對武裝無人機蜂群以類似大規模殺傷性武器（WMDs）的方式使用，引起了極大擔憂。然而，它們是否應該被視為大規模殺傷性武器？文章的前半部分探討了將無人機蜂群與各種大規模殺傷性武器的概念進行比較的問題。總的來說，它發現無人機蜂群的一個子集，即全自主武裝無人機蜂群（AFADS），是大規模殺傷性武器。下半部分研究了無人機蜂群在傳統大規模殺傷性武器方面的潛力。盡管無人機蜂群可以成為有效的大規模殺傷性武器，但它們可能是一種糟糕的戰略威懾。在某些情況下，無人機蜂群可能是一種有用的反介入/區域拒止或暗殺武器。該研究具有廣泛的概念、法律和政策意義。如果無人機蜂群是大規模殺傷性武器，那么各種國際條約都適用，它們的使用可能成為軍事干預沖突的理由，并且應該制定新的不擴散條約。

引言

2017年，生命未來研究所發布了Slaughterbots，一個描述理論上無人機蜂群攻擊的視頻。微型無人機蜂群配備了小型炸藥，并使用面部識別來尋找和打擊目標。該視頻迅速走紅，受到《經濟學人》、福克斯新聞、CNN、BBC和其他主要媒體的報道。到2018年底，該視頻在多個社交媒體平臺上獲得了超過7000萬的瀏覽量。正如創作者斯圖爾特-拉塞爾博士所描述的，"我們試圖展示的是自主武器自動變成大規模殺傷性武器的特性，因為你想發射多少就發射多少。"

Slaughterbots技術并不是理論上的。眾多國家都對無人機蜂群感興趣，而且該技術已經迅速發展。2017年1月，美國國防部測試了一個由103架非武裝微型無人機組成的蜂群，這些無人機集體自主地做出決定。中國和俄羅斯也在追求無人機蜂群技術。

無人機蜂群技術的低成本和分布式性質使其迅速發展。2013年，Timothy Chung確定了13個試驗床，主要由大學管理，正在試驗無人機群技術。此后，又建立了許多其他的試驗臺。開發蜂群技術的門檻很低，以至于麻省理工學院（MIT）的工程系學生開發了一些首批無人機蜂群。

那么，這些無人機蜂群是否應被視為大規模殺傷性武器？

無人機蜂群是大規模殺傷性武器嗎？

鑒于大規模殺傷性武器在定義上的挑戰，本文將根據將大規模殺傷性武器與常規武器分開的各種理由來評估無人機蜂群。這就避免了在這里無法解決的混亂的辯論，同時解決了辯論的基本問題。為什么學者、分析家和政府官員將這些武器與其他武器分開？

為打擊大規模殺傷性武器而設立的不同政府機構和政策表明存在差異。美國國防威脅減少局（DTRA）負責為軍隊準備和打擊大規模毀滅性武器。DTRA開發新的檢測和應對措施，涉及所有的大規模毀滅性武器。另外，美國國土安全部反大規模殺傷性武器辦公室負責國內大規模殺傷性武器的探測和支持聯邦、州、地方和國際政府。同樣，冷戰后的合作減少威脅計劃側重于防止大規模殺傷性武器的擴散，而且只是大規模殺傷性武器、材料和知識從蘇聯擴散出去。

根據其危害程度、道德和行動方法，可以認為大規模殺傷性武器與常規武器有所不同。大規模毀滅性武器是字面上的 "大規模毀滅性武器"。它們可以造成比傳統武器大得多的傷害。由于大規模殺傷性武器造成的傷害程度和死亡的恐怖性質，公眾和政策制定者對大規模殺傷性武器有很大的道德擔憂。大規模殺傷性武器也有獨特的行動方法，依靠疾病、窒息和放射性來造成傷害。獨特的行動方式要求有獨特的防御措施，從保護裝備到疫苗。

總的來說，無人機蜂群在傷害程度上與大規模殺傷性武器相類似。一些無人機蜂群引起了道德上的關注，而且無人機蜂群與大規模殺傷性武器不同，不依賴于獨特的行動方法。無人機蜂群的可擴展性意味著它們可以通過任何任意的 "大規模傷害 "門檻，盡管其殺傷力低于傳統的大規模殺傷性武器。對目標決定進行有意義的控制的無人機蜂群不會引起重大的濫殺濫傷風險。然而，無人機蜂群的一個子集--AFADS--確實如此。無人機蜂群沒有獨特的行動方法。

自主性問題

無人機蜂群是否會變得完全自主？國家是否會允許完全自主還不清楚。美國防部關于武器系統自主性的政策防止自主系統在沒有適當的人類控制下選擇人類作為目標。然而，美國國防科學委員會的 "自主性夏季研究 "得出結論，美國軍方 "必須加快對自主性的利用--既要實現潛在的軍事價值，又要保持領先于也將利用其作戰優勢的對手"。利用自主性的好處可能最終需要采用完全自主性，特別是如果對手這樣做的話。

激勵因素是混合的。雖然完全自主為無人機蜂群提供了明顯的好處，但也存在明顯的風險。然而，由于各國可能會以不同的方式計算其利益，特別是在涉及其安全的時候，AFADS的出現不應受到影響。

無人機蜂群在大規模殺傷性武器中的角色

傳統上，大規模殺傷性武器被用作大規模殺傷、暗殺和A2/AD武器。大規模殺傷性武器作為戰略威懾手段也很有吸引力，可以用于反擊或反價值目標，盡管只有核武器在這方面特別有效。如果某些形式的無人機蜂群可以被認為是大規模殺傷性武器，它們在這些方面的表現如何？

作為戰略威懾武器，國家利用威脅使用大規模殺傷性武器來阻止其他國家和非國家行為者采取某些行動。例如，美國利用核報復的威脅--包括明示和暗示--來阻止蘇聯對西歐的潛在入侵。一般來說，戰略威懾可以針對對手的軍事力量（反力量）或平民百姓（反價值）。反作用力目標被認為在道德上更容易被接受，并削弱了對手的報復能力，而反價值目標則可能破壞經濟和政治體系，抑制目標國家繼續沖突的意愿和作為一個統一的單位運作的能力。

國家和恐怖組織已經追求并使用大規模殺傷性武器來造成大規模傷亡。在敘利亞內戰期間，巴沙爾-阿薩德政府使用化學武器對敘利亞平民造成了大量傷亡。同樣，日本的奧姆真理教試圖使用化學、生物、甚至可能是核武器來造成大規模死亡，并煽動一場世界末日的內戰。激進的環保組織RISE尋求使用生物武器來殺死大多數人類，以便用開明的、具有環保意識的革命者重新填充地球。

國家和恐怖組織都曾使用大規模殺傷性武器進行暗殺。南非的化學和生物武器計劃 "海岸計劃"，部分是為了暗殺該政權的對手。 此外，2001年10月的炭疽桿菌（炭疽病的致病菌）恐怖襲擊的目標是美國參議員帕特里克-萊希和托馬斯-達施勒，以及各種媒體機構（襲擊者是想殺死參議員還是只是想引起注意，目前還不清楚）。

國家和恐怖組織都可以為A2/AD目的追求大規模毀滅性武器。放射性武器可以被用來對付海上或機場，造成經濟損失或抑制軍事行動。正如蘭德公司的一份報告所指出的，核武器可以用來打擊海上的船只、固定的軍事資產、民用基礎設施、敵方境內的美軍，或破壞指揮和控制系統。

無人機蜂群填補大規模殺傷性武器角色的潛力是由四個屬性決定的：
1.造成傷害的能力。
2.防御的可用性。
3.隱蔽性。
4.持久性。

每種大規模毀滅性武器的作用都取決于這些因素的某種組合，盡管它們的相對重要性可能有所不同。所有因素都與戰略威懾有關。大多數因素與大規模殺傷性武器有關，但持久性則不那么重要。作為一種暗殺武器，無人機群的隱蔽性可能是最重要的，盡管防御系統的可用性也可能發揮作用。隔離作用主要取決于武器的持久性，因為只有在武器構成威脅的情況下才能拒絕一個地區。然而，防御系統的可用性和造成傷害的能力將影響對手不顧威脅占領或通過一個地區的計算。

總之，對無人機蜂群屬性的分析表明：

1.無人機蜂群具有較強能力造成大規模傷害，而且可以通過改變蜂群的大小來增加或減少可能造成的傷害。

2.針對無人機蜂群的防御措施比比皆是，盡管它們的功效將取決于蜂群作戰概念。

3.隱蔽性可能是對蜂群的一個重大挑戰，單個無人機在這方面可能要有效得多。

4.蜂群可以作為持續的威脅，但受限于其動力能力、作戰概念和環境條件。

這意味著無人機蜂群可以作為大規模殺傷性武器非常有效，特別是針對軟目標。步兵單位可能是這種作用的理想目標。蜂群可以很容易地分散開來，以分散在一個地區的步兵為目標。步兵也不太可能有任何意義上的本土防空能力。不幸的是，大量的平民也可能成為理想的大規模傷亡目標。平民幾乎沒有任何保護措施，當然也沒有復雜的反無人機系統。

恐怖主義團體可能會把無人機蜂群和自動防空系統作為滅絕武器來使用。民族指標通常是有形的，因此高度可見，這可能使自主檢測成為可能。種族偏見已經在不經意間潛入人工智能系統。此外，無人機蜂群缺乏抑制傳統大規模殺傷性武器制劑開發和使用的規范和法律約束。

蜂群可以作為戰略威懾武器，但由于有防御措施，使其不太適合這一角色，特別是與核武器相比。戰略威懾性武器必須是可靠的。如果美國傳達的威脅是對手不相信美國能夠實施的，那么對手就不可能被震懾住。雖然無人機群具有明顯的軍事優勢，但各種傳統武器都可以對付它們，信息戰攻擊甚至可以使大規模的無人機群失去作用或被摧毀。

由于缺乏隱蔽性和相對可得的防御措施，各國不太可能將無人機群作為暗殺武器。暗殺目標可能會觀察到大規模的無人機群向他們飛來，并作出反應。無人機群的使用者也會失去任何合理的推諉，特別是如果任何無人機在攻擊中被擊落。當然，行動者可能并不擔心他們的隸屬關系被人知道，比如在積極的沖突中，暗殺國內異見人士，或故意尋求媒體關注或心理傷害。恐怖組織甚至可能將缺乏隱蔽性視為優勢，除了有可能壓倒通常武裝得更好的國家。

無人機群在A2/AD中可能是有用的。然而，這可能取決于環境。無人機保持在該地區的能力可能是高度可變和高度挑戰的。緩解電力限制的解決方案，如充電站和母艦，也會造成新的攻擊漏洞。

本節的其余部分將分解作為這些總體結論基礎的無人機蜂群的特性。

人工智能（AI）的進步一直在激發關于應用基于AI的技術來提高武器系統（包括空中無人機）的自主水平的辯論。2021年，一份聯合國報告顯示，一架無人機以完全自主的模式--沒有人類的監督--用于攻擊利比亞的目標。具有自主功能的無人機已經擴散了一段時間，并在一些武裝沖突中被使用。軍方對開發和獲取游蕩彈藥、蜂群技術和更大型號的自主無人機越來越感興趣。在這一章中，我們探討了這些領域的每一個發展。我們還考慮了無人機自主性的感知優勢以及與具有自主功能的武器系統相關的實踐挑戰，特別是在人機互動和武裝沖突中人類對武力使用的控制質量方面。

關鍵詞：自主性、人工智能、游蕩彈藥、蜂群、自主武器系統

2022年3月，美國（US）透露，100架Switchblade無人機將成為其對烏克蘭最新軍事捐贈的一部分（Macias, 2022; McLeary and Ward, 2022）。這一宣布引起了媒體的極大關注，因為據說Switchblades和許多其他類型的閑置彈藥一樣，在瞄準時具有自主功能。游蕩彈藥代表了無人機歷史上最新的系統，其瞄準功能中的自主性越來越強。自主性可以被廣泛地定義為 "在沒有人類輸入的情況下執行任務的能力"（Scharre和Horowitz，2015年，第5頁）。它已被整合為支持無人機的許多功能，如導航和飛行。例如，美國制造和使用的平臺，如全球鷹，能夠自主地執行起飛和降落，以及遵循預先編程的飛行路徑（Enemark, 2014, p.101）。

然而，考慮到人工智能（AI）的技術進步，越來越多的自主權被納入到目標選擇中，這引起了關于人類在多大程度上仍然直接、直接控制武力使用的爭論和基本問題。因此，本章特別關注具有自主功能的無人機的目標定位。它分四步對自主無人機進行了概述：首先，它探討了游蕩彈藥作為具有顯著自主特征的無人機的一種類型，并看到了相當大的擴散。第二，它研究了蜂群能力的進展，第三，大型自主無人機的發展。第四，文章最后回顧了與自主無人機擴散有關的驅動因素以及這一發展所帶來的問題。

1. 游蕩彈藥及其擴散

將游蕩彈藥視為無機組人員飛行器（UAV）和導彈之間的混合體是有益的（Gettinger and Holland Michel, 2017, p. 1; Trevithick, 2021）。像導彈一樣，游蕩彈藥 "參與視線以外的地面目標"，并被設計為在完成任務后可被消耗，這意味著它們在攻擊目標時通常會自毀（Gettinger and Holland Michel, 2017, p. 1）。與導彈不同的是，許多型號的游蕩彈藥并不向特定的目標發射，而是在戰場上游蕩，在一個潛在的廣泛的地理區域內搜索它們通過傳感器和特征/物體識別而識別的特定類別的目標（Atherton, 2022）。一些被稱為 "人在回路 "系統的游蕩彈藥，如果它們無法找到目標，可以被收回并重新使用。這意味著它們的人類操作者必須目視核實目標并授權攻擊，而且通常還可以在攻擊已經開始的時候中止攻擊。同時，關于游蕩彈藥的宣傳材料經常宣傳這種系統能夠在沒有GPS的環境中運行，這表明人類操作員可能沒有可能進行目視核查。

游蕩彈藥的發展始于20世紀80年代，有了旨在攻擊雷達裝置和移動防空系統或發射器的大型平臺（Gettinger and Holland Michel, 2017, p. 1; Gao, 2019）。這種類型的一個主要例子是哈比，由以色列公司IAI制造，經常被稱為第一種游蕩彈藥。根據紅十字國際委員會（ICRC）的定義，哈比也經常被討論為符合完全自主武器系統的定義要求（Horowitz, 2016, p. 2; Scharre, 2016, p. 19; Congressional Research Service, 2021, p. 1）。IAI自己將其描述為 "適用于所有天氣的自主武器 "和"'發射和遺忘'自主武器"（IAI，無日期）。

從2015年開始，我們看到越來越多不同大小的游蕩彈藥。其中一些是更小、更輕、更便攜的系統，設計用于步兵，以攻擊對手的士兵，作為常規迫擊炮的替代。與早期以色列制造業的主導地位相比，現在有一系列廣泛的公司在俄羅斯、臺灣、土耳其和美國等國生產這些平臺。土耳其STM公司生產的Kargu-2是一種四軸飛行器，利用自身的旋轉動力起飛和降落。據報道，它可以配備重達1.3公斤的溫壓彈、殺傷人員和穿甲彈頭，并被宣傳為設計用于非對稱戰爭或反恐行動（STM，2021）。2020年6月，STM公司的一份新聞稿稱，卡爾古-2的發展 "從實地使用中受益匪淺"，據說土耳其軍方已于2019年在土耳其和敘利亞邊境部署了該武器（STM，2020）。2021年，在聯合國專家小組撰寫的關于利比亞內戰的報告公布后，卡爾古-2在國際上引起了關注（聯合國安全理事會，2021年）。這份報告指稱，在2020年3月，卡爾古-2和 "其他游蕩彈藥[......]被編程為攻擊目標，不需要操作者和彈藥之間的數據連接：實際上，這是一種真正的'發射、遺忘和尋找'能力"（聯合國安理會，2021年，第17頁）。

在評估游蕩彈藥在多大程度上可以自主操作目標方面，存在著一個重要的灰色地帶。一方面，今天擴散的許多型號的游蕩彈藥具有識別、跟蹤和攻擊目標的技術功能，而不需要人為干預。這意味著，它們依靠傳感器、處理器和軟件來做出目標決定。這種軟件 "仍在開發中，錯誤和缺陷[......]可能導致打擊沒有擊中預定目標"（Gettinger and Holland Michel, 2017, p.4）。另一方面，這些系統的制造商認為，它們是在手動模式下使用的，即在選擇和攻擊目標時有一個 "人在環"（見表1，關于控制環中人的不同參與程度）。然而，即使我們承認它們是在 "人在回路 "中操作的，人的控制的質量仍然可能受到不利的影響。在具體使用武力的決定中，人的控制需要有批判性地審查機器提示的能力（Bode和Watts，2021）。在戰斗條件下，尚不清楚士兵是否有關鍵的決策空間和必要的情景意識來參與這種審查（Bode和Watts，即將出版）。

表1： 使用武力的決策中人的控制水平（根據Bode和Huelss，2022年，第163頁；Sharkey，2016年）。

人在環內	該系統需要人類的輸入。人類在發起攻擊前會對目標進行斟酌，并從目標清單或系統建議的行動方案中進行選擇。
人在環上	人類對系統進行監督和監管。系統選擇計算的目標，但在攻擊前需要人類的批準。例如，系統可以在攻擊前給人類分配一個有時間限制的否決權。
人在環外	該系統選擇目標并啟動攻擊，沒有人參與或干預。

盡管有這樣的不確定性，游蕩彈藥仍在不斷擴散。自2010年代末以來，它們已被用于重大軍事沖突，如伊拉克、利比亞、納戈爾諾-卡拉巴赫、敘利亞和烏克蘭的戰爭。關于在其中一些沖突中使用游蕩彈藥的政策論述，特別是納戈爾諾-卡拉巴赫，頌揚其軍事效力（Gressel, 2020；Shaikh and Rumbaugh, 2020）。此外，游蕩彈藥可以在各種領域使用，而不僅僅是在它們經常與之相關的步兵背景下（Rogers和Kunertova，2022）。例如，它們可以被安置在軍艦或更大的無人機上。這些似乎是它們擴散的理想條件。同時，在日內瓦的《聯合國特定常規武器公約》（CCW）中，關于可能管制自主武器系統的國際辯論仍然被定義上的爭議和頑固的締約國所困擾（Nadibaidze，2022）。使用具有自主功能的武器系統的做法，如游蕩彈藥，已經并將繼續超過對國際法規的審議（Bode, 2021）。擴散的動力可能會導致進一步急于使用這些系統，而沒有考慮到它們對戰爭行為的不利影響。因此，戰爭中游蕩彈藥的存在正在逐漸常規化。

2 無人機蜂群：戰爭的未來？

除了表現出對游蕩彈藥的興趣外，世界各地的軍隊還探索如何將技術進步應用于在蜂群中運作的武器系統之間的協調，無論是在空中、地面或水下，還是全部結合在一起。無人機蜂群是由幾個單獨的無機組人員的飛行器組成的，它們有一個共同的目標，并作為一個統一的實體運作。雖然它們不一定都是完全自主的，但蜂群中的無人機可以在沒有人類直接干預的情況下相互交流，"以機器的速度對戰場做出反應"（Scharre，2018）。蜂群的定義不是同時使用多個無人機，而是內部協調和集體工作。無人機在彼此之間傳輸數據，共同在環境中導航，其靈感來自于自然界的類似編隊，如昆蟲群、魚群或鳥群。然而，與不依賴中央控制的自然群組不同，目前的機器人無人機群組是由人類操作員指揮的。操作員 "集體引導蜂群的（子集）"，而不是控制每個單獨的元素（Verbruggen，2019）。此外，自然界中的動物群體通常是統一的，而作為蜂群一部分的無人機可以有不同的尺寸，擁有不同的角色，包括戰斗、偵察、情報收集和通信。目前的蜂群技術大多整合了具有或多或少同等能力的小型無人機（Kallenborn和Bleek，2018）。同時，軍事人工智能和機器人系統的主要開發者一直在試驗由幾十架甚至可能是幾百架無人機組成的蜂群（Rogers and Kunertova, 2022, p. 4）。

評估蜂群技術的狀況是具有挑戰性的，這主要是因為該領域的許多研究和開發項目是保密的。然而，在世界各地都可以看到將蜂群戰術應用于無人機的興趣。雖然蜂群尚未成為戰場的一部分，但人們常說它們有可能從根本上 "改變 "現代戰爭（Scharre，2018；McMullan，2019）。無人機群可以整合人工智能應用，如計算機視覺和語音識別，以及決策中的算法，以執行監視、偵察、定位目標（包括核導彈），以及情報和數據收集任務（Johnson 2020a；Scharre 2014）。人工智能和計算機科學領域的進步有望使無人機群 "比單個人類飛行員完成更多種類的任務"（Johnson, 2019, p.151）。軍方官員和分析家認為，無人機在處理信息方面更有效、更迅速，而在每架無人機后面都有一個人類操作員，成本高且耗時長（Scharre，2015）。蜂群被認為是一種相對低成本的發動協調攻擊或機動以欺騙敵人的方式，是繞過防空系統的有效方法，用大量的車輛壓倒敵軍，以及協助運送常規武器和核武器（Johnson 2020b）。應用于無人機的蜂群戰術可以在進攻行動中提供戰略優勢，因為敵人需要時間來擊落蜂群中的每一架無人機，至少可以讓其中一些無人機完成任務。分析家們還指出，蜂群可能是單個無人機的一個更便宜、更有效的替代品（Lachow，2017）。基于這些感知到的操作優勢，許多主要的軍事技術開發商一直忙于研究和展示他們的蜂群戰術和技術。

2021年5月，以色列國防軍使用了據說是小型和相對簡單的無人機群，與地面導彈協調，對加沙地帶的哈馬斯武裝分子進行 "定位、識別和打擊"。這一事件被專家描述為首次在戰斗中使用無人機群（Hambling, 2021; Kallenborn, 2021）。在2022年的實驗演示網關演習中，美國武裝部隊測試了一系列名為 "狼群 "的無人機群，并將其描述為其所測試過的最大的互動群（Guckeen Tolson, 2022; Parsons, 2022）。同時，在2021年，英國（UK）武裝部隊測試了中型和重型無人機群，這些無人機 "被賦予獨立尋找和識別敵方目標的任務，準確使用其一系列日益強大的傳感器和目標獲取算法"（皇家海軍，2021）。2022年亮相的中國遙控船 "珠海云號"將是"全球首艘智能型無人系統母船"，并被媒體描述為中國部署無人機蜂群進行海上監視的象征，這些無人機將從這一船型上發射（Saballa, 2022; Xie, 2022）。俄羅斯國防部也在積極支持蜂群研究和開發。它宣布了蘇-57第五代戰斗機在 "人工智能元素 "的幫助下與S-70 Okhotnik無人機中隊協調的計劃（Bendett, 2021; Lavrov and Ramm, 2021）。這樣的趨勢表明，無人機群會越來越多，并探索如何將它們與其他無人駕駛和有人駕駛的系統結合起來使用。此外，許多閑置彈藥的生產商正在研究其平臺的蜂群能力：目前至少有10個正在使用的系統的制造商在蜂群方面促進其發展（Bode and Watts, forthcoming）。

然而，蜂群技術的擴散和使用的增加帶來了不確定性和擔憂，特別是人類是否有能力保持對決策和武力使用的控制。我們能否相信無人機能夠從它們收集的數據中 "學習"，并以可預測和符合蜂群任務的方式做出反應，特別是在快速演變的沖突局勢中？人類操作員很難保持對蜂群的完全控制，持續地與它溝通，并知道它做什么以及它如何對周圍環境中不斷變化的動態作出反應（Verbruggen, 2021）。目前，軍方申明他們打算保持人類對無人機群或任何其他武器系統的控制。但隨著蜂群的發展，我們可能很快就會進入這樣的情況：一個人的操作者將負責一群平臺。這給 "人在環內 "的保障帶來了巨大壓力，并改變了系統的整體可預測性，因為負責的人可能無法完全預見或理解蜂群的行為（Bode和Watts，即將出版）。此外，由于在使蜂群按計劃運作方面存在技術挑戰，預期的優勢可能不會成為現實（Shmuel，2018）。例如，專家們對無人機群的安全影響提出警告，特別是敵人有能力入侵通信網絡或傳感器，以及發起對抗性攻擊，愚弄解釋通過傳感器收集的數據的算法（Holland Michel, 2021）。

3. 大型無人機模型的自主性

一些國家一直在努力將自主能力整合到更大的無人機模型中，這些模型仍在開發中。其中一個模型是Taranis，這是一個戰斗無人機原型，也被稱為技術示范機，由英國最大的安全和航空航天公司BAE系統公司在英國國防部的財政支持下制造（Burt, 2018; Doward, 2018）。它于2010年亮相，被英國政府稱為 "對英國防空和英國國防工業的未來至關重要"（Hoyos，2014）。Taranis的生產商將其描述為 "對有人駕駛飛機的補充"，并強調該無人機 "在人類操作員的控制下，可以進行持續監視，標記目標，收集情報，威懾對手，并在敵對地區實施打擊"（Ingham, 2016; BAE Systems, no date）。同時，據說無人機可以在沒有人類輸入的情況下執行一些功能，包括空中作業以及目標選擇和交戰，這將把它歸類為一個自主武器系統（Cole, 2016; Boulanin et al., 2020, p.57）。

同時，美國空軍正在開發Skyborg計劃，該計劃被定義為 "自主飛機組隊架構，它將使空軍能夠以足夠的節奏部署、生產和維持任務架次，在有爭議的環境中產生和維持戰斗力"（空軍研究實驗室，無日期）。該計劃的主要目標是在人工智能系統的幫助下，支持無人機和有人駕駛飛機在聯合機群中的合作與協調（Tirpak，2021）。Skyborg的自主性核心系統（ACS）旨在提高自主性水平，使無人機能夠在沒有人類直接監督的情況下完成越來越多的任務（Osborn，2022）。空軍已經在佛羅里達和墨西哥灣上空進行了一次由ACS控制的無人機試飛，據報道，預計Skyborg將在2023年準備好投入使用（Mayer, 2021; Mizokami, 2021）。與Taranis案例一樣，Skyborg框架被描述為協助而不是取代人類飛行員，"為他們提供關鍵數據以支持快速、明智的決策"（Larson, 2021）。

總而言之，關于進一步開發和測試游蕩彈藥、蜂群和大型無人機模型中的自主性的報告引起了對無人機和武器系統中自主性所帶來的機會和問題的廣泛討論。我們在下一節結論中探討這些爭論。

4. 驅動力和問題

自主無人機的日益發展可以與三組因素相關，這些因素也推動了自主功能在武器系統中的整體整合：戰略、作戰和經濟（Boulanin and Verbruggen, 2017, pp.61-63）。首先，從戰略上看，美國、中國和俄羅斯等主要軍事大國都將武器系統的自主性和人工智能的軍事應用視為其安全戰略和未來競爭力的基礎（Haner和Garcia，2019）。因此，人工智能的武器化在新的大國競爭中發揮著明顯的作用--不是 "自然 "的或必然的，而是因為主要軍事大國選擇了這種定位。

第二，在作戰層面上，軍事規劃者認為，將自主性納入目標定位，使軍隊有辦法通過提高速度、精度和耐力來提高作戰能力。軍事人工智能應該使戰斗空間更加清晰，便于識別對手，從而提高作戰控制能力（例如，見國家人工智能安全委員會，2021）。一些專家認為，游蕩彈藥和蜂群技術將成為或已經成為現代戰場的一部分，并擁有值得進一步投資的好處。無人機的自主性據說可以解決人類操作者和系統之間的通信漏洞，因為通信鏈路可以被 "干擾或黑掉"（Anderson and Waxman, 2013, p.7）。基于算法模型選擇和識別目標的能力也經常被描述為更精確，"由于持續的盯梢[持續的視頻監控使得有更多的時間進行決策和更多的眼睛盯著目標]"（Arkin, 2013, p.1）。這一論點經常被用來從法律角度證明自主性，并支持這樣的信念，即具有自主功能的精確武器系統將更好地區分合法和非合法目標（例如，戰爭中的平民與戰斗人員），這是規范武裝沖突的國際人道主義法（IHL）的一個關鍵要求。

第三，從經濟上講，整合自主權已經與降低武器系統的財務成本有關，不僅是采購費用，還有運行成本。雖然自主無人機最初需要從設計、測試到部署的大量資源，但在財政和政治上，它們可能會比飛行員駕駛的噴氣式戰斗機更便宜。對于越來越小、越來越輕的自主無人機來說尤其如此：一架Switchblade-300裝置的成本可以低至6000美元，這使得它們比MQ-9 "死神 "無人機（5600萬美元）發射的AGM-114地獄火導彈（10萬美元）要便宜得多（Atramazoglou，2022）。徘徊彈藥和蜂群技術被認為是一種相對低成本、低風險的有效繞過防空系統和攻擊坦克車隊的方式。例如，在俄羅斯全面入侵烏克蘭的背景下，一些分析家主張專門為烏克蘭武裝部隊提供這些類型的無人機，并出于這些原因（Jensen, 2022）。

反過來說，日益自主的無人機發展至少伴隨著法律、倫理/規范和技術方面的三個重大問題和障礙。首先，國際人道主義法規定了所有新武器系統，包括自主無人機，在使用時必須遵守的一般界限（Crootof, 2015）。這些包括基本原則，如區分平民和戰斗人員、相稱性和預防措施（Laufer，2017；McFarland，2020；Mauri，2022；Seixas-Nunes，2022）。遵守這些原則要求軍隊以某種形式保留對自主無人機的人類控制和監督，這不僅是因為國際法是針對人類的（Walsh，2015；Brehm，2017），而且還因為這些原則需要人類的審慎判斷。人工智能和機器人技術專家早就警告說，在區分平民和戰斗人員時，人工智能相對 "愚蠢"（Sharkey，2016）。雖然軍事物體，如坦克、飛機和船只已經可以被機器識別，但對于一個基于人工智能的系統來說，區分人類是平民還是戰斗人員幾乎是不可能實現的（MacDonald，2021）。這不僅是因為人類如何對待這些類別無法讓機器適應，而且還因為區分平民和戰斗人員需要深思熟慮的、依賴環境的判斷（Suchman，2016）。這在一個雜亂的空間，如城市環境中更為嚴重。圍繞使用自主武器系統的重大法律不確定性，已經成為《特定常規武器公約》主持下的漫長國際辯論的主題--這一過程可能還會導致新的具體國際法的談判（Bode and Huelss, 2022, pp.）

其次，自主無人機提出了關于將使用武力的決定權交給機器的基本倫理規范問題。學者們提出了 "道義論 "的論點，強調在使用武力時需要人的判斷，其核心往往是人的尊嚴概念。人類尊嚴的概念被認為是政策的基準，認為自主無人機和其他自主武器無法"[......]理解或尊重生命的價值"，因此"[......]使任何致命的決定變得武斷和不負責任"（Sharkey, 2019, pp. 82-83）。還有一些與后果主義倫理學有關的論點，認為將自主權納入武器系統是否有可能導致更 "道德 "的戰爭方式（Anderson和Waxman，2013）。參與辯論的人還認為，倫理學不再是復雜的道德問題，而是被視為"[......]單純的技術問題"（Schwarz, 2019, p. 25）。一般來說，計算機科學和機器人學的專家同意，算法不能像人類一樣進行道德反思，這在戰爭中是需要的，特別是在涉及到奪取其他人類的生命時。許多人認為，將它們整合到無人機中是一個令人擔憂的趨勢，就像將生死決定權交給不具備人類道德機構的機器一樣。

第三，在戰場上部署自主無人機時，有很大的不確定性，即激勵這些系統的技術在復雜和動態環境中如何可靠和可預測地發揮作用（Holland Michel，2021）。人工智能驅動的目標是不確定的，因為人工智能是著名的脆性（麥克唐納，2021；卡倫伯恩，2022）。這意味著它很容易被愚弄而犯錯，例如通過對抗性攻擊。這些攻擊可以在物理空間中進行，方法是在物理物體上添加小的改動，或者添加人眼無法察覺的像素、數字噪音的變化（Huelss，2022）。這種改變可以使人工智能相信軍事目標是其他東西，或者相反。在復雜的城市戰場上，目標識別是一個特別令人擔憂的問題，因為它給平民和友軍士兵帶來了風險（Kallenborn, 2022）。

總而言之，我們正處于自主無人機擴散的關鍵時刻，因為在這一領域的軍事支出的呼聲越來越高，而原本只是在開發中的系統卻被匆匆推出，正如美國向烏克蘭交付121枚實驗性的 "鳳凰幽靈 "徘徊彈藥所表明的那樣（Finnerty，2022）。從總體上看，當這些武器在對抗對手時顯得很有效時，無人機在多大程度上包含自主功能的目標似乎并不重要。然而，這些趨勢引起了人們的關注，因為在沒有劃定邊界和減少審查的情況下，人類對武力使用的控制可能會逐步和悄悄地被放棄。

蜂群是戰爭的下一個進化步驟。激光武器系統（LWSs）將是在這個新的戰斗空間中競爭的一種具有成本效益的方法。無人機系統正被用于各個層面，從恐怖組織到世界超級大國，廉價的無人機系統作為采用蜂群戰的一種方式。目前，無人機群已經被用于異質配置，并在軍事演示中被展示出來（Hambling 2021）。作為反擊，國防部必須制定一個具有成本效益的對策，而LWSs具有每次射擊成本低、見效時間短的優點。

隨著通信方法、機器學習和蜂群理論的發展，無人機系統的能力也在增長。它們按重量、范圍和速度的不同組合進行分類。無人機系統執行廣泛的任務類型，包括監視、反制、誘餌、傳感器失效和有效載荷的交付。它們通常由高強度低重量的材料制成，如鋁或碳纖維增強聚合物；然而，最近也在探索使用鎂基復合材料以實現更廉價的制造（Hoeche等人，2021）。容易獲得和廉價的無人機系統使得形成蜂群成為一種具有成本效益的方式。LWS將是準備應對這種新型威脅的有效方式。

通過適當的使用，LWS將成為對廉價的蜂群攻擊的相稱和有效的反應，變得非常寶貴。擬議的每發1美元將使海軍在這些交戰中贏得經濟損耗（Smalley 2014; Perkins 2017）。然而，也有一些需要注意的障礙，如大氣效應、湍流和熱膨脹。LWS還需要能力很強的傳感器和控制系統來精確跟蹤遠距離目標，并在所需的停留時間內保持訓練好的光束。這種需求在海洋環境中被放大了，船舶的湍流和運動使問題更加復雜。戰術官做出的復雜決定是對蜂群戰和LWS使用的另一個關注。在蜂群戰環境中，交戰時間可能短至個位數分鐘。幫助決策者快速過濾大量信息的自動化決策輔助工具將是贏得這些快速小規模戰斗的關鍵所在。這篇論文探討了各種無人機威脅情況和LWS交戰策略，以確定一些關鍵因素。

無人機群可能由同質群或異質群組成。使用同質群可以簡化獲取和使用具有成本效益的蜂群，而異質群則會增加蜂群的復雜性和能力。同質蜂群的操作者可以改變攻擊的規模和隊形。異質蜂群可以利用各種角色的單位，如戰斗機、轟炸機、誘餌、干擾器和偵察兵。改變蜂群的組成可能會對整體的成功機會產生相當大的影響。

使用的LWS交戰策略會嚴重影響交戰的結果。最直接的技術是基于距離的方法，即武器系統僅根據距離來確定目標的優先次序。最短交戰 "算法提供了一個模型，它也考慮了LWS的回轉時間。如果來襲的威脅是一個異質的蜂群，LWS可以采用更復雜的策略，優先考慮蜂群的各種功能，如感知或通信。這些異質性交戰方法將要求防御者對蜂群有大量的了解，因此需要有能力很強的傳感器和數據融合系統。

本論文使用建模虛擬環境和模擬（MOVES）研究所的一個名為 "蜂群指揮官戰術"（SCT）的程序來探索和模擬蜂群戰環境。SCT被用來測試各種蜂群編隊，包括直線、楔形和波浪形楔形。此外，本論文還開發了一種采用誘餌無人機來掩護轟炸機部隊的異質蜂群編隊。對于LWS，本論文評估了一種交戰策略，使轟炸機部隊優先于任何其他部隊。

主要的發現是，最大限度地增加單位之間的角位移的蜂群編隊比緊密聚集的群體更成功。這些結果是由于每個目標之間需要增加LWS的回轉時間。裝甲誘餌方案增加了整個蜂群的存活率，因此也增加了性能。在艦艇幸存的模擬中，轟炸機能夠活得更久，在被摧毀前更接近艦艇。在艦艇被摧毀的模擬中，有更多的轟炸機幸存下來。關于LWS的交戰策略，這一轉變對結果造成了巨大的影響。在艦艇存活的模擬中，交戰時間要短得多，轟炸機被摧毀的距離也遠得多。在艦艇被摧毀的模擬中，交戰持續時間更長，轟炸機群的大部分被摧毀。這些結果強調了利用各種編隊、異質無人機群以及制定LWS交戰策略來對付它們的潛在好處。

圖1. 使用艦載LWS來防御無人機群的威脅。改編自洛克希德-馬丁公司（2020）和愛德華茲公司（2021）。

作者：Tamir Eshel，專知防務編譯

1 無人機蜂群的優勢

2 對抗無人機蜂群

3 攻擊蜂群網絡

4 理解態勢圖

5 態勢感知：生存的關鍵

6 擊敗無人機

7 蜂群信息

8 LEONIDAS

9 無人機與無人機蜂群

10 高功率激光器

11 總結

前言

集群無人駕駛系統代表了無人作戰的顛覆性演化階段。在本文中，將蜂群視為一組以協調方式自主運行以執行任務的無人駕駛系統（UXS）。UXS組件可以是空中、陸基、水面或水下機器人平臺，執行的任務包括：

• 情報、監視和偵察（ISR）；
• 目標獲取與攻擊；
• 壓制和摧毀敵人防空系統（SEAD/DEAD）；
• 攔截高優先級目標，如指揮所、通信設備和雷達。

在海上，成群的無人船或游蕩的武器和無人潛航器可以用來摧毀敵方艦隊的脆弱資產，如雷達和通信或聲納。蜂群也可用于先發制人地壓制敵人在特定區域的活動，如機場、降落區或彈道導彈發射場。

單個無人機或巡航武器的攻擊需要有人類控制者參與，而無人機蜂群攻擊與此不同，蜂群收到簡報并自主執行任務，根據任務階段不斷協調其行為以最有效地實現目標。例如，它們可以計劃和機動從不同方向攻擊目標，或同時攻擊多個目標，或者犧牲蜂群中的一些元素以觸發目標在被擊中之前做出反應暴露自己。人類控制員主要發揮監督作用，只有在需要或蜂群要求時才會干預和指導無人機。

1 無人機蜂群的優勢

群體行動的無人機可以由人類單獨控制，也可以作為一個群體完全自主運行。其他操作方法遵循羊群行為，其中一些成員充當領導者，而其他成員充當追隨者。UXS蜂群通常由一個多發射器和地面控制站控制，從而簡化和加速部署。一旦啟動，單無人機的運行主要是自主的，使一個操作員能夠管理整個蜂群，而不是指導每架無人機飛行。

蜂群可能包括同一平臺的許多同類元素（被稱為同質蜂群）或不同的參與者形成的異質蜂群。每架無人機可能發揮類似的作用，或者專有功能，如信息收集、武器部署或通信中繼。其行為的關鍵是連接所有成員的網絡。通常情況下，這樣的網絡能夠通過不斷地轉發信息、位置和導航，使蜂群連接所有成員。特定的成員可以在不同的時間對整個編隊進行控制，以協調和確定行動的優先次序，分配任務，對障礙或威脅發出警報，或將權力移交給其他成員。如果一個控制節點被消滅，其他成員將根據網絡的自我形成、自我修復算法來重新控制。

大多數商用遙控無人機是通過跳頻擴頻（FHSS）控制的，使用先進的頻率敏捷波形，或通過無線局域網（WLAN）。從無人機發射的信號也使用FHSS、寬頻或WLAN信號。其他無人機可能依靠射頻（RF）、蜂窩或衛星通信（SATCOM）。蜂群經常利用臨時網絡技術（MESH網絡）在蜂群成員之間進行通信。這種方法在視線之外和在現有連接沒有保障的廣泛地區運行時特別有利。單個無人機可以隨時連接和斷開網絡，使得分散的自組織網絡結構非常適合它們的運行。

2 對抗無人機蜂群

盡管無人機和機器人是自主運行的，但在被派往執行任務之前需要進行全面的準備。路線規劃、飛行前網絡設置、GNSS鏈接建立、與控制器和其他小組成員的協調都要在起飛前完成，以啟動一個自主任務。這種活動大多有明顯的電子特征，可以被信號情報（SIGINT）活動探測到。但有些準備工作比其他工作更不明顯。例如，在其載體上打包準備發射的游蕩無人機經常在無線電靜默中進行這種準備，沒有任何信號發送，測試和設置都在載體上進行。

一旦蜂群被發射并分組，其成員可以機動成編隊，使單個目標的探測更加困難。對目標的導航可以采用全球導航衛星（GNSS、GPS）、慣性導航、基于圖像的場景匹配，或幾種方法的組合，使其更難被擊敗。編隊成員可以相互依靠來確定他們的位置，從而保持傳感器的冗余度，以克服特定的對抗措施，如GPS干擾。

與可以完全孤立執行任務的單一自主無人機不同，蜂群有一個重要的弱點——它所依賴的網絡。蜂群成員必須不斷通信，以分享信息、狀態和任務。由于這些網絡使用特定的波形，它們的活動可以被SIGINT檢測到，以提供該地區蜂群活動的第一個警報。因此，SIGINT被認為是對抗蜂群（或反蜂群）的第一道防線，作為整個分層防御系統的核心。

3 攻擊蜂群網絡

隨著網絡信號的采集和跟蹤，以及信號情報（SIGINT）對網絡脆弱性的評估，防御者可能對威脅采取電子或網絡攻擊。考慮到這種探測的延伸范圍，依靠戰略性機載或天基SIGINT資產，防御者可以通過準備和執行應對威脅的通盤計劃來避免意外。對單個蜂群成員的探測和跟蹤構成了另一個重大挑戰，因為雷達和電子光學傳感器探測小型、低速和低空飛行目標的能力有限，特別是遠距離目標。對水下移動的目標探測幾乎是不可能的。此外，由于傳感器遇到的噪音和雜波，對移動中的目標探測也很有限。

C-UAS探測和對抗系統，如羅德與施瓦茨公司（R&S）開發的ARDRONIS，針對無人機的射頻信號活動，使用敏感的監測接收器收集和破壞無人機控制。據R&S稱，該監測器可以從5公里外探測到大疆Phantom 4迷你無人機。當使用FHSS與無人機接觸時，ARDRONIS將檢測到的信號與廣泛的無人機配置文件庫進行比較。這種“監測和匹配”過程為覆蓋區域內的任何威脅提供了可靠的早期警告。該系統還提供無人機遙測、視頻下行鏈路和控制單元的測向（DF），顯示操作員的位置。該系統還有一個集成的干擾器，可破壞目標無人機或無人機與控制器之間的通信，而對同一頻段的其他信號干擾最小。

羅德與施瓦茨公司和OpenWorks公司合作，在反無人駕駛航空系統（C-UAS）任務中建立了一個自主的三維探測和跟蹤系統。該系統已經通過北約新的“即插即用”協議集成，稱為“集成電子網絡技術的資產保護傳感”（SAPIENT），并在荷蘭德皮爾空軍基地的北約技術互操作性演習（TIE）活動中進行了測試。

ARDRONIS無人機探測解決方案與OpenWorks公司的SkyAI自主光學技術相結合，并與指揮和控制系統以及決策引擎相結合，以應對不斷升級的無人機威脅。ARDRONIS提供了一個主要的檢測能力，使用頻譜分析方法定位無人機和遠程控制器。SkyAI采用二維數據，并將其與通過SAPIENT網絡從遠程傳感器收到的信息相結合。然后，它控制與系統相關的EO/IR相機，自主地搜索無人機系統。利用實時先進的人工智能目標分類，EO/IR傳感器鎖定目標，并將高質量的視頻流傳給系統操作員，以進一步分析威脅。然后，對SkyAI ARDRONIS傳感器的數據進行融合，以提供被追蹤無人機系統的完整3D位置。

4 理解態勢圖

IAI的無人機衛士代表了另一種探測和攔截無人機和無人機蜂群的多層次解決方案。它由幾種被動和主動傳感器組成，通過一個統一的C2系統與軟、硬殺傷效應器集成。探測和分類層依賴于一個多任務三維X波段AESA雷達和SIGINT系統，該系統探測并對UAS數據鏈通信進行威脅探測和分類。一個日/夜EO/IR傳感器支持目標分類和獲取。無人機衛士使用各種攔截手段，包括干擾或接管作為軟殺傷措施和硬殺傷措施，如精確步槍瞄準器、火箭彈或無人機-殺傷-無人機（DKD）解決方案。

該系統的核心是指揮和控制元件，它從傳感器收集數據，自動關聯信息，定義優先級，并創建一個統一的態勢感知圖，以便及時部署針對威脅的對抗措施。該系統通過機器學習（ML）不斷學習和適應新的威脅類型，并配備了內置的先進決策和人工智能（AI）算法，用于威脅分析和手動、半自動或完全自主響應。

拉斐爾公司的Drone Dome是另一個“端到端”C-UAS解決方案，具有反蜂群能力，在一個多層架構中整合了各種傳感器。該系統采用了RADA的RPS-82雷達，采用靜態或車載配置，使用四個AESA雷達面板，覆蓋360度。除了目標探測和跟蹤外，RPS-82還采用了微多普勒算法進行目標分類。SIGINT元素覆蓋70兆赫到6千兆赫的頻譜，以定位無人機的位置及其操作者，并處理探測到的信號到達時間差（DTOA），以提高態勢感知。另一個自動化層是系統的EO/IR傳感器，支持視頻運動檢測（VMD），能夠根據無人機模式庫自動檢測、識別和跟蹤多個目標。

該系統生成了一個基于地圖的全面態勢圖，允許單個操作員進行可擴展的威脅緩解，采用響應性干擾（RJ）和GNSS反制措施，甚至使用高功率激光，這可對蜂群編隊進行有效打擊，快速連續擊敗多架無人機。

5 態勢感知：生存的關鍵

因此，態勢理解是盡可能早地擊敗蜂群的關鍵，通過目標定位網絡，將蜂群無人機解析轉化為先進的、幾乎堅不可摧的機器。將許多傳感器和信息源融合到態勢感知（SA）圖中，使防御者能夠針對蜂群的弱點，采取最有效的行動。根據行動策略，這些弱點可能是數據鏈、網絡或領導蜂群的“牧民”。行動可以采用軟殺傷，如進攻性網絡、電子戰斗（干擾、GPS拒止）。動能措施的范圍包括部署尼龍流和碎片堵塞無人機的螺旋槳和轉子，以及由C-UAS系統自主指揮和控制的高功率微波或高能激光器、空爆彈藥和火器的定向能量效應。

為C-UAS開發的最復雜的指揮和控制系統之一是Anduril的LATTICE。該系統通過自主解析來自數以千計的傳感器和數據源的數據，并將其轉化為一個智能的共同作戰圖，實時創建對戰斗空間的共享理解。使用傳感器融合、計算機視覺、邊緣計算、機器學習和人工智能，LATTICE可以檢測、跟蹤和分類操作員附近任何一個感興趣的目標。這個系統將SA從戰術層面擴展到戰略視角。Anduril的目標是將LATTICE作為一個全領域的任務引擎部署在陸地、海洋、空中和太空。它采用其網狀網絡來確保信息流，即使在偏遠和有爭議的地區，即使在帶寬有限的情況下，也能實現彈性的信息流和協作編隊。

6 擊敗無人機

其他C-UAS系統，如D-Fend的EnforceAir、DroneShield的DroneSentry-X支持戰術單位保護：

• 重要人員；
• 特種部隊；
• 下馬隊；
• 單個車輛；
• 車隊；

EnforceAir自動識別附近的無人機，然后利用網絡攻擊自動控制它們，并將其降落在一個安全的指定區域。據D-Fend公司稱，這種緩解方法采用了針對目標的協議，不會對友軍通信或授權無人機的運行造成干擾。該系統可以作為一個便攜式戰術套件使用，或安裝在車輛上，以支持靜態或移動操作，形成一個移動的保護“氣泡”。

在探測和識別階段，該系統保持被動，使秘密部隊能夠保持無線電靜默。由于無人機被迫降落在被保衛單位附近，軍事情報部門可以利用捕獲的無人機數據來了解使用的是哪種類型的無人機，它們從哪里發出，以及它們的攝像機記錄了什么。無人機接管只需要幾秒鐘，使該系統能夠有效地控制無人機小型蜂群。

DroneSentry-X是一個不同的移動C-UAS系統，因為它的擊敗能力依賴于干擾，不涉及協議操縱或“網絡”戰術。該系統可以在獨立模式下運行，并集成了傳感器和一個緩解器，以破壞其附近的無人機系統操作，并在360度范圍內保護平臺。

7 蜂群信息

DroneShield和D-Fend都采用“外科手術”行動來對付單個或小群無人機，在它們到達目標之前將其擊落。其他使用電磁脈沖（EMP）和高功率微波（HPM）發射器——更強大的手段，來根除該地區的所有電子系統和活動。這種行動可以一次擊落許多無人機，但也會損壞其他沒有受到這種“電子沖擊治療”保護的系統。這種類型的系統已經在市場上出現，表明該技術已經成熟，可以集成到無人機和C-UAV系統中。

這種武器被設計為“犧牲型”，這意味著它們在激活期間被摧毀或“可重復使用”。美海軍水面作戰中心的工程師們構思了一種爆炸形成的電磁脈沖，可以作為彈頭裝在導彈或無人機內，成為一種能夠攔截和擊敗無人機的武器。 這種EMP裝置被稱為“通量壓縮發生器”，由一個線圈編織成一個密閉的圓柱體構成。 圓筒中充滿了電離的鋰氣，在啟動時建立了一個強磁場。圓筒被炸藥壓縮，通過增加的磁場加速電離氣體分子，產生太瓦級的強大電磁波。球形EMP摧毀攔截的無人機，并使其附近的任何電子系統失效。

可重復使用的高功率電磁效應器采用不同設計的微波發射器來提供能量爆發，可以從遠處使電子電路失效。最初，這些都是大型（卡車大小）系統，需要強大的發電機和冷卻裝置來產生預期的效果。大多數陸基系統是定向的，而更緊湊的系統則根據爆炸產生的能量爆發覆蓋一個球形模式。最近，大功率固態HPM的進步使新的HPM效應器更加成熟，更適合于戰術使用。

8 LEONIDAS

其中之一是LEONIDAS，基于Epirus公司開發的SmartPower技術。它使用固態放大器，以極高的功率傳輸定向能量，造成反電子效應。Epirus公司利用人工智能支持的氮化鎵（GaN）半導體陣列來產生HPM傳輸所需的極端功率密度，而無需特殊冷卻。頻率敏捷系統可迅速發射一連串獨特的波形，以利用無人機系統目標最容易受到的特定頻率。這使得戰術上相關的反蜂群范圍超過了小武器打擊，即使是針對各種蜂群。

一個全尺寸的地面LEONIDAS效應器使用非常高的能量從遠處作業，而裝在吊艙中的較小版本則可由無人機攜帶，更接近目標。由于該系統使用電力，LEONIDAS有很深的彈倉，可以連續快速發射，以達到精確或區域火力的效果，而不會過熱或需重新裝彈。

這項技術已經與美國陸軍的一些防空能力相結合。2020年，諾斯羅普-格魯曼公司宣布與Epirus公司達成戰略供應商協議，提供LEONIDAS作為其反無人機系統（C-UAS）系統解決方案的一個組成部分。諾斯羅普-格魯曼公司的C-UAS解決方案已經提供了一個分層結構，具有完整的動能和非動能效應、空中和地面傳感器的前線防空指揮和控制（FAAD-C2）系統，該系統被美國陸軍選定為反小型無人機系統能力的臨時C2系統。該協議增強了系統的非動能能力，以擊敗無人機系統蜂群。在另一項協議中，Epirus公司在2021年底宣布，該公司已與通用動力公司合作，在美陸軍的IM-SHORAD系統上集成LEONIDAS，該系統已經在移動中為戰斗人員提供C-UAS保護，使陸軍能夠與無人機蜂群作戰。

9 無人機與無人機蜂群

目前LEONIDAS尺寸也被縮小，以適應無人機攜帶的小吊艙。該吊艙與現有的機載系統集成，去到最終用戶希望它去的地方，直接飛向威脅區。當與地面的LEONIDAS裝置一起部署時，兩個系統協同工作，以實現更大的功率和范圍，并創建一個分層防御力場。

其他運行HPM的C-UAS系統包括洛克希德-馬丁公司的MORFIUS C-UAS無人機。該公司使用Dynetics Area-I公司的Altius 600無人機，裝上洛克希德-馬丁公司的HPM效應器MORFIUS，在距離和速度上對付無人機蜂群。這種管狀發射的無人機攜帶一個HPM效應器有效載荷和一個尋的器，使其能夠從遠距離對目標進行定位。兩者都是可回收和可重復使用的。管狀發射無人機平臺可以從空中、地面或移動的車輛上部署，支持分層防御方法。

雷神公司最近用其COYOTE Block 3渦輪動力C-UAS導彈展示了一個類似的概念。在這次演示中，COYOTE使用一種未指定的非動能效應器擊落了一組10架無人機。目標組包括在尺寸、復雜性、機動性和范圍方面不同的無人機。該測試還證明了COYOTE可以在交戰后被回收和重新部署，可以在車輛、飛機、直升飛機和無人機上部署。

10 高功率激光器

高功率激光器也提供了有效的反蜂群能力，它能夠通過摧毀無人機的機身、能源、光學器件或電子電路來迅速擊敗小型和機動目標。以低成本快速“發射”多發子彈的能力使激光器適用于極短距離防空（VSHORAD）任務和對抗無人機小型蜂群。這種激光器已經被集成到一些C-UAS平臺上，如 Stryker的DE M-SHORAD、雷神公司的HELWS2和拉斐爾公司的激光無人機穹頂激光效應器，它們已經展示了擊敗小型無人機蜂群的能力。激光和HPM效應器都為操作者提供了一種低成本的單次射擊選擇，只需要電能就能操作。然而，激光器受到天氣的限制，因為它們不能穿透厚厚的云層，而HPM可能在其區域內造成附帶損害。

11 總結

自主的、由人工智能驅動的和聯網的無人機蜂群正在成為一種顛覆性的軍事能力，它們執行任務的能力遠遠超過單一無人機的規模和能力。沒有打敗無人機蜂群的銀彈，因為對抗措施需要一個至少與無人機本身一樣先進、復雜和不斷發展的系統，利用無人機使用的一些技術。

亮點

• 自主武器正在迅速擴散：在可及性、自主程度、國際開發者的范圍，以及它們在情報、偵察和致命打擊中的戰術作用。

• 自主系統仍然非常容易出錯，顯示出較差的穩健性、可解釋性和對抗性。

• 主要的軍事大國對條約提案投了棄權票，而其他國家和人道主義組織則迫切要求進行監管。

• 國際和美國的政策仍然模糊不清，缺乏現實的問責和執行機制。

摘要

本文調查了全球社會在致命武器系統自主性擴散方面所面臨的關鍵技術、人道主義和政治挑戰。本文的討論涉及具有不同類型自主性的武器系統，特別是致命性自主武器系統（LAWS）。"這些武器系統包括武裝無人機、車輛、潛水器、哨兵炮塔、導彈系統和其他人工智能（AI）的動態應用。本報告旨在總結來自公共領域的主要發展，沒有秘密信息。

我們首先討論了致命性自主武器系統的狀況，包括總體趨勢、致命性自主武器系統的時間表、自主程度、致命性自主武器系統中使用的一些技術的雙重用途、國際政治立場，以及可獲得性、可解釋性、問責制和執行所帶來的挑戰。接下來，我們將討論致命性自主武器系統的自主能力和情報方面的最新文獻，然后從美國國內和國際的角度討論自主武器政策。

全球趨勢

近年來，硬件方面的技術進步，從電子光學、紅外和聲納系統到合成孔徑雷達，以及人工智能/機器人方面的技術進步，從更好的三維和視覺感知到運動預測和規劃，使得自主系統得以迅速發展[2]。技術進步推動了成本的降低、更多的可及性、更少的人為錯誤和更快的反應時間；這擴大了情報、監視和偵察（ISR）、導航、探測等方面的使用機會。人工智能設備為無人車提供了更大的速度和在不需要數據鏈接的環境中運行的能力，例如在水下或靠近對手的干擾裝置，增加了超越敵方系統的機會[3]。最近的趨勢是有更多的國家參與積極的致命性自主武器系統的開發，包括越來越多的進攻性應用，定位為城市沖突而不是戰場，以及蜂群能力。此外，無人駕駛飛行器（UAVs）的能力在其部署時間、行動的地理區域、可識別物體的范圍和相互協調的能力方面都在擴大[2]。

國際辯論也相應地加強。國家通過聯合國，以及公民個人通過國際倡導團體，施加越來越大的壓力，要求制定具有法律約束力的國際條約來規范此類武器；然而，包括美國在內的最大的軍事行為體卻一再回避任何此類承諾。因此，具有越來越多自主功能的各種致命性自主武器的技術進步和軍事采用繼續向前發展。

致命武器系統的時間軸和實例。幾十年來，致命性自主武器系統一直在不斷發展。在之前的幾十年里，半自動地面環境（SAGE）防空系統搜索敵機，軍艦采用近程武器系統（CIWS）來自動探測、跟蹤和消除來襲導彈[4, 5]。也許人類干預自動化戰爭的最著名的例子是1983年由自動目標探測引發的蘇聯核假警報事件。當預警衛星錯誤地將高空云層識別為來自美國的洲際彈道導彈時，蘇聯防空部隊中校Stanislov Petrov選擇不援引蘇聯的強制核反擊政策。

20世紀80年代，第三代反坦克制導武器（ATGWs）的制造和發展，這種武器被設計成向上發射到空中，并將利用紅外線獨立獲取目標。歐洲的PARS 3 LR[6]和以色列的Spike[7]ATGWs是這種類型的歸航導彈的例子。美國和其他國家在2022年送給烏克蘭軍隊的現代 "標槍 "反坦克武器，包含了一個稱為電子安全武裝和發射（ESAF）的控制系統，在發射后將導彈引向目標[8]。

美國在自主武器領域一直是一個突出的創新者，在1970年代首次生產了名為Phalanx CWIS的目標跟蹤和獲取裝置[9]。在21世紀初，美國愛國者導彈計算機在兩個不同的場合錯誤地識別了友軍戰機，這導致了友軍開火和死亡[10]。有缺陷的程序沒有適當考慮到自動化錯誤。在過去的十年中，韓國和以色列已經建造了能夠完全自主地識別并向人類開火的哨兵槍[10]。

近年來，俄羅斯和以色列也開發了具有自主導航和瞄準能力的無人水面飛行器（USV），中國也開發了一種自主直升機[5, 11]。致命的無人機系統和游蕩彈藥的出現也許是最危險的致命性武器系統，現在已經廣泛發展，而且相對便宜和容易獲得[11]。以前用于偵察，這些航空系統被設計為自主巡邏區域，搜索敵方雷達、飛機或人員，并對其進行攔截，通常帶有內置彈頭。眾多的例子見表一。

2021年3月8日，利比亞問題專家小組向聯合國安全理事會提交了聯合國信函[S/2021/229][12]。根據該報告，2020年3月27日，哈利法-哈夫塔爾的部隊至少受到了一枚卡爾古-2型致命性武器的攻擊，記錄了第一起可能完全自主的致命性自主武器的開火和遺忘的使用。由于難以確認像這樣的武器是否真的自主行動，可能還有類似的攻擊，但公眾并不知道。

俄羅斯在2022年入侵烏克蘭時，廣泛使用了TB2（表一）和標槍反坦克武器。目前還不清楚TB2的自主起飛和巡航功能是否對戰爭起到了作用，但標槍導彈的 "發射-遺忘 "能力使小型反擊部隊能夠快速打擊并遠距離撤退[13]。

兩用技術。參考文獻[14]描述了人工智能的 "兩用困境"：同樣的技術既能提供關鍵的民用，也能提供軍事應用。自動駕駛汽車用來避開行人的同樣的視覺感知、人體識別和跟蹤工具，很容易被重新用于尋找和引爆軍事目標。

自主系統擴展了許多積極的好處，從清除地雷、供應有爭議的領土、識別和保護非戰斗人員，以及限制附帶損害。這些應用很少需要自動瞄準或發射。DART，動態分析和重新規劃工具，在沙漠風暴行動中使用人工智能來優化后勤和調度，據說已經抵消了之前30年DARPA對人工智能研究的所有資金支出[15]。再加上開放源碼的人工智能工具和技術越來越容易獲得，區分有害和有益的應用可能比核、化學或生物武器更具挑戰性。

在高度競爭的空域中，反空防行動對人的生命和稀缺物質資源構成了巨大的風險，因此希望減少人員遭受生命損失的風險。因此，在爭奪空中優勢的過程中，用一群低成本的無人駕駛系統取代人類駕駛的空中平臺是一個備受關注的領域。然而，目前還沒有關于蜂群作戰的理論或戰術的最佳實踐。這篇論文記錄了在認知智能體的控制下，利用強化學習方法，為無人駕駛飛行器發現反空防衛戰術而進行的系統性框架研究。傳統上，反空防衛任務的有效性是通過使用具有高數量、低雷達截面、高速度、低高度和/或電子攻擊組合的武器來實現。在沒有任何這些力量倍增器的情況下，可以利用合作性的蜂群戰術來實現任務的有效性。與其他更有約束性的基于規則的游戲相比，這一領域呈現出高度復雜的狀態-行動空間，在這些游戲中，人工智能agent已經成功地學習了游戲策略。本研究采取的方法是開發高度語義化的觀察和行動功能，將認知agent行為功能與游戲環境對接，通過重復游戲進行訓練。對認知agent的觀察和行動功能的各種設計進行了開發和分析，開發的框架被用來促進agent的強化學習以及評估任務的有效性。所提出的框架被證明能夠產生高效的認知agent，學習支持蜂群的戰術行為，使任務效率最大化，并利用傳統的優化，而非認知agent無法做到這一點。

第1章 導言

本章介紹了空中優勢、防空的概念，并討論了現代空軍用來擊敗現代防空網絡的傳統和現代方法。然后闡述了研究的主要假設，接著討論了本論文其他部分的組織。

1.1.問題陳述

1.1.1. 空中優勢

美國空軍（USAF）的主要任務目標是實現空中優勢，作為所有其他聯合戰斗行動的先導[1]。美國聯合部隊將空中優勢定義為[2] ：

• "......一支部隊對空中的控制程度，允許其在特定的時間和地點開展行動而不受空中和導彈威脅的禁止性干擾"。

在被防衛的空域實現空中優勢所產生的沖突對人員的生命帶來了巨大的風險，以及昂貴的物質資源損失的風險。

1.1.2. 進攻性反空襲

壓制（SEAD）或摧毀（DEAD）敵方防空是進攻性反空作戰，試圖通過破壞性（DEAD）或干擾性（SEAD）手段，使敵方地表防空系統失效、被摧毀或暫時退化，以使聯合部隊能夠無爭議地進入受控空域。除了針對AD的傳感器和武器外，DEAD任務通常還針對高價值的固定地點的地面資產，如[2] 。

1）機場和作戰基地

• a) 飛機

• b) 跑道

• c) 空中交通管制

• d) 機庫

• e) 燃料儲存

• f) 庇護所和人員設施

• g) 維修設施

2. 指揮和控制（C2）系統

• a) 預警（EW）系統

• b) 情報收集系統

• c) 通信基礎設施

3. 武器

• a) 發射設施

• b) 儲存設施

4. 支持性基礎設施

• a) 發電和配電

• b) 鐵路和鐵路終端

• c) 港口和海運碼頭

1.1.3. 防御性反空

敵方的防空系統對試圖在有爭議的空域，對實現空中優勢的空降部隊提出了實質性的挑戰。敵方綜合防空系統（IADS）的防衛性反空任務是摧毀、破壞或抵消空中和導彈攻擊、情報、監視和偵察收集，或其他未經授權的對防衛空域的滲透。現代IADS已經變得越來越復雜，在組織、復雜性和操作程序方面可以有很大的不同。現代地對空導彈（SAM）系統在射程和能力方面都得到了極大的提高，并對美國部隊構成了嚴重的威脅。遠程薩姆導彈通常部署在高價值資產附近，以提供點防御覆蓋，同時也有效地拒絕進入廣泛的空域。

反坦克元素的分布、分層和相互連接的性質允許采取深度防御戰略，允許進行多次交戰以增加成功的概率。許多對手采用集中的AD活動的C2，而其他對手可能采用分散的系統，其中多個節點有必要的冗余來指揮部分或整個IADS。數據基礎設施包括無線電、固定電話（電纜/光纖）、微波、蜂窩電話、衛星和互聯網系統[2]。

圖1.1顯示了一個概念性的IADS布局，其中幾個遠程防空導彈（LRS）站點被部署在兩個高價值的受保護資產（PA）的前方，以形成一個受保護的正面。LRS站點由兩個預警雷達和指揮、控制和通信（C3）站點支持，這些站點提供了對防御空域的綜合態勢感知。此外，每個PA都有一個LRS站點，提供點狀防御。圖中的橙色楔形代表了每個LRS的武器交戰區（WEZ）。

圖1.1: 國際防空系統的概念布局

顯然，本例中的防空系統是為了防御預計來自保護前線東南部某處的攻擊而布置的。

成功壓制敵方的防空系統可以通過多種方式實現。干擾通信系統和傳感器可以提供短期的局部壓制，如果足夠的話，或者作為一種臨時措施來實現所需的高階間接效果。破壞C3或EW資源，或迫使敵方反坦克部隊自主行動，有時可以充分降低對友軍的威脅程度，以獲得所需的空中優勢水平。然而，通常情況下，如果一個反坦克基地的自主行動能力繼續對友軍構成重大威脅，那么它本身就必須成為摧毀目標[3]。

1.2. 無人駕駛飛行器（UAV）蜂群

鑒于IADS的相互聯系和分層性質，DEAD任務需要一個作戰概念（CONOPS），以解決在整個有爭議的空域的不同點上具有不同能力的防御性武器。很少有單一的故障點可供利用。事實上，IADS的設計是隨著AD元件由于破壞、性能下降或彈藥耗盡而被關閉而優雅地退化。事實上，反坦克部隊包含先進的技術武器和為防御性反空襲任務而優化的傳感器，并由各級C2的人類決策來支持，這意味著反空襲任務可以以相當難以預測的方式展開。這些因素，再加上人命的高風險和稀缺的物質資源，使得在實現空中優勢的沖突中，減少友軍人員和高成本空中平臺面臨的損耗風險是可取的。因此，在爭奪空中優勢的競賽中，最好是用低成本的無人系統取代人類操作昂貴的載人空中平臺[4] 。

與傳統的機載打擊包相比，無人機群呈現出一系列獨特的特征，使其能夠以不同的方式執行DEAD任務。首先，如果蜂群是由大量的單位組成，它可以實現更大的幾何多樣性。蜂群的規模也允許戰術上的多樣性。蜂群對損耗也很強大：雖然打擊包中單個有人平臺的損失可能會導致人的生命損失，但它也經常導致嚴重的損害。首先，如果蜂群由大量的單位組成，它可以實現更大的幾何多樣性。蜂群的規模也允許戰術上的多樣性。蜂群對損耗也很強大：雖然打擊包中單個載人平臺的損失可能導致人命損失，但它也經常導致任務結果受到嚴重影響。一個無人機群可以通過替換角色、調整戰術和調整目標來適應單個單位的損失。此外，由于蜂群的性質，由大量單位組成的蜂群更能適應不斷變化的條件：可用于執行行動的單位數量越多，可用于實現有利解決方案的自由變量數量就越多。

然而，由大量無人機組成的蜂群將很難由人類操作員協調和控制，除非每個人都由人類操作員單獨遠程駕駛。即使如此，操作者可用的數據的延遲和質量可能不足以完全實現最佳的合作行為，以支持動態DEAD任務。將人類飛行員與遠程控制的無人機裝置聯系起來，大大增加了該裝置的成本，因此也增加了整個任務的成本。一個（半）自主的蜂群的一大優勢是，生產和運營成本可能遠遠低于遙控無人機蜂群。因此，至少在某種程度上，無人機群將從某種類型的自主行為中大大受益。

蜂群中的每個無人機都有可能根據自己從環境中觀察到的信息以及蜂群中其他成員與它共享的信息，執行自主行動。為無人機群自主性開發行為算法的問題，很自然地被歸入多Agent學習領域，特別是合作多Agent學習。文獻中已經考慮了幾種技術來實現合作式多代理學習：團隊學習、混合團隊學習和并發學習[5]。基于代理的建模（ABM）是一種通過模擬相互作用的代理來理解系統的一般方法。

無人機群應用于DEAD任務問題的復雜、動態性質，肯定會導致多Agent系統中眾所周知的 "涌現的復雜性 "現象。這指的是這樣一個概念：隨著大量的Agent相互作用，特別是沖突雙方的Agent，每個團隊的聯合行為都會令人吃驚[5]。本研究沒有將其視為消極的副作用，而是表明這種現象導致了蜂群Agent行為的新穎性和信息量，特別是由于在DEAD任務領域中還沒有關于無人機蜂群作戰CONOPS的理論或戰術最佳實踐。

1.3.假設

除去隱身、電子攻擊、遠距離武器和嚴重不對稱的數量等昂貴的特征，無人機群能夠用來對付IADS的主要武器是它能夠在整個有爭議的空域中動態地擺出其各種成分，采用的戰術主要是調節攻擊時機、節奏和幾何表現。

本研究的假設是，通過使用ABM，可以通過機器學習（ML）發現無人機群代理行為的新型合作行為，產生一種認知Agent，即

1）在DEAD領域展示任務有效性（ME）。

2）等同于或超過由更多單位組成的 "啞巴"群體的有效性，例如一大排常規巡航導彈的有效性

3）對人類控制的對抗性IADS有效

一旦發現無人機群Agent的行為，顯示出對由算法控制的Agent組成的IADS成功執行DEAD任務，將通過實時戰略游戲（RTSG）對人類控制的IADS測試相同的蜂群Agent。這將允許對潛在的微妙的蜂群Agent策略進行定性，并評估蜂群Agent適應不同和變化的IADS防御策略的能力。

對行為學習的ABM的一個重要批評是，行為的學習是使用不能代表現實世界效果的模擬，也就是說，如果模擬環境走了太多的捷徑或做了簡化或不正確的假設，那么學到的行為就不會有現實世界的意義[6]。本研究的一個目標是在無人機DEAD領域開發適用于現實世界的CONOPS，因此對這一批評意見相當重視。為了克服這一潛在的缺陷，ABM學習的模擬環境將采取RTSG的形式。這為無人機群學習行為的結果提供了一個重要的檢查，原因有幾個。

1）基于物理學的DEAD任務模擬具有很高的保真度

• a）無人機飛行動力學、飛行持久性、對各種目標的殺傷概率

• b）AD傳感器探測、跟蹤、測量分辨率、信息共享

• c）AD導彈攔截器飛行動力學、對無人機的殺傷概率

2. 各種程序化的代理可以控制沖突的任何一方。無人機群或IADS

• a) 這提出了不同的戰術、理論和難度水平

3. 人類玩家可以控制沖突的任何一方：無人機群或IADS

• a) 這為對手提供了創新的、不可預知的行為。

4. 游戲玩法（DEAD場景）是高度可配置的

• a) 這提出了不同級別的場景復雜性

5. 實時戰略格式強制執行人類決策的及時性，這是問題領域的一個關鍵特征。

6. 每個游戲環節都會捕獲非常豐富的狀態數據集

RTSG的性質也帶來了各種挑戰，例如取消了傳統的回合制游戲。這意味著代理人的決策必須實時發生，從一組不斷變化的環境輸入數據中工作。

1.4.本學位論文的組織結構

本論文分為13章和5個附錄。

第2章討論了任務有效性的概念，以及預測空中飛行器對由先進防空網絡防御的一組地面目標進行大規模突襲結果的分析方法。

第3章描述了為進行這項研究而采取的基于agent的模擬方法。

第4章記錄了用于訓練認知群agent的方法，描述了環境、agent和實體的模擬，并討論了有關基于agent的機器學習和游戲方法的現有文獻。

第5章描述了用于在強化學習過程中提供獎勵的目標函數的設計背景和發展。

第6章描述了用于蜂群單元的運動學模型。

第7章描述了用于防空傳感器和武器的物理學模型。

第8章描述了基本的非認知性蜂群agent的設計，這些agent被用來了解針對各種防空agent的基線任務有效性。

第9章描述了基本防空agent邏輯的設計，這些agent是認知蜂群agent在游戲訓練課程中競爭的對手。

第10章記錄了通過蒙特卡洛分析編制的基本非認知型蜂群agent的統計任務有效性。

第11章記錄了本研究中探索的各種實驗性認知蜂群agent的設計。

第12章記錄了對選定的認知蜂群agent學到的高效戰術的分析和評估。

第13章是論文的結論，總結了主要和次要的發現，并提出了繼續這項工作可能關注的領域。

現代綜合防空系統（IADS）所帶來的日益復雜的反介入區域拒止（A2AD）威脅，加上高端隱形平臺所提供的日益強大的優勢，促使美國空軍高級領導人投資于徹底改變2030年及以后的空中力量。這一新設想的一個突出因素是蜂群武器，其目的是通過用大量低成本、可損耗的航空資產來壓倒國際航空運輸系統，并通過自主能力來解決這一挑戰。這項研究提出了一個框架，按照三個獨立的維度對不同級別的自主能力進行分類，即單獨行動的能力、合作能力和適應能力。使用模擬、集成和建模高級框架（AFSIM）構建了一個虛擬作戰模型，模擬以有人駕駛的穿透式轟炸機和自主巡航導彈群為特征的友軍空襲包與以A2AD角色行動的敵軍IADS之間的交戰。通過使用自主性框架作為設計實驗的基礎，評估了不同水平的自主性對攻擊包性能的影響。對實驗結果的分析揭示了哪些方面和什么級別的自主性對促進這一模擬場景的生存能力和殺傷力最有影響。

1. 引言

1.1 動機和背景

戰爭的技術性質正在迅速發展，人們越來越重視對大量數據的收集、處理和決策。隨著指揮與控制（C2）決策空間的復雜性增加，指揮系統根據現有信息采取行動的速度越來越成為一個限制性因素。具有不同程度的人與系統互動的自主系統為緩解這一不足提供了機會。美國2018年國防戰略（NDS）[18]明確要求國防部（DoD）"廣泛投資于自主性的軍事應用"，作為促進大國競爭優勢的一項關鍵能力。

參與大國競爭的一個自然后果是反介入區域拒止（A2AD）環境在聯合沖突的所有方面擴散。從美國空軍（USAF）的角度來看，現代綜合防空系統（IADS）構成了卓越的A2AD威脅，這嚴重抑制了通過常規手段建立空中優勢的前景[2, 20]。這一挑戰促使部隊結構的優先事項發生了變化，因為將能力集中在相對較少的高端系統中的感知風險越來越大。美國空軍科學和技術戰略[26]設想，數量龐大的低成本、易受攻擊的航空資產將很快發揮曾經由數量有限的高價值資產完成的作用。這種大規模的蜂群的任務規劃和空戰管理（ABM）工作的規模可能很快超過人類的認知能力，這使得它成為非常適合自主性研究和開發的應用領域。

1.2 問題陳述

本研究試圖評估幾種自主巡航導彈群的行為對A2AD環境中藍方（友方）空中性能的影響。具體來說，所研究的A2AD場景考慮了紅方（對手）的IADS被藍方聯網的自主巡航導彈群吸引，以促進穿透式轟炸機的后續打擊。在任務規劃時沒有考慮到的突然出現的威脅，可能會進入該場景以增加紅色IADS的力量。蜂群必須在沒有外部反彈道導彈的幫助下，檢測并應對這些突發威脅以及任何其他對抗性任務參數的變化。A2AD場景的建模是使用模擬、集成和建模高級框架（AFSIM）完成的。

1.3 研究問題

為了解決問題陳述，本研究將對以下問題提供答案：

1.具有自主反彈道導彈能力的巡航導彈蜂群能在多大程度上提高藍方空襲包在A2AD環境下的生存能力（即避免被紅方IADS發現和摧毀的能力）？

2.具有自主反彈道導彈能力的巡航導彈群能在多大程度上提高A2AD環境下藍方空襲包的殺傷力（即探測和摧毀紅方IADS元素的能力）？

1.4 論文的組織

本論文的其余部分包含四章，組織如下：第二章對包括自主性、A2AD環境、基于代理的建模和仿真（ABMS）以及實驗設計（DOE）等主題的參考材料進行了回顧。第三章建立了A2AD場景、AFSIM模型實現和實驗設計的結構，作為本研究的框架。第四章介紹了實驗模擬運行的結果和附帶的分析。最后，第五章討論了從這項研究中得出的結論，以及對未來研究方向的建議。

無人機群可以在海上、陸地、空中甚至太空中使用，從根本上說是一種依賴信息的武器。迄今為止，還沒有任何研究從信息戰的角度來研究無人機群。本文利用開源研究和定性推理，探討了這些蜂群對信息的依賴性以及由此產生的與信息戰領域--電子、網絡、空間和心理--的聯系。總的來說，文章對這一重要的新興技術如何融入更廣泛的國防生態系統提供了見解，并概述了加強相關信息戰能力的實用方法。

關鍵詞：信息戰、無人機群、無人系統、網絡戰、電子戰

無人機群來了。在以色列2021年與加沙的沖突中，該國軍隊成為第一個在戰斗中部署無人機群的國家。在俄羅斯和烏克蘭正在進行的沖突中，俄羅斯部署了卡拉什尼科夫KUB-BLA游蕩彈藥，據說這種彈藥能夠（或將會）形成蜂群。俄羅斯還擁有一種尚未部署的柳葉刀彈藥，具有創造空中雷區以瞄準無人機和其他飛機的潛在能力。

美國及其盟友和對手正在尋求合作性的無人機群技術。這種追求并不奇怪。無人機群在每個沖突領域的每個軍種都有應用，從步兵支援和后勤到核威懾。整個聯合部隊的軍事領導人必須考慮，隨著技術的成熟和進入戰場，無人機群與現有能力和戰爭形式的關系。這些想法應貫穿于未來的概念、采購決策、演習、訓練、計劃和行動，以考慮到友好和敵對的使用。本文研究了一個更大挑戰：無人機群和信息戰。

盡管無人機群可以在陸地、海上、空中甚至太空中行動，但它們從根本上說是依賴信息的武器。每個蜂群的共同點是需要在無人機之間保持穩定的通信聯系，確保信息得到有效和適當的處理。事實上，蜂群是 "能夠協調其行動以完成共同目標的多個無人駕駛系統"。 蜂群的許多獨特優勢也來自于信息共享。

無人機群的優勢來自三個關鍵領域：機群規模、定制化和多樣性。擁有更多傳感器和彈藥的大型機群能力更強，可以進行大規模攻擊；但是，機群必須處理來自更多無人機的輸入。靈活的蜂群可以增加或刪除無人機以滿足指揮官的需要，可以分成較小的群體，從多個方向攻擊或打擊不同的目標，并在增加或刪除無人機時處理信息輸入的變化。多樣化的機群可以納入不同類型的彈藥和傳感器，并允許緊密結合多領域打擊，增加新類型的信息源，并在無人機以不同的速度和不同的環境風險移動時產生協調挑戰。信息失效意味著碰撞的風險和能力的喪失。

這些能力使信息共享所支持的新型戰術成為可能。正如保羅-沙爾寫道："蜂群將是一種更有效的、動態的、反應迅速的戰斗組織模式。"蜂群可以集中火力攻擊目標，也可以分散和重組以反擊。實現這些壯舉需要高水平的穩定通信。

支持技術也依賴于信息。機器視覺--機器的觀察能力--需要大量的數據來訓練算法。感應器無人機使用這些算法來收集和分享關于敵方防御、可能的目標和環境危害的信息。與單個無人機一樣，蜂群作為一個整體或外部控制系統必須處理在現場收集的大量信息。處理速度會影響蜂群的戰場價值，因為較慢的算法速度意味著較慢的決策速度。雖然蜂群可能不包含機器視覺，但隨著蜂群規模的擴大，人類控制者將面臨類似的挑戰。

信息依賴性意味著必須在信息戰的背景下考慮無人機群。根據美國國會研究服務部的說法，美國政府對信息戰沒有一個正式的定義。實踐者通常將信息戰定義為 "使用和管理信息以追求競爭優勢的戰略，包括進攻和防御行動"。這種戰略包括電子戰、網絡戰和心理戰。也包括空間戰，因為位置、導航、時間信息和基于衛星的通信是無人系統的關鍵信息來源。

當然，注意到信息依賴性并不意味著行為者會成功地認識或利用這種依賴性。盡管俄羅斯軍方早已認識到電子戰在對抗無人機方面的重要性，但在烏克蘭沖突期間，軍方似乎在落實這一知識方面遇到了困難。例如，社交媒體上發布的視頻似乎顯示，烏克蘭無人機在沒有俄羅斯電子戰保護的情況下靠近俄羅斯車輛。俄羅斯軍方和其他國家也可能在網絡、太空和心理戰領域努力實施這種知識。

本文研究了無人機群與信息戰四個方面（電子、網絡、空間和心理）的關系，并探討了人工智能（AI）和機器人技術，它們支持其他領域并影響無人機群的信息戰脆弱性。文章最后提出了政策建議。

電子戰

在巴德學院無人機研究中心對反無人機系統的審查中，電子干擾是最受歡迎的反無人機攔截系統。這種受歡迎程度并不令人驚訝；電子干擾代表了一種潛在的廉價、可重復使用的擊敗無人機的方法，不管是否是蜂群。人類必須向無人機提供任務參數、發射決定，有時還必須進行實際控制。中斷蜂群內的控制和信息共享會擾亂無人機。如果通信中斷，人類就不能設定或修改任務，或指揮打擊或發布撤退命令。無人機群更依賴于通信，特別是電磁波譜上的通信。

盡管無人機可以根據簡單的規則創建蜂群，但通信對于復雜的行為來說是必不可少的，特別是在軍事背景下的蜂群，因為戰場上的地形各不相同，戰斗人員的數量和配置也在變化，而且采用了一系列的戰斗戰術。因此，通信對于防止無人機-蜂群的碰撞以及協調運動和攻擊決策是必要的。如果無人機無法溝通，蜂群就不能作為一個統一的單位運作，不能協調搜索目標，也不能分享成功的識別結果。此外，無人機不能協調攻擊，即一些無人機攻擊一個目標，另一些則攻擊另一個目標。沒有通信，無人機群的價值就會喪失。

電子攻擊可以模仿友軍信號，操縱整個蜂群的通信。例如，據報道，2011年，伊朗通過干擾無人機的通信并操縱全球定位系統迫使其在伊朗降落，從而俘獲了一架洛克希德-馬丁公司的RQ-170 "哨兵 "無人機。如果一個國家允許無人機在沒有人類控制的情況下開火（這絕不是肯定的），對手也可以發送信號，表明對手在一個友好的位置，可能會導致蜂群向該位置開火。

蜂群通信架構--因此，破壞或操縱無人機蜂群的方法--在不同的蜂群中是不同的。蜂群通信通常依賴于電磁波--無線電波（例如Wi-Fi）、紅外線和光學--但聲學信號對于水下無人機可能是必要的，因為電磁信號在水下傳播得不好。因此，頻譜管理對于確保蜂群內部和蜂群之間以及任何控制站的信號是不沖突的非常重要。蜂群控制結構要求將信號傳遞給正確的無人機，如果蜂群中的無人機被禁用或破壞，這將是一個挑戰。

信息在整個蜂群中的傳播方式也可能不同，這可能會影響破壞或維持通信的機制。在集中控制的蜂群中，一個領導者可以協調分配給蜂群中每個成員的任務。在分散控制的蜂群中，無人機與離它們最近的無人機溝通，導致出現成群行為。從理論上講，這種行為消除了全球通信的需要。但是，實現分散控制的簡單算法可能不足以應對復雜、動態的軍事環境。

未來的發展可能會減少蜂群對電磁波譜的依賴。新技術根據不同的物理原理提供通信渠道，如量子通信。另外，無人機可以通過stigmergy間接地協調它們的行動。螞蟻等昆蟲會在潛在的食物來源上留下信息素痕跡，而跟隨的螞蟻如果也找到了食物，也會留下它們的信息素。先進的無人機群可以采用類似的方法。

螞蟻為無人機群提供了另一個教訓：角色的多樣性。蟻群中的螞蟻采用專門的角色，最明顯的是在蟻后和工蟻之間。同樣，蜂群可以納入通信無人機，將可用的機載功率用于加強信號，作為交換通信的備用節點，或使用不同的信號類型來發布撤退命令。無人機群還可以混合集中式和分散式的通信方法，以提高復原力。例如，蜂群可以依靠分散式通信，并有一個備用的集中式通信系統來對抗干擾。這種方法將需要大量的技術開發，以防止兩種通信方式之間的沖突。

隨著無人機群越來越自主，來自群外的基于電磁頻譜的信息就越來越少，對人類輸入的需求減少意味著對一些通信渠道的需求減少。然而，這種自主性是有代價的，那就是操縱或破壞自主系統的新機會。

從理論上講，先進的無人機群可以獨立于外部控制，但政策和技術上的挑戰給自主權設置了上限。美國防部目前的政策不允許無人平臺上的半自主武器在通信功能下降的情況下選擇和攻擊目標，也不允許自主武器在沒有有意義的人類輸入的情況下用致命武力攻擊人類。自主的、復雜的戰略決策，如評估目標對整個戰爭結果的價值，如果沒有通用的人工智能，可能是不可能的，而通用人工智能在短期內不太可能出現。因此，在可預見的未來，將需要一些電子通信。電子戰也越來越與網絡戰聯系在一起。

網絡戰

網絡攻擊可能試圖使無人機群失靈、控制、操縱或滲出信息。蜂群必然擁有單個無人機的所有網絡安全漏洞，包括容易受到反認證攻擊（阻止控制器操作無人機）、代碼注入和代碼更改、利用零日漏洞以及數據外流。更多的無人機也意味著有更多的機會來攻擊系統。

網絡攻擊可以通過反認證攻擊或代碼注入或更改來實現無人機控制系統。使人類控制失靈或改變代碼，使無人機引擎或螺旋槳不能動彈，可能會導致蜂群崩潰。墜落的無人機可能與其他無人機或其他友好資產相撞。禁用傳感器可能導致無人機群盲目飛行，導致碰撞或阻止識別對手的防御系統和其他感興趣的目標。作為一個民用例子，研究人員在2015年7月利用網絡漏洞使一輛吉普切諾基?的剎車失靈。限制無人機的移動為對手提供了戰場優勢。更巧妙的是，網絡攻擊可以利用無人機群的信息處理算法。通過提供不正確的數據、重放攻擊（重復或延遲有效的信息傳輸）、注入惡意的代碼或改變現有的代碼來實現對無人機控制和任務分配算法的簡單操縱，可以造成重大破壞。如果操縱使無人機無法檢測到彼此，它們可能會發生碰撞。如果不能檢測到環境危險，可能會導致崩潰，只需輸入舊的視頻或圖像數據，使蜂群不能 "看到"它前面的建筑物。由于錯誤是不可避免的，增加錯誤風險（但不一定導致錯誤）的代碼修改可能會在很長一段時間內沒有被發現。對手引起的錯誤可能會出現在正常的計算機錯誤中。另外，網絡操縱可能會減緩信息處理、決策或物體識別，使蜂群更容易受到反蜂群防御的影響。算法破壞甚至可能發生在生產過程中。

機器學習和相關技術的進步使對手能夠創建和傳播高度復雜的假圖像和視頻，或利用網絡滲透將其注入數據收集中。假數據可能導致圖像和視頻分析軟件得出錯誤的結論，錯過威脅，或將非戰斗人員作為目標。如果在多個無人系統中使用相同的軟件，對手可能會造成大規模傷害。

最重要的是，對手可以通過改變控制算法的代碼或提供不正確的數據，使無人機群認為一個友好的目標是一個對手，從而將無人機群的能力轉為自己的利益。另外，敵方可以命令蜂群離開受威脅的區域或進入敵方的火力范圍。對手也可能使蜂群安全地進行收集和研究，以獲得關于蜂群能力的獨特情報。對網絡操縱的脆弱性和自主性水平是相互關聯的。

更多的自主性意味著更復雜的計算系統，有更多的利用機會和更大的錯誤風險。具有自主導航、運動或瞄準系統的無人機可以在沒有人類控制的情況下運行，并可以被操縱。同樣，對于更大的、異質的蜂群來說，協調可能更加困難，這提高了災難性失敗的風險。識別滲透在大型蜂群中也更具挑戰性，因為對手可能只攻擊蜂群中的一架無人機。

最后，對手可以通過訪問無人機之間或無人機與控制站之間的通信鏈路或無人機本身的內部控制系統的軟件和固件，尋求從蜂群中滲出數據。這些策略可以讓對手收集關于蜂群位置和活動的情報，以改善防御，從預期的攻擊區域撤退，或酌情準備反措施。通過更好地了解使多架無人機以蜂群形式運作的算法和程序，數據滲出也可能促成更多的破壞性行動。這種理解也將更好地使行動者能夠創建他們自己的蜂群。

空間戰

無人機群通常依靠空間資產進行地理定位，而在地平線上行動的無人機群需要空間資產進行指揮和控制。如果衛星被禁用或摧毀，蜂群可能無法有效運作，或者根本無法運作。然而，最近的技術發展表明，隨著時間的推移，空間領域的依賴性可能會降低，而且信息戰的最有可能的層面不再是無人機群的要求。

許多無人機群依靠全球導航衛星系統（GNSS）來引導它們，GNSS航點可用于定義所遵循的路徑或要避免的區域，識別感興趣的目標（如用于情報收集的對手設施的位置），并引導機群返回發射位置。衛星也可以作為指揮和控制信息的中繼站。

目前，無人機群在相對較短的距離內運行，沒有必要進行衛星通信。隨著技術的發展，無人機群可能在更遠的距離上運行，這些更遠的距離可能需要基于衛星的通信來更新任務目標，給予許可，或提供其他命令。在未來，蜂群中無人機之間的通信甚至可能需要空間資產來覆蓋長距離。

停用或摧毀衛星將使依賴衛星進行地理定位或指揮命令的蜂群無法有效運作。無人機將變得無效，并開始徘徊而不知道該做什么或去哪里。在一個敵對軍事力量主要依賴無人系統的世界里，在大范圍內禁用地理定位可能被證明是毀滅性的。

技術的進步可能減少或可能減輕基于空間的風險。蜂群可以使用外部的全球定位系統節點來幫助定位。一個研究小組使用與全球定位系統相連的浮標，讓水下無人機在不直接進入該系統的情況下定位其位置。一個類似的概念可以通過使用從已知位置（如支持車輛）傳輸的信號來幫助地面或空中車輛進行地理定位。另外，新的導航概念可能會消除對全球導航衛星系統的需求，盡管這些概念在軍事上的成功程度還不清楚。與電子戰一樣，更多的無人機自主性降低了對外部、天基信號的需求。

心理戰

無人機群與心理戰的關系最小。但可能用于傳播宣傳小冊子是個例外，然而，與現有的宣傳手段相比，蜂群似乎沒有什么有意義的優勢。然而，無人機群和更廣泛的自主武器可能會成為錯誤信息、虛假信息和惡意信息的對象，因為全球和公共規范圍繞著機群和自主武器的使用形成。由于擔心對平民的風險和放棄人類控制的道德問題，越來越多的運動正在尋求禁止自主武器。越來越多的人支持這一運動，包括在一些北約成員國。例如，根據2019年1月的益普索民意調查，%的德國人反對使用自主武器。同樣，由于大規模傷亡的可能性和目前機器視覺系統的脆性，武裝的、完全自主的蜂群可能會帶來類似于傳統大規模殺傷性武器的心理影響和風險。"大規模殺傷性武器 "一詞帶有強烈的規范意義，圍繞其使用和擴散的污名。

無論這些公眾運動是否轉化為全球政策的變化，它們都可能為戰略信息行動創造機會，以播種分裂。例如，行為者可能會放大關于使用蜂群和自主武器的說法，以鼓勵內部和伙伴國家反對戰爭努力。反之，行為者可能會對他人進行虛假指控，以達到同樣的效果。核實自主武器是否真正自主的挑戰使得真相與虛構難以區分。無人機群的自主性可能更容易證明，因為一個人有可能控制一個由幾十架無人機組成的小群，但沒有人能夠合理地控制幾千架無人機。駁斥關于無人機群自主使用的錯誤說法則要難得多。

人工智能和機器人技術

人工智能和機器人技術的進步是無人機群所有方面的基礎，并影響到對信息戰的脆弱性和復原力。這些技術的改進可能會導致更好的瞄準算法、蜂群任務分配算法和更大、更復雜的蜂群，也會影響可能被蜂群使用或對抗的電子戰、網絡戰和空間戰系統。在戰場上更多地使用人工智能和機器人技術也可能為心理戰創造更多機會。

機器人和人工智能可以改善進攻性電子戰和網絡戰能力。機器學習可以加強電子戰的目標定位，創造更有效和自動化的網絡攻擊。例如，機器學習可以實現更好的頻譜和功率分配、網絡釣魚檢測、網絡入侵檢測和其他活動。事實上，據報道，中國人民解放軍戰略支援部隊正在將機器學習與網絡戰和電子戰相結合。此外，機器學習的進步可以使用戶通過網絡手段向友好或敵對的數據集添加更好的深度假象。研究人員也在探索使用機器人作為電子攻擊和網絡攻擊的平臺。

人工智能的進步也有可能改善電子、網絡和空間對抗措施。基于人工智能的網絡防御技術為網絡入侵檢測提供了巨大的好處，包括提高準確性、自動響應和吞吐量。另外，機器人系統可以被用來在其他系統退化或被破壞的地方形成一個臨時的通信網絡。例如，Swarm Technologies的SpaceBEE衛星為互聯網連接的設備形成了通信網絡。單個或多個機器人可以作為中間人，支持穩定的通信。

機器人系統非常適合太空戰；它們不需要維持生命的設備，這使它們的成本更低。天基機器人可以用來攻擊對手的衛星或收集信息。多個天基機器人可以操縱空間碎片進入軌道，以打擊對手的衛星或發動分布式的協調攻擊。當然，天基蜂群可能有不同于地面蜂群的技術挑戰，特別是成功的移動和協調。

戰場上更多的人工智能和機器人意味著有更多的機會指責對手違反新生的自主武器規范，因此，有更多的機會發動心理戰。人工智能的改進可能會抵消這種擔憂的一部分。活動家們的一個擔憂是，眾所周知，機器學習是很脆弱的，因為訓練數據可能是有偏見的或不完整的。加強測試和評估、合成數據和數據共享可能會減少風險，并提供反信息的機會。如果不仔細檢查訓練數據，就很難判斷機器學習系統有多強大，甚至不可能。敵人可能會謊稱機器學習系統未經測試且設計不良，導致平民面臨高風險，而反駁這種說法將非常困難，甚至不可能。因此，廣泛部署這些系統可能會導致對違反戰爭法的指控增加。

政策建議

無人機群對信息戰的依賴對軍方的成功行動有幾個影響。

對無人機群和信息戰之間的關系進行更深入的研究是必要的，應該探索信息互動的技術特征，信息環境如何影響戰術使用，以及戰術使用如何影響作戰和戰略環境。一些研究可以進行建模和模擬，以評估不同的無人機群配置對信息攻擊的復原力。模擬和戰爭游戲可以探索無人機群在特定信息相關角色（如電子攻擊）或作為反衛星武器的相對價值。

分析的重點應該是信息競爭在不同類型的沖突中如何變化（同行對同行，同行對近同行，以及不對稱），不同形式的通信對電子攻擊的彈性和無人機群如何適應更廣泛的頻譜分配，以及納入無人機群的新概念以及它們如何與信息戰互動。

友好無人機群的研究和開發必須包括對信息攻擊的加固。蜂群內的通信渠道、信息處理系統以及較遠距離的指揮和控制系統都必須得到保護。某些系統（如物體探測算法）將不針對蜂群。一些有希望的信息加固研究已經開始，如國防高級研究計劃局關于可在GNSS否認的環境中操作的蜂群的工作。無人機群的加固程度應取決于任務以及機群可能面臨的基于信息的攻擊的可能性和類型。

美國還應該對各軍種的信息戰能力進行全面審查。有跡象表明，美國空軍和美國陸軍面臨著電子戰的挑戰，盡管美國海軍沒有。美國陸軍卓越網絡中心的指揮官約翰-莫里森少將直言不諱地說："當涉及到電子戰時，我們的武器不夠用。我們被同行和接近同行的競爭者所淘汰。"最近的報告也描繪了軍事網絡安全的負面形象。2018年10月政府問責局的一份報告 "發現從2012年到2017年，[國防部]測試人員經常在幾乎所有正在開發的武器系統中發現關鍵任務的網絡漏洞。"國防部在招募網絡戰士方面的困難以及硅谷和該部門之間日益擴大的分歧加劇了這一挑戰。 美國在太空也面臨越來越多的反對。國防情報局最近的一份非機密報告發現如下。

• 俄羅斯等的軍事理論表明，他們認為空間對現代戰爭很重要，并將反空間能力視為降低美國和盟國軍事效力的一種手段。俄羅斯等都發展了強大和有能力的空間服務，包括天基情報、監視和偵察......。俄羅斯等都在發展干擾和網絡空間能力、定向能武器、在軌能力和地基反衛星導彈，可以實現一系列可逆轉到不可逆的效果。

該審查應評估軍事信息戰的真實狀況及其與對手發展的一致性，確定改善信息戰能力和組織的具體建議，并為國防工業和知識分子提供一套非保密的建議和指導，說明他們的努力如何能夠支持更廣泛的信息戰活動。

根據審查結果，美國軍方將能夠在研究和發展進攻性信息戰能力（例如，電子干擾和進攻性網絡武器）方面進行有針對性的投資，以擾亂、操縱或以其他方式擊敗可能被用來對付美國軍隊的對手無人機群。這種投資也將有利于未來戰爭的其他方面--從對抗無人系統和依賴信息的戰爭概念到破壞敵方的供應鏈。

相關的能力應該在組織上進行整合，機器人技術、電子戰、網絡戰和太空戰的發展應該為無人機群的獲取、研究和開發、戰爭游戲、概念和理論發展以及相關培訓提供參考。由于無人機群的信息挑戰對每個軍種都是一樣的，因此應盡可能在聯合層面開展活動。更好地整合信息領域的各個組成部分對非蜂群無人系統也是有用的，因為本文的許多分析也適用于它們。

對敵方無人機群和相關信息戰方面的情報收集也很重要。針對無人機群技術操作的情報收集將幫助軍方了解如何操縱或破壞對手的無人機群，并確定秘密行動的機會，如毒害用于機器視覺算法的數據收集。其他明顯的情報收集目標是結合信息戰能力的對手組織（例如，中國人民解放軍的戰略支援部隊）。收集到的信息將有助于軍方了解可能針對美國和戰略伙伴無人機群部署的能力。

在部署無人機群之前，未來的指揮官應評估戰場上的信息戰情況，以告知將使用的機群類型及其組成。例如，指揮官可以包括更多的通信無人機以提高生存能力。應該建立培訓、演習和戰爭游戲，以幫助指揮官發展和行使這種判斷。此外，將信息戰要素納入更廣泛的戰備和訓練活動中，將使指揮官了解失去對信息環境控制的挑戰。指揮官還可以考慮部署反電子戰武器，以支持無人機群在被拒絕的環境中使用。

如果美軍尋求大量使用無人機群，它還必須計劃減輕由此產生的心理戰風險，并采取措施使這些行動更加透明，確保適當的人力控制，前提是這種透明不會給對手帶來好處。例如，美國可以通過將國防部指令3000.09 "武器系統的自主性"下的現有限制變成具有約束力的法律，或通過關于自主武器能力的新的透明度政策，對自主武器采取更有力的限制。這些限制可以伴隨著昂貴的承諾，如投資于自主武器的核查措施。

結論

與其他任何武器系統相比，無人機群更依賴于信息。幾乎每一種與蜂群有關的能力都需要掌握信息流，使蜂群規模擴大，采取復雜的行為，并同時在多個領域運作。然而，這些優勢也構成了一個重要的弱點。癱瘓、破壞或操縱蜂群通信、信息處理和地理定位可以使蜂群喪失能力或被打敗。

沒有任何軍事技術存在于真空中。軍事是一個高度復雜的系統，許多技術領域是相互依存的。高級領導人必須考慮新技術在更廣泛的軍事生態系統中的作用，因為近視和失敗是快速的朋友。

扎卡里-卡倫伯恩

扎卡里-卡倫伯恩是沙爾政策與政府學院的政策研究員，是美國國家恐怖主義與反恐對策研究聯合會非常規武器與技術項目的研究成員，是ABS集團的高級顧問，并被正式宣布為美國軍隊的 "瘋狂科學家"。他是自主武器、無人機群、大規模殺傷性武器和涉及大規模殺傷性武器的恐怖主義方面出版物的作者。

斯考克羅夫特戰略與安全中心致力于制定可持續的、無黨派的戰略，以應對美國及其盟友和合作伙伴面臨的最重要的安全挑戰。該中心紀念布倫特-斯考克羅夫特將軍，并體現了他對安全事業的無黨派承諾的精神，支持美國在與盟國和合作伙伴的合作中發揮領導作用，并致力于對下一代領導人的指導。

報告總結

本報告研究了通常被稱為商業 "小衛星革命 "和美國國家安全之間的關系。本報告探討了通常被稱為商業“小衛星革命”與美國國家安全之間的關系。這種關系很復雜，有很多方面，其中最重要的是組織行為、政府對商業市場缺乏了解、過時的制度流程以及不愿或無法適應不斷變化的環境的國防機構。可能值得注意的是，這些相同的問題領域中有幾個導致了2001年9月11日的大災難。這并不是說一個 "太空珍珠港 "事件迫在眉睫。然而，對空間系統的威脅將與美國保持空間優勢的能力退化成比例地增加；也就是說，確保安全和有保障地進入空間的能力在下降。

如果美國要保持空間優勢，它將需要對其與商業航天工業的多維關系作出實質性的文化、理論和行動改變。這是因為，在未來十年左右，商業空間活動將使運行中的衛星數量增加近整整一個數量級，主要是通過開發小型衛星。隨著衛星數量的增長，遙感、通信、數據處理和在軌運行的能力也會增強。一個新的空間生態系統正在形成，對世界的安全和經濟發展有著深刻的影響。商業航天公司將數以千計--即將數以萬計--的衛星送入軌道為美國的太空安全以及部署的武裝部隊帶來獨特的挑戰。某些軌道的擁擠程度將增加，對通信帶寬的競爭，新類型的空間戰，增加透明度，以及不斷變化的威脅模式。在這種不斷變化的環境中競爭，將要求美國對長期建立的國防采購作出重大改變。

主要結論

本報告探討了決定空間領域未來的趨勢和技術發展。在此過程中，它得出了六個關鍵結論：

• 1.美國極有可能在未來十年內在空間優勢方面輸給中國。
• 2.國防部（DoD）和情報界（IC）正試圖利用小衛星革命的優勢。IC正越來越多地投資于商業小衛星數據，以提高收集能力并提供軍事支持。
• 3.國防部一般不會對空間服務采取 "首先購買商業（buy commercial first）"的做法。相反，有一種既定的文化，無視立法規定的 "商業優先 "任務，而且這種行為已經變得越來越不利于國家安全利益。在過去十年中，這種消極的文化已經侵蝕了美國的空間優勢，并將繼續下去，因為世界正朝著快速開發和部署低成本的商業空間系統發展。
• 4.迄今為止，沒有任何商業小衛星服務在沒有政府支持的情況下證明自己是可行的。然而，這一行業的發展將極大地影響美國的國家安全。
• 5.國防部的采購流程旨在減少風險，因此，對高速商業空間環境的準備不足。國防部高級領導人正在努力加快小型衛星和相關技術的采購進程。到目前為止，結果是有好有壞。
• 6.美國商務部（DoC）空間商業辦公室（OSC）去年在執行其空間交通管理（STM）和在軌任務授權的責任方面沒有取得什么進展。作為國家海洋和大氣管理局（NOAA）的下屬機構，該辦公室無法在有效執行其任務所需的水平上發揮作用。

主要建議

以下關鍵建議涉及美國的空間政策、監管環境、與美國盟友的協調和合作以及對商業空間產業的支持等領域。這些建議有相同的目標：加強全球空間安全和推進美國商業空間產業。推進美國商業航天工業是保持全球空間領導地位的一個關鍵組成部分，并確保空間系統的安全和保障以及國家安全。

• 1.美國國會和政府必須進行嚴格的監督，以確保國防部和IC組織執行 "首先購買商業（buy commercial first）"的政策（包括他們自己）。
• 2.美國商務部長應將國防部空間商業辦公室從NOAA之下移出。OSC最近擴大了對STM和在軌任務的責任，使其不適合于一個專注于海洋學和大氣管理的實體。NOAA中的OSC也不適合進行必要的機構間和國際協調。
• 3.增加美國各種空間系統的復原力，需要國防部利用商業系統，包括擴散的衛星結構和響應的空間發射能力，在所有級別的軌道和不同的有效載荷，并且考慮從盟國和商業供應商購買數據。
• 4.美國國會應指示國防部和國家情報總監辦公室(ODNI) 進行一項研究，以確定可通過商業空間完成的國家安全任務。然后，國會應該為這些商業服務撥出專用資金。這一行動將迫使向商業空間服務過渡，確保為商業小衛星開發提供穩定資金，并通過競爭推動空間創新。
• 5.美國國土安全部（DHS）應該進行一項研究，以確定空間系統是否應該被列為國家關鍵基礎設施部門之一。如果是這樣，國會應該指定空間系統為關鍵基礎設施，由商務部作為具體負責機構。
• 6.美國國務院、國防部空間政策辦公室和商務部應當加強空間外交努力，以建立全球空間行為規范為目標。