馬賽克戰(zhàn)所需的顛覆性技術(shù)體系

喬三秀

幾十年來，美軍憑借其武器系統(tǒng)的先進性在所有作戰(zhàn)域享有壓倒性優(yōu)勢。如今，這種主導(dǎo)地位正受到對手的挑戰(zhàn)。對手?jǐn)?shù)十年來一直在研究美軍的優(yōu)勢，并努力開發(fā)反制手段。

一個明顯的事實是，美國無法通過以往的路子，即建造更大、更快、更強、更有生存能力的新型武器系統(tǒng)來解決這一困境。美軍需要一種新的范式，這種范式當(dāng)以“殺傷力”為核心，而不是著眼于單一系統(tǒng)的優(yōu)勢。優(yōu)勢是通過比較系統(tǒng)之間的能力來衡量的，而殺傷力則是通過自由投遞所需效應(yīng)的能力來衡量的。

DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室的目標(biāo)是使用一種稱為“馬賽克戰(zhàn)”的戰(zhàn)略來為美軍提供快速、可擴展、自適應(yīng)的多域聯(lián)合殺傷力。馬賽克戰(zhàn)將所有域的不同平臺的效應(yīng)鏈進行功能分解（如發(fā)現(xiàn)、識別、瞄準(zhǔn)、跟蹤、交戰(zhàn)和評估，即F2T2EA），并在沒有先驗知識的情況下快速生成和重組效應(yīng)鏈，從而使對手因缺乏有效的反制手段而陷入決策困境。

為了實現(xiàn)這一雄心勃勃的愿景，DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室征詢創(chuàng)新的想法和顛覆性的技術(shù)，包括馬賽克技術(shù)、馬賽克效應(yīng)網(wǎng)服務(wù)、馬賽克實驗方法以及基礎(chǔ)性的戰(zhàn)略技術(shù)。

馬賽克技術(shù)

馬賽克戰(zhàn)的終極愿景是，作戰(zhàn)人員到達戰(zhàn)場空間后，可以立即從任何可用的能力中合成所需的效應(yīng)。DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室的目標(biāo)是為指揮官提供工具，使其能夠利用戰(zhàn)場空間中任何可用的能力來動態(tài)地構(gòu)建和操作效應(yīng)鏈。為了實現(xiàn)這一愿景，需要新的技術(shù)使作戰(zhàn)人員能夠以任務(wù)速度選擇和重新配置效應(yīng)鏈。這主要涉及3個方面的技術(shù)或能力：規(guī)劃和編組、互操作性以及執(zhí)行。

馬賽克戰(zhàn)的指揮官需要自動化決策輔助工具和其他工具來確定兵力的基本構(gòu)成。這些工具需要回答的問題包括但不限于以下內(nèi)容。

一是效應(yīng)：使用什么效應(yīng)最可能達成戰(zhàn)役目標(biāo)？如何實現(xiàn)威懾和降級？如何在保持突襲效果的同時產(chǎn)生威懾效果？

二是兵力構(gòu)成：指揮官如何為戰(zhàn)斗提供資產(chǎn)？應(yīng)該使用哪些元素來投遞期望的效應(yīng)？這些資產(chǎn)應(yīng)該如何組織？如何掌握后勤流程和準(zhǔn)備情況，以了解這些資產(chǎn)如何以及何時可用？在不確定的情況下，如何驗證某一效應(yīng)鏈成功的概率？

三是戰(zhàn)略和任務(wù)規(guī)劃：在戰(zhàn)役的不同階段如何使用不同的效應(yīng)鏈？決策和效應(yīng)規(guī)劃需要什么信息？如何獲得這些信息？

一旦指揮官決定了馬賽克戰(zhàn)的兵力編配，就需要一系列新技術(shù)來實現(xiàn)這種新的作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)，特別是機器對機器的互操作性技術(shù)。最終的目標(biāo)是以任務(wù)速度實現(xiàn)全球互操作性，并取代多年來的手工操作方式。為了實現(xiàn)這一愿景，需要技術(shù)來解決以下問題。

一是通信：如何在太空、空中、地面、海上和水下提供可確保的高容量移動通信？如何實現(xiàn)更好的跨物理域通信？是否有辦法建立更密集的鏈接，潛在地利用當(dāng)?shù)氐幕A(chǔ)設(shè)施和非傳統(tǒng)的通信渠道？是否有辦法使異構(gòu)鏈接更具互操作性，即使它們具有不同的物理層協(xié)議？是否有辦法使鏈接更易于發(fā)現(xiàn)和配置，以支持動態(tài)網(wǎng)絡(luò)？是否有新的無線電和設(shè)備技術(shù)能夠更快地集成新的波形、具備更廣泛的適應(yīng)性和更多的選擇，以此來作為網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)關(guān)？

二是網(wǎng)絡(luò)：如何提高網(wǎng)絡(luò)的可用性、增加網(wǎng)絡(luò)的容量和可擴展性、提高對網(wǎng)絡(luò)降級的容忍性、耐受人為及自然的強電磁干擾、擊敗對手的網(wǎng)絡(luò)和射頻利用技術(shù)？如何在一組異構(gòu)通信路徑上創(chuàng)建安全的虛擬網(wǎng)絡(luò)，進而快速創(chuàng)建新的“網(wǎng)絡(luò)之網(wǎng)絡(luò)”？如何自動化配置和管理這些虛擬網(wǎng)絡(luò)？這種網(wǎng)絡(luò)管理能否適應(yīng)不斷變化的戰(zhàn)斗形勢并與任務(wù)和信息需求相結(jié)合？在這些網(wǎng)絡(luò)上，保護數(shù)據(jù)機密性和完整性的新方法是什么？是否有新的方法來管理跨安全級別的信息流？如何確保與聯(lián)盟伙伴和其他盟友的互操作性，同時提供最大程度的適應(yīng)性和配置的便捷性，并保護美國網(wǎng)絡(luò)的運行和完整性？

對傳統(tǒng)武器系統(tǒng)的更新升級無法為美軍帶來持久優(yōu)勢

三是軟件集成：假設(shè)消息可以在系統(tǒng)之間傳遞，如果沒有通用的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，如何使他們相互理解？非本機軟件可以在各種系統(tǒng)元素上運行嗎？如何加速集成、測試、風(fēng)險管理和認(rèn)證過程，或者如何實現(xiàn)自動化？可以實時監(jiān)視和驗證執(zhí)行過程以防止自然錯誤和惡意賽博攻擊嗎？如何向前和向后兼容現(xiàn)有系統(tǒng)和未來系統(tǒng)？

一旦定義和集成了馬賽克戰(zhàn)兵力編配，就需要相應(yīng)的技術(shù)來實施作戰(zhàn)。這涉及戰(zhàn)斗管理決策支持技術(shù)和機器自主技術(shù)的組合，主要解決以下挑戰(zhàn)。

一是資源管理：在戰(zhàn)斗的特定時刻，資產(chǎn)應(yīng)該如何分配給特定的效應(yīng)鏈？如何以戰(zhàn)斗速度重新分配能力？當(dāng)有多個并行目標(biāo)爭奪相同的資源池時，如何才能優(yōu)化資源分配？如何在這個層次上抽象資產(chǎn)，使資源分配決策所需的詳細(xì)知識最小化？如何使資源管理更加層次化，以降低管理的復(fù)雜性（例如，蜂群控制器不需要理解戰(zhàn)區(qū)級的目標(biāo)，戰(zhàn)區(qū)級的決策支持工具也不需要知道如何控制蜂群中的節(jié)點）？如何使資源管理工具更能適應(yīng)特定沖突或任務(wù)的需要？什么樣的軟件基礎(chǔ)設(shè)施可以支持新規(guī)劃的快速生成和新系統(tǒng)的快速集成？

二是任務(wù)規(guī)劃：如何自動開發(fā)精細(xì)的戰(zhàn)術(shù)？這些精細(xì)的戰(zhàn)術(shù)能夠?qū)W習(xí)和適應(yīng)作戰(zhàn)形勢嗎？如何將任務(wù)分配給特定的系統(tǒng)（例如在一個蜂群或一個星座內(nèi)）？如何將這些任務(wù)和支持信息轉(zhuǎn)換為每個系統(tǒng)都能理解的消息框架？在通信能力下降或被拒止的情況下，自主機器和人類作戰(zhàn)單位如何能同時保持一致的任務(wù)協(xié)調(diào)并在邊緣執(zhí)行任務(wù)？

三是訓(xùn)練：人類戰(zhàn)士在未經(jīng)預(yù)先訓(xùn)練的情況下如何使用新的馬賽克元素？是否有新的方法將人工智能的訓(xùn)練與人類操作員的訓(xùn)練協(xié)同起來，在避免人類偏見的同時，向人工智能灌輸人類的背景知識和直覺？如何快速培訓(xùn)人員，并將操作人員的負(fù)擔(dān)降至最低？新的系統(tǒng)可以用精簡的、更直觀的人機界面來開發(fā)嗎？如何將更多的機械性操作任務(wù)（如按按鈕）自動化，以最小化學(xué)習(xí)需求，使作戰(zhàn)人員能夠?qū)Ｗ⒂诟嗟恼J(rèn)知功能？如何讓人類和機器在邊緣上共享任務(wù)？管理自主程度的方法是什么？如何在人機團隊中建立信任？

馬賽克效應(yīng)網(wǎng)服務(wù)

DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室在開發(fā)高級任務(wù)系統(tǒng)技術(shù)方面留下了一筆寶貴資產(chǎn)：傳感器、導(dǎo)引頭和電子戰(zhàn)。通常，這些系統(tǒng)被認(rèn)為提供了一個效應(yīng)鏈的組件功能或服務(wù)。近年來，DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室一直在圍繞著系統(tǒng)之系統(tǒng)來開發(fā)這些系統(tǒng)。在馬賽克戰(zhàn)概念中，這些功能是馬賽克效應(yīng)網(wǎng)服務(wù)中的“小塊”。例如，DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室目前正在開發(fā)有效載荷和處理技術(shù)，以提供新的分布式感知和電子戰(zhàn)能力。該辦公室正在尋找擴展這組工具的技術(shù)，將重點放在符合馬賽克戰(zhàn)戰(zhàn)略的新型傳感器和效應(yīng)器上。該辦公室期望將感知的重點擴展到殺傷鏈的“發(fā)現(xiàn)和識別”部分，并強調(diào)用于對抗同等對手的進攻性非動能效應(yīng)。

DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室繼續(xù)尋找創(chuàng)新的方法以在競爭環(huán)境中發(fā)現(xiàn)高難度目標(biāo)，這可能需要組合運用現(xiàn)有的或新的傳感器模式、新的自動目標(biāo)識別技術(shù)、新的算法以及新的系統(tǒng)概念和處理技術(shù)。這可能包括能夠規(guī)避或擊敗對手的欺騙和對抗措施的感知模式和信號處理方法。DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室還對設(shè)計成本低、適應(yīng)性強的傳感器的新方法感興趣，利用商業(yè)技術(shù)和流程來減少開發(fā)時間和成本，并提升傳感器系統(tǒng)的適應(yīng)性和技術(shù)更新速度。

DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室特別感興趣的是能夠?qū)撛诘哪繕?biāo)進行初始發(fā)現(xiàn)和引導(dǎo)的能力。該辦公室的一些傳統(tǒng)項目主要關(guān)注于殺傷鏈的“瞄準(zhǔn)和交戰(zhàn)”部分，如果這些項目擁有對潛在目標(biāo)的引導(dǎo)信息，美軍的平臺就可以快速地到達目標(biāo)并投遞效應(yīng)，而不需要花費時間進行搜索。不幸的是，許多未來的沖突場景沒有很好的方法來執(zhí)行這個發(fā)現(xiàn)和引導(dǎo)功能。現(xiàn)有的國家技術(shù)手段不適合支持戰(zhàn)術(shù)殺傷鏈，現(xiàn)有的機載情報、監(jiān)視和偵察（ISR）系統(tǒng)在高度競爭的環(huán)境中無法生存，無法為作戰(zhàn)人員提供發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的能力。

DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室對執(zhí)行效應(yīng)鏈的發(fā)現(xiàn)功能和無縫地連接效應(yīng)鏈后續(xù)階段的新方法感興趣，但并不是要取代所有現(xiàn)有的ISR功能。相反，本著馬賽克戰(zhàn)的精神，該辦公室將采取一種混合的方式，將新的發(fā)現(xiàn)能力集中在尋找最關(guān)鍵的目標(biāo)上，并提供集中的殺傷力來清除掉這些目標(biāo)，然后就可以使用傳統(tǒng)的、生存能力較差的能力來提供效應(yīng)。DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室對跨所有域的傳感能力很感興趣。新的傳感器設(shè)計和信號處理方法應(yīng)該支持部署小型、低成本、低端平臺的發(fā)現(xiàn)功能。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)低尺寸、重量、功率和成本的技術(shù)是非?？扇〉?。

發(fā)現(xiàn)和引導(dǎo)功能的實現(xiàn)需要通過廣泛分布的傳感器來檢測和跟蹤目標(biāo)并保持監(jiān)控，這些傳感器具有不同的功能，駐留在不同的域中。DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室對自動化處理技術(shù)感興趣，這種技術(shù)可以確保在不同域和不同模式的傳感器之間實現(xiàn)監(jiān)控鏈，從而在跨域效應(yīng)鏈中增加目標(biāo)在傳感器之間交接時的可信度和準(zhǔn)確性。

DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室是推動馬賽克戰(zhàn)的主要力量之一

F-22A裝有機載傳感器，可以指揮其他參戰(zhàn)飛機協(xié)同作戰(zhàn)

多域指揮和控制是馬賽克戰(zhàn)的核心

DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室正在尋找一種方法，為作戰(zhàn)人員提供一系列可擴展的選項，將對手置于復(fù)雜多樣的兩難困境中，從而在重大沖突中戰(zhàn)勝對手。重點是將非動能效應(yīng)用于進攻目的，如直接削弱或擊敗對手的能力、拖延對手的前進、制造混亂和不確定性，以威懾對手并促使沖突降級。非動能效應(yīng)可以應(yīng)用于不同強度級別，并可以包括在整個電磁頻譜內(nèi)提供效應(yīng)的能力（如定向能）。特別令人感興趣的是，能夠?qū)Ψ莿幽苄?yīng)進行精確定制建模工具，即使關(guān)于目標(biāo)的知識是高度不確定的。

馬賽克實驗方法

目前，美軍各軍種對進行試驗的新方法有強烈的需求，整個美國國防部對多域聯(lián)合作戰(zhàn)的興趣又進一步強化了這種需求。這種興趣的一個主要焦點是多域指揮和控制（MDC2）實驗。這與DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室的技術(shù)組合非常一致，因為MDC2是馬賽克戰(zhàn)的核心。此外，作為一項獨立的技術(shù)，MDC2的能力比其他任何技術(shù)都更具戰(zhàn)術(shù)意義。

不幸的是，現(xiàn)在進行這種實驗的機會十分有限?，F(xiàn)有的實驗基礎(chǔ)設(shè)施要么是面向訓(xùn)練的低保真度設(shè)施，要么是只關(guān)注系統(tǒng)測試的高保真度設(shè)施。能力較強的行動級建模和仿真工具往往不用于實驗，而是側(cè)重于能力分析和需求，以及程序開發(fā)和驗證。此外，現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施煙囪林立的問題十分嚴(yán)重。

DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室對將馬賽克原理應(yīng)用于實驗基礎(chǔ)設(shè)施的能力很感興趣。建立專用的基礎(chǔ)設(shè)施需要非常昂貴的建設(shè)費用，甚至還需要更昂貴的維護費用。DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室想要的并不是添加一個新的煙囪來做MDC2實驗，而是基于現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)新的方法來構(gòu)建實驗環(huán)境，然后在其上添加新的功能。

DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室尋求集成技術(shù)和方法來操作各種建模仿真和實驗環(huán)境。這樣的環(huán)境將提供進行MDC2實驗的機會，并交付工具和體系結(jié)構(gòu)。隨著軍種馬賽克概念的發(fā)展，就能夠快速構(gòu)建新的實驗環(huán)境。大多數(shù)現(xiàn)有的軍種實驗或建模仿真工作已經(jīng)使用了通用的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，但它們的模型和實際的用戶環(huán)境是不兼容的。DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室正在尋找工具和技術(shù)，使模型和建模仿真引擎的修改與集成變得更容易，以獲得更好的互操作性。此外，DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室尋求以下技術(shù)元素的集成。

一是高保真人類行為：大多數(shù)現(xiàn)有的建模系統(tǒng)要么使用粗糙的腳本來模擬人類操作員的行為，要么依靠繁重的虛擬仿真來體現(xiàn)人類操作員的要素。

二是自動化在線高級分析：目前的大多數(shù)實驗都傾向于根據(jù)預(yù)先計劃的測試點和任務(wù)腳本來開展一系列大型而昂貴的行動，然后進行大量分析工作，以檢查記錄的數(shù)據(jù)并得出結(jié)論。

三是開發(fā)運維基礎(chǔ)架構(gòu)：MDC2技術(shù)在本質(zhì)上是與戰(zhàn)術(shù)相互依賴的。在進行MDC2實驗時，理想情況下需要修改MDC2工具的詳細(xì)信息。這種類型的基礎(chǔ)架構(gòu)還將提供從工具開發(fā)到實驗以及從戰(zhàn)術(shù)開發(fā)到作戰(zhàn)的直接途徑。

基礎(chǔ)性戰(zhàn)略技術(shù)和體系

DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室正在為馬賽克戰(zhàn)架構(gòu)尋找創(chuàng)新的想法和顛覆性技術(shù)，這些新技術(shù)需要能夠在前述3個重點領(lǐng)域提供顯著的潛在能力改進。這可能包括：能夠大幅度減少系統(tǒng)的尺寸、重量、功率或成本的技術(shù)，允許具有適應(yīng)性兼容快速更新的技術(shù)，顯著提高系統(tǒng)級性能潛力的技術(shù)，以及展示這些系統(tǒng)和技術(shù)的軍事用途的方法。具體可能涉及孔徑、組件、硬件、固件、軟件和供電等方面。

責(zé)任編輯：葛? 妍