冷戰期間,美國國防部(Department of Defense,DoD)領導了全球研發工作,并在這一過程中創造了包括互聯網、精確武器和全球定位系統在內的現今常見技術。然而,從那時起,美國防部一直在努力吸收新的先進技術,因為兵力開發轉型或實施新的抵消戰略的舉措未能實質性地改變美軍的設計或能力開發流程。在很大程度上,美國防部在采用方面的困難是由于技術創新的中心從政府轉移到了私營部門,使軍隊日益成為技術的客戶而不是創造者。人工智能(AI)和無人系統就是這種情況,它們已經顛覆了現代戰爭的長期方法。因此,整合這些新技術(其中許多是商業衍生技術)的挑戰為國防部如何改革其流程和組織以促進創新提供了一個很好的案例研究。為此,本研究評估了美國軍方如何才能更及時地開發、部署和集成相關的無人系統,并以美國海軍為例說明了所建議的方法。
美國海軍和國防部將需要人工智能無人飛行器所能提供的作戰優勢。面對像大國,美軍不可能繼續依靠其歷史優勢來威懾和擊敗侵略。相反,美國國防部將需要通過部署一支可預測性更低、適應性更強、復原力更強的部隊,來應對大國的系統摧毀戰戰略。無人系統可以通過釋放美國軍人的作戰創新能力來實現這一目標,美國軍人可以像今天在烏克蘭的軍人一樣,利用無人系統來增加他們可以使用的戰術和效果鏈的種類,這可以破壞大國的計劃和概念,并使美軍有能力維持持久的沖突。
無人系統提供復原力和適應性的能力取決于規模。小規模的群體無法同時應對多個任務線或影響鏈,也就缺乏支持長期作戰的能力。無人系統可以通過放棄強大的自衛功能和專注于少數功能來降低成本和復雜性,從而實現規模化。這些限制要求無人系統與其他無人系統和有人平臺組合成系統簇(SoS),這可能會加劇美軍長期以來在各軍種之間和各軍種內部整合部隊的困難。因此,要實現無人系統的優勢,國防部將建立整合新任務線程和 SoS 的常規流程。否則,美軍各軍種將只能在現有的使用案例中部署單獨的無人系統來取代有人平臺。
美國各軍種已在嘗試通過實驗、快速采購、數字互操作性和聯合全域指揮與控制(JADC2)等舉措來提高其集成 SoS 的能力。然而,正如本報告為美國海軍所描述的那樣,這些工作往往側重于長期服務目標,而非近期作戰問題,并使用自上而下的系統工程流程來指導未來能力的需求。這種傳統方法假定美軍有足夠的時間開發新系統,并且與對手相比保持著巨大的技術優勢,但在美中競爭的背景下,這兩種情況都不可能持久。
為了更快地將非裝備系統納入部隊并獲得由此產生的作戰優勢,美國防部需要改變傳統的采購方法,調整美軍戰術或任務主線,使其能夠整合當今可用的非裝備系統。這種自下而上的 "任務集成 "方法與美國防部占主導地位的系統工程方法形成鮮明對比,反映了商業制造或分銷領域出現的最佳實踐,在這些領域,吸收機器人技術最快、最有效的方法是調整組織的工作流程,而不是開發在現有工作流程中取代人類的機器人。
針對美國防部目前的流程并實施任務集成,本研究建議進行以下改革:
1.正式確定任務集成流程,該流程將履行SoS 開發功能,以解決作戰指揮官的近期作戰問題。
各軍種和國防部長辦公室(OSD)應履行六項職能,以便更快地部署新的 SoS,這些 SoS 幾乎普遍包含無人系統:
雖然任務集成將是新的無人系統投入實戰的主要途徑,但各軍種應繼續其系統工程和需求生成過程,以滿足對有人平臺和其他資本投資的預計長期需求。
2.設立一個創新辦公室,作為 SoS 開發的資源贊助者和任務整合過程的管理者。
創新辦公室需要多個撥款類別的資金,并有能力與適當的軍種或聯合參謀部辦公室共同驗證需求。短期內,國防部可通過重組現有的軍種或國防部組織及其相關資金來創建創新辦公室。從長遠來看,美國國防部應在廣泛的計劃要素(PE)項目中為創新辦公室分配資金,就像在國防范圍內的研發中使用的資金或組合預算編制模式所建議的資金一樣,以便使有前途的 SoS 能夠迅速過渡到采購和實戰階段。
3.在服務項目執行辦公室(PEOs)和 OSD 設立 DevOps 項目經理(PM)職位。
DevOps 項目經理將通過承包各種服務和采購,或將資金轉移到其他政府部門以支持分析和實驗,幫助同步和加速任務集成過程。各軍種應在每個負責非機組人員系統的 PEO 內設立 DevOps PM,以支持任務集成工作,而 OSD 則應在負責研究與工程的副部長辦公室(OUSD R&E)或負責采購與維護的副部長辦公室(OUSD A&S)內為聯合任務線程設立 PM 角色。
DevOps 項目管理角色的設立將標志著文化的重大轉變,因為它將采購專業人員帶入了實驗和需求流程。然而,當現有技術能夠滿足當前和近期的軍事需求時,當更快地引入新能力對獲得作戰優勢至關重要時,將實驗和采購聯系起來是合適的。
4.在服務 PEO 和 OSD 中創建生態系統 PM 角色。在新型武器、任務系統和車輛中,軟件日益成為軍事能力和優勢的源泉。
軟件也是當今軍隊整合的機制,就像過去幾代人通過條令和程序進行整合一樣。國防部應在每個采購 PEO 中設立項目管理人員,負責管理 SoS 軟件環境的開發和維護。
生態系統項目管理人員將擁有連接車輛、任務系統、指揮與控制(C2)軟件的政府接口,并監督新系統與生態系統的集成。生態系統項目管理公司的建立將使政府能夠管理和監督供應商的軟件開發工作,包括維護指揮、控制和通信(C3)環境的軟件工廠,以及新系統供應商展示其與生態系統進行數字集成的能力的執行平臺,而不是將更多的軟件開發工作交給政府。
結論
在主導地位不再是既定事實的環境中,美軍將回歸作戰創新。從歷史上看,美軍在獲得隨機應變和發揮創造力的工具和流程后,一直表現出色。通過任務集成實現有效創新所需的許多要素已經到位。要加速實現無人系統的優勢,就需要更好地協調和執行這些活動,以解決當今的作戰問題。如果海軍和國防部不能做到這一點,他們可能會錯失最佳時機,無法在與大國等同行對手的競爭中獲得持久優勢。
美陸軍有機工業基地(OIB)和商業性國防軍需品工業基地(DMIB)都面臨著供應鏈脆弱的系統性問題,目前正在努力提高軍需品的產量。這種狀況多年來一直被錯誤的規劃假設、和平時期的需求以及陸軍內部復雜的權力鏈所掩蓋。最近對烏克蘭戰爭和 COVID-19 等危機的反應暴露出許多弱點。例如,陸軍采購的多個系統缺乏快速部署能力,過去三十年來總體能力的下降就是明證。國防部軍事工業局內部的五十多次并購使五家公司控制了市場,而不穩定的資金又阻礙了行業投資。二十年的低烈度沖突侵蝕了庫存,使人們對工業滿足生產需求的能力產生了虛假的信心。
本研究就 OIB/DMIB 的彈藥需求、管理、可持續采購、資本投資、合同簽訂及其他問題提供了研究結果和建議。研究小組的研究結果重點描述了對陸軍采購彈藥的影響:
制定彈藥需求的正式流程已經到位,但陸軍高層領導對風險或權衡沒有能見度。
軍需品還必須爭奪現代化資金,而這些資金歷來被削減用于支付其他賬單,其依據是假定軍需品管理部有激增能力。
陸軍通常沒有一個機構負責監督端到端的彈藥事務,如數量和殺傷力要求、監測和減少向 OIB 和 DMIB 發出的低需求信號、定義和確定最低維持率、消除單點故障或裁決彈藥管理人員之間的爭議。
常規彈藥單一管理者(SMCA)的權限僅限于常規彈藥,并且分散在陸軍負責采購、后勤和技術的助理部長(ASA(ALT))、軍備和彈藥聯合項目執行官(JPEO A&A)以及陸軍物資司令部之間。
對合同簽訂的審查發現,業界一致抱怨合同簽訂緩慢,投資決策延遲,阻礙了業界對戰時需求的及時響應,而較小的企業則因擔心通貨膨脹而受到擠壓。
合同人員的激勵機制與陸軍項目經理客戶不一致,《聯邦采購條例》(FAR)/《國防聯邦采購條例》(DFAR)安排的復雜性造成了效率低下。
陸軍設施為陸軍彈藥需求和激增需求以及其他軍種的需求提供支持。在過去 20 年的反叛亂(COIN)和反恐行動中,陸軍一直能夠管理相互競爭的需求,因為這些行動并未使系統不堪重負。
工業界的關切和限制主要集中在可持續采購和資本投資問題上。為了實現可持續采購,工業界需要政府發出一致的信號,以建立和維持快速增援能力。提高上限和最低維持率的多年期合同將激勵工業投資,并減少單點故障。可以更好地利用整個國防軍需品工業基地(DMIB)的科技和研發力量,以減少對國外原材料來源的依賴。在資本投資方面,幾十年來,政府向工業界發出的信號一直是將成本控制和效率放在首位,不斷犧牲激增能力,阻礙工業設施采用先進制造技術實現現代化。雖然重大投資正在進行中,但由于工業界不愿承擔風險,不愿嘗試新方法和新項目,如新能源技術項目,因此還需要進一步投資。
目前正在取得進展,但仍然緩慢。如今,陸軍已為構成 OIB 的老化設施啟動了一項為期 15 年的現代化計劃,在 2023 年撥款 5 億美元,在 24-28 財年撥款 25 億美元。然而,挑戰依然存在,包括整個供應鏈中存在一百多個單點故障,關鍵原材料繼續依賴國外來源,未能滿足未來需求,以及沒有為關鍵材料儲備或開發替代品的風險緩解計劃。
研究得出的結論是,陸軍可以在近期改進幾個方面的工作。其中一些建議包括
建立一個統一的機構來監督資源配置,包括其他考慮因素,如資本投資和執行。
研究加強統一指揮的舉措,目的是簡化彈藥采購控制,并確定首席執行干事和聯合彈藥司令部的作用。
集中精力分析未來的戰略彈藥需求,以便更好地優先安排交貨期較長的關鍵彈藥的供應。這可以通過在多年采購交易中使用更大(大于 5 億美元)的資金上限來解決,以制定彈藥的最低維持率。
擴大使用更便宜、更易損的彈藥(壽命更短、有限的彈藥),這些彈藥可隨時用于訓練或出售給外國軍隊。
資助一條靈活的試驗工廠生產線,以探索開發新型爆炸物合成物的方法,啟動新制造技術的采用,并最終創建一種可減少對國外資源依賴的模式。
建議開展后續研究,包括簡化 FAR/DFARS 以提高合同響應速度,評估 GOCO 工廠運營的變化,將其作為 OIB 未來制造的模式,并探索在 OIB 和 DMIB 內應用先進制造技術。
研究小組的建議旨在改進陸軍的彈藥生產工作,確保戰備狀態,并加強商業和有機工業基地。
明確地說,這些建議似乎可以減輕我們今天所了解的烏克蘭沖突所產生的需求所暴露的大部分生產風險。然而,研究小組擔心的是,工業基礎(有機和商業)可能無法滿足未來可能與同級對手作戰所產生的彈藥需求。
防御是最強大的戰爭形式。然而,提供防御的一種主要能力,即美國陸軍空中和導彈防御(AMD),在經過二十年的靈活威懾和靈活反應行動后,正在衰落。美國陸軍防空導彈部隊必須為第三個角色做好準備:大國競爭。美國陸軍空中和導彈防御2028年愿景和聯合全域戰(JADO)是支持國防政策和未來導彈防御部隊的指導性概念。如果JADO和AMD 2028是下一個合乎邏輯的進展,那么它們應該為美國在新出現的地緣政治環境中提供一種敘述和能力,使其具有競爭優勢。在實現這些目標的過程中面臨著許多挑戰,但仍有充足的時間來克服組織和能力上的差距。然而,JADO將要求陸軍AMD重新考慮其歷史角色和范式,為未來做好準備。
本專著有三個部分。首先,它探討了反脆弱性的理論構建、防御作為最強戰爭形式的回歸以及JADO如何在從防御出發的同時尋求創造機會之間的關系。接下來,它探討了導彈防御(MD)在未來作戰環境中的作用以及繼續為其交戰提供信息的范式。最后,本文探討了反脆弱性的概念與導彈防御在JADO中的作用與AMD 2028的相似之處和不同之處,因為美國與同行和近鄰的對手競爭。防空無疑將在未來戰爭中發揮重要作用,是塑造戰略和作戰環境的一個組成部分。然而,空防將繼續受到基于短兵相接的19世紀框架的長期挑戰,快速演變的威脅和預算限制。
反脆弱性描述了一個從外部壓力和激動中獲益的系統。它是基于一個相當古老和進化的想法,可以追溯到希臘和羅馬的斯多葛派哲學家。塔勒布將反脆弱性定義為一個系統 "傾向于從(a)波動性,(b)隨機性,(c)錯誤,(d)不確定性,(e)壓力源,(f)時間中獲得收益。" 評價一個系統的反脆弱性的一個很好的方法是檢查兩個要素。首先是系統承受意外事件的能力。如果它是脆弱的,我們應該期望它失敗。 脆弱的系統必須得到照顧,仔細觀察,并加以培養,這樣它們才有可能持久。脆弱的例子很多,從一個玻璃瓶到一個失敗的企業,再到一個失敗的國家。如果某樣東西是脆弱的,它就容易受到傷害或動蕩,這與無政府國際體系中的國家所追求的恰恰相反。然而,如果這個系統是反脆弱的,它就會經受住沖擊,吸取教訓,并變得更加強大。
反脆弱系統的第二個關鍵因素是其沉思和學習的能力。自我分析和學習保證了適應性和敏捷性,同時創造而不是對未來條件作出反應。塔勒布將一個緩慢或不愿意改變的系統稱為穩健系統。一個穩健的系統描述的是對沖擊有彈性的東西,盡管它周圍有變化,但仍然保持不變。魯棒性經常被誤認為是反脆弱性。健壯性,或其同義詞強度、彈性或穩固性,并不是脆弱性的對立面。正是由于混淆了魯棒性和反脆弱性,導致了一些系統的失敗。穩健性是一個中立的概念,位于脆弱性和反脆弱性的中間位置。它是有問題的,因為它可能導致懶惰和自滿。馬歇爾-戈德史密斯(Marshall Goldsmith)的《讓你到達這里的東西不會讓你到達那里》(What Got You Here Will Not Get You There)總結了這個想法,支持塔勒布的論斷。塔勒布寫道:"有彈性的人抵制沖擊,保持不變,反脆弱的人變得更好。" 就像九頭蛇每砍掉一個頭就會長出兩個頭一樣,反脆弱性在面對變化、意外和反常的情況下茁壯成長。它從它觀察到的錯誤中學習,同時保留了創造未來的能力。
反脆弱系統的一個例子是人類免疫系統及其對疫苗接種的反應。疫苗接種將低水平的有害病毒或細菌引入病人體內。雖然這些病原體可能是致命的,但疫苗接種的低劑量抗原使病人的免疫系統能夠識別病毒威脅。反過來,免疫系統了解威脅,產生抗體,并產生積極攻擊有害病原體的方法和手段。
反脆弱性也是美國國防部希望在下一場戰斗中取得成功的理論基礎,目前正在編入JADO中。在最近的地緣政治事件之后,聯合部隊正在為一個有爭議的規范和持續沖突的環境做準備。在這種環境下,軍隊的目標不再是決定性的勝利,而是為管理競爭和危機提供一系列的工具。最好的辦法是像接種疫苗一樣小劑量地理解和應對國防部面臨的威脅。這種方法允許組織學習建立適應性和彈性系統,并在時間、目的和規模上精心設計適當的反應。這并不意味著國防部可以直接擊敗對美國的每一個威脅。然而,它必須能夠做出相應的反應,并迅速調整自己的方向以實現政策目標。
因此,雖然軍隊永遠不會完全反脆弱,但其目標必須是介于強大-反脆弱范圍之間,而不是強大-脆弱。JADO中重新強調行動的形狀階段,有助于軍隊了解環境的趨勢。從那里,它可以制定反措施和不對稱措施,以轉移到戰場上,減輕新出現的威脅,為實現政治目標創造條件。從競爭而非勝利或統治的角度思考問題,對實現長期戰略目標至關重要。
對軍方來說,這也意味著接受一個循環過程來尋找和指導現代化的工作。這樣一個過程要求密切關注國際體系內的趨勢和新興技術,以避免給美國及其利益帶來驚喜。然而,技術不會提供最終的解決方案。更根本的是,它要求軍隊思考克勞塞維茨的關鍵論斷:防御是最強大的戰爭形式。從那里,它可以開始調整實現目標的方法和手段,盡管從一個不利的位置開始。
把JADO和AMD 2028放在一起考慮是否能創造一個更光明的未來?JOE 2035將未來描述為有爭議的規范持續無序。雖然這是一個公平的假設,但它強調了陸軍AMD必須為兩種可供選擇的未來做準備。第一種被歸類為強制力,即誘導行動的強制力,而第二種則被歸類為通過防御的說服力。由于財政要求和限制,這是有問題的。雅努斯錐體(圖1)通過回顧過去將這種潛在的未來形象化。它描述了一個以挑戰和回應動態為特征的過去,并且越來越傾向于全球導彈防御能力。它還表明,這些趨勢往往需要時間來發展和演變。
鑒于目前的政治和軍事工作,第一個未來,即GPC(代理沖突),是最理想的。在這種情況下,有限的導彈防御能力,盡管由移動和固定資產組成,為美國提供了保護其國土免受有限攻擊的可信度。它還繼續將移動式AMD保護分配給盟國和合作伙伴。這個未來是由來自多個部門和國家的戰略和作戰導彈防御系統組成的,并與任何對手的能力相競爭,激勵著一個更加合作的國際氛圍。第二個可供選擇的未來是威懾失敗,軍隊被鎖定在戰斗行動中,最好描述為第三代和第四代戰爭的組合,由同行和接近同行的國家行為者和非國家行為者組成。在這里,美國海軍陸戰隊必須抵御一系列針對關鍵作戰和戰略目標的空中威脅,并利用成群的無人機系統來壓倒和瓦解友軍的戰術編隊。集合一系列防御性火力的能力對于確保保持戰斗力是至關重要的。挑戰是這些未來需要優先考慮非常不同的采購和組織優先事項。
第一種情況需要更大、更復雜的系統,而這些系統的大量生產令人望而卻步。這些系統在財政上要求很高,需要致力于大規模生產。隨著整合能力的提高,防空將同時提供混合和整合的防空覆蓋。第二種情況需要廉價、快速生產和可回收的技術,利用傳統的防空原則,即大規模、混合、機動和整合。
雖然這兩種情況都會帶來挑戰,但第二種情況似乎更有可能。潛在的對手清楚地了解使美國在過去三十年中主導其對手的能力。正如威廉姆森和默里所認為的,"美國現在和未來的對手和盟友都知道美國軍隊能做什么"。對第一種情況的追求最符合1945年以后的國際秩序。然而,20世紀末和21世紀初的戰爭特征是流動的、快速的、容易受到越來越多的空中威脅,而且令人震驚的是,盡管有核武器,但還是發生了。
最近阿塞拜疆和亞美尼亞在納戈爾諾-卡拉巴赫的沖突顯示了其中一些趨勢。首先,雙方都限制了他們對現有遠程導彈的使用。雖然這可能是由于數量有限或技術成熟造成的,但更有可能的答案是為保持沖突的有限性而做出的刻意努力。同時,阿塞拜疆廣泛使用無人駕駛飛行器(UAV)來幫助收集情報和支持目標定位,其機載導彈的動能打擊能力以及與地面和空中資產的整合,對亞美尼亞的關鍵戰斗力造成了破壞。雖然這些無人機的影響不應該被夸大,但最突出的教訓是需要一個有規模的綜合短程防空系統。由于制造和操作無人機的技術越來越多,無人機正以前所未有的速度擴散。大國正在努力應對日益增長的無人機威脅。問題是要實現大規模而不是高質量。對于作戰計劃者來說,這可能是保護部隊及其最關鍵資產的最重要因素。
然而,JADO和AMD 2028概念可以在克服這兩種未來情況下的差距方面發揮重要作用。塔勒布對這些概念的評價標準是:(1)它不容易受到黑天鵝事件的影響;(2)它從震蕩中獲得力量;(3)它提供持續的組織學習。在JADO結構中工作的美國陸軍AMD部隊應該提供幾個符合這一評價標準的能力。
首先,一個網絡化和一體化的AMD系統將提供一個分層防御,以保護關鍵基礎設施和資產免受攻擊。情報共享協議和像IBCS這樣的未來系統提供了一個以網絡為中心的任務方法來識別、跟蹤、分類和消除威脅。引入新興技術,如人工智能,將通過修改目前的殺傷鏈結構來加速決策。修改還必須包括將多國聯軍成員納入殺傷鏈結構。雖然不是不受黑天鵝事件的影響,但以網絡為中心的方法引入了足夠的復原力,以替代手段來彌補損失。
第二,有大量的新出現的威脅和能力,輕微的沖擊,需要研究。例如,一些國家正在開發高超音速技術和可操控的彈道導彈。這些導彈提供了希特勒的V-2火箭的翻版,實現了杜赫特的想法,粉碎了平民的士氣,有能力穿透最現代化的防空系統。關鍵資產,從重要的民用基礎設施到師部,將需要主動和被動的保護,以應對新出現的導彈威脅。由于美國傾向于優先考慮質量而不是數量,這已經是一個重要的弱點。JADO所設想的增加互操作性的前景將在一定程度上通過加強預警能力和重新進行對話以通過被動和主動措施改進防御設計等措施來減輕這種威脅。
最后,雖然新出現的威脅正在發展,但現在或在五年內防御所有威脅的緊迫性是夸大了要求。測試是昂貴的,特別是對于高超音速技術。事實證明,大規模生產這些技術在短期內同樣難以實現。如上文圖1所示,這些技術有時需要幾十年才能成熟。這個時間表允許完善目前的系統,并開發一個適當的網狀IAMD網絡架構。軍隊有時間來確保它在組織上和物質上能夠完成任務。與多國伙伴合作,只會增強了解對手的能力,更重要的是,了解伙伴的能力。
盡管如此,仍有一些重大的不足。首先,一個綜合的、共同的作戰圖提供了對態勢的認識,以及在時間、空間和目的上協調和分層影響的能力。雖然這項技術處于測試階段,但這個過程可能而且應該需要時間來完善。伊拉克和阿富汗為國防部提供了加速向作戰人員提供某些現成的技術,而GPC則為開發者和采購者提供了一個可以適應未來的堅實基礎。快速采購允許快速打補丁,但從財政上來說,如果這些補丁被更新而不是全新的系統被投入使用,將更好地服務于作戰人員。
第二,正如所宣傳的那樣,這兩個項目都尋求整合聯合和聯盟的能力,通過將傳感器和效果聯系起來,在未來戰爭中獲勝。要實現共同理解,顯然需要克服信息共享方面的問題。此外,這將需要在國防部、盟國和伙伴國的國防組織以及國家和國際國防承包商內部進行大量工作。如果 "沙漠風暴 "行動是一個典范,美國必須注意到與整個戰爭層次相關的風險,以分享或可能不分享信息。利用稀缺資源對目標進行管理已經需要大量的人員工作。防御性反空可以動態地應對威脅,但維持這場戰斗將需要在人工智能的增強下進行重大監督,這是一個可以預見的未來,但仍然需要幾十年的時間。這些都是在危機出現時必須管理的效果,但這些過程是耗時的。
最后,在持續部署愛國者以支持FDO和FRO行動以及SHORAD計劃方面還有差距需要克服。這些力量仍然受到二十多年的反恐戰爭、不確定的資金以及在SHORAD的情況下,隨后減少師和軍團的地基導彈防御的抑制。隨著為美國空軍基地提供AMD的任務的重新出現,這些資源必須由陸軍來增長或由空軍來承擔。無論哪種方式,這些部隊都必須從某處分配。擴大SHORAD部隊的作用和數量,包括國民警衛隊的部隊,將增加可用的AMD戰斗力的儲備。國民警衛隊在向政府領導人和公民傳遞地緣政治局勢升級的信息方面發揮著重要作用。這是在越南戰爭期間的一個重要教訓,不需要重新學習。
這些未來都預示著一個潛在的暗淡時代。然而,正如塔勒布所警告的那樣,如果沒有波動或競爭,一個系統就會變弱并走向脆弱。這是在研究戰爭和戰爭期間發現的一個共同主題。杰弗里-帕克(Geoffrey Parker)解釋了挑戰和回應的動態在西方的戰爭方式中發揮的規范作用。與那些面臨失敗或持續挑戰的帝國相比,那些很少面臨權力挑戰的帝國往往在軍事上處于劣勢。當系統積極尋求創造自己的未來時,它將向反脆弱性傾斜。當它安于現狀時,它就會向脆弱性傾斜。因此,隨著世界的多極化,一個傾向于反脆弱性的體系將是必要的。軍事學說作為一個重要的溝通機制,向更大的政治體系進行溝通。這對維護全球利益的美國很重要。新興的軍事行動概念必須能夠支持這些目標。雖然JADO和AMD 2028有幾個缺點,但有足夠的時間來調查這些問題,建立協議,并充分溝通和證明其有用性,以滿足新出現的要求。導彈防御再次成為這一戰略的重要組成部分,以制衡新出現的空中和導彈威脅。
對于美國和它的戰爭方式來說,由反脆弱性驅動的愿景是值得考慮的。1945年后的國際秩序是建立在美國良性領導和意識形態指導下的基于規則的體系之上的。正如G.John Ikenberry在《勝利之后》中所說,制度化的規范產生了權力,因為它們創造了可預測性。他把這稱為制度上的討價還價。領導國家試圖通過限制其統治潛力來減少遵守的成本,以換取下屬國家的更大合作和遵守。在冷戰后的環境中,美國幾十年的霸權主義提高了制度衰敗和脆弱的風險,除非它彎曲或調整一些商業規則。隨著對這一主導地位的威脅的增加,以及被遺忘的遵守規則的教訓,美國、其安全機構以及隨后的領導力、系統和技術必須保持吸收、學習和應對挑戰的能力。
因此,新出現的安全環境需要重新審視:(1)美國如何看待自己在國際社會中的地位;(2)美國如何看待國際組織和國際制度的作用和功能;以及(3)美國希望如何堅持良性和惡性的影響。國際組織和制度對美國權力的投射是有用的,也是有利的,但官僚機構適應起來卻很慢。雖然這其中有一些是設計好的,但也可能是效率低下,無法充分應對無賴行為者和試圖逃避現狀的國家。美國的軍事政策必須努力做到反脆弱性,以滿足和支持這些目標。
防御無疑是最強大的戰爭形式,也是為美國外交政策建立敘事和設定條件的關鍵位置。隨著美國繼續在國外進行作戰,它將不得不重新思考如何快速建立戰斗力以收獲國防的優勢。這意味著要克服組織上的偏見,保持不同的概念、組織和技術,以達到合適的終止標準,實現與合作伙伴和盟友的政治目標。
好消息是聯合部隊有時間把概念、工具和組織搞好。不幸的是,各軍種之間并沒有良好的合作歷史。今天的軍事規劃人員正在與隱藏和尋找對手的致命弱點這一古老的問題作斗爭。防御方的作用是掩蓋這一弱點,而進攻方則試圖利用它。然而,美國在冷戰后環境中的作用在范圍和規模上與歷史上的任何事情都不同。關于國家超越其手段來實施其目標的案例研究不勝枚舉。羅馬和大英帝國很容易讓人想起。他們的權力往往會隨著無法與未來的發展而被削弱。雖然美國不是一個帝國,但它有興趣保持其在全球的良性影響。然而,按照西方戰爭方式的傳統,它的軍隊仍然是一個具有進攻性思維的組織,擁有進攻性的理論。
鑒于新出現的地緣政治環境,JADO和AMD 2028是相互支持的概念,以實現政治目標。JADO和AMD 2028對盟友和合作伙伴的依賴是其最有用的杠桿點。雖然它的方法不是反脆弱的,但勝在穩健。然而,仍有幾個障礙。這些包括具有挑戰性的問題,如信息共享、管理目標、升級管理,特別是在涉及核大國的情況下,以及改變高清和區域導彈防御行動的規范,使其無縫整合。
現代軍隊依靠電磁頻譜來運作。因此,通過干擾和定向能量攻擊電子和信息系統會降低現代對手的作戰系統。冷戰結束后,美國的對手在電子攻擊能力方面進行了投資,而美國陸軍則基本上放棄了自己的能力。意識到這一點,陸軍現在正投資于新舊電子武器以縮小差距,在陸軍試驗多域作戰概念時重新獲得電子攻擊能力。本專著的目的是回答這樣一個問題:"美國陸軍如何在MDO空間中利用電子攻擊?" 本專著提出,陸軍作戰部隊應將新興的干擾和定向能武器整合到一個作戰系統中,將物理、控制論和道德效應融合到對敵人的深度攻擊中。這一建議對條令、組織和領導者的發展有重大影響。作者的意圖是鼓勵陸軍領導人將環衛系統中的進攻行動視為當前和未來戰場上聯合武器作戰的關鍵。
無人機系統和傳統的干擾技術已經融合在一起,形成一種新的能力。正如前面的案例研究中提到的,俄羅斯已經在無人機上安裝了干擾器,作為其Leer3 EW系統的一部分。在美國,陸軍和空軍希望更深入地測試空中發射的多功能無人機群,這些無人機可以快速穿越戰場進入對手的支持區,以識別、破壞甚至摧毀高回報目標。陸軍作戰能力發展司令部的合同提案要求這些無人機配備ES傳感器和EA武器,能夠同時探測敵人的作戰秩序,進行干擾,并觀察火力任務。陸軍的建議表明,網絡化的EW無人機在近距離、縱深和支援領域都有作用。除了在更大的收集-火力架構中的整合,EW無人機群可以通過欺騙性的信號和特征支持作戰機動。雖然這一系統尚未投入實戰,但該提案表明,陸軍正在考慮將EA能力與不斷擴大的無人機群整合到一個更廣泛的作戰系統中。
反無人機干擾系統有效地發揮了機動短程防空(SHORAD)武器的作用,保護單位和關鍵節點免受觀察和攻擊。許多反無人機武器干擾或欺騙測向和通信系統,導致無人機墜毀或返航。理想情況下,反無人機EA系統可以與戰區的IADS相連接,能夠迅速解除空域的沖突,辨別敵我雙方。然而,在有爭議的EMS環境中與低空飛行的無人機交戰的被動性質將使蓄意的空域和EMS解沖突變得不可能,特別是對于裝備有便攜式變體的部隊。
定向能源武器的破壞潛力來自于隨著時間推移轉移到目標的能量。高能(HE)激光器的能量通常在千瓦到兆瓦之間。在低端,這些武器可以使傳感器失明。隨著能量的增加,它們可以降低敏感的電子元件,加熱設備和人員,使其不能再發揮其功能,并導致燃料或彈藥爆炸。 美國海軍在實施高能激光器方面處于領先地位,2014年在一艘水面艦艇上安裝了第一臺。它現在在許多艦艇上都有一系列的激光器,從光學 "炫目 "到150千瓦的光束。光學、發電和傳播方法的進步使得在海上、空中和太空以及陸地移動系統中使用高能激光成為現實。
陸基高爆激光系統可以發揮許多功能。在戰術層面上,高爆激光器可以抵御來襲的彈藥,使無人機失效,并壓制敵人的主動防護系統,作為動能射擊的補充。空軍安裝在卡車上的 "恢復基地拒絕的彈藥"(RADBO)系統使用高爆激光器在舒適的距離內引爆地雷。陸軍目前正在開發一種300千瓦的車載激光器,以防止火箭彈、火炮和迫擊炮的攻擊。在戰區和戰略層面,高爆激光器可能是對抗高超音速導彈的唯一有效手段。根據大氣條件和可用功率,地面高爆激光器可以瞄準敵方軌道上的衛星。
高爆激光器可以有效地作為動能武器的彈藥替代物。這也是有代價的:功率要求、交戰時在EMS中的信號增加,以及由于遠距離和跨域的影響而可能造成自相殘殺。高爆激光器還可能受到大氣條件的限制,盡管該領域的進展正在努力克服這一挑戰。
激光與物理環境中的元素的相互作用使DE有了非致命的用途。美國軍方在伊拉克和阿富汗的反叛亂行動的高峰期試驗了 "疼痛射線",作為其主動拒絕系統(ADS)的一部分。該系統是為控制人群而設計的,它將電轉化為毫米級的無線電波,加熱皮膚中的水,在幾秒鐘內產生難以忍受的熱感。對ADS的1.1萬次測試只導致了兩次受傷。另一種應用是用激光在人員附近產生等離子體球,然后用其他激光誘發物理效應,如幽靈般的聲音或周圍空氣中難以忍受的噪音。聯合非致命武器局正處于將激光誘導的等離子體效應武器用于加熱目標的皮膚,產生極其響亮或混亂的聲音,以及投射口頭命令的邊緣。
非致命的DE武器可用于固定地點的安全,可在安全和鞏固行動中使用,并可通過使人群遠離道路來提高流動性。然而,這些武器的新穎性可能會在信息環境中產生負面效應。斯坦利-麥克里斯特爾將軍在ADS部署后的幾周內就下令將其從阿富汗撤走,因為塔利班讓人們相信美國在對平民進行 "微波",使其患上癌癥和不孕癥。
高功率微波(HPM)武器旨在通過用電磁能量壓倒目標的電子裝置來拒絕、干擾、損害或摧毀它們。HPM是可擴展的,根據HPM投射的能量的多少來呈現所需的效果。在較低的范圍內,HPM激增的能量足以 "鎖定 "一個系統,拒絕其使用。在較高的功率范圍內,HPM會破壞集成電路。與干擾器不同,HPM可以在目標系統不工作的情況下實現其效果。反擊HPM需要對整個電子系統進行加固,因為激增的能量會通過暴露的電線、端口、天線和光學器件滲透進去。與高爆激光器不同,HPM是區域性武器。破壞性效果通常是在較近的范圍內產生的,而破壞性效果可以在較遠的距離上實現更大的面積。作為區域性武器,HPM在對付無人機群時特別有用,空軍已經部署了至少一種HPM武器來保護其地面設施免受無人機攻擊。2017年,波音公司和空軍成功測試了 "反電子高功率微波高級導彈項目"(CHAMP),這是一種巡航導彈,旨在用機載HPM摧毀計算機和電子設備。將這種技術應用于無人機系統或基于直升機的運載系統,為遠程HPM攻擊提供了另一個載體。
具有最大戰略潛力的HPM武器是非核電磁脈沖(EMP)。一旦美國研究人員認識到核爆炸伴隨著電磁能量的大規模激增,美國和蘇聯就開始研究用非核彈藥復制這種效果。雖然CHAMP使用機載電池來發射其HPM以達到局部效果,但EMP炸彈將爆炸能量轉移到磁場中,在整個作戰區域產生HPM效果。組件技術已經成熟到EMP炸彈或導彈是可行的地步。雖然國防部沒有公開其EMP研究,但在2017年,國防部向工業界征集一種 "彈藥投送的非動能效應",該效應能夠 "在不破壞與這些系統相關的硬件的情況下使對手的基本工業、民用和通信基礎設施失效"。該提案要求用標準的陸軍155毫米射彈來實現這一效果。96F 97 該提案所要求的能力指向某種火炮發射的EMP武器。由于C2系統和光電傳感器依賴于敏感和脆弱的電子器件,成功的EMP攻擊對對手的影響可能是決定性的。
博伊德斷言,戰斗人員必須有道德-心理-身體的和諧才能進行抵抗。要破壞這種和諧,需要將致命的、機動的和道德的努力結合起來。施耐德斷言,戰斗有三個領域:道德、控制論[心理]和身體。各個領域都會受到能力的影響,包括EA。結合這些觀點,我們得出了一種方法來理解新的電子攻擊能力如何在多領域作戰中被利用(見圖3)。考慮到案例研究,現在的任務是考慮我們如何將新興的EA系統與現有的能力相結合,在物理、控制論和道德領域產生影響,以支持致命的、機動的和道德的努力。
圖 3.“在作戰中應用電子攻擊的模型”。
電子武器特性的最重大變化是開發了能夠直接摧毀敵人系統和平臺的電子武器。HPM和HE激光系統有能力摧毀無人機和飛機。陸軍的高爆激光器目前集中在防空和反無人機任務上,但這些激光器瞄準地面上的敵方平臺只是時間問題。戰斗車輛上的主動保護系統,如以色列的 "戰利品 "系統的擴散,可能需要在用直接或間接火力攻擊這些平臺之前,通過干擾或DE武器對其進行抑制。為工兵部隊配備RADBO或類似的高爆激光系統,將使他們能夠迅速減少雷區,在行動中能夠更快地進行地面機動。
無人機群ES/EA干擾器,與間接或精確火炮協同作戰,形成了一種觀察-壓制-打擊的能力,有可能遠遠超出前線部隊的作戰范圍,支持偵察和反偵察任務。裝有高爆激光器的航空平臺將為陸軍提供其最遠距離的直接火力武器系統,能夠在距離目標數英里的地方升空進行瞄準射擊,然后落回地面。作為常規致命打擊的一部分,EMP炮彈將摧毀主動防護系統和反火力雷達的電路。
陸軍EA系統也將在物理領域支持MDO的其他服務。DE武器的效果上限可以延伸到太空,使其能夠與飛機交戰以支持空軍。消耗性的無人機干擾器可以激活敵方的EA系統,顯示其位置以便聯合瞄準。裝備有小型EMP裝置的特種作戰部隊可以使岸基雷達和導彈系統在沿海和海上行動中無法使用。陸軍高能激光器有可能通過從地面瞄準敵方衛星來支持太空部隊。
雖然美軍傳統上將EA集中在網絡領域,但現代EA武器為陸軍提供了沿著作戰區域的長度和寬度攻擊網絡決定性點的潛力。蜂群無人機可以將陸軍各師的干擾范圍擴大到遠遠超過空地作戰的30公里。ES系統可以提示高爆激光器來干擾(或炸毀)指揮節點的天線。HPM和EMP彈藥將使整個網絡無法使用,嚴重降低了指揮官在分布式部隊之間提供目的和方向的能力。成群的EA無人機和固定的誘餌可以模擬平臺和指揮節點的電子特征,欺騙敵人并模糊其電子監視工作。同樣的能力也可以用噪音淹沒EMS,在關鍵時刻隱藏關鍵系統的使用或機動。
無人機干擾器和高爆激光器可以壓制防空系統以支持空軍行動。電磁炮是在MDO中產生機動窗口的完美武器,因為它可以使不發光的防空雷達失效,而不會使載人的空中干擾機處于危險之中。地面干擾器可以破壞衛星和地面站之間的聯系,使太空部隊的資產騰出來用于其他行動。EA系統可以刺激敵方網絡,或創造可能有利于敵方網絡內部的網絡行動的缺口。針對網絡決定性點的EA的累積效應將使敵人無法對加速的致命打擊作出反應,也無法對進入脆弱地區的滲透性機動作出反擊。
陸軍可以在戰術、作戰和戰略層面上將現代EA技術用于對抗敵人的意志。在戰略層面上,EMP彈藥可以作為一種有效的威懾手段來對抗對手的行動。從多個載體--空中、太空、海上和陸地--發射的EMP提供了核交換之外的升級選擇。在作戰層面,一個模擬蜂窩網絡同時干擾真實網絡的系統,如俄羅斯的Leer 3,將幫助指揮官更有效地管理信息環境。對分散的部隊使用戰術電磁脈沖,從電子上切斷他們的總部和相鄰的編隊,將在紀律性不強的部隊中產生恐懼和威脅。激光誘導的等離子體效應可以在塑造行動中使用,作為致命的動能打擊或快速穿透機動的前奏,制造恐懼和焦慮。
正如俄羅斯人在烏克蘭所展示的那樣,操縱性電子攻擊是利用聯合網絡行動中獲得的情報的一種機制。我們的網絡戰士必須與EA和心理行動相結合,以收集情報,制作欺騙或信息,然后以無線方式投射到對手的網絡。
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。
想象力和對物理原理不斷發展的理解是未來技術能力的唯一界限,當美國陸軍將自己轉變為一支能夠在多域作戰(MDO)中占主導地位的部隊時,技術在建立和保持對敵手的優勢方面的作用就會增加。美國的政府機構包含了一些組織,負責資助、研究、開發并在新技術增長時將其納入部隊。本專著描述了目前正在開發的能力,這些能力將作為下一代概念的基礎,目前只存在于科幻小說中,但現實中卻有可能實現。它概述了這些進展中的技術所提供的潛在機會,以及它們如何能夠融入所有領域的未來作戰環境。
隨著美國國防部(DoD)從大規模戰斗行動概念向多域作戰(MDO)和聯合全域作戰過渡,對跨領域技術整合的重視程度繼續提高。公共和私營部門的研究和開發組織已經從關注具體的能力轉向提供基本概念的創新,正如陸軍優先研究領域中所概述的那樣(見圖1)。雖然這些優先事項是陸軍特有的,但國防部的其他部門也在為技術創新投入大量資源。
圖 1. 美陸軍優先研究領域。美國陸軍,“2019 年陸軍現代化戰略:投資未來”。
2019年正式成立的美國太空部隊(USSF),在其預算撥款中包括89億美元用于發展天基系統技術。 作為領導將新技術納入空間領域當前和未來擬議戰爭概念的軍事機構,USSF占據了一個不斷發展以滿足作戰環境變化的角色。在短期內,其余領域的更多能力將依賴于空間領域的資產,并推動對技術能力和效率的要求呈指數級增長。美國防部或整個美國政府的任何作戰組織都沒有智力或財政能力來單獨管理這一巨大的任務。與私營企業的緊密合作提供了美國所需的優勢,以保持對其對手的相對優勢。
民用技術的軍事應用和軍用技術的民用應用通過連接兩個平行的研究軌道和匯集關鍵資源如突破、設施和資金來加速發展進程。美國的幾家私營公司已經有專門的部門與政府合作,使雙方受益。作為洛克希德-馬丁公司的一部分,臭鼬工廠負責開發標志性的軍用飛機,如F-117夜鷹和SR-71黑鳥,而雷神技術實驗室創造了愛國者導彈,至今仍是國家防空計劃的基石。私營企業和軍方官員之間的持續合作也改善了技術預測,使規劃者有能力建立起納入仍在開發管道中的概念的途徑,甚至在它們準備投入使用之前。
在本專著中,對未來軍事規劃者來說,最后也是最關鍵的難題是如何在中期和長期將預測能力整合到作戰方法中。等到概念經歷了研究、開發、測試、原型設計和規模生產的完整周期后再考慮其效果,會使美國部隊落后于曲線,并處于持續的反應狀態,特別是在與俄羅斯和中國這樣的全球技術大國競爭時。未來的鑄造過程必須是連續的和迭代的。適應性強的計劃,具有圍繞發展中的突然延遲或進展進行調整的靈活性,比依賴線性進展的概念保持優勢。將 "鞭打 "事件的可能性傳達給高級領導人和政治家,以緩和期望,并減少那些不熟悉技術的細微差別的人的摩擦。
美國國防機構如何利用并迅速整合技術進步,以在多域作戰框架內獲得并保持競爭優勢?
負責開發下一代全域聯合作戰概念的戰地級規劃人員需要采用一個反復的、持續的規劃過程,考慮到理論上可能的、但目前還沒有的、與所有領域相互依賴的技術,以集中資源分配和從目前到未來作戰環境的未來預測路徑。
本專著包括四個不同的研究和思考階段,大致遵循軍隊設計方法學的概念。因此,第一部分試圖了解創新技術的現狀,從而了解軌道和軌道外競爭的技術作戰環境。發展存在于整個美國戰爭機器從概念到原型生產的連續過程中,一些進步來自非軍事應用,如通信、金融和體育產業。第二,研究哪些非保密技術有待于相對迫切的實施。即使在起步階段,新概念的簡單應用也會在多領域的戰場上帶來作戰優勢,而來自真實世界的反饋和數據支持進一步的完善。
在已知的物理學和應用科學的限制下,對現在和可能的空間進行了略微緩和但雄心勃勃的介紹,為未來三十年設定了目標桿。計算能力、材料科學和效率的線性增長阻礙了這些崇高目標的實現。然而,如果能力的增長保持過去幾十年的指數增長(見圖2),本專著中所探討的所有概念都是可以掌握的。最后,本研究以一個簡短的未來戰爭的虛構場景作為結束,該場景展示了戰略和作戰能力在戰術領域的整合,加強了它們與未來戰士在MDO的五個現有領域以及未來可能存在的地外領域的相關性。該方案提出了一個可能的理論終結狀態,以在10到15年的規劃范圍內建立一個作戰方法。然而,這很可能只是物理學和想象力極限競賽中的一個快照。
圖2. 隨著時間的推移,技術能力呈指數增長。
本專著主要關注軌道和軌道外的競爭,包括對所探討的能力有重大影響的地面節點和系統。最終的勝利或失敗,即使是在未來的沖突中,也將極大地影響地面人口,即交戰國的公民。他們將掙扎著在戰爭的附帶影響下生存,同時也會受到氣候變化、人口過剩、食物和水匱乏的日益嚴重的影響。
由于沒有足夠快地開發和部署人工智能(AI),美國在常規戰斗中面臨被超越的風險。對手,特別是中國,正在擁抱人工智能,并試圖利用所認為的美國弱點。中國計劃到2030年成為人工智能的世界領導者,并繼續在其民用和軍用部門大量投資于人工智能能力。使用致命性自主武器(LAWS)是不可避免的,并正在所有領域發展這種能力。人工智能是一種力量倍增器,但美國對在戰斗中使用致命性自主武器感到不安。中國和美國對未來的人工智能應用有著截然不同的戰略。為了使美國軍隊既能最大限度地發揮人工智能的全部潛力,又能維護國際法治,在未來的大規模沖突中,人-智能體(H-A)編隊合作是必不可少的。
雖然人工智能是一種力量倍增器,但美國的政策制定者和軍事指揮官目前對在未來的戰斗中使用致命性自主武器系統感到憂慮。如果一個或多個對手對美國或其盟國部署致命性自主武器系統,這一政策可能會引起爭論。解決這個問題的一個潛在辦法是將人工智能與人類對應方組合起來。人-智能體(H-A)團隊是一個網絡,其中智能系統(智能體)和人在一個小組內有效合作,通過加強彼此的強項和預測彼此的弱點來創造協同效應。團隊合作的特點和屬性因模型而異,但貫穿始終的一個概念是相互依賴的重要性。H-A團隊合作取決于人與人工智能系統之間的這種相互依存關系,才能取得成功。
DeepMind之前提到的AlphaGo是一個完美的例子,說明如何有效地將人工智能與人類同行配對。2017年,也就是AlphaGo第二次擊敗圍棋世界冠軍的那一年,兩名人類專業人士與人工智能系統結成了伙伴。在 "配對圍棋 "中,人類和AlphaGo交替下棋,每個人都必須學習和適應他們的隊友正在下的棋。這種耦合使人類能夠從他們的人工智能對手那里學習,成為更好的棋手。與AlphaGo配對的中國圍棋大師連笑解釋說:"AlphaGo非常自信,他也給了我信心。他幫助我相信我應該掌好舵"。雖然人類在AlphaGo手中的失敗讓一些人感到失望,但這實際上是一種變相的祝福。H-A組隊有可能增強,甚至可能改善人類目前的能力。
本文將試圖回答美軍將如何利用人工智能和H-A團隊合作,為未來10到20年的大規模戰斗做準備。為了使美國軍隊既能最大限度地發揮人工智能的潛力,又能維護國際法治,H-A團隊合作在未來的沖突中是必不可少的。通過理論、歷史、條令、已完成的研究項目和潛在的未來情景,這項研究將有助于回答人工智能在美國軍事行動中的未來是什么樣子。證據將集中在利用自主武器系統(AWS)和人工智能的積極和消極方面。
本文還將探討H-A組隊的能力,以及當兩者結合在一起時,性能是否會提高。研究結果將解決 "終結者難題 "的可能性,特別是在自主機器提供明顯優勢的情況下是否使用它們。雖然這個話題相對較新,但有許多關于人工智能研究和在美國軍隊中使用的書籍、期刊文章和新聞報道。研究將擴展這一主題,并提出在未來戰場上人工智能和人類合作的方式。人工智能有可能引領下一次軍事事務的革命(RMA);然而,除非人工智能成為人類有效團隊的一部分,否則美國無法在大規模戰斗中充分發揮其潛力。
美國負責采購和維持的國防部副部長辦公室(OUSD A&S)的任務是快速和低成本地向作戰人員和國際合作伙伴提供和維持安全和有彈性的能力。現在迫切需要開發適應性采購框架(AAF),以加快軟件開發和采購流程,加強作戰概念(CONOPS),如分布式海上作戰(DMO)。國防部(DoD)必須利用與國防戰略和全球威脅的性質相聯系的數據驅動的分析來塑造AAF,并擴展新的能力來應對新的威脅。威脅和能力共同演化矩陣(TCCM)解決了這一要求。威脅是一種能力試圖處理的問題。一種能力是代表威脅的問題的解決方案。共同進化算法探索了一些領域,其中一個能力或能力組合的質量由其成功擊敗一個威脅或威脅組合的能力決定。TCCM有可能在新的和有爭議的環境中系統地優化、推薦和共同演化能力和威脅。我們展示了一個關于幫助項目執行辦公室(PEO)使用從公開來源匯編的非機密數據對特定領域DMO的能力和威脅進行戰役的用例。
不僅美國防部負責采購和維持的副部長辦公室(OUSD A&S)有必要制定采購戰略,而且整個國防部也有必要應用數據驅動的分析以及與國防戰略和全球威脅的性質相聯系的創新和適應性作戰概念(CONOPS),并為作戰人員擴展新的能力。
例如,為了提高部隊的總體戰備能力,并在廣泛的行動和沖突頻譜中隨時投射戰斗力,海軍需要靈活的指揮和控制(C2)組織結構來滿足CONOPS。例如,DMO是海軍的一個CONOPS,而遠征先進基地作戰(EABO)是美國海軍陸戰隊(USMC)的一個CONOPS。DMO和EABO都是海戰現代化的新興作戰概念。PMW 150是PEO C4I的C2系統項目辦公室,也是C2解決方案的主要提供者,它的工作重點是將作戰需求轉化為海軍、海軍陸戰隊、聯合部隊和聯軍作戰人員的有效和可負擔的作戰和戰術C2能力。PMW150的任務是 "以創新的方式滿足相關能力的操作要求,使作戰人員能夠保持C2的優勢"(Colpo,2016)。
另一方面,美國艦艇的海上行動,特別是在沿海地區,將繼續存在爭議和危險;因此,當務之急是發展DMO和EABO,以實現統一的行動愿景。DMO的目的是在有爭議的環境中支持國家和戰略目標。DMO的概念不僅將進攻性打擊視為在戰斗中獲勝的主要戰術,而且還將欺騙和迷惑敵人的能力確定為在有爭議的環境中獲得成功的關鍵任務。目前的工作重點是將現有的平臺、系統和能力與DMO的具體戰術相結合,以實現海上戰略和作戰目標。DMO被定義為 "通過使用可能分布在遙遠的距離、多個領域和廣泛的平臺上的戰斗力來獲得和保持海上控制所必需的作戰能力"(海軍作戰發展司令部[NWDC],2017)。
DMO作為海軍和海軍陸戰隊資產運作的一個概念,其發展源于分布式殺傷力(DL)模型(Popa等人,2018)。DMO的概念采用了DL的擴展觀點,由三個支柱組成:通過網絡射擊能力提高單個軍艦的攻擊力,將攻擊能力分布在廣泛的地理區域,并為水面平臺分配足夠的資源,以實現增強的作戰能力(Rowden, 2017)。DMO還強調在所有領域,包括空中、地下和網絡戰,都需要更有彈性和可持續性的水面平臺。DMO的未來觀點是成為以艦隊為中心的戰斗力,通過整合、分配和機動性,允許在多個領域(有爭議的空中、陸地、海上、太空和網絡空間;國防部,2018)同時和同步執行多種能力和戰術,以便在復雜的有爭議的環境中戰斗和獲勝(Canfield,2017)。因此,DMO不僅包括傳感器、平臺、網絡和武器的傳統戰爭能力,而且還延伸到隨著新技術發展的其他戰術。DMO概念使用涉及ISR、機器學習(ML)和人工智能(AI)的先進探測和欺騙,特別是使用無人系統來增強進攻性戰術行動的能力;因此,通過潛在地利用平臺、傳感器、武器、網絡和戰術的不同組合,可以在所有海上領域放大一支多樣化但統一的部隊的戰斗力。
DMO的概念包括詳細的能力,如反措施、反目標和反介入的戰術。反措施是旨在轉移威脅的防御性能力。反目標可能是進攻性能力、欺騙性戰術和轉移威脅的作戰演習。欺騙性戰術包括無人資產群、機械和物理反措施、電子干擾和限制電磁輻射,或排放控制(EMCON)。反介入是為了消除威脅。
傳統上,基線部隊結構由一組固定的友軍艦艇和飛機組成,排列成行動組,包括航母打擊組(CSG)、遠征打擊組(ESG)、水面行動組(SAG),以及各種獨立的可部署單位,如EABO的遠征海軍部隊。
DMO的行動要求包括能力、人力、維護和供應等資源,需要仔細分析、計劃和執行,這需要正確的數據戰略、分布式基礎設施和深度分析。威脅與能力協同進化矩陣(TCCM)的技術概念解決了DMO和EABO行動的要求。威脅是一種能力試圖處理的問題,包括其復雜性和緊迫性。一種能力是代表威脅的問題的解決方案。來自ML/AI社區的協同進化算法探索了一些領域,其中能力或能力組合的質量由其成功擊敗威脅或威脅組合的能力決定。戰爭游戲模擬中使用的協同進化算法類似于國防應用中廣泛使用的蒙特卡洛模擬,只是它們參與了預測和預報、優化和博弈(minmax)算法等ML/AI。DMO和EABO概念要求處理不斷變化和發展的威脅的能力和資源網絡的靈活性和進化。
圖 1. 每個節點都使用 CLA 注意:每個節點的內容和數據可能包括能力;首先需要對能力進行索引、編目和數據挖掘。
圖 2. TCCM 和兵棋仿真的概念
潛在對手的火炮系統的改進對美國軍隊特別是陸軍提出了挑戰。除了改進的火炮系統能力和新的使用技術的挑戰外,特殊彈藥的擴散--如精確、熱障和頂部攻擊彈藥--重新引起了對敵人的大炮和火箭炮對美國作戰行動和地面作戰系統的潛在影響的關注。
為了應對這一挑戰,美國陸軍正在尋求通過升級目前的火炮和導彈系統,開發新的長程火炮和高超音速武器,以及改造現有的空射和海射導彈和巡航導彈以便陸軍部隊進行地面發射來提高其所謂的遠程精確射擊(LRPF)能力。
2018年美國防戰略和陸軍的多域作戰概念都要求提高陸軍LRPF能力,以應對被稱為俄羅斯和中國的反介入、區域拒止(A2/AD)戰略,旨在限制美國軍隊在歐洲和太平洋地區的行動自由。
美陸軍有五個主要項目或工作正在進行或考慮中,以提高遠程精確射擊能力:
增程加農炮計劃(ERCA)計劃開發一種能夠對70多公里外的目標進行精確射擊的系統,比目前系統的30公里目標距離有所改進。
精確打擊導彈(PrSM)是一種地對地、全天候、精確打擊的導彈,由M270A1多管火箭系統(MLRS)和M142高機動性炮兵火箭系統(HIMARS)發射。PrSM旨在取代目前的MLRS和HIMARS導彈,并將目前的射速提高一倍,每個發射艙有兩枚導彈。
美陸軍正在研究開發一種戰略遠程炮(SLRC)的可行性,這種炮可以以高超音速發射,射程可達1000英里,以打擊防空、火炮和導彈系統以及指揮和控制目標。
美陸軍、海軍、空軍和導彈防御局(MDA)正在開發通用高超音速滑翔體(C-HGB),陸軍計劃將其作為遠程高超音速武器(LRHW)計劃的一部分,使C-HGB能夠從移動的陸軍地面導彈發射器發射。
最后,美陸軍正試圖改造現有的海軍SM-6和UGM-109對地攻擊導彈,以便為陸軍提供一種中程導彈能力。
鑒于潛在的資源限制和陸軍對LRPF的重視,國會在其監督、授權和撥款方面可能會進一步研究陸軍的LRPF計劃。國會潛在的問題包括
戰略大炮、高超音速導彈和中程戰場導彈的理由。
LRPF的估計總成本。
LRPF和美國印太司令部的太平洋威懾倡議(PDI)投資計劃。
部隊結構要求。
后備役部隊的LRPF。
其他軍種對陸軍遠程防衛部隊的看法;以及
指揮、控制和瞄準遠程火力。
美國陸軍最近制定了一項關于未來陸軍如何作戰的戰略以及實現這些軍事能力的相關現代化和研究重點。以高超音速飛行為基礎的遠程精確射擊對于確保美國能夠對任何競爭對手實施其意志至關重要。要實現一個有效的未來美國軍隊,必須克服許多障礙。其中一些差距是對高超音速飛行器空氣熱力學的理解,從而促使對基礎研究的需求。本報告的目標是定義一個經典的、與陸軍相關的配置,適合于基礎研究,以允許與適當的主題專家的關鍵數量的集中合作。從這種開放的幾何構型研究中獲得的數據和知識可能會受到更多的限制性分配。
美國陸軍最近制定了一項關于未來陸軍如何作戰的戰略以及實現這些軍事能力的相關現代化和研究重點。以高超音速飛行為基礎的遠程精確射擊對于確保美國能夠對任何競爭對手實施其意志至關重要。
要實現一個有效的未來美國軍隊,必須克服許多障礙。其中一些差距是對高超音速飛行器空氣熱力學的理解,從而促使對基礎性研究的需求。缺乏對高超音速飛行器周圍發生的復雜物理和化學的預測性知識,抑制了及時的、優化的多部件設計。對邊界層過渡和沖擊-邊界層相互作用等具體現象了解不多。不能正確地對現象進行建模,會產生一些不確定的特征,如表面壓力分布和熱通量,這對飛行器技術,包括穩定性、控制和熱負荷管理,都有負面影響。
幸運的是,有一個先例,即通過定義政府基準飛行器來促進全社會的科學討論,這些飛行器包含功能相關的工件,但對具體的發展計劃不敏感(見陸軍-海軍基本芬納導彈、空軍改良基本芬納導彈、陸軍-海軍旋轉火箭、國家航空航天飛機和NASA研究)。本報告的目標是定義一個典型的、與軍隊相關的配置,適合于基礎研究,以便與足夠數量的適當的主題專家進行重點合作。從這個開放的幾何構型的研究中獲得的數據和知識可能會受到更多的限制性分配。
空中力量已經從一個世紀的技術創新和進步中受益。新技術的出現繼續挑戰著空中力量中經常持有的常識。無人機系統(UAS)就是這樣一種不斷發展的空中力量技術。這項技術為澳大利亞國防軍(ADF)帶來了巨大的機遇。雖然澳大利亞國防軍在特定的角色上取得了一些無人機系統的進展,但澳大利亞皇家空軍(RAAF)還沒有在其所有的空中力量貢獻中采用這種技術來達到軍事效果。
《空中力量手冊》(空天力量中心[ASPC],2022年)定義了七種空中力量的貢獻:力量生成、空軍基地行動、空中指揮和控制、反空、空中機動、空中情報和ISR(情報、監視和偵察)以及空中打擊。一些先進的盟國已經在空中情報、ISR和空中打擊方面采用了發達的無人系統。這些系統包括美國空軍(USAF)的MQ-1捕食者、MQ-9死神和RQ-4全球鷹。甚至反空--載人空戰--也在發展無人系統的路上;RAAF與波音公司合作開展了 "忠誠的翼人 "項目(戴維斯,2019c),現在正式命名為MQ-28A幽靈蝙蝠(達頓,2022)。
但空中機動性如何?ADF還沒有接受關于未來ADF空中機動性自主性的真正對話。未來自主空中機動性思維停滯不前的一個更可能的原因是,在(到目前為止)有效的空運理論的支持下,載人系統幾十年來取得了高度可靠和經證實的作戰成功。因此,這里有一個克勞塞維茨式的平行關系:戰爭性質的一個持久因素是對機動性的需要,但今天皇家空軍所面臨的是戰爭性質的一個階梯式變化,一個對機動性來說過于重要的技術機會,不容忽視。
本文確定了在澳大利亞國防軍空中機動中采用無人機系統的滯后性,并探討了澳大利亞國防軍在未來使用無人機系統的機會。通過這樣做,本文旨在提高對ADF無人駕駛空中機動性潛力的集體認識,并為ADF部隊結構企業的軍事和商業貢獻者提供一個廣泛的參考來源。本文首先研究了無人機系統適應的驅動因素,或指標。這些驅動因素包括澳大利亞的戰略利益、區域軍事現代化、安全和生存能力、降低成本和技術可用性。然后,本文介紹并分析了三種核心空中機動性活動中每一種的無人機系統發展的具體機會和例子。為此,本文簡要討論了澳大利亞國防軍目前的機隊,然后探討了一些不斷發展的無人駕駛空中機動性技術和概念,澳大利亞國防軍可能會考慮在下一代空中機動性機隊中使用。最后,本文提出了無人機系統空中機動性發展可能面臨的一些挑戰,以幫助未來的研究和探索。
證據表明,需要一個靈活的、跨服務(和跨文化)、跨行業的方法來設計、開發和使用未來的空中機動部隊。傳統的澳大利亞皇家空軍中重載平臺和陸軍輕中載平臺的分叉模式可能會讓位于大型和小型載人和自主系統的混合艦隊。聯合部隊設計者之間的集體方法--跨單一軍種總部的真正合作--對于皇家空軍的固定翼空中機動團體和陸軍的旋轉翼團體之間的合作至關重要。也許更重要的是,在這個領域需要與工業界合作。商業行業在自主車輛領域發揮著相當大的作用,政府和私人研究和開發組織也是如此。現有的和新的伙伴關系的跨服役杠桿對于利用未來自主的ADF空中機動性的機會是至關重要的。