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本報告總結了美陸軍科學委員會(ASB)"陸軍建模與仿真(M&S)"的研究結果,該項目由陸軍部長(SECARMY)委托支持。根據職權范圍,該研究的目標是 "評估陸軍在支持戰略決策、采購、訓練、測試和評估(T&E)方面的M&S能力"。具體來說,研究小組的任務是確定陸軍M&S能力的需求,目前陸軍M&S能力在滿足這些需求方面的差距,陸軍外部可用于彌補差距的最新能力,以及陸軍如何組織和管理人才以滿足其M&S需求。

研究背景和動機

美陸軍部長委托進行這項研究是因為未來的作戰環境(OE)和陸軍在該環境中競爭和獲勝的作戰概念--多域作戰(MDO),與過去20年的沖突定義有很大不同。在以前的沖突中,聯合部隊在所有領域(陸地、空中、海上、太空和網絡/電子戰(EW))都有優勢,可以對抗非同行的對手。在未來與同行競爭者的沖突中,聯合部隊將在沖突的所有階段,在更復雜和致命的OE中進行競爭。

美陸軍將面對更致命的動能系統和各種越來越有效的非動能武器,包括空間、網絡、電子、自主、AI和信息戰。這些非動能手段中的許多已經被對手在沖突的競爭階段運用得非常有效。此外,全球城市化的趨勢使得陸軍越來越有可能在密集的城市地區復雜地形中作戰,從而帶來影響非戰斗人員的集體行動要求。

這些日益復雜的情況需要強大的M&S能力。在過去的20年里,陸軍高級領導人一直依靠經驗和直覺來做出重要的戰略和戰役決策,但當他們所依據的范式發生巨大變化時,與生俱來的人類因素效力就會減弱。用一位系統分析員的話說,"復雜的系統無法用直覺來解決"。

為了應對這種未來復雜的OE,陸軍已經頒布了MDO作為其作戰概念,要求在異質的聯合系統之間有一個前所未有的系統簇(SoS)水平。為了充分利用MDO概念的潛在價值,將需要非直觀的、創新的作戰概念(CONOPS)和戰術、技術和程序(TTPs)。作為對基于假設的實驗補充,M&S對于定義MDO的SoS架構以及開發創新的CONOPS和TTP至關重要。如果沒有基于模擬的分析和實驗,MDO的SoS架構將以一種零散的方式發展,并且不能實現作戰概念的全部能力。

陸軍有雄心勃勃的現代化計劃,需要幾乎同時開發31個系統。即使在最好的財政環境下,這樣一個計劃的現有資源也很難維持。此外,可預見的未來國防預算將面臨壓力,加劇了國防部未來幾年國防計劃(FYDP)內競爭需求的斗爭。陸軍將需要為其現代化計劃提出一個堅實的理由,包括一個有效的宣傳活動,利用全方位的M&S工具提出可信的戰斗力分析。

陸軍在20-30年前開發了其目前的M&S評估工具,它們反映了冷戰時期的觀點。如果陸軍不重振其M&S能力以模擬未來戰爭的現實,后果將包括:(1)沒有準備好,無法充分定義MDO,并在聯合全域作戰(JADO)中被歸為一個不明確的角色;(2)由于沒有適當的M&S開發,現代化系統可能會失敗;(3)由于缺乏可信、分析性現代化資金要求的理由,國防部和國會領導人對陸軍的評估和能力失去信心。

實現這些后果的可能性促使了這項研究,并有必要采取行動來振興陸軍的M&S能力。

美陸軍M&S的組織、領導和管理

陸軍中的六個群體使用M&S,其應用情況如下。

  • 分析--支持各種戰略和采購前的決策,包括替代方案分析(AOA)、基于能力的評估(CBA)、現代化項目的優先級、部隊設計、概念開發和CONOPS/TTP評估。

  • 采購--支持需求定義、系統工程和集成、設計開發、以及記錄項目的驗證和確認(V&V)。

  • 實驗和測試評估(T&E)--使用M&S進行實驗/測試設計,預測預期結果,對結果進行V&V,并將有限的測試條件推斷到更廣泛的條件下。

  • 訓練--使用實時虛擬建設性(LVC)仿真技術訓練部隊并發展任務指揮的熟練程度

  • 情報--為M&S提供紅隊評估。

美陸軍建模與仿真辦公室(AMSO)和一般官員指導委員會(GOSC),都在陸軍副參謀長(G-8)的領導下運作,協調這些團體的整合。這些都是嚴格意義上的協調機構。他們沒有權力指導數據和/或模型的橫向整合,也沒有權力為滿足陸軍M&S能力需求而定義一個連貫的、自上而下的愿景和產品改進計劃并提供資源。任何群體間的整合都是通過每個群體內的意愿實現結盟的,這種聯盟是嚴格基于關系的,因此是短暫的。這些群體基本上是作為孤島來運作的,沒有什么動力或強制功能來共同工作和分享數據或工具。

此外,自從20多年前陸軍副部長(作戰研究)辦公室解散后,陸軍一直缺乏一個專門的高級(SES或GO級)領導職位,負責確保陸軍的M&S需求得到滿足,并對M&S產品或分析結果的質量進行驗證。另外,美國空軍和海軍最近都設立了SES級別的領導職位。

陸軍有一批熟練的、專門的M&S從業人員,包括運籌學/系統分析(ORSA)分析師(FA49)、模擬操作官員(SOO)(FA57)和文職對應人員(1515等)。然而,在過去的幾年中,這些從業人員的數量逐漸減少,FA49分析員的數量減少了55%。在總授權的315名人員中,只分配了250名FA57人員。同樣,盡管有229個空缺,但授權的文職(1515)分析員的數量沒有增加。問題的部分原因是與工業界和其他用戶的資源競爭,以及軍事人員缺乏職業發展途徑,無法激勵他們在連隊指揮后擔任FA49/57職位。因此,高級領導人很少接觸到M&S,對M&S和分析在做出明智決策方面的價值缺乏認識。

為了有效地與私營部門和其他政府機構競爭擁有M&S專業知識的人才,陸軍必須主動招募人才,例如,美國空軍就積極招募M&S相關領域的本科生。一旦獲得了人才,陸軍必須建立一個強有力的培訓和發展計劃來提高技能。例如,FA57只要求一個8周的模擬操作課程。對于FA57的軍官來說,沒有對M&S相關領域的高級學位的要求。

美陸軍M&S技術能力需求

美陸軍必須能夠對其部隊在MDO OE中的戰斗力進行可信建模。這樣做將需要以下M&S能力,這些能力在目前的陸軍或聯合建模與仿真中沒有得到很好的體現。

  • SoS交互 - MDO的實施將要求陸軍系統和異質聯合系統之間的接口、互動和相互依賴達到前所未有的水平。建立這些交互的模型對于評估陸軍在未來MDO場景下的CE至關重要。陸軍的M&S還必須考慮到由于對手的行動和反擊而導致的系統間連接性下降時,對有效性的影響。SoS架構的定義將規定戰場上聯合實體之間的信息交換要求,以實現MOE和任務目標。陸軍/聯合軍事和安全局必須能夠評估備選的系統架構,以選擇一個基線架構,在多種情況和能力(當前和未來,友軍和敵軍)下提供最佳的效力水平。基準SoS架構對于制定陸軍現代化計劃的接口規范和信息交換要求是必要的。聯合系統將需要在適當的保真度和安全分類水平上進行建模,以進行這些評估,這就需要一個分布式仿真框架/環境,以促進美國陸軍、空軍、海軍和海軍陸戰隊模型在可使用的安全水平上聯合。

  • 非動能效應--非動能現象和系統在沖突中變得越來越重要,包括空間、通信、任務指揮、網絡、EW、自主/AI、人機互動和信息戰(IO)。雖然在工程層面上存在許多非動能系統和現象的高保真模型,但將它們直接嵌入到建設性的CE模型中,在技術上具有挑戰性。例如,空間、網絡和電子戰M&S和分析是保密的,將它們嵌入到更高層次的CE模型中,需要在最高的保密級別上運行整個仿真。另外,這些模型需要獨立運行,以便在較低的安全級別上開發算法或參數關系,以代表其效果,并可輸入到部隊上的CE模型。將非動力學現象作為多個獨立變量的函數進行參數化建模,是一個艱巨而耗時的過程,需要在工程模型中嵌入人工智能來協助。

  • 人類認知和行為--融合,是MDO的一個關鍵原則,涉及到所有物理領域、電磁波譜和信息環境中能力的快速和持續整合。其目的是通過跨領域的協同作用和多種形式的攻擊來優化效果。未來的MDO融合將需要在所有梯隊、跨領域和跨軍種精確同步的C2。陸軍和國防部需要改進聯合全域指揮與控制(JADC2)的模型,包括人類認知和行為對指揮決策的速度和質量的影響。為了在有和沒有人工智能決策輔助工具的情況下開發人類層面的啟發式模型,陸軍將需要在虛擬人在環和人工智能軟件在環模式下運行的LVC仿真能力。

  • 仿真實驗--陸軍必須在聯合結構中對其系統進行實驗,以(a)將MDO從概念推進到條令,以及(b)發展MDO SoS架構。它將使用M&S來補充和增強現場實驗,以緩解現場演習的高成本,并減輕現場實驗的有限能力,這些實驗在所有的場景、條件和紅/藍系統能力中運行。一個分布式的LVC模擬環境將提供用于完善和驗證M&S工具的實驗結果。對于聯合部隊的評估,LVC環境應該有能力用任何聯合系統的 "即插即用 "模型在不同的保真度和分類水平上輕松組成一個實驗。

  • 數據管理--每個領域的動能和非動能、藍/紅系統認證數據的可用性和一致性將推動對通用數據標準、更嚴格的非動能效應數據庫以及認證的當前和未來威脅數據的需求。聯合數據標準對于各軍種共享共同數據和可組合模型非常重要。陸軍和其他軍種應該為非動能效應開發像《聯合彈藥效能手冊》(JMEM)那樣嚴格認證的數據庫。目前用于M&S的威脅和反威脅數據受到安全分類的限制。未來戰場的聯合M&S將需要來自DIA的可用分類的認證威脅數據;為未來系統開發權威的、認證的、一致的威脅數據的方法;以及具有有效威脅數據的MDO場景。

滿足美陸軍需求的外部技術能力

陸軍M&S團體正在努力滿足其中一些能力需求。然而,在資源有限的情況下,無法及時取得進展。幸運的是,在陸軍之外,在許多關鍵需求領域已經取得了值得注意的進展,陸軍應該能夠利用這些進展來補充其工作。

  • 多域聯合M&S框架--工業界、DARPA和其他軍種都在為多種應用開發和/或使用聯合的、多領域的、多安全的建設性或LVC模擬。這包括概念開發、CONOPS/TTPs評估、模擬實驗和培訓。國防工業主承包商在過去20年里一直在使用LVC SoS集成實驗室(如 "虛擬戰爭中心"),以支持軍事合同客戶的需求或在內部了解未來客戶的需求。美國空軍和美國海軍也一直在開發聯合的M&S工具,如仿真、集成和建模高級框架(AFSIM),據稱它有一個分布式框架,可以實現即插即用的聯合模塊。此外,DARPA的 "突擊破壞者II "計劃正在開發一個先進的M&S環境,以支持跨領域、跨軍種的作戰結構分析。

  • 用于非動能現象的高保真工程M&S工具--許多專業公司已經開發了高保真的工程級M&S工具,用于建模和評估非動能現象,包括通信網絡、網絡和EW。這些往往是獨立的工具,用于構造模擬和/或硬件/軟件的循環模擬,或用于產品的T&E或V&V。陸軍在各自的作戰能力發展司令部(CCDC)實驗室和數據分析中心(DAC)有幾個這樣的工具,但在與更高層次的戰斗力模型的垂直整合方面可以做得更好。

  • 人類認知和行為的M&S和研究/分析--在學術界、FFRDCs和工業界,人類認知和行為的建模研發經常發生。這些項目中的幾個可以為開發虛擬仿真能力提供一個良好的基礎,以評估JADC2結構中指揮決策的速度和質量方面的人的因素。此外,在人工智能/ML算法方面也有大量的工作,可用于自主目標識別和決策輔助等應用。虛擬仿真能力應允許在循環中插入人工智能/ML決策輔助軟件,結合循環中的操作者,以確定人工智能輔助人類決策性能的有效性。

  • 數字工程(DE)/基于模型的系統工程(MBSE)--DE/MBSE的價值已經在幾個項目的記錄中得到了證明,它被國防主承包商和頂級分包商在大型復雜項目中常規使用。它的價值主要在于提供一個單一的、權威的數據庫,用于橫向整合多個分析、設計、開發、生產和維持應用,貫穿整個采購生命周期。

  • 突破性的基礎設施能力--在過去的十年中,出現了一些改變游戲規則的技術,使M&S能力得到了顯著的提高。其中包括基于云的環境,指數級的GPU性能增長,大規模的并行計算和量子計算機。

美陸軍M&S組織和人才管理能力需求

美陸軍必須招募、雇用、發展和保留足夠精通M&S的人才,以擁有模擬MDO和JADC2的復雜性所需的專業知識。如果陸軍明天就啟動一項建立人才庫的計劃,它將沒有足夠的STEM專家來滿足其M&S需求。為了開始糾正這種情況,陸軍可以單方面采取以下措施。

  • 要求更多的美國軍事學院(USMA)和后備軍官訓練團(ROTC)的學員學習STEM專業。美國軍校沒有為學員規定STEM專業的配額,盡管法律規定授予理學士學位,但美國軍校最普遍的專業是歷史。海軍在其軍官隊伍中高度依賴STEM,規定海軍學院的STEM專業中學生的配額為65%。

  • 與學院和大學的STEM部門合作,這些部門以培養目標學科的高能力畢業生而聞名。以前,陸軍會挑選初級軍官(主要是上尉/專業人員)到研究生院學習一到三年,畢業后被派往美國海軍陸戰隊、五角大樓或其他重大采購項目。

  • 增加軍事人員獲得STEM研究生學位的職業道路。陸軍可以通過為初級軍官提供在陸軍贊助的關鍵卓越中心獲得研究生教育(碩士和博士水平)的機會來將STEM重新融入陸軍文化。增加具有較高學術背景的專業人員的數量也將有助于使陸軍成為新技術和先進技術的 "聰明買家",并成為現代化活動決策中更好的戰略伙伴。

  • 確保個人擁有(或有資格獲得)適當的安全許可。

  • 擴大招募工作,以考慮到國家不斷變化的人口結構。有一些倡議是為了擴大婦女和少數民族在STEM領域的參與,其中一些倡議得到了國家科學基金會(NSF)的支持,這些受資助的項目培養了高技能的人才。例如,計算機和信息科學與工程局(CISE)資助學院和大學培訓STEM的學生。

建議

研究小組的研究結果和建議在報告正文中按主題介紹。綜上所述,研究小組建議軍隊采取以下行動。

M&S發展

  • AFC--建立一個跨領域的M&S CFT并為其提供資源,以開發出一套聯合的M&S工具,為未來的聯合MDO戰場建模并評估陸軍系統的作戰效能。

  • 八國集團、空軍司令部、美國航空航天局(ALT):

    • 與DARPA合作,利用聯合MDO仿真技術的新進展。

    • 建立一個資金充足的敏捷采購計劃并為其提供資源,以提供現代分析性M&S能力和SoSIL來模擬聯合MDO作戰環境。

人才管理

  • G1:
    • 文職人員:增加平民在M&S相關領域獲得研究生學位的機會,包括計算機編程和系統工程。
    • 軍官:提高FA57軍官的研究生教育率;促進FA49/FA57官員成為與作戰部隊相關的人員。

資源

  • SECARMY

    • 開發一種能力,在分布式聯合LVC仿真框架內建立MDO行動模型,并采用適當的陸軍模型,從網絡融合和相當于空軍提供的資源開始,解決非動能方面的缺陷。

    • 建立和管理一個集中的陸軍模型改進計劃(AMIP),以實現陸軍軍事和安全應用和社區的MDO的科技進步。

管理與組織

  • SECARMY
    • 在秘書處任命一位專門的高級官員:他是M&S領域的專家;其唯一的職責是領導陸軍的M&S,并成為CSA和SECARMY的M&S高級顧問;定位在目前各部門的頭頂上;有權力和資源來指導和執行推進陸軍能力的優先事項為陸軍的主要分析提供質量控制;誰是整個業務的M&S決策協調者

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美國陸軍未來司令部(AFC)的未來與概念中心(FCC)在其戰斗能力發展司令部(DEVCOM)和情報與安全局(DOIS)的協調下,開展了其2021財政年度(FY21)未來研究計劃的第一項活動--2035年戰爭特征研討會(CoW35)。

在2020年11月16日至20日期間,來自陸軍現代化事業(AME)、聯合部隊、13個盟國和伙伴國、其他政府機構、工業界、智囊團和學術機構的400多名小組成員和參與者聚集在一個虛擬的在線研討會上,以確定和描述未來對手可能采取的新的和變革的戰爭方式。主題專家就廣泛的主題進行了小組討論,包括地緣政治、未來環境趨勢、未來對手趨勢、新興科技趨勢、生物技術、人工智能/機器學習(AI/ML)、機器人技術、聯合優勢和陸地戰爭。

CoW35研討會的一個關鍵產出是一份問題陳述,它最能說明2035年未來戰爭的一系列相互關聯的問題和特點。在AFC最近發布的2035-2050年未來作戰環境(FOE)的基礎上,CoW35研討會小組提出了關鍵的意見和見解,以確定未來戰爭的特點,并為未來決定性的陸軍力量的應用提供參考。CoW35研討會確定,2035年陸軍面臨的問題是,作為全球部署的聯合部隊和聯合部隊的一部分,陸軍如何在以爭奪領域、快速機器化決策和人機協作為特征的拒絕環境中,在與同行對手的武裝沖突中運用決定性的陸地力量來支持作戰指揮員。

本報告將為問題陳述的發展提供信息的關鍵觀察和見解分為三大領域:威脅趨勢、概念趨勢和科學技術(S&T)趨勢。此外,報告還描述了對陸軍創造轉型變革的能力至關重要的未來考慮,并為AimPoint Force 2035敘述和下一個未來陸軍作戰概念的發展提供信息。

展望戰爭特征的變化

鑒于2035年戰爭特征研討會的見解,并結合過去從未來研究計劃中的學習,本節討論了軍隊的廣泛影響,旨在引發思考和辯論,并協助軍隊發展未來的概念和部隊。

戰爭的歷史反映了達爾文進化論的核心。通過這個視角,對手將他們的戰術、武器和技術集中在摧毀對手的同時確保自己的生存。一個國家如果擁有優越的戰術、武器和技術,或者以創造性和協同性的方式使用它們,就能為在武裝沖突中獲勝創造條件。戰術、武器和技術隨著時間的推移不斷發展,但速度可能正在加快,這將挑戰關于未來如何進行戰爭的規范和假設。例如,在第二次世界大戰之前,人們認為戰艦與艦隊之間的戰斗仍將是海軍思維和規劃的中心。正是在珊瑚海戰役中,新技術--航空母艦、飛機和無線電--將海戰的新時代提前到來。在這場戰役中,戰艦既沒有看到也沒有直接向對方開火;是來自航空母艦的飛機摧毀了敵人的飛機,從而獲得了海上的指揮權。與上面的小插曲類似,陸軍部隊采用機器人和自主系統,利用人工智能和其他新興技術,可能會以新的方式進行陸地作戰。

最近的三場沖突預示著戰爭特征的變化。首先,伊斯蘭國(ISIS)和反伊斯蘭國聯軍在敘利亞的戰斗表明了無人系統作為力量倍增器的價值。ISIS在人員和資金有限的情況下,利用無人系統,通過自制的無人機和商用的四旋翼飛機進行偵察和空中攻擊。第二個事件是2019年的也門危機,伊朗支持的也門胡塞武裝完成了對位于Abqaiq和Khurais的沙特阿拉伯石油加工和儲存設施的復雜、遠程、無人機群攻擊。也門胡塞武裝通過使用新興技術,能夠復制出更能代表民族國家軍隊的能力和行動,而不是叛亂團體。最后,最近亞美尼亞和阿塞拜疆之間的納戈爾諾-卡拉巴赫戰爭表明了機器人系統在大規模作戰行動中的潛在用途。阿塞拜疆部隊廣泛使用無人駕駛系統來偵察、監視和瞄準亞美尼亞部隊。阿塞拜疆部隊利用無人機群和游蕩彈藥打擊亞美尼亞的坦克、火炮、防空系統和維持部隊,以擊敗亞美尼亞部隊。如果非國家行為者、叛軍和軍事力量較弱的民族國家能夠通過使用新興技術來發展戰爭行為,從同行競爭者的新興技術發展軌跡來看,威脅將更加嚴重。

鑒于這種潛在的范式轉變,陸軍現代化事業(AME)在發展利用新興技術的新概念和能力方面是正確的。然而,從想法到現實可能需要陸軍以新的方式審視自己。首先,陸軍應該仔細檢查其編制、組織結構、流程和習慣。例如,在近乎無處不在的傳感器下,編隊將如何集結能力和效果?大多數作戰平臺是否應該配備人員?什么是對戰斗人員的充分保護?在使用無人系統進行動能效應時,人類是否能夠保持 "在環 "內,無論是防御還是進攻行動?各級指揮官是否仍然需要大量的參謀人員,包括親自上陣,進行詳細的分析?是否有替代方法來制定行動方案?人永遠是陸軍的不對稱優勢嗎?以美國大陸為基地的部隊是否能夠在危機和沖突期間安全地將部隊投射到有爭議的地區?這些都是陸軍應該更詳細地探討的問題類型,以確定他們為什么要改變,如何改變,以及在哪里改變,以應對未來的挑戰。

陸軍可能還必須重新審視其定義作戰職能的方式。目前,陸軍的作戰職能有獨立的卓越中心和能力發展與整合局(CDID),負責新能力的獲取、訓練和裝備。然而,新興技術的運用和不斷變化的威脅可能會產生具有多個利益相關者的交叉作戰職能。例如,隨著新興技術的使用,保護作戰功能可能會發生變化,指揮官如何保護他們的部隊,以便他們能夠應用最大的戰斗力。也許,在未來,陸軍部隊需要執行一系列廣泛的保護相關活動,以獲得陣地優勢。陸軍部隊可以同時執行包含欺騙活動的移動防空(火力、防護、任務指揮),指揮無人駕駛拖拉機建立戰斗陣地(機動支援、機動、防護),指派空中無人機提供周邊安全(情報、火力、機動、航空、防護),同時遠程火力掩蓋敵人的雷達系統(火力、網絡、情報、任務指揮)以實現作戰機動,同時為預計補給(維持)發送維持更新。這個小插曲只是代表了未來戰爭的特點是如何演變的,這就需要陸軍審查其發展關鍵需求的過程,并創造更多的合作努力來獲得對可能的敵人的優勢。預測競爭優勢需要跨領域的整合,包括跨作戰功能和技術領域。

美國、其盟友和合作伙伴之間的互操作性可能是在未來武裝沖突中獲勝的必要條件。陸軍將3級互操作性--最高級別的技術互操作性--定義為盟友和伙伴在抵達后進行整合的能力,以及例行建立網絡并與陸軍編隊有效運作的能力。當代海外應急行動揭示了以今天的部隊實現互操作性的局限性,從網絡挑戰到安全考慮。隨著盟友和合作伙伴開發他們自己的人工智能、機器人和自主技術解決方案,這些挑戰可能會增加。支持未來能力的算法和數據也有可能成為專利和機密,挑戰陸軍在沖突期間整合盟友和合作伙伴的能力,而這時作為一個聯合和聯合團隊作戰是至關重要的。這些因素表明,新的能力和概念的開發應該是合作的,并考慮到盟友和合作伙伴。

展望2035年,研討會指出,戰爭的特點正在發生變化。正如在納戈爾諾-卡拉巴赫戰爭中所看到的,大國競爭者和對手正在投資于新興技術,以創造決定性的優勢并在武裝沖突中獲勝。美國陸軍正在明確表示,它也必須改變。三個關鍵的含義抓住了創建一支變革型部隊所需的變革思維類型:質疑長期存在的假設,重新評估作戰功能,以及確定未來的互操作性要求。

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“美國陸軍現代化戰略(AMS)”描述了整個陸軍--正規軍、國民警衛隊、陸軍預備役和陸軍文職人員--如何在2035年前轉變為一支多領域的預備部隊,以履行其作為聯合部隊一部分的持久責任,為美國提供防御并保持其作為全球主導陸地力量的地位。提交給國會的“2018年美國陸軍現代化戰略報告”介紹了陸軍的六個物資現代化優先事項,以使士兵和部隊在部署、戰斗和贏得戰爭時更具殺傷力。2019年的AMS將陸軍的方法擴展到這六個優先事項之外,概述了一個更全面的現代化方法,同時保持優先事項的連續性。2021年的版本更新了AMS,以滿足2020-15號陸軍指令,包括有針對性的現代化維持;情報、監視和偵察(lSR)能力;以及對執行多域作戰至關重要的持久非跨職能團隊能力。現代化是一個持續的過程,需要整個軍隊的協作。因此,雖然本AMS概述了2035年陸軍的最終狀態,但陸軍的現代化仍將持續,因為我們必須繼續測試和完善作戰概念,利用新興技術和組織設計,并預測作戰環境的變化。

陸軍現代化框架

與2018年陸軍戰略嵌套的2021年更新版AMS的主要最終狀態是實現一個現代化的陸軍,準備好作為綜合聯合部隊的一部分進行多域作戰(MDO)。多域作戰概念描述了陸軍將如何支持聯合部隊快速和持續地整合所有領域的戰爭--陸地、海洋、空中、太空和網絡空間--在沖突前的競爭中進行威懾和勝利,并在威懾失敗后進行戰斗和勝利。

為了在2035年之前實現這一最終狀態,陸軍將使作戰方式、作戰對象以及身份現代化。這種方法整合了陸軍內部的條令、組織、訓練、物資、領導人發展和教育、人員、設施和政策(DOTMLPF-P)等要素,并與其他聯合部隊成員以及盟友和合作伙伴一起。如何作戰是概念、條令、組織和訓練的范疇。用什么打仗是以陸軍六大物資現代化優先事項為指導的物資開發和采購。“我們是誰”包括我們的人員、領導者發展、教育和21世紀的人才管理。以同步的方式實現每項工作的現代化,將確保陸軍擁有訓練有素的士兵,組織成有效的作戰編隊,擁有現代化的武器系統和足夠的能力在世界任何地方的任何沖突、任何戰場上取得勝利。這些要素是相互依存的,需要對全球部隊態勢、設施和政策進行相應的更新,以確保陸軍的現代化工作隨著時間的推移與聯合部隊的其他部門保持同步。

陸軍的改革工作減少了官僚主義,并為首要任務重新調整了資金,以實現這些現代化工作。陸軍重新調整了現代化事業的要素,并建立了陸軍未來司令部(AFC)來領導現代化,并為部隊的設計和發展過程帶來統一的工作。跨職能小組(CFT)是陸軍未來司令部的下屬單位,它將需求開發人員與采購專家以及來自測試、后勤、科技和其他團體的代表結合起來,極大地縮短了從確定能力差距到原型測試和作戰試驗的時間跨度。此外,陸軍快速能力和關鍵技術辦公室(RCCTO)具有獨特的授權,可以提供具有剩余作戰能力的快速實驗原型,以支持陸軍現代化的優先事項。陸軍還展示了其為優先現代化工作提供充分資源的承諾。自2018年以來,陸軍已經重新調整了395億美元,以確保為CFT和RCCTO工作提供足夠的資金。現代化事業的調整和資金的優先級,再加上作戰部隊的反饋,是美國執行AMS的手段。

圖1。陸軍現代化戰略框架

戰略環境:信息時代新的大國競爭

美國“2018年國防戰略(NDS)”指出,必須優先考慮與中國和俄羅斯的長期戰略競爭,同時威懾區域對手并保持非正規戰爭的能力。“未來作戰環境2035-2050”描述了沖突不是陸軍需要準備的唯一一種未來競爭。政治、經濟、社會和技術變化將繼續為美國陸軍創造挑戰和機遇,因為其保持著陸地上的優勢。未來的戰爭只會在地理范圍、領域和行為者類型方面擴大,而決策周期和反應時間則會壓縮。

中國是陸軍目前的 "步調一致的威脅"。中國正在迅速實現其武裝力量的現代化,預計將在本十年內超過俄羅斯,成為美國最有能力的威脅。中國是世界上技術研究和發展的領導者之一。中國目前正在進行廣泛的軍事相關技術的研究,包括人工智能(AI)、高超音速、機器人、蜂群、先進材料、生物工程、量子信息科學、空間技術、生物識別技術和其他領域。對中國人民解放軍(PLA)的考察強調了現代化不僅僅是對技術的投資;解放軍正在經歷自成立以來最全面的現代化工作,包括部隊的準備、培訓、教育和組織變革。中國對反介入和區域拒止(A2/AD)能力的關注包括海軍部隊、巡航導彈和彈道導彈,以及在網絡和空間行動方面的強大能力。

俄羅斯在短期內仍然是美國最有能力的核武威脅。俄羅斯軍隊在恢復其發動現代戰爭的能力方面取得了相當大的進展,它已經利用了從克里米亞、烏克蘭東部和敘利亞學到的作戰經驗。俄羅斯已經公布了新的能力,如使用代理人、無人駕駛和機器人系統、精確打擊武器,以及復雜的網絡能力。俄羅斯武裝部隊繼續通過年度國家級和 "突擊"演習提高戰備狀態,并繼續發展持久能力,包括在火炮、火箭和導彈、地面部隊訓練、電子戰以及化學和生物武器方面的廣泛投資。

美國與眾多盟友和伙伴一起面臨這些挑戰。俄羅斯等經常用非軍事的國家權力工具進行競爭,許多國家對他們的修正主義行動越來越關注。陸軍將繼續與長期盟友和伙伴緊密合作,并吸引提供獨特視角和能力的新伙伴。利用外國先進技術和投資資金使陸軍能夠填補關鍵的能力差距并降低總體現代化成本,從而加速現代化工作。聯盟加強了軍事和政治伙伴關系,發出了威懾潛在侵略的力量信號,提高了互操作性和作戰效率,為未來的挑戰定位部隊和能力,并完善了作戰概念和戰術實踐。

假設

這一戰略是基于四個關鍵的假設。其中任何一個假設的變化都可能影響陸軍的現代化戰略方針。

  • 陸軍的預算將保持平穩,導致支出能力隨著時間的推移而減少。
  • 在執行這一戰略時,對陸軍部隊的需求將繼續增長。
  • 研究和開發將及時成熟,在2035年之前對陸軍能力進行重大改進。
  • 中國的現代化計劃在能力水平和時間表方面都在加速進行。其他對手的現代化計劃將保持在他們目前估計的軌道上。

戰略方針:保持優先事項和生產動力

AMS支持2018年陸軍戰略中概述的優先事項,該戰略表達了陸軍對現代化的承諾,同時保持對當前行動的準備狀態。陸軍現代化的六個優先事項--遠距離精確射擊、下一代戰車、未來垂直升降、網絡、防空和導彈防御以及士兵殺傷力--保持不變。此外,陸軍將繼續改革其業務流程,從工業時代轉向信息時代的方法,并確保我們有足夠的資金用于陸軍的現代化優先事項。國會、國防工業和國際合作伙伴可以繼續相信,這些優先事項--以及重點工作--保持不變。一個審慎的、同步的方法,使其戰斗方式、戰斗內容以及身份現代化,將使陸軍現在就能實現不可逆轉的勢頭,在2035年之前建立起MDO的準備力量。

現代化是一個持續的過程,需要整個陸軍的協作,而陸軍未來司令部為陸軍的現代化方法帶來了統一的工作。陸軍未來司令部在陸軍部總部(HQDA)的戰略指導下,根據其對未來作戰環境的評估,制定并提供未來的概念、要求和組織設計。AFC與陸軍的現代化利益相關者緊密合作,將這些解決方案整合并同步到整個DOTMLPF-P的作戰部隊中。除AFC外,陸軍現代化企業的主要利益相關者還包括:

  • 陸軍部總部(HQDA),提供戰略指導和方向,制定陸軍政策,對資源進行優先排序,并為陸軍制定戰略方向。在所有部隊現代化的時間范圍內,整合和同步陸軍工作和陸軍高級領導人的決策。

  • 負責采購、后勤和技術的陸軍助理部長(ASA(ALT))是物資采購的支持機構,負責向作戰人員提供現代化的工作。

  • 陸軍未來司令部(AFC)是支持部隊設計的司令部,包括設計AimPoint以實現2035年的MDO準備部隊,并且是支持部隊發展的司令部,包括發展2028年的WayPoint,由聯合武器中心(CAC)及其下屬的卓越中心(CoE)直接支持。

  • 訓練與條令司令部(TRADOC)及其職能卓越中心是條令發展、作戰部隊組織產品的發展、訓練、領導人發展和教育以及獲得和發展人員的領導。

  • 陸軍物資司令部(AMC),重組后包括設施管理司令部,將執行設施的現代化--陸軍的力量投射平臺--以滿足訓練、維持、投射和維護未來部隊的要求。作為支持部隊維持和戰略剝離的指揮部,AMC確保持續的現代化工作可以得到支持以實現戰略準備,并通過剝離不再需要的平臺來減輕現代化部隊的負擔。

  • 部隊司令部(FORSCOM)作為服務力量的提供者發揮著關鍵作用,它使陸軍能夠測試、試驗和借鑒作戰部隊的見解,同時平衡當前行動和應急的準備要求。

圖2。全面推進現代化建設

如何戰斗

美陸軍將持續更新其條令、組織設計和訓練,以作為一支多領域部隊開展行動。陸軍將繼續驗證MDO概念,并在必要時對其進行完善。陸軍將尋求一切機會,將MDO迅速融入不斷發展的條令中。區域統一戰備和現代化模式(ReARMM)作為同步矩陣,以可預測的、持續的方式將未來的能力納入部隊,平衡當前需求和未來現代化。此外,實驗、兵棋推演和分析的使用將為MDO預備部隊的組織設計、物資解決方案和訓練要求提供信息。各單位將利用新的合成訓練環境能力在原地進行MDO訓練,而重新設計的作戰訓練中心將使各梯隊的單位能夠進行MDO的集體訓練。

多域作戰

像中國和俄羅斯這樣的近鄰競爭者試圖通過在所有領域--陸地、海洋、空中、太空和網絡空間--利用多層對峙來實現他們的目標,在時間、地理和功能上將美國部隊和盟友分開。他們希望剝奪美國投射戰斗力的能力,從而形成事實上的勢力范圍。競爭對手將通過長、中、短程武器系統、常規部隊、綜合防空、電子戰和干擾、網絡攻擊、成群的無人駕駛和自主系統、拒絕基于空間的能力,如偵察、導航和通信,以及一系列政治和信息工具的組合來做到這一點。

為了解決分層對峙的問題,MDO概念描述了作為聯合部隊一部分的戰略部署的軍隊將如何在武裝沖突的門檻下進行競爭,滲透和利用機會窗口來突破敵人的對峙能力,然后以有利的條件回到競爭中。MDO概念定義了多域作戰的三個原則。第一個原則是 "校準的部隊態勢"--將前沿存在、遠征能力和獲得聯合、國家和合作伙伴的能力結合起來。第二個宗旨是使用 "多域編隊",這些編隊具有在多個領域進行機動和編排效果的能力、能力和耐力。最后一個原則是 "融合"--利用多種形式的攻擊和冗余的分層傳感器到射手網絡,在強有力的任務指揮下,同時和幾乎持續地快速融合來自多個領域的效果。一支具有MDO能力的部隊將使陸軍作為綜合聯合部隊的一部分,擴大民政當局的選擇范圍,包括在武裝沖突之外的有效威懾和競爭,或對試圖永久改變現狀的攻擊作出及時反應。

多域編隊

陸軍必須提供全方位的能力,使聯合部隊指揮官有能力威懾、競爭,并在必要時迅速過渡到武裝沖突。此外,陸軍必須有足夠的遠征能力,以便在需要時提供后續部隊來增援戰區。這些能力被統稱為 "一攬子部隊"。

具有MDO能力的部隊將由現代化的編隊組成,這些編隊處于戰略地位,能夠利用國家級的能力和權力。有能力的MDO部隊將結合網絡化有人和無人平臺、火力、電子戰、網絡、情報、監視、偵察、工兵、維持、通信和保護能力的所有梯隊,從班級到戰區的可定制的編隊。

陸軍將根據對戰略環境的持續評估,逐步建立、使用和完善MDO部隊的能力。這種發展將由持續的作戰測試和分析來推動--例如在歐洲和印度-太平洋地區的多領域特遣部隊的實驗,定期的兵棋推演和實驗,以及對部署和實地的部隊進行快速和反復的能力評估。陸軍將利用從這種實驗中獲得的經驗來完善未來多域編隊的設計。

有針對性的現代化保障

為了部署戰斗和支持戰斗中的部隊,陸軍必須在建立MDO準備部隊的過程中實現維持實踐和能力的現代化。陸軍作為聯合部隊的一部分,擅長全球力量投射--在世界各地傳遞壓倒性戰斗力的能力。這種卓越性取決于一個不斷老化的公路、機場、港口、鐵路樞紐、海上和空中戰略運輸資產以及陸軍預置物資(APS)網絡。陸軍致力于對這個復雜的網絡進行有針對性的現代化改造,以確保力量投送,最大限度地提高地理靈活性,減少援助盟國和合作伙伴的反應時間,并保護國家目標。對于戰斗中的部隊來說,維持能力決定了行動的深度、廣度和持續時間。因此,維持作戰功能的現代化是必要的,以確保行動自由,擴大作戰范圍,并延長士兵和部隊在戰場上的耐力。

為了保持卓越的力量投射并不斷提高部署部隊的維持能力,陸軍尋求利用一些先進技術。傳感器技術、遠程診斷、人工智能、機器學習、機器人技術、量子計算和增強的網絡能力的整合將提供從戰略支持區(SSA)到前沿接觸點的預測和可操作的分析。替代動力推進系統、車輛電氣化、先進的制造、動力管理和電池動力技術,大大減少或消除了化石燃料,將減少專門用于能源再供應的海空戰略提升的程度,并提高機動部隊的耐力和靈活性。半自主的地面補給能力將為分布式行動提供靈活的、反應迅速的和冗余的維持,同時減輕美國陸軍后備部隊和陸軍國民警衛隊的早期進入和高作戰節奏,這些部隊提供了陸軍分布能力的絕大部分。開發能夠減少彈藥體積和重量的物資解決方案將最大限度地提高戰略運載能力,減輕士兵的個人負擔,并減少分配需求,而對革命性推進劑的投資將使彈藥處理和運輸更加安全。

用什么戰斗

美陸軍的六個現代化優先事項將推動MDO能力部隊的物資發展。整體大于部分之和--正是這些能力的組合將使陸軍能夠對抗MDO。

  • 遠距離精確火力使多領域部隊能夠穿透并消滅敵人的A2/AD能力,同時確保每個梯隊的軍事優勢。
  • 下一代戰車提高了陸軍的火力、速度和生存能力,使他們能夠在戰場上機動到優勢位置,并與機器人車輛配對。
  • 未來的垂直升降平臺和技術提高了陸軍飛機的機動性、耐力、殺傷力和生存能力--增加了他們的作戰范圍和對近似競爭對手的有效性。
  • 陸軍網絡技術的現代化對于指揮和控制分布在廣闊地形上的部隊、匯聚來自多個領域的效果以及在MDO中保持共同的態勢理解是必要的。
  • 我們的競爭對手已經在他們的間接火力和導彈能力上進行了大量投資,這使得我們的防空和導彈防御能力必須進行現代化。新技術將保護地面部隊免受對手的空中威脅,也將保護我們和我們的盟友及合作伙伴的基礎設施免受一系列空中和導彈威脅。
  • 最后,士兵殺傷力的現代化努力將提高單個士兵武器的能力,為士兵提供增強的夜視能力,并提高他們快速了解和應對新情況的能力--提高他們的殺傷力、精確度和生存能力。這些努力將與正在進行的士兵績效倡議相輔相成,以改善體能、營養和復原力,確保我們正在實現士兵的現代化,而不僅僅是士兵的裝備。

陸軍未來司令部的CFTs能夠實現現代化的優先事項。CFTs將主要的利益相關者--需求、采購、科學和技術、測試和后勤--聚集在一起,共同開發需求,及時支持MDO。早期的原型設計、測試以及與作戰部隊士兵的接觸有助于確保產生的解決方案是正確的。八個CFTs與陸軍的六個現代化優先事項相一致,另外還有兩個使能領域--保證定位、導航和定時(PNT)以及合成訓練環境(STE)。作為陸軍持續現代化的一個組成部分,CFTs將隨著技術的進步和我們競爭對手的調整而調整。此外,陸軍部隊將需要有針對性地逐步實現關鍵使能項目的現代化,以便為MDO準備好部隊。隨著31個CFT簽名工作的投入使用,一些現有的系統將被升級,以提供補充性的超配能力。

除了31項CFT工作外,RCCTO還領導了四項簽名工作以實現陸軍現代化的優先事項。這些工作包括高超音速技術、中程能力和用于機動-短程防空(M-SHORAD)和間接火力防護能力(IFPC)的定向能源。RCCTO正在對一種陸基長程高超音速武器(LRHW)進行原型設計,以便在23財年之前向士兵提供剩余的作戰能力。RCCTO還在開發一種地面發射的中程能力原型,以便在23財年交付給一個作戰部隊。LRHW和MRC是對陸軍遠程精確火力組合中其他關鍵系統的補充。作為陸軍定向能工作的領導者,RCCTO正在對定向能機動-短程防空(DE M-SHORAD)進行原型設計,這是一種安裝在斯崔克上的50千瓦級高能激光(HEL)武器系統,它將在22財年為機動部隊提供剩余作戰能力。最后,RCCTO還在對間接火力防護能力--高能激光器(IFPC-HEL)進行原型設計,這是一種用于固定和半固定地點防御的300千瓦級激光系統,將在24財年投入使用。

陸軍可能不會在每個系統的第一次演示和實驗中取得成功,但將學習并迅速調整方案和概念。開發必要的技術以實現現代化目標的關鍵是鼓勵陸軍內部的創新文化,并與傳統和非傳統產業、學術界和其他合作伙伴建立新的伙伴關系。將使用適應性的收購方法,利用國會的全部權力,如中間層收購,以加速開發、生產和交付物資能力。還將使用創新的合同工具,如其他交易授權和合作研究與開發協議,以促進創新并鼓勵美國中小企業幫助滿足士兵當前和未來的需求。將對知識產權(IP)采用一種深思熟慮和平衡的方法,這將使客戶更加成熟,能夠獲得來自私營部門的創造性技術,同時仍然保護知識產權。

除了轉變陸軍的采購方式外,還將從根本上改變發展物資能力的方式。先進的制造方法和材料將被納入到系統設計、開發、生產和維持中。在系統的整個生命周期中采用這些先進技術將能夠快速開發下一代武器系統,并保持對近似對手的超強實力。

最后,投資于數字化轉型和陸軍基礎網絡和計算機基礎設施的現代化,對成功至關重要。具體而言,云是整個現代化努力的基礎。陸軍將開發云計算技術,改善數據訪問和共享環境,并簡化軟件開發工具和服務。這些技術投資加在一起,將使陸軍能夠利用新興的機器學習和人工智能技術和應用,比競爭對手更快地理解、可視化、決定和指導。通過利用云,開放架構的信息可以在事業體系和地面士兵之間快速流動。這將使指揮官能夠在信息環境中像在物理領域一樣有效地對抗對手,并在認知空間中獲勝。

圖3。當前的 CFT 和 RCCTO 簽名工作

情報、監視和偵察 (ISR) 能力的現代化

發展未來ISR能力的目標是為指揮官提供對所有作戰領域的態勢認識和了解,通過有針對性地使用CFT的特色工作和持久能力,在競爭、危機和沖突中完成目標。陸軍已經建立了一個ISR任務組,以利用新興技術,推動新能力實地應用需求的發展,并支持情報過程、政策和程序的改革。工作隊將制定ISR框架的要求,利用有機收集系統的最佳組合和從國家、聯合和聯盟伙伴收集器獲取數據,以支持指揮官在多域作戰中的態勢感知和遠程精確瞄準要求。

ISR任務組尋求使ISR的四個層次現代化。地面層形成了對戰術指揮官的地面情報、電子戰和網絡能力的要求。空中層為使用有人和無人駕駛航空平臺的指揮官提供多情報傳感器能力的要求,以擴大范圍。空間層為戰術指揮官提供對當前和新興的天基情報能力的要求。基礎層為情報和行動之間的聯系提出要求,使其他三層的能力與多域行動的要求保持一致。所有四個層次都將包括反情報和安全部分,以幫助保護美國在MDO的優勢。

有針對性地實現持久能力現代化

在2035年之前將陸軍轉變為一支MDO準備就緒的部隊,將不會僅僅通過CFT的簽名工作來實現。為了完成轉型,持久的作戰和機構能力也將成為現代化的目標。所有的能力--CFT標志工作、被確定為對實現MDO準備狀態至關重要的持久能力、CFT關鍵推動因素和關鍵組成部分、與作戰挑戰的擬議解決方案相關的能力和能量,以及持久作戰和機構能力--將競爭資源。投資將基于對業務利益和每個項目的健康狀況(可負擔性、時間表和技術可行性)的評估。

CFT簽名工作的關鍵促成因素包括關鍵部件--改進的發電廠、信息系統、彈藥--和支持設備,如雷達或維持平臺。沒有這些關鍵的推動因素,陸軍將無法向作戰人員提供每一種新能力的全部潛力。

為了在戰區范圍內執行MDO,陸軍正在尋求一系列作戰挑戰的解決方案。這方面的例子包括解決陸軍如何在一個戰區為多個軍團提供指揮和控制,保護部隊從集結區到近距離接觸,在旅級戰斗隊整合電子戰和網絡能力,優化師部對近距離競爭對手的戰區級地面作戰,或準備在未來的作戰環境中作戰和獲勝,其中可能包括化學、生物、輻射、核(CBRN)和工業危害。

陸軍將利用整個國防的投資來保持與不斷變化和新出現的威脅的步伐。這些國防范圍內的工作必須支持科技的適應能力發展;增加對新型或基因工程的病原體的了解;改進預防和治療方法,以減輕化學戰劑/生物/工業化學品的影響;發展能力,減少必須在這些危險區域內行動的士兵數量;保護必須在這些危險區域內行動的士兵。這些行動上的挑戰,除其他外,正在得到資源、重新評估和解決。

此外,持久的機構能力需要有針對性的現代化,以使軍隊從工業時代轉向信息時代的方法。陸軍有機工業基地(AOIB)是更大的國防工業基地的一個子集,必須有能力和能力來維持已投入使用的系統,保持與陸軍現代化努力的步伐,并在戰區范圍內支持MDO。2020年提出了獨特的挑戰,加強了一個有彈性的供應鏈是滿足當前和未來部隊的物資需求的基本需要。陸軍將通過消除工業基地中可能破壞向作戰人員提供資源能力的單點故障,來創造維持的廣度和深度。加快和增加引進新的作戰系統也使得這些能力更容易被對手獲得的信息所破壞,對陸軍安全企業建立越來越大的壓力,以保護關鍵技術,確保在MDO中不被破壞地提供現代化的能力。此外,為了使陸軍保持穩定的持續準備狀態,并根據設備和物資的實時、全球可見性做出明智的決定,陸軍必須投資于數據分析和一個靈活的、有彈性的網絡化物資企業系統。獲得這些工具和技術將使陸軍能夠迅速確定差距、不足和積壓。最后,設施必須有能力支持當前和不斷變化的戰備需求。陸軍繼續尋求改善和保護陸軍設施的方法,以確保力量的投射,并使士兵們能夠專注于他們的作戰任務,并進行有效的訓練。

認識自己

陸軍一直依賴有能力和受過高度訓練的士兵。新興技術和全球安全環境的復雜性,以及MDO概念的復雜性,使得這種依賴性更加強烈。正如2019年陸軍人員戰略中更全面地闡述的那樣,陸軍將更新其領導者發展和教育進程,以增加批判性、創造性和系統性思維,從而使下一代陸軍領導者和作戰人員為MDO的復雜性做好準備。將使用人才管理原則來改造人事系統,以最大限度地提高個人的知識、技能、行為和偏好,幫助士兵和平民充分發揮他們的潛力。此外,將繼續探索更靈活的人才管理方法和機會,確保全軍擁有未來環境所需的人才。最后,新的班組績效模式將使用績效指標來評估現代化工作如何在士兵層面上提高殺傷力。

陸軍將始終作為聯合部隊的一員與盟友和伙伴一起作戰。伙伴關系是大國競爭的關鍵,盟友和伙伴給了一個重要的不對稱優勢。了解到準備共同作戰,并且在需要時愿意這樣做,是對潛在對手的強大威懾。

作為現代化工作的一部分,將尋求機會與盟友和伙伴一起發展概念和能力。不僅將加強技術上的互操作性,而且還將加強人力和程序上的互操作性,以確保能夠作為一個團隊作戰。將利用演習、培訓機會和領導人交流來加強這種互操作性,并完善作為聯合和聯盟部隊的MDO方法。

支撐性工作

到2022年,陸軍將確定它為MDO所需要的校準的部隊態勢--前沿存在、遠征能力和獲得國家級資產的組合。戰略部隊態勢將伴隨著授權和同步進行MDO所需的那些權力。

陸軍還將使其設施和設備現代化,以支持實現MDO的新技術和物資,并將開發更高效、有效和有彈性的系統,以支持如何從SSA動員、保護、預測和維持遠征部隊。陸軍預置物資相互支持現代化和遠征能力,為MDO提供戰略靈活性。此外,設施和有機工業基地將實現現代化,以支持沖突中的準備、動員和增援要求,并支持由CFTs和RCCTO開發的設備,并將其投入到整個軍隊中。

此外,MDO要求對現有的政策和權力進行持續的重新評估,涉及三個廣泛的領域:準入、監督和就業。陸軍部隊需要進入軍事和民用網絡,以便在競爭和武裝沖突中進行監視、欺騙和保護行動。如果競爭升級為武裝沖突,陸軍部隊必須有能力迅速使用電子攻擊、進攻性網絡空間和空間以及致命打擊等能力。

最后,陸軍以發現、創新和轉型的原則為基礎,開展相關的變革性研究,以提供科學技術(S&T)解決方案。陸軍科技部門保持對基礎和應用研究的重點投資。陸軍將執行一項投資戰略,提供基礎知識和技術,解決部隊現代化的要素。為了支持這一努力,陸軍正在使其研究中心和實驗室與優先的現代化工作保持一致,并制定外部合作協議。例如,AFC與德克薩斯A&M大學簽訂了高超音速技術的合作協議,與德克薩斯大學奧斯汀分校簽訂了機器人技術的合作協議,與卡耐基梅隆大學簽訂了人工智能的合作協議。陸軍科技部門將繼續通過基于威脅、概念驅動和能力告知的工作,大力強調中期和遠期能力。

圖4。陸軍優先研究領域

提供資源

陸軍調整了其預算編制過程,并在過去三年中重新調整了395億美元,以資助六個物質現代化優先事項、新組織、培訓升級、設施改進和其他相關的現代化工作。這是一個重要的開端,但隨著系統進入低速率的初始生產和隨后的采購,在保持戰備狀態的同時,現代化的成本只會增加。陸軍必須繼續通過改革舉措尋求節約,以確保有可用的資源來開發和擴展系統。例如,陸軍將在商業案例分析的基礎上,采取審慎的方法將裝備過渡到維持狀態。這需要評估能力需求、采購計劃和現有系統,以確定最經濟的維持方法。在許多情況下,這將導致放棄對遺留系統的額外增量升級。陸軍還將剝離部分遺留項目以支持現代化的優先事項。

邁向MDO準備部隊:2035年及以后的時間框架

多域作戰將從根本上改變軍隊。實施新的編隊和能力將發生在三個變革時期。這些時期的目的是使陸軍現代化的年度重新評估制度化,使知情決策成為可能,并將部隊設計活動--通常集中在未來的5-15年,以設計解決未來作戰環境及其預期威脅的作戰和功能概念--與部隊發展活動--通常集中在未來的2-7年,以使概念成熟為綜合部隊。持續的靈活性、實驗、學習和調整將確保陸軍在2035年部署MDO預備役部隊,并在幾十年后繼續實現新興的概念里程碑。

現在到2028年

隨著陸軍對第一批解決方案的測試和投入使用,這一時期已經呈現出快速變化。在此期間,陸軍將開始實戰化的CFT和RCCTO簽名工作,并向2028年的第一個WayPoint,即MDO能力部隊邁進。通過概念測試、實驗和分析來驗證和完善MDO概念的要素,這個WayPoint將提供部隊發展的基礎,陸軍將調整編隊以納入執行MDO所需的現代化裝備,并在2035年之前實現MDO準備就緒的部隊。陸軍還將轉變其訓練模式,以融合復雜的現場、虛擬和合成環境,同時改造現有的訓練中心,為旅以上的梯隊模擬多域環境。由作戰人員在實際測試和實驗中展示的MDO最佳實踐將繼續被納入條令。

2029年到2034年

在此期間,陸軍將以MDO能力為基礎,向其最初的目標點,即2035年的MDO準備部隊邁進。陸軍將在整個陸軍編隊中擴大CFT簽名工作的范圍,包括數量以及戰術、作戰和戰區/戰略梯隊。在2035-2050年未來作戰環境的指導下,陸軍將繼續開發、測試和完善整合新技術的作戰方法。

2035年及以后

隨著新的破壞性技術的采用和其他大國軍事能力的增強,這一時期可能會給戰爭的特點帶來廣泛的變化。AimPoint 2035概念旨在回答陸軍作為全球部署的聯合部隊和聯盟部隊的一部分,將如何利用新興技術和戰術在武裝沖突期間對同行的對手使用陸軍,而這種環境的特點是有爭議的領域、快速機器化決策和人機協作。即使是現在,陸軍也在發展這個未來的、作戰層面的概念的核心,以解釋陸軍如何作戰,用什么裝備,以及如何組織起來進行威懾,在沖突的門檻下競爭,并向危機過渡。隨著作戰環境和戰爭特點的不斷演變,陸軍將確定它必須應對的挑戰和它應該追求的下一個機會。以這些新出現的挑戰和機會為導向的連續作戰概念,將對陸軍的持續現代化進行反復的重新評估,并為未來的陸軍領導人提供慎重的決策點。

風險

在過去的幾十年里,由于專注于發展對抗叛亂和恐怖威脅的能力,美國對保持大國競爭陸地優勢的能力方面積累了大量的戰略風險。2021年更新的AMS建立在陸軍最近的工作之上,通過保持明確的現代化優先事項,并做出困難但必要的選擇,以確保為優先的物資解決方案提供足夠的資金來減少這種風險。雖然AMS減輕了這些風險,但它也引入了其他風險,陸軍領導人將積極減輕這些風險。

  • 戰備。隨著資源被優先用于現代化工作,戰備風險也隨之增加。陸軍別無選擇,只能同時進行--保持準備狀態和現代化。增加用于支持現代化的項目開發的資源可能會對可用于近期需求的資源造成壓力。
  • 能力。當在相對較短的時間內,以相對較大的數量,將遺留系統過渡到維持狀態并引入新的作戰系統時,能力風險就會增加。這些過渡將給陸軍的后勤系統帶來壓力。它們也會給訓練事業帶來壓力,因為它必須支持陸軍生成和作戰部隊的新訓練要求。如果現代化的舉措被推遲或受到影響,能力風險也會增加。支持MDO的組織和物資舉措被設計為相互依賴,一個領域的變化或延遲可能會影響DOTMLPF-P工作的整體同步。
  • 基礎設施。如果陸軍不能隨著新武器系統和編隊的發展而實現設施的現代化,那么基礎設施的風險就會增加。這些過渡可能會給設施帶來計劃外的基礎設施需求的壓力,這可能會使實戰化的時間表面臨風險。現代化的設施為充分利用新技術提供了配套的基礎設施。陸軍將計劃對維修設施、汽車庫、網絡基礎設施、行政設施、住房、營房、安全設施、訓練設施、靶場、機動用地和空域以及公用設施進行升級和改變,以跟上其他現代化工作的步伐,并減輕這種風險。
  • 預算。如果供資決定被推遲,預算風險就會增加,這就會危及工業界對已確定的項目和競爭的早期承諾,并需要陸軍預算的額外資金。在科技進步和DOTMLPF-P活動之間存在權衡,直到有技術可以實現MDO的所需能力。沿著DOTMLPF-P的所有元素的解決方案必須減輕物資的短缺,以便在2035年之前產生一支準備好的MDO部隊。

結論

陸軍正在轉型,2021年更新的陸軍現代化戰略為陸軍現代化奠定了基礎--將如何發展一支為多域作戰做好準備的部隊,以及將如何設定條件以保持陸軍的持續現代化。陸軍將利用《年度現代化指南》同步進行現代化工作,該指南將作為《陸軍規劃指南》的附件發布。這一戰略的成功實施需要全軍的工作,總部發展局和每個陸軍司令部在與聯合部隊、國會、盟友和合作伙伴、工業界、學術界和其他合作伙伴的密切協調下發揮關鍵作用。如果有效地、高效地、堅持不懈地進行現代化建設,陸軍就能盡其所能,確保我們在國家需要時做好競爭、威懾、戰斗和勝利的準備。

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戰爭的特點正在發生變化,但它仍然是一項以人為中心的緊張工作。武裝部隊繼續調整他們的作戰方法,使用新興的和破壞性技術,擁抱數字時代。在這些技術中,快速發展的RAS有可能為未來的戰斗空間帶來最重要的范式轉變之一。在這種情況下,RAS代表著從一些曾經被認為是完全 "人類 "活動的作戰活動中消除對人類和人類智能的依賴,從根本上重塑了未來戰爭的特征。隨著RAS技術變得更加先進、可用和負擔得起,潛在對手的能力也將繼續擴大,變得更加智能和靈活。這縮小了裝備精良的軍隊和有動機的個人或團體之間的能力差距,在未來的沖突中代表了新的和重大的威脅。

隨著技術先進性的不斷發展,澳大利亞的戰略環境也在不斷變化,進一步影響了未來由RAS帶來的機會和威脅。正如《2020年國防戰略更新》(DSU)所強調的,澳大利亞現在處于一個高度動態的戰略環境中。印度洋-太平洋地區的軍事化進程加快,灰色地帶的活動更加普遍,潛在對手越來越多地利用破壞性和新興技術,這些都促使區域競爭加劇。這促進了對RAS所提供的靈活性、可擴展性和決策優勢機會的關注,以加強聯合部隊。這一重點在澳陸軍的 "加速戰爭 "計劃中得到了延續,強調了RAS和新興技術在實現持續適應性和未來準備的陸軍中的重要性,并在未來的行動中提供了潛在的補償。2020年底發布的ADF RAS概念進一步強調了這一點,該戰略既借鑒了RAS概念,也嵌套了它。

通過澳大利亞皇家海軍的RAS/AI戰略8、澳大利亞皇家空軍的杰里科破壞性創新(JDI)、澳大利亞國防軍RAS概念和國防科技集團(DSTG)STaR Shots計劃所展示的社區。因此,未來陸軍內部由RAS支持的技術變革必須以聯合作戰理念為基礎,以充分應對未來的挑戰。為實現這一技術變革,陸軍提出了修訂后的陸軍RAS戰略,旨在通過RAS為未來的陸軍創造并保持競爭優勢。

未來陸軍的RAS能力實例包括由自主智能體、集群和跨網絡物理的人-機團隊。RAS將通過高速信息分析和分配來提高態勢感知、生存能力和殺傷力。這將創造情報,推薦行動方案以推動優勢。

建立和保持這樣的競爭優勢是一項復雜的工作,需要整個軍隊和更廣泛的國防部門的協調努力。 澳大利亞不再為國防規劃假設10年的戰略預警時間,陸軍必須迅速工作,以應對這些挑戰,實施未來的RAS能力。這包括快速技術發展和插入的內在困難,越來越多的科學、技術、工程和數學(STEM)勞動力的主權,資源限制,以及政策和法律的導航。陸軍RAS戰略V2.0是一個確定和考慮這些挑戰的機會,以指導陸軍的凝聚力,為聯合部隊的未來陸軍利用機器人、人工智能和自主性的真正潛力。

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本頂點研究的目的是確定能夠建議條令開發的讀物,以更好地協調美國陸軍和美國空軍(USF)的多域作戰概念。目前,盡管每個軍種都強調多域作戰,但在如何概念化多域作戰方面還沒有達成聯合共識。此外,2022年國家安全戰略(NSS)中沒有描述與綜合威懾有關的多域作戰概念。本頂點支持糾正這些問題,確定未來條令編寫者可以研究的資源,以更好地調整各軍種的多域作戰概念,同時支持2022年國家安全戰略和綜合威懾。

本研究報告提出了美國陸軍和美國空軍多域作戰條令之間的兩個潛在調整領域:指定遠程火力和指揮與控制的服務主導權以及制定技術標準。每個領域都可以通過本論文分析的讀物獲得信息。這些潛在的協調領域可以使多域作戰滿足2022年國家安全計劃的要求和目標。

本頂點研究表明,盡管美國陸軍和美國空軍對多域作戰都有自己的概念,但它們內部是一致的。美國陸軍多域作戰的主要主題是遠程火力,而美國空軍多域作戰的獨特關鍵原則是指揮和控制。未來的多域作戰條令可以通過在這些關鍵概念的基礎上指定各軍種的主導權而更好地保持一致。通過這樣做,每個軍種將在他們的能力和技能投資方面獲得更多的責任,同時犧牲對其他關鍵宗旨的控制。除了這些獨特的關鍵宗旨外,兩個服務概念都包括影響人口和整合非動能火力的關鍵宗旨。盡管有這些調整的建議,重要的是要記住,多域作戰太年輕,太廣泛,無法指定一個適當的服務領導進行全面整合。

美國陸軍和美國空軍的多域作戰都非常重視技術骨干。然而,這兩個軍種都在同時發展不同的技術項目來支持他們的條令。未來的研究可能會受益于選擇一個軍種作為標準化和開發該技術的主導。反過來,兩個軍種的多域作戰概念將提高效率和互操作性。

基于這個頂點的未來研究應該研究已確定的讀物,并試圖根據前面概述的兩個領域來調整美國陸軍和美國空軍的條令。這樣做可能會使聯合部隊更有能力協調一致地行動,更有可能成功地威懾對手的行動。

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想象力和對物理原理不斷發展的理解是未來技術能力的唯一界限,當美國陸軍將自己轉變為一支能夠在多域作戰(MDO)中占主導地位的部隊時,技術在建立和保持對敵手的優勢方面的作用就會增加。美國的政府機構包含了一些組織,負責資助、研究、開發并在新技術增長時將其納入部隊。本專著描述了目前正在開發的能力,這些能力將作為下一代概念的基礎,目前只存在于科幻小說中,但現實中卻有可能實現。它概述了這些進展中的技術所提供的潛在機會,以及它們如何能夠融入所有領域的未來作戰環境。

引言

隨著美國國防部(DoD)從大規模戰斗行動概念向多域作戰(MDO)和聯合全域作戰過渡,對跨領域技術整合的重視程度繼續提高。公共和私營部門的研究和開發組織已經從關注具體的能力轉向提供基本概念的創新,正如陸軍優先研究領域中所概述的那樣(見圖1)。雖然這些優先事項是陸軍特有的,但國防部的其他部門也在為技術創新投入大量資源。

圖 1. 美陸軍優先研究領域。美國陸軍,“2019 年陸軍現代化戰略:投資未來”。

2019年正式成立的美國太空部隊(USSF),在其預算撥款中包括89億美元用于發展天基系統技術。 作為領導將新技術納入空間領域當前和未來擬議戰爭概念的軍事機構,USSF占據了一個不斷發展以滿足作戰環境變化的角色。在短期內,其余領域的更多能力將依賴于空間領域的資產,并推動對技術能力和效率的要求呈指數級增長。美國防部或整個美國政府的任何作戰組織都沒有智力或財政能力來單獨管理這一巨大的任務。與私營企業的緊密合作提供了美國所需的優勢,以保持對其對手的相對優勢。

民用技術的軍事應用和軍用技術的民用應用通過連接兩個平行的研究軌道和匯集關鍵資源如突破、設施和資金來加速發展進程。美國的幾家私營公司已經有專門的部門與政府合作,使雙方受益。作為洛克希德-馬丁公司的一部分,臭鼬工廠負責開發標志性的軍用飛機,如F-117夜鷹和SR-71黑鳥,而雷神技術實驗室創造了愛國者導彈,至今仍是國家防空計劃的基石。私營企業和軍方官員之間的持續合作也改善了技術預測,使規劃者有能力建立起納入仍在開發管道中的概念的途徑,甚至在它們準備投入使用之前。

在本專著中,對未來軍事規劃者來說,最后也是最關鍵的難題是如何在中期和長期將預測能力整合到作戰方法中。等到概念經歷了研究、開發、測試、原型設計和規模生產的完整周期后再考慮其效果,會使美國部隊落后于曲線,并處于持續的反應狀態,特別是在與俄羅斯和中國這樣的全球技術大國競爭時。未來的鑄造過程必須是連續的和迭代的。適應性強的計劃,具有圍繞發展中的突然延遲或進展進行調整的靈活性,比依賴線性進展的概念保持優勢。將 "鞭打 "事件的可能性傳達給高級領導人和政治家,以緩和期望,并減少那些不熟悉技術的細微差別的人的摩擦。

研究問題

美國國防機構如何利用并迅速整合技術進步,以在多域作戰框架內獲得并保持競爭優勢?

論題

負責開發下一代全域聯合作戰概念的戰地級規劃人員需要采用一個反復的、持續的規劃過程,考慮到理論上可能的、但目前還沒有的、與所有領域相互依賴的技術,以集中資源分配和從目前到未來作戰環境的未來預測路徑。

方法論

本專著包括四個不同的研究和思考階段,大致遵循軍隊設計方法學的概念。因此,第一部分試圖了解創新技術的現狀,從而了解軌道和軌道外競爭的技術作戰環境。發展存在于整個美國戰爭機器從概念到原型生產的連續過程中,一些進步來自非軍事應用,如通信、金融和體育產業。第二,研究哪些非保密技術有待于相對迫切的實施。即使在起步階段,新概念的簡單應用也會在多領域的戰場上帶來作戰優勢,而來自真實世界的反饋和數據支持進一步的完善。

在已知的物理學和應用科學的限制下,對現在和可能的空間進行了略微緩和但雄心勃勃的介紹,為未來三十年設定了目標桿。計算能力、材料科學和效率的線性增長阻礙了這些崇高目標的實現。然而,如果能力的增長保持過去幾十年的指數增長(見圖2),本專著中所探討的所有概念都是可以掌握的。最后,本研究以一個簡短的未來戰爭的虛構場景作為結束,該場景展示了戰略和作戰能力在戰術領域的整合,加強了它們與未來戰士在MDO的五個現有領域以及未來可能存在的地外領域的相關性。該方案提出了一個可能的理論終結狀態,以在10到15年的規劃范圍內建立一個作戰方法。然而,這很可能只是物理學和想象力極限競賽中的一個快照。

圖2. 隨著時間的推移,技術能力呈指數增長。

本專著主要關注軌道和軌道外的競爭,包括對所探討的能力有重大影響的地面節點和系統。最終的勝利或失敗,即使是在未來的沖突中,也將極大地影響地面人口,即交戰國的公民。他們將掙扎著在戰爭的附帶影響下生存,同時也會受到氣候變化、人口過剩、食物和水匱乏的日益嚴重的影響。

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美國陸軍未來司令部(AFC)領導著一項持續的現代化和創新工作,以支持未來的作戰人員。AFC現在負責監督作戰能力發展司令部,并在最近重組了某些研究辦公室、實驗室和工程中心。作為對這一調整的回應,參議院軍事委員會要求國家研究院的陸軍研究和發展委員會審查這些研究組合的變化并評估其影響。本報告調查和評估了美陸軍在調整背后的戰略,與利益相關者討論了這些問題,并提出建議以確保調整符合陸軍現代化的優先事項。

一 、背景

經過20年的反叛亂和國家建設行動,美陸軍意識到其近似的競爭對手已經在幾個技術領域趕上了它。陸軍的技術優勢已被大大削弱,在某些情況下,如非對稱戰爭、無人駕駛系統、綜合防空和高超音速武器,陸軍的技術優勢已被平分或超越。2017年,陸軍部長馬克-埃斯珀領導了一項緊張工作,將陸軍科技(S&T)工作和資金重新集中在與美國近似的競爭對手相匹配,然后重新獲得美國的歷史技術優勢。作為這項工作的一部分,跨職能小組(CFTs)反映了陸軍的六個現代化優先事項和兩個交叉支持能力,以使定義需求、規劃科技和更廣泛的研究、開發、測試和評估(RDT&E)工作以滿足這些需求的過程,將這項工作的結果過渡到采購計劃的記錄,以及維持由此產生的系統更加有效。目標是在2022財年開始投入新的能力,總體現代化目標是在2035財年投入現代化的系統和能力。現代化的優先事項、交叉支持能力及其CFTs如下。

  • 現代化的優先事項:
    • 遠距離精確射擊。
    • 空中和導彈防御。
    • 陸軍網絡。
    • 未來的垂直升降機。
    • 下一代戰車,以及
    • 士兵殺傷力。
  • 跨領域的支持能力:
    • 可靠的定位、導航和授時/空間
    • 合成訓練環境。

隨后,美國陸軍未來司令部(AFC)于2018年成立,是一個直接向陸軍部總部(參謀長)報告的四星級陸軍司令部,負責領導陸軍的現代化建設工作。美國陸軍總命令2018-10規定,AFC

  • 領導陸軍的未來部隊現代化事業。
  • 評估和整合未來作戰環境、新興威脅和技術,以制定和提供概念、要求、未來部隊設計。
  • 支持現代化解決方案的交付;以及
  • 通過確定戰略方向,整合陸軍未來部隊現代化事業,將資源與優先事項相結合,并保持現代化解決方案的問責制,為陸軍的未來做好準備。

委員會沒有對美國防部的每一個組成部分進行逐條審查,也沒有對它們如何受到重組的影響進行逐條審查。委員會也沒有對組建AFC的決定本身作出判斷。

1.1 科技對國家安全的價值

值得注意的是科技對國家安全的價值。科技的最大價值不在于關注當前的威脅和作戰環境,盡管它經常被要求為關鍵的近期需求制定解決方案,如分析回收的化學彈藥,以及伊拉克和阿富汗的即時解決方案問題,如MRAP快速裝甲計劃(MEAP)和CIED能力(Crew,Duke等)。科技的最大價值是作為技術和能力創新的孵化器,使美國在競爭者和對手面前擁有顛覆性和革命性的技術優勢。科技創新工作,或稱發現科學,是給予美國隱形技術、全球定位系統(GPS)、激光和雷達的原因。至關重要的是,在緊急推動恢復我們與美國競爭對手和對手的近期技術平等和優勢的過程中,科技發現科學要有足夠的資金,以便陸軍在目前的現代化視野之外能夠擁有保護國家及其利益所需的技術優勢。

1.2 美陸軍科技權限和資助

本報告第2章探討了陸軍科技事業最近的變化是如何改變了現代化和科技的決策、責任和資金狀況的。鑒于這種變化,委員會花了大量的時間來審議這些問題,并認識到科技決策和資金之間的密切聯系及其對科技企業和能力發展的廣泛影響,因此在報告中用了大量的篇幅來闡述這一主題。委員會的分析主要集中在科技企業內部的權力和責任、需求產生過程、科技的資金趨勢以及陸軍內部明確的科技領導的必要性。

1.3 美陸軍科技的作用和責任

AFC的成立似乎將現代化和科技的決策和資金置于AFC的權限和控制之下。這改變了現代化和科技決策的格局,造成了權力、角色和責任的混亂,主要影響了負責采購、后勤和技術的助理陸軍部長[ASA(ALT)]和負責研究和技術的副助理陸軍部長[DASA(R&T)]的角色。盡管AFC有明確的意圖,但對于ASA(ALT)相對于AFC的作用仍然存在混淆。這主要源于《美國法典》第10章第7016條,該條規定ASA(ALT)的主要職責是 "全面監督陸軍部的采購、技術和后勤事務",因此指定ASA(ALT)辦公室對科技政策和預算分配負有主要責任。隨著美國法典第10章第7014(b)(8)和(d)(1)條規定的權力被重新指定給AFC,情況發生了變化。

2019年提交給國會的一份陸軍報告將AFC指揮官描述為有權在與ASA(ALT)"協商"的情況下"優先考慮、指導、整合和同步整個陸軍現代化企業的科技工作、業務和組織"。雖然上述措辭確實規定了AFC將領導整個 "現代化企業"的科技工作,但沒有具體說明科技工作的整體情況,在AFC領導下的發展委員會的重組將陸軍的大部分科技機構置于AFC的監督和責任之下--有效地使其控制了大部分陸軍的科技決策和資金。這與助理國務卿(ALT)在歷史上和目前聲明的作為整個陸軍科技領導機構的角色形成了鮮明的對比。雖然委員會不對這一轉變的效果進行評論,但這一轉變的實施和新安排的不明確正在催化陸軍科技界的混亂局面。

鑒于上述明顯沖突和重疊的權力,再加上陸軍指令和法定權力的不明確,上述提交給國會的報告強調,陸軍需要澄清AFC相對于ASA(ALT)的作用、責任和權力,并明確劃分和消除其在整個陸軍科技企業中的關系。

1.4 需求生成

建立跨職能小組(CFTs)的目的是作為連接科技界、采購界和需求界的機制--這一作用最初由ASA(ALT)來完成。雖然委員會對在整個陸軍中建立明確的優先事項表示贊賞,但CFTs的作用似乎正在促使大多數科技部門關注近期的重點。這為完成陸軍現代化的目標帶來了一些差距。也就是說,CFTs似乎正在推動能力需求和科技投資與新系統的采購保持一致,并將技術過渡到記錄項目(PORs)。

每個CFT都與現代化的優先事項相一致,并在很大程度上影響了需求的產生和預算分配。雖然CFTs的確切報告結構仍不清楚,但其在推動和領導現代化工作方面的作用--包括影響科技技術投資的決策--使其在整個陸軍科技投資的優先級和分配方面發揮了作用。委員會在這方面的主要關注點是如何選擇技術,使之成熟,并將其納入采購PORs。在AFC成立之前,需求的產生與預算過程是分開的,傳統上由TRADOC作為需求產生的主導指揮。委員會擔心,將與現代化優先事項--生成、驗證和資源有關的需求過程合并到AFC之下,會減少陸軍內部思想交流和資源優化的機會,而在這次合并之前,有多個陸軍組織參與。此外,AFC和CFTs對現代化的關注,加上對科技資源分配的控制,可能導致現代化的近期需求和科技推動能力發展的長期需求之間的沖突。

委員會注意到,CFTs提供的整合和重點反過來又提供了對現代化需求的關注和整個DEVCOM更大的統一性。這種關注使發展司令部及其下屬的ARL能夠在整個陸軍企業中更加橫向地工作。然而,委員會對文件的審查和與陸軍關鍵人員的互動顯示,領導層對科技的責任缺乏重視,而不是目前現代化計劃中設想的那些系統。委員會注意到陸軍需要澄清CFTs的作用,保持對近期和長期投資之間的重要制衡,并確保近期現代化不以長期能力發展為代價。

1.5 美陸軍科技資助趨勢

除了角色和責任以及預算權力的變化外,委員會還審查了科技資金的趨勢,以評估對科技支出的任何潛在或現有影響。委員會發現,經過通貨膨脹調整(2021財年美元不變)的6.1和6.2資金近年來有所下降,而經過通貨膨脹調整的6.3資金和--雖然不適合科技--6.4資金有所增加。如果不是因為國會的預算增加,6.1和6.2資金的減少會更大。這些加分項也推動了6.3和6.4經費的增加。陸軍已經將額外的資源集中在先進技術開發(6.3)和先進組件開發和原型(6.4)的資金上,這與現代化建設更加緊密地結合起來。對資金水平的觀察使委員會推測,科技的創新部分--6.1和6.2資金主要用于的工作--被認為不像現代化那樣重要。

委員會注意到,根據與國防部實驗室和中心人員的交談,科技界對核心資金有一種看法。AFC對分配給DEVCOM實驗室或中心的核心發現或創新資金與現代化工作的科技資金數量提供了混合信號。盡管AFC已經表示支持并希望保持實驗室和中心的核心能力,但在未來的預算中需要更加明確優先次序,否則實驗室和中心可能會繼續認為它們是在與外部伙伴競爭科技資金。此外,自AFC成立以來,對外部組織的依賴已經明顯地、適當地增加了,但同時也需要考慮對重要的內部實驗室和中心的穩定感。

考慮到對現代化的依賴程度增加,以及陸軍科技部門的現代化和創新支出比例為60/40的既定目標,委員會擔心,過于關注近期的現代化,專注于漸進式的變化,會因為長期和革命性的科技項目資金不足而造成未來能力發展上的差距。雖然委員會認為科技的60/40比例是謹慎的(見第2章的結論),但需要有機制來確保科技資金在未來的發展中保持安全,陸軍應采納國防科學委員會的建議,將科技資金增加到陸軍最高預算的3.4%。

1.6 科技領導的需要

上述每個問題都可以通過在陸軍內部建立一個明確的科技領導和 "倡導者 "來解決。委員會建議在秘書處內設立一個科技主管,作為專家和倡導者,監督科技政策并審查其執行情況。這一角色將能夠同時解決陸軍各部門之間的爭議,并確保在陸軍科技企業中倡導科技資源分配。

1.7 科技創新與勞動力

委員會認識到科技與創新之間的聯系,認識到創新對超越近似對手的關鍵需求,認識到科技人員在推動創新方面發揮的核心作用,調查了軍隊科技創新的狀況。這包括重組對科技創新和相關科技人員隊伍的影響。創新可能是對優先武器系統內能力的離散改進(例如,新的隱形涂層或高超音速結構材料的可制造性)或全新的革命性能力(例如,隱形、GPS或5G)。探索新概念的自由,即使心中沒有明確的過渡,對創新也是至關重要的,并由科技投資來驅動,從而形成新的能力和被授權的科技人員隊伍。本報告第3章重點關注創新和科技隊伍,并概述了澄清與外部團體接觸的步驟,連接軍隊和科技界,管理和維持科技隊伍,以及平衡現代化與創新。

1.8 澄清與外部團體的接觸

盡管AFC增加了校外參與,但對于科技界的許多人來說,參與陸軍研究和進行研究的途徑和機制可能是混亂的。雖然AFC網站上有相關信息,但它可以澄清聯絡點、現有的參與機會以及對AFC內部研究工作的解釋。這對那些不熟悉為陸軍工作的小型企業和研究組織來說尤其具有挑戰性,因為他們不熟悉為陸軍工作,或者缺乏處理政府和陸軍關系的專業人員。

然而,委員會注意到,AFC仍然是一個新的組織。在AFC的一些組成組織中,有一些例子或最佳做法,如陸軍應用實驗室,它利用非傳統的合作伙伴。委員會建議,AFC開發一個中央陸軍資源網站,以便與外部組織建立伙伴關系,提供信息和參與點。

1.9 連接到更廣泛的陸軍科技社區

在美陸軍和國防部(DoD)之外的美國科技界及其資助的活動是廣泛的;工業界在技術發展方面的支出遠遠超過了政府。雖然陸軍內部的科技管道很強大,但陸軍與這個更廣泛的社區的聯系將使其能夠利用和發揮這種研究。陸軍只有幾個大學附屬研究中心(UARCs)。它們有特定的章程,并在整個RDT&E預算類別中享有良好的聲譽。雖然陸軍研究辦公室對贊助學術研究負有主要責任,但當大學附屬研究中心在其特定的章程中看到與學術機構合作的機會時,應予以鼓勵。此外,UARC也可以在研究與發展工程中心和其他機構中找到自然的合作伙伴。

對操作者需求的認識在調整科技以滿足未來能力需求方面也是至關重要的。委員會看到了強有力的證據,陸軍正在積極尋求操作人員對科技界的投入,以確定需求和能力發展。融合項目和點燃團隊計劃是這種互動的優秀范例。委員會鼓勵這些互動和它們的擴展,同時平衡近期的需求認知和科技的研究和創新責任。委員會還鼓勵AFC/DEVCOM和國防部感興趣的團體之間繼續接觸,以加強交叉合作,分享想法和發展伙伴關系,幫助最大限度地減少重復工作。

1.10 管理勞動力

為了使陸軍在創新和科技方面保持優勢,一支強大的技術隊伍對于將現場需求轉化為技術并與學術界和工業界保持緊密聯系以利用專業知識來填補關鍵的差距是必不可少的;換句話說,為陸軍保持一個技術能力的 "聰明買家"。一段時間以來,技術人員的招募和保留一直是陸軍和國防部的關鍵問題,有必要制定一個明確的勞動力發展計劃來建立和維持勞動力。AFC應制定并明確闡述高技術職業的勞動力發展計劃和結構。這個勞動力發展計劃應明確界定技術職業道路,從本科生到高級文職技術領導。此外,它應該允許這些勞動力有意義地參與、合作,不僅向工業界和學術界的合作伙伴學習,而且利用這些新發現的知識來實現有意義的變革,使科技企業能夠長期繁榮發展。陸軍實驗室主任作為科學和技術重塑實驗室擁有許多權力,他們需要被授權利用所有這些權力來維持和發展科技人員隊伍。

1.11 平衡現代化與創新

第3章重申了第2章首次強調的平衡現代化和創新的重要性,但從陸軍科技企業創新的角度來看。陸軍無法完全預測未來的威脅,因此科技投資需要足夠廣泛,以對沖不確定的未來。現代化主要側重于對特定系統的工程改進,而科技主要側重于發現和探索,這對推動長期能力發展的創新至關重要。明確劃分現代化和創新的科技計劃對于兩者的成功至關重要。科技和能力發展之間的直接聯系在開始時并不總是很清楚,但陸軍需要允許科技人員追求這些創新。

1.12 威脅

自二戰結束以來,創新和領先的科技隊伍對美國軍隊超越對手的能力至關重要。隱形技術、全球定位系統、精確彈藥、自主和無人系統,以及20世紀末和21世紀初的其他一些決定性軍事技術,都是早期科技的長期成果,也是一支擁有自由度和資源來尋求創新以確保美國軍隊超越對手的員工隊伍的成果。從本質上講,創新和科技投資使美國軍隊,以及陸軍,成為美國對手被迫適應的威脅。

二、建議

建議。美陸軍部長和陸軍參謀長應根據《2019財年國防授權法》第1068(b)(3)條和2020年11月16日陸軍指令2020-15(實現持久現代化)的指示,明確劃分和消除陸軍科技計劃在AFC和ASA(ALT)之間的角色和責任。陸軍還應該明確劃分跨職能小組在AFC、DEVCOM和ASA(ALT)方面的作用和責任。

建議。為了確保科學技術(S&T)的有效過渡,以支持美陸軍現代化的優先事項,展示領導層對未來陸軍能力的支持,支持強大的陸軍創新和技術發現工作,并保證在最關鍵的地方有可行的校內RDT&E能力,陸軍應該為科技(6.1,6.2和6.3)預算水平進行規劃和申請,至少要像國會每年增加陸軍科技一樣,反映整個陸軍現代化時期的實際增長。此外,科技撥款應該有40%用于創新和發現研究(6.1和一些6.2),60%用于陸軍現代化的優先事項(一些6.2和6.3)。這種分配應定期進行評估,以確保它能繼續滿足陸軍在現代化、創新和技術發現方面的交叉需求。

建議。美陸軍部長應在秘書處內指定一名科學技術(S&T)執行官,作為專家和倡導者,監督科技政策并審查其執行。美陸軍部長應尋求AFC和ASA(ALT)的聯合建議,以確定和編纂該執行官的權力和責任。這個被授權的科技領導者應該幫助解決AFC和ASA(ALT)的角色和責任不明確的問題,并確保近期、中期和長期優先事項的平衡,以及校內和校外的科技績效。這名高管應該是一名高級文職人員(SES/SL級別),具有很強的科技技術背景和科技界的工作經驗,并對美陸軍內科技的成功負責任。

建議。雖然 "一站式服務"可能不是一個切實可行的解決方案,但AFC應加強努力,確保在描述基礎研究的機會以及填補現代化和研究空白所需的新技術過渡時,其戰略信息的一致性和簡單性。AFC應該尋找方法使那些不熟悉陸軍的人更容易與他們進行合作。ERDCWERX是DEFENSEWERX和美國陸軍工程研究與發展中心之間的合作項目,是這類舉措的一個典型例子。

建議。委員會強調了利益共同體(CoI)在美國防部范圍內的科學和技術中所發揮的關鍵作用。雖然與利益共同體的一些接觸正在進行中(即通過與整個科技企業的主題專家的接觸),委員會鼓勵美陸軍通過AFC和DEVCOM重新致力于利益共同體的接觸。

建議。AFC應該在美國科學技術(S&T)生態系統內建立更多的聯系,以利用工業、學術和其他國防部組織的投資和技術創新,從而避免重復投資并最大限度地利用非政府的發展。它應該考慮更多地使用類似于國防高級研究計劃局 "大挑戰 "的競賽,作為一種機制來吸引工業界、學術界和其他科技界的參與。

建議。美陸軍領導層應確保實驗室主任獲得授權和有效的資源,以培養他們的勞動力,并有權利用賦予他們的所有科學和技術再創新實驗室(STRL)的權力。陸軍領導層應建立衡量STRL資金有效性的指標,并確保實驗室主任充分利用其資源來管理各自的工作隊伍。

建議。AFC應該確保其領導層不僅為現代化和研究優先事項提供一致的指導,而且積極鼓勵在各級科技人員中進行適當的授權和分散執行,以減少混亂,確保陸軍科技有一個明確的愿景,并確保以更高的質量和更低的成本交付能力。

建議。為了鼓勵創新文化,使陸軍能夠 "成為威脅",也為了提高衡量創新的能力,AFC應該調查并實施業界公認的推動創新的最佳做法,包括領導層對創新的承諾,對實施新方法解決問題的獎勵,以及明確的責任線和問責制,而不僅僅是分配更多的資金。

支持這些建議的結果和結論可以在報告的正文中找到。

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前言

美國陸軍未來與概念中心 未來戰爭部主任 克里斯-羅杰斯上校

歷史上的戰爭包含了大量改變戰爭性質的工具和技術的例子。自最初研究多域作戰(MDO)以來,美國陸軍發現人工智能是一種新興技術,有可能改變戰爭的特點,也許也會改變戰爭的性質。使用人工智能(AI)解決方案來緩解軍事問題是過去兩年未來戰爭研究、檢查和學習的一個反復出現的主題。作為2019年未來研究計劃的一部分,我們與陸軍、聯合、多國、學術和科技組織合作,探索和了解人工智能對多軍種的影響,并為未來的研究和發展制定一個操作框架。

多域作戰的人工智能運作最終報告提供了采用人工智能的組織框架,以幫助陸軍和聯合部隊更好地定義所需的能力以及相關的數據和網絡架構,以實現多域能力部隊。描述聯合部隊如何采用人工智能解決方案,為了解人工智能在時間和空間上對多域作戰的影響提供了一個操作說明。本報告確定并解決了與人工智能相關的好處、機會和挑戰,為進一步分析提供了基礎。諸如人工智能等新興技術使陸軍不僅可以改進當前的戰術、技術和程序,而且可以創造新的運用和融合能力的方法。

該報告支持美國陸軍人工智能任務組,該組織負責制定陸軍的人工智能戰略和政策。本文通過描述部隊如何在整個MDO框架內采用人工智能解決方案和相關技術,啟動了陸軍的人工智能運用工作。這份報告使概念發展團體能夠修改陸軍功能概念和戰場發展計劃。它為能力發展團體提供了作戰視角和部隊在確定所需能力時必須考慮的技術影響。此外,該報告還為作戰概念文件或基于能力的評估提供了開發情景或小插曲的基礎。該文件為科學和技術界提供了行動背景,以便為人工智能研究、開發、建模和模擬提供信息和指導。最后,它支持制定一個在未來使用人工智能的全面愿景,以告知陸軍現代化的努力,這將創造有能力的MDO部隊,準備好與任何對手作戰并取得勝利。

執行摘要

人工智能(AI)是未來聯合部隊實現多域作戰(MDO)全部潛力的基礎。人工智能系統提供了跨越領域、電磁頻譜和信息環境戰勝對手的能力。在競爭中使用這些系統使聯合部隊能夠近乎實時地了解作戰環境,從而更好地運用能力來擊敗旨在破壞區域穩定的威脅行動,阻止暴力升級,并將被拒絕的空間變成有爭議的空間。在從競爭到武裝沖突的過渡中,人工智能的機動、火力以及情報、監視和偵察能力為聯合部隊提供了拒絕敵人奪取優勢地位的能力。改進的維持能力與攻擊敵人的反介入/空中拒止網絡的能力相結合,為美國部隊提供了奪取作戰、戰略和戰術優勢位置的能力。通過由人工智能支持的多領域聯合行動圖(MDCOP)增加了解,使美國部隊有能力協調多領域的效果以創造優勢窗口。

制定人工智能的作戰概念使陸軍能夠更好地理解這些技術對戰爭的性質和特征的潛在影響。描述陸軍如何在未來的作戰環境中使用人工智能,有助于說明其對戰爭的暴力、互動和基本的政治性質的影響,以及戰爭不斷演變的特點。本文提供了一些小插曲(附錄A),說明了人工智能的組織運用,為美國陸軍RAS總體概念、作戰和組織概念、基于編隊的作戰概念以及系統或單個系統的運用概念的潛在發展提供信息。

人工智能的運作影響到未來部隊將如何運作,如何針對對手開展行動,以及指揮官如何利用軍事藝術和科學,運用部隊能力來實現預期效果和目標。在2019年未來研究計劃(FSP19)期間,人工智能工作線(LoE)確定了與實施人工智能支持的多領域解決方案有關的以下問題:

  • 數據管理--AI/ML應用程序依賴于對策劃的數據的訪問,以便發揮作用。陸軍必須培養一種以數據為中心的文化,以標準化的格式和協議有效地生成、存儲和訪問數據。人才管理的努力必須側重于發展、培訓和保留一支精通數據的員工隊伍。這可以通過以下方式實現:

    • 在整個部門培養一種以數據為中心的文化

    • 投資于整個員工隊伍的數據科學培訓

    • 簡化數據訪問

    • 設計和實施協議,以確保數據的可發現、可訪問、可共享和可互操作性

  • 功能分解--狹義的人工智能本質上是有限的,構建算法的數據科學家需要精確的問題定義,準確確定聯合部隊的要求。

  • 可解釋人工智能--人工智能支持的系統需要有能力解釋決策/建議和所采取的行動背后的邏輯。這種解釋 "為什么"的能力是人類對人工智能智能體的信任基礎。

  • 邊緣計算/人工智能--未來的作戰環境與有爭議的電磁頻譜預期要求有能力向前處理極其龐大的數據集,以及能夠自主行動的人工智能平臺。

  • 利用商業部門--美國防部實驗室繼續在人工智能/ML發展方面取得重大進展,特別是與聯邦資助的研究和發展中心合作。商業部門繼續探索和擴大可能適用于軍事應用的工作。

作為FSP19的一部分,人工智能LoE開發了五個小插曲和一個概念草圖(見附錄A),以協助人工智能和機器學習的運作。這些小插曲說明了聯合部隊如何利用人工智能/ML來解決多領域行動所需的關鍵能力。MDCOP概念將依靠幾個有限內存的人工智能來建立和維護描繪整個戰場的藍、紅、綠活動。一個反應式機器人工智能將為特定的指揮官和總部定制MDCOP。合作傳感、維持、攻擊和瞄準的小插曲依靠反應式機器人工智能來優化傳感器覆蓋、維持吞吐量、攻擊順序和射手選擇。

未來部隊需要人工智能來充分實現多領域作戰的潛力。人工智能支持的系統使未來部隊能夠進行信息收集和分析,以便在時間有限和信息競爭的環境中增加對形勢的了解。這種能力使快速、知情和合理的決策成為可能。人工智能的決策支持代理將減輕作戰人員的認知工作量并提高整體效率。由人工智能支持的無人系統將探測、識別和穿透高風險區域,以提高開展行動和保護部隊、人口和資源的能力。人工智能使MDO在與近似對手的沖突規模下實現了作戰速度的要求。

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2018年,TRADOC發布了《多域作戰中的美國陸軍(2028年)》,TP 525-3-1。眾所周知,MDO是陸軍的作戰概念,旨在威懾并在必要時在戰斗中擊敗有能力和實力挑戰美國的對手,在所有領域和每個戰爭要素中進行對等戰爭。盡管戰爭的性質、原因和目標在歷史上保持不變,但21世紀的信息時代戰爭的開展在許多極其重要的方面不同于20世紀的機械化戰爭,美國軍隊,特別是美國陸軍必須改變以應對這些問題。最明顯的區別之一是和平與戰爭的模糊,MDO是第一個包括從和平競爭到武裝沖突的全部沖突的陸軍作戰概念,從而解決了這個問題。雖然兩者在過渡時期的區別是模糊的,但在MDO環境下的大規模作戰行動本身就是與眾不同的。

以下概念,即《美國陸軍多域作戰機動概念(2028-2040年)》,描述了陸軍在多域作戰戰場上的大規模作戰行動中如何進行機動。盡管它涉及到機動在競爭中的作用,但這一概念主要集中在陸軍如何在梯隊中作戰,以贏得與同行競爭者的戰斗。雖然看起來是 "進攻"性質的,但不能忘記,威懾的首要前提是在戰斗中獲勝的能力是毋庸置疑的。這一概念描述了陸軍將如何排兵布陣以克服對手的對峙,并深入細致地擊敗敵人的戰斗編隊。機動概念牢牢地嵌套在MDO中,但也在MDO的基礎上進行了擴展,包括兩年的全球作戰經驗,以及機構研究、兵棋推演和實驗。

有幾個關鍵的想法支撐并促成了這個概念。機動同時發生在師、軍團和更高級別的每個梯隊。機動發生在競爭和恢復競爭的過程中,而不僅僅是武裝沖突。在競爭中,我們通過機動來獲得優勢地位,塑造安全環境,支持區域安全,并能迅速過渡到武裝沖突。在武裝沖突中,我們通過機動來摧毀或擊敗敵軍,控制土地區域和資源,并保護民眾。這一概念描述了戰役,其設計必須包括所有領域的所有梯隊。

一個概念是變革的起點。它是變革過程的開始,而不是其結束。2018年發布的MDO啟動了一系列的研究、兵棋推演和實驗,從而形成了這個機動概念,并描述了在梯隊中進行的具體作戰功能。在這個概念之后,必須在未來和概念中心以及卓越功能中心內進一步努力,以確定所有的作戰功能,而不僅僅是機動,如何整合以在每個梯隊的MDO戰斗中取得成功。同時,這個概念應該在作戰部隊中啟動探索,以發展戰術、技術和程序(TTP),從而使MDO的機動性得以實現。正是作戰部隊和體制內的軍隊一起努力實現本概念中所描述的規則,將確保美國陸軍仍然是世界上最有統治力的陸軍。

圖:多域作戰中的機動

概括

歷史。這本新的美國陸軍未來司令部(AFC)小冊子介紹了陸軍如何描述2028-2040年的機動功能的概念。這個概念與《美國陸軍旅級戰斗隊跨域機動概念(2028-2040年)》一起取代了2017年2月的TRADOC Pam 525-3-5《美國陸軍行動和機動功能概念》。

摘要。這一概念描述了陸軍部隊如何在動態和擴大的作戰環境中進行機動,包括有爭議的戰場和領域,綜合對手的防御與對峙,作戰和戰略威懾的挑戰,以及多國和政府合作。陸軍部隊在不可預測的作戰環境中面對高度致命的對手,這與新的作戰環境相結合,為軍事問題提供了參考,以確定陸軍部隊如何取得相對優勢地位并產生超額效果。中心思想是計算來自所有領域的多軍種同時匯合的成功,并促進加強聯合和作戰指揮與控制、分層機動和決定性的戰役。

適用性。本概念適用于陸軍部所有發展理論、組織、訓練、物資、領導和教育、人員、設施和政策能力的活動。這一概念指導實驗和部隊發展,并支持聯合能力整合和發展系統的進程。它還支持《陸軍未來司令部概念和能力指南》中描述的陸軍能力發展過程。當與陸軍概念框架的其他內容發生沖突時,本文件具有優先權。

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1 簡介

最佳的飛行員-飛機互動一直被認為是實現有效操作性能的基石,同時在任務或使命中保持高水平的安全。隨著飛行任務越來越復雜,越來越多的信息到達機組成員手中。市場上有新的技術解決方案,任務中的表現是可以衡量的。當考慮到基于神經科學進步的人機互動時,就有可能衡量和評估任何人機接口(HMI)的有效性。為了支持空勤人員的表現,必須利用現有的創新,如數據融合或人工智能(AI)輔助決策和任務管理,以成功執行軍事任務。人工智能和大數據管理與機器學習相結合,是改善和運行現代作戰場景的關鍵因素。以網絡為中心的綜合武器系統為聯合部隊指揮官提供了靈活性,有助于當前和即將到來的聯合任務的成功。

在聯合行動中,當兩個或更多的國家使用所有可用的領域時,盡可能快速有效地利用所有的資產和能力,以獲得戰斗空間的最佳總體情況將是至關重要的。因此,解決和驗證為機組人員優化的下一代駕駛艙的創建是很重要的。先進的指揮和控制系統,為執行任務提供安全和可互操作的支持,將確保獲得一個綜合和同步的系統,并將實現戰場上的信息優勢。在未來,各級指揮官對戰場的可視化和理解方式,利用某些輔助手段來指導和引導他們的部隊,將成為勝利的決定因素。

2 行動背景

根據JAPCC在2021年發布的聯合全域作戰傳單,全域作戰包括 "快速處理數據和管理情報,以及實現高效作戰所需的技術能力和政策,包括所有貢獻的資產"。其他北約出版物使用術語多域作戰(MDO),主要描述任務環境的相同挑戰。找到一個連貫的、共同使用的術語是不斷發展的,但它不會改變HMI定義背后的含義。此外,重要的是開發一個連接的、復雜的接口,能夠協助指揮官和他們的下屬軍事人員同時和毫不拖延地分享信息,并迅速做出決定和采取行動。

正如Todd Prouty在他的一篇文章中所認識到的,"聯合全域指揮與控制(JADC2)正在形成,成為連接行動的指導性概念","將使用人工智能和機器學習,通過以機器速度收集、處理和計算大量的數據來連接聯合部隊"。兩種類型的態勢感知(SA)都同樣重要,因為它們不僅可能影響任務的成功完成,甚至還可能影響戰略層面的意圖。定義SA的最簡單方法是對周圍環境的徹底了解。戰術上的SA意味著機組人員知道這個場景,知道自己在任務中的任務和角色,以及所有參與同一行動區域的部隊。他們知道如何飛行任務,也知道成功或失敗的目的和后果。飛行SA主要關注的是飛行的性能和參數,空間和時間上的位置,以及飛機的性能。這兩個SA是不同的,需要在飛行過程中不斷監測。通常情況下,兩者在任務的不同階段需要不同程度的關注,如果有能力的話,可以由機組成員共享。一些技術上的改進可以只提高一個SA,但最好是同時提高兩個SA,以滿足要求并提高整體SA。這些發展也必須支持戰略層面的意圖,并提供其在決策過程中需要的SA。

現代機體和駕駛艙應支持機組人員的機載工作量,戰斗飛行員需要這種支持以保持有效。這可以通過人工智能自動管理,使機組人員能夠將更多的精力放在他們的任務和使命上。可以說,用算法來增強機體的基本需要,以補充機組人員處理飛行期間增加的信息流的能力。

在開展行動期間,預計情況可能會迅速變化,指揮官必須立即采取行動,重新安排部隊的任務。在地面或飛行中,飛行員可能會在短時間內收到一個新的任務。這個新命令不應該被格式化為純粹的基本信息;當整個更新包也能被可視化時,支持將是最佳的。一個例子是數字移動地圖系統,它描述了關于友軍和敵軍的詳細信息,包括協調信息。當飛行員改變飛行計劃時,駕駛艙及其所有設置都將自動更新。正如《國防雜志》所指出的,"從無限的資源中收集、融合和分析數據,并將其轉化為可操作的情報傳遞到戰術邊緣的能力,需要前所未有的移動處理能力"。為了符合這些要求,推動下一代人機接口的整合應該在所有現代駕駛艙中實現標準化。

HMI-Cockpit的演變。左至右:Ramon Berk, Comando Aviazione dell'Eercito, Leonardo

3 優化民用飛機的人機接口

值得注意的是,最近飛機駕駛艙的技術發展已經出現了巨大的轉變。在短短幾年內,駕駛艙已經從帶有模擬象限的 "經典飛行甲板 "過渡到現代的 "玻璃駕駛艙",其中經典的儀表通過復雜的多功能顯示器呈現。大多數信息在儀表、飛行管理系統和自動駕駛功能之間是相互聯系的。在現代駕駛艙中,傳統的 "旋鈕和表盤 "已經被拋棄,取而代之的是電子可重新配置的顯示器和多功能可重新配置的控制,即所謂的 "軟鍵"。

傳統上,駕駛艙設計和信息顯示方式的發展是由安全和性能提升驅動的,而現在似乎更多的是由效率和競爭力標準驅動。5例如,在全狀態操作和創新駕駛艙基礎設施(ALICIA)項目中,來自14個國家的41個合作伙伴正在合作進行研究和開發活動,旨在實現一個能夠提供全狀態操作的駕駛艙系統。考慮到在不久的將來商業航班數量的增加,該項目旨在通過使用新的操作概念和駕駛艙設計來實現更高水平的效率和競爭力。

ALICIA承諾新的解決方案能夠為機組人員提供更大的SA,同時減少機組人員的工作量并提高整個飛機的安全性。這是對HMI概念的徹底反思,尋求技術的整體整合。在設想的概念中,ALICIA利用多模態輸入/輸出設備,提供一個集成在增強的機組接口中的全條件操作應用程序。

4 優化軍用飛機的人機接口

改進軍用飛機的人機接口是一項更為復雜的任務。與商業飛行相比,需要分析的情況很多,也更復雜。在軍用駕駛艙中,與飛行本身相關的任務與完成戰斗任務所需的任務合并在一起,而且往往是在危險地區和退化的環境中飛行。此外,軍用飛機配備了更多的設備,旨在處理綜合戰斗任務和軍備系統管理。

軍事飛行的典型任務可分為兩類:

  • 駕駛和導航:在整個飛行過程中執行。

  • 戰斗任務:只在飛行任務的某些階段執行。

當戰斗任務發生時,它們必須與駕駛和導航任務同時進行,這是軍事和商業航空的主要區別。根據自己的經驗,軍事飛行員必須判斷在任何特定的飛行階段哪一個是優先的。因此,他們將大部分資源用于該任務,而將那些經常被誤認為不太重要的任務留給機載自動系統或利用他們的注意力的殘余部分來完成。

不幸的是,軍事飛行在任務、風險、威脅、持續時間、天氣條件等方面的復雜性和不可預測性,常常使機組人員很容易超過他們的個人極限。一旦發生這種情況,風險是任務無法完成,甚至可能被放棄。在最壞的情況下,飛機和機組人員可能會丟失,或者機組人員可能會在沒有適當或最佳SA的情況下采取行動,導致附帶損害的風險增加。

新興和顛覆性的技術可以改善未來軍用飛機上的人機接口。它們可以引入基于人工智能、深度學習或實時卷積神經網絡(RT/CNN)的新解決方案,以整合新的能力,如具有認知解決方案的系統。作為一個例子,認知人機接口和互動(CHMI2)的發展和演變,用于支持多個無人駕駛飛行器的一對多(OTM)概念中的自適應自動化,也可以被利用來支持完成 "軍事駕駛艙的多項任務 "的自適應自動化。

同樣地,研究和開發CHMI2來監測飛行員的認知工作量并提供適當的自動化來支持超負荷的機組。這些先進的系統應該能夠閱讀到達駕駛艙的命令,分析相關的威脅,并提出最 "適合任務 "的任務簡介和操作概念。同時,它們應該計算所有任務所需的數據,如燃料消耗、目標時間、"游戲時間"、路線、戰斗位置、敵人和友軍的部署、武器系統和彈藥的選擇、附帶損害估計以及適當的交戰規則等。然后,考慮到船員的認知狀態,將動態地選擇自動化水平和人機接口格式及功能。

在2009年的一項研究中,Cezary J. Szczepanski提出了一種不同的HMI優化方法,其依據是任務成功的關鍵因素是飛機操作員的工作量。如果工作量超過了一個特定的限度,任務就不能成功完成。因此,他提出了一種客觀衡量機組人員在執行任務期間的工作量的方法;具體來說,就是在設計人機接口時,要確保即使在最壞的情況下,工作量也不能超過人類操作員的極限。

將近11年后的2020年,北約科技組織成立了一個研究小組,以評估空勤人員是否有能力執行其分配的任務,并有足夠的備用能力來承擔額外的任務,以及進一步應對緊急情況的能力。該小組旨在確定和建立一種基于具體指標的實時客觀方法,以評估人機接口的有效性。

通過對神經生理參數的實時測量來評估認知狀態,有望支持新形式的適應性自動化的發展。這將實現一個增強的自主水平,類似于一個虛擬的機載飛行員,這將協助機組人員進行決策,并將他們從重復性的或分散注意力的任務中解放出來。自適應自動化似乎是實現最佳人機接口的一個重要組成部分。它有望支持高水平的自主性,以減少人類的工作量,同時保持足夠的系統控制水平。這在執行需要持續工作量的任務時可能特別重要。這預示著要全面分析與自主決策機相關的倫理和道德問題。然而,這已經超出了本文的范圍。

5 建議

未來的戰斗將變得越來越快節奏和動態。新興的和顛覆性的技術有望徹底改變各級指揮官計劃和實施戰場行動的方式。人工智能、機器學習、增強的指揮和控制系統以及先進的大數據管理將大大有利于指揮官,改善SA,并極大地加快決策過程。現代軍隊設想未來的行動是完全集成的、連接的和同步的,這催生了MDO概念,以完善指揮官在多個領域快速和有效地分派/重新分派所有部隊的能力。

在概念和規劃階段的這種明顯的動態性也必須反映在執行階段。因此,必須假定,雖然指揮官能夠在很少或沒有事先通知的情況下重組和重新分配部隊任務,但機組人員也必須能夠快速、有效和安全地處理和執行這些新命令,很少或沒有時間進行預先計劃或排練。

這些新要求無疑將影響下一代軍用飛機駕駛艙的設計和開發。有必要采用一種新的方式來構思下一代人機接口,更加關注飛行員的真正認知能力。此外,需要新的解決方案來為機組人員提供更大的安全空間,同時將他們的工作量減少到可以接受的最大水平,使他們保持高效。他們應該結合任務優先級原則,審慎地考慮機組人員可以將哪些任務交給自主程序或系統。

本文重點討論了空中力量和飛行員在飛機上的工作量。可以預見,在現代情況下,所有平臺都將面臨同樣的挑戰。在行動的各個層面,所有的軍事人員都應該發展一種新的思維方式,以反映人機接口的更多整合和使用。要做到這一點,需要重新認識到人的因素的重要性。與民用航空類似,北約將需要制定和采用新的標準來指導未來軍用航空接口的設計。人機接口的改進必須包括所有的航空任務,并著重于實現實時規劃和執行。如果不仔細關注軍事飛行員所面臨的壓力,人機接口的改進只會讓飛行員更加安全,而在任務執行過程中的效率卻沒有類似的提高。開發通過實時測量神經生理參數來評估機組人員的認知狀態的方法,以及隨后開發新形式的適應性自動化,對于實現符合未來戰場要求的人機接口至關重要。

作者

Imre Baldy,中校,于1988年加入匈牙利國防軍,并在匈牙利的'Szolnok'軍事航空學院開始了他的軍事教育。1992年,他作為武器操作員/副駕駛獲得了第一個少尉軍銜。1997年,他得到了他的第一個更高級別的任命,他加入了位于韋斯普雷姆的匈牙利空軍參謀部,在那里他獲得了國際關系和空軍防御規劃方面的經驗。2007年,他被調到塞克斯費厄爾,在那里建立了新的匈牙利聯合部隊司令部。除與直升機業務有關的其他職責外,他還負責空軍的短期規劃。他曾駕駛過米24、米8和AS-350直升機。從2018年7月開始,他成為JAPCC的載人空中/攻擊直升機的SME。

利維奧-羅塞蒂,中校,于1993年在意大利軍隊中被任命為步兵軍官。三年后,他轉入陸軍航空學校,并于1998年畢業,成為一名旋翼機飛行員。他曾擔任過排長、中隊指揮官和S3小組長。他曾駕駛過通用直升機。AB-206,AB-205,AB-212,AB-412,以及AW-129 Mangusta戰斗直升機。他曾多次作為機組成員或參謀被部署到巴爾干半島(阿爾巴尼亞,科索沃),中東(黎巴嫩,伊拉克)和中亞(阿富汗)。他還是一名合格的CBRN(化學、生物、輻射和核)專家,一名空中機動教官,他目前駐扎在JAPCC,擔任戰斗航空處的空地行動SME。

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空軍將在一個多極世界中作戰,其特點是持續的、低于閾值的交戰,其中多層和多速的戰斗空間延伸到很遠距離。空軍將需要變得高度適應,并能夠通過在高速作戰環境中實時超越威脅,快速從協調過渡到同步,不僅在移動資產和人員方面具有敏捷性,而且在至關重要的信息方面也具有敏捷性。新作戰優勢的釋放將取決于空軍加強部隊之間的連通性和整合的能力,以便信息共享能夠比以往更快、更廣泛地進行。

空軍已經嚴重依賴跨五個作戰域的作戰能力——但這些域都將變得非常混亂和具有競爭性。空軍將需要改變他們使用的網絡、系統和流程,以及他們廣泛和基本的工作方式,以便能夠在現代戰場的長度、寬度和高度上思考、戰斗和取勝。多域作戰 (MDO) 為空軍引入新的作戰指揮、控制和作戰管理 (C2BM) 提供了先導,這有望以多種方式從根本上提高在跨多域戰斗空間同步部隊要素和協調效果方面的聯合效率,這在以前不可能實現。

本報告通過將關鍵的作戰范式、挑戰和戰略轉型的推動因素相互關聯,以向新的作戰方式演進,綜合了空軍向多域作戰 (MDO) 過渡的最新觀點

戰略背景

隨著國家競爭再次成為常態,全球競爭正處于新的十字路口。未來的戰略環境將引發新形式的競爭,將包括恐怖組織、叛亂分子、雇傭軍和網絡犯罪分子等非國家行為者在內的敵人聯系起來。對手將在物理和虛擬領域從事合法和非法活動,一方面模糊了和平與戰爭之間的區別,另一方面模糊了本土和遠距離之間的區別。傳統的防御方法將受到可能不承認國界或不遵守國際規范和做法威脅的根本挑戰。

因此,空軍將在一個多極世界中作戰,其特點是持續的低閾值交戰,戰場空間延伸到很遠距離。空軍作為一個在行動中持續活躍的軍種——進行訓練和演習、保障任務或在運輸途中——以保持全天候的任務準備狀態,未來面臨的挑戰尤其明顯。引入多層次和多速度的戰場從根本上破壞了經濟和戰爭的性質,因此空軍將需要加速變革并建立新戰爭方式的能力,使他們能夠在高度復雜和緊張的競爭連續體中贏得未來沖突場景的全部內容,否則就有成為多余的風險。

作戰環境

面對在密集的反介入/區域拒止 (A2AD) 環境中使用先進網絡和武器系統能力的對手,競爭連續體將變得競爭激烈、混亂且受限。隨著空中作戰中心 (AOC)、指揮與控制 (C2) 節點和傳統機載平臺遠離戰斗,空軍執行的全方位保障和戰斗任務將變得更加復雜。因此,空軍將需要新的方法來提高生存能力,并在密集威脅環境中以相關的速度提供效果。空軍將需要變得具有高度適應性,并能夠迅速從協調過渡到同步,以在高速作戰環境中實時超越威脅,不僅在移動資產和人員方面具有敏捷性,而且在至關重要的信息方面也具有敏捷性。

當代威脅發展太快,通過電子手段的連接來應對威脅至關重要,因為無法再在聯絡層面有效協調行動。例如,考慮聯合空中作戰中心 (COAC) 和防空作戰中心(ADOC)并不總是明確定義為總部,可以將作戰 C2 要素在防御性防空和區域防空方面分開。常規和新出現的空中和導彈以不同的方式威脅,因此防御它們通常屬于不同的指揮機構。由于一個威脅概況對于地面指揮官來說可能太大,而對于空戰指揮官來說又太小,因此需要一個無縫集成的多層全域作戰架構來生成共享態勢感知 (SA) 并確保將正確的射手分配給在正確權限下的相應傳入威脅目標。

未來沖突的結果將有利于那些在競爭中獲得信息優勢的空軍,在競爭中各作戰領域被融合在一起,而不是基于優越的武器系統和獨立的能力。新的作戰優勢的釋放將取決于空軍是否有能力加強部隊成員之間的連接和整合,從而使信息共享比以往更快、更廣泛地發生。在這樣做的過程中,為了實現更有力的協調,指揮關系和結構將需要進行調整,甚至為新的戰爭方式重新定義。多域作戰(MDO)為空軍提供了未來新的作戰指揮、控制和戰斗管理(C2BM)的先導,它有望從根本上提高部隊成員的同步性和協調多域作戰空間的效果,這是以前不可能的。

  • “空軍將需要變得具有高度適應性,能夠迅速從協調過渡到同步,以在高速作戰環境中實時超越威脅,不僅在移動資產和人員方面具有敏捷性,而且在關鍵信息方面也具有敏捷性。”

向多域作戰 (MDO) 的過渡

多域作戰(MDO)的概念與聯合和集合作戰的概念不同,因為它提出了在各作戰領域執行基于效果的、同步的和戰術整合的任務,從而使空軍能夠在現代戰斗空間的長度、寬度和高度上思考、戰斗和獲勝。在過渡到MDO的過程中,空軍將需要對他們使用的網絡、系統和流程以及他們的工作方式進行廣泛和根本性的轉變。為了以相關速度運作,各級指揮官將需要獲得通過聯合共同作戰圖景(COP)提供的強大的、不斷更新的SA,以便比對手更好地了解作戰環境。此外,從機密和公開來源的數據和情報流中收集、存儲、分析、融合、分發和可視化信息的能力,以便在盡可能低的層次上更快地做出決策,這對作戰成功至關重要。

但是,如果沒有適當地過濾和管理,同樣可以創造作戰優勢的大量信息也可能使決策過程不堪重負。除了簡單地將每個傳感器集成到網絡中并集成跟蹤數據之外 從多個來源實時共享,必須對持續流向指揮官的數據和信息流進行智能融合和共享,以便只提供與給定任務或作戰要求相關的數據和信息。在一個信息就是力量、信息可以比以往更快、更遠、但也有太多數據和信息需要處理和吸收的時代,防止指揮官和作戰人員面臨信息負擔和認知超載的危險將是至關重要的。因此,需要新的數字解決方案和工具包,利用自動化和人工智能 (AI) 來支持信息可視化,以便更好地理解和改進決策。

  • “在目前的配置中,作戰C2仍然過于人工手動,并且與隨著傳感器和射擊者被合并到一個單一的主網格網絡中而變得可用的大量數據和信息不兼容。”

軍事行動的數字化

信息優勢對于空軍將戰略意圖轉化為及時的作戰和戰術效果,并在現代戰斗空間的流動作戰領域進行協調,將是決定性的。管理、分析、融合、可視化的工具包,以及關鍵的是,更好地理解來自多源情報流的大量信息,將在未來幾年重新定義作戰規劃和執行。空軍將需要利用新興技術來塑造現代戰爭環境的數字層面,因為新的作戰C2可以支持未來戰斗空間所要求的性能水平。

在目前的配置中,作戰C2 仍然過于人工手動,并且與隨著傳感器和射擊者被合并到一個單一的主網格網絡中而變得可用數據大量混亂、信息不兼容。

傳統的 C2 指令、結構和流程可以基于 24 小時周期的決策循環,不足以應對未來的破壞性威脅和預期的行動速度。任何水平的技術進步都不會使傳統 C2 對未來作戰的預期步伐更加有效。人工智能、自動化、增強現實和量子技術為過濾、可視化和幫助理解大量信息提供了新的可能性,而利用大數據處理的數據分析和融合引擎將為個人平臺、能力和決策者帶來新的機會從聯合甚至泛政府的角度將其整合到一個共同的數字環境中。

一個共同的數字環境和作戰云的實現將使任何地點的部隊和用戶都可以訪問相同的數據和信息流,無論是實時規劃還是執行,并且以與執行任務相同的速率。高度適應不斷變化的任務要求的數字工具包將需要在作戰云上隨時可用,并使用軍事證書按需訪問幫助各級做出更好更快的決策。指揮官和作戰人員之間共享通用數字環境的發展將使作戰指揮控制的分散化和空中作戰中心傳統職能的地理點對點分布成為可能。

  • “指揮官和作戰人員之間共享通用數字環境的發展將使作戰指揮控制的分散化和空中作戰中心傳統職能的地理點對點分布成為可能。”

AOC的功能分布

分布式 AOC 可以理解為同時在不同的地方,而不是在一個或另一個地方,它代表了空軍未來作戰方式的游戲規則改變者。空中作戰中心傳統上由空軍從一個擁有重要基礎設施的固定位置操作,以允許接收大量通信和大量多專業人員。這種集中式 C2 模型在過去為空軍提供了很好的服務,但是隨著威脅形勢的演變,從執行作戰 C2 的單個固定位置的概念使得空中作戰容易受到能力越來越強的對手的攻擊,這些對手可以通過動能和非-動力學手段。在任何接收關鍵通信和提供可操作 C2 的集中位置發生自然災害、火災或停電成為潛在單點故障的情況下,同樣存在風險。

點對點分布的AOC將與位于不同地點的高級指揮部更好地保持一致,而在聯盟的情況下,則與世界不同地區保持一致。分布式AOC還將使空軍有可能與更多不同的專業人員聯系起來--在任何特定時間,在一個以上的地方經常需要這些專業人員--以解決復雜的作戰挑戰。空軍將獲得決定性的優勢,最大限度地減少非周期性工作的需要,以便在需要的地方和時間獲得信息,關鍵是要建立冗余,以提高行動的適應性。隨著AOC功能的分布,空軍將有能力迅速適應動態作戰場景中不斷變化的需求,包括C2網絡中任何關鍵節點的潛在損失,使邊緣作戰人員能夠以更加安全和靈活的方式行動。

然而,分布式空中作戰中心架構所承諾的最顯著的力量倍增效應是使空軍能夠無縫地連接到位于不同位置的伙伴要素和能力。將位于不同地點的盟軍和伙伴空中作戰中心虛擬地聚集在一起,將使空軍能夠整合可用的聯軍能力,以便在任何給定時間和地點利用最有效和最致命的空中力量組合。通過以增強力量和提供綜合威懾的方式整合聯軍能力,可以減輕空軍單獨面臨資源或人員壓力的現實和日常挑戰。因此,空軍將更少地依賴單個平臺能力,而更多地依賴于具有集成作戰 C2 的共享能力架構的力量,該架構從根本上優化了傳感器/射擊者的任務和分配。

MDO 中的 C2BM

作為指導任務和加快行動步伐的過程的一部分,通過替換會減慢行動周期(從而降低反應時間)的傳統方法,必須明確授權給每個級別的指揮部,以便確定決策的優先級可能的最低水平。因此,連接到接收數據和中繼命令的敏捷、適應性強和有保障的網絡的單個指揮官應該能夠專門指揮下屬單位的活動。對交付作戰能力的命令進行適當的優先排序仍然至關重要,但未來的挑戰將與誰指揮指揮官有關——尤其是在對多個任務有明顯壓力的情況下 政府部門將被納入 C2 決策過程。即使授權保持不變,集中控制/分布式執行和任務指揮的模式也可能受到挑戰,因此空軍必須更新正式關系和開展業務的方式。

開放式架構、系統體系(SoS) 網絡,專為高速、大容量而設計,在廣泛而分散的用戶群中進行數據交換對于在需要的時間和地點向合適的人提供相關信息至關重要。Link 16 為互連性和互操作性提供了一個通用標準,對聯軍行動仍然至關重要,但即使有一個在其用戶之間全面設計和實施的現代化計劃,其本身也不夠。更強大的作戰 C2 的基本原理推動了聯合全域指揮與控制 (JADC2) 結構和先進戰斗管理系統 (ABMS) 在美國的發展。JADC2 設想將整個部隊的傳感器、射手和支持平臺連接到主網格網絡,以便作戰指揮控制從以服務為中心的架構有效地推進到高度靈活的聯合全域架構。美國空軍打算利用 JADC2 實時融合來自無數不同來源的數據,而 ABMS 打算通過將正確的傳感器連接到正確的射手來感知、理解并允許指揮官比對手更快地采取行動。

在一個沒有任何單一平臺或武器系統本身能夠確保作戰成功的未來,JADC2和ABMS的目的是用其他系統的優勢來系統地減輕單個組件系統的局限性。沒有與ABMS或同等的作戰管理(BM)系統連接的平臺將具有較低的生存能力,并最終成為多余的。JADC2和ABMS是美國在每個戰爭場景中取得戰斗成功的基礎,它們為未來的作戰C2提供了將正確的傳感器連接到正確的射擊者的基礎。開發一個高度可擴展的、完全集成的、具有明確授權的多分類網絡架構,將是實現信息優勢的關鍵,它使指揮官和作戰人員能夠更有效和高效地執行。目前的網絡和系統需要進行現代化改造和調整,以實現更大程度的戰斗空間信息,然而,全面的網絡整合帶來了相當大的技術挑戰,因為各個系統并不總是使用一種共同的語言或順利地相互連接,特別是在涉及盟國和伙伴空軍的多國背景下。

  • “對交付作戰能力的命令進行適當的優先排序仍然至關重要,但未來的挑戰將與誰指揮指揮官有關,特別是在多個政府部門明顯面臨壓力將其納入 C2 決策過程的情況下。”

敏捷和協作戰斗

互操作性是未來戰爭的關鍵,而協同作戰的步驟設想跨所有平臺進行信息交換,而不僅僅是戰斗人員。除了由新的具有指揮能力的戰斗機領導的傳統戰斗機之外,隨著第五代平臺的出現,互操作性將需要擴展到所有平臺,包括遙控飛行器 (RPV) 和自主系統。在強大的聯合任務指揮下,互操作性與綜合規劃和作戰指揮控制將允許加速作戰,以克服具有先進網絡能力和武器系統的對手。將遺留系統調整為單一網格、多域網絡是空軍面臨的最關鍵挑戰,必須進行戰略轉變,優先考慮全面的網絡集成和互操作性以及必要的財務資源、時間和人員。

整合帶來了復雜的挑戰,有時需要比預期更長的時間才能實現結果,正如之前在 Link 16 上采用、適應和實施變化的國家經驗所表明的那樣。空軍必須迫使行業合作伙伴更廣泛地采用數據協議和工程系統的標準化,以便能夠有效和高效地實現未來所需級別的互操作性。同時,空軍必須 打破狹隘的思維方式、過時的數據和信息共享政策以及阻礙他們作為組織利用信息真正力量的文化障礙。軍事背景下與美國前總統羅納德·里根(Ronald Reagan)的話有了新的關聯,他將信息稱為現代的氧氣,因為信息力量是未來戰場上有效作戰的基礎。

將盟軍和合作伙伴的資產、資源和專業知識進一步互連,超出單個固定地點的定位,這將成為空軍在未來沖突中保持競爭力的必要條件。三十年前,可能有二三十人,包括指揮官及其參謀參與作戰計劃、執行和 C2。今天,視頻電話會議和數字應用程序使分布在不同地點和時區的數百名員工的點對點協作和信息共享成為可能。與盟國和合作伙伴互操作性的障礙在邏輯上需要考慮并更緊密地結合在一起 - 旨在確保數字環境得到主動保護和防御的國家網絡安全方法及其警告。依賴網絡空間和在網絡空間中作戰的固有脆弱性將使信息戰在傳統作戰之外占有一席之地。同時,空間領域和量子加密技術的進步將開始通過徹底改變軍事行動中的通信方式來減輕復雜網絡空間威脅的影響。

互操作性和聯盟有效性

互操作性是衡量聯盟有效性的關鍵,并將決定在未來的同行競爭環境中的戰斗成功。在沒有盟友和合作伙伴的幫助下,單獨過渡到全域作戰戰略是不可行的,但從聯盟的角度來看,要實現真正的互操作性,必須對空軍設計和規劃未來能力進行戰略反思。互操作性通常可以通過調整現有的系統而得到改善,但如果要以未來沖突所要求的方式在戰略上推進互操作性,以達到戰斗和勝利所必需的聯盟效力的程度,則需要成為一種采購考慮。

互操作性存在著重要的政策層面障礙,例如,與采購項目的過度分類和軍事系統的轉讓有關。這種對聯盟有效性的障礙在近年來的聯盟作戰活動中已變得很明顯,并促使美國引入新的方法,如國防出口特性計劃,該計劃旨在為優先考慮和追求互操作性的方式帶來范式的轉變。將互操作性考慮納入主要采購項目的初始能力文件的作戰概念(CONOPS),將確保它在未來系統的設計階段得到適當的規劃,并戰略性地納入采購過程本身,而不是作為事后的想法被編入。

美國還將更加強調與盟友和合作伙伴共同開發系統,并以系統的早期出口為目標,這一方面有助于改善整體系統設計和安全性,另一方面也能壓縮開發時間和降低成本。任何空軍都不能假設自己總是擁有最好的技術解決方案和概念,因此,當國際市場上有更優越的替代品時,進口能力將需要更高的優先權。軍事系統的本土開發提供了次要的優勢,如經濟效益的本地化和通過國內創造就業機會來培養高技能的勞動力,但也有一些權衡,如較低的性價比或系統不能與替代品提供的相同水平的性能。

在系統層面上,設備之間的互操作性是至關重要的,但是作戰平臺本身和確保它們的互連性本身并不足以實現互操作性,也不會自動轉化為改善聯盟的有效性。空軍必須通過制定共同的作戰方案和戰術、技術和程序(TTPs)來加強聯盟層面互操作性的概念基礎。空軍共同訓練、合作和培養工作關系的方式是打開未來作戰優勢的關鍵。建立信任需要時間,而作戰層面的互操作性--相對于系統層面的互操作性--是建立在多年的訓練和并肩工作上的,以了解和推進可以共同實現的目標。不可能在危機時期尋找信任,也不可能期望能夠以未來所需的行動水平和速度來運作。

空軍有必要作出新的努力,以改善與關聯部門以及盟國和伙伴空軍的同步和協調。建立一個更強大的傳感器網絡和發展收集、存儲、處理、分析、融合和分享適當安全級別的信息的能力的途徑始于雙邊討論,隨著聯合演習的推進,并隨著從持續努力和互動中獲得的經驗教訓被廣泛實施到培訓、教育和最終的積極行動本身而得以實現。歸根結底,在擴大力量和試圖實現聯盟伙伴之間的綜合威懾方面,信任的概念將比技術因素更重要。盟友和合作伙伴可以成為非常有價值的見解的來源,空軍必須變得更加開放,不斷地與同行分享威脅情況,并保持思想的持續互動,以支持持續改進。

  • "空軍必須通過開發共享的CONOPS和戰術、技術和程序(TTPs)來加強聯盟層面上的互操作性的概念基礎。空軍共同訓練、協作和培養工作關系的方式是開啟未來作戰優勢的關鍵。"

信任與信息共享

在這個時代,信息被視為力量,但只有當它被分享時才會變得真正強大,在評估盟友和合作伙伴之間的信任時,信息共享的方式是衡量有效性的關鍵。人工智能和神經網絡將能夠實時處理和分析目前需要數周時間的大量信息,然而,空軍的思考和反應速度將取決于他們在正確的時間向正確的人提供正確和相關的分類信息的能力。考慮到信息共享的三個基本要素(需求方面的理由;使之成為可能的技術和基礎設施;以及受其支配的政策和規則),理由越來越被認為是合法的,使之成為可能的手段在大多數情況下也是現成的。然而,以父權為框架的政策和信息發布規則與文化障礙相結合,阻礙了盟友和合作伙伴之間及時有效的信息共享,甚至經常是根本沒有。

古老的信息可釋放性政策和僵化的數據所有權文化,限制了實時甚至是歷史信息流向需要的地方。盡管空軍擁有與盟友和合作伙伴更緊密合作的動力,但他們總體上仍然落后于更有效作戰所需的信息共享水平。有效的信息共享的障礙和阻礙可歸因于傳統的模式,然而過去有效的東西不一定在未來有效。并非所有的信息都需要與所有級別和所有項目的人共享,但確保正確的人能夠獲得正確的信息是可能的,一方面,重新設計適用的信息共享政策、規則和分類以消除瓶頸,另一方面,通過硬件和軟件解決方案,降低工業規模的信息共享的操作安全(OPSEC)風險。

從商業部門的成功經驗中可以學到寶貴的經驗,即如何安全地改善企業層面的連接和信息共享,關鍵是與外部合作伙伴的連接和信息共享,從而提高生產力,為股東創造更高的價值。建立新的授權、政策和信息保護程序是必要的,以便讓信息在行動領域之間以及在共享的任務伙伴網絡中的不同安全分類之間安全和無縫移動。空軍將需要促進和實施更強大的信息和數據安全,同時通過與聯合和盟國或聯盟伙伴更好地協調技術和程序來建立一個共同的數據結構。跨作戰領域的信息和數據網絡的可訪問性和安全性將成為重中之重,而信息的完整性、可信度和可靠性則是剩余的問題。

  • "人工智能和神經網絡將能夠實時處理和分析目前需要數周的大量信息,但空軍思考和反應的速度將取決于他們在正確的時間向正確的人提供正確的相關信息的能力。"

網絡空間領域和信息作戰

隨著數字技術和創新的加速作用和采用,空軍的運作方式正變得越來越復雜。然而,機遇也伴隨著風險,因為支持空軍的信息技術和系統本身就成為一種威脅。網絡空間對于彌合現代戰斗空間所跨越的巨大距離至關重要,因此將繼續成為軍事行動中一個永久的、日益突出的要素。然而,大量信息的快速收集、控制和傳播產生了一種新的戰爭類型,即產生了傳統軍事系統必須能夠對抗和防御的具有普遍性的持續威脅。網絡空間和電磁頻譜為信息系統、武器和平臺的運作提供了重要的地形,指揮官的首要考慮之一是需要支配流動的作戰領域,使其盡可能受到抑制和保護,以防止可能帶來區域拒絕問題的攻擊。

網絡保護和通過一切必要手段捍衛網絡空間對軍隊來說是勢在必行的,但未來更重視的是數據和信息資源本身,而不是為它們提供地形的網絡。密碼學的現代化對于實現有保障的安全通信至關重要,但對部隊進行數據保護和信息安全教育是空軍需要解決的一個挑戰。軍隊需要重新培訓組織心態,并制定源自零信任文化的標準操作程序(SOP),以便作戰人員嚴重依賴的信息在所有層面上不斷得到認證和驗證。更廣泛地說,軍隊在網絡空間的主要重點仍將是通過網絡安全軟件和計算機網絡操作來保護C2的物理和電子。

盡管在網絡空間建立交戰規則(RoE)的挑戰仍然存在,但在未來幾年,信息作戰將不可避免地成為與傳統作戰一樣的核心能力。軍隊已經觀察到戰斗之王從火炮過渡到空中力量,空中力量穩步發展,可以在任何時候和任何地方使用。盡管在過去的30年里,空中力量是火力的 "首選",但不確定的是,在未來的30年里,空中力量是否會成為戰斗之王,或者動能能力是否會像其他傳統能力一樣,被更有效、更精確和更經濟的替代品所取代。預測未來總是很困難的,但目前的軌跡表明,非動能能力將最終成為戰斗之王,火力將從硬件過渡到軟件,因為不再需要飛行的效果,因為計算機代碼和遙遠的點擊將變得比動能武器的震蕩效果更具破壞力。

  • "軍隊廣泛需要重新培訓組織心態,并制定源于零信任文化的標準操作程序(SOP),以便作戰人員嚴重依賴的信息在各個層面不斷得到認證和驗證。"

利用空間領域

衛星能夠以最快和最安全的方式將信息傳遞到最底層的指揮部,其數據鏈接對于在高度競爭的環境中同步部隊成員,加速觀察、定位、決定和行動(OODA)的循環,以及在行動前和行動中加強部隊的安全和保障至關重要。

空間領域為全球通信、高空情報、監視和偵察(ISR)以及為保持對空域的控制和執行未來預測的高節奏行動所必需的定位、導航和定時(PNT)解決方案提供無與倫比的覆蓋范圍和持久性。將空間領域納入MDO將釋放出一種力量倍增效應,因為它允許創建跨作戰領域的新網絡,并為分布式聯合規劃和執行建立新機制。隨著傳統的地面和空中指揮要素被推到離戰斗更遠的地方,向空間領域的邁進對于在地面要素和遠程載體之間更廣泛地傳播連接是至關重要的,從而使部隊要素能夠彼此和總部要素之間更理想地運作。

擴大的地球同步衛星群將通過為所有類型的載人平臺、遙控飛行器和自主系統提供連接,使它們能夠一起遠程操作,從而實現一種新形式的作戰C2。隨著目前的限制因素--即計算能力、通信帶寬和太陽能電池板產生的電力--被克服,空軍將通過多種類型的新情報產品和服務呈現革命性的新前景。在未來幾年,利用大數據處理、人工智能和機器學習(ML)來生成、處理、分析和過濾衛星上的大量信息,并自主地向指揮官和作戰人員提供實時的關鍵信息服務將成為可能。空中和太空力量交織在一起,如果沒有所需的最低水平的天基能力,任何向MDO的過渡--設想進入所有作戰領域,但可以說以太空領域為核心--將仍然無法實現。

  • 在過去的三十年里,衛星已經顯示出在分析通信、定位目標位置、生成精確坐標(例如用于瞄準或空中投擲)和打擊后的戰斗評估方面不可或缺的效用,以支持從戰爭到保證任務到戰爭以外的軍事行動(MOOTW)等所有空中行動的規劃和執行。

建立一個軍事空間戰略

進入空間領域的初步步驟側重于發展空間態勢感知(SSA),在推進到天基傳感器和其他能力之前,從地面的雷達和強大的望遠鏡開始。在最基本的層面上,SSA必須允許空軍評估發射,監測衛星和運載火箭重返大氣層,跟蹤軌道上的衛星并提供潛在碰撞的預警。從這一初步步驟開始,需要由地面站、空間飛行器和通信鏈路組成的空間基礎設施,而作戰效果的提供則取決于專門的空間工作人員、操作人員及其工具包,這些因素綜合起來考慮,有可能消耗大量的財政資源。

空軍需要發展主權控制的空間能力的方法,這些方法既要有成本效益,又要有靈活性,例如插入硬件和軟件更新。提供即插即用解決方案的商業現成(COTS)技術和納米衛星--其開發成本相對較低,并能以低成本迅速復制--降低了進入空間領域的門檻,并將在允許空軍以必要的速度前進方面發揮重要作用,同時,越來越多的商業衛星運營商能夠有競爭力地為軍事行動提供帶寬和其他關鍵產品。

然而,空間領域的物理復雜性使得任何空軍或任何國家發展空間力量的相關技術復雜性和成本負擔本身完全不現實。空間領域構成了空間中較大和較小的軍事行為者的需要--無論大小--密切協作,甚至共同發展空間軍事力量。對空軍的要求是與盟友和伙伴協調步驟,無論他們是已經有了既定的程序和方案,還是處于啟動階段,對于利用空間領域為軍事行動提供的真正潛力將是至關重要的。

政府間、商業和研究伙伴關系將需要構成軍事空間戰略的基石,以便有可能從大量的現有知識中獲益,并應用從既定的空間行為者和遺留計劃的經驗中獲得的教訓。應用實驗對于空軍培養專業知識和能夠更迅速地確定能力差距和優先事項非常重要,當與盟友和伙伴合作推進時,可以大大簡化空間能力的開發周期,并為擴大長期的共享利益提供基礎。

通過戰略協調,資源單獨緊張的盟國和伙伴國空軍將能夠把他們的重點限制在建立具有利基能力、機制和軌道的小型衛星星座上,以便以后匯集起來,合并成更大或超大的星座。盟友和合作伙伴之間形成的超大型衛星星座有望提供一個更加多樣化和強大的共享能力架構,否則是無法實現的,關鍵是要建立冗余,以防止突然失敗或失去服務。建立冗余是必要的,因為在未來十年,新的空間行為者和空間威脅的引入使空間領域不僅更加擁擠,這本身就帶來了重大的新風險,而且還首次出現了軍事競爭。

  • 作為通常負責領導軍隊進入空間領域的軍種,當空軍開始考慮發展空間足跡和作戰能力時,眼前的挑戰是制定能夠在預算限制內和以相關速度提供需求的方案。

  • "盟國和伙伴之間形成的超大型衛星星座有望提供一個更加多樣化和強大的共享能力架構,否則是無法實現的,關鍵是要建立冗余,以防止突發故障或服務損失。"

專用太空指揮部

通過將天基能力分布在一個與盟國和伙伴共享的更廣泛的空間架構中,空軍將能夠從更多樣化的能力套件、更高的可用性和全球安全通信的延伸中獲益。隨著天基能力向盟國和伙伴之間共享的架構發展,控制目前被隔開的衛星的地面站將需要互聯并更接近AOC,以改善C2的決策。由于空間資產為民用和軍用用戶提供產品和服務,然而空間領域的使用使作戰C2變得復雜,可能需要其他政府部門參與傳統上由軍事指揮官負責的決策。

軍事指揮官很可能在特定情況下優先考慮或在空間領域的正確時間作出反應的能力減少或受到限制。在某種程度上,在可能的情況下插入的常設協議,可能會澄清如果向另一用戶提供的服務受到軍事行動的影響而需要遵循的具體程序。傳統的C2周期、程序和結構是為了對實體單位行使權力,而空間領域則側重于獲取和傳輸數據和通信以實現效果,需要不同的考慮。因此,一個專門的軍事空間指揮部是必要的,以滿足居住在各兄弟部門、其他政府部門以及外部盟友和合作伙伴的空間工作人員之間所需的巨大的整合和協調程度。

空軍在提供解決方案以有效利用空間進行多域作戰方面發揮著至關重要的作用,并且通常將負責從國防角度領導、管理和培育空間--例如在英國、澳大利亞和荷蘭,其空軍最近已經建立了初步的空間指揮部。一旦空軍建立了初步的操作能力,空間領域的C2結構和程序將隨著新框架的建立而發展,以產生綜合的空間領域意識,捍衛主權、盟國和伙伴的空間能力,并全面推進軍事空間行動、計劃和能力。一個專門的空間指揮部除了使可能沒有共同愿景的姐妹部門在空間領域的使用上保持戰略一致,甚至沒有充分認識到它的潛力外,還對培養空軍多領域行動所需的新的專業空間工作人員和專業知識的骨干隊伍至關重要。

  • "傳統的C2周期、程序和結構旨在對物理單位行使權力,而空間領域則側重于獲取和傳輸數據和通信以實現效果,需要不同的考慮。"

吸收新興技術和利用創新

為了使空軍有能力在各作戰領域進行思考、戰斗和取勝,幾乎所有的遺留系統都需要升級,而且空軍需要提高他們在面對快速技術進步時吸收有任務能力的技術的能力。隨著在采購周期的關鍵決策點上做出判斷的挑戰加劇,空軍采購規劃人員必須走一條鋼絲。在追求提供革命性能力的新解決方案、購買成本較低的商業現成技術(COTS)以彌補能力差距或試圖升級遺留系統之間做出選擇將變得更加微妙。在投入使用的新系統和升級遺留系統之間取得適當的平衡將被新系統的挑戰所加劇,這些新系統往往無法迅速投入使用。

為了滿足未來的作戰要求并保持機動自由,遙控飛行器和自主系統在多領域的戰斗空間中發揮著重要作用。人們普遍承認,無人駕駛和自主系統反映了未來的空中力量,但是空軍仍然傾向于主要從載人平臺和系統的角度考慮問題。對載人威脅和平臺的傳統關注導致了訓練和模擬的發展,TTPs甚至C2流程都是圍繞著提高載人系統對抗載人威脅的能力而設計的。空軍必須在載人、遙控和自主系統方面進行更全面的思考,其中人工智能具有巨大的作用,以確保它們得到適當的考慮,并適當推動對未來威脅、能力發展、培訓、實戰飛行和C2本身的思考。

下一代空域和戰斗管理將需要大數據處理和人工智能來擴展人類的決策空間,同時也有一個潛在的需求,即空軍能夠依靠快速軟件開發來提供基于云的服務解決方案,通過認證的軍事證書安全地訪問。人工智能的最大挑戰是與它的使用相關的控制水平。出于道德、法律和安全的原因,完全不對人工智能施加任何控制是不可行的--然而,施加人類控制超過一定程度,就會有效地減慢其旨在加速的決策過程。目前,無論是在駕駛艙還是在C2中心,人工智能都需要面向為決策者生成和提供選擇,但隨著作戰周期的加快和戰爭的自動化,它的作用將越來越大。

建立快速能力辦公室可能有助于解決采購挑戰,為關鍵任務的前線需求提供更快的周轉,然而,盡管有可能實現快速采購,空軍必須確保他們能夠在沒有特定系統的情況下通過產生開箱即用的解決方案,將現有技術與人類的洞察力和創新相結合。世界上最具創新精神的組織都能有效地利用集體天才的力量,而空軍必須更好地通過培養有利的程序、伙伴關系和心態來培養創新文化,直至最低層。思想沒有等級之分,當空軍領導人創造出創新蓬勃發展的組織環境時,基層人員或非入伍軍官可以成為解決行動挑戰的重要媒介和催化劑。通過扁平化組織,減少等級之間的縱向距離和部門之間的橫向距離,空軍可以實現一個更深入參與的員工隊伍,以更好地收獲創新的好處。

為了提高技術適應性,空軍必須使用通用的開放式架構開發未來的系統和數字解決方案,并更好地將操作人員和最終用戶與開發系統和工具的工程師和技術團隊以及負責采購和維持決策的辦公室聯系起來。通過迭代開發系統和工具來實現更深層次的合作,與操作人員建立共同的所有權,并使修訂工作能夠即時進行。用戶的直接、持續的參與將提高標準化程度--如圖形用戶界面--支持操作人員的培訓,并能確保服務成員為成功做好準備。與工業伙伴和學術界的伙伴關系將對壓縮系統從構思到原型的開發周期起到關鍵作用,確保更快的失敗途徑,并使空軍在技術上的適應性更強。

促進創新文化

前進的道路

空中力量仍然是今天動能效應和空運的最具決定性的能力,但空軍領導人必須確保空中力量在2030年及以后仍然具有相關性。空軍已經嚴重依賴在五個作戰領域的行動能力--然而這些領域都將變得非常混亂和有爭議。一系列的安全挑戰已經加大,變化的速度也在增加,因為潛在的威脅在破壞性技術武器化的推動下加速。空軍將面臨的挑戰是為潛在的安全損失找到解決方案,并保持他們在未來受限和退化的作戰空間繼續作戰的能力。為了變得更有生存能力、更靈活和更有彈性,以威脅為中心的聯合反應將是至關重要的,空軍必須重新定義他們如何與兄弟部門、盟友和合作伙伴進行合作、共存和競爭。空軍將需要在內部變得更加互聯互通,并與姐妹軍種、盟友和合作伙伴一起,在多領域的整合中取得成功,并在未來延伸的戰斗空間中提供協調的效果。

雖然世界各地的空軍確實無法在單一領域充分發揮優勢,更不用說在多領域背景下,但從過去的經驗中可以學到豐富的教訓。歷史上充滿了破壞性的挑戰,空軍必須制定戰略來推動執行MDO所需的轉型變化。這種轉變必須從擴大演示開始加速,以連接整個作戰領域的傳感器、射手和部隊要素。MDO范式廣泛要求平臺和專業人員同時支持各種各樣的作戰要求和聯合指揮官的連接。因此,在向MDO過渡的過程中,人的因素將比技術更具有決定性,如果要實現全面的網絡整合和戰斗云在軍事行動中的實際應用,必須更新培訓、發展和領導人員的方法以反映新的現實和戰爭方式。

  • 空軍需要變得能夠利用流動領域,有效地結合航空、空間和網絡空間,在全球舞臺上采取戰略行動(或發出信號)--在范圍和速度上有更多的選擇和最小的政治風險。

  • "為了變得更有生存能力、更靈活和更有彈性,以威脅為中心的聯合反應將是至關重要的,空軍必須重新定義他們如何共同運作、共同存在并與兄弟部門、盟友和合作伙伴競爭。

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