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基于傳感器的作戰系統將為戰場空間感知增加更多層次,擴展了態勢感知、電子系統、網絡能力。作戰系統還可幫助處理、傳播和利用信息,從遠處戰勝隱藏的敵人,以阻止他們出其不意的行動。

不斷變化的作戰空間中的傳感器融合

戰爭在21世紀已經發生了變化。幾個世紀以來,軍隊在戰場上相互對峙,純粹的軍事力量、規模、部隊數量和火力決定了戰斗的結果。偉大的領導人操縱他們的小部隊出其不意地壓倒敵人而贏得戰斗,這只是例外。小型反坦克和防空武器的發展和部署,還有能夠實現遠距離精確打擊的導彈,以及軍事和恐怖分子對城市地區的利用,給現代戰爭帶來了一個重大變化--"空曠的戰斗空間"。

敵人躲在暗處,偽裝成平民,隱藏在地下或城市住宅中,或者是狙擊手和反坦克導彈隊。其中大多數人的眼睛或光學傳感器幾乎都看不到。他們可以通過遠程操作簡易爆炸裝置或地雷,從多個維度攻擊車輛,發動協調攻擊。遠程導彈或游蕩武器或武器化無人機也進行攻擊。面對這樣一個隱藏的敵人,常規部隊很可能會面臨出其不意的打擊,遭受重大損失,并有可能在其部隊能夠重組和應對威脅之前就被削弱其力量。

定位敵人

對威脅的認識要求士兵能夠發現和定位隱藏的敵人。在過去,作戰系統的特點是火力、機動性和生存能力。今天,作戰系統在其戰斗空間感知方面增加了更多層次--擴大態勢感知的傳感器、電子系統、網絡能力,以處理、傳播和利用信息,從遠處克服隱藏的敵人,從而使他們無法獲得期望結果。這種優勢有助于用直接和間接火力擊敗敵人,采用有人-無人編隊協作,最大限度地減少作戰人員暴露在威脅之下。

新概念提供了對同行敵人的優勢,因為它可以從遠距離進行決定性的交戰,提供更準確和致命的攻擊。陸軍,尤其是戰術部隊,需要實時能力來定位那些低特征威脅。

傳統上,作戰車輛使用光學和成像傳感器,協助乘員掃描現場和探測目標。然而,面對隱藏的敵人,這些手段不再有幫助。需要多光譜傳感器來從遠處看到這種低特征的目標。在不同的波段操作,視覺、熱學、聲學和毫米波可以發現敵人的存在和活動特征,并在對峙的范圍內定位和打擊這些目標。

作戰系統的傳感器

戰斗車輛上使用的大多數傳感器都采用了被動成像傳感器--今天,不同的傳感器使用了全景相機、炮手和指揮官瞄準器、駕駛員視覺系統以及安裝在武器站上的光電傳感器的定制顯示器。這些傳感器可以連接到駕駛員的顯示器上,顯示最相關的圖片。此外,通過采用機器學習和人工智能分析實時傳感器信號,自動系統不斷分析情況,尋找特征和模式,以發現和提醒周圍的目標,甚至在駕駛員未發現的區域。

雷達是現代作戰系統中可以采用的其他傳感器。雷達提供了一個主動傳感器,探測導彈、無人機和其他針對車輛的威脅。作為一個主動傳感器,雷達可以在靜默模式下使用,保持在待機模式,并由其他傳感器觸發,如激光警告傳感器或電光火力定位器。追蹤一個移動的目標,雷達可以繪制出目標的彈道軌跡,預測撞擊點,并計算出起爆點,以便能夠對發射器進行快速反擊。其他傳感器使用聲學傳感器,旨在探測和定位敵對火力源,如狙擊手、槍支或火箭發射。這種信息可以與其他傳感器相關聯,以完善警報和態勢圖。

其他可能采用的傳感器是信號情報(SIGINT),探測射頻(RF)頻譜中的人類活動。這些信號包括描述敵人活動的手機或無線電電子信號。戰術SIGINT傳感器可以對此類信號進行地理定位,并協助目標定位、預警和態勢感知。

連接邊緣

態勢感知不能僅靠傳感器來開發,因為過多的信息會擾亂視線,破壞駕駛員的態勢感知。將多個傳感器結合起來,形成一個單一的態勢圖。用戶界面應該被簡化,為用戶提供最清晰、最相關的信息,以便決策和反應。

傳感器融合是復雜的,因為它需要大量的計算能力和高速連接來實時傳輸和處理大型文件。在戰斗車輛上安裝多個傳感器時,這是一項更加復雜的任務,因為有空間、重量和功率(SWaP)的限制。

將所有車載傳感器連接到中央處理單元是一項復雜而昂貴的工作,主要是當傳感器向處理器提供原始圖像時,需要有效的高帶寬本地網絡連接。為了減少數據傳輸所需的帶寬,傳感器采用了邊緣處理,本地處理器與傳感器耦合,執行基本的圖像處理和壓縮功能,大大減少了傳輸到車輛的傳感器融合處理器的數據量,在那里采用了更復雜的算法,同時還有人工智能/ML計算。

開放系統標準

用模塊化開放系統方法(MOSA)設計的系統為武器系統設定了標準,以便在邊緣和中心的機器之間快速共享此類信息。這樣的系統提供了堅固的物理硬件、電源、冷卻和射頻連接,并有基于標準的插槽,可隨時接收驅動基于軟件的特定任務功能的電子商用現成(COTS)子系統。作為COTS硬件,這些具有成本效益的構件提供了在陸地、空中和海上平臺部署系統所需的互操作性和靈活性。在傳感器方面,傳感器開放系統架構(SOSA)提供了將傳感器系統過渡到開放系統架構的標準框架。雖然SOSA是一個由50多個聯盟成員承擔的建議,但它使用戶在選擇和獲得傳感器和子系統方面具有靈活性,用于傳感器數據的收集、處理、利用、通信,以及系統整個生命周期的相關功能。

雖然定制的解決方案通常比基于COTS的系統提供更高的性能,但遵守COTS和開放標準可以更頻繁地升級和增強電子和光電系統,以更快的速度和更低的成本增加更先進的能力。例如,機器學習應用將信號處理和威脅識別能力提升到新的速度和智能水平。這種類型的應用將來自傳感器的實際世界數據與它已被訓練為識別的數百萬個例子進行比較。該應用程序使用比較的結果來做出決定,采取行動,并為作戰人員提供他們無法獲得的洞察力。

數據的重要性

機器學習應用中的高級軟件依賴于能夠快速處理大量數據的復雜算法。要執行這種高級軟件,取決于專門的硬件所提供的速度和處理能力,而這些硬件很可能在今天的平臺上是沒有的。當所有系統組件遵循MOSA時,驅動傳統圖像處理器應用的處理器卡可以被替換為驅動機器學習應用的更復雜的處理器卡。通過更新軟件和簡單的換卡,作戰人員可以獲得基本的新的威脅識別能力,而且干擾最小,不增加SWaP。

雖然機器學習是戰場上需要速度的一個具體例子,但更快地處理來自更多來源的不斷增加的數據量的要求適用于今天使用的幾乎每一個應用程序。由于有能力幾乎立即將任何系統中執行任何功能的任何卡類型升級為更快、更強大的替代品,作戰人員有了新的機會來保持對威脅的領先,并提高其戰術優勢。

這種升級可以使用現場可編程門陣列(FPGA)卡進行優化,用于:

  • 雷達
  • 電子戰
  • 信號情報
  • 雷達警告接收機
  • 軟件定義的無線電應用

圖像處理可以使用通用圖形處理單元(GPGPU),為光電/紅外(EO/IR)應用帶來TFLOPS的處理能力。這些GPGUs對于捕捉和處理來自千兆像素相機的大量數據流至關重要。軟件定義的無線電模塊和定位、導航和定時(PNT)計時卡也消除了每個系統對不同PNT服務的需要。在中央處理器中嵌入與CMOSS相一致的計時卡,使所有連接的系統能夠相互操作,確保一致和標準化的定位和計時參考。通過用一個只需要一個機箱插槽的小卡來取代大型的、單獨的無線電盒,有可能大大減少SWaP-C。北約的電子學標準遵循通用車輛結構(GVA)和北約GVA(STANAG 4754)標準。

薩博提供了幾款為符合GVA和NGVA標準而設計的堅固系列系統。堅固型車載計算機(RVC)是一個基于第七代單板計算機平臺的高性能車輛計算機單元,其設計符合當代電子學標準。另一款計算機,即耐用型車載計算機-嵌入式,RVC-E,是一款完全耐用、超級緊湊、高性能的計算機單元,為由NVIDIA Jetson TX2平臺驅動的強大應用而開發。RDC10顯示器包含一個英特爾酷睿i7 CPU平臺,幾個外部接口端口,以及定制的連接器外殼/連接器配置。兩者的設計都符合DEF STAN 23- 09 GVA和STANAG 4754 NGVA。

下一代戰斗車載電子

電子技術的應用可以在車輛升級過程中實施,但往往在新的車輛設計中得到更大規模的實施。其中一個例子是埃爾比特系統公司的Torch-X Mounted,其設計符合通用車輛結構(GVA)的電子學標準。該系統提供了一個集中的用戶界面,結合了所有平臺的傳感器和效應器,為指揮官和乘員提供了一個單一的界面,以便在所有車輛和戰斗小組的傳感器和效應器的基礎上統一和綜合地了解情況。該系統基于人工智能的決策支持優化了傳感器和效應器的使用。

未來方案的另一個例子是法德主力地面作戰系統(MGCS),取代了德國的LEOPARD II和法國的LECLERC主戰坦克(MBT)。MGCS正在推動將實施AI賦能的傳感器融合的要求。MGCS并不像新坦克計劃那樣尋求一對一地取代主戰坦克,而是將采用一種系統的方法,將有人和無人地面車輛以及具有先進的自動瞄準和自我保護能力的無人機系統結合起來。車輛之間的連接、共享態勢感知和目標定位不僅需要在每個車輛上進行融合和人工智能,還需要通過高速寬帶網絡在傳感器和車輛之間進行擴展。

德國電子系統公司HENSOLDT是有能力提供這樣一個綜合傳感器融合網絡的解決方案供應商之一。該公司已經提供了透視裝甲系統(SETAS),該系統為乘員提供了360度的視野,甚至在用戶沒有看到的區域。SETAS可以與其他系統集成和通信;例如,將基于地理數據的對象分享給鄰近的車輛;這些數據可以從不同的戰場區域收集,并融合成一個多維的態勢圖。車載處理使之成為可能,因為它是在靠近傳感器的地方進行的,不需要向其他地方傳輸數據。

更多傳感器融合實例

埃爾塔系統公司的Athena AI核代表了一種用于可選擇的載人戰車的創新方法。該系統是在CARMEL技術演示器上實施的。Athena自主地結合所有從外部和內部來源收到的數據,包括EO、雷達和SIGINT。然后,它對目標進行分析和分類,確定響應的優先次序,并向乘員顯示態勢圖,以便評估和決策。Athena還提供行動建議,并通過機上和機下的適當效應器關閉操作循環來貫徹這些決定。

人工智能最終將在模仿人類的能力而不僅僅是人腦能力產生的影響--也就是說,它能以人類的方式評估信息。人工智能進行傳感器融合和跟蹤關聯的能力--利用廣泛的輸入和遠比人類操作員更快--將帶來能力上的逐步改變。

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人工智能在軍事中可用于多項任務,例如目標識別、大數據處理、作戰系統、網絡安全、后勤運輸、戰爭醫療、威脅和安全監測以及戰斗模擬和訓練。

西方軍事強國依靠復雜而精確的武器來威懾和擊敗不對稱和近似對手。這些武器必須與有關其目標的準確信息相匹配,如位置和狀態。

當涉及時間緊迫的目標時,這種信息需要迅速提供,否則,目標可能會轉移。被定義為 "傳感器到射手"(STS)周期過程代表了實施攻擊的過程。它與情報、監視、偵察和目標獲取(ISTAR)資產、信息處理、決策和相關武器系統有關。對于現代軍隊來說,從戰術層面到戰略層面,快速通過這一過程的各個階段是至關重要的。

從殺傷鏈到殺傷網

STS周期有許多同義詞,其中最常見的是 "殺傷鏈",它定義了從目標的出現,通過計劃和授權,到目標交戰的過程。傳統上,殺傷鏈反映了與該過程中的各個要素相關的一套線性程序。然而,為每個目標保持離散的殺傷鏈并不總是適合于緊急要求或短暫的機會。現代軍隊試圖通過簡化的數據共享、更快的數據鏈、自動化流程和平行任務來加速這一過程,從而形成一個 "殺傷網",最終目標是在幾秒鐘內而不是幾分鐘或幾小時內實現打擊。

在一個依賴精確效果的軍隊中,傳感器與效應器一樣重要。通常情況下,改進傳感器比升級武器更有助于提高打擊效率,因為改進傳感器和信息處理提供了更多的交戰機會,提高了成功交戰的概率。這種改進包括增加傳感器的數量或種類,為"從傳感器到射手 "系統提供信息,并擴大帶寬以提高信息傳輸的速度和深度以及信息傳遞的質量。建立一個由多個不同傳感器組成的 "傳感器網",可以將多個反饋信息融合在一起,提高探測隱蔽目標的概率,為射手提供更準確的信息。

傳感器通常與武器共處一地,形成緊密的傳感器到射手系統,但在其他情況下,傳感器、指揮與控制(C2)和射手是分散的。當傳感器數據通過無線網絡傳輸時,帶寬限制、電子攻擊和干擾會造成擁堵并延遲信息流和處理。衛星鏈路特別容易受到這些干擾。現代網狀網絡具有固有的彈性,可以承受這種挑戰,并經常被用于當代傳感器網絡中。在武器系統相對接近的情況下,這種網絡可以提供一個 "戰術云",即使在面臨干擾的情況下也能進行通信。

無人機制造商AeroVironment推出了一個緊密結合的STS系統的例子,該系統包括一架監視無人機--PUMA 3 AE和SWITCHBLADE 300游蕩彈藥。操作員可以使用SWITCHBLADE 300 STS套件在同一個顯示器上監控這兩個系統,允許他們在攻擊前后看到PUMA 3 AE的傳感器視圖,同時還可以看到游蕩彈藥的攝像機在接近目標時的畫面。這兩個系統的傳感器和數據鏈被設計成與同一控制單元上顯示的地圖視圖同步。這一過程簡化并加速了監視任務中遇到目標的反應。俄烏戰爭中的雙方都采用了這種跨無人機的獵殺團隊。

精簡過程

精簡各層級、各領域和聯盟伙伴的流程要復雜得多。一個典型的例子是在烏克蘭看到的炮兵反擊任務。在發射第一輪炮彈之前,火炮射擊要遵循結構化的、詳細的規劃和火力指揮流程。但對敵方炮兵目標執行反擊必須更短,因為目標往往是 "短暫的",特別是當涉及到移動火箭發射器和自行火炮時。這類任務依靠各種傳感器,如聲學傳感器、雷達,來探測敵人的火力,并利用計算機計算敵人的火力軌跡,推斷出敵方的火力位置。因此,這一過程需要在敵人離開其火力位置之前迅速進行。在反火力STS循環中,傳感器和射手都是由炮兵操作的,通常是在師或團一級。他們共享網絡、程序和信息格式,快速處理信息并執行反擊任務。

在非常遠的距離上,對敵方火力的反應需要更多的傳感器來提供足夠的覆蓋。例如,對射程達數百公里的彈道導彈作出反應,需要基于更高層次的傳感器和情報來源的目標信息,而射手們可能無法獲得這些信息。美國陸軍計劃將部署低地球軌道(LEO)通信衛星,即戰術空間層(TSL),與戰術情報瞄準接入節點(TITAN)地面站整合在一起,以支持縮短遠距離傳感器到射手的周期要求。

另一個考慮是傳感器和信息系統之間的連接,這可能是漫長而復雜的。當在戰術層面操作時,在傳感器和射手之間共享一個單一的通信層可以簡化連接,同時可以利用自動化來減少操作人員的認知負擔。

盡管加速STS周期需要改進許多要素,但它通常包括扁平化的層次和清除現有流程中的障礙。另一個加速過程的手段是機器對機器的連接,這在較低層次上最容易實現。這種解決方案在較高層次上的實施更具挑戰性,特別是在聯合和多國聯盟行動中,不同的信息系統和數據共享標準之間的連接成為必要。有時,將兩名官員聚集在一個房間里,可能比自動化更能解決長時間的延誤。其他解決方案包括引入信息翻譯器,以簡化不同計算系統之間的連接。一旦信息系統可以相互交談,就可以引入額外的增強功能,例如使用機器學習和人工智能來處理大量的數據。

連接所有傳感器和射手

在現代殺傷性網絡中,傳感器可以將它們的饋送上傳到戰術云,形成一個由許多傳感器和用戶共享的網絡,而不是將一個特定的傳感器與一個特定的用戶聯系起來。為了最大限度地減少上傳帶寬的要求,可以用人工智能和機器學習對信息進行預處理,以進行自動目標識別(ATR)和數據挖掘。上傳這些事件和它們的時間關鍵數據,以及其他可能對某些用戶有意義的饋送,都會被優先處理。進一步的處理可以在云中完成,包括測量、態勢評估和與其他傳感器的關聯,以產生決策過程中可能需要的額外信息。

美國國防部追求的聯合全域指揮與控制(JADC2)是殺傷網概念的體現,旨在提高互操作性和決策速度。盡管這樣的網絡在理論上很有前途,但它的實施是復雜的,特別是在陸地領域,而且它在有爭議的環境中的持續運行也無法得到保證。因此,用戶應該保持處理JADC2的一部分被拒絕或降級情況的能力,而部隊需要以孤立的方式運作。

美國陸軍一直在多維 "項目融合"(PC)演習中測試JADC2的一些方面,連接陸軍、空軍、海軍、海軍陸戰隊和太空部隊的系統和能力。去年的演習(PC21)將多個情報、監視和偵察(ISR)以及武器平臺整合到陸軍的殺傷性網絡中,以產生一個詳細的實時共同作戰畫面(COP)。這項工作依賴于110項新技術和概念

在PC21上,陸軍為多域特遣部隊(MTDF)的作戰框架采用了計劃中的五個作戰云服務器中的第一個。每個戰斗云服務器能夠通過衛星連接處理一個完整的傳感器到射手系統,計劃為陸軍的五個多域特遣部隊各配備一個服務器。每個MDTF將分別駐扎在美國大陸、歐洲、太平洋和北極地區,而第五個將被指定為全球MDTF--一個空中機動部隊,準備在24小時內將殺傷網部署到世界任何地方。每個MDTF云服務器運行四個人工智能程序,以實現殺傷網的自動化,稱為RAINMAKER、PROMETHEUS、FIRESTORM和SHOT。

殺傷網

在PC21,RAINMAKER通過衛星鏈接將15個傳感器和19個武器系統連接到戰斗云。RAINMAKER翻譯來自不同來源的數據,每個來源都有自己的 "語言"。在PC21演習中,RAINMAKER還面臨著電子干擾的模擬挑戰,以及作為演習一部分的對手部隊對位置、導航和計時(PNT)數據的欺騙。為了克服這些挑戰,RAINMAKER在射頻(RF)鏈路上實施了新的抗干擾波形,并尋求開放的通信渠道來重新配置網絡,以保持傳感器的反饋。

PROMETHEUS的任務是在RAINMAKER提供的ISR平臺的傳感器反饋中尋找威脅和目標。一旦發現目標,它們就會被交給 "多域作戰中優化反應的火力同步"(FIRESTORM)程序,其工作是根據連接到系統的每個射手的位置和狀態,將最佳 "射手 "與最合適的目標相匹配。對于每個目標,FIRESTORM向戰場指揮官提出幾十個'傳感器-目標-武器'射擊方案。一旦做出選擇,它就會被發送到同步高光速瞄準(SHOT)程序中執行。隨著被選中的武器在幾秒鐘內收到開火或發射的命令,所有與該任務相關的其他射手都被釋放,執行不同的任務。這時,PROMETHEUS接手執行戰損評估。涉及這個復雜的四項程序的整個過程只需幾秒鐘。

美國陸軍的第一個MDTF于2017年在華盛頓州的劉易斯-麥克喬德建立,而第二個則于2021年9月在德國威斯巴登的克萊卡塞爾基地建立。陸軍計劃于2023年在夏威夷的Schofield Barracks啟動其第三個MTDF。

新的STS能力

在以色列醞釀的另一個傳感器到射手的概念是 "風暴云"的發展,涉及新系統的整合,作為新單位和能力建設的一部分。2022年8月3日在Hatzor空軍基地啟動的第144中隊是這個概念的一個組成部分。這支新部隊將操作Aeronautics公司的ORBITER 4無人機,為以色列國防軍(IDF)的 "風暴云"計劃提供空中ISR層。這個雄心勃勃的系統是一個全面的、自動化的廣域監視、目標獲取和自動化情報處理系統的一部分,旨在增強小型獨立部隊的作戰能力。

傳感器、戰斗管理系統、武器和數據處理系統的聯網使它們成為分布式 "傳感器到射手 "系統的一部分。拉斐爾公司的FIRE WEAVER是一個傳感器到射手系統,旨在為營級戰術編隊服務。拉斐爾公司最近為SPIKE NLOS推出了一個傳感器到射手的系統,稱為SPIKE NLOS任務工作組(SPIKE NMT)。該系統將ORBITER-4無人機上的攝像傳感器和拉斐爾BNET軟件定義的無線電,與FIRE WEAVER系統整合在一起。該系統采用了SPIKE NLOS第六代導彈,可安裝在陸地平臺上,射程為32公里,或安裝在直升機上,射程為50公里。

傳感器到射手系統為軍隊在日益復雜的戰場上保持步伐提供了一種有希望的手段。然而,正如許多創業公司的經驗表明,成功實施并贏得用戶的關鍵是采取簡單的小步驟。對機器來說,瀏覽龐大而超復雜的系統可能很簡單,但在戰場上,人類操作員必須是第一位的。

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(2020年2月5日,美海軍陸戰隊網絡空間司令部的海軍陸戰隊員在馬里蘭州米德堡拉斯韋爾大廳的網絡作戰中心觀察計算機運行情況。海軍陸戰隊開展進攻性和防御性網絡作戰以支持美國網絡司令部,并操作、保護和保衛海軍陸戰隊事務網絡)

沖突的勝負取決于軍事抵消,也就是國防單位可以用不對稱的方式來打擊對手的優勢。隨著大國競爭、對手技術的超常發揮以及不斷擴大的戰場,傳統的抵消手段往往被人工智能(AI)所增強。然而,國防部(DOD)將人工智能投入使用的能力剛剛起步。五角大樓采用的最初的人工智能計劃側重于將商業能力轉移到國防部門,因此強調技術性能,不強調以任務為導向的功能。因此,最初的試點項目未能進入現實世界的作戰環境(OE)。

人工智能的實用化

實用化取決于這樣一種認識,即人工智能不是一種最終狀態,而是實現軍事優勢的一種方式。為此,人工智能相關方法的技術執行必須與作戰環境相結合。這種考慮與傳統思維不同,因為人工智能解決方案的開發通常是為了實現某種統計閾值(例如,召回率、精確度),而不是軍事目標(例如,增加對峙距離)。

這一動態被 "算法戰"一詞所混淆,目前該詞混淆了技術和軍事特征。算法戰旨在減少處于危險境地的作戰人員的數量,在時間緊迫的行動中提高決策速度,并在人類無法操作的時候和地方進行操作。然而,這些目標都不涉及數學或計算機科學;它們完全建立在軍事最終狀態之上。問題是,在五角大樓走上人工智能的道路之前,科學、技術、工程和數學學科與軍事目的之間的橋梁從未建立。

所需的橋梁是一個指導和評估人工智能實用化的框架,一邊是算法性能,另一邊是任務效用。這樣的組合確保了數學方程可以證明或從數字上驗證一個人工智能系統,而定性的基準則保證了實際應用。其結果是算法戰不僅基于統計數據,而且基于更廣泛的作戰相關性架構。這種相關性體現在五個要求上:

  • 最低限度的生存能力。
  • 適應未知和不可知情況的能力。
  • 將洞察力置于信息之上。
  • 應用所需的自主性水平,以及
  • 戰場準備就緒。
  • 這些要求首次為評估軍事人工智能項目和定義成功奠定了基礎。

將技術方法和國防條令結合起來

為軍事人工智能項目制定有效性措施(MOE)需要將研究和技術方法(例如,基礎理論)與美國防部的條令相結合。如果沒有這種映射,算法戰就會淪為算法開發過程,而不是作戰部署。例如,一個旨在檢測視頻中目標的計算機視覺算法(如地理空間情報分析)被簡化為該模型發現的車輛數量或其發現這些車輛的準確性。那么,成功是指該算法在85%的時間內正確找到車輛。

但在軍事行動中,85%的時間檢測到車輛有什么用?這就是維護理論的完整性所帶來的背景。以上面的例子為例,評估同一算法時不是看它正確探測車輛的頻率,而是看它對任務的影響:由于該模型的存在,分析人員識別感興趣的車輛的速度提高了95%。這樣的方法將算法的設計與任務的部署聯系起來。雖然這似乎是常識,而且這種關系甚至可能在項目文件中被模糊地表示出來,但在國防部的任何地方都沒有一個表示的標準。

評估標準仍然需要保持解決方案的獨立性(即,無論情報類型、使用的算法、部署的作戰環境或任務要求如何,這些標準都適用)。因此,在這項研究中,人工智能原則被編入可量化的屬性和指標中,與系統和程序無關。評估標準也以 "去 "與 "不去 "的方式進行表述,以創建一個符合邏輯的、自上而下的層次結構,與相關的聯合出版物同義。其結果是規范、監測和評估國防部人工智能系統的基線。

國防人工智能運作的框架

如前所述,可實操化的人工智能是由任務效用的五個方面定義的人工智能:最低限度的可行性、適應未知和不可知情況的能力、洞察力優先于信息、應用所需的自主性水平以及戰場準備情況。這些MOE中的每一個都是算法戰的基礎。對這些信息的分析產生了一個全面的框架,其中包括每個MOE的指標和效果。整個框架是以條令定義和程序為基礎的。

(2017 年 11 月 1 日在華盛頓特區舉行的 NVIDIA GPU 技術大會期間,顯示屏展示了用于執法的車輛和人員識別系統。該大會展示了人工智能、深度學習、虛擬現實和自主機器。)

衡量有效性

衡量有效性的軍事程序依賴于一個自上而下的架構。這意味著,只有當一項措施的每一個指標也存在時,該措施才會存在。同樣,一個指標只有在該指標的所有影響也存在時才會存在。這是一個二元的、全有或全無的過程,可以像常規軍事活動一樣隨時適用于人工智能。

在傳統的高價值目標(HVT)生命模式分析中,一個MOE定義了軍事行動的一個預期結果(例如,高價值目標移出責任區[AOR])。該MOE的所有定義指標必須得到滿足,因此不能任意或有選擇地稱之為成功。例如,情報應該表明:(a) 在新的責任區發現了HVT,(b) 在新的責任區發現了已知的HVT同伙,以及(c) HVT在新的責任區獲得了基本的生活支持系統(例如,住房,交通)。隨后的效果遵循同樣的過程:支持指標 "a "的效果可能包括識別已知的物理特征和探測通信信號。

因此,盡管常規和人工智能MOE在戰術執行上有所不同,但決策驗證的基本系統是相同的。只有在對人工智能領域有基本了解的情況下,才能驗證人工智能MOE,這與情報部門制定的MOE不能由作戰部門驗證的情況是一樣的。

描述有效性--技術浪尖

算法戰是通過人工智能手段進行的戰爭。人工智能手段是指那些不僅是智能的(收集和應用洞察力),而且是人工的(以人類無法做到的方式對智能采取行動)。在沒有人類干預的情況下,系統必須學習如何為自己表示數據。這方面的另一個術語被稱為機器學習。有不同類型的機器學習,但當涉及到戰場時,無監督的機器學習將成為黃金標準,因為它的靈活性和從未知和非結構化信息中獲取輸出的能力。在這個黃金標準中,一種被稱為深度學習的特定方法是獨一無二的,它能夠更精確地表示復雜的問題。鑒于戰場的動態性質,更精確地表示復雜問題的能力是最重要的。

因此,算法戰只能通過以下方式實現:(a) 工作系統(最低限度可行)能夠(b)從未知和不可知的場景(無監督)中自行學習,同時(c)將復雜的戰場環境轉化為有用的洞察力(啟用深度學習)(d)幾乎沒有無指導(自主)和(e)在實時任務環境中(戰場準備)。這些MOE和圖中的架構是人工智能實操化的第一步;它們為如何凝聚技術和操作因素奠定了基礎,同時也使任何人工智能項目的 "成功 "標準化。

(圖 數字算法(人工智能)戰爭的有效性度量)

人工智能作戰必須發揮作用

最低限度的可行性檢驗了算法戰是否積極地改變了作戰環境。"積極改變作戰環境 "意味著存在著競爭優勢和性能改進,證明人工智能的部署是合理的。該理由來自行業指標(技術因素)、針對類似系統的排名以及對人類操作員的效用。

在翻譯的例子中,一個自然語言處理算法在以下情況下是最可行的:(1)行業指標證實它準確地將地面真相數據翻譯成正確的語言;(2)該算法在同一技術類別和OE中優于其他可用算法;(3)機器翻譯優于人類。

與最低生存能力相關的競爭優勢和性能改進因素是必要的,因為如果沒有這些因素,非算法衍生的戰爭將更加有效--因此,否定了對可操作人工智能的需求。

靈活和適應性強的系統

無監督算法是實戰任務的理想選擇,因為它們的靈活性和即使在未知情況下也能得出洞察力的能力。簡而言之,無監督系統可以在沒有預設信息的情況下運行,并在新信息出現時學習。

可以從敵人交戰的例子中得出一個常規的等價物。例如,部署的服務成員在交火結束之前并不知道交火會如何發展。然而,他們被期望在沒有警告的情況下對敵人的火力做出適當的反應,并對新的對手的運動和活動得出相關結論。

成功的算法戰項目將需要在戰術執行和長期學習能力方面表現出與軍人相同的適應性。

減少任務的復雜性

回顧一下,深度學習可以降低復雜性。在實際任務中降低復雜性是關于如何表示和理解信息。正如人類一樣,有效的算法戰是以模式檢測、推理和問題解決為前提的。

模式檢測本質上是獲得知識,然后可以概括地預測未來的未知情況。假設一個部署在機場的非航空部門的軍人看到一架直升機從頭頂飛過。這個人注意到該直升機獨特的物理特征,如整體尺寸或串聯旋翼。這些獨特的特征將直升機與其他變化區分開來,隨著時間的推移,服役人員可以利用學到的視覺線索在整個機群中選擇正確的直升機。人工智能以同樣的方式識別視覺模式;在隨后的觀察中反復學習直升機特征。然后,這些特征被概括為區分一架直升機和另一架直升機或一架直升機和非直升機。

推理改進了知識的獲得,以便發現環境中的微妙之處,并將這些微妙之處邏輯地聯系起來。例如,如果在某些天氣模式下從未見過直升機,推理將推斷出天氣(OE的次要元素)影響了飛行能力。有了人工智能,惡劣的天氣會增加二次確認,即沒有旋翼的飛行物不是直升機。

最后,順序問題的解決將一個大問題(即如何駕駛直升機)分解成更小的問題(即飛行路徑是什么,有多少燃料,需要多少飛行員,等等)。因此,如果不降低復雜性,算法戰將缺乏將信息轉化為洞察力的能力。

在很少或沒有指導的情況下運作

由于算法戰假定利用了非人類的手段,人工智能必須獨立地制定和裁決行動方案。而人工智能必須根據自己的決策、反應能力和對形勢的認識來完成這一裁決。

決策是一個在環境中發展和解決選擇的問題。在一個慣例的環境中,一個指揮官面對相互沖突的情報、監視和偵察飛行路線,會制定一個資產優先級矩陣,然后根據這些要求進行沖突處理。這不僅僅是一個產生可行方案的問題,而且還要弄清楚這些方案中哪個對整個任務最有利。為了做到這一點,系統必須能夠融合決策標準(例如,資產的數量、收集要求、飛行時間等)。必須有傳感器來定義決策標準(例如,飛機燃油表或人類/口頭提示)。然后,必須對所有可用的選項進行修剪。最后,系統必須認識到當前狀態的變化,并對該變化產生的新信息做出反應(例如,航空資產的駐留時間結束,所以不再需要解消沖突)。

響應性是對決定性的補充。也就是說,系統能否在規定的時間內對它從未見過的情況作出適當的反應?要做到這一點,系統必須具備必要的態勢感知功能:攝入、處理、迭代和行動。所有的指標都能確保可操作的人工智能改善決策時間表,而不是抑制它們。

將人工智能推向現實世界

戰場準備度是衡量系統是否能在實際任務空間中運作的標準。由于任務限制是巨大的,人工智能不能在實驗室里開發,而不預先考慮它將如何在現實世界中運作。明確地說,實驗室人工智能的局限性并沒有被戰場所規避,而是被放大了。開放式架構受到軍事基礎設施的限制。不可知的管道被孤立的、傳統的系統所困。普及的高速網絡一旦部署到前方就會變得零星或斷斷續續。而商業部門普遍存在的未經審核的專家則被訪問受限的用戶社區取代,他們幾乎沒有人工智能的專業知識。

簡而言之,人工智能必須補充,而不是混淆正在進行的行動。從一開始就解決任務限制,然后必須包括與現有系統的整合和溝通。此外,這種整合應該進行測試或鑒定,以便在部署前證明效用,以及這種效用的左右限制。這就像軍事人員被授予可部署性的范圍一樣,或者反過來說,糟糕的體能測試會導致不可部署性的發生。

五個可操作的人工智能MOE共同代表了初始和完全操作能力(IOC/FOC)的標準閾值。使用MOE框架中的決策門做出的IOC/FOC決定將加速人工智能的采用并改善美國在算法戰爭領域的定位。

(圖 軍事人工智能發展的目標之一是在人類智能代理團隊中將戰場上的士兵與無人駕駛車輛直接聯網,這將加速情報收集、目標識別和火力任務執行。)

建議

如果沒有一個支持算法戰的人工智能操作框架,當前的美國防部計劃將會失敗。本文提出的框架是第一個在國防人工智能領域定義成功的框架,并將為政府監督提供必要的問責措施。

雖然本文的意圖是對算法戰爭的不可知的解決方案,但額外的研究是必要的。應指定資金用于將這一框架串聯到具體的系統、學科和項目。為了支持這一努力,獲取機密材料和對機密系統進行定量實驗將是至關重要的。定量實驗不僅可以驗證本文的前提,還可以開始創建一個網絡來比較和改進國防人工智能測試和評估。也就是說,在多種環境、系統和問題集中持續、一致地使用MOE架構將使人工智能項目在一個單一、共同的評估框架下保持一致。為此,本文介紹的MOE架構支持兩種功能:(1)通過迭代改進 "走-不走 "決策門的結果來實現更有效的系統;(2)通過比較各自的MOE來決定各種系統。

從戰略上講,圖中概述的架構應該被整合到國防部的采購、技術和后勤流程中。目前的范式不是為人工智能項目的指數增長和非傳統性質而建立的。圍繞普遍的評估標準校準當前和未來的國防部人工智能解決方案將實現標準化,同時加快耗時的采購流程。此外,負責企業人工智能活動的組織應在其工作中實現框架的標準化,以便更迅速地將應用研究和開發過渡到業務使用。

不過,組織的努力不應停留在政策上。目前,國防部沒有利用軍事人員進行人工智能活動的機制。具體來說,沒有與人工智能相關的軍事職業專業(MOS),也沒有官方系統來識別和分配熟練人員到人工智能項目。其結果是缺乏可用的混合人才;也就是說,既精通人工智能又精通任務的人員。建立一個數據科學或以人工智能為導向的MOS,類似于在網絡領域發生的情況,將使人工智能能力的運作更具可持續性。它還將以越來越多的合格軍事人員來充實小規模的合格人工智能專業人員庫。另外,傳統的MOS可以適應現代戰爭的特點。例如,在一個多情報融合普遍存在的世界中,特定學科的情報分析員可能并不重要。修改或增加人工智能技能標識或專業將遏制MOS相關性的下降。

在戰術上,五角大樓對人工智能的推動需要伴隨著一場自下而上的運動,這樣采用人工智能的組織就不會簡單地被賦予一種沒有背景的能力。相反,他們應該在他們帶來的抵償中擁有積極的發言權。基層的努力可能包括在IOC/FOC設計計劃之前在單位層面進行影響分析和壓力測試,以了解脆弱性和優先需求。

結論

人工智能的操作是一項以任務為中心的努力,必須在戰術上有意義,才能產生任何戰略影響。在為地面部隊帶來切實的投資回報之前,人們對算法戰爭的價值普遍猶豫不決;因此,對抗性的超限戰將成為一個越來越無法獲勝的現實。

國防部不能在沒有操作這些項目的框架下繼續執行人工智能項目。本文介紹的架構正是通過加速和規范政府通過高度創造性的、具有操作性的技術發展人工智能能力的努力來實現的。

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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。

引言

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。

廣泛的研究問題和主題

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。

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幾十年來,影響作戰行動一直是現代軍事行動的一部分。在20世紀下半葉,特別是在不對稱戰爭的背景下,利用信息來迷惑或操縱敵人,甚至是平民百姓的做法越來越多,并被證明是非國家行為者取得政治勝利的主要因素,如在越南。然而,隨著網絡空間和隨之而來的全球社交網絡帶來的通信加速,技術也帶來了重大變化。因此,技術一直是信息戰的核心,允許在準即時的時間范圍內接觸更多的受眾。因此,新興的信息技術,特別是基于人工智能的技術,可以啟動軍事影響行動的新的重大演變。由于有可能產生虛假的個人、虛假的視頻和對某個問題的虛假共識,混合戰爭可能進入一個新的時代。此外,級別較低的軍事強國和非國家行為者也可以從越來越容易獲得這些技術中受益,對于正規軍和混合威脅行為者來說,經過適當培訓的人員仍然是需要克服的主要障礙。

1 引言

自20世紀60年代和70年代以來,主要的武裝部隊都認為信息領域是一個重要的戰場,是對傳統的物理領域,如陸地、海洋和空中行動的補充。二戰期間影響行動的重要性,包括在霸王行動(1944年入侵諾曼底)的計劃中,有專門的心理和信息行動,如 "保鏢 "或 "毅力",突出了這種行動的潛在重大影響,事實證明,這些行動具有特別的意義,也體現在其成本效益方面。這些行動的主要目的是通過傳播信息對目標受眾的心理產生直接影響--無論是本土受眾、敵軍還是戰場上的平民,等等。

在這方面,可以使用幾種戰術,從傳播偽造的信息(假信息)和利用信息鼓勵特定的行為(操縱和欺騙)到通過發動故意誤導的智力攻勢癱瘓敵人的決策系統(陶醉)。這些戰術與戰爭本身一樣古老,但隨著信息和通信技術的發展,它們不時地重新煥發活力,可以更快更廣泛地進行廣播,接觸到新的受眾并產生更強的影響。

然而,數字革命似乎正在為影響力行動帶來一個新的時代,它既能創造新品種的偽造影響力產品,又能迅速降低專用工具和系統的成本。這種情況可能使各種行為者,無論是國家還是非國家行為者,都能實現高度的復雜性,特別是在混合威脅的背景下。由于信息操作一直是不對稱戰爭中的一個有利工具,新興技術,特別是人工智能(AI),可能會加速它們在未來沖突中的使用。

這篇研究論文的目的是探討隨著新興的--主要是基于人工智能的--數字技術的崛起,影響力行動的格局發生了變化,這些技術可以提供新的內容和新的傳播能力。文件的第一部分將考慮自20世紀末以來數字技術的發展及其在影響力行動中的使用,因為武裝部隊和國家行為者試圖應對非國家行為者對數字工具的使用,主要用于宣傳和招募。在第二部分中,本文將探討新興數字技術在深度偽造、在線社區滲透、人工創造嗡嗡聲方面創造的新的可能性,以及它們在影響力行動中的可能使用。還將探討獲取技術的問題,因為它是混合戰爭方面需要克服的一個主要障礙。本文的最后一部分將重點討論這些技術在混合戰爭中的潛在用途,以正在進行的烏克蘭戰爭為例。

2 數字時代的影響行動

在20世紀90年代末至21世紀,武裝部隊不得不調整其影響理論和行動,以適應數字技術的崛起。正如在阿富汗和伊拉克的行動所體現的那樣,他們面臨著雙重挑戰:隨著士兵手中個人IT設備的興起,他們要控制自己一方的通信,以及在數字戰場上與叛亂分子或武裝恐怖組織的斗爭,他們雄心勃勃地要利用這些數字技術開辟一條新戰線。西方武裝部隊很快發現,全球通信能力可能成為他們必須主導的一個特別強大的戰場,因為主要的經驗教訓是,數字技術可以以相對較低的成本對戰區內外產生重大影響。

2.1 應對技術

應對技術演變的需要是現代軍事行動的主要問題之一,特別是考慮到信息領域源自民間的技術發展,包括大規模的數字通信使能器。它們已經對軍事行動產生了重大影響,因為21世紀的第一批關鍵行動,即阿富汗的 "持久自由 "和伊拉克的 "伊拉克自由",突出了數字技術的重要性。參與這些行動的西方士兵使用個人數字錄像機和社交網絡賬戶,塔利班和伊拉克叛亂分子迅速使用數字媒體通信,展示他們對西方聯盟的軍事能力,這些都突出了數字戰場的突出地位。基于信息技術的個人技術的廣泛使用適當地開創了軍事通信和宣傳的新時代。

這里的問題是,武裝部隊在應對技術發展的加速時遇到的困難,以及公眾對其中一些技術的容易接觸。自越南戰爭以來,西方軍隊已經意識到,他們需要在地方和全球層面采取行動來贏得戰爭,而不僅僅是通過純粹的動力手段。需要闡明戰略通信(stratcom)以加強本土民眾對軍事行動的共識,并影響戰場上的行動以及對當地民眾和敵對勢力的行動層面,這就創造了一個具有多層次互動的信息-行動關系。數字時代增加了一層新的復雜性,不僅在空間(國土與戰場)方面難以銜接,而且在時間方面也難以銜接,因為數字技術允許準實時通信,需要與信息行動計劃化過程一起進行,這有時是很麻煩的。

2.2 理論上的差距

關于西方武裝力量(北約、美國、歐洲)在信息戰方面的理論演變,在戰略-行動-戰術層面和本土-戰場層面之間存在著傳統的分離-和互補。在越南戰爭之后,吸取的教訓導致了70年代和80年代軍事理論的重新定位,通過嵌入記者、使用專業級戰略通信以及需要將信息本身視為一個軍事領域,更好地整合大眾媒體及其影響。這些變化使得心理作戰(對敵人或民眾的行為和心態采取行動)和信息作戰(通過信息和媒體采取行動)的能力得以發展,以支持動能行動。從20世紀80年代開始,信息被認為是一個價值鏈,闡明了發射者、信息、媒介和接受者。因此,任何信息行動的成功都與在所有價值鏈要素之間建立一致性的能力有關。這些考慮和理論上的變化促成了聯盟在1991年海灣戰爭中的成功,導致了全球媒體的主導地位。因此,信息行動專家可以通過控制媒體(通過記者嵌入軍事單位)和信息(通過直接向大眾媒體提供圖像和文件)來構建自己的戰爭敘事。

然而,這種信息主導地位是短暫的。海灣戰爭是一場不對稱的戰爭,在國家和正規武裝力量之間進行。因此,沒有必要對信息戰和不對稱性之間的關系進行深入分析。然而,新技術的發展引起了全球信息的提供和消費的動蕩。自21世紀初以來,通信網絡之間的相互聯系產生了一個新的通信地理,理論上任何信息都可以在世界范圍內即時到達,從而模糊了領土之間的邊界。因此,幾乎沒有任何可能性可以與海灣戰爭時代相比,施加信息主導權,信息提供能力越來越多地被包括非國家行為者在內的各種行為者所獲得。到2000年代中期,正規武裝部隊和非國家行為者--有時被用作代理人--在信息領域爭奪全球受眾的注意力。

為此,武裝部隊必須同時在兩條戰線上行動--在本土,需要維持民眾對軍事行動的支持,在戰場,需要影響當地民眾和敵人--包括不同的受眾和看法,有時還具有矛盾的取向。2006年的第二次黎巴嫩戰爭表明了信息行動的重要性,特別是在戰爭的第二階段,黎巴嫩真主黨在物質領域和信息領域采取行動,對整個中東地區的觀眾以及西方觀眾施加影響,包括通過黎巴嫩僑民。數字內容的創作包括偽造的圖片和視頻,特別是關于對以色列薩阿5級輕型護衛艦INS Hanit的攻擊,這些內容被用來強調真主黨特工人員在任何地方--包括在海上--進行攻擊的能力,以平衡真主黨的 "低成本戰士 "與處于軍事技術前沿的主要力量之間的不對稱。

然而,近年來,西方主要武裝力量--以2006年后的以色列為榜樣--對理論和行動指南進行了深入的重新評估,以應對基于信息的威脅,包括在日益增長的混合威脅背景下,模糊了國家和非國家行為者之間的區別。這種變化也必須在西方武裝力量的全球理論演變的背景下加以考慮,同時多領域整合也是其中的一個關鍵因素,也是在促成聯合能力方面的一個關鍵因素。

近年來,隨著基于人工智能技術的快速發展,出現了另一個重大技術變革。2005年,從信息1.0到信息2.0的轉變對軍事行動產生了重大影響;從信息2.0到信息3.0的轉變也可能改變行動,特別是在混合威脅日益嚴重的情況下。

3 基于人工智能的技術興起

3.1 從娛樂到惡毒的意圖

在20世紀80-90年代出現的網絡空間和2000-2010年代出現的社交網絡之后,新出現的主要信息技術是圍繞人工智能在通信中的使用,以及在整個信息技術相關部門的使用。人工智能技術在軍事影響領域似乎特別有意義,特別是為了精心制作專用信息。為特定的目標受眾創建相關內容是信息運營的最關鍵階段之一。然而,人工智能相關技術在內容創建之外還可能有其他用途,包括創建虛假資料。

創建一個可信的化身來傳播信息往往是影響力行動的第一個--如果不是最常見的--陷阱之一。在這方面,擁有一個既值得信賴又不會危及負責實施這些行動的操作者的身份是一個重要問題。人工智能技術可以為這個問題提供可行的解決方案,其中一些基于機器學習的技術有能力利用專門的算法提高圖片的分辨率,并允許從固定圖像中創建視頻,以及其他應用。

這種基于神經網絡的技術,對于分析衛星圖像以獲取情報非常有用,也可以被轉用于創建完全虛構的圖像。這些使用生成式對抗網絡(GAN)創建的深層假象,自2014年以來一直被記錄在案,其在社交網絡中的使用明顯增加,用于建立虛假的個人資料,通常具有社交工程的目的。 在這種情況下,基于人工智能的深度偽造技術可用于以下方向的影響行動:

  • 阿凡達創建:目的是創建一個完全虛構的人,使用圖片甚至動畫圖像,可以用來滲透到一個特定的社區,納入目標受眾可識別的身體或道德特征。為此,有必要使用盡可能多的關于目標社區的數據來訓練負責創作的人工智能,以便獲得最大數量的特定特征。由此產生的假人有多種用途,特別是在智能方面:映射人際網絡、插入討論、網絡釣魚等等。GAN創建的化身現在被用于某些電視頻道--尤其是在中國--成為第一個準人類的虛擬主持人。同樣地,使用GAN創建的假人在社交網絡中的存在感更強。

  • 利用真人偽造言論:在這里,深度偽造的目的是利用公眾人物的形象--如政治領袖或軍事指揮官--將他們置于尷尬的境地,或讓他們說出他們從未說過的話。這種 "2.0偽造系統 "由于有冒充政治和軍事通訊的傾向而特別有用。這是一種典型的顛覆手法,即把反對派領導人描繪成殘酷/軟弱/騙子等,使其處于不利地位。所部署的戰術不能被認為是特別創新的,但近年來,利用名人和用GAN制作的視頻有了驚人的增長。許多例子在社交網絡上流傳,以巴拉克-奧巴馬或唐納德-特朗普的演講為主題,這些演講往往是陰謀性的。由于有許多特定人物(如美國總統)的圖像或視頻可用,因此可以通過融化許多多角度的圖像樣本和聲紋來制作極其逼真的假視頻。

在這一領域,考慮軍事反影響也是相關的,特別是檢測深度偽造和GAN生成的圖像和視頻。鑒于混合威脅行為者的數字影響知識的增加,這種能力在幾年內應該成為武裝部隊的關鍵。考慮到目前馬里和中非共和國的局勢以及瓦格納集團在針對法國武裝部隊的虛假信息和影響行動中的牽連,很明顯,俄羅斯支持的團體和個人已經在利用社交網絡和電子通信參與數字和非數字影響行動。如果這些行動的技術水平仍然是低到中等水平,那么在撒哈拉以南非洲,數字技術的使用迅速增加,可能會導致在未來幾年內利用基于人工智能的系統。

除了這個打擊國家或國家代理人(如瓦格納集團)的問題,考慮非國家行為者使用這些技術的假設也很重要。例如,ISIS成功地建立了一個具有多語言實體和產品的專業級通信系統(例如,Dabiq、Dar al-Islam雜志)。ISIS的宣傳機器特別依賴于專業或半專業技術的使用,如用于圖像和視頻錄制的無人機,或計算機圖形軟件。在這種情況下,可以預見,主要的非國家行為者--包括一些國家支持的行為者,如真主黨--可能會在中短期內使用基于人工智能的技術來達到數字影響的目的。

3.2 超越深度偽造

此外,信息業務的主要挑戰之一是創建 "音箱",在創建信息后,提供傳播的振幅,以獲得預期的效果。

除了創造孤立的個人或單一的深度偽造視頻之外,危險更在于被稱為虛構算法投影的復雜沉浸式系統。利用基于人工智能的技術,他們創造了大量的虛假數據,以實現多層次的互動,并可能導致創造大量的假人互動的能力,例如,給人以群體內達成共識的印象。由于趨勢和流行是社交網絡的核心--正如谷歌排名和熱門推文等概念所強調的那樣--有可能模仿多個賬戶之間的對話,可能會導致利用雪球效應傳播信息。

除了深度造假和內容創作之外,廣播問題也是影響力運營的一個主要障礙。覆蓋大量受眾一直是一個重要問題,尤其是在數字媒體普及率低的地區的不對稱戰爭中。2000年代,在阿富汗和撒哈拉以南非洲,幾乎沒有使用過數字影響力行動,因為當地民眾依靠傳統媒體,主要是廣播或電視來獲取信息。因此,通過數字工具產生的影響主要面向歐洲和美國的受眾,塔利班、伊拉克叛亂分子或索馬里青年黨武裝分子等武裝團體大量使用社交媒體,包括通過鼓動宣傳(agit-prop)戰術,對西方受眾進行造謠。

然而,隨著寬帶移動網絡的全球部署,特別是基于5G的網絡,情況正在發生變化。5G的帶寬可以傳播高質量的視頻內容,并能接觸到大量的目標,在歐洲和美國以外的越來越多的地區實現大規模的受眾影響戰略。比起地面寬帶網絡,在美國和中國主要公司的支持下,隨著低地球軌道(LEO)衛星群的發展,空間和地球之間的耦合也可能通過覆蓋新的領土和增強地面網絡的帶寬和彈性來加強大規模數字通信系統。將5G、超越5G和低地軌道通信網絡和協議與Telegram、Signal或WhatsApp等即時通信系統結合起來,應該會使深度偽造和影響信息的傳播更加簡單,可能會產生非常顯著的滾雪球效應。

4 混合戰爭的完美工具?

信息行動在現代戰爭中的重要性必須與這種行動的成本效益聯系起來。對于軍隊來說,使用影響力專用工具和大規模的信息作戰活動仍然難以發展,因為仍然無法精確評估結果。因此,一些軍事指揮官仍然不愿意使用這些能力,因為其結果在很大程度上是不可預見的,而且其表現也很難分析。在面對非國家或混合型威脅行為者時,影響行動往往很耗時,也被認為難以實施。

另一方面,非國家和混合型威脅行為體往往渴望參與影響戰術以進行不對稱戰爭,然而,對于非國家或代理行為體來說,獲得復雜的技術仍然是一個問題。基于人工智能的技術目前被認為是新興技術,它們需要特定的技能和設備來為其信息行動創造令人信服的化身和內容。由于技術和技術技能是關鍵問題,需要分析它們對廣大受眾的可用性,以評估基于人工智能的技術被混合威脅行為者和非國家行為者用來欺騙或迷惑對方力量的可能性。

2020年,Hwang提出了一個評估基于人工智能的深度偽造技術擴散條件的模型。確定了四個不同的瓶頸:訓練數據、專業硬件、技術專長和軟件。

  • 談到訓練數據,正如已經強調的那樣,軍事和政治通信的重要性有助于混合威脅和非國家行為者獲得大量的數據,用于訓練人工智能系統,以相對容易地創建政治領導人或軍事指揮官的深度假象。

  • 專用硬件是一個更困難的問題,因為一些最強大的專用處理器--如x86類--屬于雙重用途的出口法規,如美國的出口管理條例,因此受到審查。然而,在中國,由華為、中興或Cambricon等公司開發的新一代高容量處理器,可能會在未來幾年內,在成本大幅下降的同時,導致大量傳播。例如,對嵌入個人設備市場的人工智能技術的分析表明,預計人工智能芯片在智能手機中的使用會越來越多,這表明人工智能芯片在下一代主流智能手機中的使用可能會快速民主化,使其容易被廣泛的參與者所接受。

  • 對于混合威脅和非國家行為者來說,技術專長也是一個復雜的問題,因為基于人工智能技術的人力資源被認為是短缺的,對最富有的公司也是如此。因此,吸引具有足夠知識的人創建算法和基于人工智能的系統可能會對這些行為者構成重大瓶頸,強調了國家在這一特定領域支持的重要性。

  • 相反,軟件并不是一個主要的問題,因為很多對創建GAN和深度偽造有用的AI專用軟件都是開源的。谷歌TensorFlow是最流行的人工智能訓練平臺之一,具有高度的靈活性,是一個主要的例子,它以非常低的成本提供了立即獲得中等質量的深度偽造的工具。

利用基于人工智能技術的黃氏價值鏈進行深度偽造的一個中間結論是,人力資源對混合威脅和非國家行為者的重要性。由于大多數技術元素已經可用,或者正在經歷快速的成本下降和可用性增加,具有必要知識的人員問題仍然是關鍵,以創建和維護深度偽造的專門能力。

4.1 烏克蘭戰爭:第一場由深度偽造支持的沖突?

在最近的烏克蘭戰爭中,深度偽造被用來支持軍事行動,特別是在俄羅斯方面用于欺騙目的。2022年3月16日,烏克蘭電視頻道 "烏克蘭24 "似乎被親俄黑客入侵,導致播放了據稱是總統澤倫斯基的書面信息,呼吁烏克蘭士兵投降。同一天,即時通訊系統Telegram上播放了使用沃洛基米爾-澤倫斯基的臉的深度偽造視頻,宣傳烏克蘭士兵要向俄羅斯軍隊投降的相同信息。這段假視頻也被發布在幾個社交媒體平臺上,包括克里姆林宮間接監督下的俄羅斯Vkontakte。在對立面,社會媒體上也播放了弗拉基米爾-普京的深層假象,凸顯了這種技術的使用越來越多。

然而,這段烏克蘭總統的假視頻似乎相當簡單,澤倫斯基的聲音樣本質量不高,而且動畫中存在技術問題。因此,這個假視頻很快就被揭穿,對烏克蘭民眾幾乎沒有任何影響。然而,在戰時使用深層造假的方式將一位主要的政治領導人納入其中是影響力行動的一個新特點,再加上同時在網絡空間黑掉烏克蘭24電視臺的行動。

就混合戰爭而言,網絡和信息領域的行動結合在一起,符合俄羅斯的maskirovka或欺騙的習慣。此外,使用混合威脅和非國家行為者也可以理解為繞過YouTube或Facebook等主要社交媒體平臺禁止俄羅斯直接支持的視頻頻道的決定。這里的主要問題仍然是民眾的數字素養。即使是中等質量的深度造假,針對數字文化水平和媒體造假意識較低的人群,也可能導致重大的現實影響,如抗議甚至騷亂。

在戰爭和戰略史上,欺騙敵對軍事力量、迫使投降或癱瘓指揮系統的影響行動是相當傳統的。隨著以人工智能為基礎的技術的預期發展,以及它們對廣大公眾的可用性,這些行動的復雜性可能達到一個新的水平。幸運的是,深度造假檢測--同樣使用GAN--同樣被國家和主要IT公司開發和資助,因為大規模深度造假影響活動的風險已經被考慮了好幾年。

5 結論

信息技術的加速發展在20世紀末創造了一個新的通信時代,通過使用網絡空間,可以準即時地訪問世界上的任何文件或信息。2004年后興起的Web2.0深化了這場傳播革命,它廢除了信息提供者和信息消費者之間的傳統圍墻,使所有用戶都成為潛在的信息準消費者(生產者-消費者)。然而,將網絡空間視為和平與穩定的助推器的樂觀看法,以及其提高意識、允許自由言論和自由信息的能力,證明是對現實的扭曲。21世紀的第一批沖突表明,信息技術和網絡空間可以被惡意用來設計和實施針對大眾受眾和特定社區的影響行動,特別是在西方。諸如ISIS、塔利班或真主黨這樣的非國家行為者被證明是數字通信宣傳和影響的重要用戶。

如今,內容創作和廣播方面的新興數字技術可能對沖突產生重大影響。基于人工智能的技術的興起,提供了創造逼真的深度偽造的可能性--可以很容易地獲得創造這些扭曲的視頻所需的大部分元素--以及未來能夠廣播高質量視頻內容的電信網絡,是武裝部隊必須處理的突出特點

對于混合威脅行為者來說,獲得這些能力的能力可以加強針對國土和戰場受眾的影響和信息行動。因此,所有主要的信息戰和心理戰戰術,如欺騙,都可以從這些新興的數字技術中受益,并有可能實現偽造的自動化。2022年的烏克蘭戰爭表明,使用深度造假是一個新興的趨勢,即使播出的視頻看起來相當不復雜,但必須記住,我們只是處于人工智能驅動的影響力時代的前夜。

因此,北約、歐盟和歐洲國家應考慮對利用信息領域的影響力和反影響力行動的理論和程序進行重大更新。隨著在烏克蘭使用深層假象,出現了發展利用GAN技術檢測和反擊深層假象的內部能力的需要。因此,在不久的將來,使用基于人工智能的技術來制造虛假言論和視頻可能會成為常規和非常規戰爭中的一種新常態。對專門人員的培訓對于獲得如何應對信息戰3.0的必要知識至關重要。由于大多數影響培訓在歷史上一直圍繞著心理學和傳統媒體的使用,現在有必要隨著基于人工智能的技術越來越重要而增加一個新的層次。

由于這些技術不僅與軍事有關,而且在性質上不能被視為 "軍事裝備",因此可能不會有法律機會來限制其使用。然而,未來需要解決的問題是,即使在民主世界的武裝力量的公開戰爭背景下,使用人工智能偽造的內容是否可以被視為符合道德。

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似乎戰爭的未來掌握在技術手中:無人機和機器有可能成為明天戰場上的主要角色之一。然而,那些認為人類將被完全剝奪戰爭藝術的人是錯誤的。在未來,人類將不僅僅是來自幕后的角色。人的因素將是決定性的,就像在亞歷山大三世、凱撒大帝和拿破侖-波拿巴的時代那樣。顯然,我們需要一個 "新的軍事人物",一個能夠以有效和成功的方式結合不同理念的人。本文試圖在兩個基本概念的基礎上勾勒出這個人物。將考慮到蜂群(一種自古以來就使用的戰術,現在主要用于無人機)和人機協作(一種在軍事科學和技術領域正在獲得勢頭的概念)。這里的意圖是要了解這些想法是否能夠產生一個能夠解釋并贏得未來戰爭的新角色。

殺戮機器時代的新(人類)主體

今天,技術在世界范圍內占據了突出的位置。例如,想想工業生產或商業物流。當然,軍事界也沒有遠離進步--事實上,情況恰恰相反。目前,機器正被用于戰爭的各個方面,從偵察到消除目標。正是在這里,人們來到了一個非常重要的問題。這篇文章將討論未來戰爭的一個可能的新主體,但它不會是機器--而是人。由于巨大的技術優勢,這個人將有能力做出偉大的事情,但他們仍然是人。

既然有機器,為什么還要用人?例如,考慮一下無人機。無人駕駛飛行器(UAVs)是可消耗的,在資金和培訓方面都很便宜,而且能做士兵能做的一切,甚至可能更好。這是一些技術和軍事界人士的想法。但情況真的是這樣嗎?前提是,本文無意討論無人機的弱點,目前,無人機戰爭的情況出現了幾個問題。研究表明,遙控飛機(RPA)人員表現出與駕駛飛機的同事一樣的心理問題(例如,創傷后應激障礙,或PTSD)。此外,美國在全球反恐斗爭中使用無人機,不僅激化和煽動了對手,而且帶來的結果在戰略意義上遠非決定性的。當然,使用無人機的成本在經濟和政治方面都比較低(因為對于一個民主國家來說,發射一架無人機比部署少量士兵更容易被接受),但節約并不總是意味著勝利。雖然無人機無疑將繼續向好的方面發展,但世界大國的黑客攻擊能力也將繼續發展。在戰場上保護無人機方面已經發現了一些缺陷;例如,欺騙,即對手發送偽裝成真實的通信信號來劫持無人機,仍然對無人機構成嚴重威脅。只需點擊幾下就能讓一群無人機出現缺陷,這和以往一樣不方便。

但是,如果在未來,正如一些人預見的那樣,無人機逐漸由人工智能(AI)來指揮呢?在這種情況下,人類將遠離戰斗的身體和心理危險,而機器將做出決定。拋開這種選擇所帶來的巨大的道德和人道主義辯論,一些問題仍然存在。至少可以說,"機器理性地、無懈可擊地完成人類的工作 "這一方法是值得懷疑的。人工智能需要持續的最新信息以達到最佳運行狀態,而戰場會呈現出如此多變和非線性的場景,這將挑戰人工智能獲取精確數據的方式,因為這項技術是在有限的信息樣本上進行測試的。但人工智能最缺乏的是人類最主觀和最難計算的特征之一:判斷力。根據Avi Goldfarb和Jon R. Lindsay的說法,在軍事方面,判斷力包含了指揮意圖、交戰規則、行政管理和道德領導。這些功能無法通過狹隘的人工智能技術實現自動化。因此,對人工智能的日益依賴將使人類對軍事力量更加重要,而不是減少。

這是一個關鍵點。技術,無論是通過無人機還是人工智能來表達,都是不可阻擋的。有一天,機器可能會擁有人類的情商,因為人類對進步沒有限制。但由于本文討論的是近期而非遠期,因此有必要思考最現實、最可能的解決方案--可由人與機器之間的互補關系提供的解決方案。畢竟,戰場上沒有可預測的車轍,而是變化非常快的流動物。此外,正如其他軍事事務革命(RMA)的情況一樣,擁有技術從來都不是獲勝的條件。每一項軍事技術的背后都必須有一個能夠判斷其最佳用途的指揮官,并評估其在一場戰役中使用的所有戰術、行動和戰略影響。關于人工智能引導的無人機,也可以做這樣的論證。機器可能是不可阻擋的、自動化的和廉價的,但這并不意味著人們應該對它們有盲目的信任。如果沒有人類準備好打斷它們的運行周期,機器可能而且會在未來犯錯。

在這個意義上,保羅-沙爾談到了 "半人馬作戰",在這個領域,人和機器都可以發揮自己的優勢,相互補充。然而,有一點特別重要,他指出了這種配對中的一個弱點:速度。循環中的人類降低了人工智能犯錯的可能性,但卻拖慢了人工智能的決策過程--而速度是戰爭的根本。另一個潛在的問題是人和機器之間可能缺乏溝通,這種情況在戰區發生。假設沙爾是泛指各種武器系統,本文作者認為,尤其是蜂群可以緩解這些問題。

蜂群(Swarmer):人機混合

Swarmer這個詞來自于集群的概念。在進入這個話題的核心之前,有必要為本次討論的目的解釋一下什么意思。蜂群指的是一種軍事配置,涉及自主或半自主單位向敵人的聚合攻擊;它由獨立的小團體組成,可以使用非常高的信息水平和分散的組織。20多年前,約翰-阿基拉和大衛-隆費爾特試圖對這個概念進行定義:

  • 蜂群看似無定形,但它是一種有意識的結構化、協調的戰略方式,通過可持續的武力和/或火力脈沖,從各個方向進行近距離以及對峙位置的打擊。如果它主要是圍繞著部署無數的、小型的、分散的、網絡化的機動部隊而設計的,那么它的效果將是最好的--也許只有它才會起作用。

這種配置在軍事史上并不新鮮。在13世紀征服亞洲期間,蒙古人應用蜂群取得了巨大成功。他們掌握了騎馬和使用復合弓的藝術,但這些并不是他們唯一的優勢。蒙古軍隊的各個單位享有極大的自主權和主動權,他們利用這些權利來提高他們在戰斗中的機動性和決定性。這些因素,再加上強大的態勢感知能力,使他們能夠有效地一窩蜂地對付任何對手。蜂群的一個較近的例子可以在第二次世界大戰期間的不列顛之戰中找到。1940年軸心國征服法國后,德國領導人阿道夫-希特勒想入侵他最后的敵人:英國。然而,為了讓他的入侵部隊穿越英吉利海峽,有必要獲得空中優勢。德國空軍的任務是殲滅皇家空軍(RAF)及其支持基地。為了自衛,皇家空軍戰斗機司令部協調自主的戰斗機群,逐漸削弱了德國對英國島嶼的空襲。

近來,蜂群主要被應用于無人機,也就是大家熟知的無人機。無人機群可以在幾個方面發揮有效作用;例如,它們的大量數量可以進行仔細的偵察,它們也可以壓倒現代防空系統,因為這些系統不是為打擊密集的小敵人群而設計的。美國軍方的測試表明,無人機和蜂群在未來將是一個有利可圖的比賽。值得報道的是,美國海軍在2021年進行了一次演習,讓無人機群參與摧毀一個海軍目標。甚至美國的主要競爭對手也在這一領域進行投資。中國正在大力投資無人機群的應用,而俄羅斯正在利用在敘利亞的經驗教訓,俄羅斯軍隊在軍事行動中部署了大量的無人機。

然而,正如本文開篇所述,無人機戰爭帶來的問題,在戰場上可能成為負面意義上的決定性因素。與無人機飛行員相反,掠奪者不會與它的 "技術伙伴 "相隔數千公里,而是真正地將它打扮起來:它將是一個配備了高科技外裝的士兵,因此是一個真正的未來半人馬;通信將是即時的,速度也不會有缺陷,因為兩個核心實際上將合并為一個。

在增強士兵的能力方面,有人談到了基因改造和手術。同樣,這位作者對未來可能發生的事情沒有任何限制,但在這種情況下會出現機器所特有的非人化問題:被占領國家的平民會對這種 "突變體 "感到恐懼;當然,他們不會在同一平面上看待它。因此,"蜂群 "將繼續是完全的人類,由一套能夠在戰場上為他們提供重大優勢的裝備來加強。與機器不同,用美國陸軍中校羅伯特-B-里格的話說,這種新的軍事主體不僅具有破壞性,而且還具有占有性,這意味著它將有能力攻擊以及處理和持有它所征服的東西。通用原子公司的MQ-9 "死神 "無人機可能是致命的,并在戰斗人員和非戰斗人員中引起恐懼,但它永遠不會有以身作則激勵部隊的能力,也不會與當地人產生共鳴,它也不可能擁有團隊精神,或表現出與偉大戰士一樣的戰術-戰略敏銳性。蜂群不會僅僅因為他們擁有高科技套裝而變得特殊,而是因為他們在戰術和戰場領導方面也將擁有高于平均水平的軍事能力。特別是,他們的優勢將在于在群組中進行機動。當然,這種應用在無人機上也是可能的,但正如已經看到的那樣,到目前為止,最全面的解決方案可能是由密切的人機聯系提供的。

那么,我們的目標是將機動和蜂群帶到一個完全不同的水平。世界上每個大國都在研究和實施常規機動戰,無人機群的使用也是如此,機動和蜂群的結合并不新鮮。但是,如果把對這些概念的現代理解應用于增強的人類,會怎么樣呢?為了更好地處理這種組合,有必要澄清前面介紹的人機合作的概念。正如Margarita Konaev和Husanjot Chahal所寫的那樣,人機合作是一種關系--至少由三個同等重要的要素組成:人、機器以及它們之間的相互作用和相互依賴。

歸根結底,今天的主要國際參與者正在以軍事的方式尋求人類和機器之間富有成效的聯系。一方面,機器能夠實現一個目標,而不會出現記憶或注意力不集中的情況,也不會感到恐懼。另一方面,人類比人工智能有更好的能力來感知細微差別,甚至在進展中制定解決方案。人機合作的目的必須是結合雙方的優勢,彌補雙方的不足。

為了在并不遙遠的未來戰場上有所作為,沼澤者將需要很好地利用技術來增強他們的表現。這種增強可以通過外裝來實現,外裝是一種可穿戴的盔甲,與人類操作者協同工作。人體增強是人們一直追求的目標,但近年來出現了與外骨骼有關的新項目,可以幫助進一步提高士兵在戰場上的表現。其中一個項目是戰術突擊輕型操作服(TALOS),這是由美國特種作戰司令部設計的戰斗服。它包括一個全身外骨骼,提供小武器射擊的保護,以及增強態勢感知。雖然該項目在2019年由于該套裝的電源持續存在問題而被取消,但對全身外骨骼的競賽仍在繼續。例如,俄羅斯企業集團Rostoc正在開發第三代裝甲戰斗服 "Sotnik",并且已經在設計第四代裝甲服,以進一步提高俄羅斯軍事人員的進攻和防御能力。

掠奪者將需要一種高科技外裝,能夠提高他們的態勢感知能力,并提供全身保護,防止小武器射擊。但這還不是全部。將便攜式個人空中移動系統(PPAMS)整合到外衣中也將是有用的,該系統更好地被稱為 "噴氣背包"。同樣,這也是一項尚未充分探索的技術。理查德-布朗寧的重力工業公司和弗蘭基-薩帕塔的薩帕塔工業公司已經在這一領域開展工作,甚至與一些國家的武裝部隊協同提供原型,而美國國防高級研究計劃局已經表明,它正在尋找這一領域的有效解決方案。這些技術今天不會準備好,但它們遠非科幻小說。

蜂群的部署

在不久的將來,蜂群可能成為戰場上的陰險角色。怎么做呢?首先,它們應該被劃分為質量優于數量的單位:小型蜂群應該以極大的自主權行事,與分散的指揮和控制相聯系,不被等級制度所扼殺。他們將被編入由幾個操作員(理想情況下最多七個)組成的蜂群,由擁有重要主動權的戰術指揮官領導。蜂群還應該得到一個功能性的和基本的后勤系統的支持。為此,重要的是,人機協作要盡可能地簡單和直觀;否則,蜂群在軍事行動中只能是一個技術壓艙物。在過去,蜂群后勤與地形有關,有效地限制了這些單位的行動范圍(例如,蒙古人受限于是否有放牧地)。PPAMS的技術可以克服這一歷史局限性,使蜂群有能力在空中加油,翻越地面障礙物到達補給和維護源,或者相互找到對方以交換補給。

一般來說,蜂群必須盡可能地自我維持。在這個意義上,無人機的使用可能是有用的;正如無人系統已經在民用世界中被測試用于運送和醫療目的一樣,戰場上的無人機可以為最后一英里的運送提供可行的解決方案,這是戰爭中最危險的。蜂群還可以提供智能的、具有成本效益的、人類規模的物流,增加其操作的自主性。這里應該很明顯的是,蜂群和無人機并不是競爭的對象,只是因為它們會執行不同的任務。正是因為這個事實,目標是讓雙方緊密地相互聯系和互補。蜂群和無人機之間的協調只有通過強大的網絡能力才能實現。這必須是蜂群單位的標志之一,它們必須高度連接才能協調運作。網絡提供信息,蜂群必須具有優勢,才能擁有態勢感知能力。這種優勢包括擁有干凈的信息流和破壞敵人的信息。與無人機飛行員不同,蜂群可以意識到地面上的情況,而不會因為他們的飛行能力而產生不必要的危險;事實上,蜂群應該站得足夠高,以避免小武器的射擊,并且足夠輕,以避免被標記為地對空或空對空武器的目標。

值得一提的另一個方面是,蜂群應該能夠抵御網絡或電子攻擊。蜂群可能會出現問題,但會繼續使用更傳統的通信手段進行操作;相反,無人機群需要完整和持續的信息流,如果沒有信息流,它就會直接停止運作,甚至更糟。

這樣的準備,蜂群可以在戰術上運作,在準備和獲取目標的過程中保持分散,然后聯合起來,以速度和決策攻擊敵人。與這種難以捉摸和分散的單位作戰,對任何武器系統來說都將是一個挑戰,無論它的殺傷力和破壞力有多大;此外,在空中移動的能力將有助于蜂群在戰場上的無處不在和非系統化的特性。這些單位決不能取代所有其他武器(如步兵、炮兵或裝甲兵),而應與它們協同工作。蜂群可以成為通過沖擊、通過直接或間接的對峙火力、或通過瓦解它或將它推向友好的常規部隊來瓦解敵方部隊的凝聚力的決定性因素。如果蜂群在信息、技術和機動方面具有首要地位,它們肯定能在未來戰爭中發揮作用。

這種新單位的作戰用途肯定會是在常規戰爭中。回到不恰當的無人機與蜂群的比較,前者已經在反叛亂行動中進行了測試,并顯示出不確定的結果。要想贏得戰爭,僅有精確的殺戮是不夠的。但這種觀點需要改變--無人機非常有用,但需要與其他要素相結合。敘利亞的沖突表明,如果把它們放在一個支持更多傳統力量并得到其支持的明確背景下,它們可以產生巨大的結果。蜂群將把它們的技術優勢與強大的軍事能力相結合,特別是在機動領域。有了這些新的解釋者,機動戰可以有新的細微差別。在今天的多維戰場上,空中、陸地、水面和網絡是同一場斗爭的延伸,蜂群的能力可以恢復,例如,包圍的概念。根據肖恩-J-A-愛德華茲(Sean J. A. Edwards)的說法,包圍在目標的頭腦中形成了一種感覺,即戰斗進展不順利。士兵們意識到敵人在他們的后方,就會擔心他們會失去維持生計和生存的手段--食物、水、彈藥,以及明確的逃生路線。對于一個接受過直線作戰訓練的士兵來說,從一個正面、兩個側翼和一個后方的角度來看戰場,后方出現的敵軍具有深刻的心理影響。腓特烈大帝喜歡說,敵人身后的三個人比他身前的五十個人更有價值。所以蜂群的目標始終是最大限度地擴大攻擊方向。

當然,包圍只是蜂群行動的其中一種方式。這些部隊必須被灌輸最大限度地擴大敵人的損失和最大限度地減少自己的損失的思想;是戰場和當時的突發事件決定了每次如何應用這種心態。如上所述,蜂群憑借其機動性和態勢感知,可以在許多不同的情況下行動。他們可以執行偵察任務,就像迦太基將軍漢尼拔在第二次布匿戰爭(公元前218-201年)中的輕騎兵一樣;這支古代世界的特殊騎兵部隊在意大利戰役中成功伏擊了兩名羅馬執政官,并使他們受了重傷。像他們一樣,蜂群可以跟蹤敵人,獲取信息或破壞他的信息流。此外,由于它們的性質,它們可以避免城市環境中的非常規陷阱。對于盤踞在城市廢墟中的部隊來說,如果他們知道自己面對的是一個難以捉摸的敵人,而這個敵人憑借其卓越的技術和態勢感知能力,可以從上面看到他們而不被發現,這在心理上是令人沮喪的。在這種情況下,敵人可能會失去掩護來打擊蜂群,成為其他等待目標的友軍單位所看到的。

除了這些能力(當然,這些能力也可以由無人機群來完成),蜂群可以用他們的實時判斷來處理情況,自己創造循環,而不是監督它或只是作為它的一部分(就像無人機操作員那樣)。它們也可以被指派在側翼或后方攻擊常規部隊,用對峙的火力打擊它。蜂群可以在高度上移動,以打擊例如火力反應范圍之外的坦克群,或者它們可以在機動中與常規部隊協同移動。對于這種類型的戰術,報告一個具體的歷史事件是有用的:在羅馬-塞琉希德戰爭(公元前192-188年)期間,羅馬領導人西庇阿率領軍隊穿越色雷斯(今保加利亞)。與他同行的是一支努米底亞人的騎兵隊,他們發現有多達15000名色雷斯當地人拿著武器阻礙他們通過。努米底亞人只有400人(還有幾頭大象),他們利用自己強大的機動性,從側面和后方攻擊這支龐大的敵人部隊。他們取得了勝利,而羅馬的主力部隊甚至沒有參與到這場戰斗中。今天,蜂群可以發揮同樣的作用;通過利用他們在前面討論的技能方面的優勢,他們可以粉碎比他們強的部隊,在敵人最不期望的地方對其進行打擊。然而,必須記住,與努米底亞騎兵不同,他們最好的防御是在他們的速度上(事實上,他們沒有很好的盔甲),蜂群應該有不同類型的輕武器的保護。此外,這些 "軍事祖先 "之間還有一個區別:制造沖擊的能力。例如,在漢尼拔的軍隊中,突擊部隊是老資格的布匿步兵;相反,蜂群自己可以創造沖擊,利用對峙的火力。

不可否認的是,發展蜂群涉及大量的經濟開支和技術研究。然而,如上所述,戰爭的各個組成部分都在迅速發展。一些國家,最引人注目的是中國,正在向本文討論的領域投入資金。例如,在2020年,中國撥出8500萬美元(USD)用于各種研究,包括人機聯手和蜂群。遲早,歐洲會出現一個霸權國家,它將在這些領域投入大量資源。如果美國想繼續保持軍事上的優勢,它必須超越常規思維。蜂群將使美國在不太遙遠的將來更迅速、更有力地投射其軍事優勢。

結論

無人機肯定會成為未來戰場的主角之一--這一點是毫無疑問的。但它們決不能替代人類。正如已經表明的那樣,人類和無人機在以協同和互補為特征的關系中共同發揮其最佳作用。這對組合的最佳應用可能是由蜂群提供的:擁有巨大的技術和信息優勢的士兵,但仍然是被賦予判斷力和情感智慧的人類。他們的能力將允許速度、沖擊和機動的靈活性,這在未來的戰場上可能被證明是決定性的。當然,談論目前的情況是不現實的。人們已經看到,這個項目的道路并非沒有障礙:TALOS項目的命運必須是一個銘記在心的教訓,也是一個奠定新基礎的基礎。總的來說,必須有勇氣將時間、金錢和研究投入到直到幾年前還被認為只在科幻電影中才可能實現的事情上。畢竟,如果一個人不想落后,那么他必須著眼于未來,但不能忘記過去和自己是誰。僅有機器是不夠的,因為正如安東尼奧-卡爾卡拉等人所斷言的,"高技術武器需要高質量的人員"。

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什么是多域作戰?

以下定義摘自美國陸軍訓練與條令司令部:

多域作戰(MDO)描述了美國陸軍作為聯合部隊[陸軍、海軍、空軍、海軍陸戰隊和太空部隊]的一部分,如何在競爭和武裝沖突中對抗和擊敗能夠在所有領域[空中、陸地、海上、太空和網絡空間]與美國抗衡的近鄰對手。該概念描述了美國地面部隊作為聯合和多國團隊的一部分,如何在2025-2050年的時間框架內威懾對手并擊敗能力強大的近鄰對手。

MDO為指揮官提供了許多選擇,以執行同時和連續的行動,利用出其不意以及快速和持續地整合所有領域的能力,給對手帶來多種困境,以獲得物質和心理上的優勢以及對作戰環境的影響和控制。

多域作戰的關鍵元素

  • 滲透敵方的反介入和區域拒止(A2/AD)系統(分層和綜合遠程精確打擊系統、沿岸反艦能力、防空系統、遠程火炮和火箭系統),使美軍能夠進行戰略和作戰機動。

  • 破壞--擾亂、降低或摧毀A2/AD系統,使美軍能夠進行作戰和戰術機動。

  • 利用由此產生的機動自由,通過擊敗所有領域的敵軍來實現作戰和戰略目標。

  • 重新競爭--鞏固各領域的成果,迫使其以對美國和盟國有利的條件恢復競爭。

需要什么樣的軍備解決方案?

  • 戰爭的速度和決策的速度可以說從來沒有像今天這樣快過,而且明天可能也會這樣。

  • 在陸、海、空、天,甚至網絡領域運作的資產的密切協調,以促進ISR活動和對敵對目標的殺傷鏈,需要精確性,以及在各種平臺上 "蓄勢殺傷 "的能力。

  • 系統的通用性可以減少后勤的負擔,簡化培訓和維護,并有助于確保各平臺的性能一致、可靠。

  • 基于成熟技術的解決方案能夠迅速投入使用,并為作戰人員增加更多的靈活性和選擇,是一種力量的倍增劑。

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1 引言

在面對同行競爭對手的遠程精確火力威脅時,已經提出了很多關于重新加強西方空中優勢的新作戰概念。大多數專家主張采用更加綜合的軍隊方法,以高節奏的方式將多種軍事困境強加給對手。基于網絡協作的有人和無人資產將重新獲得戰斗力和機動能力。這樣一來,對手將被迫根據不確定的選擇做出決策,從而危及其行動結果。這樣一種新模式涉及多域作戰(MDO)概念。

多域作戰可以被描述為在一個領域內利用來自所有領域的傳感器和效應器產生軍事效果的能力,以及將指揮和控制(C2)下方給盡可能低的級別。倡導平臺整合和C2鏈中的輔助性,構成了重新加強部隊靈活性、復原力和反應力的基線。戰區的聯合部隊指揮官(JFC)將作為MDO的協調者。他們將有能力在戰術指揮官之間分配傳感器和效應器以執行專門的任務,在所有領域之間同步效果,并根據需要將任務的控制權下放到戰術邊緣。

這可以通過一個被稱為多域作戰云(MDCC)的包容信息技術和通信(IT & COM)的生態系統實現,形成一個由跨域的可操作傳感器、效應器和C2節點組成的作戰網絡。利用北約的C3分類法,MDCC將提供一種手段,以實現和加強北約國家和合作伙伴的互操作性,從而提高作戰效率。

下文將通過2040年的一個虛構的作戰場景來說明整合和輔助的原則,并強調其在作戰角度和MDCC功能要求方面的結果。

2 在行動的早期階段,MDCC作為一個包容性的助推器

虛構的作戰場景從"空軍保護"開始,在一個國家對其少數種族進行了令人無法接受的突襲之后,隨后轉變為空中前沿基地作戰(A2BO)。聯合國(UN)授權北約進行一場軍事行動。北約部隊包括一個擁有新一代戰斗機(NGFs)和遠程航母(RCs)的下一代武器系統(NGWS)中隊,一些增強型傳統戰斗機,一個C2機載平臺,加上光學、雷達和通信衛星群,油罐車,網絡資產和地面特種部隊。一個帶有兩棲部隊的航母戰斗群也加入了該作戰區。

關于空軍保護,目標是防止任何空襲和對少數民族聚集地的騷擾進行反擊。在這個階段,聯合部隊司令部決定將空軍指定為受援部分,受援部分是特種部隊和海軍。因此,聯合部隊空軍部分指揮官(JFACC)負責戰術層面上所有空中平臺的指揮。

為了應對襲擊,JFACC需要一個由多領域傳感器輸入(空中、陸地、太空和網絡)建立的完全認可的畫面。探測特定社交網絡上的公眾騷動,結合特種部隊和天基資產的實時情報監視偵察(ISR),就可以從NGWS在動亂地區上空迅速展示武力。此外,任何支援該國家并呼吁對少數種族實施暴力的社交網絡都將受到網絡反擊,使其無法運作。

在行動的這一階段,MDCC是基于共享的開放式IT和COM架構,將所有可用的傳感器互聯起來形成包容性的助推器。它正在提供一個由實時ISR收集和過去情報融合形成的共同畫面。這樣一來,MDCC提供了一個高水平的態勢感知能力,以便根據JFC的指令,從JFACC到未來作戰航空系統(FCAS)任務指揮官層面,可以適當地開發和提出軍事行動選擇。

3 多域作戰中的不同需求

該突襲國家向少數種族聚集地發射了幾枚地對地中程導彈,造成了人員傷亡,局勢迅速惡化。此外,該國家啟動了他們所有的綜合防空系統(IADS),特別是遠程導彈。根據新的聯合國決議,北約立即決定改變其軍事態勢。聯盟下令破壞該國家的綜合防空系統,同時確保北約的戰略主動權,以便在以后需要時進行兩棲攻擊。

總體目標是堅定地應對襲擊,同時保持對升級態勢的控制。JFC收到來自戰略層面的指令,進行空中前沿基地作戰(A2BO),以消除該國家的空軍基地,阻礙其奪取少數種族聚集地控制權的 "既成事實"戰略。這些A2BO的目的是擴大空軍的行動選擇,同時減輕所有航空資產在脆弱作戰基地的風險。A2BO還必須提供更大的靈活性和超越該國家行動的能力。在戰斗附近,分散的空中作業點(AOL)可能有助于空中打擊,但也將有助于對方反介入空中阻斷(A2/AD)。

在從JFC分配額外的資產后,JFACC現在負責用地面、海基NGWS和來自防御與干預護衛艦(FDI)的巡航導彈對該國家空軍基地進行交戰。然而,根據局勢演變和對航母戰斗群可能出現的突發威脅,JFC在JFACC和聯合部隊海上組成部分指揮官(JFMCC)之間保持NGWS和FDI的反應性和動態重新分配。因此,JFMCC在與JFC立即同步后,將能夠向JFACC提出實時空中任務指令(ATO)或空域控制指令(ACO)的變更要求。

因此,這些由北約領導的持久前線空軍必須能夠使用彈性的、低特征的、低維護的、大量的有人和無人駕駛航空資產進行防御性和進攻性反空作戰。其目的是通過建立更加分散的、有彈性的和難以定位的AOL,形成針對A2/AD能力的效果,而不存在力量集中的相關脆弱性。這支部隊包括NGFs、各種RCs(包括傳感器和效應器)、增強型傳統戰斗機和空中戰術運輸機,作為戰區內武器、無人平臺、燃料和后勤支持的運輸工具,所有這些都通過動態利益共同體運作。根據AOL和NGF之間的通信狀態,特定的 "多域戰術功能 "將被委托給駕駛艙,以允許FCAS任務指揮官承擔 "動態目標 "和 "時間敏感ISR "的控制權。由于戰區的延伸,NGF加上衛星群將從擴展的態勢感知中受益,并在需要時承擔更廣泛的控制責任,與C2機載平臺上的 "前線控制小組 "已經承擔的責任并列。

4 復雜MDO中MDCC內的網絡可選系統

將A2BO與JFACC和JFMCC的網絡結合起來,可以在MDCC內實現 "網絡可選系統"。這種 "網絡可選系統 "在可用時利用 "集中式網絡",并在與上級當局隔絕時在戰術邊緣的可用平臺中形成 "機會網絡"。在這里,MDCC是這種復雜MDO的助推器。一方面,MDCC整合了從JFC到戰術指揮官的所有決策過程(從計劃到評估再到執行),包括部隊分配和效果同步,為跨領域的動態支持/支援框架鋪平了道路。另一方面,它提供了所有指揮官之間的輔助性,允許在盡可能低的級別上授權C2,如AOL和NGF。

在成功的A2BO之后,北約希望利用這一情況,并指揮開展兩棲行動,以充分保障少數種族的安全。在這次行動中,JFMCC被指定為被支持的司令部,空軍和特種部隊則是被支持的司令部。所有平臺都有可能在海軍的授權下用于兩棲作戰。MDCC將使JFMCC能夠將所有領域的傳感器和平臺整合到大型海軍計劃演習艦隊中,并在需要時將C2授權給最佳海軍平臺指揮官。

5 結論:MDCC是一個可聯網的按需分配系統

這個虛構的場景說明了通過所有決策過程進行整合和輔助的必要性。這樣做有助于形成一個可靠的技術環境,以高作戰節奏產生全球戰斗力,整合所有領域的機動性,而不存在力量集中的弱點,并因此給對手帶來多種困境。這種技術環境是由MDCC提供的,它可以被描述為一個 "定制網絡系統",包括從后方到邊緣的所有可用平臺。因此,如前所述,MDCC是動態分配部隊和分配C2的MDO助推器。

作為新技術的設計者和提供者,工業界隨時準備支持武裝部隊塑造MDO作為一種新的作戰模式。考慮到利害關系,兩者之間強有力的伙伴關系對于確保徹底掌握需求和設計MDCC而不過早選擇某些技術方案至關重要,因為這將阻礙未來的MDO。在作戰概念和技術解決方案方面,這一旅程仍處于早期階段。只有攜手合作才能應對未來的挑戰。

作者

Brigadier General準將(退役)(法國空軍)1987年畢業于法國空軍學院,2003年畢業于美國空戰學院。他有3000個飛行小時(美洲虎、幻影2000D),執行過122次戰爭任務,并作為總部官員擁有C2專業知識。他于2021年加入空中客車公司,擔任FCAS多領域行動的高級運營顧問。

Thomas Vin?otte上校(退役)(法國空軍)于1987年畢業于法國空軍戰斗機飛行員,2003年畢業于戰爭學院。他有超過3300個飛行小時(美洲虎、幻影F1CR、幻影2000 RDI和幻影2000-5),執行了83次戰爭任務,包括一次彈射,并作為總部官員擁有C2專業知識。他于2019年加入空中客車公司,擔任FCAS高級運營顧問。

Laurent le Quement于1996年畢業于阿斯頓大學。在2010年加入空中客車公司的發射器部門之前,他曾在汽車和轉型咨詢部門工作。在2018年成為FCAS的營銷主管之前,他在業務發展和創新方面擔任過許多職位

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無人機群可以在海上、陸地、空中甚至太空中使用,從根本上說是一種依賴信息的武器。迄今為止,還沒有任何研究從信息戰的角度來研究無人機群。本文利用開源研究和定性推理,探討了這些蜂群對信息的依賴性以及由此產生的與信息戰領域--電子、網絡、空間和心理--的聯系。總的來說,文章對這一重要的新興技術如何融入更廣泛的國防生態系統提供了見解,并概述了加強相關信息戰能力的實用方法。

關鍵詞:信息戰、無人機群、無人系統、網絡戰、電子戰

無人機群來了。在以色列2021年與加沙的沖突中,該國軍隊成為第一個在戰斗中部署無人機群的國家。在俄羅斯和烏克蘭正在進行的沖突中,俄羅斯部署了卡拉什尼科夫KUB-BLA游蕩彈藥,據說這種彈藥能夠(或將會)形成蜂群。俄羅斯還擁有一種尚未部署的柳葉刀彈藥,具有創造空中雷區以瞄準無人機和其他飛機的潛在能力。

美國及其盟友和對手正在尋求合作性的無人機群技術。這種追求并不奇怪。無人機群在每個沖突領域的每個軍種都有應用,從步兵支援和后勤到核威懾。整個聯合部隊的軍事領導人必須考慮,隨著技術的成熟和進入戰場,無人機群與現有能力和戰爭形式的關系。這些想法應貫穿于未來的概念、采購決策、演習、訓練、計劃和行動,以考慮到友好和敵對的使用。本文研究了一個更大挑戰:無人機群和信息戰。

盡管無人機群可以在陸地、海上、空中甚至太空中行動,但它們從根本上說是依賴信息的武器。每個蜂群的共同點是需要在無人機之間保持穩定的通信聯系,確保信息得到有效和適當的處理。事實上,蜂群是 "能夠協調其行動以完成共同目標的多個無人駕駛系統"。 蜂群的許多獨特優勢也來自于信息共享。

無人機群的優勢來自三個關鍵領域:機群規模、定制化和多樣性。擁有更多傳感器和彈藥的大型機群能力更強,可以進行大規模攻擊;但是,機群必須處理來自更多無人機的輸入。靈活的蜂群可以增加或刪除無人機以滿足指揮官的需要,可以分成較小的群體,從多個方向攻擊或打擊不同的目標,并在增加或刪除無人機時處理信息輸入的變化。多樣化的機群可以納入不同類型的彈藥和傳感器,并允許緊密結合多領域打擊,增加新類型的信息源,并在無人機以不同的速度和不同的環境風險移動時產生協調挑戰。信息失效意味著碰撞的風險和能力的喪失。

這些能力使信息共享所支持的新型戰術成為可能。正如保羅-沙爾寫道:"蜂群將是一種更有效的、動態的、反應迅速的戰斗組織模式。"蜂群可以集中火力攻擊目標,也可以分散和重組以反擊。實現這些壯舉需要高水平的穩定通信。

支持技術也依賴于信息。機器視覺--機器的觀察能力--需要大量的數據來訓練算法。感應器無人機使用這些算法來收集和分享關于敵方防御、可能的目標和環境危害的信息。與單個無人機一樣,蜂群作為一個整體或外部控制系統必須處理在現場收集的大量信息。處理速度會影響蜂群的戰場價值,因為較慢的算法速度意味著較慢的決策速度。雖然蜂群可能不包含機器視覺,但隨著蜂群規模的擴大,人類控制者將面臨類似的挑戰。

信息依賴性意味著必須在信息戰的背景下考慮無人機群。根據美國國會研究服務部的說法,美國政府對信息戰沒有一個正式的定義。實踐者通常將信息戰定義為 "使用和管理信息以追求競爭優勢的戰略,包括進攻和防御行動"。這種戰略包括電子戰、網絡戰和心理戰。也包括空間戰,因為位置、導航、時間信息和基于衛星的通信是無人系統的關鍵信息來源。

當然,注意到信息依賴性并不意味著行為者會成功地認識或利用這種依賴性。盡管俄羅斯軍方早已認識到電子戰在對抗無人機方面的重要性,但在烏克蘭沖突期間,軍方似乎在落實這一知識方面遇到了困難。例如,社交媒體上發布的視頻似乎顯示,烏克蘭無人機在沒有俄羅斯電子戰保護的情況下靠近俄羅斯車輛。俄羅斯軍方和其他國家也可能在網絡、太空和心理戰領域努力實施這種知識。

本文研究了無人機群與信息戰四個方面(電子、網絡、空間和心理)的關系,并探討了人工智能(AI)和機器人技術,它們支持其他領域并影響無人機群的信息戰脆弱性。文章最后提出了政策建議

電子戰

在巴德學院無人機研究中心對反無人機系統的審查中,電子干擾是最受歡迎的反無人機攔截系統。這種受歡迎程度并不令人驚訝;電子干擾代表了一種潛在的廉價、可重復使用的擊敗無人機的方法,不管是否是蜂群。人類必須向無人機提供任務參數、發射決定,有時還必須進行實際控制。中斷蜂群內的控制和信息共享會擾亂無人機。如果通信中斷,人類就不能設定或修改任務,或指揮打擊或發布撤退命令。無人機群更依賴于通信,特別是電磁波譜上的通信。

盡管無人機可以根據簡單的規則創建蜂群,但通信對于復雜的行為來說是必不可少的,特別是在軍事背景下的蜂群,因為戰場上的地形各不相同,戰斗人員的數量和配置也在變化,而且采用了一系列的戰斗戰術。因此,通信對于防止無人機-蜂群的碰撞以及協調運動和攻擊決策是必要的。如果無人機無法溝通,蜂群就不能作為一個統一的單位運作,不能協調搜索目標,也不能分享成功的識別結果。此外,無人機不能協調攻擊,即一些無人機攻擊一個目標,另一些則攻擊另一個目標。沒有通信,無人機群的價值就會喪失。

電子攻擊可以模仿友軍信號,操縱整個蜂群的通信。例如,據報道,2011年,伊朗通過干擾無人機的通信并操縱全球定位系統迫使其在伊朗降落,從而俘獲了一架洛克希德-馬丁公司的RQ-170 "哨兵 "無人機。如果一個國家允許無人機在沒有人類控制的情況下開火(這絕不是肯定的),對手也可以發送信號,表明對手在一個友好的位置,可能會導致蜂群向該位置開火。

蜂群通信架構--因此,破壞或操縱無人機蜂群的方法--在不同的蜂群中是不同的。蜂群通信通常依賴于電磁波--無線電波(例如Wi-Fi)、紅外線和光學--但聲學信號對于水下無人機可能是必要的,因為電磁信號在水下傳播得不好。因此,頻譜管理對于確保蜂群內部和蜂群之間以及任何控制站的信號是不沖突的非常重要。蜂群控制結構要求將信號傳遞給正確的無人機,如果蜂群中的無人機被禁用或破壞,這將是一個挑戰。

信息在整個蜂群中的傳播方式也可能不同,這可能會影響破壞或維持通信的機制。在集中控制的蜂群中,一個領導者可以協調分配給蜂群中每個成員的任務。在分散控制的蜂群中,無人機與離它們最近的無人機溝通,導致出現成群行為。從理論上講,這種行為消除了全球通信的需要。但是,實現分散控制的簡單算法可能不足以應對復雜、動態的軍事環境。

未來的發展可能會減少蜂群對電磁波譜的依賴。新技術根據不同的物理原理提供通信渠道,如量子通信。另外,無人機可以通過stigmergy間接地協調它們的行動。螞蟻等昆蟲會在潛在的食物來源上留下信息素痕跡,而跟隨的螞蟻如果也找到了食物,也會留下它們的信息素。先進的無人機群可以采用類似的方法。

螞蟻為無人機群提供了另一個教訓:角色的多樣性。蟻群中的螞蟻采用專門的角色,最明顯的是在蟻后和工蟻之間。同樣,蜂群可以納入通信無人機,將可用的機載功率用于加強信號,作為交換通信的備用節點,或使用不同的信號類型來發布撤退命令。無人機群還可以混合集中式和分散式的通信方法,以提高復原力。例如,蜂群可以依靠分散式通信,并有一個備用的集中式通信系統來對抗干擾。這種方法將需要大量的技術開發,以防止兩種通信方式之間的沖突。

隨著無人機群越來越自主,來自群外的基于電磁頻譜的信息就越來越少,對人類輸入的需求減少意味著對一些通信渠道的需求減少。然而,這種自主性是有代價的,那就是操縱或破壞自主系統的新機會。

從理論上講,先進的無人機群可以獨立于外部控制,但政策和技術上的挑戰給自主權設置了上限。美國防部目前的政策不允許無人平臺上的半自主武器在通信功能下降的情況下選擇和攻擊目標,也不允許自主武器在沒有有意義的人類輸入的情況下用致命武力攻擊人類。自主的、復雜的戰略決策,如評估目標對整個戰爭結果的價值,如果沒有通用的人工智能,可能是不可能的,而通用人工智能在短期內不太可能出現。因此,在可預見的未來,將需要一些電子通信。電子戰也越來越與網絡戰聯系在一起。

網絡戰

網絡攻擊可能試圖使無人機群失靈、控制、操縱或滲出信息。蜂群必然擁有單個無人機的所有網絡安全漏洞,包括容易受到反認證攻擊(阻止控制器操作無人機)、代碼注入和代碼更改、利用零日漏洞以及數據外流。更多的無人機也意味著有更多的機會來攻擊系統。

網絡攻擊可以通過反認證攻擊或代碼注入或更改來實現無人機控制系統。使人類控制失靈或改變代碼,使無人機引擎或螺旋槳不能動彈,可能會導致蜂群崩潰。墜落的無人機可能與其他無人機或其他友好資產相撞。禁用傳感器可能導致無人機群盲目飛行,導致碰撞或阻止識別對手的防御系統和其他感興趣的目標。作為一個民用例子,研究人員在2015年7月利用網絡漏洞使一輛吉普切諾基?的剎車失靈。限制無人機的移動為對手提供了戰場優勢。更巧妙的是,網絡攻擊可以利用無人機群的信息處理算法。通過提供不正確的數據、重放攻擊(重復或延遲有效的信息傳輸)、注入惡意的代碼或改變現有的代碼來實現對無人機控制和任務分配算法的簡單操縱,可以造成重大破壞。如果操縱使無人機無法檢測到彼此,它們可能會發生碰撞。如果不能檢測到環境危險,可能會導致崩潰,只需輸入舊的視頻或圖像數據,使蜂群不能 "看到"它前面的建筑物。由于錯誤是不可避免的,增加錯誤風險(但不一定導致錯誤)的代碼修改可能會在很長一段時間內沒有被發現。對手引起的錯誤可能會出現在正常的計算機錯誤中。另外,網絡操縱可能會減緩信息處理、決策或物體識別,使蜂群更容易受到反蜂群防御的影響。算法破壞甚至可能發生在生產過程中。

機器學習和相關技術的進步使對手能夠創建和傳播高度復雜的假圖像和視頻,或利用網絡滲透將其注入數據收集中。假數據可能導致圖像和視頻分析軟件得出錯誤的結論,錯過威脅,或將非戰斗人員作為目標。如果在多個無人系統中使用相同的軟件,對手可能會造成大規模傷害。

最重要的是,對手可以通過改變控制算法的代碼或提供不正確的數據,使無人機群認為一個友好的目標是一個對手,從而將無人機群的能力轉為自己的利益。另外,敵方可以命令蜂群離開受威脅的區域或進入敵方的火力范圍。對手也可能使蜂群安全地進行收集和研究,以獲得關于蜂群能力的獨特情報。對網絡操縱的脆弱性和自主性水平是相互關聯的。

更多的自主性意味著更復雜的計算系統,有更多的利用機會和更大的錯誤風險。具有自主導航、運動或瞄準系統的無人機可以在沒有人類控制的情況下運行,并可以被操縱。同樣,對于更大的、異質的蜂群來說,協調可能更加困難,這提高了災難性失敗的風險。識別滲透在大型蜂群中也更具挑戰性,因為對手可能只攻擊蜂群中的一架無人機。

最后,對手可以通過訪問無人機之間或無人機與控制站之間的通信鏈路或無人機本身的內部控制系統的軟件和固件,尋求從蜂群中滲出數據。這些策略可以讓對手收集關于蜂群位置和活動的情報,以改善防御,從預期的攻擊區域撤退,或酌情準備反措施。通過更好地了解使多架無人機以蜂群形式運作的算法和程序,數據滲出也可能促成更多的破壞性行動。這種理解也將更好地使行動者能夠創建他們自己的蜂群。

空間戰

無人機群通常依靠空間資產進行地理定位,而在地平線上行動的無人機群需要空間資產進行指揮和控制。如果衛星被禁用或摧毀,蜂群可能無法有效運作,或者根本無法運作。然而,最近的技術發展表明,隨著時間的推移,空間領域的依賴性可能會降低,而且信息戰的最有可能的層面不再是無人機群的要求。

許多無人機群依靠全球導航衛星系統(GNSS)來引導它們,GNSS航點可用于定義所遵循的路徑或要避免的區域,識別感興趣的目標(如用于情報收集的對手設施的位置),并引導機群返回發射位置。衛星也可以作為指揮和控制信息的中繼站。

目前,無人機群在相對較短的距離內運行,沒有必要進行衛星通信。隨著技術的發展,無人機群可能在更遠的距離上運行,這些更遠的距離可能需要基于衛星的通信來更新任務目標,給予許可,或提供其他命令。在未來,蜂群中無人機之間的通信甚至可能需要空間資產來覆蓋長距離。

停用或摧毀衛星將使依賴衛星進行地理定位或指揮命令的蜂群無法有效運作。無人機將變得無效,并開始徘徊而不知道該做什么或去哪里。在一個敵對軍事力量主要依賴無人系統的世界里,在大范圍內禁用地理定位可能被證明是毀滅性的。

技術的進步可能減少或可能減輕基于空間的風險。蜂群可以使用外部的全球定位系統節點來幫助定位。一個研究小組使用與全球定位系統相連的浮標,讓水下無人機在不直接進入該系統的情況下定位其位置。一個類似的概念可以通過使用從已知位置(如支持車輛)傳輸的信號來幫助地面或空中車輛進行地理定位。另外,新的導航概念可能會消除對全球導航衛星系統的需求,盡管這些概念在軍事上的成功程度還不清楚。與電子戰一樣,更多的無人機自主性降低了對外部、天基信號的需求。

心理戰

無人機群與心理戰的關系最小。但可能用于傳播宣傳小冊子是個例外,然而,與現有的宣傳手段相比,蜂群似乎沒有什么有意義的優勢。然而,無人機群和更廣泛的自主武器可能會成為錯誤信息、虛假信息和惡意信息的對象,因為全球和公共規范圍繞著機群和自主武器的使用形成。由于擔心對平民的風險和放棄人類控制的道德問題,越來越多的運動正在尋求禁止自主武器。越來越多的人支持這一運動,包括在一些北約成員國。例如,根據2019年1月的益普索民意調查,%的德國人反對使用自主武器。同樣,由于大規模傷亡的可能性和目前機器視覺系統的脆性,武裝的、完全自主的蜂群可能會帶來類似于傳統大規模殺傷性武器的心理影響和風險。"大規模殺傷性武器 "一詞帶有強烈的規范意義,圍繞其使用和擴散的污名。

無論這些公眾運動是否轉化為全球政策的變化,它們都可能為戰略信息行動創造機會,以播種分裂。例如,行為者可能會放大關于使用蜂群和自主武器的說法,以鼓勵內部和伙伴國家反對戰爭努力。反之,行為者可能會對他人進行虛假指控,以達到同樣的效果。核實自主武器是否真正自主的挑戰使得真相與虛構難以區分。無人機群的自主性可能更容易證明,因為一個人有可能控制一個由幾十架無人機組成的小群,但沒有人能夠合理地控制幾千架無人機。駁斥關于無人機群自主使用的錯誤說法則要難得多。

人工智能和機器人技術

人工智能和機器人技術的進步是無人機群所有方面的基礎,并影響到對信息戰的脆弱性和復原力。這些技術的改進可能會導致更好的瞄準算法、蜂群任務分配算法和更大、更復雜的蜂群,也會影響可能被蜂群使用或對抗的電子戰、網絡戰和空間戰系統。在戰場上更多地使用人工智能和機器人技術也可能為心理戰創造更多機會。

機器人和人工智能可以改善進攻性電子戰和網絡戰能力。機器學習可以加強電子戰的目標定位,創造更有效和自動化的網絡攻擊。例如,機器學習可以實現更好的頻譜和功率分配、網絡釣魚檢測、網絡入侵檢測和其他活動。事實上,據報道,中國人民解放軍戰略支援部隊正在將機器學習與網絡戰和電子戰相結合。此外,機器學習的進步可以使用戶通過網絡手段向友好或敵對的數據集添加更好的深度假象。研究人員也在探索使用機器人作為電子攻擊和網絡攻擊的平臺。

人工智能的進步也有可能改善電子、網絡和空間對抗措施。基于人工智能的網絡防御技術為網絡入侵檢測提供了巨大的好處,包括提高準確性、自動響應和吞吐量。另外,機器人系統可以被用來在其他系統退化或被破壞的地方形成一個臨時的通信網絡。例如,Swarm Technologies的SpaceBEE衛星為互聯網連接的設備形成了通信網絡。單個或多個機器人可以作為中間人,支持穩定的通信。

機器人系統非常適合太空戰;它們不需要維持生命的設備,這使它們的成本更低。天基機器人可以用來攻擊對手的衛星或收集信息。多個天基機器人可以操縱空間碎片進入軌道,以打擊對手的衛星或發動分布式的協調攻擊。當然,天基蜂群可能有不同于地面蜂群的技術挑戰,特別是成功的移動和協調。

戰場上更多的人工智能和機器人意味著有更多的機會指責對手違反新生的自主武器規范,因此,有更多的機會發動心理戰。人工智能的改進可能會抵消這種擔憂的一部分。活動家們的一個擔憂是,眾所周知,機器學習是很脆弱的,因為訓練數據可能是有偏見的或不完整的。加強測試和評估、合成數據和數據共享可能會減少風險,并提供反信息的機會。如果不仔細檢查訓練數據,就很難判斷機器學習系統有多強大,甚至不可能。敵人可能會謊稱機器學習系統未經測試且設計不良,導致平民面臨高風險,而反駁這種說法將非常困難,甚至不可能。因此,廣泛部署這些系統可能會導致對違反戰爭法的指控增加。

政策建議

無人機群對信息戰的依賴對軍方的成功行動有幾個影響。

對無人機群和信息戰之間的關系進行更深入的研究是必要的,應該探索信息互動的技術特征,信息環境如何影響戰術使用,以及戰術使用如何影響作戰和戰略環境。一些研究可以進行建模和模擬,以評估不同的無人機群配置對信息攻擊的復原力。模擬和戰爭游戲可以探索無人機群在特定信息相關角色(如電子攻擊)或作為反衛星武器的相對價值。

分析的重點應該是信息競爭在不同類型的沖突中如何變化(同行對同行,同行對近同行,以及不對稱),不同形式的通信對電子攻擊的彈性和無人機群如何適應更廣泛的頻譜分配,以及納入無人機群的新概念以及它們如何與信息戰互動。

友好無人機群的研究和開發必須包括對信息攻擊的加固。蜂群內的通信渠道、信息處理系統以及較遠距離的指揮和控制系統都必須得到保護。某些系統(如物體探測算法)將不針對蜂群。一些有希望的信息加固研究已經開始,如國防高級研究計劃局關于可在GNSS否認的環境中操作的蜂群的工作。無人機群的加固程度應取決于任務以及機群可能面臨的基于信息的攻擊的可能性和類型。

美國還應該對各軍種的信息戰能力進行全面審查。有跡象表明,美國空軍和美國陸軍面臨著電子戰的挑戰,盡管美國海軍沒有。美國陸軍卓越網絡中心的指揮官約翰-莫里森少將直言不諱地說:"當涉及到電子戰時,我們的武器不夠用。我們被同行和接近同行的競爭者所淘汰。"最近的報告也描繪了軍事網絡安全的負面形象。2018年10月政府問責局的一份報告 "發現從2012年到2017年,[國防部]測試人員經常在幾乎所有正在開發的武器系統中發現關鍵任務的網絡漏洞。"國防部在招募網絡戰士方面的困難以及硅谷和該部門之間日益擴大的分歧加劇了這一挑戰。 美國在太空也面臨越來越多的反對。國防情報局最近的一份非機密報告發現如下。

  • 俄羅斯等的軍事理論表明,他們認為空間對現代戰爭很重要,并將反空間能力視為降低美國和盟國軍事效力的一種手段。俄羅斯等都發展了強大和有能力的空間服務,包括天基情報、監視和偵察......。俄羅斯等都在發展干擾和網絡空間能力、定向能武器、在軌能力和地基反衛星導彈,可以實現一系列可逆轉到不可逆的效果。

該審查應評估軍事信息戰的真實狀況及其與對手發展的一致性,確定改善信息戰能力和組織的具體建議,并為國防工業和知識分子提供一套非保密的建議和指導,說明他們的努力如何能夠支持更廣泛的信息戰活動。

根據審查結果,美國軍方將能夠在研究和發展進攻性信息戰能力(例如,電子干擾和進攻性網絡武器)方面進行有針對性的投資,以擾亂、操縱或以其他方式擊敗可能被用來對付美國軍隊的對手無人機群。這種投資也將有利于未來戰爭的其他方面--從對抗無人系統和依賴信息的戰爭概念到破壞敵方的供應鏈。

相關的能力應該在組織上進行整合,機器人技術、電子戰、網絡戰和太空戰的發展應該為無人機群的獲取、研究和開發、戰爭游戲、概念和理論發展以及相關培訓提供參考。由于無人機群的信息挑戰對每個軍種都是一樣的,因此應盡可能在聯合層面開展活動。更好地整合信息領域的各個組成部分對非蜂群無人系統也是有用的,因為本文的許多分析也適用于它們。

對敵方無人機群和相關信息戰方面的情報收集也很重要。針對無人機群技術操作的情報收集將幫助軍方了解如何操縱或破壞對手的無人機群,并確定秘密行動的機會,如毒害用于機器視覺算法的數據收集。其他明顯的情報收集目標是結合信息戰能力的對手組織(例如,中國人民解放軍的戰略支援部隊)。收集到的信息將有助于軍方了解可能針對美國和戰略伙伴無人機群部署的能力。

在部署無人機群之前,未來的指揮官應評估戰場上的信息戰情況,以告知將使用的機群類型及其組成。例如,指揮官可以包括更多的通信無人機以提高生存能力。應該建立培訓、演習和戰爭游戲,以幫助指揮官發展和行使這種判斷。此外,將信息戰要素納入更廣泛的戰備和訓練活動中,將使指揮官了解失去對信息環境控制的挑戰。指揮官還可以考慮部署反電子戰武器,以支持無人機群在被拒絕的環境中使用。

如果美軍尋求大量使用無人機群,它還必須計劃減輕由此產生的心理戰風險,并采取措施使這些行動更加透明,確保適當的人力控制,前提是這種透明不會給對手帶來好處。例如,美國可以通過將國防部指令3000.09 "武器系統的自主性"下的現有限制變成具有約束力的法律,或通過關于自主武器能力的新的透明度政策,對自主武器采取更有力的限制。這些限制可以伴隨著昂貴的承諾,如投資于自主武器的核查措施。

結論

與其他任何武器系統相比,無人機群更依賴于信息。幾乎每一種與蜂群有關的能力都需要掌握信息流,使蜂群規模擴大,采取復雜的行為,并同時在多個領域運作。然而,這些優勢也構成了一個重要的弱點。癱瘓、破壞或操縱蜂群通信、信息處理和地理定位可以使蜂群喪失能力或被打敗。

沒有任何軍事技術存在于真空中。軍事是一個高度復雜的系統,許多技術領域是相互依存的。高級領導人必須考慮新技術在更廣泛的軍事生態系統中的作用,因為近視和失敗是快速的朋友。

扎卡里-卡倫伯恩

扎卡里-卡倫伯恩是沙爾政策與政府學院的政策研究員,是美國國家恐怖主義與反恐對策研究聯合會非常規武器與技術項目的研究成員,是ABS集團的高級顧問,并被正式宣布為美國軍隊的 "瘋狂科學家"。他是自主武器、無人機群、大規模殺傷性武器和涉及大規模殺傷性武器的恐怖主義方面出版物的作者。

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隨著美國為大國競爭而重組其軍隊,戰場的有效性將取決于美軍是否有能力超越其近似競爭對手的決策周期。速度是關鍵--軍隊如何快速從其傳感器中收集數據,分析數據,辨別重要信息,將其發送給相關作戰人員并作出最佳反應。一支日益一體化和互操作性的部隊,對共同作戰環境有共同理解,對于軍隊完成能力融合至關重要。

美國防部聯合作戰概念(JWC)描述了全域作戰,并設想了一個聯合殺傷網,它可以通過全域聯合指揮和控制(JADC2)的支持概念,快速有效地將任何傳感器與任何投射能力聯系起來,這就是融合的原則。實現融合要求各軍種之間專注聚焦,確定優先次序并進行協同。美國陸軍將在JADC2中發揮核心作用,因為它為作戰和戰術網絡的發展提供信息;為JWC提供后勤骨干;并在一系列與各部門、機構和國際合作伙伴的合作實驗中測試融合。

0 概述

  • 議題:隨著美國軍隊為大國競爭而進行的轉型,戰場效率將在很大程度上取決于其超越同行競爭對手決策周期的能力。

  • 聚焦范圍:描述了陸軍和聯合實施JADC2的情況。

  • 觀點:

    • 在一個共同的作戰環境中,數據管理和共享對于軍隊實現必要的能力融合至關重要。
    • JADC2要求國防部和陸軍進行變革,特別是在數據共享、網絡支持能力、決策周期中的人工智能(AI) 以及對部隊結構的調整方面。
    • JADC2是關于獲取數據和有效連接;它不是一個特定的平臺。

1 戰略環境

在2020年以后,美國軍隊必須具有戰略上的敏捷性、反應性和致命性。中國和俄羅斯正在大力投資,以減輕美國在陸地、空中、海上、太空和網絡空間各個領域的能力。

  • 通過快速移動平臺維持的反介入/區域拒止(A2/AD)能力,爭奪進入戰場的機會。
  • 利用日益增長的城市化和其他阻礙視距瞄準的地形。
  • 利用戰略上敏感和動態的環境。

在有可能限制聯合部隊戰略部署和使用其部隊能力的情況下,需要一個現代化的指揮和控制(C2)機構,能夠迅速匯集美國及其盟國的所有能力,以威懾,并在必要時擊敗近鄰和其他競爭對手。

1.1 遺留系統的不足之處

目前的C2項目使用的是幾十年前的平臺,"沒有針對未來沖突的速度、復雜性和殺傷力進行優化"。目前的平臺各軍種不能有效地利用或發送數據、命令給其他軍種,而且它們的結構不能支持實現未來的C2。2018年國防戰略(NDS)強調了C2系統現代化的重要性,指出在退化的環境中未來的戰斗將以速度、更多的自主權和分布式的單位獲勝。

2 聯合作戰概念(JWC)

美國防部領導層設想了一個在戰場上沒有界限的未來,圍繞著一個統一的C2系統,其中一個多領域的方法--參與和整合地面、空中、海上、網絡和空間作戰--對于挑戰一個近似的對手是必要的。JWC是一個關鍵的概念,并且正在推動未來的研發和采購,同時也在整合作戰指揮部的審查和服務計劃。因此,該概念的發展是國防部的一個優先事項。

圖:全域聯合指揮與控制(JADC2)通過實時終端用戶報告和協作規劃,協同多個數據源,在國防支持民事當局行動期間,準確地在聯合特遣部隊民事支持(JTF-CS,美軍機構) 可能需要的地方提供支持能力。

注1:聯合作戰概念的四個支持性概念

  • 指揮與控制
  • 火力
  • 后勤
  • 信息優勢

2.1 JADC2

美國防部JADC2戰略于2021年5月由國防部長勞埃德-奧斯汀批準,闡明了國防部實施JADC2的方法;它將JADC2描述為感知、探測和行動的作戰能力,從而提高從沖突到競爭以及所有領域的互操作性和決策速度。JADC2是一個以數據為中心的持續C2能力框架,它支持JWC,并使聯合部隊能夠迅速匯集有助于威懾的效果,并通過決策優勢使任務取得成功。

JADC2指的是所有聯合C2的實施,包括:

  • 構建其連接性的架構。
  • 授予權力。
  • 整合人工智能(AI)決策。
  • 提供梯隊的人員能力。
  • 培訓領導人。
  • 同步工作人員并賦予他們實時決策的權力。

由于速度和規模在未來的戰斗中至關重要,JADC2將建立一個網狀網絡,實時將各部門的數據帶入一個 "可共享的數據湖",將來自所有領域--陸地、空中、海上、太空和網絡空間的傳感器連接起來。利用人工智能軟件、數據庫、處理器和算法,它將把偵察信息轉化為可識別的和優先的目標,比人類分析員更快。目標數據將被發送到處于最佳位置的單位/能力,無論是動能、網絡、電子戰(EW)還是信息作戰(IO)。

JADC2及其網狀網絡可以被看作是一個安全的戰斗互聯網,軍事應用程序在上面進行連接,從所有可用的來源搜尋數據,以迅速將最佳的 "投射 "或 "效應器 "與目標聯系起來。JADC2可以提供無處不在的數據,不同的人類和機械數據可以根據需要使用。歸根結底,JADC2不是一個特定的平臺;它是獲取數據并有效連接。

圖:聯合參謀部的JADC2作戰規劃實驗,允許陸軍、海軍、空軍和海軍陸戰隊的節點共享實時的信息,以實現傳感器與投射的聯系,并將其顯示在一個共同的作戰畫面上(美軍聯合現代化司令部)。

2.2 各軍種間的合作

所有軍種都同意需要將JADC2作為一項組織戰略。2020年,陸軍和空軍簽署了一項協議,在2022財政年度(FY22)之前分享數據并制定共同的數據和接口標準;在多次實驗中,他們在這方面取得了成功。此外,陸軍、海軍和空軍在2021年初簽署了一項合作協議,以測試、整合和分享數據開發,以實現JADC2。

3 陸軍的角色

陸軍現代化戰略描述了陸軍將如何作戰,用什么作戰以及如何組織起來支持聯合部隊。陸軍致力于發展作戰網絡、技術和概念,通過一系列名為 "項目融合"(PC)的演示和實驗來實現超額匹配并為聯合部隊提供信息。這是一場持續的學習運動,旨在迅速 "融合"所有領域(陸地、空中、海上、太空和網絡空間)的效果,并塑造陸軍的新興理論、組織、訓練、能力、研究和發展以及后勤。

通過實驗和學習,"項目融合"有助于確保軍隊在適當的地方擁有適當的人員、適當的系統、適當的能力,以支持聯合戰斗。——陸軍參謀長詹姆斯-麥康威爾將軍

"項目融合"(PC):學習運動

PC由五個核心要素組成:

  • 確保合適的人員和人才。
  • 將陸軍現代化工作與八個陸軍未來司令部跨職能小組(CFT)聯系起來,這些小組與陸軍現代化的六個優先事項相一致。
  • 擁有正確的指揮和控制,以應對節奏越來越快的威脅。
  • 使用人工智能對信息進行分析和分類,并在陸軍網絡中進行傳輸。
  • 在 "最嚴苛的地形"中測試能力。

每項實驗都通過新的架構、編隊和來自陸軍八個CFT的授權來融合現代化舉措,并深化陸軍現代化舉措的整合。這些努力正在加速2018年國防戰略中概述的現代化戰略,該戰略設想未來的戰斗將在退化的環境中以擁有速度、自主性和分布式能力的單位獲勝。

表:陸軍未來司令部項目融合戰略20-22財年

在亞利桑那州尤馬的 "項目融合2020"(PC20)持續了幾個月,展示了人工智能和機器人技術,包括兩次實彈演示。該實驗由士兵、平民、科學家和工程師設計,在最低作戰水平上測試了融合,以挑戰戰術邊緣的決策過程。其中一項測試使用衛星和無人駕駛航空系統:同時感知空中和地面目標;迅速將數據傳遞給平臺,以打擊目標;并在十幾秒內決定性地摧毀該目標。

圖:2021年10月19日,在亞利桑那州尤馬試驗場,被分配到第82空降師的美國陸軍一等兵丹尼爾-坎達爾斯使用戰術機器人控制器來控制遠征模塊化自主車輛,為 "項目融合"做準備。在2021年項目融合期間,士兵們試驗使用該車輛進行半自主偵察和再補給(美國陸軍中士馬里塔-施瓦布攝)。

對實現JADC2能力的另一個貢獻是陸軍繼續倡導將其從聯合(joint)擴展到 "結合(combined)"--CJADC2--因為任何網絡都需要包括盟友和合作伙伴。陸軍在亞洲和歐洲有著深厚的軍隊間關系,應該站在這種重要努力的最前沿。認識到這一點,陸軍21/22財政年度的PC戰略將參與范圍擴大到了結合伙伴和盟友,增加了指揮層級并使之多樣化,并推動了現代化概念和技術的極限。

注2:項目融合(Project Convergence):項目融合是聯合部隊對速度、射程和決策主導權的實驗,以實現超額完成任務,并為聯合作戰概念和全域聯合指揮與控制提供信息。作為一場學習運動,它利用一系列聯合的、多領域的交戰來整合人工智能、機器人技術和自主性,以提高戰場態勢感知,將傳感器與投射連接起來,并加快決策的時間線。因為誰能最先看到、了解并采取行動,誰就能獲勝。

注3:項目融合的五個核心要素

  • 1.人
  • 2.武器系統
  • 3.指揮和控制
  • 4.信息
  • 5.地形

4 挑戰

JADC2要求國防部和陸軍進行轉型,特別是在數據管理和共享、網絡支持能力、人工智能在決策周期中的作用以及為實現這些變化而對部隊結構進行調整。陸軍現代化戰略及其現代化優先事項是持續轉型的框架,以使陸軍能夠在多個領域進行部署與聚合效應。

注4:軍隊現代化的優先事項六大任務

  • 遠距離精確射擊
  • 下一代戰車
  • 未來的垂直升降機
  • 陸軍網絡現代化
  • 空中和導彈防御
  • 士兵殺傷力

4.1 數據共享和網絡能力

一個用于C2的綜合戰斗管理系統需要在數據共享和標準化數據共享接口方面進行通信;然而,許多遺留系統包含數據共享障礙。2021年初,各軍種之間開始認真工作,制定數據標準以連接他們的JADC2項目,并通過 "發現、理解和與所有領域、梯隊和安全級別的合作伙伴交換數據 "來克服這些障礙。

陸軍的網絡CFT正在試驗網絡的現代化,以實現聯合接口、彈性和能力。它的重點是加強地面領域的數據和網絡傳輸能力,連接人工智能和機器學習(AI/ML),開發戰術云和邊緣計算。

4.2 聯合部隊實驗

國防部正在制定和實施一套初步的實驗和原型設計的核心原則,以統一國家安全事業。聯合部隊已經確定了幾個原型能力,通過將真實世界的威脅數據納入響應計算,在即將舉行的演習中進行測試。陸軍聯合現代化司令部建立了聯合系統集成實驗室(JSIL)--一個使用持久性環境場景的實驗網絡,允許各軍種、工業界和盟友通過幾個網絡測試數據共享能力。這將有助于對JADC2戰略進行可靠的評估。

4.3 最大限度地利用空間、人工智能和網絡

由美國太空發展局管理的低地球軌道(LEO)衛星將整合各軍種的戰術網絡,以創建一個網狀網絡的傳輸層。計劃于2022年部署的近30顆衛星將提供一種 "作戰人員沉浸 "能力,其中傳感器、投射和戰術網絡可以與戰術通信連接。PC22將利用這些衛星,開發低地軌道能力。

人工智能國家安全委員會報告稱,國防部有必要在2025年前采用、實施人工智能并為其提供資源。人工智能/ML--陸軍的一個優先研究領域--對于在聯合、全域作戰中實現聯合戰場管理系統至關重要。人工智能的進步提高了對新出現的威脅的反應速度和敏捷性,使指揮官和工作人員能夠將精力集中在加速、優化決策上。

建設網絡安全基礎設施是陸軍網絡計劃的一個關鍵方面,它將為統一的網絡帶來速度、訪問和安全。在平衡這些要求的同時,美國網絡司令部正在與行業伙伴密切合作,擴大用于在國防部、情報界和商業網絡之間傳遞數據的安全共享工具,而不存在被破壞的風險。

圖:作為 "項目融合2020"的一部分,飛馬系列戰術自主系統的一部分在尤馬試驗場進行測試。飛馬系統有能力為無人駕駛航空系統(UAS)、地面行駛履帶式車輛,提供監視能力或創建一個地區的豐富詳細的三維地圖。

5 前進之路

決策主導權--在技術和融合的作用下更快地做出更好的決策的能力--將使美國軍隊從其對手中脫穎而出。JADC2有助于實現信息主導權,并促進快速融合,實現速度關鍵優勢,這是未來AI/ML競爭的基礎。

目前,每個軍種都在其各自領域內管理C2的復雜性。隨著戰爭的特點變得越來越復雜,聯合部隊必須同時有效地整合五個領域。這需要新的C2方法。JADC2是建立一支能夠完成國防戰略目標的聯合部隊的基礎。國會的支持、持續的資助和軍種間的合作對于成功實施JWC和JADC2至關重要。

陸軍在實現這一聯合網絡的技術、創新和實驗方面處于領先地位。它的PC學習運動已經證明了它有能力使用新興技術和創新概念來實現軍種間和跨域的融合。陸軍的未來司令部、CFTs、作戰能力發展司令部和軟件工廠正在結合士兵的經驗、工業界的資源和科學家的專業知識來發展和提供未來的戰斗力量。通過實驗和聯合協作,陸軍正在使JADC2成為現實,從而增強戰略競爭中的威懾力和沖突中的超強戰斗力。

美國陸軍協會

美國陸軍協會是一個非營利性的教育和專業發展協會,為美國的全部軍隊、士兵、陸軍文職人員和他們的家屬、行業伙伴以及強大國防的支持者服務。美國陸軍協會為陸軍提供聲音,支持士兵。

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