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资讯 > 智能硬件 > 美国陆军实验室《未来陆战展望》
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美国陆军实验室《未来陆战展望》

时间:05-11 13:57 阅读:4980次 转载来源:战略前沿技术

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本文转载自学术plus(ID:caeit-e)

图片来自网络

美国陆军研究实验室未来陆上战争展望

学术plus 观察员   张昊 

美国陆军研究实验室(ARL)发布了一篇2050陆战展望研究报告,针对2050年未来战争的作战形态进行了预测,对未来陆地战场环境、作战方式进行了详细论述。该报告主要涉及两大部分:1)观察、通讯、理解与决策部分;2)移动、生存、影响与后勤部分。本文将从电子科学领域研究出发,对相关方向进行重点介绍。

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观察、通讯、理解与决策部分

ARL认为未来2050年战争形态将以下几个方面作为主要技术支撑,包括:自动化处理和决策能力;具备更强感知能力的作战人员;信息相关以及认知能力等。ARL团队针对五个可能会改变未来战场形态的能力进行了重点讨论,下面将对这五个方面进行论述。

1.1 增强型作战人员

ARL认为,未来战场上作战人员数量会越来越少,但这些战士将会在物质和精神上不断加强,从而提升整体战斗能力。随着视觉/听觉增强技术、认知技术方面的快速发展,相关设备被越来越多地应用于作战人员,人机交互能力取得了巨大突破,该发展趋势将确保人与机器协同能力更加紧密;同时,随着计算技术的发展,相关设备能力被大大拓展,提升了处理及反应速度;系统小型化将使大量技术设备可快速实用化;而电脑协助决策技术则在我们日常生活中逐渐普遍化,未来将在战场上提升作战能力。根据上述技术趋势,ARL总结出未来陆地战场主要需要提升的能力包括:感知环境能力、环境判断能力、作战人员间(包括“未增强”的作战人员)的相互作用能力、自动处理能力以及各种机器操作能力。

在战场应对方面,如何使用具备“超级感知”能力的士兵将成为一个新的问题。增强型士兵在具备强大作战能力的同时,也成为了一种名副其实的高价值目标,敌军势必将花费更多精力对其进行压制,士兵主要面临的威胁包括:

  • 大批量的普通士兵和机械将轻易对其进行碾压,敌对作战环境(例如辐射、生化武器以及其它区域拒止手段)也会对其作战能力产生影响;

  • 增强型士兵的部署数量会被包括组织能力以及需要的装备、训练情况在内的多种因素所制约;

  • 单兵携带的智能化设备将很有可能会被电子欺骗、赛博攻击以及其他形式的电子战手段干扰;

  • 此外,还有些其它的攻击手段(比如高功率电磁脉冲)将直接针对电脑处理器以及通信能力,这将会对增强型士兵的作战能力进行根本性摧毁。

ARL给出了解决上述难题的方法,主要包括增强对敌军可能措施的态势感知能力、减少并保护好通讯链接(移动组网)、保证后勤供应链以及做好在无法使用增强型士兵情况下的作战预案等。

1.2 自主决策和自动处理

ARL认为,未来战场将会呈现“自主化”发展,计算机设备将会替代人进行大量处理行为,并进行自主决策。未来可自主处理的任务包括信息过滤、事实确认、融合、动态访问控制以及自适应信息分发等。除此之外,自动处理系统将会根据对任务内容和目标的理解对传感器进行任务设置,并改变通讯路径。而随着计算机技术的发展,计算处理能力将不再是限制自主处理/决策能力的因素。

由于人类自身信息处理能力和认知带宽的限制,难以处理大量的信息流并适应瞬息万变的战场环境,所以需要通过自动/自主能力来进行信息处理和决策,自主化趋势将很有可能发生。未来这种自动处理/决策能力面临的潜在威胁主要为敌方对这种信息依赖型处理决策方式进行欺骗及攻击行为,这类行为包括对计算网络和通信能力的直接攻击和间接攻击。ARL也针对敌方攻击提出了反制措施,其方式是发展对外来未经证实信息的筛选能力,并理解在不同压力和攻击背景下的处理方式,使自主行动更具灵活性。

1.3 信息欺骗

ARL认为战场上士兵难以对接收到的信息进行有效区分,难以适应快速变化的作战环境。随着感知能力的增强,作战人员将会接触到除指挥链之外的更多信息源,这种趋势将会在2050年导致一种“信息富集”的环境(也可被称为“信息过载”环境)。此时,对于一个单独个体,很难对每份信息的正确性、真实性和安全性进行有效质量评估,这会导致信息误导等欺骗行为会变得更加难以发现,从而导致敌方决策层更加困惑,很有可能作出错误的决策。ARL希望在2050年能够开发出感知欺骗装备,可对敌方进行迷惑、拖延和误导行动。

应对欺骗作战有很多种方式,其中最直接有效方式是对信息源进行鉴别或者拥有可信源头清单。为了防止被虚假信息欺骗,我们应采用多种分析方式,包括数据挖掘和内容分析能力,以确保信息安全。其它应对方式还包括使作战人员提高警惕,降低对所谓“完美”信息实用性的依赖性。

1.4 微瞄准概念

微瞄准概念是目前关于精确打击作战的一种解决方案,微瞄准概念可通过动能或非动能武器对目标实施精确鉴别和外科手术式打击行动。ARL认为美军具备穿透敌军防线能力,有效搜集敌军海量信息,实现对每个作战人员进行任务分发,同时可确定每个个体的具体位置,使得微瞄准的实施成为可能;同时,武器系统小型化技术的发展使得微瞄准概念具备更高的可行性。该概念将为美军精确打击作战提供更多的控制能力,其意义主要在于减小附带损伤,并使作战行动变得更加隐蔽。

目前微瞄准概念的主要应对方法为:敌军可采取隐蔽机动的方式,并结合相应的欺骗误导活动,阻碍打击行动的所需的实时定位能力。而反制措施则为微瞄准作战提供更好的态势感知能力,完成目标探测,进行实时高效打击。

1.5 认知建模技术

认知建模是一种理解敌方意图并预测其未来行动的新型技术,其目标能力是实现对敌军群体和个人行动、偏见、认知处理以及决策方式的理解。此外,还应对敌方心理和物理两方面进行预测,对适合打击的时机和方式进行选择。

ARL认为在2050年,传感器将部署普遍化,战场将变得更加透明,获取的信息将足以满足动态建模的需求(物理形态将对认知能力和处理过程造成影响),这种建模能力将会计算出可有效破坏敌方组织作战行动的方法,同时可推算出最具效率的作战方式,提高效费比。

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移动、生存、影响与后勤部分

ARL认为未来主要影响作战形态的技术理念包括以下几个方面:机器人普遍化、集群与编队、动态黑客与哄骗、定向能武器等。

2.1 机器人应用普遍化

ARL认为2050年机器人的使用将会普遍化(机器人不一定是以“人”的外形存在,可仅作无人机器系统理解),其形态类似于目前的无人系统,比如地基无人值守传感器、小型无人机以及具备发射后不管能力的导弹等,但是2050年机器人在机器推理、智能自主方面具备更强的能力。未来机器人将会以各种方式在战场上实施作战和机动,并可能会受动物形态启发,开发出各种更适应环境需求的机动形态。未来的机器人作战集群将具备鲁棒性组网能力,能够实现人-机之间、机-机之间、机器与系统之间的高效通讯与协同。

未来多数机器人将具备ISR相关功能,它们将装备具有自主处理能力的传感器,对战场各个角落进行全方位感知覆盖。而其它机器人将扮演智能化、单用途的作战角色。未来这些不同种类的机器人将进行编队协同作战,其中部分机器人将承担赛博/网络防御职责,部分机器人将对未知危险进行预警和拒止活动,部分机器人将在复杂态势下对敌方行动进行实时快速分析,辅助作战人员作出战术决策。所有机器人均具备两种作战模式,即完全自主模式和人工管理模式,并可进行自由切换。

2.2 集群与编队

ARL预测未来机器人作战将会是集群化、编队化作战。具备自组织和协同作战能力的机器集群将根据任务需求采用不同的作战自由度,可由作战人员手动控制,也可进行自主作战。未来的机器集群编队将能够承担不同的作战任务,其可承担的角色包括:作为单独的攻击力量、攻击编队组成部分、集群防御组成部分以及态势感知系统的组成部分等。

随着集群行为可量测性的提高和机器人小型化技术的发展,未来集群与编队作战能力将会得到显著提升,美国陆军研究实验室专家认为2050年人-机协同的作战模式将会变得非常普遍。由于机器人集群协同模式对于在高强度战场上的生存能力至关重要,未来还需在该技术方面投入更多精力研发。

在集群作战防御方面,目前已提出了多种防御方式,包括采用网状结构对重点目标实施防护、采用区域武器实施片杀伤以及通过电子战等技术对机器人通讯感知能力进行破坏等。集群作战的相应反制措施则可通过装备剪钳、自爆装置来破坏网状结构,并可通过集群个体分散行动来降低区域武器威胁。在抗干扰方面,未来机器人网络可通过采用多种可选择通信模式,增加网络弹性与韧性,外界电子攻击很难对所有通讯电子模式都进行有效干扰,从而达成作战目的。

2.3 动态黑客与哄骗

黑客一般是指穿过系统防火墙并采取措施(比如改写代码、混乱数据及植入木马等)改变系统的行为;而哄骗行为则可被认为是一种“行为黑客”,通过改变信息源对敌方行为进行影响。无论是黑客还是哄骗行动,都可根据战区情况与环境灵活动态地应用,以获得最大效果。

由于未来机器人集群与编队攻击范围极大,这使得这种攻击样式很容易引起敌方的注意,未来会有更多人将关注如何更加有效地保障集群攻击行动,所以动态黑客与哄骗很有可能在未来成为战场主导力量。同时,设计人员将会对集群机器人的机器人网络、机-机协同、人-机协同的安全方面投入更多的研发力量,以保证作战行为不会被敌方黑客所破坏。

2.4 定向能武器

早在2007年防务公告中,美国就已经提出了定向能武器的研发概念,认为未来定向能武器是一种可改变游戏规则的先进技术。目前主要研发的定向能武器包括机载/地基的高能微波、毫米波武器以及不同类型的高能激光(包括固态、化学、光纤等)。由于在定向能技术本身和其所需能源小型化方面还有很多问题,目前尚未大批次装备,不过已经有多种武器处于招标试验阶段。

定向能武器的应对方式一般可将目标设计为能够将定向波(光)束有效反射、折射、散射的形态。目标通过对自身表面进行处理,并采用主动防御方法(例如发射金属碎屑以及人工“灰尘”等)可对定向能打击起到一定的防护作用。

3
结 论

从美国陆军研究实验室的2050陆地战争展望可以看出,未来陆地战场将会是多维度、跨领域的对抗,其技术领域涉及人工智能、无人系统作战、赛博作战和定向能等多种方面,将会是现有技术的延伸和发展后的高层次态势,值得我们对此关注并思考。

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