专栏名称: 战略前沿技术
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译文|实现联合作战:机遇和挑战

战略前沿技术  · 公众号  · 军事  · 2024-08-13 21:09

正文

  

 

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来源:信息安全与通信保密杂志社

作者:Cismag




摘 要:2023 年 11 月 19 日,美国国防工业协会新兴技术研究所发布报告《实现联合作战:机遇和挑战》。基于 2022 年美国国防工业协会新兴技术研究所举办的 4 次关于联合作战概念的研讨,分析了联合作战概念的 4 个战略要务——联合全域指挥控制、联合火力、对抗性后勤、信息优势,包括每个战略要务要实现的目标、相关技术和困难等,并给出了实现联合作战概念愿景的 10 条建议。同时,指出美国国防部需要解决烟囱式系统和预算编制流程问题来推进各军种的跨域作战能力建设和技术装备适配。

0 引言


       


为便于跨军种和跨域的通信和作战,应对大国竞争时代下各国增强的军事能力和现代化,美国转变其原本的作战方式,提出了“联合作战概念”,为联合部队在所有作战域协同作战提供了一种总体方法,以适应不断变化的环境,促进美国国防部和各军种的现代化。联合作战概念通过为武装部队提供一个共同的目标来指导整个国防部的作战、活动和投资,也旨在告知国防部跨行业和跨机构的合作伙伴如何支持联合作战工作。

联合作战概念源自美国国防部此前发布的一系列愿景,包括联合愿景 2010(1996 年)、联合作战顶层概念 2.0(2005 年)以及联合作战顶层文件——联合部队 2020(2012 年)。联合作战概念和之前美国国防部提出的联合作战的主要区别在于新兴技术,比如美国国防部混合云环境等,这可能会促进美国真正实现其联合目标。

1  联合作战概念简介


       


美国最新的作战需求是建立一支与盟友和合作伙伴联合的军事部队,能够有效地指挥、控制和通信,协调跨军种集成火力,快速将信息融合为决策优势,并在对抗环境中为部队提供补给。这引出联合作战概念的 4 项战略要务:联合全域指挥控制、联合火力、对抗性后勤、信息优势。前美参谋长联席会议主席马克·米利将军曾提出联合作战概念的 7 个关键原则:综合化的联合部队、扩展机动、脉冲式作战、综合指挥与敏捷控制、全球火力、信息优势和弹性后勤。联合作战概念的 4 项战略要务与这7 项关键原则一致,旨在影响各军种的部队设计和发展,目的不是集中所有资产,而是使对手的目标复杂化。

(1)联合全域指挥控制。美国国防部想要通过联合全域指挥控制将所有战斗云完全连接起来,在任何时间、任何地点都可以访问任何信息;将所有数据整合起来,利用全域的指挥和控制,找到最正确的数据并能迅速采取行动。

(2)联合火力。联合火力是指能够利用所有域和所有军种的火力。目标是在单一指挥结构下同时采取行动,允许美军部队和火力集中攻击,然后迅速分散,从而免遭所有域内敌人的远程火力攻击。

(3)对抗性后勤。印太地区的弹性后勤需要以崭新的和创造性的方式向前线运输燃料或者补给品。美国运输司令部和空军正在研究“火箭和太空轨道”,以使大型货船进出战场,但同时也面临缺乏足够的防守力量、水面舰队易受到远程精确打击、对抗性电磁环境中通信受限等问题。

(4)信息优势。信息优势是其他 3 项战略要务的基础,通过技术系统、认知过程和心理影响利用信息获得暂时的优势,实现对竞争对手的战术、战役和战略优势。

2  联合全域指挥控制


       


联合全域指挥控制的目标是通过传感器、通信网络和指挥决策系统的融合,在陆、海、空、天、网各作战平台与武器系统及国防和情报机构之间共享战场态势感知数据,确保针对威胁做出最有效、最致命的响应,将美军的“联合能力”提升到新的水平。其核心是建立一个基于云的战场物联网,运用人工智能和机器学习技术,以远远超出目前所能达到的速度和精度,融合来自传感器和其他来源的大量数据,利用各个域的能力及与任务合作伙伴的协作,在竞争和冲突中夺取信息优势,掌握战场主动权。联合全域指挥控制的要点在于“正确的传感器和正确的射手”,即将正确的数据传递给决策者,然后再传递给射手,而不是所有的数据都移动到每个地方。

联合全域指挥控制的主要问题在于各军种、域的网络之间的互联互通、互操作以及数据的同步。联合全域指挥控制的同步包括:强对抗环境中的弹性、跨域的军种间的互操作性、与国际伙伴的互操作性、现代先进平台和传统平台之间的互操作性。

为了实现联合全域指挥控制构想,美国国防部需要继续完善多项技术,并采用特定的采办策略,将联合全域指挥控制视为一个快速适应的敏捷软件开发系统,同时采取并行的数字采办系统,更好地适应联合全域指挥控制的发展速度。具体来看,要继续完善的多项技术包括:

(1)现代软件开发程序。为了取得成功,联合全域指挥控制的设计必须能够在几天或更短的时间内实现快速软件更新。因此,联合全域指挥控制的成功实施需要专业的编码人员和维护人员来更新系统。此外,也需要编码器和接口之外的认证传输路线。软件需要分阶段推出,不断迭代,不断增强功能。联合全域指挥控制的初始版本可能只是一个具有有限节点的网络系统。随着系统的发展,必须添加新的传感器和数据处理算法。

(2)开放式系统架构和数字工程。联合全域指挥控制不会是静态的,因此用于开发和实施联合全域指挥控制的架构必须能够适应快速更新的技术。也就是说,联合全域指挥控制的系统架构必须是完全开放的,具备兼容性,具有数字骨干网。

(3)人工智能 / 机器学习。联合全域指挥控制是一个辅助决策的工具。通过数据融合和识别模式,访问各个节点的数据,根据“正确”的解决方案选择有意义的数据,通过分析算法融合、处理大量数据,支持指挥官的决策过程。

(4)人机协同技术。一方面,通过人机协同技术确保作战人员在正确时间、正确层次上做出正确决策,以提高对数据的理解和分析效率。目标是构建一个系统,使情报分析人员可以与基于人工智能 / 机器学习的机器交互,从数据及其分析结果中学习新的见解。人机协作将直接解决分析师目前 80% 的时间用于搜索数据、20% 的时间用于理解数据的困难。另一方面,有人和无人系统的组合使用将是未来作战的关键组成部分。计算机处理、数据链路、软件编程和自主性的改进可以将有人和无人系统相结合,以增强海军和空军的力量,实现任务目标。

(5)5G 和“未来 G”无线技术。5G,特别是“未来 G”无线技术,是一种可以减少卫星通信链路延迟的潜在解决方案,有助于实现联合全域指挥控制。5G 提供了高数据容量和低延迟,还具有先进的动态频谱共享功能,能够在电磁频谱变得拥挤时允许多个用户在同一频段上工作。“未来 G”的一个重点是控制权。5G的国际标准主要由中国制定;美国需要鼓励美国和盟国人员参与“未来 G”的规则制定过程,并为其提供资源,以获取“未来 G”的控制权。虽然美国的商业标准可能无法完全转化为军事用途,但美国国防部可以利用工业界在无线电频率和信号处理方面进行的商业研究和开发投资,从而获得优势。

(6)全联网指挥控制通信(Fully Networked Command, Communication and Control,FNC3)。FNC3 代表了“联合全域指挥控制的中长期愿景”,因为它专注于为未来的作战网络开发弹性和多样化的通信路径,旨在实现国防部所有战术和战略资产(包括现代和传统系统)之间的可靠通信。FNC3 中有 4 项关键任务需要解决:受保护射频超视距通信、多用户 / 多点高速激光通信、与水下设备的通信、与联盟伙伴的通信。

联合全域指挥控制面临的问题包括:各个军种深层次的文化融合、预算和资金等资源的分配、竞争对手影响美国通信的电子战能力、不同级别的数据安全性、虚假信息或错误数据对决策的影响。

3  联合火力


       


联合火力是指两个或多个作战单位为实现共同目标而进行协同作战的过程中形成的火力。即在不浪费弹药的情况下,整合战区范围里的火力,达到最佳的作战效果。联合火力针对的对象包括敌方的攻击、敌方的领导层、基础设施、工业设备等。协同对于成功的联合火力作战至关重要,需要在时间和空间上整合情报、空中作战、地面作战、海上作战和后勤。推动实现联合火力的关键技术因素包括:

(1)联合指挥控制和通信。联合全域指挥控制也是联合火力的基本推动者,一旦武器-目标配对完成,就必须通过安全的通信链路将这些信息同步给射手。在导弹有主要目标和次要目标的任务中,整个行动过程中的可靠通信往往至关重要。根据美国武装部队通信与电子协会上的报道,印太地区司令部官员预计,联合火力网络(Joint Fires Network,JFN)的初始原型于 2023 年 12 月准备就绪,将在 2024 年夏季开始试验第二次迭代原型。

(2)抗干扰末端导引头和途中通信。对于正在对抗移动目标的远程武器,武器和提供目标更新数据的传感器之间具有弹性超视距连接的需求变得更加重要。

(3)及时的目标获取及与规划单元通信。为在短时间内对敌人的装备进行定位,美国需要足够的空中和太空(可能还包括地面和水下)平台和传感器,以便确定目标何时出现、将目标数据传递给目标定位单元,并在几分钟内开火。

(4)基于人工智能的自动规划工具。主要考虑两个方面:一是要考虑战区内所有可用的弹药,根据目标的轻重缓急,将目标与最佳弹药配对,以最大限度地提高成功概率,同时不在同一目标上消耗多发子弹;二是协调以不同速度和不同距离行进的弹药和复杂的多目标打击,用专门的算法来优化火力,帮助指挥官计划和执行任务。

(5)近实时的战斗损伤评估。由于弹药有限,大多数联合火力都是视距外的,因此需要进行战斗损伤评估。当目标在几百英里外时,必须有一个能够安全收集所有必要信息的传感器。

(6)制造业。美国和盟国缺乏关键弹药,需要提高迅速补充弹药库存的工业能力。通过投入资金将现有的工厂改造成现代化的制造设施,使流程变得更加自动化和高效,理论上也将有更大的产能。

联合火力面临的挑战包括技术挑战和文化挑战。在弹药库存和工业能力有限的情况下,美国必须从中长期来看正确的弹药是哪些,以及如何高效地使用这些弹药以实现目标。

4  对抗性后勤


       


对抗性后勤系统由盟友、合作伙伴和工业界共同组成,以确保军事部门具备所需的能力。其目标是有多个据点来维持部队行动,避免集中部署补给。为应对对抗性后勤的挑战,需要维护好美国与其盟友及合作伙伴的关系,利用与商业公司、盟友和合作伙伴的重要关系来实现弹性后勤。对抗性后勤的重点是如何在后勤、计划和作战方面建立灵活性,以确保战争期间作战人员装备充足。推动实现对抗性后勤的技术因素包括:

(1)改善空中和地勤人员间的连接。空中机动司令部司令表示,改善空中和地勤人员间的连接是空军为准备跨太平洋作战所能做出的最佳努力。需要自动化工具来训练规划者对意外做出反应,包括:强化指挥关系,防止在作战中浪费精力;利用超视距通信来加强指挥和控制;提高空军在陌生地区快速为联合部队服务的能力。

(2)联合全域指挥控制或者其他有保障的通信网络。需要对与对抗性后勤相关的信息进行不断分析和更新,以便对物资位置的理解保持一致。

(3)优化运输计划的决策辅助工具。针对运输足量但不过量的平衡问题,可以利用多维系统统筹数据来对后勤进行动态规划,然后利用先进的数据分析(包括人工智能算法)对系统进行优化。

(4)无人系统。无人系统将在往交战区内运输物资方面发挥重要作用。美国国防部可以使用廉价平台实施消耗战,在没有人员流失威胁的情况下,确保可持续地作战。

(5)电子战(防御和进攻)。在电磁环境日益激烈的情况下,需要快速改变用于传输数据的频率和波形来隐藏信息,因此要增强抗干扰能力,形成在所有频率上都能最大限度提高吞吐量的通信模式。

(6)增材制造。确保军需的弹药、部件和材料能够提供给印太部队。例如,提供一些可以快速组装的部件,以在装备发生损毁的时候组建新的武器,也包括快速跑道的建立和维修。

5  信息优势


       


信息优势是联合作战概念中最模糊但最重要的一个方面,特别是考虑到降级和破坏是未来战争的独有特征,在此背景下,决策的速度和信息的准确性成为军队获取战术和战略优势的最大变量。信息优势取决于这样的能力:从各种信息源和方式中(包括人力情报、信号情报等)获取和访问数据,并将数据融合成一个图像,应用先进的数据分析和人工智能 / 机器学习技术,支持指挥官及时且准确地做出决策。信息优势的基础是指挥官、下属及合作伙伴和盟友之间的信息共享、融合和呈现,还包括指挥和控制,特别是通信和传输数据的能力。信息优势是作战部队与其传感器相互连接的结果,致力于将正确的信息跨多个军种传递到正确的作战人员手中,继而通过优先的决策节奏获得领先对手的暂时优势。

信息优势根本上是为了解决作战问题,核心驱动因素是互操作的需求,是联合全域指挥控制、联合火力和对抗性后勤的基础。推动实现信息优势的技术因素包括:

(1)增强的传感器处理。为了防止信息过载,关键是不传输多余的未经处理的数据。为此,需要快速分析传感器的数据,并将不必要的数据丢弃在本地,减少数据传输所需的带宽,降低数据分析的复杂性,继而将可用数据转换为可用信息。

(2)无处不在的信息访问。“星链”在乌克兰战场上成为乌方的通信骨干,这可以为美国未来的作战提供参考。美国太空发展局的扩散型作战人员太空架构的“传输层”可以为各种作战平台提供弹性、低时延的军事数据和连接性。美国国防部也在致力于对 GPS 系统进行现代化升级。不同作战域的技术的同步将为作战人员提供弹性和替代选择,以获取执行不同任务所需的信息。

(3)人工信息 / 决策辅助工具的按需使用。在拥有众多可用数据的同时,作战部队需要使用人工智能 / 机器学习工具开发决策辅助工具,区分有效和无效信息。这一过程将从传感器端开始,嵌入式处理器将识别收集到的信息的潜在意义,减少传递的数据总量。这还需要改变软件更新的方式,建立快速构建软件的能力。此外,信息信任是信息优势的一个重要特征。当信息和指挥系统降级时,将控制权下放到较低级别可以使决策更加迅速,而无法信任信息系统将使多域能力无法得到充分发挥。因此,需要解决分散的指挥系统容易受到电磁频谱干扰和威胁的问题。而由人工指挥和人工智能控制的分布式有人和无人协同系统将有助于美军进行更多样化的作战。

(4)自动目标识别。战区中传感器模式的多样化,加大了分析人员区分目标信号和背景噪声的挑战。因此,需要利用人工智能 / 机器学习算法,增强自动目标识别能力。

(5)社交网络分析。社交媒体用户众多,并在支持军事信息作战中发挥越来越重要的作用。因此,要开发社交网络分析能力,对社交网络进行节点分析,了解谁是“影响者”,以及他们将对民众和军队的意志产生何种影响;了解社交媒体环境,从而深层次了解作战态势和作战空间。

(6)商业云服务。云计算作为一种能力使美国国防部能够以前所未有的速度跨机构和安全级别移动数据。美国国防部通过联合作战云能力来获得商业云能力和服务,顺利进行数据交换;云通过跨安全级别及统筹联盟伙伴的协作和互操作性来共享信息。

(7)信息安全。网络安全是保护关键数据免受干扰和破坏的关键。信息安全活动需要保护作战和工业基础数据、服务网络及相关的武器系统。美国国防部正利用现代密码学和量子弹性密码学来应对这方面的问题。此外,2022 年11 月,美国国防部发布《零信任战略》,提出国防部在 2027 财年之前将采取的 4 个战略目标,以确保国防部的数据安全。2021 年 11 月,美国国防部发布“网络安全成熟度模型认证”的2.0 版本,旨在确保国防承包商符合当前保护敏感国防信息的安全要求,增强美国国防工业基础网络安全性。

总结来看,有几个突出的技术元素是联合作战概念通用且重要的推动因素:最重要的是开发人工智能 / 机器学习工具,以简化边缘决策,提供访问大量数据、快速处理数据并辅助决策的能力。此外,频谱优势是 4 项战略要务取得成功的根本因素,通过微处理器设备提高感知和处理数据的能力,减少不必要的数据分发,传感器融合将使盟友和合作伙伴更快做出决定,从而获取战术优势。另外,开放式系统架构和数字工程,将使系统升级更加迅速有效。

6  建 议


       


为了实现联合作战概念,推动发展新兴技术、加快采用新能力、满足具体的作战需求,报告提出了 10 项建议:

(1)发布一个非机密版本的联合作战概念。让工业界更好地理解美国国防部的作战挑战,更有效地满足国防部需求。

(2)将美国国防部和情报机构的天基资产整合到作战人员的决策网络中,提供实时访问,减少不必要的数据分发,加快决策速度。

(3)投资建模与仿真工具,以支持下一代解决方案的开发、集成和转化,加速先进技术向快速部署和记录程序的转变,增加技术投入到现实和未来的成本。

(4)增加采用模块化开放式系统架构、数字化物资管理和数字工程实践,使系统升级更加迅速和有效。

(5)将联合演习和资金挂钩。在模拟竞争环境中扩大新技术实验,在联合演习期间试验新技术时,策划下一财年资金预算作为支持;推动各军种将重点放在联合能力上。

(6)预先部署兵力和物资,提高美军的机动性和可持续性,预先定位关键项目,缩短交货时间,减少对外供应的依赖。

(7)指派一个军种负责太平洋战区内的运力。战区内的运力不属于美国运输司令部的职能,美国国防部应明确如何满足战区内运力的需求。

(8)与东南亚合作伙伴达成后勤和作战需求基地协议,发展可靠基地和后勤节点网络,维持前沿部署点的设备和人员,建立第一岛链内的作战弹性。

(9)持续采购关键弹药。持续的采购可以向工业界发出增加关键精确制导弹药产量的强烈信号。

(10)制订计划支持先进技术开发,包括负责组织、资金需求、过渡计划和开发或利用先进技术的优先事项,确保研发资金得到充分利用,以实现联合作战概念。

7  结 语


       


4 个战略要务——联合全域指挥控制、联合火力、对抗性后勤和信息优势——是将来美军介入地缘冲突的关键作战概念。虽然联合作战概念是在设想战区为印太的场景下制定的,但每一项战略要务的目标都可以应用于所有环境。无论地理边界如何,更快的决策循环、加快的瞄准周期、同步火力和后勤作战路线优化等能力都给作战人员带来实际好处。除与盟友和合作伙伴等的互操作性外,在所有域的敏捷性将是 21 世纪作战成功的关键。新兴技术为美国国防部提供了实现联合作战概念设想目标的机会,这将使联合作战概念与以前的联合部队愿景有所不同。然而,美国国防部需要解决烟囱式系统及其当前预算编制流程问题,以确保各军种具备跨域作战的能力,拥有满足任务目标的技术装备。最终,随着各军种现代化,联合作战概念会提供一张统一的路线图,将美国军队转变为一支具有互操作和多域能力的部队。


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