(重要內容譯文)
當空軍面對技術中斷的環境時,必須以必要的遠見來應對領導變革的適應性挑戰和必要性,以克服文化障礙。變革主要是人類的挑戰,而不是過程,應對適應性挑戰需要的不僅僅是關注技術問題。顛覆性思想家常常因為不符合特定的價值觀而被邊緣化,但顛覆者的歷史角色在創造強大而持久的影響方面一直至關重要。領導風格對于激勵和授權組織走向變革至關重要。變革型領導在空軍中發揮著至關重要的作用,可以釋放其人員的潛力,從而朝著新的工作方式發展。然而,推進變革和改造人員并不是一個線性過程,為了維持這一進程,空軍領導人需要能夠提供信心并建立互信。
上個世紀出現了巨大的技術飛躍,今天的無人駕駛飛行器(UAVs)和第五代及新興的第六代軍用飛機為空軍帶來了新的技術顛覆性環境。新興技術,如人工智能、大數據、量子技術、機器人、自主系統、新的先進材料、區塊鏈、高超音速武器系統和應用于人體強化的生物技術,僅舉幾例,將從根本上改變空軍必須組織和運作的方式。
認識到這一點,英國皇家空軍(RAF)在2020年推出了 "Astra",這是一項旨在建立一支適合未來的 "下一代 "空軍的運動。Astra涉及整個皇家空軍的漸進式變革,包括其指揮和領導方式(皇家空軍,2020)。負責推動RAFX--皇家空軍的創新中心--的Blythe Crawford大尉將轉型的挑戰概括為:皇家空軍以其傳統的方式,一直 "試圖用1990年代的流程和技術來管理一支第五代空軍"(皇家空軍,2022)。人為因素是軍事效力的核心,這不是最近才發現的。拿破侖-波拿巴強調了人的因素比物質數量和材料更重要的影響,他寫道:"在戰爭中,四分之三取決于個人性格和關系;人力和物資的平衡只占剩下的四分之一"(拿破侖,1808)。
本文將倡導人為因素的作用,從特立獨行、破壞者或離群索居者開始,如約翰-博伊德上校,"改變戰爭藝術的戰斗機飛行員"(Coram,2004)。在簡要討論了領導風格和結構之后,本文將探討適應性挑戰與技術性挑戰的概念(Heifetz, 1994; Heifetz, Linsky, and Grashow, 2019 and; Heifetz and Linsky, 2017)。最后,我們提供了一個由Kurt Lewin(1947年)設計并由John Kotter(1996年)演變而來的看似簡單的三步變革模型。這些概念模型的重點是如何通過改變人類行為來轉變心態或范式,并作為一種思考方式提供給空軍領導變革和轉型。
一項關鍵的領導任務是了解挑戰的性質,并能夠區分反映 "技術問題 "的挑戰和反映 "適應性問題 "的挑戰(Heifetz, 1994)。技術性問題是指有已知解決方案的問題,我們向權威機構求助,期望他們能解決這些問題。一個例子是一個壞掉的飛機引擎,需要一個工程師來修理它,解決方案是不言而喻的,而且引擎現在可以工作。適應性挑戰是不同的,因為沒有不言自明的解決方案,當局沒有能力解決這個問題,而且還沒有開發出適當的反應。
對空軍來說,適應性挑戰的例子可能涉及到在面對激進的螺旋式創新、現有的工作模式或流程的低效率時保持競爭優勢。問題并不容易被貼上技術性或適應性的標簽,許多問題都是兩者的混合體。領導層失敗的一個原因是,當局把適應性挑戰當作技術性挑戰來對待,這一點海菲茲提醒要注意(海菲茲和林斯基,2017)。空軍領導人必須能夠解開混亂的網絡,將技術問題委托給適當的當局,并通過 "適應性工作 "解決適應性挑戰。
適應性工作旨在創造涉及領導者和追隨者互動的條件和環境,可以使組織或受影響的社區在面對復雜問題時 "茁壯成長"。根據Heifetz的說法,解決適應性或技術性和適應性的混合挑戰需要六個領導者行為或原則(Heifetz, 1994; Heifetz, Grashow, and Linsky, 2009 and; Heifetz and Linsky, 2017)。這些 "領導力原則 "或 "領導適應性變革 "的原則不斷演變,但可以總結為:
1.站在“陽臺”上。領導者必須對 "舞池 "中的情況有一個詳細的感覺,但為了了解大局,獲得一個遙遠的視角,識別模式,減少決定的壓力,他們必須到“陽臺”上。重要的一課是要在舞池和陽臺之間移動,避免被困在一個角度。
2.識別適應性挑戰。領導者必須準備好識別適應性問題的殘酷事實和所需的適應性變化。
3.調控困境。領導者必須進行平衡,不能壓倒,但也要保持足夠的緊張,以保持緊迫性。必須提出問題,即使領導者不掌握答案,也必須對無益的規范提出挑戰。
4.保持嚴謹的注意力。領導者要識別干擾因素,并將注意力集中在棘手的問題上。除非保持注意力,否則人們往往會回到舊的行為和技術問題中去。
5.把工作交還給人們。權力機構沒有答案;通過鼓勵和支持,鼓勵其他人承擔起責任,成為變革的一部分,這一點至關重要。
6.保護來自下面的聲音。在鼓勵人們接受責任和提出想法之后,領導者必須保護而不是壓制想法和聲音,包括不同意見者。
這些領導力原則與軍事環境高度相關,結合前面討論的變革型領導力的構建,可以使空軍領導人更好地應對適應性挑戰。然而,空軍和軍事環境為領導者應對適應性挑戰,特別是領導變革帶來了獨特的挑戰。由于其封閉性、僵化的結構和等級制度、傳統和工作方式,包括指揮、權力和授權的概念,適應性解決方案所需的條件在軍事組織中并不容易找到。在軍事環境中,也許比其他任何環境都更需要領導者思考如何突破界限,挑戰人們和現有的思維模式,向新的文化范式轉變。
Lewin因管理變革的三階段概念模型在英國國防組織中得到了成功的應用。Kurt Lewin(1890-1947)作為麻省理工學院(MIT)的教授,開創了應用研究、行動研究和團體溝通的先河,開發了一個早期的三階段變革模型(Lewin, 1947)。在解釋他的三階段模型時,Lewin使用了一個冰塊的比喻。為了獲得一個新的形狀,冰塊必須首先被融化("解凍"),然后變成新的形狀("過渡"),最后凍結("凍結")。因此,第一階段與人有關,現有的 "心態 "通過 "解凍 "而被拆除。阻力被中和或繞過,關于現狀的現有慣性被克服。在第二階段,由于抵制變革的力量被推動變革的力量所壓倒,因此發生了過渡。在這里,一個混亂的時期可能會變得很明顯,因為舊的方式正在受到挑戰,而沒有清楚地了解它們被取代的情況。第三階段與結構被凍結在其變化的形式中有關。
為了幫助這個三階段模型的應用,Lewin提出了一個名為 "力場分析 "的工具,用來測量影響目標實現的因素("力"),或阻礙目標實現的因素("阻")(1951)。Lewin因的程序模型(1947年)在領導變革時可以作為一個扶手,并與科特更現代的八步驟模型(1996年)有效地結合起來。Lewin模型的精髓和邏輯基礎在Kotter模型的演變中仍然是不可或缺的,其中的每一步都可以被解釋為解決變革失敗原因的一個連續體。Kotter的八步驟模型經受住了時間和應用的考驗,但為了反映快速變化的世界所帶來的不確定性而進行了改進,這導致了對其過時的批評(Kotter等人,2021)。最初的八個 "步驟 "被描述為使戰略網絡發揮作用的過程中的 "加速器",如圖1.3所示。
技術上的顛覆性環境是由新興技術塑造的,如人工智能、大數據、量子技術、機器人、自主系統、新型先進材料、區塊鏈、高超音速武器系統和應用于人類增強的生物技術,僅舉幾例。這種新興環境將改變軍事能力、戰略和行動。為了成功地適應和改變,空軍領導人將被要求接受和支持顛覆性的思想家,并開發一個或多個系統,通過采用ODA循環等思想來解開對手,ODA循環是為了利用武器和行動來產生快速變化的環境,抑制對手能夠適應這些情況
有必要認識到,空軍轉型的挑戰不僅僅是技術上的,而是技術和適應性挑戰的混合。空軍領導人在對待適應性挑戰和領導變革時必須從政治上思考人的因素。變革的大部分問題在于組織的文化,做事的方式,以及共同的價值觀、符號、行為和假設。因此,它需要組織內的個人改變他們的做法。人們本身就是問題的一部分,而解決方案就在他們身上。為了有效地實現變革,我們必須了解變革被抵制的原因以及克服這些障礙的方法。
本討論中提出的概念模型并不遵循線性進展,現實情況可能是,前進一步會導致后退兩步。只有當空軍的變革領導者能夠 "解凍 "現有的思維模式,并且 "力場分析 "為支持變革的力量提供了比抵制變革的力量更大的權重時,推進變革和轉型才能成功。擁有理解問題并能部署變革進程的合適人員是至關重要的。變革的挑戰與人的轉變有關。變革型領導必須提供信心,并通過提供一個特定文化的模式來創造相互信任,從而使人們踏上變革的關鍵旅程。
人工智能正在緩慢地進入軍事行動,該學科的進步推動了戰斗空間中自主性的質和量的增加。這就意味著戰斗人員將越來越多地與具有越來越先進自主能力的機器共存。隨著機器從簡單的工具躍升為合作的隊友,人機編隊將成為現代戰爭的中心。空軍的忠誠僚機概念表明,人與機器之間的互動質量與機器的技術先進性一樣,對成功的人機協作至關重要。了解如何確保人類和機器之間的信任將是至關重要的。人工智能和機器學習將使信任變得更加必要和難以實現,而與神經技術的融合可能會使這項任務進一步復雜化,帶來新的挑戰。
人工智能(AI)正日益進入軍事領域。雖然愛好者、否認者和實用主義者可能對人工智能將在多大程度上賦予戰斗空間優勢持不同意見,但它已經被用作分析工具、破壞者和力量倍增器(Rickli和Mantellassi,2023)。在烏克蘭的沖突中,人工智能通過縮短傳感器到射手的時間、分析截獲的通信、傳播情報以及在信息戰中利用人工智能來優化目標定位周期,明顯體現了這種趨勢(Rickli, Mantellassi, and Juillard, 2022, p.22)。人工智能的進步不僅在數量上加速了戰爭的自主性和自動化,而且在質量上也加速了完全或部分由機器完成的一系列任務。隨著人類和機器在戰斗空間中的共存不斷擴大,成功理解如何實現人類和機器之間的最佳合作是釋放人工智能在軍事行動中的全部潛力的關鍵。本文將重點討論人工智能和人機協作對空軍的新的重要性,在放大信任問題之前,特別關注 "忠誠的僚機 "概念。它還將討論人機協作如何與其他新興技術,特別是神經技術相融合,以重新定義未來的可能性。
人機編隊(HMT)是將人類的判斷與計算機的數據處理和響應能力相結合的行為(Motley,2022)。在軍事領域,這意味著將人類、人工智能和機器人整合到合作、相互依賴和自主的系統中(Hein和Maquaire,2022)。人機互動在軍事和民用領域已經很普遍,但這種傳統的機器和人之間的互動模式并不一定構成一個 "團隊"(Walliser等人,2019)。理解是什么讓兩者之間的互動成為一個團隊,而不是機器只是一個工具,這一點至關重要。在人機團隊中,機器在實現目標方面發揮著積極作用,它 "從信息中進行推斷,從信息中獲得新的見解,從過去的經驗中學習,發現并提供相關信息以測試假設,幫助評估潛在解決方案的后果,辯論所提出的立場的有效性,提供證據和論據,提出解決方案并提供對非結構化問題的預測,另外還參與人類行為者的認知決策"(Bittner等人,2020,第3頁)。在HMT中,機器不僅僅是一個在指示后完成指定功能的工具,而是一個能夠與人類同行協調并支持實現目標的決策的隊友(Motley, 2022)。
如果機器沒有與人并肩合作,僅憑機器中存在的自主權不足以將人機互動定性為團隊(Motely, 2022)。人機互動由三個要素組成:人、機器以及機器和人之間的互動和關系的性質(Chahal和Konaev,2021)。人工智能正在加速HMT的潛力和普遍性,特別是在軍事行動中,人工智能驅動的自主性有了質的飛躍,正在投入使用的自主系統的數量也在增加。機器將不再是簡單的工具,而是成為行動的組成部分,積極參與決策(Walliser等人,2019)。在這種新興的背景下,需要成功地將人和機器配對,以提取兩者的最大潛力,這為HMT奠定了基礎。
人工智能的進步導致自主系統可以執行的各種功能有了質的提高,使這些系統以更關鍵和合作的方式與人類并肩作戰。以人工智能為動力的自主性,越來越多地由機器學習(ML)驅動,正導致機器能夠獨立和更準確地完成的任務的復雜性增加。例如,Primer。AI正在使用不同的技術,最主要的是自然語言處理(NLP),融合多種情報輸入(音頻、視覺、文本),為烏克蘭軍隊提供實時、自主生成的戰斗空間情報圖(Primer, 2022)。同樣,游蕩的彈藥已經進入了戰斗空間,依靠人工智能來識別和攻擊目標。武器系統正越來越多地受益于私營部門開發的雙重用途人工智能技術。例如,2022年5月,Deepmind發布了一種新的算法 "GATO",能夠執行604項不同的任務(Deepmind, 2022)。
一個算法可以執行的功能越多,它在功能上就越等同于人類,增加了HMT的潛力。這些發展也推動了自主系統或具有某種程度自主性的系統數量的增加(Boulanin和Verbruggen,2017)。蜂群技術的出現--已經在實驗中得到證明--將加速這一趨勢(Xin等人,2022;Mehta,2017)。許多這些技術進步都是在私營部門開創的,是小國、非國家行為者和個人更容易獲得的收益,與傳統系統不同(Ashby等人,2020;Rickli,2020a)。隨著機器人技術和自主權在數量和質量上的增加,戰爭的節奏將加快(Rickli,2019)。在算法戰爭中,人類在決策過程中保留有意義的作用的唯一途徑將是通過整合和同步人類和機器的輸入(Walsh, 2021)。空軍必須在人和機器元素之間建立共生關系和互動。
雖然人工智能的成功和高潛力正在重塑HMT,但人工智能的固有局限性和相對脆性意味著機器必須繼續與人類共存(Rickli,2020b)。假設戰爭的所有方面都將在不久的將來實現自動化,人工智能將取代所有--甚至大多數--作戰人員的任務,這是不現實的。人工智能目前仍然是 "狹窄的",只能夠在容易編纂或有更明確的規則和指標的活動中勝過人類(英國國防部,2018)。此外,這些狹窄的人工智能應用很容易受到對抗性攻擊和數據偏差的影響,這可能導致驚人的失敗(Scott-Hayward,2022)。雖然人工智能卓越的分析、數據處理和統計關聯能力大大超過了人類,但后者將保持對戰斗空間的認知優勢,理解背景,依靠直覺,必要時打破規則,并以新穎的方式適應(Losey,2022)。HMT的優先級正是由于需要從機器算法與人類的結合中獲得最佳結果,在這種情況下,每個人都可以發揮其優勢(Jatho和Kroll,2022)。當正確的任務被分配給團隊中正確的元素(人類或機器),并且兩者之間的互動是高質量的,人機團隊的表現就會大大超過人類和機器單獨行動(Jatho和Kroll,2022)。
空軍已經特別適應HMT的要求(Briant,2021)。采用人工智能和人與機器之間的互動越來越成為空中力量的核心(Briant, 2021)。世界上有幾個備受矚目的項目正在試驗 "忠誠的僚機 "概念,該概念建議自主的無人駕駛飛機與有人駕駛的飛機一起協作。空軍對HMT的需求來自于多個方面。首先,將人工智能、機器人和計算機整合到行動中,加速了數據的生產和收集,給作戰人員帶來了 "信息過載 "的風險(約翰遜等人,2014年)。操作復雜系統的飛行員需要高度集中和多任務處理,實時分析更多數據的范圍有限。人工智能協助可以減輕一些這種負擔。作為其 "先鋒計劃 "的一部分,美國空軍正在開發 "Skyborg"--一個 "自主飛機組隊架構",它將使諸如Kratos Valkyrie這樣的無人機能夠與有人駕駛的飛機組隊飛行(美國空軍,n.d)。這些無人機僚機將通過卸載一些數據分析任務、繪制目標和防空系統,以及為飛行員建議飛行走廊來提高飛行員的表現(Losey, 2022)。隨著時間的推移,機載人工智能系統將能夠向飛行員建議適當的行動方案。第二,美國的近鄰對手,如中國,已經大量投資于發展反介入/區域拒止(A2/AD)能力,使作戰環境變得非常有爭議和致命(Grynkewich, 2017)。為了在這些高度競爭的環境中提高生存能力--考慮到蜂群技術的出現--忠誠的僚機可以被大量用于穿透和飽和對手的防御,充當誘餌,或提供動能效應(Perret,2021)。
無數的挑戰出現了,使為忠誠的僚機實現有效的HMT的目標變得復雜,而這些挑戰并非都是技術性的。多種因素影響著HMT的互動質量,其中一些因素在圖9.1中得到了說明。許多關于HMT的研究重點并不完全在技術能力和特性上,而是在人和機器之間的關系及其互動的性質和質量上。有效的HMT只是部分地依賴于人工智能的先進性,但在很大程度上取決于互動的質量。人們常常把它與人與人之間的團隊相提并論。團隊的有效性不是簡單的單獨成員能力和投入的總和,實際上取決于通過團隊流程和團隊工作成功地整合和協調個人努力(Funke等人,2022)。在HMT中,人類必須了解1)其角色,2)人工智能系統,3)如何與人工智能系統/隊友互動,以及4)如何與其他人類隊友互動(Puscas,2022)。
圖 9.1:影響人機交互質量的因素
信任是HMT中的一個重要元素,但也是一個高度復雜的概念,有許多影響它的變量,如人口、地理位置、背景和其他多種因素(Chahal and Konaev, 2021)。Davis、Mayer和Schoorman將信任定義為 "一方愿意受到另一方行動的影響,因為他們期望另一方會采取對信任者很重要的特定行動,而不考慮監督或控制該另一方的能力"(1995)。關于支配人與人之間信任的變量和動力是否與影響人機信任的變量和動力相同,目前還沒有定論(Celaya and Yeung, 2019)。本文將把信任視為 "個人對技術結論的可靠性及其完成既定目標的能力的信心"。(Chahal and Konaev, 2021)。正如英國國防部所指出的,人工智能系統不僅會受到可以做什么的限制,而且還會受到 "行為者信任他們的機器會做什么 "的限制(英國國防部,2018)。事實上,如果沒有信任,人工智能將無法發揮其全部潛力,因為它的使用可能僅限于低風險的情況,而不是它可以提供真正的優勢(Motley, 2022)。空軍面臨的挑戰涉及到如何加強對人工智能的信任,從質量上增強人機關系。培訓和用戶界面的特點是提高對人工智能的信任和改善人機關系的核心考慮。
對人工智能系統的信任可以受到機械理解、系統可預測性、熟悉度和背景的影響(英國國防部,2018,第48頁)。這些因素可以--至少是部分地--通過適當的培訓來灌輸對人工智能系統的信心和理解,以及通過用戶友好的界面,通過提高熟悉度和可預測感來控制機器(Puscas, 2022)。然而,人工智能驅動的自主性的增加和ML作用的擴大意味著適當的培訓和用戶界面將同時變得更加復雜和具有挑戰性,但也更加必要--但所有這些都會對信任產生不利影響(Puscas,2022)。人工智能的 "黑箱 "問題阻礙了可理解性、可解釋性和可預測性,從而降低了信任度,而這種信任度只會隨著下放給機器的自主權程度而增加(Michel,2020)。隨著ML算法隨著時間的推移而學習,飛行員/人類隊友必須知道機器如何變化,它正在學習什么,以及這將如何影響其結果。因此,自動化的復雜性使得持續培訓成為首要任務,但也更加復雜。同樣地,界面的可用性變得更加重要,但同時也更加復雜。隨著機器隊友提供更多的自主權和它的算法過程的復雜化,它的輸出在解釋和溝通上也更具挑戰性(Puscas 2022)。這種復雜性反過來可能會導致對系統的信任度降低。
缺乏信任會影響HMT,降低人機團隊的效率和潛力,從而降低其作戰使用的概率。然而,對機器的過度信任也會對HMT產生負面影響。(Scharre, 2018; Puscas, 2022)。事實上,系統自主性的提高會導致 "自動化難題",即用戶警覺性的喪失與系統增強的自動化和感知的可靠性成正比(Puscas,2022)。在這個意義上,機器的復雜性既可以減少信任,也可以將其增加到一個過度的水平。因此,軍事操作人員需要對他們操作或監督的自主系統抱有健康的懷疑態度,這就需要有能力準確評估系統的局限性(Scharre, 2018, p.144)。這再次強調了適當培訓的重要性,以獲得對系統的理解,以免它 "因忽視而變得完全自主"(Puscas, 2022)。2003年,涉及美國 "愛國者系統 "的一系列事件,一個人在回路中的防空系統,導致自相殘殺,歸因于過度信任和不適當的培訓,這使得該系統事實上完全自主(Scharre, 2018)。
任何單獨的新興技術的興起都不會發生在真空中,獨立于其他技術創新。因此,新興技術組之間的融合需要仔細關注,以預測這些技術之間不可預測的互動所帶來的未來挑戰(Rickli和Mantellassi,2022)。目前,人類的互動總是通過界面(如屏幕)進行的,這意味著其效率有一些限制。采用忠誠的僚機的操作演示中,操作員用手持平板電腦指揮機器隊友(Trevithick, 2021)。消除對界面的需求的一個方法是,使用一套允許大腦和機器之間雙向互動的技術,直接將機器與人腦連接起來。人工智能和神經技術領域--尋求將技術部件連接到神經系統的科學領域--之間正在進行的融合可能會在未來實現最佳的人機互動(Rickli,2020c)。
人與機器之間的關系質量對人機交互至關重要,并且受到界面特征的影響。使用外部界面(屏幕、平板電腦、計算機)來監督或以其他方式與機器或半自主代理接觸,可能對認知要求很高,導致喪失警覺性和自滿情緒(Puscas,2022)。神經技術的進步可能會解決飛行員與外部鏈接(如屏幕或顯示器)互動的需要,以查看、溝通并向機器傳輸信息。腦機接口(BCI)將把忠誠的僚機控制無縫整合到飛行員的認知過程中,以減少認知過載,加速觀察、定向、決定和行動(OODA)循環,如下圖9.2所示,并消除設計接口的復雜任務。BCI可以 "促進思維速度的多任務處理",并允許飛行員 "與智能決策輔助工具對接 "和多車輛合作(Bartels等人,2020)。DARPA正在努力實現BCI的使用,它模擬了狗斗,其中算法 "進入 "對手的OODA循環,通過更快的決策擊敗人類對手(Tegler,2020)。
圖 9.2:OODA 循環的儀表板樣式表示
技術的融合融合了每項技術的特質,加速了它們的發展,并導致了以前不可能的新穎創新。然而,融合也使與單個技術相關的風險轉移到另一個技術,有時會帶來全新的、不可預測的挑戰。因此,雖然BCI等神經技術可以及時實現最佳的HMT,但它們也帶來了新的和更復雜的風險。對于神經技術而言,這些風險包括數據隱私和認知及精神完整性的倫理困境、大腦操縱和發動認知戰爭的新途徑,以及前所未有的監控能力等(Rickli和Ienca,2021)。
人工智能的進步導致軍事行動中具有自主能力的人工智能驅動的機器在質量和數量上的增加。然而,今天的人工智能相對脆弱,這意味著作戰人員將在戰斗空間與機器共存,越來越多地成為隊友。空軍必須投資于可消耗的、無人駕駛的能力,如忠誠的僚機,以克服信息負擔、認知過載和高度競爭的空域中的低生存能力等挑戰。HMT的挑戰是未來空中力量能力的中心。優化人與機器之間的關系,而不僅僅是駕駛這些忠誠僚機的算法,是至關重要的。確保飛行員對人工智能驅動的自主系統的運作和性能有信任,并對其固有的局限性有一個強有力的理解是至關重要的。在解決這些問題時,培訓和用戶界面的重要性非常突出。了解自主性如何影響信任并影響飛行員和他們的機器隊友之間的關系,將對推進HMT具有決定性意義。神經技術,特別是BCI,是一個新興的領域,有可能與忠誠的僚機概念相融合,并使人與機器之間的聯系更加優化。通過預見性地預測BCI、忠誠僚機和人工智能之間的融合所帶來的新挑戰,對于指導未來空中力量的發展至關重要。
人工智能是空中力量的一個強大推動力,但它的潛力還沒有被完全釋放與實現。只要承認其局限性并進行適當的管理,人工智能就有可能極大地改善空軍在不同戰爭層次上的規劃和決策過程。有助于簡化人工智能的使用并允許盡可能精確地利用最多數據的新投入將提高采用人工智能的潛力。從長遠來看,人工智能在聯合層面可能被證明是最有用的,因為它可以從每個部隊組成部分可以提供的大量數據和信息共享中受益。然而,在戰爭中擴大使用人工智能存在著復雜的挑戰和風險。為了建立一個未來的方向,需要考慮到人工智能在技術和人類用戶層面上的基本限制。
當下人工智能(AI)的驚人發展并不總是能引起軍事飛行員群體的興趣。然而,最近人工智能與有經驗的戰斗機飛行員的空戰模擬引起了廣泛的關注(Ernest等人,2016)。在這些模擬中,人類飛行員被他們的人工智能對手擊潰。飛行員和許多其他行業一樣,最終會因為人工智能的進步而消失,這一觀點因此得到了越來越多的關注(Pashakhanloun,2019)。盡管人工智能加速發展,然而迄今為止,人類飛行員在空戰和領導空中力量投射方面的作用沒有什么變化。人類飛行員并沒有被取代,而是逐漸被允許在駕駛艙內積累人工智能的好處,就像駐扎在總部和空中作戰中心的空軍軍官一樣。
只要承認其局限性并加以適當管理,人工智能就有可能大大改善空軍的信息力量和損耗能力,以支持不同級別戰爭的規劃和決策過程。在評估人工智能在空中力量使用戰略的多個層面時,空軍領導人必須在關鍵的兩難問題上找到明確的方向。可以為人工智能開發哪些戰術、作戰或戰略應用?與其他戰爭相比,人工智能的使用是否更適合于特定級別的戰爭?我們如何將人工智能融入我們的戰爭方式?本文將在考慮人工智能的未來發展方向之前,探討與人工智能在經典戰爭層面的使用有關的一些基本挑戰,最后,討論擺在面前的關鍵相關限制和危險。
從一個作者到另一個作者,對人工智能(AI)的定義有很大的不同。法蘭西共和國官方雜志》將人工智能定義為 "一個理論和實踐的跨學科領域,旨在了解認知和思維的機制,以及通過硬件和軟件設備對其進行模仿,以協助或取代人類活動"(2018)。基于這一定義,我們可以將人工智能理解為一種計算技術,它通過利用不斷擴大的可用數據量、不斷增長的計算能力以及軟件設計的進展來解決問題。人工智能的應用是多方面的,幾乎影響到所有領域。人工智能可以簡化行政任務。它可以提高機群維護的性能。它可以優化導彈的制導系統。
然而,正如邁克爾-C-霍洛維茨(Michael C. Horowitz)所指出的,人工智能不是一種武器(霍洛維茨,2018)。它是一個推動者,更類似于電力或內燃機等發明,而不是作戰坦克或戰斗機。現在,越來越多的軍事參與者正在將人工智能引入軍事行動,主要集中在戰術活動上。以色列是這一領域的先驅之一,最近在聯合行動中利用了三種人工智能的能力--《煉金術士》、《福音》和《智慧的深度》(Antebi,2022)。《煉金術士》利用戰術和行動數據,通過手持平板電腦提醒部隊可能的攻擊。《福音》為威脅識別提供建議,操作者必須驗證并決定適當的反應(Ahronheim, 2021)。據報道,這一應用節省了使用現有方法實現相同結果所需的一年的努力。最后,《智慧深度》能夠生成有史以來最全面的地下隧道地圖。
人工智能在改變戰術層面的戰斗空間方面已經顯示出成果,但在更高的戰爭層面也有潛在的優勢。然而,由于戰略、作戰和戰術層面的戰爭需要不同類型的考慮和推理,人工智能的潛在應用和可獲得的結果也相應地有所不同。
根據克勞塞維茨的說法,戰略必須削弱并最終打破對手的意志。然而,衡量或量化戰略的這一目標并不容易實現。雖然軍事行動對對手造成的損害可以削弱他們的決心,但對于意識形態、政治或心理驅動的對手來說,這并不總是真的。戰爭不能簡化為一系列簡單的邏輯行動和可預測的結果,作為一種人類活動,創造力、驚喜、欺騙和心理因素都會發揮作用(Payne, 2021)。
人工智能無法探究戰爭的心理因素,也無法理解為什么戰場上的失敗并不一定意味著放棄戰斗意志。就像用于體育的軟件不能畫畫、走路,更不能預測比賽中發生的事情一樣,人工智能不能解決涉及人類的復雜互動所帶來的問題。人工智能將無法預測軍事行動中經常遇到的人類創造力和意外或欺騙因素,更不用說為其提供解決方案。人工智能的這些局限性的解釋是,能夠與人類的認知能力相匹配甚至超越的強人工智能目前并不存在。
人工智能將越來越多地參與到從規劃階段到執行空戰的行動中,但空軍反而需要依賴狹義的人工智能。狹義人工智能僅限于特定的任務和角色,它能以超過人類能力的水平完成這些任務和角色。表8.1比較了窄人工智能和強人工智能中的屬性,后者仍處于發展的早期階段。雖然狹義的人工智能可以支持戰術活動,但它主要被證明不足以將這些聚集成行動層面上的決定性優勢。這樣的觀察在各種嘗試中都有記錄,例如美國海軍為海軍指揮官開發作戰層面的人工智能系統的努力(Aycock和Gleney,2021)。
表 8.1:狹義 AI 和強 AI 的屬性比較
如何最好地利用新興技術還有待觀察,因為僅僅擁有技術是不夠的。在第二次世界大戰中,盟國擁有的坦克相對多于德軍,但由于德國軍事理論的力量,他們的軍隊遭受了關鍵的失敗。人工智能已經成為美國和中國之間競爭技術優勢的核心問題,讓人想起冷戰時期的動態。然而,無論系統的技術有多先進,軍隊使用人工智能的結果將取決于它與之結合的理論和概念。人工智能解決方案必須根據軍事環境的具體限制和特點進行調整。因此,必須通過同時發展和整合理論和作戰概念來全面發展人工智能的能力。
同時,人工智能可以以更有限的方式加以利用,以深入研究特定設備的工作原理或關注對手系統的漏洞--這是約翰-A-沃頓(1995年)著名的 "重心 "概念之一。人工智能也開始被用于影響和心理行動(PSYOPS),這已經成為軍事活動的一個重要組成部分。在現代沖突中,各方都可以歪曲、操縱和傳播錯誤信息。人工智能在這種情況下有很多用途,并能以各種方式支持進攻性和防御性的PSYOPS。按照同樣的思路,人工智能將在信息戰中發揮更大的作用,在信息戰中,信息系統代表了所有各方的關鍵重心。
也許人工智能在作戰層面上最重要的用途在于其優化情報和提供預測分析的能力,使空軍能夠更好地預測威脅和環境的變化。特定的人、特定的關鍵詞和其他模式的存在可以提前提供有關對手意圖和未來計劃的信號。考慮到盡可能多的現成信息,如視頻、文本和圖像,這些信息可能沒有被有效融合和利用,人工智能可以產生強大的結果。通過主動情景規劃的收集和監測(COMPASS)計劃是一項雄心勃勃的努力,旨在通過結合幾個學科,如博弈論、建模和模擬,實現這一目標(Tucker,2018)。
同樣,人工智能可以通過支持對不同建議和行動方案(CoA)的評估和測試,在高層規劃中發揮寶貴的作用。通過對敵對勢力、他們的理論、能力、后勤以及可能的領導人的指揮風格進行建模,人工智能可以幫助指揮官和作戰計劃人員衡量哪些行動方案可能會產生最理想的結果。更進一步說,通過改變建模參數,人工智能可以豐富對假設的思考,突出文化偏見或新的見解。人工智能的應用可能有助于引起人們對被忽視的考慮,甚至有助于開發新的思考挑戰的方法。如圖8.1所示,人工智能在制定行動方案的不同階段有明顯的潛力,可以做出有價值的投入。
圖 8.1:制定行動方案的抽象流程圖
使用人工智能的行動結果和經驗表明,這項技術可以通過加強情報、部隊保護和協助決策來支持戰術活動的重要方式。本文所涉及的簡要意見為我們提供了對人工智能未來潛力的一瞥。越來越多地將人工智能引入國防,推動了始于20世紀末的軍事事務革命(RMA)。與20世紀90年代一樣,其基本目標仍然是整合新的智能技術,通過揭開 "戰爭迷霧 "來主導戰斗空間。
戰斗空間傳感器的增加加強了信息的收集,這些信息必須被處理、合并,并分配給部隊成員,以建立多重殺傷鏈。隨著仍處于早期階段的 "馬賽克戰爭 "概念的實現,這一趨勢將變得更加明顯(Clark和Schramm,2020)。人工智能與多領域作戰(MDO)結構高度相關,它將聯合能力匯集在一起,使早期發現對手的弱點并協調針對這些弱點的同步效應成為可能。人工智能使其有可能通過預測或識別甚至是暫時的弱點,例如,對手的雷達故障,并觸發快速行動和效果以利用時間敏感的目標。
作為一個系統的設計,人工智能的潛力被放大了。在思考空中力量的未來時,這方面出現了兩個有希望的方向:無人機群和忠誠的僚機。在無人機群中,微小的自主系統將像蟻穴一樣運作,其中每個單獨的元素不一定是高度專業化的,但結合成一個系統,提供了一種類似于集體的智能。由于一個元素抵消了其他元素的技術限制,在同步工作中,這些蜂群可以執行復雜的功能,如探測、欺騙和打擊。無人機群被視為未來飽和敵方防空系統的基本手段(Hamilton和Ochmanek,2020)。
另一方面,忠誠的僚機概念則更加雄心勃勃。目前正在開發的第六代飛機被設想為與自主無人機一起運行,協同執行任務。這些僚機將為它們的載人同行提高態勢感知和生存能力,并協助飛行員更快地做出更好的決定。忠誠的僚機將可以適應反映特定任務目標的角色--例如具有電子戰或打擊功能。在過去一個世紀里,領先的空軍利用質量擊敗對手的方法基礎上,忠誠的僚機將重新定義人機合作的動態,并導致未來空軍結構的根本變化。
如果不強調等待用戶的限制和危險,對軍隊使用人工智能的任何概述都是不完整的。人工智能不是一個神奇的推動者。像任何新興技術或新技術一樣,人工智能將需要發展和測試--反映出未來需要大量投資。人工智能在軍事行動中的應用不是一個簡單的運行軟件的問題。人工智能需要各種投資流,以開發所需的系統、有利的基礎設施,當然還有人的因素,這將使其得到最有效的使用,并保護其免受復雜對手的攻擊。
必須創建新的數字架構、硬件和支持性基礎設施,以利用使人工智能成為可能的 "大數據"。將需要開發戰斗云來存儲數據,并且有必要確定數據和數據系統的性質和要求,以及適當的政策和治理框架。戰斗云和服務器的定位帶來了自己的挑戰--它們必須靠近用戶,但它們應該在空中還是在地面?無論答案是什么,它必須保證總部、指揮部和邊緣作戰人員之間的連接。
在當代軍事沖突中,各方都明白對連接和通信流的關鍵依賴。例如,在烏克蘭沖突期間,俄羅斯軍方瞄準了屬于商業電信服務提供商Viasat的服務器和數據交換節點,以阻止烏克蘭部隊的通信(Burgess, 2022)。事實上,人工智能有各種隱患,了解并能針對這些固有的局限性和脆弱性的對手可以利用這些隱患來損害其用戶的利益。例如,深度學習技術取決于所提供信息的質量和種類,以獲得準確的結果。
這就是為什么文化和無意識的偏見,限制了信息量,會導致操作員在與人工智能合作時做出錯誤的判斷。在人工智能所依賴的人機關系中,信任問題也會出現。如果人工智能比飛行員或受支持的指揮官更有創造力,并提供不尋常的方法來實現任務目標,這可能會引起懷疑和混亂,這在高速戰斗中是不可接受的。如果以同樣的方式產生的行動方案被推薦給盟友或聯盟伙伴,缺乏合理的推理會放大負面的后果。
另一方面,人類自然傾向于相信,當提供一個似乎連貫的結果時,機器是優越的。然而,過度自動化的風險會導致失常。在決策者處于高壓狀態下(例如等級或時間),通過依賴人工智能來指定目標,可能會造成錯誤,導致災難性的后果。
就像任何技術一樣,利用眾所周知的盾牌和劍的辯證關系,人工智能將不可避免地引發反戰略,并可能比預期更快地產生威脅。例如,北約空軍已經開發了自主無人機的進攻能力,卻沒有充分考慮到防御對手使用的類似系統。競爭對手在顛覆性技術時代發揮其能力的威脅有時被忽視,空軍需要告誡不要在人工智能方面重復類似的錯誤。這一點尤其重要,因為很多人工智能是利用商業上可獲得的或開放的軟件開發的,這使得對手有各種途徑來應對反戰略。
人工智能是空中力量的一個強大的助推器,但它的潛力還沒有實現。有助于簡化人工智能的使用并允許盡可能精確地利用最多數據的新投入將提高其在不同級別戰爭中的應用潛力。從長遠來看,人工智能可能被證明在聯合層面上是最有用的,在那里它可以從每個部隊組成部分提供的大量數據和信息共享中受益。空軍領導人將需要決定可以給機器多大的自主權,以便在不影響戰略的情況下利用其品質。
空軍中通過壓縮時間周期來加快行動節奏和進程的爭奪,決不能成為目的本身。戰爭的目的最終是為了實現政治效果,而不是在最短的時間內開展行動。就目前而言,人工智能在軍事行動中的使用仍然不可能在三個經典的戰爭層面上持續進行。也不可能將人工智能置于軍事決策過程或戰斗空間行動的中心。為了改變這種情況,需要在技術和概念上取得重大進展,以及思維方式的轉變。當這種情況發生時,關于飛行員將消失的預測很可能很快就會實現。
第五代空戰通過匯集空中行動的所有組成部分改寫了空中力量的提供。第五代指揮與控制(C2)將需要減輕對手否認、混淆、模仿和降低指揮官做出正確決定所需的信息,同時確保敏捷性并允許高節奏的行動。澳大利亞的 "分級指揮,敏捷控制 "概念為未來的C2提出了一個混合模式;然而,實現這樣的愿景取決于人的因素以及空中指揮官及其下屬適應新工作方式的能力。空軍指揮官將需要能夠在有限的通信條件下傳播意圖、優先事項和限制,而空軍將需要能夠在必要的作戰節奏下執行指令,在復雜的情況下做出戰術決定,而不需要持續的監督。因此,第代C2將需要善于培訓新的思維方式和培養整個空軍企業的信任文化的領導人。
自從空戰能力的代際結構出現后,空中力量提供的代際變化的想法已經超越了純粹的技術描述,擴展到描述空中行動的所有組成部分的新概念。第五代空戰現在可以被設想為包括四個部分:一個網絡、一個戰斗云操作概念、一個多領域的焦點和一個融合戰的結構(Layton, 2017)。本文首先通過作戰環境的角度探討了第五代指揮與控制(C2)所需的特征。然后,本文探討了與第五代C2相關的組織目標和方法,探討了這種演變所需的人力變革杠桿。最后,本文匯集了第五代C2的含義,考慮第五代空中指揮官的關鍵特征。
最近在低強度、寬松的信息環境中的C2經驗創造了一種文化,不能適當地優化第五代戰爭的能力。各軍種對C2有許多定義,但有必要為第五代戰爭的C2創建新的定義。澳大利亞國防軍(ADF)已經確定需要將指揮和控制分開,以強調每個組成部分之間的區別。因此,澳大利亞未來的C2概念確定,為了接受 "任務指揮 "的理念,指揮官需要確定要實現的目標,而 "控制 "要素將確定如何協調部隊實現這些必要的結果(ADF,2019)。諸如此類的最新定義將被證明在允許空中指揮官使用C2的替代方法更有效地指揮他們的部隊方面至關重要。由于本文最終側重于了解第五代空中指揮官的特點,因此必須了解他們將成為C2系統的一部分的目標。C2系統的目的是將軍事力量導向一個目標。因此,C2系統的功能是確保為實現部隊的目標而統一努力。除了這一目的和指揮的主要功能外,C2系統還需要允許部隊成員在所需的作戰節奏下進行整合和同步,同時確保資源的最有效利用。
第五代平臺的建造是為了收集大量的數據。這些擴大的信息流將需要被快速處理,以使空中指揮官更好地了解戰斗空間。自主系統和高速網絡將使行動在非常高的節奏下進行成為可能,并使執行行動和效果的快速時間軸成為可能。這一變化的潛在結果將是深遠的。想象一下,通過一個類似于共享汽車服務的系統進行聯合火力協調,以及類似于社交媒體平臺的目標協調系統。另一方面,對手將越來越有能力拒絕、混淆、模仿和降低空中指揮官做出正確決策所需的信息,以阻止決策的行動,或者通過壓制指揮官使其失去效力(ADF,2019)。因此,未來的C2將需要使敏捷的決策和高節奏的行動成為可能,這使得部隊能夠對利用類似能力或具有超過我們決策周期能力的對手做出快速反應。
在過去,成功的行動是通過一個單一的統一指揮部,通過下屬的等級制度下放權力來實現的。這是一個已經被利用了幾個世紀的過程,通信系統已經完善,可以通過僵化的等級制度將信息傳遞給集中的指揮者。傳統上,等級制的C2結構被認為是C2的最佳方法,無論是正強化還是負強化。然而,未來的作戰環境將限制這種系統實現它所設計的目標的能力。最近的沖突越來越證明集中式C2結構對攻擊的抵抗力最差,這一特點在1991年海灣戰爭期間被利用來削弱薩達姆-侯賽因軍隊的決策能力。在那場沖突中,聯合國(UN)部隊阻止了伊拉克戰術指揮官從他們的領導層接受命令。由于權力的集中和這些戰術指揮官不愿意在沒有授權的情況下采取行動,聯合國部隊可以奪取決定性的優勢。
圖7.1:網絡結構
集中式C2結構導致了集中的信息處理,它為空中指揮官提供了做出所需決策的信息。這就造成了信息系統具有對手可以攻擊的固有弱點,并給通信基礎設施帶來了越來越多的負擔。例如,盡管最近在通信技術方面取得了進展,但對通信帶寬的需求仍然超過了供應。未來的沖突將看到空軍面對的對手將通過攻擊集中的C2節點和信息系統來限制空軍指揮官指揮部隊的能力。第五代C2需要分散化,以使其在適應快速變化的環境時更具生存能力和敏捷性。因此,未來的C2系統需要使用敏捷的方法進行重新設計,以便在信息戰環境中減輕威脅,并能產生超過對手的作戰節奏。
向更敏捷的C2轉變可能會以犧牲統一的努力和效率為代價。空軍必須在統一工作的傳統需求和敏捷性的新需求之間取得平衡,以便從未來的C2中創造出作戰優勢。根深蒂固的等級制度將需要轉型,以使其適應更多的協作環境,在這種環境中,直接控制的程度要低得多。作為回報,聯合部隊將從更有效地接觸和協調部隊成員的能力中獲益,而不會被多層復雜的組織結構和程序所扼殺。因此,現有的組織模式和系統將受到第五代C2的挑戰。網絡設計者將發現第五代C2比等級組織的情況更具挑戰性。圖7.2抽象地說明了C2設計中的選擇空間。然而,空軍有機會采用與現代架構一起的C2組織模式,它可以實時適應網絡的狀態。這與僵化的C2組織形成對比,在這種情況下,需要適應的是網絡。
圖 7.2:指揮與控制 (C2) 設計的選項空間
遺留的C2系統的元素可能需要保留,以確保C2的一些基本租戶能夠被保留下來。澳大利亞國防軍利用指揮和控制的分離,提出了 "分層指揮,敏捷控制 "的概念(澳大利亞國防軍C2概念2019)。分級指揮,敏捷控制的概念確定了可用于C2每個組成部分的不同結構,認為通過確定任務目標的分級指揮結構可以保持工作的統一性,而敏捷的控制結構可以實施這些目標。在第五代C2結構中,指揮的目的是確定要實現的 "什么"。指揮官接受政府的指示,將決定利用哪些力量來實現這一方向,并確定他們對如何實現這些目標的意圖。指揮的等級制度被用來通過統一指揮來實現統一的努力。與敏捷控制不同的是,指揮結構的改變將需要罕見的、精確的指導。如果采取敏捷的指揮方式,軍事工作的重點可能會像每次指揮權變更時新的指揮官調整作戰目標那樣頻繁變化。
另一方面,控制的目的是確定如何實現指揮部的指令。敏捷的控制結構被設想為確保在信息戰環境中的彈性,具有快速調整的能力,形成和改變協作關系,以確定實現指定任務目標的最有效方式。控制者將需要利用指揮官的優先事項和意圖,以優化利用現有資源的方式與部隊成員進行協作。在這種協作中,能夠控制其他部隊要素行動的平臺將形成和重新形成彼此之間的關系,并主動改變C2結構。這樣的靈活性水平將確保在空軍了解環境和溝通能力發生變化時能夠保持其有效性。分層指揮、敏捷控制的概念也為有效的C2自主系統提供了一個基礎。自主系統可以通過提出方案或測試計劃來協助指揮官和控制人員的決策。由于對控制有不同的定義,自主系統也可以用來指揮部隊成員的行動,在保持人類對行動的監督的同時實現自主的優勢。
最后,通信方面。在最近的大多數沖突中,空中指揮官都可以通過任何他們想要的方式進行通信。從戰術到戰略層面的實時通信聯系基本上沒有中斷過。然而,在未來的沖突中,所有的通信都將被爭奪,給通信架構設計者帶來復雜的挑戰。哪些通信需要被優先加固,在發生攻擊時,哪些元素需要被優先恢復?分層指揮、敏捷控制提供了一個答案,它強調了在控制層面保證通信的必要性,但允許指揮部利用 "突發 "的通信來獲得信息并迅速發布命令。這樣一來,即使在有限的通信可用性下,空中指揮官也能保持有效,在再次沉默之前 "上天入地"。
為了在不可能實施持續指揮監督的未來作戰環境中抓住優勢,空中指揮官將需要能夠通過有效地傳達意圖、優先事項和限制來履行其職能。因此,分散的C2需要指揮官能夠利用有限的通信手段清楚地傳達意圖,對根據有限的信息做出決定充滿信心,并相信部隊成員會在有限的監督下執行必要的任務。由于空中指揮官沒有直接進行戰術干預的奢侈,他們有必要能夠傳達足夠廣泛的意圖,以允許邊緣作戰人員采取必要程度的行動,同時防止不可接受的后果。對空中指揮官的一個關鍵測試將涉及他們如何能夠確保部隊能夠在盡可能少的限制下行動。例如,與其為每個部隊單位指定具體的行動區域,空中指揮官將需要確定行動受到限制或禁止的區域。這種方法將使部隊成員有最廣泛的能力來開展行動。
降級的通信環境也將要求指揮官能夠自如地根據有限的信息做出決定。指揮官需要能夠確定他們需要做出哪些決定,以及做出這些決定需要哪些信息,但他們不會掌握做出這些決定所需的所有信息。依靠下級推送履行職責所需的信息,空中指揮官需要確信他們將獲得必要的信息,以便在他們 "升空 "時做出必要的決定。他們還需要相信,短促的命令會被理解,因為不可能有冗長的交流來完善和監督戰術執行。為了以這樣的方式進行領導,空中指揮官將需要相信,在盡可能低的決策層操作的作戰人員和人員將執行他們的意圖并發揮他們的作用,而不需要不斷的監督或選擇向更高的當局尋求指導。
同時,需要確保部隊的必要整合,使控制要素能夠有效協作。行動的成功將取決于控制人員之間的信任以及他們在沒有持續指導的情況下進行遠程協作的能力。指揮官的意圖仍將是指導控制人員行動的唯一最寶貴的工具,并使他們能夠做出與優先次序、分配和行動有關的適當判斷,即使在不可預見的情況下。但這種行為將需要通過經驗和演習來訓練,C2系統被迫進入這種操作模式。轉向敏捷控制是任務成功的必要條件,但考慮到空軍既定的作戰方式,可能不容易實現。指揮官將被要求接受訓練活動中的失敗,以便部隊能夠在最真實的作戰環境中學習。然而,在空軍指揮官和下屬控制人員之間建立所需的信任水平,需要善于培養整個企業信任文化的變革性領導人。
未來的作戰環境產生的信息量將遠遠超過目前C2能力的能力。敵方將拒絕、混淆、模仿和降低空中指揮官做出正確決策所需的信息,阻止這些決策的實施,或使空中指揮官失去效力,從而使他們不堪重負。為了在未來的作戰環境中取得決定性的優勢,空軍將需要采用混合C2模式,如分級指揮、敏捷控制概念所設想的模式。第五代空中指揮官將需要通過傳播意圖、優先事項和限制來實現他們的作用,這些意圖、優先事項和限制可以在沒有持續指揮監督的情況下實施。空中指揮官所需要的信任程度是,他們必須相信他們的意圖將被實現,即使他們不能在短時間內溝通或傳播命令。控制員將需要相信指揮官會通過行動支持他們所做的決定。
空軍指揮官將需要訓練新的思維方式,使控制人員能夠在復雜的情況下做出必要的決定,并善于在整個企業中培養一種信任的文化。改變文化是困難的,但軍事組織善于在他們的人員中產生信任,從年輕的士兵開始訓練,使他們的領導相信他們可以合法地和道德地奪取一個人的生命。在整個職業生涯中,高級軍官得到的培訓和經驗使他們的領導人相信他們可以帶領成千上萬的人員和數十億美元的設備進入戰爭。通過為他們的人員提供適當的培訓、評估、經驗、授權和監督,空中指揮官可以建立一種信任的文化,使他們的部隊在第五代C2中表現出色。
協調跨越空中、陸地、海上、網絡空間和空間的行動需要獨特的特點。多域作戰依靠空間領域作為 "決定性的 "使能因素,并要求空間領域的專門知識達到長老級水平。必須培養一支新的空間專家隊伍,以便在未來有爭議的環境中利用空間推進器。這項任務往往落在空軍領導人身上,他們必須提出培訓要求,并為軍事空間官員開發職業途徑,以確保空間力量能夠被投射到空域,反之亦然。創造這樣的專門知識是與主流服務文化相悖的,并將需要努力,但能夠支持多領域行動的空間專家將有助于確保空軍能夠創造不對稱的、跨領域的、聯合武器的能力,這將使他們成為有吸引力的伙伴和可怕的對手。
只是在最近,人們才認識到,空間的推動者可能具有如此重要的意義,可以決定軍事行動的成敗。直到最近,只有少數國家擁有軍事或與軍事有關的衛星。因此,對空間專家的軍事要求很小,而且,相應地,職業道路也很少。然而,今天,空間領域與所有軍事行動領域相鄰,并且與軍事(以及多領域)行動越來越相關。
至關重要的是,要理解空間領域對當今軍隊的多域行動到底有什么貢獻。空間能力支持MDO的各種有價值和關鍵的使能因素,實現廣泛的態勢感知和跨領域的連接。在最基本的層面上,所有地面行動都受到天氣的影響,而空間資產提供了對天氣狀況的預先警告和預測。接下來,大多數軍事行動受益于高空圖像,一些行動需要準確和及時的遙感。安全和抗干擾通信需要精確的時間,雖然這種能力已經存在了幾十年,但爭奪通信鏈路的能力的擴散已經穩步增長,增加了對規劃和反應戰術的需求。
圖 6.2:軍事行動的太空使能器
此外,所有的軍事行動都需要導航,有些還需要向精確的地點投放效果。只要有必要的地面設備,全球導航空間系統(GNSS)就能提供極其精確的位置。最后,所有的軍事行動基本上都需要指揮和控制(C2)以及協調,往往是在分散的單位之間,往往是在視線之外,偶爾是在地平線之外,甚至是在全球范圍內。在這里,空間能力可以實現必要的連接,只要有知道如何獲得它的專家。一些軍事行動是在導彈攻擊的威脅下進行的。空間可以提供導彈攻擊的預先警告,并提示地面導彈防御系統。導彈預警也許是所有軍事空間行動中要求最高的,因為信息必須在極短的時間內傳遞。
在無爭議空間的簡單行動可能用民用系統做得很好,但在需要的時候優化和確保必要的精度需要專家。在要求最嚴格的任務中,只有專家才知道到哪里去請求和接收這種圖像或電磁測繪。因此,充分利用空間所能提供的東西需要專家了解給誰打電話,要求什么,以及如何格式化信息,使其對空軍、士兵和水兵有意義。戰區作戰計劃和執行人員,包括區域聯合行動中心特別需要這種專業知識,但在國家聯合參謀部也越來越重要,特別是在制定計劃的地方。
這種培訓的模式存在于美國空軍的國家安全空間研究所(NSSI公共中心,n.d.)和陸軍的FA40計劃(陸軍空間作戰軍官(FA 40),n.d.)。尋求提供更廣泛的跨領域戰略和行動的模式包括美國空軍空軍指揮和參謀學院的聯合全領域戰略家(JADS)計劃,以及美國空軍第505部隊的實驗課程(不幸的是,該課程很短暫),旨在為空軍部門培養多領域戰爭官員和全領域作戰規劃者(亨利,2021年),其中對空間的重視被納入其中(賴特,2019年)。
然而,知道向誰詢問以及在太空中詢問什么可能是不夠的。所有這些在很大程度上都是想當然地認為,空間資產是存在的,并且能夠不受干擾地運作,但是,這可能越來越不真實。空軍領導人必須決定行動中心必須有多少名空間領域的規劃人員,并提前對他們進行培訓。在較小的空軍中,可能難以創造和維持一個職業領域,空軍領導人必須尋求為軍官創造進入國家空間計劃或當地商業空間生態系統的途徑,并考慮如何有效利用預備役人員或兼職的專業知識。正如各種來源所詳述的那樣(NASIC公共事務辦公室,2018;國防情報局,2022),幾個反空間系統是 正在開發中,在空軍領導權衡未來太空干部必須準備好的東西時,必須考慮這些發展。
如果空間資產易受攻擊和未受保護,一個依賴空間力量的多領域作戰計劃可能會崩潰。由于對空間系統的大量威脅來自于地球,這可能改變目標的優先次序。空中力量有可能成為主要的反空間武器,因為它可以攻擊設置有傳輸、接收、控制和處理站的地面部分。
同樣,一個多領域的行動計劃可以被一個能夠利用空間系統獲得關于攻擊及其力量的先進知識并能夠以安全的超視距通信和精確性協調反應的對手挫敗。因此,需要空間專家來了解對手的空間系統和關鍵動態,例如他們何時處于觀察的位置。
空軍人員應該特別關心地問:空間部隊如何支持空軍?空間部隊如何能拒絕空軍?空軍如何能支持太空部隊?空軍如何能拒絕太空部隊?這些跨領域的問題需要反空間的教育和培訓,以及跨領域的反空間思維,以及對軌道動力學、戰斗秩序和對手武器系統的基本了解。
空中力量在力量投射方面具有出色的射程和無可比擬的速度,特別是在有足夠的空中控制權的情況下,可以不受爭議地開展行動。空中力量通過超視距傳感和導航來實現,這使它能夠了解其目的地和目標、天氣以及用于C2和協調的安全的超視距通信。空中力量受到導彈攻擊、敵方活動或電子戰令變化的早期預警的保護,例如。
只要有適當的規劃,空間力量可以將所有這些能力--超視距傳感、精確導航、超視距通信和預警--投射到空中領域。空軍作戰規劃人員必須認識到,像這樣的資源可能需求量很大,可能需要優先考慮,可能需要特殊的許可或訪問終端,可能必須在有爭議的環境中運行,因此需要在需要這些服務之前提前很長時間提出要求。重新配置星座以提供最佳覆蓋需要時間。獲得戰略能力的許可需要時間。專業的空間專家或聯絡官需要了解飛行員需要什么,何時何地需要它,并提前考慮如何確保和提供這種使能因素。在有爭議的環境中提供空間使能因素,必然要求有防御性反空間的專門知識。
空軍還必須確保其部隊設計追求設備的整合,如衛星終端和全球導航衛星系統接收器。如果部隊設計者希望從空間力量中獲得新的使能能力,他們需要向空間部隊提供一個明確的需求信號。例如,有一系列可能直接支持空中力量的 "藍天 "想法,如火箭貨物運送(AFRL, n.d.)的任務能力部件(MICAP)、天基電子戰效果(Sands, 2018)、天基目標指定(Rogers, 1997)、天基數據網關(XVI衛星,n.d.),或天基跟蹤移動目標(McLain和Dalman, 2018)。如果沒有來自和流向空間力量的明確的需求信號,以及對如何闡明和在哪里發出這種需求信號的理解,就不可能發展諸如這些利基能力。需要了解空中力量問題集以及空間力量技術和空間力量需求系統中可能的藝術的人。
空間力量也可以被用來拒絕或破壞敵人空中力量的一致性。目前,空間力量沒有直接的反空效應,例如從空間擊落飛機的能力,而且一些物理、技術、財政和政治障礙阻礙了這種能力的形成。然而,空間力量可以通過光電、雷達和電子測繪的高空傳感,剝奪對方空軍突襲或集中力量的機會。雖然高度升級并可能需要最高級別的批準,但原則上,友好的反空間能力可以剝奪對方空軍提前看到目標的能力,在發射前獲得導彈預警,或剝奪空軍使用衛星為其行動導航、通信或交換計時信號的能力。
空間力量依賴于空間段、地面段和鏈接段(USSF, 2021)。在空間段內,航天器容易受到導彈攻擊、干擾、網絡空間攻擊以及激光的炫目或致盲--所有這些原則上都可以由空中平臺提供。例如,鏈接段可以被針對衛星、上行/下行站或用戶的空中資產所利用或攻擊。地面部分,如上行/下行設施、C2要素、航天器跟蹤設施或發射設施,也可直接受到動能空中力量的攻擊或由地面部隊的空中投送。
地面和空中對手的反衛星能力也將容易受到空襲。空軍可能需要準備好保衛友好的地面空間支持基礎設施或攻擊對方的地面空間支持基礎設施。空軍可能需要執行直接的反空間任務,或攻擊正在針對友軍空間系統部署的敵方空軍能力。但是,為了使空中力量在這樣的作戰場景中有效,它需要參與規劃并了解戰斗命令和對手的空間和地面系統。從邏輯上講,一些專門的能力將需要定制的部隊設計。
MDO已經成為現代行動的一個必要條件,因為每個軍事行動領域都有獨特的優勢。畢竟,一個領域的行動可能取決于對另一個領域行動的支持,而且威脅可能從任何領域出現以攻擊相鄰的領域。因此,了解相鄰領域及其相互作用并能將這些影響轉化為其領域的空間專家,在執行MDO中是必不可少的。
空間領域越來越多地提供局勢意識的背景和與廣大軍隊連接的主干,因此,是MDO的基本連接組織。但是,空間領域可以釋放的優勢并不是免費的。最大限度地提高空間領域對MDO的無縫貢獻的能力需要專業知識,這必須提前培養。考慮到空中和太空之間的密切歷史關系(目前不存在單獨的太空部隊),這種專門知識最有可能在空軍中成長。這種專門知識需要在作戰層面上發展,一個領域(空中、陸地、海洋)的作戰問題可以轉化為另一個領域(空間)的要求,一個領域(空間)的作戰能力和見解可以轉化和傳播,以使其他領域(如空中、陸地、海洋)的部隊發揮作用。
發展這種能力既需要對這種專門知識的正式要求,也需要明確闡述發展這種專門知識所需的培訓,以及一個晉升途徑,至少到實地級別,以及在工業或民用空間和兼職服務中創造隨后的職業道路的一些預先考慮,以確保在未來獲得他們的專門知識。創造這樣的專業知識是與主流服務文化相悖的,需要努力。但是,那些付出這種努力的空軍將面臨更少的令人討厭的意外,并將擁有可支配的非對稱的、跨領域的、聯合的武器能力,這將使他們成為有吸引力的伙伴和可怕的對手。
軍事能力發展是一個高度復雜的過程,當能力發展發生在多國背景下時,其復雜性會大大增加。世界各地的軍隊已經進行了創新,以管理這些復雜的問題,并開發了幾種模式來處理這些問題。每種模式都提供了不同的解決方案,具有不同的成本和效益,但總是有一個權衡。最相關的權衡是協調和政治成本與經濟和軍事利益之間的權衡。本文討論了軍隊創新的多國能力發展模式,其成本和收益,以及軍隊如何處理這些成本。
能力發展不僅是為了采購武器系統。它也是關于確保一個國防組織擁有所有 "在一套特定的性能標準和環境條件下完成任務或產生效果的必要條件"(Taliaferro等人,2019,第5頁)。因此,除了采購設備外,還必須指派人員進行工作和培訓,需要建立組織以提供圍繞設備和人員的框架,必須建立適當的設施和基礎設施,需要確保與盟友的互操作性,還必須制定概念和理論框架以提供指導。因此,正如圖3.1中的模型所示,軍事能力的發展是一項非常復雜的任務,往往涉及數百甚至數千名來自不同背景和機構要素的人員來產生。
圖 3.1:發展防線(改編自英國國防部,2007 年)
軍隊與盟友和伙伴合作以實現高端能力的壓力越來越大,因為他們往往缺乏適當的財政資源或具體的專業知識,而這些資源和專業知識可能是自己實現這些能力所必需的。這種壓力并不是一個新的現象,邁克爾-亞歷山大和蒂莫西(2001)在二十年前就已經指出,"國防政策的算術 "促使軍隊增加多國能力發展。這種算術表明,軍隊的成本增長速度遠遠超過其預算。例如,軍隊的人員和運行成本的增長速度遠遠超過平均通貨膨脹率,而武器系統的成本隨著每一代產品的問世而急劇增加。由于這些原因,軍方往往選擇多國項目,希望合作能幫助克服這些困難。
然而,通過多國合作管理財政和軍事方面的不足,會不成比例地增加項目的復雜性。更高的復雜性背后的原因是,來自不同國家的國防組織具有不同的組織文化、目標、結構和流程,必須在多國項目中合作。不足為奇的是,這種較高的復雜性會給軍事和政治領導人帶來問題,而這些問題是他們在完全依賴國家國防項目時不會遇到的。例如,更多的復雜性增加了協調成本。因此,與國家能力發展項目相比,多國各方必須投入更多的時間和精力來協調他們的追求。這往往導致成本超支和延誤(Hartley, 2019, pp.244-250)。此外,還有一些政治成本,往往來自于依賴性的增加。例如,當國家或組織的利益出現重大分歧時,一個或多個國家可能會施加警告和限制,甚至放棄整個項目,使多國項目不可行。盡管有這些困難,軍方還是進行了創新,使多國能力發展項目發揮作用,但不同的方法提出了不同的成本和效益方案,供決策者考慮。
正如Jan Fagerberg所指出的,發明和創新之間存在著重大的區別。'發明是一個新產品或工藝的想法的首次出現。創新是想法的第一次商業化'(Fagerberg,2018:6)。相應地,創新往往'只'意味著一個組織將一個已經存在的想法應用于一個問題、過程、產品等,而這個想法之前從未在該特定環境中應用。這聽起來可能相對容易,但創新是困難的,軍事組織可能會在實施新想法時遇到困難。2018年,由谷歌前首席執行官埃里克-施密特領導的美國國防創新委員會強調,五角大樓 "沒有創新問題;它有一個創新采用問題"(塔克,2018)。軍隊對新想法持謹慎態度,因為他們必須應對戰場上和戰略環境中的巨大不確定性。因此,軍隊更喜歡穩定,并通過嚴格的等級結構和標準操作程序(SOP)從不確定性中創造確定性。軍隊的這些特點產生了穩定性和穩健性,這有助于緩解不確定性,但也可能成為抵制變革和創新的來源(Hasselbladh and Ydén, 2019)。這并不是說軍隊不能改變和改進(Roberts,2020),但重大的變化和創新大多是逐步發生的(Uttley等人,2019),快速的變化發生在特殊情況下(Nemeth和Dew,2020)。
關于多國能力發展的創新也是如此。例如,創建一個多國的歐洲空運司令部(EATC)的想法誕生于20世紀90年代末(歐盟,1999年),但EATC在2010年才成立,需要再過五年才能實現其目前的形式和能力。EATC沒有自己的飛機--其指揮下的機隊以國家空軍基地為基地,由國家空軍運營--但它協調七個歐洲國家的國家空運和加油能力,并對參與國之間共享的150架飛機的集合機隊擁有運營控制權,以提高有效性和效率(EATC, 2022)。
創新往往與新技術聯系在一起,但正如EATC的例子所表明的,情況并不一定如此。EATC "只是 "集中了現有的國家能力,在一個多國框架內產生規模經濟和更高的效率。這里實施的創新是將現有的規劃、任務分配和控制航空資產的國家解決方案應用和修改為多國結構。創新文獻顯示,除了技術創新,國防組織可以在組織、后勤、流程或工作模式層面實施創新(Kahn,2018)。與此相呼應,多國軍事能力發展中最相關的創新往往不是技術創新,而是與流程和組織創新有關。這種創新試圖管理極端的復雜性,解決大規模協調的需要,是多國軍事項目的固有特點。
有可能區分四種類型的多國能力發展模式:能力匯集、能力共享、角色和任務共享以及通過收購匯集(Csiki和Nemeth,2012)。在匯集能力的情況下,國家擁有的能力被整合到一個多國結構中,就像前面提到的EATC的例子。能力共享是指武裝部隊在多國環境中提供部分能力,但國家在合作期間保留對其能力的控制權,部隊不被整合到多國結構中。傳統上,這些類型的多國項目包括培訓和教育方面的合作,提高軍隊之間的互操作性,多國維修項目,以及概念和理論的發展。角色和任務分擔是指國家不擁有特定的能力,但在多國合作項目下相互提供支持以彌補能力差距。例如,在歐洲,盟國在波羅的海國家、斯洛文尼亞和冰島上空執行空中警戒任務,因為這些小國沒有能力獨立采購和維護此類任務的能力。作為交換,這些國家發展了利基作戰能力,使其盟友在其他領域受益(Christiansson,2013)。英國皇家空軍也在愛爾蘭飛行情報區履行空中警務職責,以保護愛爾蘭和英國(Allison, 2022)。
通過采購進行集合有兩個子類別:聯合采購和合作開發。當幾支武裝部隊決定共同采購、維護和操作一種能力時,就會發生聯合采購。他們對這種能力沒有國家控制權,而是通過一套不同的安排來使用它。例如,16個北約成員國共同運營一支由14架波音E-3A機載預警和控制系統(AWACS)組成的機隊,基地位于德國的蓋倫基興。這些飛機 "為聯盟[北約]提供空中監視、指揮和控制、戰斗空間管理和通信 "能力(北約,2022a)。在戰略空運能力(SAC)的框架下,十幾個北約國家已經采購并維護了一支由三架C-17環球霸王III運輸機組成的機隊,在匈牙利的帕帕空軍基地運營(NSPA, 2022)。15個北約盟國還獲得了盟國地面監視(AGS)能力,其中包括5架北約RQ-4D "鳳凰"(改良的全球鷹)遙控飛機(RPA)和地面指揮和控制(C2)站,為盟國提供情報、監視和偵察(ISR)(北約,2022b)。
合作開發是指兩個或多個國家共同開發和生產一種資產。這可以采取不同的形式。例如,在F-35戰斗機的案例中,美國是主要的開發商和客戶,而另外8個有貢獻的伙伴國參與了該項目。然而,在歐洲,公正的回報原則經常被使用,例如共同開發歐洲戰斗機和A400M運輸機的情況。公正回報原則確保參與國按比例產生與他們的貢獻相同的項目份額。正如Andrew Moravcsik所指出的,"公正的回報就像一個卡特爾,參與者在他們之間劃分市場份額"(Moravcsik, 1990, p.74)。這很少是一個有效的解決方案,因為需要大量的協調和談判來按比例分配不同的工作階段,而且不能保證那些國家獲得具有最專業的生產任務。
軍隊和國防工業已經進行了重大創新,產生了多樣化的多國能力發展模式,但這些模式呈現出不同的成本和收益。多國防務合作通常發生在某些因素一致的情況下(Nemeth,2022)。其中,伙伴們通常會在多國環境中轉向彼此發展防務能力,因為他們缺乏必要的財政資源或專業知識來實現其能力目標。因此,各國在多國合作中尋找他們個人缺乏的東西,他們希望與合作伙伴一起,他們將有足夠的資源和專業知識來發展所需的能力。然而,正如Bastian Giegerich所強調的,"合作的成本和收益之間存在著復雜的關系",因為 "某種方法越是有可能創造巨大的收益,就越有可能在其他領域創造巨大的成本"(Giegerich, 2010, pp.89-90)。
例如,一個多國能力發展項目很可能會使參與國受益,因為這些國家整合資源,為軍事能力創造產出,否則就不可能單獨實現。同時,如果將成本匯總到一起,包括協調和政治成本,那么能力發展項目對單個國家來說不一定能證明成本較低。成本可能以非財務形式支付,如放棄某些方面的國家自主權,容忍對合作伙伴供應鏈的更高依賴性,以及接受因廣泛的協調要求和合作伙伴對共同開發的內容進行談判而導致的計劃延誤。
此外,某些能力發展模式并不提供新的能力。盡管能力的匯集、能力的共享、角色和任務的分擔可能使現有的能力更具成本效益,甚至使它們在操作上更加有效,但它們并不自動等同于緩解能力的不足(Biscop和Coelmont,2011年,第2頁)。相比之下,通過收購進行的兩種集合通常會產生重要的新能力,但也會與合作伙伴建立大量的相互依賴關系。
表 3.1:跨國能力發展模式的收益和成本
表3.1顯示了關于不同類型的多國能力發展模式的某些成本和收益之間的關系。'經濟效益'顯示了與參與國追求國家解決方案相比的積極財政影響。'軍事利益'表示多國項目所帶來的軍事能力收益水平,而'協調成本'則反映了為使合作有效而必須進行的談判和協調的強度。最后,"政治成本 "指的是軍事和政治領導人必須接受的風險,即考慮到擴大對合作伙伴的依賴和依靠而放棄的國家自主權。
共享能力的成本最低,收益也最低,因為為多國培訓和提高互操作性做出貢獻會產生價值,而且是必要的,但本身并不提供新的能力。然而,由于在這種模式下國家能力很少被納入多國結構,政治和協調成本仍然很低。聯合采購提供了最高的經濟和軍事利益,因為如果沒有這種選擇,許多國家可能無法獨立承擔集體采購和維護的能力。然而,聯合采購的協調和政治成本很高。角色和任務共享在北約盟國中比較常見,但在其他地區,這往往是一個例外,因為它需要合作伙伴之間有非常高的信任度。在這些情況下,國家可能完全依賴盟友和伙伴的軍事能力,這就帶來了高昂的政治成本,以換取他們產生的經濟和軍事利益。
總的來說,能力的匯集和共同發展提供了最有利的回報。盡管在能力匯集的情況下,經濟和軍事利益不大,但它們提供了更高的效率,政治成本也相對較低。國家通常保留在某些情況下從這些安排中撤出其能力貢獻的戰略選擇,這通常被認為是一種不太敏感的政治承諾。然而,這里的協調成本往往很高,因為軍方必須弄清楚他們如何能夠有效和高效地與多國匯集的能力合作。
確定共同開發的好處則更為復雜。在這種情況下,替代方案是采購和維護商業現成解決方案(COTS)的能力。這里的軍事利益是適度的,但經濟利益可能包括由于多國項目往往提供的規模經濟而產生的節約。在國內保持或發展國家生產能力和專業知識,也會對更廣泛的經濟產生重大影響(Hartley,2019)。然而,協調成本往往非常高,特別是如果以公正的回報等原則為模型。在這種多國合作中發現的政治成本和相互依賴性是適度的。通常情況下,國家擁有但共同開發的能力的維護和運作效率很少受到威脅,但參與國的不結盟出口管制政策可能會給共同開發的技術的出口帶來問題。
軍事能力發展是一個高度復雜的過程,當它發生在多國背景下時,其復雜性會大大增加。世界各地的軍隊已經利用創新來管理這些復雜性,并開發了各種模式來管理它們。每種模式都提供了不同的解決方案,呈現出不同的成本和效益,但總是有內在的權衡。最相關的權衡往往出現在協調和政治成本與經濟和軍事利益之間。 從過去的合作經驗中可以得出三個關鍵的教訓,以最佳方式管理這些成本。首先,確定其國家安全目標與高度信任的伙伴相一致的國家可以限制軍事合作的政治成本和必然帶來的相互依賴。因此,當這種情況發生時,國家往往會在彼此之間發起更多的防御合作(Nemeth, 2022)。這可以大大降低政治成本,但并不能保證成功。第二,在技術層面,"然而,最具破壞性的問題似乎是無法協調要求和時間尺度"(Giegerich, 2010, p.95)。因此,互操作性、標準化和需求的協調必須從一開始就被定位在多國能力發展項目的最前沿。
正如Bastian Giegerich所強調的,如果武裝部隊選擇采購或生成多國能力項目的國家版本,那么 "以后也幾乎不可能提高效率,因為不同的國家版本可能需要單獨的培訓和服務流程。當資產被部署時,它們也會降低互操作性"(Giegerich, 2010, p.95)。最后,擴大互動,如軍隊之間的聯絡官、培訓、交流和援助計劃,有助于減少政治和協調成本。多國軍事演習對于提高互操作性,發展共同的理論,以及在軍事盟友和合作伙伴之間建立共同的 "語言 "是非常有力的(Frazier and Hutto, 2017)。
通過這種互動,軍隊之間可以產生類似的思維方式,幫助推進如何在技術層面上滿足共同的要求和挑戰,并建立更高的信任水平。雖然通過采取這樣的方式來深化合作和建立伙伴關系可以減少政治和協調成本,但這些成本不會完全消失。當軍隊和政治領導人決定參與與能力發展有關的多國項目時,需要從更廣泛的角度考慮這樣做的成本和收益。
在過去的幾十年里,許多不同部門的大型組織已經實施了開放式創新(OI)模式,采用這種戰略需要文化和組織變革,以及網絡動態和協調的演變。開放創新代表了一種新的戰略,為空軍等國防組織及其行業伙伴,特別是領先的系統集成商,帶來了大規模的轉型。國防組織從封閉模式向開放創新模式的轉變,意味著在文化、組織和流程層面上對復雜軍事項目的設計和評估進行范式改變。開放式投資給國防組織帶來了三個主要挑戰:重新定義如何為國防目的探索和利用關鍵的新技術;改變供應變化的方法,以更迅速和安全地獲得新興技術;實施新的網絡協調模式。
開放式創新(OI)促進了知識的流入和流出,以加速內部創新(Chesbrough, 1993)。在過去的幾十年里,不同部門的許多大型組織已經實施了開放式創新模式,這表明采用這樣的戰略需要文化和組織的變革,以及網絡動態和協調的演變。開放式投資代表了一種新的戰略,為空軍等國防組織及其行業伙伴,特別是領先的系統集成商,在結合內部和外部想法和資產以創造價值方面帶來了巨大的轉變(Merindol和Versailles,2020)。國防組織從封閉式到開放式模式的轉變,意味著在文化、組織和流程層面上對復雜軍事項目的設計和評估進行范式改變。與工業伙伴的傳統界限也變得模糊不清。
關于開放創新的學術文獻記載了促進異質行為者之間動態合作和引入新型互動所必需的網絡協調新模式。美國、英國和法國等國家已經通過在這方面發起各種倡議,展示了國防方面的開放創新能力,但不斷發展的國家工作的更多細節仍在詳細說明之中。開放式投資特別為國防組織提出了三大挑戰,本文將對此進行探討:重新定義如何為國防目的有效地探索和利用關鍵的新技術;改變供應變化的方法,以更迅速和安全地獲得新興技術;實施新的網絡協調模式。
與國防有關的創新不再僅僅出現在國防技術和工業基地(DTIB)的范圍內。國防的關鍵技術比以往任何時候都具有 "雙重用途 "的性質--意味著它們與國防有關,但也有各種商業應用。人工智能(AI)、機器人和大數據等兩用技術都是創新生態系統的主要成果,與國防沒有或只有部分聯系。因此,軍事能力的發展要求國防組織吸引新的創新行為者和代理人,并改變國防項目的管理方式,以便更好地利用新興機會。為了更好地發掘新興技術的潛力,并成功地利用它們,國防組織從最初不用于國防的創造性和創新中獲益已變得至關重要。
自冷戰時代以來,對軍民兩用技術的參考已經發生了變化,當時這類技術的發展是基于線性的創新模式(Foray,1997)。當時,國防組織主要在技術準備水平(TRL)的早期階段調查兩用技術的潛力,與大學和研究界合作進行具體的探索工作或項目。這個過程是基于一個技術 "推動模式",在特定的技術成熟度水平上創建了不同的活動流(例如,國防與非國防)。然而,在開放創新模式中,兩用技術的推廣更具有反思性,與創新的線性模式不相關(Merindol和Versailles,2010)。軍民兩用的概念涉及到在技術開發生命周期的不同階段可能出現的探索路線,并越來越多地以國防和民用社區之間的合作創造以及不同技術成熟度的"衍生"點為特征。這些演變意味著國防組織需要修改傳統的做法、程序和框定其收獲創新方法的規則。
國防領域的開放性投資需要與不從事國防相關工作的異質行為者進行流暢的交流。為了實現這一點,創建可信的互動機制,建立一種共同的語言,并鼓勵與潛在的貢獻者保持利益一致是至關重要的(Merindol和Versailles,2020)。國防組織傾向于與專門從事高端技術的初創企業發展關系,重視能夠在早期發現并開始與企業家合作,以開發基于突破性技術和創新的解決方案。例如,歐洲領先的系統集成商泰雷茲公司與Station F合作,在巴黎市中心為網絡安全初創企業建立了一個技術孵化器和加速器中心,這可能是法國最大的同類中心。諸如此類的舉措為泰雷茲創造了獨特的機會,吸引了最初不以國防為重點的初創企業,并引導他們的技術發展到成熟的水平,使他們能夠直接與泰雷茲的工程師一起開始滿足國防需求。
國防組織也試圖與各種各樣的研究人員建立聯系,以更好地了解技術顛覆性和動蕩的戰略環境所帶來的關鍵挑戰。例如,隸屬于北約轉型司令部的北約中心已經規定了與北約30個成員國的研究人員建立聯系的任務,以評估軍事領導人的技術和戰略評估,這可能會影響盟國軍隊的關鍵能力。北約中心是一個靈活的組織,擁有一個由軍官和工程師組成的小團隊,采用靈活的方法與研究人員合作,例如通過數字平臺參與網絡和互動,可以通過專注于技術、地緣政治和經濟趨勢的研究團體的關鍵投入,豐富北約領導人的思維和視野。
國防組織還可以與那些與傳統上與國防有關的能力和概況相距甚遠的社區發起合作項目。最明顯的例子是前景規劃等活動,在這些活動中,國防戰略家質疑基本假設,并試圖超越現有概念范式的界限。在法國,隸屬于法國國防部的國防創新局(AID)實施了紅色團隊防御計劃,該計劃與科幻小說家合作,以確定未來的威脅,例如。與小說家合作,能夠以一種獨特的方式,在確定和準備軍隊應對不尋常但高度合理的威脅情況方面進行發散性思維。紅隊防御計劃通過證明軍事研發的新方向并幫助指導與創新生態系統的更廣泛合作,為法國國防部帶來了重要成果。
在國防環境中引入新的合作模式有兩個關鍵挑戰。第一個挑戰涉及到與外部行為者建立有效的關系,特別是激勵他們從事針對國防的創新工作。第二個挑戰涉及到國防組織內部對不從事國防工作或傳統上與國防界有聯系的外部行為者的思維方式和程序的調整。在應對這些挑戰時,強調有必要建立新型的合作和信任的互動關系。國防組織必須確保高質量的知識交流,并保證通過這種交流創造的價值能夠在所有利益相關者之間公平分享。如果國防組織想要有效地補充不再能滿足國防需求的傳統技術和科學的 "推動模式",就需要在合作開始前提供透明的規則。
國防組織的新合作形式需要在組織層面上的靈活性。與初創企業合作要求有能力測試和試驗具有高反應力的新解決方案,這是通過引入創新文化和開放心態實現的。例如,在法國,AID就關鍵的軍事問題與各種創業生態系統進行廣泛交流,確定高潛力的初創企業,并向他們提供詳細的軍事用例,以促進和豐富實驗活動。法國方法的一個關鍵因素是加強國防組織的反應能力,這將有助于在潛在的解決方案適應軍事用途之前打開更深入合作的大門。這一目標也反映了國防組織在更好地發展以用戶為中心的創新方面的重要性。
如果說軍隊一直處于國防創新進程的中心,那么隨著以用戶為中心的方法,他們的作用和參與現在已經發生了變化。在技術推動模式中,軍事用戶只在創新工作開始時正式出現,以明確需求,并通常在研發部門能夠創建測試原型后返回畫面。然而,在以用戶為中心的方法中,互動更加非正式,并以用戶和技術提供者之間的橫向交流為基礎。軍事用戶作為共同創造者,在各個開發階段始終保持活躍,而且沒有中間人(Merindol和Versailles,2020)。為了更好地接受和促進以用戶為中心的方法,軍隊已經越來越多地轉向創建 "實驗室",作為創新的巢穴。例如,在法國,陸軍、海軍和空軍都有自己的實驗室,為軍事用戶提供一個與研究人員、初創企業和其他技術供應商進行信任互動和敏捷實驗的環境。這些實驗室還允許軍事用戶對現有的民用解決方案提供關鍵反饋,并提出可能為創新提供新起點的想法。
從對技術的探索過渡到對技術的有效利用,意味著需要從戰略上發展采購框架。軍事項目的特點是復雜程度越來越高,無論是從具體的部件或子系統來看,還是從更高的層面來看,都是將能力整合到一個系統中。處理部件的創新比處理系統的創新更容易,而一個具體項目的規模越大,它就越復雜,相應地,與之相關的創新管理也越復雜。另一方面,最高水平的程序復雜性與系統集成有關。在開放式創新模式中,主要系統集成商的作用并沒有消失,但他們與國防組織之間互動的性質和動態隨著新的創新主體的引入而發生有意義的變化。有必要充分釋放每個貢獻者最擅長的潛力,這意味著主導系統集成商和國防組織必須能夠合作,提供綜合政策框架、工作模式和流程,使軍事項目的新解決方案能夠更迅速地被吸收。
在這種情況下,國防組織必須學會將他們的角色限制在規定操作要求和用戶需求上,而不是為項目發布詳細的指導方針和技術組件的 "愿望清單"(Versailles, 2005)。另一方面,主要的系統集成商必須采用并促進模塊化和接口的標準化,這可以使在軍事項目的生命周期內更靈活地整合新興技術和創新方面取得進展。將新功能集成到軍事裝備中通常被證明是具有挑戰性的,但也有一些明顯的例外,比如當開源解決方案使新的參與者有可能與 "老 "一代的專有軟件、中間件和硬件互動,或者在不同技術世代的組件之間互動(Le Texier和Versailles,2009)。另一方面,對模塊化的成本和能夠快速整合新興兩用技術的好處之間的權衡評估,必須仔細和持續考慮。
有了開放性投資,解決軍事項目供應鏈相關風險的產業政策需要重新洗牌。DTIB將繼續在滿足軍事需求方面發揮重要作用,但在其內部保留關鍵能力的努力已不足以維持技術優勢。首先,當務之急是通過對擁有關鍵兩用技術的新創新生態系統的出現進行核算,來補充傳統的DTIBs。其次,國防組織必須管理新的創新生態系統為DTIB提供的互補性,一方面要培養它們之間的共性和協同作用,另一方面要確保關鍵供應鏈的可靠性。
DTIB通常集合了一組在不同程度上依賴國防開支的產業。國家依靠各自的DTIB在一定程度上實現了軍事生產的自給自足(Dunne等人,2007)。DTIB是一個由主要系統集成商管理的分級網絡,通常被觀察為一個封閉的周邊行為者,他們在國內市場上本地化,以前在國防項目中很活躍,專業性由主要系統集成商塑造和驅動(Versailles and Merindol, 2019; Versailles, 2005)。在這種傳統框架下,國防工業局相對穩定,相當大的權力和影響力集中在主要的系統集成商和國防組織,他們圍繞知識產權和國防物品和設備的出口等問題施加規則。然而,國防需求越來越不能完全由位于DTIB內的能力來滿足,特別是隨著國防數字化和數據技術利用的加速。為了與民用領域的創新保持同步,并為國防領域帶來類似的積極成果,需要復制敏捷性和投入驅動模式的相同特征。
雖然有必要開放國防工業局的邊界,以利用與軍事目的相關且日益需要的雙重用途技術,但開放創新的挑戰不能僅僅通過將新的研發流和技術供應商引入國防工業局來解決。適應新的現實也強調需要用以前與國防無關的新的創新生態系統來補充工業發展局。這可能具有挑戰性,因為傳統的DTIB的穩定性與新的創新生態系統的動態形成對比,后者由自下而上和以用戶為中心的需求驅動。然而,即使在開放式創新的背景下,DTIB及其穩定性對于增加價值仍然至關重要,因為一方面它對軍事需求、理論和有關部隊使用和作戰限制的概念有深刻的理解,另一方面它被證明有能力處理和管理軍事項目的巨大復雜性(Belin等人,2018;Versailles,2005)。因此,在國防的開放創新模式中,傳統的DTIB行為者仍然 "擁有 "或控制將新技術和創新納入軍事項目的具體能力,但需要提供更好的聯系,以適應國防需求的新解決方案,這些解決方案可能與民用應用沒有太多共同之處。
新的創新生態系統在確保長期獲得關鍵技術方面提出了雙方面的挑戰。首先,生產軍民兩用技術所需的研發和工業能力可能取決于一個國家傳統的軍事和地緣政治聯盟框架之外的行為者或生態系統。創新生態系統往往有自己的生命,由商業因素和民用需求決定,其組成可能分散在各個國家。因此,戰略資產的本土化可能主要不是由國家聯盟的特殊性和商業參與者和新的創新生態系統的伙伴關系所驅動。然而,對于國防來說,本地化需要民用和軍用產業之間的政策協調,以創建創新中心和與在其國際聯盟和伙伴關系框架內開發特定兩用技術有關的能力。
表 2.1:比較國防科技產業基地和新型創新生態系統
第二,國防科技工業局與軍民兩用技術提供者之間的相互依存關系可能會在長期獲取關鍵部件的問題上產生不確定性。系統的單個部件可能是復雜和高價值的,但它們本身很可能是無用的,只有當它們在技術或平臺上發揮作用時才會變得有價值。這種努力需要協調,需要通過接口的標準化和組件或系統的商品化等應對措施來減少與這種敏感的相互依賴關系相關的風險(Holgersson等,2022)。標準化接口可以提供設計規則,以確保復雜系統的不同部分之間的互操作性(Jacobides等人,2018)。另一方面,商品化可以利用替代部件甚至是供應商的可替代性的好處。
兩用技術帶來的本地化挑戰以5G技術為例,該技術有望大規模擴大帶寬,以釋放 "大數據 "和人工智能技術的收益。5G是由DTIB以外的行為者提供的,需要開發新的模塊 "加固 "用于軍事用途,并要求軍事系統使用臨時協議與民用標準連接。為了降低5G等軍民兩用技術的風險,政府可以規定技術供應商屬于被視為戰略盟友和合作伙伴的國家,并確保商品的可替代性或存在后備供應商。僅有接口的標準化是不夠的,國防組織必須在采購的早期就考慮商品化。兩用技術的不確定性可以通過適當考慮國防環境的具體限制因素在一定程度上得到管理,但不會完全消失。國防組織必須做好準備,在一個國家的全球聯盟和伙伴關系的框架內,推行將接口標準化、商品化和依靠工業關系的激勵措施相結合的戰略。
國防領域的開放創新戰略必須提出一種網絡協調設計,通過幫助國防組織和主要系統集成商之間重新合作來滿足需求。然而,這需要努力去實現。國防組織的思維方式和工作方式的重大改變是必要的,以實現與行業伙伴的新型信任互動。OI模型在三個層面上定義了網絡協調功能。首先,國防組織必須促進各種中介機構的發展,例如,孵化器、加速器、創新實驗室和國防研究機構,從戰略上建立它們之間的互補性和協同作用。這些中介機構必須能夠部署必要的機制,以促進新的連接和互動,使其能夠作為催化劑和推動者,與新的創新生態系統合作進行兩用技術的開發。
圖 2.1:國防開放式創新的網絡編排
第二,國防組織和主要的系統集成商必須協同工作,為與軍事項目有關的技術設計和促進開放系統架構。這一過程已經在開源軟件中得到了發展,但需要通過改進采購流程和收購模式在其他領域得到擴展(LeTexier和Versailles,2009)。最后,國防組織和主要的系統集成商必須仔細考慮本地化、接口標準化和商品化的戰略必要性,以減輕與國際化創新生態系統開發的雙重用途技術相關的長期風險。在此,加強軍民協調,制定具有前瞻性的產業政策,有助于使關鍵技術和產業資產的本地化成為可能,以反映一個國家的全球聯盟和伙伴關系的構成。
自1987年成立以來,美國貿易委員會一直是美國力量投射的一個重要的授權組織。對作戰人員的成功支持來自于對其流程的不斷完善和優化,以最大限度地提高運輸效率。在過去30年的戰爭中,美國運輸委員會的表現驗證了其模式的有效性,但未來的戰爭可能需要重新評估美國運輸委員會支持未來戰斗的能力。
聯合全域作戰(JADO)是用來描述美國未來戰爭方式的總稱。雖然JADO仍處于概念發展階段,但它從根本上改變了各領域之間的整合水平以及在戰斗空間產生效果的速度。JADO的革命性變化是為了應對美國對手開發的日益強大和擴散的反介入/區域拒止(A2/AD)系統。A2/AD的威力在于其目標是使美國目前的戰爭方式的執行成本過高。這些變化和威脅的結合是美國國防部關注的源泉,它已經優化了自己,以支持目前形式的戰爭。本專著的目的是分析聯合服務界所設想的新的JADO概念,以及A2/AD對運輸業務的威脅,并確定USTRANSCOM必須尋求協調的挑戰,以便在未來的沖突中保持償付能力和可靠性。
不斷發展的聯合全域作戰(JADO)概念是美國未來戰爭方式的迷人發展,但其行動的性質和他們試圖擊敗的威脅使人質疑美國運輸司令部(USTRANSCOM)是否有適當的資源和組織來維持未來的行動。JADO遵循美國作戰理論的歷史進程,不斷發展各部門和各領域之間更多的整合力量。然而,JADO超越了單純的消除沖突、協調和整合。JADO尋求真正利用戰爭的時間性,為敵方部隊同時產生多個問題,并具有實時態勢感知能力,以識別并隨后從一個領域產生效果,從而利用固有的不對稱優勢。戰爭領域之間的整合將比美軍內部所見的更加緊密,而且行動的節奏將比目前的能力快得多。為了使JADO成為現實,必須進行技術投資并加以實現。除此之外,聯合部隊內的作戰理論將不得不被改寫,以反映在未來戰斗中釋放JADO潛力所必需的最佳實踐。所有這些都相當于一個革命性的舉措,專注于重塑美國的戰爭方式。所有領域的作戰單位將不得不調整他們的操作方法,以保持在該框架內的功能,并提供系統所需的效果。盡管許多文獻和討論都圍繞著作戰部隊將經歷和必須適應的變化,但為確保作戰部隊得到后勤支持而依賴的維持力量卻很少受到關注。
美國貿易委員會維持未來作戰行動的能力對美國的力量投射至關重要。這一任務的失敗將使美國的作戰能力失去效力。美軍所能帶來的戰斗力確實令人矚目,但這種力量只有在戰斗指揮官能夠將其移至對手的射程之內并在其就位后得以維持時才能使用。在美軍歷史上的絕大多數時間里,在北美和全球范圍內部署和維持作戰部隊的能力都取得了驚人的成功。這種成功在未來是不可能的,因為不祥的跡象表明,美國國防部的任務效率面臨著重大挑戰。反介入/區域拒止(A2/AD)的能力正在一些美國最強大的對手的軍隊中擴散開來。A2/AD試圖瞄準并破壞美國國防機構中對其功能效力至關重要的關鍵部分。 A2/AD對美國向國外投射力量的能力構成了嚴重威脅,而JADO是對這一挑戰的直接回應。從美國國防部的角度來看,它必須像聯合部隊的其他成員一樣,確保它對A2/AD的威脅保持彈性。
必須盡早發現美國貿易委員會模式中的潛在缺陷,以確定可行的解決方案,并在JADO技術的開發和實戰中留出時間采用這些解決方案。這一挑戰不是小任務。JADO的作戰概念是非常不穩定的,在其框架發展過程中,已經在多個方面發生了實質性變化。對JADO將成為什么缺乏清晰的認識的一個重要原因是聯合軍種之間對它應該演變成什么沒有共識。每個部門都設想了一個版本的JADO,并在概念上將聯合伙伴的活動納入其框架。雖然JADO的愿景并非完全不相容,但各軍種的概念之間確實存在實質性的差異。因此,每一種模式都會給美國運輸司令部帶來獨特的挑戰,因為它必須與任何選定的概念完美銜接,為作戰指揮官提供必要的運輸支持標準。美國貿易委員會作為一個功能性作戰司令部,在任何未來的美國戰爭中都要發揮作用。因此,對于聯合部隊的有效性來說,USTRANSCOM作為一個組織的整合和發展必須被納入JADO的發展過程。在一個全新的結構下運作時,假設后勤支持的有效性和可靠性會給聯合部隊帶來黑天鵝式的失敗風險。納西姆-塔勒布(Nassim Taleb)將黑天鵝描述為產生巨大影響且無法預料的事件。美國空軍司令部的重點資本投資和理論變革必須與聯合部隊的發展保持同步,以確保司令部隨時準備在他們選擇的時間和地點支持未來的作戰人員。
下面的調查旨在確定USTRANSCOM必須評估哪些作戰要求,以便在未來的JADO概念中保持有效并在與同行對手的戰斗中保持彈性。調查將從對有關該主題的相關文獻的回顧、有關美國貿易委員會模式和處置的證據供參考、對JADO的不同服務概念的簡要描述、對美國貿易委員會與JADO的兼容性和對A2/AD的脆弱性的分析,以及解決新出現的問題的建議等方面展開。JADO和A2/AD的結合給美國貿易委員會帶來了一個與其當前運作框架和近期歷史相異的未來運作環境。由于其作為聯合部隊的分配和部署過程所有者(DPO)的不可或缺的作用,至關重要的是根據聯合部隊的擬議變化來評估USTR的部隊態勢和行動理論,以確定該組織必須如何共同發展。
為了面對軍事防御的挑戰,軍隊及其戰術工具的現代化是一個持續的過程。在不久的將來,各種任務將由軍事機器人執行,以實現100%的影響和0%的生命風險。國防機器人工程師和公司有興趣將各種戰略自動化,以獲得更高的效率和更大的影響,因為陸地防御機器人的需求正在穩步增長。在這項研究中,軍事防御系統中使用的陸地機器人是重點,并介紹了各種類型的陸地機器人,重點是技術規格、控制策略、戰斗參與和使用目的。本研究還介紹了陸地機器人技術在世界軍事力量中的最新整合,其必要性,以及各國際防務公司對世界經濟的貢獻,表明其在軍事自動化和經濟穩定中的優勢。本報告還討論了近期發展的局限性和挑戰、機器人倫理和道德影響,以及與機器人安全有關的一些重要觀點和克服近期挑戰的一些建議,以促進未來的發展。
為了加強軍事防御系統,必須大力發展和提高智能自主戰略能力。在大多數第一世界國家,研究國防技術改進是實現軍事防御現代化的優先事項。未來戰爭的特點可以根據不同領域的沖突進行分析,如:海洋、陸地、空中、網絡、太空、電磁和信息。隨著現代智能和機器人技術的改進,跨域(X域)和多域戰略也需要被關注。無人自主X域(多域)系統,簡稱UAxS,現在是研究和發展的重點,以使軍事力量更加強大、有力和智能。圖1展示了多域和X域的戰爭模式。
圖 1:多域和 X 域戰爭模型
現代防御機制可以在四個相互關聯的領域進行研究:先進的戰艦、良好的通信、人工智能和自主武器。這基本上意味著在軍事防御系統中實施機器人技術。在戰場上,一支裝備精良的機械化部隊是指揮官非常重要的資產。在戰爭中,指揮官必須專注于火力、機動性、人機合作、決策、支持裝甲和指揮步兵。在未來,機器人和自動化系統將通過提供支持和減少負擔來幫助解決這些問題,因為這些系統將更加智能、可靠和合作。在最近的軍事活動中,機器人和自主技術被用于偵察、設備供應、監視、掃雷、災難恢復、受傷士兵的檢索等(Dufourda, & Dalgalarrondo, 2006;Akhtaruzzaman, et al., 2020)。
為了確保可靠的使用和獲得最高的技術影響,機器人必須在半自動化、自動化和人機交互工程方面進行良好的設計。無人地面車輛(UGV)很有前途,在國防應用中具有很大的潛力,在這些應用中高度需要更快和可靠的通信鏈接(鏈接預算)和快速獲取信息(RAtI)(Akhtaruzzaman, et al., 2020)。機器人的價值比人的生命還要低。機器人在感知、檢測、測量和分析方面速度更快。機器人沒有任何激情或情感,不會像人類那樣感到疲勞或疲倦,而是在極端和關鍵條件下保持運作。在不久的將來,機器人將成為作戰計劃和參與的核心技術(Abiodun, & Taofeek, 2020)。它們將能夠通過智能傳感器技術與環境溝通,通過建模理解環境,理解人類的行動,定義威脅,服從命令,以更高的處理能力獲取信息,通過信息交換和共享與其他機器人互動,通過先進的控制技術自主適應敵對環境,并通過強大的計算能力與自動生成的程序應用智能進行自我學習(Akhtaruzzaman, & Shafie, 2010a, 2010b; Karabegovi?, & Karabegovi?, 2019)。
在不久的將來,UGV系統將成為軍事行動的關鍵技術,因為它們將確保幾乎零人力風險,不需要將人力直接安置到戰斗中。UGV系統還將能夠開放各種設施,如負載、自動監視、邊境巡邏、風險降低、障礙物清除、力量倍增器、遠程操縱、信號中繼等(Sathiyanarayanan等人,2014)。陸地防衛機器人必須能夠適應各種崎嶇的地形、惡劣的環境和非結構化的區域,同時發揮指定的作用并保持指揮層次。作為軍事部隊的一種程度,陸地機器人不能給團隊帶來任何額外的工作負擔。因此,必須實施有效的人工智能(AI)工程,以實現UGV或陸地機器人與行動部隊之間可靠的人機合作。
今天的智能機器人或自主武器仍然處于狹義人工智能(ANI)的水平(Horowitz,2019年),或者以某種方式處于ANI和通用人工智能(AGI)之間。這反映出它們還沒有準備好在災難或戰爭等敵對情況下完全自主并做出可靠的決定。人類擁有在很大程度上應用感知經驗的智慧,能夠適應環境,并能在關鍵情況下做出適當的決定。如果這些能力能夠被植入機器人的大腦,該系統就可以說是AGI系統。盡管與人類相比,機器人可以抵御枯燥、骯臟和危險的工作,但它們包括一些有限的功能,如航點或目標導向的導航、障礙物檢測、障礙物規避、威脅檢測、人類檢測和識別、定位、地圖構建、通過圖像和聲音處理提取信息,以及與其他機器人的某種合作。因此,如果能確保機器人和人類之間的良好合作,機器人將在人類的監督下自主工作,那么軍用地面機器人將是最有效的。
本研究對軍用陸地機器人系統、最近的技術進步、應用和道德影響進行了回顧。一些發達國家和不發達國家的現狀,以及通過推進和發展軍事武器、自動化武器和智能技術對世界經濟的工業影響,都反映在審查研究中。本文還闡述了參與戰爭的機器人倫理以及該技術對道德國家的影響。該研究主要試圖通過確定最近的差距、局限性和技術進步的倫理影響,來確定地面機器人技術的最新應用和實施情況。
自從革命性的空中力量出現以來,美國一直堅持利用空中和海上遠程精確火力(LRPF)來實現決定性的效果。盡管在遠程能力方面有所發展,包括在20世紀80年代開發了巡航導彈,但美國自2003年至今,只是通過在沙漠風暴、沙漠之狐、伊拉克自由行動以及后續的靈活反應選項(FRO)中的成功行動,進一步鞏固了這一模式。然而,自 "沙漠風暴 "以來,對手一直在仔細觀察美國的行動成功,并重新調整他們的理論,優先考慮專門針對美國雙邊依賴的快速發展技術。鑒于作戰環境中的這些新挑戰和最近多域作戰(MDO)的突出表現,本專著通過利用系統思維、架構設計和約翰-博伊德的《毀滅與創造》的理論視角,探討了LRPF范式的問題。使用Gharajedaghi的 "映射混亂"作為搜索、映射和講述故事的框架,本專著提出,目前的LRPF范式不足以應對新出現的作戰環境,,必須通過平衡、時間和分階段進行范式轉變。
自從20世紀初空中力量出現以來,美國一直致力于實現遠程效果的能力,以追求戰術到戰略層面的目標。然而,這種對射程和武器效果的迷戀與戰爭本身一樣古老,遠遠早于空中力量的倡導。1346年英國在克雷西戰役中對法國人的決定性勝利中可以看到,長弓射程“終結了封建騎兵的長期霸權”,導致 1500 名“領主和騎士”死在戰場上。然而,正是隨著空中力量的誕生,射程本身的性質發生了固有的變化,正如比利-米切爾在預言距離將 "以小時而不是以英里計算 "時所斷言的。
使得早期空中力量突出,不僅僅是其增加的射程,而是用來實現其效果的方法。杜赫特在《空中指揮》中寫道:"現在有可能深入到堅固的防線后面......是空中力量使之成為可能。"1918年6月12日,第96航空中隊在法國埃坦上空進行了 "第一次美國轟炸",將空中力量的方法和深度打擊聯系起來的范例得以完成。"第二次世界大戰 "之后,海上力量成為這一范例的一個主要因素,當時通過航空母艦,"船舶的作用首先成為將空中力量帶到海上。 "正如2018年4月14日通過美國空軍(USF)和美國海軍(USN)資產的組合對敘利亞的打擊中所看到的那樣,這種空中和海上手段投射遠程效果的聯合范式今天仍然存在。"在《思想與武器》中,I.B. Holley寫道:"因此,用于選擇和開發新武器的方法以及有關其使用的理論將對軍隊和國家的成功或失敗產生重要影響。
Holley聲明的真實性在巡航導彈的發展過程中得到了加強,理查德-貝茨聲稱這是自原子彈以來美國力量態勢中 "最具革命性 "的變化。埃里克-阿內特在《海射巡航導彈與美國安全》中把這項技術革新描述為 "美國政策制定者和技術專家至少50年來所追求的一個圣杯"。然而,在貝茨的《巡航導彈:技術、戰略和政治》中,他描述了軍種如何將巡航導彈視為一種進化而不是革命性的變化:“與大多數新武器一樣,巡航導彈正在被安裝......現有的作戰概念。”托馬斯-庫恩在《科學革命的結構》中描述了這種對既定范式的自然傾向,他寫道,科學界的從業人員如何試圖 "將自然界強行納入范式所提供的預先形成的、相對不靈活的盒子中",而 "往往不能容忍其他人所發明的那些[理論]"。
不管新興的巡航導彈技術是否有潛在的革命性變化,美國在 "沙漠風暴 "行動中開始使用預先存在的遠程精確火力(LRPF)的空中和海上雙邊范式。聯合部隊利用美國空軍和美國海軍的遠程系統,如AGM-86常規空射巡航導彈(CALCM)和戰斧對地攻擊導彈(TLAM)來啟動第一階段的空中戰役。在大約H小時加6分鐘時,35枚CALCM和54枚TLAM擊中了巴格達的45個戰略目標,使一位目擊者將這次表演比作迪斯尼世界的煙花表演。這種非常成功的模式在1998年的沙漠之狐行動和2003年的伊拉克自由行動中以更大的范圍和規模再次出現。此外,從2003年至今,這些美國空軍和美國海軍LRPF系統的變體被用于無數的靈活反應選項(FROs)中。然而,這種模式的持久遺留效應在馬克-米利將軍最近關于未來國防部資金的評論中得到了最清楚的體現。"我愛陸軍......但美國的基本防御和向前投射的能力將永遠是美國的海空和太空力量。"
然而,自 "沙漠風暴 "以來,對手一直在觀察這種利用美國空軍和美國海軍LRPFs來實現決定性效果的模式。雖然自2003年以來,美國在很大程度上專注于反叛亂行動,但對手已經調整了他們的理論,專注于技術進步,專門針對當前范式的雙邊依賴性。例如,中國已經優先發展旨在“威脅”美國海軍和美國空軍力量投射的武器,從而減輕聯合部隊投射LRPFs和奪取主動權的基本能力。在朝鮮,從常規部隊的原型轉向增加非對稱火力的能力,旨在實現 "升級主導權",同時大大破壞LRPF范式。大衛-基爾卡倫在《龍與蛇:其他國家如何學會對抗西方》中斷言,"在海灣戰爭中迅速獲勝并在此后的四分之一世紀中為西方大國帶來如此空前戰場優勢的系統已經不再起作用。我們的敵人......已經適應了,除非我們也適應,否則我們的衰落只是一個時間問題。"
鑒于新的作戰環境和最近突出的多域作戰(MDO),即強調 "跨所有作戰領域 "的效果,本專著重新評估了傳統的LRPF范式。其目的是解釋和探討這一范式的雙邊性質的問題。本專著沒有論證具體的方法,而是側重于問題的探索,記得R.L.Ackoff說過:"我們失敗更多的時候不是因為我們沒有解決我們所面臨的問題,而是因為我們沒有面對正確的問題。"
這一假設提出,目前的LRPF范式不足以應對當前的作戰環境,必須發生范式轉變,用前USINDOPACOM指揮官哈里-哈里斯上將的話說,"沒有一個軍種占主導地位,沒有一個領域有固定的邊界。 "簡單地說,這一主張歸結為冗余,聯合部隊能夠通過提出多種困境來獲得并保持主動權,而對手 "沒有時間來確定和集結他的部隊或輔助火力......因為呈現在他面前的局勢是模糊的,而且變化很快。"
本專著分為五個部分,使用Jamshid Gharajedaghi的三階段過程來構建問題:搜索、映射和講述故事。第一部分列出了考慮該主題的理論視角,簡要分析了Gharajedaghi的《系統思維》,Klaus Krippendorff、Bernard Tschumi和Le Corbusier的《結構化設計》,以及John Boyd的《毀滅和創造》。第二節通過分析LRPF范式的歷史基礎來尋找混亂,從其在早期空軍理論中的誕生、在伊拉克戰爭中的演變以及在靈活反應選項(FROs)中的應用開始。第三節通過對LRPF范式中固有的假設進行排序和構架,描繪出混亂的局面。第四節通過討論對這些假設的威脅來講述故事,特別是以中國和朝鮮帶來的作戰環境變化為中心。最后,第五部分總結使用羅伯特·萊昂哈德的《以分鐘計的戰斗:時間和戰爭藝術》來構建新的 LRPF 范式的一系列潛力。
編輯:Ellen Y. Chou(美國空軍先進作戰管理系統委員會、美國空軍研究委員會、美國國家研究委員會工程和物理科學分部)
(NAE:美國工程院院士;NAS:美國科學院院士)
為了應對《2018年國防戰略》所描述的 "更具殺傷力和破壞性的戰場,跨域結合,并以越來越快的速度和越來越快的抵達力進行",美國國防部(DoD)正在通過聯合全域指揮與控制(JADC2),追求提高能力,通過以數字化、分布式的方式更緊密地整合和聯合對抗敵手。為了實現這一概念,需要將傳感器、網絡、平臺、指揮官、作戰人員和武器系統無縫整合,以實現快速的信息收集、決策和力量投射。
美國空軍部(DAF)對JADC2的貢獻是先進作戰管理系統(ABMS),該系統試圖通過傳感器到投射的信息收集、處理、路由、決策和交戰來實現聯合作戰的現代化,以便更快地對敏捷的對手發揮能力。人們對ABMS給予了極大的關注,因為它被認為是一個不斷發展的 "系統體系"和 "空軍的一個根本性的新采用模式"。然而,重要的問題仍然存在,因為ABMS沒有遵循傳統的采用方法,而且DAF預測到2025財年,它將花費大約33億美元。因此,國會正在尋求對ABMS的成本和技術開發工作進一步澄清。
管理和預算辦公室和空軍部要求美國國家科學、工程和醫學研究院評估計劃中的ABMS架構、技術差距和管理。從2020年10月到2021年5月,空軍先進作戰管理系統委員會從大部分公開來源的新聞中進行了廣泛的文獻審查,并召開了12次非機密會議和1次為期多天的機密數據收集會議,以接受專家證詞并收集有關現有ABMS通信和系統集成架構、技術方法和管理結構規劃和能力的信息。盡管COVID-19大流行病阻礙了委員會對作戰和指揮與控制(C2)中心進行實地考察的能力,但委員會還是從許多介紹ABMS和JADC2的專家那里收集了寶貴的見解。委員會還在2020年10月至2021年4月期間每周舉行一次虛擬規劃會議,并在2021年5月下旬舉行一次面對面的會議,以審議和討論關鍵的調查結果和建議。撰寫工作于6月開始,并在2021年9月完成。
空軍先進作戰管理系統委員會感謝眾多知名專家和思想領袖的貢獻,包括來自美國海軍部、陸軍部和空軍部的代表,他們就各自的通信系統和他們對JADC2的態度發表了見解。在研究過程中咨詢的其他專家組織包括聯合參謀部、美國北方司令部、聯合人工智能中心、國家安全局、聯邦資助的研究和開發中心、大學附屬研究中心、商業行業和許多其他機構。
雖然ABMS仍然是一個正在發展的生態系統,但本報告總結了美國國家科學院關于ABMS的共識研究結果和建議,對ABMS是什么和可以是什么,以及在繼續發展的過程中如何改進提供了一個時間點的視角。這項研究由八個委員會成員進行,并得到了我們的研究主任Ellen Chou和她優秀的工作人員的大力協助,包括Evan Elwell和Ryan Murphy。
Philip S. Antón,主席,空軍高級戰斗管理系統委員會
概要
第1章 觀點
第2章 架構和數據
第3章 管理
第4章 挑戰與機遇
附錄
美國國防部(DoD)正在追求通過聯合全域指揮與控制(JADC2)來提高對敏捷對手進行更緊密集成和聯合作戰的能力。這個框架將無縫整合傳感器、網絡、平臺、指揮官、作戰人員和武器系統,以使得聯合部隊和多國家部隊實現快速信息收集、決策和投射。美國空軍部(DAF)對JADC2的貢獻是先進作戰管理系統(ABMS)。
目前對于ABMS存在諸多疑問,它到底是什么?它的結構是否恰當?這些都存在擔憂,因為它缺乏一套明確的、獨立的、指定的最低性能目標,一套固定的要求,一個擬議的能力交付時間表,以及針對這些目標缺乏體系性的分配預算和資源。雖然敏捷性、靈活性和適應性是有價值的目標,但如果沒有一個提供足夠細節、具體要求和衡量標準的計劃來同步這樣一個龐大而復雜的系統,要成功地大規模交付能力就會受到挑戰,也不太可能。
為了解決這些問題,美國空軍先進作戰管理系統委員會被要求審查以下內容:
1.評估規劃中的ABMS數據和通信架構,并比較該架構的預期性能特征,以支持實時火力控制和全域傳感器到投射的數據流、指揮和控制(C2)活動、基于人工智能(AI)的生活模式訓練、戰斗損傷評估以及其他相關的數據活動。
2.確定ABMS技術和規劃中的系統集成架構的任何技術差距和不足。
3.審查ABMS的管理,并建議如何改進規劃中的組織和執行計劃及流程,以更好地使美國空軍部和整個國防部快速實現JADC2行動。
在進行研究時,前空軍負責采購、技術和后勤的助理部長(SAF/AQ)將ABMS的主要責任辦公室(OPR)從DAF的首席架構師辦公室(DAF CAO)轉移到DAF的快速能力辦公室(RCO)。這一變化的結果是雙重的。首先,委員會最初負責審查的任務與ABMS的優先事項和RCO的職責并不完全一致。由于這個原因,委員會為完成所需的分析而要求的一些信息無法提供,委員會收到的一些信息后來被更新的信息所取代。第二,委員會收到的ABMS的情況基本上是過渡性的,因為該系統的技術設計和管理在DAF內部正經歷著重大變化。
作為一個處于早期定義階段不斷發展的系統,ABMS架構及其支持要素仍然是動態的。2020年10月至2021年3月提交給委員會的ABMS技術架構在很大程度上反映了ABMS在"on-ramp "大規模演習中產生的狀態,該演習由DAF CAO主導。早期的架構和方法正在由DAF RCO進行評估和修訂,因為它致力于在將要投入使用的能力版本中創建一套采購方案。因此,委員會的分析反映了該早期架構的方法、益處、挑戰和機遇,并構成了CAO、RCO、DAF和更廣泛的美國防部元素的見解和建議,供他們在追求更新的ABMS架構、其中的單個采購計劃以及更大的JADC2框架時考慮。在新任空軍部長的指導下,DAF RCO已經在為ABMS不斷發展的規劃和設計,解決了其中的一些問題,但其他問題(尤其是非技術性因素)需要進一步考慮。
本報告按主題分為四章:觀點、架構和數據、管理以及挑戰和機遇。第1章描述了為什么需要ABMS,以及它是如何從一個聯合監視和雷達系統的替換計劃發展到一個全方位的指揮和控制系統的。第2章研究了當前和規劃的架構,包括數據標準、軟件、安全、測試和建模。第3章概述了ABMS過去和現在的管理,并強調了人力整合、培訓、文化和其他考慮。第四章詳細介紹了互操作性和情報,并總結了委員會的建議。
從高層宏觀上評論,委員會的結論是,作為一個非傳統的采購項目,ABMS已經走上正軌,但它仍然是一項正在進行的工作。它的技術設計和架構仍處于起步和發展階段,因此委員會很難對其數據和通信架構進行全面評估,特別是當它們與JADC2框架有關時,該框架也正在開發和定義中。此外,委員會發現,性能特征的規模和范圍在很大程度上是有限的,因為它們在很大程度上與“on-ramp”演示有關,而不是與實際作戰活動有關,因為現實世界的物理約束可能會限制實際性能。
委員會認為,指派DAF RCO作為ABMS的領導機構是一個積極的步驟,將ABMS從演示和實驗轉向重點能力開發。委員會還支持空軍部長的呼吁關于建立性能指標以衡量改進和操作結果。
作為一個家族系統,ABMS很難被量化。委員會無法詳細說明和評估ABMS的確切成本,因為它涉及到一個項目組合--其中一些沒有被指定為ABMS的要素,但仍被列為更廣泛ABMS生態系統的一部分。國會決定將ABMS的總預算減少近一半,這顯然限制了ABMS在近期和中期所能完成的工作。但是,這種預算限制也可能迫使DAF領導人對ABMS的投資和能力做出必要的決策和優先考慮。
委員會發現,目前的ABMS以及更廣泛的JADC2管理結構是不夠的,缺乏適當的權力來執行所有領域的指揮和控制。由于缺乏一個國防部級別的執行機構來處理和解決JADC2框架所有參與者的技術、操作和指揮決策,導致每個軍種和國防部機構都在開發自己的C2系統,其獨特的要求、標準和技術規范對實現互操作性構成挑戰。
委員會認識到,在本分析過程中,ABMS的技術方法和管理結構都在不斷發展。因此,需要注意的是,下面總結的和本報告其余部分詳細介紹的一些建議是針對早期的ABMS方法的,而其他建議可能仍然與較新的、更集中的項目計劃有關。
1 美國空軍部(DAF)首席架構師辦公室和快速能力辦公室的建議:
在聯合全域指揮與控制層面定義先進作戰管理系統(ABMS)架構,以確保與正在開發的其他類似ABMS的系統具有互操作性(建議1)。
將先進作戰管理系統的架構模塊化設計,并包括開放標準和接口,以便與其他軍種的改進系統進行匹配(建議3)。
在設計先進作戰管理系統的架構時,要有具體的技術要求和解決方案,以確保通信、數據和計算可以在降級或被拒絕進入的環境中繼續運行(建議4)。
在最大程度上,設計并執行一項全面的人工智能戰略,該戰略將涵蓋所有要素,包括理論、指揮鏈、政策、聯合環境下的武器釋放授權、與聯合全域指揮和控制的接口,而不僅僅是先進作戰管理系統的選定能力(建議6)。
與空軍部的首席軟件官協調,擴大使用容器化和Kubernetes,用于先進作戰管理系統的持續開發以及檢測和緩解安全漏洞(建議8)。
采用開發、安全和運營(DevSecOps)作為共同的開發環境,在所有先進作戰管理系統中使用容器化和持續集成/連續交付(CI/CD)(建議9)。
將彈性設計到先進作戰管理系統的架構中,并為所需的性能指定動態標準(建議11)。
與空軍部數字工程企業辦公室合作,將基于模型的系統工程(MBSE)方法應用于先進作戰管理系統的工程和維護活動中,并使MBSE成為運營商需求和開發團隊之間的橋梁(建議17)。
2 美國空軍部(DAF)的快速能力辦公室建議:
采用一系列數據交換技術,可以支持從戰術到戰略的整個能力范圍(建議5)。
對于具有強大接口規格的模塊化開放系統設計,逐步獲得性能和接口要求,而不是所有的知識產權(建議10)。
隨著技術的成熟,分階段應用零信任(ZT)服務,并整合ZT服務,包括在所有先進作戰管理系統中使用多因素認證(MFA)(建議13)。
除了采用零信任,利用現有的最佳成熟網絡安全做法和能力,包括多因素認證;身份、憑證和訪問管理(ICAM);加密;滲透測試;托管檢測服務;行為監測應用程序等(建議14)。
利用空軍的任務防御小組對先進作戰管理系統的網絡防御系統進行紅隊演練,以抵御來自惡意行為者的攻擊。在這些紅隊演習的基礎上,空軍部RCO應通過支持和加強相應的網絡防御措施來解決漏洞問題(建議15)。
與美國網絡司令部(USCYBERCOM)合作,解決物聯網(IoT)防御和 "美國網絡司令部技術挑戰問題集 "文件中強調的其他網絡漏洞和利用問題(建議16)。
在數字工程和建模與模擬的現有活動基礎上,擴大數字孿生在先進作戰管理系統開發中的使用,特別是在新的能力和技術被引入時(建議18)。
考慮擴大共同任務控制中心的規模,并將其指定為先進作戰管理系統的零階段(建議19)。
將人類系統整合方法納入先進作戰管理系統,以確保所有人類用戶與當前和未來的系統元素充分有效地整合(建議22)。
3 聯合參謀部、軍事部門和美國國防部領導人的建議:
為聯合全域指揮與控制的所有參與者建立互操作性要求和性能指標,以便最終實現所有能力的整合(建議2)。
立即就共同的數據結構和數據安全級別達成協議,并在聯合層面定義數據標準和工具。如果沒有一套共同商定的開放標準,以及不限制創新的已知接口交換要求,各軍種就有可能制定不兼容和自成一體的解決方案(建議7)。
為聯合全域指揮與控制(JADC2)和先進作戰管理系統建立并實施強有力的攻擊和防御性網絡安全戰略。安全是一項基本要求,必須從一開始就設計并完全融入所有JADC2支持系統的架構中(建議12)。
建立一個權威的聯合機構,為聯合全域指揮與控制框架的所有參與者處理和解決技術、操作和指揮方面的決策(建議20)。
如果先進作戰管理系統和更大的聯合全域指揮與控制架構要實現聯合作戰概念(JWC)所設想的真正的聯合和多國集成作戰,就要解決阻礙真正的聯合作戰概念橫向整合的文化、社會和情感障礙(建議21)。
確保按照政策和戰爭法的規定,在先進作戰管理系統(以及支持更廣泛的聯合全域指揮與控制框架的其他系統)的設計、操作、人員配置和培訓中審查和解決人工智能的道德使用問題(建議24)。
4 美國空軍部(DAF)負責采購、技術和后勤的空軍助理部長及負責戰略、整合和需求的副參謀長建議:
5 空中教育訓練司令部(AETC)建議:
報告全文對上述每項建議都進行了詳細探討。
圖1.1 ABMS愿景。資料來源:美國空軍部空軍快速能力辦公室Randall G. Walden。2021年1月22日向委員會介紹。批準公開發布。
圖1.2 聯合全域指揮與控制(JADC2)的基礎。資料來源:空軍雜志,2020年10月28日。
圖2.1 先進作戰管理計劃概述。資料來源。空軍部快速能力辦公室。批準公開發布。
圖2.2 先進作戰管理系統概念。資料來源。空軍部快速能力辦公室。批準公開發布。
圖2.3 先進作戰管理系統架構。資料來源:空軍部快速能力辦公室。批準公開發布。