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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。

喬治敦大學安全與新興技術中心（CSET）和艾倫-圖靈研究所新興技術與安全中心（CETaS）的這份聯合報告評估了目前自主網絡防御的最先進水平及其未來潛力，確定了進展的障礙，并建議采取具體行動來克服這些障礙。這些發現和討論將與參與開發自主網絡防御能力的網絡安全從業人員、政策制定者和研究人員有關。

鑒于網絡攻擊造成的巨大經濟和社會損失以及人工智能（AI）的最新進展，近年來，人們對應用人工智能加強網絡防御的興趣越來越大。對自主網絡防御的研究正在擴大，它不僅可以檢測威脅，而且可以參與防御措施，如加固或恢復。本報告重點關注創建這些自主網絡防御代理的一種有前途的方法：強化學習（RL）。

自主網絡防御沒有一個統一的定義，但在最基本的層面上，這些代理將完成人類網絡防御者的一些任務，保護網絡和系統，檢測惡意活動，并對異常或惡意行為作出反應，但要以數字攻擊的速度。

本報告提出了自主網絡防御的擬議定義，調查了自主網絡防御的現狀以及該技術成為可行的網絡安全工具所必須克服的相關挑戰。不能保證自主網絡防御會成功，但該技術正處于一個需要政策支持的階段，以實現潛在的好處，并幫助網絡防御者處理現代網絡安全行動的速度和不確定性。

RL是創建網絡防御代理的領先AI方法，這是有效的自主網絡防御的核心要求。2012年，當RL代理首次在簡單的雅達利游戲中擊敗人類專家時，這項技術的地位日益突出。在這一成功的基礎上，從2015年到2018年，DeepMind為更具挑戰性的游戲建立了系統，包括圍棋和國際象棋，取得了意想不到的成功水平。研究人員對RL趨之若鶩，部分原因是這些成功，但也是因為OpenAI的一個開放框架，它允許創建簡單的模擬訓練環境或 "健身房"。OpenAI健身房的形式簡化了研究和開發，在過去的幾年里，網絡健身房已經開始出現，允許訓練和創建網絡防御代理。甚至在最近，這些健身房成為名為 "網絡自主實驗健身房"（CAGE）的公開網絡安全競賽的一部分。

我們的研究立足于基于強化學習（RL）的人工智能代理的潛力，以提供實現部分或全部自主網絡防御概念所需的自主能力。雖然與自主網絡防御有關的有前途的相關建模方法、技術和工藝的范圍很廣，但我們對RL的關注是由于在網絡防御中應用RL的努力增加，以及RL在其他問題領域取得的可喜成果。

雖然自主網絡防御的核心技術在過去十年中進展迅速，但在系統能夠投入使用之前仍有許多挑戰。在這個研究項目的過程中，我們采訪了政府和非政府專家，以確定建立和部署可信系統的要求，其中包括：

• 適應性--一個潛在的自主網絡防御系統將需要對網絡威脅環境的變化做好未來準備。
• 可審計性--自主網絡防御系統必須能夠生成日志，并將代理人的決定和采取行動的理由歸檔，以便進行審查和審計，盡管操作節奏可能超過人類能力。審計日志也可以用來保證所采取的行動是合法的和相稱的，并遵守商定的規范。
• 可指導性 - 人類操作者需要能夠在需要時重新指導或終止系統。
• 可觀察性--系統需要為人類操作者提供足夠的數據采集和分辨率，以提供準確的、最新的態勢感知，并提供系統性能指標以支持人類監督。
• 安全性--自主網絡防御系統和其中的代理都需要保證安全，防止被泄露、被盜或被破壞。
• 可轉移性--自主網絡防御代理將需要在實際環境中部署，而這些環境與他們所受的訓練不完全相同。

為了滿足這些要求并繼續取得進展，自主網絡防御這一新生領域需要得到培育。RL最近才開始在網絡安全方面起飛。近年來，學術出版物激增，培訓網絡RL代理也開始大量涌現。然而，與這些代理將面臨的更復雜的現實世界的網絡環境相比，能力仍然是初級和不完整的。持續的資金、協調的努力以加強模擬、仿真和評估工具、確保熟練的人員，以及提供對現實數據和基礎設施的訪問，將有助于確保進展。

如果能夠克服技術挑戰，自主網絡防御有很大的發展潛力。目前為網絡防御建立的代理和環境考慮的變量和可能性比更著名的RL代理（如圍棋或視頻游戲如Atari或DOTA2）少。這意味著有足夠的潛力讓代理越來越智能；它們可以管理更多可能的防御行動，并在更復雜的環境中運作，需要它們探索更多的情況。我們對技術挑戰的探索表明，自主網絡防御將是一個長期的雄心壯志，只能在未來幾年內實現。

建議

盡管在自主網絡防御領域取得了重大進展，但我們的研究表明，還沒有自主網絡防御系統被實際部署。鑒于目前技術的成熟度，我們提出了發展這些能力以使技術成熟的建議（建議的完整清單見第4節）。

對擴大規模進行投資。該領域可以通過做更大、更真實的網絡模擬，納入更復雜的場景和攻擊者的行為來改進。更高的保真度將導致更有能力的網絡防御代理。此外，發布和維護工具，如健身房或訓練有素的代理，可以幫助吸引學術界或其他研究人員來做這項工作。最后，持續的資金也將使研究人員更容易向這些項目看齊。

建立并提供測試和訓練場。更大和更復雜的代理將需要更多的計算密集型訓練和測試，這可能使一些研究人員的資源緊張。建立和維護大型計算系統也是一個挑戰，這需要難以得到的人才。提供必要的基礎設施、人才和資金資源--也許是以補貼成本的方式，也可以幫助加速進展并提供連續性。

協調數據共享。政府和行業的政策制定者有權力發布有關需要防御的網絡和他們所觀察到的威脅的網絡數據。這些都是需要仔細考慮的微妙問題，但只要共享數據能改善網絡安全，所有組織都會受益。

舉辦比賽。繼續舉辦自主的網絡防御競賽，并輔以財政獎勵，作為改善健身房和代理商的一種手段，同時培養未來的人才。

優先考慮能使自主網絡防御的利益最大化的領域。并非所有的網絡防御情況都需要自主代理，如速度不是限制因素或防御已經有效的情況。優先考慮自主性影響最大的領域可以幫助指導研究。同樣地，一些技術，如漏洞發現，對防御者或攻擊者都有幫助。政策制定者應投資于研究，以確定哪些情況和技術會導致更好的防御，而不是改進攻擊。

確定防御者代理是否需要攻擊者代理。在創建現實的模擬時，不清楚在多大程度上可以在沒有進攻者代理的情況下建立防御者代理來驅動它們。研究人員和政策制定者應該探索在不犧牲防御者有效性的情況下限制進攻代理的能力的方法，并對代理技術和知識的擴散建立嚴格的控制。他們還應該投資于研究，以了解哪些具體情景和技術需要進攻性制劑。

確定自主網絡防御代理的授權門檻。自主網絡防御代理將需要達到對一個組織的高度信任，以獲得高度的自主權。需要制定政策指導，為能力和可信度設定初始目標，與代理被授權做出的決定的風險相匹配。這種指導可以類似于為自主車輛制定的自主水平。它們也可以根據情況或威脅環境的各個方面而變化。

這份混合型工作文件討論了太空領域如何在正在進行的烏克蘭戰爭中被使用并受到影響。可以說，空間領域在以前的任何沖突中都沒有以如此多變的方式被使用過，因此為西方國家提供了一個重要的學習機會。本文的重點是混合威脅、工具和行為者，它提供了對已實現和預測的影響的全面分析，包括空間領域和其他混合威脅領域之間的聯系。對空間基礎設施的攻擊和混合威脅可以產生非常廣泛的影響，因為現代社會嚴重依賴基于空間的能力。例如，針對衛星系統的系統性網絡攻擊可以阻止信息共享，并對能源和運輸部門造成干擾。有幾個經驗教訓：1）眾包態勢感知的力量已經在戰爭中得到證明。來自平民百姓的信息已被用于支持戰場上的行動。2）俄烏戰爭為基于衛星的技術鋪平了道路，使之成為軍隊和平民百姓都能輕易獲得的日常工具。這場戰爭已經證明，擁有空間能力并不像獲得它們那樣關鍵，正如對一些最重要的商業行為者的審查以及他們的服務在沖突中的使用情況所顯示的那樣。3) 商業空間資產在軍事行動中的使用正在模糊戰爭中軍事和民事行為者之間的界限。4) 衛星技術的發展及其使用也促進了可用于軍事目的的新能力組合。戰爭對空間環境和大量國際空間計劃造成的一個主要威脅是國家間合作精神的退化。這方面的一個明顯的后果是越來越多地通過每個國家自己的國家或區域活動來確保主權的工作。

俄羅斯自2022年2月24日以來對烏克蘭的戰爭被描述為第一場 "兩面空間戰爭"。空間領域已經以一種更加敏捷和靈活的方式被使用，并與其他混合威脅領域相聯系。特別是，商業和私人資源在利用空間領域方面的重要性得到了強調，而國際空間合作也因戰爭而經歷了重大挫折。俄羅斯正在發展反衛星能力以及電子和網絡武器，而西方國家正在重新評估其安全優先事項并制定空間戰略。不斷變化的空間威脅、新的空間現象、雙重用途的能力，以及天基能力對社會重要功能的日益關鍵性，塑造了空間領域的伙伴關系和協作。同時，目前的全球空間治理框架在管理空間活動和空間安全方面是不充分和無效的。這為混合行動留下了機會，并使在空間尋求一致的反措施變得復雜。

混合威脅可被定義為協調和同步的行動，這些行動故意針對民主國家或機構的系統脆弱性，以達到戰略目標并創造預期的效果。行動通常是在多個領域進行的，而且敵對行為者也可以以創造全新的脆弱性為目標。空間領域對敵對行為者來說是一個誘人的目標，因為西方社會對天基系統的依賴比以往任何時候都大。空間領域與空中領域相互連接，這很容易造成連帶效應。天基系統也可以通過地基系統受到干擾和破壞。

混合威脅被認為針對13個不同領域，即基礎設施、經濟、情報、信息、網絡、外交、政治、文化、社會/社會、法律、軍事/國防、空間和行政。影響空間領域的混合威脅工具包括，例如，針對基礎設施的實際行動、創造和利用基礎設施的依賴性、外國直接投資、工業間諜、網絡間諜、網絡行動和電子行動（例如，干擾和欺騙）。利用法律中的門檻、不歸屬、差距和不確定性也是可能的，還可以利用法律規則、程序、機構和論點。作為對混合威脅工具的回應，也可以利用空間領域來創造對混合威脅的復原力，并作為適當反措施的平臺。

這份混合型共同利益工作文件著重于以下研究問題：

1）在俄烏戰爭中，空間領域是如何被使用的？

2. 空間領域是如何與其他混合威脅領域聯系起來的，以及使用了什么樣的工具？

3. 哪些服務已經成為目標，產生了什么樣的影響？

4. 誰是沖突中與空間領域有關的主要行為者？

5. 哪些空間能力已經被用來對付混合威脅？

6. 對混合型歐洲共同體的參與國有什么影響？

本文的結構如下。首先，作者介紹了天基服務以及它們如何在俄烏戰爭中使用。隨后討論了在戰爭中利用空間領域進行混合威脅活動，以及針對混合威脅的反措施。提供了使用空間領域的主要例子，并闡述了與其他混合威脅領域的聯系。還強調了選定的商業行為者和服務的作用。最后，提供了結論和建議。

俄烏戰爭期間使用的天基技術

衛星技術在現代社會中的應用很多，往往是看不見的。衛星是一個重要的基礎設施，使電信、交通、金融系統和能源網絡能夠可靠地運作。例如，衛星提供天氣數據，來自偏遠地區的新聞，以及開車或做運動時的定位服務。典型的衛星服務被分為四個主要領域，包括（1）定位、導航和定時（PNT）服務，（2）通信，（3）遙感，以及（4）科學和探索任務，通常旨在探索外層空間，與前三類相比，主要是為了支持地球上的生命。

軍事衛星服務包括衛星通信和PNT這樣的服務。監測能力用于以下服務：（1）導彈預警系統，（2）環境和天氣信息，以及（3）情報、監視和偵察（ISR）。軍事空間行動還包括將衛星發射到軌道上并操作它們，以及了解空間態勢。后者包括空間氣象服務，對衛星和其他空間物體運動的探測和建模，以了解對手能看到什么和做什么，以及探測對衛星的威脅（如空間碎片或導彈）的能力。空間技術是一項重要的輔助技術，通過提高部隊的機動性、協調性和行動的準確性，為提高部隊的表現提供了手段。因此，空間沖突被Szymanski定義為 "所有關于拒絕衛星對地球上的軍事力量或平民的支持--不是簡單地為了破壞而消除衛星系統"。

自俄烏戰爭開始以來，基于空間的服務在戰爭中發揮了不可或缺的作用。俄羅斯入侵烏克蘭的影響已經擴散到空間領域，影響了國際空間合作和空間服務的使用方式。所有上述能力都被積極利用，商業公司在支持軍事行動和民用需求方面發揮了越來越重要的作用。諸如HIMARS這樣的GPS制導武器已經被用來非常精確地打擊目標。基于衛星的監測已使戰場可能成為歷史上最透明的戰場。在戰爭中利用空間并不意味著你需要擁有自己的衛星。正如在俄烏戰爭中所證明的那樣，人們可以利用公共和商業衛星，以及盟友提供的服務。空間活動已經變得越來越商業化，今天90%以上的發射都是商業衛星。截至今天，所有軍隊都采用商業衛星服務作為其行動的一部分。烏克蘭部隊在其行動中使用了來自Starlink等公司的服務。衛星技術的一個重要用途是通過分享俄羅斯軍事車隊、建筑、飛機部署和其他關鍵事件的衛星圖像，在全球提高公眾對烏克蘭局勢的認識。這也突出了空間在情報和信息領域的重要性，無論是對于戰爭中的侵略者還是防御者。

空間領域的軍事存在和行動在未來可能最終擴展到摧毀天基基礎設施。俄羅斯已經展示了這種能力，在2021年11月的反衛星導彈試驗中拆毀了一顆衛星。可以說，最重要的太空目標將是直接向遠程軌道上的其他衛星轉發數據和指令的衛星，使它們成為關鍵太空系統的扼制點。對于沒有廣泛的世界性衛星地面控制站的國家來說，這一點尤其如此。然而，實際的太空戰將是最后的邊界，因為沒有人愿意摧毀或冒險使用太空資產的能力。這可能是不理想的后果，因為太空中的爆炸會產生大量的空間碎片，幾乎可以在任何地方危及空間安全和衛星服務。

空間和其他混合威脅領域之間的聯系

到目前為止，大多數可以針對空間領域的混合威脅工具利用了空間資產與其他領域的聯系。空間領域以前被視為與軍事/國防、經濟、基礎設施、信息和情報領域密切相關。然而，來自烏克蘭的證據揭示了與所有其他混合威脅領域的有意義的聯系。空間技術和空間環境容易受到混合威脅，特別是在網絡領域。

衛星系統有與平臺及其安全有關的網絡安全漏洞，地面基礎設施的接口，以及竊取和破壞數據，甚至關閉系統的可能性。與衛星系統有關的安全威脅，重點是衛星通信，最近已經被確認，有一些威脅涉及任何類型的衛星系統。干擾可以影響空間和地面資產。現代衛星的可編程性使得更新軌道上的衛星可以執行新的操作，這就為惡意的應用程序上傳到衛星上打開了大門。

與俄烏戰爭有關的一個例子是俄羅斯對Viasat衛星（KA-SAT）網絡的網絡攻擊，使烏克蘭的調制解調器無法運行，導致整個歐洲的組織出現了數千次中斷。該事件發生在入侵開始之前，大大影響了通信和共享態勢感知數據的能力。地面入侵者利用一個錯誤的配置進入衛星運營商的管理系統，然后指示大量的住宅衛星調制解調器從網絡中退出。該事件不僅顯示了衛星系統的脆弱性，而且還揭示了如果將具有安全弱點和漏洞的技術整合在一起，集成系統將具有更高的脆弱性。因此，在整合地面和衛星系統共同運作時，必須創建網絡原生設計，也就是說，從一開始就考慮到網絡問題。

俄烏戰爭已經廣泛表明，空間領域影響到其他混合威脅領域，既為惡意行為者提供工具，又為建立抵御威脅的能力提供資源。與所有混合威脅領域都有聯系。例如，大型衛星群可以作為一種替代性基礎設施，提供通信和PNT服務。在經濟領域，無法使用俄羅斯的發射能力在全球范圍內對商業衛星公司產生了影響，烏克蘭的航天工業在很大程度上被禁用。由于沖突期間對商業能力的使用增加，俄羅斯已經聲稱私人空間資產是戰爭中的合法目標，影響發生在法律領域。表1總結了空間和其他混合威脅領域之間的初步聯系。

表1. 俄烏戰爭中空間和其他混合威脅領域之間的聯系

混合威脅領域	與混合威脅和工具的聯系/影響	與應對混合威脅的聯系
基礎設施	衛星技術是能源、運輸和通信網絡等關鍵基礎設施的關鍵推動因素。	如果地面基礎設施被破壞，像Starlink這樣的大型衛星群可以提供一個替代的通信和PNT系統。
賽博	對衛星網絡（如Viasat）的網絡攻擊可以阻止烏克蘭的通信，并導致整個歐洲組織的服務中斷。俄羅斯正在積極干擾烏克蘭各地的GPS信號。已經有針對Starlink系統的黑客攻擊企圖。	空間公司和國家在實施空間系統和確保它們的網絡安全，以及培訓人們以安全的方式操作它們方面投入了更多努力。
經濟	烏克蘭的航天工業是喪失能力的。由于俄羅斯退出了合作，發射能力受到限制。經濟制裁可以被繞過： 俄羅斯通過盟友和黑市獲得了能力（例如，在無人機制造商大疆暫停在俄羅斯的業務后，俄羅斯仍然可以通過白俄羅斯和伊朗獲得無人機）。	私人空間部門通過雙重用途的空間資產找到新的市場。空間優先事項可能在國家和國際合作中被重新評估。人們必須意識到其他國家的投資對一個目標國家的空間基礎設施的影響。
軍事/國防	天基能力對于戰場上的情報、環境監測、導彈預警和指揮與控制是必不可少的。俄羅斯已經展示了新型武器的威脅，例如摧毀衛星。	衛星使我們有可能在危機出現之前就看到大規模的變化。歷史衛星數據可用于分析戰爭前的局勢，并幫助找到避免升級的方法。有必要調整戰略，制定應對新的空間武器和多樣化的空間威脅的方案。新的私營空間公司可以通過更深入的整合和伙伴關系被看作是傳統的軍事承包商。保護商業資產的需求在增長。
社會/社會性	天基能力可以在危機期間支持社會的重要功能，例如，Starlink確保了烏克蘭的互聯網可用性和通信。公民可以提供資產來支持行動，例如烏克蘭的 "dronations "運動，收集業余和商業用途的無人機；眾籌的ICEYE衛星；以及眾包的局勢意識。	眾籌資金用于購買新的衛星以支持行動。眾包促進了防御意愿和心理彈性： 生成軍事裝備的基層行動支持貢獻者的士氣，以及那些在前線的人。
(公共）行政管理	商業空間能力和信息對烏克蘭各部委很重要。國防部支持公開購買一顆ICEYE衛星。內政部將衛星圖像用于決策和與公民分享信息。	衛星提供了與公民聯系的手段，即使在地面基礎設施被破壞的情況下。
法律	俄羅斯聲稱私人空間資產是戰爭中的合法目標。俄羅斯指出，根據《外層空間條約》，將私人衛星用于軍事目的是挑釁性的，是有問題的。不樂意看到自己的設備被用于軍事目的的私人行為者也會使用法律論據（如無人機制造商大疆，它表示這種使用違反其原則，并有潛在的法律合規問題）。	天基能力可以支持歸屬問題，例如提供戰爭罪的證據。
情報	衛星使情報行動能夠在用其他手段工作非常具有挑戰性的地區進行。	衛星可以揭示陸地上的情報行動，探測例如設備和建筑區域。
外交	俄羅斯已經決定退出國際空間站的合作。在太空中，從俄羅斯延伸出來的國際緊張局勢日益嚴重。失去國際空間站作為一個外交工具和未來科學探索的平臺，對外交關系有重大影響。	促進可持續性和和平利用空間的準則、行動和措施應繼續下去，并鼓勵通過外交途徑擺脫危機。
政治	俄羅斯一直在努力將國際空間站政治化，到目前為止，它是一個純粹的科學合作平臺。其他國家和俄羅斯之間的國際合作被凍結了，預計在很長一段時間內都會如此。	俄烏戰爭表明了獲得衛星服務和區域主權的重要性。小國正在學習新的方法，以便在大國進攻時進行操作。例如，臺灣已經表示，如果中國對臺行動，它將建立一個基于衛星的互聯網。歐盟和北約之間的空間合作正在加深。
信息	俄羅斯已發表挑釁性聲明，稱商業和民用衛星資產成為戰時行動的合法目標。俄羅斯聯邦航天局曾試圖利用國際空間站進行親俄、反烏克蘭的宣傳。航天業有影響力的人，例如埃隆-馬斯克，已經對烏克蘭表示支持并給予指導。	衛星數據和高分辨率圖像有助于挑戰虛假信息。衛星被用來提供有關烏克蘭及其附近地區事件的最新信息。圖像在報紙和在線資源中與公眾分享。衛星使烏克蘭人民能夠接收國際信息。例如，遍布全國的Starlink終端提供可靠的信息來源，幫助減少俄羅斯宣傳的影響。
文化	由于俄羅斯的退出、日益緊張的局勢和對戰略自主權的日益追求，探索和發展空間的合作文化受到威脅。共同的價值觀可以促進區域內或志同道合的盟友之間的合作。	未來的空間合作可能會更加基于價值。空間的可持續利用是一個例子。在空間安全方面，尋求志同道合的伙伴進行合作。私人行為者可能必須在文化上對自己進行定位以進行合作。這種轉變可能會使全球空間治理框架的發展更加困難。

以空間能力對抗混合威脅

觀察戰爭期間的活動

如表1所示，空間技術也被積極用于應對混合威脅行動。例如，衛星實現了最新信息和新聞的共享，使烏克蘭的平民和軍事人員了解情況，而不顧地面渠道的信息操作。應對混合威脅的另一個重要因素是國家和領先的商業和公共組織之間的合作，如美國國家航空航天局和歐空局，空間行業有影響力的人一直在指明方向，也提高了人們對開發更好的空間系統的需求。這場戰爭通過政治對話和共同的信息傳遞加深了北約和歐盟之間的合作，為應對外國信息操縱和干擾等各種類型的威脅提供了更好的能力。這種戰略伙伴關系比以往任何時候都更加有力，支持烏克蘭自衛和保護其人民。歐盟的政治和安全委員會與北大西洋理事會之間定期舉行會議，各工作組之間也經常進行交叉匯報。合作的工作范圍包括，例如，在歐盟和北約防務規劃過程中，在需求重疊的地方作出努力。這場戰爭表明，擁有空間能力并不像獲得這些能力那樣關鍵。這一重要的認識可能會進一步推動國際空間合作和私營空間部門的崛起。為此，建立系統冗余和備用系統的重要性可能會被強調。總而言之，通過私有化和多樣化的空間威脅，能夠拒絕獲得空間能力的行為者群體將變得更加多面。

提高空間技術的復原力

這對于確保關鍵的空間技術在未來仍然有用是至關重要的。要回答的問題是如何提高空間技術的復原力并創建網絡防護系統。提高復原力的一個方法是納入冗余和使用幾個系統的可能性。這樣一來，單一系統的故障就不會妨礙通信能力，例如。最近的一個例子表明，行動不應該依賴單一的衛星通信系統，埃隆-馬斯克宣布Starlink衛星不能在克里米亞使用。這種限制對該地區的部隊行動有直接影響，因為如果不使用其他冗余系統，部隊和指揮部之間就無法有效建立聯系。

有多種網絡安全威脅，在過去設計 "舊空間 "系統時沒有得到適當考慮。必須從一開始就把新系統設計成網絡安全的系統，特別是確保地面部分的安全，防止地面的攻擊和漏洞。建議使用強大的認證和訪問控制程序，以增加系統的復原力。此外，有必要積極監測潛在的安全威脅，以便用適當的行動來減輕它們。這可以通過網絡安全操作中心（CSOC）來完成，它結合了監測和決策技術、人力資源管理人員和流程，以實現準確的網絡態勢感知，并積極應對檢測到的威脅。最好的CSOC是專門的設施，網絡安全分析師在那里持續工作，專注于防御戰略網絡上未經授權的活動。它們可以由民族國家或跨國公司建立和經營。在空間領域，歐空局正在資助開發，以確保歐洲層面的運作。然而，仍然需要為此開發更好的工具，培訓在空間領域工作的人，并開發動態頻譜管理機制，以更有效地保護系統免受干擾。

提高空間系統復原力和可持續性的手段包括空間安全和網絡安全，但也包括經濟和環境的角度。至關重要的是避免產生新的空間碎片，并改善空間碎片和威脅探測能力，以確保衛星服務將對未來幾代人保持有用。有必要開發更好的空間交通管理方法，衛星可以利用自動避免碰撞的程序，使它們能夠對威脅作出迅速反應。從俄烏戰爭中也可以看出，國家和空間領域行為者之間應加強進一步合作，并制定規則和措施，確保和平利用空間。

戰爭期間空間領域的主要行為者和合作形式

全球行為者

在空間領域有積極的全球行為者，如美國、歐盟、中國、俄羅斯和北約。美國有跨越ISR、GPS和連接的能力，而歐盟有自己的定位和地球觀測的旗艦計劃（伽利略和哥白尼）。歐盟還計劃建立自己的安全連接系統，稱為IRIS，作為一個新的旗艦和一個專門的衛星通信基礎設施。這是歐洲目前最重要的空間計劃，旨在支持關鍵用戶和普通公民。中國擁有北斗定位系統、反衛星（ASAT）導彈能力，即摧毀衛星的手段，以及包括月球車在內的深空任務。俄羅斯在發射器、人類和科學任務以及定位方面有長期經驗。最后，北約自2019年起將空間作為其行動領域，利用空間來支持通信、導航和情報等領域的行動和任務。通過使用衛星，北約及其成員國能夠以更快、更有效和更精確的方式應對危機。

國際合作和發射活動

由于戰爭，俄羅斯已經退出了國際空間合作，這對國際空間業務和發射活動產生了重大影響。俄羅斯已經拒絕為西方國家進一步發射任何衛星。聯盟號火箭在建造和供應國際空間站，以及通過定期助推使空間站保持在軌道上方面發揮了作用。目前正在尋找替代品，幸運的是，例如SpaceX已經展示了其向國際空間站發射宇航員的能力。然而，到目前為止，這些發射在很大程度上影響了商業運作，載人飛行也按計劃實施。盡管如此，戰爭的影響在各種形式的合作中是可見的。最近，俄羅斯宇航員和國際空間站指揮官奧列格-阿爾捷米耶夫在9月28日將空間站的指揮權移交給薩曼莎-克里斯托弗雷蒂時說，"戰爭將在各地結束"，她是歐洲國際空間站的第一位女指揮官。戰爭也在催生新的合作形式。中國和俄羅斯宣布合作開發定位系統，將北斗和格洛納斯系統的準確性和可靠性提高到GPS的水平。兩國同意在對方的土地上建立衛星地面站，以提高系統的互操作性。然而，已經很明顯的是，戰爭已經影響了未來許多年內空間產業的基本合作精神。圖1展示了積極參與俄烏戰爭的不同空間行為者的情況概述。

圖1. 俄烏戰爭期間的商業和公共活動以及對國際合作的影響

衛星通信	無人機通信和實現無人機打擊；信息共享和反擊錯誤信息；指揮和控制：支持反擊和炮擊；網絡攻擊的目標
光學和SAR成像	近乎實時的情報和監測：對烏克蘭及周邊地區的大規模態勢感知；眾籌衛星支持軍事；媒體中顯示戰爭恐怖的公共信息；歸屬和指控的證據
國際合作	俄羅斯退出國際合作；衛星發射能力下降；合作精神減弱；重點轉向支持國家/地區主權的活動；中俄合作開發PNT系統

私人公司

私營公司的作用，以及他們提供的服務和設備，從戰爭開始就至關重要。私人行為者的作用可以通過一些關鍵行為者和他們對俄烏戰爭的影響來證明。

SpaceX公司提供了Starlink終端和衛星容量，以支持烏克蘭開展的行動。Starlink已被用于提供連接，以支持反擊或炮擊，并實現從任何地點的縮放通話。這種影響是巨大的，特別是在民用連接、指揮和控制以及情報和態勢感知領域。Starlink連接已被用于監測和協調無人駕駛飛行器，從無人機發送視頻流，并實現無人機的打擊。SpaceX在衛星發射業務中也是一個重要的商業參與者。俄羅斯過去曾發射過許多西方衛星，但由于戰爭，這種活動突然停止。這增加了SpaceX的主導地位，現在它甚至為Starlink在互聯網業務中的競爭對手，如OneWeb，提供發射服務。

Maxar公司正在運營分辨率非常高的衛星。戰爭期間，Maxar和其他商業運營商，如Planet Labs和Pléiades Neo，提供了覆蓋俄羅斯車隊、部隊和機場活動的高質量圖像，這些圖像被新聞界廣泛使用。這些信息在為軍事計劃和公眾對戰爭的看法提供信息方面發揮了關鍵作用。從戰爭一開始，所提供的情報就被用來獲取烏克蘭及其周邊地區的大規模態勢感知數據。圖像顯示了該國境內和附近地區的部隊和車輛的移動情況，并證實了飛機和基礎設施的損壞。使用該數據的一個例子是，首先揭示了6月20日在白俄羅斯靠近烏克蘭邊境的Zjabrovka機場的軍事裝備的堆積，隨后確認了8月10日爆炸對裝備造成的損害。

ICEYE允許烏克蘭武裝部隊以高重訪頻率接收關鍵地點的雷達衛星圖像。與Maxar光學數據不同，合成孔徑雷達（SAR）技術允許透過云層和在夜間成像，為獲得態勢感知數據提供了新的機會。一顆ICEYE衛星是由烏克蘭私人募集的資金購買的。最近有報道說，它在運行的頭兩天檢測到了60多個單位的敵方軍事裝備。因此，俄羅斯軍隊損失的裝甲車價值超過了整個眾籌衛星項目的成本。

烏克蘭的航天工業源遠流長，戰前處于活躍階段，建立了一個不斷增長的私營產業。然而，由于俄羅斯的入侵，它已經被拋入了懷疑之中。許多在初創企業工作的專業人士已經成為士兵。國家空間專業人員希望烏克蘭能夠重新評估空間優先事項，關注新空間時代的安全和技術，隨著私營公司的強勢崛起和小型衛星的使用，并拋棄蘇聯的殘余。然后，一個新的烏克蘭航天工業可以成為烏克蘭安全的基礎，從長遠來看，甚至支持其盟友的空間能力發展。烏克蘭太空專業人士表示，來自埃隆-馬斯克等大人物的公開支持，已經提振了烏克蘭的士氣，并通過指出前進的方向影響了許多組織和政府領導人。如果航天業的領導人與烏克蘭站在一起，這將為在經濟上孤立俄羅斯而努力。

無人機技術相關行為者

無人機在戰爭中發揮了明顯而重要的作用，比迄今為止的任何重大沖突都要大。雙方都使用了數千種不同的空中平臺，包括軍用無人機和小型現成的無人機。像土耳其的Bayraktar這樣的軍用無人機被用于情報行動，以確定敵人的目標，并引導炮火向他們開火。它們在擊沉 "莫斯科 "號軍艦中發揮了作用。小型、廉價的無人機被用來作為神風特攻隊的炸彈，但也被用來發現目標和引導攻擊。作為積極使用無人機的結果，反無人機技術，如用于跟蹤的雷達系統，以及使導航能力失效的定向電磁脈沖，也越來越多地被作為行動的一部分使用。

無人機的使用將許多行為者與戰爭聯系起來。據推測，在西方制裁之后，俄羅斯從伊朗和白俄羅斯以及通過黑市渠道獲得了無人機，而無人機制造商大疆也暫停了在俄羅斯和烏克蘭的商業活動。同時，烏克蘭部署了由普通公民捐贈的業余和商用無人機。

信息領域促進空間的行為者

在與空間有關的信息領域，有影響力的個人的作用是顯而易見的。SpaceX創始人Elon Musk發表了強烈的，甚至是挑釁性的聲明，以獲得對烏克蘭的支持，但也矛盾地強調了由于資金問題，衛星服務可能中斷。在光譜的另一端是時任俄羅斯航天局局長德米特里-羅戈津試圖進行親俄和反烏克蘭的宣傳，并威脅要退出國際空間站合作。法律和道德方面一直是俄羅斯信息活動的一部分（宣布商業衛星為戰爭目標，并指責烏克蘭和西方違反《外層空間條約》）。

信息運動的影響很難評估，但盡管俄羅斯有相反的意圖和嘗試，對信息領域的利用最終使烏克蘭的道路變得更加平坦，因為它使戰爭變得明顯，并使其處于公眾的視野中。烏克蘭從西方國家獲得了驚人的堅實支持。例如，歐盟和五角大樓已經考慮為烏克蘭的星聯衛星網絡提供資金。

討論與結論

自俄烏戰爭開始以來，空間一直發揮著重要作用，軍事力量有效地利用歐洲和美國服務供應商的商業能力來實現其行動。這場戰爭表明，空間領域在戰爭升級之前，即在門檻以下的階段，以及在戰爭期間，都是至關重要的。它在戰爭結束后也是必要的，例如，在評估地區的損害和安全以及為法律歸屬提供證據時。空間領域影響到其他混合威脅領域，既為惡意行為者提供工具，又為建立抵御威脅的復原力提供資源。空間技術和空間環境容易受到混合威脅的影響，特別是在網絡領域，對衛星通信系統的網絡攻擊不僅在烏克蘭而且在其他地區產生了重大影響。

戰爭中的空間領域已經影響到烏克蘭的軍事行動和平民社會的安全。另一方面，民間行為者在天基能力的幫助下，被賦予了支持戰爭的能力。信息領域已經利用天基能力來說明和敘述戰爭。這場戰爭在許多國家產生了巨大的影響，消除了軍事技術的污名。在戰爭之前，有大量的組織根本不想把自己與軍事領域聯系起來，而現在許多商業公司正自豪地介紹他們產品的雙重用途能力。這可能會導致歐盟和北約國家對軍事能力發展的支持增加，因為這些能力被認為可以更廣泛地增強社會的復原力。在戰略防御能力發展項目的工業合作中納入兩用技術的興趣可能會增加。這也將提出政府保護商業資產的意愿和能力問題。

從空間領域的角度來看，沖突的主要行為者包括全球行為者，如美國、俄羅斯、北約和歐盟，但也包括前所未有地增加的私營公司及其空間資產的作用。特別是SpaceX公司，作為通信技術和發射服務的提供者，其全球作用已經增加。在Starlink的幫助下，眾包態勢感知，以及眾籌作為資助空間能力的工具，已經表明個人作為安全行為者在現代社會中的作用越來越大。如果有效利用，這一發展將促進全面安全，并在未來建立復原力。然而，這種類型的授權可能是雙向的，這意味著個人在部署空間能力的惡意活動中的作用可能在未來增長，適當地改變和增加混合威脅的潛力。然而，盡管安全行為者的角色模糊不清，政府和當局的法律責任不會消失。個人可以為安全作出貢獻，但他們不能被視為對確保安全負責，因為只有當局擁有法律規定的管轄權。

戰爭將通過合作形式和環境的變化、空間能力的重新優先化、商業技術和服務的增加以及更多的用途，對空間領域的發展產生長期影響。同時，戰爭增加了區域對戰略自主的努力，例如歐洲實施自己的衛星通信星座的目標。

基于這項研究的初步影響可以歸納為四個關鍵的啟示：

1.眾包態勢感知的力量已經在戰爭中得到了體現。然而，部分不清楚如何驗證眾包數據并防止在決策中納入故意的惡意數據。空間技術在這里可以有相關的用途，例如，用衛星成像來驗證報告的事件。公民在支持行動中的作用越來越大，引起了關于當局的責任和作用的法律問題。

2.俄烏戰爭為基于衛星的技術鋪平了道路，使之成為軍隊和平民容易獲得的日常工具。這不僅可以促進對軍事領域的混合威脅的復原力，也可以促進心理上的復原力。在危機和戰爭情況下做出貢獻的能力，以及做一些具體和有形的事情，將促進和維持個人的心理復原力和防御意愿。復原力也可以通過信息領域得到支持：在危機中，人們會要求獲得關于局勢的最新信息。通過衛星檢索的數據將有助于滿足這一需求。它也可以有利于打擊混合威脅的信息運動，以及人們對信息領域的影響活動的復原力。

3.在軍事行動中使用商業空間資產正在模糊戰爭中軍事和民事行為者之間的界限。烏克蘭的人們已經集資購買了一顆衛星來支持行動，這顆衛星已經成功地用于軍事行動。商業行為者甚至不一定知道他們的技術是雙重用途的。因此，參與戰爭的決定無意中被外包給了使用商業行為體技術的人。這在道德上可能是有問題的，因為一些行為者希望不參與戰爭或選擇自己的一方，并拒絕敵對行為者獲得其資產。評估空間領域的威脅--即構成威脅的能力和行為者，以及評估潛在影響--變得越來越困難。

4.衛星技術的發展及其使用也促進了可用于軍事目的的新能力組合。無人機已經對烏克蘭的行動產生了重大影響，并將在未來其他地方的沖突中發揮突出作用。因此，各國應發展其在無人機和反無人機技術方面的能力。當無人機配備了衛星連接，它們可以在非常大的區域內有效使用，這一發展也得到了歐洲航天局的支持。顯然，空軍將需要為無人機行動做更多的準備。無人機的作用在門檻以下的階段也可能會增長。除了軍事方面，無人機可能對其他安全機構和社會的重要功能，如關鍵基礎設施，構成越來越嚴重的威脅。

本報告重點討論與人工智能系統可能缺乏可預測性而導致的有關風險--被稱為可預測性問題--及其對國家安全領域人工智能系統治理的影響。人工智能系統的可預測性表明人們可以在多大程度上回答這個問題：人工智能系統會做什么？可預測性問題既可以指人工智能系統的正確結果，也可以指不正確的結果，因為問題不在于這些結果是否符合系統工作的邏輯，而是在部署時是否有可能預見到這些結果。

人們越來越擔心，使用不可預測的人工智能系統為高風險決策提供信息可能會導致災難性的后果，這將破壞公眾對部署這些系統的組織的信任，并可能侵蝕政府的聲譽。在國家安全領域，人工智能的使用引入了一個新的不確定性來源，可能會阻礙風險管理程序，并可能使責任鏈變得混亂。在這個領域，可預測性問題的影響可能導致關鍵基礎設施的安全風險、個人權利和福祉的風險、沖突升級或外交影響。

在本報告中，我們首先從技術和社會技術的角度分析了可預測性問題，然后集中討論了英國、歐盟和美國的相關政策，考慮它們是否以及如何解決這個問題。從技術角度來看，我們認為，鑒于人工智能系統的設計、開發和部署的多層面過程，不可能考慮到所有的錯誤來源或可能產生的新行為。此外，即使在理想的情況下，在設計或開發階段沒有錯誤可以假設或檢測，一旦部署了人工智能系統，仍然可能發展出形式上正確的（但不想要的）結果，這在部署時是無法預見的。

我們通過關注人機編隊（HMT-AI）來分析可預測性問題的社會技術影響。人機編隊代表了一種越來越普遍的人工智能系統部署模式。在HMT-AI中，人類咨詢、協調、依賴、發展并與人工智能代理交換任務。由于HMT-AI結合了人類和人工的自主性，它們通過增加人工和人類代理及其環境之間的互動的數量和類型而加劇了可預測性問題。在這種情況下，我們發現可預測性問題的三個主要來源：人機交互、人員培訓和（過度）信任。人機交互可能會助長不可預測的結果，因為它們可以掩蓋、扭曲或過分詳細地描述人工智能系統的工作原理，而培訓計劃可能沒有考慮到人工智能技術的學習能力和HMT-AI的長期慣例建設。同樣，在HMTAI中，人類代理人不加批判地接受AI系統的結果，這種過度信任的動態也可能導致無法預測的結果。

在確定了可預測性問題的一些根本原因之后，我們分析了英國、歐盟和美國的政策，以評估這些原因是否在相關的政策文件中被涵蓋，如果是的話，如何以及在何種程度上被涵蓋。我們確定了四個主要主題和一個缺口。它們是：控制、監督和價值調整；資源提升的方法；可信賴人工智能的發展；以及缺乏對風險管理措施的關注，以遏制可預測性問題的影響。

我們的政策分析包括八個建議，以減輕與可預測性問題有關的風險。關鍵的建議是將治理方法集中在HMTAI上，而不僅僅是AI系統，并將可預測性問題概念化為多維度的，解決方案集中在HMT-AI組成的共同標準和準則上。在這些標準和準則中，可信人工智能的要求是特別相關的，應該與評估人工智能系統的可預測性的標準和認證計劃以及審計HMT-AI的程序結合起來。支持在國家安全中使用HMT-AI的決定的成本效益分析和影響評估應該考慮到可預測性問題及其對人權、民主價值的潛在影響，以及意外后果的風險。為了確保在部署潛在的不可預測的人工智能系統時進行充分的風險管理，我們建議調整ALARP原則--在合理可行的情況下盡量降低--作為制定HMT-AI中可預測性問題的人工智能特定風險評估框架的基礎。

擬議的基于ALARP的框架將提供有用的實際指導，但僅僅是這樣還不足以識別和減輕可預測性問題所帶來的風險。需要額外的政策、指導和培訓來充分考慮人工智能可預測性問題帶來的風險。人工智能系統支持的決策的影響越大，設計、開發和使用該系統的人的謹慎責任就越大，可接受的風險門檻也越低。這些分析和建議應該被理解為可操作的見解和實用的建議，以支持相關的利益相關者在國家安全背景下促進社會可接受的和道德上合理的人工智能的使用。

建議

建議1. 政府應撥出研究經費，發展公私合作，對HMT-AI進行縱向研究。這項研究應側重于HMT-AI中的新舊決策模式，以評估編隊協議建設和培訓對績效和控制措施的影響。重點應放在為HMT-AI的具體動態定義新的培訓協議，以及加快風險管理標準和HMT-AI績效評估的發展。

建議2. 應該建立一個專門的HMT-AI認證計劃，以促進行業對為HMT-AI設計的AI系統的設計要求和評估的共識。任務之間的通用性、有效的溝通、性能的一致性以及對新隊友的適應性都應該包括在這樣一個認證計劃中。在開發不足的ISO標準的基礎上，這個認證計劃還應該擴展到過程的可追溯性和決策的問責制，以及評估HMT-AI信任程度的審計機制。這對于抑制HMT-AI中的過度信任和自滿態度是必要的，這種態度維持或擴大了可預測性問題。

建議3. 對國家安全領域的可預測性問題的政策反應應該側重于管理HMT-AI團隊，而不是單獨的AI系統。

建議4. 國家安全領域的HMT-AI的成本效益分析（CBA）應該包括對AI系統的可預測性以及技術和操作層面的相關道德風險的評估。為了促進各安全機構之間的一致評估，應該定義一個評估人工智能系統可預測性的標準量表，在這個量表上，使用（或不使用）人工智能的選擇應該根據上下文的CBA以及考慮公眾對風險和相關利益的態度來證明。這個尺度的定義應屬于獨立的第三方行為者的職權范圍，即與部署HMT-AI的公共機構不同。

建議5. 與其說是 "更多 "或 "更少 "的可預測性，政策建議應側重于可預測性的權衡，明確具體建議旨在解決可預測性問題的哪個方面，以何種方式解決，以及它們有可能加劇哪些方面，哪些緩解措施將被落實到位。政策應該認識到，可預測性是一個多維度的概念，在一個層面上可預測性的收益可能會以另一個層面的損失為代價。

建議6. 關于國家安全中人工智能可預測性問題的政策應該在正式和操作層面上解決可信度和不可預測性之間的聯系。例如，應該給人工智能系統一個可修正的可預測性分數，這應該包括在對系統的可信任度的評估中。人工智能系統的可信賴性應包括成本效益分析，以評估不想要的行為在不同部署背景下可能帶來的風險。

建議7. 應該為不可預測的人工智能建立風險閾值，這些閾值將圍繞不可預測行為的風險嚴重程度映射到其自身的可預測程度（例如，劃分為已知的已知因素、已知的未知因素等）。這些閾值反過來將為風險管理過程的發展提供信息，允許根據風險的可預測性及其影響對其進行優先排序。

建議8. 應該制定一個基于ALARP的框架，以評估不可預測的人工智能和HMT-AI的風險，并為任何給定的環境確定可接受的最大程度的不可預測性。這個框架應該包括:

• 對特定人工智能系統和HMT-AI的可預測程度的定量評估；
• 對導致部署人工智能系統的設計、開發和/或采購步驟的可追溯性的評估；
• 對部署條件的評估，例如，HMT-AI、操作員（或HMT-AI成員）的培訓水平、交互的透明程度、人類對AI系統的控制水平；
• 對部署該系統的潛在風險和預期收益進行成本效益分析（根據建議4）；
• 對假設情況的分析，以考慮風險暴露或緩解措施的有效性如何隨部署情況而變化；
• 人為推翻系統的協議和補救機制。

本報告記錄了通過利用深度學習（DL）和模糊邏輯在空間和光譜領域之間整合信息，來加強多模態傳感器融合的研究成果。總的來說，這種方法通過融合不同的傳感器數據豐富了信息獲取，這對情報收集、數據傳輸和遙感信息的可視化產生了積極的影響。總體方法是利用最先進的數據融合數據集，為并發的多模態傳感器數據實施DL架構，然后通過整合模糊邏輯和模糊聚合來擴展這些DL能力，以擴大可攝入信息的范圍。這項研究取得的幾項進展包括：

• 將DL模型實施到片上系統（SoC）硬件中
• 高光譜圖像（HSI）數據的DL
  • 1.在HSI上建立DL，以獲得水的特性和底層深度
  • 2.在HSI上使用開放集識別方法
• 框架內融合方法的消融研究
• 使用DL和模糊聚合的HSI和LiDAR多模態傳感器融合的新框架
• 探討神經模糊邏輯在遙感數據中復雜場景的不確定性下自動推理的作用和實用性

出版物[1, 2, 3, 4, 5]進一步詳細介紹了取得的進展。

美國陸軍CCDC C5ISR中心的夜視和電子傳感器局（NVESD）的任務是開發低光和紅外傳感器技術，其形式包括空中/車載傳感器、步兵武器傳感器、頭戴式傳感器和顯示器。本文討論了NVESD最近獲得的一個沉浸式測試環境，它能夠為不同的傳感器系統進行虛擬原型設計練習，同樣也能夠作為一個沉浸式環境，檢驗AR顯示的變化以及向人類操作者展示AR信息的方法。該沉浸式環境包括一個 "綠色房間"，由有機玻璃板組成，通過可控的電致發光帶發出綠光。一對攝像機與Vive虛擬現實頭盔（HTC公司）配對，用于形成真實物體和虛擬覆蓋的復合視圖；在沉浸式測試環境中觀察到的任何物體對用戶來說都是可見的，但開放的綠色空間被虛擬環境取代。我們描述了傳感器和AR技術的新系統和模擬用例，描述了這種模擬技術如何能夠嚴格控制經驗場景，對設備特性進行有力的評估。最終，這種模擬將允許士兵在第一個物理原型建造之前體驗傳感器的特性和AR顯示，在采購生命周期的設計階段早期征求寶貴的用戶反饋。

本文概述了一個認知維度框架，旨在指導課程開發人員和分析人員組織和評估學習活動，向美海軍陸戰隊員介紹任何行動區的人群認知維度。該框架包括一系列按主題組織的問題和議題，旨在提高海軍陸戰隊員預測和影響作戰環境中各種人群的行動和決策的能力，以實現預期的結果。本文還將該框架置于海軍陸戰隊對信息環境認知層面的理解中，并描述了先進作戰文化中心（CAOCL）如何支持這些行動。

這個頂點項目評估了使用區塊鏈技術來解決一些挑戰，即越來越多的不同的傳感器數據和一個信息豐富的環境，可以迅速壓倒有效的決策過程。該團隊探討了區塊鏈如何用于各種國防應用，以驗證用戶，驗證輸入人工智能模型的傳感器數據，限制對數據的訪問，并在數據生命周期內提供審計跟蹤。該團隊為實施區塊鏈的戰術數據、人工智能和機器學習應用開發了一個概念設計；確定了在戰術領域實施區塊鏈所涉及的挑戰和限制；描述了區塊鏈對這些不同應用的好處；并評估了這個項目的發現，以提出未來對更廣泛的區塊鏈應用的研究。該團隊通過開發三個用例來實現這一目標。一個用例展示了區塊鏈在 "輕數據"信息環境中的戰術邊緣使用。第二個用例探索了區塊鏈在電子健康記錄中對醫療信息的保護。第三個用例研究了區塊鏈在使用多個傳感器收集化學武器防御數據方面的應用，以支持使用人工智能和機器學習的測量和簽名智能分析。

未來針對同級或近級對手的大規模作戰行動，除了更傳統的空中、陸地、海上和空間等物理領域外，還將涉及網絡空間領域。數據和信息在這個連續體中的每一個點上所發揮的作用都不能被低估。此外，同時在多個領域進行有效溝通和協調的能力--擁有必要的指揮和控制--取決于可獲得的和可靠的信息。美國陸軍正在起草一份新的陸軍學說出版物3-13，標題為 "信息"，"將信息的軍事應用與所有作戰功能、部門和戰爭形式聯系起來"（美國陸軍聯合武器中心2022，2）。陸軍如何在戰場上保持優勢的這些轉變，強調了數據和信息作為戰爭工具的關鍵作用。

這個頂點項目的主要目標是探索區塊鏈在與國防部相關的各種情況下的使用。首先，該團隊研究了目前關于區塊鏈和相鄰主題的工作，如物聯網（IoT）、大數據、人工智能（AI）和機器學習（ML）。研究揭示了一個名為 "戰場物聯網"（IoBT）的新興概念。Tosh等人（2018）寫道，IoBT可以滿足 "對分散框架的強烈需求......以服務于戰場環境的目的"（2）。Kott、Ananthram和West（2016）強調了與IoBT可用性、保密性和完整性相關的幾個網絡安全挑戰，而Tosh等人（2018）討論了區塊鏈技術如何有利于IoBT架構。

除了網絡上的無數設備（如IoBT），數據存儲是管理數據的另一個關鍵方面，無論是現在還是未來以去中心化信息為標志的環境。區塊鏈，當與數據存儲機制的使用相結合時，可以幫助IoBT設備及其數據的可用性、保密性和完整性。該團隊研究了使用戰術數據結構作為 "鏈外 "數據存儲機制的潛力。數據結構使數據的發現、治理和消費自動化，使用戶能夠在他們需要的時候和地點訪問數據，而不需要對數據的存放地點有任何了解。數據結構是一種機制，可以將眾多的數據管理源連接在一起，以促進數據的可訪問性--無論其位于何處。這些數據管理源可以是傳統的數據庫、數據湖（IBM 2018），或數據倉庫（IBM 2021）。因此，戰術數據結構可能是一個可行的解決方案，以促進跨作戰人員功能和任務指揮系統的數據訪問（Patel等人，2021）。

這項研究的洞察力與現有的概念重疊，如數據生命周期和國防部的共同決策框架：觀察-定向-決定-行動（OODA）循環。數據生命周期一般有四個階段：數據創建（或生成）、數據閱讀（或消費）、數據更新（或修改）和數據刪除（或歸檔）。這些階段幾乎適用于任何類型系統中的每一種數據。了解在生命周期的每個階段與數據的互動如何影響數據的固有可靠性是很重要的。追蹤數據在這個數據生命周期中的運動提供了數據來源，這使得潛在的數據消費者能夠確定數據的可靠性和有效性。隨著決策者在實施OODA循環框架中使用數據（以及對該數據的下游分析，例如在人工智能的協助下），數據出處的關鍵性變得很明顯。區塊鏈的使用可以提供數據可靠性的內在保證，這反過來又減少了OODA循環的時間，改善了決策。

接下來，該團隊開發了一些通用的系統工程架構，以說明區塊鏈如何解決數據出處并確保這些數據的信任。這個過程確定了從各種用戶（例如，如數據所有者和消費者）到需要的軟件系統，以及數據結構，和Hyperledger Fabric（HLF）網絡（即區塊鏈組件）的各種行為者。此外，可能需要幾個應用編程接口（API）：一個訪問API，一個數據出處API，和一個企業API。利用區塊鏈提供可靠的數據出處的總體重點是提供一種新的方法，運營商可以跟蹤設備和數據的編輯者。

然后通過開發三個用例來擴展這個架構，每個用例都有其特定的架構，這進一步說明了區塊鏈的實施可以如何運作，并評估其效用和局限性。這些用例使團隊能夠探索區塊鏈在驗證用戶、驗證輸入人工智能模型的傳感器數據、限制對數據的訪問以及提供整個數據生命周期的審計跟蹤方面的潛力。

在第一個用例中，我們探討了區塊鏈如何在戰術邊緣促進安全和可信的數據傳輸，以利用遠程火力。第二個用例在更多的操作背景下提供了一個例子，區塊鏈提供了一個審計跟蹤，以實現一個強大的電子健康記錄（EHR），可以在醫療服務的連續過程中的任何點進行訪問。最后，該團隊的第三個用例是管理來自現場傳感器的數據流，并進入人工智能模型，以支持特定類型的情報（例如，用于化學防御工作的測量和簽名情報（MASINT））。這個用例既有業務背景，也有戰略背景，并展示了區塊鏈如何確保輸入人工智能模型的數據是有效和可靠的。

雖然這些用例利用了一個簡化的架構來促進區塊鏈的名義應用，但它還是展示了這項技術在解決或至少緩解當前和未來管理和保護大量數據的挑戰方面的真正潛力。該團隊能夠探索在區塊鏈上和區塊鏈外存儲數據的選項。這些選擇表明，區塊鏈技術如何能夠適應具體情況--不僅是在戰略、作戰和戰術背景下，而且是在各軍種之間，以滿足其獨特的任務需求。未來的聯合部隊在生成和消費數據方面需要精明，這些數據對于確保戰場上的優勢是必不可少的，但在武裝沖突之間的和平時期也是至關重要的，但競爭激烈。

本報告是在 FA9453-19-1-0078 資助下編寫的。首先，提出了兩種數值方法來解決通信和導航中產生的非線性優化問題。其次，開發了兩個關于機器學習模型的解決方案質量和安全性的結果。

該研究項目的目標是開發高效的大規模非線性優化算法，以解決通信和導航方面的數據分析問題。這些問題被公認為在數學上具有挑戰性，并與空軍的利益直接相關。

在資助期間，我們成功研究了兩個研究方向。首先，我們設計了大規模非線性優化問題的最佳一階方法。在這個方向上，我們提出了兩個一階方法，可以對決策變量進行近似梯度更新。這兩種方法都可以解決分散通信的多Agent優化所產生的非線性優化問題。通過將多代理優化重新表述為約束性問題，我們開發的方法可以以最佳梯度/操作者評估復雜度來解決問題。我們開發的方法也可用于解決圖像重建問題。

第二，我們分析了機器學習模型中的解決方案質量和安全問題。在這個方向上，我們完成了兩個研究結果。我們的第一個成果是關于在多集群環境下，從二元結果的條件邏輯回歸模型中計算出來的估計值的屬性。我們表明，當每個單獨的數據點被無限次復制時，來自該模型的條件最大似然估計值漸進地接近最大似然估計值。我們的第二個結果是關于安全的矩陣乘法問題，我們設計了一種準確和安全地進行分布式矩陣乘法的方法。我們的安全協議可以確保在進行這種矩陣乘法的通信過程中沒有任何信息被泄露。

機器人是一個具有挑戰性的領域，需要軟件和硬件的融合來完成所需的自主任務。任何工作流程的關鍵是在部署到生產環境之前對軟件進行自動構建和測試。本報告討論了美國陸軍作戰能力發展司令部陸軍研究實驗室（ARL）的無人自主車輛軟件研究平臺MAVericks的軟件開發過程中使用的持續集成/持續交付工具的重要性和創建情況。這個工具在ARL進行的快速研究和開發中起著至關重要的作用--包括模擬和嵌入式硬件目標的自動構建測試，以及驗證軟件在環模擬中的預期行為。

持續集成/持續交付（CI/CD）是軟件開發中常用的工具，用于自動構建、測試和部署代碼。這個工具對于提高研究的速度和效率至關重要，同時確保在增加或改變新功能時功能不受阻礙。在CI/CD之前，軟件開發過程是具有挑戰性的，隨著越來越多的合作者修改代碼庫，任何新的開發都有可能破壞現有的功能--比如代碼不再構建，自主行為和故障保護裝置不再按預期工作。

本報告重點關注美國陸軍作戰能力發展司令部（DEVCOM）陸軍研究實驗室（ARL）的MAVericks無人自主飛行器（UAV）軟件平臺的CI/CD集成，該平臺建立在開源平臺ROS2和PX4之上。ROS2是一套用于構建機器人應用的軟件庫和工具，而PX4是一個強大的無人機飛行控制軟件。利用這兩個平臺，MAVericks是一個專注于敏捷飛行的大型合作項目，在模擬和機器人平臺上都能發揮作用。MAVericks的目標是在ModalAI的VOXL和RB5硬件平臺上運行，因為它提供了尺寸、重量和功率，同時也是藍色無人機項目的合作伙伴，這意味著他們得到了國防創新部門的資助，以符合2020年國防授權法第848條的規定。

合作者包括美國軍事學院的西點軍校，作為分布式和協作式智能系統和技術項目的一部分；加州大學伯克利分校，作為規模化和穩健的自治項目的一部分；以及馬里蘭大學的人工智能和多代理系統的自治項目--而且這個名單一直在增加。此外，ARL一直在尋求提高其算法的穩健性和成熟的能力，以過渡到DEVCOM和國防部的其他組織。隨著許多合作者加入MAVericks，重要的是要確保每次修改后有最低限度的可用功能，以鼓勵快速加入和貢獻。MAVericks是一個由一百多個軟件包組成的大型研究平臺，重要的是每個軟件包都能可靠地構建和運行。通常情況下，合作者只關心幾個軟件包，他們可以很容易地進行修改和添加，而不需要對不相關的問題進行排查，這一點至關重要。由于這種不斷增長的社區，很容易偶然地引入錯誤或破壞不相關的功能。因此，CI/CD是一個很好的解決方案，它將為不同的用戶群體提高平臺的可靠性和可用性。

CI/CD管道實現了許多簡化開發的功能。它可以完全構建整個平臺，確保新用戶的依賴性安裝成功，在模擬環境中運行和測試平臺，以確保自主行為正常工作，并快速構建壓縮的工作空間，以防止在無人機上構建。

在自主系統的軟件開發中，一個有問題的情況是，用戶修改了幾個包，但只構建和測試了一個特定包。這樣，代碼就被合并到了生產中，而沒有驗證它對其他人是否有效。如果未經測試的修改被合并，依賴這些修改的包可能不再構建或通過所有的測試案例。

從用戶的角度來看，CI/CD是由用戶創建代碼合并請求（MR）來觸發的，將他們的修改添加到主分支。這就啟動了CI/CD，建立了一個管道。該管道包括四個階段：構建-依賴、構建-完整、測試和部署。對于每個階段，可以并行地運行多個作業來完成該階段。在每個作業中，流水線首先將合并后的變化復制到一個新的環境中，并完成一個特定的任務。在流水線的最后，一個完全構建的版本被上傳，并準備在無人機上閃現。如果任何步驟失敗，其余的管道階段將被中止，并通知用戶到底是什么地方出了問題，以便他們能夠解決任何問題。管線的概述見圖1。

在本報告中，描述了MAVericks CI/CD的基礎，然后詳細介紹了管道中的每個階段，以及所克服的幾個挑戰。