美国空军：颠覆自主系统的未来愿景

对未来自主系统的应用设想大多是由指挥官对大量自主系统进行指挥和控制。然而，美国空军最新的自主系统愿景却推翻了这一设想，提出自主系统应该在未来20年中成为战斗管理的主要参与者而非外围设备的创新思想。本文介绍了美国空军的这一愿景及达成该愿景的方法与思路。

2015年《美国空军未来作战概念》设想了“战斗管理人员控制大量自协调飞行器或程序”的自主系统应用场景。然而，美国空军首席科学家办公室却认为此设想可能是颠倒的。在2019年3月发布的题为《自主地平线：前进之路》的报告中，空军首席科学家提出应该将自主系统视为战斗管理功能的主要参与者，而不仅仅是平台操作的外围设备。未来，自主系统将为空军创建以信息为中心，形成面向服务、无处不在的赛博化和信息密集型体系。

自主系统能够带来一系列好处，如改善态势感知、决策质量和响应速度，并使作战人员从重复、肮脏、危险的任务中解脱出来。同时，自主系统还将为装备解决方案带来重大影响，典型的自主系统解决方案包括空中的忠诚僚机、太空的自防御卫星和赛博空间的自主快速反应防御者。尽管空军对自主系统可能带来的好处十分期待，但尚未定量评估引入自主系统可能产生的影响，更不用说研究选择不同技术的比较投资回报率了。

图1 自主系统将改变美国空军许多领域中的任务

尽管如此，美国空军始终相信自主系统的开发和引入不仅会改变物理（空中和太空）和虚拟（赛博）平台的运行和作战方式，而且还会以《美国空军未来作战概念》中没有考虑或预见到的方式改变空军的作战概念和组织结构。

引入自主系统产生的变化并不是将空中、太空和赛博的有人平台转变为无人平台，而是将更大的自主性及其基本推动力——人工智能——引入信息密集型的作战功能，包括多域情报、监视和侦察（ISR），态势理解，作战规划和目标确定，战斗管理以及任务评估。在未来20年的远景中，空军应该将自主系统视为战斗管理功能的主要参与者，而不仅仅是平台操作的外围设备。

一种方法是采用传统的以物理/赛博平台为中心的方法：按照《美国空军未来作战概念》中描绘的思路，在类似图2所示的集成硬件/软件环境中，在空军传统的手动控制平台或其下一代变体中构建自主性，以实现系统之间的通用性，从而缩短开发时间并实现系统、作战人员、任务和领域之间的相互对话。

图2 自主系统开发架构模式示例

同时，以物理/赛博平台为中心的方法奉行基于平台的业务模型，这里的平台不是指美国空军作战中使用的物理/赛博平台，而是一种更通用的平台，该平台能够提供美国空军作为联合部队的组成部分需要的服务。

在商业领域，这类平台已成为行业最佳实践，专注于通过高价值交换将消费者与供应商联系起来。例如，亚马逊平台将商品供应商与消费者联系起来是通过为消费者提供一种查找、评价、研究、购买和运输产品的方式，同时为买方和卖方提供保护、提供运输选项、收取销售税以及其他多种体验。亚马逊还提供Web服务，通过其可扩展、可靠的大数据平台将组织连接到大数据解决方案。其他商业案例还有优步（Uber）、Facebook和TaskRabbit。Uber将需要交通服务的人员与能够在所需时间内提供服务的人员联系起来。Facebook通过其社交媒体平台彻底改变了人与人之间的联系。TaskRabbit将任务发布者与安全可靠的本地劳动力联系起来。在政府方面，国家安全局（NSA）和国防信息系统局（DISA）同样拥有大数据平台（BDP），该平台可为赛博作战提供有效的能力开发和部署。这些都是由信息技术及其相关知识支持的现代平台业务模型。

自主系统使用知识根据其观察的结果来创造意义。自主系统能够创造必要的知识，以便在其与人和机器的关系、所承担的任务以及如何解决这些任务方面保持灵活性。多年来，基于工具的解决方案已经提供了可观的价值，但由于缺乏扩展性，因此只能解决有限的问题集。知识提供了正确的机制，可以将解决少量问题且基于工具的传统方法转变为适用于解决更多问题的知识平台方法。

美国空军知识平台（KP）提供了一种整体性手段来集成自主系统的行为原则、架构/技术、挑战性问题、开发流程和组织结构。为实现多域作战能力，空军的知识平台应该成为ISR设备供应商（例如基于人和自主系统的ISR资产）、知识创造供应商（例如战斗管理人员）和战斗效应供应商（例如攻击资产）之间连接与交互的唯一途径和手段。协作性自主系统能够根据需要和战事进展动态、适时地进行编组或独立作战。每个自主系统将能够通过动态和可变的表达方法与其他自主系统通信，以实现所需的多域效应。在此基础上，自主系统能够专注于创造知识并在整个自主系统集群中适当地运用该知识，以最大程度地在战略、战役和和战术层面上为空中、太空和赛博作战做出贡献。

本质上，知识平台提供了创建能力所必需的生态系统，这些能力可用于创建战斗效能。以自主系统为中介产生和应用知识的平台能够将美国空军从专注于硬件平台的工业时代组织转变为信息时代、面向服务的企业。

图3说明了空军当前以平台为中心的视角。图中显示了四类平台，也就是物理实体，包括各类平台和作战中心。

• 左侧是传感器平台，包括“捕食者”、“死神”和“全球鹰”等无人平台，以及机载预警和控制系统（AWACS）、“联合铆钉”等有人平台。
• 右侧是攻击平台，包括近距离空中支援资产、轰炸机、战斗机和电子战平台。
• 底部是支持平台，包括运输和空中加油飞机平台。
• 中间是指挥控制平台，包括AWACS和联合监视和目标攻击雷达系统（JSTARS）等机载平台以及空中作战中心等地面或固定平台。

图3 当今以平台为中心的空军视角

图3中的黑线表示平台之间互联的通信网络（并非全连接），这些通信线路的频率、带宽和网络协议均不相同。

这种以平台为中心的视角聚焦空中平台，因此太空和赛博资产处于次要地位。但是，想象一下，如果将传感器、射手和支持平台从中心位置移走，同时在中间增加指挥控制资产，如图4所示。空军则拥有了三类平台：

• 在左侧，有传感器/收集器平台（注意太空和赛博资产的重要性），用于收集图中“世界云”中所有可用领域的数据。
• 在右侧，有攻击/支持平台（将通常意义上的攻击和支持平台结合在一起是因为它们的行动角色相似），它们通过对“世界云”的直接影响在所有领域中发挥作用。
• 在中间，是关键的信息处理和知识管理功能（包括多域指挥控制功能），可跨所有领域工作，并将传感器/收集器平台与攻击/支持平台相连以执行任务。
• 以上所有元素的连接将通过指挥控制的指引，由前馈通路驱动攻击/支持平台，由（内环）反馈通路驱动传感器/收集器。

图4 未来以信息为中心的空军视角

图4展示的就是以信息为中心的空军系统视角。该视角与领域（空中/太空/赛博）无关，并且假设不同领域的部队都能够使用所有领域的能力。在这种视角下，空军必须关注并处理与服务型组织相关的关键信息处理和知识管理问题，服务型组织是建立在基于平台的业务模型基础之上。请注意，这里的平台与图 3中的平台是截然不同的。

要从以平台为中心的工业时代组织转变为网络化、信息时代的企业，空军需要聚焦以下方面：

• 知识运动：收集、沟通和传播
• 知识创造：信息融合与开发、动态态势感知
• 决策管理：资源分配、规划和调度
• 执行管理：行动和监控

在此过程中，空军的目标是最大化信息效用，减少摩擦、加快流程并更快、更果断地赢得胜利。空军可以利用基于摩尔定律、网络和梅特卡夫定律的信息处理方面的最佳商业实践以及基于平台的业务模型。但是，空军确实需要以知识平台为中心的广泛的架构视角，在整个组织中引入更大范围、更深程度的自动化和自主系统、更好的人-机编队能力，并为无所不在的机-机通信提供基础设施。

李晓文编译自互联网

李皓昱审定

转自：房防务快讯