基于馬賽克戰(zhàn)的海戰(zhàn)指揮與控制

郭昱普 蔡飛 呂翔

隨著人類逐步進(jìn)入“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代,國(guó)防安全面對(duì)的挑戰(zhàn)與日俱增,新時(shí)代下的戰(zhàn)爭(zhēng)呈現(xiàn)多域化、平行化、復(fù)雜化的新形態(tài),如何快速地在多域形成戰(zhàn)斗力以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的戰(zhàn)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)成為了各國(guó)軍備競(jìng)賽研究的重要課題,2017年以來,“馬賽克戰(zhàn)”(Mosaic Warfare)的概念頻繁出現(xiàn)在美軍裝備研究項(xiàng)目中,2019年9月,美軍正式提出重塑競(jìng)爭(zhēng)力的馬賽克戰(zhàn)概念,2020年2月,美軍發(fā)布《馬賽克戰(zhàn):利用人工智能和自主系統(tǒng)實(shí)施決策中心戰(zhàn)》的研究報(bào)告[1],旨在通過比對(duì)手更快更好地決策來建立不對(duì)稱優(yōu)勢(shì).

“馬賽克戰(zhàn)”面向低成本傳感器、多領(lǐng)域指揮和控制節(jié)點(diǎn),通過在作戰(zhàn)時(shí)快速整合分散的資源、智能輔助協(xié)同作戰(zhàn)、靈活組合構(gòu)建戰(zhàn)斗模塊,能夠迅速、動(dòng)態(tài)響應(yīng)多種場(chǎng)景的作戰(zhàn)需求.

將馬賽克戰(zhàn)引入到未來海戰(zhàn)的作戰(zhàn)體系中進(jìn)行研究,構(gòu)建基于馬賽克的海戰(zhàn)體系,能夠極大地提高海軍部隊(duì)快速、靈活、智能地滿足海戰(zhàn)任務(wù)需求,對(duì)提高我國(guó)海軍的戰(zhàn)斗力和國(guó)際威懾力,鞏固國(guó)家海洋安全和國(guó)防安全具有重要意義,但是對(duì)于如何利用馬賽克戰(zhàn)的概念來構(gòu)建作戰(zhàn)體系沒有統(tǒng)一、明確的認(rèn)識(shí),所以研究具體的作戰(zhàn)體系架構(gòu)與指揮控制機(jī)制是有價(jià)值的.

1 馬賽克戰(zhàn)概念分析

美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)的戰(zhàn)略技術(shù)辦公室(Strategic Technology Office,STO)針對(duì)美國(guó)在與中國(guó)和俄羅斯展開的長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)中在技術(shù)上和行動(dòng)上均處于落后的局面,希望能夠提出重振美國(guó)國(guó)防戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)的新型防御戰(zhàn)略和作戰(zhàn)概念,通過調(diào)整防御態(tài)勢(shì)和更好地整合空中、陸地、海洋、空間和網(wǎng)絡(luò)空間的行動(dòng)來提高美國(guó)的軍事能力,因此,“馬賽克戰(zhàn)”應(yīng)運(yùn)而生.

馬賽克戰(zhàn)尋求獲得一種新的非對(duì)稱優(yōu)勢(shì),即通過利用動(dòng)態(tài)、協(xié)調(diào)和高度自治的系統(tǒng)力量來使對(duì)手需要面對(duì)的局面更加復(fù)雜,如圖1所示,通過快速組合低成本傳感器、多領(lǐng)域指揮和控制節(jié)點(diǎn)、協(xié)同載人和無人系統(tǒng),將簡(jiǎn)單的單元轉(zhuǎn)化為強(qiáng)大的武器.在馬賽克概念下,空中、網(wǎng)絡(luò)、陸地、海洋和空間領(lǐng)域?qū)⒓性谝粋€(gè)更綜合的框架中運(yùn)作,通過網(wǎng)絡(luò)通信將具有不同功能的武器裝備連接成一個(gè)整體,在遇到特定作戰(zhàn)需求時(shí)對(duì)不同模塊進(jìn)行組合,快速形成戰(zhàn)斗力,馬賽克戰(zhàn)可以給敵方造成難以處置的復(fù)雜局面,形成對(duì)敵的不對(duì)稱優(yōu)勢(shì).

圖1 馬賽克戰(zhàn)概念圖Fig.1 Mosaic warfare concept map

“馬賽克” 戰(zhàn)略需要從軍事政策主導(dǎo)轉(zhuǎn)向形成“殺傷力”主導(dǎo),傳統(tǒng)的中心指揮控制體系架構(gòu)花費(fèi)了太多的時(shí)間、金錢和精力追求武器系統(tǒng)的絕對(duì)優(yōu)勢(shì),但要形成全域優(yōu)勢(shì)不僅需要關(guān)注單一武器的殺傷力,更應(yīng)該關(guān)注系統(tǒng)的取勝能力,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)取勝的一種基本方法將分散的傳感器和武器緊密地結(jié)合在一起,并集成在云端平臺(tái)上.

個(gè)體武器平臺(tái)參與聯(lián)合多領(lǐng)域作戰(zhàn)往往受到了中心化指揮機(jī)構(gòu)對(duì)機(jī)器連接程度的限制,因此去中心化將成為馬賽克戰(zhàn)的一個(gè)重要思想,未來的計(jì)算資源將分布在整個(gè)作戰(zhàn)空間,并且所有的計(jì)算機(jī)都可以相互通信和協(xié)調(diào).同時(shí),高成本、耗時(shí)的新系統(tǒng)研發(fā)可能會(huì)使新的軍事信息系統(tǒng)在交付使用前就過時(shí),所以,馬賽克戰(zhàn)爭(zhēng)思想提出利用低成本、較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)大量地連接在一起,創(chuàng)造出適合任何場(chǎng)景所需的交織效果.

馬賽克戰(zhàn)中的單個(gè)武器系統(tǒng)可能是功能單一,易被摧毀的,但是結(jié)合在一起,它們對(duì)整體的貢獻(xiàn)是無價(jià)的,這意味著,即使敵人可以壓制馬賽克的一些碎片,集體仍然可以立即響應(yīng),以達(dá)到預(yù)期的整體效果.“馬賽克戰(zhàn)”的概念來自于馬賽克圖片的特性,如圖2所示,即使丟失了一些碎片,也不影響我們對(duì)于圖片內(nèi)容的理解.

馬賽克的概念也從根本上不同于傳統(tǒng)的體系模型,在馬賽克模型中,每個(gè)部分都被獨(dú)特地設(shè)計(jì)和集成,以扮演特定的角色.馬賽克戰(zhàn)爭(zhēng)設(shè)想了一種自下而上的組合能力,其中單個(gè)元素,就像馬賽克中的單個(gè)碎片,用一種隨機(jī)靈活的方式進(jìn)行組合,動(dòng)態(tài)地創(chuàng)造出一種執(zhí)行任務(wù)的功能和效果.

不同于今天需要幾十年發(fā)展的單片系統(tǒng)和剛性架構(gòu),馬賽克戰(zhàn)爭(zhēng)預(yù)計(jì)將利用快速的機(jī)器對(duì)機(jī)器的互操作性和人工智能將有人和無人系統(tǒng)連接在一起,在戰(zhàn)役中創(chuàng)造彈性和分布式架構(gòu),并最終提高任務(wù)速度,它側(cè)重于跨領(lǐng)域的速度和適應(yīng)性、網(wǎng)絡(luò)傳感器、命令和控制的共同作用,希望形成適應(yīng)動(dòng)態(tài)威脅和環(huán)境的解決方案,并定位于創(chuàng)建保留遺留能力的彈性系統(tǒng),但減輕單一系統(tǒng)的弱點(diǎn).

圖2 馬賽克圖片F(xiàn)ig.2 Mosaic picture

2 基于馬賽克的海戰(zhàn)作戰(zhàn)體系構(gòu)建

近年來,我國(guó)越來越重視維護(hù)海洋安全和積極應(yīng)對(duì)海上威脅,作為國(guó)家安全的重要組成,維護(hù)海洋安全任重而道遠(yuǎn),如何構(gòu)建一個(gè)反應(yīng)迅速、協(xié)同組網(wǎng)、打擊有力的海戰(zhàn)作戰(zhàn)體系成為一個(gè)重要的課題.由于海軍每一個(gè)單獨(dú)的武器裝備都可以形成獨(dú)立的作戰(zhàn)單元或者功能單元,所以更利于借鑒“馬賽克戰(zhàn)” 低成本、快速、靈活且可跨多領(lǐng)域的作戰(zhàn)思想,構(gòu)建基于馬賽克的海戰(zhàn)作戰(zhàn)體系.按照“觀察判斷決策行動(dòng)”的作戰(zhàn)流程,智能快速地組合可利用的海上戰(zhàn)場(chǎng)資源,構(gòu)建“一切皆資源、一切皆服務(wù)”的菜單式需求服務(wù)體系,動(dòng)態(tài)、靈活地組合殺傷鏈或殺傷網(wǎng),形成魯棒性強(qiáng)、組織靈活、富有彈性的海戰(zhàn)體系,具備應(yīng)對(duì)海上多元化、動(dòng)態(tài)化復(fù)雜事件和局面的能力,達(dá)到維護(hù)海洋安全和國(guó)防安全的目的.

2.1 體系構(gòu)成

如圖3所示,基于馬賽克的海戰(zhàn)作戰(zhàn)體系分為3個(gè)主要的模塊:資源模塊、服務(wù)應(yīng)用模塊和管理調(diào)度模塊.

資源模塊包含裝備層和供應(yīng)層,裝備層為航空母艦、預(yù)警機(jī)、潛艇、驅(qū)逐艦、水面雷達(dá)等具備海上作戰(zhàn)能力的武器裝備或具有偵察和輔助作戰(zhàn)能力的功能裝備,它們是最小的馬賽克模塊,按照需求進(jìn)行組合從而實(shí)現(xiàn)不同的任務(wù),供應(yīng)層通過調(diào)度和規(guī)劃技術(shù),將分散部署的各類海戰(zhàn)資源進(jìn)行組合,形成具有一定功能,提供某一類供應(yīng)的“馬賽克模塊”,它能夠提供的供應(yīng)有:探測(cè)供應(yīng)、射手供應(yīng)、武器供應(yīng)、計(jì)算供應(yīng)和運(yùn)輸供應(yīng)等,上層網(wǎng)絡(luò)利用這些提供的供應(yīng),可以完成不同的任務(wù).

圖3 基于馬賽克的海戰(zhàn)作戰(zhàn)體系Fig.3 System of naval warfare based on mosaic concept

服務(wù)應(yīng)用模塊總結(jié)了海戰(zhàn)中可以向資源模塊申請(qǐng)的服務(wù)和應(yīng)用,服務(wù)層包括目標(biāo)探測(cè)服務(wù),火力打擊服務(wù),協(xié)同制導(dǎo)服務(wù)、計(jì)算服務(wù)等在作戰(zhàn)中提供的服務(wù).通過對(duì)不同服務(wù)的合理結(jié)合,作戰(zhàn)體系可以形成諸多應(yīng)用來應(yīng)對(duì)不同的戰(zhàn)爭(zhēng)態(tài)勢(shì),其中包括海上進(jìn)攻作戰(zhàn)、海上防御作戰(zhàn)、反潛作戰(zhàn)、協(xié)同打擊、海上封鎖作戰(zhàn)等戰(zhàn)役應(yīng)用.

管理決策模塊是基于馬賽克海戰(zhàn)指揮控制的中心模塊,它的功能是調(diào)度各種戰(zhàn)爭(zhēng)資源,指導(dǎo)和規(guī)劃輸出各種服務(wù)和應(yīng)用,是一種虛擬的“作戰(zhàn)指揮部”.管理決策模塊包括管理層和算法層,其中算法層為管理層提供科學(xué)的管理決策依據(jù),算法層主要有大數(shù)據(jù)挖掘算法、智能決策算法、智能融合算法、任務(wù)規(guī)劃算法和分布式計(jì)算算法等,管理層負(fù)責(zé)各類要素的管理,比如探測(cè)資源管理、武器資源管理、數(shù)據(jù)資源管理等.

基于馬賽克的海戰(zhàn)作戰(zhàn)體系秉承了“以決策為中心”的戰(zhàn)爭(zhēng)理念,同時(shí)在指揮控制機(jī)制上實(shí)現(xiàn)去中心化,實(shí)現(xiàn)了作戰(zhàn)資源配置動(dòng)態(tài)可調(diào),任務(wù)規(guī)劃靈活按需,互聯(lián)互通互操作更容易實(shí)現(xiàn)的目標(biāo),極大地縮短作戰(zhàn)反應(yīng)時(shí)間和戰(zhàn)場(chǎng)資源配置利用時(shí)間,為建立對(duì)敵的不對(duì)稱優(yōu)勢(shì)發(fā)揮了重要作用,基于馬賽克的海戰(zhàn)作戰(zhàn)體系的主要優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在以下3個(gè)方面.

1)低成本的多域戰(zhàn)爭(zhēng)資源快速組合,傳統(tǒng)的作戰(zhàn)體系是級(jí)級(jí)遞進(jìn),下層作戰(zhàn)單元受上層作戰(zhàn)單元的統(tǒng)一指揮和調(diào)度,這導(dǎo)致執(zhí)行具體任務(wù)時(shí)資源受局限,無法快速調(diào)動(dòng)本部隊(duì)沒有的作戰(zhàn)資源,而基于馬賽克的海戰(zhàn)作戰(zhàn)體系在管理調(diào)度層的指導(dǎo)下,可快速進(jìn)行戰(zhàn)爭(zhēng)資源的自由組合,在不同的任務(wù)和不同的場(chǎng)景下都能快速組成作戰(zhàn)單元,形成戰(zhàn)斗力.

2)無中心化、動(dòng)態(tài)靈活的作戰(zhàn)規(guī)劃,基于馬賽克的海戰(zhàn)作戰(zhàn)體系不設(shè)立實(shí)體的中心指揮部,而是將中心管理調(diào)度模塊放在云端,只要全域有計(jì)算資源和網(wǎng)絡(luò)資源,就可以組成管理決策模塊,這種去中心化的機(jī)制保證了整個(gè)體系的高度穩(wěn)定性和不易摧毀性,在作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)劃方面,每一個(gè)作戰(zhàn)單元將不在將視角局限于當(dāng)前任務(wù)和自身所面對(duì)的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì),而是在管理決策模塊的統(tǒng)一規(guī)劃下,結(jié)合全局的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)展開作戰(zhàn)行動(dòng),有利于實(shí)現(xiàn)全局最優(yōu).

3)配置優(yōu)化、迅速有力的戰(zhàn)場(chǎng)需求響應(yīng).基于馬賽克戰(zhàn)的海戰(zhàn)作戰(zhàn)體系可以從全局出發(fā),合理優(yōu)化戰(zhàn)爭(zhēng)資源配置.按照需求提供服務(wù)和資源,對(duì)于每一處戰(zhàn)場(chǎng)產(chǎn)生的突發(fā)事件能夠快速有力地結(jié)合全局的態(tài)勢(shì)進(jìn)行響應(yīng).

2.2 體系作戰(zhàn)設(shè)想

基于馬賽克的海上作戰(zhàn)追求智能驅(qū)動(dòng)、多域快速響應(yīng),分布式高速處理,將作戰(zhàn)閉環(huán)時(shí)間大大縮短,實(shí)現(xiàn)按需服務(wù)、快速精確作戰(zhàn)的效果.

圖4 基于馬賽克的海戰(zhàn)作戰(zhàn)設(shè)想Fig.4 Naval warfare operations based on mosaic concept

如圖4所示,在實(shí)際的作戰(zhàn)過程中,首先將裝備層的武器裝備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),擁有最高級(jí)指揮權(quán)限或者擁有最多計(jì)算資源的武器裝備上的計(jì)算機(jī)或服務(wù)器將被設(shè)置為“云端”,其余武器裝備為“邊緣端”,同時(shí)利用管理調(diào)度層的算法和管理模式在“云端”組成“虛擬指揮部”,組成全域作戰(zhàn)殺傷網(wǎng)絡(luò),在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中,每一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以完成預(yù)警探測(cè)、網(wǎng)絡(luò)傳輸、指揮決策、火力打擊和效能評(píng)估這幾種功能中的一種或者多種,節(jié)點(diǎn)之間的不同自由組合可以在不同的場(chǎng)景和環(huán)境下為全域提供不同的供應(yīng)或者服務(wù),從而實(shí)現(xiàn)全域菜單時(shí)的需求服務(wù)匹配.

舉一個(gè)作戰(zhàn)流程實(shí)例,當(dāng)?shù)孛骖A(yù)警雷達(dá)或海上雷達(dá)等具有預(yù)警探測(cè)功能的節(jié)點(diǎn)通過偵察發(fā)現(xiàn)敵方目標(biāo),首先將情報(bào)上報(bào)給“云端”,管理調(diào)度層通過算法聚合分析全域關(guān)于目標(biāo)的信息,判斷態(tài)勢(shì),確立優(yōu)先級(jí)和模塊組合策略,然后下達(dá)組合模塊的命令,模塊組合完畢后就具有了處置地方目標(biāo)的功能和能力,然后在管理層的各種算法輔助下進(jìn)行作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)劃,對(duì)地方目標(biāo)進(jìn)行打擊摧毀,最后由效能評(píng)估單元做出評(píng)估,管理調(diào)度層籌劃下一次作戰(zhàn)行動(dòng).由于海軍的武器裝備都可以自身配備計(jì)算機(jī)或其他計(jì)算資源,在應(yīng)對(duì)作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)可以根據(jù)規(guī)則自行組網(wǎng),而不需要浪費(fèi)資源建立中心指揮部,武器裝備之間的協(xié)同配合也不需要浪費(fèi)時(shí)間通過中心指揮部下達(dá)命令,從而實(shí)現(xiàn)了低成本的多域資源快速組合.

與傳統(tǒng)的作戰(zhàn)體系相比,基于馬賽克的海戰(zhàn)作戰(zhàn)體系各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間松耦合程度達(dá)到了新高度,不再受限于死板的指揮體制和級(jí)別,而是從全域出發(fā)進(jìn)行要素的組合,基于任意節(jié)點(diǎn)的預(yù)警探測(cè)數(shù)據(jù),使用任意火力打擊平臺(tái)進(jìn)行對(duì)敵打擊,形成自由重構(gòu)、魯棒賦能的海戰(zhàn)全域殺傷網(wǎng)絡(luò).

3 基于馬賽克的海戰(zhàn)指揮與控制

決策中心戰(zhàn)最大的變革是它將徹底改變作戰(zhàn)過程中的指揮與控制流程,為了充分利用好分散的各部分來構(gòu)成更具組合性的部隊(duì),馬賽克戰(zhàn)將依賴于人的指揮和機(jī)器控制的結(jié)合,如果仍然保持傳統(tǒng)的自上而下的指揮控制機(jī)制,指揮官及其參謀將很難管理數(shù)量更多的分散化部隊(duì),如果沒有自動(dòng)控制和輔助決策系統(tǒng),指揮官也無法充分利用以決策為中心的的部隊(duì)的可組合性,無法為敵方造成復(fù)雜的環(huán)境,或在應(yīng)對(duì)敵方防御和反制措施時(shí)進(jìn)行重組.

在馬賽克作戰(zhàn)指揮與控制中,如圖5所示,按照OODA環(huán)作戰(zhàn)流程的指導(dǎo),指揮官可以人為擬定一個(gè)任務(wù)清單,交付輔助決策系統(tǒng)執(zhí)行,在接到任務(wù)清單后,輔助決策系統(tǒng)會(huì)根據(jù)全局態(tài)勢(shì)確定任務(wù)優(yōu)先級(jí)和執(zhí)行策略,在輔助系統(tǒng)的指導(dǎo)下,各個(gè)戰(zhàn)爭(zhēng)資源自動(dòng)組合成為可形成戰(zhàn)斗力的馬賽克模塊,執(zhí)行命令,展開作戰(zhàn)行動(dòng),并在過程中將態(tài)勢(shì)反饋給輔助決策系統(tǒng),系統(tǒng)按照OODA環(huán)的工作流程,重新規(guī)劃任務(wù),整個(gè)進(jìn)度將呈現(xiàn)給指揮官,指揮官也可以隨時(shí)參與到?jīng)Q策過程中,根據(jù)全局態(tài)勢(shì)進(jìn)行人為決策,整個(gè)過程遵循OODA環(huán)的大體流程.

在實(shí)際過程中,被下達(dá)命令的部隊(duì)可能會(huì)離開陣地、失去通信或被摧毀,這時(shí)指揮官或輔助決策系統(tǒng)將決定讓另外一組部隊(duì)執(zhí)行任務(wù)并審查建議的行動(dòng)方案,其中的延遲可能比使用傳統(tǒng)的計(jì)劃過程要小得多,這也增加了我方指揮控制的靈活性和敵方所需要應(yīng)對(duì)的局面復(fù)雜性,基于馬賽克的海戰(zhàn)指揮與控制機(jī)制增加了指揮官對(duì)于輔助決策系統(tǒng)的信任度,增加了我方裝備的復(fù)雜性,實(shí)現(xiàn)了部隊(duì)的“召之即來,來之能戰(zhàn)”的迅速反應(yīng)能力,降低了敵方的決策能力,與傳統(tǒng)的指揮控制機(jī)制相比,同一級(jí)別的指揮官可以調(diào)動(dòng)更多樣化的部隊(duì)來滿足戰(zhàn)場(chǎng)需求.

圖5 馬賽克戰(zhàn)指揮與控制機(jī)制Fig.5 Command and control mechanism of mosaic warfare

4 總結(jié)

本文借鑒了“馬賽克戰(zhàn)”、“以決策為中心”的戰(zhàn)爭(zhēng)理念,提出了基于馬賽克戰(zhàn)的海戰(zhàn)作戰(zhàn)體系和指揮指揮控制機(jī)制,對(duì)如何應(yīng)對(duì)未來復(fù)雜海戰(zhàn)、維護(hù)我國(guó)海洋安全進(jìn)行了探索,提出了解決問題的基本框架和具體思路,為多域作戰(zhàn)指揮控制的發(fā)展提供了借鑒和思考.