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聯合全域指揮與控制(JADC2)是將知識和信息迅速轉化為決策和行動的藝術和科學。它試圖通過所有的通信環境,在所有的戰爭領域整合所有的服務。本報告所描述的研究從海軍的角度出發,實現JADC2的概念化。一個比較性的案例研究被用來分析一個以海上為重點的聯合特遣部隊(JTF)的指揮和控制(C2),該部隊涉及跨軍種的綜合火力和灰區行動。主要結果強調了衛星通信對聯合特遣部隊整合的重要性,并闡明了在拒絕、降級、間歇或有限(DDIL)通信環境下出現的關鍵通信鏈接矩陣。這個DDIL通信矩陣可作為JADC2的優先需求集。建議的中心是確定這些要求的優先次序;闡明和傳播在DDIL環境中可以理解和實施的明確的指揮意圖;練習任務指揮、戰斗節奏擴張和邊緣C2;記住人仍然是JADC2中最重要的因素;以及發展JADC2成功所需的新知識、教育、培訓和實踐。

背景

JADC2試圖解決所有領域和部門的C2的許多挑戰,但它需要周到的概念化,特別是從海軍的角度。一個比較性的案例研究被用來分析一個以海上為重點的聯合特遣部隊的C2,該部隊涉及綜合火力和灰區行動。基準案例代表了地理上分布的航母打擊群(CSG)、水面行動群(SAG)、空軍(AF)聯隊和海軍陸戰隊遠征部隊(MEF),通過常規的C2,以充分的通信能力聯合行動。對比案例描述了這個沒有衛星通信的聯合特遣部隊。

對這些案例的比較分析暴露了許多C2方面的挑戰,并有助于概念化JADC2如何必須支持作戰和戰術層面的戰爭,沿著通信能力的連續體。這一分析還提供了對C2要素的洞察力,這些要素遠遠超出了技術的范圍;特別是組成聯合特遣部隊的人員、流程和組織,以及必須流動的知識、信息和數據,使他們相互聯系。

該分析使我們能夠應用代表最新技術水平的理論,并將代表知識管理、組織和C2實踐水平的工具和技術應用于聯合特遣隊的組織和行動。這也使我們能夠從對聯合特遣部隊行動的分析中獲得新的知識,從而有可能轉化為增強和完善海軍C2組織和方法。

關鍵發現與結論

主要結論強調了衛星通信對于實現聯合特遣部隊整合的重要性。這尤其適用于地理上分散的服務,尋求以綜合方式進行互操作。此外,通過對DDIL環境的分析,出現了一個關鍵通信鏈路的矩陣。這個DDIL通信矩陣可以作為JADC2的優先需求集。

海軍、空軍和海軍陸戰隊在CSG和SAG、AF翼和MEF內的戰術行動在DDIL環境中并沒有像他們尋求跨軍種綜合火力和行動的聯合和作戰對應方那樣受到很大影響。細節仍然超出本文件的分類水平。

此外,優先考慮的JADC2需求集涉及的不僅僅是技術。事實上,所有組織級別的指揮官都需要表達和傳播明確的指揮意圖,這些意圖在DDIL環境中可以被理解和執行,而各級下屬必須能夠理解并將這種意圖轉化為所需的行動。這需要實踐: 各級組織的指揮官和各級單位都需要在任務指揮和戰斗節奏擴張下進行長時間的操作練習,就像綜合潛艇作戰那樣。此外,這些指揮官和單位需要通過非常低的帶寬DDIL通信模式來練習綜合行動,這就闡明了邊緣C2的一個令人信服的案例。

最后,人仍然是JADC2中最重要的因素。在DDIL環境中,地理上分散的聯合行動可能與大多數軍事人員遇到的各種教育、培訓和經驗大相徑庭。這為額外的教育、培訓和經驗提供了一個使用案例,以發展和完善有效戰斗所需的必要技能和能力。

此外,這種行動可以促使人們重新思考標準操作程序(SOP);技術、戰術和程序(TTP);作戰命令(OPORD);以及類似的明確知識。關鍵是要預測、發展和完善那種豐富的、基于經驗的隱性知識,這種知識需要滲透到從甲板到指揮部的所有組織層面。這種隱性知識--一旦獲得和完善--可以指導對SOPs、TTPs、OPORD和類似文件的有效反思。

像海軍研究生院(NPS)這樣的海軍教育機構是按照這些思路進行反思的一個重要場所,戰術訓練小組也是如此: 海軍研究生院可以開發和教授適當的知識,而戰術訓練小組可以將其轉化為有效的程序和實踐。這可能代表了我們研究者最重要的發現:新的知識、教育、培訓和實踐是JADC2成功的必要條件。

相應地提出了五項建議: 1)使用溝通矩陣來確定本研究中出現的JADC2要求的優先次序。2) 教導和指導組織領導者闡明和傳播明確的指揮意圖,這些意圖可以在DDIL環境中長期被理解和執行。3)通過任務指揮、戰斗節奏擴張和邊緣C2,學習并實踐海軍和聯合行動。4)記住,人仍然是JADC2中最重要的因素。5)通過沿著這些方向繼續學習,以及通過新的教育和培訓課程的開發,發展JADC2成功所需的新知識、教育、培訓和實踐。

進一步研究建議

有五個建議供進一步研究。

1)通信矩陣指出了有效聯合特遣部隊(JTF)的知識和信息在服務、單位、平臺和地理邊界之間流動所需的關鍵通信環節;它顯示了哪些環節受到被拒絕的、退化的、間歇的或有限的(DDIL)通信影響最嚴重。這為更深入地研究每個環節提供了機會--從相關人員、流程、組織和技術方面。

2)教導和訓練領導者表達和傳播明確的指揮意圖,使其能夠在DDIL環境下長期理解和執行,應該從聯合特遣部隊的戰斗節奏的擴張開始。DDIL可能需要聯合特遣部隊指揮官減少接收知識和信息的頻率,而在指揮和指導下級指揮官和部隊的機會之間,間隔時間也相應延長。訓練和實踐將是必不可少的。這就為開發相應的課程和演習提供了機會。

3)任務指揮可能被理解得相對較好,但仍不清楚在艦隊和各軍種中的實踐頻率和持久性如何。在知識和信息交流不那么頻繁的情況下,聯合特遣部隊和大多數下屬指揮部都會遇到戰斗節奏緊張的問題,而不同層次的指揮部可能會遵循不同的節奏。對于只習慣于24小時節奏的指揮部和部隊來說,這可能需要大量的調整和練習。這就為制定相應的課程和演習提供了機會。

另外,邊緣C2不太可能被很好地理解,然而對于指揮官和部隊來說,通過極低帶寬的DDIL通信模式來整合行動是至關重要的。C2領域已經積累了超過20年的關于邊緣C2的研究,但令人驚訝的是,很少有相應的知識能夠進入海軍的理論和訓練。這為開發相應的課程和演習提供了機會。

4)像JADC2這樣的項目很容易淪為技術工作的組合,這也是慣例。然而,JADC2在實現 "感知-決策-行動 "循環的自動化之前,還有很長的路要走(如果有的話)。這尤其適用于后兩個步驟:決策者和其他人必須對情況有所了解,而戰士和其他人則發起并執行相關行動。循環變得越快--快速循環代表了JADC2的明確期望,DDIL限制變得越差--嚴峻的環境代表了JADC2的明確期望,循環的每一步都變得更有挑戰性。這為進一步研究提供了機會。

5)這些進一步研究的建議都指出了知識差距。有些差距(如2和3)是相對明確的,可以通過開發更多的教育和培訓課程,以及相應的練習和實踐來填補,而其他差距(特別是1和4)則不太明確,需要進一步研究。

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

聯合全域指揮與控制(JADC2)代表了進行戰爭的一個歷史性轉變。這些變化通過技術進步和由此產生的指揮和控制的重新配置表現出來,其中許多都是新生事物。雖然JADC2的這兩個層面--技術和指揮與控制--仍在發展之中,但空軍可以通過改變組織文化來準備,這是支撐這兩個層面的基礎。空軍部門必須培養一種文化,這種文化是真正的不分領域的,讓合作伙伴有意義地參與到行動中來,接受殺傷網絡,并在一個連接豐富的環境中執行日常任務。

1 引言

美國空軍正處于轉型之中,因為它正在為與一個近似競爭對手的潛在大國沖突做好準備。最廣泛的變化之一將是實施聯合全域指揮和控制(JADC2)。美國軍方必須考慮這一變化對戰爭行動層面的影響,對空軍而言,戰爭行動層面體現在其空中組成部分和空中作戰中心(AOC)。

JADC2涉及建立一個復雜的連接傳感器和機器對機器接口的組合,它將整合服務組件、盟國和伙伴國以及動能/非動能戰爭領域。由此產生的新的不對稱優勢將保持美國的軍事優勢,就像1980年代的精確革命在后冷戰時代所做的一樣。因此,JADC2的對話在本質上是壓倒性的技術性的,并且集中在未來架構實現的狀態上。較少受到關注的是JADC2的巨大人力層面,以及為使這種不對稱優勢成為現實而需要飛行員和航空部門的文化變革。

如果JADC2要在作戰層面上取得成功,空軍部門必須對其組織內部的文化和技術變革給予同等關注。實際上,JADC2可以被設想為一個金字塔,其頂端是有前途的技術的精靈。然而,該技術牢固地建立在兩個更低和更廣泛的層次上:一個是敏捷的指揮和控制(C2)的中間層,另一個是由軍事人員及其作戰文化組成的關鍵基礎層。

組織文化是指導和告知所有團隊成員行動的價值觀、期望和做法的集合。要想實現轉型,必須盡早解決這個問題。正如一份分析報告所確認的那樣,"有必要盡早對飛行員進行戰爭新概念的教育,這可能需要改變組織結構和文化,隨著JADC2的成熟,教學計劃也應如此。" JADC2的技術可能存在于未來,但為這種新的戰爭概念做準備是今天的問題。

為了在JADC2中取得成功,航空部門必須培養一種接受聯合能力的文化,了解非動能過程,并將伙伴國家視為問題的解決方案。這是一種重視在盡可能低的水平上進行橫向合作的文化,并要求激進地分享信息,這樣最好的射手將有最好的機會打擊目標。此外,這是一種好奇心的文化,但這種好奇心是不斷尋找將敵人納入其殺傷網絡的最佳方式。

用金字塔的比喻可以進一步研究JADC2和它對空中部分的影響。JADC2金字塔的頂層代表技術和技術變革。中間一層代表JADC2的敏捷C2要素,以及這對空軍部門,特別是對其目前配置的AOC構成的組織挑戰。底層代表了優化JADC2文化的關鍵基礎。

這個文化層的意義對于空軍的作戰指揮訓練計劃(OCTP)來說是非常清楚的。作為第505指揮與控制聯隊的一部分,該計劃由一群作戰C2主題專家組成,他們通過重大演習和現實世界的突發事件對全球的每一個空軍部門進行指導和建議。本文的觀點部分基于與數百名高級領導人的對話,以及從這些發生在2019年至2023年的復雜事件中的實際觀察。

2 技術層面

美國防部指出,聯合全域指揮與控制的目的是 "在戰爭的各個層次和階段,在所有領域,與合作伙伴一起產生感知、判斷和行動的作戰能力,以相關的速度提供信息優勢。" 簡單地說,JADC2是一種將每個傳感器與每個射手直接聯系起來的手段,而不考慮服務、領域或合作伙伴。

美國防部強調以共享汽車服務Uber作為比喻來描述其對JADC2的期望最終狀態。與Uber使用應用程序和算法將乘客與最佳司機相匹配的方式類似,JADC2將使用應用程序和算法將目標與最佳武器相匹配,而不考慮服務、領域或伙伴國。JADC2的總體效果是實現快速觀察、定位、決定和行動(OODA)循環,以便快速做出C2決策,因為在大國沖突中,速度和準確性是最重要的。

空軍已經接受了先進作戰管理系統(ABMS)的概念來執行JADC2。這個概念提出利用云環境和新的通信方法來無縫共享數據,利用人工智能來實現由傳感器、C2系統和射手組成的物聯網之間的快速決策。空軍已經確定了使ABMS成為現實的四個關鍵因素:傳感網、先進的網絡、決策、當局和效果的交付。

2.1 傳感網

傳感網被設想為一個傳感器網絡,收集大量與平臺無關的、全領域的數據,以獲得并保持決策優勢。感應網格是平臺無關的,因為它不在乎什么平臺產生的數據--它可能是一架情報、監視和偵察(ISR)飛機、一艘海軍艦艇或一個社交媒體賬戶。網格也對產生信息的領域漠不關心;無論是空中、陸地、海上、太空、網絡、人類還是電子戰都不重要。感知網格群將由國防部平臺、愿意合作的國家和相關的商業來源組成。

2.2 先進網絡

JADC2需要一個靈活和有彈性的網絡,以便在所有組件和領域中實時傳輸數據。這個網絡必須能夠在一個有爭議的、退化的和操作有限的環境中運行。這種環境將需要多種途徑來抵御對手的網絡攻擊,如果它不能抵御退化,那么它必須能夠快速愈合或至少使其達到某種有限的能力。雖然網絡(傳輸)是關鍵,但同樣重要的是數據(內容)。數據標準對于先進的網絡是至關重要的。如果來自所有領域、部門和伙伴國家的節點要共享與戰爭有關的信息,他們的數據必須以一種方式結構化,使其普遍兼容。

2.3 決策

這一要素依賴于人機合作,對傳感網收集的大量數據進行分類,并以一種使決策更容易的方式呈現。聯合全域指揮和控制設想依靠人工智能和機器學習(AI/ML)來實現這一過程。一些例子可能是執行工業任務,如繪制實時作戰順序或匹配配備優化武器的動能平臺,以消滅一個動態彈出的目標。JADC2還設想了一個全球和所有領域的共同作戰圖景,與共同情報圖景相融合,以便在支持或執行戰斗的所有梯隊中實現快速決策和整合。

2.4 權限和效果

權限和效果交付的目標是將正確的武器與正確的目標相匹配。在一個全領域的環境中,正確的平臺和武器可能是網絡、空中、海上、地面火力,或任何從效果角度看最有意義的東西,以及任何在當時的物理范圍和連接狀態下最容易獲得的資產。為使JADC2發揮作用,必須存在利用其他領域、部門和伙伴國家的能力的任務授權。建立合同和任務類型命令以實現這些授權是必須在沖突前完成的事情。任務授權也需要討論如何在戰爭的作戰層面上控制所有領域的能力,特別是在與聯合對手打交道的時候。

先進作戰管理系統的聯合對應方--美國海軍的 "超配項目 "和美國陸軍的 "融合項目"--非常強調共同的數據標準,以便共享聚合火力所需的目標數據。海軍和陸軍正在尋找建立共同數據標準的方法,因為數據共享仍然是每個軍種內部和之間的一個挑戰。

"超配項目"正在開發一個新的艦隊架構,使用人工智能和有人/無人的團隊合作進行分布式海上作戰。海軍正在努力建立海軍作戰架構,使艦隊的每個部分都有一個共同的標準來交換數據并與其他部門建立互操作性。“融合項目”是陸軍的JADC2概念,旨在整合人工智能、機器人技術和自主性,以改善戰場態勢感知,將傳感器與射手連接起來,并加速決策時間線。

3 指揮與控制(C2)層面

在最近的一級演習、美國空軍的兵棋推演和實驗中,解決全域權限的需求已經成為一個共同的主題。聯合全域指揮和控制的橫向連接,即每個傳感器都與每個射手相連,這就提出了指揮和控制的問題: 誰做出射擊的決定?何時、何地、用什么?今天的C2結構將每個軍種和領域都放在自己的筒倉里,在那里他們按照聯合作戰指揮官或聯合部隊指揮官的要求平行工作。然而,目前這種C2結構被認為是過時的,對于未來大國沖突的預期速度、范圍和多領域性質來說太慢。在一個所有部門和領域都被連接起來并且速度是優先事項的時代,問題變成了:誰來指揮和控制所有領域的火災?這個問題的答案對航空部門的飛行員有巨大的影響。

空軍的轉型包括對其口號的改變。作戰級別的戰士們不再把 "集中控制和分散執行 "作為他們的理論,而是把 "集中指揮、分散控制和分散執行 "作為前進的方向。分布式控制的引入是為了將控制與指揮分離開來--事實上,有些人已經將其稱為 "控制和指揮"--作為一種手段,以便在JADC2環境中更好地運作,在這種環境中,單一的C2節點被削弱或破壞,控制實際上可以在許多地方發生。分布式控制在以下情況下是有意義的:多個控制節點共享一個無處不在的共同作戰圖/共同情報圖;人工智能/ML協助將目標與武器相匹配;單一、集中的C2節點是一個誘人的目標;以及速度是關鍵。

自2018年以來執行的杜利特爾游戲和陳納德兵棋推演代表了更好地理解全域作戰以及對控制和指揮的相關影響的努力。這就是討論敏捷控制和綜合指揮等新概念的地方。敏捷控制利用多個節點在整個作戰環境中實施空戰管理,而不僅僅是空中作戰中心或一個以平臺為中心的C2節點,如E-3哨兵機。綜合指揮探討了飛行員如何在作戰層面上承擔起對所有領域的火力--如網絡、太空和海洋--的權力,以起訴戰斗空間中關鍵的時間敏感目標。

這些和類似的概念將使飛行員從以空軍為中心的思維方式轉變為以空軍為優化的思維方式,這種區別是著眼于其他領域來實現空軍目標。研究實施綜合指揮的實際手段導致了新的組織概念,如全域作戰能力(ADOC)和使用共同任務控制中心(CMCC)。

在2021年和2022年,空軍部門對ADOC概念進行了試驗。例如,Keen Edge 21演習--美國印太司令部的演習--通過將空中作戰中心作為全域作戰能力進行試驗,看看空中部門如何在前沿地點同步執行聯合職能。其他航空部門已經探索了這樣的情景:空中作業中心將成為ADOC,指揮和控制聯合行動特定階段的全域火力,例如在戰役的開始階段摧毀敵人的防空系統。

定義未來的控制和指揮機構對于確定ADOC的形式和功能至關重要,因為其指導多領域和多軍種能力的能力將是其存在的核心。正如Keen Edge和Chennault游戲所表明的那樣,對ADOC結構、它的幾種作用以及它在AOC梯隊中的位置的堅實定義將是重要的討論點。例如,ADOC是否只是取代戰區指揮官的聯合行動中心?或者全域作戰能力是一種分布式能力,其節點從戰斗的前沿一直延伸到美國本土的避難所?如果控制權在整個C2結構中轉移,那么如何以及何時轉移控制權就需要更多的博弈和測試。

來自美國本土的指揮和控制的一個例子是位于加州比爾空軍基地的共同任務控制中心。在最近的演習中,CMCC被強調為JADC2的推動者,最引人注目的是在美國印太司令部兩年一度的聯合野外訓練演習 "勇敢之盾2022 "中。CMCC是一個先進的戰術戰斗管理C2原型,設計用于有爭議的、退化的環境,并打算成為戰區空中控制系統的成員,這是空軍指揮和控制空中力量的機制。在 "勇敢之盾 "行動中,該中心提供了改進關鍵的C2和戰斗空間感知功能的能力--包括在分布式C2節點上保持超視距的目標監護,減少電子戰斗命令更新所需的時間,以及快速傳播敵人的位置以實現火力聚合。

共同任務控制中心可以進入更高的安全通信通道,使其能夠利用美國空軍和美國網絡司令部的全域能力,并且比AOC或可能的前沿ADOC具有更大的透明度。因此,CMCC可以成為一種能力,為空中部分提供空間和網絡任務,與空中機動相結合,并清洗來自空間和網絡的較高機密信息,以便根據需要將其納入較低機密的戰術戰斗中。

有了這些潛在的能力,許多人很想摒棄空中作業中心和戰爭的作戰層面,而選擇設想中的戰術全知。雖然這種想法在戰區戰役計劃的背景下是短視的,但很明顯,空中作戰中心必須隨著新環境的變化而改變。行動層面的C2需要更加強調指揮官的意圖和基于條件的權力。在這樣的環境下,空中部門必須對如何刻意規劃C2以實現分布式控制進行重大思考。

3.1 空中作戰中心(AOC)的挑戰

批評者指出,當涉及到JADC2和分布式控制的時候,空中作戰中心是過時的,而且構造不良。這種批評也延伸到了空中任務指令(ATO),其72小時的時限常常被描述為太慢、不靈活,而且這種模式更適合于20世紀末的 "沙漠風暴 "作戰,而不是21世紀的南海作戰環境。雖然這些批評沒有充分考慮到空中作業中心的動態目標定位和臨時任務分配方法中固有的靈活性,以及行動層面規劃的基礎重要性,但空中作業中心確實存在結構和文化上的挑戰,在美國迎接JADC2的未來時必須加以解決。

動力偏見。空中作戰中心和航空部門人員對炸彈有偏見。雖然今天肯定會出現非動能目標,而且一直在改進,但今天的空中作業中心的思維、計劃、目標和武器設計的比較規模嚴重偏向于動能。由于文化、人員、理論和程序都偏向于從空中平臺投放動能武器,所以對非動能效果的影響很大。

空軍部門的領導人主要是從戰斗機背景中選拔出來的,這使得對太空、網絡和其他非動能的知識和舒適度比塑造領導人成長的動能經驗要低得多。擅長動能效應并不是一件壞事,但在發展成為一支全領域部隊的背景下,擁有如此強烈的領域偏見的領導人是一個必須解決的挑戰。

戰斗節奏。72小時的空中任務指令周期強化了動能偏向,當然在設計時也牢牢考慮到了飛機。全領域的能力,如網絡、空間和信息戰,不一定符合72小時的周期,在大多數情況下,其規劃時間表遠遠超過這個時間框架。例如,陳納德兵棋推演已經考慮了如何將8天的非動能效應(NKE)計劃周期與ATO周期合并起來。這種戰斗節奏的不匹配導致非動能效應被忽視,通常不能很好地整合到航空部門的規劃和執行中。如果考慮到聯合、機構間和合作伙伴的規劃時間表,整合和利用的挑戰就會成倍增加。在推進JADC2的過程中,調整不同的規劃程序和時間表將是一項關鍵的任務。

以空中力量為中心。空中作業中心的人員很少有知識和專長來詢問有關聯合、全域和伙伴國的能力,更不用說如何計劃和協調它們的整合。許多飛行員在進入空中作業中心時沒有任何聯合行動的經驗,有些人是初級甚至是第一任飛行員。他們的聯合思考往往包括如何整合服務或合作伙伴的飛機,而通常不涉及,例如,如何使用海上或地面部隊行動來代替空中力量或支持空中機動。因此,對非空軍能力如何實現空軍目標的理解,在今天的空軍部隊中往往不存在或不提倡。

缺少權威。缺乏對聯合、全域和伙伴能力的任務授權,往往是空中作業中心偏重于動能、以空氣為中心的戰斗節奏,以及缺乏聯合視角的原因。空中作業中心的專業人員經常從 "我的ALLOREQ(分配請求)是什么?"的角度思考問題,它包括從其他部門和合作伙伴那里分配給空中部門的飛行任務,以便在空中任務單上進行任務分配。這種思維方式當然是一個單一領域的死胡同。

但這無疑是一個公平的觀點,即AOC應該審查他們需要哪些權限才能真正成為全域,以及在適當的規劃和同步的情況下,他們與非空軍能力的關系可以增強任務。許多航空部門的飛行員認為他們必須控制某些東西才能使用它,但這種自我限制應該被最小化。隨著軍隊發展到JADC2時代,從作戰指揮部借來有限的權力,或者與網絡或海洋能力簽訂支持/支援合同,可能是提高AOC認識、理解和權力的途徑。

人在回路中的重要性。與美國防部的其他部門一樣,AOC的專業系統很少有機器對機器的連接。因此,有許多人必須在應用程序之間手動移動信息,以實現查找、固定、跟蹤、瞄準、接觸和評估(F2T2EA)過程。這種結構是造成執行動態目標等時間敏感活動的摩擦和缺乏速度的主要原因。

新的AOC武器系統工具,如Kessel Run,實現了機器與機器之間的數據傳輸,但它仍然無法從非Kessel Run系統中獲取數據。來自情報相關應用程序和空中機動性相關系統的數據,對AOC的功能都很關鍵,但與Kessel Run沒有機器間的聯系。這種差距使得關鍵數據的輸入必須由人工完成,這個過程很慢而且容易出錯。使JADC2成為現實的關鍵是制定聯合通用數據標準,允許 "單次輸入,多次輸出"。換句話說,數據只需輸入一次,然后通過機器對機器的連接擴散到整個系統中需要的地方,而不是由人在環形的數據輸入。

YESFORN。機器對機器的問題因安全和分類而進一步復雜化。AOC生活在秘密計算機系統中,但許多全域能力需要通用任務控制中心的絕密或特殊技術操作(STO)訪問。這加劇了整合能力和規劃周期的問題,促成了陳納德系列所描述的 "非動力性故障"。再加上伙伴國的安全、系統要求和共享,問題就會變得成倍的困難。

至少,AOC需要在可秘密釋放的水平上進行溝通,以整合他們各自的伙伴國。正如空戰司令部指揮官馬克-凱利將軍所說,我們需要用YESFORN來取代NOFORN(禁止外國訪問)22,在安全和分類方面沒有優雅或簡單的解決方案,但AOC必須努力提供一個平衡。

4 基本文化層面

聯合全域指揮和控制是如此的全面和雄心勃勃,以至于它可能會讓人不知所措。金字塔頂端的技術尋求改變傳感器、機器對機器的接口和數據結構,通過改變已知的作戰指揮和控制的本質,導致金字塔中間層的改變。許多航空部門對正在進行的ABMS技術開發和機器對機器的信息流進行了充分的投資,通過大量的作戰戰爭應用。同樣關鍵的是,通過讓飛行員在認知和經驗上準備好掌握JADC2的要求來確保基礎層。航空部門可以通過關注人和培養JADC2文化使他們的組織更接近這個愿景。

4.1 文化偏見

組織文化是任何轉型的基礎層,包括航空部門的轉型。JADC2的核心是通過橫向連接,使從業人員能夠作為一個統一的整體來感知、理解和行動,從而擁抱聯合和伙伴的能力。這樣做的必要性并不新鮮。在2003年入侵伊拉克的行動中,聯合和伙伴的整合也很重要。但是,20年的低強度沖突已經使常規部隊僵化,并形成了低節奏的爐灶。今天,對聯合和伙伴國家整合的需求和2003年一樣重要。現在唯一的區別是,如果沒有真正徹底的整合,風險不僅僅是失去一場區域沖突的選擇,還包括失去一場大國戰爭的需要。

下面的建議如果單獨來看既不激進也不具有啟示意義,但整體大于部分之和,代表了方法上的重大轉變。空軍的作戰指揮訓練計劃經常發現,組織的卓越性不是一種發現的行為,而是一種記憶的行為。需要提醒各組織在改變文化的過程中應用基礎知識。這涉及到領導層的重視、培訓以及對建立肌肉記憶的重復的坦誠承諾。

特別是,空軍應該把重點放在建立文化基礎上,即組織的價值觀、期望和實踐。對于JADC2來說,價值觀、期望和實踐應該集中在:1)與空軍和非空軍的團隊和組織合作;2)建立全領域的關系;3)經常進行戰斗演習,將這些團隊、組織和關系轉化為能夠實現精心排練的殺傷網的過程。通過這種方式,空中部門可以開始真正整合非空中力量的能力,如空間、網絡和信息,以及聯合和伙伴國家的能力。

與這些全領域的對應方建立關系,了解他們的能力和時間表,并練習如何融合這些火力,現在必須在危機前完成。試圖在危機或戰爭發生時再做這件事,簡直太晚了。JADC2的文化是一種重視好奇心、學習和與組織外的人接觸的文化。JADC2要求航空部門成為價值包容和領域無關的合作伙伴,關注殺傷性網絡并尋求機器對機器的連接。

對于JADC2來說,在文化上關注合作伙伴和領域不可知意味著首先要有一個聯合展望。空中部分是空軍的聯合接口。盡管這種聯系很重要,但很少能找到有聯合經驗的空軍人員。這通常會導致工作人員的文化幾乎只從空軍的能力和動能的角度考慮問題。JADC2要求從業人員以多領域的方式進行思考,類似于一個聯合特遣部隊。空軍人員必須了解陸軍、海軍、特種作戰和其他能力以及與他們的平臺、火力、情報、通信、目標和其他方面有關的任務分配過程:

作戰級]C2的實踐者必須能夠超越他們的戰術 "原生家族 "武器系統,并理解各種聯合和聯盟部隊如何能夠配合到一個連貫的機動計劃中。在[AOC]中的空中規劃人員在空中聯合行動規劃過程中接受了專門的培訓,但也支持由聯合部隊總部執行的平行聯合行動規劃過程。因此,他們必須熟悉多種聯合行動和職能行動的概念、學說和術語。

培養JADC2的文化意味著培養一種聯合特遣部隊的文化,在這種文化中,陸地、網絡和海洋能力在解決問題時與空中力量一樣容易想到。這種強調必須要求與聯合對應方進行面對面的互動并建立關系;了解彼此的能力和程序;并在盡可能低的水平上找到整合和協同的方法。這可能意味著建立動態目標演習,規劃多領域的ISR活動,或將其他部門的官員分配到航空部門的崗位上。

而一旦空軍人員找到了這些與非空軍伙伴的整合和協同點,他們應該經常進行聯合戰斗演習,以建立工作人員的肌肉記憶。這些與聯合伙伴一起進行的頻繁戰斗演習的重要性怎么強調都不過分。在危機前像聯合特遣部隊一樣思考,連接聯合團隊,并在頻繁的戰斗演習中建立起信任關系,是JADC2成功的前提條件。

4.2 伙伴國

在文化上關注合作伙伴意味著擁抱與美國目標相同的關鍵盟友和合作伙伴。伙伴國可能會帶來精致的能力和授權,使他們能夠比航空部門更容易和更快地實現共同目標。與聯合伙伴一樣,飛行員必須接受伙伴能力的教育,了解他們的任務分配(或要求)過程,并建立個人關系,通過頻繁的戰斗演習變得更加牢固。

除了飛機之外,航空部門的飛行員應該了解伙伴國家的專長和渠道,無論是網絡、人類情報、海事,還是公開的信息。然而,建立這種危機前的關系,由于技術互操作性和對外披露的額外挑戰而變得復雜。頻繁的整合所帶來的團隊建設通常受到合作手段不足的阻礙。

除了共同的系統、伙伴網絡和語音線路外,航空組件應努力與合作伙伴擁有強大的視頻電話會議和聊天連接。然而,擁有強大的通信網絡并不僅僅是一個檢查清單項目。這些通信必須是相關的并經常使用。這些合作伙伴的通信節點應該被飛行員持續地激發出來,在日常操作中,而不僅僅是在演習活動中,將整合到最低水平。

使伙伴整合的問題更加復雜的是對外披露的困難。在每一次危機中,與伙伴國家分享的必要性是最重要的。然而,在這種危機中,往往缺乏對外披露官員的數量和預先安排的、快速移動的分享安排。

JADC2文化將要求與伙伴國進行徹底的共享,這意味著要攻擊那些善意的安全專業人員設置的神圣障礙--當共享需求的信號在當地出現時,可能會被最好地起訴。例如,在AOC操作層與合作伙伴一起工作的絕密/敏感機密信息的描述,在以前可能是不可想象的,但如果美國要贏得未來的大國沖突,這種情況可能會成為一種必要。因此,空軍必須堅持強有力的和技術上冗余的通信,使伙伴國的通信成為常規的、低水平的,最好是面對面的。

4.3 領域不可知

非動能效應。連接團隊、建立關系和演練戰斗行動的必要性尤其適用于非動能效應的整合。非動能效應的時間和權限與動能效應的時間和權限有很大不同。為了做好戰爭準備,必須在危機前熟悉和實踐這些過程。建立一個熟悉網絡和信息戰的平臺文化需要運用和規劃這些火力,作為當今現實世界大國競爭的一部分,而不僅僅是在概念上或演習中。

例如,在危機前制定具體的進攻性網絡行動概念(CONOPs)的空中作戰中心必須為他們的工作指定注意事項,因為空中部門無權批準網絡火力。這一權力由美國網絡司令部及其下屬單位保留,并通過戰區作戰司令部協調。盡管如此,制定進攻性網絡CONOPs的AOCs可以為空軍人員創造一個教育工具,為動能和NKE規劃者創造一個焦點,為作戰指揮部創造一個預期的行動計劃,為網絡火力鏈中的職能部門創造一個明確的意圖--所有這些都可能導致網絡能力更容易與空中機動結合。

另一個例子是,在危機前的競爭活動中,航空部門人員與聯合和伙伴國家的網絡或信息戰規劃人員一起使用真實世界的多域ISR包或多域靈活威懾選項。這將建立起可以在戰時利用的實際經驗和組織關系。在使用NKE方面尋求戰斗演習,并與伙伴國的小組一起嵌入現實世界的規劃和執行,將為戰時的領域無關的火力創造良好的路徑。

全球一體化行動。聯合全域指揮和控制對全域前景的要求將鼓勵空軍人員在空軍部門之外,甚至在戰區地理邊界之外尋求解決空中力量問題。空軍目標可能位于網絡和空間領域,在空軍動能效應的物理范圍之外,或者在責任區之外。因此,該目標可能無法在該AOC的空中任務指令中被起訴。許多有傳統觀念的飛行員認為,僅僅因為一個目標不能由他們的ATO提供服務,所以這不是他們的工作。但在這個全球一體化行動的時代,所有作戰指揮部(及其空中部門)都在一起工作,不分地域和領域,共同瞄準敵人。

在JADC2的文化中,如果一個航空部門對一個它自己無法采取行動的目標感興趣,那么它仍然會投資于對該目標關鍵弱點的詳細分析,即使只是為了有效地游說將其列入另一個作戰司令部或伙伴國的聯合目標名單。受過JADC2教育的飛行員將本能地進入全球一體化行動的領域,并理解美國網絡司令部或美國太空司令部的范圍和能力,因為他們尋求任何必要的手段來向敵人提供效果。

4.4 殺傷網

擁抱它。注重文化伙伴和領域不可知的意義在于獲得更高的殺敵效率和效果。擁抱殺傷性網絡意味著擁抱情報、監視和偵察,這對航空部門來說意味著分布式通用地面系統(DCGS)。直到幾年前,DCGS只專注于利用機載ISR收集的原始情報。2020年1月,第480情報聯隊啟動了 "DCGS Next Gen",強調對空中組成部分的平臺無關的深度分析支持。這種支持是以分析員開發小組的形式出現的,這些小組專注于需要深度專業知識的空中部門情報問題。

DCGS通過專注于數據服務和實現共同情報畫面和共同操作畫面的能力來支持先進的戰斗管理系統和JADC2,以促進快速OODA循環。DCGS也對傳感網進行了大量的投資。該系統正在開發用于快速定位和遠程殺傷鏈概念的情報應用,使其成為JADC2的融合引擎,成為加速與殺傷網相關的決策的關鍵推動者。因此,JADC2培養的飛行員將更加了解DCGS的活動,并將尋求將其納入重大演習、戰斗演習和靈活的反應方案中。

演習吧。連接組織、建立關系和戰斗演習一起構成了聯合全域指揮和控制的筋骨。如果這些都是有目的的和習慣性的,就會形成肌肉記憶,使所有領域的快速和大規模的戰斗過程變得更加清晰。JADC2的技術發展追蹤了機器到機器的信息從應用到應用和傳感器到射手的流動。然而,JADC2的人的方面需要通過這些過程追蹤殺傷性網絡信息的流動。通過經常一起進行戰斗演習,擁有全域隊友的飛行員將更好地確定整合全域殺傷網的最有效路徑和流程。

尋找最佳路徑和流程應自下而上地進行,但飛行員們需要反復地去發現它們。例如,動態目標體驗式訓練可以通過藍旗或海王星系列的演習獲得。但這些活動很少,每18至24個月舉行一次。這對于建立組織的肌肉記憶來說頻率太低了。JADC2的文化是由那些為頻繁的戰斗演習制定自己的程序并真正測試他們的殺傷力的航空部門創造的。這方面的一個例子是F2T2--發現、固定、跟蹤、目標--這是空軍殺傷鏈F2T2EA的第一部分,去掉了參與和評估。這些都是自我生成的演習,練習實際的而不是模擬的殺傷網,例如,海上和地面火力、伙伴國和全域能力,如網絡。

一些空軍部門通過使用多域ISR包對現實世界的目標進行F2T2,所獲得的情報推動了多域的目標選擇過程。作戰和戰術C2、機器對機器數據共享、服務組件程序和全域規劃考慮都是針對一個真實的、會呼吸的、有自己思想的移動目標而進行的。上面描述的F2T2演習倡議是巧妙的,因為它將真實世界的要求與實際的聯合/盟軍/全域目標進程結合起來,并且每年可以發生多次。這種頻繁的戰斗演習可以找到直觀的JADC2殺傷路徑。JADC2技術不應推動這些殺傷網絡進程。空中作戰中心的中低層在得到全域和伙伴國的理解、整合和頻繁的戰斗演習的信息后,完全能夠確定正確的路徑。

4.5 連接驅動

完全形成的JADC2結構的傳感網假定機器對機器的橫向連接在許多平臺之間以速度和規模共享數據,但這顯然不是今天的現實。盡管存在這一不足,但對于建立JADC2文化的飛行員來說,尋求機器連接的方法并消除數據共享的障礙是至關重要的。例如,在2021年夏天的海地聯合特遣部隊救援行動中,空軍南部聯合航空部門協調部門連接了來自海上船只的雷達圖像,以便在AOC中顯示。來自空中和海上領域的幾位通信員必須一起工作,在一天左右的時間里,雷達圖像就完全整合了。

當JADC2完全成熟時,這將自動發生,但今天它可能需要高級領導的強調才能發生。重要的是各級領導要設定一個期望,即飛行員必須始終努力識別障礙,并與聯合和伙伴國家的成員建立工作聯系,不管是什么主題。無論是雷達饋電還是情報收集,這些聯系將證明是JADC2成功的基礎。

紅點測試是有用的工具,太平洋空軍和美國駐歐洲空軍都用它來追蹤F2T2EA殺傷鏈中機器對機器的連接。紅點圖追蹤了從ISR傳感器到戰術射手的數據流以及中間所有的情報和操作應用。該圖顯示了每一個必須由人工將信息從一個應用程序轉移到另一個應用程序的情況,每一個都有一個紅點的注釋。

觀察殺傷網絡上的紅點數量,可以得到一個需要自動化的數據連接的量化清單。每次機器與機器之間的連接被軟件開發人員精心制作后,紅點就會被移除。紅點測試是識別和量化模擬連接的有效機制,使航空專業人士能夠更清楚地思考他們數據的機器流。正因為如此,"單輸入,多輸出 "應該成為大多數精通JADC2文化的空軍人員的重點。

一個以合作伙伴為中心的、與領域無關的、擁抱殺傷性網絡的、連接驅動的航空組件文化將為JADC2的扎根提供豐富的土壤。建設文化意味著采取行動,領導人應該把重點放在確保聯系、發展關系和要求戰斗演習上,因為它們構成了JADC2金字塔的必要基礎層。現在專注于建設這種文化將有助于指導JADC2技術的發展,并以最有利于殺傷網絡的方式刻意規劃敏捷的指揮和控制。建立與聯合社區、伙伴國家、全球一體化、以行動為重點的實體以及分布式共同地面系統的關系、知識和肌肉記憶,將使空中力量在任何大國沖突中取得成功。

5 結論

聯合全域指揮與控制是一個以技術為頂點的金字塔。但JADC2不僅僅是無數的技術解決方案。為了有效,處于頂層的技術必須有一個堅固的中間層的指揮和控制。這種C2可以是戰術性的,也可以是操作性的,必須提供靈活的控制和綜合指揮,使飛行員不被限制在空中領域或被束縛在一個單一的、以平臺為中心的C2節點。

雖然這些技術和C2變化可能會在不久的將來出現,但空軍現在面臨的任務是建立和成熟JADC2金字塔的基礎層--文化。作為JADC2基礎的組織文化是空軍領導人今天必須解決的問題。這種變化正在進行中,特別是在今天的空軍部門的年輕成員中,他們創造了像F2T2s、全域CONOPs、挑戰理論的出版物以及構建空中作戰中心的新方法等創新。展望未來,空軍有責任以一種使空中力量與其他各領域同步的方式建立空中力量組織,使OODA循環和相關效果的集體產生明顯地更快、更平坦、更有效。

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(2020年2月5日,美海軍陸戰隊網絡空間司令部的海軍陸戰隊員在馬里蘭州米德堡的網絡作戰中心觀察計算機操作)

二十一世紀最近的一些沖突,如2014年的克里米亞,2020年的第二次納戈爾諾-卡拉巴赫戰爭,以及2022年正在進行的俄烏戰爭,都表明了戰場上信息的重要性。雖然對信息的理解在戰爭的各個層面和整個沖突過程中都是至關重要的,但在作戰和戰術層面的概念化卻是一個挑戰。隨著向多領域作戰(MDO)的轉變,在即將出版的條令出版物--戰場手冊(FM)3-0《作戰》,陸軍條令出版物(ADP)3-13《信息》的支持下,陸軍開始努力解決如何實現信息優勢以擊敗敵軍并實現目標。

圖1. 對作戰環境的整體看法(圖自聯合出版物5-0,聯合規劃[2020])

為了成功地滿足MDO的要求,即決策主導權,信息將需要成為所有作戰功能的規劃過程的一個核心方面。為了確保這一點,FM3-0草案提出了一種將作戰環境(OE)可視化的整體方法。此外,ADP 3-13草案詳細說明了如何通過五條努力路線實現信息優勢。雖然從聯合部隊的角度來看,陸軍新的作戰環境模型是一個改進,但需要有一個更好的方法來概念化信息在每個作戰功能中發揮的作用。更新陸軍的框架可以使信息在整個作戰功能中得到整合,同時允許各級按照任務指揮的原則進行靈活和知情的決策。這一更新的框架釋放了信息在規劃過程中的全部潛力,并最終實現了任務的執行。

表. 聯合/軍種對信息優勢/信息戰定義的比較

理解作戰環境(OE)中的信息

目前,聯合出版物5-0《聯合規劃》中對作戰環境的聯合觀點做了最好的介紹,圖1。一個重要的區別是,該模型將信息環境(IE)描述為作戰環境的一個獨特部分。此外,聯合模型將信息環境分解為三個維度(物理、信息和認知),并包括網絡空間領域。從聯合的角度來看,信息目前正在接受更新,即將發布的聯合出版物3-04《信息》,部分原因是在2017年將信息增加為一項聯合職能。這次更新并沒有改變聯合部隊如何理解信息環境的核心概念;然而,有一些小的變化。相比之下,陸軍新興的OE概念更有助于整合信息。如圖2所示,陸軍的模式是真正的整體性的。陸軍沒有單獨的信息環境,而是將物理、人類和信息層面視為存在于每個作戰領域中。換句話說,沒有必要有一個單獨的信息環境,因為信息在每個領域都是存在的,而且是持久的。雖然聯合模式中表達了信息環境與操作環境完全整合的想法,但陸軍故意刪除了明確命名的 "信息環境",這有助于提供清晰的信息能力并防止偷工減料。最終在MDO期間,軍隊可以通過這些維度實現對敵人的相對優勢,包括信息優勢。

圖2. 新興的陸軍作戰環境概念(《戰地手冊》3-0,作戰[即將出版])

獲取信息優勢的途徑

無論采用哪種方法來處理作戰環境或IE,有一點是明確的:信息是規劃過程的一部分,對有效決策至關重要。這可以從所有軍種用來描述信息在作戰和戰術層面的作用的定義中看出。然而,就像聯合部隊和陸軍對OE的看法的細微差別一樣,聯合部隊和各軍種對什么是信息優勢也有一些明顯的區別。下表顯示了各軍種和聯合部隊在理解信息優勢方面的各種方法。

盡管存在差異,但所有這些定義的核心都是信息對決策過程至關重要的觀點。然而,同樣重要的是,這些定義都是在與另一行為體競爭的背景下談論決策。在促進友好決策的同時擾亂對手的決策的能力是信息優勢的核心。這種競爭的理念在FM3-0草案中提出的陸軍決策優勢概念的圖示中得到了明確的闡述,見圖3。

圖3. 決策主導權和決策周期的競爭(陸軍條令出版物3-13,信息[即將出版])

正如所描述的那樣,陸軍的方法使用了作戰過程,特別是指揮官在作戰過程中的作用(理解、可視化、描述、指導、領導和評估,或稱UVDDLA),來描述這個決策周期。正如ADP 5-0《作戰過程》所概述的,作戰過程是指揮和控制的框架,指揮官的核心作用是 "推動必要的概念和詳細規劃,以了解他們的作戰環境;可視化并描述行動的最終狀態和作戰方法;做出并闡明決策;指導、領導和評估行動";這可以從圖4看出。重要的是,ADP 5-0指出,"行動過程的目標是做出及時和有效的決定,并比敵人更快地采取行動"。然而,在行動過程中使用UVDDLA作為信息優勢的框架是有缺陷的,原因有幾個。首先,最重要的是,雖然作戰過程的核心是做決定,但作戰過程本身并沒有對決策如何發生給出額外的見解。因此,在圖3中,與作戰功能的聯系并不明顯,因為這些功能要么加強了決策周期,要么降低了決策周期。圖中顯示了作戰功能的作用,但卻沒有說明如何發揮這一作用。最后,與其他決策框架不同,作戰過程直接與陸軍的指揮和控制方法聯系在一起。這種缺乏通用性的情況意味著它沒有靈活性,不能照搬和應用于理解對手的決策過程。應該指出的是,在決策主導權定義的早期迭代中,作戰過程并不是用來描述決策過程的。詹姆斯-麥康威爾將軍在他的參謀長一號文件中指出,"決策主導權是一種理想狀態,在這種狀態下,指揮官比對手更快、更有效地感知、理解、決定、行動和評估[SUDAA]。" 這種SUDAA過程在陸軍未來司令部關于決策主導權的小冊子中得到了形象的描述,見圖5。使用這個定義比使用行動過程有幾個好處。首先,信息在做出更有效的決策中的作用很容易被應用到這個過程的 "感覺和理解 "部分。第二,雖然這個過程本身是由指揮官在指揮和控制過程中使用的,但SUDAA過程卻沒有那么嚴格地只與指揮官聯系在一起。

盡管有了這些對行動過程的改進,SUDAA的理念仍然沒有得到完善。然而,它顯然受到了另一個決策框架的啟發,這個框架更加成熟,也可以應用于整個作戰職能和所有組織層面,即由退役的約翰-博伊德上校創建的方向-觀察-決定-行動(OODA)循環。

圖4. 作戰過程 (圖自陸軍條令出版物5-0《作戰過程》[2019])

利用OODA循環獲得信息優勢

博伊德的OODA循環經常被簡化;然而,圖6中的完整版本則突出了決策的復雜性。這種復雜性集中體現在定位步驟上,博伊德將其稱為 "大O"。空軍戰爭學院的Grant Hammond總結了定位步驟的重要性。

圖 5. 感知、理解、決定、行動、評估框架(圖來自 AFC小冊子71-20-9,《陸軍指揮與控制2028的未來概念:追求決策主導》 [2021])

它是遺產、文化傳統、以前的經驗、教育和新信息的混合體,以及隨之而來的分析和綜合。這些都是一套復雜的過濾器,對各種刺激的行動和反應進行調節。在處理所有這些信息時,會形成一個反應菜單。然后對這些反應進行分類、分析和綜合,以做出關于首選程序的決定。

同時注意到,定位步驟是指導和控制人們如何在其環境中觀察和行動。所概述的方向與陸軍對人的層面的理解完全吻合。正如ADP 3-13草案中所概述的,"人的層面包括個人的推理、情感和行為,以及群體互動的更廣泛的社會背景,包括文化、群體身份和社會權力動態。"

圖6. 博伊德的OODA環的擴展版本

通過將OODA循環框架整合到現有的信息優勢理念中,信息在決策過程中的作用重點更加明確。這個更新的框架可以在圖7中看到。雖然OODA循環在每個步驟之間都有持續的反饋,但信息在觀察和定位步驟中發揮了巨大的作用。因此,通過特別關注這些步驟,陸軍能夠更好地構思如何將各種作戰功能納入規劃過程以實現信息優勢。

這個框架使每個作戰職能部門能夠更清楚地看到他們在加強或削弱決策周期方面的作用。例如,網絡電磁活動可以用來降低對手的觀察部分(如干擾敵方雷達的電磁攻擊),也可以在定位步驟(如操縱數據的網絡效應)。正如上面的例子所示,有時這些角色的定義非常明確。情報作戰職能部門的人不會對他們在支持友軍OODA循環的觀察和定向步驟方面的影響感到驚訝。然而,其他作戰職能部門在信息方面有更微妙的影響。以維持為例,當陸軍更新其陸軍預置庫存(APS)時,維持對敵方決策的影響。它通過使陸軍的供應和移動更加迅速而使敵人的觀察變得復雜。同樣,使用APS可以影響敵人的方向,因為它要求他們現在將APS能力納入他們的決策。這些對敵方決策周期的看似微小的干擾可能足以在短時間內獲得優勢。歸根結底,納入OODA框架意味著在計劃期間,每個作戰功能都應考慮它們如何影響觀察和定位步驟。

圖7. 更新FM3-0框架與OODA循環

結論

為了充分實現MDO的要求,軍隊需要了解如何實現信息優勢。這種理解始于一個堅實的框架。FM3-0的更新和即將發布的ADP3-13是正確的第一步。然而,任何信息優勢框架要想被采納,都需要與戰備狀態和作戰功能明確聯系起來。如果沒有這種聯系,信息優勢的規劃將繼續被那些習慣于處理信息的群體所壟斷,而不是按照要求在整個部隊進行。雖然陸軍對OE的做法比聯合部隊目前使用的模式有所改進,但ADP 3-13草案在提供一個明確整合信息和各種作戰功能的框架方面存在不足。陸軍需要一個更新的框架,納入約翰-博伊德的決策理論和他的OODA循環。作戰功能的作用是加強友軍的決策周期或削弱對手的決策周期。通過將信息優勢的核心目標設定為更有效的決策的助推器,軍事人員可以將他們在信息層面的影響概念化,而不考慮作戰功能。這種影響,以及大多數信息優勢活動,都集中在OODA循環的觀察和定向步驟上。這種明確的重點,嵌套在決策框架內并與MDO的必要條件相聯系,使每個作戰職能部門能夠在復雜的作戰環境中有效地規劃信息優勢。

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引言

隨著空間領域對美國和海軍陸戰隊部隊變得越來越重要,該部隊已經做出了一些改變,但仍有很大的問題,以確保它為未來的作戰環境和在空間領域可能的新角色和責任做好準備。為此,其研究了以下問題:海軍陸戰隊的空間資產是什么?海軍陸戰隊有哪些組織和職位來解決其平等問題并制定其空間領域的戰略?在目前的空間發展階段,海軍陸戰隊有哪些更大的問題(挑戰和機遇)?我們在本信息備忘錄中對這些問題進行了簡要討論。

方法和限制

通過文獻回顧、與主題專家的討論以及對海軍陸戰隊與太空有關的職位的審查,審查了 "太空陸戰隊 "的發展。文獻包括國防部出版物、美國海軍陸戰隊的概念、海軍陸戰隊的指令、先前的CNA研究、陸軍出版物、新聞文章、美國空軍和美國太空司令部的文件。主題專家包括海軍陸戰隊總部(HQMC)三個副司令部--信息(DC I);計劃、政策和行動(DC PP&O)以及戰斗發展和整合(DC CD&I)--以及海軍陸戰隊部隊,美國太空司令部(MARFORSPACE),USSPACECOM的海軍陸戰隊服務部分的現任和近期的太空陸戰隊員。在本研究中,將太空陸戰隊員定義為任何在指定的太空職業技能持有者的崗位上的陸戰隊員,不管是在艦隊陸戰隊(FMF),在支持機構,還是在MARFORSPACE。空間職業技能的名稱包括1706,1786(目前是0540)和8866。只考慮軍官,因為在美國海軍陸戰隊中沒有士兵的空間MOS。

最后,有幾個注意事項,最大的是空間領域、USSF和USSPACECOM正在經歷許多變化,其他部門和中央指揮部正試圖為空間這個移動的目標進行組織。還注意到,當局和政策仍在審查和發展之中,指揮和控制結構仍在變化之中。

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NRP20財年廣泛領域研究[1]設計的數據戰略的目的是 "描述美海軍在未來分布式艦隊中如何分析和傳輸數據"[2]。[1]的作者還規定:"由于信息和知識的質量在很大程度上取決于數據管理,后者被美國防部的創新者視為聯合部隊戰斗空間中未來數字任務數據架構的基石,因為信息和知識的質量在很大程度上取決于它。" 在[1]中的最后一個分章 "未來研究領域 "中,作者總結道:"......執行這一戰略將使海軍能夠加入為支持JADC2和其他當前概念而制定的任何聯合數據。"

這項研究是一個機會,可以進一步推進一個想法,即早期提出的海軍數據戰略確實適合 "可加入"的要求。然而,關于JS J6為JADC2提供的 "數據管理 "戰略,團隊認為現在是時候從戰略角度來看待 "數據 "了。其認為JS J6將與最好的思想家合作,發展 "數據管理 "戰略,以支持過去和早期的數據戰略工作所規定的要求。其堅信,"數據管理 "戰略應該是重要的,但仍然是次要的,它為知識戰略提供了一個舞臺。其認為,后者并不是一成不變的,而是一個充滿活力的機制,為處于戰術邊緣的作戰人員和支持其行動的決策提供知識理解能力,從而在聯合戰斗空間中戰勝對手,在過于復雜和不確定的決策空間中戰勝對手。

作戰想在當前廣泛領域研究的 "導言 "部分分享的最后一個想法是,認識到任何數據戰略必須包括成為 "聯合 "戰略的規定。在JADC2發明之前,每個部門和機構都已經并仍在繼續作為一個 "聯合 "力量運作。海軍數據戰略是 "聯合 "的,因為海軍和海軍陸戰隊,除了少數可能的例外,都是以聯合的方式運作。然而,海軍一直在執行與陸軍和空軍等所有其他軍種共享的聯合任務。這同樣適用于海豹突擊隊,他們與特種作戰部隊(SOF)的其他部門協調努力。不言而喻,海軍與太空部隊以及諸如NSA、NRO和NGA等情報機構緊密結合。

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簡介

聯合全域指揮與控制(JADC2)概念在美國防部對未來戰爭的設想中越來越重要,并將在聯合作戰概念中發揮不可或缺的作用。它試圖將所有領域的眾多傳感器、決策者和射手連接到一個戰區范圍內,甚至是全球的戰斗網絡。JADC2的支持者認為,這一概念將在未來與俄羅斯等的沖突中為美軍提供決策優勢,使美軍能夠比對手更好地理解、更聰明地決策和更快地行動。

為了使JADC2按照設想的那樣工作,它將需要不同的和廣泛分散的系統相互無縫連接。指揮、控制、通信、計算和信息(C4I)系統實際上將作為JADC2的中央神經系統發揮作用。C4I能力不僅將形成連接一切的網絡架構,而且還需要對大量的信息進行理解,以幫助指揮官對戰場上發生的事情獲得 "指尖上的感覺"。盡管國防部近年來對C4I系統進行了大量投資,但這些努力主要集中在大型的、孤立的服務項目上。將這些在設計上不一定能相互操作的系統整合到一個聯合C4I架構中是一項艱巨的任務。

同時,JADC2的可行性取決于關鍵使能技術的成熟度。這些關鍵技術包括:5G通信,以實現海量數據的高速傳輸;人工智能,以解析和理解所有這些數據,然后幫助指揮官做出決策;云計算和邊緣處理,以使該架構能夠在高度分散和有爭議的戰場上發揮作用。整合零散的服務能力,成熟的新興技術,并將它們全部整合到一個有效的戰斗網絡中,這將是一項具有挑戰性的工作。

鑒于JADC2在美國防部未來計劃中的核心地位以及圍繞其發展的復雜性,決策者可以從更好地了解當前的情況中受益,因為關鍵的決策點,如23財年預算提交的最終確定和24財年服務計劃目標備忘錄(POM)的制定。為此,Govini應用決策科學--有針對性地應用機器學習和數據,將政府和商業市場數據融合在一起,闡明與三個關鍵問題有關的見解。首先,美國政府近年來在與JADC2相關的C4I能力和使能技術上花費了多少?第二,美國防部的哪些部門和其他聯邦機構資助了這些工作?第三,美國政府在這些能力和技術方面與哪些公司進行了合作?在美國防部最終確定其JADC2實施計劃時,從這一分析中獲得的洞察力可以為行政部門的高級領導人和國會提供關鍵的背景

主要研究結果

  • C4I的支出趨勢:在過去的五年中,每個部門都花費了數十億美元開發和采購自己的C4I系統。這些服務項目的高額支出,其中許多已經開始投入使用,這意味著該部將很難,甚至不可能簡單地取消目前的努力,重新開始一個單一的聯合解決方案。然而,如果沒有一個聯合C4I系統來統治它們,JADC2將取決于在眾多現有和計劃中的服務C4I能力之間建立互操作性。

  • 下一代C4I能力:自19財年以來,對JADC2的投資已經從采購轉向研究、開發、測試和評估(RDT&E),這可能表明國防部已經重新專注于開發下一代C4I能力,而不是采購現有系統。國防部在開發這些新的C4I能力時,必須著眼于互操作性,并從一開始就建立通用數據標準和協議。

  • 關鍵技術的進步:要使JADC2概念發揮作用,需要在人工智能、邊緣處理和5G等關鍵使能技術方面取得進展。但是,盡管近年來對這些使能技術的投資迅速增加,它仍然遠遠落后于開發主要C4I項目的支出。

  • 基礎研究:美國防部資助的與JADC2相關的新興技術領域的基礎研究,除了人工智能之外,相對有限。這可能表明,國防部越來越依賴私營部門來領導信息技術的早期研究與開發(R&D)。美國防部還可以尋求利用美國政府其他部門資助的早期研發工作,如國家科學基金會(NSF)。

  • 供應商狀況:雖然支持關鍵使能技術發展的供應商基礎包括許多創新公司,但這些努力大多是新生的,傳統的部門合作伙伴仍然主導著C4I系統的開發。美國防部面臨的挑戰是如何引導這些新興技術和開發這些技術的創新公司跨越 "死亡之谷",從研發階段到成熟的能力,并將其送到作戰人員手中。

聯合全域指揮與控制分類法

Govini聯合全域指揮與控制分類法闡明了國防部和其他選定的聯邦機構在17-21財政年度在JADC2上的支出。該分類法包括與JADC2正式掛鉤的項目支出,以及與JADC2相關的C4I能力和啟用技術。本分析將與JADC2相關的定義為現有的和計劃中的C4I能力,這些能力沒有與JADC2正式掛鉤,但可能需要納入任何JADC2架構,以及對JADC2的發展至關重要的使能技術。它被組織成六個部分(橙色框)和14個子部分(白色框)。該分類法的結構使人們能夠對過去的支出重點和趨勢進行細化檢查,與預算進行比較,并為評估未來的持續努力提供基礎。

Govini通過應用有監督的機器學習和自然語言處理來解析、分析和歸類大量的聯邦合同和贈款數據來創建分類法。使用人工智能(AI)和有監督的機器學習(ML)模型可以分析聯邦合同和贈款中包含的大量不規則數據--這些數據往往無法通過常規的政府報告程序或人力密集型分析方法獲得。此外,除了簡單地使龐大的數據源可用之外,Govini的人工智能和ML技術所依據的數學原理也增加了對數據分類和匯總的忠實度的信心,以產生一個全面和準確的聯邦支出時間描述。

分類法的定義

  • JADC2具體部分是最小的部分,包含所有與JADC2正式聯系的服務努力。這包括陸軍的 "聚合項目"、海軍的 "超配項目"和空軍的 "先進作戰管理系統(ABMS)"。盡管這些項目的所有資金在公開資料中無法確定,但這一部分可以作為一個起點來衡量這些項目隨著時間的推移而增長。

  • 指揮與控制系統涵蓋了廣泛的能力和項目。Govini將指揮與控制系統部分定義為包含目前現有的或計劃中的項目,這些項目還沒有正式與JADC2聯系起來,但可能需要納入任何JADC2 C4I架構。這些項目構成了國防部所有主要C2系統中的大多數。

這一部分被分成三個子部分。戰斗管理與指揮系統、信息發布系統和戰術C2系統。戰斗管理與指揮系統主要由指揮與控制戰斗管理和通信(C2BMC)項目和綜合防空與導彈防御戰斗指揮系統(IBCS)組成。信息發布系統部分包括分布式通用地面系統(DCGS),涵蓋國防部所有部門,以及合作交戰能力(CEC)。戰術C2子系統包含可移動戰術C2(T2C2)。

  • 通信部分由幾個主要的通信系統組成,但也包括一般的使能通信系統、標準和數據鏈接技術。該部分包括彈性通信、標準和協議以及戰術數據鏈接。

彈性通信包括作戰人員信息網絡-戰術(WIN-T)計劃和加固的通信設備。標準和協議包括MIDS聯合戰術無線電系統(MIDS JTRS)和各種加密器和通信標準,如模塊化開放系統方法(MOSA)和 "第五到第四 "平臺通信。戰術數據鏈包含大型程序,如高級戰術數據鏈(ATDL)和通用數據鏈(CDL)。

  • 衛星通信(SATCOM)部分包括衛星通信基礎設施的兩個主要領域,即空間和地面。這一部分更注重于衛星通信所需的硬件、軟件和研究,而不是實際的衛星采購。

地面部分包含移動用戶目標系統(MUOS)、海軍多頻終端(NMT)和超視距終端系列(FAB-T),而衛星通信-空間部分包含寬帶全球衛星通信(WGS)、先進極高頻(AEHF)技術和增強極地系統(EPS)。

  • 計算機和人工智能(AI)是基礎研究領域數量最廣泛的類別,但也是包含關鍵使能技術的類別,將幫助JADC2發揮預期功能。AI/ML、邊緣和云計算以及高性能計算是其中的細分領域。

AI/ML包含廣泛的主題,如深度學習、神經網絡、自然語言處理、圖像識別和物體檢測,僅舉幾例。邊緣和云計算包含JADC2實施所需的必要硬件和云資源,而高性能計算部分主要包含高性能計算和現代化計劃(HPCMP)和超級計算技術。

  • 網絡部分包含更快的通信和現有系統整合所需的所有必要的網絡程序和技術。該部分包含網絡集成與系統和下一代5G子板塊。

網絡集成與系統包含了海軍的海上綜合網絡和企業服務(CANES)以及國防高級研究計劃局(DARPA)的異質電子系統的系統技術集成工具鏈(STITCHES)等技術,旨在將所有現有的網絡集成在JADC2結構下。下一代5G子板塊包含所有現有的4G LTE技術和較新的5G能力,以使JADC2達到所需的網絡數據傳輸速度,從而實現低延遲的功能。

  • 一般C5I(僅預算)由預算中的細目組成,由于其中包含的項目的廣泛性,這些細目不能被歸入更細的部分或子部分。這一部分只出現在本報告的預算分析范圍內。

建立一個管理所有國家的聯合C4I系統是不可能的

從17-20財年,C4I相關項目和技術的支出每年平均增長8.9%(注:由于標準報告滯后,21財年支出數據不完整),導致20財年的支出比17財年多出11億美元。然而,這種支出一直集中在大型服務項目上。例如,17-20財年支出水平最高的五個項目是MIDS JTRS(14億美元)、DCGS(13億美元)、C2BMC(11億美元)、CANES(10億美元)和IBCS(803M美元)。這些項目就占了這一時期總支出的33%。

指揮和控制系統部分,即許多這些服務項目所在的部分,從19財年開始,支出水平急劇下降(僅19財年就下降了35.9%)。但考慮到迄今為止的支出數額,再加上許多系統已經部署在部隊中,意味著如果不是不可能,也很難簡單地剝離這些能力,并從一開始就用一個新的C4I系統重新開始,這是一種聯合努力。因此,用一個聯合C4I系統來管理所有的系統可能不是一個可行的解決方案。

建立一個戰區范圍內的C4I架構以支持JADC2的挑戰可能需要使具有不同標準和協議的孤立服務能力實現互操作。令人鼓舞的是,包括在現有系統之間建立互操作性所需的使能技術支出近年來有所增加,其中網絡和計算機與人工智能部分在19-20財政年度分別增長了26.6%和41.3%。但這些使能技術的支出水平仍然遠遠落后于主要C4I項目的支出。

JADC2的具體投資不斷增長,但與服務C4I系統相比相形見絀

Govini將同樣的機器學習和自然語言處理技術應用于美國防部的預算數據,以確定與JADC2相關的投資并進行分類。對預算數據的探索不僅可以說明國防部迄今為止的投資情況,還可以說明國防部計劃在未來的投資情況。預算數據中確定的資金水平在某些地方超過了支出數據中確定的水平。這種差異是由于RDT&E預算數據的結構方式。對于一些大型的和多方面的以研究為重點的計劃要素,即使在項目或成就層面上解析數據,也很難將美元價值分配給具體的研究領域。在這些情況下,Govini選擇包括那些至少包括與JADC2相關的一些研究項目的計劃要素的資金,盡管這可能在某種程度上夸大了這里描述的總資金水平。

自19財年以來,JADC2的具體部分一直在大幅增加,這是它出現在數據中的第一年,從19財年的2790萬美元到22財年的計劃2.48億美元。這一增長是由空軍的ABMS項目加速推動的。然而,與其他C4I系統的投資相比,對ABMS的投資仍然相形見絀。此外,ABMS目前是一個單一軍種而非聯合項目。有趣的是,陸軍和海軍近年來都對自己的C4I項目進行了大量投資,它們采取的方法與空軍不同。他們的JADC2具體工作,即陸軍的 "聚合項目 "和海軍的 "超配項目",一直專注于使現有系統能夠相互對話。

從18財年開始,也有一個明顯的從采購轉向RDT&E的轉變,RDT&E從18-22財年增加了50.6%,采購從19-20財年下降了19.4%。這種轉變可能表明,該部正在從投資現有的C4I項目轉向專注于開發下一代C4I能力。但如果不在整個部門建立共同的數據標準和協議,引入新的C4I系統只會使互操作性的挑戰更加難以解決。

向RDT&E的轉變也可能表明,人們越來越關注促進關鍵新興技術的成熟。專注于使能技術的計劃要素,如算法戰爭跨職能小組、下一代信息通信技術(5G)和以網絡為中心的戰爭技術,在最近幾年都有顯著增長。然而,如上所述,對使能技術的投資仍然滯后于對主要C4I系統的投資。

美國防部主導支出 - DARPA增長最快

不足為奇的是,美國防部在JADC2能力和技術方面的聯邦總支出占主導地位。在17財年,國防部在JADC2上的總支出在陸軍(27.1%)、海軍(28.5%)和空軍(32.8%)之間相當平均。然而,到20財年,陸軍和空軍的支出份額分別下降到17.2%和30.4%,而海軍的支出份額增加到33.2%。盡管在國防部總支出中的份額發生了相對變化,但所有三個軍事部門都繼續在與JADC2相關的C4I能力和技術上投入大量資金。

國防部在這一時期增長最快,從17財年占國防部JADC2總支出的11.7%增加到20財年的17.2%。導彈防御局(MDA)占了整個國防部支出的最大部分,其自身的主要C4I項目C2BMC推動了支出。DARPA與JADC2相關的工作集中在技術解決方案上,以創造現有系統之間的后向互操作性。例如,DARPA的STITCHES項目,旨在將現有的網絡整合在一起,盡管有不同的標準和協議,在17-20財政年度,資金平均增長13.9%。

除了美國防部之外,在所有聯邦機構中,美國國家科學基金會在JADC2相關能力和技術方面的支出增長最快,年均增長31.7%,盡管其總支出與國防部相比仍然很小。國家科學基金會的這種支出可能是國防部利用行政部門其他部門資助的JADC2相關使能技術的基礎和應用研究的一個機會。

系統集成商控制市場 國防部與新興技術供應商接觸

到目前為止,JADC2市場一直高度集中。少數供應商,其中許多是大型系統集成商,在17-21財年主導了JADC2的支出,前20名供應商占該期間支出的63.9%以上。事實上,前三名供應商--洛克希德-馬丁公司、雷神公司和諾斯羅普-格魯曼公司--獲得的與JADC2相關的支出超過了后面17家供應商的總和。這三家供應商占據了這一時期所有JADC2支出的32.8%。

鑒于主要C4I項目在JADC2支出中的普遍性,這種集中并不令人驚訝。頂級供應商和主要項目之間的關系從頂級供應商占據的地方得到了進一步的證實。當合在一起時,指揮與控制系統和衛星通信部分,也就是許多大型C4I項目所在的地方,占了前20名供應商捕獲量的62.4%和前三名供應商捕獲量的78.6%。相比之下,以新興技術為重點的計算機和人工智能領域僅占前20名供應商的4.7%,前三名供應商的0.8%。

盡管考慮到國防部近年來在JADC2能力和技術上花費最多的類型,這并不令人驚訝,但市場的集中性有兩個潛在的缺點。首先,這可能表明國防部沒有充分地利用不是其傳統合作伙伴的創新公司。其次,在不斷增長的JADC2市場中,只有少數公司占主導地位,這可能限制了它們之間合作的動力。但如上所述,JADC2概念的成功很可能取決于不同公司建造的不同系統的互操作性。

對細分市場和子細分市場的供應商進行更細化的探索,可以看到比前20名總體供應商更細微、更令人鼓舞的情況。盡管少數傳統的國防部合作伙伴主導了以主要項目為中心的細分市場,但與新興技術相關的細分市場的供應商基礎不那么集中,而且更加多樣化。例如,在此期間,人工智能和機器學習子領域的前三名供應商僅占該子領域總支出的7.2%。相比之下,戰斗管理和指揮子領域的前兩名供應商占據了該子領域支出的70.6%。在新興技術領域,國防部似乎正在與更多樣化和創新的公司合作。

主合同是支出的主要途徑

大多數部門的供應商情況每年都保持相對穩定,并以《聯邦采購條例》(FAR)為基礎的主要合同作為主要支出途徑。然而,計算機和人工智能領域,隨著時間的推移,供應商的數量不斷增加,并使用了更多樣化的支出途徑。例如,計算機和人工智能部門的供應商數量在此期間增加了44.8%,從17財年的460家供應商增加到20財年的666家。此外,基于FAR的合同是只有53.1%的供應商的支出途徑,而在指揮和控制系統部分則是98.3%。

其他交易授權(OTA)不是JADC2支出的高度使用途徑,甚至在以新興技術為中心的部分和子部分。兩個例外是計算機和人工智能部分,該部分對OTA的使用不多,但在不斷增加,而在20財政年度的JADC2特定部分,OTA是主要支出途徑。OTA使用的缺乏可能是OTA數據透明度低的一個假象,也可能表明該部錯過了充分利用這一重要工具來接觸傳統上不屬于國防生態系統的創新公司的機會。

商業部門引領科技研究

在計算和人工智能領域之外的JADC2相關生態系統中,贈款的使用非常有限,特別是人工智能和機器學習子領域。例如,計算和人工智能部分占所有JADC2相關支出的85.8%,而人工智能和機器學習子部分僅占76.6%。該部分以外的較低的撥款支出可能代表著國防部錯過了另一個機會,以促進對其他關鍵使能技術的研究,如邊緣處理、5G和云計算。但它也可能表明,在許多技術領域,國防部正越來越多地依靠私營部門來領導基礎和應用研究的方向。這種對商業主導的研究的強調將是對歷史規范的顛覆,但與Govini在其他分析中發現的趨勢一致。

對C4I能力的投資轉向RDT&E

RDT&E是美國防部創新的命脈,因此強大的RDT&E資金對于開發下一代C4I能力和成熟新興的使能技術至關重要,JADC2將依賴這些技術來實現預期的功能。如上所述,近年來,JADC2的投資已經從采購轉向RDT&E。此外,這一趨勢預計將在22財政年度繼續,并很可能在未來幾年繼續。與新興技術相關的細分領域的增長,如AI/ML,邊緣和云,以及下一代5G,一直在推動這一轉變。但即使在包含主要C4I項目的細分領域,采購和RDT&E之間的平衡也一直在向有利于后者的方向轉變。例如,信息交換和分配系統子項目已經從17財年的34.6%的資金用于RDT&E轉變為21財年的75.9%。這一轉變計劃在22財政年度進一步移動到81.8%。當國防部開始進行將JADC2從概念階段轉向實際能力所需的基礎投資時,向RDT&E的轉變是有意義的。但如上所述,國防部在開發這些新的C4I能力時必須著眼于互操作性,并從一開始就建立共同的數據標準和協議。否則,它有可能加劇其互操作性問題。

為 "關鍵推動者 "提供大量資金

RDT&E資金的分配可以提供與JADC2相關的能力和技術狀況的線索。與C4I能力相關的資金主要是在預算活動6.4和以上。這有直觀的意義,因為這些能力更加成熟,因此處于較晚的發展階段。相反,與使能技術相關的資金主要在預算活動6.2,特別是6.3中。為新興技術提供越來越多的資金是令人鼓舞的,這些技術將成為JADC2概念的關鍵推動因素。但國防部面臨的挑戰是如何引導這些技術和開發這些技術的創新公司跨越 "死亡之谷",進入下一代的C4I能力。

有趣的是,預算活動6.1(即基礎研究)的資金在這一時期一直非常有限。這可能是因為這種早期水平的研究在預算數據中缺乏具體性和真實性,無法將其與JADC2相關技術聯系起來。但這也可能進一步表明,國防部越來越依賴私營部門來領導早期研發,特別是關于5G和計算等信息技術。國防部還可以尋求利用美國政府其他部門資助的早期研發工作,如NSF。

新興技術供應商格局必須得到支持,跨越 "死亡之谷"

盡管沒有像與JADC2相關的整體支出那樣嚴重,但支持與JADC2相關的RDT&E支出的市場仍然相對集中,前20家供應商占據了總金額的71.5%。RDT&E的前三名供應商與JADC2整體支出的前三名是同一公司。此外,這種集中度在與主要項目相關的部門和子部門中是最大的,就像JADC2的整體支出一樣。與新興技術相關的部分和子部分的集中度相對較低,而且大型系統集成商以外的供應商,包括研究型大學和實驗室,也更加突出。一方面是與更成熟的能力相關的部分和子部分,另一方面是與新興技術相關的部分和子部分,其相對市場集中度的分裂可能表明了國防部在創新方面面臨的更大挑戰。在技術開發方面,國防部已經提高了與創新的、非傳統的合作伙伴合作的能力。但在 "死亡之谷 "的另一邊,它仍然主要與少數幾個長期的合作伙伴合作。

總結

未來戰爭的特征正變得更加以信息和決策為中心。戰爭可能已經達到--如果不是已經過了--一個臨界點,即信息主導的能力將比動能武器更重要。國防部正越來越多地打賭,JADC2將是美軍在高強度戰爭中保持信息優勢的答案。

為使JADC2贏得勝利,它的中樞神經系統將需要勝任這一任務。這就是說,JADC2的成功取決于建立一個綜合的、功能性的聯合C4I架構。而這個C4I架構取決于使不同軍種的C4I能力可以互操作。鑒于迄今為止對這些現有C4I系統的投資,其中一些系統最近才在部隊中投入使用,在可預見的未來,它們可能必須成為任何JADC2架構的一部分。因此,即使即將發布的JADC2實施計劃指定一個項目--如空軍的ABMS--作為一個C4I系統來統治它們,它仍然需要與眾多現有系統連接。此外,如果各軍種在開發下一代能力時未能著眼于互操作性,那么互操作性的挑戰可能不僅僅是在現有系統之間建立后向兼容性的需要。國防部可能面臨著一個關閉的窗口,以開發和執行共同的數據標準和協議,跨越聯合和服務開發工作。否則,國防部有可能急于建立,正如一位高級領導人最近所說的,一個 "全域指揮和控制服務",而不是一個聯合的。或者,作為一個縮寫,"SADC2 "可能更尖銳一些。

新興技術不僅對解決互操作性問題至關重要,而且對實現大量數據的高速傳輸、為理解所有這些數據所需的決策科學提供動力,以及允許網絡在高度分布和有爭議的未來戰場上發揮作用也至關重要。令人欣慰的是,該部已經增加了對許多這些使能技術的支出,特別是人工智能。但資金水平仍然遠遠落后于國防部在主要系統的開發和采購上的支出。

此外,美國防部在許多新興信息技術領域似乎越來越依賴私營部門的研發。而推動創新的往往是國防部傳統供應商基礎之外的公司。國防部可能需要充分挖掘這一創新生態系統,并引導有前途的技術跨越 "死亡之谷",以便它們能夠在研發階段之后成熟起來,成為成熟的能力或更大能力的組成部分,從而使JADC2概念取得成功。

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美國防部官網3月17日報道,2022年3月15日,美國防部副部長凱瑟琳·希克斯博士簽署了“聯合全域指揮與控制(JADC2)實施計劃”(2021年9月提交),同一天國防部官網公開了“聯合全域指揮與控制(JADC2)戰略概要”(2021年5月美國防部長簽署發布JADC2戰略,戰略全文為秘密級)。由于JADC2戰略和實施計劃的保密性,從此次放出的“戰略”摘要可看出其實施計劃的大致輪廓。

前言

在當前的全球安全環境中,美國軍隊面臨著敏捷的對手,他們越來越多地試圖通過阻礙,并在可能的情況下拒絕我們(美軍)的指揮和控制(C2)能力來破壞戰略和行動優勢。美國軍隊重新獲得并保持信息和決策優勢的能力是國防部的首要任務之一。

美國國防部 (DOD)聯合全域指揮與控制 (JADC2) 戰略描述了迫切需要集中力量推動部門行動,以增強其的聯合部隊指揮官在所有作戰領域和整個電磁頻譜范圍內指揮聯合部隊所需的能力,以威懾、并在必要時在全球任何時間、任何地點擊敗任何對手。

JADC2 戰略為識別、組織和提供改進的聯合部隊指揮和控制 (C2) 能力提供了愿景和方法,并說明了對手已經關閉了其賴以取得作戰成功的許多能力和方法優勢。作為一種方法,JADC2 支持使用創新技術開發物資和非物資解決方案選項,同時愿意修改現有政策、權力、組織結構和作戰程序,從而為聯合部隊指揮官提供信息和決策優勢。

執行總結

全球安全環境的快速變化給美國軍隊和聯合部隊抓住、保持和保護我們對對手的信息和決策優勢的能力帶來了新的重大挑戰。此外,我們必須預見到未來的軍事行動將在退化和有爭議的電磁頻譜環境中進行。這些挑戰要求部門作出一致和集中的努力,使我們開發、實施和管理C2能力的方式現代化,以便在所有作戰領域、跨梯隊和與我們的任務伙伴一起取得勝利。

JADC2為塑造未來聯合部隊的C2能力提供了一個連貫的方法,旨在在戰爭各個層次和階段、在各個領域以及與合作伙伴一起,產生感知、理解和行動的作戰能力,以便以相關的速度提供信息優勢。作為一種方法,JADC2超越了任何單一的能力、平臺或系統;它提供了一個機會來加速實施聯合部隊進行C2的方式中所需要的技術進步和理論變革。JADC2將使聯合部隊能夠使用越來越多的數據,采用自動化和人工智能,依靠安全和彈性的基礎設施,并在對手的決策周期內采取行動。

這一戰略的成功實施需要整個國防部(DoD)的明確決心。為此,JADC2戰略闡明了 "感知"、"理解 "和 "行動 "這三項指導性的C2功能,以及另外五條持久的努力方向(LOEs),以組織和指導提供JADC2的物資和非物資能力。這些工作重點包括 (1)建立JADC2數據企業;(2)建立JADC2人力企業;(3)建立JADC2技術企業;(4)將核C2和通信(NC2/NC3)與JADC2相結合;以及(5)使任務伙伴信息共享現代化。

這一戰略得到了JADC2戰略實施計劃的支持,該計劃確定了JADC2的最終狀態、關鍵目標和任務,并通過既定的部門授權、論壇和程序來同步和簡化工作,以確定JADC2能力的優先次序、資源、開發、交付和維持。現有的軍種和機構的開發和采購過程通常會產生特定領域的能力,無法滿足全領域C2的作戰需求。JADC2的方法將覆蓋這些現有的程序,目的是促進跨領域、聯合能力的發展。

該戰略提供了六項指導原則,以促進整個DoD在提供物資和非物資JADC2改進方面工作的一致性。這些原則是 (1) 信息共享能力的改進是在企業層面上設計和擴展的;(2) 聯合部隊C2的改進采用分層安全特性;(3) JADC2數據結構由高效、可發展和廣泛適用的通用數據標準和架構組成;(4) 聯合部隊C2必須在退化和有爭議的電磁環境中具有彈性;(5) 部門開發和實施過程必須統一,以提供更有效的跨域能力選擇;以及,(6) 部門開發和實施過程必須以更快速度執行。

JADC2戰略的結論是,迫切需要使用一個全企業的整體方法來實施物資和非物資的C2能力,以確保聯合部隊指揮官在整個競爭過程中獲得并保持對全球對手的信息和決策優勢。

一、簡介

JADC2戰略闡明了國防部為支持美國國家安全利益而推進聯合部隊C2能力的方法。國防戰略指示聯合部隊 "獲得并保持信息優勢,特別是在網絡空間、太空和電磁波譜方面"。將JADC2從指導聯合/整合能力發展的概念變為現實的巨大任務需要一個清晰的愿景、有效的戰略和靈活的流程。JADC2的成功實施將產生更好的聯合部隊C2能力,并需要加速應用技術解決方案來發展C2能力,以及調整管理政策和作戰程序。

圖1 JADC2邏輯圖

JADC2提供了一種方法來開發作戰能力,以在所有領域和合作伙伴的各個層面和階段感知、理解和行動,以相關的速度提供信息優勢。

圖1描述了實現全域C2的復雜性:聯合部隊指揮官依靠多年能力開發和實施的指導、技術、程序和能力,以便在行現實世界任務中使用有效的C2任務。

JADC2尋求優化信息的可用性和使用,以確保指揮官的信息和決策周期相對于對手的能力運行得更快。這種整體觀點將聯合部隊指揮官確定為軍種和機構C2能力發展工作的主要受益者,并將部門C2能力發展成果集中在提供聯合、全域操作C2性能和熟練程度。為實現這一目標,JADC2將覆蓋現有的基于軍種和機構的C2能力開發計劃框架,這些計劃目前向聯合部隊提供以領域為中心且經常重復的信息和決策管理能力。

這種“疊加”方法是一種協作方法,其中所有C2能力開發利益相關者都支持JADC2作為優化開發資源和優先級以及最大化作戰成果的統一方法。

二、JADC2方法

JADC2戰略通過(1)聯合部隊指揮官在作戰環境中“感知”、“理解”和“行動”的需要,以及(2)使用五個職能領域來組織其改進聯合部隊C2的方法重點或LOE,以指導改進的C2聯合部隊能力的開發和實施。在這種方法中,JADC2整合了現有的部門、軍種、機構和運營需求和能力開發流程,以塑造未來物資和非物資C2能力的交付。

該戰略的實施由JADC2跨職能團隊(CFT)監督,該團隊是國防部副部長特許機構,由來自作戰司令部、軍種、國防機構、聯合工作人員和OSD工作人員。識別和實施優先C2改進的主要方法是執行JADC2實施計劃。

感知:整合所有領域和電磁頻譜的信息

“感知和集成”是發現、收集、關聯、聚合、處理和利用來自全域(友好的、敵對的和中立的)數據的能力,并將信息作為理解和決策的基礎進行共享。JADC2通過使用聯合數據架構的各種情報傳感和信息共享網絡,支持聯合部隊和任務伙伴共享創新數據,利用遠程傳感器、情報設備和開放資源感知、集成全域內外信息,使聯合部隊指揮官能夠獲得信息和決策優勢。

理解:分析信息以更好地理解作戰環境

“理解”指的是分析信息,以便更好地理解和預測作戰環境、對手的行動和意圖、以及自身和友軍的行動。JADC2將利用人工智能和機器學習幫助指揮官快速決策,其將直接從傳感基礎設施中提取、合并和處理大量數據和信息,以保證對作戰環境的可靠、持續、實時了解,并在整個聯合部隊和任務伙伴之間共享。這將要求聯合部隊調整和更新現有的戰略、戰役、戰術級的指控流程和能力,同時這些規程和技術的進步將大大增強聯合部隊在降級環境中的作戰能力。

行動:決策和分發

“行動”指的是向聯合部隊及其任務伙伴做出決策并分發的過程。JADC2將使用規劃和決策支持工具,并依托先進、彈性和可靠的通信系統、無障礙和全面的信息基礎設施以及靈活的數據格式,確保快速、準確和安全地傳遞決策。同時,JADC2將使用任務式指揮的方法,下屬指揮官通過了解高級指揮官的行動意圖,可按照原則被授權自主采取行動,同時保留在通信中斷時或行動緊急情況下采取行動的能力。

三、JADC2落實措施(LOE)

JADC2戰略圍繞五個LOE組織,以指導部門在提供JADC2能力方面的行動,如下所示:1)數據體系;2)人力資源體系;3)技術體系;4)與核C2和C3集成;5)使任務伙伴信息共享現代化。每個LOE都由一個主要責任辦公室指導,該辦公室由高級標志/SES人員代表,他們有權通過其聯合能力委員會提出問題并與聯合需求監督委員會互動并提供支持。JADC2戰略實施計劃中描述了其他JADC2治理細節。

LOE1:構建JADC2數據體系

數據是一種戰略資產,必須由聯合部隊有效管理,使其能夠抓住、維護、并保護信息和決策優勢。為了加快決策速度,聯合部隊和我們的任務合作伙伴必須能夠發現和訪問來自所有作戰領域的任何數據和信息。以下關鍵數據標準化目標將直接影響聯合部隊指揮官管理和使用數據的能力:

  • 建立最低元數據標記標準;
  • 采用和使用標準化數據接口;
  • 實施通用數據可用性和訪問實踐;
  • 納入數據安全最佳實踐;
  • 建立符合JADC2的信息技術(IT)標準;
  • 繼續應用數據戰略目標(可見、可訪問、可理解、鏈接的、可信賴的、可互操作的、安全的)。

LOE2:構建JADC2人力資源體系

作戰環境中不斷增加的數據和信息可用性有可能使聯合部隊收集和匯總此類信息的技術手段不堪重負。現有的組織結構和決策流程正在被趕超,需要新的方法來確保聯合部隊指揮官抓住機會和保持優勢的能力,從而加劇了這個問題。

LOE2特別關注人類在C2能力方面的表現,并解決了創新人工智能和機器學習工具的使用問題。反過來,此類創新將推動制定預先確定的、預先批準的、事件驅動的、捆綁式授權的需求,以實現快速、相關的決策從戰略層面到戰術邊緣。這可能需要改革、重新調整或創建具有結構、敏捷性和資源的組織,以更有效地融合聯合部隊及其任務伙伴的物理和信息力量,使他們能夠對聯合信息優勢(JIA)進行有效控制操作。 該LOE還解決了培訓和教育領導者精通所有作戰領域作戰所需的專業發展。它將指導和支持JADC2政策、作戰概念(CONOPS)、條令以及戰術、技術和程序(TTP)方面的發展,以優化通過JADC2新能力獲得的優勢。為此,兵棋推演、實驗、演示、評估、訓練和演習的設計必須集中在競爭和沖突期間作戰的C2方面。同樣,國防部員工必須精通識別制度變革,以實現和維持改進的JADC2能力開發流程和產品。

LOE3:構建JADC2技術體系

該LOE解決了增強的共享態勢感知、同步和異步全球協作、戰略和作戰聯合規劃、實時全球部隊可視化和管理、預測部隊戰備和后勤、動態和非動態聯合和遠程實時同步和整合?射程精確火力,以及評估聯合部隊和任務伙伴表現的增強能力。

聯合部隊指揮官需要具有足夠速度和帶寬的安全的全球通信網絡,以滿足國家司令部和作戰司令部的作戰需求。LOE3解決了JADC2生態系統的傳輸基礎設施,并提供了基本的最低功能確保持續C2能力所必需的,包括通信系統的彈性和多樣性、多級安全性以及消除單點故障。這些經過網絡強化的先進技術將顯著提高指揮官組織、理解、計劃、決定、指導和監控所有聯合部隊和任務伙伴在所有領域以及在電磁頻譜使用退化和競爭期間的所有行動的能力。

LOE4:將NC2/NC3與JADC2集成

在適當的情況下,JADC2方法將與核C2和通訊。

LOE5:使任務合作伙伴信息共享現代化

聯合部隊指揮官通過與任務伙伴共享態勢感知,不斷努力建立和保持對作戰環境的共同理解。當來自每個合作伙伴的C2系統的數據可以被每個其他批準的合作伙伴訪問、查看和采取行動時,就可以實現理想的任務合作伙伴系統集成。然而,新興任務、大型聯盟和不斷發展的技術為實現這一目標帶來了持續的障礙。歸根結底,JADC2系統互操作性對于以速度、精度、相關性和安全性進行聯合和合作作戰至關重要。該LOE力求擴大和提高聯合部隊在所有類型的聯合作戰中交換信息和協調行動和效果的能力。

四、JADC2能力指導原則

JADC2方法的實施遵循以下總體原則。

在戰略層面設計和擴展信息共享能力

JADC2基于戰略層面設計和操作,依賴多個戰略節點和通信支撐網絡,提供傳遞重要信息所需的帶寬、功能和安全的全球鏈接能力。

安全

聯合部隊C2必須采用以強大網絡防御為先導的分層防御,以阻止可能威脅企業運營的惡意活動。聯合部隊必須有明確的政策指導、足夠的權力、充分的訓練、及時的情報以及在全球競爭環境中進行安全C2所需的技術。國防部必須在日常行動中采取戰時思維例如,邊打邊訓練并培養知識淵博的領導者和受過訓練的員工,以使用他們所掌握的工具和權威。

通用數據和互操作性標準

聯合部隊數據結構必須由高效、可演進和廣泛適用的通用數據標準和架構組成,并具有標準化的關鍵接口和服務,以便在具有各種不同類型的大型環境中訪問、聚合、管理、存儲、處理和共享數據合作伙伴和運營。

在降級的環境中保持彈性

聯合部隊必須能夠在降級或有爭議的C2環境中以最低限度的指導行動,指揮官和參謀人員必須在傳感和通信受到嚴重影響或完全癱瘓以及對手意圖不明確的情況下進行積極訓練。

在能力建設中保持統一

國防部必須改進其指揮控制能力開發和實施流程,以便更容易地采用跨域優先事項和解決方案選項。JADC2 CFT是部門能力開發人員討論、識別、協作和推薦機會的場所,以改進軍種和作戰領域內的C2信息共享和互操作性。

快速交付JADC2能力

國防部必須繼續發展其當前的C2開發和采購方法,并調整現有方法以更快地產生所需的能力。

五、結論

全球安全環境的變化,包括針對美國的不斷增加的惡意行動和信息技術的廣泛進步,為聯合部隊帶來了緊迫的挑戰和機遇。JADC2戰略通過推進互連和企業范圍的方法來提供支持全球一體化作戰的物資和非物資能力,從而應對這些挑戰和機遇。這些能力將直接和顯著提高指揮官獲得和保持信息和決策優勢的能力。

JADC2戰略闡明了一種企業方法,用于在所有作戰領域和整個電磁頻譜中改進聯合部隊的C2。它解決了人類決策的獨特方面,并尋求新的機會來增強C2的認知方面。該戰略確定了關鍵的C2功能,即感知、理解和行動,以及組織和指導改進的C2能力的開發和實施的五個努力方向。

JADC2方法成功的核心是JADC2 CFT。該機構將協作推動整個國防部可衡量的積極變化,以實現全域C2所需的能力、能力、持久性和全球影響力。

參考鏈接 //mp.weixin.qq.com/s/M-iUaaO5mO44MVFi_A6SBw

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聯合全域指揮與控制

美國武裝部隊正面臨著對互操作性和多域作戰(MDO)需求增加的挑戰。這促使美國國防部(DoD)創建了聯合全域指揮與控制(JADC2)計劃。從作戰角度來看,這種現代化將提高交戰速度,通過C2節點將目標和態勢數據無縫傳輸到戰斗的前沿,獲得力量倍增效應和作戰優勢。

這一問題空間非常復雜,并受到目前實施的數以千計的脆性、孤島、遺留系統和設備、支持單一安全領域的專用網絡以及各種具有硬編碼、專有接口和結構的數據策略的阻礙,這些都需要在戰術網絡上進行數據解包、翻譯和重新打包。這種方法產生了巨大的開銷,扼殺了實時網絡,阻礙了交戰的速度--而此時,實時信息傳遞是最重要的,可能意味著成功或失敗的區別。

為了推動競爭力的提高,美國防部通過了一項數據戰略,該戰略指出:"美國防部是一個以數據為中心的組織,以速度和規模使用數據以獲得作戰優勢和提高效率"。此外,它還規定:"所有國防部領導人都有責任將數據作為武器系統對待,并管理、保護和使用數據以實現作戰效果"。實施全國范圍內的數據中心化政策的效果是推動各領域(陸軍、空軍、海軍、海軍陸戰隊)走向統一的行動。

JADC2計劃是為了加速實施敏捷的、高度響應的系統而設立的,它使美國空軍、美國陸軍和美國海軍分別在先進作戰管理系統(ABMS)項目、聚合項目和超配項目中實施針對具體軍種的解決方案,以滿足這些網絡和互操作性需求。這些系統的實施證明,現在有十個新出現的數據需求,指導并完善了JADC2的成功實施:

- 1. 數據中心化

- 2. 網絡傳輸不可知

- 3. 多域安全架構

- 4. 零信任/安全

- 5. 模塊化開放系統架構(Mosa)和開放標準

- 6. 云到戰術邊緣的連接和啟用

- 7. 設計具有數據持久性的斷開操作

- 8. 互操作性

- 9. 可擴展性

- 10. 網絡健康工具

1. 數據中心化

為了在戰爭速度上實現決策主導權,JADC2系統必須向決策者和決策人工智能(AI)和機器學習(ML)系統提供數據,跨越不同的作戰指揮,從戰術邊緣到霧到云。這恰恰與2020年9月30日宣布的美國防部數據戰略相吻合,該戰略指示國防部領導人將所有國防部資產演變為以數據為中心的資產,將數據視為武器系統。這份文件概述了這一戰略的七個目標--使數據可見、可及、可理解、可鏈接、可信賴、可互操作和安全(VAULTIS)。

數據中心主義指的是一種系統架構,在這種架構中,數據是主要的和永久的資產,而應用程序來來往往。軟件組件通過共享的數據對象進行通信,而不是交換信息,這些對象似乎是本地數據。應用程序直接讀取和寫入這些對象的值,這些對象被緩存在每個參與者中。

作為JADC2系統的理想選擇,RTI Connext?建立在一個對等的、以數據為中心的架構上,以線速向AI和ML提供關鍵的實時數據,不需要服務器或經紀人。Connext與網絡發現能力松散耦合,實現了網絡組件的 "即插即用 "能力。這使得用戶可以動態地將新的功能插入到網絡中,并由操作技術自動發現,而不需要關閉他們的系統。

Connext架構通過設計支持VAULTIS。它的應用編程接口(API)推動了以一致的、可理解的格式跨多個硬件和操作系統平臺的訪問和可視性;它的實時發布訂閱(RTPS)線協議推動了快速和一致的互操作性;它的開放安全功能實現了實時跨多個安全域的可信訪問。

Connext是領先的軟件連接框架,用于在下一代國防系統中實施以數據為中心的架構。Connext實現了從以網絡為中心的系統到強大的以數據為中心的環境的清晰、開放的標準的遷移,在許多情況下使用相同的網絡設備。

2. 網絡傳輸不可知

JADC2網絡必須支持所有的網絡傳輸,因為這些網絡包括眾多的物理鏈接,如高頻、V/UHF通信鏈接、SATCOM、固定電話和/或光纖。因此,有必要通過廣域網絡將數據在路徑中所有這些可能的鏈接轉移到戰術邊緣,而不損失數據的完整性。此外,JADC2網絡必須消除訓練和作戰之間的障礙,以實現 "邊戰斗邊訓練 "的模式。有了適當的泛域網絡,由空中、地面或海上的多個角色組成的混合合成[訓練]環境的機會是無限的。

Connext在所有的網絡傳輸中工作,包括UDP、TCP、InfiniBand、共享內存等等。Connext自然地將這種連接延伸到士兵訓練系統。這種方法使得從供應商鎖定的、基于服務器的、使用HLA、DIS、CIGI和TENA標準的傳統訓練環境遷移到使用Unity?和Epic Games的Unreal Engine?的現代開放游戲系統。Connext為所有的訓練系統提供了從任何行動領域獲取實時數據的機會。這就實現了非常豐富的平臺,讓士兵在戰斗中訓練,并使用他們在戰斗中的確切數據。Connext是下一代訓練系統的理想連接基礎,比如美國陸軍的合成訓練環境(STE)。

3. 多域安全架構

JADC2的挑戰是支持多域作戰(MDO),其中每個網絡域的數據可以被多個武裝部門、多個國防供應商系統和聯盟伙伴安全地共享。美國的全球軍隊目前有數以千計的網絡專門用于特定的供應商、傳感系統、武器系統或指揮與控制(C2)平臺。這些網絡中的每一個都有自己的安全策略和對該領域數據的控制,通常是通過一個單級安全的專用網絡管道。這種網絡傳統上對移動中的數據和管道內單一安全域的清晰數據有可信的端點,或對管道內的所有內容進行完全加密。許多這樣的系統使用跨域的平臺,配置起來很有挑戰性,修改起來也很麻煩,以獲得數據給任務伙伴。

Connext實現了一個開放的、安全聯合的數據結構,因此作戰數據可以在適當的安全梯隊級別上共享。

4. 零信任/安全

零信任環境假定對手在網絡中無處不在。網絡架構必須支持確保整個交付環境中所有作戰域的數據安全。每個安全域的單個數據主題都需要用獨特的數據認證和加密策略來保護,因此只有擁有適當證書的各方才能訪問這些主題。多個專用網絡管道不能再成為一種要求。相反,多個軍事領域必須能夠在允許的情況下在優化的網絡管道上安全地共享數據,從而實現高網絡效率和低運營成本。這整個環境必須是基于標準的,以便所有領域的高擴展性和快速部署。

RTI Connext? Secure,基于開放的對象管理小組(OMG?))的安全標準。數據分發服務?(DDS)安全標準,運行在工作的Connext系統之上,使其能夠快速地將成熟的認證、訪問控制、加密模塊納入混合域、零信任的JADC2網絡。Connext Secure實現了一個獨立于硬件和網絡平臺的基于標準的安全架構。Connext Secure也是保護移動數據部署的理想選擇,它可以保護單個數據元素,在共享網絡管道上有不同的安全證書。這種方法使每個安全域對專用網絡的需求變得過時。

分享來自不同安全領域的作戰數據的能力也可以使具有脆性、難以推進的網絡被剝離,為國防團隊節省數百萬的成本。

5. 模塊化開放系統結構(Mosa)和開放標準

所有JADC2的未來采購都應該完全接受MOSA和開放的工業標準。這將有助于美國武裝部隊從專有的、爐灶式的解決方案遷移到一個開放的系統結構,實現所有部門所期望的 "系統的系統 "方法。開放標準也使美國武裝部隊減少對單一供應商的依賴,為符合MOSA的供應商敞開大門,加強競爭。再往前走一步,美國國防部可以采用DDS作為建立MDO能力的基礎。這可以逐步進行,以減少風險和管理現金流。期望的結果是一個多廠商、多領域的網絡,數據在 "所有傳感器、最佳射手、正確的C2節點 "的參與范式中被無縫共享。

Connext是基于開放的DDS標準,由OMG管理。它被用于國防網絡,形成了20多個MOSA標準的連接基礎,包括FACE?,MOCU,海軍開放架構,OMS,ROS 2,SOSA,TMSC,UMAA,UCS等等。

RTI完全致力于開放標準,是第一家為其Connext TSS產品獲得FACE一致性認證的公司,該產品滿足FACE傳輸服務段(TSS)的所有要求。

6. 云到戰術邊緣的連接和啟用

JADC2網絡必須有企業云到戰術邊緣的連接。必須支持多種戰斗云和戰術云技術,包括谷歌協議緩沖區(GPB)、Apache Kafka?和其他傳統的和新興的網絡策略,以便使用最新的人工智能和ML實現即時決策。

由于云系統的相似性,云的啟用相對容易。更具挑戰性的是,利用各種不同的微處理器和圖形處理單元(GPU)與最新的嵌入式AI和ML引擎,使戰術邊緣具有類似的能力。用云環境中的先進的實時決策來啟用戰術邊緣網絡系統,將在戰場上提供一個一致的任務環境,即使是在網絡斷開、擁堵和競爭的情況下。Connext使用基于開放標準的技術推動從云到戰術邊緣的實時數據連接。Connext是松散耦合的,有一個發現機制來檢測新的能力,實現即插即用的范式。

7. 設計具有數據持久性的斷開操作

JADC2網絡肯定會受到對手在整個通信鏈中的不斷攻擊。因此,操作應該被設計成有彈性的,以處理關鍵作戰期間的有限帶寬、斷開設備和擁擠/競爭的網絡可用性。此外,數據傳輸的服務質量(QoS)必須被設計為在數據可用性降低期間提供數據的持久性,這可能會導致實地作戰人員的數據被拒絕。

Connext有超過20個QoS設置來實現數據的持久性--它的發現能力允許網絡在網絡攻擊、故障或設備、節點和系統丟失后自動修復并恢復高速運行。Connext能夠在完全連接、有損、有限帶寬和斷開連接的操作中,讓正確的作戰人員安全地訪問數據。

Connext實現了一個戰術邊緣到云的環境,支持使用共享數據的共同外觀和感覺。通過這種方式,它可以減少行動鏈中所有作戰人員的培訓要求。

8. 互操作性

JADC2必須支持不同系統之間的快速互操作性,為作戰人員帶來最新的技術和能力。做到這一點的最快和最簡單的方法是擁有一個開放的、基于標準的線路協議,這樣網絡應用就可以說同樣的語言。

Connext支持RTPS線路協議,該協議基于OMG管理的開放標準。JADC2系統中的RTPS保證了用不同編程語言編寫的、由不同國防供應商部署在不同系統上的應用程序之間的互操作性。這實現了一個單一的、集成的、連貫的JADC2網絡。

9. 可擴展性

JADC2系統必須能夠快速擴展以支持不同的部署設計。當作戰單位 "加入戰斗 "并被插入到現有的網絡中時,結構應該相應地擴大而不失去完整性。加入的單位將需要相同的數據模型知識,以正確地與現有單位對接。請注意,由于網絡是 "設備無關的",并遵守MOSA和通用數據模型,加入的單位可以無縫接入JADC2網絡--簡單地說,這就是互操作性的體現。

Connext提供點對點架構,消除了對網絡服務器和經紀人的依賴,因此能夠在設備和作戰人員之間以物理速度提供安全數據。這一點已經在國防部署中得到了證明,包括擁有超過1000萬個發布-訂閱對的傳感器到射手平臺。

10. 網絡健康工具

JADC2網絡應該準備好不斷受到攻擊。部署具有更大速度和帶寬的新網絡并不能減輕這些攻擊,也不能使我們的決策比對手更快。將需要一些工具來確定網絡的健康狀況、連接性和可用性。

RTI Connext基礎設施服務使開發者能夠快速擴展和整合基于各種技術的實時、分布式系統。Connext基礎設施服務涵蓋了廣泛的使用案例,包括云發現服務、網絡集成服務、數據庫集成服務、路由服務和持久性服務。這些網絡健康工具提供了獨特而強大的功能,推動了任何分布式系統能力的提高,并有助于加快部署時間。

此外,RTI監控器和管理控制臺工具使JADC2網絡的跨網絡操作有了一個綜合的視角,包括對錯誤、流量、資源使用的詳細統計,日志分析和系統網絡拓撲顯示。

總結

這十項JADC2網絡能力--數據中心性、網絡傳輸無關性、多域安全架構、零信任、MOSA、開放標準、云到戰術邊緣連接性、為具有數據持久性的斷線作戰設計、互操作性、可擴展性和網絡健康工具--將實現一個真正的任務伙伴環境,包括所有聯合傳感器、指揮和控制。我們各軍種和聯盟伙伴生態系統的優化武器系統構成了一個成功、可部署和可維護的JADC2環境的基礎。

Connext是一種商業產品,已經在國防網絡中得到驗證,是唯一能夠滿足所有這些苛刻的網絡要求的技術。它現有的部署足跡大大降低了實現一個可行的和強大的JADC2環境的成本和時間。Connext的點對點架構消除了服務器和經紀人,使全世界所有的作戰域都能以物理速度實時訪問數據,并以戰爭的速度進行決策主導。Connext是理想的連接基礎,使一個統一的網絡能夠一體運作。

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關鍵點

  • 美國空軍應該通過部署非地球同步軌道衛星群,特別是在低地球軌道,來增加、分配、分解和多樣化其SATCOM選擇,并探索新的交付模式來獲取商業SATCOM服務。

  • 實現這些SATCOM星座的全部潛力的關鍵是利用天基光通信。因此,太空部隊應該積極開發和部署衛星間的光學鏈路,并在機載和地面系統上進行快速實驗和演示光學終端。

  • 為了實現空間領域的進步,需要對支持它所需的地面基礎設施進行相應的投資,包括靈活的終端和企業管理和控制能力。

  • 建立足夠數量的這些能力將需要太空部隊在其合同簽訂中更多地激勵降低成本和可制造性。

  • 空間作戰分析中心和其他相關的采購組織必須有足夠的資金來執行其詳細的部隊結構分析。

摘要

今天,美國防部的衛星通信事業正處于一個十字路口。目前的系統和架構根本不是為信息時代、全域作戰所要求的速度、規模和復雜性而設計的,也沒有足夠的彈性來應對現代反空間威脅。同時,將SATCOM的責任整合到新的太空部隊下,提供了一個一代人中唯一的機會,以規劃一條新的道路,確保美國部隊擁有擊敗大國侵略所需的可靠連接。

捍衛美國的國家安全利益取決于其作戰人員收集、處理和共享信息的能力,以便比其對手更快地做出更好的決定。實現這樣的決策優勢需要安全的通信網絡,它能可靠地促進信息交流,以實現共享態勢感知、更快、更明智的指揮決策,以及整合分布在印度洋-太平洋和其他地區廣袤土地上的部隊。通過利用包括激光通信和新的空間架構設計在內的成熟技術,太空部隊可以確保衛星通信企業作為國防部網絡和JADC2計劃的骨干,以實現決定性的全域作戰。

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總結

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?

1 什么是JADC2

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
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。

2 為什么要改變當前的 C2 結構?

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?
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

3 JADC2-賦能技術

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。

3.1 自動化與人工智能

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。"

3.2 云環境

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"。

3.3 通信

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。

4 目前開展的JADC2相關工作

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。

4.1 聯合參謀部 J6:JADC2 戰略

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。

4.2 OUSD研究與工程(R&E):完全網絡化的指揮、控制和通信(FNC3)

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。

4.3 DoD CIO:5G技術

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。

4.4 DARPA:馬賽克戰

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。

4.5 空軍部:高級戰斗管理系統(ABMS)

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。

4.6 陸軍部:項目融合(Project Convergence)

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。

4.7 海軍部:項目超配(Project Overmatch)

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。

5 國會面臨的潛在問題

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。

5.1 需求和成本估算

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。

5.2 國防部對JADC2的潛在資助水平

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。

5.3 JADC2支出優先級

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。

5.4 互操作性挑戰

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:

  • 網關。通信網關(也許稱為 "翻譯器 "更為恰當)可以接收多種協議、安全級別等,并將這些信息轉播給部隊的其他部門。ABMS計劃已經開發了這種網關(見圖6),以實現通信。這種方法允許信息共享,有可能降低開發成本,因為網關可以是飛機/艦艇/地面系統的一個子系統,有可能能夠相對快速地投入使用。這種方法的挑戰是,這種網關可能沒有使用最先進的,因此也是受保護的波形來轉播給部隊。

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。

5.5 平衡退化環境下的通信能力

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。

5.6 人工智能在決策中的角色

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?

5.7 潛在的部隊結構調整

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?

5.8 對JADC2工作的管理

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。

附錄-聯合互操作性的歷史實例:聯合戰術無線電系統

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。

尺寸和重量的限制和有限的范圍

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。

安全

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。

與傳統無線電系統的互操作性

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

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