俄羅斯等大國反太空能力的提高可能會危及美國賴以實現廣泛軍事和經濟功能的天基能力。美國和對手能力的擴散導致不穩定的太空競爭，增加意外軍事升級的風險。在本報告中，作者研究了有關太空領域升級的傳統智慧，就美國太空部隊（USSF）和其他利益相關方如何更好地做好準備以阻止和管理升級提出了建議。他們研究了與穩定有關的六個命題的影響：（1）在沖突早期使用進攻能力的動機，（2）利用外國和商業系統的好處，（3）通信渠道對預防危機和緩和危機的效用，（4）促進共同的負責任行為規范的可行性，（5）選擇性啟示的戰略利益，以及（6）使用可逆能力來管理升級。

主要結論

• 美國國防部太空企業應分別評估美國和對手在危機和沖突的不同階段發動攻擊的動機。識別對手對抗災能力較強或較弱的架構的反應是有價值的。
• 加強商業、盟國和伙伴國星座的復原力有助于阻止攻擊，但可能還不夠。鑒于商業衛星很可能成為攻擊目標，闡明美國對攻擊商業衛星的潛在應對措施可增強威懾力。
• 美國太空部隊應做好準備，以應對在危機或沖突中無法與大國建立通信渠道的戰略環境。然而，如果大國的觀點發生變化，繼續提供溝通渠道可能是值得的。
• 盡管美國的準則倡導面臨重重障礙，但堅持不懈地嘗試開啟對話對于保留未來改進的可能性仍有價值。美國的準則倡導還能增強美國盟友和合作伙伴之間的凝聚力，有助于抵制大國違背美國利益的替代方案。
• 提高發布有關當前空間能力和新出現風險的信息的能力，將增強美國說服其他行為體認識當前環境固有的危險和所期望的應對措施的益處的能力。
• 決策者應權衡選擇性披露的預期信號效益與使對手開發可能降低所披露能力軍事效用的反制措施的機會成本。
• 在展示或披露美國太空能力的同時，還應該提供額外的戰略信息，以提高對手按預期解讀信息的可能性。

本報告的結論是，無人機改變了烏克蘭戰爭的戰場，但改變的方式是進化而非革命。雖然戰術創新層出不窮，無人機也提供了一些新能力，但它們的影響并沒有達到真正的顛覆性變革，也就是所謂的軍事革命。在大多數情況下，俄羅斯和烏克蘭的無人機仍由人類駕駛，沒有廣泛聯網，而且規模較小，這意味著它們的影響往往是局部的。在某種程度上，無人機之所以沒有給烏克蘭或俄羅斯帶來戰場上的決定性優勢，是因為雙方都在進行快節奏的創新和仿效的雙面循環。由于許多無人機技術是商業或雙重用途的，因此很容易獲得，這意味著創新很快就會擴散到敵方。俄軍在采用商用和 DIY 神風特攻隊無人機方面一直是快速追隨者。同樣，烏克蘭部隊也試圖在數量和質量上與俄羅斯的軍用無人機相媲美，但由于涉及軍事專用技術，烏克蘭人一直無法完全縮小這一差距。

本報告是探索無人機如何影響大國競爭和中美未來潛在戰爭的大型項目的一部分。報告重點介紹了烏克蘭無人機行動的經驗教訓。它為當今種類繁多的無人機--軍用、商用和神風特攻隊無人機--提供了一種新穎的分類方法，以便更準確地討論它們的影響；它概述了烏克蘭沖突迄今為止的情況；它還深入分析了每種無人機在這場戰爭中的主要發展情況。

除了對軍事事務中是否發生了一場革命進行總體評估外，本分析還對烏克蘭戰爭和更廣泛的無人機戰爭提出了一些見解。

在烏克蘭戰爭中：

• 烏克蘭在商業技術和軟件方面的創新一直領先于俄羅斯，但俄羅斯部隊也迅速調整并效仿了烏克蘭的成功經驗。一個重要的例子是，烏克蘭率先在神風特攻中使用第一人稱視角（FPV）無人機，并開始制造 DIY 廉價神風特攻無人機。俄羅斯迅速跟進，使用 FPV 神風特攻隊無人機與烏克蘭 2023 年夏季的反攻展開較量。
• 志愿者網絡在為烏克蘭和俄羅斯軍隊獲取、改裝和制造商用及 DIY 無人機方面發揮了前所未有的作用。由于嚴重依賴商業或雙重用途技術，平民得以加強無人機生產。他們還領導了更廣泛的努力，通過確定最佳實踐和開設培訓課程，使無人機的使用專業化。
• 俄羅斯在軍用無人機方面擁有優勢，這使其部隊能夠看到并打擊前線后方更遠的地方，而烏克蘭部隊在這方面存在差距。俄羅斯在參戰時擁有合理的庫存，并加強了其最有效的軍用無人機的生產，以滿足當前的需求。俄羅斯現在擁有足夠多的 Orlan-10 和 ZALA 型偵察無人機，烏克蘭軍隊有時懶得試圖擊落它們，因為烏克蘭人知道無人機會被替換。相比之下，烏克蘭的軍用無人機庫存較少，包括情報、監視和偵察（ISR）無人機和神風特攻隊無人機，這限制了其部隊在前線后方的可見度和覆蓋范圍。由于烏克蘭政府正在大力投資本土無人機產業，這一差距最終可能會縮小。
• 在烏克蘭戰爭中，無人機是以堆疊而非成群的方式行動的。無人機在作為無人駕駛系統的更大團隊的一部分運行時會更加有效。無人機群通常由更多單元組成，可自主協調行為。在烏克蘭戰爭中，雙方使用的無人機都是通過多個無人機操作員使用基于軟件的戰斗網絡、傳統通信手段或商業通信平臺進行協調的。雙方都聲稱正在使用人工智能來提高無人機打擊目標的能力，但其使用可能是有限的。
• 俄羅斯和烏克蘭軍隊正在使用遠程神風無人機進行穿透性戰略打擊。如果沒有這些無人機，烏克蘭軍隊就不具備打擊俄羅斯和克里米亞境內縱深目標的能力。俄軍使用 "神風特攻隊 "無人機對其更為昂貴的遠程巡航導彈和彈道導彈進行補充，吸收烏克蘭地對空導彈（SAM）攔截器，識別防空系統的位置，并制造復雜的異質攻擊。目前尚不清楚戰略打擊是否會削弱公眾對戰爭的支持，但戰略打擊可能會轉移前線稀缺的防空資產。
• 在烏克蘭戰爭中，雙方都在嘗試反無人機能力。電子戰（EW）是阻止無人機的最有效方法，但烏克蘭和俄羅斯軍隊正在嘗試從簡單的障礙物（如鋼絲網）到無人機狗斗等各種反擊手段。無人機與反無人機競爭的一個關鍵部分是使用 AeroScope 和 WindtalkerX 等無人機跟蹤軟件尋找和攻擊無人機操作員。由于商用無人機和 FPV 神風特攻隊無人機操作員必須待在無人機操作區域附近，因此很容易被發現和攻擊。

關于無人機戰爭更普遍的教訓包括

• 無人機的可獲得性和可負擔性正在以前所未有的規模創造新的能力，并改變戰場。這方面的三個主要例子是：商業無人機在前線無處不在；FPV 神風特攻隊無人機用于視線外殺傷人員和反車輛攻擊；遠程神風特攻隊無人機用于戰略打擊。所有這些任務都可以由更昂貴的軍事系統來完成，如軍用無人機、傳統的有人駕駛空軍、反坦克武器或火炮。最大的區別在于，由于烏克蘭使用的商業衍生型無人機既便宜又多，因此無人機的庫存比以前更多，從而使無人機得以廣泛使用。
• 與無人機襲擊相比，監視和瞄準任務仍然更為重要。盡管社交媒體上盛傳商用四旋翼無人機向士兵投擲手榴彈或撞向坦克的視頻，但無人機最重要的任務一直是收集情報和獲取目標信息。各級地面部隊都在使用不同類型的無人機來提高態勢感知、規劃和行動能力。
• 商用無人機使集中兵力、出其不意和開展進攻行動變得更加困難。無人機能更清楚地看到前線以外的敵軍動向，使烏克蘭和俄羅斯軍隊難以集結部隊。在這種環境下，進攻行動雖然困難，但并非不可能。如果有強大的防御，長時間的轟炸可以削弱敵人的力量，逐步奪取領土。
• 神風特攻隊 FPV 無人機可提供廉價的精確打擊能力，但屬于視距外戰術武器，主要用于擴大地面部隊的覆蓋范圍。FPV 無人機本質上是非常廉價的反坦克武器，但其射程大約是最先進反坦克武器的六倍。它們最大的缺點是有效載荷容量小，這限制了它們的破壞力，而且 FPV 無人機與現代反坦克武器不同，不是自動開火系統。相反，FPV 無人機駕駛員需要接受培訓，而且必須非常熟練，才能有效地操縱快速無人機，將其撞向裝甲目標的薄弱部位。即使經驗豐富或運氣好的 FPV 操作員可能會摧毀一輛坦克，但更常見的情況是，FPV 攻擊最多只能使大型車輛癱瘓，然后再通過后續炮擊或空襲將其摧毀。
• 即使是大量的小型無人機也無法與炮火相比。總體而言，無人機攻擊是對間接火力武器的補充，但不能替代榴彈炮。普通炮彈的爆炸威力更大，而且可以快速發射大量炮彈。因此，炮擊的火力遠遠超過許多小型無人機共同提供的火力。
• 無人機提供了經濟實惠的空中力量，但它們并未取代傳統空軍，也無法獲得空中優勢。大多數空軍的核心任務是獲取和維持空中優勢，即在空中開展行動的自由，包括抵御敵方空中攻擊和開展空對地進攻行動。獲取空中優勢通常需要通過空對空交戰或攻擊空軍基地以及壓制或摧毀地面防空系統來摧毀對方空軍。曾發生過幾次無人機狗斗和神風特攻隊無人機襲擊俄羅斯轟炸機空軍基地的事件，但這些任務很少。俄軍在前線附近進行了有效的無人機壓制敵方防空（SEAD）行動，但并未摧毀烏克蘭的遠程防空系統。由于雙方都沒有取得空中優勢，因此都依賴于對峙攻擊，而不是直接攻擊縱深目標。
• 無人機的生存能力并不比載人飛機更強，相反，無人機可以接受更大的風險。無人機容易受到許多反制措施的攻擊，尤其是電子戰、火炮和防空導彈。就像各國在第二次世界大戰中使用轟炸機時艱難地發現的那樣，無人機 "并不總能通過"。由于無人機價格低廉且不載人，雙方都愿意派其執行成功概率較低的危險任務。
• 如果無人機便宜且數量多，就不一定要有生存能力，因為可以通過重組獲得恢復能力。由于無人機易受攻擊，因此必須足夠便宜且易于制造，以便隨時更換。如果對商用無人機進行加固以抵御電子攻擊，將顯著提高成本，但雙方都選擇了購買更多廉價無人機。通過重組實現彈性的邏輯同樣適用于軍用無人機。

在烏克蘭戰爭中，無人機已成為越來越重要的武器，但它們并沒有徹底改變戰爭。盡管如此，烏克蘭部隊廣泛使用無人機，以獲得對俄羅斯優勢部隊的不對稱優勢。鑒于俄羅斯國防部（MOD）不愿正式接受私營部門的技術，俄羅斯軍隊迅速跟進并效仿烏克蘭對商用無人機的使用，其程度令人驚訝。俄軍將其軍用級無人機和神風特攻隊無人機作為偵察火力綜合體的一部分，使其能夠越來越多地發揮更大的火力優勢。在整場戰爭中，雙方相互學習，采用已成功使用的戰術和技術，開發反制手段以提高防御能力，從而形成了快速的適應循環。隨著戰爭的持續，這種模式很可能會繼續下去。顯然，無人機本身并不能決定誰能在這場沖突中獲勝，但它們肯定會在正在進行的烏克蘭戰爭和未來的其他戰場上發揮突出作用。

俄羅斯決策者普遍認為人工智能是進一步發展軍事的幾項關鍵技術之一。雖然人們普遍認為人工智能可以提高許多軍事任務的效率，但對人工智能的使用及其潛在后果也存在各種擔憂，包括責任問題和人工智能在目標設定功能方面的表現。

就核企業而言，作者們探討了如何應用人工智能來改進與核武器有關的各種任務，從后勤管理和診斷到設施守衛，不一而足。重要的是，這些不同的潛在案例并不一定意味著 RVSN 的實際應用，而是反映了人們對概念化新技術如何惠及每項具體任務的普遍興趣。雖然這些討論經常提到人工智能系統需要可靠，但通常沒有明確分析其與核指揮控制和高層決策的聯系。

關于早期預警和指揮控制系統，不同作者普遍認為仍應由人類進行全面控制，盡管有些作者承認這些系統的完全自動化可能是可行的，不應將其排除在外。

在有關軍備控制的辯論中，人工智能仍未被普遍認為是一個重要因素。不過，那些承認人工智能作用的作者往往認為它是一種破壞穩定的力量。因此，一些人認為人工智能應被納入軍備控制議程，盡管除了基本的建立信任措施和核國家之間交換意見外，關于控制人工智能的可能協議還沒有明顯清晰的愿景。然而，一些人工智能武器可能會被納入傳統的軍備控制協議。

為推動五常之間就人工智能融入核C2、部隊結構和決策進行對話，應考慮以下建議：

1.人工智能相關術語詞匯表： 目前似乎缺乏共同語言，這不僅使有關該議題的國際討論復雜化，也使內部討論復雜化。各國可著手解決這一問題，編制一份有助于相互理解的共同術語匯編。一個可行的辦法是擴充現有的 "五常關鍵核術語匯編"，新增人工智能相關術語或更廣泛的指揮與控制安全相關術語。

2.'恐懼映射'：許多關于人工智能的辯論，特別是與核武器和一般戰爭有關的辯論，都充滿了對可能發生的最壞情況的恐懼（例如，人工智能系統中的錯誤或對人工智能系統的攻擊可能引發核戰爭）。各國可通過繪制這些與核 C2 和決策有關的恐懼來解決這一問題。這就需要集思廣益，找出所有可能的恐懼和擔憂，然后加以剖析，分析如何避免預期的危險。

3.不干涉的可行性：在蘇聯/俄羅斯與美國的雙邊軍控中，不干涉國家技術手段由來已久。近十年來，專家們考慮是否可以擴大不干涉承諾的范圍，以明確應對網絡攻擊；涵蓋太空中的非軍事資產；以及納入更多國家。各國應討論不干涉的理念是否可適用于核事業中使用的人工智能，例如哪些類型的目標應禁止網絡攻擊。

4.輔助功能與關鍵系統之間的依賴關系： 雖然在指揮和控制中使用人工智能可能是各國最關心的問題，但這遠不是這些技術可能改變核企業的唯一方式。各國應探討將人工智能技術融入輔助系統在多大程度上會對核指揮與控制的關鍵功能產生影響，以及如何降低可能的風險。

5.其他領域的人工智能風險評估和審計： 各國應借鑒其他領域的做法，這些領域的風險評估和人工智能安全審計更為成熟。特別是，它們應調查如何建立對這一過程的信心、其透明度和可解釋性。這可以為關于如何測試和評估人工智能系統的一般性討論創造空間，以及其他領域的經驗教訓在多大程度上可以為核決策思維提供參考。

6.人工智能的穩定用途：雖然有關戰略穩定的辯論傾向于將人工智能技術視為破壞穩定的因素，但各國應探討人工智能的使用可對它們之間的關系產生穩定作用的方式。

7.人工智能常規武器對核力量和 C2 的影響：俄羅斯文獻中提出的擔憂之一是，人工智能無人機可能被用來瞄準核力量或 C2 基礎設施。各國應分析這在多大程度上會成為額外的不穩定因素，以及如何加以解決。

8.定期交流： 各國應同意定期舉行會議，討論人工智能與核C2和決策互動的相關問題，此外，各國應嘗試將人工智能從業人員納入此類交流，以提供更具實質性的對話。

本文試圖說明無人機戰爭在確保印度國家利益方面的效用。它首先確定了無人機擴散如何在印度的安全目標背景下成為一種威脅和機遇，并討論了無人機戰爭能力建設在應對印度面臨的安全威脅方面的重要性。然后，它強調了印度軍隊可以利用無人機戰爭來實現其目標的好處和行動領域，從ISR和 "枯燥、骯臟和危險 "的任務到反恐和后勤。它還談到了反無人機技術和與此相關的挑戰。然后，本文研究了印度的無人機和反無人機作戰能力的現狀。最后，它討論了在未來的無人機戰爭能力建設道路上必須解決的五個問題。本文認為，考慮到印度的地緣政治現實，印度必須采取行動，通過本土生產和國際采購來建設其無人機作戰能力。

引言

從開展精心設計的跨境反叛亂行動到有針對性的打擊，以及在印度洋地區的情報、監視和偵察（ISR）任務，印度軍隊正在戴上各種帽子，以應對該國在21世紀地緣政治環境中面臨的各種威脅（Bhardwaj，2021）。規劃、準備和化解這些威脅需要采取積極主動的方法來采用新的軍事技術，掌握使用這些技術的戰術知識，以及管理這些行動的安全影響的政治能力（Chopra，2022）。

無人機或無人駕駛飛行器（UAVs）就是這樣一種尖端的戰爭工具，它已經成為監視和懲罰行動的重要組成部分（Chopra, 2022）。無人機為十幾個國家所擁有，不再限于美國在巴基斯坦和阿富汗的反恐行動。無人機不僅在亞美尼亞和阿塞拜疆的武裝沖突中發揮了決定性作用，而且在最近的烏克蘭-俄羅斯沖突中雙方都在廣泛使用。

對印度來說，這種情況既帶來了細微的安全威脅，也帶來了機會。2021年6月對查謨IAF基地的恐怖襲擊證實了人們的懷疑，即非國家組織正在獲得能夠利用無人機進行恐怖活動的能力（MC，2021）。此外，中國通過水下無人機對印度海軍艦艇的監視表明，該技術也增強了傳統安全問題的破壞能力（Bajpai, 2022）。然而，另一方面，印度在2022年共和國日閱兵中展示了一支無人機艦隊--無人機可以有效地用于領導層斬首、信息收集、削弱敵人士氣和減少軍事傷亡。

因此，考慮到在無人機戰爭中落后的成本和使用這種技術能力的好處 效益，發展無人機作戰能力、 特別是本土化，對印度軍隊來說越來越重要。(Bajpai, 2022)。

研究目的/研究問題

強調無人機作戰能力建設在應對印度面臨的安全威脅方面的重要性。

解釋印度軍方可以利用無人機戰爭實現其目標的好處和行動領域。

研究印度無人機戰爭的現狀，并就該國如何進一步發展提出建議。

研究設計

本研究論文分為六個部分。第一節簡要介紹了無人機戰爭及其歷史。第二節討論了印度在21世紀的安全問題以及無人機在幫助印度解決這些問題方面所發揮的作用。這一節強調了印度資助發展無人機戰爭能力的必要性，并討論了無人機是一種機遇、一種威脅，也是印度實現自力更生的重要工具。第三節進一步深入探討了無人機在戰爭和反恐方面的優勢和用途。這一節的目的是解釋無人機目前在什么情況下被使用，并概述無人機戰爭對該國的潛力。第四節討論了反無人機技術的關鍵方面，以及印度反無人機系統的狀況，特別是針對非國家行為者。第五節將解釋無人機戰爭的局限性和批判性，以提供一個平衡的視角。最后，第六節在結論中解釋了印度無人機戰爭的現狀，并討論了為印度發展無人機和反無人機能力鋪平道路而必須解決的五個注意事項。

本文的范圍僅限于為印度的無人機戰爭能力建設提出理由，而不是探討無人機戰爭本身的各個方面。

《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。

軍隊正處于一場重大技術革命的邊緣，戰爭由無人駕駛和日益自主的武器系統進行。然而，與上一次冷戰期間的 "巨變"不同，當時的先進技術主要由美國防部開發，今天的關鍵技術推動者主要由商業世界開發。這項研究探討了人工智能、機器學習和機器人技術的最新進展，以及它們對自主（和半自主）武器系統的潛在未來軍事影響。雖然沒有人能夠預測人工智能將如何發展或預測其對軍事自主系統發展的影響，但有可能預見美國防部在日益轉向基于人工智能的技術時將面臨的許多概念、技術和操作挑戰。這項研究審查了關鍵問題，確定了分析差距，并提供了一個機會和挑戰的路線圖。它最后列出了一份建議的未來研究清單。

執行總結

2016年發生了大量與人工智能（AI）相關的突破性技術公告和/或演示。

1.人工智能在圍棋比賽中擊敗了衛冕世界冠軍，這個游戲比國際象棋要 "復雜 "得多，在這次事件之前，大多數人工智能專家認為在15-20年內不可能做到這一點。

2.人工智能自己學會了?，在哪里找到它需要的信息來完成一項特定的任務。

3.人工智能通過研究一張照片預測了近期的未來（通過生成一個簡短的視頻剪輯）（也能夠通過研究視頻幀來預測未來）。

4.人工智能僅僅通過觀察就能自動推斷出支配機器人群內各個機器人行為的規則。

5.人工智能學會了自己為倫敦地鐵導航（通過查閱自己獲得的記憶和經驗，很像人腦）。

6.人工智能的語音識別在對話式語音方面達到了與人類相同的水平。

7.一個人工智能通信系統發明了自己的加密方案，而沒有被告知具體的加密算法（也沒有向研究人員透露其方法的工作原理）。

8.一個人工智能翻譯算法發明了自己的 "interlingua "語言，以更有效地在任何兩種語言之間進行翻譯（沒有被人類教導這樣做）。

9.一個人工智能系統與環境互動（通過虛擬執行器），以人類兒童的方式學習和解決問題。

10.德克薩斯州休斯頓衛理公會研究所的一個基于人工智能的醫療診斷系統在審查數百萬張乳房X光片時達到了99%的準確率（速度比人類快30倍）。

這些和其他最近的類似突破（例如，2011年IBM的Watson擊敗了有史以來排名最高的兩名Jeopardy！選手），值得注意的原因有幾個。首先，它們共同提供了證據，表明我們作為一個物種，已經跨入了一個時代，在這個時代，看到人工智能超越人類?，至少在特定的任務?，幾乎是例行公事（也許就像在前幾次阿波羅任務之后，登陸月球 "幾乎 "是例行公事一樣）。第二，它們提供了一個人工智能與人類智能有多大區別的一瞥，以及外部探測器對其 "思維 "是多么的不可觸及。第三，它們展示了人工智能讓我們吃驚的力量（包括人工智能系統開發者，他們如今在精神上更接近于 "數據收集者 "和 "訓練者"，而不是傳統的程序員）--也就是說，人工智能，在其核心，從根本上說是不可預測的。在擊敗李世石（18次圍棋世界冠軍）的人工智能的圍棋比賽的第二局中，人工智能走了一步令人驚訝的棋，以至于世石不得不離開房間15分鐘以恢復他的冷靜："這不是人類的棋。我從未見過人類走這一步。太漂亮了。"

上述突破還因第四個原因而值得注意--一個更微妙的原因，但也是直接激發這項研究的原因。也就是說，它們預示著一系列深刻的概念和技術挑戰，國防部在現在和可預見的未來必須面對這些挑戰，因為它擁抱了人工智能、機器人，以及與蜂群相關的技術，以加強（并將其武器化）其具有更高水平自主性的無人系統艦隊。微妙之處在于解開自主權這個 "顯而易見 "的詞的真正含義；事實上，截至本文寫作時，還沒有普遍接受的定義。

自主武器自二戰以來一直在使用（例如，德國的 "鷦鷯 "魚雷的被動聲學尋的器有效地使它成為世界上第一個自主制導的彈藥）。人類監督的自動防御系統已經存在了幾十年，空中無人機在20多年前首次被使用（即RQ-1捕食者在前南斯拉夫被用作情報、監視和偵察平臺）。但只是在2001年9月11日的恐怖襲擊之后，軍方才真正開始對無人駕駛車輛產生興趣，并對其越來越依賴。在短短10年內，國防部的無人駕駛飛機庫存從2003年的163架增加到2013年的近11000架（2013年占所有飛機的40%）。而且，美國對無人機的興趣遠不止于此：根據最近的一項統計，至少有30個國家擁有大型軍用無人機，而武器化無人機俱樂部最近已增加到11個國家，包括美國。

美國防部采購的大部分中型和大型無人駕駛飛行器（UAVs），即MQ-1/8/9s和RQ-4/11s，用于在伊拉克和阿富汗的反叛亂運動，那里的空域基本上沒有爭議。現在，美國正在從這些戰役中撤出，軍方正在將其戰略重點轉移到不那么寬松的作戰環境（即亞太地區）和擁有現代防空系統的對手。因此，人們越來越強調開發新的、更自主的系統，使其更有能力在更有爭議的空域中生存。

從根本上說，自主系統是一個能夠獨立組成和選擇備選行動方案的系統，以根據其對世界、自身和當地動態環境的知識和理解來完成目標。與自動化系統不同，自主系統必須能夠應對在部署前沒有預先編程或預期的情況。簡而言之，自主系統本質上是人工智能的機器人，而且是不可復制的。在本摘要的其余幾頁中，我們闡述了這一論斷的分析含義（將細節和支持性證據留給主要敘述）。

首先，如果以及當剛才描述的自主系統最終到來時，它們將為作戰人員提供各種明顯的優勢。例如，它們將消除人類操作員受傷和/或死亡的風險；提供不受人類工作量、疲勞和壓力限制的自由；能夠吸收大量的數據，并在遠遠超過人類能力的時間尺度上做出 "決定"。如果機器人群被加入到這個組合中，全新的任務空間也有可能被打開--例如，廣域、長效、監視；網絡化、自適應電子干擾；以及協調攻擊。使用機器人群而不是單個機器人也有許多優勢，包括：效率（如果任務可以分解并并行執行）、分布式行動（多個同時合作的行動可以在不同的地方同時進行）和容錯性（群體中單個機器人的故障并不一定意味著特定任務無法完成）。

然而，自主系統的設計和開發也帶來了重大的概念和技術挑戰，包括：

• "魔鬼在細節中 "的研究障礙。自主系統的開發者必須面對許多與學術界和商業界的人工智能和機器人研究界幾十年來一直在努力 "解決 "的基本問題。為了生存和成功執行任務，自主系統必須能夠在復雜和不確定的環境中感受、感知、探測、識別、分類、計劃、決定和應對各種威脅。雖然所有這些 "問題 "的某些方面已經在不同程度上得到了解決，但到目前為止，還沒有一個系統能夠完全包含所有這些特征。

• 復雜和不確定的環境。自主系統必須能夠在復雜的--可能是先驗的未知環境中運行，這些環境擁有大量的潛在狀態，而這些狀態不可能全部被預先指定或被詳盡地檢查或測試。系統必須能夠吸收、響應和適應在設計時沒有考慮的動態條件。這個 "擴展 "問題--即能夠設計出在靜態和結構化環境中開發和測試的系統，然后讓它們在動態和非結構化環境中按要求運行--是非常不簡單的。

• 突發行為。為了使自主系統能夠適應不斷變化的環境條件，它必須有內在的學習能力，而且不需要人類的監督。它可能很難預測，也很難解釋先驗的、未預料到的、突發的行為（在足夠 "復雜 "的系統的動態系統中幾乎是肯定的）。

• 人機互動/I：自主系統的運行效率將取決于人類操作者和機器在特定環境中的動態互動，以及系統如何實時響應不斷變化的操作目標，并與人類自身對動態環境的適應相配合。在人機協作性能中，人的成分的先天不可預測性只會加劇本清單中確定的其他挑戰。

• 人機互動/II：人類操作者和自主系統之間的界面可能包括一個多樣化的工具空間，包括視覺、聽覺和觸覺組件。在所有情況下，都存在著將人類目標轉化為計算機指令的挑戰（例如，"解決 "自然語言處理的長期 "人工智能問題"），以及以人類操作員可以理解的形式描述機器的 "決策空間"（例如，允許操作員回答 "系統為什么選擇采取X行動 "的問題）。

• 控制。隨著自主系統復雜性的增加，我們可以預期我們預測和控制這些系統的能力也會相應下降--即 "復雜性的自滿陰影"。正如最近人工智能突破的一般性質所證明的那樣，有一個基本的權衡：要么人工智能可以達到一個特定的性能水平（例如，它可以像人類一樣或比人類更好地下圍棋），要么人類能夠理解其性能是如何實現的）。

除了這些開發自主系統的內在技術挑戰外，還有一系列隨之而來的采購挑戰，其根源在于國防部與創新相關的采購做法最近的轉變。雖然美國政府在促進人工智能研究方面一直發揮著重要作用（如ARPA、DARPA、NSF、ONR），但現在人工智能、機器人和自主性方面的大多數關鍵創新都是由商業部門推動的，而且其速度是國防部相對緩慢的爐灶式采購流程所無法適應的：從開始進行替代方案分析（AoA）研究到初始作戰能力（IOC）平均需要91個月（7.6年）。即使是信息技術項目--大多數人工智能衍生的收購項目自然屬于其范疇--平均也需要81個月。作為比較，請注意，在大致相同的時間間隔內，商業人工智能研究界已經從僅僅試驗（專用硬件輔助的原型）深度學習技術，到擊敗圍棋世界冠軍（以及實現許多其他重大突破）。

當然，美國防部的采購挑戰，特別是包括硬件和軟件之間嚴重耦合的武器系統，幾十年來一直為人所知。然而，盡管各利益相關方為應對這些挑戰做出了許多嘗試，通用的采購流程（至少在傳統的機構層面）實際上仍然沒有改變。近年來所取得的進展更多的是來自于國防部為促進系統的 "快速采購 "而制定的變通辦法，而不是來自于對采購過程本身的爐火純青的改變。最近已經取得了一些進展--例如，2009/2011年國防授權法案（NDAA/Sec 804）規定了一個新的IT采購流程，這又導致了國防科學委員會（DSB）工作隊（TF）對采購流程的多次研究。然而，在這些DSB/TF的研究中，明顯沒有明確提到自主權。

使問題進一步復雜化的是美國防部現有的自主權指令（美國防部指令3000.09，2012年11月發布）與當前的測試和評估（T&E）以及驗證和確認（V&V）實踐之間的基本對立。具體來說，第3000.09號指令要求武器系統（斜體字為本報告作者所加）。

• 通過嚴格的硬件和軟件T&E/V&V，"包括分析因復雜作戰環境對自主或半自主系統的影響而產生的未預期的突發行為。"

• "在現實的作戰環境中對適應性強的對手發揮預期的作用。"

• "足夠強大，以盡量減少可能導致意外交戰的故障"。

第3000.09號指令進一步要求T&E/V&V必須 "在現實條件下評估系統的性能、能力、可靠性、有效性和適用性，包括可能的對手行動，與意外交戰或系統失去控制的潛在后果相一致。"

然而，現有的T&E/V&V實踐并沒有為這些引用的要求中的任何斜體部分做出調整。自主系統特別難以測試和驗證的許多原因包括 (1) 狀態空間的復雜性（不可能對自主系統可能的系統 "狀態 "的巨大空間進行詳盡的搜索）；(2) 物理環境的復雜性（自主系統的行為不能在原地指定?，更不用說測試和認證?，而必須在與動態環境的互動中進行測試，使系統輸入/輸出和環境變量的空間變得復雜難解）。(3) 不可預測性（由于自主系統本質上是復雜的適應性系統，可以預期在某些動態情況下會出現新的或意想不到的行為；現有的T&E/V&V實踐不具備處理突發行為的必要保真度）；以及(4) 人類操作員對機器的信任（現有的T&E/VV&A實踐僅限于在封閉、腳本環境中測試系統，因為 "信任 "不是一個系統的固有特質）。

信任還需要解決經驗和/或學習的問題：為了更加有效，自主系統可能被賦予積累信息和學習經驗的能力。但是，這種能力不可能在一個 "檢查盒子 "的時間段內被單一地認證。相反，它需要定期的重新測試和重新認證，其周期性必然是系統的歷史和任務經驗的函數。現有的T&E/V&V實踐完全不足以解決這些問題。

自主系統將塑造戰爭的未來。因此，土耳其的國防人工智能（AI）發展主要側重于提高自主系統、傳感器和決策支持系統的能力。提高自主系統的情報收集和作戰能力，以及實現蜂群作戰，是發展國防人工智能的優先事項。雖然土耳其加強了自主系統的能力，但在可預見的未來，人類仍將是決策的關鍵。

人類參與決策過程提出了一個重要問題：如何有效確保人機互動？目前，自主系統的快速發展和部署使人機互動的問題更加惡化。正如土耳其國防工業代表所爭論的那樣，讓機器相互交談比較容易，但將人類加入其中卻非常困難，因為現有的結構并不適合有效的人機互動。此外，人們認為，人工智能對決策系統的增強將有助于人類做出更快的決定，并緩解人機互動。

土耳其發展人工智能的意圖和計劃可以從官方戰略文件以及研發焦點小組報告中找到。突出的文件包括以下內容：

• 第11個發展計劃，其中規定了土耳其的經濟發展目標和關鍵技術投資。

• 《2021-2025年國家人工智能戰略》，它為土耳其的人工智能發展制定了框架。

• 焦點技術網絡（Odak Teknoloji A??，OTA?）報告，為特定的國防技術制定了技術路線圖。這些文件提供了關于土耳其如何對待人工智能、國防人工智能和相關技術的見解。

土耳其特別關注人工智能相關技術，如機器學習、計算機視覺和自然語言處理，其應用重點是自主車輛和機器人技術。自2011年以來，自主系統，主要是無人駕駛飛行器（UAV），仍然是土耳其人工智能發展的重點。此后，這已擴大到包括所有類型的無機組人員的車輛。同時，用人工智能來增強這些車輛的能力也越來越受到重視。人工智能和相關技術的交織發展構成了土耳其人工智能生態系統的核心。

土耳其的人工智能生態系統剛剛起步，但正在成長。截至2022年10月，有254家人工智能初創企業被列入土耳其人工智能倡議（TRAI）數據庫。土耳其旨在通過各種生態系統倡議在其國防和民用產業、學術機構和政府之間創造協同效應。由于許多組織都參與其中，這些倡議導致了重復和冗余。冗余也來自于人工智能技術本身的性質。由于人工智能是一種通用技術，可以應用于不同的環境，各種公司都有用于民用和國防部門的產品；因此相同的公司參與了不同的生態系統倡議。此外，民用公司與國防公司合作，在國防人工智能研究中合作，并提供產品，這是司空見慣的。

土耳其鼓勵國際人工智能在民用領域的合作，但不鼓勵在國防領域的合作。然而，由于技能是可轉移的，國防人工智能間接地從這種合作中受益。

土耳其非常關注自主系統發展中的互操作性問題，特別是那些具有群集能力的系統。除了蜂群，北約盟國的互操作性也是一個重要問題。因此，土耳其認為北約標準在發展自主系統和基礎技術方面至關重要。

土耳其目前對人工智能采取了分布式的組織方式。每個政府機構都設立了自己的人工智能組織，職責重疊。目前，盡管國防工業局（Savunma Sanayi Ba?kanl???，SSB）還沒有建立專門的人工智能組織，但SSB的研發部管理一些人工智能項目，而SSB的無人駕駛和智能系統部管理平臺級項目。目前，根據現有信息，還不清楚這些組織結構如何實現國防創新或組織改革。

土耳其尋求增加其在人工智能方面的研發支出，旨在增加就業和發展生態系統。SSB將在未來授予更多基于人工智能的項目，并愿意購買更多的自主系統，鼓勵研發支出的上升趨勢。然而，盡管土耳其希望增加支出，但金融危機可能會阻礙目前的努力。

培訓和管理一支熟練的勞動力對于建立土耳其正在尋找的本土人工智能開發能力至關重要。這包括兩個部分。首先是培養能夠開發和生產國防人工智能的人力資源。因此，土耳其正在投資于新的大學課程、研究人員培訓、開源平臺和就業，同時支持技術競賽。第二是培訓將使用國防人工智能的軍事人員。國防人工智能也正在慢慢成為土耳其武裝部隊（Türk Silahl? Kuvvetleri，TSK）培訓活動的一部分。目前，關于土耳其打算如何培訓軍事人員使用國防人工智能的公開信息非常少。

美國長期以來一直依賴大量復雜的傳感和通信基礎設施，以便在發生核攻擊時接收警告并執行核指揮。這個指揮和控制網絡高度依賴天基資產來運作，并在發生核危機時向決策者提供可靠的信息。本文旨在全面概述衛星在美國核指揮和控制網絡中的貢獻，分析核現代化進程中的太空資產，探討隨著太空環境變得更加有爭議，它們所面臨的脆弱性和風險，并提出政策解決方案以加強和保護這一重要的基礎設施。這些信息應作為學者、從業人員和決策者的資源，以更好地理解這一復雜的系統和它在今天的太空環境中所面臨的獨特挑戰。

1 美國核指揮與控制網絡

美國的核指揮、控制和通信（NC3）網絡是一個由許多關鍵部分組成的復雜系統，旨在支持美國的核威懾力量。國防部將NC3定義為使總統能夠行使核權力的設施、設備、通信、程序和人員。下面的圖形顯示了這個網絡的組成部分的簡化效果，包括核平臺本身、傳感器、通信基礎設施和決策人員。

圖 1：天基核指揮與控制。

《核態勢評估》（NPR）是美國每屆政府核政策的指導性文件。最新的《核態勢評估報告》發表于2022年，概述了核指揮和控制系統的五個關鍵功能：探測、警告和攻擊特征；適應性核計劃；決策會議；接收和執行總統命令；以及促成部隊的管理和指揮。這些功能是通過一個相互連接的系統來實現的，其中包括預警衛星和雷達、通信衛星、飛機和地面站、固定和移動指揮所以及核系統的控制中心。目前的系統通常被稱為有兩層："粗線"，包括標準的操作和危機架構，以及 "細線"，為總統、國防部長和作戰指揮官提供可生存、安全和持久的連接。NC3是核力量和總統權力之間的聯系。

核指揮和控制網絡需要高度的生存能力，即使在最壞的核戰爭情況下也能繼續發揮作用。它被設計成可在各種極端條件下生存，并納入了加固、移動、冗余和隱蔽措施。

2 NC3中的天基資產

NC3的天基部分是美國國防的組成部分，因為它是 "傳遞總統使用核武器命令的首選手段，并將為即將到來的核攻擊提供第一個警告"。衛星提供安全通信；情報、監視和偵察（ISR）；導彈發射預警；定位、導航和定時（PNT）功能，以及NC3系統和網絡的同步。這些系統包括一顆衛星或由許多衛星組成的星座、地面站、傳感器和用于發射和接收數據的上行/下行鏈路，以及最終用戶的終端。 此外，地球觀測、電子情報和氣象預報也是有助于NC3的天基功能。根據空軍負責戰略威懾和核整合的副參謀長杰克-溫斯坦中將的說法，"我們需要一只不眨眼的眼睛來發現正在發生的事情。這只不眨眼的眼睛是由太空提供的......[NC3網絡]完全依賴于太空。"

2.1 通信

主要的NC3衛星通信（SATCOM）基礎設施是由六顆衛星組成的地球同步高級極高頻（AEHF）星座，它是1990年代MILSTAR計劃的后續。AEHF由極地軌道上額外的受保護的SATCOM單元支持，目前包括兩個增強型極地系統（EPS）托管有效載荷和支持系統，提供65度以上緯度的覆蓋。AEHF是一個多服務的通信星座，旨在保護其免受某些形式的反太空攻擊。AEHF為NC3網絡以及其他陸地、海洋和空中資產提供抗干擾通信。

值得注意的是，AEHF為位于北緯65度和南緯65度以內的緯度提供服務，這涵蓋了從北極圈底部到南極洲北部的所有地區。AEHF的通信也與選定的盟友和合作伙伴共享。AEHF在整個核戰爭期間為總統、國家安全高級領導人以及軍事戰術和戰略部隊提供可靠的通信。 AEHF是少數幾個公開承認的可以傳送行政授權命令的途徑之一。AEHF星座為陸戰、空戰和海戰；特種作戰；戰略核作戰；戰略防御；戰區導彈防御；以及太空作戰和情報提供支持。六顆老化的MILSTAR衛星，其中第一顆于1994年發射，此后被較新的AEHF星座所補充，現在已經退役并遠離了地球靜止軌道。最后一個AEHF有效載荷于2020年3月作為第一個太空部隊任務發射，六顆衛星的計劃總成本為150億美元。

2.2 導彈告警

天基紅外系統（SBIRS）是主要的預警衛星群。由六顆帶有核加固部件的衛星組成，SBIRS由高橢圓軌道上的兩個托管傳感器有效載荷和地球同步軌道上的四個專用有效載荷組成。SBIRS使用探測熱信號的紅外傳感器來監視地球，提供用于導彈防御、戰斗太空感知、導彈預警和戰術情報的大量數據，通過五個獨立的下行鏈路向地面發送未經處理的原始數據。作為國防支持計劃（DSP）星座的后續項目，SBIRS被設計為滿足系統生存能力和耐久性要求，并對太空中的核電磁爆炸進行加固。截至2022年8月4日，所有六顆衛星都已成功發射到地球同步軌道。 空軍最初的預算計算預計SBIRS六顆衛星的費用為50億美元--目前的數字顯示SBIRS六顆衛星的費用為192億美元。

圖 2：SBIRS 導彈預警衛星

2.3 核爆炸

雖然預警和安全通信衛星因其在國家安全中的作用而眾所周知，但其他執行更平凡任務的衛星受到的關注較少，但對國家安全行動仍然很重要。這些衛星系統和它們各自的地面站是更大的NC3系統的組成部分。

全球定位系統（GPS）、國防支持計劃（DSP）和其他機密的地球同步軌道星座上的主機傳感器也為NC3做出了貢獻。 這些衛星承載著美國核爆炸（NUDET）探測系統（USNDS）的太空部分，根據空軍的說法，該系統 "提供了一種近乎實時的全球高生存能力，以探測、定位和報告地球大氣層或近太空中的任何核爆炸。" 這些傳感器自1978年首次發射GPS以來一直在運行，并向國家指揮局、美國戰略司令部、美國太空司令部和空軍技術應用中心提供核力量管理、技術情報和條約監測，資金由空軍和國家核安全局提供。太空部隊在其2023財年預算中要求700萬美元用于繼續采購NUDET系統。

2.4 NC3現代化

正在進行的核現代化進程始于2000年代初對下一代B2轟炸機的升級，并如奧巴馬總統領導的2012年《核態勢評估報告》所概述的那樣更廣泛地繼續進行。 目前的現代化推動得到了政治妥協的支持，并與2010年批準新的《削減戰略武器條約》同時進行。它是由幾個因素驅動的，包括隨著俄羅斯等對自己的戰略武庫進行現代化改造，與這兩個國家的對外競爭加劇，以及需要更換老化的武庫和支持性基礎設施，并利用當今的數字技術升級核基礎設施。美國戰略司令部前指揮官理查德上將最近作證說：現在的戰略安全環境是一個三方核近似的現實。今天的核力量是實現我們國家戰略的最低要求。現在，我正在歷史性的壓力下執行我的戰略威懾任務，危機級別的威懾，危機威懾的動態，在我們國家的歷史上我們只見過幾次，而我正在用80年代和90年代建造的潛艇來執行。我正在做的是80年代和90年代建造的潛艇，80年代建造的空射巡航導彈，70年代建造的洲際彈道導彈，60年代建造的轟炸機，我們在互聯網之前的部分核指揮和控制，以及可以追溯到曼哈頓時代的核武器群。

NC3架構是為應對蘇聯的導彈威脅而設計的，最后一次大幅更新是在20世紀80年代。在此后的幾年里，美國一直面臨著新的核威脅，而沒有推進NC3系統以應對這些威脅。先進的技術也使NC3的要求復雜化，對系統本身造成了新的威脅。 現代化進程也延伸到天基資產和一個日益擁擠和競爭的太空領域。國家安全太空企業已經轉向調整架構和采購做法，以適應日益競爭的環境。前代理國防部長帕特里克-沙納漢在一份特許成立太空發展局的備忘錄中寫道：一個國家安全太空架構，提供阻止，或在阻止失敗時，擊敗對手行動所需的持久、有彈性、全球、低延遲的監視，是保持我們長期競爭優勢的先決條件。如果我們仍然受到傳統方法和文化的束縛，我們就無法實現這些目標，也無法與我們的對手設定的步伐相匹配。

現代化包括升級和更換衛星，以減少陳舊的設備和拆除老化的系統，為新的有效載荷配備更先進的傳感器，擴大容量，并設計系統的生存能力和彈性。需要現代化的具體系統包括各種導彈發射預警和通信衛星，包括SBIRS和AEHF。隨著開發新的星座以跟上導彈技術的步伐，更多的現代化可能包括傳感器、地面站、終端以及整個網絡的彈性、生存能力和硬化的升級。

國會預算辦公室的最新預測估計，2021-2030年要求的核現代化預算中約有15%專門用于指揮、控制、通信和預警系統。

3 下一代OPIR

SBIRS將得到補充，并最終被下一代高空持久性紅外（Next Gen OPIR）星座所取代。該星座的第一塊將包括三顆覆蓋中緯度地區的地球同步軌道衛星和兩顆覆蓋高緯度地區的極地高橢圓軌道衛星。洛克希德-馬丁公司在2018年獲得了價值29億美元的非競爭性唯一來源合同，以開發這三顆下一代OPIR地球同步衛星，后續合同為49億美元。第一顆地球同步軌道衛星計劃于2025年首次發射，而由諾斯羅普-格魯曼公司建造的第一顆極地衛星可能將于2028年發射。整個衛星群預計在2028年交付。另一項舉措，即 "未來操作彈性地面進化"（FORGE），將使該系統的地面站部分現代化，并處理來自SBIRS和下一代OPIR的數據。2023財年該系統的預算研究和開發要求為35億美元，包括地面、地球同步軌道和極地部分，預計項目總成本估計為144億美元。

2017年，前參謀長聯席會議副主席約翰-海滕將軍稱老化的SBIRS衛星為 "大的多汁目標"，指其缺乏對反衛星武器的防御能力，并批評了開發下一代替代品的時間表。這促使空軍加快了系統的開發，并整合了更多的先進功能，從更好的傳感器到彈性措施。下一代OPIR計劃對威脅有更強的彈性，這也是SBIRS星座的一個問題。據洛克希德-馬丁公司的一位代表稱，"如此規模的太空項目--包括開發兩個全新的導彈預警有效載荷--從未進展得如此之快"。

下一代OPIR星座的開發正在由兩個承包商分擔，以加強敏感的國家安全有效載荷的冗余度。例如，如果其中一個承包商出現延誤或其他問題，整個計劃中的星座不會受到影響，可以繼續按計劃進行。從有效載荷要求到架構設計，開發過程中的每一步都在處理彈性問題，空軍上校布萊恩-德納羅將下一代OPIR描述為美國綜合導彈預警、跟蹤和戰斗太空感知的基石，他說："下一代OPIR旨在提供彈性的天基全球導彈預警能力，以應對新出現的導彈和反太空威脅。"

3.1 太空開發局

太空開發局也正在開發一個在低地軌道和中地軌道上的全球高超音速和彈道導彈跟蹤層，作為其國防太空架構的一個關鍵組成部分，將與更廣泛的NC3網絡相結合。 首批8顆衛星將在第0階段發射，下一波將由28顆額外的低地軌道衛星組成，在2025年發射。 最終的目標是在低地軌道和中地軌道上的整個衛星群相互無縫連接，并能進行助推階段的導彈探測和跟蹤。 SDA最近宣布，它已經授予L3Harris和Northrop Grumman總共13億美元的合同，以開發能夠跟蹤飛行中的高超音速導彈的原型衛星。這個更大的太空導彈預警架構背后的主要動機是在較低的軌道上有衛星，能夠為高超音速導彈和滑翔機提供增強的跟蹤能力，同時也有增加冗余度的額外好處。

3.2 超AEHF

AEHF的現代化計劃包括用新的進化戰略衛星（ESS）星座來補充和取代它，這是一個空軍計劃。它將提供擴大的全球戰略和安全通信能力，以支持NC3功能。洛克希德-馬丁公司、波音公司和諾斯羅普-格魯曼公司正在為未來幾年的ESS計劃開發競爭性設計。整個ESS系統的合同預計將在2025年授予。AEHF最初打算由轉型衛星通信系統（TSAT）計劃取代，但由于成本超支和延誤，該計劃在2010年被取消，取而代之的是再發射兩顆AEHF衛星作為臨時措施。

增強型極地系統資本化工作，被設計為增強型極地系統和即將到來的極地部分之間的權宜之計，目前正在開發中，計劃于2022年發射。極地部分的4.29億美元的合同被授予諾斯羅普-格魯曼公司。

4 AEHF案例研究

通常情況下，雖然這些衛星系統的大部分技術規格都是高度機密的，但在先進極高頻（AEHF）星座上有各種公開的信息。作為MILSTAR通信星座的后繼者，該計劃始于1999年，于2001年開發，于2018年達到初始運行能力，目前由太空部隊運營和維護。六顆衛星中的第一顆于2010年發射，最后一個單元于2020年發射。其運行時間表面臨一些挫折，包括AEHF-1的技術問題導致其在軌擱淺，后來被回收，以及AEHF-4的進一步延遲。AEHF提供極高頻（EHF）上行鏈路和交叉鏈路能力以及超高頻（SHF）通信。它的容量是MILSTAR的10倍，其特點是增加了覆蓋區域。它的抗干擾有效載荷包括機載信號處理、無線電頻率設備、跨頻段的EHF/SHF通信天線，發射時質量為6,168公斤。它的加固和可生存的任務控制和終端部分由固定和移動的地面、空中和海上終端組成，有利于數據傳輸率從75 bps到8 Mbps。空軍最初對整個AEHF系統的成本估計為60億美元，而總成本則為150億美元。

4.1 挑戰和政策建議

隨著現代化進程的繼續，隨著美國在太空領域面臨越來越多的威脅，維持和發展強大的天基NC3能力有幾個挑戰。圍繞網絡安全、部隊設計和擴散、升級和威懾以及防御的問題正在推動當前的政策討論。

2022年國防戰略的特點是 "綜合威懾 "的概念--按照負責政策的國防部副部長薩沙-貝克的說法，這是 "一個與所有國家力量工具以及美國盟友和我們的伙伴合作，跨作戰領域、戰區和沖突范圍的框架"。天基資產將是美國在常規和戰略任務中繼續整合部隊和網絡能力的一個關鍵部分。"國防部長勞埃德-奧斯汀說："綜合威懾是關于使用技術、作戰概念和能力的正確組合--所有這些都以一種網絡化的方式交織在一起，它是如此可信、靈活和強大，將使任何對手暫停。綜合威懾不是依靠純粹的軍事力量來威懾對手，而是設想拉動每一個可用的影響杠桿，以達到預期的外交政策和軍事效果。

4.2 網絡安全

由于太空系統的數字性質，網絡干擾和攻擊仍然是國家安全空間企業的首要關切，事實上，"NC3復原力的許多最艱巨的挑戰在于網絡空間和外空領域的交匯處，網絡攻擊是針對基于太空的NC3資產。供應鏈上的漏洞和通過承包商的漏洞也可能為壞人或其他失敗者破壞復雜的網絡提供了機會。根據太空信息共享和分析中心（ISAC）執行主任艾琳-米勒的說法，"由于企業和政府內部使用不同的法規和要求，很難確保來自供應鏈各個層面的組件具有相同質量的網絡保護。" 一份2019年DOT&E網絡評估報告強調了這種擔憂，對NC3能力的評估結果 "向國防部最高領導層進行了通報，并導致對這一重要領域的關注度大幅提高"。

在采購方面，2021年SpaceNews的一篇專欄文章解釋了為什么網絡安全和供應鏈管理必須齊頭并進。"鑒于目前的資源限制，新的美國太空部隊的精簡，以及對敏捷性和快速采購的推動，對商業的依賴可能會增加。在這種環境下，提供數據、軟件、硬件和服務的供應商激增，給對手帶來了一系列的機會和連帶影響，這突出了立即提升網絡衛生和供應鏈風險管理（SCRM）的重要性。"

太空部隊也站在認識這些風險的最前沿，并更加注重準備應對這些風險，組建了太空三角洲6號網絡安全中隊，以及新的太空部隊基礎設施資產預評估計劃（IA-PRE），旨在 "為國防部推進當前和未來商業衛星通信采購的安全態勢"。

為了減輕這些挑戰，政府和行業應繼續關注彈性設計，在流程的每一步都關注網絡安全，并防范從研發到發射的供應鏈攔截。由于網絡反衛星行動是專家們最擔心的反太空威脅之一，在現代化進程和類似工作中為衛星有效載荷和地面站建立強大的網絡安全措施應該是一個優先事項。承包商和商業公司應確保在該過程的每一步進行網絡安全加固，以幫助減輕系統的弱點和漏洞。此外，正如2022年俄羅斯對烏克蘭商業衛星運營商Viasat的黑客攻擊所顯示的那樣，衛星地面站通常是這個系統的一個薄弱環節，在沖突中可能成為相對容易的目標。 2020年網絡空間Solarium委員會報告的一項重要建議指出：更令人擔憂的是，面對全方位的網絡威脅，美國的核威懾力以及NC3系統和NLCC項目的生存能力和復原力受到了潛在的網絡威脅。這些威脅特別令人震驚，因為它們可以破壞核威懾的穩定性，并為無意中的核戰爭創造條件。最大的風險是，正因為網絡互動發生在武裝沖突的門檻之下，網絡風險和NC3系統的結合實際上可以降低這個門檻。考慮到這一點，國會應指示國防部對NC3和NLCC企業的每一個部分進行例行評估，以確定是否遵守網絡安全的最佳做法、脆弱性和妥協的證據。

4.3 激增

此外，將太空架構設計從少數需要長時間建造、發射和定位的昂貴衛星，轉向由較小、較便宜的衛星組成的更大的星座，可以幫助提高彈性，并防止當一顆衛星受到干擾而導致整個星座被削弱的共同模式故障。這種新的基礎設施還可以包括一個精簡的發射計劃，以迅速更換損壞的衛星，并投資于空中或地面的冗余系統。由于星座的建造、發射和就位需要很長時間，許多系統在數年內都不會滿負荷運行，因此建立額外的空中、地面通信或導彈預警支持是一個重要的考慮因素。太空發展局處于這一努力的前沿，將擴散和螺旋式架構發展模式作為其國防太空架構的兩大支柱方法，允許更高的彈性，更多的靈活性，以及 "快速轉向以應對甚至先發制人地應對威脅的進展 "的能力。 此外，高級官員已經強調了擴散性部隊設計的必要性，包括前太空部隊空間作戰主管雷蒙德將軍。"我們必須轉變我們的空間架構，如果你愿意的話，從少數難以防御的精致能力轉變為一個更強大、更有彈性的架構。"

4.4 糾纏、升級和威懾

太空資產的破壞可能通過影響導彈預警和安全通信能力以及破壞關鍵的太空基礎設施而對美國的核態勢和一般部隊準備狀態產生嚴重影響。這些影響在美軍受到攻擊的沖突情況下可能被放大。如果一個對手想要破壞美國的核安全，這些特性將使天基NC3部分成為一個有吸引力的目標。

軍事衛星可以是糾纏的系統，這意味著一些衛星同時履行戰略和戰術任務。雖然糾纏的好處包括降低成本和操作上的好處，但一個令人關切的問題是，如果這些系統成為目標，可能存在意外升級的可能性。如果戰略天基NC3能力作為附帶損害受到影響，對手瞄準美國常規太空能力，試圖在常規沖突中獲得優勢，可能對美國對其核力量的信心產生不穩定的影響。 太空中可能的進攻行動的多樣性也可能影響到對某些資產的某些攻擊模式將造成升級的關切的程度。在常規沖突期間干擾兩用衛星通信可能引起不同的反應，而干擾導彈探測衛星或探測影射這些系統之一的同軌飛行器。攻擊方式和目標，以及可能發生的沖突的背景，都可能影響某些攻擊引起戰略關切的程度。然而，一些學者認為，NC3衛星的戰略和戰術功能的糾纏是對侵略行動的一種威懾，而不是一種潛在的絆腳石。敵人可能不想為戰術目的而冒險瞄準這些資產，因為有可能出現意外的升級。因此，解除糾纏可能會對威懾努力產生反作用。因此，解除糾纏可能與威懾努力背道而馳。糾纏戰略可能因此而更加可取，如果是這樣的話，也有可能減少太空中這種類型的意外升級的可能性。

此外，由于這些太空系統是核指揮和控制網絡的一部分，一些專家提議，最依賴其衛星的國家在彼此的高空衛星周圍談判 "禁止進入 "區。這種類型的國際規范或條約的建立有希望減輕威脅，盡管像美國、俄羅斯等這樣的主要核大國是否愿意加入這樣的協議是值得懷疑的。一個潛在的挑戰是，簽署該協議的國家必須愿意披露其哪些衛星執行此類操作以及它們在軌道上的位置，因為人們擔心這種信息共享會增加這些資產的脆弱性。

根據專家Ankit Panda的說法，"在2018年NPR擴大了核使用的條件之后，天基NC3資產值得特別考慮"。 在2018年的NPR中，美國 "只有在極端情況下才會考慮使用核武器，以捍衛美國、其盟友和合作伙伴的重要利益。極端情況可能包括重大的非核戰略攻擊。重大的非核戰略攻擊包括但不限于對美國、盟國或合作伙伴的平民人口或基礎設施的攻擊，以及對美國或盟國的核力量、其指揮和控制、或預警和攻擊評估能力的攻擊。" 通過將對NC3的 "非核戰略攻擊 "列入美國可能考慮使用核武器的情況清單，這發出了干擾NC3可能越界的信息。它還提出了一個問題，即哪些類型的侵略活動可以被稱為 "非核戰略攻擊"--特朗普政府從未對這一術語進行充分定義。在2022年的《國家行動計劃》中，拜登政府又恢復了奧巴馬時代更模糊的語言，只是說 "美國只有在極端情況下才會考慮使用核武器來捍衛美國或其盟國和合作伙伴的重要利益"。 長期以來的理解是，針對這些系統可能是高度升級和破壞穩定的，因此保持強大的NC3能力并保護它們不受干擾是至關重要的。

4.5 太空防御

NC3衛星也可以從被動和主動保護措施中受益。被動措施包括分解、分布和擴散的星座，創建更大的小型衛星群，執行關鍵功能。分解戰略可以幫助減輕兩用基礎設施的糾纏問題--例如，"進化的戰略SATCOM（ESS）系統將支持戰略用戶的任務，如核指揮和控制，而受保護的戰術服務（PTS）系統將支持需要高度抗干擾的戰術SATCOM用戶。這可以通過迫使對手明確它在攻擊中所針對的能力來減少無意升級的可能性"。然而，對于某些太空系統來說，分解戰略可能并不可行，也不是最佳選擇，這取決于技術或預算限制或戰略關切。當然，"對手可能無法區分用于不同任務的衛星，而且即使這種差異被披露，對手可能不相信這種區分，無論如何都會攻擊這兩個衛星。"

其他被動措施包括冗余、移動和加固的地面站，在這種情況下，衛星運行不依賴于單一的、固定的和脆弱的地面站來接收和傳輸關鍵數據，而是可以得到其他地面站或空中接收機的支持。像先進的太空態勢感知、電磁屏蔽、快速部署和重組衛星有效載荷，以及使用加密和空中封鎖系統等防御措施，是NC3太空系統保護自己免受事故或干擾的額外方式。主動的衛星防御措施可以采取干擾和欺騙、激光、以網絡攻擊為目標的反太空系統、或發射彈丸或實際扣押威脅物體的形式。雖然這些防御方案中的一些會增加衛星有效載荷的成本或重量，但這些方案的組合有可能為重要的核指揮和控制衛星提供強有力的防御。

也存在減少擁擠和有爭議的軌道環境的影響的國際選擇。創建一個強大的全球太空交通管理系統將有助于所有國家獲得強大的太空態勢感知能力，并減少意外碰撞所帶來的風險。最近的倡議也促進了圍繞負責任的太空行為建立國際規范，其最終目標是指導行為并創造一個安全和可持續的太空環境。2022年5月聯合國減少太空威脅不限成員名額工作組的第一次會議討論了這些規范，而未來的會議顯示有希望圍繞太空安全開始討論。以美國為首的暫停破壞性動能反衛星試驗最近以154比8的投票結果被采納為聯合國決議。九個國家承諾單方面暫停試驗，而中國和俄羅斯投票反對該決議，印度棄權。美國、俄羅斯、中國和印度是唯一試驗過反衛星武器的國家。這項決議可能預示著在政策選擇方面出現了一定程度的勢頭，可以努力減少太空中的風險。未來的一種可能性是，在太空中有強烈國家安全利益的國家開始談判，以談判一項禁止有目的地干擾或瞄準關鍵衛星的條約條款，包括那些參與彼此戰略力量的衛星。然而，任何這樣的外交努力必須努力實現所有國家都能同意的解決方案，并引導太空資產所固有的敏感的國家安全關切，這一點迄今已被證明具有挑戰性。

5 總結

美國核指揮和控制網絡的太空部分是一個高度復雜的系統，軌道環境的性質給其安全帶來了獨特的挑戰。這個項目的開源性質自然限制了它能回答高度敏感的國家安全基礎設施的內容，但它有望為研究人員、分析人員和政策制定者提供關于這一重要議題的資源。關于這一主題的下一階段研究應該包括以下問題：國家偵察局和其他情報界架構在NC3系統中的作用，鑒于快速變化的太空威脅環境，軍方如何在未來10-20年內改變能力和生存能力要求，如何在生存能力需求增加和由此導致的有效載荷復雜性和成本增加之間決定權衡，以及隨著其他核國家投資于他們自己的先進太空核指揮和控制資產對國際安全的潛在影響。總之，發展NC3太空項目的強大后繼者和適應新系統對于跟上快速變化和日益危險的太空環境至關重要。

美陸軍網絡部隊的技能和能力在其成立后的十年里得到了增長。本文重點介紹了美陸軍網絡任務部隊部分所需的結構性變化，這些變化將使其繼續增長和成熟，因為陸軍過去的組織和結構性決定對當前和未來的效率和效力帶來了挑戰。對當前形勢的評估強調了軍事領導層必須解決的領域，以使陸軍的網絡部隊繼續發展以滿足多領域行動的需要。

訓練和裝備一支能夠在新領域開展行動的新軍事力量是一個反復的過程。美國上一次開始這樣的工作是在二十世紀初，航空部隊的誕生和空域的出現。戰術、部隊結構和利用新能力的戰略是在建立軍事航空后發展起來的，但由于當時缺乏危機感而被界定和限制。第二次世界大戰迫使空軍迅速成熟，并導致了美國陸軍航空隊的建立，這是一支為應對空域挑戰而設計的有凝聚力的戰斗部隊。像陸軍航空隊一樣，陸軍的網絡部隊正在達到成熟，擁有切實的能力和對對手的作戰經驗，并將受益于評估先前的組織和人事決定的影響，為多領域行動做準備。

對軍事網絡的重大和復雜的入侵為美國網絡司令部（USCYBERCOM）的成立提供了動力，并使網絡空間與空中、海上、陸地和太空一起成為作戰領域。美陸軍和國防部（DoD）已經在建立該領域的能力方面取得了重大進展。 從部隊結構的角度來看，主要的亮點包括：

• 在2010年建立美國陸軍網絡司令部（ARCYBER）。

• 通過在2011年創建第780軍事情報旅（網絡）來組建一支進攻性網絡部隊。

• 在2014年創建網絡保護旅（CPB），以容納防御性部隊。

• 在2019年建立第915網絡空間戰營（CWB），以滿足戰術網絡空間電磁活動的要求，以及所有網絡任務部隊（CMF）小組；以及

• 在2018年實現全面作戰能力。

在人事方面，陸軍在2014年成立了網絡部，并在2018年整合了電子戰。最近，陸軍正式確定了網絡空間能力發展官員/準尉軍事職業專業（MOSs），以提供設計和創建特定網絡空間能力的有機能力。

從理論到培訓再到組織，該部門和網絡單位不得不確定需求，進行試驗，并制定解決方案，以滿足不斷變化的網絡空間行動的需求。在這篇文章中，我們研究了與兩個最初的部隊結構決定相關的挑戰，并提供了克服這些挑戰的考慮。

首先，當陸軍創建其網絡部隊時，進攻性和防御性網絡行動被隔離在兩個不同的獨立旅內。歷史上的分界繼續存在，并帶來了意想不到的后果。盡管創建了一個新的分支和軍事職業專業，但將進攻性網絡行動（OCO）和防御性網絡行動（DCO）分開的組織決定對人員和資源產生了負面影響。

其次，這些單位有復雜的指揮系統，有獨立的行政控制（ADCON）和作戰控制（OPCON）關系。目前，網絡小組的作戰指揮與小組的行政和領導不一致，包括人員評級、財產問責、統一軍事司法法典的權力和指揮本身（例如，連長跟蹤網絡小組的訓練和醫療準備，而小組負責人負責日常運作）。這些復雜的問題造成了混亂和驚愕，并阻礙了統一的努力。

雖然這些組織決定是經過深思熟慮的，也是出于行動的需要，但它們阻礙了陸軍網絡部隊內部的統一行動，造成了組織和行動上的損失。整個聯合網絡社區正在進行反省。隨著所有的CMF團隊最近實現了充分的操作能力，美國網絡司令部正在評估其目前的規模，并要求陸軍和空軍派遣更多的團隊。 為了給網絡空間帶來更統一的方法，空軍通過重新指定和重新分配第67網絡空間聯隊下的幾個單位來重新調整其內部組件的結構和組成。 現在是重新審視陸軍內部結構以更好地支持網絡空間行動的理想時機。如果陸軍忽視了過去因需要而做出的決定的影響，而不重新評估其有效性，那將是一種失職。本文認為，美陸軍必須在網絡部門內部推動更大的團結，使該組織作為一支有效的網絡空間戰斗力量繼續前進。

美國的空中優勢是美國威懾力的基石，正受到競爭對手的挑戰。機器學習 (ML) 的普及只會加劇這種威脅。應對這一挑戰的一種潛在方法是更有效地使用自動化來實現任務規劃的新方法。

本報告展示了概念驗證人工智能 (AI) 系統的原型，以幫助開發和評估空中領域的新作戰概念。該原型平臺集成了開源深度學習框架、當代算法以及用于模擬、集成和建模的高級框架——美國國防部標準的戰斗模擬工具。目標是利用人工智能系統通過大規模回放學習、從經驗中概括和改進重復的能力，以加速和豐富作戰概念的發展。

在本報告中，作者討論了人工智能智能體在高度簡化的壓制敵方防空任務版本中精心策劃的協作行為。初步研究結果突出了強化學習 (RL) 解決復雜、協作的空中任務規劃問題的潛力，以及這種方法面臨的一些重大挑戰。

研究問題

• 當代 ML 智能體能否被訓練以有效地展示智能任務規劃行為，而不需要數十億可能情況組合的訓練數據？
• 機器智能體能否學習使用攻擊機、干擾機和誘餌飛機的組合來對抗地對空導彈 (SAM) 的策略？干擾機需要離地空導彈足夠近才能影響它們，但又要保持足夠遠，以免它們被擊落。誘餌需要在正確的時間分散 SAM 對前鋒的注意力。
• 是否可以建立足夠泛化的表示來捕捉規劃問題的豐富性？吸取的經驗教訓能否概括威脅位置、類型和數量的變化？

主要發現

RL 可以解決復雜的規劃問題，但仍有局限性，而且這種方法仍然存在挑戰

• 純 RL 算法效率低下，容易出現學習崩潰。
• 近端策略優化是最近朝著解決學習崩潰問題的正確方向邁出的一步：它具有內置約束，可防止網絡參數在每次迭代中發生太大變化。
• 機器學習智能體能夠學習合作策略。在模擬中，攻擊機與 SAM 上的干擾或誘餌效應協同作用。
• 經過訓練的算法應該能夠相當容易地處理任務參數（資產的數量和位置）的變化。
• 很少有關于成功和不成功任務的真實數據。與用于訓練當代 ML 系統的大量數據相比，很少有真正的任務是針對防空飛行的，而且幾乎所有任務都取得了成功。
• 對于涉及使用大型模擬代替大型數據集的分析，所需的計算負擔將繼續是一個重大挑戰。針對現實威脅（數十個 SAM）訓練現實能力集（數十個平臺）所需的計算能力和時間的擴展仍不清楚。
• 建立對人工智能算法的信任將需要更詳盡的測試以及算法可驗證性、安全性和邊界保證方面的根本性進步。

建議

• 未來關于自動化任務規劃的工作應該集中在開發強大的多智能體算法上。RL 問題中的獎勵函數可以以意想不到的方式徹底改變 AI 行為。在設計此類功能時必須小心謹慎，以準確捕捉風險和意圖。
• 盡管模擬環境在數據稀缺問題中至關重要，但應調整模擬以平衡速度（較低的計算要求）與準確性（現實世界的可轉移性）。