AI助力作战网络，美智库提出JADC2顶层架构建议

Original 学术plus观察员学术plus 2022-07-29

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2021年11月2日，美国战略与国际问题研究中心（Center for Strategic and International Studies，CSIS）发布报告《作战网络和未来部队，第2部分：作战挑战和获取机会》（Battle Networks and the Future Force, Part 2: Operational Challenges and Acquisition Opportunities），这是CSIS战争网络与未来军队系列报告的第二部分。

战争网络与未来军队：作战挑战和采购机遇

编译：学术plus观察员张涛

本文主要内容及关键词

1.作战网络：JADC2

2.人工智能在未来作战中的角色：使用人工智能和机器学习算法的鲁棒且有弹性的战斗网络可以加快决策制定和流程自动化，从而在战术和操作层面实现算法战。

3.作战的三大挑战：对手的威胁，应对干扰和攻击的网络弹性，跨军种以及与盟友和合作伙伴的网络的互操作性

4.建议：组织角色和权限的五种模式，JADC2顶层架构（范围与操作系统）

内容主要整理自外文网站相关资料

仅供学习参考，欢迎交流指正！

文章观点不代表本机构立场

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1.作战网络

作战网络指的是美国国防部的JADC2（联合全域指挥与控制），可以为指挥官提供更好的选择，加速作战决策过程，优化作战效果。通过将监视、目标定位、损伤评估和其他信息从一个平台无缝传递到另一个平台将不同域、盟友和合作伙伴的平台和部队连接在一起，可以提高准确性、范围、持久性和速度。

下图描绘了一场未来作战网络行动，其中对手向美国和盟军部队发射助推滑翔高超音速导弹，这说明了综合作战网络可以提供的作战优势。

下图描绘了上图中假设的未来作战网络竞争的对抗性，对手国家试图破坏和削弱美国的战斗网络，展示了对手可以使用全方位攻击来延迟或阻止检测并增加其攻击成功几率的一些方法。

2.人工智能

人工智能在未来作战中的角色

作战网络之间的对抗是现代战争中越来越重要的组成部分，而且这种竞争将在很大程度上以快速发展的方式直接在机器之间进行。

近年来，人们对人工智能和机器学习如何增强作战能力给予了很多关注，但鲁棒的、有弹性的战斗网络是使这些增强能力成为可能的基础推动力，尤其是战斗网络中的通信和数据处理部分。

人工智能和机器学习算法依赖于对大量传感器数据的及时访问以及在决策者和作战人员之间进行数据通信和分析的能力。使用人工智能和机器学习算法的鲁棒且有弹性的战斗网络可以加快决策制定和流程自动化，从而在战术和作战层面实现算法战。使用算法来增强预警和警告在某些方面类似于已经将算法应用于检测和跟踪疾病传播的方式。

但算法战的这些潜在优势也并非美国独有。其他国家可以使用相同的方法和能力来增强本国部队的态势感知和决策速度。这将不可避免地导致和平时期的竞争，其中人工智能和机器学习算法可以使得各国的战斗网络相互竞争。

3.作战挑战

随着战斗网络不断发展，其中包含了更多的功能，也将增加复杂性、有效性和漏洞。在设计未来的作战网络时，应考虑对手威胁、应对干扰和攻击的网络弹性、以及跨军种以及与盟友和合作伙伴的网络的互操作性。

3.1 威胁种类

战斗网络带来的许多作战优势都使其天然会成为攻击的目标。

例如，俄罗斯在动能和非动能反卫星 (ASAT) 武器方面取得了重大进展，可以破坏依赖太空的美国和盟军作战网络。
此外，许多反卫星武器设计包含干扰或欺骗卫星通信 (SATCOM) 和全球定位系统 (GPS) 信号的功能。
针对战斗网络的攻击活动常被用于灰区活动。
高弹性的战斗网络可以为高级指挥者提供更好的选择和更多的决策空间。

3.2 网络弹性

弹性涉及多种形式的风险规避、管理和缓解，以使网络能够响应中断并从中断中快速恢复。使战斗网络更具弹性的方法之一是通过使用多种方法（例如红外、光学和雷达）来连接跨多个域的分布式传感器来收集信息。通过同时将现有资产用于多个角色和任务，而不是让其仅用于一项任务，可以部分实现分布式和多样化。受到攻击时所提供能力的合理降级也是恢复能力的一个关键指标。战斗网络的合理降级意味着使用网状架构和设计系统，以便它们在必要时动态分解成更小的子网络，并在机会出现时自动连接到替代网络。人工智能和机器学习系统可用于检测人类可能会错过的异常和网络攻击，并根据需要重新配置网络。

3.3 互操作性

跨平台、域、军事服务和盟国数据的共享能力是 JADC2 概念的基础。这种动态互操作性的愿景需要在多个层次上进行协调，包括数据标准、通信协议、多层安全标准，以及与盟友和合作伙伴之间的实时数据共享和访问的政策协议。

4.建议

4.1 组织角色和权限

国防部需要在JADC2开发和实施过程中定义不同组织的职责和权限，包括每个单位的职责以及各个单位之间如何协作。虽然国防部已经尝试了许多模型，但有些模型并不成功，以下是国防部可以在JADC2开发过程中尝试的组织模式：

模式一：联合项目执行办公室（JPEO）

国防部可以创建一个联合项目执行办公室（JPEO）来集中管理JADC2的开发和采购。联合计划办公室还可以通过提供技术和计划问题的单一联络点，在开发过程中更便利地与盟友和合作伙伴协作，并为国防部和国会的高级领导人提供一个特定的联络人。但该部门应该注意不能创建一个“规模太大而不能失败”且“太大容易失败”的重大采购计划。

模式二：独立机构

国防部可以为JADC2建立一个新的独立机构，该机构将拥有自己的采购权限和预算，类似于导弹防御局(MDA)和太空发展局 (SDA)。或者可以将 JADC2包含在国防信息系统局 (DISA)的职权内，但这将远远超出DISA的核心职能，DISA可能会牺牲现代化和支持国防范围 IT 系统为代价。随着原型设计和试验开始产生结果，独立机构可以管理多个正在进行的项目并在其投资组合内进行最佳投资。

模式三：设置新的军种

另一种方法是为JADC2指定一个设置新的军种，并与其他军种、机构和作战司令部合作，以确保开发所需要的能力。为了使设置新军种的方法有效，OSD 和联合参谋领导需要在规划计划预算执行制度(PPBE)和联合需求监督委员会(JROC)过程中保持一致。

模式四：功能性的司令部

另一种方法是为 JADC2 指定一个功能性的司令部，并以特种作战司令部的模式为其提供独立的采购权限。司令部可以是专门为指挥和控制而创建的新功能性司令部，也可以将该职能分配给现有的司令部，例如战略司令部、太空司令部、网络司令部或北方司令部。与独立机构相比，作战司令部更符合作战人员在项目之间进行组合投资的要求，如果保留全球指挥和控制的作战权力，还可以简化其发展到作战部队的能力的过渡。

模式五：去中心化开发

可以在OSD 和联合参谋部监督的各军种和机构之中分散地开发JADC2系统和组件。相关责任可以分配给ASD，ASD和联合参谋部都可以发布政策、战略以指导和协调JADC的开发。各军种将保留对JADC2 相关计划的时间表和独立的预算控制，不同军种可能会以不同的速度进行，具体取决于每个军种的其他预算优先事项。但是如果不同军种内程序开发进程不一致，可能会出现不同的军种独立开发了不同的各自域的新一代指挥和控制系统。这种情况下，跨军种和跨域的互操作将变得越来越困难。

4.2 JADC2顶层架构

范围：五个功能元素

JADC2的范围是最重要的架构决策之一，包括什么类型的系统、数据、网络和任务。OSD 的数据战略和联合参谋部的JADC2战略都采取广泛的、国防部范围内的方法来确定JADC2的范围。JADC2的范围应该缩小到组成战斗网络的五个功能元素：传感器、通信、数据处理、决策和效果。虽然这些功能要素依赖于许多其他信息系统来提供支持，国防部也开始将支持系统纳入JADC2的范围内。国防部应该承认商业系统在其战斗网络中发挥的越来越重要的作用，并将这些系统纳入其架构中，尤其是在传感、通信和数据处理方面。

统一操作系统：真正开放的软件生态

JADC2的一个关键架构决策是：强制使用统一的操作系统还是允许战斗网络的不同部分运行单独的操作系统。

一般来说，网络内部和网络之间会使用不同操作系统，这种方法的主要优点是它允许系统针对其执行的功能使用的特定硬件进行优化。然而，不同操作系统的应用程序无法进行交互，统一的操作系统则创造了真正开放的软件开发生态系统，可以提高软件的可重用性，以防供应商锁定。但目前来说，JADC2使用统一操作系统仍然存在不足，即无法开发出一个能够满足用户多样化和需求的操作系统。

关键接口：技术规范，策略流程

JADC2 架构还应该识别和定义内部和外部的关键接口。接口是定义系统范围的关键部分，国防部应阐明与支持作战网络但不直接属于作战网络的数据系统和网络的接口。接口不仅仅是技术规范,还包括接口如何使用以及由谁使用的策略和流程。