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旨在进行明智的战争:制定自主作战规则!

2020-06-25 08:21:47博名知识网
介绍智能战的问世,如何在未来的作战中使用智能系统以及制定什么样的规则成为人们关注的焦点。本文的作者根据陆军的主要作战功能区分自主系统的级别,确定自主作战的规则,并为未来的智能陆战奠定基础框架,值得参考和学习。第5海军陆战队的第3营于2016年7月8日在加利福尼亚州彭德尔顿营的海军陆战队基地的模拟战斗环境中对无人多用途战术

  

  介绍

  智能战的问世,如何在未来的作战中使用智能系统以及制定什么样的规则成为人们关注的焦点。本文的作者根据陆军的主要作战功能区分自主系统的级别,确定自主作战的规则,并为未来的智能陆战奠定基础框架,值得参考和学习。

  

  第5海军陆战队的第3营于2016年7月8日在加利福尼亚州彭德尔顿营的海军陆战队基地的模拟战斗环境中对无人多用途战术运输(MUTT)车辆等新设备进行了测试。MUTT被设计为一种力量倍增器,可增强远征能力,使海军陆战队能够覆盖更大的区域,并以最小的战术足迹提供出色的火力。

  策略师分析军事历史以了解战争的演变,但他们也经常使用科幻小说来预测战争的未来。 “星球大战第1集:幻影”的威胁反映了地面战斗未来的标准构想,由人类霸主指导的自主机器人。参加战斗。这种观点遵循非常简单的逻辑:战斗是危险的,那么为什么不使用技术来减少对人类的危险呢?其他电影也擅长捕捉在战斗中使用自主系统的相反观点。以电影《黑客帝国》和《终结者》为例,它们都宣告着一个警告故事,即自治系统可以创造出无与伦比的消灭敌人的能力。但是,如果不加以限制,过度使用自主权将破坏人类。

  这些信念反映在陆军关于使用自主系统的官方立场上,这表明自主系统旨在支持战斗人员,而不是替代战斗人员。因此,就像在“星球大战”电影中看到的那样,将大量机器人战斗人员扔到战场上的愿景是科幻小说。但是,使用自主系统使士兵参与战斗已逐渐成为科学现实。

  

  图1。在不同自治系统的集成水平上,总作战力量与部队末尾部队之间的权衡

  众所周知,陆军一直在稳步投资发展自主系统。如图1中的概念图所示,此图绘制了陆军的作战效能与其总兵力的关系,而自主系统的使用提供了战略优势。自主系统提供了战斗倍增系数,使陆军可以提高战斗力,同时减少部队人数。目前,对自治的投资受到财务和技术限制。尽管这些有限的投资仍然导致作战倍增系数的显着增加,但是与将自治系统集成到最大容量的情况相比,这些增加很小。

  本文着手解释在考虑到技术固有的局限性的情况下,陆军最大程度地将自主系统集成到其作战中的能力。这些限制决定了使用自主系统执行通过战士功能捕获的各种陆军任务的适当性。尽管某些任务仍将由人为驱动,但其他任务可以完全自动化,尽管大多数任务将介于两者之间。反过来,该分析为自治系统的资源分配和实施提供了建议和指导。

  战斗功能

  为了在多领域战斗环境中保持竞争力,问题不是“我们应该”,而是“我们在哪里”变得更加自治?陆军由100万以上的士兵组成,包括450多种从步兵到水管工再到兽医的军事职业。这些工作中的一些可以从增加的自治中极大地受益,而另一些则不能。通常在六个战斗功能中完成与这些不同位置相关的各种任务。

  作战功能是指一组任务和系统(人员,组织,信息和流程),这些任务和系统通过司令官用来完成任务的通用目的进行组合。美军的六种作战功能包括:

  任务指挥部:其他五项作战功能的集成使指挥官能够平衡指挥与控制科学的艺术水平;

  行动与机动:在敌人和使用武力的其他威胁方面具有相对优势;

  情报:收集和处理信息以加深对敌人,地形和公共条件的了解;

  打击:视距射击,防空和导弹防空,以及对目标的联合射击;

  持续:提供支持和服务,以确保行动自由,扩大行动范围并延长耐力;

  保护:保留部队,以便指挥官可以使用最大的战斗力来完成任务。

  每个战斗功能都包含几个顶级子功能。例如,维持运营功能包括提供后勤,人员和健康服务支持。反过来,这些顶级子功能中的每个子功能都包含几个较低级别的子功能。提供后勤支持,包括例如维护,运输,供应,现场服务,运营合同,分配和一般工程师支持。

  总共205个不同的子功能构成了陆军的全部任务。这些较低级别的功能非常具体,并提供了足够的粒度来分析该功能的自治性是否适当。例如,很少有自治权可用于提供宗教支持。但是,可以采用高度自治来采用通信安全性。然后,汇总每个顶级子功能和战斗功能的结果。

  自治规则

  对不同联邦政策和策略的审查提供了一系列与在地面战斗中实施自治系统有关的规则。将自主权应用于每个子功能的适当性取决于以下六个规则:

  根据其他规则,在潜在危险情况下,应使用自治系统来对付人类。

  对于计算密集型任务,自治系统将比人类更受青睐,这可以减少总体上人为错误的可能性; 同样,自治系统用于需要精神耐力的严峻和普通任务。

  不论是美国,盟军还是敌对的军事指挥官,仍将是人类。

  在某些需要人与人联系的任务中(例如关键领导的参与和牧师的支持),人们将比自治系统更受青睐;

  自治系统的使用不会导致陆军执行任务的能力下降;

  任何涉及杀害人类的活动都需要人类的判断或“圈中人”。”

  自治级别

  尽管自治系统通常被认为是终结者机器人,但实际上,自治系统的范围可以从自动工资软件到远程控制的无人机再到车辆巡航控制。由于自治级别的范围很广,因此将自治划分为固定范围很有用。下表显示了将用于此分析的四个不同级别的自治。

  

  表:不同程度的自治

  级别0表示当前未使用自动化。自治级别为0的示例是驾驶传统汽车。1表示人类使用自动化系统来提高其完成任务的能力,例如汽车中的巡航控制系统。级别2表示手动和自动系统正在共同完成任务,尽管手动主要是为系统提供输入,例如带有备用手动或远程操作员的“自动驾驶”汽车。级别3表示人员已退出环路,系统正在自行执行任务,例如可以通过自己的交通从一个路口导航到另一个路口的全自动汽车。

  根据上一节中确定的规则,分析了战斗功能的每个较低级别的子功能,以确定最大的自主权。

  情报行动

  情报战功能是军事中最常见和最全面的任务,因为其结果驱动着所有行动。如图2所示,智能操作功能由四个子功能组成,可以使用大量的自治功能。

  

  图2。情报行动职能的自治程度(蓝色斜体字的子功能表示当前使用自治的领域)

  当前,自治系统实际上支持人类分析人员的所有子功能,因为它们使分析人员更容易收集和处理数据。数十年来,无人机一直被用于情报收集。此外,自主软件代码用于网络空间监视以收集情报。还有一些系统正在开发中,例如美国特种作战司令部的超级启用运营商,它将使用更高级别的自治权来自动化从收集到分析的整个情报过程。

  规则1和2促进将自主系统用于这些作战功能。情报搜集是一项危险的活动,通常需要在敌人身后采取人为行动,以收集有关敌人和地形的数据。自治系统可以收集许多此类数据,因为它们具有收集和处理大量原始数据的能力。

  尽管有这些好处,但是某些子功能在可能的自治方面受到限制。地面行动的情报支持仍将需要人员参与,以了解与地面行动相关的人员规模。此外,目标定位要求人们处于循环中,以便在数据分析中做出人为的判断。但是,对情境理解以及情报,监视和侦察的情报支持可以实现较高程度的自治。

  

  QinetiQ Talon 5机器人于2019年5月7日在科罗拉多州温特帕克市的Raven挑战赛期间移动了无人机。乌鸦挑战赛是一项年度活动,旨在为军事和政府机构中的炸药处理人员和公共安全炸弹小队提供现实,家庭和战术环境下的互操作性培训。

  作战和机动作战功能

  作战和机动作战功能包括与敌军机动和使用直接火力有关的功能。子任务包括机动行动,战术行动,直接射击,占领区,执行侦察和其他相关任务。图3显示了机动和机动作战功能的可能自治权。

  

  图片3。作战和机动作战功能的自主性级别(蓝色斜体子功能表示当前使用自主性的区域)

  当前,人们正在做出很大的努力来将自主权整合到该作战功能中,特别是在战术机动和侦察子功能中。例如,“中队多用途设备运输”是一种机器人车辆,其跟随小队下车并通过携带大部分设备来增强其运动能力。另一个重要的工作是未来的垂直起升飞机,它将包括自动飞行功能,因此该装置不受飞行机组的限制。其他几个程序,例如美国国防高级研究计划局的X级实验程序,正在寻求进一步增强自主系统的使用,尤其是侦察系统。

  一些项目还涉及将自主权整合到战术演习和直接射击行动中。但是,这些项目受到了极大的限制,例如高级目标和致命的自动系统程序,这些程序只是移动平台上的远程控制枪支,可以提供与目标的更多对抗。但是,它仍然需要指定的操作员。

  根据规则6为操作和机动作战功能设置了自治级别,这两个子功能(执行侦察和使用掩护人员)可能具有较高的自治级别,因为它们不需要使用致命打击力量。较低的自治级别可以集成到其他三个子功能中:战术部队移动,占领区和反机动操作。这些子功能可能涉及使用武力,因此,尽管它可能主要是监督,但仍需要人工参与。其他四个子功能(移动操作,战术演习,直接射击和单位投射)涉及直接使用武力,因此只能使用功能非常有限的自治功能。

  自治系统的集成受到杀伤链中人员需求的很大限制。因此,自治系统对防御行动比对进攻行动更有用。进攻性行动包括封锁和杀死敌人,这实际上需要一个人参与。但是,安全和防御行动通常需要制止敌人,而这无需施加致命力即可完成,因此可以自治。

  作战行动

  《陆军指南参考出版物1-03》中的“一般陆军任务列表”给出了火力作战功能的四个顶级子功能:整合火力,提供火力支持,整合空对地作战以及采用防空和导弹防御。每个子任务和相关的自治级别如图4所示。

  

  图4。火力功能的自治级别(蓝色斜体子功能表示当前使用自治的区域)

  在火力作战功能中使用自主权仅限于检测威胁并支持提供直接火力支持所需的计算。但是,人类仍然需要瞄准并发射武器。大多数炮兵系统(例如M109 Paladin)均包含计算机软件,以帮助实现自动瞄准过程。此外,正在使用高级自动化技术对这些系统进行升级,以实现更好的威胁检测,更快的定位和自动定位。

  与作战和机动战斗功能相似,规则6设置了作战行动功能的哪些子功能可以使用自主权。火力支援涉及直接对敌使用武力,因此,尽管自治可以支持士兵,但其使用受到限制。火力和空对地作战的整合支持子任务。因此,尽管仍然需要人工火力,但一定程度的自主权仍然适用。防空是不需要杀死人类的防御行动。此外,这是一个计算量很大的过程,需要非常快速的移动。这样,对于自治系统的使用,此子功能已经成熟。

  保护战斗功能

  保护性战斗功能包括15个顶级子功能,从安全操作到爆炸物处理再到防空。这些子功能根据其可能的自治级别进行分类,如图5所示。

  

  图5。自主级别的保护性战斗功能(蓝色斜体字的子功能表示当前使用自主权的区域)

  保护性战斗功能本质上是防御性的。如前所述,自治可以更好地应用于防御行动,而不是进攻行动。但是,该规则的第4条规定了使用该战斗功能的自主权,因为其某些功能需要人与人之间的大量互动,包括警察行动,安置行动和健康保护。其他子功能仍然需要人与人之间的交互,因此必须使人们保持循环。这些子职能包括人事行动,安全,反恐措施和拘留行动。但是,与战斗功能保护有关的大多数任务可能包含大量自主权。

  尽管潜力巨大,但目前在保护性战斗功能中使用自主系统仍然受到限制。防空系统使用自主系统来跟踪和摧毁进来的敌机。此外,爆炸物处理人员还使用远程控制的自治系统(例如TALON和PackBot机器人)来防御爆炸物。

  保护性作战职能有很多机会在以后的行动中使用高级自主权。这些机会有很多原因。首先,保护本质上是一种响应方法,因此将在执行特定输入后执行操作。这些动作通常需要快速的响应时间,而自治系统具有比人类更快的响应时间的潜力。其次,许多任务遵循法定步骤,这些步骤只需要最少的人工判断,就已经具备了自治能力。第三,其中许多任务涉及将人类置于不利位置。

  以生存能力操作为例。要建立坚固的战斗位置,您需要挖掘战斗位置,然后放置并填充Hesco篮子(用于建立大型障碍物)。在商业应用中常用的远程操作前端装载机将使士兵能够在受保护的位置执行这些任务。经过进一步的集成工作,可以想象在地图上绘制战斗位置,然后使用一套自动化系统来调查该区域,执行威胁评估,设计最佳战斗位置并在人类到达现场之前进行构建。设防完成后,自治系统可以帮助检测并阻止该区域的违规行为。

  维持运作功能

  维持战斗功能分为三个高级任务:后勤,人员和卫生服务支持。12图6显示了可以对这些子功能中的每一个应用多少自治权。

  

  图片6。保持战斗功能的自主权

  目前,自治系统很少用于维持战斗功能。自动化后勤任务将需要对大量军用车辆和装备进行重大更新。该过程昂贵,资源有限并且当前的维护能力已足够。然而,随着简易爆炸装置威胁的增加和舰队运行的危险,使用自动驾驶技术的自动舰队将减少部队人数并挽救生命。

  与保护性战斗功能相似,规则4为每个子功能设置了最大自治级别限制。卫生服务支持和人员需要人与人之间一定程度的互动; 但是,这些子功能的某些部分可以自动化。例如,属于人员支持的财务管理支持可以从处理工资的自治软件中受益。但是,牧师的支持(也是人员支持的一部分)仍然需要牧师。

  物流可以实现更高的自治度。后勤支助下包括的许多任务遵循既定程序; 例如,对车辆进行预防性维护检查和维修需要清单并确保车辆正常运行。当过程遵循非常固定的过程时,它可以是自主的。

  此外,将自主权纳入维持作战职能具有许多战略利益。自治系统取代人类将扩大行动范围。敌人传统上将补给线作为容易的目标,然后需要额外的安全才能将士兵从更重要的任务中撤离。自治系统要求较低的安全性并承担较高的风险,因此它们可以更快地通过对人类不安全的区域。

  任务指挥作战功能

  顾名思义,任务指挥作战功能包括提供指挥指导,以整合其他五种作战功能以执行统一的陆地作战。任务指挥部的作战功能可以细分为15个子任务,这些子任务根据图7中可能的自治级别进行分类。

  

  图7。自主级别的任务指挥作战功能

  规则3和规则4设置了在此战斗功能中使用自主权的最大限制。领导和指挥指导必须由人们提供,因此在行动,指挥后行动和指挥程序执行过程中,自治权受到限制。此外,团队发展以及士兵与领导者之间的互动都需要人与人之间的互动。较高的自主权可以应用于与领导职位没有直接关系的任务。这些任务包括公共事务,军事欺骗,信息支持行动和民政行动。但是,由于与这些任务相关的必要的人对人交互,使用自治只会有所帮助。

  多个子功能与虚拟域相关联,自动化的应用将大大增强这些子功能。其中包括知识管理,战术空域控制,太空战斗整合,网络电磁活动以及网络和信息同步。

  由于要求人类担任领导职务,因此很少花费精力来开发自主系统来支持这种战斗功能。但是,某些子功能与担任领导职务无关,这是一个很大的机会。

  当前用于自治的资源分配

  图8描绘了当前资源分配与自治系统的整体集成潜力之间的关系。该图显示出大量资源被分配用于情报,机动和机动以及射击战斗功能。但是,机动,机动和火力战斗功能仅限于可以应用多少自治权。同时,用于保护和维护战斗功能的资源少得多,这对于自治系统的整体集成具有巨大的潜力。

  

  图8。当前的自治系统集成了资源分配,以实现自治系统的整体潜力

  目前,资源的优化和自动化潜力尚未得到优化。这是因为体育和机动,射击和情报作战功能的设备和技术的开发比其他三个作战功能具有更高的优先级。例如,尽管《陆军装备现代化战略》包括对所有作战职能的投资,但优先考虑这三个作战职能,而其他三个作战职能则承担更大的风险。同样,大多数陆军科学技术的近期,中期和长期投资也与这些作战职能有关。

  尽管在火力,行动和机动战斗功能上的投资为士兵提供了新的功能,但运用自主权来维持和保护战斗功能可以带来更大的好处。由于这些作战功能可以实现更多的自治系统集成,因此作战倍增系数更高。简而言之,可以由少数人员支持的自治系统代替整个公司的保护和维护人员,以实现领导和质量保证。这些新的自治系统可能更快,更高效,更安全。

  请注意,尽管无人驾驶机器人将机器人配对和集成到小队是遥不可及的未来,但目前可利用商业技术来支持战斗功能的维护和保护。可以保护的自动驾驶汽车,机器人维护系统,无人机包裹运送系统,自治网络监控以及GPS引导的农业设备都是可以在军事上应用的技术。

  

  第五海军陆战队第三营于2016年7月13日在加利福尼亚州彭德尔顿的海军陆战队大本营参观了自主的火龙系统。该系统是由海军陆战队作战实验室建造的,旨在增强观察海军陆战队敌人的能力。它经久耐用,可以通过前后摄像头翻转,并且可以在白天和晚上使用。

  减少人数和收入

  假设陆军希望保持给定的战斗力,那么将自主性纳入战斗功能将为减少部队人数创造机会。通常,自治级别1将产生新功能,使陆军可以更方便地完成任务。自治级别2不仅会带来新功能,而且还会减少士兵人数。这种减少通常是在个人层面上完成的,因此班上的个人可以用自治系统代替。同时,自治级别3会导致整个单元被自治系统取代,只剩下少数需要质量保证的人。

  战斗功能的维护和保护都具有大量可以自动化的任务。此外,在全球反恐战争中,大约70%的已部署士兵与这两项战斗职能有关。因此,这些战斗功能的自主权将大大减少地面上的“靴子”。

  用自主系统代替人类的最大好处就是安全。在肮脏,危险和沉闷的情况下使用自治系统可以减少士兵的危险。但是,它也可以节省很多成本。出于金钱原因,美国政府一直试图在维持部队整体实力的同时减少部队人数。最具成本效益的长期方法是合并自治系统。尽管这些系统最初招致了高昂的开发费用,但陆军人数的减少将抵消这些费用。士兵们承受着巨大的生命周期成本,因为他们在服役期间必须接受培训,付款,开帐单和装备。此外,美国退伍军人事务部在退休后提供医疗服务。

  或者,陆军可以决定维持其最终状态。在这种情况下,使用自治系统可以通过军事专业来重新分配人员。当前的启发式方法是,对于每个战斗士兵,大约有2至3个辅助士兵。增加自主投资以维持战斗功能的能力可以大大降低这一比例。在最终状态不变的情况下,这可能导致战斗人员增加。

  

  2019年4月26日,在机器人复杂的突破概念期间,自动激活的无人驾驶汽车散发烟雾以阻挡后面的多功能汽车。 这是一项军事活动,着重于在华盛顿州亚基马培训中心举行的自动比赛。技术展示。

  结论

  有些人可能将陆军自主系统的未来看作是武装机器人进入战斗的形式。但是,由于战斗中对自主系统的限制,这种情况不太可能发生。而且,它是短视的,因为它只处理陆军需要执行的一小部分任务。这项研究旨在确定自主系统与陆军的最大整合。特别是,它研究了每个作战功能和辅助功能,以确定使用自主权支持该功能的适用性。在某些情况下,自治系统无需人工监督即可执行此功能,而在其他情况下,只有人可以执行此功能。

  人们发现,尽管自治可以使所有战斗功能受益,但战斗功能的情报,保护和维持却可以最大程度地受益。这一发现与美国不一致。S. 陆军目前在自主系统上的投资,这些投资更多地集中于作战和机动,情报和射击作战功能。通过应用自主系统来保护和维持战斗功能,可以实现巨大的利益,从而减少了部队人数,同时提高了战斗力。

  作者:博士 Vikram Mittal,少校。 托马斯·瑞安(Thomas Ryan),原著发表在《军事评论》(Military Review)杂志上。

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