2022年5月31日,美國國會研究服務局向國會提交《國防部反無人機系統》更新版報告。報告簡要介紹了美國國防部面臨的無人機威脅及反無人機投資計劃,概述了反無人機技術及方法,介紹了美國海軍、陸軍、空軍、海軍陸戰隊及國防部及其它機構反無人機武器的最新研究進展,并給出了國會面臨的潛在問題。
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**美國國防部近期反無人機系統有何進展?存在什么問題?美國國會研究服務局向國會提交的《國防部反無人機系統》更新版報告編譯:學術plus觀察員 潛行,文文子
**本文主要內容及關鍵詞
0. 背景:小型無人機對美國安全構成威脅;國防部2023財年計劃投巨資發展反無人機系統(技術研發6.68億/武器采購7800萬美元);國會發揮監督職能1. 反無人機發展現狀
①反無人機技術:無人機探測技術,反無人機技術方法 ②戰略技術文件與機構設置:《反無人駕駛飛機系統技術》《國防部反小型無人機戰略》,反小型無人機聯合辦公室/JCO ③反無人機武器研發進展:陸、海、空、海軍陸戰隊、國防部其它機構研究情況2. 國會關心的問題與未來發展方向:平衡研發和采購資金;空域管理/作戰概念/交戰規則及戰術等方面的調整;操作風險的識別與管理
美軍研究認為,近年來無人機技術迅速擴散,易于被對手和恐怖分子獲得和使用。這些無人機系統成本低,可執行針對美軍的情報、監視和偵察或攻擊任務,對美軍構成嚴重威脅。多數小型無人機飛行高度低、使用特殊材料,傳統的防空系統難以探測。 **美國國防部計劃2023財年至少投資6.68億美元用于反無人機技術研發,7800萬美元用于反無人機武器采購。**國會將加強其監督職能,必須就未來的授權、撥款和其他立法行動做出決定。
1.發展現狀****
反無人機通常由探測和壓制/擊敗兩個主要步驟完成。
1.1 反無人機技術
**無人機探測技術:**一是使用光電、紅外或聲學傳感器分別通過目標的光學、熱量或聲學特征探測目標;二是使用雷達系統,該方法探測到微小型無人機效果不佳;三是使用射頻傳感器識別用于控制無人機的無線信號。這些方法經常結合使用可提供更有效的分層探測能力。
**反無人機技術方法:**在探測到非法無人機后,電子戰“干擾”裝置可干擾無人機通信鏈路,或使用槍支、網絡、定向能、傳統防空系統,甚至訓練有素的動物(如鷹)壓制、擊敗或摧毀無人機。
1.2 反無人機文件、機構與培訓
陸軍先后于2016年7月和2017年4月發布了反無人機戰略及技術出版物3-01.81**《反無人駕駛飛機系統技術》**概述了作戰期間防御低、慢、小無人機威脅的規劃考慮,以及如何規劃并將反無人機士兵任務納入陸軍訓練活動。
2019年12月,國防部指定陸軍為反小型無人機執行機構,負責監督國防部所有反小型無人機開發工作。**2020年1月,成立反小型無人機聯合辦公室(JCO)。**JCO評估了超過40種反小型無人機系統后,選擇了10種小型無人機防御系統和一個標準化的指揮和控制系統進行進一步開發。JCO于2021年1月發布了《國防部反小型無人機戰略》。JCO將另外制定一份國防部關于反小型無人機指揮和反小型無人機能力評估。國防部計劃到2024財年建立聯合反小型無人機學院,在各軍種同步開展反無人機戰術訓練。
1.3 反無人機武器研發最新進展
圖 便攜式反UAS技術
海軍先后開發出30千瓦激光武器系統(LaWS)、干擾無人機傳感器的光學致盲器(ODIN)及60千瓦“太陽神”(HELIOS)激光武器。2014年,LaWS部署在美海軍“龐塞”號(LPD-15)上。2021年,ODIN部署在“普雷布爾”號(USS Preble DDG-88)艦上。此外,海軍還與國防數字服務處合作,快速開發新的網絡賦能反無人機武器。
海軍陸戰隊2019年完成了海上防空綜合系統(MADIS)的海外測試,并于2019年7月壓制了一艘伊朗無人機。海軍陸戰隊還采購了2千瓦、5千瓦和10千瓦緊湊型激光武器系統(CLaWS)。海軍陸戰隊開展了單兵攜帶反無人機試驗,但受限于重量和功率要求,沒有取得成功。
圖 海上防空綜合系統
反無人機是美國陸軍作戰能力發展司令部的六層防空和導彈防御概念的一部分,包括:彈道導道、低空無人機交戰;多任務高能激光;下一代火控雷達;機動防空技術(MADT);高能激光戰術車輛驗證機;低成本增程防空。目前這些系統仍在開發中,陸軍已部署了一些便攜式、車載和機載反無人機系統。此外,陸軍與國防數字服務處合作開發計算機支持的反無人機產品。
國防部及其它機構也在研究和開發多種反無人機技術。聯合參謀部和其他國防部機構參與了如**“黑鏢”(Black Dart)演習反無人機工作。**國防高級研究計劃局為反蜂群人工智能及用于艦載點防御的多方位防御快速攔截彈交戰系統等項目提供研究資金。
2.發展方向
美國國會:反無人技術管理與發展方向
一是國防部如何平衡研發和采購資金及與其他部門(如國土安全部、司法部和能源部)的協調,減少反無人機系統冗余并提高采購的效率;
二是為優化反無人機系統的使用和/或消除與其他美國軍事行動的沖突,國防部對空域管理、作戰概念、交戰規則或戰術是否需要進行改變;
三是國防部與聯邦航空管理局和國際民用航空當局協調以識別和減輕民用飛機的反無人機操作風險。
3.評析
3.1 美軍持續在反無人機領域發力,以獲取未來競爭優勢
3.2 美國防部成立專門部門,統整反無人機方案,評估擇優,確保優勢
3.3 國會關心的幾個問題的解決將為反無人機系統走向應際應用鋪平道路
(全文完) 參考鏈接: //news.usni.org/2022/06/01/report-to-congress-on-anti-drone-weapons
戰爭的特點正在發生根本性的變化,這些變化對空中力量的影響尤其深遠。多域整合為空中力量和越來越多的空間力量在未來幾年內的一系列轉變做好了準備,這些轉變不僅與技術有關,而且與空軍組織和進行規劃和行動的戰略和作戰概念有關。
迫在眉睫的、不可避免的多域作戰似乎是空中力量的一個明顯的邏輯演變,它可能會引發這樣的問題:為什么我們沒有更早地沿著這些思路思考和發展作戰概念?畢竟,對優化、作戰協同和武力經濟的尋求在空中力量中是持久的。可以說,多年來,空軍及其相關部門事實上已經嘗試以某種方式或形式在多域背景下運作。然而,在整個部隊甚至整個戰區范圍內,為多域作戰(MDO)提出的早期作戰概念(CONCOPS),在多域作戰空間產生作戰協同和效果的努力是前所未有的。
諸如聯合全域指揮與控制(JADC2)這樣的結構闡述了一個作戰云賦能的未來戰爭,其中任務指揮和戰斗空間管理被有效地隱含在整個戰斗部隊中,觀察-定向-決定-行動(OODA)環路被加速到邊緣計算的速度。傳感器和通信網絡決定了空軍承擔幾乎所有傳統任務的功能能力。數據和數據流將變得比空軍傳統上對機動自由的依賴更加重要,并且有效地成為其戰略推動者。空軍力量將越來越多地與網絡而非平臺、數據而非武器系統有關。
任務的成功和失敗一直是由指揮官和作戰人員可用的態勢感知水平決定的。在新興的作戰模式中,空軍以近乎實時的速度收集、處理和利用數據的能力有效地使數據成為最大的工具和最令人垂涎的武器。收集、處理、匯總、分析、融合和傳播大量的數據、信息和知識將需要像未來有爭議的戰場上的事件速度一樣快。目前正在進行的戰爭數字化將導致在未來幾年內將 "大數據"廣泛用于作戰過程。空間領域將在實現全球范圍內連續的、有保障的和安全的通信方面發揮顯著的作用,除了更傳統的遠程監視用途外,它還被用作這種通信的運輸層。
對信息主導地位的追求將以新的和不確定的方式在物理、電磁和虛擬世界中擴展競爭的連續性。隨著空軍對帶有嵌入式人工智能(AI)工具和應用的作戰云的使用,新的風險、脆弱性和故障點將被引入。本出版物收集了來自世界各地領先的思想家的文章和見解,對多域整合和空中力量的信息優勢框架和概念的一些最相關問題提供了深入的觀點。這里的觀點和討論反映了當前對各種戰略、指揮和作戰層面的思考,讀者會發現這些思考對他們更廣泛的理解很有幫助。
這里介紹的專家展望本身既不樂觀也不悲觀,正如我們所期望的那樣,所確認的是各種新技術促成的 "飛躍"機會正在地平線上形成,但其有效利用帶來了復雜和破壞性的新挑戰。在強調其中一些關鍵的挑戰和更好地理解這些挑戰的必要性的同時,正如通常的情況一樣,沒有快速的解決辦法或現成的解決方案。然而,有令人信服的理由認為,今天所預見的眾多挑戰似乎在理論上和技術上是可以克服的,有些甚至在未來幾年內就可以克服。在未來存在的許多不確定因素中,可以肯定的是,空中力量將被徹底重新定義。
這是一個顛覆性技術快速變革的時代,特別是在人工智能(AI)領域。雖然這項技術是由商業部門為商業開發的,但人工智能在軍事應用方面的明顯潛力,現在正促使世界各地的武裝部隊對人工智能防御雛形系統進行試驗,以確定這些系統如何能夠最好地用于作戰與和平時期的任務。
澳大利亞也不例外,在2020年國防戰略更新中分配了資金,開始將人工智能能力引入國防。這將涉及開發解決戰術級和戰略級軍事問題的人工智能應用程序,建立一個熟練的人工智能勞動力,并與澳大利亞合作伙伴和盟友合作,將倫理學納入人工智能應用程序,并進行人工智能實驗。今年在澳大利亞首都地區費爾伯恩設立的國防技術加速實驗室是這一計劃的具體行動體現。
彼得-雷頓(Peter Layton)的論文考慮了人工智能在未來海、陸、空作戰行動中的戰術和作戰層面上可能發揮的作用,為這一廣泛的活動做出了貢獻。這是一個很少被研究的領域,因為到目前為止,大部分的討論都集中在關鍵的技術問題上。這些審議表明,人工智能可能是未來戰爭中的一項重要技術,但仍有許多不確定因素。本文提供了一個起點,在此基礎上開始辯論,這將有助于解決其中一些不確定性。
本文認為,人工智能將滲透到大多數軍事機器中;然而,它的通用性意味著它很可能是在現有作戰層面結構中被使用。鑒于此,人工智能在中短期內的主要作戰用途是“尋找(find)和欺騙(fool)”。人工智能/機器學習尋找隱藏在高度混亂背景中的目標非常出色;在這個應用上,它比人類更好,而且速度更快。然而,人工智能可以通過各種手段被欺騙;其強大的尋找能力缺乏穩健性。這兩個關鍵特征在應用于當前海、陸、空作戰層面的思考時,可能會產生巨大的影響。
本文初步設計的作戰概念與沒有人工智能技術的作戰概念明顯不同。
所討論的概念旨在激發人們對人工智能戰場上人機協作作戰的思考。這樣的戰場在目前看來可能有些猜測,幾乎是科幻小說。即便如此,許多國家已經在規劃、研究和開發方面取得了很大進展。鑒于將軍事力量調整到新方向所需的漫長準備時間,這一旅程需要從現在開始。
人工智能(AI)技術突然變得對軍事力量很重要。美國國防部(US DoD)已將人工智能的投資從2016-17年約6億美元增加到2021-22年25億美元,橫跨600多個項目。中國已經通過了一項“下一代人工智能發展計劃”,旨在到2030年使中國成為人工智能領域的杰出國家,并使人民解放軍從“信息化戰爭”轉向“智能化戰爭”。更引人注目的是,俄羅斯總統普京宣布,“人工智能是未來......誰成為這個領域的領導者,誰就會成為世界的統治者”。這些高級別的倡議和聲明正在產生結果。
在美國,美國海軍(USN)的“海上獵人”號(USV)在沒有船員的情況下從加利福尼亞航行到夏威夷再返回,利用船上的傳感器、雷達和攝像機數據,通過人工智能進行導航。同時,在美國國防部高級研究計劃局(DARPA)的支持下,一架由人工智能驅動的F-16模擬戰斗機最近在多次模擬的近距離空戰中全面擊敗了由非常有經驗的人類飛行員控制的類似模擬。在一項研究陸戰的類似評估中,美國陸軍(US Army)已經確定,一支由人工智能驅動的部隊比一支非人工智能驅動的部隊擁有大約10倍的戰斗力。
中國目前正在應用人工智能,通過指揮和控制系統的自動化來提高其戰場決策的速度和準確性,制定預測性作戰計劃并解決情報、監視和偵察數據融合的挑戰。中國還開始試用人工智能USV,以備在南海使用,并開始試驗無人駕駛坦克,而一家中國私營公司公開展示了人工智能武裝的蜂群無人機。
俄羅斯落后于美國和中國,但現在正在實施一項國家人工智能戰略以迎頭趕上。在軍事領域,俄羅斯有幾項工作正在進行。一條主線是將人工智能應用于信息戰,在戰術上用于發動心理戰,在戰略上用于破壞對手國家的社會凝聚力。另一條線是通過開發無人駕駛地面車輛(UGVs)、遠程傳感器、戰術指揮和控制系統以及無人駕駛航空器(UAVs),使用人工智能來提高陸地作戰行動的有效性。另一個努力方向是國家防空網絡的指揮和控制系統的自動化。
初步跡象表明,人工智能可能是未來戰爭中一項非常重要的技術,但仍然存在不確定性。雖然人工智能在民用領域,特別是在消費類產品中,被廣泛使用,但在軍事環境中才剛剛接近實際部署。此外,它仍然沒有在真正的戰斗行動的惡劣試驗場上得到驗證。即便如此,人工智能已經成為軍事力量考慮其未來時不可忽視的技術。
重要的是,在可預見的未來,可用的人工智能技術是狹義的,而不是通用的。狹義人工智能等于或超過了人類在特定領域內特定任務的智能;其表現取決于應用環境。相比之下,通用人工智能等于人類在任何領域任何任務中的全部表現。何時能實現通用人工智能仍然值得商榷,但似乎還有幾十年的時間。近中期的全球軍事興趣在于如何在現代戰場上使用狹義的人工智能技術。
不足為奇的是,人工智能的定義往往與人類智能相提并論。例如,2018年美國國防部人工智能戰略將人工智能定義為“機器執行通常需要人類智能的任務......”。這種理解將技術擬人化,并無意中將對人工智能應用的思考限制在那些可以由人類執行的任務上。
在某些應用中,人工智能可能比人類做得更多或更少。人工智能和人類能力的維恩圖在某些領域可能會重疊,但認為它們重合是有點虛偽的。在提供解決問題的見解上,人工智能可能是智能的,但它是人工的,因此,它的思維方式是人類所沒有的。
因此,本文在考慮人工智能時,更多的是考慮這種技術能夠執行的廣泛功能,而不是考慮它與人類能力的關系。2019年澳大利亞國防創新委員會采取了這種方法,將人工智能定義為“用于執行以目標為導向的任務的各種信息處理技術,以及追求該任務的推理手段”。
初一看,這個定義似乎并不精確,沒有包括人工智能可能為軍事或民用目的實際執行任務。但這種模糊性是當代人工智能應用的一個關鍵屬性。人工智能可以以多種方式應用,可以被認為是一種普遍存在于社會中的通用技術。通用技術的一個早期例子是電力,現在它被廣泛使用,以至于它的持續存在和使用,就所有的意圖和目的而言,都是簡單的假設。電能使惰性機器活躍起來,人工智能也將以自己的方式,通過推理為它們提供完成任務的能力。人工智能似乎將注入許多軍事機器,因此未來的戰場將不可避免地以某種方式由人工智能支持。
為了取得對對手的作戰優勢,軍隊不斷尋求更大的戰斗力。傳統上,技術是以一種綜合的方式在戰場上使用的,它能最好地利用人類和機器的長處,同時盡量減少兩者弱點的影響。人工智能似乎也可能是類似的。可以預計,人工智能在與人類謹慎地合作時,而不是在某種獨立的模式下,會變得最有效。
這種考慮強調了新技術本身并不會突然間帶來戰場優勢,而是在于人類如何運用它。對早期技術創新的歷史分析指出,擁有指導如何使用這些新技術的合理概念是軍隊成功將其投入使用的關鍵。歷史學家威廉姆森-默里和艾倫-米萊指出:
在戰術層面,與戰爭現實的聯系是最緊密的。戰略規定了目標、總體方針和使用的力量,但在與聰明和適應性強的對手戰斗中處理這些力量的卻是戰術層面。雖然戰斗的成功可能不會導致戰略的成功,正如美國在越南的戰爭所說明的那樣,反之亦然。一個好的戰略在面對持續的戰術失敗時不可能成功。克勞塞維茨寫道:一切都取決于戰術結果......這就是為什么我們認為強調所有的戰略規劃都只依賴于戰術上的成功是有用的......這在任何情況下都是決策的實際基本依據。戰術通常被認為涉及友軍相互之間以及與敵人之間的分布和機動,以及在戰場上使用這些部隊。
本文旨在為在未來的人工智能戰場上使用人機團隊制定作戰概念。這樣的戰場,特別是當擴大到陸戰以外的空戰和海戰時,有一個混合的線性和深層的方面,具有消耗和機動的概念。設計這些作戰概念將為潛在的狹義人工智能系統如何在戰爭的戰術和作戰層面上使用提供一個廣闊的視野。
首先,本文討論了組成人工智能技術包的各種技術要素。這些要素包括先進的計算機處理和大數據,以及與云計算和物聯網(IoT)有關的具體方面。
第二章研究了利用人工智能發動戰爭的問題,并為防御和進攻制定了通用的作戰概念。這些概念位于作戰和戰術層面之間的模糊界面,涉及友軍相對于對手的分布和機動,以及友軍在戰場上的運用。
第三章、第四章和第五章分別將人工智能防御和進攻的兩個通用概念應用于海洋、陸地和空中領域。每個領域的戰斗在分配和操縱友軍以及與敵人交戰方面都有很大的不同,因此有必要提出單獨的人工智能作戰概念。沒有一個單一的概念能夠充分涵蓋所有三個領域,除非在很高的抽象水平上,但理解其含義可能會變得困難。提出這種具有前瞻性的概念似乎接近于投機性的小說。為了避免這種情況,每個概念都特意以當代作戰思維為基礎,并討論了當前和新興的人工智能支持的海、陸、空平臺和系統,以說明所提出的想法。
設計這些作戰概念的目的是激發思考,并啟動關于未來和如何備戰的辯論。本文提出的作戰概念旨在成為辯論其他人工智能戰場概念的實用性、可能性和有用性的基礎。只有通過對建議進行批判性分析,并不斷重構它們以進一步分析和演化,才能朝著最佳作戰概念取得進展。
本文所討論的概念在性質和范圍上都是有意限制的。就性質而言,海、陸、空的概念是:為了保持每個概念的重點,它們不是聯合或合并的。重要的是,這種狹隘性意味著一些領域并沒有包括在內,如俄羅斯在影響力戰爭中使用人工智能或中國在社會管理和內部防御中使用人工智能。出于類似的原因,每個概念都有一個狹窄的范圍,專注于戰爭,只有限地關注后勤,并避免關鍵領域,如教育、培訓、行政和指揮與控制。值得注意的是,除了與傳統的陸、海、空領域的戰術交戰的關系外,沒有討論網絡和空間這些新領域。
本文將人工智能這種新技術與戰爭的作戰方式和戰術使用選擇聯系起來。有了這樣一個重點,本文就與許多武裝部隊制定的眾多人工智能戰略和計劃不同。一般來說,這些戰略和計劃都是向內看的,目的是闡述人工智能作為一種技術將如何被研究、獲得并引入到他們的具體服務中。本文旨在補充這些人工智能技術戰略和計劃,將它們與更廣泛的作戰業務聯系起來,發揮作用。
報告概述了反無人機技術及方法,介紹了美國國防部面臨的無人機威脅及反無人機投資計劃,以及美海軍、陸軍、空軍、海軍陸戰隊及國防部其它機構的反無人機武器研究進展情況,并指出了國會在監管方面可能面臨的問題。
無人機系統技術迅速擴散,易被國家、非國家行為者和個人使用,這些系統可為美國對手提供一種低成本的手段,執行針對或攻擊美軍的情報、監視和偵察任務。大多數小型無人機尺寸小、使用特殊結構材料且飛行高度較低,無法被傳統的防空系統探測到。在2023財年,美國國防部計劃至少花費6.68億美元用于反無人機(C-UAS)技術研發,至少花費7800萬美元用于反無人機武器采購。隨著國防部繼續開發、采購和部署這些系統,美國會對其使用的監督可能會增加,也必須就未來的授權、撥款和其他立法行動做出決定。
反無人機技術可以采用多種方法探測敵對或未經授權的無人機目標。一是使用光電、紅外或聲學傳感器分別通過目標的視覺、熱量或聲音特征探測目標;二是使用雷達系統探測,但由于小型無人機信號特征不明顯,該方法探測效果不佳;三是識別用于控制無人機的無線信號,通常使用射頻傳感器探測。這些方法通常被組合使用,以提供更有效的分層探測能力。
各類系統探測到無人機后,電子戰“干擾”裝置即可干擾無人機與其操作人員的通信鏈路。干擾裝置通常可分為便攜式、固定式或可移動式,根據其類型的不同,重量可從幾公斤至數百公斤。除電子戰干擾裝置外,也可以使用槍支、網絡、定向能、傳統防空系統,甚至訓練有素的動物(如鷹)擊敗或摧毀無人機系統。目前,美國防部正在研發多種反無人機技術,以確保其具備強大的反無人機防御能力。
美空軍正在進行高功率微波和高能激光武器反無人機測試工作。2019年10月,空軍接收了一套車載高能激光反無人機武器系統 (HELWS)樣機。HELWS旨在在幾秒鐘內識別并壓制敵對或未經授權的無人機,幾乎可無限次射擊。此外,空軍還在尋求機載反無人機武器,目前工作狀態尚不明確。
圖1 便攜式反UAS技術
2014年,美海軍在“龐塞”號(LPD-15)上部署了第一款可作戰的激光武器系統(LaWS),LaWS是30千瓦激光武器樣機,能夠執行反無人機任務。自那時起,美海軍就一直在開發和安裝更多的低、慢、小(LSS)無人機激光武器原型,以提高對抗水面艦艇和無人機的能力。
海軍正在研發部署的干擾無人機傳感器的光學致盲器“奧丁”(ODIN)及60千瓦“太陽神”(HELIOS)激光器,均旨在保護美海軍裝備和系統免受無人機襲擊。此外,在2019年3月28日的一份備忘錄中,海軍部宣布將與國防數字服務局合作,快速開發新的網絡賦能反無人機武器,以應對不斷演變的無人機威脅。
海軍陸戰隊通過其地基防空(GBAD)計劃辦公室資助了多個反無人機系統。2019年,海軍陸戰隊完成了海上防空綜合系統(MADIS)的海外測試,該系統采用電子干擾與炮彈相結合技術,可安裝在MRZR全地形車輛、聯合輕型戰術車輛和其他平臺上。2019年7月,拳師號USS BOXER LHD-4兩棲攻擊艦上的海軍陸戰隊員使用海上防空綜合系統壓制了一艘被認為在該艦“威脅范圍”內的伊朗無人機。作為地基防空計劃的一部分,海軍陸戰隊也在采購緊湊型激光武器系統(CLaWS),該是美國防部批準的首個陸基激光武器,具有2千瓦、5千瓦和10千瓦三種型號,目前陸軍也在使用。盡管海軍陸戰隊已試驗了單兵攜帶反無人機技術,但海軍陸戰隊司令大衛·伯杰(DavidBerger)在2019年向國會作證時認為,由于重量和功率的要求,單兵攜帶反無人機技術沒有取得成功。
圖2 海上防空綜合系統
2016年7月,陸軍發布了反無人機戰略,以指導其反無人機能力的發展。2017年4月,陸軍技術出版物3-01.81《反無人駕駛飛機系統技術》概述了作戰期間防御低、慢、小無人機威脅的規劃考慮,以及如何規劃并將反無人機士兵任務納入陸軍訓練活動。
反無人機是美陸軍作戰能力發展司令部的六層防空和導彈防御概念的一部分,六層概念包括:彈道導、低空無人機交戰(BLADE)、多任務高能激光(MMHEL)、下一代火控雷達、機動防空技術(MADT)、高能激光戰術車輛驗證機(HEL-TVD)、低成本增程防空(LOWER AD)。目前,上述系統仍在開發中,美陸軍已部署了一些便攜式、車載和機載反無人機系統。此外,美陸軍與國防數字服務局還在合作開發計算機支持的反無人機產品。
美國防部正在研究和開發多種反無人機技術。聯合參謀部和其他國防部機構參與了反無人機研究工作,如“黑鏢”(Black Dart)演習,該演習旨在“評估和驗證現有和新興的防空和導彈防御能力及反無人機任務集特有的概念”和“倡導士兵所需的反無人機能力”。國防高級研究計劃局積極開展“反蜂群人工智能”等研究,為反無人機技術研發提供資金。2019年12月,國防部精簡了各種反小型無人機項目,指定陸軍為執行機構,負責監督美國防部所有反小型無人機的開發工作。
2019年12月,美國防部成立由陸軍領導的聯合反小型無人機系統辦公室(JCO),負責監督美軍所有反無人機研發工作。通過與作戰司令部和負責采辦和保障的國防部副部長辦公室協商,該辦公室已評估了超過40種反小型無人機系統,并確定未來美軍反無人機項目的研發方向和標準,該辦公室還選擇了10種小型無人機防御系統和一個標準化的指揮控制系統,以進行后續研發工作。聯合反小型無人機系統辦公室還制定了一份聯合能力發展文件,概述了未來系統的作戰需求,并于2021年1月發布了《國防部反小型無人機系統戰略》。該辦公室還將制定另外一份國防部關于反小型無人機指揮和反小型無人機能力評估的文件。
根據計劃,美國防部將于2024財年在俄克拉荷馬州的福特希爾建立一個聯合反小型無人機學院,以在各軍種同步開展反無人機戰術訓練。
此外,美國會《2021財年國防授權法案》第1074節要求國防部向國會提交一系列報告,包括聯合反小型無人機系統辦公室開展的反小型無人機活動報告和獨立評估情況,以及無人機帶來威脅的報告等。
伴隨美國防部開發、使用及部署反無人機系統武器,美國會需對其進行更多監管,并可能面臨如下潛在問題:
先進作戰管理系統(ABMS)是美國空軍創建下一代指揮和控制(C2)系統的最新計劃項目。ABMS建議使用云環境和新的通信方法,使空軍和太空部隊系統能夠使用人工智能無縫共享數據,以實現更快的決策。空軍將ABMS描述為其創建物聯網的努力,這將使傳感器和C2系統相互分解(與空軍傳統上執行C2的方式相反)。該計劃是空軍對國防部全域聯合指揮與控制(JADC2)工作的貢獻,重點是使國防部的作戰決策過程現代化。
ABMS最初的設想是取代目前指揮空戰行動的E-3機載預警和控制系統(AWACS)(圖1),但后來有了更廣泛的范圍。前空軍負責采購的助理部長威爾-羅珀指示,該計劃應減少對指揮中心和飛機的關注,而是創造數字技術,如安全云環境,在多個武器系統之間共享數據。羅珀博士表示,2018年國防戰略所設想的有爭議的環境迫使空軍重組ABMS項目。2021年5月,空軍副參謀長大衛-奧爾文將軍在DefenseOne的一篇文章中說:"ABMS究竟是什么?它是軟件嗎?硬件?基礎設施?策略?答案是都是"。換句話說,空軍將ABMS設想為一個采購項目,它既要采購東西,又要實施其他非開發性的工作,該部門認為這些工作同樣重要:指揮和控制空軍的新技術。
自ABMS成立以來,國會已經對下一代C2系統的發展表示了興趣。空軍表示,ABMS是一個非傳統的采購項目。因此,國會對空軍替換老舊系統的方法和試驗新興技術的方法提出了質疑。
迄今為止,空軍已經進行了五次活動,以展示其希望最終投入使用的新C2能力。2019年12月,空軍在其第一次ABMS "on-ramp"(空軍用來表示演示的術語)中,展示了從陸軍雷達和海軍驅逐艦向F-22和F-35戰斗機傳輸數據的能力。這次活動還展示了空軍的統一數據庫(UDL),這是一個結合天基和地基傳感器追蹤衛星的云環境。
2020年9月,ABMS進行了第二次"on-ramp"。這第二次上線演示了通過使用超高速武器作為防御手段,探測和擊敗一個飛向美國的模擬巡航導彈。此外,ABMS還展示了 "探測和擊敗破壞美國太空行動的手段"的能力。根據空軍的新聞稿,"70個工業團隊和65個政府團隊 "參加了這次活動。
空軍在2020年9月下旬舉行了第三次"on-ramp",以支持珍珠港-希卡姆聯合基地的 "勇敢之盾 "演習。在這次活動中,空軍展示了使用KC-46加油機通過將數據從較老的第四代戰斗機轉發到較新的第五代飛機,如F-22,來執行戰術C2。2021年5月,空軍表示,為KC-46采購通信吊艙將是ABMS項目的第一個能力發布。空軍說:"在戰斗中,無論如何,郵機將需要在作戰附近飛行,支持戰斗機,因此將它們作為指揮和控制系統,無論是作為主要的還是彈性的備份,都是有意義的。"
2021年2月在歐洲舉行了第四次"on-ramp"。根據新聞稿,空軍由于預算限制而減少了這次活動規模。這第四次將包括荷蘭、波蘭和英國在內的盟國聯系起來,進行聯合空中作戰。據美國駐歐洲空軍司令哈里根將軍說,這第四次活動測試了美國和盟國用F-15E飛機發射AGM-158聯合空對地對峙導彈(JASSM)執行遠程打擊任務的能力(見圖2),同時利用美國和盟國的F-35飛機執行空軍基地防御任務。
本預計2021年春季進行第五次"on-ramp"在太平洋地區,但由于預算限制,取消了這次活動。
2019財年國防授權法案(NDAA)指示政府問責局(GAO)評估ABMS計劃。在2020年4月的一份報告中,GAO向空軍總設計師建議采取四項行動來提高項目績效。
1.制定一個計劃,在ABMS開發領域需要時獲得成熟技術。
2.制作一個定期更新的成本估算,反映ABMS的實際成本,每季度向國會匯報一次。
3.準備一份可購性分析,并定期更新。
4.正式確定并記錄參與ABMS的空軍辦公室的采購權力和決策責任。
空軍助理部長同意了所有的建議。前空軍參謀長David Goldfein將軍不同意這些建議,他指出GAO的分析沒有反映機密信息。美國政府問責局表示,它可以接觸到機密信息,這些額外的信息并不影響其分析和建議。
根據GAO關于ABMS的同一份報告,空軍最初確定由空軍總設計師(普雷斯頓-鄧拉普),來協調空軍每個項目執行辦公室的ABMS相關工作。GAO對這種管理結構可能導致ABMS缺乏決策權表示擔憂。然而,在2020年11月,羅珀博士選擇空軍快速能力辦公室作為ABMS項目執行辦公室。首席架構師辦公室繼續開發全軍的架構(即軟件和無線電如何能夠相互連接),以支持ABMS。
國會已經對ABMS系統的發展表示了興趣。下面的清單總結了國會在前三個NDAA中的行動:
2019財政年度NDAA(P.L. 115-232):
2020年國防部(P.L. 116-92):
FY2021 NDA (P.L. 116-283) :
2021財年國防撥款法案(P.L. 116-260 C分部)將ABMS的資金從要求的3.02億美元減少到1.585億美元,理由是 "不合理的增長和預先融資"。
在ABMS的整個發展過程中,國會對在確定合適的替代物之前退役舊的C2系統如JSTARS和AWACS表示關注。國會還指示空軍制定傳統的采購理由,如成本估算和需求文件,以確保國會和軍方都了解要采購的東西。這些行動反映了美國政府問責局的建議。
使用ABMS方法分解指揮和控制的風險是什么?
空軍應如何平衡創新、實驗與采購成熟技術?
ABMS提供了哪些傳統指揮與控制系統無法提供的機會?
利用6.8軟件和數字技術試點計劃預算活動代碼中的新預算授權靈活性,ABMS是否會受益?
【前 言】
什么是 JADC2?
聯合全域指揮與控制 (JADC2) 是美國國防部 (DOD) 的概念,旨在將來自所有軍事部門(空軍、陸軍、海軍陸戰隊、海軍和太空部隊)的傳感器連接到一個網絡中。傳統上,每個軍種都開發自己的戰術網絡,這與其他軍種不兼容(例如,陸軍網絡無法與海軍或空軍網絡連接)。通過 JADC2,國防部設想創建一個“物聯網”網絡,將眾多傳感器與武器系統連接起來,使用人工智能算法幫助改進決策。
美國國防部 (DOD)聯合全域指揮與控制 (JADC2) 戰略描述了迫切需要集中力量推動部門行動,以增強其的聯合部隊指揮官在所有作戰領域和整個電磁頻譜范圍內指揮聯合部隊所需的能力,以威懾、并在必要時在全球任何時間、任何地點擊敗任何對手。
JADC2 戰略為識別、組織和提供改進的聯合部隊指揮和控制 (C2) 能力提供了愿景和方法,并說明了對手已經關閉了其賴以取得作戰成功的許多能力和方法優勢。作為一種方法,JADC2 支持使用創新技術開發物資和非物資解決方案選項,同時愿意修改現有政策、權力、組織結構和作戰程序,從而為聯合部隊指揮官提供信息和決策優勢。
【總 結】 全球安全環境的迅速變化正在對美國軍隊以及聯合部隊獲取、維持和保護信息和決策優勢的能力提出重大的新挑戰。此外,必須預見未來的軍事行動將在退化和競爭的電磁頻譜環境中進行。這些挑戰需要部門一致和集中的努力,以現代化如何開發、實施和管理 C2 能力,以在所有作戰領域、跨梯隊以及與任務伙伴合作。
JADC2 為塑造未來聯合部隊 C2 能力提供了一種連貫的方法,旨在產生作戰能力,以便在所有領域和合作伙伴的所有戰爭級別和階段感知、理解和行動,在相關的速度。作為一種方法,JADC2 超越了任何單一的能力、平臺或系統。它提供了一個機會,可以加速實施所需的技術進步和聯合部隊進行 C2 的方式的理論變革。 JADC2 將使聯合部隊能夠使用越來越多的數據,采用自動化和人工智能,依靠安全和有彈性的基礎設施,并在對手的決策周期內采取行動。
這一戰略的成功實施需要整個國防部 (DoD) 的集中承諾。為此,JADC2 戰略闡明了“感知”、“理解”和“行動”三個指導 C2 功能,以及額外的五個持久工作 (LOE) 來組織和指導行動以提供物資和非物資JADC2 能力。 LOE 是: (1) 建立 JADC2 數據企業;(2)建立JADC2人類企業; (3)建立JADC2技術企業; (4) 將核 C2 和通信 (NC2/NC3) 與 JADC2 集成; (5) 使任務伙伴信息共享現代化。
該戰略得到 JADC2 戰略實施計劃的支持,該計劃確定了 JADC2 的最終狀態、關鍵目標和任務,并與已建立的部門當局、論壇和流程合作,以同步和簡化工作,以優先考慮、資源、開發、交付和維持JADC2 能力。現有的軍種和機構開發和采購流程通常會產生無法滿足全域 C2 作戰需求的特定域能力。 JADC2 方法將覆蓋這些現有流程,旨在促進從根本上改進的跨域聯合能力的發展。
該戰略提供了六項指導原則,以促進整個部門在提供物資和非物資 JADC2 改進方面的努力的一致性。這些原則是: (1) 在企業層面設計和擴展信息共享能力改進; (2) 聯合部隊 C2 改進采用分層安全功能; (3) JADC2 數據結構由高效、可演進和廣泛適用的通用數據標準和架構組成; (4) 聯合部隊 C2 必須在退化和競爭性電磁環境中具有彈性; (5) 部門開發和實施過程必須統一,以提供更有效的跨領域能力選擇; (6) 部門開發和實施過程必須以更快的速度執行。
JADC2 戰略的結論是,迫切需要使用企業范圍內的整體方法來實施物資和非物資 C2 能力,以確保聯合部隊指揮官在整個競爭過程中獲得和保持對抗全球對手的信息和決策優勢的能力。
美國國防部(DOD)報告稱,人工智能(AI)是一項革命性的技術,有望改變未來的戰場和美國面臨的威脅的速度。人工智能能力將使機器能夠執行通常需要人類智能的任務,如得出結論和做出預測此外,人工智能機器可以以人類操作員無法企及的速度操縱和改變戰術。由于AI具有廣泛用途的潛力,國防部將其指定為頂級現代化領域,并投入大量精力和資金開發和獲取AI工具和能力,以支持作戰人員。在2022財年,國防部為科學和技術項目申請了147億美元,以及8.74億美元用于直接支持其人工智能努力。根據國防部2018年的人工智能戰略,未能將人工智能能力納入武器系統可能會阻礙戰士保護我們的國家抵御近同行對手的能力其他國家正在這一領域進行大量投資,這可能會削弱美國的軍事技術和作戰優勢。
美國國防部(DOD)正在積極追求人工智能(AI)能力。人工智能指的是旨在復制一系列人類功能,并不斷在分配的任務上做得更好的計算機系統。GAO之前確定了三種AI類型,如下圖所示。
國防部認識到開發和使用人工智能不同于傳統軟件。傳統軟件的編程是根據靜態指令執行任務,而人工智能的編程則是學習如何改進給定的任務。這需要大量的數據集、計算能力和持續監控,以確保功能按預期執行。支持國防部作戰任務的大部分人工智能能力仍在開發中。這些能力主要集中在分析情報,增強武器系統平臺,如不需要人工操作的飛機和艦船,并在戰場上提供建議(如將部隊轉移到哪里)。
當獲取依賴于復雜軟件的新能力時,國防部一直面臨著挑戰,例如長時間的獲取過程和熟練工人的短缺。GAO發現,它繼續面臨這些挑戰,同時還面臨人工智能特有的其他挑戰,包括有可用的數據來訓練人工智能。例如,人工智能探測對手的潛艇需要收集各種潛艇的圖像,并標記它們,這樣人工智能就可以學會自己識別。國防部還面臨著將訓練有素的人工智能集成到非為其設計的現有武器系統中的困難,以及在其人員中建立對人工智能的信任。國防部發起了一系列努力,如為人工智能和人工智能特定培訓建立一個跨服務的數字平臺,以應對這些挑戰,并支持其對人工智能的追求,但現在評估有效性還為時過早