空軍將在一個多極世界中作戰,其特點是持續的、低于閾值的交戰,其中多層和多速的戰斗空間延伸到很遠距離。空軍將需要變得高度適應,并能夠通過在高速作戰環境中實時超越威脅,快速從協調過渡到同步,不僅在移動資產和人員方面具有敏捷性,而且在至關重要的信息方面也具有敏捷性。新作戰優勢的釋放將取決于空軍加強部隊之間的連通性和整合的能力,以便信息共享能夠比以往更快、更廣泛地進行。
空軍已經嚴重依賴跨五個作戰域的作戰能力——但這些域都將變得非常混亂和具有競爭性。空軍將需要改變他們使用的網絡、系統和流程,以及他們廣泛和基本的工作方式,以便能夠在現代戰場的長度、寬度和高度上思考、戰斗和取勝。多域作戰 (MDO) 為空軍引入新的作戰指揮、控制和作戰管理 (C2BM) 提供了先導,這有望以多種方式從根本上提高在跨多域戰斗空間同步部隊要素和協調效果方面的聯合效率,這在以前不可能實現。
本報告通過將關鍵的作戰范式、挑戰和戰略轉型的推動因素相互關聯,以向新的作戰方式演進,綜合了空軍向多域作戰 (MDO) 過渡的最新觀點。
隨著國家競爭再次成為常態,全球競爭正處于新的十字路口。未來的戰略環境將引發新形式的競爭,將包括恐怖組織、叛亂分子、雇傭軍和網絡犯罪分子等非國家行為者在內的敵人聯系起來。對手將在物理和虛擬領域從事合法和非法活動,一方面模糊了和平與戰爭之間的區別,另一方面模糊了本土和遠距離之間的區別。傳統的防御方法將受到可能不承認國界或不遵守國際規范和做法威脅的根本挑戰。
因此,空軍將在一個多極世界中作戰,其特點是持續的低閾值交戰,戰場空間延伸到很遠距離。空軍作為一個在行動中持續活躍的軍種——進行訓練和演習、保障任務或在運輸途中——以保持全天候的任務準備狀態,未來面臨的挑戰尤其明顯。引入多層次和多速度的戰場從根本上破壞了經濟和戰爭的性質,因此空軍將需要加速變革并建立新戰爭方式的能力,使他們能夠在高度復雜和緊張的競爭連續體中贏得未來沖突場景的全部內容,否則就有成為多余的風險。
面對在密集的反介入/區域拒止 (A2AD) 環境中使用先進網絡和武器系統能力的對手,競爭連續體將變得競爭激烈、混亂且受限。隨著空中作戰中心 (AOC)、指揮與控制 (C2) 節點和傳統機載平臺遠離戰斗,空軍執行的全方位保障和戰斗任務將變得更加復雜。因此,空軍將需要新的方法來提高生存能力,并在密集威脅環境中以相關的速度提供效果。空軍將需要變得具有高度適應性,并能夠迅速從協調過渡到同步,以在高速作戰環境中實時超越威脅,不僅在移動資產和人員方面具有敏捷性,而且在至關重要的信息方面也具有敏捷性。
當代威脅發展太快,通過電子手段的連接來應對威脅至關重要,因為無法再在聯絡層面有效協調行動。例如,考慮聯合空中作戰中心 (COAC) 和防空作戰中心(ADOC)并不總是明確定義為總部,可以將作戰 C2 要素在防御性防空和區域防空方面分開。常規和新出現的空中和導彈以不同的方式威脅,因此防御它們通常屬于不同的指揮機構。由于一個威脅概況對于地面指揮官來說可能太大,而對于空戰指揮官來說又太小,因此需要一個無縫集成的多層全域作戰架構來生成共享態勢感知 (SA) 并確保將正確的射手分配給在正確權限下的相應傳入威脅目標。
未來沖突的結果將有利于那些在競爭中獲得信息優勢的空軍,在競爭中各作戰領域被融合在一起,而不是基于優越的武器系統和獨立的能力。新的作戰優勢的釋放將取決于空軍是否有能力加強部隊成員之間的連接和整合,從而使信息共享比以往更快、更廣泛地發生。在這樣做的過程中,為了實現更有力的協調,指揮關系和結構將需要進行調整,甚至為新的戰爭方式重新定義。多域作戰(MDO)為空軍提供了未來新的作戰指揮、控制和戰斗管理(C2BM)的先導,它有望從根本上提高部隊成員的同步性和協調多域作戰空間的效果,這是以前不可能的。
多域作戰(MDO)的概念與聯合和集合作戰的概念不同,因為它提出了在各作戰領域執行基于效果的、同步的和戰術整合的任務,從而使空軍能夠在現代戰斗空間的長度、寬度和高度上思考、戰斗和獲勝。在過渡到MDO的過程中,空軍將需要對他們使用的網絡、系統和流程以及他們的工作方式進行廣泛和根本性的轉變。為了以相關速度運作,各級指揮官將需要獲得通過聯合共同作戰圖景(COP)提供的強大的、不斷更新的SA,以便比對手更好地了解作戰環境。此外,從機密和公開來源的數據和情報流中收集、存儲、分析、融合、分發和可視化信息的能力,以便在盡可能低的層次上更快地做出決策,這對作戰成功至關重要。
但是,如果沒有適當地過濾和管理,同樣可以創造作戰優勢的大量信息也可能使決策過程不堪重負。除了簡單地將每個傳感器集成到網絡中并集成跟蹤數據之外 從多個來源實時共享,必須對持續流向指揮官的數據和信息流進行智能融合和共享,以便只提供與給定任務或作戰要求相關的數據和信息。在一個信息就是力量、信息可以比以往更快、更遠、但也有太多數據和信息需要處理和吸收的時代,防止指揮官和作戰人員面臨信息負擔和認知超載的危險將是至關重要的。因此,需要新的數字解決方案和工具包,利用自動化和人工智能 (AI) 來支持信息可視化,以便更好地理解和改進決策。
信息優勢對于空軍將戰略意圖轉化為及時的作戰和戰術效果,并在現代戰斗空間的流動作戰領域進行協調,將是決定性的。管理、分析、融合、可視化的工具包,以及關鍵的是,更好地理解來自多源情報流的大量信息,將在未來幾年重新定義作戰規劃和執行。空軍將需要利用新興技術來塑造現代戰爭環境的數字層面,因為新的作戰C2可以支持未來戰斗空間所要求的性能水平。
在目前的配置中,作戰C2 仍然過于人工手動,并且與隨著傳感器和射擊者被合并到一個單一的主網格網絡中而變得可用數據大量混亂、信息不兼容。
傳統的 C2 指令、結構和流程可以基于 24 小時周期的決策循環,不足以應對未來的破壞性威脅和預期的行動速度。任何水平的技術進步都不會使傳統 C2 對未來作戰的預期步伐更加有效。人工智能、自動化、增強現實和量子技術為過濾、可視化和幫助理解大量信息提供了新的可能性,而利用大數據處理的數據分析和融合引擎將為個人平臺、能力和決策者帶來新的機會從聯合甚至泛政府的角度將其整合到一個共同的數字環境中。
一個共同的數字環境和作戰云的實現將使任何地點的部隊和用戶都可以訪問相同的數據和信息流,無論是實時規劃還是執行,并且以與執行任務相同的速率。高度適應不斷變化的任務要求的數字工具包將需要在作戰云上隨時可用,并使用軍事證書按需訪問幫助各級做出更好更快的決策。指揮官和作戰人員之間共享通用數字環境的發展將使作戰指揮控制的分散化和空中作戰中心傳統職能的地理點對點分布成為可能。
分布式 AOC 可以理解為同時在不同的地方,而不是在一個或另一個地方,它代表了空軍未來作戰方式的游戲規則改變者。空中作戰中心傳統上由空軍從一個擁有重要基礎設施的固定位置操作,以允許接收大量通信和大量多專業人員。這種集中式 C2 模型在過去為空軍提供了很好的服務,但是隨著威脅形勢的演變,從執行作戰 C2 的單個固定位置的概念使得空中作戰容易受到能力越來越強的對手的攻擊,這些對手可以通過動能和非-動力學手段。在任何接收關鍵通信和提供可操作 C2 的集中位置發生自然災害、火災或停電成為潛在單點故障的情況下,同樣存在風險。
點對點分布的AOC將與位于不同地點的高級指揮部更好地保持一致,而在聯盟的情況下,則與世界不同地區保持一致。分布式AOC還將使空軍有可能與更多不同的專業人員聯系起來--在任何特定時間,在一個以上的地方經常需要這些專業人員--以解決復雜的作戰挑戰。空軍將獲得決定性的優勢,最大限度地減少非周期性工作的需要,以便在需要的地方和時間獲得信息,關鍵是要建立冗余,以提高行動的適應性。隨著AOC功能的分布,空軍將有能力迅速適應動態作戰場景中不斷變化的需求,包括C2網絡中任何關鍵節點的潛在損失,使邊緣作戰人員能夠以更加安全和靈活的方式行動。
然而,分布式空中作戰中心架構所承諾的最顯著的力量倍增效應是使空軍能夠無縫地連接到位于不同位置的伙伴要素和能力。將位于不同地點的盟軍和伙伴空中作戰中心虛擬地聚集在一起,將使空軍能夠整合可用的聯軍能力,以便在任何給定時間和地點利用最有效和最致命的空中力量組合。通過以增強力量和提供綜合威懾的方式整合聯軍能力,可以減輕空軍單獨面臨資源或人員壓力的現實和日常挑戰。因此,空軍將更少地依賴單個平臺能力,而更多地依賴于具有集成作戰 C2 的共享能力架構的力量,該架構從根本上優化了傳感器/射擊者的任務和分配。
作為指導任務和加快行動步伐的過程的一部分,通過替換會減慢行動周期(從而降低反應時間)的傳統方法,必須明確授權給每個級別的指揮部,以便確定決策的優先級可能的最低水平。因此,連接到接收數據和中繼命令的敏捷、適應性強和有保障的網絡的單個指揮官應該能夠專門指揮下屬單位的活動。對交付作戰能力的命令進行適當的優先排序仍然至關重要,但未來的挑戰將與誰指揮指揮官有關——尤其是在對多個任務有明顯壓力的情況下 政府部門將被納入 C2 決策過程。即使授權保持不變,集中控制/分布式執行和任務指揮的模式也可能受到挑戰,因此空軍必須更新正式關系和開展業務的方式。
開放式架構、系統體系(SoS) 網絡,專為高速、大容量而設計,在廣泛而分散的用戶群中進行數據交換對于在需要的時間和地點向合適的人提供相關信息至關重要。Link 16 為互連性和互操作性提供了一個通用標準,對聯軍行動仍然至關重要,但即使有一個在其用戶之間全面設計和實施的現代化計劃,其本身也不夠。更強大的作戰 C2 的基本原理推動了聯合全域指揮與控制 (JADC2) 結構和先進戰斗管理系統 (ABMS) 在美國的發展。JADC2 設想將整個部隊的傳感器、射手和支持平臺連接到主網格網絡,以便作戰指揮控制從以服務為中心的架構有效地推進到高度靈活的聯合全域架構。美國空軍打算利用 JADC2 實時融合來自無數不同來源的數據,而 ABMS 打算通過將正確的傳感器連接到正確的射手來感知、理解并允許指揮官比對手更快地采取行動。
在一個沒有任何單一平臺或武器系統本身能夠確保作戰成功的未來,JADC2和ABMS的目的是用其他系統的優勢來系統地減輕單個組件系統的局限性。沒有與ABMS或同等的作戰管理(BM)系統連接的平臺將具有較低的生存能力,并最終成為多余的。JADC2和ABMS是美國在每個戰爭場景中取得戰斗成功的基礎,它們為未來的作戰C2提供了將正確的傳感器連接到正確的射擊者的基礎。開發一個高度可擴展的、完全集成的、具有明確授權的多分類網絡架構,將是實現信息優勢的關鍵,它使指揮官和作戰人員能夠更有效和高效地執行。目前的網絡和系統需要進行現代化改造和調整,以實現更大程度的戰斗空間信息,然而,全面的網絡整合帶來了相當大的技術挑戰,因為各個系統并不總是使用一種共同的語言或順利地相互連接,特別是在涉及盟國和伙伴空軍的多國背景下。
互操作性是未來戰爭的關鍵,而協同作戰的步驟設想跨所有平臺進行信息交換,而不僅僅是戰斗人員。除了由新的具有指揮能力的戰斗機領導的傳統戰斗機之外,隨著第五代平臺的出現,互操作性將需要擴展到所有平臺,包括遙控飛行器 (RPV) 和自主系統。在強大的聯合任務指揮下,互操作性與綜合規劃和作戰指揮控制將允許加速作戰,以克服具有先進網絡能力和武器系統的對手。將遺留系統調整為單一網格、多域網絡是空軍面臨的最關鍵挑戰,必須進行戰略轉變,優先考慮全面的網絡集成和互操作性以及必要的財務資源、時間和人員。
整合帶來了復雜的挑戰,有時需要比預期更長的時間才能實現結果,正如之前在 Link 16 上采用、適應和實施變化的國家經驗所表明的那樣。空軍必須迫使行業合作伙伴更廣泛地采用數據協議和工程系統的標準化,以便能夠有效和高效地實現未來所需級別的互操作性。同時,空軍必須 打破狹隘的思維方式、過時的數據和信息共享政策以及阻礙他們作為組織利用信息真正力量的文化障礙。軍事背景下與美國前總統羅納德·里根(Ronald Reagan)的話有了新的關聯,他將信息稱為現代的氧氣,因為信息力量是未來戰場上有效作戰的基礎。
將盟軍和合作伙伴的資產、資源和專業知識進一步互連,超出單個固定地點的定位,這將成為空軍在未來沖突中保持競爭力的必要條件。三十年前,可能有二三十人,包括指揮官及其參謀參與作戰計劃、執行和 C2。今天,視頻電話會議和數字應用程序使分布在不同地點和時區的數百名員工的點對點協作和信息共享成為可能。與盟國和合作伙伴互操作性的障礙在邏輯上需要考慮并更緊密地結合在一起 - 旨在確保數字環境得到主動保護和防御的國家網絡安全方法及其警告。依賴網絡空間和在網絡空間中作戰的固有脆弱性將使信息戰在傳統作戰之外占有一席之地。同時,空間領域和量子加密技術的進步將開始通過徹底改變軍事行動中的通信方式來減輕復雜網絡空間威脅的影響。
互操作性是衡量聯盟有效性的關鍵,并將決定在未來的同行競爭環境中的戰斗成功。在沒有盟友和合作伙伴的幫助下,單獨過渡到全域作戰戰略是不可行的,但從聯盟的角度來看,要實現真正的互操作性,必須對空軍設計和規劃未來能力進行戰略反思。互操作性通常可以通過調整現有的系統而得到改善,但如果要以未來沖突所要求的方式在戰略上推進互操作性,以達到戰斗和勝利所必需的聯盟效力的程度,則需要成為一種采購考慮。
互操作性存在著重要的政策層面障礙,例如,與采購項目的過度分類和軍事系統的轉讓有關。這種對聯盟有效性的障礙在近年來的聯盟作戰活動中已變得很明顯,并促使美國引入新的方法,如國防出口特性計劃,該計劃旨在為優先考慮和追求互操作性的方式帶來范式的轉變。將互操作性考慮納入主要采購項目的初始能力文件的作戰概念(CONOPS),將確保它在未來系統的設計階段得到適當的規劃,并戰略性地納入采購過程本身,而不是作為事后的想法被編入。
美國還將更加強調與盟友和合作伙伴共同開發系統,并以系統的早期出口為目標,這一方面有助于改善整體系統設計和安全性,另一方面也能壓縮開發時間和降低成本。任何空軍都不能假設自己總是擁有最好的技術解決方案和概念,因此,當國際市場上有更優越的替代品時,進口能力將需要更高的優先權。軍事系統的本土開發提供了次要的優勢,如經濟效益的本地化和通過國內創造就業機會來培養高技能的勞動力,但也有一些權衡,如較低的性價比或系統不能與替代品提供的相同水平的性能。
在系統層面上,設備之間的互操作性是至關重要的,但是作戰平臺本身和確保它們的互連性本身并不足以實現互操作性,也不會自動轉化為改善聯盟的有效性。空軍必須通過制定共同的作戰方案和戰術、技術和程序(TTPs)來加強聯盟層面互操作性的概念基礎。空軍共同訓練、合作和培養工作關系的方式是打開未來作戰優勢的關鍵。建立信任需要時間,而作戰層面的互操作性--相對于系統層面的互操作性--是建立在多年的訓練和并肩工作上的,以了解和推進可以共同實現的目標。不可能在危機時期尋找信任,也不可能期望能夠以未來所需的行動水平和速度來運作。
空軍有必要作出新的努力,以改善與關聯部門以及盟國和伙伴空軍的同步和協調。建立一個更強大的傳感器網絡和發展收集、存儲、處理、分析、融合和分享適當安全級別的信息的能力的途徑始于雙邊討論,隨著聯合演習的推進,并隨著從持續努力和互動中獲得的經驗教訓被廣泛實施到培訓、教育和最終的積極行動本身而得以實現。歸根結底,在擴大力量和試圖實現聯盟伙伴之間的綜合威懾方面,信任的概念將比技術因素更重要。盟友和合作伙伴可以成為非常有價值的見解的來源,空軍必須變得更加開放,不斷地與同行分享威脅情況,并保持思想的持續互動,以支持持續改進。
在這個時代,信息被視為力量,但只有當它被分享時才會變得真正強大,在評估盟友和合作伙伴之間的信任時,信息共享的方式是衡量有效性的關鍵。人工智能和神經網絡將能夠實時處理和分析目前需要數周時間的大量信息,然而,空軍的思考和反應速度將取決于他們在正確的時間向正確的人提供正確和相關的分類信息的能力。考慮到信息共享的三個基本要素(需求方面的理由;使之成為可能的技術和基礎設施;以及受其支配的政策和規則),理由越來越被認為是合法的,使之成為可能的手段在大多數情況下也是現成的。然而,以父權為框架的政策和信息發布規則與文化障礙相結合,阻礙了盟友和合作伙伴之間及時有效的信息共享,甚至經常是根本沒有。
古老的信息可釋放性政策和僵化的數據所有權文化,限制了實時甚至是歷史信息流向需要的地方。盡管空軍擁有與盟友和合作伙伴更緊密合作的動力,但他們總體上仍然落后于更有效作戰所需的信息共享水平。有效的信息共享的障礙和阻礙可歸因于傳統的模式,然而過去有效的東西不一定在未來有效。并非所有的信息都需要與所有級別和所有項目的人共享,但確保正確的人能夠獲得正確的信息是可能的,一方面,重新設計適用的信息共享政策、規則和分類以消除瓶頸,另一方面,通過硬件和軟件解決方案,降低工業規模的信息共享的操作安全(OPSEC)風險。
從商業部門的成功經驗中可以學到寶貴的經驗,即如何安全地改善企業層面的連接和信息共享,關鍵是與外部合作伙伴的連接和信息共享,從而提高生產力,為股東創造更高的價值。建立新的授權、政策和信息保護程序是必要的,以便讓信息在行動領域之間以及在共享的任務伙伴網絡中的不同安全分類之間安全和無縫移動。空軍將需要促進和實施更強大的信息和數據安全,同時通過與聯合和盟國或聯盟伙伴更好地協調技術和程序來建立一個共同的數據結構。跨作戰領域的信息和數據網絡的可訪問性和安全性將成為重中之重,而信息的完整性、可信度和可靠性則是剩余的問題。
隨著數字技術和創新的加速作用和采用,空軍的運作方式正變得越來越復雜。然而,機遇也伴隨著風險,因為支持空軍的信息技術和系統本身就成為一種威脅。網絡空間對于彌合現代戰斗空間所跨越的巨大距離至關重要,因此將繼續成為軍事行動中一個永久的、日益突出的要素。然而,大量信息的快速收集、控制和傳播產生了一種新的戰爭類型,即產生了傳統軍事系統必須能夠對抗和防御的具有普遍性的持續威脅。網絡空間和電磁頻譜為信息系統、武器和平臺的運作提供了重要的地形,指揮官的首要考慮之一是需要支配流動的作戰領域,使其盡可能受到抑制和保護,以防止可能帶來區域拒絕問題的攻擊。
網絡保護和通過一切必要手段捍衛網絡空間對軍隊來說是勢在必行的,但未來更重視的是數據和信息資源本身,而不是為它們提供地形的網絡。密碼學的現代化對于實現有保障的安全通信至關重要,但對部隊進行數據保護和信息安全教育是空軍需要解決的一個挑戰。軍隊需要重新培訓組織心態,并制定源自零信任文化的標準操作程序(SOP),以便作戰人員嚴重依賴的信息在所有層面上不斷得到認證和驗證。更廣泛地說,軍隊在網絡空間的主要重點仍將是通過網絡安全軟件和計算機網絡操作來保護C2的物理和電子。
盡管在網絡空間建立交戰規則(RoE)的挑戰仍然存在,但在未來幾年,信息作戰將不可避免地成為與傳統作戰一樣的核心能力。軍隊已經觀察到戰斗之王從火炮過渡到空中力量,空中力量穩步發展,可以在任何時候和任何地方使用。盡管在過去的30年里,空中力量是火力的 "首選",但不確定的是,在未來的30年里,空中力量是否會成為戰斗之王,或者動能能力是否會像其他傳統能力一樣,被更有效、更精確和更經濟的替代品所取代。預測未來總是很困難的,但目前的軌跡表明,非動能能力將最終成為戰斗之王,火力將從硬件過渡到軟件,因為不再需要飛行的效果,因為計算機代碼和遙遠的點擊將變得比動能武器的震蕩效果更具破壞力。
衛星能夠以最快和最安全的方式將信息傳遞到最底層的指揮部,其數據鏈接對于在高度競爭的環境中同步部隊成員,加速觀察、定位、決定和行動(OODA)的循環,以及在行動前和行動中加強部隊的安全和保障至關重要。
空間領域為全球通信、高空情報、監視和偵察(ISR)以及為保持對空域的控制和執行未來預測的高節奏行動所必需的定位、導航和定時(PNT)解決方案提供無與倫比的覆蓋范圍和持久性。將空間領域納入MDO將釋放出一種力量倍增效應,因為它允許創建跨作戰領域的新網絡,并為分布式聯合規劃和執行建立新機制。隨著傳統的地面和空中指揮要素被推到離戰斗更遠的地方,向空間領域的邁進對于在地面要素和遠程載體之間更廣泛地傳播連接是至關重要的,從而使部隊要素能夠彼此和總部要素之間更理想地運作。
擴大的地球同步衛星群將通過為所有類型的載人平臺、遙控飛行器和自主系統提供連接,使它們能夠一起遠程操作,從而實現一種新形式的作戰C2。隨著目前的限制因素--即計算能力、通信帶寬和太陽能電池板產生的電力--被克服,空軍將通過多種類型的新情報產品和服務呈現革命性的新前景。在未來幾年,利用大數據處理、人工智能和機器學習(ML)來生成、處理、分析和過濾衛星上的大量信息,并自主地向指揮官和作戰人員提供實時的關鍵信息服務將成為可能。空中和太空力量交織在一起,如果沒有所需的最低水平的天基能力,任何向MDO的過渡--設想進入所有作戰領域,但可以說以太空領域為核心--將仍然無法實現。
進入空間領域的初步步驟側重于發展空間態勢感知(SSA),在推進到天基傳感器和其他能力之前,從地面的雷達和強大的望遠鏡開始。在最基本的層面上,SSA必須允許空軍評估發射,監測衛星和運載火箭重返大氣層,跟蹤軌道上的衛星并提供潛在碰撞的預警。從這一初步步驟開始,需要由地面站、空間飛行器和通信鏈路組成的空間基礎設施,而作戰效果的提供則取決于專門的空間工作人員、操作人員及其工具包,這些因素綜合起來考慮,有可能消耗大量的財政資源。
空軍需要發展主權控制的空間能力的方法,這些方法既要有成本效益,又要有靈活性,例如插入硬件和軟件更新。提供即插即用解決方案的商業現成(COTS)技術和納米衛星--其開發成本相對較低,并能以低成本迅速復制--降低了進入空間領域的門檻,并將在允許空軍以必要的速度前進方面發揮重要作用,同時,越來越多的商業衛星運營商能夠有競爭力地為軍事行動提供帶寬和其他關鍵產品。
然而,空間領域的物理復雜性使得任何空軍或任何國家發展空間力量的相關技術復雜性和成本負擔本身完全不現實。空間領域構成了空間中較大和較小的軍事行為者的需要--無論大小--密切協作,甚至共同發展空間軍事力量。對空軍的要求是與盟友和伙伴協調步驟,無論他們是已經有了既定的程序和方案,還是處于啟動階段,對于利用空間領域為軍事行動提供的真正潛力將是至關重要的。
政府間、商業和研究伙伴關系將需要構成軍事空間戰略的基石,以便有可能從大量的現有知識中獲益,并應用從既定的空間行為者和遺留計劃的經驗中獲得的教訓。應用實驗對于空軍培養專業知識和能夠更迅速地確定能力差距和優先事項非常重要,當與盟友和伙伴合作推進時,可以大大簡化空間能力的開發周期,并為擴大長期的共享利益提供基礎。
通過戰略協調,資源單獨緊張的盟國和伙伴國空軍將能夠把他們的重點限制在建立具有利基能力、機制和軌道的小型衛星星座上,以便以后匯集起來,合并成更大或超大的星座。盟友和合作伙伴之間形成的超大型衛星星座有望提供一個更加多樣化和強大的共享能力架構,否則是無法實現的,關鍵是要建立冗余,以防止突然失敗或失去服務。建立冗余是必要的,因為在未來十年,新的空間行為者和空間威脅的引入使空間領域不僅更加擁擠,這本身就帶來了重大的新風險,而且還首次出現了軍事競爭。
作為通常負責領導軍隊進入空間領域的軍種,當空軍開始考慮發展空間足跡和作戰能力時,眼前的挑戰是制定能夠在預算限制內和以相關速度提供需求的方案。
"盟國和伙伴之間形成的超大型衛星星座有望提供一個更加多樣化和強大的共享能力架構,否則是無法實現的,關鍵是要建立冗余,以防止突發故障或服務損失。"
通過將天基能力分布在一個與盟國和伙伴共享的更廣泛的空間架構中,空軍將能夠從更多樣化的能力套件、更高的可用性和全球安全通信的延伸中獲益。隨著天基能力向盟國和伙伴之間共享的架構發展,控制目前被隔開的衛星的地面站將需要互聯并更接近AOC,以改善C2的決策。由于空間資產為民用和軍用用戶提供產品和服務,然而空間領域的使用使作戰C2變得復雜,可能需要其他政府部門參與傳統上由軍事指揮官負責的決策。
軍事指揮官很可能在特定情況下優先考慮或在空間領域的正確時間作出反應的能力減少或受到限制。在某種程度上,在可能的情況下插入的常設協議,可能會澄清如果向另一用戶提供的服務受到軍事行動的影響而需要遵循的具體程序。傳統的C2周期、程序和結構是為了對實體單位行使權力,而空間領域則側重于獲取和傳輸數據和通信以實現效果,需要不同的考慮。因此,一個專門的軍事空間指揮部是必要的,以滿足居住在各兄弟部門、其他政府部門以及外部盟友和合作伙伴的空間工作人員之間所需的巨大的整合和協調程度。
空軍在提供解決方案以有效利用空間進行多域作戰方面發揮著至關重要的作用,并且通常將負責從國防角度領導、管理和培育空間--例如在英國、澳大利亞和荷蘭,其空軍最近已經建立了初步的空間指揮部。一旦空軍建立了初步的操作能力,空間領域的C2結構和程序將隨著新框架的建立而發展,以產生綜合的空間領域意識,捍衛主權、盟國和伙伴的空間能力,并全面推進軍事空間行動、計劃和能力。一個專門的空間指揮部除了使可能沒有共同愿景的姐妹部門在空間領域的使用上保持戰略一致,甚至沒有充分認識到它的潛力外,還對培養空軍多領域行動所需的新的專業空間工作人員和專業知識的骨干隊伍至關重要。
為了使空軍有能力在各作戰領域進行思考、戰斗和取勝,幾乎所有的遺留系統都需要升級,而且空軍需要提高他們在面對快速技術進步時吸收有任務能力的技術的能力。隨著在采購周期的關鍵決策點上做出判斷的挑戰加劇,空軍采購規劃人員必須走一條鋼絲。在追求提供革命性能力的新解決方案、購買成本較低的商業現成技術(COTS)以彌補能力差距或試圖升級遺留系統之間做出選擇將變得更加微妙。在投入使用的新系統和升級遺留系統之間取得適當的平衡將被新系統的挑戰所加劇,這些新系統往往無法迅速投入使用。
為了滿足未來的作戰要求并保持機動自由,遙控飛行器和自主系統在多領域的戰斗空間中發揮著重要作用。人們普遍承認,無人駕駛和自主系統反映了未來的空中力量,但是空軍仍然傾向于主要從載人平臺和系統的角度考慮問題。對載人威脅和平臺的傳統關注導致了訓練和模擬的發展,TTPs甚至C2流程都是圍繞著提高載人系統對抗載人威脅的能力而設計的。空軍必須在載人、遙控和自主系統方面進行更全面的思考,其中人工智能具有巨大的作用,以確保它們得到適當的考慮,并適當推動對未來威脅、能力發展、培訓、實戰飛行和C2本身的思考。
下一代空域和戰斗管理將需要大數據處理和人工智能來擴展人類的決策空間,同時也有一個潛在的需求,即空軍能夠依靠快速軟件開發來提供基于云的服務解決方案,通過認證的軍事證書安全地訪問。人工智能的最大挑戰是與它的使用相關的控制水平。出于道德、法律和安全的原因,完全不對人工智能施加任何控制是不可行的--然而,施加人類控制超過一定程度,就會有效地減慢其旨在加速的決策過程。目前,無論是在駕駛艙還是在C2中心,人工智能都需要面向為決策者生成和提供選擇,但隨著作戰周期的加快和戰爭的自動化,它的作用將越來越大。
建立快速能力辦公室可能有助于解決采購挑戰,為關鍵任務的前線需求提供更快的周轉,然而,盡管有可能實現快速采購,空軍必須確保他們能夠在沒有特定系統的情況下通過產生開箱即用的解決方案,將現有技術與人類的洞察力和創新相結合。世界上最具創新精神的組織都能有效地利用集體天才的力量,而空軍必須更好地通過培養有利的程序、伙伴關系和心態來培養創新文化,直至最低層。思想沒有等級之分,當空軍領導人創造出創新蓬勃發展的組織環境時,基層人員或非入伍軍官可以成為解決行動挑戰的重要媒介和催化劑。通過扁平化組織,減少等級之間的縱向距離和部門之間的橫向距離,空軍可以實現一個更深入參與的員工隊伍,以更好地收獲創新的好處。
為了提高技術適應性,空軍必須使用通用的開放式架構開發未來的系統和數字解決方案,并更好地將操作人員和最終用戶與開發系統和工具的工程師和技術團隊以及負責采購和維持決策的辦公室聯系起來。通過迭代開發系統和工具來實現更深層次的合作,與操作人員建立共同的所有權,并使修訂工作能夠即時進行。用戶的直接、持續的參與將提高標準化程度--如圖形用戶界面--支持操作人員的培訓,并能確保服務成員為成功做好準備。與工業伙伴和學術界的伙伴關系將對壓縮系統從構思到原型的開發周期起到關鍵作用,確保更快的失敗途徑,并使空軍在技術上的適應性更強。
促進創新文化
空中力量仍然是今天動能效應和空運的最具決定性的能力,但空軍領導人必須確保空中力量在2030年及以后仍然具有相關性。空軍已經嚴重依賴在五個作戰領域的行動能力--然而這些領域都將變得非常混亂和有爭議。一系列的安全挑戰已經加大,變化的速度也在增加,因為潛在的威脅在破壞性技術武器化的推動下加速。空軍將面臨的挑戰是為潛在的安全損失找到解決方案,并保持他們在未來受限和退化的作戰空間繼續作戰的能力。為了變得更有生存能力、更靈活和更有彈性,以威脅為中心的聯合反應將是至關重要的,空軍必須重新定義他們如何與兄弟部門、盟友和合作伙伴進行合作、共存和競爭。空軍將需要在內部變得更加互聯互通,并與姐妹軍種、盟友和合作伙伴一起,在多領域的整合中取得成功,并在未來延伸的戰斗空間中提供協調的效果。
雖然世界各地的空軍確實無法在單一領域充分發揮優勢,更不用說在多領域背景下,但從過去的經驗中可以學到豐富的教訓。歷史上充滿了破壞性的挑戰,空軍必須制定戰略來推動執行MDO所需的轉型變化。這種轉變必須從擴大演示開始加速,以連接整個作戰領域的傳感器、射手和部隊要素。MDO范式廣泛要求平臺和專業人員同時支持各種各樣的作戰要求和聯合指揮官的連接。因此,在向MDO過渡的過程中,人的因素將比技術更具有決定性,如果要實現全面的網絡整合和戰斗云在軍事行動中的實際應用,必須更新培訓、發展和領導人員的方法以反映新的現實和戰爭方式。
空軍需要變得能夠利用流動領域,有效地結合航空、空間和網絡空間,在全球舞臺上采取戰略行動(或發出信號)--在范圍和速度上有更多的選擇和最小的政治風險。
"為了變得更有生存能力、更靈活和更有彈性,以威脅為中心的聯合反應將是至關重要的,空軍必須重新定義他們如何共同運作、共同存在并與兄弟部門、盟友和合作伙伴競爭。
戰爭的特點正在發生根本性的變化,這些變化對空中力量的影響尤其深遠。多域整合為空中力量和越來越多的空間力量在未來幾年內的一系列轉變做好了準備,這些轉變不僅與技術有關,而且與空軍組織和進行規劃和行動的戰略和作戰概念有關。
迫在眉睫的、不可避免的多域作戰似乎是空中力量的一個明顯的邏輯演變,它可能會引發這樣的問題:為什么我們沒有更早地沿著這些思路思考和發展作戰概念?畢竟,對優化、作戰協同和武力經濟的尋求在空中力量中是持久的。可以說,多年來,空軍及其相關部門事實上已經嘗試以某種方式或形式在多域背景下運作。然而,在整個部隊甚至整個戰區范圍內,為多域作戰(MDO)提出的早期作戰概念(CONCOPS),在多域作戰空間產生作戰協同和效果的努力是前所未有的。
諸如聯合全域指揮與控制(JADC2)這樣的結構闡述了一個作戰云賦能的未來戰爭,其中任務指揮和戰斗空間管理被有效地隱含在整個戰斗部隊中,觀察-定向-決定-行動(OODA)環路被加速到邊緣計算的速度。傳感器和通信網絡決定了空軍承擔幾乎所有傳統任務的功能能力。數據和數據流將變得比空軍傳統上對機動自由的依賴更加重要,并且有效地成為其戰略推動者。空軍力量將越來越多地與網絡而非平臺、數據而非武器系統有關。
任務的成功和失敗一直是由指揮官和作戰人員可用的態勢感知水平決定的。在新興的作戰模式中,空軍以近乎實時的速度收集、處理和利用數據的能力有效地使數據成為最大的工具和最令人垂涎的武器。收集、處理、匯總、分析、融合和傳播大量的數據、信息和知識將需要像未來有爭議的戰場上的事件速度一樣快。目前正在進行的戰爭數字化將導致在未來幾年內將 "大數據"廣泛用于作戰過程。空間領域將在實現全球范圍內連續的、有保障的和安全的通信方面發揮顯著的作用,除了更傳統的遠程監視用途外,它還被用作這種通信的運輸層。
對信息主導地位的追求將以新的和不確定的方式在物理、電磁和虛擬世界中擴展競爭的連續性。隨著空軍對帶有嵌入式人工智能(AI)工具和應用的作戰云的使用,新的風險、脆弱性和故障點將被引入。本出版物收集了來自世界各地領先的思想家的文章和見解,對多域整合和空中力量的信息優勢框架和概念的一些最相關問題提供了深入的觀點。這里的觀點和討論反映了當前對各種戰略、指揮和作戰層面的思考,讀者會發現這些思考對他們更廣泛的理解很有幫助。
這里介紹的專家展望本身既不樂觀也不悲觀,正如我們所期望的那樣,所確認的是各種新技術促成的 "飛躍"機會正在地平線上形成,但其有效利用帶來了復雜和破壞性的新挑戰。在強調其中一些關鍵的挑戰和更好地理解這些挑戰的必要性的同時,正如通常的情況一樣,沒有快速的解決辦法或現成的解決方案。然而,有令人信服的理由認為,今天所預見的眾多挑戰似乎在理論上和技術上是可以克服的,有些甚至在未來幾年內就可以克服。在未來存在的許多不確定因素中,可以肯定的是,空中力量將被徹底重新定義。
《美國陸軍多域作戰2028》(MDO 2028)是陸軍的未來作戰概念。該文件說明了陸軍需要如何適應和發展以在未來作戰中保持競爭性軍事優勢。該概念的關鍵組成部分是多域作戰的原則--校準部隊結構、多域編隊和融合--這使得敵人的反介入和區域拒止系統能夠被瓦解,并使軍隊能夠利用短暫的優勢窗口。這是一個取決于在時間、空間和目的上持續同步能力的概念,以實現跨領域的協同作用,并創造一個可利用的優勢窗口。聯合部隊目前通過"域聯合解決方案的階段性同步"來實施能力融合,這并不支持在針對未來同行威脅的競爭和利用的重復循環中快速和持續地整合多個領域的能力。因此,關鍵是要考慮什么能力可以讓軍事領導人克服這些技術和人類認知的局限性。一個可能的解決方案是將人工智能融入作戰管理過程。
本專著重點說明了將人工智能融入作戰管理過程以促進多域作戰融合的必要性。通過分析多域作戰的融合差距、人工智能的發展以及當前的指揮和控制系統,該研究旨在說明多域作戰中能力持續融合的復雜性迅速超過了人類的認知能力。此外,由于美國的對手正在大量投資于人工智能和自主性,將人工智能融合到作戰管理過程中的問題不是在戰場上取得優勢的問題。相反,問題在于如何擁有競爭性臨時可利用的優勢窗口的能力。
簡而言之,速度在兩個不同的方面很重要。首先,自主性可以提高決策速度,使美國能夠在對手的行動周期內采取有效措施。其次,如果美國要維持軍事優勢,作戰能力向自主性的持續快速轉變至關重要。— DSB 自主性報告,2016 年
《美國陸軍多域作戰2028》(MDO 2028)是陸軍的未來作戰概念。這份文件說明了陸軍預計它需要如何適應和發展,以在未來的作戰中保持競爭性軍事優勢。該概念的關鍵組成部分是多域作戰的原則——經過校準的部隊結構、多域編隊和融合——這使得敵方反介入和區域拒止 (A2AD) 系統能夠被瓦解,并允許軍隊利用短暫的優勢窗口。這一概念取決于指揮官在時間、空間和目的上不斷同步的能力,以實現跨域協同并創造可利用的優勢處境。
目前,聯合部隊正在通過“域聯合解決方案的階段性同步”來融合能力,這一過程不支持在針對未來對等威脅的競爭和利用的循環中快速和持續地整合多個領域的能力。軍方領導人承認這一缺點和任務的復雜性,因此引入了需要開發新的軍事技術來填補關鍵空白的融合考慮。基于這些差距,未來的指揮和控制系統需要為所有梯隊的指揮官提供戰斗空間內所有聯合單位的完整共同作戰圖,并有能力快速傳輸偵察和目標數據,以通過動能和非動能手段攻擊擬議的目標。
然而,敵人在自主性和人工智能 (AI) 方面的發展極大地壓縮了時間窗口。由于時間窗口短,協調融合工作的任務很快超出了人類的能力。其他因素,例如彈藥優化和能力重置時間的需要,進一步增加了任務的復雜性。因此,至關重要的是要考慮軍事領導人需要具備哪些能力來克服這些技術和人類認知限制。一種可能的解決方案是將人工智能集成到作戰管理過程中。因此,多域作戰融合所帶來的挑戰提出了一個關鍵問題:美國陸軍是否需要一個人工智能引導的作戰管理系統,以便在多域作戰中成功地融合能力,對抗一個有能力使用自主和人工智能引導能力的同行競爭對手?
我們尋求獲得優勢的方式是在決定性的空間優化所有領域,以影響滲透。— 美國陸軍能力整合中心主任埃里克-韋斯利中尉
武裝競爭的一種現象是技術創新的武器化。從軍事角度來看,這是一個關鍵的進步,可以讓一個國家的戰斗力量在戰場上保持競爭優勢。為了推動能力發展,軍方領導人引入了未來的作戰概念。這些概念是預測軍隊需要如何訓練、裝備和組織自身以競爭和戰勝新興威脅的文件。目前,美國陸軍正在進行重大改革。此次重組將使軍隊轉向大規模作戰行動,并調整部隊以滿足國家安全戰略 (NSS)、嵌套式國防戰略 (NDS) 和國家軍事戰略 (NMS) 中概述的需求。這種變化代表了軍隊的范式轉變。在將近兩個十年的時間里,這主要集中在平叛上。對于美國陸軍來說,這項工作驗證了歷史不會重演,但卻是會押韻的格言。主要是因為當前未來作戰概念“MDO 2028”的引入促使轉型讓人想起過去的重組周期。一個相關的例子是 20世紀80年代中期引入空地一體戰學說引發的重組。
空地之戰是美國陸軍在冷戰高峰期對俄羅斯威脅的回應。它于 1986 年出版,提出了一個依賴于陸地和空中能力有效同步的作戰框架。在技術進步的推動下,復雜性不斷增加,導致 "事件的節奏加快",這是基本的前提。該文件的一個關鍵組成部分是引入了反映戰爭不斷發展的新術語。其中一個新術語是綜合戰斗——集中使用所有能力來擊敗敵人——它依賴于獲得和保持態勢感知的能力。基于對新興技術可以在戰場上提供優勢的認識,空地戰指導正在迅速發展的計算機技術集成。1986年美國防部向國會提交的年度報告中提出了所需的創新努力。聯合戰術融合計劃 (JTFP) 和聯合監視和目標獲取系統 (JSTAS) 是隨后出現的系統。這兩個系統都旨在為指揮官提供從各種來源收集信息并指導采用聯合動力努力追擊地面目標的能力。開發這些系統的必要性表明了兩個事實。首先,這些系統顯示了技術和戰爭之間的整體關系。第二,這些系統強調了軍事領導人承認,從現在開始,在戰場上有效同步軍事能力所需的速度和復雜性超過了人類的認知能力。目前的多域作戰概念將這一認識帶到了未來。
認識到美軍的競爭優勢正在減弱,麥克馬斯特中將(退役)和當時的國防部副部長羅伯特-O-沃克呼吁開發空地戰2.0。時任訓練與條令司令部司令的大衛-G-帕金斯將軍(退役)響應號召,推出了多域作戰。然而,在2016年美國陸軍年會和博覽會期間,帕金斯將軍(退役)指出,這個概念不是對空地戰或全譜作戰的改造,而是描述了一種革命性的戰爭方法。多域作戰被稱為革命性的一個關鍵原因是,它要求軍事力量的運作方式發生轉變。新的作戰方式的基本驅動力是科學和技術的快速發展,以及需要在競爭、失敗、利用和再競爭的連續循環中與所有領域的同行威脅進行競爭。
在中國和俄羅斯等大國競爭的推動下,2017 年的美國國家安全戰略 (NSS)指示軍隊需要擁有同時在多個領域與競爭對手競爭的能力。要建立跨域對抗敵人的能力,需要發展“新的作戰概念和能力,以在不保證在空中、海上、陸地、太空和網絡空間領域的主導地位的情況下取得勝利”。來自聯合推動者的可靠和及時的跨領域支持是成功競爭的關鍵要求和隱含任務。由此產生的域相互依賴意味著“一個域中缺乏訪問可能會在一個或多個域中產生級聯效應”。因此,美國空軍多域作戰戰略計劃助理教授賈里德·唐納利博士預測,未來的戰爭將在一個快速而復雜的多域連續體中進行,不依賴于一系列作戰條件的連續設置但需要跨多個域的能力永久同步。因此,了解不同域中存在的能力以及如何利用每種能力來獲得暫時的優勢是多域作戰成功的基礎。
在 NSS 和 NDS 的指導下,美國訓練和條令司令部 (TRADOC) 于 2018 年初推出了 TRADOC 手冊 525-3-1,即“美國陸軍多域作戰2028”。這是一個概念,作為前 TRADOC 總司令Stephen J. Townsend 強調,承認敵人有能力在多層次的對峙中提出挑戰并與美軍抗衡,其目的是“在時間、空間和功能上將美軍和其盟友分開,以擊敗我們。”
該概念提出戰爭演變的一個原因是,它將多個領域的能力互動形象化,這超越了在不同領域內的機動性或擁有實現跨領域效果的能力。相反,這個概念承認,技術進步改變了領域之間的相互關系和跨領域連接的速度。MDO 2028將這些變化納入了該概念的多域作戰原則--校準的部隊結構、多域編隊和融合--這使得敵方的反介入和反侵略系統被瓦解,并使軍事力量能夠創造短暫的優勢窗口。它們結合在一起,為指揮官在時間、空間和目的上匯聚能力創造了條件,以實現跨領域的協同,并創造一個可利用的優勢地位。此外,多域融合是一個可以通過整合人工智能引導系統來優化和加速的過程。
我們必須習慣這樣一個激進的想法,即我們人類將只是智能生物之一。— Alexander Kott,美國陸軍研究實驗室網絡科學部主管
人工智能是技術系統執行此前需要人類智能才能執行的任務的能力。這些任務包括觀察和識別模式、通過觀察學習、預測事件或采取行動的能力。中國是美國的主要競爭對手之一,認識到人工智能可以使戰場對稱性向他們的優勢傾斜。中國在人工智能引導軍事能力(包括自主武器系統)發展方面的大量投資證明了此觀點。為了在武裝沖突中保持相對優勢地位,美國需要發展將人工智能與決策過程聯系起來的反擊能力。當前的美國人工智能計劃主要集中在模式識別上,由于計算能力的快速增長,模式識別可以分析越來越多的數據以創建信息。
多域作戰是需要收集和分析大量數據以觀察和評估作戰環境發展。目前人工智能在軍事上的應用主要集中在后勤運輸和數據分析的支持上。然而,聯合人工智能中心和白宮人工智能特別委員會的成立,都標志著人工智能將擴展到國防部的其他領域。例如,美國陸軍未來司令部目前正在開展多項計劃,分析人工智能如何提高指揮官獲得態勢感知和做出明智決策的能力。一個重點領域是發展能力,以提高美軍同步效果和減輕日常認知任務的速度。強調開發人員和潛在的最終用戶之間的迭代合作,為該部門開發人工智能指導系統創造了條件,該系統可以 "產生并幫助指揮官探索新的選擇",并使他們能夠專注于選擇有利的作戰方案,使部隊和任務的風險最小化。
關于將人工智能納入作戰管理過程,關鍵是要區分將人類置于環中或環上的系統。根據機器人和自主系統的聯合概念,自主的定義是 "自動化的范圍,其中獨立決策可以為特定的任務、風險水平和人機合作的程度量身定做"。范圍本身包含了不同程度的自主性。在由TRADOC和佐治亞理工學院主辦的2017年瘋狂科學家會議上,專家們介紹了三種程度的自主性--完全自主、受監督的自主和自主基線。 一個完全自主的系統獨立于人類的實時干預,在人類不參與的情況下運行。在有監督的自主系統中,人類保持著實時干預和影響決策的能力,因此仍然處于循環之中。自主基線是目前各種現有系統中存在的自主性。在軍事應用中,這種自主性存在于人類監督的武器中,如愛國者和宙斯盾導彈系統,或AH-64D阿帕奇攻擊直升機長弓火控雷達,它獨立地 "搜索、探測、定位、分類和優先處理陸地、空中和水中的多個移動和靜止目標。"
Mitre公司的Richard Potember將機器學習視為 "人工智能的基礎",其重點是系統在無監督下學習的能力,并創建深度神經網絡,以支持決策和機器人應用。自主性和人工智能的整合是一個過程,不經意間將導致 "我們以前電氣化的一切,現在將'認知化'"。 支持將人工智能引導的作戰管理系統納入多域作戰的一個關鍵技術發展趨勢是,自主性和學習逐漸從感知轉向決策。這樣一來,人工智能可以減輕多域作戰中固有的復雜性。一個固有的復雜性是整合能力和做出跨越多個領域的決策能力,不是在幾分鐘或幾小時內,而是幾秒鐘內,如果需要的話。因此,將人工智能整合到決策和同步過程中,平衡有利于美國的觀察-定向-決定-行動周期。
在戰略層面,人工智能引導的系統可以影響推動不同領域的升級和降級的決策。在作戰層面,通用人工智能可以建立態勢感知和同步效果。為了支持多個領域的能力融合,人工智能 "處理來自在多個領域運作的各種平臺的大量信息 ",直接促進了MDO戰爭的兩個基本方面:速度和范圍。人工智能支持比敵人更快、更遠的打擊能力。這種能力能夠實時分析動態戰場,為快速打擊創造條件,將美國“友軍”的風險降到最低。美國國防科學委員會2016年的一項研究,提出人工智能系統能夠在一個動能瞄準周期內整合多種作戰管理、指揮與控制、通信和情報能力的觀點。此外,委員會評估說,這些人工智能引導的系統的累積效應可以在整個多域融合周期內改變戰斗的運行和戰略動態。
AI 即將上戰場,這不是是否會出現的問題,而是何時和誰的問題。— 美國陸軍未來司令部司令約翰·默里將軍
在武裝沖突中,美國的競爭對手旨在整合他們的A2AD系統以建立分層對峙區。其目的是剝奪美軍聯合部隊在時間和空間上同步作戰的能力。俄羅斯的S-400 Triumf是美國部隊在大規模戰斗中可能面臨的系統代表。S-400是一種移動式地對空導彈系統,擁有對付從無人機到終端彈道導彈的各種武器系統的能力。該雷達可在600公里范圍內跟蹤目標,并具有100公里的交戰范圍。該系統提供的關鍵技術進步之一是傳感器到操作手的全自動循環,使該系統能夠同時跟蹤和打擊多達80個目標。這是支持MDO 2028假設的一個例子,即美軍在大規模對抗同行威脅的敵對行動開始時,不能假設自己在任何領域擁有優勢。為了在競爭、滲透、分解和利用的連續循環中攻破敵人的防御系統,美國陸軍的多域作戰框架引入了多域作戰的三個原則--校準的部隊態勢、多域編隊和融合。
校準的部隊態勢是指能夠迅速適應和改變作戰環境的部隊和能力組合。其目的是找出潛在的弱點或在戰場上創造不對稱性,以建立一個可利用的局部優勢窗口。前方存在的部隊支持在整個軍事行動范圍內快速升級,以滲透和瓦解敵人的系統。這些部隊被安排具有任務指揮、火力、情報收集、維持、信息活動和特種作戰能力。遠征部隊具有在需要時進行聯合強行進入行動的能力,并為后續部隊創造了條件。這些部隊通過空中和海上部署,可在幾天或幾周內完成。
多域編隊的重點是使較低的梯隊能夠對近距離的威脅進行進攻和防御行動。支持多域編隊的三種能力是進行獨立機動的能力、采用跨域火力的能力和最大限度地發揮人的潛力。為了支持在有爭議的領域內達到軍事目的,MDO 2028認識到軍團、師和旅梯隊的單位需要獨立行動,不受上級總部資源優先級的限制。因此,他們需要擁有有機的后勤、機動、火力、醫療和通信網絡,使部隊能夠在預先確定的時間內獨立作戰。作戰概念目前的框架要求這些梯隊 "在通信線路高度競爭的情況下,仍能維持數天的進攻行動。"維持進攻的能力是由指揮官采用跨域火力的能力來驅動的。
跨域火力是指在暫時脫離上級總部火力支援的情況下,對火力能力進行整合,并具有冗余性。這個過程包括直接和間接火力單位、保護能力和電子戰裝置,以及 "多光譜融合彈藥,以及網絡空間、空間和信息相關能力"。為了加強在復雜和快速發展的多域作戰環境中的決策過程,需要開發 "由人工智能和高速數據處理支持的人機交互"。 校準部隊態勢和創建多域編隊都是為了實現本文所認為的多域作戰的一個關鍵組成部分--融合。
MDO 2028將融合定義為 "在所有領域、電磁頻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,優化效果以超越敵人"。盡管它可能看起來像目前聯合能力的整合和同步延伸,但這個概念與目前應用的聯合能力有很大不同。這主要是因為它不是在時間和空間上按順序消除沖突的過程,而是由目標周期和任務分配命令指導和限制。相反,它是在窗口期中對所有領域的效果進行持續的同步化,在空間和時間上都有很大差異。要在一個同行競爭的環境中競爭,需要有能力通過跨域的協同作用創造暫時的領域超越。這種協同作用集中在決定性的空間。決定性空間是時間和空間上的一個物理的、虛擬的和認知的位置,它使美國部隊能夠獲得一個可利用的明顯優勢位置。此外,由于軍事單位期望同時對抗多種威脅,多域融合要求在所有領域的競爭連續體中同時進行系統分解和中立化。
快速指揮和控制為指揮官通過跨域協同和分層選擇,實現融合創造了條件。因此,軍事指揮官在任何特定時間點擁有對戰斗空間內運作的所有聯合力量的整體態勢感知是融合的一個關鍵組成部分。MDO 2028確定了兩項要求,即必須開發技術先進的指揮和控制系統并將其整合到多域編隊中以促進這一進程。第一個是需要 "每個梯隊的指揮官和參謀人員都能得到所有領域的戰斗可視化呈現并且指揮",并迅速調整能力以實現融合。第二是有能力迅速協調聯合能力的匯合,以對付敵人的特定弱點。
指揮官在目的和時間上實現融合能力的關鍵是五個融合要素的同步化--準備時間、計劃和執行時間、持續時間、重置時間和周期時間。對這些要素的考慮使指揮官能夠計算出從啟動開始達到效果所需的時間,以及為新一輪的重新競爭重置能力所需的時間。在這個框架內收斂多種能力的過程因不同的能力使用率而進一步復雜化。雖然周期率提出了一個無限的使用序列,但使用率代表了一個與 "彈藥和消耗性虛擬武器 "相聯系的不斷減少的單位。 由于后勤是有爭議的,可預測的補給沒有保證,指揮官在多域融合中面臨著額外的挑戰。這個挑戰就是優化現有彈藥的使用,并使彈藥的使用與聯合能力的協調相一致。
目前可用彈藥的數量限制和無法建立庫存可能會導致未來大規模作戰行動中后勤儲備嚴重不足。為了延長軍隊的續航能力,特別是在跨越軍事爭端地區的交通線作戰時,需要對各種系統的武器狀況進行持續評估。在動能范圍內對所有聯合平臺進行 "優化和排序射擊 "變得至關重要。這種優化和排序過程,同樣迅速超過了人類決策者的認知能力,并提出了一個技術作戰管理系統的缺陷,該缺陷會對聯合能力的有效融合產生不利影響。
美國陸軍在多域戰斗空間中實現作戰敏捷性的核心是能夠從不斷增長的綜合數據集中創造理解,同時保持 "卓越的決策速度"。戰場上永遠存在著未知情況和沖突,但減少觀察環境變化和相應調整部隊方向所需的時間,可以提高決策和行動速度。提高對聯合部隊在各個領域內的所處位置的認識,相對于敵人和他們的作戰和戰術計劃,對于加速較低層次的機動是必要的。此外,短暫的機會窗口要求未來的作戰管理系統迅速將傳感器與射手相匹配。
在美國陸軍的現代化框架內,新興技術需要為兩個關鍵的技術和組織上的不足提供一個解決方案。首先是保持對作戰區域內所有聯合軍事單位完全態勢感知的能力。第二是迅速建立從傳感器到射手的冗余回路能力,其中包括所有可用的聯合單位并考慮到能力的不同再生周期。這是一項任務,根據需要處理的數據量,當聯合軍事單位在有爭議的戰場上競爭時,需要持續同步,這很快就會超過人類的認知能力。將人工智能融入作戰管理過程可以減輕這種人類的局限性。
我們的投資重點之一是網絡,這并非巧合……因此我們有能力將這種目標快速傳達給另一個領域。— 美國陸軍未來司令部司令約翰·默里將軍
實現多域融合的最關鍵步驟之一是開發聯合指揮和控制(C2)系統,將整個戰斗空間的能力縱向和橫向聯系起來。2017年,SYSTEMATIC公司獲得了設計美國陸軍新型作戰管理系統 SitaWare 的合同。美國陸軍戰術任務指揮部負責人 Shane Taylor 中校稱該系統是“一種開箱即用的解決方案,用于跨梯隊同步任務指揮數據,這為陸軍遷移到通用架構的目標提供了一個跨越式發展的機會。”該系統提供的一些進步包括簡化指揮所 C2、改進與聯合和聯盟伙伴的互操作性以及標準作戰功能融合框架。該系統的另一個關鍵功能是能夠快速擴展大量數據并以提高指揮官態勢感知的方式呈現。
在美國陸軍的作戰環境中,SitaWare 是一個指揮后計算環境組件,有望消除信息和情報孤島,并可集成為通用作戰平臺。 SYSTEMATIC公司承認未來的作戰需要情報、后勤和作戰系統的快速同步。因此,當前系統旨在分析大型數據集并在直觀的用戶界面上顯示相關信息。因此,它可以實時建立指揮官的態勢感知并提高他們的決策速度。此外,系統軟件符合各種民用和軍用互操作性標準,這使得系統更容易與其他聯合和聯盟平臺連接。
為了在各梯隊之間嵌套系統,SitaWare的用戶界面應用程序和顯示器可根據操作環境的要求進行定制。縱向信息共享確保所有梯隊之間共享共同數據。為了提供戰術層面上的態勢理解,該系統具有對輕型、輪式和裝甲編隊的美國“友軍”跟蹤能力。該系統的另一個關鍵特征是綜合指揮層。這一功能使指揮官能夠根據作戰環境的變化,迅速傳播對原始命令的更新和修改。然而,SitaWare的設計并不是為了指導效果。因此,它不能充分加快傳感器到射手的周期,不能提高指揮官在有爭議的環境中有效地匯聚聯合能力,以對抗擁有自主和人工智能支持的武器平臺的同行威脅。
在解決未來多域作戰要求的另一項努力中,美國陸軍啟動了一個內部項目,旨在 "增加物理目標、數據收集、數據分析和自主決策在戰場物聯網中的整合。"該項目專門用于填補美國陸軍領導人評估的商業生產技術沒有充分解決的差距。弗吉尼亞理工大學的專家預測,項目的主要挑戰之一是 "處理許多復雜的變量 "的能力,這影響了結合從博弈論到分布式學習等方面的能力。這些挑戰由于以下事實而被放大:美國陸軍目前的技術開發工作側重于能力的實戰化,很少考慮整合軟件和硬件,使這些系統能夠與各種聯合能力溝通。
該項目的重點是將人工智能引導的系統置于回路中,為指揮官提供在戰斗空間的各種傳感器平臺上收集的大量數據的綜合分析。通過收集相關傳感器系統的數據,分析敵人的能力分布,并將其與可用的美國“友軍”武器系統進行比較,該系統提供關于如何最有效地實現效果的建議。為了使這一過程有效運作,指揮官必須放棄相當程度的控制權,因為他們允許系統 "為如何發動戰爭選擇最合適的戰略"。盡管有這種擔憂,陸軍下一代戰車跨功能小組的副主任凱文-麥凱納里承認,人工智能在多域作戰中是必不可少的,因為它提供了可將目前九十六小時的師級目標定位周期 "減少到九十六秒 "的能力。總的來說,"四分衛項目 "是幫助指揮官 "準確了解戰場上的情況,然后根據可用的和其他因素選擇最合適的戰略。"該倡議是能夠在時間有限的決策空間中有效地融合能力邁出的重要一步,因為它將人工智能的作用提升到數據可視化工具之外,使其成為戰斗戰略工具。
對人工智能在作戰管理過程中的可靠性的擔憂可以通過云架構和深度學習系統的快速發展來緩解。與人類互動類似,在人工智能和自主系統發動的戰爭中建立信任需要時間。中校Wisham,"四分衛"項目的負責人之一,指出這需要一個深思熟慮的策略來證明系統是可靠和有效的,由于很難或不可能追蹤到神經網絡的決策路徑,這就很復雜。 然而,Nvidia公司的機器人研究員Dieter Fox預測,這是一個有解決方案的問題,因為研究人員繼續開發分析神經網絡和機器學習過程的新程序,在未來可以解決這一問題。要分析網絡和學習過程是人工智能的一個關鍵方面,因為它允許開發人員在一個設定的決策框架內約束自主學習系統。另一個認識到發展人工智能啟用能力重要性的部門是美國空軍。
由于確定需要開發多域 C2 系統,美國空軍打算用“衛星、有人機和無人機上不同傳感器的全新網絡”取代其傳統的聯合監視目標攻擊雷達系統。這種新能力的名稱是先進作戰管理系統(ABMS)。盡管項目當前的重點是連接美國空軍單位,但其最終目標是開發“未來作戰的數字神經系統”。美國空軍準將、美國空軍聯合部隊整合總監戴維·熊城(David Kumashiro)表明,他們的方法集中在這樣一種觀念上,即如果“你不遵循開放系統架構的標準,你就會發現自己在場邊,與戰斗無關。” ABMS結構建立在現有的基于云的目標定位助手之上,旨在有效跟蹤目標和飛機。通過擴展這一概念,美國空軍規劃人員希望專注于網絡機器對機器的交互。該項目的指導思想是開發可以“像樂高積木一樣拼在一起”的系統,以快速輕松地連接聯合能力。
總體而言,將人工智能整合到作戰管理過程中的需求是由一種認識驅動的,即在作戰領域將美國軍事部門聯系起來對于保持競爭性軍事優勢是必要的。如果不走人工智能整合的道路,就有可能對美軍在未來的戰斗中擊敗近似競爭對手的能力產生不利影響。以下兩個場景說明了在軍團和師級的多域作戰中,人工智能引導的作戰管理系統如何影響戰場上的動態。
長期規劃使軍方能夠集中研究和開發工作,并指導人員配備、訓練和裝備決策。這個過程的核心是制定評估發展中威脅的概念。 MDO 2028 是一個包含假設和預測以推動軍事戰略的文件示例。聯合出版物 5-0“聯合規劃”,將假設定義為“關于當前態勢或事件未來進程的假設,在缺乏事實的情況下假設被認為是真實”,這對于推進規劃過程至關重要。為了提供一個將軍事能力和需求與預期的未來作戰環境聯系起來的背景框架,軍事規劃人員創建情境以增加理解。這一過程使各級軍事領導人能夠“接觸可能的未知情況,并且吸收理解它”,并提出解決方案。因此,情景模擬是作為創建承認技術發展可行框架的一種方式。然而,重要的是不要將情景與具體預測混為一談,而應將其視為擴展可能性領域并根據預期的技術發展識別未來機會的工具。此外,重要的是要認識到情景構建的一個潛在因素是不確定性。為了展現不確定性和復雜性,同時保持情景“介于預測和推測之間”,需要整合歷史和當前信息,識別行為模式,以及“構建 關于未來的連貫敘事。”其他重要的考慮因素是場景需要與可信的現實生活條件保持一致。
布加勒斯特國防大學國防與安全研究中心的研究員 Marius Potirnich 創建了特定軍事情景分類。他提出的兩個類別是戰略情景和演習情景。戰略情景是出現最廣泛的類別,考慮了在整個軍事行動中可能發生和使用的軍事事件和能力。演習場景嵌套在戰略場景框架內,并進一步細分為真實和虛構。真實場景使用現有軍事能力,在現有作戰環境的約束下,分析現實世界任務集中的情況。虛構環境評估軍事能力的現狀以及預期的未來能力,并將它們置于基于已發布的軍事行動概念和現代化框架的預期威脅環境中進行預測。
本專著介紹了兩個虛構的場景,以說明在未來的多域作戰中集成人工智能引導作戰管理系統的潛在影響。所有場景都基于與對手(如中國)發生沖突的環境。第一個場景以軍梯隊為背景,重點關注空中和海上動能打擊的融合,以及“支持軍區機動計劃或代表下屬梯隊”的網絡空間活動。第二個場景設置在師梯隊,側重于聯合能力的融合和需要分析和傳播的“大量情報的定制”。對手的A2AD和軍事創新努力以及美國陸軍的 MDO 2028 和當前的現代化舉措被用作背景情景。場景是嵌套的,最后評估了美國陸軍是否能將人工智能納入其作戰管理流程,以便在當前的MDO 2028現代化框架下有效地融合多域作戰能力,以及如果該部門不能這樣做的潛在風險。
這本專著的框架是美國陸軍的多域作戰概念。重點不是討論人工智能在戰場上的法律和道德以及考慮人工智能產生在兩個方面產生的后果。相反,它旨在評估人工智能如何幫助在日益復雜的作戰環境中實現多域元素的融合。由于人工智能領域的快速變化和發展,評估是在概念層面進行的,沒有深入探討人工智能在戰爭戰術和作戰層面的廣闊應用前景。對算法是否可以指導能力融合的評估是基于當前的發展,以及機器學習、量子計算和自主機器對機器組合領域的預期進行的。該專著所介紹的和用作基礎的所有信息都完全來自于已被批準公開發布的渠道。因此,有可能存在與本專著的假設相矛盾的機密文件。
在2035年。根據“一個中國”的政策,中國軍隊已經開始收復臺灣,并開始阻止美國海軍進入中國南海。為了捍衛自己的利益,中國軍隊的導彈防御力量處于高度戒備狀態。綜合性的反介入和反侵略網絡得到了中遠程導彈、各種反飛行器和防空武器以及各種中遠程情報收集和監視能力的支持。中國的《新一代人工智能發展規劃》在過去15年中指導了軍事技術的發展。在 2017 年的介紹中,中國領導層宣稱“人工智能已成為國際競爭的新焦點。人工智能是一項引領未來的戰略技術; ……發展人工智能作為增強國家競爭力和保護國家安全的重大戰略。”因此,中國每年投資超過 150 億美元用于“智能技術”的發展,重點是人工智能引導的自主能力。中國的人工智能整合上付出不僅僅在軍用機器人領域,還包括自主軍事決策。基于人工智能在推理、作戰指揮和決策的潛力,中國領先的國防公司負責人,認為“在未來的智能戰爭中,人工智能系統將就像人類的大腦一樣”。因此,美國軍方面對的是一支具有在機器對機器團隊的前沿運作能力的中國部隊。
自主偵察無人機、攻擊機和導彈發射器整合到一個由人工智能引導的傳感器到射手網絡中。這些發展成倍地加快了戰斗的速度。對手的系統可以同時跟蹤和打擊數百個目標,并在需要時快速重新接觸和重新分配單位。為了競爭和滲透對手多余的防御結構,需要美軍快速、持續地匯聚能力,以“滲透和瓦解”A2AD 保護傘。這些行動能夠建立臨時的優勢窗口,軍和師梯隊可以利用這些優勢機動進入戰術支援區和近距離區域。在這些區域內,軍以下的梯隊可以集中他們的有機能力對抗敵人。這反過來又使軍團能夠在不斷的滲透和整合的循環中重新競爭和整合能力,為下級梯隊部隊的利用創造條件。
為了應對對手的現代化努力,美國陸軍在國家安全戰略、人工智能指令和多域作戰理念指導下,對機器-機器團隊聯動進行了大量投資。因此,美國的軍事能力包括一系列可以感知、協調效果以及指揮和控制的自主學習的作戰網絡系統。單個自主機器人和無人機系統,以及更大的無人駕駛飛機、海軍和導彈投送系統,都在該框架內作為自主節點運行。美國私營公司在量子計算領域的重大進展為美國軍隊提供了處理速度和響應時間方面的競爭優勢。這提供了一個戰機,使美國“友軍”能夠比對手更快地觀察、定位、決定和行動。但是,由于技術的進步,John Boyd 的 OODA 循環不再以分鐘為單位執行,而是以秒或毫秒為單位。這些新出現的威脅導致美國越來越多地將人從循環中移除,這使得聯合部隊能夠“以比對手更快、更有效的節奏作戰”。然而,受到有關在戰爭中使用自主制導系統和人工智能的道德法規的限制,美國軍方仍然將人類置于決策循環中。其結果是在指揮和控制層面有效整合了人機協作,允許指揮官在連續競爭期間從一系列進攻行動中選擇進攻方案,同時依靠自主的人工智能引導行動進行保護。
美國陸軍的關鍵指揮控制系統是由人工智能引導的作戰管理系統。它是美軍戰場網絡的樞紐。該系統從作戰環境中的所有聯合傳感器收集數據,并不斷從戰區和國家收集數據的單位中提取和推送數據,以構建共同的作戰圖景。這使系統能夠分析敵方和美國“友軍”在戰場上的位置。由于該系統是自主學習的,它會不斷評估敵人的行動和能力。同時,它對美國“友軍”能力及其狀態有完整的認識,包括各種系統的再生時間、彈藥消耗率和補給狀態。因此,該系統可以識別敵人的弱點和威脅,并執行一個連續的評估周期,以預測美國“友軍”聯合能力如何融合以在戰場上創造暫時的優勢。此外,作戰管理器還計算彈藥優化、能力調配和能力的使用,以達到預期的效果,同時最大限度地減少附帶損害和對部隊的風險。
在戰場網絡內,該系統與所有領域的聯合能力相聯系。各種作戰管理系統本身是橫向和縱向連接的,這使它們能夠跨多個域快速執行任務和重新分配任務,而不會失去實現各自目標的能力。與所有的傳感器和射手相連,允許系統控制傳感器到射擊者的連接,并分配最好的武器系統來實現動能和非動能效果。在保護作用中,作戰管理系統完全自主運行控制消除敵人對美國“友軍”和指定保護區的威脅。由于連續的進攻性競爭的融合能力必須嵌套在更高的總體目標中,作戰管理系統將人置于進攻行動的循環中。該系統分析了美國“友軍”能力通過在不同梯隊的聯合能力融合所能達到的各種效果。
多域框架將美國陸軍部隊視為遠征部隊。這個梯隊的關鍵作用之一是擊敗和消滅遠程和中程系統。因此,他們是在其控制范圍內各師的輔助力量。為了與同級別的威脅相抗衡,關鍵是要整合能力,以對抗對手的防空、遠程地面火力和反艦導彈。此外,在需要時,軍團總部負責指揮和控制在其作戰區域內運行的多域聯合能力。融合動能聯合火力的主要目標是摧毀敵人的中程武器系統,以促進師和旅單位的自由機動。最后,軍團負責同步國家、戰區和內部單位的情報收集工作。網絡空間能力本質上集成在融合工作中,包括國家和戰區級單位。總體意圖是對融合工作進行分層,以提供多種選擇并創建各種跨域協同能力變化。
在競爭周期內,軍團的重點是對敵方防御系統的滲透和瓦解。對對手A2AD保護傘的滲透,包括瓦解敵人的遠程火力系統。這包括使雷達和關鍵指揮和控制節點失效,這可能比破壞運載系統產生的影響更大。滲透的另一個方面是對手地面部隊機動的較量,以及在暫時優勢窗口期間與美國“友軍”從作戰和戰略距離機動的同步。
在師級,部隊的重點是分解和利用。在沖突開始時,他們可以作為前沿存在或遠征部隊。該師的主要作用是為下級部隊在近距離區域機動和對抗創造條件。該師的主要職責是“航空、火力、電子戰、機動 支援和多旅機動以獲得優勢位置。”關鍵是摧毀或消滅對手的中程火力單位。在這個梯隊,該師有能力將有機單位與上級司令部同步,并整合分配的空軍和海軍能力。與擁有自主和人工智能引導系統的相同競爭者相比,兩個梯隊的成功都受到他們進行多域同步的能力和能力自主水平的影響。
美國陸軍第 18 空降兵團總部位于作戰支援區。該組織的主要作用在戰場上創造條件,使其控制下的各師和增援部隊可以利用這些條件進入近距離機動區域。進攻行動以四個目標為中心--消滅對手的遠程防空單位,瓦解對手的中程火力能力,限制對手的地面部隊速度,以及創造 "通過分配資源、安排師的機動順序并將其與縱深結合起來,在較低層次上實現匯合。" 雖然近距離和縱深機動區的距離超過1500公里,但盟軍一直處于中程彈道導彈的動能目標和網絡及太空領域內的非動能目標的威脅之下。
為了保護,美國第 18 陸軍空降兵團的 AI 作戰管理系統不斷連接到國家和戰區的情報收集單位以收集情報。一旦發現對手的威脅,作戰管理系統就會自動與戰區和國家傳感器協調,以確定威脅,并促進傳感器的交接,確保收集情報的完整性,同時減少不必要的情報冗余。同時,它識別出跨所有領域的多個交付平臺,以構建一個強大的殺傷鏈,盡管可能丟失主要聯系,但該殺傷鏈可在時間受限的環境中執行。
空間傳感器為系統提供有關敵人遠程和中程火力能力的各個組成部分配置信息并且能持續更新。與此同時,作戰管理系統將海軍驅逐艦識別為最有可能成功摧毀來襲導彈的單位。同時,該系統識別出可以對威脅做出反應的其他美國“友軍”單位,并根據其當前對整體作戰環境的評估對其進行優先級排序。系統基于其算法考慮的一些因素是:強制風險、成功概率、彈藥狀態、能力重置時間和附帶損害。
對于保護工作,作戰管理系統以人在環結構中運行。這意味著軍團的作戰中心可以觀察事態發展,并在緊急情況下進行干預,但該過程是為作戰管理系統自主運行而設計的。對手威脅的程度以及他們可以運行的速度推動了對自主運行的需要。一旦檢測到來襲導彈,作戰管理系統就會在幾秒鐘內執行概述的序列以摧毀對手的威脅。這個循環實時并持續運轉,以應對新出現的威脅。三個方面使得智能引導的作戰管理系統在國防領域的自主運行方面變得至關重要。首先,能夠在幾秒鐘內關閉射手到傳感器的鏈接,以應對以高超音速單位的威脅。其次,建立強大和冗余殺傷鏈的能力,可以快速整合備用和應急能力。第三,在優化使用有限且難以再補給的資源的同時指導保護工作的能力。在保護行動的同時,該系統分析作戰環境以檢測進攻行動的機會。
對于進攻行動,作戰管理系統以人在回路中的模式運作。美國政府關于人工智能和自主武器的道德使用政策,以及公眾對使用人工智能引導的自主武器系統的看法,是決定將人類留在決策鏈中的基礎。美國陸軍的“四分衛項目”為構建當前的作戰管理系統提供了框架。與保護工作類似,作戰管理系統不斷從外部和有機傳感器中提取數據。然后,它評估聯合能力如何融合以暫時禁用對手的部分防御傘,并允許下屬單位推進并將其有機單位帶入射程。
由于聯合單位在在時間和空間上的協調需要在幾秒鐘內執行和同步,因此需要作戰管理系統不斷分析作戰環境。在此過程中,它重組了 OODA 循環概念的部分內容,以獲得以秒或毫秒為單位的自主對手決策周期的能力。該系統通過持續觀察戰場空間并同時分析美國“友軍”的行動來應對威脅,而不是觀察后再確定方向來實現這一目的。然后,該系統會產生一系列可用的選項來進行攻擊性打擊。在軍團的行動中心內,選項顯示在交互式顯示器上,允許具有適當釋放權限的個人決定采取何種行動。通過不斷分析和重新配置可能的傳感器到射擊者的回路,該系統創建了一個決策空間,可以減輕將人置于回路中對抗嚴重依賴自主能力的對手缺點。在作戰中心的相關權力機構確認以對手單位為目標后,作戰管理系統通過在時間和空間上同步依賴的效果,將來自各種選定的聯合推動者的能力融合起來。
在這種情況下,在發射美國“友軍”導彈之前,作戰管理系統會協調進攻性網絡行動,威脅信號淹沒對手雷達,這增加了導彈成功穿透敵人的反介入和區域封鎖傘的機會。一旦產生網絡效應,作戰管理系統就會指揮導彈的發射并觀察對手的反應,以在必要時重新發射另一枚導彈,并檢測更多額外的目標。導彈找到目標并摧毀它。一旦傳感器確認影響,作戰管理系統就會向與現有信息作戰工作線相一致的媒體傳播消息。同時,作戰管理系統會重新計算美國“友軍”運載平臺的彈藥可用性和回收率。這些數據用于優化未來打擊的彈藥使用,并為保障部隊建立補給優先順序清單。
隨著美國“友軍”的推進和軍團塑造縱深機動區和作戰縱深火力區,這一過程不斷重復。美國陸軍師利用暫時的優勢窗口和機動自由來推進并將對手帶入其有機武器系統的有效射程內。這為近距離和縱深機動區域的對抗創造了條件,從而改變了戰場邊界并重新啟動了競爭循環。
在美國陸軍第18空降團創造條件后,第3步兵師陣地機動進入附近區域,擊敗對手地面部隊。該地區是第一次軍事編隊爭奪“控制物理空間以支持戰役” 目標,在與對手近距離作戰。由于美國“友軍”地面部隊預計將在這個爭端空間進行獨立機動,因此擁有比對手更快的能力匯合對于推動節奏并保持主動權至關重要。地面機動部隊的目標是在臨時優勢窗口期間協調機動,以“擊敗敵軍、破壞敵方能力、物理控制空間以及保護民眾”。附近地區的對手依賴于由自主情報、監視和偵察 (ISR) 打擊系統、綜合防空系統和地面聯合兵種編隊組成的互聯網絡。將人工智能整合到決策周期中,大大加快了對手的行動節奏。為了獲得優勢地位,需要不斷中斷對手的能力,最好是在他們的指揮、控制和傳感器節點。
隨著第 3 步兵師部隊的機動,作戰管理系統不斷收集和比較數據,以構建一個共同的作戰圖,說明美國“友軍”和敵軍的組成和部署。根據數據,系統開始分析對手的防御網絡,以識別對手的傳感器、ISR 平臺和信息流。在此階段,地面部隊分散作戰,作戰管理系統側重于迫使對手暴露其能力的欺騙措施。一旦對手暴露了他們的系統,作戰管理系統就會將國家和戰區單位收集的偵察數據與鄰近單位情報和偵察能力收集的數據同步。然后它與相鄰單位和上級司令部的作戰管理系統協調,以消除交戰沖突。此操作可確保多個跨梯隊單位不繼續攻擊同一目標。
一旦上級司令部的作戰管理系統將權力下達給第 3 步兵師,該師的作戰管理系統就會掃描整個組織的能力,以建立一個成功可能性最大的傳感器與射手的連接。如果系統無法建立連接,或成功概率低于預定閾值,系統會將目標推回上級總部系統,以擴大可繼續攻克目標的可用聯合單位陣列并提高成功概率成功。當威脅單位可以用有機單位追擊時,師作戰管理系統會確認美國“友軍”的部署以清理地面,分析各種武器系統的彈藥狀態,并分配給確定的投送平臺。一旦傳感器周期完成,作戰管理系統就會向選定的武器系統發出信號以進行交戰。
釋放彈藥后,作戰系統會立即更新彈藥供應狀態,重置再生周期,向后勤作戰支援部隊發送補給請求,并跟蹤威脅直至其銷毀。這是一個需要幾秒鐘的循環,并且在滲透和分解過程中反復發生。隨著師部隊的推進,作戰管理系統在支持美國的各種媒體平臺上推送信息作戰信息。每一次積極的參與都伴隨著針對該地區人口統計的信息傳遞工作。隨著行動的進展,該系統不斷評估對手的信息活動并提出建議的反信息,使美國“友軍”在信息頻譜中保持主動權。
當美國“友軍”繼續在對手的反介入和區域拒止保護傘內展開對抗時,作戰管理系統會反復識別對手傳感器并建立冗余殺傷鏈來擊敗對手地面部隊。每次消滅對手ISR 傳感器時,系統都會評估破壞對敵方與美國“友軍”編隊交戰能力的影響。機動部隊利用隨后建立的臨時非覆蓋區域來推進其建制單位。同時,作戰管理系統重新啟動網絡、空間和無人機傳感器的融合以檢測新目標,并融合能力以建立一個新的臨時窗口期,可用于推進機動師地面部隊。
這些活動在幾秒鐘內發生,并且事件發生的速度遠遠超過人類的認知周期。隨著行動的進展,作戰管理系統的自主學習算法繼續分析和識別對手行為中的模式。因此,該系統可以實現與對手地面部隊及其防御努力的持續競爭循環。
美國對手整合和融合自主性和人工智能的意愿推動了美軍發展和使用對抗能力的需求。這些進展提出了在面臨對等威脅時快速連續執行多域融合的需求。由于跨多個領域融合能力需要分析大量信息,因此該過程將人為主導的同步過程推到了敵人的決策周期之外。此外,多域融合涉及建立冗余殺傷鏈。通過消除沖突建立一個單一的傳感器到射手銜接鏈是不夠的。相反,融合需要在必要時識別和使用可以繼續攻擊目標或提供保護工作的冗余能力。由于存在優勢窗口的時間框架不斷縮短,建立快速同步聯合能力的冗余殺傷鏈是一項關鍵且需要同步完成的工作。
總體而言,未來的作戰管理系統必須在聯合平臺上進行橫向和縱向鏈接,以滿足多域作戰需求,并具備秒級或毫秒級的協同作戰能力。此外,為了融合能力,人工智能引導的作戰管理系統可以在爭端地區補給環境縮小對抗中彈藥優化的能力差距。該系統通過持續評估最佳目標-彈藥組合并避免不必要地消耗彈藥以及過度殺傷來實現這一目標。不幸的是,目前開發指揮和控制平臺的方法主要是沿著服務的孤島進行的,這將減緩建立在未來作戰中融合能力所需技術框架的能力。
人工智能和自主性對作戰節奏的影響支持羅伯特·萊昂哈德的說法,即“時間越來越成為戰爭的關鍵維度。”人工智能與自主能力的結合使軍隊能夠大幅增加活動發生的頻率,進而推動序列的節奏并縮短機會之窗。當人工智能在沒有人的情況下在觀察決策-行動循環中引導自主系統時,這種關系會進一步加速。時間,以及比對手更快地觀察和行動的能力,成為執行匯合的關鍵因素,使美國“友軍”能夠獲得暫時的優勢位置。
自從計算機網絡、戰術數據鏈和衛星通信的普及以來,美國還沒有遇到過對手。目前在量子技術、人工智能和自主性領域的努力對美國各軍種在其各自的統治范圍內獨立運作的能力提出了挑戰。因此,正如美國陸軍的多域作戰 2028 概念所預期的那樣,在戰場上創造臨時可利用優勢的能力依賴于跨多個域融合聯合能力。目前,這一過程主要由協調小組執行,其主要任務是通過 "域聯合解決方案的階段性同步"來匯聚能力。然而,與同行競爭者進行融合的復雜性,其人工智能引導和自主武器系統將決策和同步循環縮短到幾分鐘或幾秒鐘,這需要開發新技術。 MDO 2028的設計師承認這一缺陷,以及任務的復雜性,并列出了融合的考慮,要求開發新的軍事技術來填補這一關鍵的空白。
因此,未來的 C2 系統需要為所有梯隊的指揮官提供盡可能接近完整的戰場空間內所有聯合單位的通用作戰圖。此外,這些系統需要快速傳輸偵察和目標數據,以使用動能和非動能手段繼續攻擊目標。然而,即使未來的C2系統能夠為指揮官和他們的參謀人員提供數據,使他們能夠在多個領域融合能力,但與在快速轉瞬即逝的機會窗口內任務相關的大量信息融合很快就超過了人類的認知能力。此外,其他因素,如彈藥優化要求和不同的能力再生窗口,進一步增加了在多域作戰中融合能力的復雜性。
目前為應對新出現的威脅所做的努力表明,美國各軍種在開發和部署國防部范圍內的能力方面仍然進展緩慢。美國軍隊正處于重組過程中,這為創建專注于打仗的系統提供了機會,而打仗需要嵌套和連接的C2系統,以促進快速交接和整合聯合使能器。如果現在不建立這些能力,將導致發展出一支名副其實的“多域部隊”,因為軍隊將不再具備2028發展目標所設想的那樣融合能力,而是退回到既定的解沖突和同步過程,這種程序太慢,效率太低,無法保持競爭力。
正如本文所說明的那樣,面對擁有人工智能引導和自主武器系統的同行威脅,保持競爭力的唯一途徑是發展類似的能力,在幾秒鐘內建立并執行冗余的傳感器到射手的連接。將人工智能整合到作戰管理過程中不是一個保持領域優勢的問題,而是確保美國軍隊能夠在對抗、利用和再對抗的連續循環中創造短暫的優勢窗口,這種對抗在所有作戰領域中以秒計。
對于人工智能的軍事用途所帶來的接受挑戰,傳統的反應是堅持要求人類保持 "有意義的人類控制",作為一種產生信心和信任的方式。考慮到人工智能和相關基礎技術的普遍性和快速發展,這不再是一個適當的回應。人工智能將在整個軍事行動范圍內廣泛的指揮和控制(C2)活動中發揮重要的、日益增長的作用。雖然在公眾心目中,人工智能的威脅沒有 "殺手機器人 "那么直接,但在軍事決策中使用人工智能會帶來關鍵的挑戰,同時也有巨大的優勢。加強人類對技術本身的監督并不能防止無意的(更不用說有意的)濫用。
本文以各級(作戰操作員、指揮官、政治領導人和公眾)的信任對有效采用人工智能進行軍事決策至關重要這一前提為基礎,探討了關鍵的相關問題。對人工智能的信任究竟意味著什么?如何建立和維持它以支持軍事決策?人類操作員和人工智能體之間的共生關系對未來的指揮需要作出哪些改變?
當人類對人工智能的行為持有某些期望,而不考慮人工智能體的意圖或道德時,可以說存在對人工智能的信任。然而,與此同時,信任不僅僅是技術性能和可靠性的一個功能--它不能僅僅通過解決數據完整性和可解釋性問題來保證,盡管它們很重要。軍事人工智能中的信任建設還必須解決軍事組織和指揮結構、文化和領導力方面的必要變化。實現總體上適當的信任水平需要一個整體的方法。除了信任人工智能的使用目的之外,軍事指揮官和操作人員還需要充分信任--并且在如何信任--支撐任何特定人工智能模型的輸入、過程和輸出方面得到充分的培訓和具有豐富經驗。然而,最困難的,也可以說是最關鍵的層面是組織生態系統層面的信任。如果不改變軍事決策的體制因素,未來人工智能在C2中的使用將仍然是次優的,被限制在一個模擬框架內。有效引進任何新技術,更不用說像人工智能這樣的變革性技術,需要從根本上重新思考人類活動的組織方式。
優先考慮人和制度層面并不意味著對技術進行更多的控制;相反,它需要在不斷發展的人機認知系統中重新思考人的作用和貢獻。未來的指揮官將需要能夠在一個真正的 "整體部隊"中領導不同的團隊,整合來自軍事、政府和民事領域的貢獻。他們必須對他們的人工隊友有足夠的了解,以便能夠與他們合作并挑戰他們。這更類似于海鷗的雜音,而不是個別 "翠鳥"領導人的天才。為了發展新的指揮和領導概念,英國防部必須重新思考其方法,不僅是培訓和職業管理,還有決策結構和程序,包括未來總部的規模、位置和組成。
人工智能已經在改變戰爭,挑戰人類長期的習慣。通過在訓練和演習中接受更多的實驗,以及探索C2的替代模式,國防部可以更好地準備迎接未來不可避免的變化。
人工智能正在改變人類的思維和決策方式。未來,它將越來越多地影響人類如何確定各種認知過程的優先次序,調整他們的學習、行為和訓練,并更廣泛地改造他們的機構。這些變化在整個軍隊中仍不完全明顯。盡管有新的技術和戰爭迅速發展的特點,今天的武裝部隊在組織結構上與后拿破侖時代歐洲的職業軍隊并沒有很大的區別。太多的人仍然參與到軍事任務中,而這些任務技術可以做得更好更快,并且對于重新思考人類對人機團隊的認知貢獻也沒有給予足夠的重視,而這正是解決未來指揮和控制(C2)問題所需要的。
本文以QinetiQ公司早先的一份報告為基礎,該報告將信任視為軍事能力的基本組成部分和2020年代軍事適應性的基本要求。本文探討了在軍事決策中越來越多地使用人工智能的最新趨勢和想法。本文并不直接關注這一趨勢的倫理(或法律)問題,盡管這些問題很重要。相反,本文強調了信任作為人工智能時代軍事指揮的一個因素的重要性和意義。
人工智能對軍事決策和C2的潛在深遠影響很少引起專家團體以外的關注。大多數公眾關注的是技術的優勢和風險,而不是人類認知和制度構建的潛力和限制。20多年前,著名的社會生物學家E-O-威爾遜抓住了人類當前的挑戰。威爾遜說,真正的問題是,"我們有舊石器時代的情感;中世紀的制度;和神一樣的技術。"在過去的幾十年里,技術的發展速度遠遠超過了人類適應它的能力。強調人工智能的技術屬性,而忽略其日益增長使用中的人類和制度層面,只會使挑戰更加復雜。
在許多領域,人工智能的軍事經驗仍然有限,需要做更多的工作來了解人工智能在人類決策中作用日益增長的影響。本文旨在引發一場更廣泛的辯論,討論英國國防企業內部所需的文化和組織變革,包括指揮部和指揮官的作用,以確保人工智能在未來軍事決策中的最佳使用。
本文的見解來自與人工智能、人類認知、軍事決策和信任理論有關的更廣泛的文獻。這項研究在2021年9月至2022年2月期間進行,大大受益于與來自國防、學術界和工業界的廣泛專家和用戶的訪談。
前兩章提供了本文的理論背景。第一章探討了人工智能和信任的概念,第二章則分析了人類機構的作用以及人工智能對人類做出選擇和決定的認知能力的影響。第三章結合信任、人工智能和人類機構的概念,提出了一個在人工智能支持的軍事決策中發展信任的五維框架。第四章擴大了對C2的分析范圍,特別關注人工智能對傳統上支撐武裝部隊行使權力和指導的人和體制結構的影響。最后一章提出了對未來指揮、領導和 "全軍 "團隊的進一步研究領域。
對于人工智能或與人工智能有關的信任,并沒有標準的定義。這兩個概念都有不同的解釋,有時也會有激烈的爭論。本章沒有試圖綜合所有關于這兩個術語的文獻,而是建立了一個基準定義,為隨后討論關于人工智能應用于軍事C2的信任作用提供框架。
人工智能的概念起源于1950年著名的圖靈測試,該測試發生在這個詞被創造出來的幾年前。通過關注它做什么而不是它是什么,更容易將人工智能概念化。人工智能 "試圖讓計算機做人類思想能做的各種事情"。在最基本的方面,它可以被理解為追求特定任務的虛擬信息處理能力。正如 "智能"(或 "思想")有許多層面和不同的用途,人工智能也是如此。因此,人工智能從廣泛的學科中汲取不同的想法和技術,不僅包括數學和計算機工程,還包括哲學、經濟學、神經科學、心理學和語言學。
廣義上講,有三種不同層次的人工智能:人工狹義智能,通常被稱為 "狹義人工智能";人工通用智能,有時被稱為人類水平的人工智能;或者更強大的人工超級智能,超過人類的智能水平。在這一點上,有些人認為會出現一個奇點,在這個奇點中,人工智能要么變得有自我意識,要么達到持續改進的能力,使它的發展超出人類控制。后兩種水平被認為仍有一段距離,盡管距離有多遠還存在爭議。不過,就目前而言,狹義人工智能更先進應用的出現,如先進的機器人技術,加上計算能力的爆炸,才是目前關于人工智能的軍事用途辯論的主要動力。本文重點討論狹義人工智能的應用。
圖 1:AI 類型的簡化分類
在狹義的人工智能中,還有更多的類別,盡管這些技術并不完全是離散的,而且經常被結合使用。最常見的區別是符號人工智能和亞符號或非符號人工智能,前者通常被描述為基于邏輯,后者基于自適應或學習。符號人工智能依賴于順序指令和自上而下的控制,使其特別適合于確定的問題和基于規則的過程。非符號人工智能,其中神經網絡是一種常見的方法,涉及并行、自下而上的處理和近似推理;這與動態條件和數據不完整的情況最相關。符號人工智能提供了精確性和可解釋性,而涉及神經網絡的非符號人工智能則不那么脆弱(網絡中缺少一個節點并不會導致整個網絡無法運行),并且能夠在沒有明確規則或一致證據的情況下識別模式。
有三種常見的機器學習類型,根據有助于智能體學習過程的反饋類型進行區分:監督學習;無監督學習;以及強化學習。在監督學習中,系統被訓練來產生假設或采取具體行動,以追求基于特定輸入的目標值或輸出(被稱為標簽)(例如,圖像識別)。無監督學習沒有設定規格或標簽,也沒有明確的反饋;相反,系統通過尋找數據中的模式進行學習(例如,DNA序列聚類)。強化學習依賴于一個反饋回路,通過試錯或獎懲機制穩定地強化系統的學習行為(例如,先進的機器人技術或無人駕駛汽車)。與監督學習不同,強化學習中使用的輸入數據不是預先定義的,這允許更廣泛的探索,但與無監督學習不同,它有一個預期的應用或總體目標(與總體獎勵最大化相關)。
所有三種類型的機器學習,無論監督或自律的程度如何,都提出了重要的信任和值得信賴的問題。所需的信任程度和性質因使用人工智能的目的不同而不同。
信任描述了兩個或多個智能體之間的互動。信任的傳統定義是假設信任者對受托人的能力和善意(或動機)存在合理的信念。對許多人來說,道德誠信(或意圖)的問題是信任與其他概念(如信心)的區別。另一些人認為,信任的范圍和所指比信心更廣,后者被視為與具體事件相關的獨立判斷。大多數信任的定義趨于統一的是一種脆弱的感覺。沒有背叛的可能性,沒有風險的存在,就不可能有信任。
正是因為經典的信任概念中隱含著假定的道德因素,一些人質疑使用該術語來描述人類與人工智能體的關系。他們認為,在目前狹義人工智能的水平上,我們不能將意向性或道德機構歸于人工智能系統,因此使用 "信任 "一詞是不恰當的。另一些人采取了不那么純粹的觀點,并以反映日常使用的方式應用該術語,意味著對系統的可靠性有信心。
信任作為一個術語在計算機科學中被廣泛使用。更重要的是,信任仍然是公眾和用戶接受人工智能的一個基本方面。今天,關于人工智能的國家政策、法規和專家建議經常強調 "值得信賴的人工智能 "的必要性。例如,DARPA的空戰進化計劃正在探索方法,以模擬和客觀地衡量飛行員在斗狗時對人工智能的信任。認識到這些尚未解決的定義問題,作者選擇了略微調整 "信任 "一詞,使之與通常的做法一致。
作者調整后的信任概念需要對人工智能的表現有一定的預期,而不需要假設人工智能方面的特定動機。因此,對人工智能體行為的積極預期可能是信任存在的充分條件,而不考慮意圖。
在目前大多數關于人工智能的討論中,重點往往是人作為信任者,系統作為受托人,盡管任何認知智能體,包括自主機器人和智能機器,原則上也可以履行信任者的角色。這樣理解的話,信任就成了 "系統成員之間互動的促進者,無論這些成員是人類智能體、人工智能體還是兩者的組合(混合系統)"。事實上,在人工智能更成熟的應用案例中,受托人最有可能同時包括人工智能支持的系統(人工智能體)和該系統的提供者(人類智能體)。在目前的人工智能水平上,信任似乎是一種單向的關系,涉及人類 "信任 "人工智能的程度,而不是真正的雙向信任,即人工智能對人類表現的看法。
各種因素決定了(人類)對技術的信任,包括但不限于信任者的能力水平和信任傾向,以及整體環境或背景(包括更廣泛的文化和機構動態)。除了這些針對人類和環境的考慮,決定一個人或組織對人工智能的信任程度的是技術的性能、過程(它如何產生特定的輸出),以及重要的是目的。所有這三者都決定了人工智能系統的設計和部署。
除了技術的穩健性和安全性,隱私、公平、透明度和問責制是一些最常被提出的影響公眾對人工智能信任的問題。然而,主要是由于設計適當的算法、理解復雜軟件系統的內部結構以及為基于算法的決策賦予責任等方面的困難,所以在值得信賴的人工智能的關鍵屬性列表中總是會加入進一步的考慮:這被交替稱為人類機構、監督或有意義的控制。在某些情況下,保持人類對技術使用的監督可能是唯一的保護措施,以防止無意中出現有偏見的、不可捉摸的和/或監管不力的人工智能系統的風險。
控制通常被看作是信任的反面。當對智能體執行任務的能力有信任時,就不需要監督。然而,即使在人工智能更適合做決定的情況下,人類也會經常傾向于干預。信任不足可能和過度信任一樣有風險或適得其反。事實上,正如絕對的控制是罕見的,絕對的信任也是如此。在開發和使用人工智能的過程中,有必要在適當的信任水平和適當的控制水平之間取得謹慎的平衡。這是 "校準的信任 "或可適應/適應性自主性等概念的核心。信任是根據人工智能的能力來校準的,對人工智能能做什么或不能做什么的期望將影響信任的水平。同樣,在可適應的自主性的情況下,用戶定制自主性水平的能力可以支持更大的信任水平。這在國家安全決策中尤為關鍵,因為信任或不信任人工智能的影響可能是最大的。
對技術在人類事務中的作用的擔憂并不新鮮。許多人認為關于人工智能的辯論與之前關于技術的爭論沒有什么不同。根據這一論點,人工智能構成了一種進化,而不是對過去活動的徹底背離,即使人類有時可能在背離以前的自動化水平的情況下被從決策圈中移除。雖然信任仍然是一個挑戰,特別是在機構和社會層面,但穩步應用最初仍然有限的人工智能來支持軍事活動,隨著時間的推移,可以培養出熟悉和越來越多的信心。
其他人,通常是政府以外的人,質疑這種漸進式的方法。他們認為人工智能的崛起是一種范式的轉變,與以前的任何技術都有質的不同。以前的技術都沒有將人工智能的雙重用途特性、傳播的便利性和實質性的破壞潛力結合起來。在過去,最具破壞性的技術都在政府的控制之下,或者在軍事領域之外幾乎沒有應用。此外,雖然以前政府主導了大部分新技術的開發,但這種趨勢幾乎完全逆轉;現在大部分投資和創新來自于工業。鑒于軍事和民用界限的模糊,以及我們的對手和競爭者對人工智能的投資,認為我們可以控制人工智能發展和使用的速度和程度是不明智的。在反思算法技術的進步時,一些人甚至進一步聲稱技術和人類之間的角色發生了逆轉,人們正在成為 "人類的人工制品"和"(技術系統的)智能體"。
如果我們接受對人工智能系統在未來如何操作(和運行)進行完全控制的限制,關鍵問題是我們如何在算法超過目前的性能水平后長期確保適當的交互和人類判斷。反應時間是軍事競賽中的一個關鍵優勢;加快OODA(觀察--方向--決定--行動)循環的各個方面,通常會給那些先到者帶來領先優勢。而這樣做只要一方開始使用人工智能來加快他們的決策和反應時間,另一方就會受到壓力。
2020年12月,美國空軍首次使用人工智能副駕駛飛行了一架軍用飛機。這種被稱為ARTUμ的算法完全控制了傳感器的使用和戰術導航,而其人類隊友則駕駛著U2間諜飛機。這是首次出現人工智能控制軍事系統的情況。用美國空軍前首席采購官員威爾-羅珀的話說,ARTUμ "是任務指揮官,是人機團隊的最終決定者"。
甚至在ARTUμ演示之前,美國國防部已經開始了其全域聯合指揮控制(JADC2)計劃的工作。JADC2旨在打造連接五個軍種的傳感器,承諾對作戰環境進行快速分析,以便在幾小時或幾分鐘內做出決策。在未來的JADC2中,人工智能將允許快速處理數據,為目標識別提供信息,并推薦最佳的交戰武器(無論是動能還是非動能)。美國空軍的先進作戰管理系統、美國陸軍的 "聚合項目"(被稱為 "學習運動")和美國海軍的 "超配項目 "都在嘗試使用人工智能與自主性相結合的方式來支持JADC2。
其他國家,包括英國通過英國陸軍的 "Theia計劃"等項目,以及北約也已經開始嘗試使用人工智能來支持C2和決策。然而,這種試驗的規模和范圍仍然有限。與數據挖掘和語言翻譯等領域不同,人工智能在軍事決策中的應用仍處于起步階段。
美國國防部高級研究計劃局目前開展的工作提供了對未來的一瞥。作為其 "AI Next "項目的一部分,該機構的第三波人工智能投資尋求 "將計算機從工具轉變為解決問題的伙伴",并 "使人工智能系統能夠解釋其行動,并獲得常識性知識并進行推理"。
人工智能已經塑造或推動了我們的許多日常決策。在某些情況下,它已經改變了整個行業。在高度交易性的活動中尤其如此,如保險或零售部門。人類已經將關鍵活動的責任交給了人工智能,讓算法在沒有人類干預的情況下做出決定。今天,人工智能塑造了谷歌和Facebook等網絡平臺提供的內容,也決定了哪些內容被刪除或屏蔽。保留了人類因素的人工智能決策支持系統也在激增,被用于從醫療診斷到改善制造工藝的各個方面。
很少有地方像金融業那樣,人工智能從根本上改變了人與機器的關系。人工智能現在負責絕大多數的高頻交易。在幾毫秒內做出的數千項微觀決定有能力改變整個財富,有時會帶來毀滅性的后果,2010年的 "閃電風暴 "證明了這一點。人類的決定對于金融市場的效率不再是必要的,事實上,甚至可能會起到反作用。無形的算法似乎已經超越了無形的手。
至于社會的其他部分,人工智能的潛在軍事用途涵蓋了廣泛的應用范圍。這些可以有效地分為企業、任務支持和業務人工智能應用。人工智能的軍事應用,特別是與任務支持和作戰用途有關的應用,在一些基本方面與日常的民用活動不同。在平民生活中,人工智能有機會利用大量容易獲得的數據,不斷針對現實生活中的例子進行訓練和學習。對于軍隊來說,與對手的接觸是零星的,來自真實行動的教訓或 "數據 "在數量和頻率上都相對較低。除了軍事對抗的偶發性質,國家安全決策通常依賴于一套復雜得多的條件,涉及多個參數和利益相關者(更不用說對手的意圖),而今天的算法沒有能力再現這些條件。最后,也是最重要的一點,在國防和國家安全問題上,面臨風險的不僅僅是財富,還有生命。數學邏輯不足以為決策提供依據;在使用武力時,道德和倫理考慮比任何其他人類活動都要突出。當人類生命的完整性受到質疑時,我們為技術設定的標準將永遠高于我們為容易出錯的人類設定的標準。
除了美國、英國和北約等國的現行政策外,人們普遍認為人類將在決策中保留一個關鍵角色。美國國防部的人工智能戰略指示以 "以人為本的方式 "使用人工智能,有可能 "將人類的注意力轉移到更高層次的推理和判斷"。納入人工智能的武器系統設計應 "允許指揮官和操作人員對武力的使用進行適當的人類判斷",并確保 "清晰的人機交互"。提到人類總是 "在循環中 "和 "完全負責選項的開發、解決方案的選擇和執行"--這是以前對我們日益自動化的未來的評估中的常見說法--已經被一種更細微的觀點所取代。
所謂的有監督的自主系統是指人類坐在 "循環 "上。雖然人類在理論上保持監督,但一些批評者認為,在實踐中,他們可能無法真正控制自動決策,因為他們可能不熟悉為他們提供決策信息的環境和人工智能程序。在這些情況下,人類的干預能力,除了停止機器之外,被降到最低,沒有達到"有意義的人類控制 "的想法。只有在完全自主系統的情況下,人類的干預才會被完全消除。然而,最終,試圖定義自主性水平的做法可能會產生誤導,因為它們假定人類和機器之間的認知活動是簡單分離的。2012年美國國防科學委員會的一份報告描述了如何:
兩個領域的發展揭示了各國政府在國防和國家安全的關鍵決策中信任先進的自動化方面已經走了多遠。一個是導彈防御,另一個是網絡防御。兩者的有效性都取決于反應速度,這通常超過了最有經驗的人類操作員的能力。
大多數防御性武器系統,從短程點防御到反彈道導彈系統,都采用先進的自動化操作,使其能夠在沒有人類干預的情況下探測和摧毀來襲導彈。算法實際上是在發號施令。在這種系統中,人類被稱為 "循環",在事先經過嚴格的人類測試后,在有限的設計空間內運作,因此其控制范圍受到限制。雖然錯誤永遠不可能被完全消除,但在大多數情況下,不做出反應或反應遲緩的風險可能超過偶爾發生事故的風險。雖然事故促使人們對這些自主系統的操作進行審查,并可能導致引入一些進一步的人為檢查,但這種干預也帶來了進一步的復雜性。對越來越快的導彈,特別是高超音速導彈的防御將繼續推動人工智能在導彈防御中的應用。
網絡戰是人工智能相對于人類具有明顯優勢的另一個領域,而這往往需要人類保持置身事外。人類操作員缺乏算法快速檢測和應對網絡事件以及不斷調整系統防御的能力。所謂的認知電子戰(EW)系統應用人工智能技術來自動檢測對EW系統的威脅,而不是依賴人類操作員。
將決策過程中高度耗時、勞動密集型和需要低層次人類推理的部分自動化,有巨大的好處。軍事評估過程是軍事決策過程的一個關鍵部分,一直是參謀學院教授的標準作戰計劃過程。這種方法的一部分涉及收集和處理信息,為一個或多個行動方案提供信息。由于信息時代的決策需要更大的速度和敏捷性,達成決策的過程將需要加速。人工智能已經證明了它在基于明確定義的規則、輸入和假設快速執行理性過程中的效用。只要人類負責設定假設并定義產生替代方案和概率評估的輸入,人工智能就能增強整個決策過程。
可以理解的是,政府內部和外部都不愿意讓人工智能發揮超出決策支持和適當決策的作用。"指揮和控制"的概念在軍隊的心理和結構中根深蒂固,許多人無法接受一個在某種程度上不涉及人類控制軍事行動或指揮任務的未來。人被要求帶著他們對問題的創造性見解,像現代的亞歷山大一樣解開這個死結。沒有什么比對 "翠鳥時刻 "的信念更能體現這種對直覺型指揮官形象的依戀。這種技能,即指揮官藝術的精髓,只限于那些在最苛刻的情況下能夠憑直覺做出決定的少數人。人工智能提供并非基于人類邏輯或經驗的獨特見解的能力,對這種思維提出了深刻的挑戰,并可能在未來改變指揮官的形象。
許多人將人工智能稱為決策支持而不是決策工具,其推論是人類最終仍然是所有決策的仲裁者。這樣的區別造成了一種令人放心的錯覺,即人工智能只是協助實現一種效果。人類根據一套算法挖掘、篩選和解釋的數據做出的致命行動決定,是否比由智能機器完全執行的決定需要更多的人類機構?對 "行動 "的癡迷--更不用說致命行動--作為更廣泛的 "殺傷鏈 "的最后元素,掩蓋了人工智能在整個行動范圍內的一系列C2活動中日益增長的影響。
許多專家對人類是否有能力控制由人工智能促成或驅動的決策持懷疑態度。這種懷疑往往圍繞著所謂的黑盒問題:高級人工智能,如深度學習,在本質上是無法被人類理解的。這不僅僅是由于它的工作速度,也是由于算法網絡相互作用的方式,以及它們所操作的數據的規模和復雜性。我們不能簡單地詢問系統以了解其思維過程。我們可能知道一個模型的輸入和輸出,但卻無法理解這中間發生的事情。一個相關的、更微妙的論點是,算法對人類的認知攝入施加了 "權力"。人工智能可以決定人類處理哪些信息,而不向他們透露哪些信息被遺漏或拒絕。它還挑戰了這樣一個概念,即如果人類的行動受到數據呈現的內容和方式的制約,他們可以行使 "有意義的 "控制。這與人工智能的好處之一正好相反,即它能夠減少人類的認知負荷,使人類能夠集中精力思考和作出最高價值的活動。
對黑盒挑戰的典型解決方案是開發可解釋的人工智能(XAI)。盡管能夠自我解釋的人工智能可能有助于理解,但它并不必然會導致信任。XAI并不等同于可解釋的AI;解釋不是一個決定,而是一個關于決定的敘事。因此,即使是一個令人信服的解釋也不一定是真的。對于許多潛在的用例,我們還遠遠沒有能力開發出足夠的可解釋(Explainability)的人工智能,更不用說可因果解釋(Interpretability)的了。對更先進的人工智能系統進行嚴格的測試可能會證明它們的部署是足夠的,即使是在沒有人類能力遵循其推理過程的情況下。不過,從根本上說,我們對測試的傳統方法需要重新思考。沒有充分的測試和評估,對不可解釋/可解釋的人工智能的信任將是 "盲目的信任"。對于美國前國防部副部長鮑勃-沃克的問題,我們仍然缺乏一個令人滿意的答案:你如何對學習系統進行測試和評估?
當存在不確定性或缺乏知識時,人類會應用啟發式方法來近似解決復雜問題。啟發式方法是驅動直覺思維的因素;它依賴于經驗法則,通常是通過經驗和實驗來了解。因此,它可能存在偏見和盲點,但它也可以作為一種非常強大和有效的快速認知形式。機器缺乏類似人類的直覺,但它們確實依靠啟發式方法來解決問題。與人類推理的關鍵區別在于,機器不需要記憶或 "個人 "經驗就能進行 "直覺 "或推理。它們利用巨大的數據庫和卓越的概率能力為決策提供信息。強大的模擬與先進的計算能力相結合,提供了一個測試和 "訓練 "算法的機會,其重復程度是人類無法想象的。在宣布任務準備就緒之前,ARTUμ在短短一個多月內經歷了超過一百萬次的訓練模擬。
即使在XAI領域取得了重大進展,仍然會有謹慎的理由,特別是在需要復雜決策的情況下。人工智能通常不善于看到 "全局",也不善于根據相關的內容做出決定。像人類一樣,它也會把相關性或偶然事件誤認為因果關系。人類和機器在處理復雜問題時都會遇到 "正常的意外"。創造力是人類通常具有的特質,但一些先進的人工智能可以產生人類無法企及的驚人結果。簡而言之,許多通常被認為是人類特有的屬性,如創造力和直覺,也可以說適用于人工智能系統--盡管方式不同,速度超過人類能力。
目前機器所缺乏的是人類思維的靈活性和關聯感("框架 "的能力)。人類可以橫向思考,通過實用主義得出合理的結果(這一過程被稱為歸納推理),并反思自己的思維過程(這一能力被稱為元認知)。這些心理過程可以產生驚人的適應和創新的壯舉。
人工智能的出現意味著未來的軍事決策將幾乎肯定需要更強大的人機共生關系,就像在已經接受該技術的商業組織中看到的那樣。目前的討論大多是假設人類繼續控制,或尋求將人類的屬性應用于未來的機器。一些人提倡一種新的 "決策演習"概念,將 "人的指揮和機器的控制"結合起來。但更有可能的是,指揮和控制的責任將越來越多地由人類和人工智能系統分擔,其方式可能是目前難以設想的。人類與人工智能的合作提供了利用各自優勢和減少不足的最佳方式,特別是在戰爭方面(目前戰爭的性質仍然沒有改變)有四個連續性:政治層面;人類層面;不確定性的存在;以及戰爭是一場意志的較量。
信任是動態的;它隨時間而變化。它的最初形成是至關重要的,但它的持續發展也是如此。信任是隨著熟悉程度的提高而自然產生的,因此,假設經驗是積極的,即使是在對技術不完全了解的情況下,技術的使用也會擴大信任的范圍。反過來也是如此,不好的經驗會促進不信任。移動電話技術復雜性對大多數用戶來說是未知的,但人們的積極經驗給了他們使用的信心。這種信心導致了與手機使用所形成的決定相適應的信任感。然而,手機一般不會決定生死大事,盡管它們會將盲目聽從指示的不謹慎的司機置于危險之中。在軍事背景下,賭注更大,用戶和策略制定者非常清楚他們的決定的潛在后果--信任門檻很高。
軍隊作為應急組織,不需要定期交付其主要產出,這影響了可以獲得最直接相關經驗的速度。與金融服務業不同的是,在金融服務業中,交易為人工智能決策提供了頻繁的驗證,而國防部門的時間線往往更長,結果在一個單一的因果鏈中也沒有明確的聯系。做出決定和觀察其影響之間的時間間隔更長,并受制于多種干預變量。雖然模擬演習創造了獲得經驗的機會,但它們只是現實的近似值。
建立和維持信任涉及五個主要的 "Trust Points"--在這些點上,擁有適當水平的信任問題是至關重要的。這些點是:
總的來說,這些Trust Points定義了一個整體的信任水平,并且是乘法的:如果對其中一個的信任是 "零",那么整體就是 "零"。只要整體信任是正向的,每個人的信任水平都可以變化--在不同的時間。
部署信任
對在特定情況下使用人工智能的決定的信任是至關重要的。對于人工智能的軍事使用(以及許多民用應用),這在三個層面上運作:社會;組織;和個人。第一個層面考慮的是整個社會是否愿意允許人工智能的使用,這將決定策略制定者如何看待它的使用。組織本身也必須愿意認可這一點。最后,個人必須愿意在這個角色中與人工智能合作。所有這三個層次都需要接受使用人工智能的必要性或其可取性的必然性。可取性可能反映了人工智能在以超過人類操作員的速度或數量(或兩者)處理數據方面的優勢,或在承擔枯燥或危險的工作方面的優勢。而軍方可能會認為,人工智能既實用又要避免將優勢讓給對手,但社會似乎更傾向于將致命的使用視為一個倫理問題,在這個問題上,人類生命的神圣性要求道德行為者決定奪取人的生命。
社會對人工智能使用的接受程度在很大程度上取決于其經驗、有效的溝通和教育,這將有助于為人工智能的使用選擇提供依據。在許多情況下,社會的某些部分可能會比軍方更多地接觸、熟悉和信任人工智能,但致命自主權可能仍然存在問題。雖然沒有致命自主權那么直接的威脅,但在決策中使用人工智能會帶來自己的挑戰,其中最重要的是在一個算法越來越強大、人機協作越來越緊密的世界里,"有意義的人類控制 "究竟意味著什么。
在組織層面,存在關于如何部署作戰和任務支持人工智能的重要問題:是以集中的方式在更高的戰略層面運作,還是以更分散的方式在戰術層面運作。在后一種情況下,人工智能將進一步滲透到組織中,變得更加分散,并用于反應時間可能限制人類干預或驗證人工智能的范圍。組織需要明確決定是否使用人工智能的原則,以及管理其使用的方法(見下文 "過程信任")。關于使用人工智能的決定必須考慮如果系統失敗會發生什么。美國國家航空航天局(NASA)由于擔心系統故障的后果而沒有充分利用其早期火星車的自主能力,對火星車進行微觀管理,并通過大型人類工程師團隊減輕風險。外部組織,如商業技術供應商,的想法也很重要。例如,谷歌的員工迫使該公司在2018年退出一份軍事合同,因為他們擔心軍方對面部識別技術的使用。
個人對人工智能的熟悉程度也將是重要的。目前,從事軍事人工智能工作的人是其使用的倡導者,但隨著接觸人工智能的人群的增加,這種情況將發生變化。與前幾代人相比,接觸技術較多的年輕軍人可能更容易接受人工智能在軍事決策中的應用,但在基礎等級的聯邦結構中,人才幾乎完全來自內部,對其使用的阻力可能來自那些有權力的人;這可能造成機構接受問題。然而,在 "代際特征 "方面,存在著過度簡化的危險。雖然年輕人是在較新的技術中長大的,而且可能更信任它,但技術是可以學習的。代際假設不能成為不使用現代技術的借口。
部署信任是復雜的,因為大多數西方國家的大規模防務活動都是以聯盟行動為前提的,而不是每個盟友或伙伴都對什么是可接受的人工智能的軍事用途有共同的看法。國防部和政府需要更好地傳達他們在使用人工智能方面的方法、用途和保障措施,包括向盟友傳達,而不向對手透露太多信息,因為他們可以制定戰略來抵消(或更糟)人工智能功能的優勢。北約將通過其公共宣傳活動、與成員國在政治層面的聯系以及在不同技術發展階段的軍隊中建立規范,在這方面發揮關鍵作用。
數據信任
這涉及到對人工智能做出判斷的數據的信任程度,這些數據為人類決策提供了依據。雖然測試硬件和軟件相對容易,但測試數據,甚至是準備讓人工智能接受訓練的數據,則更加困難。數據對于人工智能的有效學習至關重要。一些數據將被控制,駐留在現有的國防系統內,或從可靠的外部來源進行驗證,盡管國防部在數據的分類(不一致或不準確)、存儲、訪問和共享方面存在困難,特別是在較高的分類級別。不受控制的數據,如開放源碼數據,是在沒有人類知識或理解的情況下通過聚合產生的,這更具挑戰性。此外,狡猾的對手會試圖注入虛假數據,以破壞決策過程,或用不相關或不準確的數據淹沒決策過程。
武裝部隊需要定義、構建、清理和分析數據的能力,以及開發和維護底層基礎設施(如連接、安全和存儲容量)的能力。這是一個多學科的團隊工作,需要能夠在數據科學生命周期的所有階段工作的 "全棧 "數據科學家。現代戰場將需要更加多樣化的技能,包括心理學家、律師和通信專家。鑒于商業世界對這些技能的需求,吸引和保留這些專家的數量將是困難的。這將需要更靈活的人力資源做法和/或對整個部隊更復雜的理解和使用,包括允許非軍事人員在軍事總部擔任有影響力的職位。
過程信任
過程信任指的是人工智能系統如何運作,包括數據如何處理(匯總、分析和解釋)。目前英國國防部的(狹義的)人工智能決策支持系統吸引了高信任度,因為算法相對簡單且可預測。它們也僅限于參與開發的一小群用戶,或者認識那些開發了人工智能系統的用戶,并且了解該技術。該技術受益于一種源自人們對人類的信任的過渡性信任。雖然不是人工智能,但法國陸軍引進的包裝降落傘的機器導致了降落傘團的信心喪失。堅持要求機器的主管用機器隨機選擇的降落傘打包跳傘,有助于恢復用戶的信心。讓開發人員更接近指揮系統的用戶會有所幫助。法國的采購程序允許某些單位直接與人工智能供應商接觸,以建立對開發商的了解和關系。開發商成為一個關鍵的信任點,如果不是軍隊,他們必須了解和熟悉軍隊的情況。這可能需要加大投資,讓商業伙伴了解軍隊的工作方式,并確保軍事人員了解其文職同事。
要求高水平的可解釋性和透明度并不是一個永久的解決方案,目前限制了英國防部對更強大的、非符號形式的人工智能的訪問。隨著機器學習使技術超越其最初編程的參數,將需要不同的方式來確保對可能看起來是黑盒的信任。隨著這種人工智能系統的使用激增,因了解設計者而產生的過渡性信任將減少,在這個過程中克服最初的信任不足或過度信任將更加困難。應避免過度依賴過程信任,并加強其他信任點,以開發適應能力越來越強的人工智能。
過程信任必須超越技術本身。它需要信任那些為技術提供能量、與技術一起工作并接受技術產出的人類過程。因此,必須同樣重視那些共同構成整體過程的其他活動。這包括培訓和人員的過程,以及如何組建團隊。
輸出信任
對人工智能產出的信任對決策者根據他們收到的信息采取行動至關重要。即使是人類提供的情報,如果原始信息指向不同的方向,指揮官要求新的情報來支持他們的先入之見(一種 "基于決策的證據制作")也不是沒有。而隨著數據的激增,不同的解釋將成為可能,合法的或符合先入為主的解釋。因此,出現了這樣的問題,即人工智能或事實上的人類分析能夠現實地提供什么答案,以及如何驗證輸出。在友軍的部署和對手的物理位置方面,人工智能有可能提供更快的態勢感知。然而,盡管可以從現有的數據中得出更好的推論,但對手的實際意圖是無法可靠地確定的。可預測性通常被視為信任的關鍵因素,但在不穩定的環境中,能夠適應不穩定環境的人工智能輸出會被解釋為不可預測。為了克服這個問題,Bonnie M Muir認為,人類操作員必須具備估計技術可預測性的能力。這種可預測性也會影響整個部署和過程信任點,但在輸出信任方面最為敏感,以反映軍事行動等流動性和不可預測的環境。在這些情況下,數據還必須反映軍事決策者所面臨的大多數情況的離散性和特定對手的獨特文化方式,這加劇了建立大量訓練數據的難度。即使在情況類似于過去的事件時,由于缺乏可比的歷史數據來說明廣泛的變量,使得概率推理變得困難。
用Patricia L McDermott和Ronna N ten Brink的話說,輸出的校準是至關重要的。這可以通過更多地使用企業人工智能和模擬來實現,它擴大了信任的邊界,可以幫助開發輸出信任。如果經驗是積極的,與技術互動并看到它的輸出將產生信任。在作戰環境中,當描述可以知道和檢查的東西時,驗證將是最容易的(例如,關于自己部隊的數據和潛在的對手部隊的布局)。要接近了解對手的意圖是比較困難的,因此需要更高水平的輸出信任。這將包括提高描述的準確性和對從大數據處理中得出的推論進行更多的測試。分享演習和行動的正面敘事,對于實現過渡性信任和緩解從相對不頻繁的行動中積累成功證據的緩慢速度至關重要。
組織系統的信任
生態系統的信任涉及調整更廣泛的組織系統以最大化人工智能的價值所需的信任。C2系統作為一個整體必須被配置為利用人工智能輔助決策的好處,并有適當的檢查和平衡,以在可接受的風險水平內運作。當人工智能的弱點或失敗是在主管的專業知識之外的領域,需要在組織的不同部分進行校準時,這一點尤其重要。如果不在生態系統和組織層面上進行變革,組織將只是將其人類系統數字化。
需要生態系統的信任,以確保結構--包括軍事總部的組織、指揮官的角色以及集中式與更分散或分布式的決策權的平衡--準備好利用人工智能的機會。如果沒有準備好,采用人工智能的漸進式方法往往會鼓勵對結構和整體生態系統的變化采取被動或消極的方法。相比之下,實現人工智能變革力量的專門戰略將迫使人們盡早重新思考支持這種戰略所需的組織。這需要重新思考傳統的軍事結構,但對于走多遠并沒有共識。一些人設想總部變得更扁平,并將非軍事人員納入高級職位,在決策過程中擁有權力。對另一些人來說,生態系統的變化更為深刻;它要求完全取消目前被視為工業時代遺留的工作人員組織系統。這樣做,他們打算消除扼殺理解的信息邊界,并挑戰決策金字塔尖上的獨當一面指揮官的想法。這種轉變需要整個組織生態系統的信任。對于像軍隊這樣的保守組織來說,這將是困難的,在指揮部的激進替代方案被接受之前,需要得到保證。實驗、戰爭游戲和模擬環境提供了低風險的選擇,以測試為特定類型的任務(例如,戰爭、和平行動和能力建設)配置的不同總部結構。
信任是根本,但為技術設定一個不可能高的標準也有風險。幾千年來,指揮官和決策者們一直信任易變的人類。當人工智能開始觀察到輸入數據分布的變化時,技術可以通過自我監測的方式提供幫助,提醒人類 "操作員",或以以前未曾見過的方式進行操作,這樣錯誤輸出的風險會更大。風險容忍度,無論是關于人類還是機器演員,最終都是信任的表達。國防組織需要對自己是否是快速采用者或快速或緩慢的追隨者持誠實態度:商業世界的人工智能發展速度使大多數武裝部隊極不可能成為人工智能決策的 "第一用戶"。漸進派和未來派都是人工智能的支持者,他們之間的差異主要是風險問題,以及針對不同信任點的可實現的信任水平。
通過熟悉產生信任是至關重要的,這可能涉及到將軍事人員嵌入到使用復雜人工智能的商業組織中,或將平民帶入國防。這種變化需要在足夠高的級別上進行,以促進生態系統的信任。模擬、實驗和演習是重要的工具,而且必須足夠廣泛,以便不局限于一小群狂熱者。英國電信公司用人工智能決策支持工具取代英國的電話網絡的項目,當服務時間最長、知識最豐富的工程師與人工智能和數據專家合作時,效果最好,他們可能會對人工智能產生懷疑。將企業人工智能引入改革業務流程,如財務和人力資源,是將熟悉程度擴大到目前直接參與人工智能開發和使用的少數干部之外的另一種方式。
一旦熟悉的東西,信任是人類的天性,但信任的習慣會帶來自身的風險。眾所周知,人類不善于設定正確的目標,當遇到 "專家意見"(無論是人為的還是其他的)時,他們更容易同意而不是懷疑。必須避免 "信任和忘記 "的動態。一個考慮因素是為人工智能系統制定一個 "持續可信性 "的概念,類似于航空平臺的持續適航性,以確保它們仍然適合使用。因此,建立對人工智能的信任(并避免過度信任)的努力必須解決所有的信任點,并包括整個人類-機器團隊,其中人類操作員是其數字對應方的有效合作者和建設性批評者。
人工智能對決策的知情、制定和實施方式的影響將是深遠的。通過以超越目前人類進程的速度處理大量的數據,人工智能可以提高對作戰環境的理解,并減少決策者的認知負擔。這不僅僅是今天工作方式的演變。僅僅加快當前C2系統的速度是不切實際的。一輛設計為以70英里/小時速度行駛的汽車是為以該速度運行而配置的。將發動機調整到每小時100英里的速度也許是可能的,但會給車輛系統和駕駛員帶來無法承受的壓力。由人工智能驅動的決策所代表的不連續性需要一種新的方法。正如多國能力發展運動(MCDC)所述。
無論我們未來的C2模型、系統和行為是什么樣子,它們都不能是線性的、確定的和靜態的。它們必須是靈活的、自主的、自適應的和自我調節的,并且至少與它們形成和運行的環境一樣具有偶然性和突發性。
軍隊必須為明天的C2進行重組,并以不同的方式培養他們的指揮官和工作人員。如果沒有這些變化,"生態系統信任"可能被證明是不可能實現的。
C2包含兩個不同的元素:指揮,通常與創造力、靈活性和領導力相關;以及控制,與規則、可預測性和標準化相關。人工智能將首先影響控制功能,目前,指揮仍主要是人類的活動。人工智能的數據處理能力將消除控制的大量負擔,例如,為指揮官提供對其部隊的更好理解(如部署、狀態、設備和供應水平),目前這需要消耗大量的注意力和時間。它還將改變向指揮官提供信息的方式。目前,這些數據大部分是在 "拉取"的基礎上提供的--根據總部的報告程序要求或零星地收集。然而,人工智能可以持續監測局勢,并通過強調相關變化的活文件將信息推送給指揮官--類似于24小時的新聞編輯部。然而,通過進一步進入控制領域,人工智能將不可避免地影響指揮權的行使,并形成指揮決策;這對上述指揮和控制之間過于整齊的區分提出了挑戰。在未來的C2系統中,可以想象人工智能可以限制指揮權的行使,就像防抱死制動系統、牽引力控制和電子穩定性允許人類駕駛員指揮車輛,直到失去控制,此時系統會接管,直到情況穩定下來。
人工智能給人類指揮帶來了一個悖論。它同時使更多的知識被集中掌握,使總部能夠看到并與 "前線 "發生的事情互動,并將知識擴散到整個指揮系統,使較低級別的編隊能夠獲得以前只有高級指揮官才有的信息。將更多的權力下放給地方指揮官可以提高反應能力,這在事件發展不可預測、需要快速反應的情況下非常重要。西方武裝部隊傾向于采用(或多或少)任務指揮的概念,即指揮官的意圖描述了預期的效果,并允許下級指揮官根據他們面臨的情況自由執行。軍隊的學習和發展系統以及演習嵌入了這種方法--指揮官將需要相信人工智能能夠在其操作中實施這一意圖。鑒于數據和獎勵功能的戰略復雜性和模糊性,人工智能在戰術和作戰層面的使用可能比在戰略層面的指揮更有效,盡管這些層面并不離散,在現實中也不容易被分割開來。人工智能和更大的網絡連接將提供一個結構、流程和技術網絡,連接多個小型、分散的前方總部和分布式(和加固的)后方功能,即使在更透明的戰斗空間,也更難發現和反擊。如果敵人以C2系統為目標,這將增強復原力。
在每個層面上處理更大數據量的能力必須被仔細引導。人們應該能夠獲得與他們的地位和相對能力有關的信息,以影響他們在環境中發展。W-羅斯-阿什比將此描述為 "必要的多樣性 "問題:一個可行的(生態)系統是一個能夠處理其環境變化的系統。行為者應該在適合其任務的抽象水平上運作。一個旅部不能處理也不需要關于單個士兵的詳細信息;它需要對其下屬單位的身體和道德狀況有一個良好的總體了解。在更多的戰術層面上,NCO指揮官應該對他們團隊中的個人狀態保持警惕。戰略和作戰指揮官可能需要放松控制,讓戰術指揮官在更接近戰斗的地方利用新出現的機會。雖然任務指揮已經允許這樣做,但隨著高級別的指揮官獲得關于戰術層面發生的信息的空前機會,"控制"的誘惑會更大。
人工智能也需要使用抽象、近似和校準的杠桿,以避免將總部淹沒在數據洪流中。這需要在使用這些抽象和近似時的 "過程信任"。總部也可能需要使用不同的人工智能系統,其能力更適合或不適合不同時間范圍內的不同場景。決策也可能包括確定在特定情況下信任哪種人工智能模型(部署和過程信任)的因素。
人機聯合系統的自動化將提高人類的表現,在某些情況下,改變任務本身的性質。無論在什么層面上部署,人工智能不僅會影響人類執行任務的方式,也會影響人類執行的任務。目前的方法通常從研究哪些人類過程可以自動化開始,即人類工作的數字化。有可能從使用人工智能的假設開始,只有在人類是必要(出于法律、政策或道德原因)或可取(更適合這項任務)時才將人類放入系統中--決定什么不應該,而不是什么可以被數字化。這種方法挑戰了目前關于總部的規模、組織、人員配置和運作的概念。
聯合概念說明(JCN)2/17指出,C2有可能在不同的戰爭層次(戰略、作戰和戰術)上發生變化,并對作戰環境的變化特征做出反應,因為作戰環境不再僅僅是物理環境。戰爭與和平的模糊性--強調了在 "行動 "和 "作戰 "之間的連續過程中有效的必要性--以及英國向能夠持續參與的部隊結構的轉變,將需要超越戰斗所需的方法。然而,可能沒有單一的總部原型;因此,為戰斗而配置的總部將與處理上游參與和能力建設的總部不同。雖然現在確定人工智能對軍事總部的影響還為時過早,但商業組織已經發現,與傳統的垂直層次結構相比,具有更多橫向信息共享的扁平結構更適合利用人工智能的優勢,因為在垂直層次結構中,每一層都要保證和授權數據才會被發布。因此,軍事總部--無論其具體形式如何--很可能會比現在更小、更扁平,能夠更快地沿著水平線工作。
探索替代的總部概念可以通過更多地使用實驗和模擬來實現。這應該對經典的J1-9參謀部提出挑戰,或許可以用新的分組來反映人工智能取代人類密集型數據處理和共享任務的能力。在J3/5區域尤其如此,這是計劃和行動之間的界限;由更快的決策帶來的更快節奏的沖突使這種界限變得過時。組織總部的替代方法可能包括那些注重結果的方法。JCN 2/17中描述的英國常設聯合部隊總部(SJFHQ)的結構是圍繞著四個職能來組織的:理解;設計;操作;和啟用。SJFHQ后來又恢復了傳統的J1-9人員分支。然而,"聯合保護者2021 "演習是一項復雜的亞門檻行動,其中使用了人工智能決策支持工具,揭示了J1-9架構的弱點。總部開始演習時是為高強度戰爭而配置的,但隨后調整為更適合與其他機構合作的配置。SJFHQ內部正在開展工作,應用2021年聯合保護者的經驗教訓,并確定這對總部結構意味著什么。然而,不太可能有一個完美的總部模式適用于所有行動類型。需要進一步的實驗,不限于SJFHQ。很能說明問題的是,自JCN 2/17發布以來的四年多時間里,在實施其中的一些建議方面幾乎沒有取得進展。即使英國國防部采用技術的速度相對緩慢,但這也超過了國防部探索改變結構的能力,超越了小規模的愛好者群體。"生態系統信任"是至關重要的,需要有機會在模擬或真實的環境中對各種任務類型的替代方法進行測試,并讓更多的人參與進來,這對有效采用新技術、結構和過程至關重要。
現有的程序需要改變以連接和優化新的結構。這可能需要改變構成武裝部隊規劃過程基礎的軍事評估。雖然它是一個復雜的、符合邏輯的規劃工具,但它是相當線性的、確定性的,并且嚴重依賴于指揮官,特別是在 "指揮官領導 "的英國方法中。在其他國家,參謀部在推動解決方案方面發揮了更大的作用,這可能更適合于人工智能的方法。人工智能為更多的迭代和協作過程提供了機會,它能更好地響應軍事和民防資源中心的要求,轉向更敏捷的模式。新的方法應該給指揮官帶來更少的壓力,要求提供信息(指揮官的關鍵信息要求)。人工智能還可以構建、分析和比較作戰行動方案,允許在做出大規模投入部隊的選擇之前對情景進行建模、測試和完善。
英國常設聯合總部(PJHQ)的情報評估過程自動化的思想實驗發現了取代大量工作人員的機會,加快了總部的戰斗節奏,并允許使用自動總結和自然語言處理來橫向共享信息。在一次作戰部署中測試了這一點,英國第20裝甲步兵旅戰斗隊將部分計劃過程縮短了10倍。然而,當人類仍在環路中時,決策環路的速度可能是有限的。在某些時候,人類決策者將無法跟上,成為決策監控者。如果仍然需要人類來做人工智能自己不能做的決定,這將是一個問題,而這可能是最困難的決定。
盡管有明顯的優勢,但總部不太可能在技術允許的范圍內減少。目前的總部通過規模和保證程序的冗余來補償人類的脆弱性,這對于減輕人工智能團隊成員的脆弱性可能仍然是正確的。此外,隨著戰斗節奏演變成連續的24小時規劃周期,節奏的加快可能會推動某些領域的需求上升。這些壓力可能并不局限于總部本身;它可能會推動前線單位的活動增加,他們必須處理數據并對所發出的指令作出反應。人類行為者仍然需要時間來休息,即使技術不需要。此外,與商業組織不同,軍隊需要冗余,以應對競爭對手蓄意破壞或擾亂他們的決策機構,并需要確保固定基礎設施的安全,以建立他們的網絡。簡而言之,對彈性和流動性的需求影響了軍事C2系統的穩健性和效率。因此,軍隊將需要保留不完全依賴人工智能進行有效操作的結構,并確保在人工智能失敗或故意削弱對人工智能信任的情況下,有恢復性程序可用。
傳統上,指揮官是垂直決策結構的頂點,是所有信息的匯集點。雖然不是所有的軍事文化都強調個人的天才,正如 "翠鳥時刻"的概念所體現的那樣,但指揮官獲得信息的特權被總部的低層人員所拒絕。人工智能使信息民主化的潛力將改變這種情況;指揮可能會成為一種更加合議和反復的活動,不僅涉及那些穿制服的人,而且包括情報機構和具有數據科學多方面專業知識的承包商在內的更加折衷的組合--一種 "全部隊"的貢獻。面對一個復雜和適應性強的戰斗空間,另一種鳥也許為未來的指揮提供了一個更好的比喻:椋鳥。它們集體的、高度適應性的雜音為英國的發展、概念和理論中心的C2概念提供了一個更好的形象,即 "為設計和執行聯合行動而配置的動態和適應性的社會技術系統"。
指揮官必須繼續能夠處理動態環境;"沒有計劃能在與敵人的接觸中幸存下來 "這句話仍然是正確的。鑒于技術能夠提高速度(減少反應時間)和復雜性(通過更透明的戰斗空間),處理復雜、快速演變的問題將尤為重要。軍事組織正在試驗人工智能將如何改變C2,包括北約卓越指揮與控制中心、美國JADC2和英國軍隊的數字準備實驗。早期的跡象表明,指揮官將不得不更多地關注問題的框架,并確保在更小、更扁平的結構中的更多不同團隊之間的理解和目標的統一。這表明需要一個不同類型的指揮官和不同類型的工作人員;他們能夠整合由不同學科的成員組成的不同團隊的工作,而且往往是來自軍隊以外的成員。
確保指揮官能夠正確地設定問題的框架是至關重要的。人工智能非常善于在框架內操作,但目前至少在 "閱讀字里行間 "或從定義不明確的數據集中推斷方面很差--這種脆弱性仍然依賴于有人類來設定框架。在確定了問題的框架后,指揮官必須能夠判斷產出在該框架內是否合理。這需要能夠看到大局的人,武裝部隊需要通過在總部的參謀經驗來培養未來的指揮官,使他們熟悉環境和流程,從而能夠在越來越高的級別上進行指揮。模擬可以促進對總部的接觸,同樣可以確保較小的總部仍然保留人們獲得經驗的作用,通過這些經驗可以獲得必要的指揮技能。
雖然指揮官需要知道如何與技術互動,但他們必須繼續關注人工智能所要服務的作戰要求,并對其持適當的懷疑態度,以便他們成為這一過程中的知情者,而不是算法輸出的被動接受者。指揮官需要類似于工業界的 "π型領導人",在軍事專業的同時具有數字和數據意識。他們不需要成為技術專家,但應該有足夠的知識來了解其局限性,能夠與團隊中的專家合作,并有足夠的滿意度來允許對數據、流程和產出的信任。
集體而言,總部團隊需要這些技能,各個團隊成員能夠相互交流和理解。這超出了情報分析員的范圍,包括來自武裝部隊內部和外部的廣泛的行動、技術和數據專家。它還包括對風險更復雜的理解和溝通能力。戰爭從根本上說是一個風險管理的問題,這需要以經驗的方式來理解和溝通風險。因此,了解概率和信心水平是一項關鍵的指揮技能,但諸如沖突中的一次性決定也需要長期的判斷。
軍事教育需要通過在職業生涯中更早地引入數據和技術意識來應對。此外,軍隊對不同能力的評價方式也需要改變。據傳聞,英國陸軍的職業管理流程往往將那些在計算能力上取得好成績的人引向采購等領域,而不是作戰,被選入參謀學院的專業人員往往在計算能力上處于較低的四分之一。這不僅僅是軍隊面臨的挑戰:有望成功競爭的國家需要國家教育系統認識到數據和技術素養技能的價值,并從小培養他們。作者并不主張將教育變成就業前培訓;雖然需要STEM技能(數量比現在多),但人文和社會科學仍然很重要,培養出的畢業生適應性強,能夠解決復雜的問題,并以影響力進行溝通。國家的成功取決于學術和其他形式的多樣性,培養人們在數字世界中茁壯成長,不僅需要技術能力,還需要(人文)特質,如創造力和情商。指揮官和工作人員在未來將需要這兩套技能,也許比今天更需要。
除了分析之外,直覺是信息處理中的一個補充部分。在指揮官需要行使的雙軌制決策方法中,它是人類認知的一個重要部分。有效的決策結合了直覺和分析的優勢。當數據和直覺一致時,決策者可以放心地采取行動。如果它們不一致,則需要在行動前進一步探索。1983年,俄羅斯中校Stanislav Petrov避免了潛在的核戰爭。他的導彈探測系統報告說美國發射了五枚洲際彈道導彈,但他沒有立即報告,而是決定等待,因為這個信息感覺不對。他的(下意識的)雙模式決策使他做出了正確的決定。人工智能更強的數據處理和分析能力可以增強決策過程中的分析要素,但它需要指揮官認識到直覺的價值和局限性。專業軍事教育需要反映出對數據和直覺這兩個組成部分的平衡方法。
未來的指揮官所指揮的團隊必然比今天更加多樣化,領導跨學科團隊為復雜問題帶來新的見解。人類有效構思和發展直覺的能力通過接觸不同的看世界的方式得到加強。這不僅僅是改善受保護特征方面的多樣性,盡管這很重要,還包括確保整個部隊團隊中教育、經驗和觀點的廣泛性。整個部隊的不同元素是這種多樣性的一部分。
越來越多的跨軍事領域的綜合活動要求整個部隊的各軍事部門有效合作。對于正規軍事人員,在 "聯合"方面已經取得了進展,但還需要做更多的工作。在軍事生涯的早期引入聯合訓練是實現這一目標的一種方式;這可能需要重新思考軍事人員何時接受專業軍事教育,目前在英國是在30歲左右。相比之下,澳大利亞國防軍為參加澳大利亞國防軍學院的人員提供了基本的聯合軍事課程,海軍、陸軍和空軍專家也接受了單一軍種培訓。這為未來的指揮官在軍事生涯早期的成長提供了一個跨學科的 "聯合 "模式。正規軍的進展需要擴展到后備軍的整合,因為未來可能會有更多的技術專家駐扎在這里。
事實證明,整合整個部隊的非軍事因素更為困難。Serco研究所的一份報告指出,"盡管在過去十年中,整個部隊的運作取得了進展,但在實現軍事和工業之間的無縫合作方面的努力卻停滯不前。雖然武裝部隊在將非軍事人員帶入其總部方面做得更好,但在場和被納入之間有很大區別。如2021年聯合保護者等演習,經常邀請國際合作伙伴和民間主題專家來幫助規劃過程,但他們往往在軍事規劃人員完成工作后才被邀請對計劃發表意見。許多總部的規劃周期缺乏靈活性,這意味著當規劃被提出來供審查時,可能已經來不及進行修改了。
這不僅僅是對軍隊的觀察;文職專家往往不熟悉軍事進程,等待被邀請做出貢獻,這削弱了他們的影響力。軍事人員沒有本能地理解他們的非軍事同事所能做出的全部貢獻,因此沒有將他們納入其中。人工智能將迫使人們從一開始就需要在規劃過程中建立整個部隊的多樣性,從而使計劃成為真正的合作。
有了人工智能的能力,技術將越來越多地成為整個部隊的一個成員。國際象棋大師加里-卡斯帕羅夫(Gary Kasparov)曾指出,好的技術和好的人類棋手的結合,往往比卓越的技術或更好的人類棋手單獨工作更成功。在某些情況下,人和機器可能在共享任務中緊密結合,以至于他們變得相互依賴,在這種情況下,任務交接的想法就變得不協調了。這在支持網絡感知的工作設計中已經很明顯了,在這種情況下,人類分析員與軟件智能體相結合,以近乎實時的方式理解、預測和回應正在發生的事件。
從這些人機一體的團隊中獲得最大利益,不僅僅是有效的任務分配。它涉及到找到支持和提高每個成員(人或機器)績效的方法,從而使集體產出大于單個部分的總和。正確的行為和創造包容性文化的能力對于從這樣的團隊中獲得最大收益至關重要。指揮官不應專注于試圖管理 "突發事件"--一個試圖描述簡單的事情如何在互動中導致復雜和不可預測的結果概念--或團隊成員的活動,而是需要在塑造團隊和培養團隊內部的關系方面投入更多。
雖然人工智能目前作為一種工具,但隨著技術的發展,它應該被視為團隊的真正成員,擁有影響人類隊友的權利和對他們的責任。然而,無論其最終地位如何,人工智能都可能改變團隊的動態和對人類團隊成員的期望。將人工智能引入一個團隊會改變團隊的動態,而它與人類團隊成員的不同會使團隊的形成更加困難。通過布魯斯-塔克曼(Bruce W Tuckman)的經典階段,即形成、沖刺、規范和執行,需要妥協和適應。人工智能目前不太能做到這一點,需要人類參與者有更大的靈活性,這使得建立人機團隊更加困難,也更難恢復已經失去的信任。
高級人工智能,如果可以說有動機或偏見的話,很可能是以邏輯和任務為導向的(用實力部署清單術語來說,就是綠色和紅色)。一個平衡的團隊將越來越需要能夠維持團隊關系的人類,無論是內部還是跨團隊。因此,人機團隊將是不同的,盡管他們可能與包括神經多樣性同事在內的純人類團隊有一些相似之處,因為對他們來說,感同身受或理解情感線索是困難的。與神經多樣性團隊一樣,人機團隊將受益于團隊成員的多樣性給整體帶來的價值,但也需要進行調整,以最大限度地提高團隊績效的機會。人工智能作為團隊成員的概念究竟會如何發展,目前還不清楚,但有人呼吁組織在更平等的基礎上考慮先進技術的需求。加強企業人工智能在業務支持活動中的使用,將為探索人機團隊如何最有效地合作提供機會,并有可能實現預期運行成本的降低,使人類在價值鏈上從事更有意義的工作。
需要的新的領導風格、新的技能和對技術、數據和風險的進一步理解也需要新的職業管理方法。軍隊的職業管理系統(過于)頻繁地調動人員,但要形成具有必要信任度的有效團隊需要時間。軍隊可能會放慢關鍵人員的流動,甚至可能放慢團隊的流動,從而使總部高級團隊作為一個集體實體而不是個人來管理。然而,目前的人力資源實踐使軍隊或工業界不太可能愿意無限期地保留人們的職位以期待未來的需求。用拉斐爾-帕斯卡爾和西蒙-鮑耶的話說,這就產生了 "混合團隊",即那些成員不固定的團隊,對他們來說,迅速建立團隊信任的能力至關重要。即使是常設總部也會受此影響,特別是當他們成為 "整體部隊 "時。對于'臨時團隊',例如為特定任務而設立的臨時總部,這個問題就更加突出。需要有機制來加速信任的發展,經驗表明,這可以通過早期的行為實踐來實現,包括展示 "技術能力、信息公開、支持互惠和決策中被認為的誠信"。
放慢總部高級職位人員的流動速度將有所幫助,但這還不夠。在無法保證預先建立的團隊在需要時隨時準備好執行任務的情況下,需要有一種方法來減少組建新的部隊團隊的時間。模擬提供了一種方法,通過壓縮任務演練的時間來準備新組建的團隊,并為整個部隊的不同組成部分提供共同工作的經驗。軍隊在這方面做得很好;軍隊的社會化進程創造了強大的紐帶,包括派人到合作伙伴那里進行培訓、演習和任務。對于整個部隊的其他部分來說,這種對跨文化理解的投資是缺乏的。建立對對方的了解,從而建立信任,對文職部門來說同樣重要。軍隊可以做得更多,為其工作人員提供與商業部門合作的經驗,包括與技術專家、數據專家和編碼人員合作,而文職人員也需要更好地了解軍隊、其語言、流程和價值觀。武裝部隊可以通過提供交流任命和模塊化和/或縮短其課程來協助這一進程,使文職人員有可能參加。冠狀病毒大流行引入了新的工作方式,并加速了軍事訓練和教育的變化,這可以為信任提供基礎,在此基礎上可以出現新的團隊和總部類型。
簡而言之,人工智能輔助決策不僅僅是一個技術問題;它需要改變指揮結構、流程和人員技能,才能發揮其潛力,成為武裝部隊在所有任務中運作的一場革命。然而,至關重要的是,在適應不斷變化的戰爭特征時,武裝部隊不能忽視戰爭的持久性:指揮官必須保持領導者和戰士的身份,能夠激勵普通人在最困難的情況下做出非凡的事情,而不僅僅是善于管理戰斗的人。在軍事方面,人工智能是一種工具,可以最大限度地提高武裝部隊在激烈競爭環境中的獲勝機會。
人工智能正迅速成為我們國家安全結構的一個核心部分。軍方和情報機構正在嘗試用算法來理解大量的數據,縮短處理時間,并加速和改善他們的決策。對人工智能越來越多的使用和熟悉可以促進對它的信任,但正如專家們的辯論所表明的那樣,要建立和維持對像人工智能這樣的變革性技術的信任,存在著嚴重挑戰。
本文重點討論了人工智能的作戰和任務支持應用,并探討了不斷發展的人與人工智能關系對未來軍事決策和指揮的重要性和影響。當軍事指揮官的角色從控制者轉變為團隊伙伴時,當我們不能再將輔助功能只賦予人工智能體時,那么我們就需要從根本上重新思考人類的角色和我們的機構結構。簡而言之,我們需要重新評估人機決策中信任的條件和意義。沒有這種信任,人工智能的有效采用將繼續比技術的發展更慢,而且重要的是,落后于我們一些對手采用人工智能的速度。
一個稍加修改的信任概念--一個不需要將意向性或道德性歸于人工智能體的概念--可以而且確實適用于AI。只要我們委托機器做可能對人類產生嚴重甚至致命后果的事情,我們就會讓自己變得脆弱。只要存在人工智能的表現達不到我們預期的風險,對它的任何使用基本上都是一種信任的行為。
除了最罕見的情況,對人工智能的信任永遠不會是完全的;在某些情況下,用戶可能有意識地同意較低的信任水平。這種信任需要考慮五個不同的元素,作者稱之為 "信任點"。我們不應該依賴任何一個單一的點來產生整體的信任。事實上,往往得到最多關注的領域--關于數據質量或人工智能輸出的可解釋性問題--從長遠來看,必然會提供不令人滿意的答案,并有可能對技術產生錯位的放心感。
最常被忽視的是在組織生態系統層面上對信任的需求。這需要重新思考武裝部隊的組織及其C2結構。如果說機器的作用越來越大曾經是官僚軍隊結構興起的關鍵驅動力,以集中管理手段,那么人工智能正在以根本的方式挑戰常備軍的這一特點。如果人工智能的使用不僅僅是模擬工作方式的數字化,國防部必須改變其在 "行動(operate)"和 "作戰(warfight)"方面的決策結構。它還需要與整體部隊的各個方面進行更密切的接觸和參與,包括其未被充分利用的后備部隊以及工業和更廣泛的政府。
領導力作為軍事職業的一個持久要素也需要重新考慮。人們傾向于將領導力視為軍事指揮的一種抽象或不可改變的品質。在人工智能時代,指揮任務或領導團隊既需要新的技能(如 "表達數字(speak digital)"的能力),也需要更多樣化的特質(例如,在數據和直覺發生沖突時,橫向思考的能力,構建問題的框架,并應用批判性的判斷)。與以往相比,人工智能更需要那些能夠理解復雜性、構建問題并根據情況提出正確問題的指揮官。這些 "故意的業余愛好者 "摒棄了早期狹隘的專業化,選擇了范圍和實驗思維;他們可以建立專家團隊,吸取專家的意見,使集體人才既廣泛又深入。這些全軍團隊將包括人類和機器,所有這些人都將根據他們在塑造和決策方面的專長作出貢獻。
在尋求回答信任如何影響軍事決策中不斷發展的人與人工智能關系時,本文提出了幾個需要進一步研究的關鍵問題:
如果我們不從根本上改變如何獲取、培訓和培養領導崗位的人員,以及如何改革他們所處的機構和團隊,我們就有可能在人機關系的信任平衡上出錯,并將無法利用人工智能的全部變革潛力。
克里斯蒂娜-巴利斯是QinetiQ公司的培訓和任務演練的全球活動總監。她在大西洋兩岸有20年的經驗,包括咨詢、工業和公共政策環境,特別關注國防、全球安全和跨大西洋關系。她曾是華盛頓特區戰略與國際研究中心歐洲項目的研究員,Serco公司負責戰略和企業發展的副總裁,以及巴黎Avascent公司的負責人和歐洲業務主管。她擁有華盛頓特區約翰霍普金斯大學高級國際研究學院和意大利博洛尼亞大學的國際關系碩士和博士學位,以及英國和德國的商業學位。
保羅-奧尼爾是RUSI的軍事科學部主任。他在戰略和人力資源方面有超過30年的經驗,他的研究興趣包括國家安全戰略和國防與安全的組織方面,特別是組織設計、人力資源、專業軍事教育和決策。他是CBE,英國特許人事與發展協會的會員,溫徹斯特大學的客座教授,英國后備部隊外部審查小組的成員。
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。
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。
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。
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》。
今天,人們普遍認為,信息就是力量,雖然這個眾所周知的公理看起來很老套,但近年來,聯合部隊在信息戰(IW,information warfare)環境中經歷了快速變化。軍事資產被賦予聯合部隊或其組成部門,在網絡空間領域的新興工具和作戰云概念的支持下,越來越多連接在部隊范圍或部門間產生。在幾乎任何人都可以進入的信息環境中,實現主導地位目標,在一個跨越物理世界和虛擬世界的新興超級連接現實中面臨新的復雜挑戰。聯合部隊在進攻和防守方面都沒有單獨的責任或權力,這種二分法在新出現的作戰環境中尤為突出,在這種情況下,越來越多的行為者和參與者變得越來越明顯。因此,在聯合和分布式跨域作戰中,未來的網絡攻擊方法將需要從根本上改變和重新調整,以響應聯合部隊作戰空間性質和范圍的根本變化。
聯合部隊調整系統、網絡和作戰方法以在未來的競爭環境中實現優勢,需要對諸如 "信息環境 "和 "信息戰 "本身等分類法所推斷的內容進行重新概念化。即使在今天,我們也應該問自己,什么是IW,它與聯合部隊的傳統軍事行動和活動有何不同,以及它將如何影響全域指揮和控制結構?在為未來建立一支靈活而有彈性的戰斗部隊(包括網絡空間領域)的更廣泛努力中,網絡攻擊的定位是什么?這些都是令人困惑的問題,必須考慮 "權力"的重要因素是如何因信息革命而發生變化的。重新思考當今世界的大戰略是理解聯合部隊必須在理論、規劃和行動方面調整其未來方法的關鍵。越來越多的人以新的和新穎的方式測試和使用IW,聯合部隊使用IW的頻率和復雜性也越來越高,且這種情況只會加快。
信息中蘊含著巨大的力量,雖然 "傳統 "的軍事方法強調并尋找 "新 "的IW效果,但這些可能并不反映聯合部隊的最佳解決方案,也不能提供必要的優勢,因為網絡空間與計劃和作戰周期的融合正在進行中。IW的范圍、性質和特點已經擴大,然而IW在戰術、技術和程序(TTPs)以及大戰略本身的層面上仍然是一個模糊不清、定義不明的概念。信息革命導致了新的組織和行為者的形成,以及商業甚至非國家行為者在聯合部隊 "虛擬 "作戰領域中的重要性日益增加。因此,越來越多的人需要把這些在信息環境和網絡空間范圍內活躍的、最終影響到聯合部隊如何成功執行任務的、日益增長的、不同的利益相關者和行為者集合起來。
變得更有活力和反應能力的目標將要求聯合部隊在其互動和影響或被影響的信息環境中,產生一個更 "真實 "的IW威脅和風險的戰略和行動畫面。安全模式從軍事主導的格局轉移到一個新的格局,這個格局更加分散,跨越了更大深度和廣度的利益相關者和合作伙伴,這說明了在戰略和作戰層面上,網絡攻擊具有不連貫性。要真正理解戰略和作戰環境中正在發生的變化,關鍵是要理解近年來國家權力結構中發生的巨大變化。具有諷刺意味的是,很少有一個正式的政府部門或機構或作戰單位只關注信息力量,負責控制和分配這種權力。然而現實情況是,信息力量被稀釋在一系列的機構和組織中。
隨著聯合部隊向跨領域綜合作戰能力的轉變,這些能力本質上是由信息領域促成的,而信息領域從本質上講是一個不透明的領域,模糊了物理世界和虛擬世界,因此越來越需要在與空戰或陸戰相同的水平上認識IW。
試圖現在聲稱或圍繞什么是信息力量的要素設定界限,對聯合部隊和類似的其他部隊來說,都將是徒勞的。這有令人信服的理由,即處理分類學和組織關系,以及無法為IW任務設定明確的界線和資金。針對越來越多的政府和軍事機構的任務,只會阻礙一個連貫的、綜合的國家信息主導戰略的發展,在這個戰略中,整個軍隊,特別是聯合部隊是多個組成部分中的一個。在過去,聯合部隊或其組成部分的作戰C2僅由 "他們 "各自的指揮部負責,他們有自己的通信系統,但現在情況不一定如此。例如,問一下,誰在戰略層面上控制著信息力量和信息資源?如果不是聯合部隊,那么聯合部隊怎么可能成為IW的關鍵C2機構?
如果反擊敵對勢力的行動是海陸空部隊的任務,那么影響 "他們 "行動的網絡攻擊的性質和范圍已經擴大,他們今天將如何處理這些任務?戰斗網絡的設計是可靠的、有彈性的和嚴格的,在某些情況下,它們是唯一的通信手段,但在多領域背景下,敵對勢力為了破壞、降低或延遲今天的行動,還可以在許多方面進行網絡攻擊,例如物流和供應鏈。隨著聯合部隊向綜合跨域作戰能力的轉變,這些能力本質上是由信息領域促成的,而信息領域的性質是不透明的,模糊了物理世界和虛擬世界,因此越來越需要在與空戰或陸戰相同的水平上認識IW。
這一點尤其正確,因為大多數聯合部隊的行動預計將發生在高度競爭和分布式的環境中,在這種環境中,IW將是競爭空間的一個固有特征。然而,隨著預算的限制,威脅的增加,以及更多的行為者出現在這些空間中,聯合部隊的指揮官發現他們處于一個關鍵的決策點。聯合部隊將需要產生新的方法、手段和目的來快速處理大量的信息,并與更多的合作伙伴、客戶和這些信息資源和數據庫的消費者一起這樣做。作為綜合布線的一部分,信息管理、連接和流動將成為核心任務要素,聯合部隊將需要向一個更加綜合和相互依存的現實轉變,以便將信息領域新的關鍵作戰要素和層次納入其規劃和作戰周期。
IW的范圍、性質和特點已經擴大,但在戰術、技術和程序(TTPs)以及大戰略本身的層面上,IW仍然是一個模糊不清、定義不明的概念。
對于聯合部隊來說,解決其重點是否應該更多放在進攻性或防御性IW上的問題將是至關重要的。許多人同意,聯合部隊應該發展并保持進攻性和防御性IW能力的平衡,但前者有更多的限制。最終,聯合部隊將需要通過明確其未來的IW目標、能力和目的的范圍來解決這些問題,考慮長期的戰略需求,但要理解什么是對其在短期內有效執行作戰任務而絕對必要的戰術。
信息戰活動將越來越多地使用或依賴商業網絡,或以重要方式與商業網絡互動。這些網絡和工具將阻礙聯合部隊利用傳統的電子戰工具和網絡戰行動。作戰規劃者將需要在IW方面與全新的參與者、網絡、系統和其他因素進行斗爭。聯合部隊將不再在真空中規劃任務,而是越來越需要了解、意識到并與更多的機構和商業行為者進行行動協調。這將是一個非常復雜的挑戰,需要制定必要的合作框架,以允許聯合部隊與情報機構、第三方后勤供應商、聯盟伙伴的各種部隊元素等進行有效的協調和信息流動。
我們可以從很多方面來考慮影響IW未來方向的因素。首先,IW是否存在真正的作戰要素?如果有,誰擁有它,它的控制和影響范圍是什么?任何聯合部隊的IW戰略都不應該只是國家權力工具的一個子集,而應該與之完全融合,跨越所有領域,包括陸地、海洋、空中和太空。隨著聯合部隊學會更無縫地同步效果,對信息環境的支配將成為其整體成功的關鍵。IW將需要從規劃開始就嵌入到所有的活動中,而不是在最后才 "添加 "或孤立地規劃。聯合部隊將需要研究它打算產生什么效果,然后為此選擇適當的武器或行動。從理論上講,真正的跨領域的全方位瞄準應該提供一種可供選擇的動能效果,甚至是純粹的信息效果,作為備選方案。
這將如何影響聯合作戰環境中的C2,以及在認識到信息戰的發展現實、范圍和需求以及所需能力的情況下連接作戰力量的目標是至關重要的。要問的硬問題是:"我們到底在什么方面不能控制?在IW方面,我們到底不能控制什么?在這里,我們需要考慮外國和國內團體網絡行動日益增長的作用和重要性,以及網絡攻擊實際上是一個轉型的概念而不是一個固定的概念。IW不能被孤立,需要分布在安全和情報架構的所有元素中,聯合部隊與之互動并共同運作。新的分類法再次證明了這種方法的必要性。例如,與其把活動稱為IW,為什么不把它們僅僅標為行動?將信息作為力量要素或武器使用并不新鮮,盡管它是聯合部隊指揮官武庫中相對較新的工具,但如果戰場準備得當,這也是一種需要使用的武器,就像其他工具一樣。
信息時代不僅承諾在傳感器和射手、有人駕駛和無人駕駛車輛之間實現超級連接,而且在更廣泛的范圍內,包括后勤、情報和平民本身,因此,在向前發展的過程中,聯合部隊在IW環境的能力規劃方面應該遇到什么?聯合部隊在多領域或全領域作戰中實現信息優勢的目標,將需要在網絡武器中使用復雜的新方法和工具,來作為更廣泛的信息資源和信息力量生態系統的一部分。聯合部隊進行的網絡攻擊將需要與合作伙伴進行更密切的協調,例如,開展欺騙和網絡行動,甚至與假新聞和宣傳活動。
像勒索軟件這樣的威脅將在一端延伸到供應鏈伙伴,另一端延伸到有意識形態動機的非國家行為者。這種將信息環境分成越來越小的子群體的做法,為試圖在完全真空的情況下發展網絡武器創造了巨大的挑戰,對于聯合部隊和一個國家擁有的其他力量工具來說也是如此。事實證明,并且將在未來幾年內繼續強調,IW對于聯合部隊作戰和C2的有效性至關重要,尤其是在作戰云支持的環境中。未來軍事力量的部署和使用將要求聯合部隊的規劃者和作戰者更多地了解情況,更多地進行合作,更多地依賴信息環境中的合作伙伴,如果他們要超越傳統的 "內部 "方法并產生最佳的IW效果解決方案。
作者
埃德溫-"利"-阿米斯蒂德(Edwin “Leigh” Armistead)博士是一名美國退役海軍軍官,他撰寫了關于信息作戰(IO)的博士論文,并撰寫/編輯了關于這一重要主題的三本書。2006年,他參與建立了國際網絡戰爭與安全會議(ICCWS),//www.academic-conferences.org/conferences/iccws/ ,這個年度活動為該領域的學者、研究人員和從業人員提供了一個網絡平臺和論壇,以討論、探索和發展信息戰爭與安全的理論和實踐方面。他還是第9.10工作組(ICT在和平與戰爭中的應用)的副主席和《信息戰雜志》(JIW)的主編--這是美國唯一的雙盲、同行評審的信息戰(IW)學術雜志。
該項目支持美國陸軍戰爭學院保持一個公認的領導者,并在與美國陸軍和全球陸軍應用有關的戰略問題上創造寶貴的思想。該項目于2018年由美國陸軍訓練與理論司令部總部要求,描述一個新的或修改過的作戰框架,以使陸軍部隊和聯合部隊在多域作戰(MDO)中對同行競爭者成功實現可視化和任務指揮。
由此主要形成一個在2019學年進行的學生綜合研究項目,該項目涉及4名美國陸軍戰爭學院學生和4名教員,由John A. Bonin博士領導。該項目研究了MDO的概念,即它如何影響任務指揮的理念和指揮與控制職能的執行。向MDO的過渡改變了陸軍指揮官和參謀人員在競爭連續體中進行物理環境作戰和信息環境作戰的傳統觀點。
該項目以第一次世界大戰期間美國陸軍引進飛機為案例,研究將新領域納入軍隊的挑戰。該項目還提供了對MDO的概述和分析,以及它正在改變我們的戰斗方式以及軍隊的角色和責任。這些變化將使聯合部隊能夠更有效地進行連續作戰,特別是在武裝沖突之下的競爭中。
向MDO的過渡將需要新的流程,該項目調查了多領域同步周期如何能帶來好處。物質系統、聯合專業軍事教育、聯合和陸軍理論以及總部人員結構將需要改變,因為領導人及其工作人員將需要不同的技能來在這個新環境中運作。
陸軍新興的多域作戰(MDO)概念對最近修訂的陸軍任務指揮理論提出了新的挑戰。美國已經有75年沒有與同行競爭者作戰了;因此,個別軍種在概念上側重于打自己的對稱領域戰爭,而較少注意在其他領域支持其他軍種。隨著技術的變化和國防預算的縮減,各軍種正在迅速失去通過純粹的存在和數量來控制其領域的能力和實力。因此,各軍種需要從不同領域獲得不對稱的優勢,以便在其領域作戰中取得成功。
陸軍的指揮和控制方法是任務指揮。這種方法要求指揮官有能力理解、可視化、溝通和評估關鍵決策、風險以及關鍵情報和信息要求。多域作戰的任務指揮將要求指揮官在多個領域以及指揮梯隊之間和內部保持單領域的卓越和知識。同樣重要的是,指揮官必須創造、確保并維持對其自身決策過程的共同認識。風險分析和關鍵的情報和信息需求過程是必要的,以確保指揮官能夠設定條件,賦予下屬領導權力,并在多個領域的范圍內影響分布式行動。因此,為了滿足這些新的要求,需要有新的框架來理解和調整多領域的指揮關系和人員結構。
這些新的框架將需要一個多領域的同步化進程,為指揮官提供一個確定新需求并為其提供資源的方法。與使用軍事決策程序或聯合規劃程序的傳統作戰程序不同,這兩種程序都側重于單一領域的規劃,而多領域同步程序則是在整個規劃和執行周期中,從指揮官和參謀部之間的持續合作中演變而來,跨越所有領域和環境。這種演變創造了對關鍵決策、相關風險以及指揮官認為至關重要的關鍵情報和信息要求的共同理解。
這項研究支持美國陸軍戰爭學院繼續保持在創造與陸軍和全球陸軍應用相關戰略問題寶貴思想方面的公認領導地位。該研究考察了MDO概念的應用,即它如何影響任務指揮的理念以及指揮和控制功能的執行。第一次世界大戰期間飛機的引入提供了一個與當前情況相似的背景,因為1918年的陸軍在如何為大規模的地面行動提供最佳的指揮和控制,以對抗同行的對手,以及如何整合空中對陸地的支持。當陸軍試圖了解如何在多個領域進行整合時,從約翰-J-潘興將軍對飛機的整合中得到的啟示可以說明問題。威廉-米切爾在戰時和戰后的角色說明了我們在試圖執行MDO時可能面臨的一些挑戰,例如在未來大規模地面作戰行動中保衛網絡和空間領域。
對MDO的概述和分析將提供陸軍對該概念的定義,并描述陸軍在競爭連續體中的作用。MDO概念將需要新的組織和人員框架來在沖突連續體的所有方面實施MDO。陸軍不能保持一個靜態的組織;陸軍必須既能在陸地領域贏得武裝戰斗,又能幫助塑造競爭以防止未來的沖突。
武裝沖突以下的行動歷來都是聯合部隊和陸軍的斗爭。陸軍在戰斗中指揮和控制的任務指揮方法將不足以組織在武裝沖突以下對對手的日常競爭。陸軍在競爭期間為聯合部隊執行重要的任務,特別是在信息環境中,這些任務在MDO下將會擴大。
目前的作戰流程專注于單一領域,對于支持特定領域以外的功能適用性有限。我們必須有新的流程,允許所有領域的資產同步,以優化我們的效率,同時將這些資產的風險降到最低。盡管適用于所有級別的指揮部,但擬議的流程主要集中在高級行動和戰略層面所需的規劃和數據收集。
從單一領域到多領域的重點變化,使得聯合部隊和陸軍的理論必須進行修訂和更新。聯合專業軍事教育課程和聯合學說將需要進行調整,以教導下一代領導人如何跨域整合。僅僅了解其他部門是不夠的;指揮官和參謀人員需要了解其他領域的能力如何支持他們的工作,以及他們在支持其他領域方面的要求是什么。長期以來,聯合部隊只是名義上的聯合,每個領域都在為贏得自己的戰斗而戰斗。MDO概念使聯合部隊能夠優化其有限的資源,既能應對危機,又能在最好的情況下防止競爭中的危機發生。
表3-1. 陸戰、空戰、海戰和信息戰的特點
圖3-3. 陸軍的指揮與控制方法。ADP 6-0
圖3-4. 多域作戰框架
圖3-5. 信息環境框架下的多域作戰
美國防部(DOD)正在對其指揮軍事力量的方法進行現代化改造。國防部高級領導人已經表示,現有的指揮和控制架構不足以滿足2018年國防戰略(NDS)要求。全域聯合指揮與控制(JADC2)是國防部的概念,將所有軍種--空軍、陸軍、海軍陸戰隊、海軍和太空部隊的傳感器連接到一個網絡中。
DOD指出,用Uber共享服務來比喻其對JADC2的期望最終狀態。Uber結合了兩個不同的應用程序--一個是乘客,另一個是司機。使用各自的位置,Uber算法根據距離、旅行時間和乘客(以及其他變量)來確定最佳匹配。在JADC2的情況下,這種邏輯將找到攻擊特定目標的最佳武器平臺,或應對新出現威脅的最佳單位。為了使JADC2有效工作,DOD正在追求三種新的或新興的技術:自動化和人工智能、云環境和新的通信方法。
DOD的一些機構和組織參與了與JADC2相關的工作。下面的清單突出了與JADC2開發有關的部分組織和項目:
國防部首席信息官:第五代(5G)信息通信技術。
國防部長辦公室(研究與工程):全網絡化指揮、控制和通信(FNC3)。
國防高級研究計劃局:馬賽克戰爭。
空軍:高級戰斗管理系統(ABMS)。
陸軍:項目融合(Project Convergence)。
海軍:項目超配(Project Overmatch)
隨著國防部開發指揮和控制軍事力量的新方法,國會可能會考慮幾個潛在的問題:
國會如何在驗證需求或成本估算之前考慮JADC2的相關活動?
在沒有正式的計劃或預算申請的情況下,國防部為JADC2的預算是多少?
JADC2的支出重點是什么,是否有國防部可能沒有投資的舉措?
國防部如何確保每個軍種和盟國的通信系統之間的互操作性?
國防部應如何優先考慮其未來網絡中相互競爭的通信需求?
人工智能將在未來的指揮和控制決策系統中發揮什么作用?
為了滿足JADC2的要求,有哪些潛在的部隊結構變化是必要的?
國防部應如何管理與JADC2相關的工作?
全域聯合指揮與控制(JADC2)是美國國防部(DOD)的概念,即把所有軍種--空軍、陸軍、海軍陸戰隊、海軍和太空部隊的傳感器連接成一個網絡。傳統上,每個軍種都開發了自己的戰術網絡,與其他軍種的網絡不兼容(例如,陸軍網絡無法與海軍或空軍網絡連接)。通過JADC2,國防部設想建立一個 "物聯網"網絡,將眾多傳感器與武器系統連接起來,利用人工智能算法幫助改善決策。
DOD官員認為,未來的沖突可能需要領導人在幾小時、幾分鐘或可能幾秒鐘內做出決定,而目前分析作戰環境和發布命令的過程需要數天時間。國防戰略(NDS)委員會報告的非保密概要指出,目前的C2系統與潛在的同行競爭對手相比已經"惡化"。國會可能對JADC2概念感興趣,因為它正被用來制定許多高調的采購計劃,以及確定美國軍隊對潛在對手的有效性和競爭力。
圖 1. JADC2 的概念愿景
JADC2設想為聯合部隊提供一個類似云的環境,以共享情報、監視和偵察數據,在許多通信網絡中傳輸,從而實現更快的決策(見圖1)。JADC2打算通過收集來自眾多傳感器的數據,利用人工智能算法處理數據以識別目標,然后推薦最佳武器--包括動能和非動能武器(如網絡或電子武器)--來打擊目標,從而幫助指揮官做出更好的決策。
DOD指出,用Uber共享服務作為類比來描述其對JADC2的期望最終狀態。使用各自的位置,Uber算法根據距離、旅行時間和乘客(以及其他變量)來確定最佳匹配。然后,該應用程序為司機提供指示,讓他們按照指示將乘客送到目的地。Uber依靠蜂窩和Wi-Fi網絡來傳輸數據,以匹配乘客并提供駕駛指示。
一些分析家對JADC2采取了更加懷疑的態度。他們對JADC2的技術成熟度和可負擔性提出了疑問,以及是否有可能在一個致命的、充滿電子戰的環境中部署一個能夠安全可靠地連接傳感器和射手并支持指揮和控制的網絡。分析人士還詢問誰將擁有跨領域的決策權,因為傳統上,指揮權是在每個領域內而不是從整體戰役的角度下放的。
什么是指揮與控制?C2的維度和人工智能的影響 | |
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人們可以通過五個問題來看待指揮和控制:誰、什么、何時、何地和如何。傳統上,國會通過兩個不同但相關的問題來關注指揮與控制:權力("誰")與技術("如何")。 | |
國會傳統上關注的第一個問題反映了指揮官執行行動的權力。這一討論的重點是指揮系統,反映了負責組織、訓練和裝備美國部隊的軍種與有權在國外使用部隊的作戰司令部之間的差異。這個問題可以用一個問題來概括:"誰指揮部隊?" | |
第二個問題是使指揮官能夠做出這些決定并將其傳遞給戰場的技術方面。指揮、控制、通信(C3)、C3加計算機(C4)以及情報、監視和偵察(ISR)等術語進入了討論。指揮和控制的這一技術問題著眼于指揮官用于決策的數據(和收集方法)(即ISR是促成決策的數據),將數據轉化為信息的處理能力,以及使指揮官將其決策傳達給地理上分布的部隊系統。這種指揮和控制的技術方法可以概括為:"你如何指揮部隊?" | |
指揮和控制的其他動態回答了其他問題:哪些系統和單位被指揮(什么),時間方面(何時),以及地理方面(何處)。國會在歷史上對這些問題中的每一個都是在具體的,而不是一般的問題上表示了興趣。例如,國會沒有考慮一般用途的部隊,而是關注與核部隊和特種作戰相關的權力問題。與核和網絡戰的快速反應相關的指揮和控制問題,以及在有限的程度上與電磁頻譜戰相關的問題,這些都是及時性問題,引起國會關注的其他領域。 | |
關于 "何時",國會已表示對與核和網絡戰的快速反應有關的指揮和控制感興趣,并在有限的程度上對電磁頻譜戰感興趣。然而,對 "何時"的最大敏感度似乎更側重于戰術(例如,何時讓飛機進入目標,何時開始對建筑物進行攻擊);這些決定往往被授權給指揮官。最后,地理因素對指揮美軍提出了獨特的挑戰;只要行政部門和國會繼續支持全球國家安全戰略,地理決策在很大程度上代表了戰術問題,往往被授權給各個指揮官。 | |
圖2. 指揮與控制的維度和人工智能的影響 | |
圖2描述了這些問題是如何通過引入人工智能(AI)來優化各方面的結果。隨著編隊復雜性的增加--特別是為全域聯合作戰設計的編隊,控制這些部隊有可能超越人類的認知能力,并使用算法來幫助管理這些部隊。美國軍方表示,它打算讓人類參與整個決策過程,但隨著美國軍隊將更多的人工智能技術引入其決策機構,各方面的區別開始變得模糊不清。例如,"誰"和 "如何"開始變得相似,特別是當計算機或算法向指揮官提出建議時,他們可能不了解信息或產生建議的過程。 | |
人工智能還可以影響指揮和控制的其他方面,包括 "什么"、"什么時候 "和 "在哪里"。將 "什么 "和 "哪里 "這兩個要素結合起來,可以挑戰對手尋找和與美國部隊交戰的能力;這樣做也可以挑戰指揮官及其參謀部在沒有系統幫助管理復雜情況下保持對部隊的控制能力。從 "何時 "的角度來看,需要快速決策的行動,特別是電磁頻譜戰或網絡戰,可能超過人類的決策能力。這就提出了一個重要的問題,即指揮官能在多大程度上信任人工智能,以及人類作戰員需要理解人工智能系統為什么建議采取特定行動。 |
DOD目前使用戰斗空間的不同部分來執行C2--主要是沿著確定的軍事領域:空中、陸地、海上、太空和網絡空間。這種結構的存在是因為傳統的威脅來自單一系統,如飛機和坦克編隊。作為回應,軍方開發了高度復雜(但昂貴)的傳感器來監視戰斗空間,向集中式指揮中心(如空中作戰中心或陸軍指揮所)提供信息。E-3高級預警和指揮系統(AWACS)和E-8聯合監視目標攻擊雷達系統(JSTARS)等系統經過優化,為這些中央前哨的指揮官提供態勢感知,然后他們可以在那里指揮軍事力量。
2018年國防戰略(NDS)、審查它的 NDS 委員會和其他來源闡述的未來作戰環境描述了潛在對手如何發展復雜的反介入/區域拒止 (A2/AD) 能力(見圖 3)。這些能力包括電子戰、網絡武器、遠程導彈和先進的防空系統。 美國競爭對手將 A2/AD 能力作為對抗美國傳統軍事優勢(例如投射力量的能力)的一種手段,并提高他們贏得快速、決定性交戰的能力。
圖 3. A2/AD 環境的可視化
美國防部高級領導人已經表示,在未來的作戰環境中,獲取信息將是至關重要的。此外,這些領導人還表示,為了挑戰潛在的同等對手,需要采取多領域的方法(美國部隊將使用地面、空中、海上、太空和網絡力量來挑戰對手的目標計算)。因此,全領域聯合作戰的概念為指揮官提供了獲取信息的機會,可以利用突襲進行同步和連續的行動,并在所有領域快速和持續地整合能力,從而獲得物質和心理優勢以及對作戰環境的影響和控制。
空中陸戰概念設想將空軍和陸軍的努力結合在一起,在20世紀80年代對抗蘇聯,自該概念提出以來,技術上的進步使美國防部能夠繼續發展全領域聯合作戰的概念。這些技術進步包括增加了攻擊目標的方法(包括電子和網絡手段),相對低成本的傳感器的擴散,以及將這些傳感器的數據轉化為信息的處理能力的提高。維持對所有領域行動的控制所面臨的挑戰是,美國的軍事C2機構并不是為做出這些類型的決定而組織的,26而且正在使用的技術的復雜性和速度可能超過人類的認知能力。
指揮與控制是如何演變的? | |
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美軍傳統的指揮和控制概念源于德軍的 "任務型命令"(auftragstaktik)。認識到軍事行動中的混亂和 "戰爭迷霧 "是不可避免的,下級指揮官被委托半自主地行動以實現其指揮官的意圖(即任務的總體目標),而不是有預先規定的行動。情報來源和偵察的信息需要很長的時間,甚至可能需要幾天才能到達指揮官手中。為了保持對部隊的控制,指揮官們依靠無線電通訊和紙質信件。有限的信息量使得指揮官可以在兩個方面指揮部隊--使用單一的領域來應對對手的行動。 | |
在冷戰的高峰期,蘇軍給軍事力量提出了一個新的問題:如何對抗一支數量上占優勢的坦克部隊。為了應對這一威脅,陸軍和空軍提出了一種新穎的方法,通過開發新技術來確定增援地點,將空中和陸地力量結合起來。這一概念被稱為 "空地戰"。這種三維方法試圖利用情報、監視和偵察方面的優勢,"深入觀察",將火力集中打擊增援部隊(即 "深入打擊")。為了支持這種利用深度打擊來防止增援部隊的設想,美軍需要改進指揮所,以提高指揮部隊的決策速度,同時仍然保持遵循指揮官意圖的傳統。這種需要導致了新系統的開發,如JSTARS和ATACMS。這些系統使指揮官能夠更快地了解戰斗空間,并提高對敵軍直接開火的反應時間。 | |
在過去的20年里,中國和俄羅斯觀察了美國的戰爭方法,確定了挑戰美國優勢的不對稱方法。中國的軍事現代化尤其注重防止美國建立大量的戰斗力(限制后勤),增加高價值飛機(油輪、間諜飛機、指揮和控制飛機)的風險,并增加其海軍足跡(限制美國的海軍優勢)。為了應對這些新威脅,國防部最初提出了使用多域作戰的想法(后來過渡到全域作戰一詞)。國防部認為,使用一個或甚至兩個維度來攻擊對手是不夠的,因此挑戰對手的目標計算需要更復雜的編隊(額外維度)。國防部認為,不斷增加的復雜性,加上應對新興技術威脅的時間可能減少,需要新的方法來管理部隊。 | |
圖4. 指揮和控制的復雜性的變化 |
在國防部發展JADC2概念的過程中,有三類技術在這種指揮和控制軍事力量的方法中起著不可或缺的作用:自動化、云環境和通信。
許多DOD高級領導人已經明確表示,JADC2是一個概念(或許是一個愿景),而不是任何具體的計劃。在2021年1月的一篇文章中,聯合人工智能中心主任Michael Groen中將說:"JADC2不是一個IT(信息技術)系統,它是一個作戰系統。從歷史上看,你會有一個大型的國防項目,你會花數年時間來完善需求,你會收集大包大包的錢,然后你會去找國防承包商,花更多的時間來建造、測試,然后在多年后最終投入使用"。在這篇文章中,Groen中將描述了人工智能(AI)的作用,以及延伸到數據和數據結構的作用,使這些算法能夠為指揮官提供信息。根據Dennis Crall中將(聯合參謀部指揮、控制、通信和計算機/網絡首席信息官[JS J6]主任)的說法,人工智能和機器學習對于實現JADC2至關重要。Dennis Crall說道:"JADC2是關于將所有這些自動化....。它是關于利用傳感器豐富的環境--查看數據標準等事情;確保我們可以將這些信息轉移到一個我們可以正確處理的區域; 帶來了云;帶來了人工智能、預測分析;然后用一個能夠處理這些的網絡來支撐所有領域和合作伙伴。"
DOD表示,擁有多分類的云環境對于實現JADC2是必要的。DOD設想,用戶能夠根據他們的需要和信息要求,在不同的分類下訪問信息。在2021年6月的新聞發布會上,克拉爾中將說,"戰術邊緣 "的云能力是用于數據存儲和處理,實現人工智能算法。作為一個例子,空軍討論了其高級戰斗管理系統(ABMS)項目對云環境的需求--空軍部對JADC2的貢獻,這將在下文討論。根據空軍的預算說明,ABSM將需要一套云系統、應用程序(即軟件)和網絡(包括商業和政府擁有的),這將 "了解環境并應用由人工智能和機器學習輔助的先進算法"。
根據DOD的說法,開發JADC2將需要新的通信方法。DOD目前的通信網絡已經為中東地區的行動進行了優化。因此,DOD使用衛星作為與海外部隊通信的主要方法。這些系統面臨著延遲(時間延遲)問題,并且在設計上不能在有電子戰的情況下有效運行。這些舊的架構依賴于地球同步軌道上的衛星,這些衛星在地球上空大約22200英里(35800公里)處運行。新的應用,如人工智能,將有可能需要額外的數據速率,而目前的通信網絡可能無法支持--特別是當DOD增加傳感器的數量,以提供額外的數據來改進算法。自主系統的引入,如海軍的大型無人水面和海底航行器,以及陸軍對機器人飛行器越來越感興趣而產生的系統,可能需要安全的通信和短時延來維持對這些系統的控制。
聯合參謀部是負責制定全域聯合指揮與控制概念戰略的國防部組織。此外,還有一些正在進行的研究和努力與JADC2概念有關。每個軍事部門(陸軍、海軍、空軍)以及國防部機構,如國防高級研究計劃局(DARPA)和負責研究和工程的國防部副部長辦公室(OSD[R&E]),都在開發技術和概念。以下各節簡要介紹一些組織的工作。
國防部負責制定JADC2戰略的領導機構是聯合參謀部J6指揮、控制、通信和計算機/網絡局。JADC2戰略最初的設想是改善聯合部隊的互操作性(例如,確保無線電系統能夠相互通信),后來擴大了這一重點,制定了一種信息共享方法,通過為決策提供數據來實現聯合行動。除了制定戰略,J6還組織了一個JADC2跨職能小組,各軍種和國防部機構通過該小組協調他們的實驗和計劃。這與國防部數據戰略和國防部副部長創造數據優勢的努力相一致。該戰略確定了五條工作路線以實現JADC2框架:
1.數據組織
2.人力組織
3.技術組織
4.核指揮、控制和通信(NC3)
5.任務伙伴信息共享
在2021年6月4日的新聞發布會上,克拉爾中將表示國防部長奧斯汀已經批準了JADC2戰略。
根據R&E辦公室的說法,"FNC3確定、啟動和協調指揮、控制和通信關鍵使能技術的研究、開發和降低風險活動。這些活動將包括整個國防企業不同但相互關聯的努力,由FNC3在OUSD(R&E)的工作人員監督和同步進行。" FNC3的主要負責人邁克爾-扎特曼博士描述了FNC3的整體愿景,包括三個層次--物理層、網絡層和應用層--它們為開發指揮、控制和通信系統提供了一種量身定做的方法,與商業部門的最佳實踐相一致。物理層代表無線電和發射器本身,而網絡層則通過開發國防部優化的新興商業軟件定義網絡技術(如網絡切片)來管理應用對物理層的訪問。所有這三層都旨在提高互操作性和彈性(即防止網絡被干擾或中斷的能力),并為每個應用提供適當的服務質量。
根據扎特曼博士的說法,FNC3是JADC2的中長期技術愿景,而每個部門(在以下章節中概述)都有專注于發展近期采購戰略的引人注目的努力。例如,空軍部的先進戰斗管理計劃旨在通過關注成熟技術在未來三年內部署。OUSD R&E利用其投資組合中不太成熟的技術,包括由DARPA、國防創新部門、戰略能力辦公室、各部門和其他部門開發的技術,為實施JADC2提供長期的技術手段。
國防部提出,5G無線技術的商業進展提供了傳輸更多數據(通常稱為數據吞吐量)和更低延遲的能力。國防部認為,它需要這些能力來處理來自眾多傳感器(如衛星、飛機、船只、地面雷達)的更多數據,并在 "邊緣"(與無線電接收器在同一地點)處理這些信息。5G技術的另一個方面可以實現新的指揮和控制概念,即動態頻譜共享。隨著電磁頻譜變得更加擁擠,聯邦政府已經開始允許多個用戶在同一頻段上運行(稱為頻譜共享)。國防部首席信息官認為,頻譜共享技術允許通信系統在有干擾的情況下傳輸和接收數據。2020年9月,國防部CIO向工業界發出了一個信息請求,即如何對待動態頻譜共享。2021年1月21日,已經公布了67份對信息請求的回應。
馬賽克戰爭代表了一系列由DARPA贊助的項目,旨在利用人工智能將傳統上不被設計為互操作的系統和網絡相結合。從概念上講(見圖5),這些項目將能夠利用從衛星上收集的原始情報,并將這些數據轉化為傳遞給 "射手 "的目標信息--在這種情況下,網絡武器、電子干擾器、導彈、飛機或任何其他可能影響預期目標的武器。正如哈德遜研究所的分析家布萊恩-克拉克和丹-帕特所解釋的那樣,"馬賽克戰爭 "試圖將多種重疊的困境強加給敵軍,擾亂他們的行動,從而阻止他們及時到達目標。
圖5:DARPA的馬賽克戰愿景
DARPA的馬賽克計劃之一,稱為異質電子系統的技術集成工具鏈(STITCHES),已被用于空軍和陸軍的實驗。據DARPA稱,STITCHES是一種軟件,旨在通過自主創建允許低延遲和高吞吐量的軟件,快速整合任何領域的通信系統,而無需升級硬件或修改現有的系統軟件。根據空軍的一份新聞稿,該部門已在幾個高級戰斗管理系統的 "上線 "中測試了該技術,并已開始將該計劃從DARPA過渡到空軍部。
高級戰斗管理系統最初的設想是取代E-8聯合監視和目標攻擊雷達系統(JSTARS)。空軍在2019年將ABMS項目從開發飛機或雷達之類的東西過渡到 "數字網絡環境,連接所有領域和每個梯隊的作戰能力,以實現全球決策優勢。" 換句話說,空軍從建立一個支持指揮和決策的平臺(如E-8 JSTARS)轉向建立一個安全的、"類似云"的環境,利用人工智能和預測分析為指揮官提供近實時數據。根據空軍的說法,ABMS項目將沿著六條產品線開發能力:傳感器集成、數據、安全處理、連接、應用和效果集成。
空軍已經舉行了三次 "on-ramps"(空軍用來描述演示的術語),以展示其ABMS的方法。2019年12月舉行的第一次on-ramps,展示了該部門從F-22戰斗機使用的安全通信向陸軍和海軍系統傳輸數據的能力。第二次上線使陸軍榴彈炮能夠擊落一枚代用巡航導彈。此外,空軍向美國北方司令部提供了這種 "類似云 "的零信任平板電腦--一種不在設備上存儲敏感數據的安全功能,以協助其在2020年春季應對COVID大流行。
2020年11月,空軍部確定了首席架構師辦公室,負責評估架構上線和整合企業數字架構。同時,空軍確定空軍部快速能力辦公室為ABMS整合項目執行辦公室。快速能力辦公室的工作重點是快速向現場交付項目,它的參與可以被看作是將ABMS從實驗轉向系統開發。
根據陸軍的說法,"項目融合是陸軍圍繞一系列連續的、結構化的演示和實驗而組織的新的學習活動",旨在應對JADC2所帶來的挑戰。
1.確保陸軍擁有合適的人員和人才;
2.將當前的陸軍現代化工作與陸軍未來司令部的跨職能團隊聯系起來,并與陸軍現代化的六個優先事項保持一致;
3.擁有合適的指揮和控制,以應對節奏越來越快的威脅;
4.利用人工智能分析和分類信息,并在陸軍網絡中傳輸;
5.在 "最嚴峻的地形 "中測試能力。
項目融合2020在三個軍事設施中使用了大約750名士兵、平民和承包商,最終在亞利桑那州的尤馬試驗場進行了兩次現場頂點演習。在這次演習中,陸軍展示了幾種技術,包括人工智能、自主性和機器人技術,以測試新的方法來指揮和控制地理上分散的部隊。陸軍計劃將空軍和海軍的系統作為2021年項目融合的一部分,并打算在2022年項目融合中納入外國軍隊。這其中有3370萬美元用于運營和維護,以及7310萬美元用于研究、開發、測試和評估,由陸軍撥款。
項目超配是海軍為建立一個 "海軍作戰架構",將艦艇與陸軍和空軍資產聯系起來而做出的努力。2020年10月1日,海軍作戰部部長吉爾德伊上將責成一名二星上將領導海軍的"項目超配"工作。在他的備忘錄中,吉爾德伊上將指示 "項目超配"采取類似于海軍發展核動力和AEGIS系統的工程和開發方法。其主要目標是 "使海軍能夠在海上形成集群,從近處和遠處、每個軸線和每個領域提供同步的致命和非致命效果。具體來說,你[斯莫爾海軍司令]要開發網絡、基礎設施、數據架構工具和分析。" 在一個平行的努力中,吉爾德伊上將責成基爾比副上將(負責作戰要求和能力的海軍作戰部副部長)制定一項計劃,將無人系統,包括艦艇和飛機,納入海軍作戰架構。根據新聞聲明,海軍打算在2023年達到初始作戰能力(即有能力部署初始系統)。海軍在2022財政年度為 "項目超配 "申請了三個分類項目元素的資金。
在2021年6月舉行的2021年AFCEA西部會議上,吉爾德伊上將討論了項目超配目前的工作。在這次活動中,吉爾德伊表示,自2020年10月項目啟動以來,項目超配已經完成了三個螺旋式發展周期。吉爾德伊進一步解釋說:"我們實際上正在試驗一種方式,使我們基本上可以將任何網絡上的任何數據傳遞給作戰人員。這是一個軟件定義的通信系統,使我們能夠以一種前所未有的方式拆開我們所有的網絡"。根據新聞報道,吉爾德表示,他預計在2022年底或2023年初將 "項目超配"的測試規模擴大到一個航母打擊群。
以下各節討論了國會的潛在問題,包括需求和成本估算、互操作性挑戰、平衡通信能力、人工智能在決策中的角色,以及實施JADC2所需的潛在部隊結構變化。
美國防部已經為JADC2的相關工作申請了幾個財政年度的資金,特別是在概念的早期發展階段。國防部正在積極制定JADC2戰略,預計將在2021年春季發布。國會中的一些人對國防部沒有像傳統采購項目那樣提供成本估算或驗證需求表示關切。因此,各軍種委員會和撥款委員會已經減少了對這些工作,特別是ABMS和5G研究和開發的要求資金。2021財年國防授權法案(NDAA)要求國防部在2021年4月前為JADC2提出要求。
國防部還沒有正式公布關于JADC2的支出預算數據,該項目在各軍種和國防機構的一些項目中都有資金。根據聯合參謀部J6(JS J6)的說法,JADC2不是一個記錄項目,JS J6也不打算過渡到一個記錄項目。因此,除非國會要求國防部提供JADC2資金的詳細概述,否則國防部可能不太可能這樣做。
一些分析家推測了與JADC2有關的所有項目的年度成本。一位分析家估計,國防部在2022財政年度為與JADC2直接相關的項目編列了大約12億美元的預算。Govini估計,自2017財政年度以來,國防部在JADC2上花費了大約225億美元;這平均每年大約為45億美元。Govini的估計包括其他聯邦機構的資金--如國家航空和航天局(NASA)--以及國防部可能認為與JADC2無關的技術,因此可能高估了JADC2獲得的資金總額。
根據JS J6,有五條與JADC2相關的工作線:
1.數據組織
2.人力組織
3.技術組織
4.核指揮、控制和通信(NC3)
5.任務伙伴信息共享
以數據為中心的方法側重于國防部系統傳輸所需的數據類型和結構,創建一個共同的數據框架,為數據的發送和接收提供一個商定的標準。換句話說,數據的格式化、組織化和結構化的方式影響著數據從傳感器到決策者再到武器的高效和無縫傳輸。另一方面,網絡中心化和互操作性側重于通信標準,如無線電頻率、波形、通信加密等,以確保一個無線電能與另一個無線電通話。通過采用這種方法,JS J6專注于開發軟件應用,以改善指揮和控制。然而,該戰略可能缺少幾個方面,包括:
通信系統的硬件和軟件的功能,
網絡需要傳輸的數據量,
對手的行動對網絡的影響,
以及指揮和控制部隊的模塊化。
隨著國防部繼續改革其JADC2概念和要求,其他觀察家也注意到,在JADC2戰略中存在一些沒有被認定的領域,國防部應將其支出主要集中在研究和開發方面。一位觀察家認為,國防部應將其研發支出集中在改善網絡互操作性上。這種方法支持優先升級軍事通信系統,以便在整個聯合部隊中傳輸數據。它建議國防部在軟件和硬件方面投入更多資金,以提高所有類型的數據鏈路和網絡(例如,Link 16、多功能高級數據鏈路、態勢感知數據鏈路以及綜合海上網絡和事業服務)的互操作性。網絡互操作性方法的重點是,創建網絡是困難的;但是,利用軟件定義的網絡和通用電子設備(如類似的芯片架構)可以使每個軍種無縫共享信息。換句話說,這種方法更注重通信網絡的構建方式,而不是在這些網絡內發送數據的組織方式。軟件定義的無線電和網絡使無線電可以很容易地被編程,并因此更容易地相互通信。微電子(即物理硬件)最終定義了無線電的物理和軟件能力。
其他分析家認為,JADC2的支出應更多地集中在改變決策方式上。這一論點強調了通過利用人工智能(AI)實現決策過程自動化的必要性,正如國防高級研究計劃局(DARPA)的馬賽克戰爭概念所設想的。在這種方法中,優先利用人工智能系統的支出(如空軍的STiTCHES計劃),可以建立主要集中在需要傳輸的數據和數據結構的特設網絡。這一論點假設人工智能也可以分析情報、監視和偵察(ISR)數據,以確定人類可能錯過的趨勢,從而向軍事指揮官提出潛在的更好的建議。
其他觀察家認為,優先考慮如何使用和管理電磁波譜的決策對于支持JADC2至關重要。這些觀察家認為,像國防信息系統局的電磁戰管理計劃--旨在利用情報方法評估電磁波譜環境,然后自動決定如何使用頻譜來減輕對手的電子戰影響--對于實現全域指揮和控制是必要的。這些觀察家還認為,對手的電子戰效應將需要近乎即時地被緩解,因此需要一個強大的電磁環境部分(以及自動化),以便在對網絡的潛在攻擊中管理國防部網絡。
由于國防部設想使用JADC2來同時指揮多個領域的部隊,因此連接不同類型部隊的需求也在增加。國防部擁有并運營著許多通信系統,每個系統都使用不同的無線電頻率、標準和數據鏈,這些系統往往不能相互 "交談",因此需要一個網關將一種無線電協議 "翻譯 "成另一種協議。盟友和合作伙伴的加入增加了互操作性的挑戰。前國防部副部長邁克爾-格里芬在2020年3月向眾議院軍事委員會情報、新興威脅和能力小組委員會作證時,指出這個問題是繼續為FNC3進行OSD R&E努力的理由。
使國防部能夠共享來自不同部門和單位的信息的挑戰可以通過三種互操作性的方法來解決:
圖 6:E-11 戰場機載通信節點 (BACN)
新的通信設備。這種方法采用 "自上而下 "的方式(即由OSD或聯合參謀部確定解決方案,然后要求各軍種采用該方案)。使用與聯合戰術無線電系統(JTRS)開發類似的模式,這種方案將購買一個新的通信架構,重點是互操作性。例如,FNC3的努力似乎就是采用這種方法。盡管這種方法可以確保聯合部隊開發的通信系統可以無縫共享信息,而且可能是安全的,但它可能需要大量的投資,并可能遇到時間表的延誤。這種方法的另一個可能的缺點是,隨著系統的投入使用,它們可能對對手的技術不那么有效。
開發軟件來創建網絡。第三種方法是使用軟件,使用戶能夠創建自定義網絡。DARPA的 "馬賽克戰爭 "和ABMS計劃的某些方面就是這種方法的例子。與其他互操作性解決方案相比,這種方法更加模塊化,使為特定行動定制的單位和系統能夠相互通信。這種方法的一個主要風險是技術上的不成熟,特別是用于創建這些網絡的軟件。另一個風險涉及到與不同系統共享的信息量和分類,這些系統經過認證,具有不同的保密級別(例如,可釋放的秘密、不可釋放的秘密、最高機密)。
國防部和國會可以選擇這些方法中的一種或多種。一種特定的方法可能提供短期的好處,而國防部則追求一種長期的方法來解決互操作性的挑戰。
國防部為滿足JADC2的要求而開發通信網絡的方法包括三種相互競爭的能力:
數據吞吐量(即數據傳輸的速度)
延遲(即接收信息/數據的時間延遲)
彈性(在自然或故意中斷的情況下保持通信信號的能力)
軍事作戰新技術的興起,如人工智能、戰術數據鏈(如Link 16和多功能先進數據鏈[MADL])和對手的電子戰能力,為5G和FNC3等未來通信系統平衡這些能力帶來了明顯的挑戰。人工智能和信息戰可能需要大量的數據來實現預測分析,并讓指揮官對戰斗空間有一個準確的了解。與所有可用用戶共享數據的數據鏈并不一定需要高數據速率;然而,數據鏈確實需要低延遲,以確保傳感器能夠證明 "目標級數據",特別是對于像巡航導彈和飛機這樣快速移動的系統。最后,電子干擾器的擴散需要彈性(或抗干擾性能),以便在被主動干擾時保持通信。圖7說明了在開發新的波形時必須平衡這三個相互競爭的要求(無論該波形是為民用還是軍用而設計)。無線電信號能夠提供每一種能力;然而,優先考慮一種要求意味著其他兩種要求可能會受到影響,這可能會給決策者帶來兩難選擇,即在采購中優先考慮哪些能力。
圖7:平衡通信要求
隨著國防部對其通信系統的現代化改造,它可能會考慮技術特點和限制,以選擇在保護其網絡安全的同時推進任務目標的要求。例如,像5G這樣的技術可以提供高數據容量和低延遲,但目前還不清楚這些信號可能受到對手干擾的影響。另一方面,FNC3的設計似乎是為了提供具有高數據率的彈性;但是,由于它依賴于衛星,延遲將增加。
人工智能是實現JADC2的一個潛在的關鍵組成部分。隨著人工智能被引入軍事決策中,出現了幾個潛在的問題。首先,人工智能在決策中的作用應該達到什么程度?在使用致命武器時,人類的判斷力需要達到什么適當的水平?
第二,國防部如何確保用于人工智能算法協助決策的數據的安全性?盡管國防部把重點放在了數據結構上,但它沒有討論它計劃如何具體確保JADC2的數據有效性和安全性。錯誤的數據可能導致指揮官選擇損害任務目標的選項(如算法推薦可能浪費高價值彈藥的目標)。與此相關的是,國防部打算如何保護云環境中的這些數據,以防止對手操縱它們?這些安全計劃是否足以防止對手的操縱?
由于JADC2可能需要不同類型的部隊和武器系統,每個軍種都可能尋求改變其訓練、組織和裝備部隊的方式。例如,海軍陸戰隊在其部隊重新設計中宣布,它將取消它認為不符合國防戰略指導的部隊,并將資金重新投入到其他更適合未來作戰環境的項目中。
現役和預備役部隊的能力平衡是部隊結構調整的另一個方面。例如,陸軍在歷史上決定將后勤能力從現役部門轉移到預備役部門。因此,如果美國要開戰,陸軍大概需要啟動預備役部隊來實現行動。當國防部和各軍種準備迎接JADC2帶來的挑戰時,這些組織將如何選擇平衡現役和預備役部隊的能力和部隊結構?
聯合參謀部J6是國防部JADC2工作的主要協調者,每個軍種和一些國防部機構都在進行各種活動。國會中的一些人過去曾表示有興趣建立國防部范圍內的項目辦公室(如F-35聯合項目辦公室)來集中管理大規模的工作。國防部的研究和開發工作將隨著時間的推移而增加,因此,管理這些工作可能會變得更具挑戰性。國會在未來可能會尋求確定或建立一個負責項目管理、網絡架構開發和財務管理的組織。
聯合戰術無線電系統(JTRS)是一個通信項目,旨在通過在所有軍種中部署無線電設備來提高通信的互操作性。該計劃于20世紀90年代中期開始,最終于2011年被前國防部負責采購、技術和后勤的副部長弗蘭克-肯德爾取消。在他的理由中,肯德爾副部長指出,"由于當時技術不成熟,移動特設網絡和可擴展性的技術挑戰沒有得到很好的理解......從JTRS GMR[地面移動無線電]開發計劃中產生的產品不太可能在經濟上滿足各軍種的要求。" 在15年的開發工作中,國防部花費了大約150億美元,在終止時還需要130億美元。
JTRS計劃旨在用可在大部分無線電頻譜上運行的基于軟件的無線電取代軍隊使用的25至30個系列的無線電系統--其中許多系統不能相互通信。根據設想,JTRS將使各軍種與選定的盟國一起,通過各級指揮部的無線語音、視頻和數據通信,包括直接獲取來自機載和戰場傳感器的近實時信息,以 "無縫 "方式運作。被描述為 "軟件定義的無線電",JTRS的功能更像一臺計算機,而不是傳統的無線電;例如,它可以通過添加軟件而不是重新設計硬件來升級和修改,以便與其他通信系統一起運行--這是一個更昂貴和費時的過程。國防部聲稱,"在許多情況下,一個具有多種波形的JTRS無線電臺可以取代許多單獨的無線電臺,簡化了維護工作",而且由于JTRS是 "軟件可編程的,它們也將提供更長的功能壽命",這兩個特點都提供了潛在的長期成本節約。JTRS計劃最初被分成五個 "集群",每個集群都有一個特定的服務 "領導"(見表A-1),并由一個聯合項目辦公室管理整個架構。
注:外形尺寸無線電臺基本上是士兵攜帶的小型化無線電臺,以及重量和功率受限的無線電臺。
正如下文所討論的,JTRS在開發過程中遇到了一些困難。這些問題可能與未來的JADC2開發有關。
根據政府問責局(GAO) 2005年的一份報告: 為了實現寬帶網絡波形的全部功能,包括傳輸范圍,Cluster One無線電需要大量的內存和處理能力,這增加了無線電的尺寸、重量和功耗。增加的尺寸和重量是努力確保無線電中的電子部件不會因額外的內存和處理所需的電力而過熱的結果。到目前為止,該計劃還未能開發出符合尺寸、重量和功率要求的無線電,而且目前預計的傳輸范圍只有三公里--遠遠低于寬帶網絡波形所要求的10公里范圍....。Cluster One無線電的尺寸、重量和峰值功率消耗超過直升機平臺要求的80%之多。
由于無法滿足這些基本的設計和性能標準,人們擔心Cluster One可能無法按計劃容納更多的波形(計劃中Cluster One有4到8個存儲波形),而且它可能過于笨重,無法裝入重量和尺寸都受到嚴格限制的未來戰斗系統(FCS)載人地面車輛(MGVs)以及陸軍的直升機機群。一些觀察家擔心,為了滿足這些物理要求,陸軍將大大 "削弱 "第一組的性能規格。然而,根據陸軍的說法,它在減少Cluster One的重量和尺寸以及增加其傳輸范圍方面取得了進展;然而,將所有需要的波形納入Cluster One證明是困難的。據報道,Cluster Five無線電臺也遇到了類似的尺寸、重量和功率方面的困難;這些困難更加明顯,因為有些Cluster Five版本的重量不超過1磅。
JTRS的安全問題成為發展中的一個重要困難。據一位專家說,該計劃最大的問題之一是安全,"即加密,因為JTRS的加密是基于軟件的,因此容易受到黑客攻擊"。 計算機安全專家普遍認為,用于任何目的的軟件都是脆弱的,因為目前沒有一種計算機安全形式能提供絕對的安全或信息保證。據美國政府問責局稱,JTRS要求應用程序在多個安全級別上運行;為了滿足這一要求,開發人員不僅要考慮傳統的無線電安全措施,還要考慮計算機和網絡安全措施。此外,國家安全局(NSA)對JTRS與美國盟友的無線電系統接口的安全擔憂也帶來了發展上的挑戰。
一些分析家表示擔心,使JTRS與傳統無線電 "向后兼容 "的目標在技術上可能是不可行的。據報道,早期的計劃試圖通過交叉頻段來同步不兼容的傳統無線電信號,這被證明過于復雜。目前陸軍的努力集中在使用寬帶網絡波形來連接傳統的無線電頻率。一份報告指出,雖然寬帶網絡波形可以接收來自傳統無線電的信號,但傳統無線電不能接收來自JTRS的信號。為了糾正這種情況,陸軍考慮使用19種不同的波形來促進JTRS向遺留系統的傳輸。在JTRS無線電中加入如此多的不同波形會大大增加內存和處理能力的要求,這反過來又會增加JTRS的尺寸、重量和功率要求。
作者:John R. Hoehn,軍事能力和計劃分析師
在 2020 年,空中力量(制空權)辯論越來越多地關注新興技術對國防創新和未來戰爭特征的影響。人工智能 (AI) 系統、機器人技術、增材制造(或 3D 打印)、量子計算、定向能量和其他“顛覆性”技術等先進新技術的融合,第四次工業革命 (4IR)為國防應用提供了新的和潛在的重大機會,進而提高了對潛在競爭對手的軍事優勢。當前的大部分辯論可以說將“下一個前沿”技術描述為“不連續”或“破壞性”軍事創新的代名詞——從“工業時代”到“信息時代戰爭”和現在越來越傾向于“自動化時代的戰爭”(Raska,2021 年)。例如,高光譜圖像、計算攝影和緊湊型傳感器設計等先進傳感器技術旨在提高目標檢測、識別和跟蹤能力,并克服傳統的視線干擾(Freitas 等人,2018 年)。具有自適應特性的復合材料、陶瓷和納米材料等先進材料將使軍事裝備更輕,但更適應于復雜環境(Burnett 等人,2018 年)。新興光子技術,包括高功率激光器和光電設備,可能會提供基于量子計算和量子密碼學新級別的安全通信(IISS,2019 年)。
新興技術的融合——即機器人技術、人工智能和機器學習、具有先進傳感器技術的模塊化平臺、新型材料和保護系統、網絡防御和模糊物理、網絡和生物領域之間界限的技術,被廣泛認為對人類的特征具有深遠的影響。未來的戰爭,在空中力量的背景下,有望將新的機器學習算法應用于高速進行信息處理、有人/無人武器平臺和監視系統的混合自動化,以及最終指揮和控制 (C2) 決策(Horowitz,2018;Cummings,2017)。
大型軍工產品不再是技術創新的唯一驅動力;取而代之的是,具有雙重用途潛力的先進技術正在商業領域開發,然后“轉而”用于軍事應用。
然而,盡管戰略背景各不相同,但這些新興技術的傳播也引發了類似于過去 40 年提出的理論和政策規定性問題:新興技術的傳播是否真的意味著戰爭中的“破壞性”轉變?這僅僅是進化上的變化嗎?如果新興技術規定了戰爭的顛覆性變化,那么國防資源分配的必要性是什么,包括部隊結構和武器采購要求?包括空軍在內的軍事組織如何利用新興技術為自己謀利?此外,新興技術在應對 21 世紀以不確定性、復雜性和模糊性為特征的安全威脅和挑戰方面的效果如何?
在受信息技術飛躍的推動下,“顛覆性”軍事創新敘事和辯論的軌跡已在 IT 驅動的軍事革命 (IT-RMA) 的背景下定義,該革命已通過至少五個階段:(1)1980年代初期蘇聯戰略思想家對軍事技術革命的初步概念發現,(2)1990年代初期美國戰略思想的概念適應、修改和整合,(3)1990 年代中后期對技術的 RMA 辯論,(4) 轉向更廣泛的“防御轉型”,并在 2000 年代初期進行部分實證調查,以及 (5) 從 2005 年起質疑顛覆性敘事的批判性逆轉(格雷,2006 年)。然而,自 2010 年代中期以來,隨著人工智能和自主系統等新技術的加速傳播,人們可能會爭辯說,新的 AI-RMA 或第六次 RMA 浪潮已經出現(Raska,2021 年)。
然而,回想起來,在過去的 40 年里,IT-RMA 的實施也可以說是遵循了一條明顯低于革命性或破壞性的道路,包括對現有能力的漸進式、通常近乎持續的改進(Ross,2010 年)。雖然國防技術、組織和理論方面的重大、大規模和同步的軍事創新是一種罕見的現象,但軍事組織在很大程度上是通過一系列持續的軍事創新取得進展,從小規模創新到大規模創新,這些創新塑造了他們的戰爭行為(Goldman,1999)。雖然這個時代的許多軍事創新,例如網絡中心戰的概念已經成熟,但關于即將到來的“破壞性軍事轉型”的敘事幾乎總是超過了現有的技術、組織和預算能力。此外,不同的概念、技術、組織和作戰創新主要集中在將數字信息技術集成到現有的傳統平臺和系統中(Raska,2016 年)。
國家和非國家行為者都可能使用這種所謂的對抗性機器學習來欺騙對方,使用不正確的數據得出錯誤的結論,并在此過程中改變決策過程。
例如,在美國的戰略思想中,顛覆性軍事創新的敘事從 2005 年開始隨著伊拉克和阿富汗戰爭中的作戰挑戰和經驗逐漸淡化。更多批評聲音指向“破壞性”防御轉型的未兌現承諾。 “新思維方式和新戰斗方式”的基本原理幾乎證明了每項防御倡議或提議的合理性,這表明迷失方向而不是明確的戰略(弗里德曼,2006 年)。國防轉型懷疑論者還警告說,通過技術解決復雜戰略挑戰的邏輯有缺陷,同時放棄了潛在敵人或競爭對手的適應能力。簡而言之,由于預算要求和不切實際的能力組合而不是實際的戰略和作戰邏輯,即將發生的國防轉型的破壞性敘事已經變成了一個模棱兩可的想法(雷諾茲,2006 年)。
然而,新的“支持人工智能”的國防創新浪潮在幾個方面與過去以 IT 為主導的浪潮不同。首先,人工智能支持的軍事創新的傳播速度要快得多,通過多個維度,特別是通過大國之間加速的地緣戰略競爭——美國、中國和較小程度的俄羅斯。大國之間的戰略競爭并不新鮮。它們深深植根于歷史——從公元前三世紀伯羅奔尼撒戰爭期間的雅典和斯巴達大戰略,到二十世紀下半葉冷戰的兩極分化。然而,新興戰略競爭的性質不同于以往戰略競爭的類比。進入 21 世紀,戰略競爭的路徑和模式更加復雜多樣,反映了在不同或重疊規則下的多重競爭,長期的經濟相互依存與核心戰略挑戰并存(Lee,2017)。然而,在爭奪未來霸權的競爭中,技術創新被描述為國際影響力和國家力量的核心來源——產生經濟競爭力、政治合法性和軍事力量(Mahnken,2012 年)。具體來說,美國幾十年來第一次面對一個戰略性的同行競爭對手中國,中國有能力追求和實施自己的 AI-RMA。因此,主要問題不是 AI-RMA 浪潮是否會在戰爭中帶來根本性的不連續性,如果是,如何以及為什么?相反,美國的 AI-RMA 是否可以被相應的中國或俄羅斯 AI-RMA 取消或至少削弱?換言之,技術優勢的差距正在有效縮小,這有效地加速了新技術作為軍事優勢來源的戰略必要性。
新興技術的融合——即機器人技術、人工智能和機器學習、具有先進傳感器技術的模塊化平臺、新型材料和保護系統、網絡防御和模糊物理、網絡和生物領域之間界限的技術,被廣泛認為對未來的戰爭具有深遠的影響。
其次,與前幾十年利用一些軍民兩用技術開發主要武器平臺和系統不同,當前的人工智能浪潮在商業技術創新作為軍事創新來源的規模和影響方面有所不同。大型軍工產品不再是技術創新的唯一驅動力;取而代之的是,具有雙重用途潛力的先進技術正在商業領域開發,然后“轉而”用于軍事應用。在這種情況下,新興技術的傳播,包括增材制造(3D 打印)、納米技術、空間和類空間的能力、人工智能和無人機,并不僅限于大國(Hammes,2016 年)。人工智能傳感器和自主武器系統的擴散也在新加坡、韓國、以色列等先進小國和中等強國的防御軌跡上。這些國家現在有潛力開發利基新興技術,以提高其防御能力和經濟競爭力、政治影響力和在國際舞臺上的地位(Barsade 和 Horowitz,2018 年)。
第三,自主和支持人工智能的自主武器系統的擴散,加上新穎的作戰結構和部隊結構,挑戰了人類參與未來戰爭的方向和特征——其中算法可能會影響人類的決策,并設想在未來的戰斗中使用致命自主武器系統(LAWS)。包括空軍在內的先進軍隊正在試驗各種依靠數據分析和戰爭自動化的人機技術。這些技術越來越多地滲透到未來的戰爭實驗和能力發展計劃中(Jensen 和 Pashkewitz,2019 年)。在美國,選定的優先研發領域側重于在各種人機協作中開發人工智能系統和自主武器——例如,支持人工智能的預警系統和指揮與控制網絡,空間和電子戰系統、網絡能力、致命的自主武器系統等。
人工智能系統將越來越有能力在John Boyd的觀察-定向-決策-行動 (OODA) 循環的每一步中簡化 C2 和決策過程。
戰略競爭、雙重用途新興技術創新和戰爭中人機交互特征的變化,這三個驅動因素的融合推動了一系列定義 AI-RMA 浪潮的新條件。它的擴散軌跡在本質上也對戰略穩定性、聯盟關系、軍備控制、道德和治理以及最終的作戰行動提出了新的挑戰和問題(Stanley-Lockman,2021a)。例如,關于人工智能系統在使用武力中的作用的國際規范辯論越來越關注法律的傳播和遵守國際人道法原則的能力。隨著技術進步從科幻領域轉向技術現實,各國對引入 LAWS 是否會違反或加強國際法律原則也有不同的看法。面對軍事人工智能應用的法律和道德影響,軍事機構越來越認識到需要解決與安全、道德和治理相關的問題,這對于建立對新能力的信任、管理風險升級和重振軍備控制至關重要。盡管如此,國防部和軍隊在倫理道德方面的努力是狹隘地關注法律還是更廣泛地關注人工智能系統的范圍之間仍然存在緊張關系。因此,包括空軍在內的軍隊需要跟蹤關于人工智能和自主性的不斷演變的觀點,并就對 2020 年代及以后的戰略和作戰環境的影響進行辯論(Stanley-Lockman,2021b)。
在作戰層面,空軍旨在加速整合各種人工智能相關系統和技術,例如多域作戰云系統,從各種來源收集大數據,創建實時作戰圖,本質上是自動化和加速指揮和控制 (C2) 流程(Robinson,2021 年)。在這樣做的過程中,啟用人工智能的作戰云可以識別目標并將它們分配給任何領域中最相關的“射手”,無論是空中、水面還是水下——一些空軍將其概念化為聯合全域指揮與控制 (JADC2) 。部分空軍也在試驗人工智能算法作為“虛擬后座”,它可以有效控制飛機的傳感器和導航,尋找對手,并以此減少機組人員的工作量(Everstine,2020)。在這種情況下,關鍵論點是人工智能系統的進步——可以感知、推理、行動和適應的廣泛程序,包括機器學習 (ML) 系統——其性能隨著時間的推移、數據交互的增加而提高算法性能,以及深度學習( DL)系統——其中多層神經網絡從大量數據中學習——具有“改變空戰行動以及空中力量的構思和使用方式”的潛力(Davis,2021 年)。
具體來說,根據蘭德公司最近的一項研究(Lingel 等人,2020),目前有六類 AI/ML 應用研發,其會對包括空中力量在內的未來戰爭有影響:
(1)計算機視覺——圖像識別——檢測對視覺世界中可用于處理多源智能和數據融合的對象進行分類;
(2) 自然語言處理 (NLP) — 成功理解人類語音和文本識別模式(包括翻譯)的能力,可用于從語音和文本中提取情報,但也可以監控友好通信并引導相關信息以提醒個人或單位;
(3) 專家系統或基于規則的系統——收集大量數據以推薦特定行動以實現作戰和戰術目標;
(4) 規劃系統——使用數據解決調度和資源分配問題,可以針對目標協調選定的空中、太空和網絡資產,并生成建議的分時行動;
(5) 機器學習系統——從與環境的數據交互中獲取知識,可與其他類別的人工智能結合使用,即使 C2 系統在專家知識不可用或最佳策略、技術和程序 (TTP) 未知時學習如何執行任務;
(6) 機器人和自主系統——結合所有或選擇先前類別的 AI/ML 方法,使無人系統與其環境交互;
這些與人工智能相關的類別幾乎適用于空中力量的各個方面,可能會塑造新形式的自動化戰爭:從 C2 決策支持和規劃,人工智能/機器學習可以在日益受限的時期提供推薦的選項或建議;通過數據挖掘能力支持 ISR;后勤和預測性維護,以確保部隊的安全以及平臺和單位的可用性;訓練和模擬;網絡空間行動以檢測和應對先進的網絡攻擊;機器人和自主系統,如無人機,用于從 ISR 到矛尖任務的各種任務,如壓制敵方防空和協同作戰,在空中和陸地打擊行動中整合不同的有人和無人平臺。換句話說,這里的論點是人工智能系統將越來越有能力在John Boyd的觀察-定向-決策-行動 (OODA) 循環的每個步驟中簡化 C2 和決策過程:收集、處理并將數據轉換為統一的態勢感知視圖,同時為推薦的行動方案提供選項,并最終幫助人類采取行動(Fawkes 和 Menzel,2018 年)。
然而,將人工智能系統集成到空中力量平臺、系統和組織中,以將計算機從工具轉變為解決問題的“思考”機器,將繼續帶來一系列復雜的技術、組織和運營挑戰(Raska 等人,2021 年)。其中可能包括開發算法,使這些系統能夠更好地適應環境的變化,從意想不到的戰術中學習并將其應用于戰場。它還要求為這些思考機器設??計道德規范和保障措施。另一個挑戰是技術進步,特別是在軍事系統中,是一個持續的、動態的過程。突破總是在發生,它們對軍事效力和比較優勢的影響可能是巨大的,而且在初期階段很難預測。
然而,最重要的是,關鍵問題是我們可以在多大程度上信任人工智能系統,尤其是在安全關鍵系統領域?正如 Cummings所警告的那樣,“歷史上充斥著類似的戰備承諾如何以代價高昂的系統故障告終的例子,這些案例應該作為一個警示故事”(Cummings,2021 年)。此外,越來越多的研究領域集中在如何通過生成虛假數據來欺騙人工智能系統做出錯誤的預測。國家和非國家行為者都可能使用這種所謂的對抗性機器學習來欺騙對方,使用不正確的數據得出錯誤的結論,并在此過程中改變決策過程。對抗性機器學習的整體戰略影響可能比技術本身更具破壞性(Knight, 2019; Danks, 2020)。
啟用人工智能作戰云用于識別目標并將其分配給任何領域中最相關的“射手”,無論是空中、水面還是水下——一些空軍將其概念化為聯合全域指揮與控制 (JADC2)。
從戰術和操作的角度來看,這些復雜的人工智能系統也需要連接在一起——不僅在技術上,而且在組織和操作上。對于許多空軍來說,這是一個持續的挑戰——他們必須能夠有效地(實時)在各種服務和平臺之間集成啟用人工智能的傳感器到射擊者的循環和數據流。這意味著有效地連接多樣化的空軍、陸軍、海軍和網絡戰斗管理; C2,通信和網絡;情監偵;電子戰;定位、導航和授時;使用精確彈藥。雖然選擇的 AI/ML 系統可能會緩解一些挑戰,但相同的系統會產生另一組與確保可信 AI 相關的新問題。因此,有人可能會爭辯說,未來空中力量中人工智能軌跡的方向和特征將取決于相應的戰略、組織和作戰敏捷性,特別是這些技術如何與當前和新興的作戰結構和部隊結構相互作用。
在這種情況下,人類在未來戰爭中的參與程度、改變傳統部隊結構和招募模式的必要性以及將在哪些領域使用武力都是新技術挑戰的問題。空軍正在為這些問題開發自己的而且往往是多樣化的解決方案。與過去一樣,它們的有效性將取決于與戰略持久原則相關的許多因素——將可用的國防資源“轉化”為新軍事能力的目的、方式和手段,并在此過程中創造和維持具有空中作戰能力的部隊來應對各種突發事件。成功實施的主要因素不是技術創新本身,而是持續資金、組織專業知識(即大規模和有效的軍事和商業研發基地)和實施國防創新機構的敏捷性綜合效應(Cheung,2021)。對于空中力量的未來,這意味著擁有能夠提供創新解決方案的人員、流程和系統,同時保持現有的核心能力,從而在日益復雜的戰略環境中提供可行的策略選擇。
Michael Raska 博士是新加坡南洋理工大學 S. Rajaratnam 國際研究學院軍事轉型項目的助理教授和協調員。他的研究興趣集中在東亞的國防和軍事創新、戰略競爭和賽博戰。他是《軍事創新和小國:創造反向不對稱》(Routledge,2016 年)的作者,也是《國防創新和第四次工業革命:安全挑戰、新興技術和軍事影響》(Routledge,2022 年)的共同主編。他擁有密蘇里南方州立大學國際研究學士學位、延世大學國際關系碩士學位和新加坡國立大學李光耀公共政策學院博士學位,并獲得新加坡國立大學校長研究生學位獎學金。