MITRE探讨联合全域指挥控制(JADC2)的发展

科技工作者之家 2020-02-13

来源:中国指挥与控制学会


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简介

MITRE技术和国家安全中心(CTNS)汇集了来自政府、学术界、工业界、媒体和政策机构的专家和权威人士,就当前热点进行讨论,目的是帮助决策者更好地驾驭动态的、快速发展的技术环境,以促进美国的利益和加强国家安全。2019 年12月,该中心发布《多域作战中新的作战司令部体系结构》报告,探讨了联合全域指挥控制(JADC2)面临的挑战、指导原则以及未来发展,本文编译了报告全文。

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美国于2018年发布的《国防战略》将战略重点转向应对均势对手(尤其是中俄)的高端冲突,联合部队将面临紧迫的时间、距离、反介入/区域拒止(A2/AD)作战挑战。制止冲突并削弱现有A2/AD网络将需要美国及其盟国以同步、合作和有效的方式,利用所有域、军种和盟国的能力,迅速规划和遂行作战。

实现同步的跨域作战需要一种新的作战管理方法,以及快速查找、定位并消除大量敌方移动目标所需的指挥控制体系结构。目前很难实现这种速度的同步,军事决策者仍然依赖于旧有的指挥控制系统,这些系统之间的数据共享面临着包括域、密级、军种本身以及盟国等多重障碍,对理解和决策过程产生了阻碍。在理解方面,美国国防部和情报界无法轻松地处理各种数据集,以提高态势感知能力,或向战略、战役和战术决策者提供更好的信息。在做决策时,效应器根据军种或域进行划分,其对实现预期效果的全部功能的理解能力有限。


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联合部队不够联合

以跨域和跨军种的方式使用传感器和效应器可以大大缩短与多个可重新定位目标进行交战的时间。解决时间问题使得联合部队的攻击和机动速度比红队更快。这种加速是JADC2背后的核心思想之一。然而,尽管在这个问题上投入了多年的精力,美国国防部在开发和部署JADC2所需的能力方面进展甚微。JADC2不仅仅是新设备,迈向真正的“多域作战”必然会推动新的指挥控制方法的开发,因为现有方法仍然是“去冲突系统”,而非“集成系统”。开发和运行鲁棒的、真正集成的指挥控制系统需要克服许多重大障碍,包括:

1)缺乏通用的部队设计

最重要的挑战之一是,当前基于军种的开发和采办模式不利于开发或部署联合指挥控制能力。美国国防部目前还没有构建和实施作战司令部所需联合能力的机制,因为每个军种都针对其领域特有的高端问题进行设计。在缺乏通用部队设计的情况下,各个军种在为JADC2开发各种元素时,主要关注自身的特定需求。

2)以平台为中心的采办

美国国防部的采办系统经过优化,以开发和部署平台。从行业的角度来看,开发通信网络并支持平台与有效利用这些平台所需的指挥控制能力之间的连接并不总是有利可图的。此外,对于国会中的倡导者而言,很难支持无形的“连通性”和“数据”,而不是更有形、更有活力的平台。

3)基于军种的权限和作战

简单来说,各个军种组成部队不愿放松对其自身能力的控制。将一个域的资产控制权交给另一个域的指挥官,并不符合他们的作战方式。各个作战司令部现有的组织架构加强了这种以军种为基础的作战方式。

4)对指挥控制的关注度不够且对技术缺乏远见

人们普遍认为,JADC2是将所有数据集合在一起,并对其进行标记,然后通过敏捷软件方法应用人工智能(AI)。这种方法既无法实现,也不能提供所需的能力。在对抗或拒止环境中,不太可能有足够的带宽将所有数据转移到高端作战涉及的每个系统和平台中。此外,大多数数据与绝大部分用户无关,而许多用户和系统会被大量的数据压垮。必须有某种框架来确定谁获得什么信息。虽然增强跨系统的互操作性和连通性是JADC2的关键使能因素,但它并不是指挥控制所面临挑战的完整解决方案。指挥控制不仅涉及态势感知,还涉及如何以及由谁来做决策。开发新技术和部署新能力不足以支持JADC2,还需要对作战、权限和组织架构的概念进行更改。


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试验、概念开发和使能要素

支持JADC2的新概念和方法必须侧重于以新的方式运作,以一致、有效的方式将联合部队的能力套件从各个域集中起来。这些概念和方法必须说明如何能更有效地组织联合部队以执行必要的指挥控制;必须描述战区、战役和战术级指挥官和决策者在履行职责时的角色;必须描述哪些能力和使能要素将来自军种、国家当局、情报界和伙伴国家。显然,需要开发和改进新的概念,通过设计试验来帮助确定哪种联合指挥控制战术、技术和规程在快速和动态适应性作战中能最有效地使用特定能力。

MITRE公司认为,在美国国防部实现JADC2之前,必须确定一些核心指导原则,作为试验和原型设计的基础。

1)以功能为中心的组织机构

意图摧毁某个目标的指挥官应该能够迅速考虑所有可用的能力,从而决定哪个是最有效的。例如,指挥官必须了解陆军远程火力或海基战斧巡航导弹是不是清除某个特定目标的正确工具。为了实现此种优化、战役级指挥控制可能围绕地面监视、火力、进攻性太空控制等一组动态的关键作战任务,而不是围绕特定域的组成部队指挥官或面向军种的作战。更重要的是,为了以一定的速度进行作战,这些战役级指挥控制元素需要有权对联合部队指挥官确定的相关资产进行任务分配,不管该资产来自哪个军种、哪个域。

2)作战“任务代理”

支持这些基于“任务功能”的作战决策者的一种方法是“任务代理”。为了响应实时机会并开发新信息,战役级指挥控制元素可以通过动态市场分配战术能力。一套完整的“任务功能”单元或能力将充当“卖方”,向系统提供它们能够在任何给定时间产生的效果。该战役级指挥控制元素分配的全部任务将“购买”这些能力,优化时间、机会成本、成功概率、生存能力等变量。

3)任务绩效评估

JADC2将增加决策的复杂性,要求领导者具备必要的知识广度和深度,以了解何时何地最有效地利用能力。帮助解决这些挑战并支持上述“任务代理”的方法之一是根据潜在任务动态地评估单元、能力或平台性能。这将有助于确定战役级决策制定的需求,从决策过程中了解某个特定资产在特定任务中的表现情况。

确定任务性能评估可以由战术系统本身或其司令部组成部分来完成。在战术层无法对大量任务提供评估的情况下,比如陆军地面部队忙于作战而无法顾及任务性能查询时,可以使用介于战术级和战役级之间的专门系统提供粗略的评估。

通过实现持续评估和更新预期任务性能过程的自动化,可将来自各种系统和能力的评估结合起来,支持决策者做出明智的选择。通过这种方式,陆军或空军军官可创建依赖海军系统和能力的计划,反之亦然。

这些性能评估还可以将不同安全级别的系统耦合在一起。不需要提供执行任务的机密系统的细节,便可将机密系统纳入计划。另一种方法是,评估可以完全从与它们相关联的系统中解耦出来。

4)由“松散耦合器”实现的互操作性

JADC2的实现依赖于许多不同的功能和平台之间快速、动态的通信。然而,当今许多相关的系统无法跨军种和安全级别或与合作伙伴和盟国系统连接。MITRE提出将“松散耦合器”作为一种信息设计方法,以支持广泛的互操作性。通过确定上述任务代理和性能评估的需求,可以得到这些“松散耦合器”。

与通用的或完全的互操作性相反,松耦合涉及跨不同的用户组交换最少的结构化、高影响力的信息。这种方法非常适用于分布式网络,其中包括各种异构的参与者,每个参与者都可以从耦合消息的核心数据中获益。这种方法以数据的丰富性换取了灵活性和效率,它有可能连接尽可能多的系统。

利用这种方法,可将来自不同域、军种或安全级别的与作战指挥控制相关的数据融合在一起,从而最大限度地减轻数据传输系统的负担。此外,松耦合支持由同一组性能消息展示非动能能力,从而改进与常规作战的集成。

5)用于作战决策的人工智能

采用性能评估和任务代理相结合的方法,可以使人工智能用于作战决策。如果可以使用建模和仿真来快速反复地运行冲突场景,那么就有可能生成数据来训练机器学习算法,使其能够更有效地进行资源任务配对。这些机器学习算法需要大量的决策及其结果数据集,用于模型训练和测试。上述性能评估可以作为机器学习或人工智能系统的输入。该场景的结果可以作为驱动机器学习网络训练的反馈机制。MITRE目前正在试验任务代理的概念,有证据表明,将人工智能引入这一过程将显著提高效率。

6)用于态势理解的基于上下文的显示

随着战役级指挥控制的决策复杂性的增加,以及机器在支持更好的决策方面发挥的作用越来越大,对直观的决策显示和界面的需求也在增长。作战人员将需要新的显示器快速分析不同选项以及作战方案,选择、修改作战方案,并跟踪作战方案的执行情况,以便根据需要进行干预。作战人员必须能够将机器选定的计划与备选方案进行比较,并自行修改这些计划,了解个别选择如何影响计划以及任务、任务集甚至整个战役的成功几率。

作战人员还应按需深入自动决策过程,帮助他们在无法深入了解自动决策过程时建立信任和信心。这些新的显示器应能根据作战人员的角色预先配置,而且还必须具备内置的灵活性,以便按照个人需求重新进行配置。

为了使JADC2成为现实,必须解决这些技术上的和组织上的核心原则问题。MITRE公司正努力在这些方面取得进展。此外,还需要解决以下问题:将更大的战略目标纳入战区级和作战决策中,战术层面的多域效应协调,以及更好地控制电磁波谱等其他领域的问题。


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未来发展

开发、部署和运行有效的JADC2需要在用户和开发人员的不同级别上进行鲁棒的试验和概念开发。这些试验必须包括来自工业界、作战指挥官、军种组成部队、作战人员学校和条令开发人员的观点,这有助于确定执行JADC2所需的权限和组织架构的变化。但是,用户使用现有有限的指挥控制技术和系统所进行的试验并不会真正推动变化。真正的改进将需要国防部采用一套初步的核心原则进行试验和原型设计,并利用这些核心原则统一整个国家安全企业的活动。

此外,一开始就关注具体任务的挑战将有助于加快进展。在许多作战场景中,在成功所需的快速时间线内寻找高价值的、可重新定位的地面系统并进行交战是一个关键的挑战,也将为开发和部署JADC2奠定坚实的基础。

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本文作者简介: 

1)Eliahu Niewood博士是MITRE跨领域紧急创新小组的技术主管,其研究领域包括竞争环境中的联合杀伤力,多域指挥、控制和通信,高级自主系统以及新兴技术。

2)Greg Grant是MITRE技术和国家安全中心主管,也是MITRE国家安全部门整合和计划的高级负责人。在加入MITRE之前,曾担任国防创新试验小组(DIUx)的高级战略主管。在国防部任职期间,他还担任国防部副部长Robert Work的特别助理,帮助制定“第三次抵消战略”。

3)Tyler Lewis是MITRE技术和国家安全中心的战略发展主管,也是MITRE国家安全部门军事团体的项目经理。

朱虹编译自互联网

李晓文审定

2019年12月

转自:防务快讯



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能力 系统 任务 军种 JADC2

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