“马赛克战”中的电商环境构建者——自适应跨域杀伤网

 电话：[phone] 手机：[phone]

微信：tech99999 邮箱：[e-mail]

来源：防务快讯

作者：汪楚楚

简介：自适应跨域杀伤网（ACK）是美国国防部高级研究计划局（DARPA）正在开发的“马赛克战”概念的重要项目之一。目前的指挥控制组织和流程无法支持“马赛克战”这一跨域机动作战概念，在电子商务分布式市场成功部署的启发下，ACK研发通过“供应商——用户”架构实现跨域“杀伤网”的技术，以解决现有杀伤链易受攻击且弹性不足的问题。

1、ACK项目背景与简介

美国国防部高级研究计划局（DARPA）正在开发的 “马赛克战”愿景的核心是在整个战场空间的有人和无人平台之间分布式部署能力的“系统之系统”架构。作战人员无需再依赖于精心设计的固定杀伤链，而是基于这些分布式能力（杀伤网）来构建新的杀伤链，从而给敌方制造多重困境。自适应跨域杀伤网（ACK）正是实现此愿景的重要项目，该项目旨在通过研制辅助决策软件来实时将系统分配给杀伤链以实现某个具体应用，并在战斗情况发生变化时实现动态的系统重分配，协助所有领域的作战人员从共享资源池中选择杀伤网元素，从而实现多个并发的作战目标。

美军各军种已完全接受了跨域作战的概念，例如陆军的多域战（MDB）概念和空军聚焦的多域指挥控制（MDC2）概念。然而，现今的指挥控制组织和流程无法支持这些新的作战概念，特别是在联合作战期间。目前，各军种在规划任务时都涉及部分跨域协调，但是跨域的各军种规划和控制单元需要大量人力，从而限制了多域作战的有效性。因此，决策者需要花大量时间来调整支持关系，几乎没有能力开发作战选项，更不用说比较它们了。最终的结果往往是将资源静态地分配给特定任务，从而导致行动效率低下。由于在战役开始时没有指挥官会知道战斗将如何发展，因此静态分配的部分资产可能未得到充分利用，而其他资产则可能因负担过重而无法完成任务。

2、ACK项目借鉴电商理念

受到在线交易、采购和供应链管理等电子商务理念的启发，ACK将研发通过“供应商——用户”架构实现跨域“杀伤网”的技术，并利用分散（decentralized）的方法来解决以上问题。在该技术中，每一个指挥控制节点作为“客户”，通过“虚拟联络员”从每一个能力提供节点即“供应商”构成的“能力市场”中“采购”资源并建立最佳杀伤链，最终实现能够分散风险、可跨域应用的杀伤网能力。在ACK下开发的整体方法将应用于战术和战役级别的战斗管理和指挥控制，重点是解决更具动态性的战术问题，使作战人员能够在任务执行过程中确定选项并调整联合多域杀伤网。ACK的预计决策时间线将是分钟级的，其输出将是选定的杀伤链元素以及为每个元素分配的角色及职责。随着情况的发展，当一个新的目标出现时，ACK能够识别相关的能力，思考如何使用能力以形成有效的跨域杀伤链。ACK能够在新的作战需求与正在执行的任务指令之间达成平衡，在风险可控的情况下，以最为高效和有效的方式利用现有资源实现联合指挥官的目标。

现以飞机检测目标追踪雷达（TTR）发射的场景为例来具体说明ACK的目标。根据交战规则和任务优先级，飞行员决定摧毁雷达以确保正在进行的任务（如发现和摧毁综合防空系统）成功。飞行员扮演“用户”的角色，必须找到战场空间中目前可用的资源，以支持摧毁TTR的杀伤链。可用资源一旦确定，就必须决定使用哪种资源。当候选能力提供者（即“供应商”）被要求支持这一特定的杀伤链时，必须确定他们能在多大程度上支持该请求，以及是否应该介入正在进行的任务。图1和图2显示了两种可能的杀伤链，它们可以实现摧毁TTR的目的。

图1和图2所示的两个选项都是可用且可行的——但哪个是最佳的将取决于许多因素。在供应方面，每个供应商必须决定他们是否有能力满足服务质量、时间表以及其他要求。此外，他们还必须结合其他正在进行的任务来考虑这一问题。在用户方面，目标是选择最有可能完成任务的选项，该选项能够在可接受的时间窗口内执行，风险水平处在可接受的范围并且对其他任务的干扰最小。显然，有多个目标正在相互竞争“剧本”资源，为应对这一挑战，ACK将建立一个框架来权衡和推理这些目标，ACK必须考虑多个用户的并发需求，而不是只处理单个交战的需求。

图1 TTR杀伤链选项1

图2 TTR杀伤链选项2

通过ACK，多个作战人员能够定义分布式效果，并使用一组共享资源适应最高的战斗速度。这将通过为给定的目标和问题匹配正确的传感器和武器组合以创造出更大的杀伤力。如果某项能力丧失，ACK能够快速替换它，从而保证更大的弹性。ACK能够通过跨域和跨军种地共享资源来平衡任务负载，从而产生更高的效率。

3、ACK项目实现电商理念的方法

ACK项目将开发一个分散的框架在任何领域向用户（具有作战任务目标和建立杀伤链的权力的实体）匹配能够提供传感、武器、非动力效应、通信等能力的供应商。尽管ACK项目是受到电子商务中分布式市场成功部署的启发，但该项目仍需要新技术才能使用这些方法来支持军事决策。具体而言，商业方法在很大程度上利用了货币的简化功能，从而提供了有形的、通用的“价值函数”，使得各方都可以使用它来表达成本和偏好。可这在军事环境中是很有问题的。借助电子市场成功的动力，DARPA正在寻求通过ACK有效地将需要支持的作战人员与其他有能力提供支持的作战人员联系起来，而无需依靠使用通用货币建立的竞价机制（或静态、条令化的兵力结构和资源分配）。

空中领域在空中作战中心执行的战役级指挥控制中，现场联络官代表了其他领域和军种。ACK则借鉴这一实践，开发被称为“虚拟联络员”的软件代理。虚拟联络员将代表适合作战领域的供应商（能力）集。从概念上讲，虚拟联络员可以代表各种各样的实体，从广泛的机构级别，例如太空星座的地面操作企业，到单一的有效载荷级别，例如无人驾驶空中平台上的传感器。为了建立一个效果链，指挥控制节点（用户）通过虚拟联络员向供应商展示他们的操作目标（服务需求），以协商使用服务来实现效果。

图3 分散构建杀伤链的ACK框架

图3展示了ACK用于分散式杀伤链的框架和过程。该图着重于一个特定的决策者（用户），即图1里TTR杀伤链场景中的战斗机飞行员。该场景与ACK项目重点一致，背景是军事决策。交战的具体细节并不重要，重要的是，飞行员必须在复杂的环境中以及对整个战场空间的态势了解有限的情况下做出决策。通常情况下，会有大量的正在进行的任务，而决策者只会对其中的一小部分有深入的了解。

在这个例子中，当某个事件（例如，检测到新的目标）发生而需要形成新的杀伤网时，将触发以下过程：在确定目标之后，ACK将向决策者提供一系列候选“剧本”，即可能形成针对目标的杀伤链类别（例如，动能与非动能）的高级模板。这些“剧本”将详细说明了形成一个杀伤链所需的所有信息，即所需的要素、每个要素所需的服务质量等。重要的是，“剧本”不能过于限定杀伤链的元素——它们应该尽可能的通用，让ACK有更多的自由来广泛地获取元素，并尽可能灵活地选用效果类型和实施效果的方式。也就是说，“剧本”不应该指定特定的传感器类别、武器类型、通信网络等，而应该根据预期的效果、服务质量等来指定规格。

一旦操作员选择了一个或多个“剧本”，ACK就会在整个战场空间为所选“剧本”所需的每个服务向虚拟联络员发送“投标请求”（图3中的步骤3）。虚拟联络员必须判别他们是否有可用的资源，以及以什么“成本”来服务特定的请求（ACK项目的一个关键挑战就是在跨域“马赛克战”的背景下将“成本”纳入考虑范围）。虚拟联系员将“报价”（步骤4）返回给用户节点，此时用户节点将在所选的“剧本”中判定报价，并形成“最佳”杀伤链（对“最佳”杀伤链的定义又是另一个关键挑战）。另外，ACK还应解决战场空间中存在多个用户争夺相同资源的挑战。

4、ACK项目的挑战

实现ACK目标面临三个主要的技术挑战。首先，在计划和实战进行中，计划人员和操作人员很少或根本不了解跨域可用的功能以及他们能够提供的能力。其次，在各自领域的指挥官都会要求用自身领域内的能力完成该领域的任务，这使得指挥官难以在来自另一个领域的新任务与自己当前的任务集之间进行“价值”与“成本”的权衡。第三，在存在一组跨域杀伤链选项时，需要一种机制来对不同选项进行有意义的比较并选择“最佳”选项（由价值和成本、杀伤链选项的预期有效性、风险等因素构成的多目标优化问题所决定）。

另外，ACK项目还需要解决的关键技术挑战包括:

1）供应商能表示其能力且用户能描述其需求，以便支持对作战需求潜在解决方案的快速识别和对其成本、收益和约束的快速探索。这些表征应足够通用，以便覆盖各种资产和任务类别，同时具有灵活性和适应性，以适应尚未构思的新资产和任务。

2）执行的虚拟联络员可以使用这些表征识别中最有前途的供应商（当存在多个供应商时）和“供应链”（当需要多个实体时），从而可以达到请求的效果或执行请求的任务。在向决策者（“用户”/ 指挥控制节点）陈述之前，虚拟联系员应该尽可能多的填写关于服务质量、时间线等方面的细节。

3）能够快速有效地比较不同选项，并在接受报价、将选择的能力分配给推荐的“剧本”、执行“剧本”的计划以及最终将任务分配回所选择的服务这几个方面提出建议。

一网打尽系列文章，请回复以下关键词查看：

创新发展：习近平 | 创新中国 | 创新创业 | 科技体制改革 | 科技创新政策 | 协同创新 | 科研管理 | 成果转化 | 新科技革命 | 基础研究 | 产学研 | 供给侧

热点专题：军民融合 | 民参军 | 工业4.0 | 商业航天 | 智库 | 国家重点研发计划 | 基金 | 装备采办 | 博士 | 摩尔定律 | 诺贝尔奖 | 国家实验室 | 国防工业 | 十三五 | 创新教育 | 军工百强 | 试验鉴定 | 影响因子 | 双一流 | 净评估

预见未来：预见2016 |预见2020  | 预见2025 | 预见2030  | 预见2035 | 预见2045  | 预见2050

前沿科技：颠覆性技术 | 生物 | 仿生 | 脑科学 | 精准医学 | 基因 |  基因编辑 | 虚拟现实 | 增强现实 | 纳米 | 人工智能 | 机器人 | 3D打印 | 4D打印 | 太赫兹 | 云计算 | 物联网 | 互联网+ | 大数据 | 石墨烯 | 能源 | 电池 | 量子 | 超材料 | 超级计算机 | 卫星 | 北斗 | 智能制造 | 不依赖GPS导航 | 通信 | 5G | MIT技术评论 | 航空发动机 | 可穿戴 | 氮化镓 | 隐身 | 半导体 | 脑机接口 | 传感器

先进武器：中国武器 | 无人机 | 轰炸机 | 预警机 | 运输机 | 直升机 | 战斗机 | 六代机 | 网络武器 | 激光武器 | 电磁炮 | 高超声速武器 | 反无人机 | 防空反导 | 潜航器

未来战争：未来战争 | 抵消战略 | 水下战 | 网络空间战 | 分布式杀伤 | 无人机蜂群 | 太空战 | 反卫星

领先国家：美国 | 俄罗斯 | 英国 | 德国 | 法国 | 日本 | 以色列 | 印度

前沿机构：战略能力办公室 | DARPA | 快响小组 | Gartner | 硅谷 | 谷歌 | 华为 | 阿里 | 俄先期研究基金会 | 军工百强

前沿人物：钱学森 | 马斯克 | 凯文凯利 | 任正非 | 马云 | 奥巴马 | 特朗普

专家专栏：黄志澄 | 许得君 | 施一公 | 王喜文 | 贺飞 | 李萍 | 刘锋 | 王煜全 | 易本胜 | 李德毅 | 游光荣 | 刘亚威 | 赵文银 | 廖孟豪 | 谭铁牛 | 于川信 | 邬贺铨

全文收录：2017文章全收录 | 2016文章全收录 | 2015文章全收录 | 2014文章全收录

其他主题系列陆续整理中，敬请期待……