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在各層次，特別是在戰術邊緣快速傳播地理空間數據的能力，對于應對多域作戰條令所描述的威脅至關重要。美國陸軍工程研發中心地理空間研究實驗室（ERDC-GRL）正在研究如何優化最終用戶設備（EUD）使用的地理空間產品的格式、數據模型、文件大小和質量。本報告介紹了一種由定制軟件和開源工具組成的處理方法，用于優化陸軍地理空間標準可共享地理空間基金會和行業認可的產品，以便在 EUD 上利用。重點研究了綜合視覺增強系統（IVAS），但也對其他設備進行了研究，包括 Nett Warrior 和項目執行辦公室-士兵瞄準系統。此外，還開發了一種壓縮方法，在不降低數據質量的情況下將三維模型數據的大小減少了 9 倍。成果摘要介紹了解決剩余技術問題的步驟，并考慮了未來進一步優化地理空間數據以用于更多 EUD 和戰術應用的工作。

圖 15. 六種計算環境中消耗地理空間數據的陸軍系統總數。(圖片轉載自 AGC 2021。公有領域）。

《2022 年國防戰略》（NDS）要求美國國防部（DoD 或 “國防部”）繼續推進其對現代化和創新的承諾，并 “建立一個有彈性的聯合部隊和國防生態系統”。創建一個具有共同標準和要求的可互操作數字生態系統，旨在利用準確、實時數據的力量，并在工業界和國防部之間共享，這對于實現這些要求和改進國防部的運作方式至關重要。這樣的轉型將提供更高效的決策和風險分析；更方便的模擬環境和先進的計算，以簡化開發活動；以及采購產品生命周期的真正轉型，以更快速、更有效地提高作戰能力。

2023年7月31日，國防部副部長（DepSecDef）責成國防業務委員會（DBB或 “委員會”）通過其業務轉型咨詢小組委員會（“小組委員會”），評估生命周期數字化的需求，并就與行業合作伙伴創建數字生態系統提出建議。生命周期數字化是指在整個產品生命周期（需求、工程、采購和維護）中整合數字技術、數據和系統。這一過程涉及將協作數據平臺、人工智能（AI）、預測分析、數字雙胞胎、先進制造、全面生命周期管理和自動化等創新技術融入并結合起來。

附錄 A 所載的《創建數字化生態系統的職權范圍》（“研究 ”或 “報告”）指導小組委員會進行全面的研究、訪談和分析，以便向該部提出本研究中概述的建議。

由 12 名成員組成的小組委員會在 DBB 工作人員的支持下開展了為期 6 個月的研究。小組分析并綜合了從廣泛的文獻綜述和對 45 個組織的 58 名人員的訪談中收集到的數據。討論內容包括來自高級政府官員、私營部門的 Clevel 高管以及處于數字化變革舉措第一線的勞動力領導者的觀點、經驗、挑戰和最佳實踐。

ToR 指示小組委員會處理六個相關的調查或評估領域：

1.評估部門數字化工作的現狀（貫穿整個研究）；

2.確定實施工作面臨的挑戰（“調查結果和意見”，第 IV 部分）；

3.審查行業最佳做法（貫穿整個研究和背景，第 III 部分）；

4.提出建議（第 V 部分；附錄 H 提供了更多細節、解釋和關鍵要素）；

5.提出成功的衡量標準（第 VI 部分）；以及

6.提供與建立國防數字生態系統相關的其他事項（貫穿第 III、IV 和 V 部分的背景、結論和建議）。

小組委員會的結論是，美國防部和國防工業基地（DIB）正在進行的數字化工作發展迅速且極其復雜。小組委員會很快認識到不可能對這些活動進行全方位的審查，因此將調查重點放在那些會直接影響和加速我軍研發、采購、維持和作戰的領域。

為了應對不斷變化的威脅，美國防部必須快速開發和交付基于軟件的武器和 IT 系統。2023 年 4 月，美國政府問責局發布了一份報告，審查了國防部在多大程度上落實了國防科學委員會和防御創新委員會提出的軟件現代化建議，并為未來的軟件現代化改革做好了準備。在很大程度上，這些建議--以及國防部計劃中和正在進行的努力--側重于通過調整國防部的傳統流程，如簡化采購流程、采用數字化轉型、試行新的籌資方法和提供及時培訓，為作戰人員提供基于軟件的創新能力。本報告將借鑒美國政府問責局近期的工作，重點介紹國防部迄今為止為實現軟件開發和采購方式現代化所做的努力，并將對國防部計劃中的軟件現代化努力以及美國政府問責局為提高國防部實施這些努力的能力而提出的建議發表看法。

敏捷軟件開發

現代軟件交付方法廣泛依賴于敏捷開發。敏捷開發是一種靈活、迭代的軟件開發方式，與傳統的國防部軟件開發流程（即瀑布式方法）相比，它能更早地向用戶交付工作能力。在大多數情況下，采用敏捷方法涉及新的行為和不同的思維方式，是組織運作方式的重大轉變。例如，敏捷實踐要求將規劃、設計、開發和測試整合到一個迭代生命周期中，以盡早和頻繁地交付軟件，從每隔幾天到每隔 60 到 90 天不等。頻繁迭代的目的是有效衡量交付全套功能的進度，降低技術和計劃風險，并對利益相關者和用戶的反饋做出響應。

相比之下，在美國防部傳統使用的瀑布式方法下，需求是在開發之前確定的，軟件通常在開發周期結束時作為一個單一的完整程序交付。軟件開發過程中沒有用戶的持續參與或反饋，程序可能無法在不增加成本和延誤進度的情況下修改需求。這種軟件開發方法與國防部硬件系統的開發如出一轍。圖 1 比較了敏捷和瀑布式軟件開發方法。

圖 1. 敏捷和瀑布式軟件開發框架的比較

有許多框架可供敏捷項目使用，如開發、安全和運營（DevSecOps），這是一種迭代軟件開發方法，它將開發、安全和運營作為向軟件用戶提供有用能力的關鍵要素結合在一起。這些框架提供了指導項目的基本結構。敏捷作為一個概念，并不是規范性的，而是各種迭代軟件方法的總稱。每個框架都是獨一無二的，可能有自己的流程和工件（描述計劃或已完成內容的文檔、數據或其他信息）術語。根據美國政府問責局（GAO）的《敏捷評估指南》，在聯邦環境中實施敏捷時，政府人員和承包商人員應共同確定特定項目使用的敏捷術語和流程。這些框架并不相互排斥，可以結合使用。

美國防部的軟件工廠生態系統

美國防部的軟件工廠生態系統是一系列工具和流程的集合，為整個 DevSecOps 生命周期的各項活動提供支持。軟件工廠使用基于云的計算來組裝一套軟件工具，使開發人員、用戶和管理人員能夠按日常節奏協同工作。如圖 2 所示，這些工具和流程通過三個關鍵階段支持持續迭代開發：規劃、開發和運營，并在每個階段強調安全性。

• 規劃。這一階段涉及幫助項目管理時間、成本、質量、風險和其他問題的活動，如系統設計、項目計劃創建、風險分析和業務需求收集。

• 開發。這一階段包含多個工作流，配備工具和工作流程，在盡量減少人工干預的情況下實現活動自動化，以生產軟件應用程序。

• 運行。在這一階段，軟件被部署到最終用戶。除其他外，在此期間還要進行操作和安全監控。

2018 年 2 月，DSB 指出，軟件工廠是迭代開發實踐的重要組成部分，因為它們允許程序不斷發現錯誤并獲得用戶反饋。

圖 2. 美國防部軟件工廠生態系統

美國國防部的適應性采購框架和軟件采購途徑

2020 年 1 月，國防部重新發布并更新了其采購政策，強調采購流程的速度和靈活性。更新后的指令建立了自適應采購框架，由六種采購途徑組成，每種途徑都是根據所采購能力的特點和風險狀況量身定制的。這六種采購途徑的目的之一是及時向最終用戶提供解決方案（見圖 3）。

圖 3. 美國防部的適應性采購框架

其中一條途徑，即軟件采購途徑，旨在提供高效和有效的安全軟件采購、開發、集成和及時交付。2020 財年國家國防授權法案》第 800 條規定，國防部必須制定這一途徑。該途徑為軟件采購和開發投資決策建立了一個框架，以解決能力、經濟承受能力、風險承受能力和其他考慮因素之間的權衡問題。它分為兩個階段：規劃和執行（見圖 4）。

圖 4. 美國防部的軟件采購途徑

利用這種途徑，小型跨職能團隊--用戶、測試人員、軟件開發人員和網絡安全專家--有望能夠快速迭代地交付軟件，以滿足用戶需求。國防部的政策鼓勵項目官員經常與用戶接觸，并至少每年一次向行動提供新功能。該指令落實了我們在 2019 年提出的建議，即國防部應確保其軟件開發指南在用戶參與和反饋的時間、頻率和記錄方面提供具體、必要的指導。此外，我們還在 2022 年 3 月報告稱，該指南總體上反映了領先公司所采用的主要產品開發原則。

雖然軟件采購途徑提供了許多潛在的方法來提高國防部從現代軟件開發方法中獲益的能力，但我們最近的工作也表明，國防部仍在確定如何對該途徑進行監督。例如，我們在 2021 年 6 月報告稱，國防部尚未收集數據和開發工具，以監督使用該途徑的項目。

2021 年 9 月，美國防部表示已制定了軟件采購途徑數據收集戰略，并與各部門總部和相關項目辦公室共享。此外，國防部還表示，它計劃準備一個半年度報告模板，并收集早期途徑項目的試用報告，以獲得見解、落實建議并改進模板。

參與軟件現代化工作的實體

負責采購和維護的國防部副部長（USD(A&S)）、負責研究和工程的國防部副部長（USD(R&E)）以及國防部首席信息官（CIO）負責領導軟件現代化活動的協調工作，特別是通過軟件現代化高級指導小組（SSG）進行協調。除其他外，軟件現代化高級指導小組旨在促進整個部門采用現代軟件開發實踐，并消除采用的障礙。

OSD 內部的許多其他部門（包括成本評估與項目評估部門 (CAPE)、作戰測試與評估部門 (DOT&E) 主任）以及聯合參謀部和軍事部門也負責執行或監督軟件現代化的某些方面。軟件現代化 SSG 中也有這些組織的代表。

這些部門與軟件現代化相關的部分職責包括

• 美國國防部（A&S）制定軟件采購和維護政策，如國防部軟件采購途徑指令。

• 國防部研發與教育司（USD(R&E)）就國防研究、工程和技術開發的各個方面制定政策并提供建議，如通過研發和科技舉措，推動軟件開發能力向記錄在案的采購項目快速過渡，并使之成為可能。

• 國防部首席信息官就國防部信息技術、信息系統和網絡安全的運作制定戰略和政策，如共同領導制定國防部軟件現代化戰略。

• DOT&E 制定國防部測試政策，包括國防部指令 5000.89《測試與評估》，該指令概述了軟件采購途徑項目的測試指南。

• CAPE 制定成本估算和分析政策，包括國防部指令 5000.73《成本分析指南和程序》，該指令概述了軟件購置途徑項目的成本估算指南。

• 聯合參謀部制定需求驗證補充指南，并針對聯合需求審查軟件程序。

• 軍事部門執行國防部軟件采購政策，并通過決策機構監督軟件采購途徑項目。此外，軍事部門還制定補充軟件政策并管理其軟件員工隊伍。

本報告描述了組織、訓練和裝備美軍太空部隊的戰略目標；實現這些目標的詳細計劃；確定了實現目標所需的單位或國防部其他組織的資源；確定了軍官和士兵的最終兵力需求。

隨著時間的推移，美國對太空的依賴與日俱增。潛在的對手已將太空業務化，以便攻擊并剝奪美軍太空部隊執行全球軍事行動所依賴的太空服務。美軍將著重保護太空能力及其提供的服務，并做好準備擊敗對手的太空能力。為此，美空軍部將重點放在彈性空間架構上--這意味著天基能力能夠得到保護，在受到攻擊時能夠從容降級，并在必要時能夠在合理的時間內重組。必須做好準備，拒絕潛在對手利用太空系統監控、跟蹤和攻擊美國、盟國和合作伙伴的軍事力量。

報告總結

美軍太空部隊將繼續根據《國防戰略》和《國家軍事戰略》中概述的威脅和挑戰來組織、訓練和裝備部隊。空軍部將繼續開發和部署技術與能力，以確保美國及其盟國和伙伴能夠抵御威脅生活方式的侵略。

成立美國太空部隊的目的是組織、訓練和裝備保護美國利益所需的太空部隊，確保太空領域的行動自由，實現聯合部隊的軍事目標。作為聯合部隊的重要組成部分，太空部隊致力于滿足當前和未來的需求，應對面臨的威脅。與此同時，大國仍然是美國面臨的最大挑戰，并在繼續推進積極的現代化計劃，以阻止美軍在沖突中使用太空。為了應對這些挑戰并保持競爭優勢，美國海軍陸戰隊將加快交付具有應變能力的太空作戰能力。 本報告詳細介紹了美國太空部隊的綜合戰略，并提供了執行該戰略的計劃。該戰略使太空部隊能夠在日益嚴峻的國家太空安全挑戰面前保持領先。太空部隊必須專注于加強美國兵力的戰備狀態，開發支撐太空部隊戰備狀態的 "守護者"，并與工業界和盟國建立成功所需的合作伙伴關系。這些概念并不新鮮，美國太空部隊自成立以來的三年半時間里一直在努力實現這些概念。然而，太空部隊可以加強和加快在這些領域的努力，并應用從太空部隊的組建經驗中汲取的教訓。仍有許多工作要做，太空部隊將需要來自實地的反饋，以繼續成功地使組織成熟起來。

首先，本報告強調了太空部隊在組織、訓練和裝備部隊方面的目標。為實現這些目標，美國太空部隊確立了三條工作路線。 實戰準備部隊，使太空部隊擁有在戰斗中取得勝利所需的人員、訓練和裝備；弘揚 "衛士精神"，使太空部隊能夠吸引、開發、激勵、授權并留住那些在美國航天局組織和 "衛士 "價值觀下茁壯成長的個人；以及 "合作共贏"，加強與聯合部隊、盟國和合作伙伴的關系，使太空部隊能夠合作建立持久優勢、遏制侵略和擊敗對手。

其次，本報告詳細介紹了實現太空部隊目標的計劃，包括資金和架構計劃。然而，要保持這一相對優勢，就需要太空部隊不懈追求創新和決定性的作戰能力，從而加快其計劃的實施。這包括實地考察有彈性和可防御的架構，為 "守護者 "做好準備，以便在競爭中戰勝這些威脅，并與聯合、聯盟、商業和機構間合作伙伴合作，最大限度地提高其作戰能力。

第三，本報告確定了實現該處目標可能需要的美國其他國防部組織的單元和資源。聯合小組與太空部隊的關系須與其與所有其他軍種的關系保持一致。太空部隊領導與作戰司令部的協調，以優化聯合效力，并領導合作伙伴的參與，以確保盟國、商業和民用能力的互補性。

人工智能和增強認知（AI；包含兩者）已經為美國空軍（USAF）的重要職能提供了指導。到 2030 年，人工智能將滲透到空軍的所有任務領域。正如美國空軍明確指出的，對美國空軍科學至關重要的是，"未來不會自己發明自己"。據此，本報告的目標是幫助設想和指導美國空軍發明未來的人工智能。因此，需要的是充分利用人工智能并推動其發展的研發工作，以及如何提升空軍在所有任務領域保護國家的能力。

美國空軍豐富的技術歷史可追溯到幾十年前（如 McCulloch & Pitts，1943 年；Rosenblatt，1958 年；Rummelhart 等人，1985 年；Hopfield，1988 年），但隨著計算能力的進步，許多技術已迅速發展（LeCun 等人，1998 年；Hassabis 等人，2017 年），它們已經或即將在作戰環境中無處不在。2030 年，它們很可能成為美國空軍武器裝備的核心。從自主無人機到人類可穿戴設備，智能機器及其與人類的接口正在接近徹底改變我國空軍兵力作戰環境的臨界點。我們將這一最新趨勢稱為 人工智能加速。

必須認識到的是，美國不一定在所有相關技術方面都處于領先地位。這是一個重大弱點，也是一個需要克服的差距。我們的對手和盟友都注意到了人工智能加速的趨勢。例如，俄羅斯總統弗拉基米爾-普京曾指出，"誰成為這一領域的領導者，誰就將成為世界的統治者"。(美國有線電視新聞網，2017 年 9 月 2 日）。法國總統埃馬紐埃爾-馬克龍（Emmanuel Macron）承諾法國將進行新的重大投資，"為......人工智能研究提供資金"（Rabesandratana，2018 年）。在中國，人工智能研發得到了精心培育，與此同時，中國對外國企業轉讓科學數據制定了逐步限制性措施（Ding，2018 年）。國家主席習近平說 "我們要加快把中國建設成為先進制造業強國，推動實體經濟同互聯網、大數據、人工智能等先進技術深度融合"。(路透社，2017 年 10 月 18 日）。

為了彌補這一差距，100 多位頂尖的學術界、工業界和政府科學家為這項研究做出了貢獻，強調了'人工智能加速'可能如何塑造 2030 年的美國空軍。這些專家在 2018 年第二季度以 "NSF Ideas Lab "的形式進行了在線討論，其中一部分專家（本報告的作者）還進行了面對面的討論，這種形式由 Knowinnovation（KI）促成，該組織在通過面對面和虛擬互動促進創新和跨學科科學進步方面擁有豐富的經驗。

本報告整合了這些跨學科互動中產生的想法，并以美國空軍及其作戰人員為背景，重點關注三個關鍵領域：機器、人機和人類。下面我們將對這些術語進行操作性定義，并在圖 1（第 16 頁）中加以說明。

圖 1：各層次人機交互示意圖（報告的概念性組織結構）

機器

顯然，我們需要開發能夠自主運行、降低風險、與人類并肩作戰，并能在空中和太空極端環境中長期運行的機器和算法。機器將取代并在某些情況下改變現有的能力。為了應對快速發展、高度動態的賽博空間可能帶來的范式轉變破壞，美國空軍需要采取積極主動的姿態，包括在政府和私營部門研究投資的基礎上，不斷螺旋式發展新系統。專家們一致認為，變化不會沿著現有的趨勢線發生。賽博空間正在迅速發展，因此高度動態的環境和快速變化很可能會打破人們的預期。專家們一致認為，關鍵是要投資研究，開發適應性強、靈活、穩健、使用安全和不受威脅的系統，并評估哪些系統對于在美國采購至關重要。

人機

在 2030 年的地平線上，美國空軍在人工智能加速組織結構突變的精心領導下，有可能實現人機協同的變革性增強，從而大幅提高作戰人員的認知和協作能力，包括但不限于態勢感知、決策速度、作戰和組織靈活性。這將包括盡早采用先進的人機和腦機接口；普遍集成可穿戴、微型和納米電子傳感器，用于生理、心理和神經監測、反饋和閉環實時干預，這些傳感器將與特定機器或更廣泛的指揮系統相連接，在極端環境中尤為寶貴； 人類與信息或機器人機器之間的團隊合作一體化；創建映射網絡空間的虛擬世界，允許人類以空間和信息直觀的方式進行部署；以及與專家數字助理、云連接信息系統的日常互動，這些系統具有自然語言處理能力，大大縮短了人類與他們業務所需信息之間的距離。在這些主題中，大家對人機協作的幾大主題達成了共識。

I) 人機融合提高個人績效：這一領域提出了提高人類績效的新興技術，包括認知、行為和健康。

II) 人機協同：這一領域指出了人機混合團隊協同工作的新興模式。

III) 對人機協作性能的全系統監控：這一領域強調了對這些新技術進行仔細、持續和動態監督的重要性。

人類

專家組一致認為，人類特工是美國空軍所有任務領域取得成功不可或缺的組成部分。到 2030 年，在美國空軍的所有行動中，從后勤到維護或控制作戰機器，人類都將理所當然地與人工智能互動。此外，將有大量空軍兵力人員在神經技術進步帶來的增強認知模式下履行職責。人工智能的加速發展無疑將塑造未來的勞動力隊伍。鑒于作戰環境的快速演變，專家組重點關注的是，2030 年所需要的軍官屬性可能與 20 世紀所看重的屬性大不相同。

大家一致認為，必須建立對如何在開發和采用人工智能加速技術方面培訓和培養當前和下一代空軍兵力的認識。這需要系統層面的整合，以及現役人員與研發和采購界之間的互動。例如，通過讓現役人員參與人工智能系統的設計，可以在一定程度上實現有效采用。空軍人員應征入伍后，必須接受相關技能培訓，以應對未來美國兵力的挑戰。因此，了解如何在人工智能滲透的作戰環境中提高和保持人的性能，如耐力、巔峰認知、保持任務狀態等，對于為 2030 年的作戰做好準備至關重要。

橫切問題

該小組確定了許多貫穿各領域的關鍵問題。這些問題包括美國空軍面臨的戰略突襲、道德、法律、社會和能源挑戰。就戰略出其不意而言，本報告的挑戰范圍僅限于可以預見到對手會出現的人工智能技術進步。在倫理、法律和社會問題方面，人們明確認識到，美國空軍自愿采取的限制措施很可能不會成為其他國家的限制。最后，大家一致認為，能源供應和 "質量 "可能是人工智能進步的一個重大制約因素，特別是在美國空軍必須在動態和偏遠環境中工作的情況下。

建議

美國空軍應與其他聯邦科學機構（如國家科學基金會）以及美國國防部和情報部門的其他部門協調其在人工智能加速領域的研發投資。

美國空軍應在全球范圍內掃描研發投資，以深入了解可能代表未來作戰挑戰的外國政府計劃和能力。

美國空軍應組織一個由來自學術界和工業界的頂尖研究人員組成的人工智能加速咨詢委員會，隨著科學基礎各學科的不斷進步，為美國空軍領導層提供信息和建議。

美國空軍應通過構建平臺技術、數據架構、算法和集成能力，為解決方案搭建支架，為人工智能應用奠定基礎。

美國空軍應設立執行數據架構師職位，以監督人工智能的整合，以及從設備到后勤和人力資產的集中信息資源的收集和安全化。

結論

人工智能加速將塑造美國空軍（USAF）2030 年的戰備態勢。專家組達成的共識是，空軍應加快開發和采購計算與神經技術方面的系統系列，從而在整個相關作戰環境中實現指揮、控制、通信、計算機和情報（C4I）方面的巨大進步。這一系列系統分為三個方面： 1）追趕現有的商業技術（采用）；2）對最相關的技術突破（如人工智能）進行核心投資；3）對填補前者突出所留下的空白的技術（如量子計算）進行外圍投資。

這樣的未來美國空軍將需要能夠卸載或放大人類性能的機器、人機和人機界面。這不僅包括意圖，還包括對來自傳感器流的反饋做出響應的能力，即使是在高級別作戰環境所產生的極端條件下。整個人工智能生態系統將需要為無人機和代理（包括蜂群）提供真正的自主操作，其操作領域既包括美國空軍熟悉的領域，也包括迄今為止美國空軍從未經歷過的領域。這不僅包括大氣層，還包括 "內部空間"（即網絡領域），更重要的是，甚至包括更高層次的大氣層以及低地軌道和深空。此外，還需要應對這些環境中隨之而來的能源限制。最后，這個系統之系統需要具備足夠的防御能力（也許是生物啟發），以抵御同行競爭對手的退化和攻擊。

美國空軍能否在 2030 年的軍事環境中取得成功，不僅取決于人工智能的加速，還取決于指揮和控制能否靈活應對戰略突襲。這種臨界點可能出現在空間技術領域（如太空電梯），也可能出現在人工智能領域的顛覆性發展。例如，"通用人工智能"（定義為能夠對任何智力任務進行人類水平認知的人工智能）的成功開發和實施掌握在國內同行競爭者手中，將使美國空軍處于明顯的劣勢。這種進步的軍事抵消將取決于美國空軍對技術前景的持續認識--不僅在航空航天領域，而且在認知與計算的交叉領域，因為它適用于人工智能。

氣候變化導致自然災害和極端天氣事件的頻率和嚴重程度增加，這是美國空軍（USAF）作戰能源辦公室日益關注的問題。本研究重點是回答美國空軍的兩個問題：

1.進行了一項風險評估，以確定美國空軍航空燃料供應鏈在美國海灣和東海岸氣候相關事件中的風險。

2.基于這些發現，分析了美國空軍在美國海灣和東海岸戰略性開發分散式可持續航空燃料的價值。

通過一系列二手研究、供應鏈建模和分析，本研究分析了當前颶風、洪水和極端溫度事件的風險及其對基礎設施的相關影響，這些基礎設施對從海灣沿岸煉油廠向海灣和大西洋沿岸的九個美國空軍基地運送航空燃料至關重要。

主要發現包括

• 航空燃料供應鏈的總體風險有限。

• 颶風和洪水比極端溫度事件帶來的風險更大。

• 我們發現墨西哥灣沿岸供應鏈中的地理瓶頸對風險的影響非常大。

• 分散的區域性可持續航空燃料生產可進一步降低美國空軍的供應鏈風險。

利用這些發現，本報告模擬了通過將可持續航空燃料戰略性地整合到現有供應鏈中來降低風險的方法。本研究中采用的數據收集和建模技術將使美國空軍能夠在未來開始探索將可持續航空燃料整合到其供應鏈運營中的成本風險分析。此外，美國空軍應將這些結果與其他地區和與氣候無關的威脅進行比較。

本報告標志著軍備控制協會題為 "明天的軍備控制 "的項目達到了頂點。這項工作是歐洲領導力網絡項目的一部分，由德國聯邦外交部資助，名為 "解讀技術復雜性和核政策制定的方法"。本協會的工作屬于該項目的第四部分，題為 "緩解戰略和軍備控制"。

該協會的項目側重于新的或現有的軍備控制和風險減少措施，決策者可以提出并支持這些措施，以防止具有軍事用途的新技術和新興技術導致沖突或對抗進入核戰爭。該項目從2021年3月至2022年12月進行。該協會主辦了五次虛擬研討會，每次都以一種選定的技術為中心，除了最后一次，即結合無人機和致命的自主武器系統，包括12至20名參與者。與會者包括來自世界各地的前政府官員和外交官、政策專家和技術專家。

本報告執行總結

近年來，具有軍事用途的新興技術的話題在國防官員、政治領導人、外交官、政策專家和技術專家之間引起了激烈的辯論。盡管有些人認為這些技術為使用它們的人提供了明顯的、改變游戲規則的戰場優勢，但其他人認為這種評估是夸大其詞，或呼吁更多地關注其使用的風險。

本報告概述了幾種新興技術及其各自的軍事應用可能產生的破壞穩定的影響。它旨在讓決策者更好地了解如何通過一系列軍備控制和減少風險的措施來減輕風險，減少大國沖突或對抗升級到核級別的機會。

在本報告中，"新興技術 "一詞指的是廣泛的科學和技術發展，如果應用于軍事領域，可能會以不可預測和潛在的危險方式對未來的戰爭產生變革性影響。本報告重點關注六種重要的、獨特的新興軍事能力：高超音速武器系統、直接進攻性網絡作戰、進攻性反空間能力、人工智能（AI）驅動的能力、無人機和致命的自主武器系統（方框ES.1）。這些能力的選擇是基于兩個因素。首先，它們已經進入或將在大約未來10年內進入該領域。第二，各國政府和民間社會已經開始在各種論壇上開始討論這些能力的戰場效應，并為軍備控制和減少風險制定潛在的途徑。

本報告提煉了軍控協會在2021年和2022年舉辦的一系列研討會的信息和想法，每個技術領域的幾十位技術和政策專家都參與其中。它確定了四個總體主題，突出了對新技術和新興技術的軍事應用如何可能增加使用核武器風險的最大關切。

增加沖突的速度。在沖突或對抗中使用新興技術可能會在危險的程度上加快其中任何一方的步伐，使有關各方迅速向升級的階梯發展。這個主題包括兩個主要的風險：決策者選擇國家下一步行動的時間減少，以及決策者的信息過載。

不斷增加的不確定性。具有軍事用途的新技術能力可能會增加沖突或對抗中的整體不確定性，如行動的性質和對手的意圖。這些能力還可能暴露出新的弱點，造成不確定的影響，并引入以未知方式運作的新行為者。

減少人的作用。隨著人工智能系統提供的情報、監視和偵察信息及其他數據的擴大，不堪重負的政治和軍事決策者可能會責成人工智能能力收集和處理整個戰場領域的信息，評估各種行動方案，確定可能的最佳結果，甚至可能推薦一個特定的選擇并執行該反應。這種控制權的重新分配可能會導致幾乎沒有實質性的、有效的人類監督。

激勵軍備競賽。新技術和新興技術的軍備競賽可以說已經在進行中了，隨著行為者迅速追求和部署新的尖端能力，試圖保持或獲得戰略優勢，有可能在數量和質量上進一步提升。

決策者可以采取行動，在近期和長期內減輕這些風險。減少風險和軍備控制的努力應側重于在各領域和技術中以及在政府和非政府行為者之間采取多種措施，這些措施綜合起來可以建立一個有效、可行和可持續的軍備控制制度。

本報告確定了現在或未來五年內可能實現的近期風險緩解措施：危機通信系統、定義的建立、規范、單邊聲明和行動，以及建立信任措施。這些類型的措施可以幫助提高透明度和防止誤解，為世界上大多數人認可的技術建立一種共同的語言，并為使用某種能力時的負責任行為建立公認的標準。

本報告概述了在未來10年或更長時間內可以實現的長期措施：涉及一個以上國家的軍備控制和減少風險的安排（如條約、協議），比建立信任措施更正式，盡管不一定具有法律約束力。

本報告所研究的新技術和新興技術所帶來的軍事能力和應用，不僅加劇了戰略穩定和國際安全的現有風險并創造了新的風險，而且使減輕這種風險和對這些系統進行有效軍控的努力變得更加復雜。鑒于新興軍事技術的潛在不利影響，政策制定者可以而且應該考慮近期的軍備控制和降低風險措施。這些措施可以為長期措施奠定基礎，幫助建立一個未來的安全架構，這個架構可以單獨提供透明度、可預測性和穩定性，更可以將核戰爭的前景推到更遠的可能性之外。

表ES.1--六種選定的新興技術能力

新興技術	描述
高超音速武器	高超音速武器是指以至少五倍音速，或5馬赫的速度飛行的導彈或飛行器。
直接攻擊性網絡行動	進攻性網絡行動是針對敵方計算機系統的敵對活動，目的是破壞該計算機處理的信息的保密性、完整性或可用性。本報告的重點是專門針對核企業中任何地方的計算機系統的行動。
進攻性反空間能力	進攻性反空間能力是旨在欺騙、擾亂、拒絕、降低或摧毀空間系統的能力。本報告重點關注反衛星能力，包括直接上升系統和共同軌道能力。
人工智能支持的能力	人工智能是一個總括性術語，包括各種計算技術和使能技術，為計算機解決以前只能由人類處理的復雜問題讓路。本報告重點關注人工智能在軍事或戰爭中的應用。
無人機	無人機是指沒有飛行員、機組人員或乘客的飛行器，它通常是自主的，由地面站控制，或被賦予預先編程的任務。本報告的重點是空中和水下的無人機。
致命性自主武器系統	致命自主武器系統是一種在沒有人類干預的情況下選擇目標并對目標使用武力的武器系統。

美國防部增材制造戰略（2021年）和陸軍指令2019-29（2019年）（通過先進制造業實現戰備和現代化）表明，軍方正在努力將增材制造融入軍事系統。這項定性研究的目的是探索增材制造技術的進展，以評估增材制造部件在陸軍旋翼飛機上關鍵安全應用的可行性。本研究概述了陸軍飛機關鍵安全項目的鑒定過程，回顧了美國防部和陸軍的增材制造政策，詳細解釋了粉床聚變和定向能處置增材制造工藝，并回顧了一個案例研究。增材制造技術需要嚴格的材料和工藝控制，以及重要的鑒定檢查和測試，以支持陸軍航空的關鍵安全應用。然而，增材制造技術已經成熟，現在該技術已經準備好為關鍵應用生產高質量的復雜旋轉翼零件。

概念框架

本研究的概念框架定義了研究過程的目標。首先，本研究將提供一個陸軍航空CSI資格認證過程的概述。本研究將簡要討論與AM和航空有關的陸軍和國防部政策，以便為AM在陸軍航空中的相關性提供背景。然后，本研究將提供適用于陸軍旋翼飛機關鍵應用的金屬部件制造的AM工藝研究。最后，本研究將以一個案例來結束，該案例提供了一個陸軍旋轉翼飛機上使用AM部件的鑒定過程的例子。圖1顯示了生產增材制造關鍵安全項目的研究的概念框架圖。

《2022年國家安全戰略》和《國防戰略》明確指出，美國正處于一個決定性的十年，世界大國之間的地緣政治競爭條件將被確定。美國防部將以三種相互關聯的方式推進其優先事項--通過綜合威懾、戰役和建立持久優勢。加快技術進步和創新是通過這些戰略途徑實現美國防部優先事項的關鍵因素。美國和盟國在技術和創新方面的領先地位長期以來一直是其軍事優勢的一部分。其將采取措施保持領導地位，并對抗競爭對手。為了應對這一挑戰，《國家發展戰略》提出"廣泛而深入地改變生產和管理軍事能力的方式......為軍事優勢構建一個持久的基礎。"

根據國家發展戰略，美國國防科技企業必須 "利用美國的不對稱優勢：創業精神和多樣性和多元化的想法和技術生成系統，推動無與倫比的創造力、創新和適應性。" 通過這些不對稱的優勢，將創造、分析、測試、獲取和保護所需的知識和工具，以滿足國家發展戰略的三個戰略途徑。

在這個科學和技術戰略中，確立了競爭優勢的方式。將專注于聯合任務，以速度和規模創造和發揮能力，并確保研究和開發的基礎。

三個方面的任務：

1.關注聯合任務：投資于信息系統，并建立嚴格的、著眼威脅的分析程序，更好地使國防部在其科學和技術投資中做出明智的選擇。

2.以速度和規模創建和部署能力：培育更具活力的國防創新生態系統，加速新技術向應用領域的過渡，在國防部內外建立有效溝通。

3.確保研發的基礎：招募、保留和培養人才，振興基礎設施，提升數字基礎設施，促進利益相關各方更強有力的合作。

維護美國國家安全的三大類14個關鍵技術領域，分別是：

《空軍全球未來報告： 2040年的聯合職能》通過美國條令中的七種聯合職能--火力、防護、運動和機動、信息、情報、指揮和控制（C2）以及維持--的視角，探討了四種情況，或未來的作戰環境。

本報告通過對2040年未來的持續增長、轉型、受限和崩潰的描述，制定了四種備選的未來作戰環境（FOE）。這些全球性的場景來自于環境掃描和問題分析，發現了新出現的微弱信號、當前的趨勢和長期存在的結構性力量，它們將共同塑造未來。鑒于時間跨度較長，且存在干擾事件，沒有辦法準確預測未來；本報告反而提供了對潛在FOE的分析評估，并通過比較分析，提出了進一步研究的關鍵問題。利用這四個視角，"空軍的未來 "研究了聯合功能，以展示新出現的信號、趨勢和力量如何影響整個美國空軍和國防部的核心業務。

• 持續增長： 大國競爭者繼續試圖增加對美國的影響力并削弱其優勢。全球化仍然是主導的經濟因素，推動了更多的相互聯系和相互依賴。競爭對手做出審慎的經濟選擇，破壞美國的聯盟和伙伴關系，限制美國獲得關鍵資源和市場。一些競爭對手利用道德上的不對稱來掏空關鍵條約和國際規范。潛在的對手利用代理戰爭來測試轉基因士兵、先進的化學和生物武器以及核武器的能力。現代技術消除了避難所，特別是當無處不在的傳感器納入人工智能和機器學習（AI/ML）時。

• 轉型： 前所未有的技術進步及其廣泛傳播，以以前認為不可能的規模重塑了全球權力動態。基因編輯和空間能力的革命性突破--由自主性、人工智能/機器學習、原產地制造、量子計算和定向能源的進步進一步促成--破壞了全球安全環境，并導致了能夠瞬間改變世界的武器的發展。

• 受限： 中俄協調繼續使兩國在新技術、戰略和關鍵礦產以及資源的大規模生產和分配等各個方面受益。這種合作增強了兩國的經濟，同時削弱或破壞了被認為是競爭對手的經濟。新的權力集團利用灰區戰術和新的戰略來避免大國風險，并尋找機會來增加自己的權力。美國及其盟國和伙伴在這個支離破碎的世界秩序中掙扎。

• 崩潰： 自然和人為的危機推動了全球范圍內的孤立主義和民族主義傾向。相對較強的國家以犧牲其他國家的利益來保護自己的利益。較弱的國家則努力維持秩序，提供基本服務。技術擴散與量子、自主、人工智能/ML和定向能源的進步一起改變了戰爭，同時也瓦解了20世紀中期建立的世界秩序。自然和人道主義災難的增加加劇了緊張局勢，強大的暴力極端主義組織（VEO）的重新出現也加劇了緊張局勢，它們進入了權力真空。美國國防預算的減少導致軍隊規模和作戰范圍的縮減。機會主義的競爭者采取行動，以實現民族主義的優先事項，破壞基于規則的世界秩序。分裂和保護主義促使各國加強資源建設，并對社會進行奧威爾式的控制。

報告提出了6方面啟示

1.計算能力轉型。AI/ML、自動化、自主系統和量子有可能在未來二十年內改寫世界。這些趨勢在每個聯合功能和場景中都持續出現。對下一代計算能力的競爭可能對全球力量平衡產生重大影響。

2.無所遁形。如果沒有有效的應對措施，傳感器和互聯武器系統的進步，使目標防御更加難上加難。它將有可能在暗中產生大規模的破壞性影響。這使得美國本土防御更加困難。

3.認知型軟目標。人工智能/ML、神經科學和信息操作方面的進展，將導致認知層面的攻擊面擴大。它將有可能更準確地感知世界，并以微妙但具有破壞性的方式被欺騙。了解世界和更快地做出正確決定的能力，同時抑制對手的決策周期，是戰略優勢的關鍵，強國將加大這方面的投資。

4.力量倍增器。技術上的突破，將在其他趨勢類別中產生連帶效應。包括，但不限于：人工智能/ML，量子計算，定向能源，能源網，傳感器的普遍性，以及空間操作。

5.經濟的相互聯系。全球化增加了經濟和軟實力機會，同時也增加了攻擊面和漏洞。同時，非全球化使貿易和智力合作發生斷裂。地緣戰略上的相互聯系與不同集團之間的平衡決定了未來20年的發展。

6.生命科學的崩潰。商業和國防部門的未來能力，可以讓行為者有目的地或無意地終止生命的基本要素。生物功能需要關鍵的資源，其中許多資源是稀缺的，而且變得越來越稀缺。美軍將被要求支持突發事件，同時也會受到生物學中斷的影響。