1 簡介

最佳的飛行員-飛機互動一直被認為是實現有效操作性能的基石，同時在任務或使命中保持高水平的安全。隨著飛行任務越來越復雜，越來越多的信息到達機組成員手中。市場上有新的技術解決方案，任務中的表現是可以衡量的。當考慮到基于神經科學進步的人機互動時，就有可能衡量和評估任何人機接口（HMI）的有效性。為了支持空勤人員的表現，必須利用現有的創新，如數據融合或人工智能（AI）輔助決策和任務管理，以成功執行軍事任務。人工智能和大數據管理與機器學習相結合，是改善和運行現代作戰場景的關鍵因素。以網絡為中心的綜合武器系統為聯合部隊指揮官提供了靈活性，有助于當前和即將到來的聯合任務的成功。

在聯合行動中，當兩個或更多的國家使用所有可用的領域時，盡可能快速有效地利用所有的資產和能力，以獲得戰斗空間的最佳總體情況將是至關重要的。因此，解決和驗證為機組人員優化的下一代駕駛艙的創建是很重要的。先進的指揮和控制系統，為執行任務提供安全和可互操作的支持，將確保獲得一個綜合和同步的系統，并將實現戰場上的信息優勢。在未來，各級指揮官對戰場的可視化和理解方式，利用某些輔助手段來指導和引導他們的部隊，將成為勝利的決定因素。

2 行動背景

根據JAPCC在2021年發布的聯合全域作戰傳單，全域作戰包括 "快速處理數據和管理情報，以及實現高效作戰所需的技術能力和政策，包括所有貢獻的資產"。其他北約出版物使用術語多域作戰（MDO），主要描述任務環境的相同挑戰。找到一個連貫的、共同使用的術語是不斷發展的，但它不會改變HMI定義背后的含義。此外，重要的是開發一個連接的、復雜的接口，能夠協助指揮官和他們的下屬軍事人員同時和毫不拖延地分享信息，并迅速做出決定和采取行動。

正如Todd Prouty在他的一篇文章中所認識到的，"聯合全域指揮與控制（JADC2）正在形成，成為連接行動的指導性概念"，"將使用人工智能和機器學習，通過以機器速度收集、處理和計算大量的數據來連接聯合部隊"。兩種類型的態勢感知（SA）都同樣重要，因為它們不僅可能影響任務的成功完成，甚至還可能影響戰略層面的意圖。定義SA的最簡單方法是對周圍環境的徹底了解。戰術上的SA意味著機組人員知道這個場景，知道自己在任務中的任務和角色，以及所有參與同一行動區域的部隊。他們知道如何飛行任務，也知道成功或失敗的目的和后果。飛行SA主要關注的是飛行的性能和參數，空間和時間上的位置，以及飛機的性能。這兩個SA是不同的，需要在飛行過程中不斷監測。通常情況下，兩者在任務的不同階段需要不同程度的關注，如果有能力的話，可以由機組成員共享。一些技術上的改進可以只提高一個SA，但最好是同時提高兩個SA，以滿足要求并提高整體SA。這些發展也必須支持戰略層面的意圖，并提供其在決策過程中需要的SA。

現代機體和駕駛艙應支持機組人員的機載工作量，戰斗飛行員需要這種支持以保持有效。這可以通過人工智能自動管理，使機組人員能夠將更多的精力放在他們的任務和使命上。可以說，用算法來增強機體的基本需要，以補充機組人員處理飛行期間增加的信息流的能力。

在開展行動期間，預計情況可能會迅速變化，指揮官必須立即采取行動，重新安排部隊的任務。在地面或飛行中，飛行員可能會在短時間內收到一個新的任務。這個新命令不應該被格式化為純粹的基本信息；當整個更新包也能被可視化時，支持將是最佳的。一個例子是數字移動地圖系統，它描述了關于友軍和敵軍的詳細信息，包括協調信息。當飛行員改變飛行計劃時，駕駛艙及其所有設置都將自動更新。正如《國防雜志》所指出的，"從無限的資源中收集、融合和分析數據，并將其轉化為可操作的情報傳遞到戰術邊緣的能力，需要前所未有的移動處理能力"。為了符合這些要求，推動下一代人機接口的整合應該在所有現代駕駛艙中實現標準化。

HMI-Cockpit的演變。左至右：Ramon Berk, Comando Aviazione dell'Eercito, Leonardo

3 優化民用飛機的人機接口

值得注意的是，最近飛機駕駛艙的技術發展已經出現了巨大的轉變。在短短幾年內，駕駛艙已經從帶有模擬象限的 "經典飛行甲板 "過渡到現代的 "玻璃駕駛艙"，其中經典的儀表通過復雜的多功能顯示器呈現。大多數信息在儀表、飛行管理系統和自動駕駛功能之間是相互聯系的。在現代駕駛艙中，傳統的 "旋鈕和表盤 "已經被拋棄，取而代之的是電子可重新配置的顯示器和多功能可重新配置的控制，即所謂的 "軟鍵"。

傳統上，駕駛艙設計和信息顯示方式的發展是由安全和性能提升驅動的，而現在似乎更多的是由效率和競爭力標準驅動。5例如，在全狀態操作和創新駕駛艙基礎設施（ALICIA）項目中，來自14個國家的41個合作伙伴正在合作進行研究和開發活動，旨在實現一個能夠提供全狀態操作的駕駛艙系統。考慮到在不久的將來商業航班數量的增加，該項目旨在通過使用新的操作概念和駕駛艙設計來實現更高水平的效率和競爭力。

ALICIA承諾新的解決方案能夠為機組人員提供更大的SA，同時減少機組人員的工作量并提高整個飛機的安全性。這是對HMI概念的徹底反思，尋求技術的整體整合。在設想的概念中，ALICIA利用多模態輸入/輸出設備，提供一個集成在增強的機組接口中的全條件操作應用程序。

4 優化軍用飛機的人機接口

改進軍用飛機的人機接口是一項更為復雜的任務。與商業飛行相比，需要分析的情況很多，也更復雜。在軍用駕駛艙中，與飛行本身相關的任務與完成戰斗任務所需的任務合并在一起，而且往往是在危險地區和退化的環境中飛行。此外，軍用飛機配備了更多的設備，旨在處理綜合戰斗任務和軍備系統管理。

軍事飛行的典型任務可分為兩類：

• 駕駛和導航：在整個飛行過程中執行。

• 戰斗任務：只在飛行任務的某些階段執行。

當戰斗任務發生時，它們必須與駕駛和導航任務同時進行，這是軍事和商業航空的主要區別。根據自己的經驗，軍事飛行員必須判斷在任何特定的飛行階段哪一個是優先的。因此，他們將大部分資源用于該任務，而將那些經常被誤認為不太重要的任務留給機載自動系統或利用他們的注意力的殘余部分來完成。

不幸的是，軍事飛行在任務、風險、威脅、持續時間、天氣條件等方面的復雜性和不可預測性，常常使機組人員很容易超過他們的個人極限。一旦發生這種情況，風險是任務無法完成，甚至可能被放棄。在最壞的情況下，飛機和機組人員可能會丟失，或者機組人員可能會在沒有適當或最佳SA的情況下采取行動，導致附帶損害的風險增加。

新興和顛覆性的技術可以改善未來軍用飛機上的人機接口。它們可以引入基于人工智能、深度學習或實時卷積神經網絡（RT/CNN）的新解決方案，以整合新的能力，如具有認知解決方案的系統。作為一個例子，認知人機接口和互動（CHMI2）的發展和演變，用于支持多個無人駕駛飛行器的一對多（OTM）概念中的自適應自動化，也可以被利用來支持完成 "軍事駕駛艙的多項任務 "的自適應自動化。

同樣地，研究和開發CHMI2來監測飛行員的認知工作量并提供適當的自動化來支持超負荷的機組。這些先進的系統應該能夠閱讀到達駕駛艙的命令，分析相關的威脅，并提出最 "適合任務 "的任務簡介和操作概念。同時，它們應該計算所有任務所需的數據，如燃料消耗、目標時間、"游戲時間"、路線、戰斗位置、敵人和友軍的部署、武器系統和彈藥的選擇、附帶損害估計以及適當的交戰規則等。然后，考慮到船員的認知狀態，將動態地選擇自動化水平和人機接口格式及功能。

在2009年的一項研究中，Cezary J. Szczepanski提出了一種不同的HMI優化方法，其依據是任務成功的關鍵因素是飛機操作員的工作量。如果工作量超過了一個特定的限度，任務就不能成功完成。因此，他提出了一種客觀衡量機組人員在執行任務期間的工作量的方法；具體來說，就是在設計人機接口時，要確保即使在最壞的情況下，工作量也不能超過人類操作員的極限。

將近11年后的2020年，北約科技組織成立了一個研究小組，以評估空勤人員是否有能力執行其分配的任務，并有足夠的備用能力來承擔額外的任務，以及進一步應對緊急情況的能力。該小組旨在確定和建立一種基于具體指標的實時客觀方法，以評估人機接口的有效性。

通過對神經生理參數的實時測量來評估認知狀態，有望支持新形式的適應性自動化的發展。這將實現一個增強的自主水平，類似于一個虛擬的機載飛行員，這將協助機組人員進行決策，并將他們從重復性的或分散注意力的任務中解放出來。自適應自動化似乎是實現最佳人機接口的一個重要組成部分。它有望支持高水平的自主性，以減少人類的工作量，同時保持足夠的系統控制水平。這在執行需要持續工作量的任務時可能特別重要。這預示著要全面分析與自主決策機相關的倫理和道德問題。然而，這已經超出了本文的范圍。

5 建議

未來的戰斗將變得越來越快節奏和動態。新興的和顛覆性的技術有望徹底改變各級指揮官計劃和實施戰場行動的方式。人工智能、機器學習、增強的指揮和控制系統以及先進的大數據管理將大大有利于指揮官，改善SA，并極大地加快決策過程。現代軍隊設想未來的行動是完全集成的、連接的和同步的，這催生了MDO概念，以完善指揮官在多個領域快速和有效地分派/重新分派所有部隊的能力。

在概念和規劃階段的這種明顯的動態性也必須反映在執行階段。因此，必須假定，雖然指揮官能夠在很少或沒有事先通知的情況下重組和重新分配部隊任務，但機組人員也必須能夠快速、有效和安全地處理和執行這些新命令，很少或沒有時間進行預先計劃或排練。

這些新要求無疑將影響下一代軍用飛機駕駛艙的設計和開發。有必要采用一種新的方式來構思下一代人機接口，更加關注飛行員的真正認知能力。此外，需要新的解決方案來為機組人員提供更大的安全空間，同時將他們的工作量減少到可以接受的最大水平，使他們保持高效。他們應該結合任務優先級原則，審慎地考慮機組人員可以將哪些任務交給自主程序或系統。

本文重點討論了空中力量和飛行員在飛機上的工作量。可以預見，在現代情況下，所有平臺都將面臨同樣的挑戰。在行動的各個層面，所有的軍事人員都應該發展一種新的思維方式，以反映人機接口的更多整合和使用。要做到這一點，需要重新認識到人的因素的重要性。與民用航空類似，北約將需要制定和采用新的標準來指導未來軍用航空接口的設計。人機接口的改進必須包括所有的航空任務，并著重于實現實時規劃和執行。如果不仔細關注軍事飛行員所面臨的壓力，人機接口的改進只會讓飛行員更加安全，而在任務執行過程中的效率卻沒有類似的提高。開發通過實時測量神經生理參數來評估機組人員的認知狀態的方法，以及隨后開發新形式的適應性自動化，對于實現符合未來戰場要求的人機接口至關重要。

作者

Imre Baldy，中校，于1988年加入匈牙利國防軍，并在匈牙利的'Szolnok'軍事航空學院開始了他的軍事教育。1992年，他作為武器操作員/副駕駛獲得了第一個少尉軍銜。1997年，他得到了他的第一個更高級別的任命，他加入了位于韋斯普雷姆的匈牙利空軍參謀部，在那里他獲得了國際關系和空軍防御規劃方面的經驗。2007年，他被調到塞克斯費厄爾，在那里建立了新的匈牙利聯合部隊司令部。除與直升機業務有關的其他職責外，他還負責空軍的短期規劃。他曾駕駛過米24、米8和AS-350直升機。從2018年7月開始，他成為JAPCC的載人空中/攻擊直升機的SME。

利維奧-羅塞蒂，中校，于1993年在意大利軍隊中被任命為步兵軍官。三年后，他轉入陸軍航空學校，并于1998年畢業，成為一名旋翼機飛行員。他曾擔任過排長、中隊指揮官和S3小組長。他曾駕駛過通用直升機。AB-206，AB-205，AB-212，AB-412，以及AW-129 Mangusta戰斗直升機。他曾多次作為機組成員或參謀被部署到巴爾干半島（阿爾巴尼亞，科索沃），中東（黎巴嫩，伊拉克）和中亞（阿富汗）。他還是一名合格的CBRN（化學、生物、輻射和核）專家，一名空中機動教官，他目前駐扎在JAPCC，擔任戰斗航空處的空地行動SME。

地面軍事機器人（UGV）已經發展了二十多年，該領域的當代技術進步正在促進其應用慢慢接近成熟階段。我們可以預期，未來軍事行動的自動化程度將是巨大的，軍事后勤也不例外。軍事人員被機器人系統取代的趨勢在常規和危險任務中很明顯，重點是機器人系統的任務性能，它可以從非常低的傳感器和處理延遲中受益。這方面是人的能力所不能比擬的，它為未來軍事戰場的設想創造了關鍵的基礎。

1.0 引言

未來軍事機器人的關鍵組成部分之一是作戰決策能力，在實際或估計的共同作戰圖景中，實時地、用可用的資產來適應每一個行動方案。本文的重點是作戰物流適應性規劃，在復雜的作戰環境中，應用UGV群來建立一個供應輸送鏈。該任務在數學上被建模為運籌學（多標準）和情報分析問題，其中應用了離散建模和模擬技術。

在自主系統應用的軍事領域，我們對這個問題的理解還處于起步階段。很明顯，這個領域的復雜性非常高，而且分散在幾個層面。如果要對行動畫面的更新做出快速反應，就有一個強烈的假設，即高水平的數據分析過程（基于與C4ISTAR系統相連的數據集）必須是自動化的。

摘要

本技術評估報告總結了2022年7月舉行的北約 "評估新興技術對軍事后勤的影響 "專題討論會期間的發言要點。它補充了會議記錄中收集的論文，討論了主題演講的要點，并對研討會上的發言和考慮進行了總結。它確定了關鍵的見解并提供了進一步工作的建議。本次研討會對北約和國家物流供應鏈領域的新興和顛覆性技術（EDT）的思考、規劃、發展和實施提供了豐富的概述。雖然確定關鍵技術是最重要的，但同樣重要的是介紹物流供應鏈中EDT的工具、方法、研究、分析和評論，并了解北約和國家為使EDT在軍事物流中實現而采取的舉措。這些創新技術將使供應鏈得到改善，減輕人力負擔，實現成本節約，提供可見性和物流態勢感知，減輕戰區水電供應任務，提高維護和修理能力，支持行動規劃，節省所有供應類別的必要庫存，最重要的是為所有軍事活動整合成一個無縫的多領域執行軍事任務做準備。

1.0 引言

70多年來，北約一直處于技術的最前沿，以確保其盟國的防御和行動的成功。為了保持北約的技術優勢，北約必須了解新興和顛覆性技術（EDT）對安全和防御的影響有多深遠。北約2022年戰略概念[1]對此作了如下表述。"新興和顛覆性技術既帶來了機遇，也帶來了風險。它們正在改變沖突的特征，獲得更大的戰略重要性，并成為全球競爭的關鍵舞臺。技術優勢日益影響著戰場上的成功"。人工智能（AI）、自主系統、先進制造業、生物技術和量子技術等技術正在改變世界，以及北約的運作方式。2019年，北約國防部長們批準了一個EDT路線圖，以幫助構建北約在關鍵技術領域的工作。北約科學和技術組織（STO）制定了科學和技術趨勢，為該路線圖的制定提供了背景支持。STO是世界上最大的國防和安全領域的合作研究論壇。它開展和促進科學和技術研究活動，以增強北約和國家的能力，并支持整個聯盟的決策。在STO內部，系統分析和研究（SAS）小組作為分析建議的專家小組，進行研究和分析，并交流作戰分析和研究（OR&A）的方法和工具，以探索如何在作戰環境中有效或高效地使用已開發的能力、新概念、組織的變化或創新技術[2]。

SAS小組提議并由STO批準舉辦 "評估新興技術對軍事后勤的影響 "的研究專題討論會。該研討會于2022年7月6日和7日在羅馬高級國防研究中心舉行，該中心是意大利國防聯合機構，為意大利武裝部隊提供管理、戰略領導和國防與安全相關問題的最高教育水平。該研討會匯集了來自北約成員國和伙伴國的物流、物流技術和從事未來物流能力OR&A的主題專家，以討論和評估EDT對物流的影響。專題討論會強調了整個北約開發利用新興技術的物流能力的工作。預計這將有助于發展未來的后勤業務、國家采購和教育/培訓計劃，了解新出現的互操作性挑戰，并確定更廣泛合作的機會。專題討論會的進行必須在北約的轉型舉措及其對創新的關注的背景下進行理解，其中位于弗吉尼亞州諾福克的盟軍司令部轉型是北約能力發展的先鋒，科學和技術組織作為科技前瞻的監督者，北大西洋理事會（NAC）通過北約的創新委員會和新興和顛覆性技術咨詢小組指導其主要委員會實施創新和加強北約的技術準備工作。

1.1 新興和顛覆性技術

在未來幾年，隨著人、機器和服務之間的相互聯系成倍增加，采用創新技術將是必要的。雖然計算網絡、大數據處理、數字交易和無處不在的傳感的存在似乎已經在世界最富裕的地區確立了自己的標準，但這些創新所承諾的全球規模的轉變，實際上還處于早期階段。網絡物理技術的快速采用和整合將通過重新定義和消除工業部門、政府機構和其他基礎設施建設之間的既定界限來改變經濟。此外，區塊鏈、分布式賬本和加密代幣方面的進展有望對人類活動在'網絡空間'的影響產生深遠影響[3]。

在軍事上，這種技術格局的變化將從根本上重新定義人類的有組織沖突，表現為新的戰爭方式。未來科技格局的特點是：綜合和整體的情報、分析和決策能力；利用現實和虛擬網絡重疊的戰爭領域，其中傳感器、流程、組織、個人和自主代理連接；分散和無處不在的大規模傳感、存儲、計算、決策、研究和開發；以及人類、物理和信息領域的混合，創造新的現實[4]。這四個因素的結合將創造出能夠進行更復雜決策和自我指導活動的自主系統和代理。此外，新的適應性C4ISR網絡將產生風險和脆弱性，因為軍事行動中的深度行動依賴性，因為它們依賴于行為者之間的無縫和無處不在的連接。此外，更大的作戰環境（包括網絡和空間）以及傳統領域（空中、陸地、海上）之間的相互聯系需要以廣泛分散、相互聯系、不分領域的方式進行綜合思考、規劃和操作。最后，雖然整個C4ISR能力的數字化和小型化的提高使智能、互聯和分布式系統得以實現，從而開辟了新的機會，但它們也增加了對低成本和廉價精確武器的脆弱性，因此帶來了風險。

1.2 后勤創新

后勤對于任何軍事行動都是至關重要的。沒有它，行動就無法進行和維持。后勤是實施和控制從大本營到散兵坑的貨物運輸和儲存的效率和效果的規劃過程。雖然EDT的采用在C4ISR領域得到了熱切的理解，因此得到了高級指揮官的關注，但在后勤領域的創新引進卻一直滯后。為了確保軍事行動的領域無關、無處不在、相互關聯，軍事后勤創新必須通過整合思維、計劃、執行和維持行動來支持無縫操作，而且必須注意識別和減輕戰略脆弱性和依賴性，包括與北約的關鍵基礎設施、供應鏈和衛生系統有關的。新技術將支持跨組織的供應鏈，并將創造一個動態的后勤功能，包括操作效率和戰略靈活性，其中 "你要求，我們提供 "將無法完成工作：它需要協作服務，這與C4ISR領域的特點相似：智能、互聯、分布和數字化（I2D2）。因此，通往未來物流的道路要求物流概念需要采用新技術，并適應不斷變化的操作環境，即概念要對多領域、可互操作、網絡化和連接的環境敏感，并強調自力更生、自我修復和復原力。EDTs正在擾亂物流過程，這導致需要擴展軍事物流的定義，在更大的地理范圍內監督整個供應鏈，包括從采購、管理、分配、運輸到教育和培訓的相關商業實體和技術[5]。為了使作戰物流能夠創新，需要像商業世界那樣，通過合作方式整合服務，加強與作戰的相互依存關系。無論是單獨還是組合，新技術都有可能改變軍事后勤信息系統和服務的提供方式。

本次研討會旨在強調物流規劃中發生的變化，技術對物流能力發展和業務使用的影響，特別是數字化帶來的物流服務的轉變。在規劃會議中，包括了預測和預報--作為EDT的結果--新的威脅和機會的影響，特別是進行維護、運輸和供應的新方法。通過應用分析、人工智能、自動化和數字化技術，可以實現人力、物資和供應的節約，但最重要的是在設計北約供應鏈時建立彈性，以應對EDTs將帶來的威脅和機遇。在技術會議上，論文將討論EDTs在自主系統中的應用，在減輕供應鏈負擔的替代解決方案中的應用，以及在遠程培訓和支持中的應用。這些例子包括用于海上和陸地行動的無人系統、增材制造和戰區內水的生成。關于數字化的論文被選中，因為它們討論了利用數字化實現的更多連接性和相互依賴性的綜合系統和服務如何能使從供應商到客戶的供應鏈受益，并確定了一些非常有前途的技術，其中元數據和區塊鏈在專門的論文中得到了特別關注。

在項目委員會主席Marcus Tynnhammer博士的介紹性發言之后，他說："我們的目標是要在全球范圍內，在全球范圍內，在全球范圍內，在全球范圍內，在全球范圍內，在全球范圍內，在全球范圍內。馬庫斯-廷哈默博士作了介紹性發言后，意大利聯合后勤教育中心主任克勞迪奧-托特里準將致歡迎辭，他強調，鑒于不斷變化的安全環境、日益復雜的后勤業務、民用公司的參與以及作為本次研討會主題的新技術的引入，本次研討會的舉行非常重要和及時："正如在每個戰斗領域，技術先進的后勤是任何防御性或進攻性行動取得成功的基礎。托特里將軍進一步指出。"在軍事后勤中實施先進技術是一項絕對重要的戰略要求"。

摘要

新興的機器學習（ML）解決方案旨在通過提高平均無故障時間來預測和預期資產故障的可能性，使新的維護策略能夠降低綜合后勤支持成本。本文介紹了一種新型的預測性維護方法，它可以優化維護計劃，從而優化整個系統的生命周期成本。

此外，隨著北約越來越多地參與部署行動，今天有必要將注意力集中在可用性和任務可靠性上，其中飛機在任務期間的操作可用性是整體可用性的一個重要方面。

在這里，我們提出了一種混合ML方法，通過最大限度地提高飛機的可用性和最小化維修需求及相關的停機時間，來增加預測的可靠性和改善總的生命周期成本。這種創新的方法優化了北約物流中影響物流足跡和維護過程的主要操作差距，通過改善整體系統性能和提高整個在役期的系統可靠性。此外，這種方法允許客戶估計資產的實際剩余工作時間，通過提前管理其可靠性風險和異常情況，大大減少意外停機時間。

總之，這一策略的應用為決策者提供了一個更可靠和實時的實地軍事資產的物流態勢感知。

關鍵詞：預測性維護、機器學習、態勢感知、決策、物流、可用性

1.0 引言

如今，大量的在役后勤數據（來自傳感器或遺留的信息后勤系統）也可以在國防領域使用，從生命周期成本的角度來看，學習模型技術可以應用于這些數據，并取得有趣的結果。

在航空領域，人工智能已經奠定了基礎，通過減少維修工作時間來保證資源優化和后勤能力的提高，對維修成本產生直接影響。

事實上，建立最佳的維修調度需要來自模塊和子模塊（以及它們的組合）的基本參數信息，而且是超時。

本文介紹了一種基于機器學習技術的新型預測性維修方法，用于改善軍用飛機在役后勤保障流程，其主要目標是：

• 提高平均故障間隔時間（MTBF）

• 提高后勤KPI預測的可靠性

• 減少維修支持成本/工作時間

本文特別介紹了三種基于監督機器學習算法的不同預測性維護方法，每種方法都來自意大利空軍（ITAF）的維護修理和大修（MRO）單位所經歷的真實問題：

用例1：智能飛機異常分析，重點是支持維修人員使用自然語言處理（NLP）方法解決新提出的異常情況

用例2：飛機機隊可用性的提高，重點是估計飛機的剩余飛行時間，以提高飛機機隊的可用性

用例3：發動機試驗臺（ETS） 數字雙胞胎也被稱為數字復制品，已將技術帶到新的有趣的場景。這個用例的重點是在模擬環境中使用深度學習方法減少特定發動機可能遭受的ETS的數量。

摘要

聯合軍事后勤行動的成功可以通過一個多方數字供應鏈網絡得到顯著改善，該網絡為所有任務伙伴提供一個單一接口，并解決任何聯合行動中經常遇到的問題。它解決了目前存在的廣泛的主數據管理問題，同時注重數據主權。如果沒有 "單一事實版本"（SVOT），后勤決策往往會導致工作人員效率低下，缺乏對物資/供應品及其位置的可視性。多層控制塔能夠在同一系統中實現實時可見性和任務規劃，并能執行。預測性分析、人工智能（AI）和機器學習（ML）能力增加了可以自動執行的增強型物流功能，確保物品在需要的時候出現在需要的地方。

今天的前沿戰術行動缺乏可見性和關鍵的后勤支持工具，任何任務都需要額外的人員和物資。拒絕、中斷、間歇和有限（帶寬）（DDIL）行動可以在復雜和艱苦的環境中得到技術支持。一個適當的高度安全的解決方案被批準用于美國國防部（US DoD）行動。一個網絡平臺可以包容現有的企業資源規劃（ERP）和遺留環境，提供（國際軍火交易）ITAR合規性，支持與美國國防部部署的現有后勤解決方案的互操作性，支持多種語言，實時協作，低代碼軟件開發工具包（SDK），以及完整的端到端財務和審計能力。

1.0 引言

近年來，供應鏈中的漏洞不斷加劇，而且非常明顯，造成了各行業的問題。解決國防供應鏈中的漏洞對于任務的準備和拯救生命來說是必不可少的。由于國防供應鏈是威懾和防御海報的一個組成部分，這影響到從北大西洋公約組織（NATO）國家的軍事人員到全球各地的平民等廣泛的利益相關者，我們如何才能加強和建立國防供應鏈的彈性？ [1] 。

One Network Enterprises, Inc.（以下簡稱ONE）為北約提供支持。今天，不僅支持美國國防部，它專注于為多種服務和商品提供端到端的管理和可視性，而且還支持一個由10萬多家公司組成的大型廣泛的全球商業網絡，其中兩家公司因持續的供應鏈卓越而被評為前五名[2]。在今天的商業和政府部門中，缺乏整合、統一和真正的實時、在途的可視性來提高供應鏈的運營協同性。毫無疑問，提高供應鏈的協同性將改善整體運營。ONE提供了一個安全的多方、多層、基于云的數字供應鏈網絡?。這個創新的解決方案（目前正在生產中，管理著超過250億美元的美國國防部資產）可以協助北約提高供應鏈的可視性和責任感，而不考慮商品。加強和建立國防供應鏈的彈性，不僅對第一線的威懾和防御至關重要，而且還能：

• 改善對作戰人員的支持

• 在嚴酷的環境中運作

• 應對多層次和多服務的挑戰

• 通過端到端的可視性和端到端的可操作性進行整合和現代化建設

• 安全可靠，具有最佳的可用性

• 與現有的傳統系統和ERP系統無縫集成；增強整體業務流程

• 多國和多層次的主數據管理，尊重所有數據主權要求

• 在多樣化的國際環境中合規。

• 通過低代碼、向后兼容的開發者網絡，包括SDK和公共應用編程接口（API），在開發、配置和實施方面的選擇，以在永不遺留的環境中部署模塊

物流支持是一個成功的供應鏈的最前沿。需要的是不僅要消除和減少國防供應鏈內的風險，而且要有能力預測潛在的問題，并在問題發生時立即做出反應。一個能夠協助決策的實時解決方案對準備、響應和強化至關重要。

一個多語言的、具有外國軍售（FMS）能力的、與供應和運輸無關的解決方案通過我們的數字供應鏈網絡?提供了一個 "SVOT"。它作為一個記錄系統或參與系統運作，提供可操作的物流供應鏈可視性支持，以滿足任務目標。結合斷開的操作能力，該解決方案將提高軍事行動的物流可視性。數字供應鏈網絡?由ONE專有的AI/ML系統NEO驅動，是一個革命性的多方網絡，是世界上第一個也是唯一的實時決策供應鏈套件。它使無限數量的貿易伙伴能夠在網絡上實時計劃、執行、監控、同步和優化。該解決方案可以包容當前的系統，并優化它們的網絡，以提高可視性和可操作性的協同作用。下圖提供了數字供應鏈網絡?功能的高層次視覺表現。

圖1. 國防供應鏈服務。為解決國防挑戰而定制的商業平臺。

數字化供應鏈網絡可以為聯合和聯盟行動提供額外的好處：

• 與供應類別無關--支持所有供應類別，因此軍事組織現在可以在一個平臺上管理所有供應類別。

• 增強能力--提供管理資產的完整可見性，包括由其他部門、組織和國家管理的資產，并了解庫存的真正價值。

• 增加靈活性--根據需要與軍事程序配合，并可輕松配置，以滿足特定的軍事理論和法律/國家的授權。

• 使聯合和聯盟服務成為可能--該平臺是多方的、多軍種的，允許各軍種在彼此的投資基礎上進行更密切的合作。

• 支持未來的增長 - 擁抱其他技術，ONE開發網絡（DevNet）SDK使解決方案能夠被調整、擴展和從頭開始建立，以充分支持未來的需求。

摘要

在要求嚴格的航空航天、國防和安全領域，操作和維護人員必須在保證系統運行方面表現出色。因此，遠程培訓和支持是有助于實現這一目標的關鍵活動。滿足高度標準化的程序和復雜的任務，如果以傳統的方式進行，在物流、成本、安全和環保方面會有很大的缺陷。新興技術，特別是那些促進全面互聯互通的技術，正在為解決這些問題提供創新的解決方案。這一點正由建模與仿真服務（MSaaS）范式來解決，而諸如虛擬、增強和混合現實（VR/AR/MR）等新興技術提供了革命性的方法，能夠大幅降低成本并提高性能。在這種情況下，在聯盟正在進行的數字化轉型中，本文為遠程培訓和支持開發創新的解決方案，通過開發一個集成的協作數字平臺，使客戶在操作中得到充分的幫助，與專家進行遠程連接，并訪問所有相關文件，在云端安全地存儲和參考。然而，這種專用平臺的成功實施和運行是以全面連接、數據攝取和處理、云計算和網絡安全、人工智能等因素為前提的。

關鍵詞：建模與仿真、云計算、擴展現實、連接、培訓即服務、遠程培訓和支持。

1.0 引言

在過去的十年里，世界和工業已經進入了被定義為第四次工業革命的階段。它的特點是創新技術和工藝的出現，如超連接性、人工智能、機器人、物聯網、自動駕駛汽車、增材制造、納米技術、生物技術、材料科學、能源儲存、量子計算等等[1]。人們過去的操作和合作方式發生的最劇烈的轉變之一是平臺技術的崛起，特別是由數字化促成的平臺技術。事實上，大多數相關行業目前正處于現在眾所周知的數字轉型之中。雖然很少使用 "革命 "一詞，但包括北約在內的全球防務領域肯定正在許多（如果不是所有）部門中沖浪，進行數字化轉型。

軍隊需要有能力在復雜的現實環境中為部隊做準備，包括威脅和作戰環境（OE）不斷變化的靈活場景，以確保訓練有素的預備人員能夠在整個軍事行動范圍內執行任務。利用新興技術，軍隊現在比以往任何時候都更注重創造全方位的作戰環境（OE）能力和學習經驗，以訓練和準備部隊應對未來的作戰情況，而這些情況是由動蕩、不確定、復雜和模糊的全球安全所決定的。使用數字技術的創新為軍事領域注入了越來越多的能力。在很大程度上，根據北約建模與仿真總體規劃，未來的軍事能力（即理論、訓練、行動等）將由建模與仿真（M&S）來開發和支持[2,3]。為了強調這一重要性，北約STO內的北約M&S小組（NMSG）已經建立了一個方案，以建議、促進和協調聯盟機構、北約成員國和伙伴國之間的合作，最大限度地有效利用M&S解決方案。根據他們的設想，M&S服務和工具必須盡可能方便地被大量用戶使用，從而實現 "作為一種服務 "的方法，以提供更具成本效益的 "按需 "產品、數據和流程的可用性[4] 。

為了實現這一點，許多國防部隊被吸引到現場、虛擬和建設性（LVC）環境中進行訓練。這種方法確實突破了傳統訓練方法的限制，因為它提供了一個安全、更真實和身臨其境的體驗。它還提供了一個無限的空間來進行訓練，以及為增加真實感所需的所有可變威脅。M&S即服務（MSaaS）在NATO STO技術文件MSG-131[5]中已經被定義。"M&S即服務（MSaaS）是一種向客戶提供價值的手段，以實現或支持建模和仿真（M&S）用戶的應用和能力，并按需求提供相關數據，而不需要擁有具體的成本和風險"。這種 "作為一種服務 "的方法正在推動全球社區開發與這一理念相匹配的最新技術的產品，其目的是不僅在產品方面，而且在其相關的商業模式及其對行業與采購部門關系的影響方面獲得重大的現代化。萊昂納多作為國際陸軍、海軍、航空航天、國防和安全領域的領導者，一直在根據這些概念開發最先進的解決方案。

本文描述和討論了一些解決方案，主要集中在創新的培訓目的上，這大大顛覆了傳統方法。更具體地說，描述了用于提供服務的云平臺OCEAN，以及相關的合成環境（RIAce）和M&S中心之間的安全網絡基礎設施（SHORE）。此外，還介紹了專門為培訓目的設計的擴展現實工具。

簡介

區塊鏈是 "自互聯網本身以來最重要的發明"，著名的技術投資者和網景公司的創始人Marc Andreessen聲稱。阿里巴巴的馬云宣稱："區塊鏈技術對我們世界的改變比人們想象的要大"。所以呢？北約應該利用區塊鏈技術為自己謀福利？還是區塊鏈未能達到其炒作的效果？

2020年11月，北約小組報告的主要結論之一是："在關鍵的新興和顛覆性技術（EDTs）方面取得主導地位必須是聯盟及其成員的戰略重點"。2021年3月，北約秘書長延斯-斯托爾滕貝格表示："我們同意，我們必須加強工作，保持我們的技術優勢"。保持北約的技術優勢是聯盟本十年的戰略目標之一，而在關鍵的電子技術領域的主導地位是實現這一目標的途徑。

在 "2020-2040年科技趨勢 "報告中，北約科技組織（STO）將數據、人工智能（AI）、自主性、空間、高超音速、量子、生物技術和材料確定為未來二十年的主要戰略顛覆因素。STO認為，區塊鏈技術的增加使用--連同人工智能的防御性網絡機器人/智能體、量子密鑰分配（QKD）和后量子加密--將大大增加聯盟確保可信通信和數據存儲的能力。北約盟軍指揮部轉型（ACT）測試軍事級區塊鏈應用，使軍事后勤、采購和財務更有效率。 因此，區塊鏈可以成為聯盟實現上述最終狀態的手段之一。

這項研究調查了區塊鏈在北約的潛力，并向非技術性讀者提供了區塊鏈技術的一般概述。我們首先解釋了區塊鏈技術及其基本功能。在區分和評估了不同類型的區塊鏈后，介紹了其在公共、私人和軍事領域的使用案例，以及目前和未來聯盟使用案例。最后，本文評估了這項技術對北約的潛力，并建議相關決策者采取進一步行動。

許多人認為區塊鏈是一種顛覆性的技術創新，但它只是一些預先存在的技術的組合。它廣泛地使用了賬本、密碼學和網絡技術。區塊鏈不是一個 "一刀切 "的概念，但在國際研究和發展方面有巨大的潛力。它似乎是實現北約保持聯盟技術優勢這一戰略目的的 "手段 "之一。北約應加強與學術界、私營部門和科技公司的合作，以更好地理解區塊鏈理念并跟蹤其發展。

全球各地的區塊鏈

美國國防部的《價值技術基金會白皮書》指出，區塊鏈有可能推進國防部基礎軍事技術的能力、協調和確定性。2016年4月，美國防部開始關注區塊鏈技術在國防領域的潛在應用，包括自動執行智能合約和安全存儲敏感文件。

美國國防部高級研究計劃局（DARPA）開始開發一個安全平臺，使用區塊鏈協議，將允許來自任何地方的人員傳輸安全信息或處理交易，可以通過眾多渠道的去中心化賬本進行追蹤。

2018年以來，俄羅斯國防部的一個研究實驗室一直在研究區塊鏈技術的軍事應用，特別是圍繞開發智能網絡防御系統。"

2019年，中國指出，要把區塊鏈作為核心技術自主創新的重要突破口，加快推進區塊鏈技術發展和產業創新。有文獻提出 "保障戰場信息"、"武器裝備管理"、"智能軍事物流 "和 "秘密情報激勵 "是區塊鏈的四個可能軍事應用。

《歐洲國防事務》雜志強調，區塊鏈的挑戰可能需要對互操作性和網絡基礎設施等領域進行進一步研究，并對其監管框架進行徹底分析。預計在未來幾年，研究將集中在軍隊的新應用上，主要的候選領域包括網絡防御、安全信息傳遞、彈性通信、后勤支持以及國防物聯網的聯網。

2019年4月，北約軍事醫學卓越中心和羅馬尼亞國防部（MApN）在醫療演習 "Vigorous Warrior 19 "中應用了區塊鏈軟件。

圖6說明了美國、中國和俄羅斯武裝部隊正在（或提議）使用的區塊鏈的有力調查結果。圖7顯示了美國、中國和俄羅斯文獻中與區塊鏈的軍事應用有關的一般主題，這些主題是通過主題建模分析揭示的。

圖6. 軍事區塊鏈：美國、中國和俄羅斯出版物戰爭中的擬議用例

圖7. 文本主題建模：美國、中國和俄羅斯軍事出版物中提到區塊鏈的前三個主題

愛沙尼亞是第一個在國家層面使用區塊鏈的國家。截至目前，99%的公共服務以電子服務的形式提供給公民。迪拜通過利用廣泛的技術，包括區塊鏈、人工智能和物聯網，力爭成為地球上最幸福的城市。

圖8列出了幾個國家的各種區塊鏈用途。

圖8. 區塊鏈的使用實例

對北約的可能用途

北約EDT咨詢小組在其2020年年度報告中指出，"數據安全"（包括區塊鏈和分布式賬本架構）是北約直接感興趣的五個高度優先的相互關聯的科學技術領域之一。Mike Culhane強調，DLT對于國防和安全組織來說，有望使供應鏈更加安全和高效，保護敏感數據和通信，并實現更有效的身份管理。

提出了一個軍用區塊鏈的概念模型，用于追蹤備件從一級供應商直到交付給最終客戶的過程，以及基于區塊鏈與智能合約的戰術數據鏈（TDL）的自動和適應性數據傳輸控制方案。

基于區塊鏈的軍事應用的發展前景包括以下用途:

• 指揮信息系統

區塊鏈可以促進自動、安全的指揮和控制系統的發展，以監測數據庫是否被篡改，并實時消除敵人攻擊的風險。使用區塊鏈來分發命令，可以幫助保證其安全性和可追溯性。

• 軍事物流

利用區塊鏈技術，我們可以創建一個獨立、安全、共享、永久和可審計的記錄，跟蹤和審計各種供應鏈的交易，并對國防供應鏈和采購及物流系統進行有效的生命周期管理。

• 彈性通信

基于區塊鏈技術的分布式特點，我們可以構建一個覆蓋面廣、抗災能力強、安全性高的通信系統，實現復雜戰場環境下的安全和彈性通信。

• 無人機通信

提出了一種新的建立共識的機制，將區塊鏈與公鑰密碼學相結合，以維持無人機之間的安全通信。

• 敏感數據

數字化的人事和醫療記錄可以通過成為區塊鏈的一部分來保證其不被篡改。通過應用區塊鏈技術，審計、檢查和調查都將得到簡化。

• 網絡安全

區塊鏈技術在網絡安全方面找到了明顯的應用。它可以保護數據不被對手修改。它還可以通過驗證個人、團體或實體以及他們對服務和信息的訪問程度來確保信息交流。

可以預見的是，區塊鏈技術通過與軍事人工智能、物聯網、云計算和大數據的結合，將在軍事管理、支持、安全甚至指揮方面有優先應用。另一方面，多位作者認為，與傳統的信任機制相比，通過區塊鏈獲得的優勢并不明顯，整體影響甚至可能是有害的。

結語

本研究的結果支持這樣的觀點：區塊鏈技術有可能為聯盟保持技術優勢的戰略目的做出重大貢獻。區塊鏈正在加速人工智能、大數據、云計算和物聯網的發展，其中一些已經被北約STO確定為未來二十年的主要戰略顛覆者，并將對我們的社會和軍界產生相當大的影響。

區塊鏈仍處于起步階段，但正在迅速發展。它不是 "銀彈"；相反，任何實施區塊鏈的潛在機會都應該根據情況而定。在有些領域，區塊鏈似乎很適合，其他領域可能不適合；在許多情況下，也許現在還不是實施區塊鏈技術的合適時機。主要問題必須是 "區塊鏈如何能提高北約的效率"，而不是 "北約的每個案例如何能適合該技術"。

可以考慮以下建議:

• 北約應與盟國學術機構密切合作研究，以增加其對區塊鏈的技術理解。

• 北約應尋求與主要技術機構和公司建立培訓伙伴關系，以提高其對區塊鏈的認識和知識。

• 北約應擴大與領導實施這項技術的私營部門的合作，以跟蹤全球發展。

• 北約的決策者可以參考以下文獻中的圖表，以更好地了解區塊鏈是否是滿足北約需求的適當解決方案:

圖9. 決策樹

圖10. 確定區塊鏈是否是解決問題的適當技術方案的流程圖。

在未來十年的諸多挑戰中，北約必須急切地追求區塊鏈技術，研究其在軍事應用中的潛力，并相應推進未來的轉型。

摘要

北約正在進行一項名為聯邦任務網絡（FMN）的重大舉措，旨在在北約成員國和伙伴國家之間建立一個共同的技術和培訓基礎，以便在聯盟行動需要時，他們的部隊能夠對關鍵信息系統進行互操作。FMN不是網絡；它是一套互操作的標準和實踐。作者正在領導MSG-193專家團隊的工作，該團隊一直致力于支持在FMN中納入適當的建模和仿真 (M&S) 標準和實踐。本文總結了FMN規范是如何制定的，包括MSG-193作為“M&S辛迪加”在過程中的作用。然后，該論文強調了NMSG的科學技術與FMN支持的軍事行動之間的文化差距，以及如何有效彌合這種差距。FMN開發的第5和第6螺旋（階段）將是建模和仿真的主要重點，包括任務演練、培訓和決策支持。本文最后總結了當前針對這些螺旋的建議中的M&S技術。

本報告描述了北約第一個多領域小組IST-173所取得的成果。與會者包括來自不同小組和團體的科學家，以及來自北約機構和軍事利益攸關方、學術界和工業界的科學家，這為AI和軍事決策大數據這一主題創造了第一個利益共同體。該團隊在實踐中證明了一種新的STO方法的可行性，即任務導向研究，以激發公開對話、自我形成的研究合作和跨小組活動。此外，該方法還有助于為人工智能和軍事決策大數據這兩個主要能力領域聯合開發北約首個科技路線圖，以應對北約在這些領域面臨的作戰挑戰。由于新的組織(軍事利益相關者積極參與的多領域團隊)和這種創新方法的應用，確定了一些經驗教訓，應該支持軍事決策AI和大數據的進一步操作。