马赛克战——美国作战领域的理念和技术变革

中国指挥与控制学会

引言

近几十年来军事领域机器人、人工智能、纳米技术和无人系统等方面的重大创新，逐渐取代了现代战场上的常规战斗力量，减少了军事技术操作人员的数量，改变了军事作战的组织结构和理论。同时各个技术领域花费了太多的时间、金钱和精力去试图确保其武器系统比对手更先进。无论哪一种武器系统是最好的，都必须把重点放在杀伤力和取胜能力上。如何用高性价比的方式来压倒对手，以及提高多维防护能力、减少生命损失，已经成为美国军事理论家和国防研究人员的基本目标。因此，2017年8月，美国DARPA战略技术办公室(STO)首次提出“马赛克战”(Mosaic Warfare)概念。类似将瓷砖碎片拼合成图案缤纷的马赛克瓷砖，“马赛克战”通过组合协调多种作战元素，实现全面而快速的胜利。

一、“马赛克战”概念

马赛克的各个部分虽然是碎片，但组合在一起能够发挥更大的整体作用。即使破坏一些马赛克碎片，也不影响马赛克的整体效果。

虽然马赛克图有碎片缺失，但不影响图片内容理解

2017年8月，美国DARPA战略技术办公室(STO)提出“马赛克战”概念，该概念借鉴了马赛克拼图的思路，从功能角度将各类传感器、指控系统、武器平台、兵力编队等各种作战要素视为“马赛克碎片”，通过动态弹性通信网络将“碎片”链接形成一张物理和功能高度分散、灵活机动、动态协同组合的弹性作战效果网，利用人工指挥和机器控制，快速、灵活、自主地重组一支更加解耦合型的军事力量来创造己方的适应性，提升敌方的决策复杂度或不确定性。即便系统中部分组合被敌方干扰、摧毁或中和，仍能基于所能通信的资源快速做出响应。空中、网络、陆地、海洋和空间领域将侧重于在一个更综合的框架内运作，如下图所示。

“马赛克战”作战概念图(蓝色六边形代表“马赛克碎片”)

“马赛克战”的概念从根本上不同于之前传统的分布式杀伤链、“体系系统(System-of-Systems，SOS)”、适应性杀伤网等相似模式，如下图所示。在传统模式中，每个部分都经过专门的设计和集成，以填补特定的功能。而“马赛克战”集成现有多维度武器等其他作战要素，利用动态、协调和高度自治系统的力量将复杂性强加给对手，其构造的“杀伤网”形成一种新的非对称优势，使对手无法完成“观察、判断、决策、行动(OODA)”回路后做出反击，更能发挥“杀伤力”优势。同时微电子和通信的进步使不同系统之间的网络化协调成为可能，攻击能力更强、开发成本更低、升级速度更快。

“马赛克战”的概念发展路径

二、“马赛克战”的优势与软肋

根据CSBA的报告，“马赛克战”具有以下6点优势：

(1)更容易融入新技术和新战术

马赛克部队功能简化，不会像多任务部队那样高度一体化。因此，只需要更少的修改就可以在平台或部队编队中加入新的作战能力。

(2)为美军指挥官提供了更好的适应性

与传统的整体平台和部队编队相比，分散的部队将能够以更多种类的方式结合起来，以产生作战效果。

(3)对手所面对的复杂性更高

对手将更难通过这种分布式且分散的部队来确定美国的意图和效果链。

(4)提高作战效率

指挥官将能够更精细地调整由分散单元组成的军事力量，便于匹配作战过程中的风险水平和所需的能力。

(5)行动范围更广

将分散的军事力量更精确地分配到一项行动，可以减少不必要的过度分配，并使各种军事力量能够分散到更多的任务中。

(6)改进了运营战略的实施

部队同时执行任务的数量越多，力量分配更合理，分编部队中无人系统的比例越大，部队就能更好地进行伪装、同时采取进攻和防御行动，或执行高风险且高回报的任务。因此，指挥官可以更好地实施运营战略。

但是“马赛克战”尚处于研发阶段，通过高效的信息交流与共享实现各作战元素协同作战还存在一些软肋。比如数据标准尚未统一、数据质量难以保证、数据传输易受制约。“马赛克战”在研发过程中容易受到数据欺骗、数据匮乏、通信干扰的影响。“马赛克战”提供的基于大数据的人工智能辅助决策与人类决策者尚存在矛盾，不利于扩展作战规模。

三、“马赛克战”相关技术或产品

根据DARPA发布的针对“马赛克战”的资助计划文件，“马赛克战”的相关技术包括马赛克技术、马赛克效果网络服务和马赛克实验、基础战略技术和系统研究四个方面。

“马赛克战”技术体系

现有公开资料中提到的“马赛克战”的相关技术或产品如空间抓取技术、C5ISR/C6ISR系统、未来智能军事基地。

1、空间抓取技术

算法是人工智能的核心要素。“马赛克战”基于人工智能技术，算法也是其关键之一。“马赛克战”解决分布式监管、集成和管理问题的算法类似于空间抓取技术(Spatial Grasp model and Technology，SGT)。一名乌克兰研究人员P.S. SAPATY使用主动分布式知识网络构建SGT模型，模拟了“马赛克战”的算法。模型中的节点代表马赛克碎片，设定一部分马赛克碎片会丢失。

第一种SGT模型方案是：在统一控制下，该模型实时将分散的资源集成为整体作战力量，以及对某些分布式资源进行分组，用于解决周围环境中集体性意外事件。大规模机器人技术和无人驾驶系统在SGT模型中扮演马赛克碎片的角色。该模型解释了如何使无人战斗机(UCAV)团队智能集合并自我重组、采集并命中发现的目标、协同观察领地。

第二种SGT模型方案是：在没有外部控制的情况下，该模型组织无人机群(aerial swarm)自动战斗。此外该模型还展示了由于道路状况，移动中的无人车队如何被分成“马赛克碎片”，并如何自我重组成一个标准的车队。

采用SGT模型实现“马赛克战”的优势有：

(1)简洁易懂，在任务场景中只需要命名所采取的主要操作和决策，传统的系统管理和指挥控制流程有效地隐藏在自动高级编程程序中。

(2)空间演变和传播可以在不同地点进行，并且可以实时配置任何可用的作战资源，甚至是之前未发现的作战资源。

(3)无论是集中式还是分布式形式的命令和操作，都可以用空间抓取语言(Spatial Grasp Language，SGL)表达，即使发生意外情况或损坏，也可以实时自动更新甚至完全更改。

(4)SGT可以通过并行的全球覆盖网络提供分布式态势感知，同时不仅可以从多个独立的点收集数据，而且可以将数据匹配到复杂的大规模物理和虚拟空间。

(5)从顶部语义任务层到最基础的通信协议和例程，SGT可以覆盖不同的网络层。在出现非本地危机，互联网等传统通信方式无法使用时，这一点尤其重要。

(6)无论是有人还是无人的组件都更容易适配SGL中的作战场景，使决策者能够在随时变化的环境中，自由组建任意比例的人机混合团队，始终保持目标导向。

(7)SGT模型将格式塔定律外推到整体把握分布式环境中的复杂情况，可能对“马赛克战”特别有用，以便在快速变化和不可预测的情况下占据主导地位。

2、C5ISR/C6ISR系统

在未来的军事冲突中，美国军事专家最担心的是通信效率变低甚至是无效的。当“马赛克战”的各要素断开联网，无法各自发挥作用时，所造成的通信问题会导致指挥官失去获得优势的机会。此外，五角大楼的武器采购计划不足以应对当前和未来的作战和技术能力要求，缺乏数据交换和通信能力。因此，需要开发一个网络系统来协调各项功能，实现所有人机要素、指挥、控制、通信、计算机、网络防御、作战系统、信息、监视和侦察系统(C5ISR/C6ISR)的信息交换和统一协作，高效确保信息以最低限度的安全措施及时传递给决策者。如下图所示。

各项作战要素协同网络系统

C5ISR/C6ISR系统的建设涉及到：

(1)建筑场地。

(2)空间、空中、陆地和海洋错位的综合技术系统，包括计算机、通信、软件、人工智能和机器学习方面的最新技术。例如DragonFly远征式空运后勤套件(fly-away kit，FLAK)。DragonFly是一个可部署的任务支持系统，具有人工智能和机器学习、云和本地级处理平台的混合能力，无论是否有云连接，都可以在严酷或偏远的地点使用。

STS公司生产的DragonFly产品

(3)电信服务、数据传输、网络安全、系统配置、系统和软件的维护和维修、测试和评估、可靠性和安全性保障、多维度的物理和电磁防护、可持续性、风险和质量管理、预测后勤支持、训练和模拟。

(4)工作人员：指挥组、参谋、技术和专业人员、后勤人员、人身安全保障人员。

(5)特定的基础设施。

C5ISR/C6ISR系统集成存档和实时数据等信息，为整个指挥作战链提供准确和高效的情报产品，保障了所有参与作战人员在现代战场空间中的态势感知。C5ISR/C6ISR系统提供的功能包括：数据融合、多情报集成、态势感知、现代作战空间管理、指挥控制、信号情报处理支持、大规模情报系统。

C5ISR/C6ISR系统的体系结构对空中、陆上、海军或空间设施的驻扎和多维防护具有重要意义。为了达到“马赛克战”的要求，相关设施将必须满足未来智能军事基地(Smart Military Bases)的所有条件。特别是对于驻扎在本国领土之外的设施至关重要。

3、未来智能军事基地

“马赛克战”要求未来智能军事基地有威胁防护、保卫关键区域、随时存储大量数据和信息的作用。未来智能军事基地将同时容纳C5ISR/C6ISR系统和“马赛克战”中所有的有人或无人设备。其模块化和灵活的特征可以适应所有类型的任务，包括医疗和灾难支援。

因此，五角大楼在2018年发起了一项关于未来智能军事基地的倡议。通过先进的数据分析系统、人工智能和机器人来提高战斗准备效率，并确保部队得到多维防护，从而高效支持新出现的作战任务。未来智能军事基地即使远离前线，也必须满足同样的标准，例如：安全、恢复力、设施抗干扰防护能力、服务优化和提高设施效率。

未来智能军事基地集成了创新技术和流程，可以提高军事设施中物资和服务的性能、效率和适配能力。目前有一些基地已经在能源倡议、机动性和建筑方面使用了智能技术，例如：通过5G和NextG技术进行通信(用于执行任务的飞机、基地和周边安全、飞行员培训)，安装和集成传感器网络(用于周边安全、门禁监控、预警、机队管理)，测试自动驾驶车辆和传感器(降低运输成本、提高基础服务速度和公共安全水平)。但不同的是未来智能军事基地可以将所有这些功能以及其他许多功能结合起来，形成一套全面的解决方案。所述其他功能包括传感器框架、大容量数据存储、英特尔系统以及受保护但可见的选址。

未来智能军事基地将成为一种生态系统，如下图所示。这种智能军事基地采用先进的技术系统和设备来抵御新的威胁。数字仓库和资产管理软件将使这些基地修复能力更高，管理成本更低，尤其体现在升级现有基地设施方面。

未来智能军事基地需要解决的问题包括：公共安全，自然或人为灾害，住房、交通和其他服务的指数级增长，设施老化，不同设备、服务、信息等的连通性挑战，污染，宽松可靠的机动性要求，不断增加的能源消耗需求，基础设施网络安全风险。

在不稳定的战区(Theaters of Operations，ToO)建立远征智能军事基地是所有美国驻北约成员国的军队面临的最大挑战。不稳定战区具有一些特殊情况，例如当地敌对环境、危险的天气和气候条件、难以获取的土地、有限的资源、东道国支援(Host Nation Support，HNS)的减少或缺失，以及北大西洋理事会(North Atlantic Council，NAC)的军事干预。这些挑战迫使北约推出了“远征集结(Expeditionary Staging)”的新概念，并转交给荷兰的一个公司研发实施。测试阶段将在荷兰苏斯特贝赫(Soesterberg)新成立的智能基地实验室(Fieldlab Smart Base Laboratory)进行。该公司所研发的产品原型被称为“天幔穹顶(Shaded Dome)”。“天幔穹顶”电力消耗低、易于搬运和拆卸，可以在恶劣天气条件下提供防护，应用范围在500到24000平方米。

“天幔穹顶”设计图

四、相关项目动态

“马赛克战”相关项目分布情况(来源：《战术导弹技术》杂志)

“马赛克战”涉及大量的资助项目，以新项目和正在进行的项目为主。2020年之前的项目如上图所示，近期相关项目进展如下。

(1)“小精灵”无人机将恢复空中回收试验

作为“马赛克战”体系中的无人机项目，2021年6月，DARPA资助的“小精灵”无人机项目的主承包商戴内提克斯公司已制定出应对无人机空中回收失败的解决方案。“小精灵”计划的下一阶段测试将于2021年10月至11月进行，预计实现在30分钟内回收4架无人机的目标。

(2)MINC项目

2021年4月29日，DARPA发布了任务集成网络控制(Mission-Integrated Network Control，MINC)项目征集公告。该项目是“马赛克战”的重要组成部分，旨在组装单个作战平台，构建一种安全网络层，通过控制机制对敏捷而可自愈的网络进行分布式管理，在激烈的动态环境中支持多域“杀伤网”。

(3)美国国防部为ASTARTE项目第一阶段签订两份合同

美国国防部的未来技术机构(future-tech agency)最近为“空战快速战术执行全面感知”项目(Air Space Total Awareness for Rapid Tactical Execution，ASTARTE)的第一阶段签订了两份合同：一份于2020年12月29日以830万美元的价格授予给系统与技术研究中心(Systems&Technology Research，STR);另一份在2021年2月以760万美元的价格授予给雷神公司。

ASTARTE项目是DARPA“马赛克战”的一部分，于2021年1月启动，分为三个阶段。第一阶段是组件技术开发，为期14个月;第二阶段是虚拟实验，为期也是14个月;第三阶段是现场实验，为期18个月。

ASTARTE项目帮助作战人员快速分类所需的大量数据，将跨空中、陆地、海洋、太空和网络空间域的所有传感器和射击装备连接起来，实时以低风险的方式消除冲突。

结语

“马赛克战”经常与“系统体系战”、“多域战”、“决策中心战”、“JADC2”等类似的概念混淆。无论概念的名字是什么，军事理论家和五角大楼的领导人都将其视为未来。美国通过大量资助计划推进“马赛克战”技术研发与实践，将人工智能、机器学习等先进技术引入到作战环境，将促进其军事革命(RMA)。

参考文献

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[13] 看航空. DARPA“小精灵”无人机将在今年秋季恢复空中回收试验_腾讯新闻[EB/OL]. [2021-6-16]. https://new.qq.com/omn/20210601/20210601A071M100.html.

[14] 李磊, 蒋琪, 王彤. 美国马赛克战分析. 战术导弹技术, 2019(06):108-114.

本文来源：高端装备产业研究中心

关于举办“墨子杯”2021第五届全国兵棋推演大赛的通知

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