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2021年世界军事指挥控制领域发展分析

2023-01-07李皓昱

中国电子科学研究院学报 2022年4期
关键词:全域海军人工智能

李皓昱

(中国电子科技集团公司第二十八研究所, 江苏 南京 210007)

0 引 言

2021年,以美军为首的世界军事强国将实现联合全域指挥控制(JADC2)所需的“信息优势”作为首要发展目标。随着美军正式将JADC2上升到战略高度并制定了相应的实施计划,美国防部及各军种均在战略规划、系统装备研制与升级、前沿技术研究及应用等方面开展了大量工作,正加速将能够实现“信息优势”的能力与技术转化为采办项目,这标志着JADC2已经完成了概念验证,开始向作战技术转化。

为了应对大国竞争与挑战,美军提出了新版联合作战概念——“扩展机动”,明确了未来十年转型发展的基本思路。在这一顶层概念的牵引下,美国防部、各军种先后发布了多份重要战略、条令和概念,一方面从战略层面实现各军种在指挥控制思想上的协调及统一,另一方面进一步强调通过全域感知和信息优势来实现决策优势。在具体的系统装备研制方面,美军继续通过先进作战管理系统(ABMS)、“融合计划”、“超越计划”等项目,推进新装备及新技术的研发、测试及部署。目前,得益于人工智能和机器学习等新兴技术的部署及应用,美军已大幅缩短杀伤链时间,实现了异构电子信息系统之间的信息共享,并显著提升了战略级的跨作战司令部协作、战役级全球感知及战术级筹划能力。

1 发布新版联合作战概念,强调“联合、指挥与控制、信息”等关键要素

2021年7月26日,美军正式披露新的联合作战概念(JWC)——“扩展机动”,以及四个子概念:信息优势、联合全域指挥与控制、联合火力、竞争后勤。其中,“联合全域指挥控制”概念由空军负责开发,强调将来自全域的传感器、射手和数据相连接,一方面提升情监侦数据的共享效率,使各层级美军部队都能及时掌握订制化的战场态势,另一方面提升快速构建和重组杀伤链的能力,快速决策抓住有利战机。“信息优势”概念由联合参谋部开发,强调全面提升美军各任务部队之间,以及美盟之间的信息通联性、互操作性和快速处理能力。“联合火力”由海军开发,强调在统一指挥体系下,美军各军种力量高效协同,能够在同一时间任一地域多个物理域(陆海空天网电)发起并行攻击。“竞争后勤”则由陆军开发,强调在反介入/区域拒止环境下,遂行中高烈度作战时要具备稳定可靠的后勤保障能力。该概念的提出表明美军大国战争方式和转型发展顶层设计思路基本确立,将深度影响美2030年前的军队转型建设。

2 将JADC2上升至国家战略高度,并明确未来发展

在“扩展机动”顶层概念的牵引下,美国防部、各军种先后发布了《联合全域指挥控制战略》《北美防空司令部和北方司令部战略》、新版空中力量条令《空军条令出版物1:空军》、新版舰队指导文件《海军作战部长指导计划2021》、《统一网络计划》《陆军未来司令部2028指挥控制概念:追求决策优势》等多份重要战略、条令和概念,标志着美军JADC2能力建设进入了新的阶段。

(1)美国防部发布《联合全域指挥与控制战略》,推动联合全域指挥控制能力由概念向作战技术转化

2021年6月,美国防部长奥斯汀正式签署《联合全域指挥与控制(JADC2)战略》。该战略并未公开发布,通过国会研究服务处(CRS)2021年7月发布的更新版《JADC2:背景与问题》报告可知,JADC2战略明确了数据体系、人力体系、技术体系、核指挥控制与通信(NC3)及任务伙伴信息共享五大工作方向,并表示JADC2跨职能团队的工作与国防部数据战略和副国防部长创建数据优势的工作相一致。

2021年9月,美军联合参谋部J-6部副部长兼JADC2跨职能小组组长罗伯特·帕克准将在国防新闻发布会上透露了保密级JADC2概念实施计划的部分内容,包括目标、任务、转换和里程碑,以及各军种及作战司令部的任务与使命。实施计划将涵盖“6+1最小可行性产品”,包括 DevSecOps、传输、云以及身份和凭证访问管理 (ICAM)。总体而言,美军认为在JADC2能力建设上已取得了重大进展,相关战略和实施计划的落地标志着JADC2已由概念验证阶段进入到下一个关键阶段——作战技术转化。

(2)北美防空司令部和美北方司令部发布未来战略愿景,提出全球一体化、全域感知、信息主导和决策优势四大战略原则

2021年3月,北美防空司令部(NORAD)和北方司令部(NORTHCOM)司令Glen Vanherck上将发布了未来战略愿景:即通过全域感知、信息主导、决策优势和全球一体化超越全球竞争对手,威慑对手,拒止和击败威胁。该战略明确了为美国和加拿大提供防御是最高优先事项。该战略的非密执行概要阐述了全球一体化、全域感知、信息主导和决策优势四大战略原则,以及采用全球整合思维方式战胜竞争对手和潜在对手的重要性。

(3)北约发布作战拱顶石概念,为盟国兵力设计提供指导

2021年7月,北约发布《北约作战拱顶石概念》,详细描述了北约盟国须如何设计军事力量,以在未来20年内保持竞争优势,概述了北约盟国打赢战争所需的军事措施,以及实现战争任务目标的军事力量工具。该拱顶石提出了战争开发的5个必要条件:1)认知优势,在技术、理论、联合情报监视与侦察以及大数据方面,对威胁、对手和北约的作战环境形成一致的政治-军事认识,以真正了解作战环境、对手和联盟目标;2)分层弹性,北约需具备长期应对供应链与通信冲击以及认知领域攻击的能力;3)影响力和力量投送,采取积极主动措施,塑造有利于北约的环境并将困境强加给对手;4)多域综合防御,北约需对多变的环境采取联合和灵活的方法,以保护联盟的整体力量;5)跨域指挥,盟军指挥官必须及时了解作战环境的演变,并在更复杂的多域环境中采取有效行动。

(4)发布AFDP-1条令,首次将任务式指挥作为空中力量指控理念

2021年4月,美国空军柯蒂斯·李梅条令制定和教育中心发布《空军条令出版物1:空军》(AFDP-1),首次明确将任务式指挥作为空中力量指挥控制理念,指出将通过集中指挥、分布式控制和分散执行来实施任务式指挥。这是美国空军对一直以来集中控制和分散执行的空中力量运用原则的重要演进,体现了美国空军聚焦JADC2赋能的联合作战概念的重大转变。条令明确了执行任务式指挥的六大核心原则:1)建立相互信任的团队;2)建立共同的理解力,使各级决策者具备作出有效决策和管理相关风险所需的洞察力和远见;3)提供明确的指挥官意图;4)适当情况下采用任务型命令(MTO),任务型命令关注作战目的,而不是如何完成的细节,赋予下属最大可能的行动自由;5)在不违反纪律的情况下发挥主动性,当现有的秩序不再适合当前形势或出现不可预见的威胁或机遇时,最大限度地发挥主动性;6)接受适当的风险。美军教育训练司令部称,AFDP-1可能是史上最具变革性的空军基本条令,成为了空军在“加速变革或失败”战略路径上的重要里程碑。

(5)美国海军发布新版计划文件,规划未来十年发展重点

2021年1月11日,美国海军作战部长Mike Gilday发布了新版舰队指导文件《海军作战部长指导计划2021》。该计划是美海军最重要的顶层规划文件之一,对海军部队未来的作战概念以及装备发展具有决定性意义。2021版《指导计划》提出,新兴网络化舰队是美国海军的发展方向。未来,美国海军将合并跨平台传感器,为舰船和飞机创建一个目标网络,即海军作战架构(NOA)。海军作战架构正是JADC2的海军组成部分——“超越计划”的核心。在海军内部,海军作战架构是除重新调整水下核威慑投资外的最高优先开发工作,美国海军将把该架构作为一个作战平台来运作和防卫,保护数据流,使联合部队获得决策优势。

(6)美国陆军提出面向2028的指挥控制概念,明确多域作战期间行使指挥控制所需的各项能力

2021年7月14日,美国陆军未来司令部发布编号为71-20-9的手册《陆军未来司令部2028指挥控制概念:追求决策优势》(AFCC-C2)。该文件确定了美国陆军在未来的多域作战期间行使指挥控制所需的各项能力,并描述了2028年及以后的美国陆军如何利用这些能力,以更清晰和精确的方式了解自身、对手和作战环境,从而通过贯穿全域的指挥控制作战职能和系统产生决策优势。该概念文件扩展了美国陆军的指挥控制作战职能,有助于形成更强的互操作性和未来多域作战能力。

3 各军种将JADC2能力建设作为发展重点,积极推进重点项目的研制与部署

美国防部向国会提交的2022财年预算请求表明,各军种在JADC2相关支撑项目上的支出提案均有明显提升。针对JADC2战略及实施计划,美军进一步推进各重点项目的研制,其中包括实现JADC2的首要技术解决方案和核心支撑系统——空军先进作战管理系统(ABMS)、旨在打造统一网络能力及数据标准的陆军“融合计划”、建立通信即服务框架以解决混合舰队指挥控制问题的“超越计划”。美军通过改进快速采办方法,开展跨域联合演练等形式,验证了部分装备多军种、跨地域无缝连接及态势共享的能力。

3.1 美空军稳步推进ABMS的研制与试验,并通过“试验旗”系列综合演习以高效和快速的方式将最先进的能力投入前线

(1)创立JADC2作战实验室,助力ABMS更快实现目标

2021年6月17日,美空军官网刊文称,“内利斯影子作战中心”已被美国防部参谋长联席会议任命为JADC2作战实验室,用于信息收集和传播以及应用测试和开发。该中心将举办 JADC2 21-1, J6 活动,聚集基地所有领域的专家,并连接来自国防部的17 个不同的作战实验室,以交换与作战相关的数据,目标是进一步推动空军ABMS的发展。

据美国空军官网2021年8月发布的信息,内利斯空军基地的飞行员正在利用“基于web的信息主导战”(WIDOW)现代应用软件来实现战术层面任务规划过程的数字化。WIDOW是一种现代软件应用,旨在为飞行员、指挥官和联合伙伴提供规划细节的实时和分布式输入、协调和可视化。一旦ABMS就位,像WIDOW这样的应用程序将能够快速、敏捷地将数据传播到边缘、其他应用程序和任务合作伙伴,以支持实现JADC2愿景。

(2)ABMS项目建设转向以能力部署为重点

2021年,美国空军分别在2月和7月开展了先进作战管理系统(ABMS)的第4、第5次演示试验。第4次ABMS演示试验展示了数项具有重要应用前景的能力,并实现了人工智能应用和战术边缘云的突破。第5次演示试验聚焦实现联合全域指挥控制(JADC2)战略的技术,重点测试了新的通信技术以及边缘计算和存储能力。

5月,美国空军宣布,ABMS项目进入新的发展阶段,其项目建设重点由快速技术试验和开发转向作战能力部署,并计划通过“能力发布”向作战人员交付急需的作战能力,同时研发核心数字基础设施,确保联合部队互连的能力并支持实现各级决策优势。

(3)开展“橙旗”、“黑旗”、“绿旗”大型兵力试验活动,演示验证“杀伤网”集成能力

2021年3月2日—4日,美国空军在加利福尼亚州R-2508靶场综合设施和内华达州试验训练靶场(NTTR)进行了2021年度首次“橙旗”和“黑旗”综合演习,重点是将“杀伤网”集成和隐身平台对抗高科技对手的生存能力作为其核心成分。本次演习的一项重大成果是在无需人参与的情况下,实现F-35和F-22与陆基远程火力、海基火力和天基传感器的集成。其他成果包括多个国家F-35的战机与美军指挥控制系统的集成,以及所有领域的战略情报、监视和侦察系统的集成。

2021年6月24日,美军位于加利福尼亚州爱德华兹空军基地的空军测试中心第412测试联队主导的“橙旗21-2”演习与远在2 000多英里外的佛罗里达州埃格林空军基地的“绿旗”演习相连接,旨在演示验证远程数据连接和目标定位能力。此外,作为“橙旗”演习的一个重要组成部分,美国空军先锋计划“天空博格”半无人自主系统搭载通用原子公司的“复仇者”无人机参与了此次行动。通过本次同步进行的“橙旗”和“绿旗”演习,美国空军最新的大型部队测试活动利用远程“杀伤网”技术和自主无人机的整合再次突破了现代空战的界限。

(4)空战指挥控制系统迎来重大升级,实现在云端生成空中任务指令

2021年5月,位于卡塔尔乌代德空军基地的美国空军中央司令部第609空战中心(AOC)成为美国空军第一个使用“凯塞尔航线全域作战套件(KRADOS)”生成空中任务指令(ATO)的空战中心。“全域作战套件”由美国空军生命周期管理中心的第12分队即“凯塞尔航线”软件实验室开发,它采用与ABMS相同的研发原则,通过引入新技术来改进空战计划和执行过程。这一基于云的新系统允许计划人员在任何地方制定空中任务指令,并使用自动化和先进的软件来完成通常需要数十名人员使用“烟囱式”系统才能完成的任务。

3.2 美国海军全力发展“超越计划”,加快向舰队交付新型技术装备的速度

(1)部署首个舰载数字环境——“应用兵工厂”,推动海军数字化转型

2021年8月,美国海军信息战系统司令部(NAVWAR)在位于夏威夷的太平洋地区网络作战中心(PRNOC)部署了海军首个军用数字环境——“应用兵工厂”,首次使海军能够远程自动下载应用程序软件,是海军数字化转型的主要例证,也是推进“超越计划”的重要一环。“应用兵工厂”首先交付给太平洋地区网络作战中心,为太平洋战区提供服务。正在接收最新版“统一海上网络企业服务”(CANES)的海军舰船将能够利用“应用兵工厂”的能力,从远程自动更新CANES上托管的应用程序软件。“应用兵工厂”是海军数字化转型的主要例证,它有效地利用了现代数字化技术和信息技术,使旧流程实现自动化和标准化,提升了舰队全球战备水平。

(2)海军助理部长签署备忘录,要求采办体系全力支持“超越计划”发展

2021年7月20日,美国海军负责研发和采办的助理部长Frederick Stefany将军签署了一份备忘录,要求海军所有项目执行办公室对其管理的项目进行重新梳理,以确定应当纳入“超越计划”范畴的项目,希望将所有与海军作战架构(NOA)核心技术以及关乎“超越计划”成败的项目都交由指挥、控制、通信、计算机、情报项目执行办公室(PEO C4I)统一管理。尽管海军高层已经在公开场合多次透露了“超越计划”的细节内容,但此次对整个采办体系的重组释放出更加明确的信号,表明了海军大力发展和落实“超越计划”的坚定决心。

3.3 美国陆军聚焦“多域作战”,积极推进新型技术装备发展,并通过“融合计划”提升与其他军种和盟军的协同作战能力

(1)聚焦印太,开展“融合计划2021”演习,通过七大场景测试多项先进技术

美国陆军于2021年10月12日—11月10日举行了“融合计划2021”作战实验,此次活动主要由7个场景组成,聚焦于印太地区第一岛链和第二岛链区域,展示了美陆军为实施国防部JADC2战略所部署的未来能力,并以全球冲突背景下的竞争对手来演示不断发展的联合作战概念。2021年演习由来自陆军第82空降师、多域特战部队、空军、海军以及海军陆战队的大约7 000人参加,还有900多名数据收集人员,是一次真正意义上的联合行动。本次演习验证了110项新技术的功能及互操作性,包括35项来自陆军以外其他军种的新技术。演习后的初步成果评估表明,通过7个演习场景测试陆军与联合技术的互操作性,指挥控制网络显著扩大,作战范围与战场能见度得到提高。

(2)一体化防空反导作战指挥系统(IBCS)完成最终研发试验,即将进入实战部署阶段

2021年7月15日,美国陆军在新墨西哥州白沙导弹靶场完成了IBCS的第八次也是最后一次研发试验。在此次试验中,IBCS集成了迄今为止最广泛的传感器,验证了IBCS连接跨军种传感器的能力。2021年开展的一系列试验已表明,IBCS不仅具备通联美国陆、海、空三军传感器的能力,还实现了与盟国通信系统的集成,为未来多国联合部队遂行多域作战打下了坚实的基础。美国陆军空间和导弹防御司令部负责人丹尼尔·卡布勒中将表示,IBCS一旦全面部署,将提供一种改变游戏规则的能力,使美国防空反导部队实现能力定制和规模的灵活调整,以应对不断变化的威胁环境。

(3)指挥所综合基础设施(CPI2)进入工程制造阶段,增强陆军指挥所的机动性及生存能力

2021年6月,美国陆军测试了CPI2原型系统。第2“斯特赖克”旅在29 min内完成了CPI2的部署,45 min内完成整个旅战术行动中心的部署,与传统指挥所结构3 h完成部署相比,速度快了3倍。美陆军表示CPI2已经通过了“最终原型设计审查”并获得增量1的里程碑B决策权,正式进入到工程制造阶段。CPI2是美国陆军增强多域作战指挥所机动性和可生存性方面的一种解决方案,其目的是通过在物理特征、机动性、标准化和一体化等方面进行改进,提供机动式、可裁剪、抗毁性强的车辆与方舱组合指挥系统平台,以取代大型的易受攻击的帐篷式固定指挥所。

(4)授予“战术情报目标访问节点”(TITAN)原型开发合同,推进多域深度态势感知能力发展

2021年6月,美国陆军项目办公室分别授予雷声公司和帕兰蒂尔公司一份为期12个月、总价值850万美元的战术情报目标访问节点(TITAN)地面站原型设计竞争合同,旨在为陆军开发一个移动地面站,以支持士兵和分析人员处理大量卫星、空中及地面传感器数据。雷声公司将与七家公司合作:Algorithmia和 C3.ai用于数据分析;柯林斯航空航天公司负责通信技术;Curtiss-Wright Defense负责网络基础设施;Esri负责地理信息软件;General Dynamics Mission Systems负责车辆制造;L3 Harris负责通信和数据链设备。同时,诺斯罗普·格鲁曼公司正在根据国防创新部队和陆军战术能力开发办公室开发两个原型TITAN地面站,预计在2022年和2023年近2年的演习中进行测试。

4 各国均加大人工智能、自主技术等颠覆性技术的研究与应用力度,抢占未来全域作战环境下的技术制高点

2022财年,美国防部增加了JADC2 战略相关技术,如人工智能(AI)、5G网络的预算投入。其中,AI技术是实施传感器到射手关键任务的重要组成部分。2022财年,美军预算提案包括600项独立的人工智能项目,预算达到8.74亿美元,较2021财年增长50%。除美国外,其他国家也都加快了人工智能等前沿技术的军事化进程,如英国海军和陆军首次在实战演习中测试了人工智能技术。

4.1 美国防部及各军种积极开展各类试验及演示验证活动,对智能化指挥控制技术进行测试及评估

(1)美国北方司令部举行“全球信息主导(GIDE)”系列试验,加速利用AI实现JADC2所需信息优势

2020年12月—2021年7月,美国北方司令部完成了三次GIDE试验,该试验系列结合了人工智能、云计算和传感器技术,提升了美军对未来事件的预测能力。2020年12月举行的GIDE 1将敌军运动的历史信号情报、电子情报和卫星图像提供给人工智能算法,通过该算法生成可能的敌人行动路线并推荐主动的蓝军响应对策。GIDE 2于2021年3月22日—23日举行,进一步吸纳所有作战司令部和联合人工智能中心(JAIC)参与试验,重点测试了三种决策辅助工具:Cosmos、Lattice和Gaia,它们利用人工智能和机器学习技术、从战术到战略层面快速为决策者提供信息,可在全球范围内对抗两个竞争对手。GIDE 3于2021年7月8日—15日进行,重点测试了能够实现JADC2核心功能的Matchmaker工具,演示了通过从战场和分析人员获得的实时数据来制定防御策略。

(2)美国海军演示“下一代数字助手”,旨在通过智能化、自然交互技术实现未来信息战

2021年8月,在美国海军年度最大规模活动“海-空-天博览会”上,海军信息战系统司令部(NAVWAR)对当前关注的重要前沿技术及项目进行了演示验证,主要聚焦数据科学、人工智能和机器学习应用、移动应用程序、虚拟空中交通管制技术和无人潜航器等方面。其中,NAVWAR首次演示验证了“周边环境智能谈话接口(AISI)”项目开发的能力,向与会者展示了智能化、自然交互技术如何实现未来信息战。AISI采用模块化设计,集成了深度学习技术和一系列内部开发工具和业界开发的工具,可帮助决策者获得及时的、合成后的资讯。

(3)美国海军发布招标文件,寻求利用人工智能技术进一步提升海上态势感知能力

2021年初,美国海军以小型企业创新研究(SBIR)形式发布招标文件,寻求利用人工智能技术进一步提升其最新的海上战术指挥控制(MTC2)系统的态势感知能力。该项目是美国海军继“宙斯盾”作战系统、SQQ-89反潜战系统之后,又一项利用人工智能技术提升现役海上指挥控制系统能力的举措,希望以此减轻分析人员认知负担、提高任务效率、更及时地向决策者提供信息。该项目将开发地理空间分析算法,旨在提高杀伤链的速度和校准能力,为美军的通用作战图(COP)能力提供支持。

4.2 英国首次在实战演练中测试人工智能技术,有效提升指挥控制流程的效率

(1)英国陆军首次在爱沙尼亚演习中部署人工智能技术,增强环境与地形分析能力

2021年7月7日,英国陆军表示,其第 20 装甲步兵旅在爱沙尼亚“春季风暴”演习(“卡布里”行动的一部分)中采用了人工智能引擎来分析环境与地形。据称,这是英陆军第一次在行动中采用人工智能技术。此人工智能引擎采用自动化以及分析技术来对大量数据进行快速评估;随后,英国陆军将这些数据用于规划支持以及提升指挥与控制流程。英国陆军表示,人工智能节省了“大量的时间与精力”,并提供了即时的规划支持。

(2)英海军首次在海上实弹演习中测试人工智能软件,有效提升战术级决策能力

2021年5月—6月,美国和北约盟国在英国苏格兰和挪威海域举行了两年一度的“强大盾牌”军事演习。在此次演习期间,英国皇家海军首次在海上防空反导场景中测试了人工智能软件Startle和Sycoiea。Startle旨在通过提供实时建议和警报,减轻海军作战人员在作战室监视“空中图像”的负担。Sycoiea则在此基础上,为作战室团队提供有效识别来袭导弹的能力,并提出最佳武器的建议,其速度比最有经验的操作员更快。Sycoiea代表了人工智能在自动化平台和部队威胁评估武器(PFTE)分配领域的最前沿应用。

5 结 语

美军新发布的“扩展机动”概念将JADC2作为四大支撑概念之一,并接连发布了JADC2战略及相应的实施计划,均表明JADC2能力建设取得了较大进展,已经从概念验证阶段正式进入到了向作战技术转化的阶段。各军种也相继发布顶层概念和条令,实现了指挥控制概念及执行方式上的统一,同时进一步加大对ABMS、“融合计划”、“超越计划”三大JADC2支撑项目的投入,为JADC2发展战略和计划的实施保驾护航。此外,美军进一步加强前沿技术的研发力度,演示验证了人工智能、自主性等技术在增强数据处理及分析,缩短杀伤链时间,进而实现信息和决策优势方面的作用,为进一步推进JADC2能力的实现提供了技术基础。

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