軍的競爭優勢正在減弱,麥克馬斯特中將(退役)和當時的國防部副部長羅伯特-O-沃克呼吁開發空地戰2.0。時任訓練與條令司令部司令的大衛-G-帕金斯將軍(退役)響應號召,推出了多域作戰。然而,在2016年美國陸軍年會和博覽會期間,帕金斯將軍(退役)指出,這個概念不是對空地戰或全譜作戰的改造,而是描述了一種革命性的戰爭方法。多域作戰被稱為革命性的一個關鍵原因是,它要求軍事力量的運作方式發生轉變。新的作戰方式的基本驅動力是科學和技術的快速發展,以及需要在競爭、失敗、利用和再競爭的連續循環中與所有領域的同行威脅進行競爭。
在中國和俄羅斯等大國競爭的推動下,2017 年的美國國家安全戰略 (NSS)指示軍隊需要擁有同時在多個領域與競爭對手競爭的能力。要建立跨域對抗敵人的能力,需要發展“新的作戰概念和能力,以在不保證在空中、海上、陸地、太空和網絡空間領域的主導地位的情況下取得勝利”。來自聯合推動者的可靠和及時的跨領域支持是成功競爭的關鍵要求和隱含任務。由此產生的域相互依賴意味著“一個域中缺乏訪問可能會在一個或多個域中產生級聯效應”。因此,美國空軍多域作戰戰略計劃助理教授賈里德·唐納利博士預測,未來的戰爭將在一個快速而復雜的多域連續體中進行,不依賴于一系列作戰條件的連續設置但需要跨多個域的能力永久同步。因此,了解不同域中存在的能力以及如何利用每種能力來獲得暫時的優勢是多域作戰成功的基礎。
在 NSS 和 NDS 的指導下,美國訓練和條令司令部 (TRADOC) 于 2018 年初推出了 TRADOC 手冊 525-3-1,即“美國陸軍多域作戰2028”。這是一個概念,作為前 TRADOC 總司令Stephen J. Townsend 強調,承認敵人有能力在多層次的對峙中提出挑戰并與美軍抗衡,其目的是“在時間、空間和功能上將美軍和其盟友分開,以擊敗我們。”
該概念提出戰爭演變的一個原因是,它將多個領域的能力互動形象化,這超越了在不同領域內的機動性或擁有實現跨領域效果的能力。相反,這個概念承認,技術進步改變了領域之間的相互關系和跨領域連接的速度。MDO 2028將這些變化納入了該概念的多域作戰原則--校準的部隊結構、多域編隊和融合--這使得敵方的反介入和反侵略系統被瓦解,并使軍事力量能夠創造短暫的優勢窗口。它們結合在一起,為指揮官在時間、空間和目的上匯聚能力創造了條件,以實現跨領域的協同,并創造一個可利用的優勢地位。此外,多域融合是一個可以通過整合人工智能引導系統來優化和加速的過程。
我們必須習慣這樣一個激進的想法,即我們人類將只是智能生物之一。— Alexander Kott,美國陸軍研究實驗室網絡科學部主管
人工智能是技術系統執行此前需要人類智能才能執行的任務的能力。這些任務包括觀察和識別模式、通過觀察學習、預測事件或采取行動的能力。中國是美國的主要競爭對手之一,認識到人工智能可以使戰場對稱性向他們的優勢傾斜。中國在人工智能引導軍事能力(包括自主武器系統)發展方面的大量投資證明了此觀點。為了在武裝沖突中保持相對優勢地位,美國需要發展將人工智能與決策過程聯系起來的反擊能力。當前的美國人工智能計劃主要集中在模式識別上,由于計算能力的快速增長,模式識別可以分析越來越多的數據以創建信息。
多域作戰是需要收集和分析大量數據以觀察和評估作戰環境發展。目前人工智能在軍事上的應用主要集中在后勤運輸和數據分析的支持上。然而,聯合人工智能中心和白宮人工智能特別委員會的成立,都標志著人工智能將擴展到國防部的其他領域。例如,美國陸軍未來司令部目前正在開展多項計劃,分析人工智能如何提高指揮官獲得態勢感知和做出明智決策的能力。一個重點領域是發展能力,以提高美軍同步效果和減輕日常認知任務的速度。強調開發人員和潛在的最終用戶之間的迭代合作,為該部門開發人工智能指導系統創造了條件,該系統可以 "產生并幫助指揮官探索新的選擇",并使他們能夠專注于選擇有利的作戰方案,使部隊和任務的風險最小化。
關于將人工智能納入作戰管理過程,關鍵是要區分將人類置于環中或環上的系統。根據機器人和自主系統的聯合概念,自主的定義是 "自動化的范圍,其中獨立決策可以為特定的任務、風險水平和人機合作的程度量身定做"。范圍本身包含了不同程度的自主性。在由TRADOC和佐治亞理工學院主辦的2017年瘋狂科學家會議上,專家們介紹了三種程度的自主性--完全自主、受監督的自主和自主基線。 一個完全自主的系統獨立于人類的實時干預,在人類不參與的情況下運行。在有監督的自主系統中,人類保持著實時干預和影響決策的能力,因此仍然處于循環之中。自主基線是目前各種現有系統中存在的自主性。在軍事應用中,這種自主性存在于人類監督的武器中,如愛國者和宙斯盾導彈系統,或AH-64D阿帕奇攻擊直升機長弓火控雷達,它獨立地 "搜索、探測、定位、分類和優先處理陸地、空中和水中的多個移動和靜止目標。"
Mitre公司的Richard Potember將機器學習視為 "人工智能的基礎",其重點是系統在無監督下學習的能力,并創建深度神經網絡,以支持決策和機器人應用。自主性和人工智能的整合是一個過程,不經意間將導致 "我們以前電氣化的一切,現在將'認知化'"。 支持將人工智能引導的作戰管理系統納入多域作戰的一個關鍵技術發展趨勢是,自主性和學習逐漸從感知轉向決策。這樣一來,人工智能可以減輕多域作戰中固有的復雜性。一個固有的復雜性是整合能力和做出跨越多個領域的決策能力,不是在幾分鐘或幾小時內,而是幾秒鐘內,如果需要的話。因此,將人工智能整合到決策和同步過程中,平衡有利于美國的觀察-定向-決定-行動周期。
在戰略層面,人工智能引導的系統可以影響推動不同領域的升級和降級的決策。在作戰層面,通用人工智能可以建立態勢感知和同步效果。為了支持多個領域的能力融合,人工智能 "處理來自在多個領域運作的各種平臺的大量信息 ",直接促進了MDO戰爭的兩個基本方面:速度和范圍。人工智能支持比敵人更快、更遠的打擊能力。這種能力能夠實時分析動態戰場,為快速打擊創造條件,將美國“友軍”的風險降到最低。美國國防科學委員會2016年的一項研究,提出人工智能系統能夠在一個動能瞄準周期內整合多種作戰管理、指揮與控制、通信和情報能力的觀點。此外,委員會評估說,這些人工智能引導的系統的累積效應可以在整個多域融合周期內改變戰斗的運行和戰略動態。
AI 即將上戰場,這不是是否會出現的問題,而是何時和誰的問題。— 美國陸軍未來司令部司令約翰·默里將軍
在武裝沖突中,美國的競爭對手旨在整合他們的A2AD系統以建立分層對峙區。其目的是剝奪美軍聯合部隊在時間和空間上同步作戰的能力。俄羅斯的S-400 Triumf是美國部隊在大規模戰斗中可能面臨的系統代表。S-400是一種移動式地對空導彈系統,擁有對付從無人機到終端彈道導彈的各種武器系統的能力。該雷達可在600公里范圍內跟蹤目標,并具有100公里的交戰范圍。該系統提供的關鍵技術進步之一是傳感器到操作手的全自動循環,使該系統能夠同時跟蹤和打擊多達80個目標。這是支持MDO 2028假設的一個例子,即美軍在大規模對抗同行威脅的敵對行動開始時,不能假設自己在任何領域擁有優勢。為了在競爭、滲透、分解和利用的連續循環中攻破敵人的防御系統,美國陸軍的多域作戰框架引入了多域作戰的三個原則--校準的部隊態勢、多域編隊和融合。
校準的部隊態勢是指能夠迅速適應和改變作戰環境的部隊和能力組合。其目的是找出潛在的弱點或在戰場上創造不對稱性,以建立一個可利用的局部優勢窗口。前方存在的部隊支持在整個軍事行動范圍內快速升級,以滲透和瓦解敵人的系統。這些部隊被安排具有任務指揮、火力、情報收集、維持、信息活動和特種作戰能力。遠征部隊具有在需要時進行聯合強行進入行動的能力,并為后續部隊創造了條件。這些部隊通過空中和海上部署,可在幾天或幾周內完成。
多域編隊的重點是使較低的梯隊能夠對近距離的威脅進行進攻和防御行動。支持多域編隊的三種能力是進行獨立機動的能力、采用跨域火力的能力和最大限度地發揮人的潛力。為了支持在有爭議的領域內達到軍事目的,MDO 2028認識到軍團、師和旅梯隊的單位需要獨立行動,不受上級總部資源優先級的限制。因此,他們需要擁有有機的后勤、機動、火力、醫療和通信網絡,使部隊能夠在預先確定的時間內獨立作戰。作戰概念目前的框架要求這些梯隊 "在通信線路高度競爭的情況下,仍能維持數天的進攻行動。"維持進攻的能力是由指揮官采用跨域火力的能力來驅動的。
跨域火力是指在暫時脫離上級總部火力支援的情況下,對火力能力進行整合,并具有冗余性。這個過程包括直接和間接火力單位、保護能力和電子戰裝置,以及 "多光譜融合彈藥,以及網絡空間、空間和信息相關能力"。為了加強在復雜和快速發展的多域作戰環境中的決策過程,需要開發 "由人工智能和高速數據處理支持的人機交互"。 校準部隊態勢和創建多域編隊都是為了實現本文所認為的多域作戰的一個關鍵組成部分--融合。
MDO 2028將融合定義為 "在所有領域、電磁頻譜和信息環境中快速和持續地整合能力,通過跨領域的協同作用,優化效果以超越敵人"。盡管它可能看起來像目前聯合能力的整合和同步延伸,但這個概念與目前應用的聯合能力有很大不同。這主要是因為它不是在時間和空間上按順序消除沖突的過程,而是由目標周期和任務分配命令指導和限制。相反,它是在窗口期中對所有領域的效果進行持續的同步化,在空間和時間上都有很大差異。要在一個同行競爭的環境中競爭,需要有能力通過跨域的協同作用創造暫時的領域超越。這種協同作用集中在決定性的空間。決定性空間是時間和空間上的一個物理的、虛擬的和認知的位置,它使美國部隊能夠獲得一個可利用的明顯優勢位置。此外,由于軍事單位期望同時對抗多種威脅,多域融合要求在所有領域的競爭連續體中同時進行系統分解和中立化。
快速指揮和控制為指揮官通過跨域協同和分層選擇,實現融合創造了條件。因此,軍事指揮官在任何特定時間點擁有對戰斗空間內運作的所有聯合力量的整體態勢感知是融合的一個關鍵組成部分。MDO 2028確定了兩項要求,即必須開發技術先進的指揮和控制系統并將其整合到多域編隊中以促進這一進程。第一個是需要 "每個梯隊的指揮官和參謀人員都能得到所有領域的戰斗可視化呈現并且指揮",并迅速調整能力以實現融合。第二是有能力迅速協調聯合能力的匯合,以對付敵人的特定弱點。
指揮官在目的和時間上實現融合能力的關鍵是五個融合要素的同步化--準備時間、計劃和執行時間、持續時間、重置時間和周期時間。對這些要素的考慮使指揮官能夠計算出從啟動開始達到效果所需的時間,以及為新一輪的重新競爭重置能力所需的時間。在這個框架內收斂多種能力的過程因不同的能力使用率而進一步復雜化。雖然周期率提出了一個無限的使用序列,但使用率代表了一個與 "彈藥和消耗性虛擬武器 "相聯系的不斷減少的單位。 由于后勤是有爭議的,可預測的補給沒有保證,指揮官在多域融合中面臨著額外的挑戰。這個挑戰就是優化現有彈藥的使用,并使彈藥的使用與聯合能力的協調相一致。
目前可用彈藥的數量限制和無法建立庫存可能會導致未來大規模作戰行動中后勤儲備嚴重不足。為了延長軍隊的續航能力,特別是在跨越軍事爭端地區的交通線作戰時,需要對各種系統的武器狀況進行持續評估。在動能范圍內對所有聯合平臺進行 "優化和排序射擊 "變得至關重要。這種優化和排序過程,同樣迅速超過了人類決策者的認知能力,并提出了一個技術作戰管理系統的缺陷,該缺陷會對聯合能力的有效融合產生不利影響。
美國陸軍在多域戰斗空間中實現作戰敏捷性的核心是能夠從不斷增長的綜合數據集中創造理解,同時保持 "卓越的決策速度"。戰場上永遠存在著未知情況和沖突,但減少觀察環境變化和相應調整部隊方向所需的時間,可以提高決策和行動速度。提高對聯合部隊在各個領域內的所處位置的認識,相對于敵人和他們的作戰和戰術計劃,對于加速較低層次的機動是必要的。此外,短暫的機會窗口要求未來的作戰管理系統迅速將傳感器與射手相匹配。
在美國陸軍的現代化框架內,新興技術需要為兩個關鍵的技術和組織上的不足提供一個解決方案。首先是保持對作戰區域內所有聯合軍事單位完全態勢感知的能力。第二是迅速建立從傳感器到射手的冗余回路能力,其中包括所有可用的聯合單位并考慮到能力的不同再生周期。這是一項任務,根據需要處理的數據量,當聯合軍事單位在有爭議的戰場上競爭時,需要持續同步,這很快就會超過人類的認知能力。將人工智能融入作戰管理過程可以減輕這種人類的局限性。
我們的投資重點之一是網絡,這并非巧合……因此我們有能力將這種目標快速傳達給另一個領域。— 美國陸軍未來司令部司令約翰·默里將軍
實現多域融合的最關鍵步驟之一是開發聯合指揮和控制(C2)系統,將整個戰斗空間的能力縱向和橫向聯系起來。2017年,SYSTEMATIC公司獲得了設計美國陸軍新型作戰管理系統 SitaWare 的合同。美國陸軍戰術任務指揮部負責人 Shane Taylor 中校稱該系統是“一種開箱即用的解決方案,用于跨梯隊同步任務指揮數據,這為陸軍遷移到通用架構的目標提供了一個跨越式發展的機會。”該系統提供的一些進步包括簡化指揮所 C2、改進與聯合和聯盟伙伴的互操作性以及標準作戰功能融合框架。該系統的另一個關鍵功能是能夠快速擴展大量數據并以提高指揮官態勢感知的方式呈現。
在美國陸軍的作戰環境中,SitaWare 是一個指揮后計算環境組件,有望消除信息和情報孤島,并可集成為通用作戰平臺。 SYSTEMATIC公司承認未來的作戰需要情報、后勤和作戰系統的快速同步。因此,當前系統旨在分析大型數據集并在直觀的用戶界面上顯示相關信息。因此,它可以實時建立指揮官的態勢感知并提高他們的決策速度。此外,系統軟件符合各種民用和軍用互操作性標準,這使得系統更容易與其他聯合和聯盟平臺連接。
為了在各梯隊之間嵌套系統,SitaWare的用戶界面應用程序和顯示器可根據操作環境的要求進行定制。縱向信息共享確保所有梯隊之間共享共同數據。為了提供戰術層面上的態勢理解,該系統具有對輕型、輪式和裝甲編隊的美國“友軍”跟蹤能力。該系統的另一個關鍵特征是綜合指揮層。這一功能使指揮官能夠根據作戰環境的變化,迅速傳播對原始命令的更新和修改。然而,SitaWare的設計并不是為了指導效果。因此,它不能充分加快傳感器到射手的周期,不能提高指揮官在有爭議的環境中有效地匯聚聯合能力,以對抗擁有自主和人工智能支持的武器平臺的同行威脅。
在解決未來多域作戰要求的另一項努力中,美國陸軍啟動了一個內部項目,旨在 "增加物理目標、數據收集、數據分析和自主決策在戰場物聯網中的整合。"該項目專門用于填補美國陸軍領導人評估的商業生產技術沒有充分解決的差距。弗吉尼亞理工大學的專家預測,項目的主要挑戰之一是 "處理許多復雜的變量 "的能力,這影響了結合從博弈論到分布式學習等方面的能力。這些挑戰由于以下事實而被放大:美國陸軍目前的技術開發工作側重于能力的實戰化,很少考慮整合軟件和硬件,使這些系統能夠與各種聯合能力溝通。
該項目的重點是將人工智能引導的系統置于回路中,為指揮官提供在戰斗空間的各種傳感器平臺上收集的大量數據的綜合分析。通過收集相關傳感器系統的數據,分析敵人的能力分布,并將其與可用的美國“友軍”武器系統進行比較,該系統提供關于如何最有效地實現效果的建議。為了使這一過程有效運作,指揮官必須放棄相當程度的控制權,因為他們允許系統 "為如何發動戰爭選擇最合適的戰略"。盡管有這種擔憂,陸軍下一代戰車跨功能小組的副主任凱文-麥凱納里承認,人工智能在多域作戰中是必不可少的,因為它提供了可將目前九十六小時的師級目標定位周期 "減少到九十六秒 "的能力。總的來說,"四分衛項目 "是幫助指揮官 "準確了解戰場上的情況,然后根據可用的和其他因素選擇最合適的戰略。"該倡議是能夠在時間有限的決策空間中有效地融合能力邁出的重要一步,因為它將人工智能的作用提升到數據可視化工具之外,使其成為戰斗戰略工具。
對人工智能在作戰管理過程中的可靠性的擔憂可以通過云架構和深度學習系統的快速發展來緩解。與人類互動類似,在人工智能和自主系統發動的戰爭中建立信任需要時間。中校Wisham,"四分衛"項目的負責人之一,指出這需要一個深思熟慮的策略來證明系統是可靠和有效的,由于很難或不可能追蹤到神經網絡的決策路徑,這就很復雜。 然而,Nvidia公司的機器人研究員Dieter Fox預測,這是一個有解決方案的問題,因為研究人員繼續開發分析神經網絡和機器學習過程的新程序,在未來可以解決這一問題。要分析網絡和學習過程是人工智能的一個關鍵方面,因為它允許開發人員在一個設定的決策框架內約束自主學習系統。另一個認識到發展人工智能啟用能力重要性的部門是美國空軍。
由于確定需要開發多域 C2 系統,美國空軍打算用“衛星、有人機和無人機上不同傳感器的全新網絡”取代其傳統的聯合監視目標攻擊雷達系統。這種新能力的名稱是先進作戰管理系統(ABMS)。盡管項目當前的重點是連接美國空軍單位,但其最終目標是開發“未來作戰的數字神經系統”。美國空軍準將、美國空軍聯合部隊整合總監戴維·熊城(David Kumashiro)表明,他們的方法集中在這樣一種觀念上,即如果“你不遵循開放系統架構的標準,你就會發現自己在場邊,與戰斗無關。” ABMS結構建立在現有的基于云的目標定位助手之上,旨在有效跟蹤目標和飛機。通過擴展這一概念,美國空軍規劃人員希望專注于網絡機器對機器的交互。該項目的指導思想是開發可以“像樂高積木一樣拼在一起”的系統,以快速輕松地連接聯合能力。
總體而言,將人工智能整合到作戰管理過程中的需求是由一種認識驅動的,即在作戰領域將美國軍事部門聯系起來對于保持競爭性軍事優勢是必要的。如果不走人工智能整合的道路,就有可能對美軍在未來的戰斗中擊敗近似競爭對手的能力產生不利影響。以下兩個場景說明了在軍團和師級的多域作戰中,人工智能引導的作戰管理系統如何影響戰場上的動態。
長期規劃使軍方能夠集中研究和開發工作,并指導人員配備、訓練和裝備決策。這個過程的核心是制定評估發展中威脅的概念。 MDO 2028 是一個包含假設和預測以推動軍事戰略的文件示例。聯合出版物 5-0“聯合規劃”,將假設定義為“關于當前態勢或事件未來進程的假設,在缺乏事實的情況下假設被認為是真實”,這對于推進規劃過程至關重要。為了提供一個將軍事能力和需求與預期的未來作戰環境聯系起來的背景框架,軍事規劃人員創建情境以增加理解。這一過程使各級軍事領導人能夠“接觸可能的未知情況,并且吸收理解它”,并提出解決方案。因此,情景模擬是作為創建承認技術發展可行框架的一種方式。然而,重要的是不要將情景與具體預測混為一談,而應將其視為擴展可能性領域并根據預期的技術發展識別未來機會的工具。此外,重要的是要認識到情景構建的一個潛在因素是不確定性。為了展現不確定性和復雜性,同時保持情景“介于預測和推測之間”,需要整合歷史和當前信息,識別行為模式,以及“構建 關于未來的連貫敘事。”其他重要的考慮因素是場景需要與可信的現實生活條件保持一致。
布加勒斯特國防大學國防與安全研究中心的研究員 Marius Potirnich 創建了特定軍事情景分類。他提出的兩個類別是戰略情景和演習情景。戰略情景是出現最廣泛的類別,考慮了在整個軍事行動中可能發生和使用的軍事事件和能力。演習場景嵌套在戰略場景框架內,并進一步細分為真實和虛構。真實場景使用現有軍事能力,在現有作戰環境的約束下,分析現實世界任務集中的情況。虛構環境評估軍事能力的現狀以及預期的未來能力,并將它們置于基于已發布的軍事行動概念和現代化框架的預期威脅環境中進行預測。
本專著介紹了兩個虛構的場景,以說明在未來的多域作戰中集成人工智能引導作戰管理系統的潛在影響。所有場景都基于與對手(如中國)發生沖突的環境。第一個場景以軍梯隊為背景,重點關注空中和海上動能打擊的融合,以及“支持軍區機動計劃或代表下屬梯隊”的網絡空間活動。第二個場景設置在師梯隊,側重于聯合能力的融合和需要分析和傳播的“大量情報的定制”。對手的A2AD和軍事創新努力以及美國陸軍的 MDO 2028 和當前的現代化舉措被用作背景情景。場景是嵌套的,最后評估了美國陸軍是否能將人工智能納入其作戰管理流程,以便在當前的MDO 2028現代化框架下有效地融合多域作戰能力,以及如果該部門不能這樣做的潛在風險。
這本專著的框架是美國陸軍的多域作戰概念。重點不是討論人工智能在戰場上的法律和道德以及考慮人工智能產生在兩個方面產生的后果。相反,它旨在評估人工智能如何幫助在日益復雜的作戰環境中實現多域元素的融合。由于人工智能領域的快速變化和發展,評估是在概念層面進行的,沒有深入探討人工智能在戰爭戰術和作戰層面的廣闊應用前景。對算法是否可以指導能力融合的評估是基于當前的發展,以及機器學習、量子計算和自主機器對機器組合領域的預期進行的。該專著所介紹的和用作基礎的所有信息都完全來自于已被批準公開發布的渠道。因此,有可能存在與本專著的假設相矛盾的機密文件。
在2035年。根據“一個中國”的政策,中國軍隊已經開始收復臺灣,并開始阻止美國海軍進入中國南海。為了捍衛自己的利益,中國軍隊的導彈防御力量處于高度戒備狀態。綜合性的反介入和反侵略網絡得到了中遠程導彈、各種反飛行器和防空武器以及各種中遠程情報收集和監視能力的支持。中國的《新一代人工智能發展規劃》在過去15年中指導了軍事技術的發展。在 2017 年的介紹中,中國領導層宣稱“人工智能已成為國際競爭的新焦點。人工智能是一項引領未來的戰略技術; ……發展人工智能作為增強國家競爭力和保護國家安全的重大戰略。”因此,中國每年投資超過 150 億美元用于“智能技術”的發展,重點是人工智能引導的自主能力。中國的人工智能整合上付出不僅僅在軍用機器人領域,還包括自主軍事決策。基于人工智能在推理、作戰指揮和決策的潛力,中國領先的國防公司負責人,認為“在未來的智能戰爭中,人工智能系統將就像人類的大腦一樣”。因此,美國軍方面對的是一支具有在機器對機器團隊的前沿運作能力的中國部隊。
自主偵察無人機、攻擊機和導彈發射器整合到一個由人工智能引導的傳感器到射手網絡中。這些發展成倍地加快了戰斗的速度。對手的系統可以同時跟蹤和打擊數百個目標,并在需要時快速重新接觸和重新分配單位。為了競爭和滲透對手多余的防御結構,需要美軍快速、持續地匯聚能力,以“滲透和瓦解”A2AD 保護傘。這些行動能夠建立臨時的優勢窗口,軍和師梯隊可以利用這些優勢機動進入戰術支援區和近距離區域。在這些區域內,軍以下的梯隊可以集中他們的有機能力對抗敵人。這反過來又使軍團能夠在不斷的滲透和整合的循環中重新競爭和整合能力,為下級梯隊部隊的利用創造條件。
為了應對對手的現代化努力,美國陸軍在國家安全戰略、人工智能指令和多域作戰理念指導下,對機器-機器團隊聯動進行了大量投資。因此,美國的軍事能力包括一系列可以感知、協調效果以及指揮和控制的自主學習的作戰網絡系統。單個自主機器人和無人機系統,以及更大的無人駕駛飛機、海軍和導彈投送系統,都在該框架內作為自主節點運行。美國私營公司在量子計算領域的重大進展為美國軍隊提供了處理速度和響應時間方面的競爭優勢。這提供了一個戰機,使美國“友軍”能夠比對手更快地觀察、定位、決定和行動。但是,由于技術的進步,John Boyd 的 OODA 循環不再以分鐘為單位執行,而是以秒或毫秒為單位。這些新出現的威脅導致美國越來越多地將人從循環中移除,這使得聯合部隊能夠“以比對手更快、更有效的節奏作戰”。然而,受到有關在戰爭中使用自主制導系統和人工智能的道德法規的限制,美國軍方仍然將人類置于決策循環中。其結果是在指揮和控制層面有效整合了人機協作,允許指揮官在連續競爭期間從一系列進攻行動中選擇進攻方案,同時依靠自主的人工智能引導行動進行保護。
美國陸軍的關鍵指揮控制系統是由人工智能引導的作戰管理系統。它是美軍戰場網絡的樞紐。該系統從作戰環境中的所有聯合傳感器收集數據,并不斷從戰區和國家收集數據的單位中提取和推送數據,以構建共同的作戰圖景。這使系統能夠分析敵方和美國“友軍”在戰場上的位置。由于該系統是自主學習的,它會不斷評估敵人的行動和能力。同時,它對美國“友軍”能力及其狀態有完整的認識,包括各種系統的再生時間、彈藥消耗率和補給狀態。因此,該系統可以識別敵人的弱點和威脅,并執行一個連續的評估周期,以預測美國“友軍”聯合能力如何融合以在戰場上創造暫時的優勢。此外,作戰管理器還計算彈藥優化、能力調配和能力的使用,以達到預期的效果,同時最大限度地減少附帶損害和對部隊的風險。
在戰場網絡內,該系統與所有領域的聯合能力相聯系。各種作戰管理系統本身是橫向和縱向連接的,這使它們能夠跨多個域快速執行任務和重新分配任務,而不會失去實現各自目標的能力。與所有的傳感器和射手相連,允許系統控制傳感器到射擊者的連接,并分配最好的武器系統來實現動能和非動能效果。在保護作用中,作戰管理系統完全自主運行控制消除敵人對美國“友軍”和指定保護區的威脅。由于連續的進攻性競爭的融合能力必須嵌套在更高的總體目標中,作戰管理系統將人置于進攻行動的循環中。該系統分析了美國“友軍”能力通過在不同梯隊的聯合能力融合所能達到的各種效果。
多域框架將美國陸軍部隊視為遠征部隊。這個梯隊的關鍵作用之一是擊敗和消滅遠程和中程系統。因此,他們是在其控制范圍內各師的輔助力量。為了與同級別的威脅相抗衡,關鍵是要整合能力,以對抗對手的防空、遠程地面火力和反艦導彈。此外,在需要時,軍團總部負責指揮和控制在其作戰區域內運行的多域聯合能力。融合動能聯合火力的主要目標是摧毀敵人的中程武器系統,以促進師和旅單位的自由機動。最后,軍團負責同步國家、戰區和內部單位的情報收集工作。網絡空間能力本質上集成在融合工作中,包括國家和戰區級單位。總體意圖是對融合工作進行分層,以提供多種選擇并創建各種跨域協同能力變化。
在競爭周期內,軍團的重點是對敵方防御系統的滲透和瓦解。對對手A2AD保護傘的滲透,包括瓦解敵人的遠程火力系統。這包括使雷達和關鍵指揮和控制節點失效,這可能比破壞運載系統產生的影響更大。滲透的另一個方面是對手地面部隊機動的較量,以及在暫時優勢窗口期間與美國“友軍”從作戰和戰略距離機動的同步。
在師級,部隊的重點是分解和利用。在沖突開始時,他們可以作為前沿存在或遠征部隊。該師的主要作用是為下級部隊在近距離區域機動和對抗創造條件。該師的主要職責是“航空、火力、電子戰、機動 支援和多旅機動以獲得優勢位置。”關鍵是摧毀或消滅對手的中程火力單位。在這個梯隊,該師有能力將有機單位與上級司令部同步,并整合分配的空軍和海軍能力。與擁有自主和人工智能引導系統的相同競爭者相比,兩個梯隊的成功都受到他們進行多域同步的能力和能力自主水平的影響。
美國陸軍第 18 空降兵團總部位于作戰支援區。該組織的主要作用在戰場上創造條件,使其控制下的各師和增援部隊可以利用這些條件進入近距離機動區域。進攻行動以四個目標為中心--消滅對手的遠程防空單位,瓦解對手的中程火力能力,限制對手的地面部隊速度,以及創造 "通過分配資源、安排師的機動順序并將其與縱深結合起來,在較低層次上實現匯合。" 雖然近距離和縱深機動區的距離超過1500公里,但盟軍一直處于中程彈道導彈的動能目標和網絡及太空領域內的非動能目標的威脅之下。
為了保護,美國第 18 陸軍空降兵團的 AI 作戰管理系統不斷連接到國家和戰區的情報收集單位以收集情報。一旦發現對手的威脅,作戰管理系統就會自動與戰區和國家傳感器協調,以確定威脅,并促進傳感器的交接,確保收集情報的完整性,同時減少不必要的情報冗余。同時,它識別出跨所有領域的多個交付平臺,以構建一個強大的殺傷鏈,盡管可能丟失主要聯系,但該殺傷鏈可在時間受限的環境中執行。
空間傳感器為系統提供有關敵人遠程和中程火力能力的各個組成部分配置信息并且能持續更新。與此同時,作戰管理系統將海軍驅逐艦識別為最有可能成功摧毀來襲導彈的單位。同時,該系統識別出可以對威脅做出反應的其他美國“友軍”單位,并根據其當前對整體作戰環境的評估對其進行優先級排序。系統基于其算法考慮的一些因素是:強制風險、成功概率、彈藥狀態、能力重置時間和附帶損害。
對于保護工作,作戰管理系統以人在環結構中運行。這意味著軍團的作戰中心可以觀察事態發展,并在緊急情況下進行干預,但該過程是為作戰管理系統自主運行而設計的。對手威脅的程度以及他們可以運行的速度推動了對自主運行的需要。一旦檢測到來襲導彈,作戰管理系統就會在幾秒鐘內執行概述的序列以摧毀對手的威脅。這個循環實時并持續運轉,以應對新出現的威脅。三個方面使得智能引導的作戰管理系統在國防領域的自主運行方面變得至關重要。首先,能夠在幾秒鐘內關閉射手到傳感器的鏈接,以應對以高超音速單位的威脅。其次,建立強大和冗余殺傷鏈的能力,可以快速整合備用和應急能力。第三,在優化使用有限且難以再補給的資源的同時指導保護工作的能力。在保護行動的同時,該系統分析作戰環境以檢測進攻行動的機會。
對于進攻行動,作戰管理系統以人在回路中的模式運作。美國政府關于人工智能和自主武器的道德使用政策,以及公眾對使用人工智能引導的自主武器系統的看法,是決定將人類留在決策鏈中的基礎。美國陸軍的“四分衛項目”為構建當前的作戰管理系統提供了框架。與保護工作類似,作戰管理系統不斷從外部和有機傳感器中提取數據。然后,它評估聯合能力如何融合以暫時禁用對手的部分防御傘,并允許下屬單位推進并將其有機單位帶入射程。
由于聯合單位在在時間和空間上的協調需要在幾秒鐘內執行和同步,因此需要作戰管理系統不斷分析作戰環境。在此過程中,它重組了 OODA 循環概念的部分內容,以獲得以秒或毫秒為單位的自主對手決策周期的能力。該系統通過持續觀察戰場空間并同時分析美國“友軍”的行動來應對威脅,而不是觀察后再確定方向來實現這一目的。然后,該系統會產生一系列可用的選項來進行攻擊性打擊。在軍團的行動中心內,選項顯示在交互式顯示器上,允許具有適當釋放權限的個人決定采取何種行動。通過不斷分析和重新配置可能的傳感器到射擊者的回路,該系統創建了一個決策空間,可以減輕將人置于回路中對抗嚴重依賴自主能力的對手缺點。在作戰中心的相關權力機構確認以對手單位為目標后,作戰管理系統通過在時間和空間上同步依賴的效果,將來自各種選定的聯合推動者的能力融合起來。
在這種情況下,在發射美國“友軍”導彈之前,作戰管理系統會協調進攻性網絡行動,威脅信號淹沒對手雷達,這增加了導彈成功穿透敵人的反介入和區域封鎖傘的機會。一旦產生網絡效應,作戰管理系統就會指揮導彈的發射并觀察對手的反應,以在必要時重新發射另一枚導彈,并檢測更多額外的目標。導彈找到目標并摧毀它。一旦傳感器確認影響,作戰管理系統就會向與現有信息作戰工作線相一致的媒體傳播消息。同時,作戰管理系統會重新計算美國“友軍”運載平臺的彈藥可用性和回收率。這些數據用于優化未來打擊的彈藥使用,并為保障部隊建立補給優先順序清單。
隨著美國“友軍”的推進和軍團塑造縱深機動區和作戰縱深火力區,這一過程不斷重復。美國陸軍師利用暫時的優勢窗口和機動自由來推進并將對手帶入其有機武器系統的有效射程內。這為近距離和縱深機動區域的對抗創造了條件,從而改變了戰場邊界并重新啟動了競爭循環。
在美國陸軍第18空降團創造條件后,第3步兵師陣地機動進入附近區域,擊敗對手地面部隊。該地區是第一次軍事編隊爭奪“控制物理空間以支持戰役” 目標,在與對手近距離作戰。由于美國“友軍”地面部隊預計將在這個爭端空間進行獨立機動,因此擁有比對手更快的能力匯合對于推動節奏并保持主動權至關重要。地面機動部隊的目標是在臨時優勢窗口期間協調機動,以“擊敗敵軍、破壞敵方能力、物理控制空間以及保護民眾”。附近地區的對手依賴于由自主情報、監視和偵察 (ISR) 打擊系統、綜合防空系統和地面聯合兵種編隊組成的互聯網絡。將人工智能整合到決策周期中,大大加快了對手的行動節奏。為了獲得優勢地位,需要不斷中斷對手的能力,最好是在他們的指揮、控制和傳感器節點。
隨著第 3 步兵師部隊的機動,作戰管理系統不斷收集和比較數據,以構建一個共同的作戰圖,說明美國“友軍”和敵軍的組成和部署。根據數據,系統開始分析對手的防御網絡,以識別對手的傳感器、ISR 平臺和信息流。在此階段,地面部隊分散作戰,作戰管理系統側重于迫使對手暴露其能力的欺騙措施。一旦對手暴露了他們的系統,作戰管理系統就會將國家和戰區單位收集的偵察數據與鄰近單位情報和偵察能力收集的數據同步。然后它與相鄰單位和上級司令部的作戰管理系統協調,以消除交戰沖突。此操作可確保多個跨梯隊單位不繼續攻擊同一目標。
一旦上級司令部的作戰管理系統將權力下達給第 3 步兵師,該師的作戰管理系統就會掃描整個組織的能力,以建立一個成功可能性最大的傳感器與射手的連接。如果系統無法建立連接,或成功概率低于預定閾值,系統會將目標推回上級總部系統,以擴大可繼續攻克目標的可用聯合單位陣列并提高成功概率成功。當威脅單位可以用有機單位追擊時,師作戰管理系統會確認美國“友軍”的部署以清理地面,分析各種武器系統的彈藥狀態,并分配給確定的投送平臺。一旦傳感器周期完成,作戰管理系統就會向選定的武器系統發出信號以進行交戰。
釋放彈藥后,作戰系統會立即更新彈藥供應狀態,重置再生周期,向后勤作戰支援部隊發送補給請求,并跟蹤威脅直至其銷毀。這是一個需要幾秒鐘的循環,并且在滲透和分解過程中反復發生。隨著師部隊的推進,作戰管理系統在支持美國的各種媒體平臺上推送信息作戰信息。每一次積極的參與都伴隨著針對該地區人口統計的信息傳遞工作。隨著行動的進展,該系統不斷評估對手的信息活動并提出建議的反信息,使美國“友軍”在信息頻譜中保持主動權。
當美國“友軍”繼續在對手的反介入和區域拒止保護傘內展開對抗時,作戰管理系統會反復識別對手傳感器并建立冗余殺傷鏈來擊敗對手地面部隊。每次消滅對手ISR 傳感器時,系統都會評估破壞對敵方與美國“友軍”編隊交戰能力的影響。機動部隊利用隨后建立的臨時非覆蓋區域來推進其建制單位。同時,作戰管理系統重新啟動網絡、空間和無人機傳感器的融合以檢測新目標,并融合能力以建立一個新的臨時窗口期,可用于推進機動師地面部隊。
這些活動在幾秒鐘內發生,并且事件發生的速度遠遠超過人類的認知周期。隨著行動的進展,作戰管理系統的自主學習算法繼續分析和識別對手行為中的模式。因此,該系統可以實現與對手地面部隊及其防御努力的持續競爭循環。
美國對手整合和融合自主性和人工智能的意愿推動了美軍發展和使用對抗能力的需求。這些進展提出了在面臨對等威脅時快速連續執行多域融合的需求。由于跨多個領域融合能力需要分析大量信息,因此該過程將人為主導的同步過程推到了敵人的決策周期之外。此外,多域融合涉及建立冗余殺傷鏈。通過消除沖突建立一個單一的傳感器到射手銜接鏈是不夠的。相反,融合需要在必要時識別和使用可以繼續攻擊目標或提供保護工作的冗余能力。由于存在優勢窗口的時間框架不斷縮短,建立快速同步聯合能力的冗余殺傷鏈是一項關鍵且需要同步完成的工作。
總體而言,未來的作戰管理系統必須在聯合平臺上進行橫向和縱向鏈接,以滿足多域作戰需求,并具備秒級或毫秒級的協同作戰能力。此外,為了融合能力,人工智能引導的作戰管理系統可以在爭端地區補給環境縮小對抗中彈藥優化的能力差距。該系統通過持續評估最佳目標-彈藥組合并避免不必要地消耗彈藥以及過度殺傷來實現這一目標。不幸的是,目前開發指揮和控制平臺的方法主要是沿著服務的孤島進行的,這將減緩建立在未來作戰中融合能力所需技術框架的能力。
人工智能和自主性對作戰節奏的影響支持羅伯特·萊昂哈德的說法,即“時間越來越成為戰爭的關鍵維度。”人工智能與自主能力的結合使軍隊能夠大幅增加活動發生的頻率,進而推動序列的節奏并縮短機會之窗。當人工智能在沒有人的情況下在觀察決策-行動循環中引導自主系統時,這種關系會進一步加速。時間,以及比對手更快地觀察和行動的能力,成為執行匯合的關鍵因素,使美國“友軍”能夠獲得暫時的優勢位置。
自從計算機網絡、戰術數據鏈和衛星通信的普及以來,美國還沒有遇到過對手。目前在量子技術、人工智能和自主性領域的努力對美國各軍種在其各自的統治范圍內獨立運作的能力提出了挑戰。因此,正如美國陸軍的多域作戰 2028 概念所預期的那樣,在戰場上創造臨時可利用優勢的能力依賴于跨多個域融合聯合能力。目前,這一過程主要由協調小組執行,其主要任務是通過 "域聯合解決方案的階段性同步"來匯聚能力。然而,與同行競爭者進行融合的復雜性,其人工智能引導和自主武器系統將決策和同步循環縮短到幾分鐘或幾秒鐘,這需要開發新技術。 MDO 2028的設計師承認這一缺陷,以及任務的復雜性,并列出了融合的考慮,要求開發新的軍事技術來填補這一關鍵的空白。
因此,未來的 C2 系統需要為所有梯隊的指揮官提供盡可能接近完整的戰場空間內所有聯合單位的通用作戰圖。此外,這些系統需要快速傳輸偵察和目標數據,以使用動能和非動能手段繼續攻擊目標。然而,即使未來的C2系統能夠為指揮官和他們的參謀人員提供數據,使他們能夠在多個領域融合能力,但與在快速轉瞬即逝的機會窗口內任務相關的大量信息融合很快就超過了人類的認知能力。此外,其他因素,如彈藥優化要求和不同的能力再生窗口,進一步增加了在多域作戰中融合能力的復雜性。
目前為應對新出現的威脅所做的努力表明,美國各軍種在開發和部署國防部范圍內的能力方面仍然進展緩慢。美國軍隊正處于重組過程中,這為創建專注于打仗的系統提供了機會,而打仗需要嵌套和連接的C2系統,以促進快速交接和整合聯合使能器。如果現在不建立這些能力,將導致發展出一支名副其實的“多域部隊”,因為軍隊將不再具備2028發展目標所設想的那樣融合能力,而是退回到既定的解沖突和同步過程,這種程序太慢,效率太低,無法保持競爭力。
正如本文所說明的那樣,面對擁有人工智能引導和自主武器系統的同行威脅,保持競爭力的唯一途徑是發展類似的能力,在幾秒鐘內建立并執行冗余的傳感器到射手的連接。將人工智能整合到作戰管理過程中不是一個保持領域優勢的問題,而是確保美國軍隊能夠在對抗、利用和再對抗的連續循環中創造短暫的優勢窗口,這種對抗在所有作戰領域中以秒計。
全球信息網絡架構(GINA)是一個語義建模框架,旨在促進特設傳感器資產和指揮與控制系統的整合,因為它們可以通過被稱為矢量關系數據建模的實施方式提供給戰斗空間中的操作人員。為了評估GINA的互操作性和推理能力,開發了一個概念驗證評估,并在真實世界的傳感器數據上進行測試。
正如美國陸軍的多域作戰(MDO)概念所指出的,美國的對手試圖通過在政治、軍事和經濟領域的分層對峙來實現他們的戰略目標,而不是通過沖突來對抗美國軍隊和聯盟伙伴。此外,MDO概念指出,對手可能采用多層跨域對峙--跨越陸地、海洋、空中、太空和網絡空間,在時間、空間和功能上威脅美國和聯盟部隊。反擊這些戰略的中心思想是快速和持續地整合所有領域的戰爭(即融合),跨越時間、空間和能力,以戰勝敵人。
為了實現MDO的執行,聯合軍種、政府機構和多國伙伴之間的互操作性是一個關鍵要求。戰術行動已經越來越依賴于信息網絡的傳感、通信、協調、情報和指揮與控制(C2)。因此,美國陸軍不斷尋求提高其整合網絡系統的能力,并在不同的作戰節奏水平上實現同步效果。從歷史上看,由于沒有足夠的能力來支持現有的和新興的技術和進程,這種整合在以無處不在的物聯網(IoT)和軍事C2系統為特征的不斷發展的網絡化戰斗空間中帶來了技術挑戰。這種限制因不同系統的孤島而進一步加劇,限制了戰術、技術和程序的跨系統使用,以及支持硬件和軟件組件。這些限制使作戰人員面臨不一致和缺失的關鍵任務數據,促使作戰功能在孤立中運作。例如,行動和情報之間的數據交換是有限的,范圍也受到限制,增加了指揮官決策過程中的風險和延誤。
為了實現陸軍網絡現代化,陸軍未來司令部網絡跨職能小組(N-CFT)正在調查通過創新、整體和適應性的信息技術解決方案來實現網絡互操作性的顛覆性方法,以滿足既定的C2互操作性挑戰。根據NCFT的指示,美國陸軍作戰能力發展司令部(DEVCOM)陸軍研究實驗室(ARL)的研究人員評估了一項名為全球信息網絡架構(GINA)的技術,作為多源傳感器數據融合的系統解決方案,以支持決策。 根據其軟件規格,GINA的目的是減少在互操作和集成方面存在的技術挑戰,并支持及時的共同情報/作戰圖景和決策的情報分析。
目前,語義互操作是一個活躍的研究領域;近十年來,已經開發了一些軍事技術解決方案。語義互操作提供了促進快速整合來自臨時傳感器資產和異質C2系統的信息的手段,因為它們為戰斗空間中的操作人員所了解。這項初步評估表明,GINA能夠整合不同的傳感器系統,并對數據進行同質化和協調,以便在本次評估的實驗場景下提供解釋、分析和推理。在這一評估的基礎上,在與MDO的規模和復雜性相匹配的實地演習或實驗中進行進一步的評估可能是有意義的。具體來說,進一步評估的能力是:1)來自多個部門的傳感器和通信設備之間及時的互操作性;2)連接來自不同結構和標準的盟國、合作伙伴或商業數據流系統;3)豐富、數據分析、推理或增強其他決策支持C2系統;以及4)與其他技術解決方案的比較。
這項評估的綜合分析已經在DEVCOM ARL技術報告ARL-TR-9100中記錄和公布。
隨著美國為大國競爭而重組其軍隊,戰場的有效性將取決于美軍是否有能力超越其近似競爭對手的決策周期。速度是關鍵--軍隊如何快速從其傳感器中收集數據,分析數據,辨別重要信息,將其發送給相關作戰人員并作出最佳反應。一支日益一體化和互操作性的部隊,對共同作戰環境有共同理解,對于軍隊完成能力融合至關重要。
美國防部聯合作戰概念(JWC)描述了全域作戰,并設想了一個聯合殺傷網,它可以通過全域聯合指揮和控制(JADC2)的支持概念,快速有效地將任何傳感器與任何投射能力聯系起來,這就是融合的原則。實現融合要求各軍種之間專注聚焦,確定優先次序并進行協同。美國陸軍將在JADC2中發揮核心作用,因為它為作戰和戰術網絡的發展提供信息;為JWC提供后勤骨干;并在一系列與各部門、機構和國際合作伙伴的合作實驗中測試融合。
議題:隨著美國軍隊為大國競爭而進行的轉型,戰場效率將在很大程度上取決于其超越同行競爭對手決策周期的能力。
聚焦范圍:描述了陸軍和聯合實施JADC2的情況。
觀點:
在2020年以后,美國軍隊必須具有戰略上的敏捷性、反應性和致命性。中國和俄羅斯正在大力投資,以減輕美國在陸地、空中、海上、太空和網絡空間各個領域的能力。
在有可能限制聯合部隊戰略部署和使用其部隊能力的情況下,需要一個現代化的指揮和控制(C2)機構,能夠迅速匯集美國及其盟國的所有能力,以威懾,并在必要時擊敗近鄰和其他競爭對手。
目前的C2項目使用的是幾十年前的平臺,"沒有針對未來沖突的速度、復雜性和殺傷力進行優化"。目前的平臺各軍種不能有效地利用或發送數據、命令給其他軍種,而且它們的結構不能支持實現未來的C2。2018年國防戰略(NDS)強調了C2系統現代化的重要性,指出在退化的環境中未來的戰斗將以速度、更多的自主權和分布式的單位獲勝。
美國防部領導層設想了一個在戰場上沒有界限的未來,圍繞著一個統一的C2系統,其中一個多領域的方法--參與和整合地面、空中、海上、網絡和空間作戰--對于挑戰一個近似的對手是必要的。JWC是一個關鍵的概念,并且正在推動未來的研發和采購,同時也在整合作戰指揮部的審查和服務計劃。因此,該概念的發展是國防部的一個優先事項。
圖:全域聯合指揮與控制(JADC2)通過實時終端用戶報告和協作規劃,協同多個數據源,在國防支持民事當局行動期間,準確地在聯合特遣部隊民事支持(JTF-CS,美軍機構) 可能需要的地方提供支持能力。
注1:聯合作戰概念的四個支持性概念
美國防部JADC2戰略于2021年5月由國防部長勞埃德-奧斯汀批準,闡明了國防部實施JADC2的方法;它將JADC2描述為感知、探測和行動的作戰能力,從而提高從沖突到競爭以及所有領域的互操作性和決策速度。JADC2是一個以數據為中心的持續C2能力框架,它支持JWC,并使聯合部隊能夠迅速匯集有助于威懾的效果,并通過決策優勢使任務取得成功。
JADC2指的是所有聯合C2的實施,包括:
由于速度和規模在未來的戰斗中至關重要,JADC2將建立一個網狀網絡,實時將各部門的數據帶入一個 "可共享的數據湖",將來自所有領域--陸地、空中、海上、太空和網絡空間的傳感器連接起來。利用人工智能軟件、數據庫、處理器和算法,它將把偵察信息轉化為可識別的和優先的目標,比人類分析員更快。目標數據將被發送到處于最佳位置的單位/能力,無論是動能、網絡、電子戰(EW)還是信息作戰(IO)。
JADC2及其網狀網絡可以被看作是一個安全的戰斗互聯網,軍事應用程序在上面進行連接,從所有可用的來源搜尋數據,以迅速將最佳的 "投射 "或 "效應器 "與目標聯系起來。JADC2可以提供無處不在的數據,不同的人類和機械數據可以根據需要使用。歸根結底,JADC2不是一個特定的平臺;它是獲取數據并有效連接。
圖:聯合參謀部的JADC2作戰規劃實驗,允許陸軍、海軍、空軍和海軍陸戰隊的節點共享實時的信息,以實現傳感器與投射的聯系,并將其顯示在一個共同的作戰畫面上(美軍聯合現代化司令部)。
所有軍種都同意需要將JADC2作為一項組織戰略。2020年,陸軍和空軍簽署了一項協議,在2022財政年度(FY22)之前分享數據并制定共同的數據和接口標準;在多次實驗中,他們在這方面取得了成功。此外,陸軍、海軍和空軍在2021年初簽署了一項合作協議,以測試、整合和分享數據開發,以實現JADC2。
陸軍現代化戰略描述了陸軍將如何作戰,用什么作戰以及如何組織起來支持聯合部隊。陸軍致力于發展作戰網絡、技術和概念,通過一系列名為 "項目融合"(PC)的演示和實驗來實現超額匹配并為聯合部隊提供信息。這是一場持續的學習運動,旨在迅速 "融合"所有領域(陸地、空中、海上、太空和網絡空間)的效果,并塑造陸軍的新興理論、組織、訓練、能力、研究和發展以及后勤。
通過實驗和學習,"項目融合"有助于確保軍隊在適當的地方擁有適當的人員、適當的系統、適當的能力,以支持聯合戰斗。——陸軍參謀長詹姆斯-麥康威爾將軍
PC由五個核心要素組成:
每項實驗都通過新的架構、編隊和來自陸軍八個CFT的授權來融合現代化舉措,并深化陸軍現代化舉措的整合。這些努力正在加速2018年國防戰略中概述的現代化戰略,該戰略設想未來的戰斗將在退化的環境中以擁有速度、自主性和分布式能力的單位獲勝。
表:陸軍未來司令部項目融合戰略20-22財年
在亞利桑那州尤馬的 "項目融合2020"(PC20)持續了幾個月,展示了人工智能和機器人技術,包括兩次實彈演示。該實驗由士兵、平民、科學家和工程師設計,在最低作戰水平上測試了融合,以挑戰戰術邊緣的決策過程。其中一項測試使用衛星和無人駕駛航空系統:同時感知空中和地面目標;迅速將數據傳遞給平臺,以打擊目標;并在十幾秒內決定性地摧毀該目標。
圖:2021年10月19日,在亞利桑那州尤馬試驗場,被分配到第82空降師的美國陸軍一等兵丹尼爾-坎達爾斯使用戰術機器人控制器來控制遠征模塊化自主車輛,為 "項目融合"做準備。在2021年項目融合期間,士兵們試驗使用該車輛進行半自主偵察和再補給(美國陸軍中士馬里塔-施瓦布攝)。
對實現JADC2能力的另一個貢獻是陸軍繼續倡導將其從聯合(joint)擴展到 "結合(combined)"--CJADC2--因為任何網絡都需要包括盟友和合作伙伴。陸軍在亞洲和歐洲有著深厚的軍隊間關系,應該站在這種重要努力的最前沿。認識到這一點,陸軍21/22財政年度的PC戰略將參與范圍擴大到了結合伙伴和盟友,增加了指揮層級并使之多樣化,并推動了現代化概念和技術的極限。
注2:項目融合(Project Convergence):項目融合是聯合部隊對速度、射程和決策主導權的實驗,以實現超額完成任務,并為聯合作戰概念和全域聯合指揮與控制提供信息。作為一場學習運動,它利用一系列聯合的、多領域的交戰來整合人工智能、機器人技術和自主性,以提高戰場態勢感知,將傳感器與投射連接起來,并加快決策的時間線。因為誰能最先看到、了解并采取行動,誰就能獲勝。
注3:項目融合的五個核心要素
JADC2要求國防部和陸軍進行轉型,特別是在數據管理和共享、網絡支持能力、人工智能在決策周期中的作用以及為實現這些變化而對部隊結構進行調整。陸軍現代化戰略及其現代化優先事項是持續轉型的框架,以使陸軍能夠在多個領域進行部署與聚合效應。
注4:軍隊現代化的優先事項六大任務
一個用于C2的綜合戰斗管理系統需要在數據共享和標準化數據共享接口方面進行通信;然而,許多遺留系統包含數據共享障礙。2021年初,各軍種之間開始認真工作,制定數據標準以連接他們的JADC2項目,并通過 "發現、理解和與所有領域、梯隊和安全級別的合作伙伴交換數據 "來克服這些障礙。
陸軍的網絡CFT正在試驗網絡的現代化,以實現聯合接口、彈性和能力。它的重點是加強地面領域的數據和網絡傳輸能力,連接人工智能和機器學習(AI/ML),開發戰術云和邊緣計算。
國防部正在制定和實施一套初步的實驗和原型設計的核心原則,以統一國家安全事業。聯合部隊已經確定了幾個原型能力,通過將真實世界的威脅數據納入響應計算,在即將舉行的演習中進行測試。陸軍聯合現代化司令部建立了聯合系統集成實驗室(JSIL)--一個使用持久性環境場景的實驗網絡,允許各軍種、工業界和盟友通過幾個網絡測試數據共享能力。這將有助于對JADC2戰略進行可靠的評估。
由美國太空發展局管理的低地球軌道(LEO)衛星將整合各軍種的戰術網絡,以創建一個網狀網絡的傳輸層。計劃于2022年部署的近30顆衛星將提供一種 "作戰人員沉浸 "能力,其中傳感器、投射和戰術網絡可以與戰術通信連接。PC22將利用這些衛星,開發低地軌道能力。
人工智能國家安全委員會報告稱,國防部有必要在2025年前采用、實施人工智能并為其提供資源。人工智能/ML--陸軍的一個優先研究領域--對于在聯合、全域作戰中實現聯合戰場管理系統至關重要。人工智能的進步提高了對新出現的威脅的反應速度和敏捷性,使指揮官和工作人員能夠將精力集中在加速、優化決策上。
建設網絡安全基礎設施是陸軍網絡計劃的一個關鍵方面,它將為統一的網絡帶來速度、訪問和安全。在平衡這些要求的同時,美國網絡司令部正在與行業伙伴密切合作,擴大用于在國防部、情報界和商業網絡之間傳遞數據的安全共享工具,而不存在被破壞的風險。
圖:作為 "項目融合2020"的一部分,飛馬系列戰術自主系統的一部分在尤馬試驗場進行測試。飛馬系統有能力為無人駕駛航空系統(UAS)、地面行駛履帶式車輛,提供監視能力或創建一個地區的豐富詳細的三維地圖。
決策主導權--在技術和融合的作用下更快地做出更好的決策的能力--將使美國軍隊從其對手中脫穎而出。JADC2有助于實現信息主導權,并促進快速融合,實現速度關鍵優勢,這是未來AI/ML競爭的基礎。
目前,每個軍種都在其各自領域內管理C2的復雜性。隨著戰爭的特點變得越來越復雜,聯合部隊必須同時有效地整合五個領域。這需要新的C2方法。JADC2是建立一支能夠完成國防戰略目標的聯合部隊的基礎。國會的支持、持續的資助和軍種間的合作對于成功實施JWC和JADC2至關重要。
陸軍在實現這一聯合網絡的技術、創新和實驗方面處于領先地位。它的PC學習運動已經證明了它有能力使用新興技術和創新概念來實現軍種間和跨域的融合。陸軍的未來司令部、CFTs、作戰能力發展司令部和軟件工廠正在結合士兵的經驗、工業界的資源和科學家的專業知識來發展和提供未來的戰斗力量。通過實驗和聯合協作,陸軍正在使JADC2成為現實,從而增強戰略競爭中的威懾力和沖突中的超強戰斗力。
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