北約的 "動態信使 "行動實驗演習，計劃于2022年9月進行（DYMS-22），研究海上無人系統在行動中的作用。為了減少海上演習的局限性，并進一步探索MUS的好處，一個基于使用建模和仿真（M&S）的合成環境支持沉浸式兵棋推演。這種方法延續了該團隊的長期研究目標；通過融合人類、技術和數據來支持決策。

該合成環境由三個主要元素組成。一個北約架構框架（NAF）儀表板，一個全面的海事模擬器聯盟和一套互動的數據分析工具。它們結合在一起，使玩家能夠測試新興技術，并在一個安全的環境中擴展演習插曲。

在兵棋推演中，基于網絡的NAF儀表板為玩家討論和選擇MUS技術和插曲的擴展提供了便利。通過使用海上模擬器聯盟，玩家在生成代表性數據集以填充DYMS-22關鍵性能指標（KPI）的同時，對選定的小插曲進行可視化。利用數據分析工具，玩家詳細調查他們的選擇對關鍵績效指標的影響。

與模塊化、適應性和沉浸式合成環境的互動使DYMS-22參與者能夠在一系列迭代的兵棋推演回合中確定MUS技術的局限性和優勢。

摘要

北約和各國都面臨著聯合集體訓練的迫切需求，以確保任務準備就緒：當前和未來的行動都是多國性質的，任務和系統都變得更加復雜，需要詳細的準備和快速適應不斷變化的環境。由于可用資源較少，訓練范圍有限，防止對手觀察第五代戰術和系統能力，以及政治決策和部署之間有限的準備時間，多國背景下的實戰訓練和任務準備機會減少。仿真已經成為解決軍隊訓練需求的一個重要工具，各國都在朝著采用分布式仿真的國家任務訓練（MTDS）能力發展。聯軍正在尋找一種在實戰和模擬訓練和演習之間新的平衡，以提供兩個世界的最佳效果。

北約建模與仿真小組（NMSG）的一些倡議為北約MTDS愿景和行動概念的發展提供了寶貴的意見（MSG-106 NETN、MSG-128 MTDS、MSG169 LVC-T）。在這些成果的基礎上，最近的NMSG活動（MSG-163北約標準的演變，MSG-165 MTDS-II，MSG-180 LVC-T）涉及為聯合和集體行動開發一個通用的MTDS參考架構（MTDS RA）。最近完成的MTDS RA版本以構件、互操作性標準和模式形式定義了指導方針，用于實現和執行由分布式仿真支持的集體訓練和演習，與應用領域（陸地、空中、海上）無關。此外，MSG-164（M&S即服務II）開發了一個技術參考架構（MSaaS TRA），其中包括實現所謂的MSaaS能力的構件。這些構件可以與MTDS的RA結合起來，以包括作為服務進行集體訓練和演習的準則。

當前版本的MTDS RA提供了一個基線，以詳細說明和確定應該發生進一步要求/技術開發的領域。未來更新的主題包括網絡戰和影響、危機管理、現場系統集成和多域戰或混合戰，僅舉幾例。

聯合MTDS對北約和國家的準備工作至關重要。本文提供了MTDS RA的背景、目標和原則，以及實現北約范圍內持久的集體訓練能力的途徑。聯合MTDS RA的維護和持續發展將是北約多個國家、伙伴國和組織在NMSG主持下的共同方向。

1.0 引言

北約和各國都有一個共同的需求，那就是進行聯合集體訓練，以確保任務準備就緒。然而，存在著重大的挑戰：當前和未來的行動都是多國性質的，需要多方協調以追求共同的目標；新的系統和平臺正變得越來越復雜，需要更多的準備時間才能使用。同時，由于可用資源較少，政治決策和部署之間的時間跨度有限，在多國背景下進行實戰訓練和任務準備的機會減少。成本、復雜性、環境限制和敵方（電子）監測能力往往使得在現實環境中不可能完全用實戰系統進行訓練。

仿真已經成為滿足軍隊訓練需求的一個重要工具，各國正在朝著采用國家MTDS能力的方向發展。隨著時間的推移，北約建模與仿真小組（NMSG）的一些倡議（見[1]）已經為北約MTDS愿景和行動概念的發展提供了寶貴的投入，如MSG-106北約教育和訓練網絡（NETN）和MSG-128 MTDS。到目前為止，由于缺乏一個共同的技術框架和準備集體訓練活動的復雜性，這些導致北約范圍內沒有持久形成有意義的合成集體訓練能力。這種復雜性既是由于技術方面（例如，不同的、遺留的國家仿真資產和用戶界面），也是由于組織方面（例如，行為者和學科的數量）。此外，仿真資產可能使用不同的安全域，數據的交換受制于國家安全政策。根據演習的范圍和復雜性，合成集體訓練活動的準備工作可能需要幾個月的時間，有時甚至需要一年的時間，包括最初的規劃會議。因此，合成集體（和聯合）訓練或任務演練只是零星地發生，而實際任務越來越多地在國際聯盟中進行，而且準備時間很短。

北約MTDS應該關注現有訓練安排中沒有涉及的領域，并在這些領域提供最大的價值和效率。因此，它不尋求復制通過現有國家活動提供的訓練，而是提供額外的聯盟合成訓練能力。北約MTDS能力旨在將國家或北約的模擬資產整合到一個分布式的合成集體訓練環境中，這些資產通過一個共同的模擬基礎設施連接。在以往成果的基礎上，正在進行的NMSG活動（MSG-165 MTDS-II，MSG-169 LVC-T）旨在為聯合和聯合行動開發一個MTDS參考架構（以下稱為 "RA"）。該參考架構以構件、互操作性標準和模式的形式概述了實現和執行由獨立于應用領域（陸地、空中、海上）的分布式仿真支持的合成集體訓練和演習的要求。

該要求涉及多個利益相關者的觀點：

• 對于在其組織內實施合成集體訓練的國家和北約，以及參加北約合成集體訓練活動的國家和北約，RA應被用來說明標準能力、構件、模式和其他屬性，以評估一致性。

• 對于產品供應商，RA應提供一套足夠具體的要求和標準，使供應商能夠開發產品并評估其產品與這些要求和標準的一致性。

• 對于集成商來說，RA應該是一個參考來源，以確定實施合成集體訓練環境的具體限制和方向。

• 對于NMSG來說，RA應該提供一個參考，在此基礎上可以開發技術和要求，確定標準，提供指南，并定義更詳細的具體水平。

本文概述了RA以及用于劃分不同類型架構的概念。

2.0 架構概念和MTDS的框架

架構可以在不同的抽象層次上進行設計，人們可以區分不同類型的架構。一般來說，對各種抽象層次或如何命名它們沒有什么共識。例如，北約架構框架（NAF）[2]提到了不同種類的架構和導致這些架構的活動。架構的不同種類或類型如圖1所示。

圖1：架構的種類。

在這個圖中，企業架構是由企業層活動開發的，參考架構是由領域和方案層活動開發的，而系統架構是在項目層活動中開發的。本文遵循同樣的結構，領域和計劃層的活動由NMSG旗下的任務組執行，而項目層的活動由國家或北約的項目執行。

各種架構有不同的利益相關者和用戶，需要采用各種方法來完善一個抽象級別的架構。架構抽象級別的范圍和這種方法就是這里所說的架構框架[3]。MTDS的架構框架如圖2所示。

圖2：MTDS的架構框架。

圖中的方法指的是（a）任務組活動和（b）工程流程，如DSEEP[4]。架構開發工作是在指導原則下進行的，后面將簡要討論。

2.1 企業架構

為了MTDS RA的目的，北約協商、指揮和控制（C3）分類法[5]被視為企業架構。在圖2中，用分類圖的圖像和類別的層次來說明。北約C3分類法提供了一個北約C3能力的分類（包括標準和要求），通過超類型-次類型的關系組織了一個概念的層次。該分類法由北約ACT開發和維護，可以通過C3分類法的企業管理Wiki網站查看和修改。C3分類法定義了幾個適用于MTDS的能力類別。例如，集體訓練和演習（CTE）過程；教育、訓練、演習和評估（ETEE）應用；以及技術服務，包括M&S服務。這些類別是MTDS參考架構中各組成部分的參考來源。它們為MTDS參考架構的構件提供了結構和要求。

2.2 MTDS參考架構

這種類型的架構是MTDS架構開發工作的重點。MTDS參考架構（RA）是在NMSG的框架下通過任務小組開發和維護的，它定義了實現合成集體訓練環境所應考慮的構件和模式。在圖2中，構件用綠色方框表示，模式用灰色方框表示，包括構件和它們之間的關系。構建模塊既涉及過程構建模塊，也涉及技術構建模塊。過程構件包括，例如，開發、計劃和進行CTE活動的參考過程，而技術構件包括支持這一過程的CTE和M&S應用，以及連接培訓系統和合成集體培訓環境的CTE和M&S服務。

2.3 MTDS項目架構

一個特定的合成集體訓練活動的架構被稱為MTDS項目架構。該項目架構在圖2中由橙色的解決方案構件和它們之間的關系來說明。字母指的是參考架構中由解決方案構建塊實現的構建塊。例如，一個項目架構是由美國駐歐洲空軍（USAFE）戰士準備中心組織的斯巴達戰士活動[6]或瑞典武裝部隊組織的維京活動[7]的訓練環境架構。由于RA提供了合成集體訓練環境的構件，項目架構中使用的解決方案構件的許多要求原則上可以從RA的構件中得到。但是，一般還是需要細化以滿足項目（即訓練活動）的要求和限制。這可能包括對RA中定義的參考培訓流程進行調整；增加安全要求；選擇特定的中間件解決方案；選擇網關和橋梁組件、跨域解決方案、數據記錄解決方案以及環境數據產品和格式。參考模擬數據交換模型，如北約AMSP-04[8]中的定義，通過RA提供，但項目架構仍然需要就這些參考數據交換模型中的哪些具體部分進行約定。

因此，從同一個參考架構中，可以開發出不同的項目架構，每個項目架構都指定了符合參考架構中設定的標準和要求的合成集體訓練環境的特定實現。項目架構可能涉及一個持久的訓練環境，也可能是一個只為特定訓練活動而臨時存在的環境。

2.4 架構原則

架構原則指導MTDS參考架構和MTDS項目架構的開發、維護和使用過程。原則是持久性的一般規則和指導方針，告知并支持北約和伙伴國家如何完成任務。在圖2中，"指南 "箭頭說明了這一點。

架構原則的屬性是用The Open Group Architecture Framework (TOGAF) [9]定義的，包括：

名稱 代表規則的本質。

聲明 應該簡潔明了地傳達基本規則。

理由 應該強調遵守該原則的商業利益。

影響 應該強調執行該原則對業務和IT的要求--在資源、成本和活動/任務方面。

MSG-165為RA制定了十個主要的架構原則（見MSG-165 RA技術報告[10]）。以下是其中一項原則：

1.名稱：遵守北約的政策和標準

2.聲明：MTDS應符合北約在M&S互操作性和標準方面的政策和協議。

3.原理：這些政策和協議的目的是促進所有3級（指揮和參謀）、2級（戰術）和1級（個人和機組）建模與仿真（M&S）系統內部和之間的系統級互操作性。這些政策和協議的范圍包括用于操作、訓練和分析的M&S系統。這適用于由不同的北約國家和北約組織開發的、位于這些國家的M&S系統。

4.影響：以下基準政策和協議應適用于MTDS：AMSP-01: M&S標準簡介，STANREC 4815[11]。STANAG 4603：技術互操作性的建模和仿真架構標準：高層架構（HLA）[12]。AMSP04：NETN聯盟架構和FOM設計，STANREC 4800 [8]。AMSP-03: 北約和多國計算機輔助演習中分布式模擬的M&S標準指南，STANREC 4799 [13]。

在MTDS背景下，架構原則被用來獲取關于北約國家和北約組織應如何使用和部署M&S資源和資產進行合成集體訓練的信息。除其他外，這些原則推動了架構構件中功能需求的定義，指導了項目架構的評估，并通過理由說明提供了動機。

2.5 架構模塊和架構模式

架構模塊（ABB）和架構模式（AP）這兩個概念被用來描述RA中的模塊以及這些模塊如何被組合。這些概念在圖3和圖4中得到了說明，其中第一個圖還顯示了作為對比的概念--解決方案模塊（SBB）。

圖3：架構模塊與解決方案模塊。

一個ABB具有指定其目的、功能和所需技術接口的屬性，以及任何適用的標準。一個ABB并不意味著是一個具體解決方案的規范，而是為開發合成集體訓練環境的架構，即項目架構提供要求、標準和指導。另一方面，SBB與可能被采購或開發的具體解決方案（以及項目架構）有關。SBB規定了培訓活動所需的功能、特定的接口、實際性能值和施工約束。ABB和SBB的概念來源于TOGAF[9]。

圖4：架構模式。

一個AP可以作為項目架構的參考，提供已被證明可以為某個問題提供解決方案的ABB的組合信息。模式屬性包括對模式所幫助解決的問題的描述，對模式如何提供問題解決方案的描述，以及幫助描述模式的圖示。其他模式屬性規定了功能和非功能要求，列出了適用的標準，并提供了參考和例子。

RA描述使用AP圖示，如圖5。這個簡化的插圖顯示了兩個相互作用的ABB，交換具有相關接口要求和標準的數據對象。例子在第3.0章中提供。

圖5：架構模式的插圖。

3.0 參考架構（RA）層和模塊

圖6提供了RA中各層的概述，按照北約C3分類法的主要層次組織。

• 行動能力：在流程、信息產品、角色和組織方面的集體訓練和演習能力。在C3分類法中，相關類別位于作戰能力 > 業務流程 > 啟用 > ETEE > CTE下。

• 面向用戶的能力：支持CTE過程的能力，以及培訓受眾使用的能力。在C3分類法中，相關的CTE類別位于面向用戶的能力 > 用戶應用 > ETEE應用 > CTE應用下。而相關的M&S類別位于面向用戶的能力 > 用戶應用 > M&S應用。

• 后端能力：啟用或支持面向用戶的能力的能力。C3分類法中的相關類別在后端能力 > 技術服務 > COI服務 > COI特定服務 > ETEE功能服務下，以及后端能力 > 技術服務 > COI服務 > COI啟用服務 > M&S服務下。另外，核心和通信服務包括與管理和保障合成集體訓練環境中的技術組件有關的幾個類別。

• 服務管理和控制（SMC），以及CIS安全被描述為RA中的兩個交叉層。在C3分類法的最新版本中，這些交叉層已從概覽中刪除，但基本類別存在于分類法的每一層。為了RA的目的，我們在概述中保留了這些層次，以強調集體訓練和演習中SMC和安全的交叉問題。

圖6：主要MTDS架構構件的層級和聚類。

下面的章節描述了RA的每個層次，最后一節介紹了MTDS技術框架。更多的細節包括在MSG-165 RA技術報告[10]中。

3.1 業務能力

這一層定義了集體訓練和演習（CTE）過程。這些定義了在進行合成集體訓練時應遵循的一般過程步驟，以及在此過程中應開發的信息產品。集體訓練和演習過程在北約Bi-SC 75-3集體訓練和演習指令中有所描述[14]，提供了參考過程以及關于規劃、執行和評估北約集體訓練和軍事演習的綜合指南。

CTE過程還包括合成集體訓練環境本身的發展或調整。AMSP-05北約計算機輔助演習（CAX）手冊[15]提供了額外的M&S相關準則，補充了Bi-SC 75-3附件N（演習的合成環境支持）。這本手冊包括了對基于模擬的訓練活動的更專業的流程描述。

設計、開發、實施和測試訓練環境的技術組件的工程流程也包括在這一層。這包括分布式仿真工程和執行流程（DSEEP）、環境數據和流程的再利用和互操作（RIDP）以及V&V活動：

• DSEEP[4]是一個流程模型，定義了設計、開發、集成、測試仿真環境和執行仿真的七個步驟。DSEEP允許用戶根據他們的具體應用要求定制流程模型，即合成集體訓練環境。

• RIEDP[16]定義了環境數據產品共享所需的組件。它包括一個參考過程模型、一個抽象數據模型和一個元數據規范，以支持資源庫和目錄要求。作為項目架構開發活動的一部分，環境數據產品的開發至關重要。因此，在合成集體訓練環境的工程中，將RIEDP活動與DSEEP步驟和活動相結合是至關重要的。

• 如果合成集體訓練環境需要驗證和/或核實，那么應該考慮FEDEP[17]的VV&A疊加，或驗證和核實的通用方法指南（GM-VV）[18]。

所有這些參考程序通常都需要定制，以滿足國家或多國的培訓要求和項目的具體限制。影響定制的因素包括：培訓環境的變化；風險；解決方案的成熟度、規模和復雜性；培訓活動的時間；技術準備度（新興技術或傳統技術）；預算；系統和人員的可用性；對核查和驗證的要求；以及安全相關的要求。

3.2 面向用戶的能力

這一層包含了訓練系統，以及用于支持合成集體訓練的M&S和CTE應用。這些是用戶與之互動的應用，因此是 "面向用戶的"。

M&S和CTE應用包括（但不限于）。場景開發應用（用于開發概念性和可執行的場景），合成物理環境應用（用于開發環境數據產品），以及演習控制應用（用于控制場景的執行）。

訓練系統是國家資產，但也包括在這一組中，因為從RA的角度來看，這些被認為是面向用戶的能力。訓練系統的范圍從相對簡單的單元素系統，如專用的CGF應用程序，到更復雜的多元素系統，如完整的任務模擬器。討論訓練系統本身并不在本報告的范圍之內，而是討論這些能力如何在一個合成的集體訓練環境中聯合起來。

訓練系統與其他層的一些服務相互作用，例如。

• 后端能力:

  • M&S面向消息的中間件（MOM）服務協調訓練系統和M&S/CTE服務之間的模擬數據交換。

  • 仿真門戶服務進行仿真數據協議轉換，使不兼容或部分兼容的訓練系統能夠與M&S MOM服務連接。

  • 場景分配服務為訓練系統提供場景初始化數據，使訓練系統的場景初始化協調一致。

• CIS的安全性:

  • CDS服務提供了控制模擬數據從一個安全域向另一個安全域釋放的方法。

  • M&S MOM服務實現了模擬數據在站點之間的安全交換。

• 服務管理和控制:

  • SMC服務能夠有序地啟動和停止訓練系統，并提供對訓練系統進行測量和監控的能力。

3.3 后端能力

這一層包含了幾個構件。本層的M&S和CTE服務定義了MTDS的具體能力。培訓系統和應用與這些后端能力進行交互，如模擬門戶服務，將培訓系統與M&S面向消息的中間件服務進行連接。

這一層的核心服務定義了一些一般的能力，這些能力對于任何合成的集體訓練環境來說都是需要到位的。同樣，通信服務是一般的通信能力，對于任何合成的集體訓練環境都是必不可少的。這些服務包括在這里作為參考，并沒有進行深入的討論。

本層的M&S和CTE服務包括以下內容

• 仿真門戶服務。在許多合成集體訓練環境中，會有混合的訓練系統，每個系統都支持不同的（版本）仿真標準、戰術數據鏈和/或HLA FOM模塊，例如DIS版本7、IEEE 1516.2000（HLA）、IEEE 1516.2010（HLA進化版）、RPR-FOM、NETN-FOM模塊，或不同的戰術數據鏈仿真標準。RA定義了仿真門戶服務，以執行最常見的轉換，將使用非HLA（如DIS）或傳統HLA（如HLA 1.3）的訓練系統連接到M&S面向消息的中間件服務中。

• M&S面向消息的中間件（MOM）服務。這些服務使M&S和CTE應用程序和服務以及培訓系統具有互操作性。面向消息的中間件服務符合NATO STANAG 4603和NATO標準AMSP-04。NATO STANAG 4603規定使用IEEE 1516?-2010 (HLA Evolved)標準，用于分布式仿真環境的高層架構。AMSP-04（NETN）定義了一套（連貫的）HLA FOM模塊，以及架構和設計指南，見圖7。NETN的FOM模塊旨在最大限度地提高仿真組件之間的重復使用和互操作性。

圖7：AMSP-04版B中的NETN FOM模塊。

• 場景分配服務。這些服務為模擬執行提供初始模擬場景（如作戰順序（ORBAT）數據），由場景開發應用程序開發。初始模擬場景包括關于單位、設備項目及其關系的信息，以及關于初始建模責任的信息。即哪些訓練系統負責哪些單位和設備項目的建模和模擬。

• 仿真服務。這些服務產生地面真實和非地面真實數據，用（模擬的）空中、陸地或海上平臺或綜合信息刺激訓練系統，如敵機、導彈、誘餌、陸地單位、空中交通和海上船只交通。仿真服務由演習控制應用程序控制。

RA還包括架構模式，提供了關于如何組合架構構件的信息。以下是兩種模式的說明。

圖8展示了一個演習控制模式，模擬實體由演習控制應用發出任務。M&S MOM服務在模擬服務和訓練系統之間分配任務，對于演習控制應用來說，模擬實體所在的位置是透明的，因此哪個組件有建模的責任。AMSP-04 NETN-ETR是戰爭領域中模擬實體任務和報告的標準。

圖8：模擬實體的任務分配和報告模式。

圖9提供了一個場景初始化的模式，其中初始模擬場景由演習控制應用提供給場景分配服務。場景分配服務使用M&S MOM服務在運行時將場景分配給訓練系統。場景元素的建模責任對場景分配服務是透明的。培訓系統需要對模擬環境協議中約定的指定元素的建模負責。這種模式使用AMSP-04 NETN-ORG作為場景初始化的標準。場景分配服務支持HTTP，用于發布MSDL數據等。

圖9：場景初始化的模式。

3.4 通信和信息系統（CIS）安全

該層是一個交叉層，定義了與合成集體培訓環境中不同安全領域之間的數據交換、信息安全脆弱性評估以及發布政策對培訓目標的影響評估有關的構建模塊和模式。鑒定過程也是這個交叉層的一部分。此外，其他層的構件也可能包括CIS安全要求。例如，對于M&S MOM服務來說，要支持在聯合合成集體訓練環境中各站點之間安全地交換數據的機制。

這一層的構件提供了安全執行、管理和監控的功能。這些構件在實施M&S CDS解決方案的要求方面提供了指導和考慮，并促進了為SBB選擇適當的技術。構建模塊包括

• 安全策略配置管理應用：提供配置本套系統中其他構件的方法。

• M&S防護服務：提供連接國家模擬安全域和北約MTDS安全域的能力，并根據一套預定的發布策略規則控制國家域的模擬數據的發布。

• M&S調解服務：提供訓練系統或M&S MOM服務與M&S防護服務之間的模擬數據交換的調解手段。

圖10提供了一個跨域信息交換的簡化模式。M&S調解服務將數據轉換為M&S防護服務可以解釋的格式。M&S調解服務和M&S防護服務之間的接口是特定的解決方案，但通常涉及XML或純文本格式的消息，供M&S防護服務檢查和過濾。M&S防護服務的實施大多是國家（機密）和專有的解決方案，并且由于與模擬數據的延遲和吞吐量有關的M&S要求，被認為是M&S特定的。訓練系統位于國家站點，在這個例子中是X站點和Y站點，通信服務（如CFBL-Net）提供跨站點的IP單播/多播網絡服務。此外，加密設備（如果使用，未在圖中顯示）確保站點之間的數據通信是加密的。

圖10：跨域信息交換的模式。

3.5 服務管理和控制

服務管理和控制（SMC）集群也是一個跨域層，因為它影響到所有其他層。

這一層定義了一系列的構件，以便在一個（聯合的）合成集體訓練環境中連貫地管理各部分。這涉及到流程和技術能力。

SMC能力提供了以下手段：

• 測試訓練系統和測試MTDS技術框架中的應用和服務（見下一節）。

• 初始化和啟動MTDS技術框架中的應用和服務。

• 監督MTDS技術框架中的應用和服務的健康和運行狀態。

• 監測培訓系統的狀態。

• 終止MTDS技術框架中的應用和服務，該組的應用和服務包括。

• 系統初始化和終止服務：協調一致地初始化和終止培訓系統，以及MTDS技術框架中的應用和服務。這些服務對組件的初始化和終止進行協調。一旦一個組件成功啟動，進一步協調初始化和與其他組件的同步，例如，由該組件自己決定。

• 監測、計量和記錄應用程序和服務：收集和提供關于MTDS技術框架中應用程序和服務的健康和性能的信息。例如，監測組件的有效性，從組件中收集指標（如CPU使用率，交換的消息數量），并從組件中收集日志數據（如控制臺日志）。這些服務是任何分布式仿真環境中的基本功能。

圖11展示了一種模式，平臺監控服務監測M&S服務的有效性和準備性。準備就緒表示服務已經準備好參與仿真執行的狀態。有效性表示服務正按計劃執行的狀態。平臺監控服務可以向M&S服務發出有效性請求，以確定其狀態，例如通過HTTP GET探測。平臺監控服務是非M&S特定的服務，定義在RA的核心服務層。

圖11：監測M&S服務的模式。

• 測試管理應用：驗證CTE/M&S應用和服務以及訓練系統的解決方案是否正常運行；也就是說，符合商定的模擬互操作性要求。北約IVCT[19]是一個解決方案，可用于測試HLA仿真組件的互操作能力，并支持聯合仿真的整合。

3.6 MTDS技術框架

為支持合成集體訓練和演習所需的通信和信息系統能力構成了所謂的 "MTDS技術框架"。該技術框架如圖12所示。它由前幾節所討論的技術構件（不包括訓練系統）組成，被歸納為一套連貫的技術能力。

總之，MTDS技術框架支持CTE過程中的活動，提供在不同地點的訓練系統之間安全和一致地交換信息的能力，提供收集、存儲和處理訓練和演習相關數據的能力，并提供用M&S應用或M&S服務產生的信息激勵訓練系統的能力。技術框架中的構件和模式共同提供了在（聯合）合成集體訓練環境中整合訓練系統的技術要求。

圖12：MTDS技術框架的模式。

4.0 總結和結論

本文對MTDS參考架構（RA）進行了概述。RA為MTDS的合成集體訓練環境的設計、開發和實施提供了參考和方向來源。參考架構是以架構基石（ABBs）和架構模式（APs）分層描述的。每個ABB提供了要求和標準，每個AP提供了關于ABB如何組合的信息。架構塊和模式為開發或獲取ABB和AP的解決方案提供了方向。此外，RA還定義了架構原則來指導RA的開發、維護和使用。

RA與北約C3分類法有很強的聯系，提供了與北約通信、指揮和控制（C3）能力的可追溯性，以及一個共同的結構，以北約C3用戶群體可識別的方式命名和組織構建塊。

RA提供(1)一個框架和結構，(2)其內容(即ABB和AP描述)可以隨著需求和見解的變化而不斷改進和充實。目前MSG-165開發的RA版本已經提供了一個有幾個ABB和AP的基線。然而，我們發現了一些差距，應該為這些差距開發ABBs和APs，并添加到RA描述中（見MSG-165 RA技術報告，[10]）。此外，還有機會利用正在進行的科學和技術工作，這些工作應與RA相整合并保持一致。

5.0 建議

對各國和北約:

• 將RA作為在組織內實施合成集體訓練的參考，并參與北約的合成集體訓練活動，以獲得實際經驗，發展技術能力，并提供業務培訓價值。

對NMSG來說:

• 將RA作為合成集體訓練的參考，在此基礎上開發技術和要求，確定標準，提供指南，并確定更詳細的具體水平。

• 確保歷屆工作組對RA進行維護并保持更新。

• 將MTDS相關的主題（見MSG-165 RA技術報告，[10]）組織在一個路線圖中，用于逐步發展RA的內容。

• 采用RA并促進各國在實施MTDS時使用它。

• 評估RA在AMSP-03[13]中的整合情況，更新和發展該簡介，使之成為聯合MTDS的簡介。

對集成商和產品供應商:

• 使產品與RA中列出的要求和標準保持一致。

多年來，加拿大國防研究與發展部（DRDC）一直通過一系列的研討會與軍事人員接觸，評估新興技術對概念、能力和投資的可能影響。本文概述了影響評估框架，該框架已被設計并用于調查一些新興技術的影響。該框架包括定量和定性的措施，以及支持任務所需能力要素的正式清單。該框架的應用通過幾個新興技術領域對加拿大陸軍能力要素的評估結果來說明。被評估的新興技術領域包括量子技術、超材料、人工智能、印刷電子學、人體性能增強、合成生物學、增材制造和其他許多領域。結果提供了關于哪些軍事能力領域和作戰功能將受到所審查技術的最大影響的見解。這種方法為部隊開發人員提供了額外的證據，并支持對能力發展計劃和技術路線圖的審查。

1.0 引言

對技術、戰爭、政治和經濟之間關系的研究已經多次提出，未來必須在高度不確定的情況下做出決定。偏見塑造了國家和文化對如何預測未來的偏好。正如W.Chin所指出的，未來戰爭方面的文獻往往過度依賴明顯具有決定性軍事技術的簡單化概述[1]。

國防和安全的作戰環境不斷被競爭和沖突所塑造。雖然軍隊在評估未來作戰環境（FOE）的基礎上發展未來部隊，但它也需要評估趨勢和發展對能力的可能影響[2]。盡管大多數官方的FOE出版物包括對軍事力量的關鍵推論和高層影響，但仍然很少有既定的框架來評估新興技術在能力和概念發展方面的可能影響。

2017年，加拿大陸軍委員會批準將近距離接觸[3]作為未來軍隊（AoT）的頂點作戰概念。AoT是一個不斷發展的概念模型，說明加拿大軍隊在未來15年內應該如何配置、裝備和訓練。理想的AoT將被要求更加連接、敏捷、靈活、整合和強大。正如 "親密接觸"所指示的那樣，需要對政治、環境和技術變化進行持續的地平線掃描和觀察，以便對破壞性變化提供更好的預警[5]。作為風險管理戰略的一部分，部隊組建者需要了解技術發展以評估和利用潛在的機會。他們還需要預測和減輕他們在FOE中可能面臨的潛在風險、威脅和作戰挑戰。技術前瞻性和組織敏捷性是機構復原力的關鍵推動因素。技術優勢當然是任務成功的助推器，但創新文化和靈活的系統將是未來陸軍在作戰中成功的游戲規則。

1.1 新興技術在基于能力的規劃中的作用

一些軍隊已經采用了著名的基于能力的規劃（CBP）框架，該框架最初由Paul K. Davis[4]開發，用于支持能力和系統的長期戰略計劃。在加拿大，CBP于2005年被加拿大武裝部隊（CAF）采用。CBP是一種系統的部隊發展方法，旨在為最合適的部隊結構選擇提供建議，以滿足政府的優先事項。CBP過程評估了通過情景分析得出的能力目標。然后，通過對當前和計劃中的能力進行分析，確定并驗證能力的不足和過剩。它支持首選部隊結構的發展。CBP是一個使用場景的過程，這些場景松散地位于FOE中，以評估現有能力在多大程度上可以保持運作，并在不同場景下對任務的成功做出貢獻。CBP過程的主要結果是識別和記錄可能威脅到任務成功的能力差距和缺陷。CBP是關于評估現有軍事能力的準備程度、生存能力和維持能力。

傳統上，新興技術的趨勢是作為FOE的一部分來考慮的，從FOE中推導出一些情景來 "測試 "現有的軍事能力。評估新興技術的綜合方法需要考慮三種不同的應用背景。

• 機會：新興技術能否被塑造來解決差距和不足，提供新的能力或新的手段來實現效果？

• 風險：新興技術能否代表新的威脅，需要出口控制或技術保護計劃，加速我們自己技術的淘汰，或降低我們的能力？

• 環境：新興技術將如何塑造作戰環境？鑒于全球都能獲得新技術，我們在未來的物理和數字環境中會面臨什么？

CBP是在未來部隊結構的設計中創造機會和減少風險的藝術。

2.0 評估新興技術的方法

文獻中描述了在國防背景下評估新興技術的幾種方法。

2.1 北約DTAG方法

顛覆性技術評估游戲（DTAG）是一種方法，最初由北約SAS-062和SAS-082任務組開發[6-8]。DTAG最適合于探索新興技術在軍事場景中的使用如何可能改變行動方案和結果。DTAG使用系統理念（IoS）卡，將幾種技術整合到一個新概念中。DTAG會議通過在軍事背景下進行基于場景的桌面兵棋推演演習，探索IoS的潛在好處。

從能力發展的角度來看，文獻中沒有證據表明，擬議的IoS卡得到了現有技術路線圖或技術趨勢分析的支持，這將有助于能力開發者估計一個新的 "系統 "在可預見的未來何時可以現實地出現和部署。DTAG會議的結果產生了新的技術應用概念，但它們缺乏技術趨勢分析和路線圖的支持，使能力開發者獲得的可操作信息有限。

2.2 TOWS分析（澳大利亞）

澳大利亞陸軍采用了由國防科技集團（DST）的科學家開發的威脅、機會、弱點和優勢（TOWS）方法來評估新興技術對陸軍通用功能的可能影響。TOWS技術的描述見[9, 10]。TOWS技術將外部威脅和機會與一個組織的內部弱點和優勢進行比較。結果被用來定義一套行動，以保護組織免受威脅，并使其能夠利用機會。TOWS是專門為推斷行動和戰略而設計的。

表1：技術領域對軍隊一般職能的影響[10］

3.0 評估新興技術的綜合方法

加拿大國防研究與發展部（DRDC）用于識別和評估新興技術的一些工具和技術已經在2015年的北約IST系列講座中進行了描述[11, 12]。目前，DRDC的計劃將這些工具和技術整合到科技（S&T）展望和風險評估的綜合方法中。圖1說明了從前景掃描活動到提供戰略建議的主要組成部分和邏輯流程。新興技術影響評估研討會每年進行一次，以評估新興技術對國防和安全能力、利益相關者和政策制定者的影響。

圖1：DRDC的科技（S&T）展望和風險評估計劃。

3.1 科技展望與風險評估

DRDC的科技展望和風險評估計劃的所有活動都是按照四步程序進行的，首先是進行前景掃描活動，以確定新出現的利益趨勢，然后收集和分析信息，以發展關于這些利益趨勢的技術情報。然后評估新出現的技術趨勢對國防、安全、政策和立法的可能影響。評估的結果被用來為計劃、能力和伙伴關系方面的決策提供信息。

3.2 加拿大軍隊的作戰功能和能力

在所有的未來情況下，任務的成功和有效性依賴于執行任務所需能力的可用性、準備性、穩健性和彈性。新興技術的潛在影響需要在所有作戰功能中進行評估，以確定哪些能力可能從中受益，哪些可能面臨風險。加拿大陸軍使用五個核心作戰功能：指揮、感知、行動、防護和維持

• 指揮 - 建立共同的意圖和管理指揮的必要結構和程序。作為一項作戰功能，指揮部是其他四項作戰功能的紐帶。指揮部是將所有作戰功能整合到一個全面的戰略、作戰或戰術層面的概念的作戰功能。

  • 指揮部的運作功能由一些關鍵能力支持，包括：

    表1：支持指揮職能的能力。

指揮與控制網絡	安全、穩健、多級和移動通信系統，允許在所有適當級別進行網絡化指揮。
規劃和決策支持系統	態勢感知（SA）；協作規劃工具；建模與仿真
JIMP連接性	聯合、機構間、多國和公共 (JIMP) 連接

• 感知 - 一個單一的綜合實體，收集、整理、分析和顯示各級數據、信息和知識。戰術、行動和戰略資產被整合為一個單一的連續體。感知是為指揮官提供知識的操作功能。感知功能包含了所有收集和處理數據的能力。

  • “感知” 的操作功能由一些關鍵能力支持，包括：

    表2：支持感知功能的能力。

地面傳感器網絡	雷達;光學
空中和戰略傳感器網絡	無人機;衛星;網絡
情報系統	圖像;信號;社會文化;地理空間;人類;開放源

• 行動 - 使用一種能力來影響整個沖突范圍內物質和道德領域的事件。行動反映了對各種來源的能力的整合--戰術、行動或戰略。行動是整合了機動、火力和信息戰的作戰功能，以達到預期效果。它是聯合火力和影響活動的結合，通過機動和對作戰環境的管理而同步和協調。

  • 該法案的運作功能由一些關鍵的能力支持，包括：

    表3：支持行動功能的能力。

火力	直接火力武器；間接火力武器；遠距離火力；聯合火力；定向能武器
機動	裝甲車；輕型車輛；自主系統；戰術空運；沿岸船只
信息作戰	電子戰；心理作戰；計算機網絡作戰（防御、攻擊、利用）。

• 防護 - 為促進任務成功而采取的部隊保護措施，通過管理風險和盡量減少人員、信息、物資、設施和活動在所有威脅下的脆弱性，維護行動自由和行動效率。防護是保護部隊、其能力和行動自由的業務職能。防護功能可以保護部隊免受常規和不對稱的威脅，適用于國內、大陸和國際行動。

  • 防護作戰功能由一些關鍵能力支持，包括：

    表4：支持盾牌功能的能力。

火災防護	保護基礎設施部隊、個人、車輛、武器、設備和物資免受直接和間接火災的傷害；戰斗識別（反自相殘殺）
GBAMD	地基防空和彈藥防御
避免爆炸性危險	簡易爆炸裝置（IED）；誘殺裝置；地雷
化學、生物、輻射防御	防范化學、生物、輻射、核威脅；環境和職業健康與安全
保護免受心理威脅	反心理學行動

• 維持--產生、部署、使用和重新部署一支部隊所需的所有功能的組合。"維持"是支持行動的再生和維持能力的操作功能。

  • "維持"行動功能由一些關鍵能力支持，包括：

    表5：支持維持功能的能力。

陸地設備系統	維修設施；前方維修；回收
材料和分配系統	總資產可見度；倉儲；供應；食品服務；陸路運輸；空運；集裝箱化
行政系統	財務服務；人事管理；停尸服務；牧師；法律服務；郵政服務；娛樂設施
衛生服務系統	醫療設施；傷員后送；醫療和牙科治療；醫療用品；健康報告；預防醫學（身體和精神）。

除了作戰功能外，還考慮了部隊生成能力。一些新興技術可能會影響到部隊生成的各個方面。例如，增強現實和虛擬現實技術正被越來越多地用于加速訓練。它們還為平臺的現場維護和修理提供了新的手段。在CA的背景下，部隊組建得到了一些關鍵能力的支持，包括：

表6：支持部隊組建的能力。

組織力量產生的結構	單位；旅；師；訓練機構；靶場和訓練區；總部
兵力投送	國家維持基地；戰略交通線；戰區維持（包括工程支持）；空運；海運；APODs/SPODs

3.3 研討會方法

通常情況下，新興技術影響評估研討會以一個或多個主題專家（SME）的展望簡報開始。中小企業有責任介紹該技術領域并描述其潛在的應用。他們還提供有關被審查的新興技術領域的新興趨勢和主要領導人的有用信息，以及對該技術目前的成熟度、限制、局限性和科學界面臨的挑戰的概述。

圖2：研討會過程。

根據中小企業提供的信息和個人的專業知識，研討會參與者被要求使用簡單的李克特量表評估新興技術領域對陸軍能力的潛在影響，從0（無影響）到7（非常大的影響）。評級過程確保參與者考慮到每個作戰功能的所有能力領域的影響。通常情況下，在考慮一項新興技術的潛在影響時，參與者已經想到了一個具體的能力領域。使用一個系統的能力評級過程，可以確保"不太明顯"的影響領域也在研討會上得到考慮和討論。

圖3：評級過程和尺度。

在研討會上，"影響"的定義是：解決現有的差距和缺陷；解決持久的問題（如士兵的負擔）；改善現有的能力；引入新的概念和能力；破壞或否定現有的能力；使任務面臨風險（多種風險類別）。

在第一輪個人評估后，將結果提交給研討會參與者，以激發小組討論和辯論。小組討論提供了機會，以交流對新興技術的看法，要求中小企業提供額外的技術細節和清晰度，挑戰假設，并試圖填補 "高不確定性所固有的知識空白"。小組討論后，再進行第二輪評估。這種方法有助于衡量和減輕 "群體思維"的影響。

3.4 數據分析

在研討會上收集的數據用兩種不同的方法進行分析。第一種是依靠DRDC的科學家在2006年開發的統計工具來進行多標準分析和排名共識（MARCUS）。MARCUS[14, 15]是一個產生共識結果的有用工具。MARCUS的特點之一是它能正確處理排名中的并列關系，能容忍不完整的排名，并在必要時允許單個排名在確定共識排名時具有不同的權重。

下面的例子顯示了小組討論前后評估的微小差異。在這個特殊的案例中，在小組討論之前，評估認為情報系統（5）將受到人工智能（AI）發展的最大影響。在小組討論后，與會者評估說，規劃和決策支持系統（2）將受到最大影響。

圖4：小組討論前后，MARCUS對人工智能應用在20種軍隊能力上的排名

用于分析數據的第二種定量方法是對所有參與者對每個能力領域的評分應用一個簡單的平均函數，如圖5所示。此外，在研討會期間還收集了參與者的定性評估，以便為個人評級提供額外的理由和背景。結果被用來確定哪些能力領域和作戰功能將受到所考慮的新興技術的最大影響（技術觀點），并確定哪些新興技術將有助于塑造整個作戰功能的未來能力（操作功能觀點）。自2014年以來，CA一直在舉辦一系列的研討會，以評估幾個新興技術領域的潛在影響。

3.5 結果概述

如圖5所示，累積結果表明，支持指揮功能的能力將受到人工智能（AI）應用、人類性能優化和修改（HPO、HPM）發展以及量子科學（QS）應用的顯著影響。量子技術有望提供下一代的加密能力，可以提高指揮和控制（C2）網絡的安全性。

圖5：新興技術領域對CA運行功能的影響程度

結果還表明，在未來15年以上的時間里，支持理智功能的能力將受到幾種新興技術的顯著影響。人工智能（AI）的快速發展，以及量子科學（QS）、超材料（MM）和印刷電子（PE）的發展，將有助于塑造未來的感知能力。

對于支持行為功能的能力，結果表明它們將受到人工智能、文化行為模型（CBM）以及培訓、教育和演習5（TEE）新模式的影響。機動能力將大大受益于人工智能的發展，特別是在機器人、自主車輛和蜂群的應用領域，但也可以通過人工智能的增強現實技術為下崗士兵服務。量子傳感器的發展將提供更精確的定位、導航和定時（PNT）系統，以提高在GPS缺失環境下的機動能力。

支持防護功能的能力也將受到幾個技術領域的重大影響。材料科學和個人防護設備（PPE）設計的發展顯然將塑造未來的防火能力。化學和生物檢測和保護（CB DP）的進步將有助于增強或新的CBRN防御能力，同時合成生物學（SB）和人體性能優化（HPO）的發展也將有助于增強或新的CBRN防御能力。量子科學（QS）預計將提供新的傳感器，以實現對爆炸性危險的遠距離探測和規避。

在支持 "維持"功能的所有能力領域中，衛生服務系統是未來15年內變化最大的領域。合成生物學（SB）、人體性能優化（HPO）和改造（HPM）的發展，以及個人防護裝備、化學和生物檢測和保護（CB DP）的發展，培訓、教育和鍛煉的新模式，以及來自印刷電子（PE）的可穿戴和植入式傳感器，預計將對未來的衛生服務系統產生重大影響，前提是有適當的政策和立法。

3.6 結果

年度新興技術影響評估研討會是支持能力發展和實施國防創新計劃的關鍵。它們匯集了科學家、學者、工程師、政策制定者、項目管理人員、法律顧問和軍事人員的專業知識。自2014年成立以來，新興技術影響評估研討會為國防能力、科技合作計劃和伙伴關系的戰略投資決策提供了信息。例子包括。

• 采用部門的量子科技戰略。

• 加拿大軍隊人工智能概念文件和技術路線圖。

• 提交給國防部（DND）"創新促進國防卓越和安全"（IDEaS）計劃的新的創新挑戰。

• 在新興技術領域的新FVEY活動，如超高分子量聚乙烯（UHMWPE）。

• 幾個國防和安全政策問題簡報。

• 對敏感技術和出口控制的系統性審查6。

4.0 結論

任務的成功和有效性取決于用于實現效果的能力的可用性、準備性、穩健性和復原力。長期的戰略能力發展計劃需要識別和評估新興技術對所有作戰功能的潛在影響，以了解哪些能力可能受益于這些技術，哪些可能面臨風險。為了支持這種評估，我們設計了一個框架，其中包括定量和定性的措施以及支持任務所需的能力要素的正式清單。通過對加拿大陸軍能力要素的幾個新興技術領域的評估結果，說明了該框架的應用。自2014年第一次迭代影響評估研討會以來，累積的結果提供了寶貴的見解，即在未來15年內，哪些軍事能力領域和作戰功能將受到審查技術的最大影響。

附錄A

表A-1: CA評估的新興技術領域

5.0 參考文獻

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多域作戰與空軍之間的互操作性

在多域作戰（MDO）概念的影響下，空中力量界的戰略思維正在發生巨大的變化。20世紀90年代，武裝部隊廣泛進行了 "轉型 "工作，目的是改善各軍種之間的協調。到了2000年，轉型工作的目標和目的發生了變化，改善協調的愿望促使各軍種和聯盟伙伴之間進行更深入的行動整合。MDO將轉型目標推向了最終融合各作戰領域的能力，以便能夠以更快的行動速度實現同步效果（Jamieson和Calabrese，2015）。然而，并非所有國家都清楚如何準確地將美國的MDO愿景納入他們自己的理論和作戰概念，或如何解決可能產生的整合和互操作性挑戰（Townsend，2019）。

MDO的預期目標是加快軍事行動的步伐，并允許在作戰環境中產生更多的協同效應。多領域整合有望優化作戰優勢，以便對敵對部隊的決策環路施加壓力。同時，MDO也意味著聯合作戰方法需要相當大的演變和必要的改變，因此它的影響將隨時對友好部隊產生同樣深刻的影響。正如法國防空和空中作戰司令部（CDOA）副司令路易斯-佩納少將所指出的，MDO代表了 "思考空軍在未來如何規劃和進行空中作戰的機會"（Pena，2020）。可以肯定的是，MDO將是塑造未來空中作戰和作戰概念的一個強有力的因素，然而需要克服一些復雜的概念、技術和戰略挑戰。

連接性和未來的空戰

未來的作戰飛機被設想為 "連接中心 "和 "機載數據融合服務器"，與作戰云相連，為聯合或聯盟部隊的分布式單位提供實時多領域信息。這些下一代作戰飛機被預先部署，以承擔目前空軍分配給機載預警和控制（AWAC）飛機的相同角色。自從Link 16的到來，AWACS已經成為空中作戰的一個關鍵節點功能，在最近幾十年里，通過在聯合和聯盟戰役中實現徹底改善的態勢感知和指揮、控制和通信（C3）能力，AWACS被證明對西方的空中優勢很有幫助。

聯盟環境下的互操作性挑戰正在被重新規劃，并將隨著新的作戰飛機和平臺的引入而出現新的方向，但目前還沒有明確或現成的解決方案來彌合理論和作戰概念的差異，或在聯盟環境下進行技術整合，因為聯盟中的空軍部隊各自帶來自己的能力、工具和平臺。

在未來，數據融合和中繼功能將變得更加分散，并越來越多地轉移到作戰飛機本身，它們將能夠協調無人機群，例如，穿透敵人的防空設施或提供動能效應。通過新一代數據和通信網絡的新工具和更快的決策，作戰飛機將作為關鍵的指揮和控制（C2）節點，在多領域空間內運作。因此，空戰行動將不再與一組有順序的任務相關聯，而是與基于對方部隊活動并對其作出高度響應的單一連續的非分割化機動和效果相關聯。

圖：信息系統互操作性層次（LISI）模型

空戰的特點是更加明智地應用武力經濟，利用速度、飽和度和隱身性（"V2S"--速度、飽和度、隱身性）的結合來壓倒對方的部隊，以實現戰斗空間的優勢。這些未來的概念依賴于一個系統的方法，其核心是指揮、控制、通信、計算機、情報、監視和偵察（C4ISTAR），每個單獨的軍力矢量同時作為傳感器和效應器發揮作用。與數據融合、自動化、機器人和人工智能（AI）有關的能力對于實現 "頻譜優勢"--在整個作戰范圍內的優勢至關重要。

空戰將逐漸變得更加依賴多領域態勢感知和信息主導權。然而，作為中央庫或大腦單一的、總體性的作戰的前景在聯盟環境中帶來了復雜的問題。與這種作戰云的永久連接會給聯盟部隊的組成部分帶來明顯的脆弱性。雖然在力量集中和效率方面有優勢，但同樣的權力集中和對一個中央云的依賴會產生災難性的行動自由損失。敵對勢力的目的是阻礙通信并對傳感器網絡使用誘餌，在這樣一個良性的網絡空間和電磁戰的背景下，"一環 "作戰云可能導致其使用用戶群的行動癱瘓。

在考慮這些風險時，圍繞作戰云概念的關鍵使能技術的成熟度存在著嚴重的問題。收集、分析、存儲和傳輸數據的信息系統和技術都會受到敵對勢力的入侵威脅和復制，以提高其反介入/區域拒止（A2AD）的有效性（Orlin, 2021）。大數據是分布式C2要素之間作戰圖像（CROP）的基本必要條件，如果沒有人工智能，就無法適當地加以利用，由于人工智能容易被操縱和欺騙，其使用仍然存在問題。

預測性維護是未來空戰平臺的本源，并將通過網絡不斷進行交流，它在戰爭空間中提供了一個新的攻擊漏洞，并有可能成為嚴重的目標（Hitchens, 2020）。對潛在的軟件缺陷和限制的利用將為敵對勢力在欺騙、規避和突襲行動方面創造機會。針對通信和傳感器網絡的先進干擾，針對作戰云的進攻性網絡戰行動（Gros，2019年），以及對空間資產的依賴，在地面或空間資產被摧毀或關鍵數據鏈被破壞的情況下，會帶來嚴重的風險（法國國防和國家安全戰略評論，2017年）。

無人機技術的擴散和作戰系統的數字化已經迫使歐洲的空軍和他們的姐妹服務部門集中投資于網絡空間對抗措施，并 "加固 "平臺、資產和操作基礎設施，以確保通信節點和發射器不被破壞。這種努力將加速和加強，因為軍事競爭者的目標是數據和數據連接能力，跨越更廣泛的攻擊面，擴展到所有連接到同一云的聯盟或盟國部隊。因此，多域作戰網格的這種內在風險強調需要考慮在 "一環 "設計之外的聯盟環境中開發用于MDO的未來作戰云。

歐洲的作戰機隊：當前和未來的形勢

在歐洲，空軍之間的行動整合一直在穩步推進--北約因素是一個重要因素，但絕不是在加強歐洲空軍之間互操作性方面取得進展的唯一驅動力。然而，歐洲空軍的格局仍然具有相當大的多樣性，目前服役的1,900多架作戰飛機的不同類型就說明了這一點。

由美國主導的F-35項目匯集了包括英國、荷蘭、丹麥、挪威、比利時和意大利在內的一些歐洲國家。F-35作為第五代作戰飛機為歐洲引入了一個新的模式和互操作性標準，這將與它的運營商一起，在未來幾年內對整個歐洲空軍的互操作性努力和計劃起到強有力的作用。然而，大多數F-35用戶繼續保持更廣泛的戰斗機隊--例如，由于F-35在空中優勢任務中的局限性，歐洲臺風戰斗機（Eurofighter Typhoon）可能仍然是英國不可或缺的。出于類似的原因，"臺風 "可能將繼續由意大利、德國和西班牙運營，類似的考慮可能延伸至F-16的運營商，如比利時、丹麥、希臘、荷蘭、挪威、葡萄牙和土耳其。

圖：未來網絡化多域作戰中的互操作性要素

其他歐洲空軍已經獲得了諸如 "鷹獅"-E和 "陣風 "等作戰飛機，"陣風 "具有AESA雷達和數據融合能力，可以被視為事實上的未來歐洲互操作性的標準。芬蘭正在推行其HX戰斗機計劃，有五個作戰飛機平臺積極參與競爭。2040年及以后，歐洲可能會繼續看到下一代作戰飛機的本土化發展，并且隨著它們的發展，新的互操作性標準被插入到采購和作戰計劃框架中。考慮到FCAS（未來戰斗航空系統）和英國 "暴風雪 "的發展，作為例子--這兩個平臺將與遙控和自主系統及中繼器結合，并在基于云的多域數據交換網絡內運行。

因此，空戰行動將不再與一套有順序的任務相關聯，而是與基于敵對部隊活動并對其作出高度響應的單一連續的非分割化機動和效果相關聯。

歐洲空戰機隊現有的和未來可能的多樣性，表面上看可能意味著不必要的能力重復，然而這些方法和能力的同樣差異也在作戰和戰略層面上提供了更大的彈性。在聯盟環境中，目前還不清楚歐洲的空戰機隊將在多大程度上與例如現在進入歐洲作戰服役的F35戰斗機進行互操作。同樣的問題在理論上也適用于FCAS或 "暴風雪"，這些圍繞兼容性和互操作性的問題將延伸到未來，特別是與MDO有關的問題。

聯盟環境下的互操作性挑戰正在被重新規劃，并將隨著新的作戰飛機和平臺的引入而出現新的方向，但目前還沒有明確或現成的解決方案來彌合一方面的理論和作戰概念的差異，或在聯盟環境下的技術整合，即組成空軍各自帶來自己的一套能力、工具和平臺進行戰斗。具有諷刺意味的是，多領域整合的基本前提和目的是解決不同領域的不同類型的平臺之間缺乏或低兼容性和協同性的問題，而這些平臺是使用不同的技術標準和系統工程方法開發的。

關于整合和互操作性的政治層面

向MDO的演變意味著空軍面臨新的挑戰，在聯盟環境中為聯合平行規劃引入新的動力。它還提出了調整或取代現有機制的需要，這些機制是為了使聯盟伙伴之間的整合和互操作性達到必要的水平，使他們能夠有效地共同運作。隨著朝向MDO的運動的加速，它提出了一個基本問題。當屬于聯盟和同盟的空軍由于不同的工業和政治考慮而在系統和網絡設計中采用不同的標準時，互操作性是否可能？

這個問題突出了與2040年及以后未來時間框架中的互操作性有關的不確定性，以及在歐洲范圍內已經面臨類似挑戰的當前空戰機隊。歐洲空軍將需要應對作戰層面的聯合整合和融合的要求，這將需要與延伸到國家戰略領域的更高層次的政策考慮相平衡，包括行動自由和戰略自主權。在這種情況下，歐洲空軍將需要根據國家或歐洲的政策方向，與能力項目和互操作性目標進行互動和規劃，這些政策方向是由復雜的體制因素和議程形成的。

一個合理的論點是，在聯盟環境中，空軍之間的分布性和數據融合可能帶來的好處超過了共享作戰云所造成的相關風險或發生作戰癱瘓的可能性。然而，除了純粹的作戰考慮，還有重要的政策問題，這些問題由大戰略和政治前景決定。即使在世界觀相似、經常在聯盟和聯合作戰密切合作的盟友和伙伴之間，國家政策也會有分歧--特別是在危機情況下的軍事活動方面。

繼續努力實現聯盟和盟國伙伴之間的互操作性是有歷史緣由的，包括在作戰云的背景下所暗示的。然而，這些努力必須與維護戰略自主權和獨立評估或軍事活動能力的需要相平衡（Binnendjik和Vershbow，2021）。有時被視為導致 "能力重復 "和浪費財政資源的不同方法以另一種方式提供了優勢，即為國家和聯盟的聯合作戰建立自然的防火墻和復原力。

考慮到聯盟空戰模式的當前和未來的發展，保持一定程度的自主性可能與確保新興作戰云本身一樣重要。這在歐洲尤其如此，因為聯合作戰機隊可能由一系列的平臺類型組成，每個平臺都是根據不同的系統工程、技術和互操作性標準開發的，這與工業和政治考慮有關。同樣的基線挑戰可能會被移植到世界其他地區，如中東或亞洲。與其試圖將空戰機隊劃分為 "第一 "和 "第二 "層次的能力，聯盟和盟國伙伴將需要集中精力克服挑戰，并為傳統聯盟環境中的MDO提供整合能力和互操作性解決方案（Binnendjik等人，2021）。

作者

奧利維爾-扎耶克（Olivier Zajec），畢業于圣西爾軍事學院和巴黎政治學院，是里昂讓-穆蘭大學的政治學教授以及戰略與防務研究所（IESD）的主任。他是EA 4586實驗室和巴黎比較戰略研究所（ISC）的研究員。他還在法國聯合戰爭學院講授戰略理論。他目前的研究興趣集中在國際關系的現實主義理論、跨大西洋防御政策、核政策和戰略以及地緣政治理論。他經常為各種國防和國際關系出版物撰稿：《世界外交》、《國防與國際安全》（DSI）、《軍事資源》、《中國世界》、《沖突》、《國防評論》。

先進作戰管理系統（ABMS）是美國空軍創建下一代指揮和控制（C2）系統的最新計劃項目。ABMS建議使用云環境和新的通信方法，使空軍和太空部隊系統能夠使用人工智能無縫共享數據，以實現更快的決策。空軍將ABMS描述為其創建物聯網的努力，這將使傳感器和C2系統相互分解（與空軍傳統上執行C2的方式相反）。該計劃是空軍對國防部全域聯合指揮與控制（JADC2）工作的貢獻，重點是使國防部的作戰決策過程現代化。

ABMS最初的設想是取代目前指揮空戰行動的E-3機載預警和控制系統（AWACS）（圖1），但后來有了更廣泛的范圍。前空軍負責采購的助理部長威爾-羅珀指示，該計劃應減少對指揮中心和飛機的關注，而是創造數字技術，如安全云環境，在多個武器系統之間共享數據。羅珀博士表示，2018年國防戰略所設想的有爭議的環境迫使空軍重組ABMS項目。2021年5月，空軍副參謀長大衛-奧爾文將軍在DefenseOne的一篇文章中說："ABMS究竟是什么？它是軟件嗎？硬件？基礎設施？策略？答案是都是"。換句話說，空軍將ABMS設想為一個采購項目，它既要采購東西，又要實施其他非開發性的工作，該部門認為這些工作同樣重要：指揮和控制空軍的新技術。

自ABMS成立以來，國會已經對下一代C2系統的發展表示了興趣。空軍表示，ABMS是一個非傳統的采購項目。因此，國會對空軍替換老舊系統的方法和試驗新興技術的方法提出了質疑。

ABMS的開發工作

迄今為止，空軍已經進行了五次活動，以展示其希望最終投入使用的新C2能力。2019年12月，空軍在其第一次ABMS "on-ramp"（空軍用來表示演示的術語）中，展示了從陸軍雷達和海軍驅逐艦向F-22和F-35戰斗機傳輸數據的能力。這次活動還展示了空軍的統一數據庫（UDL），這是一個結合天基和地基傳感器追蹤衛星的云環境。

2020年9月，ABMS進行了第二次"on-ramp"。這第二次上線演示了通過使用超高速武器作為防御手段，探測和擊敗一個飛向美國的模擬巡航導彈。此外，ABMS還展示了 "探測和擊敗破壞美國太空行動的手段"的能力。根據空軍的新聞稿，"70個工業團隊和65個政府團隊 "參加了這次活動。

空軍在2020年9月下旬舉行了第三次"on-ramp"，以支持珍珠港-希卡姆聯合基地的 "勇敢之盾 "演習。在這次活動中，空軍展示了使用KC-46加油機通過將數據從較老的第四代戰斗機轉發到較新的第五代飛機，如F-22，來執行戰術C2。2021年5月，空軍表示，為KC-46采購通信吊艙將是ABMS項目的第一個能力發布。空軍說："在戰斗中，無論如何，郵機將需要在作戰附近飛行，支持戰斗機，因此將它們作為指揮和控制系統，無論是作為主要的還是彈性的備份，都是有意義的。"

2021年2月在歐洲舉行了第四次"on-ramp"。根據新聞稿，空軍由于預算限制而減少了這次活動規模。這第四次將包括荷蘭、波蘭和英國在內的盟國聯系起來，進行聯合空中作戰。據美國駐歐洲空軍司令哈里根將軍說，這第四次活動測試了美國和盟國用F-15E飛機發射AGM-158聯合空對地對峙導彈（JASSM）執行遠程打擊任務的能力（見圖2），同時利用美國和盟國的F-35飛機執行空軍基地防御任務。

本預計2021年春季進行第五次"on-ramp"在太平洋地區，但由于預算限制，取消了這次活動。

GAO的報告建議

2019財年國防授權法案（NDAA）指示政府問責局（GAO）評估ABMS計劃。在2020年4月的一份報告中，GAO向空軍總設計師建議采取四項行動來提高項目績效。

1.制定一個計劃，在ABMS開發領域需要時獲得成熟技術。

2.制作一個定期更新的成本估算，反映ABMS的實際成本，每季度向國會匯報一次。

3.準備一份可購性分析，并定期更新。

4.正式確定并記錄參與ABMS的空軍辦公室的采購權力和決策責任。

空軍助理部長同意了所有的建議。前空軍參謀長David Goldfein將軍不同意這些建議，他指出GAO的分析沒有反映機密信息。美國政府問責局表示，它可以接觸到機密信息，這些額外的信息并不影響其分析和建議。

ABMS的管理結構

根據GAO關于ABMS的同一份報告，空軍最初確定由空軍總設計師（普雷斯頓-鄧拉普），來協調空軍每個項目執行辦公室的ABMS相關工作。GAO對這種管理結構可能導致ABMS缺乏決策權表示擔憂。然而，在2020年11月，羅珀博士選擇空軍快速能力辦公室作為ABMS項目執行辦公室。首席架構師辦公室繼續開發全軍的架構（即軟件和無線電如何能夠相互連接），以支持ABMS。

國會就AMBS采取的行動

國會已經對ABMS系統的發展表示了興趣。下面的清單總結了國會在前三個NDAA中的行動：

• 2019財政年度NDAA（P.L. 115-232）：

  • 第147節：限制E-8 JSTARS飛機退役的資金可用性

• 2020年國防部（P.L. 116-92）：

  • 第236節：與先進戰斗管理系統有關的文件

• FY2021 NDA (P.L. 116-283) ：

  • 第146節：移動目標指示器要求和先進戰斗管理系統能力的分析
  • 第221節：與先進戰斗管理系統有關的問責措施

2021財年國防撥款法案（P.L. 116-260 C分部）將ABMS的資金從要求的3.02億美元減少到1.585億美元，理由是 "不合理的增長和預先融資"。

在ABMS的整個發展過程中，國會對在確定合適的替代物之前退役舊的C2系統如JSTARS和AWACS表示關注。國會還指示空軍制定傳統的采購理由，如成本估算和需求文件，以確保國會和軍方都了解要采購的東西。這些行動反映了美國政府問責局的建議。

關于國會的潛在問題

• 使用ABMS方法分解指揮和控制的風險是什么？

• 空軍應如何平衡創新、實驗與采購成熟技術？

• ABMS提供了哪些傳統指揮與控制系統無法提供的機會？

• 利用6.8軟件和數字技術試點計劃預算活動代碼中的新預算授權靈活性，ABMS是否會受益？

摘要

目前越來越多的趨勢是從實況空中訓練轉向明顯更便宜的模擬任務訓練。然而，節省成本并不是唯一的原因；特定任務根本無法在真實環境中得到有效和安全的訓練。模擬似乎是通用的解決方案。

但戰斗機飛行員僅在飛行模擬中無法達到所需的戰備水平。因此，現場訓練和綜合訓練相結合可能是理想的答案。

北約MSG活動128和165通過分布式模擬探索了北約任務訓練的操作和技術要求，并提出了聯合和聯合空中作戰的通用參考架構。盡管他們的主要重點是虛擬和建設性模擬，但實時訓練方面一直被考慮在未來擴展到LVC培訓網絡。

本次講座強調了混合現場和綜合訓練的好處，并適當考慮了在多域和跨國網絡中連接多個資產的困難。目前正在開發和建立諸如LVC網關、多級安全(MLS)架構、跨域解決方案(CDS)、特殊人機界面(HMI)等技術解決方案，以使這一切成為可能。

剩下的主要限制是什么？解決方法是什么？

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。

摘要

北約和各國迫切需要進行團結和聯合集體訓練，以確保任務準備就緒:目前和未來的行動是多國性質的，任務和系統慢慢變得更加復雜，需要詳細準備和迅速適應不斷變化的情況。由于可用資源少、訓練范圍有限、避免對手關注第五代戰術和系統能力的挑戰以及政治決策和部署之間準備時間有限，多國背景下的現場訓練和任務準備的機會減少了。模擬已經成為解決我們軍隊訓練需求的重要工具，各國正朝著通過分布式模擬(MTDS)能力采用國家任務訓練的方向發展。聯合部隊正在尋找實況和模擬訓練與演習之間的新平衡，以提供兩全其美的效果。

北約建模和仿真組(NMSG)的若干倡議為北約MTDS愿景和行動概念的發展貢獻了寶貴的投入(MSG-106 NETN, MSG-128 MTDS, MSG-169 LVC-T)。基于這些結果，當前/最近的NMSG活動(MSG-163北約標準演變、MSG-165 MTDS- ii、MSG-180 LVC-T)致力于為聯合和聯合作戰開發一個通用MTDS參考體系結構(MTDS RA)。最近完成的MTDS RA版本以構建模塊、互操作性標準和模式的形式定義了指導方針，用于實現和執行分布式模擬支持的綜合集體訓練和演習，獨立于應用領域(陸地、空中、海上)。此外，MSG-164 (M&S作為服務II)開發了一種技術參考體系結構(MSaaS TRA)，其中包含用于實現所謂MSaaS能力的構建塊。這些構建模塊可以與MTDS RA相結合，以包括作為服務執行綜合集體訓練和演習的指導方針。

MTDS RA的當前版本提供了一個基線，以詳細說明和確定應進行進一步需求/技術開發的領域。未來更新的主題包括網絡作戰和影響、危機管理、實時系統集成、多域或混合作戰等。

聯合MTDS對北約和國家戰備至關重要。本文提供了MTDS RA的背景、目標和原則，以及實現持久的北約范圍內綜合性集體訓練能力的前進方向。聯合MTDS RA的維護和繼續發展將是幾個北約國家、伙伴國家和組織在NMSG主持下的合作努力。

澳大利亞皇家海軍 (RAN) 最近推出了一項開發和使用機器人、自主系統和人工智能 (RAS-AI) 的戰略，該戰略將通過一項運動計劃來實施。蘭德澳大利亞研究團隊正在通過建立證據基礎來支持 RAN 的這項工作，以幫助識別和塑造基礎活動。本報告概述了近期和長期（到 2040 年）海上 RAS-AI 技術的現狀和軌跡，并對近期、中期和長期可能執行的任務進行了高級審查根據相關的技術和非技術推動因素。

本報告并沒有研究人工智能在海上行動中更廣泛的整合，而是關注支撐無人平臺的任務和技術的進步，包括無人空中、水面和水下航行器。除了概述近期和長期 RAS-AI 任務的關鍵技術推動因素外，該報告還指出了在 RAS-AI 能力發展中應考慮的三個關鍵原則：（1）關注多種技術（新系統和“遺留”系統），而不是單一的技術解決方案； (2) 考慮國防和商業 RAS-AI 系統的互補性進展； (3) 監測非技術因素，例如不斷發展的監管、法律、政策和道德框架，這些框架可能會顯著影響未來的技術采用路徑。

研究問題

• RAS-AI 技術和任務在海洋領域的前景如何？
• 到 2040 年，海上領域的 RAS-AI 技術和任務的可能軌跡是什么？
• 哪些可能的技術推動因素會塑造未來海上區域的 RAS-AI 任務？

主要發現

• 快速發展的技術環境使 RAS-AI 任務在海洋領域得以擴展
  • 無人駕駛飛行器 (UAV) 任務的跨度有所增長，特別是因為無人機的覆蓋范圍、適應性和生存能力不斷增加（盡管仍然相對有限）。
  • 由于通信、有效載荷和模塊化的進步，越來越多地使用無人水面航行器（USV）來支持海軍任務已經成為可能，盡管限制包括依賴載人平臺的遠程控制以及與其他車輛的有限集成。
  • 無人水下航行器 (UUV) 任務已經擴大，因為其在更深的深度、更遠的距離以及先進的傳感器和有效載荷下運行的能力越來越強。然而，水下通信、網絡和深水導航的有限耐力和未解決的障礙仍然對 UUV 任務施加了限制。
• 在所有平臺上，海上 RAS-AI 任務可能會在短期內擴大，這得益于幾個關鍵技術領域的進步
  • 在自治、集群、互操作性、安全通信和信息交換、生存能力、推進和能源管理以及先進傳感和多任務平臺開發等領域取得了進展。
• 從長遠來看，技術和非技術障礙可能會限制某些 RAS-AI 任務
  • 長期 RAS-AI 任務可能包括在有爭議的環境中部署以及在進攻性自主和動力應用中的部署，盡管后者可能會受到道德、法律和監管障礙的嚴重限制。
  • 長期任務和技術前景的特點是存在很大的不確定性，可能需要通過后續研究探索更多種類的具有潛在破壞性的未來 RAS-AI 任務、技術和戰術。