摘要

簡介： 經顱電刺激（tES）技術在研究和應用方面都顯示出良好的前景。經顱電刺激（tES）技術在研究和應用環境中都顯示出良好的前景。經顱電刺激的各種應用可以通過提高人員的基線能力來證明對多種國防和安全（D&S）相關任務和操作條件的優勢。然而，為了了解其有效性和安全性，我們需要全面審查與D&S相關的TES及其應用。在這項研究中，我們在與D&S相關的幾個領域（視覺搜索、警惕性以及涵蓋工作記憶和抑制的研究樣本）完成了一項元分析，以評估其提高績效的潛力。

方法： 應用系統回顧和元分析的首選報告項目（PRISMA）聲明指南，對以下數據庫進行了搜索：PsycINFO (Ovid), Pubmed, Web of Science Core Collection (Web of Knowledge), tDCS數據庫, CINAHL, 和國防科技實驗室(DSTL)數據庫，涵蓋時間至2020年10月。納入標準為：健康成人，以及單次或多次的tES方案（tDCS、tACS、tRNS）。只包括以反應時間或準確性為主要結果的假對照設計。使用RevMan Cochrane工具評估了偏倚風險。

結果： 我們選擇了72篇論文，有247個效應大小。由于在所選領域使用tACS或tRNS的論文很少，我們重點研究了使用tDCS的研究（63篇論文，227個效應大小）。 總體而言，我們報告了tES的小效應（Hedges' g=0.112，p=0.002）。我們按領域（工作記憶、抑制、警覺和視覺搜索）進行分析，并評估了一系列刺激參數，以確定哪些參數能產生較大的Hedges' g，重點是警覺和視覺搜索。我們確定了六個參數：(i)參與者之間的設計，(ii)部分在線刺激，即在刺激期之外完成部分任務，(iii)刺激額葉區，(iv)刺激強度≥2毫安，(v)刺激時間>900秒，以及(vi)訓練范式。偏倚的風險在結果評估的盲法、人員的盲法和選擇性數據報告方面最為突出。

結論： 我們的定量審查確定了在D&S環境中應用TES的幾個重要變量。這項工作還強調了復制的必要性，結果報告的系統性，以及在D&S中應用TES之前進行大型、有充分證據的研究的必要性。

關鍵詞：TES、TDCS、元分析、視覺搜索、工作記憶、警覺性、抑制、訓練

摘要

簡介:
與壓力有關的神經相關的文獻報道了與幾個過程有關的大腦區域的結構和功能改變，包括情緒、認知和高階過程以及心理壓力感知和調節。盡管有這些文獻，但據我們所知，到目前為止，還沒有通過靜止狀態（RS）腦電圖（EEG）功能連接分析的方法，了解非臨床樣本在感知日常生活壓力時的局部（Eloc）和整體（Eglob）效率等腦網絡屬性。因此，目前工作的主要目的是通過RS-EEG探索性地研究這種腦網絡效率特性（即Eloc和Eglob）與大學生樣本中感知的日常生活壓力之間的關聯。
方法：
在征得大學生的書面同意后，對他們進行了一系列的問卷調查。這套問卷包括意大利語版的感知壓力量表（PSS-10）。還向每個人發放了一份評估社會人口變量以及排除/納入標準的檢查表。在RS期間進行了31通道的腦電圖記錄。計算功能連接和頻率分解，以獲得每個人和每個頻段的網絡矩陣，其中節點由感興趣區（ROI，即84）表示，邊緣由功能連接滯后相位同步加權。然后我們通過腦連接工具箱（BCT）計算了Eloc和Eglob腦網絡指標。關于統計分析，在控制了潛在的混雜變量（如年齡和性別）后，進行了部分相關分析。
結果：
 結果顯示，在控制年齡和性別的情況下，PSS總分與α頻段的Eloc指標呈明顯的負相關（r=-.245，p=0.029）。其他與網絡效率有關的指標沒有出現明顯的相關性。討論。我們的數據表明，α頻段的隔離度下降與感知壓力的增加有關。盡管對α振蕩的功能意義沒有明確的說法，但文獻報告說它們的參與包括自上而下的皮質控制、認知和執行過程。事實上，高感知壓力和阿爾法振蕩下降之間的聯系可能與壓力相關的RS認知和執行過程的改變有關。總之，這些結果可以幫助闡明與壓力有關的過程，并為未來的研究指明方向。

關鍵詞：壓力、網絡、腦電圖、連接、效率、α頻段

介紹

壓力是人類日常生活中常見的經歷，在某些條件下(例如，當不加以控制和壓倒一切時)，其后果可能是沉重的。事實上，壓力可以直接(通過神經生物學反應)和間接(例如，通過采取威脅健康的行為)改變主觀健康。關于壓力的研究從不同的角度集中在廣泛的過程中，包括流行病學、心理學和神經生物學[2]。在這種多方面的方法中，感知到的壓力事件，即那些被認為具有不可預測性、不可控制性和超負荷[3]特征的事件，被認為會激活過程，導致神經生物學和行為反應，如果這些反應是壓倒性的、不適當的或長期的，可能會對身體和心理健康產生負面影響，甚至會導致疾病[2,4,5]。在這方面，最近的研究表明壓力可以影響多種生物系統。

在這些后果中，壓力也被報道影響認知領域。事實上，有幾項研究報告稱，個體感受到的壓力水平越高，認知表現越差[6-8]，認知抱怨也很常見。從神經科學的角度來看，有研究報道壓力與認知過程中涉及的結構(如前額皮質、海馬)和功能的改變有關[7,10-16]。認知功能被認為是通過廣泛的腦區之間的相互作用來維持的，這些腦區在大規模的腦網絡[17]中以一種協同的方式工作。此外，有關壓力相關神經特征的文獻報道了與情緒處理和調節、顯著性檢測(如島葉)、心理壓力感知和調節(如前額葉、邊緣區域)以及自我參照心理活動(如:后扣帶皮層)[例如，18,19-22]。

摘要

壓力起源于個人與周圍環境之間的交流，以及前者對后者的刺激的反應。環境刺激與應對能力之間失去平衡，就會產生非適應性反應，威脅到復原力，并可能損害心理健康的維持。

在正常的生理條件下，急性壓力刺激會觸發導致皮質醇釋放的機制，通常被稱為 "壓力荷爾蒙"。在適當的條件和足夠的濃度下，這種荷爾蒙對個人有功能和保護作用，并成為讓某人面對警報或危險情況的核心。它還在調節與神經元趨向性相關的神經化學機制和更廣泛的神經元可塑性方面發揮著關鍵的生理作用。如果皮質醇水平過高，其釋放持續時間過長，其影響可能是有害于認知的。

在服役和執行任務期間，受雇的軍事人員暴露在關鍵事件中，其心理情感價值與創傷的發病機制相關。創傷的影響打破了主體的活動，降低了適應策略的效率和效果。

在軍事領域，人們一直特別關注提高人員心理復原力的技術。事實上，為了幫助軍事人員管理壓力，已經制定了專門的指導方針和有效的預防和培訓計劃（部署前和部署后）。作為一個例子，想想壓力接種訓練和復原力訓練的技術，這是壓力管理培訓計劃的一部分。

為了使這些技術更加有效，虛擬現實 "VR "技術被廣泛使用，它在高度互動、生態有效和情感參與的氛圍中提供了一個多感官的信號表現。

由于VR在部署前的沉浸性，人們在整個漸進的多步驟脫敏技術中被引導在緊張的情況下行動。這使得人們可以提前學習在情緒-生理、行為和程序層面上掌握現實的必要過程。

在部署后階段，如果創傷性事件或高度緊張的情況對卓越的認知能力產生了負面影響，恢復這些功能就變得至關重要。

為此目的而創造的虛擬技術的一個例子是大腦-虛擬認知康復，一個VR系統分為三個模塊，每個認知領域都有一個模塊。

它是各種治療途徑的附加工具，能夠結合創新和吸引力，并能夠減少在純軍事背景下工作的人員和所謂的 "數字一代"的恥辱感。

對VR進行的各種研究的結果突出了沉浸感是其主要特征。對大腦進行的研究使用了39人的樣本，證實了這一特點。事實上，接受測試的人呈現出與暴露在真實環境中的受試者相同的情感參與和心理物理激活。因此，在整個軍事行動周期內使用這項技術來治療干擾認知表現的疾病的好處可以很容易地推斷出來。

關鍵詞：壓力，虛擬現實，軍事，腦膜。

摘要

在航空航天和機器人手術等領域，復雜的高精度人機系統的效率和安全性與操作員的認知準備、管理工作量的能力和態勢感知密切相關。對心理工作量的準確評估有助于防止操作失誤，并通過預測工作負荷過重或刺激不足可能導致的業績下降，從而進行針對性的干預。基于人體和大腦活動測量的神經工效學方法可以為復雜訓練和工作環境下的人類心理工作量提供敏感和可靠的評估。本文概述了可穿戴腦和身體成像方法通過神經/生理信號評估心理工作量的潛力，并提供了一種利用多模態生物傳感器對多領域認知任務中的工作量進行比較評估的研究設計。這種綜合的神經工效學評估利用神經成像和生理監測，可以為開發下一代神經適應接口和更有效的人機交互和操作技能獲取的訓練方法提供信息。

關鍵詞:認知工作量，fNIRS，腦電圖，眼動跟蹤，神經工效學，移動腦/體成像

引言

人類在任何類型的目標或任務上的表現都與熟練完成這些目標或任務所需的認知工作量有關。每個人都有自己獨特的認知模式，在執行某些類型的任務時更有效率。通過有針對性的培訓，可以在更短的時間內提高操作人員的能力，提高工作效率。

心理負荷在許多復雜的指揮控制系統中起著至關重要的作用。在航空航天和機器人手術等領域，復雜的高精度人機系統的效率和安全性與操作員的認知準備、管理工作量的能力和態勢感知密切相關。主觀操作員報告、生理和行為測量不足以可靠地監測可能導致不良結果的認知負荷。心理負荷這個概念反映了大腦為滿足任務需求而努力工作的程度，它的一個關鍵特征是，它可以與行為表現數據分離。經驗豐富的操作員可以通過增加努力、激勵或改變策略，在較長一段時間內保持所需的性能水平，即使面臨更多的任務挑戰。然而，持續的任務需求最終會導致績效下降，除非心理工作量的上升趨勢可以用來預測隨后的績效崩潰。因此，重要的是在訓練和行動任務期間評估獨立于業績衡量的精神工作量。基于人體和大腦活動測量的神經工效學方法可以為復雜訓練和工作環境下的人類心理工作量[2]提供敏感和可靠的評估。

在軍事行動的背景下，評估和衡量操作員的認知工作量尤其重要，因為在軍事行動中，性能故障可能會導致災難性的損失。對心理工作量的準確評估有助于防止操作失誤，并通過預測工作負荷過重或刺激不足可能導致的業績下降，從而進行針對性的干預。

摘要

未來的戰斗機飛行員和遠程作戰人員將需要先進的決策和注意力支持，以應對日益復雜、不確定的信息和多智能體協調。監測飛行員的精神狀態和意識，并將其提供給系統，可以更好地實現人與系統的協作，提高聯合性能。研究表明，不同的心理-生理測量技術可以用于評估多種認知和情感狀態，如精神工作量、注意力、疲勞，以及工作相關變量，如任務難度和任務完成情況。然而，對多種傳感技術的實時評估和信號時序的研究卻很少。我們開發了一種實驗性的人工智能管道，使用眼動跟蹤(眼跳、注視時間等)、皮膚電活動(EDA)和心率變量(例如，HR和HRV)實時調查戰斗機飛行員的心理狀態。該系統采用混合分析方法，包括數據流處理和機器學習(ML)，使不同信號事件的實時分析和基于時間的推斷成為可能。我們報告了該方法的優點和缺點，介紹了正在進行的系統實證實驗的結果，并討論了高級注意力指導的可能應用。

關鍵詞:人工智能，戰斗機飛行員，心理狀態，心理生理學，戰斗機。

引言

自適應自動化[1,2]是一種很有前途的方法，可以支持操作人員并保持他們的工作量在適當的水平上。今天，有許多傳感器技術可以佩帶或嵌入到我們的物理工作環境中，如眼動跟蹤眼鏡和智能手表。這些發展使得創建高級應用程序成為可能，這些應用程序跟蹤飛行員與操作任務相關的健康和認知狀態，并在需要時提供支持。因此，未來的工作環境可能會衡量個人和群體的表現、壓力和注意力水平，以優化和平衡個人和群體之間的任務為目標。然而，這種方法需要有方法和算法對操作者的工作量、壓力和注意力水平等認知狀態進行充分的實時分類和評估[4,5,6]，而這只能通過使用心理生理傳感器來實現。未來的應用包括未來軍事概念的飛行員環境，載人和無人駕駛，具有適當水平的自主權來協助飛行員和決策支持，以應對信息過載的影響。此外，對于已知用戶認知需求的特定任務，不同類型的自動化之間的分離可能是有益的。我們的研究旨在探索工作負荷誘導的各種心理生理反應的模式識別的潛力。我們的目標是了解這些反應和信號之間的關系，以便用于未來的自適應自動化技術，以減少操作人員的心理工作量，提高注意力，從而確保性能水平。

在本文中，我們提出了一種基于時序時間的分析引擎，用于對多個傳感器數據和心理生理現象進行實時分類和驗證。此外，我們提出了數據收集方法和實驗設置，以驗證假設的眼睛，心臟和皮膚電對外界刺激的反應模式。首先，我們介紹了本研究中用于評估認知狀態的心理測量方法的背景。其次，我們討論了實時處理數據流的人工智能管道。第三，我們介紹了在虛擬現實環境中使用眼動跟蹤、心率和皮電反應的實驗裝置。在本文的其余部分，我們將介紹這種方法的優點和缺點。

摘要

傳統上，神經科學和心理學從外部研究身體，即外部感官(視覺、聽覺等)如何影響我們的行為、認知和健康。這種方法忽略了體驗的一個重要方面，即“內感受”，即對我們內在身體的生理狀態的感覺。內感知系統是我們健康的核心組成部分和門戶。內感受輸入在自我平衡、內分泌和免疫水平上支持無意識的、基本的、適應性反應。類似地，內感受系統的功能障礙已被確定在急性和慢性壓力的情況下;抑郁癥;焦慮;創傷后應激障礙，對不太明顯相關的困難，如失眠;慢性疼痛;和成癮。在這種背景下，有科學依據的技術的發展，能夠訪問和操作這個系統將是一個突破，具有前所未有的潛力來促進人類健康和福祉。然而，盡管越來越多的證據表明內感受處理在我們生活的各個方面發揮著基本作用，但幾乎沒有人嘗試開發有科學依據的內感受技術，來操縱內感受系統，從而提高人類的幸福感。在這篇文章中，我們將首先回顧內感受刺激方面的最新技術發展，從虛擬現實到神經刺激。然后，我們將介紹內感受裝置和非侵入性內感受神經調節方面的技術突破，描述新儀器的開發和這些技術在促進健康、減少壓力、疲勞和疼痛以及提高人類表現方面的有效性的初步數據。我們預計這項技術將應用于廣泛的不同環境，包括臨床和亞臨床環境，改善情緒調節，沖動控制，增強認知，自主和壓力適應反應，通過非藥物解決方案，不需要醫療監管或處方。

關鍵詞:內感受，內感受技術，應激，神經增強，神經調節

背景

傳統上，神經科學和心理學研究視覺和聽覺等外部感官對我們身心健康的影響。然而，這可能忽略了我們幸福最重要的方面，那就是我們身體內部的體驗，即內感受。

內感受被定義為“神經系統感知、解釋和整合源自身體內部的信號的過程，通過意識和無意識層面提供身體內部景觀的每時每刻映射”[1]。內感受輸入支撐著自我平衡、內分泌和免疫水平的無意識、基本的適應性反應[2,3]，但研究迅速揭示了它們對以下方面的重要貢獻:自主平衡[1];情緒識別與調節[4];以及應對策略。此外，在[6]范圍內，內感受系統的功能障礙已被確定為:急性和慢性應激;抑郁癥(8、9);焦慮(10、11);創傷后應激障礙[12];而強迫癥[13]，與不太明顯相關的困難，如失眠[14];慢性疼痛[15];飲食失調[16];和成癮[17]。

內感知系統是人類健康的核心組成部分和門戶，因此，科學基礎技術的發展，能夠訪問和操作這一系統將是一個突破，具有前所未有的潛力，促進人類健康和福祉。然而，盡管越來越多的證據表明內感受處理在我們生活的各個方面發揮著基本作用，但這種認識并沒有被可行的內感受技術解決方案所遵循。

摘要

在軍事航空人為因素部門，軍事飛行員的情緒壓力是我們感興趣的領域之一。在過去的十年中，我們的興趣集中在以下領域：

a) 測試了高信息負荷對空軍超音速戰斗機飛行員在模擬戰斗任務中的戰術決策所造成的情緒壓力。實驗測試是在飛行員戰術模擬器上進行的，模擬兩個飛行員小組（每方四名飛行員）之間的空戰。在整個任務過程中，飛行員的生理活動被監測。據分析，當飛行員做出錯誤的戰術決定時，是檢測到情緒壓力的時刻。

b) 驗證了提高空軍超音速戰斗機飛行員對 "戰斗準備 "級別的高信息負荷造成的心理壓力的容忍度的可能性。在兩個飛行員小組（每一方的飛行員）之間的模擬空戰中，再次在飛行員戰術模擬器上進行了實驗測試。每個飛行員在幾次實驗測量中都被測試，并分析了他在個別測量中的生理反應趨勢。我們工作的目的是監測飛行員在高要求任務中的情況，評估他們的生理抵抗水平。

c) 測試了提高空軍亞音速戰斗機在 "戰斗準備 "級別上對因訓練不足而產生的高信息負荷的耐受性的可能性。在模擬兩架亞音速戰斗機攻擊地面目標的過程中，在飛行員模擬器上進行了實驗性測試。為我們的實驗測量準備了特殊的任務場景，在這些場景中，飛行員還沒有得到充分的訓練。每個飛行員都在幾次實驗測量中接受了測試，并分析了他在個別測量中的生理反應趨勢。這些場景不盡相同，但難度相似。飛行員在解決這些情況時的監測和評估他們的容忍度是我們工作的目的。

在上述測試中，身體有機體的生理激活水平是通過生理值來確定的，具體是通過心率分析、語音記錄分析和眼球追蹤分析。

在上述領域解決的項目的結果集中在優化個人訓練上。

關鍵詞：飛行員的情緒壓力，戰術決策，對情緒壓力的容忍度

摘要

人工智能領域的進展繼續擴大這組技術的潛在軍事應用范圍。本文探討了信任在人機聯合作戰中的關鍵作用，以及依靠人工智能來補充人類認知的潛在影響。如果依靠人工智能來準確處理傳感器數據，操作自主系統和平臺，或通過擬議的作戰概念（如以決策為中心的戰爭）提供有利的決策支持，設想機器智能的中央指揮和控制作用，那么信任機器智能將是未來作戰中的一個關鍵組成部分。鑒于這些技術和理論的發展，信任的概念對于機器智能在戰術和作戰層面的軍事行動中的使用變得高度相關，正確校準的信任水平是安全和有效行動的基礎。在簡要回顧了機器智能的最新進展和對信任概念的探索之后，本文概述了人工智能在戰場上的當前和潛在應用，以及由不充分或不合理的高信任度帶來的挑戰。

引言

縱觀歷史，技術已經擴大了武裝沖突的領域，戰術交戰的節奏，戰場的地理范圍，以及指揮官與部隊溝通的手段。技術創新--包括軍事和民用--改變了軍隊的作戰方式以及國家計劃和進行這些沖突的方式。在21世紀，迄今為止，很少有進步能像統稱為人工智能（AI）的一組技術那樣獲得如此多的關注。人工智能正準備迎來一個新的時代，在這個時代，機器智能和自主性正在為軍事行動的規劃和執行產生明顯的新概念。算法戰爭可能會帶來一些獨特的東西：增強甚至取代人類決策過程的系統，其速度可能超過人類規劃者的認知能力。
新興技術的整合提出了任何數量的基本組織和倫理問題，值得關注。本文將采用定性的社會科學方法，重點討論人類-自治團隊（HAT）的一個重要方面：鼓勵對機器智能的適當信任程度。有大量的學術文獻關注自動化或機器人技術中的信任問題，但有關具體軍事應用的工作較少。當人工智能在聯合作戰中被實際部署時，在信任方面有哪些挑戰和機會？在簡要回顧人工智能和概述機器智能在戰場上的可能應用之后，本文在分析鼓勵適當信任水平的陷阱和潛在解決方案之前，探討了信任和信任校準的概念。

人工智能的進展

幾十年來，人類一直對賦予機器某種形式的人工智能的可能性著迷，Nils Nilsson將其定義為 "致力于使機器智能化的活動，而智能是使一個實體在其環境中適當運作并具有預見性的品質"。在數字時代的早期，出現了兩種廣泛的人工智能方法。自上而下的專家系統方法使用復雜的預編程規則和邏輯推理來分析一個特定的數據集。對于具有可預測規則的明確定義的環境--諸如分析實驗室結果或下棋等應用--專家系統或 "符號 "人工智能（基于符號邏輯）的性能主要取決于處理速度和算法的質量。另一大類使用自下而上的機器學習方法，模擬人類通過檢測數據中的模式進行學習的方式。神經網絡是一種以人腦為模型的機器學習形式，能夠通過使用多個（因此是 "深"）人工神經元層來識別復雜的模式，是被稱為 "深度學習 "的技術的基礎。通過其在數據集中尋找關系的能力，這種技術也被稱為 "連接主義"。
自上而下、基于規則的符號系統和自下而上的機器學習連接主義技術之間的差異是很大的，特別是關于它們的潛在應用范圍和靈活性。深度學習方法的顯著特點是能夠將學習與它所訓練的數據集分開，因此可以應用于其他問題。基于規則的算法可以在狹義的任務中表現得非常好，而深度學習方法能夠迅速找到模式，并在 "蠻力 "專家系統計算方法無效的情況下有效地自學應用。最近的一些人工智能進展顯示了模仿創造力的能力，產生了有效的解決問題的方法，這些方法對人類來說可能是反直覺的。
然而，總的來說，人工智能仍然是狹窄的或 "脆弱的"，即它們在特定的應用中功能良好，但在用于其他應用時仍然不靈活。與人類的認知相比，鑒于機器的計算速度遠遠超過人腦，機器智能在將邏輯規則應用于數據集時要優越得多，但在嘗試歸納推理時，它必須對數據集或環境進行一般性的觀察，這就顯得不足。大多數機器學習仍然需要大量的訓練數據集，盡管新的方法（包括生成對抗網絡（GAN）和 "小于一次 "或LO-shot學習）正在出現，需要非常小的數據集。圖像識別算法很容易被混淆，不能像人類那樣立即或直觀地理解情景背景。這種脆性也延伸到了其他問題，比如游戲。雖然人工智能在視頻游戲中經常表現出超人的能力，但他們往往不能將這種專業知識轉移到具有類似規則或玩法的新游戲中。
 雖然人工智能技術繼續在變得更加適應方面取得重大進展，但任何接近人類的人工通用智能仍然難以實現。評估人工智能的近期前景因該技術的漸進式進展而變得更加復雜。圍繞著人工智能的炒作--在很大程度上被深度學習方法的成功所推動--既導致了對該技術未來的不切實際的期望，也導致了對其非常大的進展的正常化。正如一份報告所指出的，"人工智能將一項新技術帶入普通人的視野，人們對這項技術習以為常，它不再被認為是人工智能，而出現了更新的技術"。盡管象征性的人工智能和各種形式的機器學習構成了該領域最近的大部分進展，也許除了融合這兩種方法的嘗試之外，未來仍然不確定。一些人猜測，機器學習技術帶來的進展可能會趨于平穩，而另一些人則保持樂觀。相關的技術進步，如短期內的計算機芯片設計和長期內的量子計算，可能會影響進一步進展的速度。

摘要

當代和新出現的安全威脅以及從最近的軍事行動中吸取的教訓已經證明，為了在傳統的物理領域（陸地、空中、海上、太空）實現作戰目標，確保在非物理領域的主導地位至關重要，即網絡空間、電磁環境（EME）和信息環境。因此，除了物理作戰領域之外，在非物理領域取得優勢的能力對于實現戰役的軍事和非軍事目標具有決定性意義。

作戰人員將面臨消除沖突，協作，同步和整合行動的挑戰，以實現并發揮協同效應以應對多種威脅，其中可能還包括來自每個作戰領域對手的武裝沖突閾值以下的行動，包括非物質的。

本文探討了作戰環境聯合情報準備 (JIPOE) 作為支持聯合作戰規劃、執行和評估的主要工具的作用和意義，從而有助于多域作戰 (MDO) 的同步和協調。在這方面，基于政治、軍事、經濟、信息、基礎設施-物理、時間(PMESII-PT)方法，不可能將對當代作戰環境(OE)的分析局限于物理領域及其與非物理領域的關系。相反，作者們相信，確定一種合適的方法來關注在非物理領域單獨或聯合進行的活動影響，它們在PMESII-PT所有領域的相互融合和實際操作領域的相關性，將大大有助于友軍識別和評估對手的重心(COG)、關鍵弱點、意圖和行動路線(COAs)的能力，包括各自的指標。JIPOE將為聯合部隊指揮官(JFC)提供OE的整體視圖，將與戰術層面密切合作、共享和開發，通過結合不同領域的能力，應該能夠壓倒對手的部隊。這種集中控制和分散執行的方法將有助于在作戰和戰術層面之間產生協同效應。

引言

未來的軍事行動將以物理和非物理層面的融合為特征，眾多不同的行為者將在其中運作。任何部隊都需要適應極其復雜的作戰環境和大量的作戰變量，需要適應性地使用一系列武器系統來產生致命和非致命的效果。因此，除了物理作戰領域（即陸地、空中、海上和太空），在非物理領域（網絡空間、EME、信息環境）取得優勢的能力將對實現戰役的軍事和非軍事目標具有決定性意義[1, p.280]。

OE是影響能力運用和影響指揮官決策的條件、環境和影響因素的綜合體[2, p.3]。了解OE的因素和條件不僅是所有計劃活動，特別是行動設計的關鍵前提，也是友軍保護和許多其他相關任務的關鍵前提[3, p.41]。

JIPOE代表了一種系統的方法，用于分析有關OE和對手的信息。它可以應用于全部的軍事行動。指揮官和參謀部在危機背景、根本原因和具體動態方面，對戰區形成共同的理解和整體的看法。它使指揮官能夠直觀地看到問題的程度，以及他們如何塑造和改變OE，使之成為他們的優勢，這將為他們的決策提供信息[2, p.3-5]。

JIPOE產品極大地促進了聯合（即作戰）層面的軍事行動的規劃和執行。現代軍隊，特別是北大西洋公約組織（NATO）內的軍隊，幾十年來在討論跨領域（陸、海、空）的協調行動時一直使用聯合這一術語。如今，由于全球安全環境的巨大變化以及俄羅斯和中國日益增長的野心，為了挑戰潛在的同行對手，需要采取多領域的方法。在傳統的戰爭門檻下，盟國及其合作伙伴已經受到了跨越物理和非物理領域的持續攻擊[4, p.2]。MDO一詞不同于聯合行動，因為它旨在關注跨越多個領域的行動，而不考慮服務的歸屬，不一定是由多個部門進行的行動[5，p.49]。

圖1:支持聯合行動的當前JIPOE流程的可視化。

圖2:提出支持MDO的JIPOE過程方案。

摘要

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。

引言

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。

博弈論在軍事決策過程中的應用

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。

結論

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。