摘要:基于能力的規劃作為國防規劃的一種方法,是一個幾乎無限復雜的工程系統,有無數的節點和相互依賴的層次,受到國家和非國家的外交活動、信息、軍事和經濟行動的影響,產生次要和第三秩序的影響。基于能力的規劃的主要產出是實現預期最終狀態所需的一套能力要求。一種振興的定性技術使我們能夠深入了解軍隊中的非結構化和模糊的問題,這就是兵棋推演--其最簡單的形式就是手工戰爭演習。同時,人們一直在推動將計算機輔助引入這種兵棋推演,特別是支持裁判員的裁決,并更普遍地走向兵棋推演中人類因素的完全自動化。然而,兵棋推演中的計算機輔助不應該不計成本地被推向量化技術。一個問題的客觀復雜性往往不允許我們以必要的保真度來復制作戰環境,以獲得可信的實驗結果。本文討論了一個發現實驗,旨在驗證在計算機輔助兵棋推演中應用定性專家系統來開發能力要求的概念,以減少裁判員的偏見和與他們的決定相關的風險。這里的創新在于,在設計構成專家系統核心的能力發展理論模型時,應用了系統動力學建模和仿真范式。這種新的方法可以對不同的能力要求建議進行定性比較。此外,專家系統使我們能夠揭示預算削減對擬議的能力要求解決方案的影響,而公斷人以前在比較單個解決方案時,僅僅依靠自己的知識是無法闡明這種影響的。兵棋推演中的玩家驗證了所提出的概念,并提出了該研究可能向前發展的方式:即使用戶能夠定義他們自己的能力,而不是被預先定義的能力集所限制。
關鍵詞:計算機輔助兵棋推演;基于軍事能力的規劃;兵棋推演;能力要求;專家系統
通過數據處理收集信息并將其轉化為知識是決策中的一個重要方面[1,2]。當前復雜的環境,由于多維作戰、武器系統的多樣性、國家理論的差異、領導層的個性以及無處不在的信息而變得更加復雜,這就更加需要減少克勞塞維茨的戰爭 "摩擦"[3]。減輕這種摩擦的一種手段是通過增加定量分析來支持決策,同時又不失去決策過程中以人為核心的主要優勢。因此,在實現軍事信譽的同時,實現數學的嚴謹性以支持決策過程是一項持續的努力。創新來自于知識的發現[4]。因此,指揮官需要有能力研究和重新研究產生非結構化問題的復雜系統,以發現創新的方法,從而形成對對手的比較優勢[5]。
研究問題的定性和定量方法形成了兩個基本的方法系列,可以相互受益[6]。無論是定性還是定量,每種方法都包含了獲取問題信息的具體技術。本文主張在分析復雜系統時使用一種定性方法;軍事防御規劃;一種建立在使用專家系統來裁決兵棋推演的方法。
下一部分首先描述了作為研究主體的軍事防御計劃的現狀,其次闡述了作為研究的主要應用定性方法的兵棋推演。接下來是對應用于國防規劃或相關領域的定量方法的文獻的回顧,展示了其目前的局限性。
在一般的戰爭經驗中,各國已經認識到,為保護國家利益而提前做好準備是具有資源和時間效益的。國防規劃是這樣做的一種方式。20世紀60年代初,美國國防部在面臨尋找滿足美國政治指導的軍事力量結構的挑戰時,討論了這個領域的規劃[7]。同樣的目標也是北約主要機構之一--國防規劃委員會(DPC)的任務[8]。從[7,8]中我們可以得出結論,國防規劃的產出規定了對軍事力量的要求,以涵蓋各自國家或國際國防組織的政治野心。在《長期國防規劃手冊》中,我們發現了國防規劃的其他特點,特別是它的長期方向、戰略層面和多學科的特點[9]。Breitenbauch和Jakobsson,以及Stojkovic和Dahl強調了國防規劃的相同特點[10,11]。這使得國防規劃成為需要解決的最復雜的軍事非結構化問題。此外,不確定的作戰環境使國防規劃變得更加復雜[12]。
拋開冷戰時代,北約決定更多地參與危機應對行動,并重建其防御能力,以完成相應的軍事以及非軍事任務。這一轉變的實際結果體現在北約防御規劃進程(NDPP)中,這一進程的產出是一套能力要求,而不是所需部隊的清單[13]。這種方法被稱為基于能力的規劃(CBP)[14]。
盡管北約國家及其合作伙伴一直被鼓勵將他們的程序與NDPP同步,即以能力規劃而非武力規劃為導向,但仍有一些國家的國防規劃仍然主要集中在武力規劃上[15]。CBP國防規劃方法為其用戶提供了一個共享的規劃平臺,用于制定整個軍事和非軍事活動的必要工具要求。CBP與它的載體的通用能力一起工作,它為內部以及外部的商業或國有載體提供一個共同的平臺。此外,CBP比部隊規劃更有效地將國防規劃和行動規劃聯系起來。
北約將軍事能力定義為通過采用一套綜合的方面來創造效果的能力,這些方面可分為理論、組織、訓練、物資、領導力發展、人員、設施和互操作性[16]。欣格將軍事能力定義為在特定作戰環境中實現預期效果的能力[17]。在這項研究中,引入了一個能力的理論模型,描述了能力隨時間變化的特征。能力是由其范圍和效果來描述的,例如。"能夠在極端炎熱和寒冷的天氣條件下進行聯合和聯合遠征作戰和戰術部署,并能在大多數地形的惡劣條件下作戰"。
圖1是由Hodicky和Melichar提出的,描述了CBP過程的概述和它在國家層面上的階段性應用[18]。
圖1. 基于能力的規劃循環過程,由國家政治指導和戰略分析提供能力發展計劃開始[18]。
國家政治指導,與預測20年范圍內的政治和軍事氣候的戰略分析同時進行,啟動了國家方案編制過程,并在戰略層面形成了描述未來作戰環境的情景。選定的場景為兵棋推演提供了刺激,產生了涵蓋所有潛在威脅和國家政治野心的能力要求。在現有力量和所需能力之間進行比較,產生能力差距。能力發展計劃包含每個能力發展的里程碑,推動所有中長期軍事投資。能力發展評估通過反映能力發展中必要變化的最新政治指導,向中央政治局提供反饋。
Spiegeleire具體說明了基于能力的規劃的趨勢,明確闡述了在未來復雜的作戰環境中,需要對國防規劃過程有更多的洞察力[19]。
定性調查方法涉及開放式問題和個人定義或解釋,以描述或理解一個事件[20]。在軍事領域,一種能夠獲得洞察力的重振的定性技術是兵棋推演--其基本形式是手動兵棋推演。近年來,美國軍方和北約重新發現了兵棋推演,認為它是探索日益困難的問題的有效途徑[21]。此外,兵棋推演的使用不僅限于軍事領域,其使用和價值的例子存在于不同的領域[22],盡管它們超出了本文的范圍。
從歷史上看,兵棋推演是一種軍事上的主要工具。公元前5世紀,孫子將 "圍魏救趙 "作為理解孫子兵法概念的基本工具。然而,兵棋推演最重要的進步是由于喬治-海因里希-魯道夫-約翰-馮-賴斯維茨的努力,他在他的kriegsspiel[23]中開創了現實主義。
以下關于兵棋推演的定義使我們能夠制定其基本要素并幫助我們理解研究方法。
佩拉將兵棋推演定義為。"使用規則、數據和程序的戰爭模型或模擬,不涉及實際的軍事力量,其中事件的流程受到代表敵對雙方的玩家的影響,并反過來影響他們在這些事件過程中做出的決定[23]"。
北約(2015)將兵棋推演定義為。"通過任何手段,使用特定的規則、數據、方法和程序,對軍事行動進行的模擬[24]。
紅隊指南(2013)將兵棋推演定義為:"基于場景的戰爭模型。"一種基于場景的戰爭模型,其中的結果和事件的順序會影響到玩家的決定,并受到其影響[25]"。
即使這些定義強調了兵棋推演的不同要素,它們共同構成了軍事兵棋推演的基本要素。兵棋推演(WG)的場景是玩家的開場白。它是對場景的詳盡描述,它包含了關于行動區域的地緣政治信息,描述了政治、軍事、經濟、社會、信息和基礎設施(PMESII)因素。WG的作戰命令(ORBAT)包含自己部隊的能力及其特點。WG地圖和圖表創建了場景和玩家之間的界面。它是場景的一個額外的附加物,使玩家沉浸在作戰環境中。WG時鐘是游戲流程的驅動力。它應該反映目標和玩家的需要。WG的規則和數據為玩家的行動和決策過程創造了界限,并在游戲中由裁判員執行。WG玩家賦予了兵棋推演動態的品質。他們管理計劃和決策過程。通常情況下,有兩組選手--藍色和紅色。WG分析員研究兵棋推演的執行結果,制定論據以支持裁判員的決定,并提出分析性問題。WG公斷人對選手的執行計劃進行裁決。裁判員是兵棋推演中成功認知子階段的主要推動者。他負責制定單一兵棋推演周期執行過程中的成就、挫折和限制。關于軍事領域的兵棋推演要素和兵棋推演生命周期的進一步閱讀,請參考《兵棋推演手冊》[26]。關于游戲機制的詳細設計,并非專門針對軍事兵棋推演領域,請參考Adams和Dormans[27]。
上述關于WG的定義有一個共同點--使用建模和仿真(M&S)。每個工作組都需要以最大限度接近現實的方式復制作戰環境。建模過程創建了一個操作環境的模型,模型的行為在模擬中通過模型的及時執行而被仔細檢查。仿真刺激了玩家:兵棋推演環境首先迫使他們在兵棋推演計劃階段發揮他們的創造力,其次迫使他們在游戲的認知階段進行學習。
沒有一種單一的兵棋分類被兵棋推演界所接受。了解和實施國防實驗指南》根據模擬類型的形式對WG進行了分類[28]。《紅隊指南》手冊將兵棋推演分為兩個大家族[25]。第一個家族屬于決策支持領域,第二個家族屬于培訓/教育領域。Purnele將兵棋推演按其裁決方式進行分類:研討會(非裁決)、矩陣、專家和剛性[29]。推動這項研究的WG分類闡明了在模擬作戰環境中所代表的WG元素的自動化水平[21]。圖2描述了WG分類的基本理念,它將WG問題的客觀復雜程度(定義為問題/系統元素/對象的數量及其關系的函數)[30]、WG元素的自動化程度和WG中代表的人類行為的保真度放在一起。我們根據我們對操作的觀察創建了圖2。
手動WG(MWG)沒有任何計算機手段參與執行WG。人工環形模擬代表了人工WG,其中作戰環境、行動方案和效果都是由人類完全控制的。MWG分析代表復雜系統的非結構化問題,對人類行為的保真度很高,因為它不取代任何WG的人類元素。完全自動化的WG(FAWG)有所有的WG人類角色,如裁判員、球員和分析員完全自動化。帶有自動分析員的閉環模擬表示FAWG。FAWG中沒有人類干預,就作者所知,目前還沒有這樣的解決方案。如果使用最先進的人工智能技術來實現FAWG,它對人類行為的保真度會很低。計算機輔助WG(CAWG)將特定的WG人類行為元素自動化。隨著CAWG中更多的人類行為元素被自動化,人類行為的保真度就會下降。
圖2. 在定量和定性技術格局中的WG分類(手工WG、計算機輔助WG和全自動WG)[21]及其與WG問題的客觀復雜性水平、WG要素的自動化水平和WG中人類行為的保真度水平的關系
因此,MWG傾向于采用更多的定性技術來發現信息,運用高水平的創造力;相反,FAWG代表了一種定量的方式,通過假設測試來分析問題。通過降低復雜程度,我們能夠使用更多的定量方法來研究一個問題,反之亦然。
下面的例子描述了與國防規劃或相關軍事問題有關的定性和定量技術的現狀。
一些定量方法的例子旨在將資源分配給不同的武器,以便通過優化單一目標函數,如有效性或利潤,有效地消除來自敵對國家的威脅。Gu at al.通過最大化預期效益實現了一個武裝部隊結構的規劃模型[31]。H?kenstad at al.比較了一組選定國家的長期防御規劃系統,并得出結論,大多數國家的目標是提高自己的利潤[32]。Zhang等人提出了一個模型,根據給定的作戰要求,通過武器系統的組合使能力差距最小化[33]。Wan等人引入了約束性非線性優化問題--武器發展規劃是通過最小化敵人造成的威脅作為目標函數來解決的[34]。這些研究[31-34]的主要缺點是缺乏人類行為因素,因為它們沒有任何兵棋推演的形式。因此,它們在基于能力的防御規劃方法中的適用性和結果的可信度是值得懷疑的。此外,模型中的實體被簡化為適合優化任務的形式,因此,與現實相比,這些模型的分辨率非常低(例如,在[33]中,作戰環境被簡化為傳感器、決策、影響者和目標等節點,屬性有限)。
Zhuang等人認識到,兵棋推演結構的復雜性使得任何分析得出的解決方案都是不可能的[35]。在他們對叛亂行動的決策研究中,Zhuang等人試圖改進決策啟發式的發展。這一努力始于對六人工作組行為的研究。該小組將一個MWG研討會游戲轉變為CAWG,玩家和裁判員完全自動化。自動化是通過簡單的規則完成的,這些規則決定了玩家如何實施基于PMESII的選項:政治(P)、軍事(M)、經濟(E)、社會(S)、基礎設施(I1)和信息(I2)。該研究與FAWG很接近,盡管沒有分析員是自動化的。該研究的局限性在于,自動化選手只能使用團隊編程的那套啟發式方法,而且模擬的作戰環境沒有達到完整的防御規劃的復雜性--它以叛亂行動為中心,這主要與軍隊的作戰和戰略決策水平有關。
Hernandez等人結合之前的努力[35],將有自動裁判員的CAWG自動化,變成有自動裁判員和球員的CAWG,然后在CAWG的指定 "回合 "應用實驗和修改的決策啟發式方法[36]。該小組從實際的HITL CAWG中得出了他們最初的決策啟發式方法,并在操作社區內驗證了這些規則。該研究承認,啟發式方法需要適應情況的動態變化和參與的參與者。因此,作為階段性實驗的分階段決策啟發法被引入,它允許使用一套不同于原始兵棋推演的規則。在CAWG的每一回合中,都會創建一個新的起始決策點,玩家按照CAWG的起始點進行決策。這就為CAWG的每個回合創建了玩家的決策樹,然后對其進行編碼,并通過具體的實驗設計對CAWG進行考察。在CAWG中使用的模擬和平支援行動模型(PSOM)限制了研究。由于它是作為對戰略層面的社會經濟問題的回應而開發的,并且面向非常不對稱的行動,因此它涵蓋了國防規劃中合理的軍事行動的有限范圍。
Najgebauer等人提出了定量方法,旨在評價所需的能力,評估現有的能力,并確定能力差距,以反映為一個國家確定的情景。該研究的主要限制是驗證部分和可信的軍事行動的范圍。用于驗證的離散模擬工具只能驗證射擊、機動和移動等能力。雖然這種方法因此在目前的軍事模擬中在作戰層面得到了很好的實施,但其余的效果--特別是戰略層面的剖析--并沒有詳細說明,也無法進行驗證。此外,所提出的解決方案是基于閉環模擬,因此它屬于有自動選手和裁判的CAWG系列。在尋找能力需求方面缺少人的因素[37]。
聯合防御規劃分析和需求工具集(JDARTS)支持北約防御規劃過程。它由相互關聯的應用程序組成,通過北約防務規劃驅動防務規劃人員。兩個基本的應用程序,即國防規劃任務研究工具(D-MIST)和國防規劃能力分配邏輯計算器(D-CALC),構成了北約國防規劃的哲學方法。D-MIST開發并存儲任務類型,然后組成作戰方案。最底層的任務分解是以任務為導向的,它們共同創造了D-CALC的刺激物。D-CALC開發并運行產生能力要求的腳本。這些腳本可以接受任何輸入,復制已實施的北約學說[38]。這個解決方案是有限的,因為在內部它不包含任何模擬,以驗證所提出的能力要求與作戰場景的關系。這可以從外部進行,結果可以轉移到腳本中,然而,在實踐中,如果你的目標是以高水平的模擬保真來涵蓋所有可能的軍事行動方案,這是不可行的。通常只采用簡單的經驗法則或靜態模型,這意味著能力生命周期的動態方面不能以這種方式隱含反映。
如[39]所述,挪威已經接受了JDARTS,并為其國防規劃過程進行了修改。盡管如此,前面提到的缺點仍然存在。
其他國家的努力涉及啟動國防規劃項目,有一個明確的基于能力的規劃架構,由各種決策支持工具支持,如知識管理、能力工程支持、概念開發和實驗以及模擬[12]。這項研究描述了整體框架,但沒有介紹擬議的決策支持工具的復雜實施細節。
Bychenkov at al.提議實施一個量化的專家系統,同時將能力分成功能組[40]。該研究描述了基于一個被稱為 "參與 "的單一功能組的專家系統的設計。這個功能組在轉移到能力載體層面時,相對容易通過眾所周知的單位位置、彈藥或軍事行動效力的定量參數來描述。然而,其余的功能組,將其能力轉化為能力載體,以及量化參數都沒有描述。
通過這次審查,我們得出的結論是 (1) 定量技術盡管適用,但給作戰環境帶來了高度的簡化;(2) MWGs應得到其要素自動化的支持,以達到分析的嚴格性;(3) 目前采用定量技術的CAWGs不能在不損失可信度的情況下處理解決問題的高度客觀復雜性。
本文的主要貢獻是驗證了使用定性專家系統來支持CBP的CAWG中的裁決的概念,作為防御規劃的一個選定方法。這里的創新在于,在設計構成專家系統核心的能力發展理論模型時,應用了系統動力學建模和仿真范式。系統動力學方法有利于在管理復雜系統行為時的政策確定過程[41]。這種新方法能夠對不同的擬議能力要求集進行定性比較。
本文的組織結構如下。第2節闡述了問題陳述和研究限制。第3節描述了旨在證明CAWGs支持CBP概念的發現實驗的方法。第4節列出了研究結果和討論,然后是第5節的結論。
武裝部隊能力的發展受到使用新的進步技術的顯著影響。這種趨勢不僅反映在開展作戰行動及其后勤支持的新方法上,而且還反映在新型沖突、風險和威脅的形式上。本文討論了新興技術對發展軍事后勤能力的可能性。討論了軍事后勤能力發展在短期和長期內的潛在適用性。
社會發展與技術變革有著非常密切的聯系。技術的影響總是對武裝沖突的過程和行為產生重大影響。無論是農業社會還是工業社會,武裝沖突總是使用人們常用的技術和方法進行的。在當前的信息社會中,情況很可能也是如此。出于這個原因,監測在民用領域已經普遍遇到的所謂 "新興 "和 "顛覆性技術 "的使用發展和方法是非常有用的。這些進步往往已經成為商業領域競爭的一部分。這些新興技術以顯著的競爭優勢的形式為其用戶帶來了巨大的潛力,無論是在商業還是在武裝沖突中。
與這些技術變化相關,還值得一提的是,武裝沖突的特點正在從純粹的對稱性向非對稱性轉變。就軍事沖突中的對稱性和不對稱性的定義而言,目前還沒有明確的定義。作為識別軍事能力定義和可能的技術后果的初步框架,可以應用塞繆爾-亨廷頓(Huntington,2001)的觀點,從以下四個方面衡量軍事力量。
數量維度:如士兵數量、武器、軍事裝備和資源。
技術維度:武器和軍事裝備的效率和水平。
組織方面:部隊的團結、紀律、訓練和士氣,指揮和控制環節的有效性。
社會層面:社會有效運用軍事力量的能力和意愿。
如果兩支具有不同潛力的軍事部隊發生對抗,這就是不對稱行動。在20世紀90年代初,仍有一些對稱的因素發生,例如,1990年至1991年在伊拉克。從那時起,不對稱沖突盛行(Foltin, 2018)。就供應系統而言,這些沖突的要求更高,因為被支持的單位部署在離父母基地很遠的地方,因此整體的交付時間在延長,整個后勤鏈的資金需求也在增加。同時,在不對稱沖突中沒有后方地區,這最終意味著后勤鏈受到攻擊或破壞的概率會隨著與支持的最終受益者的距離減少而上升。
另一個需要戰略考慮的問題是技術優勢的變化及其對各個國家的地位和經濟及軍事潛力分布的影響(Lipowsky, et al., 2020)。一般來說,可以假設技術發展將進一步打開所謂的超級大國和世界其他國家的能力之間的剪刀差。就目前而言,很難想象占主導地位的國家或聯盟會就阻止或限制這些技術發展的措施達成一致。技術發展也被看作是獲得對潛在對手或競爭者的決定性優勢的一個機會。出于這個原因,最好是不斷監測技術發展的趨勢,并學習如何最好地評估其影響和對未來發展的影響。
在軍事領域,將努力應用創新技術,特別是在指揮和控制系統、偵察設備、電子戰和軍事裝備現代化方面。技術領域的一個重要方面將是其相互連接和互動的可能性,這將提高其使用效率。技術發展不再是個別發明家和創新者的事了。涉及科學和教育機構以及生產基地的廣泛平臺的組織良好和資金充足的系統正在發揮越來越重要的作用。因此,創新能力也正在成為當今追求的國際趨勢之一,特別是在國際投資和潛在的知識共享能力方面。為了監測這些創新趨勢,人們開發并維護了其變化指標,如全球創新指數(WIPO)、國際創新指數(BCG)、創新指數(GlobalEconomy.com)或TCdata360(World Bank)。這些都是技術發展的指標,有可能在國家和部門之間進行比較或監測這些變化的動態。
技術可以高度靈活地應對現實,即應對當前的威脅,也應對新出現的風險。甚至與潛在對手將掌握的技術發展有關的風險。技術發展和使用的任何重大延誤不僅會產生經濟后果,也會影響軍事能力的發展。新的分析方法使我們有可能捕捉到這些技術和社會趨勢,并在使用適當工具的情況下,提前預測這些趨勢,從而有時間準備適當的應對措施。一般來說,這種預見性與復原力和穩定性直接相關,這不僅對社會的進一步可持續的社會和經濟發展至關重要,而且對武裝部隊的能力發展也至關重要。然而,與此同時,我們也應該感知到不確定性的增加,即一些國家或其他實體是否在某些重要領域的發展中取得了先機,甚至擁有新的顛覆性技術。
二戰期間,美國最好的科學家集中在洛斯阿拉莫斯,合力開發原子武器。今天,硅谷(美國)和中國深圳的研究中心也是按照類似的集中科學和發展能力的原則運作。因此,在這方面,集中必要的能力和資源的需要可以被看作是實現預期成功的一個重要因素。然而,在這一組織措施之外,往往更難找到必要的專家和高級項目經理,或首先為實施預期項目分配足夠的財政資源。不僅僅是小國,在對這些項目的安全性有很高要求的情況下,國際合作,將教育、科學和發展機構、工業以及政府和聯盟實體聯系起來,無論是歐洲防務局(EDA)還是北約科學和技術組織(STO),以及可能與個別北約卓越中心(NATO CoE)重疊,將是至關重要的。因此,與國家撥款和技術機構一起,有可能充分利用研究和創新能力,并在國際層面上將其適當地聯系起來。
技術進步不僅僅是要努力使我們自己的防御更加有效。我們也應該意識到技術應用的潛在影響,并提前做好準備,應對未來到來的相關威脅和風險。然而,即使是對未來發展的良好預測,本身也不意味著我們將能夠完全避免未來的威脅。但是,新技術可以幫助我們調集必要的資源,并對其進行適當的調整,以做出充分的反應。我們今天需要認識到,技術的發展不僅關系到競爭優勢,而且還關系到安全,在軍事領域,關系到我們的生存。因此,沒有任何地方可以消極等待進一步的威脅或其他刺激。
后勤是所有行動成功的關鍵動力,包括戰斗和非戰斗。盡管現實和潛在的變化都有很大的動態性,但供應系統一直是一個運作良好的社會的支柱。在民用領域,供應路線的交匯點代表著貿易中心,而且往往也是區域教育中心。特定中心、城市和國家的國際重要性是基于供應流的規模。同樣,在軍事上也是如此,從保存下來的關于孫子大師的戰爭記錄中可以看出這一點。補給設計得好與壞的差異直接影響了戰爭運動的最終結果。即使是最好的戰略家也不會用巧妙的戰術來取代必要資源的缺乏,這一點仍然適用。
如今,當后勤鏈的完整性和功能性的破壞被認為是一種具有戰略意義的威脅時,物資的重要性也是顯而易見的。自20世紀下半葉以來,當通信技術被大規模傳播時,信息、金融和后來的知識流動的重要性已經上升。通訊平臺發揮了關鍵作用,但主要是由互聯網帶來的可能性。然而,另一方面,這些強大的好處也帶來了新的威脅,這些威脅是由各國經濟不斷增長的相互依存關系演變而來的。多國聯合努力的目的是盡量減少這些流動的潛在破壞,如果它是由故意的人類行為或難以預測的自然災害造成的。
為了發展武裝部隊的能力,有必要考慮到新技術,因為軍事裝備的生命周期往往很長。這些周期通常在15至20年之間。
注意到顛覆性技術、漸進式技術變革以及其未來發展的趨勢,是一個具有戰略意義的問題。這方面的例子包括使用小型移動核反應堆,以及在用電動馬達取代內燃機的同時實現遠程電力傳輸的可能性。鑒于高達70%的戰場運輸能力是用于燃料的,這些技術的使用可以被認為是 "破壞性的",也就是突破性的。同樣,在滿足被支持單位的能源需求方面也可能是這樣的情況。當然,我們也應該期待那些全新的技術將被開發出來,甚至是那些超越現有知識和想法的技術。
在這方面,我們可能會受到人工智能(AI)的解決方案和發現的啟發,人工智能已經在各個領域超越了專業人士的表現。今天一些最具顛覆性的技術將包括人工智能、量子計算、物聯網(IoT)、云技術、5G網絡和3D打印。此外,這些技術的互連和互動大大增加了系統的整體效率,并實現了所謂的協同效應。隨著每項技術達到更高的水平,以及顛覆性技術的數量從越來越多的新興技術中擴大,這種效應將有更大的潛力,按比例計算。例如,人工智能的性能取決于計算,今天最強大的計算形式是以量子計算機為代表。信息是實現最大預期效果的另一個基本要素(例如,處理分析或進行模擬)。今天,這是大量的數據,即所謂的大數據,使用算法進行處理,通常已經在使用人工智能的情況下,由于其使用機器學習的能力,可以進一步提高自己。再加上我們可以存儲在數據中心的大量可用數據,物聯網技術的合適技術應用的普及只是時間問題。來自物聯網的數據的信息價值也將在于其及時性。5G網絡使高速的大量數據成為可能。此外,系統的速度、容量或整體效率將在包括軍事在內的所有領域發揮重要的、有時是決定性的作用。
目前生物技術的發展也讓我們看到,在接收、處理和評估潛在戰場上的信息畫面方面,人腦與人工智能系統的直接支持可能存在著越來越大的互連。如果我們考慮到目前所謂的工業4.0的技術概念,直接的軍事應用只是時間問題。與生物技術相結合,不僅會實現人類能力的提高,而且可能還會延長人類的生命或增強人體的能力。這種昂貴但也敏感的研究及其實施的結果很可能最初就會得到應用,特別是在技術最先進國家的國防和安全結構中。目前,人體的增強是通過外骨骼結構的模范使用來實現的,不僅是在醫療保健或體育方面,而且還用于軍事目的。在這種情況下,它是關于人體性能的物理改善。在軍事環境中,這些系統可用于任何我們需要加強士兵舉起或攜帶更高的負荷的能力,同時延長他們的耐力和耐久性,以執行所需的任務。
一個重要的問題是,人在許多沖突中會扮演什么角色,以及隨著新技術的動態出現,部隊的結構和能力將如何演變。盡管有一些與長期發展和不可預測的事件有關的不確定性,但可以首先指出,武裝部隊的發展將以步兵的減少為特征,相反,能夠使用現代軍隊的軍事專家將增加。系統,直到現在,我們總是把人放在第一位,但他的首要地位將越來越取決于他的創造。最重要的是,人們對人工智能的發展抱有很大期望,它將越來越能夠控制人。在人工智能的某些領域,它的表現已經被超越了。此外,這不僅僅是與世界上最好的棋手進行國際象棋對決,而且還涉及到人工智能參與軍事系統,包括軍事技術。例如,來自美國的信息證實了這一點,即人工智能在空戰中戰勝了一名訓練有素的飛行員。除了上述技術(人工智能、量子計算、物聯網、云技術、5G網絡),目前還在使用小型衛星、高性能傳感器、自主和自動化系統、能源儲存、部署高超音速武器、改進機器人設備和其他一些技術。解決軍事技術趨勢,其中一些技術將在符合其所有者利益的情況下被引入。
文章旨在確定重大新興技術對軍事后勤能力的影響。從方法上看,選擇了一種內容分析方法,以確定被兩個最重要的科學論文數據庫,即Web of Science(WoS)和Scopus索引的文章和專業論文數量的擴大。主要關注的是所提出的產出的增加趨勢,一般來說,隨后與軍事后勤領域有關。
本研究的局限性在于所選方法的適用性有限,而且研究的時間范圍僅限于確定2015年至2021年期間的趨勢。
捷克武裝部隊能力發展的關鍵技術將特別包括人工智能的使用。武裝部隊及其后勤能力發展的其他重要技術包括控制信息系統、自主系統、機器人系統、包括數據存儲在內的大數據、量子技術(如加密和解密)、高超音速武器系統(不僅用于使用,而且用于防御)、增強人類能力的系統(增強--如外骨骼)或使用3D打印備件的可能性、受損軍事材料的修復或智能能源(Lipowsky等人,2020)。無人駕駛飛行器的使用將大有可為(其能力也由使用新的傳感器、控制和信息系統或使用新的彈藥類型和選擇決定)。未來也將受到生物技術發展的影響。
技術發展帶來了新的社會挑戰和機遇。除了支持國民經濟、知識共享和合作機會外,它們也會帶來潛在的風險。同時,它們的潛力也可以用來解決新出現的風險或潛在的安全威脅。經濟和政治競爭在規模上的復雜性、相互關聯性和強度需要政府和超國家組織的關注,因為這是積累必要資源和知識以實現技術應用的唯一途徑。在整個技術創新領域,量子力學領域的新知識的應用以及將其轉化為未來的量子計算機可以說是意義重大。
盡管成熟的量子計算機仍然相當理論化,但已經有早期的計算機可以至少在有限程度上根據量子原理工作。然而,這一領域的發展非常迅速,因此值得監測,特別是關于未來的潛在應用。人們越來越認識到量子計算機的重要性,它可能已經超越了其作為新興技術的地位,成為顛覆性技術。關于這些技術的簡要描述,請參見A Report 11/2020中的文章 "新興技術的影響"。量子計算機利用粒子的特性,可以同時處理大量的計算操作,因為它們能夠在1和0的狀態下運行(而不是傳統計算機的1或0)。它們的大規模推廣目前受到阻礙,因為需要在沒有電磁場干擾的環境中和接近零的低溫下使用它們。人工智能的參與和越來越多的信息量可望幫助這一發展。通過調查植物中在正常條件下發生的量子現象,可能會發現關鍵的新信息。
大量數據處理速度的提高代表了一種技術轉變,將逐漸影響到許多領域。正是在相對較短的時間內處理大量數據的能力,將使新的模型和分析工具的應用成為可能,無論是在醫療保健、工業還是研究領域。量子計算的潛力將使我們有可能放棄簡單化的模型,更多地利用 "數字孿生 "的方法,即生物或非生物物理實體的數字孿生。就軍事應用而言,這可能意味著創建整個武裝部隊的數字模型,包括針對特定對手的可能部署場景的潛在測試,以及隨后對潛在漏洞的識別。這可以導致提前進行有針對性的采購、能力發展和人員準備(見Lipowsky, 2020)。然而,現實是,即使是一個可能的技術裝備的對手也可能擁有這種準確預測的能力。量子計算機在軍事上的預期使用也與使用新的復雜算法進行加密或解密的可能性有關。量子算法可以快速解決非結構化數據集中的問題。因此,加密數據和通信的內容可能會變得可追溯,這將有助于在未來揭開大量被截獲但迄今無法破譯的信息。更有必要通過改進目前使用的系統,為新的解密可能性做準備。
軍事戰術網絡 "Link 16 "用于在北約作戰活動的框架內通過數據傳輸的方式傳輸機密信息,通過該網絡可以在北約成員國武裝部隊的結構中傳輸信息。它主要是顯示數據戰術或作戰圖像的情況,包括引導作戰車輛前往敵方目標等。"鏈接16 "目前是在飛機或船舶上使用,除了加密之外,還很難捕捉到這種類型的通信希望)。因此,這種網絡的優勢是具有相當強的抗干擾性和已經證明的可靠性。然而,恰恰與量子計算機和其他技術的發展有關,有必要開始對這種通信系統可能的脆弱性進行預測性準備。它進一步擴展到北約武裝力量的其他元素,是以實現所需的互操作性和成員國軍隊的其他元素(指揮所、軍事裝備等)之間的協調為條件的。量子計算機是許多有前途的技術之一,可以對許多其他領域的發展產生重大影響。
與其他技術一起,如人工智能或互聯網,它們將發揮重要作用,特別是在相對較新的戰爭領域,如網絡空間或太空。正是在這些領域,量子計算機將發揮作用,不僅是在更高的信息處理速度方面,而且在全面解決現有計算機無法處理或需要太長時間的大量數據的能力方面。與人工智能相結合,量子計算機的性能將限制或允許其使用。數據處理速度快很多倍,將為更有效地執行指定任務提供人工前提條件。同樣在量子計算機的情況下,一方面,它是一個更有效地使用新型計算機技術的機會,但在錯誤的手中,它是一個具有重大影響的威脅。
很明顯,新技術的發展為利用空間這一最后公認的軍事領域創造了新的機會。我們目前正在見證該領域內的大量努力和投資的轉移。它不僅僅是一個軍事用途的領域,而且一般來說,它是一個相對較新的擴大生活空間的機會。正如我們從過去的許多案例中知道的那樣,生活空間的擴大往往與武裝沖突有關。另一方面,我們必須要求尋找新的棲息地或新的稀缺資源的礦藏應該有各種原因。它往往真的與生存問題聯系在一起,唯一的解決辦法是遷移到對生命更有利的地區,或者用武力占領稀缺資源。今天,非常清楚的是,新技術的發展將使我們越來越多地滲透到太空中,這將有助于獲得了解和利用其他資源的新機會,如能源。出于這個原因,有必要監測技術發展的趨勢,及時捕捉新興技術或現有技術的新應用。
然而,就整體技術發展而言,有必要將進一步研究的范圍限制在確定那些已經在短期和長期內對軍事后勤具有最大應用潛力的新興技術。為此,以下技術被確定為未來軍事后勤能力發展的關鍵技術(Fridbertsson, 2022)。
人工智能(AI)。
大數據。
物聯網(IoT)。
數字結對。
自主系統。
機器人技術。
外骨骼。
3D打印。
根據在WoS和Scopus數據庫中的搜索,發現在一般領域和后勤領域的選定領域的出版物數量的發展(見表1-4,圖1)。WoS和Scopus數據庫是廣泛認可的科學和研究數據庫,包含高水平的出版物。檢索是基于關鍵詞的。搜索詞包括AI(人工智能)、大數據、IoT(物聯網)、數字結對、自主系統、機器人、外骨骼和3D打印。這些術語被單獨檢查(見表1-2)或在關鍵詞后勤下檢查(見表3-4)。
表1: 科學網和Scopus數據庫中出版物數量的發展情況 來源:(Clarivate,2022),(Elsevier B.V.,2022)。
表2: 科學網和Scopus數據庫中后勤領域選定領域的出版物數量的發展情況 來源:(Clarivate,2022),(Elsevier B.V.,2022)。
圖1 選定領域在科學網和SCOPUS數據庫中的出版物數量的發展,一般來說,在后勤領域來源:(Clarivate,2022),(Elsevier B.V.,2022)。
本文討論了新興技術在軍事后勤能力發展中可能的應用。在短期和長期范圍內,討論了對軍事后勤能力發展的潛在適用性。通過內容分析,確定了關鍵的新興技術,在軍事后勤條件下具有潛在的最高程度的適用性,從長期來看,但在短期內具有初步適用的真正潛力。
對WoS數據庫中數據的分析,總體上顯示了2015年至2021年期間研究和預期應用的顯著增加,特別是在數字纏繞(在此期間增加了20倍)、人工智能和物聯網(增加了6倍)以及3D打印(增加了5倍)。就Scopus數據庫中的文章和已發表的研究而言,情況類似。
當關注后勤中的潛在應用時,很明顯,數字結對仍在尋找其實際應用,不久之后,我們可以預期提出研究成果的研究數量將大幅增加,在這種聯系中,研究項目也會增加,從而導致后續的實際應用。在人工智能和物聯網的情況下,這是一個類似的趨勢,在一般的應用層面上,提出的成果數量增加。在后勤應用層面,WoS和Scopus數據庫之間沒有明顯差異。
注意研究中提出的成果數量增加的速度也是合適的。一般來說,人工智能、物聯網和數字結對的應用潛力不斷增加是顯而易見的。相反,機器人和自主系統領域的成果增長率可能已經達到其公共潛力,即解決研究項目的潛力,因此也有可能在該領域帶來新的知識。因此,這些應用領域逐漸從新興類別重疊到經典研究的分類中。在后勤領域的應用 "新興 "潛力方面,分別是。軍事后勤,可以預期在數字結對或自主系統領域的研究結果數量會有顯著增加。在后勤領域,機器人和大數據等研究領域的應用開始趨于飽和。
確定新興技術的意義和潛在影響的基本出發點應該是選擇合理的方法,在這個技術密集發展的環境中找到自己的位置。然而,有一些技術使開發和實際實施的成本巨大,對大多數國家來說,要跟上領先的技術大國是不現實的。與空間項目一樣,分享研究和生產潛力是不停步的重要前提。而這意味著在國家能力范圍內的分享和國際合作。對于不那么富裕的國家來說,找到一個跟上的方法其實并不容易。然而,應該找到它,因為技術落后將產生越來越大的后果,包括對國家安全。對于未來的決策,有必要監測變化的趨勢和相關的威脅。除了做好應對這些威脅的準備外,還有必要關注對其未來進一步發展的可能預測,包括設定適當的應對和決策方案。需要采取有效的方法,這將包括減少所需的官僚主義步驟和措施的數量。這不僅可以提高自己決策的速度和準確性,還可以減少個別決策的財務成本,所實施的措施所產生的效果應該總是大于實現它的成本。
分析的結果確定了一些正在普遍出現的領域,但其潛力已經在下降。在應用于后勤條件的情況下,大約比一般應用晚3-4年的時間轉變是明顯的。因此,這種趨勢在短期內可以預期,但從長期來看也是如此。從進一步研究的角度來看,應該把重點放在其他具體的應用上,確定研究團體,并確定他們對趨勢的建議,例如以調查問卷和專家評估的形式。
保持技術優勢是美軍作戰方式的一個關鍵組成部分。向大國競爭(GPC)的轉變重新強調了保持技術領先。然而,絕大多數所謂的幫助美國保持領先優勢的技術戰略都將這一概念作為一份文件,簡單地回答 "軍隊應該開發或采用什么技術 "的問題。這種狹隘的技術戰略觀幾乎沒有將手段(技術獲取決策)與戰略目的聯系起來,而且往往將技術的發展本身視為目的--這種錯誤的概念可能導致不適應或停滯的戰略和資源的浪費。本論文試圖通過定義一個技術戰略的概念和框架來幫助提高技術決策的效率和重點,將技術的強調和獲取作為手段,將戰略效果作為目的。
這種方法對技術戰略是描述性的,而不是規定性的。其產出可作為認識、分析和構建技術戰略的基礎。
第一個關鍵發現是,當軍事技術決策導致從戰爭方式范式到作戰概念,然后到所需能力組合,最后到技術獲取(技術戰略)、組織結構和理論創新("DOT三要素")的選擇時,它們就是戰略性的。至少,技術戰略的內容通過確定作戰概念中所需要的技術能力、獲取方法和主要的技術重點來指導關于獲取、開發和/或改進武器、運載和信息技術的決策。
第二個關鍵發現是形成兵力開發戰略的分類法。了解每個層次是技術戰略制定和分析的關鍵。該分類法在圖1中顯示,并在后面進一步解釋。
圖1. 擬議的技術戰略分類法
實現層對技術和DOT三要素的追求按其設計的時間范圍進行分類,以滿足其戰略最終狀態。將技術戰略(和其他DOT組件)的實現時間與作戰概念的預期實現時間同步是這一層次的主要目的。
交戰概念層顯示了范式和概念之間的聯系,并按照大戰略中的戰略目的來組織技術追求(即技術如何在戰略環境中創造效果)。作戰概念是軍方對在特定情況下如何進行戰爭的設想,以及軍方將如何進行戰爭(例如,馬賽克戰爭或空地戰)。
能力組合是所有DOT三要素及其DOTMLPF-P對應物的組合,以實現作戰概念中的能力(例如,自主飛機或蜂群無人機以支持馬賽克戰爭概念中的JADC2能力)。以這種方式看待技術及其伴隨的DOT戰略的主要好處是,它使DOT決策與特定的概念相聯系,從而與它的預期戰略效果相聯系。
戰略形式層面(圖2)描述了戰略家滿足能力的技術要求方式。技術戰略形式作為一種模式或模板,描述了戰略家用來實現所需能力的方法。這些是技術戰略的模板,與人們可能認為的戰略類型(如費邊延遲戰略)的方式有相似之處。下面顯示的三種原型,對技術戰略的形式進行了分類。風險與效率,平價驅動,以及基于進攻和防守的形式。
圖2. 觀察到的和推導出的技術戰略形式
購置方式層面確定了該戰略將指導用于滿足能力組合要求的技術購置方式。這些選擇對戰略形式有很大影響。有四種類型的方法被確認。模仿性獲取方式側重于復制其他國家已經在使用的技術。發展性獲取方法側重于新技術的發明,對新興技術的利用,和/或對已有的(但不強調的)技術進行重新構想。創新性方法涉及到購買技術,并將其與軍隊自己的或其他購買的技術相結合,以創造新的東西。監測方式假定軍隊至少有一些手段和理由來追求技術變革,但選擇繼續沿著目前的路線進行典型升級。戰略形式和方法層面是技術戰略家的主要關注領域。
最后的關鍵發現是,對技術戰略的明確描述和結構化突出了一系列的陷阱:比較陷阱(鏡像);冰山(暗示高度的隱蔽能力);交叉點(挪用技術發展);機會成本(每一個是也是對其他東西的否定);戰爭和技術關系(技術發展可以改變戰爭和沖突的特征);重點發展(試圖為所有任務建立一種技術),以及果斷的投資者行為(戰略上錯位的技術追求)。這一小部分的經驗教訓可能只是從不斷研究和完善技術戰略概念中獲得的豐富知識的開始。在一個競爭激烈的時代,我們必須在技術追求上集中精力,深思熟慮,并具有戰略性。本研究提供的意見和建議可能有助于這種努力。
現代戰術戰爭需要迅速而有效的決策和行動,以便在經常是高度動態和復雜的戰區保持競爭優勢。需要考慮的因素的數量因不確定性、事件的快速發展和人為錯誤的風險而放大。自動化、人工智能和博弈論方法的潛在應用可以為作戰人員提供認知支持。這項研究以自動兵棋推演輔助決策的形式探索了這些應用。該團隊為這個未來的系統開發了一個概念設計,并將其稱為兵棋推演實時人工智能輔助決策(WRAID)能力。
頂點項目的目標是探索自動化、人工智能和博弈論的應用,作為支持未來WRAID能力的方法。該團隊為WRAID能力開發了需求、概念設計和操作概念。該小組確定并探索了可能對未來實施WRAID能力構成障礙的挑戰性領域。該小組調查了與使用人工智能來支持戰爭決策有關的倫理挑戰和影響。
本報告首先對與WRAID能力相關的主題進行文獻回顧。文獻回顧從人工智能的回顧開始,提供了一個關于人工智能如何工作以及它能夠完成什么類型任務的概述。文獻綜述探討了人機協作的方法,以支持未來指揮官和人類用戶與WRAID系統之間的互動。需要翻譯指揮官的意圖,并讓WRAID將有意義的輸出傳達給指揮官,這需要一個強大的界面。審查包括傳統的兵棋推演,以研究目前的模擬兵棋推演是如何進行的,以便深入了解,未來的WRAID能力如何能夠實時復制兵棋推演的各個方面,并認為以前的兵棋推演可以為人工智能和機器學習(ML)算法的發展提供訓練數據。ML算法的訓練需要大量的代表性數據。文獻回顧研究了人類的認知負荷,以深入了解人類大腦的認知技能和上限;并確定人類思維的極限,以顯示人工智能可能提供的支持。文獻綜述中涉及的最后一個主題是,傳統的計劃和決策,以了解目前在軍事上如何制定戰術行動方案。
該小組進行了需求分析和利益相關者分析,探索WRAID能力如何支持作戰人員。該小組在需求分析的基礎上為WRAID系統開發了一套需求。這些要求被歸類為:硬件/軟件,人機界面,和道德規范。第一階段的分析結果包括 (1)戰爭的復雜性需要發展一種未來的WRAID能力,這種能力利用自動化方法,包括人工智能、ML和博弈論,(2)WRAID能力需要大量的計算能力和復雜的軟件算法,(3)實現未來WRAID系統的挑戰將是技術和道德的。
未來WRAID系統的概念設計是基于需求分析的。概念設計被記錄在一套系統模型中,包括背景圖、系統視圖、功能工作流程圖和操作視圖。該團隊開發了一個作戰場景,以支持對WRAID能力如何在作戰中使用。
在開發WRAID的過程中,預計會有一些路障。開發WRAID系統的技術是存在的,然而,研究小組發現數據挑戰、人工智能訓練、程序限制和當前系統工程的局限性將是需要解決的障礙。數據挑戰指的是獲得足夠的數據集的能力,這些數據集代表了訓練ML算法所需的真實世界的戰術行動和兵棋推演分析。程序性挑戰包括國防部實施網絡安全、機密數據、數據庫訪問和信息分配協議的能力。系統工程方面的障礙是需要新的方法來設計安全和可靠的人工智能系統,如WRAID能力。將需要SE方法來處理不可預見的故障模式,并在系統生命周期的早期確定根本原因。
對像WRAID能力這樣的人工智能系統的倫理考慮是系統發展的一個重要因素。開發系統以取代倫理學,將使系統更有可能被部署。有幾個有道德問題的自主武器系統被拉出來作為WRAID能力的道德對話的基礎。通過一個示例場景,對道德狀況進行定性分析,以了解在部署WRAID能力時可能出現的道德問題。倫理學在未來的技術中發揮著巨大的作用;從一開始就考慮到倫理學,建立技術是很重要的。
未來的重點需要放在繼續對想象中的WRAID系統采取正規的系統工程方法。WRAID系統需要一個強大的數據集,需要收集和注釋;收集的定性兵棋推演數據越多,WRAID系統的可行性和準確性就越高。與軍事部門的合作對于最大化WRAID的利益至關重要,例如情報和偵察組織。WRAID的模擬將是完善系統要求和創建現實模型的關鍵。關于如何使用WRAID的培訓和文檔應該同時開發,所以利益相關者,特別是指揮官已經準備好,知道如何使用這個新工具。未來的研究領域包括認知工程、基于正式模型的系統工程和人機協作。
隨著目前技術進步的速度和外國的目標,人工智能將在未來的沖突和戰爭中發揮作用。自上而下的指令將需要設計和實施WRAID能力:提供大量的資源,解決操作和文化變化,重組系統工程,并確保網絡安全和收購變化。實現未來的WRAID能力并不是一個微不足道的任務。然而,它對確保現在和未來的戰斗空間優勢至關重要。
混合沖突的分析、評估和決策是復雜的,原因有很多:混合活動的信號是多維的;結合多種類型的信息是必要的;許多混合沖突是隱蔽的,或者很難從正常的國家與國家的關系中分辨出來。對混合沖突的評估需要包括對手行為者的戰略目標、被利用的社會脆弱性和背景事件、跨社會領域的活動,以及對目標社會的影響。在早期的工作中,我們根據混合沖突的這五個要素提出了一個分析過程。在本文中,我們在這項工作和更廣泛的情報文獻的基礎上,解決如何進行混合沖突評估的問題。具體來說,我們概述了一個詳細的評估過程,為決策者提供對形勢的了解,以選擇對混合威脅的預防性和反應性反應。所提議的程序的優點在于它對混合沖突的綜合評估,結合了目標社會的觀點和對手行為者的觀點。此外,所提出的評估功能依賴于人類產生的分析性見解--考慮到背景、模糊性、規范性--和從傳入數據中產生的信號--考慮到結構化和結合來自多個來源的信息--之間的持續互動。這種綜合視角超越了傳統的分析方法。我們提出的評估很適合引導人類和自動化情報的結合,并提供了一個分析方法和工具的藍圖,以應對混合沖突中的決策挑戰。
混合沖突是國家之間的一種沖突,大多低于公開戰爭的門檻(見歐盟等的定義,2018年,北約,2019年和荷蘭層面的定義,NCTV,2019年)。混合沖突中的國家使用許多國家權力的措施來影響其他社會。這些措施包括外交、信息、軍事、經濟、金融、情報和執法手段。戰略層面上的混合沖突案例研究需要敘事和社交媒體操縱、針鋒相對的金融和經濟制裁、外交威脅、大規模軍事演習和許多其他全社會的互動。許多類型的混合威脅在前些年的經驗中是已知的。例如,美國的選舉影響,中國通過基礎設施投資的影響,以及俄羅斯在破壞烏克蘭穩定方面的努力。
混合沖突給決策者帶來了不同的挑戰。這是因為公開的軍事對抗大多被避免,只有低于武裝沖突的法律門檻的活動才被應用。網絡領域和信息領域是針對政府和社會的影響活動發生的主要領域。由于混合沖突中許多活動的隱蔽性或模糊性,在將活動歸于國家行為者方面存在很大問題。最后,混合沖突是對各種手段和方法的創造性安排,它創造了新的情況,對分析來說具有內在的挑戰性。在這篇文章中,更詳細地研究了在面臨上述挑戰時對混合沖突的評估。
北約正在進行一項名為聯邦任務網絡(FMN)的重大舉措,旨在在北約成員國和伙伴國家之間建立一個共同的技術和培訓基礎,以便在聯盟行動需要時,他們的部隊能夠對關鍵信息系統進行互操作。FMN不是網絡;它是一套互操作的標準和實踐。作者正在領導MSG-193專家團隊的工作,該團隊一直致力于支持在FMN中納入適當的建模和仿真 (M&S) 標準和實踐。本文總結了FMN規范是如何制定的,包括MSG-193作為“M&S辛迪加”在過程中的作用。然后,該論文強調了NMSG的科學技術與FMN支持的軍事行動之間的文化差距,以及如何有效彌合這種差距。FMN開發的第5和第6螺旋(階段)將是建模和仿真的主要重點,包括任務演練、培訓和決策支持。本文最后總結了當前針對這些螺旋的建議中的M&S技術。
北約和各國迫切需要進行團結和聯合集體訓練,以確保任務準備就緒:目前和未來的行動是多國性質的,任務和系統慢慢變得更加復雜,需要詳細準備和迅速適應不斷變化的情況。由于可用資源少、訓練范圍有限、避免對手關注第五代戰術和系統能力的挑戰以及政治決策和部署之間準備時間有限,多國背景下的現場訓練和任務準備的機會減少了。模擬已經成為解決我們軍隊訓練需求的重要工具,各國正朝著通過分布式模擬(MTDS)能力采用國家任務訓練的方向發展。聯合部隊正在尋找實況和模擬訓練與演習之間的新平衡,以提供兩全其美的效果。
北約建模和仿真組(NMSG)的若干倡議為北約MTDS愿景和行動概念的發展貢獻了寶貴的投入(MSG-106 NETN, MSG-128 MTDS, MSG-169 LVC-T)。基于這些結果,當前/最近的NMSG活動(MSG-163北約標準演變、MSG-165 MTDS- ii、MSG-180 LVC-T)致力于為聯合和聯合作戰開發一個通用MTDS參考體系結構(MTDS RA)。最近完成的MTDS RA版本以構建模塊、互操作性標準和模式的形式定義了指導方針,用于實現和執行分布式模擬支持的綜合集體訓練和演習,獨立于應用領域(陸地、空中、海上)。此外,MSG-164 (M&S作為服務II)開發了一種技術參考體系結構(MSaaS TRA),其中包含用于實現所謂MSaaS能力的構建塊。這些構建模塊可以與MTDS RA相結合,以包括作為服務執行綜合集體訓練和演習的指導方針。
MTDS RA的當前版本提供了一個基線,以詳細說明和確定應進行進一步需求/技術開發的領域。未來更新的主題包括網絡作戰和影響、危機管理、實時系統集成、多域或混合作戰等。
聯合MTDS對北約和國家戰備至關重要。本文提供了MTDS RA的背景、目標和原則,以及實現持久的北約范圍內綜合性集體訓練能力的前進方向。聯合MTDS RA的維護和繼續發展將是幾個北約國家、伙伴國家和組織在NMSG主持下的合作努力。
幾十年來,政治科學家和國家層面的軍方政策制定者一直在戰略層面使用博弈論,但對其在作戰層面的使用幾乎沒有評論。傳統上,三個主要挑戰阻礙了規劃人員和分析人員在作戰層面使用博弈論,即復雜的作戰環境、參與者的動態交互以及大多數陸軍參謀人員不具備使用復雜數學技能。
這本專著表明,這些挑戰是可以克服的,博弈論可以在規劃過程中提供新穎的見解。美陸軍參謀部規劃人員可以在作戰層面有效地使用基本博弈論和簡單的數學來了解作戰環境、了解行動者及其動機,并在軍事決策過程中比較行動方案。本專著展示了如何避免高級博弈論用于解決理論問題的繁瑣數學程序,而是專注于使用基本博弈論在規劃過程中提供價值。它通過回顧博弈論在戰略層面的應用、教授基本博弈論和涵蓋一些基本博弈概念來展示博弈論的實用性。然后,它考察了一場歷史性的行動,以展示博弈論的使用將如何達到另一個推薦行動方案和結果,也許會改變歷史進程。最后,它通過將博弈論應用于軍事決策過程、任務分析和行動制定過程的兩個步驟的練習,提供了使用博弈論的指南。
幾十年來,戰略規劃者和政策制定者在戰略層面有效地應用了博弈論,但軍事從業者往往不在作戰層面使用它。當約翰·馮·諾依曼和奧斯卡·摩根斯坦在 1940 年代初在蘭德公司工作期間發展博弈論時,他們尋求一種數學方法來為沖突領域,特別是經濟沖突提供解決方案。他們于 1944 年發表了開創性的著作《博弈論與經濟行為》
博弈論允許通過將場景建模為簡化的博弈來分析決策。博弈論試圖定義參與者、策略——或可供他們選擇的選項——以及博弈結果的預期回報。它試圖澄清由于參與者的選擇而導致的不確定性。它的主要用途是它認識到結果是通過多個參與者的互動共同決定的,而不僅僅是一個人自己決定的結果,它允許分析對手可能會做什么。由于這些原因,政策制定者和戰略家使用博弈論來理解戰略問題,例如核對手、貿易慣例、內戰解決和裁軍以及缺乏國際合作,從而制定政策建議以幫助解決這些問題
作戰層面的規劃者是否可以有效地應用博弈論仍然是一個懸而未決的問題。在作戰層面使用博弈論的批評者強調了動態交互的復雜性。他們指出,培訓軍官了解博弈論的基本概念并將操作層面問題的復雜性提煉成基本博弈需要大量時間。
本專著認為博弈論提供了一個有價值的框架,最適用于在軍事決策過程的任務分析和行動發展步驟過程中理解環境中的參與者。博弈論旨在提供對情況的理解。這需要了解參與者及其潛在計劃或戰略動機。博弈論提供了一種理性的方法來研究行動者如何制定他們的策略和他們的動機基礎。由此,指揮官和參謀人員可以獲得理解,然后疊加其他因素,包括行動方案和潛在結果。它提供了一種合理而直接的方法來簡化復雜的問題。因此,博弈論為作戰規劃者提供了另一種工具,可用于了解作戰環境。
本專著重點介紹博弈論在戰略層面的歷史應用、當前的規劃過程學說和相關框架,以回答作戰規劃者能否在作戰層面有效地使用博弈論。這本專著主要通過囚徒困境分析博弈論在戰略層面的應用,將其應用于冷戰、國際貿易和價格戰期間的降價。 1777 年的新澤西戰役為應用博弈論和理解喬治華盛頓將軍和查爾斯康沃利斯將軍之間的競爭環境提供了一個歷史例子。最后,它演示了如何以及在何處將博弈論工具實施到美國陸軍當前使用的規劃過程中。所使用的博弈論是一種基本的應用方法,而不是過于復雜和無用的高級學術博弈論。簡單的博弈可以使復雜的操作情況變得清晰。該研究回顧了陸軍規劃學說,以專注于了解作戰環境和問題。任務分析旨在了解環境中的參與者以及他們之間沖突的根源。這 3 項研究的重點是深入了解對抗性和中立的參與者、激勵措施、潛在的行動方案和回報。該專著追溯了博弈論的戰略應用和作戰應用之間的差異,以了解哪些要素是一致的,同時說明了差異。最后,它將討論如何克服實施中的潛在挑戰。
規劃人員可以在軍事決策過程中使用博弈論工具,特別是在任務分析期間,以不同的視角理解作戰環境和行動發展過程,以檢查未發現的假設。博弈論工具不是替代軍事決策過程中現有的步驟和工具,而是對其進行補充。戰地手冊 6-0 解釋說,指揮官和參謀人員使用任務分析來更好地了解作戰環境和部隊面臨的問題。接下來,規劃人員使用任務分析來制定假設以填補知識空白。最后,考慮到博弈論理解競爭的本質,任務分析也有助于理解友軍和敵軍如何互動。行動方案制定過程提供了一種客觀的方式來看待多個潛在計劃。在上面的歷史例子中,華盛頓將軍和康沃利斯將軍需要了解他們的潛在行動以及他們認為 30 名敵方指揮官可能會做什么。在某種程度上,歷史例子中的將軍們可以在他們的行動發展過程中使用博弈論來檢查他們的假設。開發從敘述性或定性評估開始,然后轉向帶有每個計劃的加權分數的可量化評估。博弈論允許另一種觀點來評估潛在的計劃。以下思想實驗提供了一個示例,說明工作人員如何在任務規劃期間使用一些博弈論工具。
演習如下:美國討論在一個靠近對手的友好國家增加軍事存在,這旨在阻止對手入侵友好國家。軍團工作人員了解國家決策者關于在一個地區增加軍事存在的辯論。此外,他們知道如果國家領導層追求升級,軍團是升級的一個因素。工作人員致力于了解作戰環境并了解國家層面的優先事項和激勵措施,以便他們可以就選項提出更高的建議并為預期的行動方案做好準備。其次,他們努力了解敵人的動機和行動計劃。敵人還面臨著增加其在該地區的軍事存在或維持現狀的前景。兩國都擁有核武器,都不想進行全面戰爭。最后,兩個大國都可以遷移的地區的人口不希望被外國勢力占領。國家決策者面臨的戰略決策具有操作層面的影響。
如上所述,任務分析提供了對情況和問題的理解。在任務分析過程中,工作人員開始對行動者的動機和動機有所了解。戰場情報準備是任務分析的關鍵步驟。參謀人員對友軍和敵軍如何在環境中相互作用做出假設。由此,工作人員開發了每個參與者在即將到來的操作中可以使用的潛在選項。此外,情報準備步驟確定了指揮官和參謀人員的知識差距。這些差距導致了獲取信息的情報需求的發展。正如文獻回顧中所述,人們根據他們擁有的信息做出決策,并預測競爭對手的行為。這些步驟不會取代或否定軍事決策過程的任何步驟,它們只是關于如何以及在何處實施博弈論工具的建議。
鑒于這種情況,參謀人員開始制定敵人的行動方案。當應用于博弈矩陣時,這些行動方案成為敵人的策略。敵人可以用他們的一個師或軍將該地區軍事化,也可以選擇不軍事化。是否軍事化的選擇為敵人創造了兩種不同的戰略。第二步著眼于每個策略的結果。如果雙方都軍事化,那么他們將面臨戰爭。如果雙方都沒有軍事化,那么他們就維持現狀。如果一個國家軍事化而另一個國家不軍事化,那么軍事化的國家就會在沒有爭議的環境中這樣做。表11顯示了這種情況的結果。
表11:定性結果
第三步要求參謀人員查看敵人的動機,然后對他們的選擇進行定性分析。敵人想在美國不決定將該地區軍事化的情況下將該地區軍事化。這為他們創造了一個無可爭議的環境。其次,他們既不看重自己也不看重美國將該地區軍事化,這是現狀。第三個可取的結果是美國軍事化,而敵人沒有,這意味著美國擁有無可爭議的軍事化。最后,如果美國也進行軍事化,敵人不想升級為戰爭,也不想將該地區軍事化。工作人員現在可以根據偏好對敵人的行動路線進行排序。作戰和情報人員可以利用收集資產并制定收集計劃,以確定有關敵人計劃的任何指標,例如在該地區集結部隊。信息收集計劃有助于回答信息需求并協助進行有效規劃。
工作人員現在進入行動開發過程。生成選項步驟概述了指揮官和參謀人員可用的選項。工作人員制定了可以切實擊敗敵人行動方案的選項,然后確定它們的優先級。工作人員還產生了兩個廣泛的選項。他們可以軍事化,也可以不軍事化。由于每個參與者的策略,工作人員現在可以對他們的行動方案進行排序。指揮官和參謀更愿意維持現狀。如果美國采取行動將該地區軍事化,它可能會擾亂地方、國家政府和民眾。因此,美國對該地區的軍事化和一個不軍事化的敵人是次要的選擇。這種選擇意味著美國擁有無可爭議的軍事化,但正如所述,當地政府感到不安。第三,排名是美國不軍事化,但敵人軍事化,給了他們無可爭議的優勢。最后,美國不希望發生戰爭,如果美國和敵人都進行軍事化,就會發生戰爭。
接下來,工作人員將博弈發展為矩陣或戰略形式。首先,他們進行定性分析,說明每次交戰的可能結果,見表 12。然后參謀人員從每個指揮官的角度對結果進行排序,以生成定量分析和回報,如表 13 所示。該表顯示了回報敵方第一,美國第二。使用倒序排列,最低數字的收益表示排后的選項,數字越大,表示首選的選項。每個戰斗人員都是近鄰,因此參謀人員認為交戰將有利于主動一方。
表12 :定性分析
表13:定量結果
這兩種的價值在于員工進行分析以掌握對潛在未來結果的理解。它提供了一個簡潔的可交付產品,參謀計劃人員可以在一張紙上將其交給指揮官或參謀長,以供將來參考或思考,因為指揮官和參謀人員開始在軍事決策過程的未來步驟中權衡選項。這種分析為員工提供了一個思考他們正在做什么以及他們的計劃可能產生什么結果。這是舍恩所說的實踐中反思的一個例子。正如他所說,它允許人們在執行任務時思考他們正在做什么,然后塑造他們所做的事情。
下一步要求參謀人員將可用選項縮小到只有指揮官可用的可信選項。參謀部尋找指揮官永遠不會使用任何主導策略。敵方指揮官沒有任何主導策略,并且兩種策略都可供他使用。但美國永遠不會在博弈中選擇軍事化,因為無論敵人選擇什么,不軍事化都會主導博弈。表 14 以粗體突出顯示哪個選項在美國占主導地位。例如,如果敵人決定軍事化,如果它決定軍事化,美國將獲得 1 的回報,否則將獲得 2 的回報。因此,在這種情況下,美國會選擇不進行軍事化。同樣,如果敵人不軍事化,那么如果它軍事化,美國將獲得三倍的回報,如果它不軍事化,美國將獲得四倍的回報,美國將再次選擇不進行軍事化。因此,工作人員將其排除在外。
表14:以粗體突出顯示的美國的收益
既然參謀人員了解美國沒有軍事化的動機,它就可以看看敵人可能會采取什么行動作為回應。敵人知道美國不想軍事化,并尋求使其結果最大化。因此,敵人選擇軍事化,因為這比不軍事化帶來更好的回報。這達到了納什均衡,即敵人軍事化并獲得四分之二的回報,而美國不軍事化并獲得三分之二的回報。表 15 顯示了圈出的所得納什均衡。
表15:軍事化為主
但現實生活中的情況并不總是一致的。一方通常首先采取行動,迫使另一方做出決定。在上述情況下,美國正在努力應對將該地區軍事化的決定。然后他們的決定迫使敵人做出決定。下一步著眼于在順序移動游戲中情況如何展開,以及納什均衡在決策分析中是否發生變化。順序博弈見表 16。該表首先顯示了敵人的收益,其次是美國的收益。
表16:順序多次博弈
參與者對每個結果的選擇和回報保持不變。唯一的區別是美國先行動,敵人必須做出反應。工作人員必須使用子博弈分析來分析這個博弈及其結果。敵人有第二步,因此分析從他們的預期步驟開始。這兩個參與者都知道,如果美國選擇軍事化,敵人將選擇不軍事化,因為兩個人的回報比一個人要好。如果美國選擇不軍事化,敵人會想要軍事化,因為四比三好。鑒于美國的選擇,上面的表 16 通過圈出每個敵人的首選選擇來表明這種行為。既然美國知道敵人會根據美國的選擇做出哪些選擇,他們就會在兩者之間做出選擇。美國選擇軍事化,知道敵人不會軍事化,從而為美國帶來三倍的回報。美國軍事化總比不軍事化并獲得兩個回報要好,因為知道敵人會選擇軍事化。因此,納什均衡變成了美國軍事化和敵人不軍事化,敵方兩分,美國三分,見表 17。
表17:納什均衡
序列博弈導致的納什均衡與同步博弈不同,為什么?每場比賽都會導致一方軍事化,而另一方不軍事化。在同步博弈中,敵人通過軍事化獲得了最有利的回報,美國知道這一點,因此選擇不軍事化。然而,在順序博弈中,美國先決勝負。如果他們不軍事化,他們將獲得最高的回報,而敵人也選擇不軍事化。兩國都不會軍事化,因為如果美國不軍事化,敵人就有動機進行軍事化。美國意識到這一點,因此認為他們的下一個最佳選擇是軍事化,因為它知道敵人不會軍事化,因為這會迫使兩個參與者之間發生戰爭。這個游戲提供了一個先發優勢的例子。如果敵人先選擇,他們也會有軍事化的動機
序列多次博弈反映了更現實的情況。但是運行這兩種類型的博弈為工作人員了解動機和潛在行動提供了分析價值。工作人員可以看到排序操作如何改變結果。如上所述,使用這種方法的價值在于分析。工作人員可以按照矩陣形式對每個結果進行簡要說明。然后他們可以看到他們的選擇之一不是一個可行的選擇。然后,他們查看了定量評估并確定可以使用平衡結果。所進行的定性分析重申了 Thomas Schelling 的觀點,即博弈論的數學并不總能解決沖突,不應過度依賴數學。而是對問題的思考增加了價值。
博弈論提供了一種分析工具來看待競爭情況。它使分析師能夠了解潛在的行動計劃、激勵措施以及回報或結果。此外,它可以突出信息差距和需要進一步理解的領域。在 20 世紀中葉,戰略層面的規劃者用它來更好地了解美國和蘇聯之間在使用核武器和原子戰方面的競爭。國防部以外的分析師使用它來了解競爭公司之間的貿易爭端和降價。
在作戰層面,博弈論允許對潛在計劃、激勵和結果進行相同類型的分析和理解。這本專著審視了博弈論的歷史并探索了基本的博弈論,確立了博弈論在分析沖突情況方面的有用性。文獻回顧揭示了博弈論的優勢和劣勢,這為如何最好地利用它以最大限度地發揮其潛力提供了信息。檢查諸如核局勢和國際貿易等戰略層面的決策為以前的努力如何有效地應用博弈論提供了背景。博弈論在特倫頓和普林斯頓的美國獨立戰爭中的應用與指揮官們所追求的不同,展示了使用博弈論如何提供獨特的見解,這對于像康沃利斯這樣經驗豐富的將軍來說并不明顯。最后,該專著展示了軍團級別的參謀人員如何使用博弈論來理解戰略級別的決策如何影響作戰級別的行動,比較了同步博弈和序列博弈的實用性。最后一部分提供了一個基本框架,工作人員可以通過將博弈論應用于任務分析和行動開發過程來解決操作問題。
博弈論的使用不僅限于軍事決策過程。博弈論非常適合國防部和美國陸軍目前使用的現有規劃流程。規劃人員可以在聯合作戰設計過程和陸軍設計方法中使用博弈論工具。具體來說,在聯合設計期間,博弈論工具最適合理解戰略指導和理解作戰環境。在軍隊設計期間,它最適合構建作戰環境和理解問題。博弈論是參謀人員或計劃團隊的工具包中的另一個有用工具。當通過軍事決策過程或設計過程應用時,博弈論分析與其他工具很好地結合在一起,可以更好地了解作戰環境。
今天介紹的是美國蘭德公司、耶魯大學聯合發表于The Journal of Defense Modeling and Simulation: Applications, Methodology, Technology(國防建模與仿真學報:應用、方法、技術)期刊的論文“Artificial intelligence for wargaming and modeling”。
摘要:
在本文中,討論了如何將人工智能 (AI) 用于與擁有大規模殺傷性武器和其他涉及太空、網絡空間和遠程精確度的高端能力的國家發生沖突的政治軍事建模、模擬和兵棋推演武器。人工智能應該幫助兵棋推演的參與者和模擬中的代理人了解在不確定性和錯誤印象下作戰的對手的可能觀點、看法和計算。人工智能的內容應該認識到升級的風險,導致沒有贏家的災難,但也有可能產生有意義的贏家和輸家的結果。我們討論了對設計和發展的影響使用多種類型的 AI 功能的模型、模擬和兵棋推演。我們還討論了使用模擬、歷史和早期兵棋推演的理論和探索性工作為兵棋推演決策輔助工具,無論有無人工智能。
關鍵詞:
人工智能,兵棋推演,建模與仿真,認知建模,決策,深度不確定性下的決策,海量場景生成,探索性分析與建模