亚洲男人的天堂2018av,欧美草比,久久久久久免费视频精选,国色天香在线看免费,久久久久亚洲av成人片仓井空

北約成員國面臨的日益復雜和技術先進的威脅環境繼續增加,特別是爆炸裝置和武器所帶來的威脅。北約對手選擇的這些武器繼續主導著現代戰爭,它們造成的傷害可能是復雜和災難性的。通過一個綜合的計算模型框架,對潛在的威脅及其可能的緩解和/或醫療進行端到端的表述,將為北約成員提供更好的作戰能力,這也是本RTG的范圍。

在過去的25年中,計算模型對爆炸威脅的預測和防護設備及系統的性能產生了重大影響。這些仿真結果表明,全面的、全人類的爆炸效應建模能力可以為北約國家提供應對快速出現的爆炸威脅的能力,并為訓練和戰斗場景創造更安全的環境。為了解決這些方面的建模與仿真問題,北約人因和醫學小組成立了北約HFM-270研究任務組(RTG),"爆炸相關威脅造成的人類死亡、傷害和損害的建模與仿真框架"。HFM-270研究工作組由來自10個國家的22名指定成員組成。該小組代表了醫療、作戰和物資開發界,以及不同的學科,包括工程、生物科學和醫學。

RTG的首要目標是利用參與國以前的、正在進行的和計劃中的爆炸傷害生物醫學研究和計算模型工作,開發一個概念化的計算模型框架,能夠提供威脅到結果的模型和仿真爆炸對人類的影響,以支持快速開發、測試和為軍人提供有效的保護設備。

這個RTG的第一項任務是對建模與仿真進行深入審查。研究人員處理的關鍵特征被記錄下來,并確定了開發基于模擬方法的局限性。注意到的三個主要缺陷是:a)模擬模型中缺乏端到端的連接和連續性,以解決利用技術的戰斗傷害;b)對這種模擬至關重要的材料模型不充分和不完整;以及c)基于必要的實驗數據的模型驗證有限。在本報告中,這些發現被用來創建一個端到端--從威脅到臨床診斷--的建模和仿真框架,并以實例說明北約成員如何在實踐中實施這樣一個框架。這個框架可以被北約成員國零散地或整體地應用于確定研究需求和執行項目,以提高科學和技術能力,從而使北約對其對手具有優勢。該框架還可以被用來評估新的威脅、新的科技工具和新的保護系統,以確定其有效性。最后,該框架還可以支持北約成員國未來爆炸相關研究的計劃性發展的科學和技術需求。

1 引言

1.1 背景

隨著北約的對手開發和使用越來越復雜的武器和戰術,軍事威脅環境正在迅速演變并變得更加復雜。然而,這種日益復雜和技術先進的威脅環境并沒有削弱爆炸裝置和武器所構成的長期和持久的威脅,這些武器的復雜程度從低到高,因此很可能是對手的首選武器。爆炸裝置和武器繼續主導著現代戰爭,它們造成的傷害可能是復雜和災難性的。

爆炸裝置造成的傷害的復雜性和嚴重性帶來了重大的傷害預防、治療和康復挑戰。在 "與爆炸有關的傷害 "或 "爆炸傷害 "的總標題下所包含的傷害類型、損傷和病理結果是多樣和廣泛的,從穿透性碎片和創傷性截肢造成的出血到爆炸超壓造成的內臟傷害,再到鈍性沖擊傷害和燒傷。此外,有證據表明,爆炸暴露與其他病理結果,如輕度創傷性腦損傷之間可能存在關聯,這需要進一步研究。克服這些挑戰需要不同的醫學界和非醫學界,以及同樣不同的科學、醫學、工程和操作學科的協調努力。

應對快速發展的爆炸威脅環境,需要一個靈活和精簡的方法來設計、測試和部署北約部隊成員在騎兵和非騎兵行動中的爆炸防護設備。計算模型工具可以支持這種敏捷和簡化的方法,提供預測人類對新出現的爆炸威脅的反應的能力,并在虛擬環境中快速設計和測試新的保護概念,從而增加有希望的概念的數量,減少需要昂貴和耗時的開發和實彈測試的原型的數量。最終,這些計算建模工具有可能極大地加速向軍人提供有效的防爆設備。

認識到計算建模的價值,以及全面的、整體的人體爆炸效應建模能力對北約國家應對快速出現的爆炸威脅的能力的潛在影響,北約人因和醫學小組成立了北約HFM-270研究任務組(RTG),題為 "爆炸相關威脅造成的人類死亡、傷害和損傷的建模和模擬框架"。HFM-270工作組由來自10個國家的22名指定成員組成。加拿大、法國、德國、荷蘭、以色列、南非、瑞典、土耳其、英國和美國。這些RTG成員代表了不同的醫療、作戰和物資開發團體,以及不同的學科,包括工程、生物科學和醫學。

RTG的首要目標是利用參與國以前的、正在進行的和計劃中的爆炸傷害生物醫學研究和計算模型工作,開發一個概念化的組件計算模型框架,能夠提供爆炸對人體影響的威脅到結果的模型和模擬,以支持快速開發、測試和為軍人提供有效的爆炸防護設備。

本報告描述了RTG在其三年任期內的活動,并記錄了RTG的方法、結論和建議。

1.2 北約以前的活動

本RTG的工作是2011年HFM-207專題討論會 "在整個軍事科學領域對爆炸傷害的調查 "和2013-2016年HFM-234 RTG "爆炸暴露的環境毒理學 "的邏輯后續。傷害指標、建模、方法和標準"。以前的這些活動認識到采用多學科方法解決爆炸傷害問題的重要性,并強調了生物醫學上有效的爆炸傷害計算模型的潛在價值,這些模型在解決爆炸傷害、預防和治療方面的挑戰時,包含了生物力學和生理學反應。

HFM-207研討會的主要建議之一是探索爆炸、人類生理學、生物力學和毒理學的計算模型的相關性和價值,使用經典的毒理學問題解決方法來解決爆炸傷害問題,其中傷害的病因需要了解劑量、劑量的傳遞機制和劑量反應終點。換句話說,利用計算模型來描述爆炸威脅、威脅與保護系統的相互作用、保護系統與人的相互作用、人的最終爆炸負荷或爆炸劑量,以及人對所受劑量的反應范圍,從損傷到傷害,再到死亡。

同樣,HFM-234RTG認識到了計算模型的潛在力量,并在最后的技術報告中用了整整一章來討論使用計算模型來解決理解爆炸傷害機制方面的挑戰。該小組強調了制定爆炸傷害緩解戰略的迫切需要,并建議計算模型可以提供一個框架,以了解傷害機制,指導實驗測試,解釋數據,并促進有效保護設備和治療方法的發展。

1.3 概念與范疇

1.3.1 定義“計算建模框架”

RTG的第一項任務是在成員之間建立對 "計算建模框架 "這個術語的共同理解,這個術語可能有些模糊和混亂。為了更好地概念化這個術語,小組同意用普遍理解的 "黑盒"的概念來比喻這個框架。使用黑匣子的比喻,計算模型框架將描述騎兵和非騎兵作戰環境中的威脅情景的輸入數據轉換為有意義的致命性、傷害和損傷的輸出預測。這些預測可能對許多社區具有重要價值,用于各種目的。例如,醫學界可以使用這些預測來進行武器系統的健康危害評估,以確定和減輕或消除對使用武器系統的軍人的潛在健康風險。物資開發界可以使用這些預測來指導新的爆炸防護設備的設計和測試,包括個人防護設備和戰斗平臺乘員防護系統。而且,測試和評估團體可以使用這些預測來評估戰斗平臺,如車輛、船舶和飛機的虛擬生存能力測試中的乘員生存能力。這個框架的 "黑盒"比喻如圖1-1所示。

圖 1-1:框架“黑盒”性。

繼續黑盒的概念,RTG成員認識到,沒有一個計算模型可能執行所有必要的功能來實現歸屬于黑盒的能力。更有可能的是,該框架將包含許多類型的交互模型,其中一個模型的輸出作為另一個模型的輸入。回到黑盒的比喻,各個模型和模型之間的相互作用可以通過揭開黑盒“蓋子”來實現,如圖1-2所示。

圖 1-2:取下蓋子的“黑盒”。

圖1-2說明了兩個重要的概念。首先,它強調了為提供該框架的綜合建模能力所需的模型的多樣性。需要的模型類型包括描述生物力學、病理生理學、特定器官損傷、身體負荷和身體姿勢等,僅舉幾例。第二個同樣重要的概念是確定一些關鍵模型不存在。這個概念在圖中以包含問號的齒輪來說明。RTG成員同意,如果要實現框架的最終能力,確定現有的模型以納入框架與確定必須填補的空白同樣重要。RTG主席在每次RTG會議開始時都會回顧這個黑盒子的比喻,以幫助維持RTG成員之間的共同理解和關注。

1.3.2 確定框架的能力范圍

在對計算模型框架及其所需能力達成共識后,RTG成員的下一個任務是對該框架所要解決的爆炸傷害的范圍達成共識。成員們同意使用美國國防部(DoD)指令6025.21E中的 "爆炸傷害 "的定義,2006年7月5日,主題為 預防、減輕和治療爆炸傷害的醫學研究,該指令是將醫學研究協調責任分配給國防部爆炸傷害研究執行機構的管理指令。如圖1-3所示,這個定義包括了因暴露于威脅性爆炸武器以及北約成員國使用的產生爆炸的武器系統而可能導致的廣泛的傷害,并被分為五類:初級、二級、三級、四級和五級。第2章描述了爆炸產生的可能造成傷害的物理現象。RTG成員同意,該框架必須能夠處理圖1-3中描述的整個爆炸機制和傷害。為了與RTG的總體目標保持一致,成員們還認為該框架必須能夠預測人類對爆炸威脅的全部反應,包括所有類型的爆炸威脅情況下的致命性、傷害和損傷。

圖1-3:爆炸裝置造成的傷害分類法,改編自美國防部指令(DoDD)6025.21E。

1.4 RTG目標、工作計劃和可交付成果

1.4.1 目標

2016年10月5-6日,RTG成員在法國巴黎塞納河畔諾伊夫的北約科技組織(STO)合作支持辦公室(CSO)舉行了首次會議。啟動會議的目的是審查技術活動說明(TAD),并制定工作計劃(PoW),指導RTG在其三年任期內的工作。

技術活動說明指出,RTG的目標是利用以前的、正在進行的和計劃中的爆炸傷害生物醫學研究和計算建模工作,在參與國之間建立一個框架,將科學信息轉化為能力,對與爆炸有關的各種威脅的人類致命性、傷害和損傷的機制進行建模。TAD進一步指出,擬議的RTG還將制定框架,以建立和評估有效的系統,防止這些與爆炸有關的威脅。

在RTG的三年任期內,TAD中所述的總體目標變得更加完善和集中。成員們重申的目標是開發一個具有組件計算模型的概念化框架,能夠在所有爆炸威脅環境中提供從威脅到結果的建模與仿真(M&S)。該框架將使M&S能力成為可能,通過在虛擬環境中快速開發和測試新的爆炸防護概念來應對預期和新出現的爆炸威脅。這種能力可以大大減少開發、建造和實彈測試爆炸傷害防護設備原型所需的時間和成本,并加速向北約成員國提供有效的爆炸防護設備。此外,它還可用于戰爭演習,通過預測傷亡人數和類型來評估爆炸威脅,從而滿足部署醫療資產的要求。RTG成員還承認并強調了所設想的框架的獨特性,因為它反映了RTG成員所代表的不同社區和學科的知識、觀點和需求。

1.4.2 工作計劃

在對RTG的目標達成共識后,RTG成員制定了一個有5個具體目標的工作計劃(PoW):

  1. 確定計算模型框架的要素。

  2. 確定現有的、正在進行的和計劃中的模型、數據庫,以及每個要素的傷害標準。

  3. 制定評估標準,將模型納入該框架。

  4. 找出沒有合適模型的空白點。

  5. 制定框架(模型的整合)。

1.4.3 可交付成果

在確立了RTG的目標之后,成員們制定了七個具體的可交付成果,這些成果是小組在整個三年任期內的工作重點。這些成果包括:

1)計算建模能力的框架,可以預測所有作戰場景中所有爆炸威脅對人類的致命性、傷害和損害。

  1. 參與國中與該框架相關的現有模型和建模能力的動態庫。

  2. 實現該框架全部能力所需的建模能力的差距。

  3. 建立在HFM-234 RTG中創建的爆炸傷害研究術語綜合詞典基礎上的建模和仿真術語綜合詞典。

  4. 新的HFM RTG的TAP,它將建立在HFM-270的基礎上,為實施該框架制定標準化和驗證標準和方法。

  5. 在同行評議的文獻中發表關于HFM-270 RTG工作的出版物。

  6. 北約的最終技術報告,描述框架、現有模型和建模能力的動態資料庫、建模能力的差距、建議,以及作為附錄的綜合字典和TAP。

1.5 方法

1.5.1 會議時間表

認識到這個RTG的雄心勃勃的目標,RTG成員認識到有必要每12個月舉行三次面對面的會議,以促進完成PoW和發展可交付成果。一些成員自愿主辦會議,但他們需要與各自的組織協調,以確認他們對主辦會議的承諾。成員們同意,會議一般將持續三天。鑒于RTG的多學科組成,成員們一致認為每次會議都應該包括主題專家(SMEs)的發言,以使RTG成員對計算建模、生物醫學研究和醫學中與本團隊整體工作相關的關鍵概念建立共識。RTG成員一致認為,中小企業將被邀請作報告,但不會了解RTG成員之間的后續討論。RTG成員還同意,主辦會議的國家將負責中小企業的旅行費用。如果主辦國提出要求,北約科技組織CSO將提供資金支持中小企業的旅行;然而,沒有任何成員國行使這一選擇權。除了面對面的會議,成員們同意在每次面對面的會議中間通過WebEx或電話會議舉行一次虛擬會議。不幸的是,時區差異和成員的可用性使這些虛擬的中間會議很難持續舉行。成員們還同意最大限度地利用 "科學連接 "網站進行信息共享和文件開發。在啟動會議上商定的會議時間表見表1-1。

表1-1: 工作計劃、時間表和里程碑。

1.5.2 會議形式

每次會議開始時,RTG主席都會回顧RTG的目標和成果。他回顧了美國國防部指令6025.21E中對爆炸傷害的定義,指出該框架應考慮與爆炸有關的傷害和傷害機制的整個范圍。他回顧了黑匣子的比喻,認為計算模型的框架能夠預測所有爆炸威脅在所有威脅環境下的人體致死率、傷害和損傷情況。他強調,RTG的主要目標是制定框架,確定和評估現有的計算模型以納入該框架,并確定不存在必要模型的差距。

在主席的介紹之后,RTG成員回顧了上次會議的行動項目的狀況,然后開始著手處理PoW中會議時間表中描述的具體任務。會議還包括由東道國安排的相關中小企業的介紹。此外,每次會議通常包括參觀東道國的爆炸傷害研究設施,以幫助RTG成員對每個國家的研究興趣和能力達成共識。最后,每次會議結束時都會對分配的任務以及下次會議的計劃和目標進行審查。

1.5.3 工作組

RTG成員成立了三個工作組(WG),專注于PoW中描述的具體交付成果。詞典工作組的任務是在HFM-234 RTG開發的爆炸傷害研究術語綜合詞典的基礎上,開發常用計算建模和模擬術語的綜合詞典;出版物工作組的任務是確定并指導RTG的工作在適當的同行評審期刊上發表;以及TAP工作組的任務是為HFM-270后續RTG起草一個TAP,為該框架制定標準化和驗證標準及方法。

1.5.4 完成目標的方法路徑

以下段落簡要介紹了RTG為完成PoW中所述的五個目標所采取的邏輯和方法。以下各章將詳細描述這一方法。

1.5.4.1 識別計算建模框架的元素

RTG成員認識到,開發計算模型框架的首要任務是確定框架的基本要素。為此,成員們定義了一個事件鏈,定義了該框架的總體能力的邊界,以提供所有爆炸威脅環境中人類致命性、傷害和損傷的威脅到結果的建模和仿真(M&S)。事件鏈從爆炸威脅情景開始,最后以描述人類反應的結果參數結束。成員們利用這個事件鏈和HFM-234 RTG開發的爆炸傷害毒理學框架,開發了一個包含計算模型框架元素的矩陣,然后應用一個簡單的爆炸場景例子來測試這些元素的邏輯性和完整性。

進一步的討論導致將各個元素歸類為相互作用的模塊,其中一個模塊的輸出可作為另一個模塊的輸入,對一個模塊的改變可調制或改變另一個模塊的輸出。

第五章詳細討論了該框架的元素和模塊。

1.5.4.2 確定現有的、正在進行的和計劃中的模型、數據庫,以及每個要素的傷害標準

RTG 的下一個任務是對參與國進行調查,以確定與該框架相關的現有模型和建模能力。為了完成這項任務,RTG 開發了一個全面的調查工具,每個成員都用來調查他們國家的模型和建模能力。第四章詳細討論了RTG為識別現有模型和建模能力所做的努力。

1.5.4.3 制定將模型納入框架的評估標準

在確定了現有的模型和建模能力后,RTG 制定了評估這些模型和能力與框架相關性的標準。專家組成員不厭其煩地回顧和總結了描述所確定的模型和建模能力的相關發表的論文,然后使用評估標準來確定模型在矩陣中的位置。這些總結將作為模型和建模能力動態庫的基礎。

1.5.4.4 找出沒有合適模型存在的差距

基于對建模和仿真的深入審查,我們注意到了三個主要的缺陷。第一個限制是模擬模型中缺乏端到端的連接和連續性,無法利用這些模型和模擬技術進行損傷預測并提出臨床治療方案。第二是這種模擬所必需的材料模型的不充分和不完整。第三,所有的模型都只提供了有限的實驗數據驗證,因此表明還需要做更多的工作,以利用這些模型對傷害和臨床治療的新威脅進行鏈接、端到端的預測。

1.6 結論

一個全面的、對人類健康影響和后果的威脅的計算模型能力可以支持一個靈活和簡化的方法來設計、測試和為北約成員國提供爆炸防護設備;然而,這種能力目前并不存在。這個RTG的三年努力產生了一個計算模型框架,為發展這種能力奠定了基礎。該框架提供了一個全面的邏輯結構,在這個結構中,各個模型可以相互作用,以產生所需的威脅到結果的建模能力。該框架是獨特的,因為它反映了RTG成員所代表的不同社區和學科的知識、觀點和需求,并提供了一個端到端的威脅模型與人體和防護設備模型、傷害模型和臨床診斷和治療模型及知識庫的連接。

1.7 建議

每個國家在規劃未來計算建模工作的投資時,都應考慮本RTG所確定的差距。應該指定一個國家和組織來維護和更新參與國中與該框架相關的現有模型和建模能力的動態資料庫。

RTG建議,每個北約國家在規劃未來的計算建模工作投資時,應考慮本RTG所確定的差距。另外,每個國家以及像北約這樣的組織可以指定資源來維護和更新與框架相關的現有模型和模擬能力的動態庫。該框架和儲存庫可以成為高級研究、基于軟件和硬件的產品開發的資源,推動相關領域的科學發展,并更好地減輕參與國的作戰人員的爆炸傷害。使用有充分記錄的實驗結果的數據來驗證這些模型,應該是未來研究的一個關鍵期望,以便這些模型能夠被納入這里提出的框架中。

付費5元查看完整內容

相關內容

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

1 引言

確保信息和武器系統免受網絡威脅是美國國防部及其盟國合作伙伴的一個重要目標。了解這些系統在現實操作條件下的端到端性能,包括網絡干擾,對于實現任務目標至關重要。在不利的操作條件下,識別和減輕操作性能的不足,可以為我們的防御能力提供重要價值,并直接拯救生命。

作為一個說明性的例子,我們考慮聯合全域指揮與控制(JADC2)系統。JADC2從根本上依靠通信和網絡來包含、提取和傳播時間敏感的、與任務相關的信息,以決定性地戰勝對方的部隊。未來的沖突很可能涉及到試圖破壞對JADC2通信和高度復雜的武器系統的可靠運行至關重要的信息系統。破壞已經是潛在對手部隊的一種能力,并將蔓延到與他們結盟的次要威脅。JADC2綜合網絡和動能戰場的復雜性要求訓練、分析、測試和評估部門充分考慮到網絡操作退化和/或利用網絡漏洞對整體任務結果的潛在影響。這促使人們對工具、技術和方法進行大量的持續研究和開發,以評估一般軍事系統,特別是作戰系統的網絡彈性(復原力)。

戰斗系統之間的復雜性和相互依賴性以及它們之間的聯系使目前的彈性分析方法變得復雜。例如,假設故障是隨機的硬件故障,那么與網絡中的單點故障相關的風險可以通過冗余的組件來緩解。然而,一個未被緩解的網絡漏洞也可能導致冗余組件出現相同的故障。即使組件本身沒有漏洞,成功干擾數據交換時間的攻擊,例如通過加載數據總線,也可能導致作戰系統性能下降。同樣,通過延遲的、間歇性連接的、低帶寬的環境建立通信聯系,可能需要使用多跳來轉發信息,這增加了對中間人攻擊的敏感性。

還有一種情況是,武器系統的網絡漏洞不一定是任務漏洞,因為利用該漏洞可能會也可能不會影響實現任務目標所需的整體系統能力。為了保證任務免受網絡威脅,武器系統的網絡彈性必須在現實的戰術環境中進行評估,以便。

  • 預測潛在的網絡攻擊對具體任務的影響。
  • 分析任務背景下的替代緩解策略。
  • 訓練作戰人員有效應對對手為破壞動能任務而動態部署的網絡工具、戰術和程序(TTPs)。

使用虛擬機(VM)的傳統網絡靶場是網絡系統的最高保真表現,因為它們不僅虛擬了通信協議,還虛擬了操作系統和應用程序,因此在這些模塊中發現了漏洞。因此,網絡范圍經常被用于網絡攻擊和防御評估和培訓。然而,虛擬機往往需要大量的硬件足跡來模擬大型網絡,并需要大量的時間和人力來配置特定實驗的范圍。這種類型的網絡范圍受到以下額外的限制:

  • 表現戰術、5G、衛星和其他無線網絡以及適當的網絡和電子戰(EW)攻擊載體的能力有限。
  • 在產品生命周期的設計階段,支持分析的能力有限。
  • 難以表現替代性作戰環境以及與動能戰領域的整合。

在本文的其余部分,我們從以任務為中心的角度研究了使用網絡數字孿生來提高軍事(戰斗)系統的網絡彈性。網絡數字孿生依靠高保真模擬和仿真來對物理系統進行建模,并在可移植性、可擴展性、對無線網絡和通信進行建模的能力以及支持整個產品開發周期的網絡分析方面提供好處。我們還提出了一組用例,說明數字孿生在不同系統的網絡彈性評估中發揮的作用。

將基于虛擬機的網絡范圍與網絡數字孿生體相結合的網絡框架,可以為調查各種戰術系統的網絡彈性和脆弱性提供一個理想的平臺。

2 網絡數字孿生

"數字孿生"利用系統的高保真軟件模型,以高效和全面的方式支持復雜系統和系統中系統的分析、測試和生命周期管理。數字孿生體從多個來源不斷學習和更新自己,以代表物理系統的近實時狀態和運行條件。這些來源包括傳達其運行狀況各個方面的傳感器數據;人類專家,如具有深刻和相關領域知識的工程師;數字孿生體可能是其中一部分的更大的物理系統和環境;以及連接的人工智能和機器學習(ML)系統。數字孿生還可以整合來自過去操作的歷史數據,將其納入數字模型。

網絡數字孿生體是一個通信網絡的數字孿生體,它使用實時數據來實現整個生命周期的理解、學習和推理。網絡數字孿生體使用網絡模擬和仿真,但與之不同的是,它通過傳感器輸入和上下文信息保持當前的網絡狀態,并能在其生命周期內不斷學習和更新模型。

通過相應的物理系統從設計到部署的演變,數字孿生體還可以作為一個權威的真相來源(ASOT)。通過在系統設計的早期階段構建網絡數字孿生,也許通過利用基于模型的系統工程(MBSE)工具和方法,系統設計者和開發者可以保持從最初的系統規范到最終部署的系統的需求流的跟蹤,并保持在整個產品生命周期中如何修改或增強需求的文件跟蹤。特別是,數字孿生可以直接連接產品生命周期的系統設計和系統測試階段。具體來說,網絡漏洞和緩解策略可以被評估和跟蹤,從系統設計階段開始,經過各個階段的完善和發展。這種方法可以極大地提高已部署系統對網絡威脅的整體復原力。

我們注意到,即使在相應的系統被部署后,數字孿生體仍然是有用的。特別是,通過構建多個替代系統配置,并選擇能夠提高運行性能的配置,以滿足包括網絡彈性在內的關鍵性能措施(MOPs),孿生體可用于監測和持續改善運行系統的性能。

以下是網絡數字孿生的一些關鍵屬性,以支持其用于評估軍事系統的網絡彈性:

保真度。網絡數字孿生體必須以足夠的保真度捕捉系統通信基礎設施的具體配置、拓撲結構、流量負載和動態,以便該模型能夠準確地再現物理網絡的行為。系統行為的例子包括具有不同服務質量要求的流量之間對鏈路帶寬和緩沖空間的競爭,拒絕服務攻擊包對系統控制器的影響,或農村或城市地形對信息接收的影響。對任何設備的配置文件的改變必須導致數字孿生的行為與物理網絡的行為有相同的可觀察的變化。

可擴展性。網絡數字孿生體必須有能力擴展到大量的網絡和基礎設施設備,并有能力模擬真實世界場景中典型的端到端流量。

執行速度。為了能夠評估一些現實的 "what-if "場景,網絡數字孿生體應采用先進的仿真技術,提供比實時更快的執行速度。為了提供一個與現場設備相結合的測試平臺,網絡數字孿生體應該能夠實時運行,以便現場和模擬的組件能夠同步運行。

與現場軟件、硬件和人類操作員的整合。與實時軟件(如網絡管理器或物理組件控制器)和/或流量跟蹤集成的能力將使網絡數字孿生體能夠評估現實的操作場景,并從相應的物理網絡中創建或更新模型狀態。同樣,包括物理系統中使用的實時網絡和網絡物理防御組件的子集的能力將大大改善保真度,并促進模型的驗證和確認。

統計數據的收集和分析。與相應的物理系統相比,數字孿生通常可以在數據收集方面有更多的工具。詳細的統計資料,特別是在跨越一系列操作參數的多次運行中收集的資料,有助于確定復雜網絡系統性能下降或故障背后的根本原因。

易用性。用于構建網絡數字孿生體的平臺必須提供一套豐富的預構建設備模型,從而可以快速配置系統模型,最好使用自動或半自動工具來配置設備、網絡拓撲結構和流量分布。仿真器還必須支持建立模型和發起各種適應性和/或協調性網絡攻擊的能力,以評估系統中的系統在各種操作條件下的彈性。

圖1說明了實時-虛擬-結構性網絡數字孿生的概念,它將軟件網絡模型與實時組件和其他適合相關用例的模擬器結合起來。

圖1. 網絡數字孿生。

網絡數字孿生也可以很容易地與人工智能或機器學習系統對接,以測試AI/ML系統預測的準確性,或使用其結果來優化相應網絡的運行。

3. 網絡數字孿生平臺實例:EXata

考慮網絡數字孿生平臺的一個具體例子--EXata,它滿足了上一節中提出的許多要求。

  • 逼真度。EXata在通信協議棧和網絡設備的所有層中使用高保真模擬/仿真模型,以高保真的方式表示端到端的系統。

  • 可擴展性。EXata仿真內核使用一套并行離散事件仿真算法(PDES)9和適當的分區算法,以有效地細分計算,在服務器或云平臺的多個處理器中模擬大規模網絡。因此,使用EXata模擬的網絡規模沒有固有的限制。

  • 執行速度:EXata已被移植到當代共享內存和分布式內存并行架構上,并有一個原生的云實現。這些實現已被用于支持實時和比實時速度更快的具有成千上萬個無線電臺的網絡模擬。

  • 與實時組件的互操作。EXata支持一種 "仿真 "執行模式,其中內核使用低偏移同步模塊與物理時鐘同步運行。這種模式可以用來與實時應用程序連接,這些應用程序在網絡數字孿生體上運行,就像它們在真實網絡上運行一樣。網絡模擬還可以在一個或多個協議層與網絡管理和監控工具、實時中間件、實時路由器、防火墻和其他網絡設備進行互操作。

  • 可擴展的網絡模型庫。EXata支持一個可擴展的庫,包括商業(如Wi-Fi、蜂窩、企業、多媒體網絡)、軍事(如多域戰場網絡)和兩用(如5G、衛星通信)網絡。具體而言,它支持聯合網絡仿真器(JNE),這是一個美國軍用波形和網絡模型庫,涵蓋了從水下通信到海上網絡、戰術空中鏈接、衛星通信網絡和地面網絡,包括當前和新興的波形。EXata還支持物理環境的高保真模擬模型,包括城市和農村的地形、干擾和流動性。

  • 網絡模型。EXata支持一套模擬網絡空間的攻擊和防御,與模擬網絡的每一層互動。這些包括網絡安全協議、防火墻模型、端口和網絡掃描、拒絕服務、刺激入侵檢測系統、數據包修改、漏洞利用、病毒/蠕蟲傳播和防御、后門、rootkits、僵尸網絡以及其他。主機模型可以配置內存、CPU周期、漏洞、進程和可以被感染的共享文件。自適應攻擊腳本可用于修改攻擊載體,這取決于先前嘗試的攻擊的成功率。模擬網絡攻擊影響網絡模擬中的虛擬節點,而不影響任何物理設備。模擬攻擊對虛擬節點的影響反映了物理設備上信息的保密性、完整性和可用性的影響,如果它們是模擬攻擊模型的真實攻擊目標。

  • 場景導入器:EXata支持一些工具,以自動將網絡拓撲結構、流量和設備配置從物理網絡導入其EXata模型。圖2總結了在EXata中支持自動創建網絡數字孿生的能力。

圖2. 使用EXata自動創建網絡數字孿生。

4. 選定的使用案例

網絡數字孿生可用于各種兵棋推演、分析、培訓、測試和評估背景下。我們考慮以下三個具體的用例:

  • 戰術模擬和作戰分析。該用例說明了使用網絡數字孿生體將高保真網絡、通信和網絡模擬能力納入兵棋推演和概念開發活動。
  • 網絡分析和測試。該用例說明了網絡數字孿生體如何被用來確定現有通信資產的詳細性能特征,以根據現實世界的條件來優化配置和部署。
  • 網絡物理系統(CPSs)的網絡彈性。該用例展示了如何使用網絡數字孿生體來確定網絡物理系統(如潛艇、電網或無人自主車輛)的操作漏洞,以應對對物理系統的通信和控制網絡的攻擊。

4.1. 兵棋推演和行動分析

雖然許多兵棋推演軟件在表現平臺的機動性和行為方面很出色,但大多數都假定通信接近完美,沒有充分考慮到對通信系統的威脅以及隨之而來的影響網絡性能的退化。在現代戰爭中,幾乎每一種情況都依賴于及時的通信,而當這些情況沒有被準確地模擬出來時,就會導致不正確的兵棋推演結果。這就要求兵棋推演平臺能夠模擬真實的網絡和通信效果以及網絡攻擊,以支持有效戰術、技術和程序(TTP)的發展。這種能力將確保在確定兵棋推演的結果時,可以適當考慮到網絡漏洞或多領域戰場上的不良網絡性能的任何影響。

4.1.1. 網絡數字孿生和兵棋推演

網絡數字孿生為兵棋推演提供了一個真實的平臺,以模擬任務的所有通信方面。兵棋推演平臺處理平臺的流動性和動能任務,而網絡數字孿生體處理底層的通信、網絡和網絡效應。圖3顯示了一個簡單的架構,將兵棋推演模擬器(如ONESAF、NGTS、AFSIM)或商業工具(如Command PE、VR Forces)與網絡數字孿生平臺(如EXata)相連接,以模擬用于連接相應平臺的通信網絡。

圖3. 兵棋模擬器與網絡數字孿生的接口。

最初的平臺位置和隨后的位置更新是由兵棋推演模擬器傳播到網絡數字孿生體。平臺之間的任何通信都被路由到網絡數字孿生體,它根據當前的位置、發射器和接收器的特性、網絡協議、環境因素等計算出信息的端到端可達性和延遲,并將結果返回給兵棋推演模擬器。我們注意到,這樣的孿生體可以用來準確描繪紅方和藍方部隊的通信,以及一方發動的網絡攻擊(如干擾)對另一方的網絡和通信的影響。

這些網絡效果有助于分析人員在現實的網絡競爭環境中用不同的行動方案(CoAs)測試他們的兵棋推演計劃。例如,紅方部隊可以使用干擾攻擊來破壞藍方部隊的情報、監視和偵察(IRS)行動,以掩蓋其戰術行動,并在特定的行動區域獲得力量優勢。隨后,作戰者可以在藍方的射頻通信系統中加入抗干擾能力作為反制措施。然后,分析員可以根據紅方的干擾能力和藍方的反制措施,檢查兵棋推演計劃中的不同CoA,并評估這些能力在任務中的部署是否有效和及時。

4.2. 網絡分析和測試

這個用例說明了使用網絡數字孿生體來支持多域戰場網絡的任務規劃和分析模式。在這個大國競爭重新開始和復雜的網絡威脅的時代,我們必須根據網絡支持的任務來評估網絡的彈性和生存能力。這種評估應基于以下幾點:

1.任務目標。

2.武器系統的屬性和弱點。

3.網絡防御能力。

4.對手在多域任務行動中使用網絡威脅,包括TTPs。

我們以聯合全域指揮與控制(JADC2)為例,說明網絡數字孿生體如何被用來識別性能特征,并根據實際情況優化配置和部署。

4.2.1. 聯合全域指揮與控制(JADC2)

JADC2依靠一個地理上分散的、由傳感器、平臺和武器系統組成的連接網絡,在嚴酷和有爭議的環境中運行,以實現任務的成功。JADC2可以使用原地環境數據和實時平臺位置。實際情報和/或聯網的傳感器可以自動提供目標軌跡、部隊位置、情報和環境因素,然后用頻譜管理和網絡威脅來完善這些因素。

4.2.2. 用于JADC2的網絡規劃和分析的網絡數字孿生

如前所述,由于通信協議、設備配置、網絡拓撲結構、應用流量、物理環境和網絡攻擊之間的相互作用,JADC2的數字孿生必須有足夠的保真度,以準確反映網絡動態。例如,對手發起的干擾或拒絕服務攻擊的位置、強度和持續時間將決定對任務至關重要的通信的影響。數字孿生體必須有足夠的保真度來捕捉網絡動態,從而適當區分那些僅僅是煩人的網絡攻擊和那些有可能破壞任務時間表的攻擊。例如,強度足以破壞流媒體視頻但不會破壞位置信息(PLI)的干擾傳輸可以被忽略。

JADC2的網絡數字孿生體的執行速度比實時快,可以根據OPFOR的位置、發射范圍和EW/cyber能力,承受真實的或與任務相關的潛在網絡空間行動。它提供可視化和詳細的指標,如連接、延遲、丟包等,以及它們對任務的影響。如圖4所示,網絡數字孿生體可用于根據不斷變化的METOC、頻譜管理、網絡性能、連接性和對網絡攻擊的敏感性,比較和評估具有不同路線和搜索區域的多種行動方案(COA),以協助優化網絡配置,并幫助評估任務中的網絡威脅緩解策略。

圖4. 使用網絡數字孿生進行網絡分析。

使用網絡數字評估JADC2系統的網絡彈性也可以增加網絡彈性測試的范圍:許多網絡攻擊,如漏洞利用、病毒/蠕蟲傳播或分布式拒絕服務(DDoS)不能在JADC2本身上進行,但可以使用數字孿生進行演練,而沒有損害JADC2系統的風險。

4.3. CPS的網絡復原力

CPS是網絡犯罪分子的新的軟目標。CPS可能包括諸如電網、自主車輛系統、醫療監測系統、過程控制系統和飛機自動駕駛儀等系統。一個典型的CPS包括一個連接到遠程操作中心的傳感器、執行器和控制器的網絡。許多這樣的CPS迅速利用互聯網連接性來提高運營效率,并為客戶提供新的服務。不幸的是,這些改進帶來了一個嚴重的缺點--對網絡攻擊的敏感性增加。如果成功的話,對CPS的攻擊會對商業和日常生活造成廣泛的破壞。因此,保護關鍵基礎設施,如電網或運輸網絡,對國家安全至關重要。對關鍵基礎設施的網絡攻擊已被視為地緣政治沖突或軍事行動劇本中的一個選項,如當前的烏克蘭戰爭。因此,對CPS的網絡復原力的評估與任何防御系統一樣重要。

CPS(以及工業控制系統或SCADA系統)的運作通常需要傳感器和監測或控制單元之間的定期通信和反饋;這些互動有嚴格的時間限制。例如,IEC61850標準是電力變電站的全球標準,它要求某些控制信息在3毫秒內傳遞,以保護電網。即使是對這些信息的時間或內容的輕微擾動也會造成嚴重的影響。位于發電機的傳感器和控制中心之間的信息通信可能被 "黑",導致服務中斷或設備故障。如果信息的內容被破壞,它可能導致CPS控制器低估了正在產生的電力數量。在另一種網絡攻擊情況下,"中間人 "或拒絕服務攻擊可能會導致從控制器到執行器的 "關閉 "信息丟失或只是延遲接收,可能會導致電網部分設備的連帶故障。

4.3.1. 在電網中集成數字孿生和網絡彈性

2015年12月,世界目睹了一個令人不安的新事件--第一次由網絡攻擊引起的電網中斷。該地區是烏克蘭西部,惡意的行為者使大約30個變電站和兩個配電中心斷電。對電網中發現的工業控制系統的網絡攻擊威脅的擔憂繼續出現。2019年3月5日,能源部報告了美國電網有記錄以來的第一個破壞性網絡事件。

那么,CPS的運營商如何評估其網絡漏洞,并評估潛在緩解策略的有效性?集成數字孿生(IDTs)通過創建通信網絡和物理系統的綜合模型提供了一個創新的解決方案。作為一個具體的例子,我們考慮使用EXata和HYPERSIM的整合來模擬烏克蘭的攻擊,EXata用來模擬通信網絡,HYPERSIM用來模擬電網組件、控制系統和輸電線路(圖5)。在這種情況下,這兩個組件被集成在同一個計算平臺上,以確保許多基于SCADA網絡的控制系統回路所需的高性能和低延遲。

圖5. 集成EXata-HYPERSIM數字孿生。

諸如此類的IDT有助于促進對組件和技術之間相互作用的廣泛理解,以防止、減輕并最終從系統中斷中恢復。雖然網絡和受控物理系統的獨立模擬可以提供有用的見解,但在IDT中,模型之間相互作用,提供共享的時間和元數據來描述整個系統狀態。這使分析人員能夠測試局部事件在整個系統中傳播的影響,提高系統的整體保真度。

EXata-HYPERSIM IDT被用來復制烏克蘭的三個區域電力控制系統是如何被網絡攻擊破壞的,導致大范圍的停電長達6小時。這種對電話系統的拒絕服務攻擊阻礙了運營商的通信,使情況進一步復雜化。只有當技術人員被派往子站手動控制電力系統時,電力才最終得到恢復。

對停電和攻擊的分析確定,子站的串行到以太網轉換器的固件被破壞。機房和電話系統的不間斷電源(UPS)被遠程關閉,許多電腦的硬盤被破壞。對電力系統的攻擊是分階段進行的,16其中后期的攻擊依賴于早期的成功入侵。攻擊者首先利用魚叉式網絡釣魚郵件滲入IT網絡,安裝惡意軟件,對公司網絡進行全面偵察和列舉,發現和訪問活動目錄服務器,并竊取證書。然后,攻擊者利用企業網絡和OT網絡之間不恰當的防火墻配置,訪問HMI服務器,在被攻擊的工作站上安裝后門,從HMI操作員那里獲得控制權,并打開斷路器,破壞電力分配。

對這一鏈條進行建模是確定適當的緩解措施的關鍵。圖6顯示了流經電網網絡的控制數據包的可視化,重點是電力系統網絡的大規模拓撲結構、各組件之間的相互連接以及流經每個環節的流量。網絡中斷和電力系統性能之間的關系在IDT中被高保真地模擬出來。發起的攻擊類型及其對協議和設備的影響被準確建模。此外,用于跟蹤電力系統運行的指標中的瞬態,在中斷之前和之后,都被高保真地建模。這些指標包括中斷對中間系統電壓和公用事業輸出頻率的影響,以及由于斷開命令導致的電力輸出變化。因此,IDT促進了對電網組件和互連網絡的完整的端到端表示。

圖6. 電網網絡中控制包的可視化。

5. 總結

在多域戰場上,作戰人員依靠地理上分散的、由傳感器、平臺和武器系統組成的連接網絡,在嚴酷和有爭議的環境中執行任務。連接傳感器、C2和武器系統的網絡構成了任務的關鍵組成部分,因為人類的決策從根本上依賴于它來包含、提取和傳播時間敏感的、與任務相關的信息,以決定性地戰勝對方的力量。

盡管網絡性能、安全性和完整性對系統的正確運行至關重要,但網絡本身也暴露了攻擊面,并受到破壞和網絡攻擊。由于需要快速部署和重新配置任務網絡以應對現代戰斗空間中快速變化的條件,這個問題變得更加嚴重。

這些問題不僅僅是軍事領域所特有的,而是滲透到今天的許多互聯系統中,包括關鍵基礎設施、智能運輸、物聯網、網絡物理系統和企業網絡。敵人可以對這些網絡系統中的任何一個發起網絡攻擊,并對日常生活的許多領域造成嚴重破壞。

本文考慮了網絡數字孿生的適用性,它有可能使用現場、虛擬和構造模型的組合,來評估任務的網絡彈性。我們通過一組使用案例,展示了網絡數字孿生如何在整體生存能力的背景下,基于對對手在多領域任務操作中如何部署網絡威脅的理解,促進這種分析。總之,網絡數字孿生提供了以下主要好處。

  • 網絡和動能領域的整合,不需要對任何一個領域進行修改。
  • 獲取無線和戰術波形及其特定的脆弱性。
  • 一個高度可控的平臺,允許在比實戰系統更精細的層次上收集數據。
  • 針對網絡和連接的武器和C2子系統的可擴展的攻擊庫。
  • 整合實時軟件、硬件和其他仿真器,包括基于虛擬機的網絡范圍。
  • 一個持久的模型,可以作為一個權威的真相來源,并提供對系統要求的可追溯性。
  • 支持從設計、開發、測試和系統部署的整個產品生命周期。

我們相信,將網絡數字孿生體與基于虛擬機的網絡范圍相整合,為進一步進行此類分析提供了一個強大的平臺。這種整合可以提供一個兩全其美的測試平臺能力:網絡范圍可以用來測試真實的攻擊,以利用基于虛擬機的主機上的真實漏洞,而像EXata這樣的網絡數字孿生平臺可以準確和更容易地模擬主機之間的(無線)網絡。因此,在網絡范圍內不容易建模的各種網絡和操作條件都可以被建模,特別是包括衛星和其他無線設備的網絡。

付費5元查看完整內容

技術戰略支柱

  • 利用美國技術創新潛力,解決美國防部在操作、工程和任務方面的嚴峻挑戰。

  • 為吸引和建立一支強大的、有才能的、在現代化的實驗室和測試設施中工作的未來技術工人隊伍奠定基礎。

  • 通過與更大的創新生態系統合作,最大限度地發揮我們的不對稱優勢,從工業界到大學,再到實驗室、盟友和合作伙伴。

新機遇

  • 生物技術
  • 量子科學
  • 未來集團
  • 先進材料

有效的應用領域

  • 可信的人工智能和自主性
  • 集成網絡系統的系統
  • 微電子學
  • 空間技術
  • 可再生能源發電和存儲
  • 先進的計算和軟件
  • 人機界面

國防特定領域

  • 定向能源
  • 高超音速技術
  • 綜合傳感和網絡

實驗在美國防部的作用

  • 國防實驗為技術專家和作戰人員提供了機會,以評估現有或新出現的作戰人員能力差距的潛在解決方案,并探究技術發展和概念探索的整合,以最大限度地發揮現有的協同作用。
    • 增加了知識和理解,為決策過程提供信息。
    • 擁抱實驗以恢復美國國防技術的超配。
  • 基于地理的實驗影響
    • 展示戰略信號,威懾對手,并展示決心。
    • 建立支持快速創新的全球基礎設施。
    • 加強國際伙伴關系。
  • 按軍種劃分的實驗貢獻
    • 增強作戰場所的決策能力。
    • 建立一個標準和度量的知識庫。
    • 將作戰人員、科學家和工業伙伴放在同一個地方。

付費5元查看完整內容

MSG-189專家團隊(ST)活動的基本原理建立在評估如何結合和集成新興顛覆性技術的需要之上,這些技術正在改變我們工作和生活的方式,并且融入促進了M&S技術和相關仿真系統的發展。

作為北約STO NMSG研究目標的一部分,仿真系統的新架構和先進功能一直被研究和定義。僅舉幾個例子:MSaaS(建模和仿真服務)和MTDS(任務訓練分布式仿真)的定義及實施為新一代最先進的仿真系統鋪平了道路。

此外,近年來,北約STO小組和相關工作組一直在解決最先進技術的問題和演變:人工智能(AI)、機器學習(ML)、大量異質信息的管理和分析(大數據)、通過沉浸式設備(AR、VR、XR)實現真實世界和合成世界的互動、無線技術(5G)以及通過云計算和面向服務的架構提供服務的新方法。

因此,NMSG旨在研究這些研究領域之間的協同作用,以概述這些新興和顛覆性技術對下一代仿真系統的特點和潛在影響。

定義一個包含上述所有概念的仿真系統無疑具有挑戰性,因此,工作組只把注意力集中在某些方面進行探索:

  • MSG-189的目標是定義一個由參考架構描述的M&S生態系統。在參考架構中需要強調的重要一點是其構建模塊和所提供的產品/服務之間的關系。
  • 在M&S中引入新技術的可能性,作為改進現有的技術或提供新的解決方案來解決目前沒有解決方案的問題。
  • 假設這個M&S生態系統根據MSaaS的 "云 "模式,在網絡上全天候提供 "產品 "和 "服務"。
  • 由此產生的系統功能和用途集中在兩個具體領域:軍事人員(包括決策人員)的培訓和對指揮官及其工作人員的決策過程的支持。
  • 最后,在這個階段,MSG-189 ST并不試圖定義一個隨時可以使用的產品(因此級別比較抽象),而是要找到一種方法(參考架構),使目前或未來的產品可以整合在一起,盡可能地保留所產生系統的完整性和基本功能。

必須強調的是,該框架所產生的參考架構的主要基礎是長期存在的、非常重要的NMSG活動,如MSaaS和MTDS。MSG-189 ST活動建立在這些參考文獻的基礎上,以尋找新的和創新的解決方案,可以加強對M&S這樣的關鍵技術的使用。一個 "安全 "的設計概念,密切關注基礎設施對網絡威脅的高彈性(設計安全)也是一個需要滿足的具體要求。

由此產生的MSG-189生態系統不僅可以作為一個培訓工具,而且首先可以作為一個有效的支持,用于確定最佳的CoA,然后在 "實際 "行動中實施,或在隨后的規劃階段和確定要執行的行動細節(作戰指令的管理)。

MSG-189 ST的最后一項建議是成立一個后續工作組(RTG),該工作組從該小組所做的工作中得到啟發,可以定義一定數量的用例,以驗證所做的選擇,并證明系統的參考架構和所列技術的有效性。

報告研究范圍與關注領域

1.1 范圍

近年來,所謂的 "顛覆性技術 "發展迅速,如人工智能(AI)、機器學習(ML)、大量數據的管理和處理(數據科學和大數據分析-BD)以及沉浸式技術(VR / AR / MR / XR)。

北約STO內部的各個小組/團體已經研究了這些新技術提供的可能性;特別是,NMSG工作組對研究新的架構和仿真系統的服務非常感興趣,這些系統將用于軍事訓練和決策領域的未來應用。北約MSG-189專家小組(ST)已經接受了這一挑戰,并進行了一項研究,以確定這樣一個仿真框架。

首先,讓我們看一下要追求的目標,這些目標最初列在技術活動建議TAP[1]中,然后列在One Pager文件[2]中:

  • 概述每一種使能技術(AI、BD、XR等)的技術狀況,旨在確定每一種技術在確定擬議的未來培訓和決策支持的模擬框架方面可以發揮的作用。
  • 指出培訓和決策軍事領域的差距,提出的技術可以提供有價值和可行的解決方案。
  • 定義仿真框架的系統要求。
  • 框架結構的定義。
  • 對可能用于實施框架的軟件工具和硬件環境的調查。
  • 主要功能的定義。
  • 定義與其他系統的接口(例如C2和決策面板)。

定義一個模擬系統,使所有上述概念以整體的方式存在,這個想法當然具有挑戰性,而且在許多方面,超出了專家組的目標(和可能性)。

因此,工作組的首要任務是以更精確的方式確定工作范圍,并指出工作組研究活動的領域。這方面最重要的成果是定義一個 "參考架構",在此基礎上建立MSG-189生態系統(后來經常被簡單地稱為系統)。這是一個抽象的架構形式,為未來的具體解決方案架構(項目架構)提供了一個模板解決方案。

必須強調的是,該框架的參考架構的主要基礎是長期存在且非常重要的NMSG活動,如MSaaS(建模與仿真服務)和MTDS(任務訓練分布式仿真)。MSG-189 ST活動將在這些參考文獻的基礎上,尋找新的和創新的解決方案,以加強對M&S這樣的關鍵技術的使用。

一個 "安全 "的設計概念,密切關注基礎設施對網絡威脅的高彈性(設計安全),也被指出是一個需要滿足的具體要求。出于這個原因,這些信息已經在這第一章中提出。

1.2 關注領域

特別是,本章介紹了軍事訓練和決策的概念,強調了這種系統必須考慮到的網絡安全方面的重要性,然后定義了MSG-189 ST活動的利益量。對所指出的問題的深入研究以及將其納入參考架構將是以下各章的主題。

本章的第一部分致力于識別和描述與培訓有關的問題,旨在為所有在軍事組織中工作的專業人員提供必要和關鍵的活動,并支持指揮官、其工作人員和參與任務的人員的決策過程。

本章概述的另一個主題與網絡安全有關:將定義與安全有關架構的要求限定方面;所提供的信息必須是框架設計的基礎,并滲透到其所有功能中(設計安全)。

在本章的最后部分,描述了研究的興趣領域,定義了該領域的維度(行動、專業知識和生命周期),并對每個維度指出和描述了需要考慮的層次。

最后,我們定義了MSG-189 ST的研究活動將在其中進行的興趣范圍。

1.2.1 軍事訓練

軍事訓練對不同的人是明確的但又非常不同的。在軍事單位指揮官的層面上,它意味著鍛煉戰場上的部隊或海上的水手,使他們作為一個綜合、協調的單位運作。在軍事人員管理者的層面上,它意味著對包括廚師、馴犬員、坦克炮塔技術員、雷達技術員和戰斗機飛行員在內的所有職業專業的個人進行準備和認證。在主要軍事系統的開發者和提供者層面,它意味著在模擬器或系統本身上進行演習。對所有相關人員來說,它意味著讓來自平民社會的個人準備好作為專業軍事人員執行任務。

軍事訓練與其他形式的訓練不同,它強調的是紀律、臨場準備和集體訓練[3]。

從中世紀的奎因時代開始,無疑在此之前,仿真在進行軍事訓練和評估個人、船員、團隊和單位執行軍事行動的準備情況方面一直很突出。今天,仿真對于參加野外演習的疲憊不堪的士兵來說非常熟悉,對于在我們的戰爭學院里操縱計算機生成的部隊(CGF)橫掃廣闊的電子平原的指揮官來說也是如此。它得到了各種設備的支持,從塑料模型到筆記本電腦,再到比它們所模擬的飛機更昂貴的全動飛機模擬器[3]。

模型、仿真器和仿真之間的一些粗略區分是有用的[3]:

  • 模型提供了輸入和輸出的基本表示。它們是控制和決定模擬器和仿真對用戶反應的引擎。

  • 仿真器是設備。它們旨在向學生表現自然界中可能遇到的其他設備或現象,并被用來產生對自然界的模擬。

  • 仿真是仿真器及其基礎模型的產物。因此,仿真是一組模型和/或模擬器,代表一個系統或一個環境的運行或特征。

隨著技術的發展,只要技術的價值能夠證明比目前的方法有改進,如成本、安全或速度,軍隊也會隨之采用。它必須不斷地具有前瞻性、創新性和積極性,既要了解戰爭是如何演變的,又要調整訓練以應對這些挑戰。

什么是訓練?

訓練是任何組織的基本活動之一;特別是,它一直是所有時代的軍隊所開展的行動取得成功的決定性因素之一。

擁有訓練有素的軍事人員對于能夠在現代戰爭的復雜情況下開展行動至關重要,這些情況需要反應技能和分析能力,只有受過訓練的人才能具備這些能力。

訓練的類型數不勝數,從特定主題的個人理論訓練到涉及數千人和車輛的大型戰區演習,在時間和空間上復雜而銜接的行動。

因此,世界上所有的軍隊在訓練中投入巨大的資源并不是巧合。訓練技術和程序的演變必須不可避免地跟隨威脅的演變,同時也要跟隨新作戰概念的發展。軍事資源訓練水平的不斷更新產生了著名的格言:"邊訓練邊戰斗,邊戰斗邊訓練"。

美國軍方將訓練定義為 "為獲得和保持完成特定任務所需的知識、技能、能力和態度(KSAAs)而進行的教學和應用練習"[4]。

一般來說,軍事訓練分為兩大類:個人和集體。個人訓練正是旨在發展個人技能的訓練。集體訓練的目的是將受過訓練的個人整合成一個有凝聚力的有效團隊,不管這個團隊是四人的坦克車組還是5000人的航空母艦船員。

訓練的規模可以小到為一個四人小組上一小時的如何包扎傷口的課,大到包括來自各軍種的數萬名人員和單位的多周聯合演習。訓練的主要領域是:機構領域,包括各軍種的各種正規學校;行動領域,包括在部隊和艦艇上的訓練,無論是在原地、部署地還是航行中。

另一種類型的培訓是自我發展:它由個人進行,以解決他們在自己的學習中看到的差距,(從更廣泛的角度來看)可以被視為一種教育[4]。

仿真是培訓的基礎,構成了培訓的本質;以培訓為導向的仿真環境允許以安全、高效、經濟的方式培訓人員,并隨著時間的推移保持培訓水平,即使是發生概率極低的事件。因此,即使是模擬環境,也必須跟隨(有時是預測)技術和理論的演變,以最好地完成其任務。

1.2.2 指揮官與參謀員的決策

決策的定義和描述有很多,但基本上它是一個認知過程,通過這個過程從一系列合理的、潛在的選項中做出一些選擇。當然,目標是要從現有的備選方案中挑選出 "最佳 "方案。

決策中典型的復雜因素是不確定性;也就是說,備選方案的許多方面以及每個預期方案的確切結果可能是未知的、不明確的或不可預測的[5]。

從歷史上看,一個單位的成功與工作人員執行軍事決策過程的能力直接相關。鑒于當今作戰環境的復雜性增加,以及大量的任務指揮系統和程序,與作戰有關的所有活動的整合和同步越來越困難[6]。

自19世紀末以來,軍事參謀程序一直在演變,試圖定義一個達成決策的共同過程。雖然理論成功地提供了一個指導決策過程的系統,但它幾乎沒有解決在評估和選擇潛在行動方案中固有的不確定性。使情況更加復雜的是,今天人們幾乎可以無限地獲得大量的信息,這些信息可能需要也可能不需要應用于特定的決策情況。因此,雖然看起來信息越多越好,但事實上,擁有太多的數據會增加認知負擔,并可能導致忽略其他與當前特定情況更相關的信息。軍事情報分析過程面臨的挑戰是通過向指揮官提供及時、相關、可靠的信息來加強軍事決策[5]。

在下文中,我們描述了關于決策過程的不同理論,并展示了關于這些理論如何在軍事領域應用的兩個觀點。

關于決策過程的理論

描述了可以支持的關于(軍事)決策的相關理論。

  • 觀點1:技術/任務導向(如MDMP、OPP等)。
  • 觀點2:非技術/技能導向(例如,OODA、系統1和2、認知偏差)

理論方法 [7]

人們可以把這個領域的許多模式分為兩大潮流和方法。

  • 理性哲學的潮流依靠邏輯作為其主要工具,即要求對優勢、劣勢、機會和風險進行分析評估,盡可能做到最好。理性派認為決策過程是一種邏輯分析,以確定行動的最佳選擇。
  • 認知-心理的潮流依靠人類所有的認知過程--分析推理和基于直覺的思考。這股潮流認為決策過程是使軍事領導人意識到或突然洞察到所需的行動方法。工作中的工具是認知性的,旨在為 "靈光一現 "創造自然條件,同時避免人類推理的一般缺陷,特別是在壓力下的推理。到目前為止,這兩種趨勢都沒有完全建立在全面闡明的理論基礎上,但研究工作正在對兩者進行投資。

1.2.3 網絡安全

安全方面的問題應該從最初的設計階段就開始計劃和解決,因為一旦部署和實施,甚至剛剛開始,要解決安全問題(考慮所有的觀點和方面)就會困難得多。

此外,由于系統架構可能是基于分布式和分散的模式--面向服務的系統(即MSaaS),其執行將在分布式計算資源上提供,基于網絡/云中心環境--網絡安全方面必須得到仔細考慮。

在實施分布式模擬系統時,有許多問題需要考慮,包括但不限于網絡、端點安全、認證和訪問控制等主題。傳統的網絡安全要求和最佳實踐為確保數據的保密性、完整性和可用性而采取的措施提供了指導。僅列舉一些例子。

  • 應該對訪問進行管理,以確保只有經過授權的客戶才能訪問或操作數據,管理權限應該最小化,管理賬戶應該只在需要時使用。

  • 應定期檢查用于限制誰可以訪問服務器和保護傳輸信息的認證和加密技術,以確定必要的安全要求。

  • 適當的安全管理實踐對于操作和維護一個安全的環境至關重要:安全實踐包括識別信息系統資產和制定、記錄和實施有助于確保系統資源的保密性、完整性和可用性的政策、標準、程序和指南。

為了確保系統和支持整個基礎設施的安全,以下做法是網絡安全 "按原樣 "實施的標準參考(例子):

  • 服務器和客戶端的加固。
  • 配置/變更控制和管理。
  • 風險評估和管理,以確定潛在的弱點和漏洞--(同時進行定期測試)。
  • 對操作系統進行修補和升級。
  • 對標準化的軟件配置進行測試和保障。
  • 通信渠道的安全。
  • 確定應急計劃和業務的連續性--措施。
  • 實施安全監控解決方案(例如,日志管理、終端安全、網絡安全等);以及
  • 定義和實施安全軟件開發生命周期(SSDLC),以協調與創建軟件組件有關的所有過程。

總之,應通過配置、保護和分析日志文件和配置,經常備份關鍵信息,建立和遵循從破壞中恢復的程序,及時測試和應用補丁,并定期測試安全,來持續維護基礎設施的安全。

此外,由于日益增長的技術創新和可用的計算資源和算法,還將有更多的網絡安全方面需要考慮。

1.2.4 MSG-189 的效益

這個活動提案的精神恰恰在于提供一個環境,它是一個生態系統的一部分,跟隨用戶從他/她的職業生涯的開始到最大經驗的階段,而不需要不斷地 "學習"(新的和不同的)系統。這種學習的努力往往與IT工具的真正目標相反,它應該促進工作經驗。此外,如果你是一個有經驗的用戶,你仍然可以訪問較低層次的信息(例如,能夠刷新、修改、獲得特定資產的技術信息,等等)。

1.3 報告結構

本報告分為:

  • 執行摘要,概述了ST的理由、處理的主要議題和在1年活動期間開展的活動以及由此產生的結論和建議。
  • 報告的主體部分,提供:
    • 描述了MSG-189 ST活動的范圍和興趣領域。
    • 對可用于建立NMSG-189生態系統的顛覆性技術現狀的調查。
    • 對與網絡安全技術有關的技術現狀的調查。
    • 對軍事訓練和決策支持領域的潛在差距的分析。
    • 收集需求(歷史的和新的)來定義新系統。
    • 定義一個參考架構,系統將在此基礎上建立。
    • 該系統提供的產品和服務清單;以及
  • 縮略語表。
  • 引用的文獻、報告、標準和網站的參考資料。

付費5元查看完整內容

北約逐步面臨著動蕩、技術先進和不穩定、不確定、復雜和不明確(VUCA)的作戰環境。基于北約聯盟,成員國和盟國可以通過建立共同的目標和相互承諾,通過合作和分享資源和風險,以及通過激發彼此的創新和創造力來應對未來的作戰挑戰。然而,為了實現這些優勢,北約將需要有能力跨越文化和地理界限的領導者,將他們的組織團結起來。他們將需要高度發達的社會、文化和道德能力,以建立作為一個聯盟成功所需的信任和理解。

本報告為北約領導者開發提出了一個綜合能力框架,界定了有效領導多國軍事行動所需的關鍵技能。它還旨在幫助調整個別國家的領導者開發計劃,這些計劃獨立地培養其未來的領導者。與該框架一起,本報告確定并研究了有效的多國領導者開發的關鍵領域。本報告探討了管理和利用形勢、技術和道德復雜性的挑戰,以及促成包容性和創造性文化、建立有效關系以實現和維持未來持久的北約聯盟所需的技能

執行摘要

需要北大西洋公約組織(NATO)成員國派遣部隊的多國軍事行動的數量顯著增加。這是對各種危機的回應,從COVID-19大流行病的回應到救災和地區沖突。事實上,21世紀的全球安全環境是一個VUCA(動蕩、不確定、復雜和模糊)環境。領導者需要在多國的、文化多樣的環境中接受挑戰,這些環境在行動實踐、角色、權力和理論方面存在獨特的差異,可能會影響他們作為軍事行動領導者的有效性。因此,有必要確定軍事領導者所需的關鍵能力,以確保在參與多國行動時的信心、有效性和成功。

成立第286研究小組的目的是考慮多國行動中領導力的當前和新出現的挑戰以及對整個北約聯盟正在進行的軍事領導者開發的影響。其主要目標是為未來的領導力發展需求提供指導,并制定一個領導力發展框架,以支持不斷提供的領導力教育、培訓和經驗。RTG-286匯集了整個北約在軍事教育、領導者開發和培訓、文化能力和社會心理學領域的專家。該小組借鑒了成員國關于當前領導者開發計劃的總結報告、學術研究和北約出版物,如《未來聯盟行動框架》(FFAO,2015;2018),以形成對到2035年作戰環境可能面臨的挑戰的深入理解。

本文提出的領導者開發框架包括未來軍事領導者所需的關鍵能力,涉及六個領域:認知、社會、個人、專業、技術和轉型。一系列的領導能力被進一步分解為其組成部分,以便進行詳細的審查,例如未來的領導者將如何建立信任和關系,這是多國軍事行動的關鍵組成部分。與領導者開發框架一起,RTG-286號文件從主題上探討了多國領導者的未來需求。研究了文化能力和關系建設的作用,以及管理復雜性、利用技術、培養創造力和發展道德領袖所需的方法。

本報告建議北約審查其領導者開發實踐,以應對未來的多國行動需求。報告認為,亟需加強對軍事領導者的多國重點教育和經驗,為文化多樣和技術先進的行動做準備。建議在本報告和領導者開發框架的指導下,將教育、基于演習的經驗和培訓相結合。這將提高領導者在一系列領域的知識和能力,包括技術和文化能力、溝通技巧和決策,并為北約多國行動的未來軍事領導者提供經驗和洞察力。

第1章 - 引言

為了保持軍事優勢并在未來的行動中獲勝,北約部隊必須不斷發展、適應和創新,并具有可信性、網絡化、意識、敏捷和彈性。(NATO Act, 2018)

1.1 領導多國軍事行動的挑戰

進入21世紀以來,北大西洋公約組織(NATO)對基于多國聯軍或聯盟的軍事行動的參與程度大幅提高。同時,在非對稱戰爭的擴散、技術進步、新的作戰概念和世界許多地區日益嚴重的政治不穩定等因素的推動下,這些多國軍事行動的復雜性、多樣性和節奏都在增加。

從領導阿富汗的國際安全援助部隊(ISAF)(2003-2014年),到打擊亞丁灣、非洲之角和印度洋周邊海盜的威懾和破壞行動(2008-2016年),北約的行動一直是多樣化的(北約新聞室,2021年8月19日;北約新聞室,2016年12月19日)。2005年,北約對造成超過80,000人死亡的巴基斯坦地震災難作出了反應,空運了近3,500噸急需的物資,并部署了工程師、醫療隊和專業設備,協助救援行動(北約新聞室,2010年10月27日)。最近,在2018年,約有20,000名軍事人員參與了北約在世界各地的復雜行動,包括地面、空中和海上領域以及所有類型的環境。北約一直負責在阿富汗、科索沃和地中海的行動,同時還承擔了大量的培訓任務,以支持伊拉克國防部隊的發展。此外,北約通過執行空中治安任務支持非洲聯盟,并協助應對歐洲的難民和移民危機(北約新聞室,2021年9月10日)。

多國軍事行動,包括人道主義、維和和戰斗任務,是全球安全工作中一個越來越大的特點。它們涉及多個不同文化背景的機構,如北約或聯合國,以及非政府機構,如紅十字會和無國界醫生組織。這種國家和機構之間的聯盟給領導者帶來了復雜的挑戰,影響了決策和任務的有效性。鑒于每一類任務都有獨特的挑戰,無論是地區沖突、城市戰爭、救濟援助還是大流行病,未來的軍事領導者必須以量身定做的方式做好準備,以滿足特定聯盟部隊的需求。

對于每項任務,軍事領導者必須了解每個國家的能力和不足,以及非政府機構如何與有關地區的當地軍隊聯系起來。這是一個巨大的挑戰,需要詳細介紹該地區的關鍵地緣政治和社會文化因素,以及他們將遇到的一系列民間和其他安全及援助組織。這種復雜的信息在接受指揮之前可能并不總是能夠得到。

在組織軍事任務時,與當地國防組織的接觸和協調以及管理區域文化多樣性的復雜性都會發揮作用。如果把與非政府機構打交道的相關問題也考慮在內,這將是一個錯綜復雜的過程。更重要的是,當軍事領導者在外國擔負起領導的重任時,他們是在一個新的、具有挑戰性的環境中進行領導,他們很可能遇到不熟悉的團隊、利益相關者和文化。此外,他們可能沒有完全的指揮權,而是受制于國家的軍事領導,并受制于國家的組織結構、任務目標和規則集。

正如北約職權范圍的多樣性所表明的那樣,領導者需要了解和駕馭他們所參與的行動環境和國家的文化方面,如果他們要最大限度地提高行動效率。此外,相互支持、思想的多樣性、創造性和風險分擔是聯盟成員的許多優勢之一。為了實現這些優勢,北約將需要具有發達的社會技能和建立基于信任、尊重和信心的關系能力的領導者人。他們將需要有能力做出符合道德的決定,并理解他們工作的復雜系統,以便在復雜的作戰環境中促進有彈性的和可信賴的合作關系。

使問題更加復雜的是,未來的領導者將需要了解先進的技術,以及如何最好地實施這些技術和它們產生的信息。隨著支持人工智能和嵌入人工智能的系統在戰斗空間中變得更加普遍,信息管理將在未來成為一個更大的挑戰。信息過載的風險加上這些技術無處不在的傳播,雖然是為了支持領導者,但實際上可能只會增加他們的負擔。此外,對手手中的先進技術將改變和塑造未來的戰斗空間,以及沖突和戰爭的發起和戰斗方式。

網絡空間中這種信息戰的虛無縹緲的性質不是本報告的重點,然而,領導者將需要準備處理信息流,因為它將影響未來的任務指揮。空中空間、衛星和海底空間將越來越多地使用分布式傳感器網絡進行管理,這些網絡是自主監測的。然而,未來的領導者將受制于根據這些系統的輸出作出判斷和決定。因此,他們將需要了解技術的輸出,以及如何對其進行優化,以便為有效決策提供信息。

本報告認為,未來有效的領導者將是具有技術能力、創造性和批判性思維能力的人。他們將了解如何利用技術來實現其決策優勢。未來決策周期的加速和決策精度的提高是決定未來戰爭的最關鍵因素。因為我們知道,我們的對手也在尋求利用這些技術來發揮他們的優勢的方法。我們的優勢是人的因素! 我們的領導者的社會性、創造性和批判性思維能力將意味著決策優勢,并使北約能夠保持信息優勢、總體態勢感知和理解。這一切都與領導者有關,以及他們如何很好地理解他們將在其中運作的環境的細微差別,領導和授權給他們的指揮者。

問題是,鑒于動態和復雜的作戰環境所帶來的挑戰,我們如何使我們的領導者最好地準備好,以便有效地發揮作用?本報告認為,我們有責任確保為我們的領導者做好準備,以應對這些方面的領導問題。沒有簡單的答案,然而,北約可以通過評估和確定他們的需求,并為領導者提供獲得這些需求的機會,來準備教育未來的軍事領導者。

1.2 RTG-286 - 范圍、目標和產出

北約人因與醫學(HFM)研究任務組(RTG)286的基礎是北約HFM-ET-143(2015-2016)對軍事多國行動的領導者開發進行的初步研究。該小組包括來自澳大利亞、捷克共和國和土耳其的代表,確定了探索北約領導者領域現有知識差距的要求。RTG-286進行了合作研究,以評估多國軍事行動中當前和預測的發展(詳見上文)對北約領導者的影響。

RTG-286旨在提高對領導者開發需求的認識,并為提高領導者在多國任務中的表現做出貢獻。RTG-286的目標是:

1)創建一個與北約多國行動相關的當前高級領導者開發主題的摘要。

2)確定未來多國行動中的挑戰以及北約高級領導者取得成功所需的領導能力。

3)確定當前和預期的領導者開發和領導者績效之間的差距,并提出適當的建議;以及

4)為當前和未來的北約多國行動制定一個初步的擬議領導者能力的整體框架。

鑒于多國軍事行動的復雜性,有必要考慮發展領導者的戰略,為這種挑戰做準備。因此,本報告的目的是為多國軍事行動加強每個國家的領導者開發實踐,特別是在作戰指揮層面。本研究考察了有關領導力的學術和軍事學術研究,并審查了當前與北約多國任務中的領導力有關的領導者開發培訓和教育。它還探討了戰略和工具的發展,各國可以利用這些戰略和工具來確定其現有的培訓、教育和發展實踐在多大程度上為其領導者準備了多國任務。

除了提供該研究背景的章節外,RTG-286的顯著成果是為北約多國行動制定了一個領導者開發的綜合框架。北約和伙伴國家可以利用這一框架,為他們專門針對多國行動的領導者開發和培訓活動提供信息。通過一個反復的過程,該框架被開發出來,以包括必要的知識、技能、屬性、經驗和其他因素(包括道德、核心價值觀、身份和對武器職業的承諾)。該框架旨在作為了解和評估北約和伙伴國現有領導者開發活動的參考和資源,并與北約《未來聯盟行動框架》(FFAO)2018年戰略軍事觀點保持一致。

1.3 第286號研究任務組--組建、組成和活動

在完成并提交北約HFM-ET-143報告的結論(包括技術活動建議(TAP)和職權范圍(TORs))后,北約高級小組代表批準了建立北約HFM RTG-286的過渡。北約高級領導層的批準期為2017年6月至2020年6月。RTG-286由來自加拿大、匈牙利、挪威、丹麥、波蘭、瑞典、英國和美國的參與者組成,同時還有來自北約盟軍司令部轉型的代表。美國主席Yvonne Masakowski博士發起了研究計劃,并邀請英國代表Karl Santrian皇家海軍司令擔任該小組的聯合主席,Matt Petersen上校(英國陸軍)于2018年10月接任。

北約STO要求每個RTG在其總部舉行第一次會議,以確保北約的高級領導者能夠參與該小組的初步研究規劃。因此,RTG-286的第一次會議于2017年6月在法國巴黎的NATO STO總部舉行。各國輪流在北美和歐洲主持會議,以確保所有成員都有機會參與。全年通過網絡研討會和電話會議舉行會議,各分組和/或個人參加會議,討論他們的進展和目標。會議在波蘭克拉科夫(2017年12月)、美國洛杉磯(2018年6月)和加拿大渥太華(2018年10月)、英國施萊文漢(2019年3月)和華盛頓特區(2019年6月)舉行。加拿大會議的安排是由于幾個小組成員正在那里參加IMTA會議,它還促進了與倫理和領導力RTG小組的聯合會議。北約HFM RTG-286的最后一次會議于2019年10月在匈牙利布達佩斯舉行,小組參加了北約創新挑戰賽,并商定了最終報告。

1.4 報告的組織

本報告研究了多國軍事行動對領導者開發的要求,涉及六個關鍵領域。對這些領域的分析是與多國領導者開發的新框架同時進行的,這是RTG-286對北約未來領導者開發需求研究的一個重要貢獻。

在這段介紹之后,第2章將首先概述RTG-286在分析未來領導者能力要求方面所采取的方法。它介紹了差距分析的結果和指導這項研究的方法概述,特別是能力框架的設計。

第3章介紹了北約的領導者開發框架。通過這個框架,領導者的能力在五種上層能力下被合理化。專業知識;技術能力;認知能力;變革能力;和社會能力。在RTG-286的研究中,這些能力與其他個人屬性一起被確認為有效的跨國領導力的關鍵要求。他們在該框架中的定義是為了滿足更好地理解這些要求的需要。

在介紹了能力框架之后,第4章將重點討論本報告中考慮的第一個關鍵的行動效率領域,特別是管理和利用復雜性。本章概述了未來北約領導者可能面臨的復雜問題和情景,并研究了一些可用于支持有效的多國指揮的方法和思維技巧。

然后,第5章將探討創造力和創新作為有效領導的關鍵組成部分,強調領導者在為創造力創造條件、解決創新障礙以及促進組織敏捷性和共同復原力方面可以發揮的作用。

第6章探討了最近和未來的技術進步,以及如何利用它們來提高領導者的效率。這將包括研究影響未來行動的先進技術(例如,自主系統、機器人技術)。本章分析了一些可供領導者努力利用技術進步的方法。

然后,第7章從戰略角度闡述了在未來北約多國軍事行動中發展有效伙伴關系所需的領導者能力。本章從內部(建立有凝聚力的聯盟)和外部(非政府組織)的角度,探討了與軍事和非軍事伙伴的關系建設,以及當地的非正式領導和弱勢人群。它試圖確定有效關系的挑戰和基石,以及未來的北約領導者如何建立和維持強大而富有成效的伙伴關系。

跨文化能力是第8章的重點,因為本報告更深入地探討了未來多國行動對北約領導者的社會能力要求。本章認識到北約活動的全球前景,以及國家和非政府組織之間的合作以及與學術界和商界的合作所帶來的軍事優勢。它認為,從制定戰略和戰術到獲得緩和沖突所需的知識,領導者在不同的社會文化環境中理解和有效應對的能力將是所有領域的關鍵。

第9章涵蓋了與未來多國環境相關的新出現的道德挑戰,以及道德推理、身份、氣候和文化的日益重要性。它概述了北約核心價值觀的可操作性的重要性,承認了北約合作伙伴之間可能存在的價值觀趨同和分歧,以及領導者如何管理這些差異。

最后一章綜合了本報告的主要建議,并總結了RTG-286的結論,然后從前面的章節和其他章節中引出一些共同的線索和見解。第十章和本報告的最后,簡要考慮了從RTG-286的結論中引出的進一步研究領域。

付費5元查看完整內容

引言

軍事和民事情報組織經常被要求為指揮官和決策者提供支持,他們的決定影響著國家和國際安全。除其他特征外,如及時性和相關性,情報組織應做出有嚴格分析支持的評估,準確無誤,并明確傳達給決策者。不確定性對情報的評估和溝通功能都構成了關鍵挑戰。例如,分析員收到的信息的質量往往是不確定的,他們所依賴的概念模型也是如此。簡而言之,大多數分析都是在不確定的條件下做出的人類判斷。決策者可能希望完全消除不確定性,但情報組織必須努力將有關事件(概率)和他們的評估(信心)的揮之不去的不確定性盡可能連貫和清晰地傳達出去,以避免誤傳。

SAS-114研究工作組通過研究(a)在不確定情況下促進情報評估準確性的現有和新方法,以及(b)在這種評估中溝通不確定性的標準來應對這些雙重挑戰。本報告概述了SAS-114所完成的研究和分析,分為以下四個部分。

第一部分(第1-5章)研究了情報生產管理的組織方面。第1章概述了目前由科學知識有限的思想領袖制定的情報培訓如何未能解決不確定性溝通中固有的主觀性或鼓勵分析員的自我批判性認知。第二章根據英國國防情報局的經驗,提出了一個不確定性評估的框架,旨在為決策者創造最大價值,減少情報失敗的風險。第3章介紹了荷蘭國防情報和安全局利用 "魔鬼建議 "來改進分析產品。第四章介紹了關于加拿大情報從業人員認為自己及其組織在多大程度上符合美國情報界第203號指令規定的分析嚴謹性標準的研究。在第五章中,英國分析傳統技術培訓小組的成員討論了學術合作和內部研究如何促進循證傳統技術在其組織中的實施。

本報告的第二部分(第6-9章)重點討論了不確定情況下的信息評估。第6章介紹了一種基于預期信息價值建立情報收集優先級的新方法。第7章批判性地審查了目前評估來源可靠性和信息可信度的標準,并強調了未來研究的途徑。接下來,第8章介紹了 "可靠性游戲",作為衡量來源因素對人類處境意識影響的一種游戲方法。第九章接著討論了風險游戲,這是一種評估專家如何處理異質信息、考慮信息質量和形成對同時發生的事件的信念的方法。

第三部分(第10-15章)探討了不確定性下的情報和風險評估。第10章討論了系統地監測地緣政治預測技能的重要性,并概述了這樣做的經驗方法。第11章重點討論了信息安全持續監測(ISCM)在防御性網絡行動中的挑戰,并討論了應用ISCM框架來改善情報評估。第12章介紹了關于競爭假設分析的有效性的實驗研究,以及分析后的重新校準和匯總方法,作為提高分析員判斷準確性的手段。第13章介紹了批判現實主義理論,以及批判話語分析和安全化理論的理論組成部分,它們共同為一種新穎的分析方法提供了框架:通過對比敘述進行分析。第14章接著介紹了一種以3值和6值邏輯的真值表形式結合分析判斷的透明方法。第15章的結論是一個分類系統,它有助于將分析技術與具體的情報問題相聯系。

本報告第四部分(第16-20章)根據SAS-114的最初目標,討論了情報制作中不確定性的交流。第16章研究了自然語言中固有的不確定性是如何影響報告質量的,并提出了一種識別、評估和權衡文本信息的證據性的方法。第17章對美國和英國在情報分析中交流概率的政策進行了批判性評論。第18章介紹了由SAS-114的成員和附屬機構收集的估計概率標準的注釋集。同樣,第19章介紹了SAS-114收集的用于評估和溝通分析信心的標準。第20章是報告的結尾,討論了數字時代的交流,特別關注商業開放源代碼情報中的不確定性溝通。

因此,本報告中的二十個章節涵蓋了廣泛的概念領域。SAS-114團隊希望,讀者會發現這套報告既能激發智力,又有實際用途。

內容提要

軍事和民事情報組織經常被要求為指揮官和策略制定者提供支持,他們的決定影響著國家和國際安全。除其他特點外,如及時性和相關性,情報組織應做出有嚴格分析支持的評估,準確無誤,并明確傳達給決策者。不確定性對情報的評估和溝通功能都構成了關鍵挑戰。例如,分析員收到的信息的質量往往是不確定的,他們所依賴的概念模型也是如此。簡而言之,大多數分析都是在不確定的條件下做出的人類判斷。決策者可能希望完全消除不確定性,但情報組織必須努力將有關事件(概率)和他們的評估(信心)的揮之不去的不確定性盡可能連貫和清晰地傳達出去,以避免誤傳。

SAS-114研究任務組通過研究來應對這些雙重挑戰。

a) 在不確定情況下促進情報評估準確性的現有和新方法;以及

b) 溝通此類評估中不確定性的標準。

本報告概述了SAS-114所完成的研究和分析,分為四個部分。

a) 第一部分(第1-5章)探討了情報生產管理的組織方面。

b) 第二部分(第6-9章)研究了不確定性下的信息評估。

c) 第三部分(第10-15章)研究不確定條件下的情報和風險評估;以及

d) 第四部分(第16-20章)研究了目前在情報生產中溝通不確定性的方法。

第一部分的核心主題是,情報組織需要積極主動地利用判斷和決策的科學。第一部分進一步說明了盟國的情報組織正試圖發展一種更加基于證據的分析技術和情報監督的方法。第二部分批判性地審查了目前評估信息有用性和質量的情報方法,并提出了替代方法。第二部分還介紹了測試分析員在不確定環境中如何評估信息質量的研究方法。第三部分描述了監測情報預測的準確性和監測防御性網絡風險的方法。第三部分還對支持情報分析的替代方法給予了極大的關注,包括通過對分析員的支持,以及通過從決策科學中提取的分析后方法。第四部分集中討論了自然語言和情報領域中不確定性的溝通。有幾章對目前向決策者傳達概率和置信度的情報(和其他專業)標準進行了批評分析。

盡管本報告所涉及的主題和調查方法多種多樣,但有幾個章節在一些關鍵結論上是一致的。首先,現有的交流信息質量、事件發生和評估準確性的不確定性的方法在多個方面存在缺陷,應促使北約下的情報界更密切地關注相關科學。具體來說,我們建議情報組織考慮使用數字概率,而不是目前使用的不確定性的模糊的口頭表達。其次,我們建議情報組織在符合科學標準的實驗中測試分析技術方法的有效性,并建議他們考慮在科學理論中具有更強基礎的替代方法。這一點至關重要,因為正如我們的一些研究表明,現有的方法可能不僅不能提高分析的嚴謹性,事實上還可能削弱分析員的評估質量。最后,我們建議情報組織采用積極的自我監測系統,除其他外,跟蹤他們提供給決策者的預測的準確性。

前言

SAS-114小組的前身是SAS-ET-CR探索小組,該小組于2014年12月在北約合作支持辦公室(CSO)召開了一次會議。最初的想法是專注于審查不確定性和風險的溝通標準。根據英國的建議,將范圍擴大,不僅包括不確定性的溝通,還包括在不確定性條件下如何進行評估。一年后,SAS-114研究任務小組(RTG)在CSO啟動,最初的團隊來自加拿大、丹麥、英國、荷蘭和美國,以及北約的海洋研究和實驗中心。隨后,它的成員擴大到包括德國、挪威、西班牙和瑞典。在第一年內,SAS-114也變得很明顯,它主要集中在情報分析領域。對情報的強調在活動中期的重新命名中被正式體現出來。SAS-114從情報界吸收了許多新成員,團隊的組成變得真正多樣化,包括科學家和情報專家的組合。每次會議的結構就像一個小型會議,旨在交流思想和新的發現,并做一些很少做的事情:給科學家和從業人員一個一年兩次的幾天空間來討論情報分析中的挑戰,并聽取可用于改善情報和向決策者傳達的前沿研究。因此,SAS-114也受益于來自科學界和情報界的大量特邀發言人。一個有代表性的例子是在會議記錄中,溝通不確定性,評估信息質量和風險,以及在情報分析中使用結構化技術(doi: 10.14339/STO-MP-SAS-114),其中概述了Arne Biering在哥本哈根Kastellet舉辦的研討會。SAS-114的會議結構與RTG的會議不同,是為了刺激坦率和公開的對話,并為合作的形成和發展提供機會。核心團隊并沒有著手設計所有成員都會參與的實驗。相反,在雙方興趣濃厚且每個參與成員都有貢獻的地方,形成了較小的合作集群。本報告中的許多章節概述了這種合作努力的結果。其中一些團隊的努力仍在進行中,并不是所有的團隊都已經成熟到可以在本報告中總結的地步。如果SAS-114在過去的三年里沒有什么成果,這可能會被理解為 "未完成的工作",然而根據任何合理的標準,SAS-114已經有了很高的成果,正在進行的合作更適合被理解為團隊持續合作的力量和產生的潛力的明確標志,這將遠遠超過其預定的年份,甚至可能成為北約未來的一個或多個活動。

SAS-114被證明是一個公開對話和自我形成研究合作的實驗,這一點在這份最終報告中得到了很好的體現。在報告中,讀者將發現沒有成員共同簽署的共識文件,而是一個結構化分析、研究結果、專業見解和影響SAS-114關鍵焦點的思想文章的多樣化集合。作為編輯,我偶爾會在實質性問題上對作者提出質疑,但這只是為了進一步突出論點,而不是為了強求一個共同的觀點。本報告中的20個章節分為四個部分:(a)情報生產管理的組織方面,(b)不確定性下的信息評估,(c)不確定性下的情報和風險評估,以及(d)情報生產中的不確定性溝通。最后一部分正視SAS-114的最初目標,追溯到探索小組,而前三部分則強調該活動自早期開始以來的發展。

序文

指揮官和策略制定者需要高質量的信息來做出適當的決定。在處理他們自己的部隊時,在正確的級別和正確的時間獲得正確的信息,雖然不是小事,但可以通過卓越管理來實現。然后,風險可以得到適當的衡量和說明。然而,如果不注入大量的不確定性,再好的管理也無法提供關于一個合格對手的決策質量信息。

大部分的不確定性來自于無法獲得第一手的信息,而不得不從不完整的或智能體的測量結果中進行推斷--這種情況對于其他行業的分析人員來說是很熟悉的,無論是市場研究、運營研究還是財務分析。然而,其中一些不確定性來自于對手使用積極的欺騙手段,試圖讓我們自己的偏見對我們不利,以掩蓋意圖和能力。為了適應我們用來描述對手行動路線的描述詞:如果第一個不確定性的產生者是最有可能的,那么第二個就是最危險的。它們共同為情報分析員提供了兩個不同但相關的挑戰:如何在這些條件下達成適當的評估,以及如何將這種不確定性適當地傳達給決策者。

雖然在大多數情報組織中,促進情報評估的準確性和溝通不確定性的直觀一致的程序已經使用了一段時間,但本報告中的研究表明,有些程序經不起科學方法的檢驗。這組論文中反復出現的主題是,隨著我們繼續在研究人員和從業人員之間不斷加深理解,不斷發展的判斷和決策科學可以幫助發展一種基于證據的情報分析技術。

科學和戰爭之間的共生關系并不新鮮。從最早的洞穴居民嘗試用棍子的大小、形狀和材料來保護家人免受攻擊,到隱形飛機的開發,研究、開發和國防從業人員之間的聯系在 "行動"、"防護 "和 "感知 "的操作功能中一直很緊密。指揮職能,包括其情報子集,已被證明對科學界的幫助有更大的阻力。文化、難以讓科學家獲得適當級別的批準,以及發表機密到無法進行同行評審的研究缺乏吸引力,是造成這種距離的一些因素。

本技術報告收集了豐富的思想文章、專業見解和研究成果,是科學家和從業人員特意聚在一起討論情報分析中的挑戰的產物,這表明我們最終正在打破這一鴻溝。兩個部落都肯定會從這種合作方式中獲益,但最大的贏家無疑是情報的消費者:指揮官、策略制定者和他們所服務的人。

  • 克里斯蒂安-盧梭上將(退役)(MGen (Ret'd) Christian Rousseau,加拿大恐怖主義綜合評估中心主任;前加拿大國防情報局局長和加拿大部隊情報指揮部的創始指揮官。
付費5元查看完整內容

引言

本文件是北約 IST-151 研究任務組 (RTG) 活動的最終報告,題為“軍事系統的網絡安全”。該 RTG 專注于研究軍事系統和平臺的網絡安全風險評估方法。 RTG 的目標如下:

? 協作評估軍事系統的網絡安全,并在 RTG 的北約成員國之間共享訪問權限;

? 在 RTG 的北約成員國之間共享風險評估方法和結果;

? 將 RTG 的北約成員國使用的評估方法整合到一個連貫的網絡安全風險評估方法中,以使北約國家受益。

軍事平臺比以往任何時候都更加計算機化、網絡化和受處理器驅動。他們大量使用數據總線,如 MIL-STD-1553A/B、CAN/MilCAN、RS-422/RS-485、AFDX 甚至普通以太網,以及戰術通信的舊標準,如 MIL-STD-188C 和 Link 16。此外,捕獲器、傳感器、執行器和許多嵌入式系統是擴展攻擊面的額外無人保護的潛在輸入。結果是增加了網絡攻擊的風險。然而,這些平臺的持續穩定運行對于軍事任務的成功和公共安全至關重要。

軍事系統和平臺是網絡攻擊的首選目標,不是因為它們像消費電子產品那樣普遍,而是因為它們潛在的戰略影響。一旦受到影響,就可以實現各種短期和長期影響,從拒絕能力到秘密降低其有效性或效率。因此,軍隊必須在各個層面解決網絡安全問題:戰略層面,同時獲取平臺和系統;作戰層面,同時規劃軍事任務和戰術。

北約國家擁有大量可能面臨網絡攻擊的軍事平臺和系統。因此,北約將受益于利用當前的流程和方法來設計更安全的系統并評估當前系統的網絡安全。

本報告介紹了針對軍事系統和平臺量身定制的網絡安全評估方法,該方法由 RTG 團隊成員合作開發,并建立在他們的經驗和專業知識之上。團隊成員已經使用的流程被共享、分析、集成和擴充,以產生本報告中描述的流程。本報告的目標受眾是愿意評估和減輕其軍事系統的網絡安全風險的決策者。

圖一:網絡安全評估過程的五個主要步驟。

報告結構

第 2 節介紹了 RTG 團隊在其存在的三年中用于開發流程的方法。第 3 節列出了可以應用該過程的系統的一些特征。最后,第 4 節描述了評估流程,而第 5 節總結本報告。

執行總結

軍事平臺比以往任何時候都更加計算機化、網絡化和受處理器驅動。這導致增加了網絡攻擊的風險。然而,這些平臺的持續穩定運行對于軍事任務和公共安全的成功至關重要。

絕對的網絡安全是不存在的。必須通過迭代風險評估持續管理網絡安全。傳統 IT 系統存在許多網絡安全風險管理框架和流程。然而,在軍事平臺和系統方面,情況遠非如此。本文檔介紹了針對軍事系統量身定制的網絡安全風險評估流程。該流程由北約 IST-151 研究任務組 (RTG) 活動的團隊成員開發,該活動名為“軍事系統的網絡安全”。該過程可以應用于傳統的 IT 和基于固件的嵌入式系統,這些系統在軍事平臺和系統中無處不在。

付費5元查看完整內容

本報告總結了 IST-144-RTG 在基于內容的多媒體分析 (CBA) 方面的研究進展,該研究由來自 NLD、NOR、美國和英國的團隊進行。這些科學家匯集了來自異構媒體源(文本、視頻和圖像)和人類評估的信息檢索策略。因此,可以通過基于內容的信息檢索和多媒體分析來利用多個異構數據源,以提供及時準確的數據概要,并結合人類直覺和理解來開發問題/解決方案空間的全面“視圖”。北約聯盟軍事領導人、指揮官和情報分析員需要這種可互操作的工具,這些工具可以交叉提示從一種方法獲得的知識以在另一種方法中生成任務,以加快態勢感知和決策制定,并應對國防信息空間的復雜性。提供了核心技術組件的描述以及它們在概念演示器中的組合應用的描述,該演示器解決了一個虛構但現實的場景,代表了聯盟面臨的防御挑戰。該報告總結了解決限制所需的進一步工作的發現和建議,包括技術和系統級別的差距,例如用于集成分析服務的開放分布式架構,現在和未來的預期。

付費5元查看完整內容

【報告概要】

認識到地面自主系統需要在未知的任務中運行,北約正在對地面車輛自主移動建模和仿真進行投資,以改進和準備未來運作。來自世界各地的北約工程師和科學家正在努力而有目的地塑造未來的作戰能力,并作為地面部隊保持準備和彈性。隨著北約展望未來,地面車輛界有機會幫助塑造陸軍在實現國家和國際安全目標方面的獨特作用。隨著情報、監視、目標獲取和偵察能力的快速發展,確保自主機動性和操作變得更加重要。北約的未來部隊必須能夠并準備好在極端條件下執行各種任務,因此它必須準備好運用地面力量/地面部隊,以在整個軍事行動中實現戰略成果。

地面自主系統是許多北約國家未來軍事戰略的關鍵部分,商業公司正在競相開發自主系統以率先進入市場。在這場部署這些系統的競賽中,仍然缺乏對這些系統的能力和可靠性的了解。自主地面系統的一項關鍵性能衡量指標是其在道路上和越野時的機動性。自主武器系統的開發和部署通常指向幾個軍事優勢,例如作為力量倍增器,更重要的是,可能需要更少的作戰人員來完成特定任務。與商業自治系統不同,軍隊必須在可能不存在道路的未知和非結構化環境中運作,但物資必須到達前線。在戰場上,機動性是生存能力的關鍵,指揮官知道在什么地形上部署哪種車輛至關重要。指揮官需要有能力評估自己和敵方部隊在作戰區域的車輛機動性,這將增加對任務規劃的信心,并降低因車輛受損而導致任務失敗的風險。

北約國家聯合探索評估地面自主系統性能和可靠性的方法,制定一項戰略,以制定一個總體框架,以開發、整合和維持先進的載人和地面自主系統能力當前和未來的力量。該活動利用了 AVT-ET-148、AVT-248 和 AVT-CDT-308 在下一代北約參考移動模型 (NG-NRMM) 上的結果,并共同證明了自動駕駛汽車具有專門的建模和仿真要求關于流動性。隨后,開發了任務領域,并組建了團隊以開展以下工作

  • 自主軍事系統 M&S 的挑戰和特殊要求

  • 與自主軍事系統相關的定義

  • 當前可用于評估自主系統移動性的軟件

  • 評估移動性與數據通信的相互依賴性的方法

  • 以NG-NRMM AVT-248 結果為基礎,確定評估自主系統越野機動性的方法

這項工作提供了一份文件,簡要概述了現有能力、計劃的未來活動以及后續研究任務組 (RTG) 的戰略方向。這份總結報告將詳細介紹這些成就,并為自主導航框架的開發和實施提供建議。

付費5元查看完整內容
北京阿比特科技有限公司