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        馬賽克戰(zhàn)所需的顛覆性技術(shù)體系

        2020-05-15 11:55:39喬三秀
        軍事文摘 2020年5期
        關(guān)鍵詞:馬賽克辦公室效應(yīng)

        喬三秀

        幾十年來,美軍憑借其武器系統(tǒng)的先進(jìn)性在所有作戰(zhàn)域享有壓倒性優(yōu)勢。如今,這種主導(dǎo)地位正受到對手的挑戰(zhàn)。對手?jǐn)?shù)十年來一直在研究美軍的優(yōu)勢,并努力開發(fā)反制手段。

        一個明顯的事實(shí)是,美國無法通過以往的路子,即建造更大、更快、更強(qiáng)、更有生存能力的新型武器系統(tǒng)來解決這一困境。美軍需要一種新的范式,這種范式當(dāng)以“殺傷力”為核心,而不是著眼于單一系統(tǒng)的優(yōu)勢。優(yōu)勢是通過比較系統(tǒng)之間的能力來衡量的,而殺傷力則是通過自由投遞所需效應(yīng)的能力來衡量的。

        DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室的目標(biāo)是使用一種稱為“馬賽克戰(zhàn)”的戰(zhàn)略來為美軍提供快速、可擴(kuò)展、自適應(yīng)的多域聯(lián)合殺傷力。馬賽克戰(zhàn)將所有域的不同平臺的效應(yīng)鏈進(jìn)行功能分解(如發(fā)現(xiàn)、識別、瞄準(zhǔn)、跟蹤、交戰(zhàn)和評估,即F2T2EA),并在沒有先驗(yàn)知識的情況下快速生成和重組效應(yīng)鏈,從而使對手因缺乏有效的反制手段而陷入決策困境。

        為了實(shí)現(xiàn)這一雄心勃勃的愿景,DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室征詢創(chuàng)新的想法和顛覆性的技術(shù),包括馬賽克技術(shù)、馬賽克效應(yīng)網(wǎng)服務(wù)、馬賽克實(shí)驗(yàn)方法以及基礎(chǔ)性的戰(zhàn)略技術(shù)。

        馬賽克技術(shù)

        馬賽克戰(zhàn)的終極愿景是,作戰(zhàn)人員到達(dá)戰(zhàn)場空間后,可以立即從任何可用的能力中合成所需的效應(yīng)。DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室的目標(biāo)是為指揮官提供工具,使其能夠利用戰(zhàn)場空間中任何可用的能力來動態(tài)地構(gòu)建和操作效應(yīng)鏈。為了實(shí)現(xiàn)這一愿景,需要新的技術(shù)使作戰(zhàn)人員能夠以任務(wù)速度選擇和重新配置效應(yīng)鏈。這主要涉及3個方面的技術(shù)或能力:規(guī)劃和編組、互操作性以及執(zhí)行。

        馬賽克戰(zhàn)的指揮官需要自動化決策輔助工具和其他工具來確定兵力的基本構(gòu)成。這些工具需要回答的問題包括但不限于以下內(nèi)容。

        一是效應(yīng):使用什么效應(yīng)最可能達(dá)成戰(zhàn)役目標(biāo)?如何實(shí)現(xiàn)威懾和降級?如何在保持突襲效果的同時產(chǎn)生威懾效果?

        二是兵力構(gòu)成:指揮官如何為戰(zhàn)斗提供資產(chǎn)?應(yīng)該使用哪些元素來投遞期望的效應(yīng)?這些資產(chǎn)應(yīng)該如何組織?如何掌握后勤流程和準(zhǔn)備情況,以了解這些資產(chǎn)如何以及何時可用?在不確定的情況下,如何驗(yàn)證某一效應(yīng)鏈成功的概率?

        三是戰(zhàn)略和任務(wù)規(guī)劃:在戰(zhàn)役的不同階段如何使用不同的效應(yīng)鏈?決策和效應(yīng)規(guī)劃需要什么信息?如何獲得這些信息?

        一旦指揮官決定了馬賽克戰(zhàn)的兵力編配,就需要一系列新技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這種新的作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu),特別是機(jī)器對機(jī)器的互操作性技術(shù)。最終的目標(biāo)是以任務(wù)速度實(shí)現(xiàn)全球互操作性,并取代多年來的手工操作方式。為了實(shí)現(xiàn)這一愿景,需要技術(shù)來解決以下問題。

        一是通信:如何在太空、空中、地面、海上和水下提供可確保的高容量移動通信?如何實(shí)現(xiàn)更好的跨物理域通信?是否有辦法建立更密集的鏈接,潛在地利用當(dāng)?shù)氐幕A(chǔ)設(shè)施和非傳統(tǒng)的通信渠道?是否有辦法使異構(gòu)鏈接更具互操作性,即使它們具有不同的物理層協(xié)議?是否有辦法使鏈接更易于發(fā)現(xiàn)和配置,以支持動態(tài)網(wǎng)絡(luò)?是否有新的無線電和設(shè)備技術(shù)能夠更快地集成新的波形、具備更廣泛的適應(yīng)性和更多的選擇,以此來作為網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)關(guān)?

        二是網(wǎng)絡(luò):如何提高網(wǎng)絡(luò)的可用性、增加網(wǎng)絡(luò)的容量和可擴(kuò)展性、提高對網(wǎng)絡(luò)降級的容忍性、耐受人為及自然的強(qiáng)電磁干擾、擊敗對手的網(wǎng)絡(luò)和射頻利用技術(shù)?如何在一組異構(gòu)通信路徑上創(chuàng)建安全的虛擬網(wǎng)絡(luò),進(jìn)而快速創(chuàng)建新的“網(wǎng)絡(luò)之網(wǎng)絡(luò)”?如何自動化配置和管理這些虛擬網(wǎng)絡(luò)?這種網(wǎng)絡(luò)管理能否適應(yīng)不斷變化的戰(zhàn)斗形勢并與任務(wù)和信息需求相結(jié)合?在這些網(wǎng)絡(luò)上,保護(hù)數(shù)據(jù)機(jī)密性和完整性的新方法是什么?是否有新的方法來管理跨安全級別的信息流?如何確保與聯(lián)盟伙伴和其他盟友的互操作性,同時提供最大程度的適應(yīng)性和配置的便捷性,并保護(hù)美國網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和完整性?

        對傳統(tǒng)武器系統(tǒng)的更新升級無法為美軍帶來持久優(yōu)勢

        三是軟件集成:假設(shè)消息可以在系統(tǒng)之間傳遞,如果沒有通用的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),如何使他們相互理解?非本機(jī)軟件可以在各種系統(tǒng)元素上運(yùn)行嗎?如何加速集成、測試、風(fēng)險管理和認(rèn)證過程,或者如何實(shí)現(xiàn)自動化?可以實(shí)時監(jiān)視和驗(yàn)證執(zhí)行過程以防止自然錯誤和惡意賽博攻擊嗎?如何向前和向后兼容現(xiàn)有系統(tǒng)和未來系統(tǒng)?

        一旦定義和集成了馬賽克戰(zhàn)兵力編配,就需要相應(yīng)的技術(shù)來實(shí)施作戰(zhàn)。這涉及戰(zhàn)斗管理決策支持技術(shù)和機(jī)器自主技術(shù)的組合,主要解決以下挑戰(zhàn)。

        一是資源管理:在戰(zhàn)斗的特定時刻,資產(chǎn)應(yīng)該如何分配給特定的效應(yīng)鏈?如何以戰(zhàn)斗速度重新分配能力?當(dāng)有多個并行目標(biāo)爭奪相同的資源池時,如何才能優(yōu)化資源分配?如何在這個層次上抽象資產(chǎn),使資源分配決策所需的詳細(xì)知識最小化?如何使資源管理更加層次化,以降低管理的復(fù)雜性(例如,蜂群控制器不需要理解戰(zhàn)區(qū)級的目標(biāo),戰(zhàn)區(qū)級的決策支持工具也不需要知道如何控制蜂群中的節(jié)點(diǎn))?如何使資源管理工具更能適應(yīng)特定沖突或任務(wù)的需要?什么樣的軟件基礎(chǔ)設(shè)施可以支持新規(guī)劃的快速生成和新系統(tǒng)的快速集成?

        二是任務(wù)規(guī)劃:如何自動開發(fā)精細(xì)的戰(zhàn)術(shù)?這些精細(xì)的戰(zhàn)術(shù)能夠?qū)W習(xí)和適應(yīng)作戰(zhàn)形勢嗎?如何將任務(wù)分配給特定的系統(tǒng)(例如在一個蜂群或一個星座內(nèi))?如何將這些任務(wù)和支持信息轉(zhuǎn)換為每個系統(tǒng)都能理解的消息框架?在通信能力下降或被拒止的情況下,自主機(jī)器和人類作戰(zhàn)單位如何能同時保持一致的任務(wù)協(xié)調(diào)并在邊緣執(zhí)行任務(wù)?

        三是訓(xùn)練:人類戰(zhàn)士在未經(jīng)預(yù)先訓(xùn)練的情況下如何使用新的馬賽克元素?是否有新的方法將人工智能的訓(xùn)練與人類操作員的訓(xùn)練協(xié)同起來,在避免人類偏見的同時,向人工智能灌輸人類的背景知識和直覺?如何快速培訓(xùn)人員,并將操作人員的負(fù)擔(dān)降至最低?新的系統(tǒng)可以用精簡的、更直觀的人機(jī)界面來開發(fā)嗎?如何將更多的機(jī)械性操作任務(wù)(如按按鈕)自動化,以最小化學(xué)習(xí)需求,使作戰(zhàn)人員能夠?qū)W⒂诟嗟恼J(rèn)知功能?如何讓人類和機(jī)器在邊緣上共享任務(wù)?管理自主程度的方法是什么?如何在人機(jī)團(tuán)隊(duì)中建立信任?

        馬賽克效應(yīng)網(wǎng)服務(wù)

        DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室在開發(fā)高級任務(wù)系統(tǒng)技術(shù)方面留下了一筆寶貴資產(chǎn):傳感器、導(dǎo)引頭和電子戰(zhàn)。通常,這些系統(tǒng)被認(rèn)為提供了一個效應(yīng)鏈的組件功能或服務(wù)。近年來,DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室一直在圍繞著系統(tǒng)之系統(tǒng)來開發(fā)這些系統(tǒng)。在馬賽克戰(zhàn)概念中,這些功能是馬賽克效應(yīng)網(wǎng)服務(wù)中的“小塊”。例如,DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室目前正在開發(fā)有效載荷和處理技術(shù),以提供新的分布式感知和電子戰(zhàn)能力。該辦公室正在尋找擴(kuò)展這組工具的技術(shù),將重點(diǎn)放在符合馬賽克戰(zhàn)戰(zhàn)略的新型傳感器和效應(yīng)器上。該辦公室期望將感知的重點(diǎn)擴(kuò)展到殺傷鏈的“發(fā)現(xiàn)和識別”部分,并強(qiáng)調(diào)用于對抗同等對手的進(jìn)攻性非動能效應(yīng)。

        DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室繼續(xù)尋找創(chuàng)新的方法以在競爭環(huán)境中發(fā)現(xiàn)高難度目標(biāo),這可能需要組合運(yùn)用現(xiàn)有的或新的傳感器模式、新的自動目標(biāo)識別技術(shù)、新的算法以及新的系統(tǒng)概念和處理技術(shù)。這可能包括能夠規(guī)避或擊敗對手的欺騙和對抗措施的感知模式和信號處理方法。DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室還對設(shè)計(jì)成本低、適應(yīng)性強(qiáng)的傳感器的新方法感興趣,利用商業(yè)技術(shù)和流程來減少開發(fā)時間和成本,并提升傳感器系統(tǒng)的適應(yīng)性和技術(shù)更新速度。

        DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室特別感興趣的是能夠?qū)撛诘哪繕?biāo)進(jìn)行初始發(fā)現(xiàn)和引導(dǎo)的能力。該辦公室的一些傳統(tǒng)項(xiàng)目主要關(guān)注于殺傷鏈的“瞄準(zhǔn)和交戰(zhàn)”部分,如果這些項(xiàng)目擁有對潛在目標(biāo)的引導(dǎo)信息,美軍的平臺就可以快速地到達(dá)目標(biāo)并投遞效應(yīng),而不需要花費(fèi)時間進(jìn)行搜索。不幸的是,許多未來的沖突場景沒有很好的方法來執(zhí)行這個發(fā)現(xiàn)和引導(dǎo)功能?,F(xiàn)有的國家技術(shù)手段不適合支持戰(zhàn)術(shù)殺傷鏈,現(xiàn)有的機(jī)載情報、監(jiān)視和偵察(ISR)系統(tǒng)在高度競爭的環(huán)境中無法生存,無法為作戰(zhàn)人員提供發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的能力。

        DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室對執(zhí)行效應(yīng)鏈的發(fā)現(xiàn)功能和無縫地連接效應(yīng)鏈后續(xù)階段的新方法感興趣,但并不是要取代所有現(xiàn)有的ISR功能。相反,本著馬賽克戰(zhàn)的精神,該辦公室將采取一種混合的方式,將新的發(fā)現(xiàn)能力集中在尋找最關(guān)鍵的目標(biāo)上,并提供集中的殺傷力來清除掉這些目標(biāo),然后就可以使用傳統(tǒng)的、生存能力較差的能力來提供效應(yīng)。DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室對跨所有域的傳感能力很感興趣。新的傳感器設(shè)計(jì)和信號處理方法應(yīng)該支持部署小型、低成本、低端平臺的發(fā)現(xiàn)功能。因此,能夠?qū)崿F(xiàn)低尺寸、重量、功率和成本的技術(shù)是非??扇〉?。

        發(fā)現(xiàn)和引導(dǎo)功能的實(shí)現(xiàn)需要通過廣泛分布的傳感器來檢測和跟蹤目標(biāo)并保持監(jiān)控,這些傳感器具有不同的功能,駐留在不同的域中。DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室對自動化處理技術(shù)感興趣,這種技術(shù)可以確保在不同域和不同模式的傳感器之間實(shí)現(xiàn)監(jiān)控鏈,從而在跨域效應(yīng)鏈中增加目標(biāo)在傳感器之間交接時的可信度和準(zhǔn)確性。

        DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室是推動馬賽克戰(zhàn)的主要力量之一

        F-22A裝有機(jī)載傳感器,可以指揮其他參戰(zhàn)飛機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)

        多域指揮和控制是馬賽克戰(zhàn)的核心

        DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室正在尋找一種方法,為作戰(zhàn)人員提供一系列可擴(kuò)展的選項(xiàng),將對手置于復(fù)雜多樣的兩難困境中,從而在重大沖突中戰(zhàn)勝對手。重點(diǎn)是將非動能效應(yīng)用于進(jìn)攻目的,如直接削弱或擊敗對手的能力、拖延對手的前進(jìn)、制造混亂和不確定性,以威懾對手并促使沖突降級。非動能效應(yīng)可以應(yīng)用于不同強(qiáng)度級別,并可以包括在整個電磁頻譜內(nèi)提供效應(yīng)的能力(如定向能)。特別令人感興趣的是,能夠?qū)Ψ莿幽苄?yīng)進(jìn)行精確定制建模工具,即使關(guān)于目標(biāo)的知識是高度不確定的。

        馬賽克實(shí)驗(yàn)方法

        目前,美軍各軍種對進(jìn)行試驗(yàn)的新方法有強(qiáng)烈的需求,整個美國國防部對多域聯(lián)合作戰(zhàn)的興趣又進(jìn)一步強(qiáng)化了這種需求。這種興趣的一個主要焦點(diǎn)是多域指揮和控制(MDC2)實(shí)驗(yàn)。這與DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室的技術(shù)組合非常一致,因?yàn)镸DC2是馬賽克戰(zhàn)的核心。此外,作為一項(xiàng)獨(dú)立的技術(shù),MDC2的能力比其他任何技術(shù)都更具戰(zhàn)術(shù)意義。

        不幸的是,現(xiàn)在進(jìn)行這種實(shí)驗(yàn)的機(jī)會十分有限?,F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)施要么是面向訓(xùn)練的低保真度設(shè)施,要么是只關(guān)注系統(tǒng)測試的高保真度設(shè)施。能力較強(qiáng)的行動級建模和仿真工具往往不用于實(shí)驗(yàn),而是側(cè)重于能力分析和需求,以及程序開發(fā)和驗(yàn)證。此外,現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施煙囪林立的問題十分嚴(yán)重。

        DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室對將馬賽克原理應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)施的能力很感興趣。建立專用的基礎(chǔ)設(shè)施需要非常昂貴的建設(shè)費(fèi)用,甚至還需要更昂貴的維護(hù)費(fèi)用。DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室想要的并不是添加一個新的煙囪來做MDC2實(shí)驗(yàn),而是基于現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)新的方法來構(gòu)建實(shí)驗(yàn)環(huán)境,然后在其上添加新的功能。

        DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室尋求集成技術(shù)和方法來操作各種建模仿真和實(shí)驗(yàn)環(huán)境。這樣的環(huán)境將提供進(jìn)行MDC2實(shí)驗(yàn)的機(jī)會,并交付工具和體系結(jié)構(gòu)。隨著軍種馬賽克概念的發(fā)展,就能夠快速構(gòu)建新的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。大多數(shù)現(xiàn)有的軍種實(shí)驗(yàn)或建模仿真工作已經(jīng)使用了通用的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),但它們的模型和實(shí)際的用戶環(huán)境是不兼容的。DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室正在尋找工具和技術(shù),使模型和建模仿真引擎的修改與集成變得更容易,以獲得更好的互操作性。此外,DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室尋求以下技術(shù)元素的集成。

        一是高保真人類行為:大多數(shù)現(xiàn)有的建模系統(tǒng)要么使用粗糙的腳本來模擬人類操作員的行為,要么依靠繁重的虛擬仿真來體現(xiàn)人類操作員的要素。

        二是自動化在線高級分析:目前的大多數(shù)實(shí)驗(yàn)都傾向于根據(jù)預(yù)先計(jì)劃的測試點(diǎn)和任務(wù)腳本來開展一系列大型而昂貴的行動,然后進(jìn)行大量分析工作,以檢查記錄的數(shù)據(jù)并得出結(jié)論。

        三是開發(fā)運(yùn)維基礎(chǔ)架構(gòu):MDC2技術(shù)在本質(zhì)上是與戰(zhàn)術(shù)相互依賴的。在進(jìn)行MDC2實(shí)驗(yàn)時,理想情況下需要修改MDC2工具的詳細(xì)信息。這種類型的基礎(chǔ)架構(gòu)還將提供從工具開發(fā)到實(shí)驗(yàn)以及從戰(zhàn)術(shù)開發(fā)到作戰(zhàn)的直接途徑。

        基礎(chǔ)性戰(zhàn)略技術(shù)和體系

        DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室正在為馬賽克戰(zhàn)架構(gòu)尋找創(chuàng)新的想法和顛覆性技術(shù),這些新技術(shù)需要能夠在前述3個重點(diǎn)領(lǐng)域提供顯著的潛在能力改進(jìn)。這可能包括:能夠大幅度減少系統(tǒng)的尺寸、重量、功率或成本的技術(shù),允許具有適應(yīng)性兼容快速更新的技術(shù),顯著提高系統(tǒng)級性能潛力的技術(shù),以及展示這些系統(tǒng)和技術(shù)的軍事用途的方法。具體可能涉及孔徑、組件、硬件、固件、軟件和供電等方面。

        責(zé)任編輯:葛? 妍

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