加拿大渥太華國防研究與發展局（DRDC）與C-CORE公司簽訂了合同，要求提供與使用自適應多功能雷達模擬器（Adaptive MFR）的網絡化雷達資源管理（RRM）的實施和分析有關的軟件支持服務。對以前工作中實現的電子支援（ES）功能進行了修改和調度器的變更。這些修改將在第3節中描述。對天線軟件組件也進行了大量的修改，以實現陣列分集，支持相控陣天線，包括子陣列能力。天線的發射器和接收器部分也被拆分。這些修改將在第4節描述。所有的測試和分析都是使用Adapt MFR 3.2.18版本進行的。

測試和分析是通過模擬海軍雷達場景進行的，目的是驗證功能和確定電子支援措施（ESM）和陣列多樣性修改的影響。為了減少處理和分析時間，從全球背景目標集（由100個目標組成，包括商業和娛樂飛機、船舶、娛樂船和鳥類）中選擇了10個目標的子集。還模擬了14枚彈道導彈（BM）。所有的一般模擬參數都在第2節中描述。第3和第4節描述了展示軟件變化效果的模擬結果。在這項任務下的模擬中沒有使用雜波，只使用了一個具有自適應軌道調度的單一雷達。然而，在開發過程中，使用各種表面和體積雜波以及使用RRM的單個獨立雷達和多個聯網雷達的自適應和非自適應調度，對軟件修改進行了測試。這些功能測試沒有記錄在本報告中。

ES支援被模擬成一個過程，將威脅發射器（TE）的探測結果反饋給主軟件循環過程。威脅發射器的評估是基于它們是否符合ES條件和用戶在ES GUI中設置的閾值。經過驗證的威脅發射體被傳遞給ES探測過程（基于單向雷達回波），如果適用，則傳遞給主跟蹤過程，這些探測被整合到現有的軌道中或用于啟動新軌道。在實施相控陣能力后，ES功能被修改以允許獨立于主適應MFR雷達的天線。這允許定義更適合探測的ES天線參數。目前，ESM模塊只支持高斯型天線。ESM和威脅發射器對雷達性能的主要影響是額外的確認和跟蹤時間，這有可能反映在監視框架時間和軌道占用結果中。

隨著相位子陣列能力的增加，已經證明了跟蹤開始時間和幀時間的減少。這是由于能夠在不同的角度位置同時安排探測波束，既減少了覆蓋框架的時間，又允許對位于框架的不同區域的多個目標進行照明。

在分析和測試期間，對軟件進行了更新，以改進功能（第5節），修復任何錯誤（第6節），并實施處理改進（第7節），以減少模擬運行時間。這項工作建立在Brinson（2021）和Yue（2021）所描述的先前工作以及其他先前任務的基礎上。

本報告研究了立體顯示技術對用戶的視覺要求。首先，我們回顧了民用和軍用飛行員的相關視覺需求，然后討論了以下每個顯示技術子領域施加的潛在需求:頭/頭盔顯示器(HMDs)，夜視鏡(NVDs)，用于遠程操作和遙控駕駛飛機的立體顯示器。

與單目觀察相比，雙眼的好處包括擴大視野，改進對低對比度目標的檢測和立體深度感知。在本報告中，我們回顧了航空顯示設備用戶的雙目視覺要求和評估。雖然高分辨率的立體靈敏度不是有效執行許多航空任務的先決條件，但我們指出，在某些特定的技術和任務中，立體視覺是重要的;雙目視覺在準確性和效率方面為航空相關任務提供了演示優勢，如空中加油、滑行、直升機降落和低懸停。在這里，我們在相關和廣泛使用的雙目設備的背景下考慮這些作戰任務:頭盔安裝顯示器(HMDs)和AR/VR，夜視鏡(nvg)和用于空中加油(AAR)或無人機的遙距操作顯示器。

立體視覺對于雙目hmds的最佳使用至關重要，其中顯示的圖像使用雙目視差定位在3D空間中的某個位置。然而，單眼和單眼hmd不依賴立體視覺來支持深度感知，因此它們對立體視覺沒有進一步的要求。當雙目hmd被用于執行依賴于良好深度感知的任務時，對立體視覺的要求應該等同于使用無輔助視覺執行任務的要求。這一建議適用于傳統的軍用hmd以及商用AR/VR設備，這些設備正變得越來越普遍，特別是用于訓練目的。與其他立體顯示系統一樣，可獲得的其他輔助深度信息的任務和程度將決定對立體視覺的需求和影響。 雖然使用夜視鏡(NVGs)設備的立體視覺的好處還不太清楚，但在視覺評估標準設定的限度內，立體視覺性能會下降。因此，在使用nvg時，作業者需要意識到深度和距離信息的潛在損失。另外，對于hmd來說，使用雙目設備完成依賴于精確深度感知的任務時，推薦的視覺要求應與無輔助視覺相同。

在某些情況下，用于空中加油的遠程操作使用立體顯示器，因此專門設計用于利用雙目視差提供的深度信息。因此，對于這些操作員來說，立體視覺是必不可少的，因為它將用于任何使用立體顯示器執行的遠程任務，幾乎沒有額外的深度信息。對于這里研究的所有技術，密切關注任務需求將有助于細化和目標視覺標準和設備特性以滿足操作需求。

網絡威脅情報（CTI）是網絡防御性網絡行動（DCO）的一個重要組成部分。了解潛在對手的戰術、技術和程序（TTPs）和興趣，可以提供重要線索，了解哪些類型的指標和威脅集團值得關注。與許多其他類型的軍事情報不同，CTI對任何具有強大網絡安全文化的組織都有興趣。因此，有大量的公開的和商業上可用的CTI。然而，確定哪些信息與加拿大國防部（DND）/加拿大武裝部隊（CAF）有關，需要作出重大努力。此外，軍事情報的要求超出了私營部門的需要，例如，產生反情報和確定惡意活動的屬性。加拿大國防研究與發展部（DRDC）最近被要求調查如何支持信息能力和部隊發展總監（DGICFD）開發網絡情報的新能力。除了滿足上述要求外，還審查了人工智能（AI）/機器學習（ML）的最新創新，以確定它們在哪些領域可以實現支持CTI活動的新能力。本科學報告記錄了這些發現，并提出了新研究的具體想法，包括利用自然語言處理（NLP）、博弈論和欺騙性技術進行CTI處理、反間諜和歸因。在DGICFD的要求下，可以對特別感興趣的能力進行進一步調查。

鑒于DND/CAF的資源有限，支持網絡情報（CI）進程的新能力所帶來的任何優勢都很重要。本報告確定了17個提供這種能力或提高業務效率的潛在途徑，例如通過自動化。通過DRDC內部的開發或通過外部合作伙伴，如創新國防卓越和安全（IDEaS）計劃來追求這些能力，可以在高度競爭的網絡空間領域提供一個有意義的優勢。

科學和技術的進步越來越復雜和普遍。從智能手機到可穿戴健康監測器，再到用于游戲的虛擬現實頭盔，先進的技術正逐漸融入到日常生活中。但是，隨著科學技術越來越先進，我們在如何與新技術互動和使用這些技術在社會中如何發揮作用方面，也面臨著同樣復雜的倫理挑戰。無人駕駛汽車就是一個說明性的例子，它引發了一些倫理上的難題。例如，在無人駕駛汽車必須 "選擇 "撞上老人或小孩的情況下，哪種反應才是正確的？有沒有一個 "正確 "的反應？在這種情況下，人類司機會有正確的反應嗎？無人駕駛汽車是否應該轉彎以避免被駛來的卡車追尾，但這樣做會使一群過馬路的兒童面臨被卡車撞上的風險？ 這些問題的答案本來就不簡單。此外，不同的技術在不同的情況和背景下會帶來不同的倫理問題；事實上，新興技術的軍事用途會帶來一些獨特的倫理挑戰。

美國國防部高級研究計劃局幾十年來一直在資助軍事科技研究和開發，僅2015年的年度預算就達29億美元。盡管科技正在快速發展，為軍事問題穩步提供新興技術解決方案，但我們的監管政策卻滯后，導致我們對在戰場上使用特定技術的倫理、社會和法律后果的認識存在差距，這是許多人指出的問題。對軍隊來說，一些最深刻的倫理問題是由新興的人體強化技術和自主或機器人系統引起的。例如，一個強化的士兵是否會被視為比人類更多或更少的東西，從而受到對手的非人待遇？在海外戰區從國內操作無人駕駛飛行器（UAV）的士兵是否被認為是戰斗人員，因此在本土是公平的軍事目標？與民用技術一樣，新興技術的軍事用途所引起的許多倫理問題沒有明確的答案。無論如何，在一項新興技術被廣泛使用--民用或軍用--之前，開發者、利益相關者和政策制定者意識到與之相關的潛在倫理問題是至關重要的，這樣就可以通過修改技術或規范其使用的政策來緩解這些倫理問題。

確保潛在的倫理問題得到承認的方法之一是建立一個全面的框架，以方便識別在使用任何感興趣的特定技術時可能出現的倫理問題。有幾個現有的工具指導對新興技術的倫理評估，其中包括相關問題和考慮因素的清單。例如，Elin Palm和Sven Hansson提出了一個九項檢查清單，包括：信息的傳播和使用；控制、影響和權力；對社會接觸模式的影響；隱私；可持續性；人類生殖；性別、少數民族和正義；國際關系；以及對人類價值的影響。David Wright提出了一個框架，包括一些原則，在這些原則下列出了一些價值或問題，以及在評估過程中需要回答的問題：尊重自主權（自由權）；非惡意（避免傷害）；善意；正義；隱私和數據保護。Federica Lucivero、Tsjalling Swierstra和Marianne Boenink建議，倫理學家在考慮一項技術的合理性時應避免過多的猜測，而在考慮該技術將如何被社會看待并在社會中發揮作用時應使用更多的想象力。為了促進這一點，他們提出了三類考慮因素：技術可行性、社會可用性和技術的可取性。雖然這些倫理評估框架對確定與平民使用的新興技術相關的倫理問題很有用，但它們對評估軍事倫理是不夠的，因為軍事倫理有一些獨特的特點。

雖然軍事和民用倫理之間有一些共同的價值觀（例如，隱私和健康問題），但在新興技術的軍事使用方面也有特殊的考慮。例如，軍事行動必須遵守《武裝沖突法》(LOAC)，該法規定了戰爭手段并保護非戰斗人員和受沖突影響的平民。例如，加拿大武裝部隊（CAF）有一個《道德和價值觀準則》，其中規定了CAF成員必須遵守的價值觀，包括尊重加拿大法律和為加拿大服務高于自己，以及他們必須表現出的價值觀，如誠信和勇氣。

研究倫理原則對于確保包括士兵在內的人類研究對象在新技術的實驗測試階段得到道德對待至關重要。事實上，現代人類研究倫理原則是在軍事研究人員以研究名義進行的應受譴責的行為的歷史中產生的。當研究對象是軍人時，如果研究和軍事需要之間的界限變得模糊，就會出現挑戰，特別是在知情同意方面會出現復雜情況。但是，即使在設計和測試一項新技術時遵循了研究倫理原則，在使用該技術時仍可能出現倫理問題。有一些類似的倫理原則，如知情同意、隱私和保密性，在研究階段和隨后使用一項技術時都應考慮。

即使遵守了法律和法規，并考慮了其他倫理原則，如研究倫理原則，一項新技術仍不一定符合軍事用途的倫理，必須進一步考慮。例如，一項新技術是否會導致士兵之間的不平等，并導致部隊的凝聚力下降？如果一項新技術導致了意外的傷亡，誰來負責？一項技術是否會使士兵面臨被對手探測和攻擊的風險？ 在確定一項技術是否有任何軍事倫理問題時，有許多嚴重的問題需要反思。此外，還有人從反面考慮新技術和軍事倫理之間的關系，認為應該修改指導士兵行為的軍事倫理，以實現某些新興技術的潛在倫理優勢。

鑒于全面評估一項技術所需的軍事倫理考慮的數量，以及任何違反倫理的行為對戰斗的潛在嚴重性，迫切需要一個軍事專用的倫理評估工具。其他團體已經將各種倫理原則改編為討論倫理和軍事技術的框架。然而，據我們所知，還沒有一個實用的倫理評估工具，可以用來指導對軍隊感興趣的新興技術進行系統的倫理評估。

為了填補這一空白，我們創建了一個名為 "軍事倫理評估框架"（框架）的綜合框架，將相關社會、法律、研究和軍事倫理領域的廣泛考慮納入其中，以幫助用戶和決策者確定在軍事上使用人體強化技術可能產生的潛在倫理問題。盡管該框架的設計足夠廣泛，可用于對許多不同類型的新興技術進行倫理評估，但我們對該框架的初步測試側重于新興的人類增強技術，因為這些技術對軍隊有很大的意義，而且它們引起了許多倫理問題。未來的研究將檢驗該框架在識別軍隊可能感興趣的其他新興技術（如人工智能技術）所引起的倫理問題方面的效用。 本文的目的是介紹該框架，并通過展示它如何幫助識別與軍隊感興趣的兩種不同的人體增強技術有關的潛在倫理問題來說明該工具的使用。

摘要

為了支持加拿大皇家空軍（RCAF）領導的遙控飛機系統（RPAS）項目，加拿大國防研究與發展部（DRDC）-多倫多研究中心（TRC）在2016年開發了一個綜合地面控制站實驗和演練的試驗平臺，以研究中隊級無人機系統（UAS）作戰單元的關鍵作戰概念。測量操作員的決策性能是分析、設計和評估人機交互（HMI）和智能自適應系統（IAS）概念的一個特別重點。在這份參考文件中，我們對直接和間接的性能測量（MoPs）進行了全面的審查，在無人機系統和人機協作的概念開發和實驗（CD&E）方面。

對國防和安全的意義

本參考文件提供了適合于無人機系統模擬器實驗和人類與自主系統互動的MoPs總結和描述。它為其使用提供了科學證據，并為其應用提供了指導，以可靠地評估和評價軍事環境中涉及無人機系統和廣義上的人類自主協作的作戰概念。

1 引言

1.1 概述

本參考文件對無人機系統（UAS）和人機協作的概念開發和實驗（CD&E）中使用的直接和間接性能測量標準（MoPs）進行了審查。直接性能測量標準，或基于結果的測量標準，包括決策準確性、決策效率、決策質量和操作者任務績效的決策一致性。間接的，或與過程相關的測量，指的是培訓效果、態勢感知、操作員的工作量、人機信任、可用性、團隊合作和操作員反饋。在加拿大國防研究與發展部（DRDC）--多倫多研究中心（TRC），這兩種類型的措施都已成功地適應于無人機系統地面控制站（GCS）模擬器的使用。

1.2 背景

為了支持加拿大皇家空軍（RCAF）領導的遙控飛機系統（原聯合無人機監視和目標獲取系統項目），DRDC多倫多研究中心在2015年開發了一個綜合地面控制站實驗和演練的試驗平臺，以研究中隊級無人機系統作戰單元的關鍵作戰概念。這些概念包括GCS功能要求、適航認證、人類系統集成（HSI）、機組配置和操作員培訓要求。

位于DRDC TRC的TIGER是一個GCS模擬器，用于遠程駕駛中高度長壽命（MALE）無人機（UAV）（Hou，2015）。該模擬器包括飛行器操作員（AVO）和有效載荷操作員（PO）工作站，以及另外四個可重新配置的工作站，用于圖像分析員和報告員（IMA-A和IMA-R），以及電子戰分析員和報告員（EW-A和EW-R）。駕駛和傳感器操作可由操作員進行，或根據編程腳本自主進行。該平臺允許在組件的位置（工作空間安排）、訓練或測試重點（團隊、部分團隊或個人）、環境視角（空中飛越、空中監視或地面觀察）以及用于信息處理、利用和傳播（PED）的指揮和控制（C2）單元方面有相當大的靈活性。TIGER可以是一個獨立的GCS和/或支持網絡中心戰的分布式演習。表1描述了每個操作員的角色和職責，相關的工作站布局在圖1中說明。

當前無人機系統任務的復雜性和無人機系統技術能力的不斷提高，對操作人員提出了重大的認知要求。Arrabito等人（2010年）提供了一份關于一系列認知風險的綜合報告，這些風險導致了許多與無人機系統有關的事件和事故，如操作人員的疲勞、工作量和情景意識（SA）的喪失。

表1：TIGER中無人機系統操作員的角色和責任

角色	工作職責
飛行器操作員 (AVO)	作為機組指揮官，駕駛無人機，并控制任何武器的釋放
有效載荷操作員 (PO)	控制無人機有效載荷，確保傳感器設置對當前任務是最佳的，并控制無人機的激光瞄準。
圖像分析員(IMA-A)	查看來自無人機傳感器的視頻資料，識別任何潛在的重要事件和實體，并將這些信息傳達給IMA-R
圖像報告員（IMA-R）	審查來自IMA-A的事件和實體，并為無人機任務分配機構和AVO編寫報告
電子戰分析員(EW-A)	專注于無人機的電子支持措施，確定任何潛在的重要事件和實體，并將這些信息傳達給EW-R
電子戰報告人（EW-R）	審查來自EW-A的事件和實體，并為無人機任務分配機構和AVO編寫報告

圖1：TIGER中的UAS地面控制站布局。

本參考文件概述了根據NATO STANREC 4685《無人機系統人類系統集成指南》（Hou & Geesman, 2022）和人因設計標準HF-STD-004（聯邦航空管理局，2009），使用無人機模擬器進行作戰概念開發和測試的實驗要求。這些研究強調了進行實驗、調查和演示（包括動態模擬和軟件原型）的重要性，以確定和解決人類工程問題，并評估操作員的認知負荷。測量操作員的決策表現是分析、設計和評估人機交互（HMI）和智能自適應系統（IAS）概念的一個特別重點（Hou, Banbury, & Burns, 2014）。這是一個不小的挑戰，因為 "正確 "決策的概念，特別是在不確定的條件下，是高度主觀和依賴環境的（Hou等人，2014；Banbury, Pelletier, Baker, Tremblay, & Proulx, R，2014b）。因此，一套定量和定性的MoPs被用來描述個人和集體的決策表現。本研究報告確定并總結了用于評估操作者決策過程的 MoPs，以及衡量其結果的 MoPs，并概述了在 DRDC TRC 的三項 TIGER 研究中所采用的措施。

2021年4月13-15日，北約系統分析研究-151（SAS-151）工作組在陸基場景中基于兵棋推演了中間部隊能力（IFC）。IFC為任務規劃者和作戰者提供了在政治不順利的情況下，在無所作為和使用致命武力之間的響應能力。雖然IFC在概念上類似于非致命性武器（NLW），但它們實際上是在更廣泛的戰略和理論背景下進行的。它們旨在實現有效的升級/降級控制，并在戰術/戰役層面產生最大的影響。

這次推演特別重要，它是SAS-151用來評估IFC對影響任務成功的一系列推演中的第二次。第一次推演涉及北約海軍特遣部隊在一個封閉和有爭議的水道中受到的威脅，并模擬了IFC在海上特遣部隊行動中的使用。本次兵棋推演以海上兵棋推演的成功為基礎，探討中間部隊能力是否可以促進北約特遣部隊指揮官在陸基情景中應對復雜混合威脅的能力。

陸基兵棋推演場景

兵棋推演所使用的場景被設定為北約特遣部隊位于一個負責培訓安全部隊的東道國。四支隊伍（紅色紫色 Vs 藍色綠色盟友）在戰術層面進行兵棋推演。所考慮的戰術情況是藍（北約）/綠（東道國）聯合護行車隊的行動，涉及到敵對叛亂部隊在一個集市上的秘密伏擊，以及當地部隊阻止市民進出綠/藍聯合基地（見圖1）。

圖1.部隊、基地和集市的初始地理分布情況

在這個場景中，紅軍和紫軍使用了各種非常有能力的欺騙和秘密/灰色地帶戰術來阻礙和破壞北約特遣部隊的直升機、基地和車隊行動。這些能力和戰術使叛亂武裝具有明顯的優勢，被用于挑戰北約特遣部隊指揮官的決策。

兵棋推演還考慮了反人員（有目標的個人和人群）和反物資（主要是反無人機系統（c-UAS）和射頻（RF）車輛攔截器）的能力，評估了它們對實現戰術目標的能力影響，同時不影響作戰和戰略目標。

兵棋的執行

4月13-15日的兵棋最初是作為桌面兵棋進行的。然而，由于各國政府為應對冠狀病毒-19（COVID-19）而實施的旅行限制，決定使用WebexTM視頻和GoogleTM文檔/幻燈片（GoogleTM文檔用于團隊文本聊天，GoogleTM幻燈片用于地圖和游戲，并使用演講者筆記捕捉玩家的動作）的組合來設計和執行虛擬在線兵棋。利用這種虛擬環境，在4月13-15日期間進行了兩次陸上兵棋推演，并考慮了兩種IFC能力選項：選項A基準（無IFC）和選項B近未來IFC（預計未來五年的技術）。

第一場兵棋推演以方案A為基準，北約特遣部隊沒有任何IFC，只有一些傳統的NLW，如CS氣體（催淚瓦斯）和FN-303低致命性壓縮空氣防暴槍。

這些系統包括：主動拒絕系統（ADS）；射頻車輛攔截器；手持式和安裝式無人機系統；增強型通用遙控武器（CROW）站（包括：激光炫目器、聲學呼救裝置和亮白燈）；以及安裝式遠程聲學裝置（LRAD）。 這些IFC能力不僅可以用來騷擾和警告，還可以在對峙距離內攔截和削弱潛在的威脅。預計這將使北約部隊有更多的選擇來控制（升級/降級）局勢并控制戰略主動權。

關鍵觀察結果

總體而言，與海上兵棋推演一致，在使用和不使用 IFC 時，博弈動態存在明顯差異。兵棋推演系列的結果表明，IFC對戰術層面的游戲以及戰略層面的結果都有影響。在兵棋推演期間進行觀察的具體領域包括：升級控制；戰術決策的時間和空間；系統移動性；傳統的 NLW；獲得戰略主動權。

• 升級控制和緩解：在沒有IFC的情況下，紅軍通常能夠對藍軍/綠軍車隊施加壓力，紫軍能夠影響基地的事件。對態勢惡化升級的控制使紅軍/紫軍能夠設定條件，決定是否、何時以及在何處使用武力。

然而，有了IFC，藍軍有能力挑戰紅軍和紫軍造成的戰術困境（即，什么都不做或使用致命武力）。藍軍能夠校準其武力的使用，從而能夠控制事件的升級/降級。

• 戰術決策的時間和空間：在戰術層面上擁有IFC最重要的好處之一是能夠增加北約特遣部隊指揮官在面臨戰術困境時的決策時間和空間。如果沒有IFC，友軍就只能什么都不做，或者用致命武力來應對敵對行動。

有了更多的決策時間和空間，戰術指揮官就有了關鍵的決策時間和空間來選擇行動方案，以減少附帶損害和平民傷亡。IFC還創造了一種情況，即藍方可以壓制（通常用激光炫目器）紅方的行動，和/或隔離并識別紅方目標，以便進一步進行致命的交戰。

• 系統機動性：從兵棋推演中觀察到的一個具體問題是近期IFC的尺寸/重量，因為它們與機動性有關。如果IFC系統（特別是ADS和c-UAS系統）能夠小型化并安裝在車輛和/或甚至直升機上，它將提高車隊的作戰效率（即使以系統的航程為代價）。

移動和分布式的IFC系統，如ADS（游戲中最通用和最有效的IFC系統），可以消除在幾次藍軍-紅軍交戰中使用致命武力的需要。消除或減少使用致命武力的需要可以減輕武力升級和平民傷亡事件，這兩種情況對特遣部隊在游戲中的努力非常不利。

• 遺留的無法律約束力武器難題：據觀察，遺留的無法律約束力武器和低致命性武器（如CS氣體）在兵棋推演中表現不佳。除了有限的人群控制做法外，它們的使用對實現控制升級和減少使用武力的總體任務目標沒有什么幫助（CS氣體尤其如此）。

• IFC和戰略舉措：IFC的存在使北約和東道國部隊能夠壓制/削弱紅軍的行動，并在較小的即時/保守壓力下有選擇地使用武力。因此，對手在將無害的事件轉化為深刻和重要的信息戰方面不太成功。

IFC、加拿大武裝部隊和未來之路

綜上所述，北約部隊能夠在戰術層面上將主動權轉移到他們身上。IFC的存在為北約特遣部隊指揮官提供了更多的時間和空間來做出決策。有效使用IFC挑戰了對手的規劃，并減輕了武力事件的升級，特別是那些涉及附帶損害和平民傷亡的事件。

在這樣的環境中，對手（包括國家和非國家）將試圖利用戰爭與和平之間的作戰空間，并通過試圖將交戰保持在常規沖突的門檻以下來模糊軍事和非軍事行動之間的界限，在無所作為或使用致命武力之間有一類反應選擇是可取的。這一點更加重要，因為目前的應對方案在政治上可能不討人喜歡，使對手能夠掌握主動權并保持道德高地。

然而，正如SAS-151系列兵棋推演所顯示的那樣，發展使盟軍和聯軍（以及加拿大軍隊）能夠在沒有武裝對抗的情況下應對復雜的混合威脅的能力正變得越來越重要和必要。

展望未來，SAS-151系列兵棋推演的結果將被用來為北約IFC概念的發展提供信息，這是盟軍司令部轉型的一項優先概念發展活動。最重要的是，兵棋推演的結果將為未來的IFC兵棋迭代提供信息，其中已經計劃進行綜合建模和模擬，以幫助驗證IFC在復雜的多領域環境中的效果和概念。預計聯合作戰場景（已經開發）將被用于概念的完善和驗證，同時可以幫助驗證IFC在其他領域的有效性，如網絡和電子戰在多個領域。

Kyle D.Christensen是加拿大渥太華加拿大國防研究發展部作戰研究和分析中心（DRDC CORA）的戰略分析員，他目前為加拿大聯合行動司令部（CJOC）提供戰略分析建議。他以前的研究崗位包括葡萄牙里斯本的北約聯合分析和經驗教訓中心（JALLC）、加拿大渥太華加拿大聯合戰爭中心（CIWC）以及加拿大渥太華國防總部的海洋戰略局（DMS）。

這張照片被認為是公共領域，并已被批準發布。聯合非致命武器局（JNLWD）的主動拒絕系統（ADS）在進行反人員演示前被擺放好。圖片來源：Andrew Huff 來源：美國國防部聯合中級部隊能力辦公室（JIFCO），非致命性武器項目 //inlwp.defense.gov/Press-Room/Multimedia/Images/igphoto/2001730427/

這張照片被認為是公共領域的，并已被批準發布。長距離眼球干擾器（LROI）"激光炫目器 "在3000米的距離上提供警告效果，在2000米的距離上增加輻照度，以提供對目標的視覺壓制。圖片來源：Todd Getz 來源：美國國防部聯合中級部隊能力辦公室（JIFCO），非致命性武器項目

這張照片被認為是公共領域，已被批準發布。長距離眼球干擾器（LROI）"激光炫目器 "在3000米的距離上產生警告效果，在2000米的距離上增加輻照度，對目標進行視覺抑制。圖片來源：Todd Getz 來源：美國國防部聯合中級部隊能力辦公室（JIFCO），非致命性武器項目

這張照片被認為是公共領域，已被批準發布。聲呼裝置（AHD）將可理解的語音投射到更遠的距離。除了為警告或指導目的遠距離投射語音外，該裝置還能夠發射響亮的音調，以分散或阻止人員接近位置或船只。資料來源：美國國防部聯合中級部隊能力辦公室（JIFCO），非致命性武器計劃

摘要

本文介紹了在探索使用快速戰役分析工具集（RCAT）來制作人道主義援助和救災（HADR）兵棋推演過程中獲得的經驗教訓，該推演過程基于2017年國防政策的國際救災情景。這些經驗表明，RCAT可以支持對潛在行動方案（COA）的審查和能力識別，以支持基于能力的規劃（CBP）過程。然而，在這一目的中，游戲測試對于產生反饋循環至關重要，通過這種反饋循環，將對連續的迭代進行修正；玩家的組成、提前閱讀的材料和有效的第一輪教程將使游戲環節富有成效，促進玩家對兵棋推演機制初步學習，使他們參與到對兵棋推演的多學科審查中。

然而，未來的RCAT兵棋推演應該注意到玩家信息過載等問題，RCAT可能不是展現復雜人道主義問題（如恢復活動）的最佳方法。為此，如果決定利用RCAT作為作戰研究和分析中心（CORA）來支持兵棋推演工作，需要進一步探索RCAT以確定COA和能力，辨別局限，并建立一個內部RCAT的專業知識。

對國防和安全的意義

兵棋推演提供了一種探索棘手問題的方法，由于缺乏足夠的信息，這些問題可能難以通過傳統的分析方法進行研究。英國開發的快速戰役分析工具集（RCAT）是制作兵棋推演的一種方法；本文討論了在使用RCAT制作人道主義援助和救災（HADR）兵棋推演過程中所獲得的經驗。

1 引言

兵棋推演可以模擬沖突的某些方面，以提供決策經驗或決策信息。然而，兵棋游戲是一個多樣化的分析工具集，因為存在各種方法，選擇哪種方法可能會受到發起人問題的性質及其對特定情景的適用性影響。

快速戰役分析工具集（RCAT）是英國開發的兵棋推演方法，其目的是在作戰層面上制作人工分析的桌面兵棋游戲，并與軍事戰略層面相聯系[1]；在2020年夏季對其潛力進行了探索，以便在2017年以國際救災為中心的部隊發展情景基礎上制作人道主義和救災（HADR）的兵棋游戲。

該研究的目的有兩個方面：

1.了解RCAT的機制和規則，以確定在現有部隊規劃方案的基礎上制作RCAT游戲的可行性。

2.制作和玩一個或多個RCAT游戲，以了解DRDC未來使用RCAT的潛力。

本文將討論在探索RCAT過程中獲得的經驗教訓，然后將討論RCAT的潛在用途，以支持作戰研究和分析中心（CORA）的兵棋推演工作。

本文按以下方式組織：

• 第2節將討論為RCAT-HADR兵棋推演提供信息的方法，并將簡要介紹兵棋推演的三個連續迭代。

• 第3節闡明了在制作RCAT兵棋游戲的過程中所獲得的經驗。

• 第4節的結論是對RCAT作為一種潛在的兵棋推演方法供CORA使用的評價。之后，本文將提出兩個步驟，可用于進一步探索RCAT并建立內部RCAT的專業知識。

摘要

本文探討了人工矩陣和研討會兵棋推演的裁決、數據收集和分析方法，以便作為一份參考文件，為未來的兵棋推演設計提供參考。其目的是不僅記錄各種方法的優點和局限性，而且提出一個分析性兵棋推演可以利用的框架來探索的問題。本文所使用的數據來自于關于所探討的主題的現有文獻，以及對兵棋推演從業者的采訪。

對國防和安全的意義

兵棋推演是探索不利問題的有效途徑，如反叛亂（COIN）行動或未來武器系統的影響。這一點至關重要，因為這些問題由于缺乏相關知識，很難通過常規研究方法進行探討。兵棋推演可以通過進行游戲所產生的主題專家之間的互動，對最復雜的問題產生洞察力。然而，要使兵棋推演有效地做到這一點，就要求它們有有效的設計，本文試圖將其作為一個資源庫。

1 引言

兵棋推演是根據預先確定的規則、數據和程序模擬沖突的某些方面的人類行為練習，旨在提供決策經驗或決策信息[1, 2]。本文著眼于后一種目的，因為它支持加拿大國防研究與發展（DRDC）的任務，即支持基于證據的決策。

兵棋推演可用于培訓和教育，但本文重點關注其作為分析工具的效用，通過對假設沖突情景的研究，深入了解國防規劃中的不利問題[3, 4, 5]。特別是，我們試圖了解人類在面對這種挑戰時的決策，特別是所選擇的行動方案，因為很少有其他工具可以研究人類決策是一個關鍵組成部分的問題[6]。

兵棋推演允許通過利用現有的主題專家（SMEs）提供洞察力來探索贊助商對未來問題的疑問[6]；通過在游戲過程中產生洞察力來探索解決方案[6]；以及通過分析有關玩家在面對這些問題時如何行動的數據，以辨別他們決策背后的基本原理[7]。洞察力的產生可以使人們更加了解一個特定的問題在現實生活中是如何表現的，以及如何應對它。此外，對玩家決策背后的理由的理解被認為是對人類在現實生活中如何行動的良好預測，從而允許對決策中可能被證明是致命的潛在缺陷進行分析[7]。

也就是說，兵棋推演必須被專門設計，以有效地產生探索問題所需的洞察力和數據[8]。這可能很困難，因為每個兵棋推演都是專門為解決贊助商的問題而設計的[9]，但是，如果能夠了解當前裁決、數據收集和分析方法的最佳實踐，包括其內在的優勢和局限性，就可以幫助設計。因此，本文探討了與上述方法相關的方法論，以便提供一份可以在未來兵棋推演設計中利用的參考文件。目的是記錄各種方法的優點和局限性，同時也提出一個框架，讓未來的分析性兵棋推演可以利用這個框架來探索惡性問題。

本文來自于對現有學術文章、游戲報告和會議記錄的文獻回顧。它還得到了美國、英國和加拿大的兵棋推演從業者的訪談數據的補充。此外，本文并不是對DRDC--作戰研究和分析中心（CORA）或其他機構的現行做法的批評；相反，它只是代表了某種可以補充現行做法的分析性兵棋推演框架。

達爾豪斯大學大數據分析研究所、加拿大國防研究與發展部（DRDC）-大西洋研究中心和加拿大通用動力任務系統公司（GDMS-C）向加拿大自然科學與工程研究委員會（NSERC）成功申請了一項名為海軍信息空間自動監測（AMNIS）的三年期資助項目。AMNIS啟動會議于2020年10月14日舉行，許多教授、國防科學家和GDMS-C技術人員參加了會議。會議為這三個組織確定了許多行動。與DRDC和GDMS-C相關的一項行動是需要與任務相關的場景來幫助指導預期的研究。因此，DRDC率先描述了一個有代表性的海陸場景，使研究人員能夠更好地了解與AMNIS有關的潛在研究途徑。制定的方案涉及加拿大皇家海軍（RCN）和加拿大陸軍（CA）執行的一項加拿大人道主義任務。該任務是向一個最近遭受自然災害的國家分發食品和醫療用品。一支敵對勢力還試圖偷竊這些物資。該情景描述了通過更好的處理技術和決策來改善信息流、共享和使用的必要性。該方案旨在引起進一步的討論，并幫助鞏固AMNIS參與者的研究課題。

1 引言

2015年，加拿大皇家海軍（RCN）的海上信息戰（MIW）概念[1]發布，概述了信息對RCN的影響。MIW的推出使人們非常需要關注信息，它既是皇家海軍使用的一種資源，也是為了更全面地使用和利用優勢而需要理解的一個概念。

該概念文件概述了信息的影響，包括其廣泛的可用性、皇家海軍對信息的依賴性以及信息的使用，特別是在戰爭中和作為戰爭倍增器的跨梯隊的使用。該概念文件還談到需要更好的處理技術來處理MIW功能領域內的數據量，如指揮、控制、通信、計算機、情報、監視和偵察（C4ISR）、指揮和控制（C2）、情報、監視和偵察（ISR）以及態勢感知（SA）。

在MIW概念文件之后，2016年又發布了RCN信息戰戰略文件[2]。這里的重點是發展海戰MIW能力和能力，以支持國內活動（即加拿大的防御）和國際部署。盡管戰略文件指出了信息的更多傳統用途，如收集、利用和傳播，但它也認識到網絡武器領域是一個機動的地方，可以采取防御和進攻的行動。MIW的概念文件涉及物理、虛擬和認知領域，而戰略文件則談到了信息領域，從而表明了信息對于作戰人員的地位和重要性。

在概念和戰略文件之后，加拿大在2017年發布了新的國防政策[3]。該國防政策并沒有明確提到信息領域。然而，該政策確實催生了兩個最近的文件，繼續表明信息對RCN的重要性：2019年的DND數據戰略[4]，以及2020年的RCN數字海軍[5]。

數字海軍[5]支持加拿大國防政策[3]的創新目標，特別是那些涉及適應和利用新技術的能力。數字海軍 "作為一個指南，將數字技術與人結合起來加以利用，以確保未來海軍的成功和可持續。這份文件提出的前進方向涉及自動化、大數據分析、云計算、人工智能（AI）和機器學習（ML）方面的創新，成功是指通過上述手段做出數據驅動的決策的RCN。

數字海軍的概念促進了企業和運營RCN社區在決策中對數據的使用。在操作方面，這是為了將海軍團隊和水兵從日常工作中更平凡的方面解放出來，通過自動化功能，如基于規則的重復性任務。從更廣泛的操作角度來看，使用這種數字技術和技巧是為了更好地進行操作。

上面提到的所有文件都指出，希望將RCN推向一個信息組織，在這個組織中，信息是用來使用的，但也被用作防御和安全的工具。由于其中一些方面對RCN來說是新的，因此顯然需要一個由信息科學、人工智能、ML以及將這些與認知科學相結合的專家組成的強大而明智的科學團體，以開發更好的人類決策模型來支持RCN的目標。

1.1 發展科學專長

通過政府、學術界和工業界合作伙伴的參與，建立了一個強大而知情的科學界。這個群體完全有能力在與現代軍隊相關的科學和技術問題上取得進展，以幫助滿足國內和國外對加拿大武裝部隊（CAF）不斷增長的需求。

為了發展這個社區，在自然科學與工程研究委員會（NSERC）的聯盟計劃下，成立了一個DRDC（大西洋研究中心）、工業界（加拿大通用動力任務系統公司，GDMS-C）和學術界（達爾豪西大學）的伙伴關系。提交并被NSERC接受的提案名為《海軍信息空間自動監測》（AMNIS）。該提案概述了海上和陸地的信息問題，特別是數據整合、事件和警報的ML、信任和對抗性數據，以及信息的可視化和呈現供用戶使用。

為了給學術研究小組提供背景和指導，下面提供了一個大大簡化的行動的基于場景的描述。該方案包括許多問題，表明與AMNIS相關的可能研究途徑。這里的目的是培養研究人員對與DRDC和GDMS-C有關的問題的理解，使研究人員能夠發展自己的思路，幫助他們追求與他們的研究和AMNIS有關的創新方法、技術和發現。

這項工作的動機是基于兩個愿望，即：

1.描述一個現實但簡化的操作，其中存在與AMNIS相關的信息問題，以及。

2.強調在AMNIS項目下DRDC和GDMS-C感興趣的研究領域。

1.2 概要

其余各節將提供一個現實場景的發揮、可視化部分、性能建模、決策和學習的概述。每一節都包含了一系列的問題，這些問題的提出有助于為研究工作提供思考點和指導。

第2節描述了一個聯合行動的場景，陸地和海洋部隊共同支持人道主義任務。通過可能被破壞并有相關安全風險的節點相互連接和共享信息資源來實現這一目的。第3節討論了可視化在該場景中的作用及其對決策的影響。這包括物理環境的可視化表示，以及額外信息源的聚合如何影響主題專家的決策。本節還考慮了與人工智能（AI）和多樣化技術合作的人類表現模型。第4節討論了如何利用數據檔案來開發和學習對抗性注入檢測方法。第5節以總結性意見完成了本文。

這項工作是由Calian團隊為加拿大國防研究與發展部-多倫多研究中心（DRDC TRC）進行的任務5 "人機協作決策支持系統的初步要求"，是大型人機交互（HAI）任務授權合同（TAC；合同號：W/001/TOR）的一部分。HAI TAC的目標是設計、開發、實施和評估士兵-機器人合作（SRT）的概念、方法和技術，以改善加拿大武裝部隊（CAF）的整體人機系統（HMS）性能。

在本技術說明中，報告了最近對傳感器技術的研究和發展以及未來在有人-無人系統（MUM-T）作業期間在小型無人系統上實現感知和規避（SAA）能力的文獻回顧。

在傳感器技術方面，我們研究了合作和非合作的傳感器，其中非合作的傳感器又分為主動和被動的。我們認為：（1）無源非合作傳感器在尺寸、重量和功率（SWAP）方面比其他傳感器有優勢。被動工作確保了無人平臺在敵對環境中的安全。為了補充單個傳感器能力的約束和限制，我們還認為，關于（2）傳感器和數據融合的趨勢和未來要求是有希望的，以實現動態、不確定環境中的連續和有彈性的測量。（3）此外，我們應關注無人系統領域正在開發的新型傳感器套件。

在檢測和規避方法方面，我們按照SAA流程進行了全面的研究，從檢測沖突、危險或潛在威脅，到跟蹤目標（物體）的運動；評價和評估風險和信心；根據評估的參數對沖突進行優先排序；然后宣布或確認沖突和沖突的程度；確定正確的沖突解決方式；然后是指揮，最后是執行。為了支持這一過程，對各種SAA算法進行了審查，包括探測算法、跟蹤算法和規避策略。我們認為，（4）基于學習的智能算法需要放在未來的SAA要求中，因為它們具有支持任務的適應能力。

最后，我們從各種使用案例中審查了支持MUM-T行動的SAA。我們認為，(5)與蜂群式小型UxV的人-系統接口提供了半自主的SAA能力，而人的參與程度有限。這種綜合的人-機器人互動提供了智能決策支持工具。該系統旨在使單個人類操作員能夠有效地指揮、監測和監督一個UxV系統。基于技術重點的趨勢，我們最終認為，(6)沒有士兵參與的完全自主在現階段的研究和開發進展方面是不成熟的，但我們將積極關注該領域的最新發展。