本報告詳細介紹了“飛行決策和態勢感知項目”研究的結果。這項研究的目的是推薦措施和方法，以評估在未來垂直升降機（FVL）背景下影響飛行員決策和態勢感知（SA）的未來技術。

為了理解FVL航空環境下的決策，我們采用了以下決策的定義：決策包括形成和完善一個信念或行動方案所涉及的認知活動。

在一份臨時報告中，我們(1)回顧了當前描述決策和安全保障的理論方法，(2)確定在美陸軍航空兵環境中，新技術對決策和SA的影響，及替代理論對作戰評估方法的影響。我們通過整合與FVL飛行員最相關的決策模型的核心概念，創建了一個決策和SA的綜合模型。該臨時報告可在USAARL技術報告網站上獲得。

本報告的目的是支持和指導研究、開發、測試和評估學科的人員制定評估計劃并選擇方法和措施，以更好地評估潛在技術對FVL飛行員的效用和功效。本報告包括：（1）評估技術對決策和SA影響的方法和措施的回顧；（2）評估技術如何影響決策綜合模型中描述的五個宏觀認知功能的建議。

本研究有七個關鍵貢獻：

關鍵貢獻1：對當前決策和SA模型的回顧。在第一份報告中，我們回顧并總結了來自行為經濟學、認知心理學、人因工程、自然決策和從業人員社區的模型和理論。我們研究了這些模型和理論與FVL飛行員的相關性。

關鍵貢獻2：一個綜合的決策和SA模型。在第一份報告中，我們綜合了我們所審查的模型的核心概念，創建了一個飛行員決策和SA的綜合模型。決策的綜合模型建立在與FVL飛行員最相關的關鍵宏觀認知功能上（感覺、引導注意力、管理工作量、計劃和溝通/協調）。宏觀認知功能是快速、直觀決策和慢速慎重決策的基礎。該模型由兩個循環組成，即評估和行動，并由感性思維連接。感知是指整合新數據和現有知識的過程，以建立對正在發生的事情的理解，并產生對情況將如何演變的預測。這兩個循環代表了動態的過程，既為感性認識提供信息，也是感性認識的結果。輸出包括不斷發展的計劃、溝通和行動。

關鍵貢獻3：鞏固對FVL飛行者的預期認知要求。我們分析了以前對FVL領域的研究結果，以確定FVL飛行員的預期關鍵決策，并制定了這些飛行員的關鍵認知要求清單。我們將這些認知要求與決策和SA的綜合模型中強調的宏觀認知功能聯系起來。

關鍵貢獻4：描述了與FVL飛行員相關的新興決策輔助工具的清單。我們首先確定了旨在支持陸軍航空兵的航空和導航、通信和高級團隊合作的新興技術。然后我們描述了這些輔助工具是如何支持飛行員決策和SA的五個關鍵宏觀認知功能的。

關鍵貢獻5：關于新技術如何影響決策的經驗教訓。我們總結了過去30年實施新技術的經驗教訓。特別是，我們強調了過去的技術對操作員決策和SA的積極和消極影響。了解個人技術系統在過去的不足之處，為評估新技術對決策和SA的影響提供了重要基礎。

關鍵貢獻6：評估決策和SA的實驗方法和措施。我們回顧了在與陸軍航空相似的領域中研究決策和SA的方法，并確定了評估感知、引導注意力、管理工作量、計劃、溝通和協調的措施。我們為測試新的FVL輔助技術提供了推薦的基于結果的性能措施、過程措施、測試參與者評估和生理措施。

關鍵貢獻7：關于評估新技術效果的建議。我們為設計評估研究提供了一個建議的過程，以確定新的輔助技術對飛行人員決策和SA的影響。評價設計應包括闡明評價的內容。

建議。關于評估設計，我們提出了兩個高級建議：

首先，我們建議使用基于場景的方法來測試和評估技術，重點是探索一系列真實的場景，包括具有認知挑戰性的情況和 "邊緣案例"；其次，我們建議使用多種互補的措施來評估新技術對工作量、SA和其他宏觀認知功能的影響。關于下一步，我們鼓勵USAARL繼續編纂、操作和驗證適合在FVL背景下使用的措施。我們建議行使本報告中概述的評估程序，以制定評估新技術在決策和SA方面的最佳做法。我們建議創造機會，通過研討會和從業人員手冊等方式，傳播已確定的最佳做法。

最后，我們鼓勵制定方法和最佳實踐，以評估包含多種技術的綜合系統和預計用于FVL駕駛艙的個人技術界面，以盡量減少潛在的沖突或不一致的信息。

對指揮官的認知要求正在增加。由于創新和變化的速度，指揮官做出良好風險決策的能力受到挑戰。未來的戰爭不太可能像以前的沖突或訓練演習那樣以常規戰斗為主。美國的對手避免使用既定的理論，這提出了難以預料或減輕的危險。鑒于指揮官不能僅僅避免風險，而是要接受風險以獲得并保持戰爭的主動權，指揮官及其參謀部應考慮陸軍的風險理論和陸軍風險管理中心的理論風險梯度法是否足以應對多域作戰概念中描述的未來戰爭。

從對認知的研究來看，"風險認知 "的概念為風險管理人員（通常是參謀人員或主題專家）和風險決策者（通常是指揮官）如何評價風險分析方法提供了啟示。風險感知，即對風險水平的主觀判斷，這種想法與提出事實和數據就一定有說服力的想法形成鮮明對比。風險感知的研究已經證明了背景、敘述和簡單性在風險交流中的重要性。在風險決策者中，不熟悉、不了解、以及深深的偏見或恐懼會導致對風險水平的認知與專家的認知相差甚遠。

另外三種風險分析方法與陸軍理論風險梯度進行了比較。這些工具源自民用方法，被用于項目管理、工程和其他與風險和預見有關的領域。它們是故障樹、場景假設和風險三要素。雖然它們都有一些量化的元素，但它們為風險管理人員提供了同樣多的空間，甚至更多的空間，以應用批判性思維和分享背景，如預測的不確定性或與規劃行動的聯系。

正如陸軍出版物和文章所描述的那樣，未來的戰爭預計需要指揮官掌握五個領域--包括不熟悉的網絡和空間領域--在作戰領域往往比以前更廣闊，在行動中趨向于提高機動速度和創新。在這樣的環境中，無論是競爭、沖突、反叛亂，還是大規模的地面作戰，所有軍事專業人員都應該使用盡可能好的風險分析來保護生命和實現目標。為此，本文對理論、領導人發展和參謀部行動提出了潛在改變方法。

執行摘要

研究要求：

21世紀的美國陸軍領導人面臨著無與倫比的復雜情況。越來越多的陸軍領導人被賦予管理作戰環境的任務，這些環境是多方面的、高度動態的，而且經常在 "灰色地帶 "進行，沖突的性質本身并不明確（ISAB，2017）。這些極其復雜的環境對軍事領導人提出了空前的要求。雖然技術能力和戰斗力是過去常規武力沖突中的關鍵區別，但今天的沖突中的關鍵區別是精神力量和敏捷性（Kay，2016）。軍隊領導人需要先進的認知和行為技能來理解和管理領導人面臨的模糊和復雜的問題，并有效地領導他們的單位。為了做出有效的決策，領導人需要能夠進行整體思考，認識到各種聯系，預測決策的二階和三階效應，質疑假設，想象情況可能會演變到未來，并向他人傳達他們的理解。

為了滿足對能夠有效理解和管理復雜作戰問題的陸軍領導人的需求，陸軍于2010年將陸軍設計方法學（ADM）引入條令。陸軍條令將ADM定義為"......一種應用批判性和創造性思維來理解、想象和描述不熟悉的問題和解決方法的方法"（陸軍部，2015，第1-3頁）。在2010年推出ADM條令后不久，美國陸軍行為和社會科學研究所（ARI）啟動了一項關于設計思維、陸軍設計方法和戰略思維的多年研究計劃。ARI的研究計劃包含了一系列的研究，以確定與設計和戰略思維相關的行為和高級認知技能的發展和維持有關的挑戰和要求。這里報告的工作目標是對設計和戰略思維研究項目的結果進行總體分析、綜合和整合，并根據項目的關鍵見解向軍隊提出建議。

程序：

為了支持研究要求，研究小組對ARI的研究項目進行了系統的檢查，以提取整個研究項目中出現的關鍵見解。分析和綜合過程是由報告或產品審查、分析、討論、綜合和記錄的反復循環組成的，既可以單獨進行，也可以作為一個團隊進行。

研究結果：

在各種研究工作中出現了幾個突出的發現。研究項目的一個核心發現是，與戰略思維和設計相關的語言是提高軍隊這些能力的障礙。使用替代框架與作戰部隊交流這些概念（例如，"管理復雜問題"）可能為分享相關見解帶來希望。第二個發現是，設計和戰略思維共享相關的知識、技能和能力（KSAs），這可以作為培訓和教育、評估和績效管理以及實際指導的組織結構。第三個發現是，士兵們應該在職業生涯的早期就發展設計和戰略思維能力，接觸替代性的觀點。第四，有必要為設計和戰略思維能力開發有效和可靠的評估工具。第五，士兵們需要接觸到支持管理復雜問題的實用工具和資源。最后一個突出的發現是，軍隊文化應該更加積極地支持與設計和戰略思維相關的關鍵行為、心態和高級認知技能。

研究結果的利用和傳播：

研究結果和產品可以使各種利益相關者受益，包括那些有興趣為自己和自己的部隊在作戰環境中管理復雜問題做準備的現任和新任陸軍領導人，以及那些有興趣創造鼓勵與設計和戰略思維相關的心態和行為的部隊氛圍的人。一些研究產品已被開發出來，供那些在課堂上教授與設計和戰略思維相關的高級認知技能的教官使用，以及供那些希望為自己或單位發展這些高級認知技能的士兵或單位指揮官使用。最后，這些研究結果對致力于軍隊人才管理的政策制定者，以及那些希望進行與培養管理復雜問題的軍隊領導人有關的額外研究的人都是有用的。

為什么要更新航行計劃？

CNO航行計劃（NAVPLAN）于2021年1月發布，將海軍的工作集中在四個基本優先事項上。準備、執行能力、資源能力和海員。本次更新建立在這一基礎上，利用我們的進展來進一步加強美國海軍的作戰優勢。

三個關鍵的發展導致了這次更新。

首先，2022年國防戰略（NDS）明確了美國的國家安全目標，強調需要解決與中國的長期競爭并保持對俄羅斯的軍事優勢。它還引入了綜合威懾作為國防部和支持美國政府機構的統一原則。

第二，聯合作戰概念的發展將美國所有軍種的互補能力和任務統一起來。

第三，通過嚴格的學習活動，認識到，海軍需要一個更加持續、反復的部隊設計過程，以集中現代化努力，并加快在這個關鍵的十年及以后保持優勢所需的能力。這次航行計劃的更新推動了整個艦隊的運動，以加強學習文化，并推進了一個框架，以加速作戰優勢。

美海軍是全球先進的。然而，美海軍已經發現其表現有不可接受的差異性--最好的和最差的表現之間的差距太大。歷史表明，適應、學習和改進最快的海軍會獲得持久的作戰優勢。重要的因素是培養一個健康的生態系統--一種文化--它的評估、糾正和創新能力比對手強。這是其 "真實，更好 "行動號召的精髓，旨在推進卓越的文化，并在這關鍵的十年中加速作戰優勢。

利用NAVPLAN 2021，海軍建立了一個框架，以產生和維持我們的準備、能力、能力和水兵。這就是航行計劃實施框架（NIF）及其協調的工作路線。

最終，必須向海軍編號艦隊提供盡可能有能力的部隊。這些艦隊與美國海軍陸戰隊和海岸警衛隊一起，在競爭、危機和沖突中為聯合部隊提供綜合的全領域海軍力量。其盟友和合作伙伴承認美國海軍部隊是他們建立聯合海上力量的現場伙伴。

《2022年航行計劃》為海軍規劃了一條可持續的路線，繼續執行海軍部長的戰略指導和三軍海上戰略，以加強美國的海上優勢。該指南取代了去年的《航行計劃》，并將為海軍的《計劃目標備忘錄》和其他年度預算文件的年度指南提供參考。

美國國防部和空軍領導人認為，人工智能（AI）是一種改變游戲規則的技術，將幫助空軍情報、監視和偵察（ISR）體系克服大國沖突所需的情報分析速度和規模方面的長期挑戰。傳感網格概念（最近更名為傳感器集成）被作為未來框架引入，以整合人工智能和認知建模工具融入空軍ISR，但對于對手的威脅和道德方面的考慮卻很少討論，而這些考慮應該貫穿于系統的設計和功能模塊。為了讓空軍內部的人力和組織做好準備，以整合高度自動化的人工智能情報分析系統，領導人必須倡導以人為本的設計，從歷史上人機協作的成功和失敗中吸取教訓。領導人還必須采取積極主動的方法來培訓空軍的ISR勞動力，以便與革命性的但不完善的人工智能技術進行有效協作。

問題陳述

根據美國空軍作戰集成能力（AFWIC）傳感跨職能小組的說法，空軍情報、監視和偵察（ISR）的現狀是高度專業化、專有化，并且過于依賴人力密集的回傳（reach-back）過程。當規劃人員展望未來的大國沖突時，他們評估目前的硬件和分析過程將不足以建立對同行對手的決策優勢，情報工作在勝利所需的速度和規模方面落后。空軍A2的 "下一代ISR主導地位飛行計劃"對目前的ISR體系也提出了類似的批評，主張擺脫今天的 "工業時代的單一領域方法"，以追求 "架構和基礎設施，以實現機器智能，包括自動化、人機合作，以及最終的人工智能。"雖然為空軍人員提供更快更智能的工具來制作和分享評估是空軍高級領導人的優先事項，但引入更高水平的自動化和機器主導的感知為情報界帶來了一系列新問題。考慮到這些工具可能遇到的篡改和故意提供錯誤信息的威脅，依靠算法走捷徑是否安全？追求由自動化武器系統促成的戰爭到底是否合乎道德？如果是這樣，情報界采用自動化工具以更快的速度產生關鍵的情報評估會帶來什么風險？

人工智能（AI）一詞被美國防部聯合人工智能中心定義為 "機器執行通常需要人類智慧的任務能力--例如，識別模式、從經驗中學習、得出結論、進行預測或采取行動。"參議員們希望AI能夠很快為人類分析師用來進行評估的軟件套件提供動力，并使物理系統在更多的自主應用中發揮作用。機器學習（ML）被國防部高級研究計劃局（DARPA）定義為人工智能中的一個領域，"將統計和概率方法應用于大型數據集"，并可以將衍生模型應用于未來的數據樣本。利用ML好處的一個流行方法是通過深度神經網絡（DNN），它可以使用歷史數據被訓練成執行一系列的分類和預測任務。雖然在AFWIC或A2的出版物中沒有特別提及，但在模擬人類思維過程的應用中使用AI、ML和DNN是計算機科學和心理學的一個混合領域，稱為認知建模。在AFWIC對未來空軍ISR體系的設想中，AI、ML、DNNs和認知建模概念是向數字化、以網絡為中心的情報方法轉變的關鍵部分。

為了給空軍ISR體系的現代化舉措提供一個框架，AFWIC建立了傳感網的概念，定義為 "傳感器、平臺、人員、設備、內容和服務的組合，為決策者提供整體、準確、預測和及時的作戰環境特征。"該概念的設計者設想了一個具有預測分析、自主傳感和響應、融合多個數據源和邊緣處理的系統，所有這些都是通過利用AI、ML、DNN、數據分析和其他認知建模方法來實現的。盡管沒有公布傳感網格的首次亮相日期，但大多數討論表明，優化的系統簇至少還有十年。同時，美國防部領導層非常迫切地要趕上中國和俄羅斯在軍事人工智能應用方面的投資，鼓勵快速原型設計和實驗，以找到解決方案。人工智能在國防論壇上經常被認為是使以數據為中心的情報任務更快、加快戰術決策的答案，但如果所涉及的系統處于工程的初級階段，并且在國家安全領域仍未得到證實，這僅僅是猜想。

雖然AFWIC和空軍A2專注于人工智能傳感器和工具的研發投資，但很少討論使傳感網格安全和有效所需的人機合作動態。為了使傳感網格成為一個有效的系統，為空軍執行ISR和分析的方式帶來價值和進步，領導人應該在技術中倡導以人為本的設計，培訓和準備一線分析員與新系統有效的協作，并根據人工智能的優勢和劣勢調整組織做法。空軍領導人必須承認將更多的分析任務分配給人工智能工具所固有的對抗性威脅和道德問題，這些問題必須告知感知網格的藍圖。這并不是說正在進行的系統軟件開發應該停滯不前，而是說在情報和物資領導人之間必須同時進行對話，討論人類分析員的作用，因為這對減輕越來越多地依賴人工智能的弊端至關重要。空軍領導人還必須推行一項深思熟慮的計劃，將傳感網格組件整合到當前的傳感、識別、歸屬和共享（SIAS）活動中，使一線分析員為 "更高級別的推理和判斷"任務做好準備，同時承認機器應該增強人類任務，而不是完全取代人類。

接下來本文將提供與人工智能系統相關的脆弱性和道德問題的文獻回顧，以深入了解建設和應用傳感網格可能面臨的挑戰。它還將包括討論在完成和應用這個改變游戲規則的系統之前，情報和物資領導人應該考慮哪些因素。本文最后將就如何為空軍ISR戰斗空間準備傳感網格提出進一步的建議，為空軍人員在數字時代的行動提供必要的場景設置。

文獻回顧

最近關于將人工智能應用于認知任務的相關弱點的研究大多強調了對抗性樣本的危險性，這些樣本修改了DNN的輸入，導致它們控制的系統以各種方式發生故障。對抗性輸入可以是物理的或非物理的，可以影響各種數據分類器分類媒體，包括圖像、音頻文件和文本。最常提到的物理欺騙樣本是一個實驗，工程師通過將停車標志調整成不同的角度來愚弄自動駕駛汽車上的光學傳感器，導致車輛錯過停車。物理欺騙在國防應用中不是一個新穎的計劃，但將邊緣處理和自動化納入像傳感網格這樣的系統可能排除了人類分析師第一手識別這些戰術。在非物理領域，訓練算法以類似于人腦的方式來識別模式是一項具有挑戰性的任務。計算機視覺（CV）算法對圖像的分類與人類分析人員非常不同，當只有幾個像素不合適時，很容易對物體進行錯誤分類。在不太直接的情況下，工程師無法解釋模型的錯誤，刺激了DARPA等組織對可解釋人工智能的倡議。 在最好的情況下，對抗性輸入被識別為異常值，并被具有強大訓練樣本的CV模型所忽略；在最壞的情況下，它們可能會破壞現實世界的輸入，并在人類分析師不知情的情況下從樣本中數字化地刪除物體或活動。如果對抗性輸入導致分析師錯過他們通常會在沒有協助的情況下捕捉到的重要活動，就會產生災難性的后果。

如果將AI、ML和DNN應用于情報數據集背后的目標是以更高的速度分析和傳播更多的信息，那么自然語言處理（NLP）也可能是感知網格架構的一部分。NLP模型今天被廣泛用于個人和商業用途，像Siri和亞馬遜Alexa這樣的工具使用語音提示來啟動其他應用程序。NLP模型也可用于大量文本或其他媒體的理解任務，使用衍生數據回答問題。這種技術在融合多種數據源的SIAS任務中可能非常有用，但也可能容易受到干擾。NLP中的對抗性輸入可以引入錯誤的句子或用文本文件中的反義詞替換關鍵詞，導致模型在沒有時間或能力進行人工審查的情況下錯誤描述數據集。

與任何分層模型的方案一樣，CV和NLP模型是否能像預測的那樣有效地協同工作還是個未知數，更不用說檢測像Deepfakes這樣在非保密領域進入DNN的偽造數據了。人類分析員離通常可以檢測錯誤信息的源數據流越遠，SIAS就越容易受到錯誤輸入的影響。盡管有這種擔憂，但空軍A2的指導意見表明，人們對分層模型利用非保密的公開信息（PAI）進行無縫傳感器提示寄予厚望，使ISR體系能夠更有效地找到相關目標。如果沒有一種強大的方法來檢測提示傳感器的PAI樣本中的偽造媒體，這個過程可能難以安全地實現。

技術的復雜性和自動化、人工智能系統對篡改的潛在脆弱性，引發了關于在軍事行動中應用這類技術是否符合道德的討論。雖然傳感網格的設計不是為了直接使用武器，但來自該系統的情報數據很可能為關于多個領域的關鍵決策提供信息。關于AI/ML的倫理學文獻通常對采用自主運作、人類干預窗口有限的系統持批評態度，其邏輯與反對地雷等傳統自動化武器的倫理學論點相似。雖然傳感網格及其前驅系統將具有比壓力板裝置高得多的認知行為屬性，但一些人認為，人類對黑盒系統的控制同樣很少，這些系統在向人類操作者提出選擇或結論之前，會執行層層的算法通信。

幸運的是，人工智能系統可能也能夠在人類容易出現道德失誤的情況下進行補償，因為機器不會經歷像恐懼或驚慌這樣的情緒，而這些情緒可能會引發危險的決定或違反LOAC。盡管利用人類與認知模型合作的這一潛在優勢是謹慎的，但美國防部的指導意見將速度作為人工智能最有用貢獻的具體價值，這引入了更多道德難題。對個人決策的測試表明，人類在復雜環境中的風險評估能力已經很差，而引入人工智能，使人類判斷的價值邊緣化，只會導致更快的、風險更高的結論。當人工智能帶來的錯誤評估或草率決定導致災難性錯誤時，問責也是美國防部領導人必須準備解決的混亂道德問題。

大多數文獻中隱含的減輕對手篡改和道德失誤威脅的解決方案，是在人類控制器和自主的人工智能系統之間進行最佳分工。不足為奇的是，對于這應該是什么樣子，以及它如何適用于像傳感網格這樣的系統，有許多觀點。一些人認為，在國際協議框架中沒有雇用自動武器系統的空間，并將其缺乏責任感與兒童兵相比較。其他人認為，如果像聯合目標定位這樣的程序以同樣的嚴格和參與規則進行，人工智能工具將不會導致不可接受的失控。雖然人們認為迫切需要通過購買現有的商業軟件向聯合情報界提供傳感網格的能力，但如果美國防部領導人希望減少前面討論的風險，工程師、需求所有者和分析師必須致力于仔細討論人工智能應用在ISR體系中最有幫助的地方以及它們有可能造成傷害的地方。

討論結果

當涉及到投資建設由人工智能和認知建模應用驅動的未來ISR體系的項目時，美國防部和空軍除了需要快速投資并與大學和國家實驗室合作外，提供的指導有限。除了系統 "事故風險較低；對黑客和對手的欺騙行為更有彈性和表現出較少的意外行為"之外，對該部門在人工智能投資方面所期望的指導也是有限的。缺乏特殊性可能是人工智能在國防部戰略中首次出現的癥狀，但自滿和滿足于為投資而投資的情況并沒有遠遠超過這種情況。使用該技術的社區有責任決定與認知模型建立哪種類型的協作關系將提供最大的利益，但戰略指導似乎將責任交給了實驗室和行業合作伙伴，責成外部人士確定人工智能將解決的問題和解決方案。如果空軍ISR領導人在討論如何最好地將人類分析員與人工智能工具協作方面不發揮積極作用，他們將如何評估開發人員是否在提供資金的情況下取得足夠的進展？美國防部如何相信由非業務伙伴開發的解決方案能夠充分解決安全和道德問題？在什么時候，人工智能會從一個脆弱的研究項目過渡到改善SIAS的速度和準確性的可行解決方案？

討論人工智能及其在情報工作中的預期功能的一個更有成效的方法是，不要把它當作一個神奇的子彈，因為它的定義太不明確，根本無法研究。雖然將認知模型應用于情報過程可能是新的，但在戰爭中實現自動化的技術已經存在了幾十年。領導人必須考慮現代戰爭中已經存在的人機合作結構，以獲得設計和整合傳感網格的經驗。對于空軍ISR來說，分析當前和歷史上人類分析員、機載傳感器和戰區決策者的團隊合作是一項有益的工作。機載ISR傳感器的性能衡量通常通過傳感器輸出的響應性和準確性等因素來評估，但了解傳感器數據引發的分析和決策過程也很重要。例如，光譜成像傳感器可以被用作異常檢測器，突出不尋常的物體或活動，供人類分析員審查和報告。報告可以傳播給行動領導人，然后他根據情報做出決定，命令對異常活動的來源進行空襲。如果這一連串的事件在行動過程中習慣性地發生，那么傳感器和人類在循環中的互動可能會開始改變，而傳感器被潛意識地重新歸類為威脅探測器。在這種情況下，傳感器的性能規格并沒有改變，但隨著時間的推移，團隊關系中的人類開始對傳感器的輸出應用不同的價值，這可能是外部激勵因素的影響。雖然大多數分析家都知道，假設所有的異常情況都是威脅是不正確的，也是危險的，但人機協作關系演變為扭曲人類判斷的微妙方式是值得關注的。為了確保人機協作以道德方式進行，領導者必須反思協作結構如何在無意中抑制組織的價值觀。對新作戰技術的準確性和穩健性的要求是合理的，但了解技術煽動的組織行為和習慣對有效和道德地使用是最重要的。

除了在ISR體系內應用現有的人機合作經驗外，人工智能感應網格的設計也應以人為本。雖然在建立一個由人類分析員使用的系統時，這似乎是顯而易見的，但在復雜的系統工程項目中，人因工程和人機協作的考慮往往是一個低優先級的問題。這部分是由于傳統的組織障礙，將軟件工程師和人因專家放在不同的部門，尤其是后者專門研究認知心理學、神經科學和機器人學等學科，這些學科在一些項目中可能發揮有限的作用。未能在復雜系統中適當整合人的因素的后果是可怕的，這在波音公司的737 Max飛機上可以看到，該飛機在2018年和2019年發生了兩起致命事故。兩份事故報告都提到高度自動化的機動特性增強系統（MCAS）軟件是導致飛機失事的一個重要因素。 雖然MCAS被設計為使用傳感器輸入來協助飛行安全，但糟糕的人為因素考慮使得該系統在觸發自動程序后，飛行員很難覆蓋。雖然培訓用戶與新系統合作是入職的自然部分，但由于缺乏人為因素工程而導致的陡峭學習曲線是一種風險，可以通過對人類和機器行為進行建模來減輕，因為它們與手頭的任務相關。 在這種情況下，建模將幫助系統架構師確定在特定的團隊合作關系中造成誤解的溝通差距，也許可以提供關于機器如何在緊急情況發生前向人類操作員充分披露其局限性的洞察力。

當我們推測如何最好地促進人機互動，充分解決與人工智能和自動化相關的安全和倫理問題時，尋求視覺分析專家的咨詢可以提供有價值的設計見解。"視覺分析是一個科學領域，它試圖通過交互式可視化增加人機對話來提高自動化、高容量數據處理的透明度。 為分析師提供一個團隊結構，讓他們選擇如何可視化數據集，可以在自動化、機器輔助的數據精簡和人類判斷之間取得有利的平衡。在傳感網格的可視化分析的最佳應用中，分析師將以高度的信心理解數據集的重要性，這得益于調整基礎分析過程的能力。 理想情況下，可視化分析使用戶能夠通過向系統提出關于數據的假設和問題來利用他們的學科專長，使他們能夠通過對話得出結論。視覺分析中的一種被稱為語義互動的方法也可能是有幫助的，創建的模型可以將分析師與視覺數據的對話轉化為模型的調整，推斷和學習人類伙伴執行常規任務的原因，如突出、復制等。考慮到前面詳述的學科有多新，建立明確的測試和評估標準將是準備將這些和其他團隊技術納入SIAS任務的重要步驟。

美國空軍研究實驗室（AFRL）內的各局無疑面臨著許多挑戰，在這個概念正式確定之前，他們一直致力于建立傳感網格的組成部分。將人工智能整合到智能架構和軟件中的工程師和開發人員主要在羅馬實驗室AFRL信息局（AFRL/RI）工作，分為多個核心技術能力（CTC）團隊。特別是處理和開發（PEX）CTC將深入參與開發實現傳感網的DNN，其任務是"為空軍、國防部和情報界提供快速感知，以提高對形勢的認識和對抗的洞察力"。在PEX CTC中，項目按功能分為特征化、極端計算、理解和預測項目，涵蓋了從數據提取到高級感知的一系列步驟。人因工程方面的專業知識來自位于兩個州外的萊特-帕特森空軍基地的飛行員系統（RH），一個跨學科局。下一步，PEX CTC的項目可能會與AFRL的其他部門（如傳感器（RY）或航空航天系統（RQ））的開發項目相結合，將RI的SIAS部分與新的機載收集傳感器和車輛聯系起來。目前，RI的工程師使用來自實際聯合和國家情報來源的樣本數據流，逐步解決在大量非結構化數據中進行分類的計算挑戰。尋找解決方案以保持物理系統的尺寸、重量和功率要求可控，也是一個持續關注的問題，特別是在像Agile Condor這樣尋求在機載系統上提供高水平邊緣處理的項目。

正如前面的文獻調查所示，在DNN中建立穩健性和安全性，以防止ML中的對抗性干擾，是任何網絡開發者都關心的問題，RI內部的團隊也不例外。DNN已經在實驗室環境中以意想不到的方式學習或失敗，引入與人類感知相矛盾的對抗性輸入，可能會使開發有用工具的進展受挫。如果系統繼續隨著新數據集的發展而發展，那么可能很難確定技術成熟度的基準，在這種情況下，AFRL將維持責任轉移給空軍生命周期管理中心（AFLCMC）是合適的。雖然這一點與建立人工智能傳感網格組件的測試和評估標準的重要性有關，但它也應該引發關于復雜系統在開發和維持組織之間的移交是否適合這種技術的討論。理想的情況是，在DNN上擁有最多專業知識的團隊建立模型，并在其整個生命周期內維護它們。一個更有可能和更少破壞性的行動方案是建立具有可升級底盤和外形尺寸的傳感網組件，允許在可用時用替換設備進行簡化升級。考慮到國家實驗室、DARPA、麻省理工學院、卡內基梅隆大學和其他機構的大量人工智能研究投資，空軍領導人應該考慮如何在研究結果公布后，整合部門的投資回報，以改善感知網的設計和功能。

對于美國防部和空軍領導人來說，為未來傳感網的整合創造條件，還有其他獨特的倫理挑戰需要協調。如果 "傳感網格"及其組件能夠提供該概念所承諾的快速和強大的傳感功能，那么期望所有使用該系統的一線分析員都能理解其工作原理是否合理？在發生災難性錯誤的情況下，初級分析員是否需要了解該技術，以便對涉嫌疏忽的錯誤負責？"將邊緣處理納入傳感網設計也是一個有道德爭議的話題。雖然自動數據處理可以節省SIAS的時間，但分析師如何知道邊緣計算程序是否出現故障，或者他們是否被對手欺騙？從傳感器的邊緣去除人類的認知勞動可以更快地提供數據，但結果的準確性可能會有所不同。那些認識到這些問題，但卻因為要比中國或俄羅斯更快地投入技術的壓力而推遲解決的領導人，應該仔細思考這一立場背后的原因。雖然中國和俄羅斯的政府形式與美國根本不同，但事實是，這兩個國家都有等級制度，對國防事務中的錯誤和不精確性的責任也很重視。以類似于核計劃的方式，美國政府應該領導國際社會與競爭對手分享安全、設計良好的人工智能算法的傳統技術，確保沒有國家因為糟糕的態勢感知工具而引發誤解導致的沖突。最好的國際人工智能軍備控制可能來自于對人工智能研究結果的盡可能透明，并倡導負責任地使用該技術。

建議

盡管完整形式的傳感網格還需要幾年時間才能實現，但最終系統的組成部分可能會在未來十年內逐步投入使用。在為下一代人機協作做好技術、人員和組織的準備方面，還有大量的工作要做。美國防部和空軍ISR領導人不應等到正式的系統首次亮相時才開始倡導在傳感網格技術中采用以人為本的設計，將人工智能的培訓目標納入對一線分析員的指導，并為組織接受該技術和與之合作做好準備。當涉及到設計和構建這個復雜的系統時，物資領導人在考慮采購商業的、現成的軟件以獲得更快的數據匯總解決方案時，應該謹慎行事。在沒有為傳感網格及其系統如何運作建立測試、評估和安全標準的情況下，過早地整合多用途商業軟件可能會給傳感網的人工智能互動帶來不確定性和風險。

此外，找到更快解決方案的愿望不應該先于對人的因素的考慮，因為這對安全和富有成效的人機合作至關重要。美國防部領導人還應該認真審視在整個傳感網中整合邊緣處理的計劃，將其作為一個安全和道德問題，并應仔細思考在哪些地方將人類感知與傳感器輸出分離才是真正合適的。雖然培訓人類分析員是ISR體系可以采取的最明顯的措施之一，以減輕來自外部干預和道德失誤的威脅，但物資領導人也必須考慮他們在采購精心設計的、以人為本的技術方面的作用，作為一個同樣重要的保障。

正如美國國防創新委員會的AI原則。雖然年輕的分析員在快速學習數字應用和程序方面表現出很強的能力，但初級人員也傾向于以令人驚訝的方式信任技術。因此，這些分析員必須繼續接受情報分析基礎知識的培訓，使他們善于識別傳感網格中的算法錯誤和遺漏。空軍領導人在2018年為促進AI和ML素養邁出了務實的第一步，啟動了一項試點計劃，以確定具有計算機語言經驗的空軍人員，希望在各種舉措中利用那些具有編碼專長的人。雖然這項措施將有助于區分具有較高數字熟練度的分析員，但教導勞動力如何運作計算機模型可能是一個更有用的技能組合，以準備在傳感網中進行人機合作。"為傳感網就業準備一線分析員的最壞方法是依靠及時培訓來彌補勞動力對技術知識的差距，從而為SIAS活動引入更大的錯誤率。

為了讓組織準備好接收和整合傳感網格，美國防部和空軍領導人必須首先解決人力需求。盡管像傳感網格這樣的系統被設計成模仿人類的認知勞動，但分析人員的勞動對于質量控制和任務管理仍然是至關重要的，更不用說作為識別DNN內潛在篡改或系統故障的保障。現在還不是為預期的技術進步做出任何急劇的力量結構調整的時候，而這種技術進步離投入使用還有好幾年的時間。此外，到目前為止，關于傳感網將如何整合來自聯合部隊的數據，或者是否允許作戰司令部像今天一樣擁有自己獨特的數據戰略和情報資源的討論很少。如果傳感網由于來自一個服務部門或地理作戰司令部的人為縫隙而無法為分析人員提供更多的情報來源，那么該系統是否真正做到了其設計者所宣傳的？這些問題必須在聯合參謀部層面加以解決和調和。最后，利用來自傳感網的情報的組織必須認識到，當他們與機器合作時，他們很容易受到偏見和捷徑的影響。了解外部壓力和交戰規則如何導致對機器輸出的質疑失敗，對于改善人機伙伴關系，真正使SIAS更加有效至關重要。

結論

美國防部和空軍對人工智能在情報中的應用所進行的研究投資，對于確定部隊應如何準備與傳感網格進行人機合作是至關重要的。對領導人和一線分析人員進行培訓，讓他們了解在自動化、人工智能支持的SIAS中存在的道德難題和對手攻擊的可能性，這對保護組織不傳播錯誤信息至關重要。幸運的是，美國防部和空軍ISR領導人主張在傳感網格系統中采用以人為本的設計和培訓模式還為時不晚，因為AFRL的工程師們正在繼續努力為部隊提供一個安全、務實的解決方案。領導人必須認識到以速度換取精確性的組織傾向，并理解精心設計的系統分階段整合將是值得等待的。

軍事和應急反應仍然是固有的危險職業，需要準確評估威脅并在巨大的時間壓力下做出關鍵決策。與這些能力相關的認知過程是復雜的，并且已經成為一些重要的研究主題，盡管是針對特定的服務。在這里，我們試圖找出警察、軍隊、救護車和自由職業者在應急反應中的威脅評估、態勢感知和關鍵決策的共同點。通過對2000年1月至2020年7月期間發表的關于動態應急服務和軍事環境中威脅評估和關鍵決策理論的英文研究進行系統的文獻回顧，確定并批判性地評估了相關研究。共審查了10,084個標題和摘要，其中94個被確認為適合納入研究。然后，介紹了發現，主要集中在六個方面的調查。書目計量學、語言、態勢感知、關鍵決策、行動和評估。然后，我們對這些發現進行專題分析，以揭示四種服務之間的共同點。盡管該領域已有單一或雙重服務的研究，但這項研究的意義在于，它是第一個研究軍事、警察、自由和救護服務這四種情況下的決策和威脅評估理論的研究，同時也是第一個評估知識狀況并探索共性存在的程度以及模型或實踐可在每個學科中應用的研究。研究結果表明，所有的軍事和緊急服務人員都同時運用直覺和正式的決策過程，這取決于多種情況和個人因素。在制度上將決策限制在一個單一的過程中，而不考慮其他因素，或者在某些情況下不適當地訓練和應用其他適當的決策過程，可能會增加出現不良結果的可能性，或者至少會限制實現最高績效。本研究結果的應用不僅可以促進每個被研究的部門改進實踐，而且為協助未來的研究提供了基礎，并為探索動態背景下的威脅評估和決策的文獻做出了貢獻。

關鍵詞：態勢感知、決策、消防員、警察、救護車、軍隊、識別引物、啟發式、偏見、威脅評估

簡介

對自然事件（如地震）和蓄意事件（如恐怖襲擊）的有效應急反應包括對緊急事件的預測，以及在事件發生期間和之后立即采取的行動，以確保其影響最小化（AIDR 2013）。在警察、軍隊、救護車和自由服務的背景下，這要求響應人員能夠（1）準確地了解動態和不熟悉的環境，（2）評估潛在的機會和威脅以制定響應計劃，以及（3）在巨大的時間壓力下做出關鍵決定（Cohen-Hatton等人，2015；Perona等人，2019；Penney 2019；Reay等人，2018）。例如，當面對一個結構性緊急事件時，緊急救援人員必須在短時間內處理大量的視覺和聽覺信息，包括自由人的行為，傷亡人員的位置，可用的資源，以及相關結構的建設情況。同時，他們必須正式制定計劃和應急措施，以最大限度地增加救援傷亡人員的機會，并控制和撲滅火災，同時還要管理事故區域內的行動，最大限度地減少救援人員的風險。與這些能力相關的認知過程是復雜的（Reay等人，2018年；Stanton等人，2009年），容易受到偏見的影響（Kahneman，2011年；Seiler等人，2010年），難以掌握（Perona等人，2019年）。

當事件的規模和復雜性增加，影響到大量人口和地理區域時，響應可能會持續數周甚至數月。現在，事件經常跨越地區、州和國家的邊界，導致更需要在各機構間分享信息，并協調機構間的反應（Wilkinson et al. 2021）。這隨后給決策者帶來了額外的挑戰（Alison 和 Crego 2008；Comfort 2007；Flin 1996；House 等人 2013；Pollock 2013；Coskun 和 Ozceylan 2011）。一線響應者和事件管理者都必須與不同組織中的不同人員合作。在英國，來自幾個組織的代表組成了戰略協調小組，包括自由、警察、救護車、民間資源組織、衛生機構和政府（Wilkinson et al. 2021）。在美國和澳大利亞，相當的人員和機構組成了事件管理小組（AIDR 2013; NIFC 2021）。然而，多個機構在大規模災難中有效合作的挑戰仍在持續（Alison 和 Crego 2008; Wilkinson 等 2021; Pollock 2013）。

人們很容易認為問題的原因是來自不同機構的不同人員之間的溝通中斷，因此對情況和行動要求的集體理解在翻譯中丟失。相反，我們認為原因是每個服務人員通過他們的培訓和標準操作程序的視角，對情況有相當不同的看法。部分原因是決策和威脅評估理論的差異（Coskun和Ozceylan，2011年），這些理論最終指導了行動反應。而且，傳統上，這些理論是按服務流來劃分的。盡管消防員、護理人員、警察和軍事人員的動態和高后果環境的情況相似，但他們的人為因素被孤立地考慮。

我們認為，這些服務在行動和理論方面的相似性比以前所確定的要大。我們建議，如果能夠發現和利用各部門之間的共同點，就可以在改善機構間協調和各部門的績效方面取得進展。然后，可以在服務之間形成共同的理解，現有的研究可以從服務領域轉化到另一個領域。反過來，這可以促進圍繞應急管理的研究和由此產生的理論，這些理論是關于服務的，而不是關于服務的。

在此，我們試圖找到警察、軍隊、救護車和自由服務機構之間在威脅評估、意識形成和緊急決策方面的共同點。我們對這些研究領域和這些應急服務中的相關研究進行了回顧。首先，我們描述了我們的目的和目標，然后是我們的方法。然后，我們介紹了與應急管理相關的五個研究方向的結果。語言、情境意識、關鍵決策、行動和評估（術語定義見下文 "第1.1節"）。然后，我們整合這些發現，以揭示四種服務之間的共同點。

這項研究的意義在于，它不僅是第一個彌合這一差距并研究軍事、警察、自由和救護服務等多種背景下的決策和威脅評估理論的研究，而且也是第一個評估知識狀況并探索共性存在的程度以及模型或實踐可以跨學科應用的研究。研究結果的應用不僅可以促進每個被研究的服務部門改進實踐，而且為協助未來的研究提供基礎，并為探索動態背景下的威脅評估和決策的文獻做出貢獻。

1.1 目的

本研究的范圍是多學科的，涵蓋了民間緊急服務中的動態環境，如治安、院前救護、消防和軍事行動。我們的目標是提煉出在動態應急服務和軍事環境中的威脅評估、感知和關鍵決策的研究。我們還旨在發現服務之間的共同點。采用與House等人（2013）類似的方法，我們將目標分解為六個不同的調查方向。

1.書目計量學，允許按研究設計、服務類型、來源國、出版年份和出版領域對研究的 "傳播 "進行分類。

2.語言，研究中的術語、定義和描述。

3.態勢感知（SA）、威脅評估和意識制造。

4.關鍵決策（CDM），用于決定行動方案的過程。

5.行動，為執行該決定而嘗試和完成的任務；以及

6.評估，對決定和后續行動的反思，以確定是否做出了一個 "好決定"。

雖然文獻計量學的理由是不言自明的，但我們采用了一種迭代方法（Morgan and Nica 2020）來選擇第2至5條調查路線。通過這種方式，研究小組在研究的概念階段對最初的調查路線進行了修改，最后的調查路線旨在為DeSantis和Ugarriza（2000）所描述的反復出現的趨勢和不同的表現形式帶來意義和認同。因此，調查路線的設計是為了捕捉和統一各種特定背景研究的性質或基礎，使之成為一個有意義的整體（DeSantis和Ugarriza 2000）。

簡介

馬克-D-維爾圖利上校：“所有的戰爭本質上都是關于改變人類的行為，每一方都試圖通過武力來改變對方的行為。成功需要有能力超越對手，利用來自相對優勢地位的機會。最了解作戰環境的一方能更快地學習和適應，并決定在不確定的條件下更快地采取行動，最有可能獲勝。” -陸軍學說參考出版物（ADRP）3-0，作戰

可以說，信息戰（IO）是美國陸軍理論中被誤解和誤用最多的術語之一--以至于它在很大程度上成為一個無處不在的參考術語，對大多數陸軍來說，它的目的和應用不夠明確。確信，如果要求幾位陸軍領導人和士兵用他們自己的話來定義信息戰，人們會得到幾種不同的、往往是相互矛盾的解釋。在25年前，信息戰作為指揮與控制戰爭（C2W）的一個概念出現后，陸軍學說的多次修改導致了這種混亂。僅在過去11年中，信息戰的定義就發生了三次變化：從關注五種核心能力到信息參與（2007年），再到信息和影響活動（2011年），到目前關注信息相關能力的化身（2016年）。隨著陸軍將其理論重點轉移到針對同行和近鄰對手的大規模作戰行動（LSCO），本卷的目的是幫助領導者和士兵通過歷史案例研究的視角，直觀地了解信息戰。

在聯合和陸軍的理論中，信息戰被定義為 "在軍事行動中，綜合運用與信息有關的能力，與其他行動路線配合，影響、破壞、腐蝕或篡奪對手和潛在對手的決策，同時保護自己的決策。 "在更廣泛的意義上，信息戰支持指揮官通過在信息環境（物理、信息和認知層面）中的活動取得相對優勢地位的能力，以影響對手的戰斗意志；干擾、破壞或篡奪其收集、處理和傳播信息的能力；并最終操縱（欺騙）或破壞對手決策者對作戰環境的理解。戰地手冊（FM）3-0《作戰》很好地描述了信息環境中可能的信息相關能力和效果的廣泛范圍。然而，在過去17年的反叛亂和反恐行動過程中，信息戰在許多人心目中已成為主題和信息、心理戰（PSYOP）/軍事信息支持行動（MISO）或戰略通信/通信戰略的同義詞，其更大的目的已經丟失。在大規模作戰行動的歷史案例研究中，有三條經驗交織在一起：(1)重點是信息，而不是為實現信息而采用的能力；(2)成功的信息戰從開始到執行都是一體化的、同步的、有資源的和指揮官領導的行動；(3)信息戰在其核心是以對手/敵人為中心的行動，為友好的決策者獲得相對優勢。

"一切都是關于信息"

《美國陸軍大規模作戰行動叢書》中這一卷的標題是《感知即現實》。盡管這可能是一個老生常談的短語，但它的含義對LSCO中信息戰的應用具有重大意義。領導人通過信息直觀地認識和了解作戰環境。作為戰斗力的一個要素，信息使決策成為可能，而信息的傳遞有助于決定性的行動。今天，現代技術已經大大增加了信息的速度、數量和獲取途徑。同時，技術已經使破壞、操縱、扭曲和拒絕信息的重要手段成為可能--對手已經表現出愿意使用這種技術，并取得了巨大的效果。

在《黑暗領土》一書中，作者弗雷德-卡普蘭講述了當時的海軍上將邁克-麥康奈爾的一段軼事。在1992年觀看電影《黑客帝國》時，這位情報部門的負責人體會到了 "一切都與信息有關 "的啟示；誰控制了信息，誰就能主宰競爭和沖突。領導人將資源用于情報收集，以發展局勢并獲得及時做出明智決定所需的足夠信息。同樣重要的是，必須采取措施保護友軍的信息，同時在所有領域開發和執行手段，以攻擊對手獲取、處理和傳播信息的能力。通過這種方式，信息戰能夠準確了解作戰環境，同時破壞或操縱對手的作戰環境。通過信息作戰，對手/敵方決策者的現實應該是最能支持實現相對優勢地位的。理論上的定義從相當限制性的五種核心能力（作戰安全、軍事欺騙、心理作戰、電子戰和計算機網絡作戰）轉變為目前以效果為重點的更廣泛的定義，是朝著正確方向邁出的一步。盡管如此，還需要做更多的工作，以充分獲得信息在LSCO背景下作為戰斗力要素的真正潛力。常識告訴我們，如果信息沒有伴隨著行動，那么當兩者同時存在并相互補充時，就不會在認知上產生同樣的共鳴。行動和信息之間的雙重關系必須成為21世紀 "信息時代"行動的一個永恒主題。然而，將信息戰視為機動或行動的助推器的觀念依然存在。

“信息戰就是戰爭”

在談到太空沖突的想法時，現任美國戰略司令部指揮官約翰-海滕將軍評論說，沒有太空戰或網絡戰這樣的東西；只有戰爭。同樣，最近與一位高級領導人談話，他說，如果信息戰爭規劃者有自己的方式，一切都將被視為信息戰。把它翻過來。在LSCO期間，在信息環境中的演習和通過信息環境的演習必須得到與歷史上對陸地領域的傳統演習同樣的關注。演習就是演習，無論采用何種形式的演習，都要通過作戰過程來完成。

最近對聯合學說的修改開始考慮到對信息在沖突中的重要性的認識。就在去年，美國防部長和參謀長聯席會議主席批準了一項快速的聯合理論修改，使信息成為一種聯合功能。最近，聯合參謀部發布了一項關于信息環境下行動的指令--這樣的標題是為了強調作為行動的活動，同時避免使用信息行動這一兩極化的術語。這種強調是在觀察到對手在戰場內外有力地揮舞信息以取得決定性的戰術和戰略結果之后作出的。

在伊拉克和阿富汗，塔利班和基地組織對美國及其合作伙伴發動了無數次交戰，與其說是為了在直接的作戰環境中獲得實際效果，不如說是為了在全世界獲得信息優勢。錄像中的簡易爆炸裝置襲擊雖然具有破壞性，但卻很好地提升了組織的可信度，增強了信徒的戰斗意志，使弱勢人群變得激進，并增加了財政支持。對于LSCO來說，更重要的是，俄羅斯在吞并克里米亞和入侵烏克蘭東部之前、期間和之后的信息對抗活動表明了信息環境中綜合行動的力量，在這種情況下，稱之為信息戰更為恰當。俄羅斯成功地播撒了虛假信息，導致國際社會不信任它所收到的信息，同時還通過網絡空間行動、電子戰和心理行動削弱了烏克蘭的反應。俄羅斯信息戰造成的混亂和誤導對西方決策者產生了麻痹作用--以至于俄羅斯能夠在西方領導人能夠做出可信的反應之前實現其戰略和政治目標。

以對手為中心

在LSCO的案例研究中，有一個最后的教訓或主題貫穿始終：信息行動的核心是以對手為中心。17年的反叛亂和反恐怖主義行動導致了以民眾為中心的信息戰，同時幾乎完全取代了該理論中的對手指揮和控制要素。直到最近--實際上是由于對手的成功--這種情況才開始改變。統一的陸地行動發生在一個由平民主導的作戰環境中；他們的存在不能被忽視或繞過。然而，首先，必須打敗對手。

戰爭是人類的努力；它是一場意志的較量。在LSCO期間，信息戰的重點必須是擊敗對手的意志。這可以直接完成，如在沙漠風暴行動中，聯合轟炸和心理戰使數以千計的伊拉克軍隊感到沮喪，導致他們投降。或者更間接地，在"伊拉克自由行動 "中，美國和盟軍運用欺騙、電子戰、物理破壞和網絡空間行動擾亂了伊拉克的指揮和控制，導致伊拉克領導人絕對缺乏對局勢的了解，無法協調防御。正如導言開頭的那段話所說。"最了解作戰環境的一方在不確定的條件下學習和適應得更快，并決定更迅速地采取行動，最有可能獲勝"。

該書

《感知即現實》由11章組成。前10章探討了LSCO期間信息戰的歷史案例研究，而最后一章則考慮了信息戰對LSCO的未來影響。雖然在案例研究中探討了許多與信息有關的能力，但這些案例絕沒有提出明確的說法。出于安全和保密的考慮，一些技術性較強或敏感的能力沒有像我希望的那樣得到深入的處理。這些案例研究涵蓋了從二戰到最近的格魯吉亞和烏克蘭沖突的LSCO。雖然美國在大多數案例研究中表現突出，但也探討了其他國家在信息環境中的行動，特別是俄羅斯聯邦的行動。

在 "大規模作戰行動中的信息作戰邏輯 "中，克里斯托弗-羅威探討了美國陸軍信息作戰理論的演變，從其指揮和控制戰爭的根源到今天普遍認為信息作戰是影響平民的一種手段。羅威上校將美國信息作戰的起源歸結為冷戰時期蘇聯無線電電子作戰理論的發展。美國認識到，它需要類似的理論、組織、訓練、物資、領導、人員和設施（DOTMLPF）解決方案來對抗蘇聯的發展，以及通過信息在現代戰場上占據主導地位的偏離戰略。在幾年的維和、反叛亂和反恐行動中，陸軍將重點從強調指揮和控制轉移到更加以人口為中心的 "人心 "方法。第2章繼續沿用類似的敘述方式。

羅威探討了信息交流的過去，而賈斯汀-戈爾科夫斯基則在《大規模作戰行動中的美國信息戰》中反思了陸軍信息交流的現狀。對未來部隊的挑戰和影響"。在他的章節中，戈爾科夫斯基少校詳細介紹了陸軍信息作戰在理論、組織和領導方面的內部結構性挑戰，并與對手在與美國的競爭中使用信息戰方面的進展相比較。雖然戈爾科夫斯基少校的評估并不積極，但對未來也并非沒有希望。他在這一章的最后提出了一些解決不平衡問題的建議。

第3章對俄羅斯信息戰進行了更深入的分析。美國軍事學院教授Lionel Beehner、Liam Collins上校和Robert Person結合第一手資料和二手研究，探討了俄羅斯系統性地使用信息戰的近期歷史案例--重點是其軍事理論的演變，從2008年的俄羅斯-格魯吉亞戰爭到目前俄羅斯支持的烏克蘭頓巴斯地區的戰役。對俄羅斯信息對抗戰略的這一審視為未來的大規模作戰行動和在信息環境中整合行動以實現戰略效果提供了鮮明的教訓。

邁克爾-泰勒采取了從失敗和成功中都能學到很多東西的方法，分析了二戰中一個不太為人所知的盟軍欺騙行動。在"斯塔基行動"，泰勒探討了該欺騙計劃未能使德國領導人相信盟軍在1943年的入侵意圖的原因，以便將德國軍隊留在西部，從而減輕對東部盟軍俄羅斯軍隊的壓力。在下一章中，布蘭登-萊利、邁克爾-基欽斯和馬修-揚杜拉利用1948年的阿以戰爭，闡明了交戰方及其支持者如何將信息磨練成武器，以便在大規模作戰行動中實現預期的軍事、政治和社會結果。在這場戰爭中，在信息環境中運用戰略主敘事來指導作戰和戰術演習被證明是決定性的。

在第6章中，安德魯-惠斯凱曼（Andrew Whiskeyman）重點介紹了越南戰爭期間心理戰（PSYOP）的使用。在簡要探討了越南軍事援助司令部（MACV）的理論、領導、情報和組織基礎之后，惠斯凱曼詳細介紹了在戰爭中最大的地面（雪松瀑布行動）和空降（交界城行動）中心理戰的運用。雖然PSYOP在這些行動中取得了一些成功，但重大的挑戰阻礙了廣泛的支持和行動整合。其中許多挑戰今天仍然存在。

談到最近的行動，接下來的兩章研究了沙漠風暴行動和伊拉克自由行動中的信息交流。首先，羅伯特-希爾更新了多蘿西-丹寧1992年出版的《信息戰與安全》一書的第一章。希爾增加了一種現代方法，并通過在丹寧探索被認為是第一場真正的信息戰爭的文本中使用編輯評論，使信息與當今的作戰環境相關。沙漠風暴。在接下來的章節中，卡明-西卡萊斯提供了本卷中唯一的第一手資料。從2002年4月到7月，作為聯合部隊陸地部分指揮官（CFLCC）的IO規劃者，當時的Cicalese少校在設計信息行動以支持CFLCC的行動意圖方面發揮了重要作用。這一章提供了有關在最高行動級別的LSCO中規劃和執行信息行動的巨大洞察力和經驗教訓。

最后兩個歷史案例研究探討了最近東歐沖突中的網絡空間作戰的要素。本卷第3章從戰略角度研究了俄羅斯聯邦的信息戰，而韋斯利-懷特則記錄了俄羅斯在格魯吉亞、愛沙尼亞和烏克蘭的網絡空間效應的行動和戰術整合。懷特認為，這些沖突是俄軍將網絡空間行動完全融入多領域戰斗的試驗臺--網絡坩堝。在第10章中，Rick Galeano中校、Katrin Galeano、Samer Al-Khateeb、Nitin Agarwal和James Turner中校專注于社會僵尸網絡在支持軍事行動中的應用。通過對烏克蘭和波羅的海地區的僵尸網絡使用情況的詳細分析，他們認為社會僵尸網絡可以被用來促進敘事，改變對觀點流行度的看法，并最終引發支持軍事最終狀態的行為。

本卷最后對未來進行了展望。在最后一章中，詹姆斯-明格斯少將和克里斯托弗-賴查特上校探討了未來信息環境對競爭和沖突期間軍事行動范圍的影響。他們提出了幾個重要的建議，涉及陸軍訓練、組織、理論和領導力等要素，以使指揮官具備信息能力和能力，在未來的作戰環境中獲得并保持相對優勢地位。

本卷的目的是通過探討過去的作戰行動，認識和理解成功和失敗，并從每個作者的角度提供一些經驗教訓，從而運用歷史來激發對未來LSCO中的信息交流影響的討論和分析。

本文件介紹了作者自2010年1月加入法國航空航天實驗室（ONERA）以來形成的研究貢獻。

作者的研究是在一個部門進行的，該部門的研究活動涉及大量的信息處理技術，從邏輯推理、作戰研究到多智能體系統。應用于三個主要領域：航空電子學、空間、國防和安全。關于現有的研究方向，其研究為國防和安全領域帶來了新的見解，重點是軟數據處理的方法和技術，也就是說，由人類提供的符號數據（作戰員，人類智能）或從互聯網上收集的數據（開放智能，社會智能）。研究涉及人類報告信息的質量評估、在線數據的特征、異質信息融合的語義互操作性的發展以及信息融合的不確定性分析。

本文件報告了從2010年初到2020年底，作為ONERA的研究科學家所取得的成果。雖然作者的工作是其部門新研究路線的一部分，但一些項目，如ROSARIO（開源研究：信息和意見檢索）和RIAD（人工智能和決策網絡）使其能夠與部門的同事合作，但其大部分貢獻是與外部合作的。

作者是兩個研究項目的科學協調人。FUTHANE（Fusion Technique de Haut Niveau et Evaluation），一個由法國國防采購局資助的研究異質信息融合項目，以及FLYER（Intelligence Artificielle pour Analyser les Contenus Extrémistes sur Internet），一個由法國研究局資助的項目。FLYER項目利用人工智能方法解決網上極端主義內容的檢測問題。作者的一些科學貢獻是在這些項目的框架和背景下進行的。

本文件是對作者研究項目的綜述，該項目題為 "為國防和安全應用增強態勢感知的語義框架"。第一章介紹了理解本文件其余部分的貢獻所需的理論背景和應用環境。其余各章描述了為提高各種安全和國防背景下的態勢感知而開發的三個語義框架：評估人類操作員提供的信息項目，為異質和動態環境中的信息融合開發基于語義的方法，以及在線數據的分析和定性。

語義框架包括知識模型和在此基礎上實現的處理算法，作者的研究處于知識工程和文本數據挖掘的交叉點。

這些貢獻不是按時間順序排列的，而是根據它們的連貫性重新分組的，因為有幾條研究線是在不同的時間和不同的應用中處理的。在討論每項貢獻時，都會說明研究背景、所開發的人工制品的成熟度、主要的合作、所獲得的經驗教訓以及相關出版物的選擇。

量子技術將量子物理學的原理轉化為技術應用。總的來說，量子技術還沒有達到成熟的程度；然而，它可能對未來的軍事傳感、加密和通信，以及對國會的監督、授權和撥款有重大影響。

1 量子技術的關鍵概念

量子應用依賴于一些關鍵概念，包括疊加、量子比特（qubits）和糾纏。疊加是指量子系統同時存在于兩個或多個狀態的能力。量子位是一種利用疊加原理來編碼信息的計算單元。(經典計算機用比特編碼信息，這些比特可以代表0或1的二進制狀態，而量子計算機用量子比特編碼信息，每個比特可以同時代表0、1或0和1的組合。因此，量子計算機的功率隨著每個量子比特的增加而呈指數級增長）。

美國國家科學院（NAS）將糾纏定義為 "一個系統中的兩個或更多的量子對象可以有內在的聯系，從而使對一個對象的測量決定了對另一個對象可能的測量結果，無論這兩個對象相距多遠"。糾纏是量子技術的一些潛在軍事應用的基礎。然而，由于量子狀態的脆弱性，疊加和糾纏都很難維持，它們可能會被微小的運動、溫度變化或其他環境因素所破壞。

2 量子技術的軍事應用

美國國防科學委員會（DSB），一個獨立的國防部（DOD）科學顧問委員會，已經得出結論，量子技術的三種應用對國防部來說最有希望：量子傳感，量子計算機，和量子通信。DSB的結論是，量子雷達，假設能夠識別物體的性能特征（例如，雷達截面，速度）--包括低可觀察性，或隱形飛機--"不會為國防部提供升級的能力"。

2.1 量子傳感

量子傳感在傳感器內使用量子物理學原理。根據國防部的說法，這是量子技術最成熟的軍事應用，目前 "準備用于任務"。量子傳感可以提供一些增強的軍事能力。例如，它可以提供替代性的定位、導航和計時選項，理論上可以使軍隊在GPS退化或GPS否認的環境中繼續全力以赴地工作。

此外，量子傳感器有可能被用于情報、監視和偵察（ISR）的作用。這種傳感器的成功開發和部署可能會導致潛艇探測的重大改進，并反過來損害海基核威懾力量的生存能力。量子傳感器還可以使軍事人員探測地下結構或核材料，因為它們預計 "對環境干擾極其敏感"。量子傳感器的敏感性同樣有可能使軍事人員探測到電磁輻射，從而增強電子戰能力，并有可能協助定位隱蔽的對手部隊。

2.2 量子計算機

根據美國國家航空航天局的說法，"量子計算機是唯一已知的計算模型，可以提供比今天的計算機更高的指數級速度。" 雖然量子計算機處于相對早期的發展階段，但其中許多進展是由商業部門推動的，可能對人工智能（AI）、加密和其他學科的未來產生影響。

例如，一些分析家認為，量子計算機可以使機器學習（人工智能的一個子領域）取得進展。這種進步可以刺激改善模式識別和基于機器的目標識別。這反過來又能促成更精確的致命自主武器系統的發展，或能夠選擇和打擊目標的武器，而不需要人工控制或遠程操作。啟用人工智能的量子計算機有可能與量子傳感器配對，以進一步加強軍事ISR應用。

此外，量子計算機有可能解密存儲在加密媒體上的機密或受控非機密信息，使對手能夠獲得有關美國軍事或情報行動的敏感信息。一些分析家指出，要打破目前的加密方法，可能需要在量子計算方面取得重大進展。他們的估計表明，要破解目前的加密方法，需要一臺具有約2000萬個量子比特的量子計算機；然而，目前最先進的量子計算機一般不超過256個量子比特。

量子計算機的實際應用可能只有在錯誤率提高和新的量子算法、軟件工具和硬件開發之后才能實現。雖然正如NAS所指出的，"不能保證[這些技術挑戰]將被克服"，但一些分析家認為，能夠破解當前加密方法的初始量子計算機原型可能在2030至2040年的時間框架內開發出來。出于這個原因，NAS得出結論："后量子密碼學的開發、標準化和部署對于最大限度地減少潛在的安全和隱私災難的機會至關重要"。(在部署后量子密碼學之前截獲的信息將不會受到保護)。

2022年5月，拜登政府發布了《關于促進美國在量子計算方面的領導地位，同時減少對脆弱的密碼系統的風險的國家安全備忘錄》（NSM-10），其中 "指示各機構在美國開始將脆弱的計算機系統遷移到抗量子密碼學的多年過程中采取具體行動"。NSM-10指出，國家標準和技術研究所所長和國家安全局局長正在制定并預計在2024年之前公開發布抗量子密碼學的技術標準，此外還列舉了一個國家 "在2035年之前盡可能多地緩解量子風險的目標"。

2.3 量子通信

量子通信--不包括量子密鑰分配（[QKD]，將在下文中討論）--正處于一個新興的發展階段。量子通信在理論上可以實現量子軍事傳感器、計算機和其他系統的安全聯網，從而提高單個量子系統或經典通信網絡的性能。聯網還可以加強這些系統在射程上的穩健性，從而擴大它們可以部署的潛在環境（即在維持脆弱的量子狀態通常需要的實驗室環境之外）。這可以大大擴展量子通信的軍事用途。

量子密鑰分配是量子通信的一個子集，它利用量子物理學原理對信息進行加密，然后通過經典網絡發送。QKD實現了安全通信，在傳輸過程中不能被秘密截獲。(然而，QKD通信可以在目前長距離傳輸所需的中繼站被截獲）。據報道，中國正在大力投資QKD，并在2016年完成了北京-上海約1250英里的量子網絡的建設。然而，DSB的結論是："QKD的實施還沒有足夠的能力或安全性來部署給國防部的任務使用。"

3 資金和最近的立法活動

國會已經考慮了量子技術的管理和影響。例如，2019財年國防授權法（NDAA）（P.L. 115-232）第234條指示國防部長--通過國防部研究與工程副部長行事--與私營部門和其他政府機構協調，執行量子技術研究和開發計劃。

此外，FY2020 NDAA（P.L. 116-92）第220條要求國防部制定使用量子技術的道德準則，以及支持量子勞動力和減少與量子技術相關的網絡安全風險的計劃。它還授權每個軍事部門的部長建立量子信息科學（QIS）研究中心，可以 "與適當的公共和私營部門組織合作"，以推進量子研究。迄今為止，海軍已指定海軍研究實驗室作為其QIS研究中心，而空軍已指定空軍研究實驗室作為空軍和太空部隊的QIS研究中心。陸軍說它目前不打算建立一個QIS研究中心。

2021財年NDAA（P.L. 116-283）第214條指示各部門編制并每年更新一份量子計算機在未來一到三年內可能解決的技術挑戰清單。該清單目前包括量子化學、優化和機器學習。第214條還指示各部門與中小型企業建立項目，為政府、工業和學術研究人員提供量子計算能力，以應對這些挑戰。第1722條指示國防部對量子計算機帶來的風險以及當前的后量子密碼學標準進行評估。

最后，2022財年NDAA（P.L. 117-81）第105條指示總統通過國家科學技術委員會建立量子信息科學的經濟和安全影響小組委員會，而第229條指示國防部長 "建立一套活動，以加速開發和部署雙重用途的量子能力"。

國防部在最近的預算請求中沒有提供量子研究的細目；然而，根據數據分析公司Govini，國防部在2021財政年度要求為量子技術和研究提供約6.88億美元。

4 給國會的潛在問題

• 目前量子技術軍事應用的成熟度需要多少資金？如果有的話，美國政府應該在多大程度上投資和研究能夠實現量子軍事應用的技術（例如，材料科學、制造技術）？

• 量子技術的商業進展在多大程度上（如果有的話）可以被用于軍事應用？

• 美國競爭者在開發量子技術的軍事應用方面的努力有多成熟？如果有的話，這種努力在多大程度上可以威脅到美國的先進軍事能力，如潛艇和隱形飛機？

• 正在采取哪些措施來開發抗量子加密技術和保護用現有方法加密的數據？

• 如果有的話，美國應該采取什么措施，以確保量子勞動力足以支持美國在量子技術方面的競爭力？

態勢感知（SA）是海上信息戰（MIW）的一個戰略要素。本研究調查了MIW和SA以及它們與水上戰爭（AWW）中SA的關系。本研究對MIW和SA及其與水上戰爭中的SA的關系進行了調查，并進行了廣泛的文獻審查（超過340個來源）。在差異中收集整理的共識的基礎上制定了MIW和SA的新定義，傾向于加拿大皇家海軍（RCN）和其他加拿大來源，并傾向于實際應用。對MIW的普遍看法進行了描述，讀者可以根據自己對MIW的看法進行批評或確認。此外，MIW是部隊發展（功能或能力）和部隊使用（這些功能或能力的作戰使用）的組成部分。在MIW中考慮了SA的含義、要素和步驟，并在MIW和AWW的SA之間進行了類比。研究發現，早期的SA項目傾向于反射性地遵循傳統的操作觀點，即使不打算這樣做，其中操作者被隱含地限制在一個具有有限的封閉任務集的人機界面中，僅僅是因為這種任務適合由人類因素工程師（HFE）進行任務分析。這里為SA開發了一個新的高級任務特征，它基于任務的關鍵性（從非關鍵任務到關鍵任務）和任務的封閉性（從HFE任務分析要求的封閉任務到開放的責任，其中選項生成本身就是任務的一部分，這違背了傳統分析）。這說明了SA必須作為MIW的戰略原則，打破SA的傳統。

關鍵詞：海上信息戰、信息戰、態勢感知、信息環境、信息戰區