2020年，美國和愛沙尼亞指派北約合作網絡防御卓越中心開展為期兩年的5G供應鏈和新一代電信基礎設施相關的網絡安全項目，以解決北約盟國和緊密合作伙伴的戰略、法律和政策問題。該項目的目的是研究電信網絡供應鏈安全的不同方面，支持相關研究并為聯盟勾勒出建議。隨后，CCDCCOE在2021年發表了《軍用5G網絡的供應鏈和網絡安全研究報告》。這第二份報告側重于軍事運動背景下5G網絡的實際問題，是第一份研究報告的后續，采用了智能海港和C-V2X支持的公路運輸兩個案例研究。

新技術的出現為許多行業創造了巨大的利益和潛在的使用案例，同時也是大國競爭領域的一種工具。為此，電信和通信技術已被大小國家用于政治和軍事優勢--有時在規模和相對實力不同的競爭對手之間帶來一定程度的均勢和平衡。5G蜂窩通信的推出是在逐步和持續的基礎上進行的，需要軍隊、情報部門和私營部門不斷調整，以避免任何潛在的不利因素。然而，5G技術也給軍事部門帶來了許多新的解決方案和應用。隨著技術的不斷發展，即使不為軍隊本身開發5G解決方案，也會出現新的風險和威脅。由于民用技術的快速發展和軍隊對民用解決方案的依賴，例如軍事行動，5G將不可避免地到達軍隊并影響日常運作。因此，所有相關各方都需要做好準備，應對5G帶來的機遇和風險。隨著新的風險和威脅的上升，今天需要考慮和解決網絡安全方面的問題，以消除未來的潛在威脅，特別是對北約盟國的軍隊和密切的合作伙伴。因此，網絡機會和風險都需要從技術角度進行評估，以了解在北約國家間移動設備和物資時對軍隊的影響。為了實現北約的功能意識，使用案例將作為向該領域的政策制定者提出建議的基礎。

該報告以智能港口和智能公路為案例，研究了2030年軍事行動場景下與5G連接技術相關的網絡安全挑戰。該報告旨在提高人們對通過公共和私人5G網絡運作如何影響北約和平時期的集體防御的認識，從而為決策者提供與5G網絡相關的可能挑戰的循證信息。

該報告介紹了2030年波羅的海地區軍事行動的未來前景故事情節。然后，它提供了兩個5G用例的描述，即智能海港和智能公路，這兩個用例在2030年可用于為北約的集體防御目的運輸軍事裝備和物資。基于與5G實施相關的風險和威脅分析，報告強調了軍隊使用私人和公共網絡可能面臨的主要網絡安全風險和挑戰。最后，報告制定了一套建議，供盟國和/或北約決策者在發展5G基礎設施和制定網絡相關政策和決策時考慮。

1 簡介

2021年10月28日，當Meta的創始人馬克-扎克伯格提出元宇宙，即一系列能夠完全改變我們交流方式的相互連接的虛擬世界時，很少有人能夠理解這只是又一次品牌重塑和營銷炒作，還是我們生活中的下一個進化步驟；創造一個先進的、網絡化的虛擬現實（VR）。意識到這項新技術重要性之一是微軟聯合創始人比爾-蓋茨，他在一次Ted演講活動中預示了在COVID-19大流行病實際爆發的五年前，傳染性病毒所帶來的威脅。

他在2021年12月的年度博客中說："在未來兩到三年內，虛擬會議將從二維攝像機圖像網格格式轉變為帶有數字頭像的三維空間。比爾-蓋茨對他過去幾乎是預言性的預測充滿信心，他看到在不久的將來，人們將在互聯的數字環境中，在 "化身 "的幫助下進行虛擬會面，真實地模擬當面會面的情況。

由于這種大流行病，人類被迫在技術使用方面實現了巨大的飛躍。在過去的兩年里，技術的發展、變化和加速是如此的迅速和廣泛，而通常情況下，這需要幾十年的時間。在這樣一個充滿挑戰的環境中，像北約這樣的組織是否有能力審查長期形成的做法，并調整傳統的作戰程序，以保持其戰略優勢？

2 下一個大事件

在20世紀90年代，互聯網、計算機網絡和數字通信的使用在世界范圍內激增，永遠改變了我們的生活和互動方式。這些技術革新構成了第四次工業革命的縮影和信息時代的開始。自1991年以來，萬維網已成為公眾可訪問的網絡，超越了美國政府和大學的邊界。它需要不到十年的時間來擴展到全球。相比之下，第一個2G蜂窩網絡在同一年發布，不到30年后，5G網絡已經建立并運行。

今天，逐漸發生的不僅是互聯網從二維（2D）網站過渡到三維（3D）網絡空間，而且還出現了其無限的繼任者--元宇宙（Metaverse）。在這個元宇宙世界中，當它被完全開發時，人們將以自我設計的化身出現。他們將參與日常活動，如談話和調情，甚至爭吵，甚至達到間諜活動的極端。一個無限的虛擬現實將允許人們居住和控制角色，這些角色將在一個類似于多人在線游戲的數字空間中移動和社交。這意味著我們不僅可以玩游戲、聊天、看電影、參加活動、購物、散步，以及做與現實世界類似的虛擬事情，還可以以無數種不可預測的方式與現實世界互動。與宇宙一樣，元宇宙包括空間和時間，不僅是一種物質形式，也是一種能量形式。特別是，元宇宙"講述的是這樣一個時代：基本上沉浸式的數字世界成為我們生活和消磨時間的主要方式。"現實世界和數字世界之間的界限將越來越模糊，元宇宙將成為社會運作和解決爭端或沖突的重要場所。

基礎設施和處理能力仍不足以用設想中的沉浸式、網絡化的3D虛擬世界來取代現有的2D互聯網。雖然已經在全球范圍內建立了數百個超大規模的云計算數據中心，以有效地支持強大的、可擴展的應用程序，但完全形成的元宇宙及其無數的實時、同步連接將需要大數據生產公司，如Alphabet、亞馬遜、Facebook、蘋果或微軟的更多投資。令人驚訝的是，加速和徹底改變我們工作和互動方式的最有影響力的因素無疑是COVID-19大流行病。

根據比爾-蓋茨的預測，該大流行病對數字化的影響至少還需要十年才能實現。在此期間，必須開發新的技術和產品，以成為進入元宇宙的最終門戶（VR頭盔、智能眼鏡、觸覺手套），并增強人們的互動和共享體驗。同時，由于互聯設備的數量呈指數級增長，黑客的攻擊面和潛在進入點將急劇增加，破壞了現有網絡入侵檢測系統的有效性。

在一個共享的網絡世界中，物理、增強和虛擬現實的融合，即 "具象的互聯網"，將為其 "公民"提供前所未有的互操作性，并為政府和機構提供不可預見的安全挑戰。沒有任何一家公司或機構可以獨家經營元宇宙；因此，各種多角色和團體將分散地經營它。數字化將繼續存在，并將影響人們工作、學習或娛樂的方式，以及國家和軍事利益的競爭和戰斗方式。

3 未來的作戰環境

在這樣一個數字化的世界中，逐漸和穩定地轉變為一個虛擬的世界，國防和安全政策和戰略必須作出相應的調整。新興的和顛覆性的技術可以產生風險和機遇。全球化、通信進步和兩用技術，如人工智能、量子計算、機器學習、大數據管理、區塊鏈網絡、自主性和生物技術，都有可能威脅到北約的軍事技術優勢。未來的國防環境不僅需要新的技術，還需要新的方式來處理和利用這些技術挑戰。

被先進的 "社會媒體2.0 "應用強化的新信息領域不僅導致技術發展，也導致社會學變化。假新聞的傳播加上信息戰運動可以影響、操縱、打擊甚至激化公眾輿論和行為，破壞對民主機構和進程的信任。

北約明白，"用昨天的方法無法在明天的戰斗中取得成功"。北約需要不斷轉型，"以塑造和爭奪環境，并在現在和未來保持對對手和競爭者的優勢"。"作戰環境在高速變化。未來的軍事戰斗空間正在擴大，需要在陸地、空中、海上和空間領域進行更多的協作、高效、數字化、安全和網絡抗擊能力。

北約的多域作戰方法認識到并有效地解決了在普遍存在的信息環境下日益模糊的地理和組織邊界問題。盡管需要處理的信息量不斷增加，但現代決策周期需要能夠以相關的速度做出決定。傳統的環境和文化領域的界限需要被打破，因為這些領域目前靜態的、分散的、指揮和控制（C2）的架構被證明是不夠的。新的方法應該利用未來類似云的戰斗環境，在多個通信網絡中即時分享和傳輸來自物理和非物理領域的數據。

今天，數十億互聯的智能設備和傳感器，就像 "萬物互聯 "的網絡，需要基于網絡的、分散的和敏捷的C2架構，以使決策過程能夠在最小的人為干預下快速和自主地適應任務環境。此外，腦機接口可以將大腦的低電活動轉化為強大的數字信號，由外部設備進行分析并轉化為命令和所需的行動。

決策者，無論他們的層次如何，都需要 "獲取信息，以便利用突襲和快速持續整合[多個]領域的能力進行同步和連續作戰"。利用新技術將有助于快速了解戰斗空間，比敵人更快地指揮部隊，并提供同步的多領域效果。如果每個過程（計劃、部署、交戰）都能及時獲得所有必要的信息，那么就可以實現所謂的 "信息優勢"，導致更好的態勢感知和決策優勢。

4 虛擬元域的概念化

隨著物理環境逐漸轉變為實時的、受數據約束的數字復制品，以創建所謂的數字孿生，其中每個物理對象都與虛擬對應物相連，新的操作平臺和先進技術需要應用于制定的混合現實生態系統。正在進行的物理和數字物體的融合有可能徹底改變和刺激未來的軍事行動，即時利用所有分配給物理和非物理領域的傳感器和效應器，并相應地同步預期效果。

基于數字孿生的方法為先進的軍事系統和平臺提供了一致的、可重復使用的、可用的數據的前景，為供應鏈管理、測試、培訓和實驗能力提供了以前不可能得到的好處，并引入了沉浸式任務規劃流程。基于具有高度真實性和可信度的先進模擬的游戲化原則，可以 "通過激勵訓練過程來改善復雜而昂貴的軍事飛行訓練過程 "。

此外，基于先進分析、數據建模、巧妙模擬、自主控制、腦機接口和現場互動的操作平臺的整合，可以改變和加速決策過程，同時確保其準確性。信息優勢和有效的態勢感知在一個動態的、多領域的戰斗場景中是至關重要的。所有經過評估的相關數據都需要高速流通，并傳播給關鍵行動者，以使部隊能夠 "知情[......]，統一行動 "。

當然，對手會試圖打斷聯盟的殺傷鏈，在作戰計劃過程中注入影響，損害其機器學習算法的準確性，以控制和操縱有爭議的地區，并在任何動能戰斗中獲勝。在未來的戰爭環境中，C2鏈需要靈活、有彈性和相互連接。在一個快節奏、多領域、完全數字化的環境中，可訪問性、敏捷性和靈活性是必不可少的操作要求。內容、產品和服務必須通過低成本、強大的網絡化基礎設施從可持續的設備上按需提供。

向 "元域運營 "概念的過渡，其中頭像、三維模型、混合現實和空間環境是主要的資產類別，這意味著平臺和網絡之間的互操作性限制被克服。傳統的互操作性標準不能以綜合方式支持新的媒體類型，也不能說明大量的非結構化數據。所有的組織，包括軍事組織，都必須采用新的思維方式，并在其文化、結構、運營和服務的各個方面進行快速的數字化轉型，以進入Metaverse。各種Metaverse平臺需要提供方便的、可移植的、實用的和安全的系統和界面，以實現無縫過渡。

5 結論

隨著技術和數字化的不斷變化和發展，元宇宙中的資產和數據需要在其整個生命周期中不斷發展，并且可以在一個擴大的、開放的生態系統中從任何平臺訪問。通過采用仿真、遷移和表示的最佳做法，元域可以在支持現代軍事環境方面具有高度的有效性、彈性和期望。在網絡衛生生態系統下構建的元域環境，考慮到其虛擬能力和腦機接口，可以在多域作戰中產生同步和決定性的效果。

北約要想保持對其競爭對手的優勢，并將其軍事力量和資產保持在較高的準備和能力水平上，就必須重新思考它如何看待世界，包括在物理和虛擬意義上。如果沒有敏捷性、數字互聯、數據共享以及在認知、物理和虛擬領域所有層面的協作，就不可能在一個擴展和混合的未來戰斗空間中取得優勢。為了使北約向真正的數字化部隊過渡，元空間將是達到這一目標的最終工具。

作者

Fotios Kanellos，少校，于2003年畢業于希臘空軍（HAF）學院，是一名電氣工程師，專業是電信和計算機科學。他擁有三個碩士學位。雅典國立技術大學（NTUA）的技術-經濟系統，帕特雷大學的環境科學，以及雅典國立和卡波迪斯特拉大學的歐洲和國際研究。

他曾在卡拉馬塔的希臘空軍訓練司令部擔任T-2 C/E飛機的檢查工程師和T-6A飛行模擬器的系統工程師。他之前的任命是在希臘空軍支援司令部管理信息技術和網絡安全項目。目前，他是JAPCC的網絡空間中小企業。

執行摘要

未來的北約聯合部隊將納入自主和半自主的地面、空中和海上平臺，以提高部隊的實效性和敏捷性。這些自主系統將作為力量倍增器部署在從班到旅的所有戰隊梯隊中。它們將幫助指揮官發展和保持對局勢的了解，在更廣泛的和人類操作者無法進入的地區提供持久的監視和偵察。蜂群機器人/傳感器可以提供一個協作的、多機器人/傳感器的系統，提供所需的集群行為，以實現系統能夠覆蓋這些更大的區域，共享信息，并提供單個系統無法實現的先進行為。

RTG SET-263 "用于情報監視和偵察的蜂群系統"分析了蜂群系統的運用和系統問題，這些問題可以從運用、系統和技術的角度促進它們與當前戰場戰術系統的整合。這份最終報告為以蜂群為中心的ISR系統（SS4ISR）提供了一個高水平的參考架構，它整合并擴展了SET-263前兩年研究的成果。該參考架構同時解決了以下問題：

• 1）運用問題，即片段式描述的相關運用場景、關鍵能力目標和支持每個目標的一套能力，以及與每個能力相關的SS4ISR作戰運用活動。

• 2. 系統問題，在SS4ISR提供的關鍵系統服務方面，支持系統服務的一套系統節點。
• 3. 技術，在當前和預期的標準和算法方面，以實現預期的系統能力；和

• 4）在聯合/多國聯盟中采用蜂群系統的系統級互操作性設計指南，以及它們與傳統系統的整合。

該文件還通過一組關系矩陣提供了運用和系統問題之間的主要關系，該矩陣提供了以下映射：

• 1）目標與能力的映射。

• 2）能力與作戰活動映射。

• 3. 能力與服務映射；以及

• 4）"蜂群系統 "節點與系統節點的關系。

SET-263研究報告涉及以下研究課題：探測和跟蹤，分析了采用蜂群系統來探測和跟蹤感興趣的區域；人類與蜂群互動，確定了蜂群與人類操作者之間共生團隊的能力和服務；蜂群控制和導航，分析了配置和操作模式，最終目標是解決動態和不確定環境中蜂群必須克服許多挑戰，包括快速規劃/重新規劃和對突發威脅的復原力，這是任務成功的基本要求。機器人與機器人的互動，提供了基于網絡中心、自主決策范式的多Agent系統設計，作為機器人和自主系統（RAS）的新興設計方法；蜂群系統的定位和繪圖，解決了蜂群系統采用同步定位和繪圖能力的問題；數據交換服務，分析了采用以信息為中心的架構作為蜂群系統數據交換的支持；網絡，解決蜂群系統的網絡架構和協議。

第1章 - 簡介

1.1 描述

1.1.1 背景

未來的北約聯合部隊將納入自主和半自主的地面、空中和海上平臺，以提高部隊的實效性和敏捷性。這些自主系統將作為力量倍增器部署在從班級到旅級的所有戰斗梯隊中[1]。它們將幫助指揮官發展和保持對局勢的了解，在更廣泛的地區和人類操作人員無法進入的地區提供持久的監視和偵察[1]。蜂群機器人/傳感器可以提供一個協作的、多機器人/傳感器的系統，提供所需的集群行為，以實現系統能夠覆蓋這些更大的區域，共享信息，并提供單個系統無法實現的先進行為[2]。將平臺數量從幾臺、幾十臺到幾百臺進行擴展并采用以蜂群為中心的行為能力將提高北約部隊的能力：1）在戰場上建立并保持優勢；2）防止敵人做出有效的反應。北約部隊與這些以蜂群為中心的系統的整合，將是實現和保持戰術優勢和作戰效率的關鍵要求。共生的人類-蜂群團隊[3]將使部隊能夠在不確定的場景和條件下有效地理解、適應、戰斗和獲勝。

分布式協作自主系統與士兵合作，提供了一種戰術抵消戰略：一種在復雜的城市和其他領域以高節奏運作的手段，大大降低了風險和士兵數量[4]。將智能系統整合到未來的部隊中，將實現以下關鍵能力：在復雜的地形中提高態勢感知能力；面對對手有爭議的環境進行彈性作戰；增加對峙距離和進入有人系統無法到達的區域；提高作戰安全性；在有爭議的城市環境、前沿作戰基地和車隊行動中，通過提高士兵和指揮官對敵人陣型的了解，使他們能夠通過常規的遠程武器或特定的武裝蜂群元素做出早期反應，從而提高指揮官的反應時間。采用以蜂群為中心的行為將進一步提高智能系統的實效性，因為它允許大量的系統以協調的方式工作和移動，并減少通信和控制要求。它還將使大量的系統能夠以分散的方式運作，然后集中在特定區域，以壓倒潛在的威脅。智能系統和蜂群能力的整合將擴大北約部隊的行動時間和空間，提高機動性和在反介入/區域封鎖（A2AD）環境中克服障礙的能力，使指揮官有能力承擔以前單純的載人編隊所無法想象的行動風險[2]。由于人類暴露在危險中的次數減少，欺騙行動、滲透到敵人防線后面以及開發和追擊行動所固有的風險變得更小，給了指揮官更大的選擇和更可靠的機動自由[2]。除了這些基于陸軍的應用，在港口保護、海上監視發射器定位和反潛戰（ASW）監視方面也可以看到這樣的場景，在北約層面采用水下或水面無人系統群可以1）以一定的持久性來探測潛艇的過境或存在，2）允許北約國家之間共享跟蹤，減少不確定性和接觸的損失。這既可以改善北約空間的安全，又可以作為國家的勸阻力量。

1.1.2 目標

機器人和自主系統（RAS）對于確保機動自由和完成任務，并盡可能減少士兵的風險來說越來越重要。在未來的北約聯合部隊中加入自主和半自主的地面、空中和海上平臺群，將提高部隊的安全性、有效性和敏捷性。

用于ISR的蜂群系統影響到以下作戰能力：

• 收集有關建議行動的持久性ISR數據。

• 部隊保護和攔截；以及

• 反進入區域拒止（A2AD）行動。

如下所述，采用蜂群系統會給ISR行動帶來附加值：

• ISR行動的現狀：

  • 部署具有有限觀察能力的實體，提供準靜態數據；以及

  • 操作員與機器人的控制比例效率低下。

• 蜂群系統對ISR行動的附加值：

  • 部署人工智能驅動的蜂群系統，能夠：

    • i) 臨時、自主觀測；

    • ii) 優化的廣域覆蓋；

    • iii) 動態態勢感知。

  • 動態確定感興趣的相關目標，以提供及時的交戰信息，具有高精度和高保真度。

  • 優化的人機互動，以減少操作者的工作量，提高工作效率。

  • 使用具有相關機載處理和高性能多傳感器套件的未來低SwaP（空間、重量和功率）無人機系統，減少后勤足跡。

1.2 范圍

本文件描述了用于ISR（SS4ISR）的以蜂群為中心的系統的高層次參考架構。該參考架構涉及：

-作戰運用作問題，在以下方面：

• 片段式描述的相關操作場景，見第2章。

• 關鍵能力目標和支持每個目標的能力集，見第3章。

• 與每個能力相關的SS4ISR操作活動，見第4章。

• 系統問題，在以下方面：

  • 由SS4ISR提供的關鍵系統服務，見第5章。

  • 支持系統服務的系統節點和相關組件的集合，見第6章。

  • 實現預期系統能力的關鍵技術和算法，見第7章。

  • 系統級的互操作性，見第8章。

該文件還規定了一套關系矩陣，規定了關鍵架構元素之間的以下映射關系：

• 能力目標與能力映射。

• 能力與運營活動映射。

• 能力與服務映射。

• "蜂群系統 "節點與系統節點的關系。

該文件的組織結構如下：

• 第1章 - 引言，關于該文件的基本信息，以提高其可讀性。

• 第2章 - 用例小結，通過小結描述一組相關的作戰運用場景。

• 第3章 - 能力，描述了能力目標和支持這些目標的一系列部隊能力。還提供了一個矩陣，定義了能力目標和部隊能力之間的關系。

• 第4章 - 業務活動，描述了3.2節中確定的一套能力的關鍵SS4ISR業務活動。

• 第5章 - 服務視圖，描述了系統提供的一系列相關服務。

• 第6章 - 系統視圖，描述了實現每個服務的可能設計方案。

• 第7章 - 技術視圖，確定一組技術和/或算法，這被認為是某項服務的關鍵。

• 第8章 - 互操作性，描述了實現系統級互操作性的可能方法，作為蜂群系統適應性和進化發展的基礎。

• 第9章 - 關系矩陣，規定了本架構的關鍵元素之間的映射關系，即能力目標、能力、作戰場景、服務和系統節點。

1.3 鑒定

本文件代表可交付的D3：SET-263：RTG SET-263的最終報告。

來自以下組織的SET-263團隊成員編輯了本文件：

• Leonardo SpA, ITA.

• Aselsan, tur.

• 挪威國防研究機構（FFI），NOR。

• 美國海軍空戰中心，武器部（NAWCWD），美國。

• 美國國家海洋情報集成辦公室（NMIO），美國。

來自以下組織的SET-263小組成員修改了該文件：

• 美國海軍水下作戰中心（NUWC）分部。

• 美國防物資組織（DMO），NLD。

引言

俄羅斯總統弗拉基米爾·普京宣布 2021 年為俄羅斯科技年，11 月被命名為人工智能 (AI) 月，這表明俄羅斯領導層對這一總括性術語的濃厚興趣。俄羅斯國防部門尤其被這些人工智能技術相關機遇所吸引。近年來，人工智能、機器人技術以及將自動化和自主性進一步整合到武器系統和軍事決策中，都被強調為俄羅斯武裝部隊現代化的優先事項。

2017 年，普京有句名言：“人工智能是未來，不僅是俄羅斯，也是全人類……誰成為這一領域的領導者，誰就成為世界的統治者”。引用這句話，分析人士經常將俄羅斯的發展歸因于、測試和使用武器化的 AI 來與當前領先的 AI 開發商：美國和中國在所謂的全球 AI 競賽或全球技術競賽中競爭的必要性。雖然認為競爭和追趕的需求是俄羅斯動機的一部分，但它對軍事人工智能的興趣不應僅僅歸因于對相對實力的追求。要了解俄羅斯圍繞人工智能、自治和自動化的辯論的深度和復雜性，需要審查有關其對俄羅斯軍隊的戰略影響、自治的好處和風險，以及更廣泛地說技術現代化和技術現代化的重要性的討論。俄羅斯在世界上的地位的創新。

本報告旨在概述面向國際受眾的不同概念和動機，這些概念和動機一直并正在指導俄羅斯政治和軍事領導人實現其追求武器化人工智能的雄心。首先，它概述了俄羅斯軍隊追求人工智能、自主和自動化背后的各種外部和內部因素。其次，它介紹了俄羅斯在這一領域的一些計劃、對其能力的了解以及加強這些計劃所面臨的挑戰。第三，它深入探討了俄羅斯關于自主，特別是自主武器系統的辯論，以及關于開發所謂的“殺手機器人”或自主戰斗機器人的倫理討論，這是一個經常使用的術語在俄語文學中。

該分析基于對開源材料的調查，包括媒體報道、新聞稿、官方聲明和演講、同行評議的文章和智囊團報告，以及俄羅斯軍事期刊上的出版物。作者希望將其作為正在進行的博士研究項目的第一步，以及對新興的關于俄羅斯如何看待武器化 AI 的英語文獻做出貢獻。

概念注釋

本報告分析了自主、自動化和人工智能的概念——這三個術語在俄羅斯和國外經常相互混淆。值得從探索這些概念開始。自動化是一種基于特定動作或規則序列將任務委派給機器的方式，從而使流程更具可預測性。自動化系統是“根據預編程腳本執行具有定義的進入/退出條件的任務”。自主性是一個更復雜的過程，廣義上的意思是“對機器進行編程以執行通常由人員執行的某些任務或功能人類”，但沒有詳細的規則，因此更難以預測。人工智能可以定義為“數字計算機或計算機控制的機器人執行通常與智能相關的任務的能力。” 人工智能及其子集，例如機器學習，以及其在計算機視覺、面部和聲音識別等方面的應用，可用于實現武器系統更高水平的自動化和自主性。自主武器系統通常被定義為“一旦啟動，無需人工操作員進一步干預即可選擇和攻擊目標的機器人武器系統。” 聯合國安理會 2021 年 3 月發布的一份報告表明，土耳其制造的 Kargu-2在利比亞內戰期間，游蕩彈藥系統被編程為以自主模式選擇和攻擊目標。這被世界各地的媒體描述為首次使用致命的“殺手機器人”。但是，尚不清楚該系統在攻擊時是否真正自主運行。

【在人工智能進步的幫助下，武器系統可以在自主范圍內進一步發展，承擔更多任務，并最終在戰場上取代人類】

圖1. 武器系統的自主性

同時，這些領域之間的能力并不總是相同的。在俄羅斯的案例中，自動化和無人機器人系統的開發比集成更現代的基于機器學習的系統更先進。俄羅斯軍事文獻中經常提到的“自動化”（автоматизация）過程——其他術語包括“機器人化”（роботизация）、“智能化”（интеллектуализация）或“數字化”（дигитализация）并不是一個新現象。 俄羅斯在自動化和遠程控制武器系統方面的能力相對優于其在人工智能總稱下整合機器學習和廣泛技術的其他子元素的能力。許多軍事決策者和分析人士的立場是，借助人工智能的進步，武器系統可以在自主范圍內進一步發展，承擔更多任務，并最終在戰場上取代人類。

第一章 引言

在北約內部和成員國使用建模和仿真 (M&S) 對支持國防訓練、能力發展、任務演練和采購過程中的決策支持提出了越來越高的要求 [1]。因此，M&S 是聯盟及其國家的一項重要能力。然而，當前的 M&S 系統對高度動態的軍事作戰環境的代表性有限，其中物理環境的狀態會影響部隊的行為（例如，天氣對地面車輛機動性的影響）以及軍事物理（動能）行為會影響環境狀況（例如，彈藥對建筑物、基礎設施等的破壞）。目前在仿真系統中實現動態元素時，它們通常以定制和預先編寫好的方式執行，這限制了仿真互操作性的能力和范圍。

圖 1-1：任務期間遭遇的動態環境

?2016 年，北約 MSG 探索小組 ET-045“分布式仿真的動態合成自然環境”成立，以調查分布式仿真中相關動態合成環境的主題是否需要進一步研究。這確定了實現相關動態地形的主要挑戰 [2]。結論是存在許多與相關動態合成環境 (DSE) 相關的未解決問題，這些問題將限制未來北約分布式仿真的可用性。這些問題中的大多數都屬于技術性質，包括沒有開放標準或未經過驗證的方法來實現跨分布式 M&S整合天氣、天氣影響和物理（動力）戰爭對環境的影響。為響應 ET-045 的調查結果，一項為期 3 年的任務組 (TG) 技術活動提案 (TAP) 已提交給 2017 年春季的北約 MSG 商務會議，即MSG-156，于 2017 年 9 月開始。

1.1 定義

本報告包含由 ET-045 定義的幾個常用術語，即：

? 合成環境 (SE) 是代表物理世界的元素集合，系統的（模擬）模型在其中存在并相互作用（即地形、天氣、海洋、空間）。它包括表示環境的元素、它們對系統的影響，以及系統對環境變量影響的模型數據。

? 動態合成環境(DSE) 是一種在模擬過程中元素可以改變的SE，例如雨水對地形表面的影響。這可能是由于環境內的交互（例如，影響地形條件的天氣）、來自模擬實體的交互（例如，武器效果或單位挖掘）或由于外部交互（例如，教練驅動的變化）。

ET-045 和 MSG-156 并不認為 SNE 一詞涵蓋了 SE 中的所有環境方面，因為還存在需要表示的非自然元素。因此，MSG-156 TG 決定在本報告中采用 SE。在此之后，TG 已經意識到，在下一版 AMSP-01 [3] 中，SNE 一詞將被合成物理環境 (SPE) 取代，這樣可以更好地捕捉范圍。由于 MSG-156 已經使用 SE 一詞撰寫了幾篇出版物和大部分報告，因此決定在本報告中繼續使用 SE。

圖 3-9：DSE 的概念解決方案架構

1.2 目標

MSG-156 任務組 (TG) 的目標定義為：

1. 定義最佳實踐、所需方法、技術，并為在未來分布式仿真練習中實現相關動態 SE 所需的標準提供信息；

2. 通過概念實驗，評估方法和技術。

1.3 工作計劃

為實現上述目標，MSG-156 定義了一個工作計劃，其中包括以下活動（見圖 1-2）：

圖1-2：MSG-156工作計劃

a. 識別DSE要求：確定分布式仿真中 DSE 的功能要求，包括現實世界操作的哪些方面對于在仿真中表示至關重要；這將在第 2 章中討論。

b．調查現有解決方案：了解 DSE 的當前最先進技術，以確定需要解決的差距以實現相關 DSE；這將在第 2 章中進一步討論。

c．定義用例：確定相關的操作場景，作為評估支持 DSE 架構的方法和技術的基礎；這些用例將在第 3 章中進一步討論。

d. 定義解決方案概念：定義解決方案概念以在分布式仿真中實現相關 DSE。第 3 章介紹了一些相關動態效果的選定用例和概念圖，例如可通行性，小組將其用作開發解決方案概念的架構基礎。第 4 章和第 5 章更詳細地介紹了該小組討論的兩個主要主題，即動態地形和動態天氣，涵蓋相關的動態效果、數據源和現有標準。第 6 章將所有這些發現結合到 MSG-156 提出的 DSE 解決方案架構中。

e. 概念論證：對解決方案概念進行（部分）實施，使其可行性得到論證，并吸取實踐經驗，以及解決方案概念是否有效并滿足確定的要求，以及哪些領域需要進一步研究。第 7 章將更詳細地討論概念演示。

f. 撰寫技術報告：最后一項活動是撰寫這份報告，并將所有經驗教訓結合起來，為 M&S 社區提供實現相關 DSE 的建議；這包括確定合適的技術和方法，并就應制定的標準提出建議。

圖 3-5：地形和天氣對車輛通行性影響的概念模型圖

圖 3-6：由于武器效應引起的地形和物體變形的概念模型圖

圖 3-7：受天氣影響的飛行器飛行動力學概念建模圖

圖 3-8：受天氣影響的傳感器性能的概念建模圖

圖 8-1：動態綜合環境架構

執行總結

建模和仿真 (M&S) 的使用是北約聯盟及其伙伴國家在國防聯合、集體和聯盟訓練、能力發展、任務規劃和戰備以及決策支持方面的一項重要能力。防御作戰環境是高度動態的，其中物理環境狀態會影響部隊行為（例如，天氣對地面車輛機動性的影響），而物理（動力）作戰行為會影響環境狀態（例如，彈藥損壞建筑物、基礎設施等）。目前 M&S 的實踐、標準和技術主要是基于公共環境數據集和重復使用環境數據庫，在分布式仿真中實現外部世界環境的靜態表示。在當前仿真系統中表示動態元素的情況下，它們通常以預先編寫好的方式實現，并且特定于給定系統。這限制了分布式異構仿真系統的互操作性的能力和范圍，并影響了 M&S 在聯合訓練等應用中的使用，這需要對作戰環境進行通用和一致的表示，以確保公平的戰斗條件。

MSG-156 始于 2017 年，作為一個為期 3 年的任務組 (TG)，旨在解決代表 M&S 系統中現實世界操作環境挑戰的需求與現有技術能力之間的差距，目的是研究如何將相關聯的動態合成環境 (DSE) 可以在未來的分布式模擬中表示。 TG 由來自北約伙伴國政府、研究機構和行業的主題專家 (SME) 組成，包括模擬和合成環境 (SE) 的開發者（提供者）和消費者（用戶）。

MSG-156 TG 開展的研究活動將為北約 M&S 總體規劃的主要目標之一提供信息，即“為仿真應用和支持材料開發一個北約標準互操作性架構”。

在調查了仿真系統中動態環境的現有功能，并調查了仿真和娛樂游戲中最先進的技術和算法之后，TG 開發了基于用例的概念建模圖，以確定 DSE 環境中所需的關鍵交互。建模和仿真即服務 (MSaaS) 概念構成了 DSE 概念解決方案架構的基礎。TG 研究了動態地形和真實天氣的細節，以將概念方法改進為詳細的解決方案架構，允許跨異構分布式模擬系統一致表示動態合成環境。

該解決方案架構的關鍵概念是共同服務負責在模擬練習中管理和分發環境數據。這意味著 M&S 聯盟將使用 Terrain Service 來獲取有關地形的信息，并使用 Wea??ther Service 來獲取有關天氣的信息。通過讓一項服務負責管理這些數據，可以緩解許多相關問題。此外，當對操作環境的合成表示進行動態更改時，特定的專業服務負責執行修改，從而消除在每個單獨系統中本地實施此類修改時可能出現的相關問題。這些數據修改服務將其更改傳達給地形服務，允許所有聯邦成員從那里訪問更新的數據。

隨著 DSE 概念架構的開發，MSG-156 進行了概念驗證演示，使用該體系結構部署、集成和執行了聯邦模擬和服務，這些模擬和服務由參與國使用不同行業合作伙伴提供的工具和產品進行。盡管可用的聯邦模擬和服務的數量有限，但演示證明了解決方案架構是可行的，并且這種架構將有助于確保可以在分布式模擬中以一致的方式進行動態更改和表示。概念演示還有助于確定架構的哪些方面需要進一步研究以達到技術準備水平 (TRL) 以支持操作模擬練習。

由于時間和規模的限制，在提議的基于 MSaaS 的 DSE 架構中使用的技術目前還沒有被證明足夠成熟以實施到操作模擬系統中。因此，任務組建議應該進行更大規模的實驗，以評估解決方案架構在更真實的測試用例中服務受到壓力的環境中的執行情況。

DSE 架構依賴于不同服務之間的標準化接口。盡管其中一些接口已經成熟，例如用于分發地理信息的 OGC 接口，但作為未來開放標準的一部分，還需要考慮進一步開發其他接口。此外，應探索新格式的選項，以共享 3D 內容，支持將 3D 模型內容分發和流式傳輸到仿真系統，或在仿真執行期間對 3D 模型內容進行動態更改。

事實證明，獲取真實世界的天氣數據對 TG 來說是一個挑戰。無法免費獲得所需的更高分辨率數據，國家 MOD 和氣象局之間的現有合同不包括為研究項目提供此類數據。如果未來的模擬演習需要天氣數據，則需要將這一要求包含在現有的國家合同中，或者最好讓北約為所有參與者提供對此類數據的訪問。

建議將 MSG-156 的輸出提交給新的 SISO 研究組 (SG)，以評估和確定如何解決 DSE 的特定方面。這應包括審查現有的 SISO“環境數據和流程的重用和互操作 (RIEDP)”產品開發組 (PDG) 活動和“基于云的 M&S”(CBMS)，因為這些可能已經涵蓋了一些所需的標準。 MSG-156 的輸出還應用于為作為 NATO MSG-193 專家組“聯邦任務網絡 (FMN) 中的建模和模擬標準”的一部分開展的活動提供信息。

最后，建議北約和/或成員國應考慮提供和托管 DSE 所需的關鍵服務。提供地形服務、氣象服務和各種修改服務將顯著減輕建立由 DSE 支持的未來分布式模擬練習的負擔。

【報告概要】

認識到地面自主系統需要在未知的任務中運行，北約正在對地面車輛自主移動建模和仿真進行投資，以改進和準備未來運作。來自世界各地的北約工程師和科學家正在努力而有目的地塑造未來的作戰能力，并作為地面部隊保持準備和彈性。隨著北約展望未來，地面車輛界有機會幫助塑造陸軍在實現國家和國際安全目標方面的獨特作用。隨著情報、監視、目標獲取和偵察能力的快速發展，確保自主機動性和操作變得更加重要。北約的未來部隊必須能夠并準備好在極端條件下執行各種任務，因此它必須準備好運用地面力量/地面部隊，以在整個軍事行動中實現戰略成果。

地面自主系統是許多北約國家未來軍事戰略的關鍵部分，商業公司正在競相開發自主系統以率先進入市場。在這場部署這些系統的競賽中，仍然缺乏對這些系統的能力和可靠性的了解。自主地面系統的一項關鍵性能衡量指標是其在道路上和越野時的機動性。自主武器系統的開發和部署通常指向幾個軍事優勢，例如作為力量倍增器，更重要的是，可能需要更少的作戰人員來完成特定任務。與商業自治系統不同，軍隊必須在可能不存在道路的未知和非結構化環境中運作，但物資必須到達前線。在戰場上，機動性是生存能力的關鍵，指揮官知道在什么地形上部署哪種車輛至關重要。指揮官需要有能力評估自己和敵方部隊在作戰區域的車輛機動性，這將增加對任務規劃的信心，并降低因車輛受損而導致任務失敗的風險。

北約國家聯合探索評估地面自主系統性能和可靠性的方法，制定一項戰略，以制定一個總體框架，以開發、整合和維持先進的載人和地面自主系統能力當前和未來的力量。該活動利用了 AVT-ET-148、AVT-248 和 AVT-CDT-308 在下一代北約參考移動模型 (NG-NRMM) 上的結果，并共同證明了自動駕駛汽車具有專門的建模和仿真要求關于流動性。隨后，開發了任務領域，并組建了團隊以開展以下工作：

• 自主軍事系統 M&S 的挑戰和特殊要求；

• 與自主軍事系統相關的定義；

• 當前可用于評估自主系統移動性的軟件；

• 評估移動性與數據通信的相互依賴性的方法；

• 以NG-NRMM AVT-248 結果為基礎，確定評估自主系統越野機動性的方法。

這項工作提供了一份文件，簡要概述了現有能力、計劃的未來活動以及后續研究任務組 (RTG) 的戰略方向。這份總結報告將詳細介紹這些成就，并為自主導航框架的開發和實施提供建議。