郭 行,符文星,閆 杰
(1.西北工業(yè)大學無人系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略研究中心,西安710072;2.西北工業(yè)大學無人系統(tǒng)技術(shù)研究院,西安710072)
近年來,人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等一系列前沿熱點科技發(fā)展迅猛,強烈推動世界軍事發(fā)展,未來戰(zhàn)爭向著深度信息化、智能化、無人化方向發(fā)展,相關(guān)的無人作戰(zhàn)概念也大量涌現(xiàn)[1-2]。隨著美國主要競爭對手實力的不斷提升,美軍逐漸意識到其世界領(lǐng)先的軍事科技地位正逐漸失去原有的威懾力,因而研發(fā)新型作戰(zhàn)概念來獲得未來大國戰(zhàn)略競爭中的軍事優(yōu)勢成為其軍事戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。
2017年7月,美國國防預(yù)先研究計劃局(DARPA)下屬的戰(zhàn)略技術(shù)辦公室(STO)首次提出了馬賽克戰(zhàn)的作戰(zhàn)概念,對該作戰(zhàn)概念作出了初步構(gòu)想,強調(diào)馬賽克戰(zhàn)的動態(tài)靈活、低成本及抗抵消特點[3-4];2019年3月,DARPA 發(fā)布《馬賽克戰(zhàn)跨部門公告》,更加明晰馬賽克戰(zhàn)動態(tài)、協(xié)同、高度自主的體系作戰(zhàn)特點[5-7];2019年9月,DARPA 進一步發(fā)布研究報告《馬賽克戰(zhàn):恢復(fù)美國的軍事競爭力》,標志著馬賽克戰(zhàn)成為美軍重建軍事體系和作戰(zhàn)方式的最新成果[8]。
作為新型作戰(zhàn)概念,馬賽克戰(zhàn)以靈活多變、可持續(xù)、抗抵消的思路,強調(diào)體系作戰(zhàn)的靈活、綜合運用,實現(xiàn)戰(zhàn)場適應(yīng)性、作戰(zhàn)成本、抗抵消、持久作戰(zhàn)、裝備升級等多方面作戰(zhàn)效能的非線性疊加,最終達到體系制勝的效果。智能無人系統(tǒng)是馬賽克戰(zhàn)運行的重要組成模塊,馬賽克戰(zhàn)的整體作戰(zhàn)效能與智能無人系統(tǒng)的智能自主程度密切相關(guān)。馬賽克戰(zhàn)通過人工智能技術(shù)、彈性網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)、體系綜合試驗與評估技術(shù)等推動以“分布式?jīng)Q策為中心”的體系作戰(zhàn)樣式發(fā)展,代表了當今世界作戰(zhàn)概念的先進水平。
馬賽克戰(zhàn)對于我軍作戰(zhàn)概念研發(fā)和作戰(zhàn)模式創(chuàng)新具有顯著的啟示作用,尤其在各方面效果的非線性疊加來產(chǎn)生效果網(wǎng)方面有體現(xiàn)。在未來的大國競爭模式下,實力相近的對稱戰(zhàn)爭情形將更加頻繁的出現(xiàn)。但從我軍的軍事發(fā)展戰(zhàn)略角度來講,我們必須充分認識到自身與世界領(lǐng)先水平的差距,持續(xù)提升武器裝備的性能并更加注重體系作戰(zhàn)的研發(fā),迅速引領(lǐng)我軍作戰(zhàn)模式向著未來先進模式轉(zhuǎn)變。
當今世界,軍事科技正加速向信息化和智能化方向復(fù)合發(fā)展,呈現(xiàn)出全方位、深層次發(fā)展的態(tài)勢和多點突破、深度融合、廣泛滲透的特征,對國家軍事實力、綜合國力以及國家安全和戰(zhàn)略主動權(quán)產(chǎn)生重要影響[9-10]。
大數(shù)據(jù)、云計算等前沿信息技術(shù)的巨大進展推動軍事指揮決策的快捷高效發(fā)展(如圖1),空天地海、網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域智能無人系統(tǒng)進入發(fā)展爆發(fā)期并顯著推動軍事作戰(zhàn)的跨域一體化發(fā)展(如圖2),高超聲速武器(如圖3)等新概念“撒手锏”武器逐步由演示驗證推向?qū)崙?zhàn)化,這些均對世界軍事發(fā)展產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。
圖1 基于大數(shù)據(jù)、云計算等先進信息技術(shù)的戰(zhàn)場態(tài)勢分析Fig.1 Battlefield situation analysis based on big data,cloud computing and other advanced information technologies
圖2 空天地??缬蛉藱C一體化作戰(zhàn)Fig.2 Man-machine integrated operation of space-airground-sea cross domain
圖3 “撒手锏”——助推滑翔式高超聲速武器Fig.3 "Trump card"boost-glide hypersonic weapon
以人工智能技術(shù)為代表的前沿熱點科技強烈刺激了世界軍事作戰(zhàn)概念的大量涌現(xiàn),尤其推動了軍用智能無人裝備及其作戰(zhàn)概念的快速發(fā)展。對于未來深度信息化、智能無人化、體系化戰(zhàn)場來說,相比于武器裝備的更新升級,新型作戰(zhàn)概念的推陳出新更能促使未來世界軍事格局的發(fā)展變革。作為世界軍事科技的領(lǐng)跑者,美軍對智能無人系統(tǒng)的軍事作戰(zhàn)領(lǐng)悟深刻,已經(jīng)相繼提出了無人機蜂群(如圖4)、忠誠僚機(如圖5)以及馬賽克戰(zhàn)等新型作戰(zhàn)概念,對世界智能無人作戰(zhàn)的理論及應(yīng)用均具有顯著的引領(lǐng)作用。同時,拒止環(huán)境下的協(xié)同作戰(zhàn)(CODE)、體系綜合技術(shù)和試驗(SoSITE)、進攻性集群戰(zhàn)術(shù)(OFFSET)等項目的相繼實施又進一步促進了新型作戰(zhàn)概念的具體化和實戰(zhàn)化,印證了作戰(zhàn)概念的科學性和可操作性。
近年來,在高端軍事武器裝備方面,中、俄相繼研制出第四代制空戰(zhàn)斗機、進攻性高超聲速武器(如圖6)等“撒手锏”武器,各領(lǐng)域軍事科技和作戰(zhàn)能力均持續(xù)進步,被美國視為其世界霸權(quán)地位的主要競爭對手,因此其國防戰(zhàn)略也由原先的“反恐”轉(zhuǎn)換為“大國競爭”。
圖4 無人機蜂群自主作戰(zhàn)Fig.4 Autonomous operation of Drone Swarm
圖5 美空軍忠誠僚機Fig.5 Loyal Wingman of U.S.Air Force
圖6 中國DF-17助推滑翔式高超聲速武器Fig.6 Chinese DF-17 boost gliding hypersonic weapon
在大國競爭戰(zhàn)略下,美國采取了一系列軍事或經(jīng)濟措施開展對中、俄兩個主要大國競爭對手的打壓、制裁等,延緩或者遲滯對手的發(fā)展速度。然而,面對中、俄級別的競爭對手,美軍的軍事優(yōu)勢不再明顯,大國競爭過程必然是長時間的對峙、消耗,單一、粗暴的軍事手段難以有效解決大國競爭中的對抗問題,因此美國大國競爭戰(zhàn)略對先進作戰(zhàn)理論、作戰(zhàn)樣式、武器裝備提出了強烈的需求。
2010年,美國國防部發(fā)布《四年防務(wù)評估報告》,明確指出空軍和海軍正共同發(fā)展空海一體戰(zhàn)概念,以擊敗一個擁有強大的反介入/區(qū)域拒止能力的對手,其打壓競爭對手的軍事措施初見端倪。
2017年10月2日,美智庫戰(zhàn)略與預(yù)算評估中心(CSBA)發(fā)布題為《大國競爭時代的力量規(guī)劃》的研究報告,就如何制定新的作戰(zhàn)概念、發(fā)展新的作戰(zhàn)能力,以便制定符合大國競爭時代要求的力量規(guī)劃結(jié)構(gòu)(FPC)提出建議,極具針對性地提出美國應(yīng)對中、俄對手的戰(zhàn)略措施。該報告指出,由于長期受“同時打贏兩場地區(qū)戰(zhàn)爭”思維的影響,相關(guān)的作戰(zhàn)概念和戰(zhàn)場假定嚴重過時但依然影響著國防部的力量機構(gòu)及能力建設(shè)重點,許多力量規(guī)劃結(jié)構(gòu)不足以滿足大國競爭的需求。同時,為應(yīng)對中、俄正在實施的新作戰(zhàn)策略,它建議美國的力量規(guī)劃結(jié)構(gòu)想法應(yīng)充分考慮大規(guī)模信息化作戰(zhàn)、灰色地帶作戰(zhàn)、長期大國競爭等重要內(nèi)容,配合新型的作戰(zhàn)概念來塑造未來的空中作戰(zhàn)力量、海上力量、地面部隊和海軍遠征部隊。
2018年1月19日,美國國防部長馬蒂斯正式簽發(fā)新版《國家防務(wù)戰(zhàn)略》,直接宣稱“國家間競爭而非恐怖主義是當前美國國家安全的首要關(guān)注點”“應(yīng)對與中國和俄羅斯之間的長期競爭是國防部的首要任務(wù)”。這標志著美國政府重新將所謂的大國“威脅”作為對自身安全的主要挑戰(zhàn),在威脅判斷上完全回歸到冷戰(zhàn)期間的傳統(tǒng)軌道上,美國的國防戰(zhàn)略也由反恐轉(zhuǎn)向大國競爭。
大國競爭戰(zhàn)略的出現(xiàn),對美國國防經(jīng)費支出、軍事技術(shù)研發(fā)、部隊和裝備建設(shè)、作戰(zhàn)概念、盟國合作等多個方面都產(chǎn)生了重要的影響,其中的標志性事件羅列如下。
(1)自2015年以來,美國軍事艦艇多次打著“航行自由”口號,進入中國南海海域,刻意窺探中國南海建設(shè)設(shè)施,阻礙中國南海資源開發(fā)和建設(shè),強行增加南海軍事化程度,遏制中國發(fā)展,充分體現(xiàn)出美國所謂應(yīng)對灰色地帶作戰(zhàn)的大國競爭策略。
(2)自2016年以來,美國為了減少自己的軍費開支,不斷要求美國駐軍的盟友多承擔美軍軍費,包含北約、歐盟的盟友,以及日、韓等。從而,美國可更具針對性的增加應(yīng)對大國競爭的軍費開支。
(3)2016年12月22日,美國總統(tǒng)特朗普通過社交網(wǎng)絡(luò)推特宣稱“美國必須大幅加強和擴大自己的核力量”。2020年2月11日,特朗普表示,在與俄羅斯等國軍備控制協(xié)議無果情況下,美國將建立世界上最強大的核力量。毫無疑問,美國戰(zhàn)略核力量的任何動作均針對其主要大國競爭對手。
(4)自2018年以來,美國不顧世界經(jīng)濟發(fā)展全局和大多數(shù)國家的利益,悍然發(fā)動針對中國的貿(mào)易戰(zhàn),企圖以經(jīng)濟手段遏制中國發(fā)展,同時又針對中國的民族企業(yè),例如華為、中興等進行制裁,削弱中國經(jīng)濟發(fā)展的自主創(chuàng)新能力,以獲得大國競爭中的經(jīng)濟優(yōu)勢。
(5)2019年8月2日,美、俄《中導(dǎo)條約》正式失效。美國退出條約將可能掀起新一輪軍備競賽,軍費的大幅增加無疑將使經(jīng)濟吃緊的俄羅斯雪上加霜;同時,在印太地區(qū)部署大量的中程導(dǎo)彈對中國也將產(chǎn)生巨大的戰(zhàn)略壓制作用。
美國國防戰(zhàn)略由反恐轉(zhuǎn)向大國競爭,其軍費開支和戰(zhàn)略制定更多的針對中、俄等競爭對手,致力于打贏大國競爭情況下的對稱戰(zhàn)爭。因此,大國競爭的國防策略對新型的作戰(zhàn)概念和作戰(zhàn)力量提出了強烈的需求。
隨著先進的軍事科技和高精尖武器系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)不斷涌現(xiàn),雖然美國傳統(tǒng)高新科技武器平臺仍整體處于世界的領(lǐng)先地位,但由于武器性能的代差不再明顯,因而傳統(tǒng)平臺的戰(zhàn)略價值在不斷下降。新型裝備的研制不僅需要巨額的軍費研發(fā)投入,還需要更長的研制時間,顯著滯后于世界軍事態(tài)勢的變化。傳統(tǒng)的作戰(zhàn)方式依賴于某一先進平臺帶來的非對稱優(yōu)勢,而這在大國競爭的作用將大打折扣。歸結(jié)起來,馬賽克戰(zhàn)概念的催生因素主要有以下幾個方面[3,8]。
首先,美軍高科技武器裝備的競爭優(yōu)勢降低。世界軍事科技迅速發(fā)展,一超多極的世界格局逐漸穩(wěn)定,典型的高科技武器裝備,例如第四代隱身戰(zhàn)斗機、高超聲速武器等在全球不斷涌現(xiàn),使得美國的優(yōu)勢不再明顯,因而這些高科技武器裝備的戰(zhàn)略價值和威懾能力不斷減小。
其次,新一代高科技武器裝備的研發(fā)周期過長,難以滿足世界軍事態(tài)勢的快速變化,難以使用最新的信息技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)等。以美軍F22 隱身戰(zhàn)機為例,其從開始研發(fā)至投入使用大約花費20年時間,而當F22真正投入使用時,其機載的部分電子元器件已經(jīng)過時了。而且,F(xiàn)22 并未發(fā)揮出理想中的作戰(zhàn)價值,在未來對稱戰(zhàn)爭中的作用難以體現(xiàn)。
再次,美軍原有軍事系統(tǒng)單一,對某類高科技裝備平臺的依賴性強。美軍的軍事作戰(zhàn)主要依靠不同作戰(zhàn)環(huán)境下整體軍事系統(tǒng)中的某一類“撒手锏”武器,而當該類武器被損壞或擊落,則整體作戰(zhàn)效能顯著下降。因此,最依賴的高科技裝備平臺也成為了作戰(zhàn)過程中的最薄弱環(huán)節(jié),易被針對。同時,目前軍事系統(tǒng)只針對單一的作戰(zhàn)環(huán)境,當作戰(zhàn)環(huán)境發(fā)生變化時,又需要花費時間和精力重新構(gòu)建和定制系統(tǒng),難以滿足戰(zhàn)場態(tài)勢快速變化的需求。
馬賽克戰(zhàn)的作戰(zhàn)概念如馬賽克拼圖一般,在復(fù)雜嚴酷的戰(zhàn)場環(huán)境下,根據(jù)動態(tài)多變的作戰(zhàn)任務(wù),將許多低成本、低復(fù)雜度的模塊或系統(tǒng)以靈活、自主、協(xié)同的方式鏈接在一起,實現(xiàn)彈性、自適應(yīng)的強大作戰(zhàn)功能。此過程猶如將諸多馬賽克格子按需拼裝成不同大小、顏色或者類型的馬賽克圖片,弱化了每個馬賽克格子的形狀色彩,但強調(diào)了馬賽克格子之間的自由靈活搭配和最終馬賽克圖片展現(xiàn)的顯著特征。
(1)基本單元均是低成本、低復(fù)雜度的
傳統(tǒng)的作戰(zhàn)平臺注重多種作戰(zhàn)功能的綜合性,龐大且復(fù)雜的功能集中將導(dǎo)致綜合作戰(zhàn)平臺的成本越來越高,復(fù)雜性越來越大,對未來作戰(zhàn)極為不利,一旦遭到攻擊會受到非常大的損失。同時,復(fù)雜的綜合作戰(zhàn)平臺研發(fā)周期長,維護費用昂貴,武器更新?lián)Q代緩慢,難以適應(yīng)軍事戰(zhàn)爭態(tài)勢和需求的快速變化。
馬賽克戰(zhàn)的作戰(zhàn)概念弱化了各基本組成單元的功能要求,降低了系統(tǒng)復(fù)雜度,這對馬賽克拼圖的系統(tǒng)整體帶來諸多益處,如圖7所示。
首先,基本單元的功能和復(fù)雜度要求降低能夠有效控制裝備的制造成本和維護成本。從平臺構(gòu)想、設(shè)計、演示驗證到最終的生產(chǎn)制造,低復(fù)雜度、功能簡潔的平臺裝備整個定型流程的研發(fā)費用大大減?。煌瑫r,在整個使用周期內(nèi),低復(fù)雜度、功能簡潔的平臺裝備在運行維護方面更加簡便,相應(yīng)成本也將降低。制造成本和維護成本的雙重成本優(yōu)勢可以顯著降低非戰(zhàn)時作戰(zhàn)裝備的研發(fā)費用。
圖7 無人機集群馬賽克戰(zhàn)的低成本、低復(fù)雜度作戰(zhàn)單元Fig.7 Low cost and low complexity combat units for Mosaic Warfare of UAV cluster
其次,基于基本作戰(zhàn)單元低成本、低復(fù)雜度的特點,在戰(zhàn)時狀態(tài)下,作戰(zhàn)單元的生產(chǎn)速度顯著加快而軍費開支又明顯減少,這對于減輕戰(zhàn)爭軍費開支的壓力意義重大,有助于形成對稱戰(zhàn)爭中的資源消耗優(yōu)勢,從而改變戰(zhàn)爭形勢。
再次,低復(fù)雜度的作戰(zhàn)單元研發(fā)周期短,武器軟硬件更新升級更快捷,能夠充分利用最先進的軍事科技。傳統(tǒng)平臺傾向于各項作戰(zhàn)功能的綜合,導(dǎo)致武器研制難度大幅提高,不僅使得研發(fā)成本大量增加,同時研制周期也顯著拉長。低復(fù)雜度的作戰(zhàn)單元降低了武器“跨代”發(fā)展的需求,促進了武器更新升級的便捷。
(2)基本單元之間的組合動態(tài)靈活、高度自主
馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念的使用不局限在某一或某類戰(zhàn)場環(huán)境或作戰(zhàn)任務(wù)下,而是對廣闊的戰(zhàn)場環(huán)境和多類型的作戰(zhàn)任務(wù)均具有良好的適應(yīng)性和魯棒性。戰(zhàn)場環(huán)境的要求和作戰(zhàn)任務(wù)的需求共同決定了最終馬賽克戰(zhàn)拼圖的組合樣式和功能表達。
動態(tài)靈活、高度自主的馬賽克戰(zhàn)拼圖,能夠根據(jù)作戰(zhàn)需求最大限度地利用戰(zhàn)場的可調(diào)配資源,充分發(fā)揮單一功能平臺的獨特性和綜合功能平臺的集成性,讓每一種類型作戰(zhàn)平臺物超所值,體現(xiàn)出馬賽克戰(zhàn)既靈活自主又經(jīng)濟實惠的特點。
馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念是對當前廣泛使用的“系統(tǒng)之系統(tǒng)”概念的傳承與創(chuàng)新。他們均是基于對探測、通信、指揮與控制等基本模塊的組合,但有所不同的是,“系統(tǒng)之系統(tǒng)”概念下各個基本模塊都經(jīng)過獨特設(shè)計和集成以形成整體功能,系統(tǒng)的集成遵守特定的標準,若要進行修改就必須要重新設(shè)計,因此“系統(tǒng)之系統(tǒng)”概念的適應(yīng)性、可擴展性和互操作性明顯受限。而馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念的基本模塊之間按需組合、協(xié)同自主,拼圖的組合和分解靈活自如,各個基本模塊的修改僅與自身相關(guān),而不影響基本模塊之間的組合方式和功能表達方式,表現(xiàn)出持久、快速、開放的未來適應(yīng)性。
(3)以分布式的方式實施決策中心戰(zhàn)
相比于通常完成群體任務(wù)的分布式?jīng)Q策,馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念的分布式?jīng)Q策中心戰(zhàn)過程包含更加豐富的內(nèi)容,其不局限于群體中各個個體完成群體任務(wù)時的自主感知、信息交互、自主決策及自主執(zhí)行,更從頂層層面豐富了分布式?jīng)Q策的流程:首先,在復(fù)雜激烈的戰(zhàn)場環(huán)境下,每個階段的作戰(zhàn)任務(wù)豐富多變,基本作戰(zhàn)單元的功能類型也各式各樣,因而不同個體或群體對作戰(zhàn)任務(wù)的選擇是分布式的;其次,對于選定的作戰(zhàn)任務(wù),具體應(yīng)由哪些基本作戰(zhàn)單元來進行組網(wǎng)完成仍需決策,各個基本作戰(zhàn)單元根據(jù)自身的功能類型和能力選擇對應(yīng)的作戰(zhàn)任務(wù),因此某一作戰(zhàn)任務(wù)的組網(wǎng)群體選擇也是分布式的;再次,在基本作戰(zhàn)單元的組合共同完成群體任務(wù)的過程中,群體感知、決策等作戰(zhàn)行為仍是分布式的;最后,在群體行為執(zhí)行的過程中,每個個體均具有各自的自主性,既能作為群體的一部分發(fā)揮作用,同時仍表現(xiàn)出個體的自主感知、決策和執(zhí)行能力,這種群體協(xié)同態(tài)勢下的個體自主行為,同樣體現(xiàn)出了分布式的特點。
針對復(fù)雜、激烈的戰(zhàn)場環(huán)境,馬賽克戰(zhàn)充分利用人工智能技術(shù),進行分布式態(tài)勢感知和自適應(yīng)的智能決策與控制。每個節(jié)點均具有自主的感知、決策和執(zhí)行能力,通過彈性的網(wǎng)絡(luò)拼接,既能滿足整體作戰(zhàn)任務(wù)對該節(jié)點的功能需求,又能緊密配合其它節(jié)點使作戰(zhàn)效能最大化。因此,人工智能和自主系統(tǒng)是提高馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)效能的核心關(guān)鍵所在,同樣也是推進馬賽克戰(zhàn)的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)。
基于人工智能和自主系統(tǒng)的優(yōu)勢,分布式?jīng)Q策中心戰(zhàn)能夠作出更加快速、準確、高效的作戰(zhàn)指揮和控制,同時靈活多變的作戰(zhàn)單元組合能夠麻痹敵方的判斷,使敵人對己方作戰(zhàn)的不確定性增加,從而影響敵方的作戰(zhàn)部署,最終形成戰(zhàn)爭優(yōu)勢。
(4)馬賽克戰(zhàn)抗抵消——部分基本單元缺失的情形下仍具有完成作戰(zhàn)任務(wù)的能力
馬賽克戰(zhàn)分布式?jīng)Q策的特點使得即便馬賽克戰(zhàn)拼圖中的部分單元被摧毀,其整體的決策運行仍可以正常工作。分布式特性決定了馬賽克戰(zhàn)具有良好的韌性和較多的冗余節(jié)點,沒有缺之不可的關(guān)鍵節(jié)點。
在馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)模式下,即使敵方可以摧毀或者抵消組合中的許多基本單元,但其整體可以根據(jù)需要立即做出反應(yīng),例如補充被抵消部分的功能單元或者從剩余組合中尋找次優(yōu)的功能組合,從而在作戰(zhàn)時仍能持續(xù)地保持作戰(zhàn)功能的完備性,有效地將速度、能量、成本等因素集成,達到理想整體效果。
馬賽克戰(zhàn)抗抵消的特點源自無人機蜂群等群體作戰(zhàn)概念,但同時又有新的內(nèi)容。首先,馬賽克戰(zhàn)由眾多的馬賽克格子拼圖形成,摧毀其中的部分基本單元不會使其整體喪失功能,此方面特性是對無人機蜂群等群體作戰(zhàn)概念的繼承。其次,馬賽克戰(zhàn)拼圖中,一旦部分的馬賽克格子被抵消或者摧毀,根據(jù)馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念的內(nèi)涵,其將采用高度靈活自主的方式吸收其它馬賽克格子進行功能補充,或者對剩余的馬賽克格子進行重組,以次優(yōu)的方式維持整體的作戰(zhàn)效能,該特性即是對原有無人機蜂群等群體作戰(zhàn)概念的創(chuàng)新。
在對稱戰(zhàn)爭中,馬賽克戰(zhàn)抗抵消的特點使其始終在戰(zhàn)場消耗過程中保持完備的作戰(zhàn)功能,因而能夠不斷地積累優(yōu)勢,由量變引起質(zhì)變,最終克敵制勝。
馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念對作戰(zhàn)效能的提升是多方位的,不僅體現(xiàn)在戰(zhàn)時狀態(tài)下各種類型作戰(zhàn)效果的非線性疊加,而且也體現(xiàn)在非戰(zhàn)時狀態(tài)下武器裝備和作戰(zhàn)體系研發(fā)的低成本以及更新升級的簡潔快速。
(1)戰(zhàn)時狀態(tài)下的作戰(zhàn)“效果網(wǎng)”
馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念將按照具體作戰(zhàn)需求,指引各個參戰(zhàn)單元或系統(tǒng)能夠靈活快速、高度自主地進行網(wǎng)絡(luò)化的組合和分解,在充分適應(yīng)戰(zhàn)場環(huán)境和作戰(zhàn)任務(wù)多樣性的情況下,生成一系列的在戰(zhàn)術(shù)、作戰(zhàn)以及戰(zhàn)役層面的效果鏈。由于不同層面的效果鏈均是緊耦合、相互疊加、相互促進的,因而最終可非線性疊加為“效果網(wǎng)”。
在戰(zhàn)時狀態(tài)下,馬賽克戰(zhàn)所產(chǎn)生的作戰(zhàn)“效果網(wǎng)”主要體現(xiàn)在以下幾個方面。
首先,戰(zhàn)場環(huán)境和作戰(zhàn)任務(wù)的強適應(yīng)性?;隈R賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念中基本單元之間組合動態(tài)靈活、高度自主的特點,當面臨新的戰(zhàn)場環(huán)境或者接受變化的作戰(zhàn)任務(wù)時,馬賽克戰(zhàn)能夠快速、高效地按需構(gòu)建新的作戰(zhàn)組合,形成體系完整、功能完善的殺傷網(wǎng)。馬賽克戰(zhàn)如同計算機的操作系統(tǒng)一般,可實現(xiàn)對鼠標的“單擊”“雙擊”以及鍵盤按鍵等各種操作的準確、快速響應(yīng)。無人機集群馬賽克戰(zhàn)模式下針對動態(tài)出現(xiàn)目標的快速響應(yīng)流程如圖8所示。
圖8 動態(tài)出現(xiàn)目標的無人機集群馬賽克戰(zhàn)響應(yīng)流程Fig.8 Mosaic Warfare response process of UAV cluster for dynamic targets
馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念的提出不僅應(yīng)對常規(guī)戰(zhàn)爭,同時也能夠應(yīng)對“灰色地帶”沖突等非常規(guī)戰(zhàn)場,它可根據(jù)戰(zhàn)場上的實際態(tài)勢,統(tǒng)籌調(diào)度各種資源,實時地進行“動態(tài)”分配,在最大化利用戰(zhàn)場資源的情況下形成最優(yōu)自適應(yīng)殺傷網(wǎng)。
其次,作戰(zhàn)功能抗抵消。馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)效果網(wǎng)由許多低成本、低復(fù)雜度的基本模塊組合產(chǎn)生,通過動態(tài)調(diào)配和組合實現(xiàn)作戰(zhàn)功能的完備。當其中部分單元被摧毀或抵消的情況下,馬賽克戰(zhàn)整體的決策運行仍能完成作戰(zhàn)任務(wù)。當某類功能的作戰(zhàn)單元被抵消時,馬賽克戰(zhàn)既可利用戰(zhàn)場其它資源進行該功能的靈活補充,也能從現(xiàn)有組合的其它部分選擇具備該功能的次優(yōu)模塊繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。
作戰(zhàn)功能的抗抵消賦予了馬賽克戰(zhàn)復(fù)雜多變、魯棒自適應(yīng)的外在現(xiàn)象,給敵方的作戰(zhàn)策略制定增添了更多的困難,有利于促成決策層面的戰(zhàn)爭優(yōu)勢。
再次,作戰(zhàn)消耗低成本。基于馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念中基本作戰(zhàn)單元的低成本、低復(fù)雜度特點,在戰(zhàn)場環(huán)境下,作戰(zhàn)單元的消耗可以得到更加及時、快速地補充。同時,由于馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)功能抗抵消,因此短時間內(nèi)作戰(zhàn)單元的消耗不影響整體作戰(zhàn)功能的繼續(xù)運行,這為作戰(zhàn)單元補充提供了更加靈活的緩沖余地,減輕了戰(zhàn)場資源的壓力。
基本作戰(zhàn)單元的低成本和作戰(zhàn)功能的抗抵消共同促成了整體作戰(zhàn)消耗的低成本的狀態(tài),使得對稱戰(zhàn)爭能夠“打得起”“消耗的起”。同時,作戰(zhàn)消耗低成本也體現(xiàn)出馬賽克戰(zhàn)各類型作戰(zhàn)效果的非線性疊加、促進作用。
最后,持久作戰(zhàn)能力。顯而易見,馬賽克戰(zhàn)的持久作戰(zhàn)能力與戰(zhàn)場環(huán)境和作戰(zhàn)任務(wù)的強適應(yīng)性、作戰(zhàn)功能抗抵消、作戰(zhàn)消耗低成本均有密切的關(guān)系,對于對稱戰(zhàn)爭下的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)制定具有重要的益處。
在對稱戰(zhàn)爭中,某一方的軍事優(yōu)勢難以在短時間內(nèi)結(jié)束戰(zhàn)爭,持久戰(zhàn)是對稱戰(zhàn)爭的主要表現(xiàn)形態(tài)。在馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念的指引下,戰(zhàn)場資源得到最大程度地利用,作戰(zhàn)功能能夠在部分作戰(zhàn)單元損失的情況下保持完整,作戰(zhàn)單元的補充具有低成本的優(yōu)勢,因此在整個持久交戰(zhàn)過程中,馬賽克戰(zhàn)能夠保障己方的戰(zhàn)爭能力始終處于高水平狀態(tài),有利于在持久戰(zhàn)中不斷積累戰(zhàn)爭優(yōu)勢。
(2)非戰(zhàn)時狀態(tài)下研發(fā)和更新升級的成本、時間等優(yōu)勢
相比于無人機蜂群、忠誠僚機等傳統(tǒng)作戰(zhàn)概念,馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念不僅提升了戰(zhàn)時狀態(tài)下的作戰(zhàn)效能,同時也能夠在非戰(zhàn)時狀態(tài)下積累戰(zhàn)爭優(yōu)勢,這主要體現(xiàn)在武器裝備和體系作戰(zhàn)的研發(fā)成本降低和升級更新周期縮短等方面。
通過分析馬賽克戰(zhàn)概念的直接催生因素,新一代高科技武器裝備的研發(fā)存在著研發(fā)成本高、研發(fā)周期長、研發(fā)技術(shù)要求高、運行維護成本高、更新升級困難等諸多缺點。而馬賽克戰(zhàn)降低了對作戰(zhàn)單元功能和復(fù)雜度的要求,強調(diào)作戰(zhàn)單元組合的體系作戰(zhàn)模式。功能和復(fù)雜度要求的降低對于武器裝備和體系作戰(zhàn)的研發(fā)、試驗、運行、更新升級等整個過程均具有重要的意義。
首先,低復(fù)雜度、功能簡潔的基本作戰(zhàn)單元研發(fā)容易,研發(fā)和運維成本顯著下降。傳統(tǒng)多類型功能集成的綜合平臺的研發(fā)不僅耗費大量的人力、物力,同時技術(shù)研發(fā)困難,系統(tǒng)整體的可靠性隨著功能的不斷綜合而下降?;咀鲬?zhàn)單元的系統(tǒng)框架更加簡便,日常的運行維護成本也更加低廉,在長期的非戰(zhàn)時狀態(tài)下能夠逐漸地積累成本優(yōu)勢,從而在可能的軍備競賽中占得主動。
其次,基本作戰(zhàn)單元功能的更新升級周期大大縮短。馬賽克戰(zhàn)降低了對基本作戰(zhàn)單元更新升級的跨代需求,以一種“小步快跑”的方式增加了更新升級的頻次,但降低了每次更新升級的指標要求,有力促進了基本作戰(zhàn)單元功能的穩(wěn)步快速提升。
再次,基本作戰(zhàn)單元的快速高頻更新升級能夠?qū)⒚總€時期的最先進科技融入到最新的產(chǎn)品中,充分利用每個時期最先進的科學技術(shù),避免了以往復(fù)雜綜合作戰(zhàn)平臺在剛投入使用時其部分技術(shù)或器件就已經(jīng)落后的尷尬情形。
通過以上分析可以看出,在非戰(zhàn)時狀態(tài)下,馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念的思想有助于積累成本和時間優(yōu)勢,這在長期的大國競爭對抗形勢下具有重要的影響和價值。
(3)整體作戰(zhàn)效能的非線性疊加
綜合分析馬賽克戰(zhàn)的作戰(zhàn)效能,其可分為兩大部分:戰(zhàn)時作戰(zhàn)效能提升和非戰(zhàn)時作戰(zhàn)效能提升,而且二者相互促進,其數(shù)學表達形式可抽象為:
式中:Δr為整體作戰(zhàn)效能的增量,ΔH(·)為戰(zhàn)時作戰(zhàn)效能和非戰(zhàn)時作戰(zhàn)效能的非線性疊加函數(shù),φ1、φ2分別為戰(zhàn)時作戰(zhàn)效能和非戰(zhàn)時作戰(zhàn)效能,而Δφ1和Δφ2分別為二者的增量,f(·)為戰(zhàn)時作戰(zhàn)效能增量Δφ1對整體作戰(zhàn)效能的非線性疊加函數(shù),表征非戰(zhàn)時作戰(zhàn)效能φ2對整體作戰(zhàn)效能提升的耦合促進作用,而g(·)為非戰(zhàn)時作戰(zhàn)效能增量Δφ2對整體作戰(zhàn)效能的非線性疊加函數(shù),表征戰(zhàn)時作戰(zhàn)效能φ1對整體作戰(zhàn)效能提升的耦合促進作用。
作戰(zhàn)效能φ1和φ2又可進一步細分為:
式中:λ1,λ2,λ3,λ4分別對應(yīng)戰(zhàn)場環(huán)境和作戰(zhàn)任務(wù)的強適應(yīng)性、作戰(zhàn)功能抗抵消、作戰(zhàn)消耗低成本、持久作戰(zhàn)能力帶來的戰(zhàn)時作戰(zhàn)效能提升,χ1,χ2,χ3分別對應(yīng)研發(fā)和運維成本降低、更新升級周期縮短、最新科技利用帶來的非戰(zhàn)時作戰(zhàn)效能提升。因此,整體作戰(zhàn)效能的非線性疊加又可以進一步表示為:
式中:f1,…,f4和g1,…,g3分別為作戰(zhàn)效能提升的非線性疊加函數(shù),F(xiàn)1,…,F(xiàn)4和G1,…,G3分別為作戰(zhàn)效能提升的線性增益常數(shù)。在各項因素非線性疊加、相互促進的情況下,整體作戰(zhàn)效能的提升必然超過(甚至遠大于)各因素的線性疊加。
結(jié)合以下具體作戰(zhàn)場景,進一步對馬賽克戰(zhàn)戰(zhàn)時狀態(tài)下的作戰(zhàn)效能提升進行解讀。作戰(zhàn)場景描述如下:
作戰(zhàn)環(huán)境:包含山川、河流、城市的復(fù)雜戰(zhàn)場;
作戰(zhàn)目標:清除戰(zhàn)場中敵方武裝基地、敵方作戰(zhàn)人員,癱瘓敵方通信、交通,控制敵方煤、油、糧等資源儲備庫等;
敵方目標類型:山地反斜面目標、城市間快速移動目標、水面及水下目標、地面堅固防御目標等;
敵方整體作戰(zhàn)能力:與己方整體作戰(zhàn)能力相當。
在如上的復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下,面對旗鼓相當?shù)臄撤剑槍Χ囝愋偷臄撤侥繕撕投喾N作戰(zhàn)任務(wù),若采用傳統(tǒng)的作戰(zhàn)方式實現(xiàn)作戰(zhàn)目標必將損失慘重,耗時耗材,而馬賽克戰(zhàn)卻能顯著降低損失,節(jié)約作戰(zhàn)資源,主要原因在于:
①在作戰(zhàn)武器需求和作戰(zhàn)指揮決策方面,多種敵方目標類型和作戰(zhàn)任務(wù)需要陸、海、空多種作戰(zhàn)平臺和作戰(zhàn)武器才能完成,需要各兵種大量作戰(zhàn)人員深度參與戰(zhàn)場指揮控制。而馬賽克戰(zhàn)通過人工智能和自主系統(tǒng)實行分布式指揮決策,大大降低了對作戰(zhàn)人員的依賴,能夠顯著降低人員傷亡。同時,馬賽克戰(zhàn)強調(diào)作戰(zhàn)平臺的互操作性,作戰(zhàn)平臺通過搭載不同的功能模塊即可完成不同的作戰(zhàn)任務(wù)。因此,由于馬賽克戰(zhàn)戰(zhàn)場環(huán)境和作戰(zhàn)任務(wù)適應(yīng)性強,其降低了對作戰(zhàn)武器平臺類型和作戰(zhàn)人員的需求,己方在同樣的作戰(zhàn)資源下,能夠同時完成更多樣的作戰(zhàn)任務(wù)。
②在殺傷過程構(gòu)建方面,當某個作戰(zhàn)任務(wù)具體分配后,己方作戰(zhàn)形成針對敵方目標的觀察—調(diào)整—決策—行動(Observation-Orientation-Decision-Action,OODA)殺傷回路。而當此OODA 被敵方破壞后,無法迅速組成新的OODA 環(huán),導(dǎo)致該任務(wù)則無法繼續(xù)完成,因此傳統(tǒng)的OODA 回路中每一環(huán)均成為了敵方的突破口。而馬賽克戰(zhàn)統(tǒng)籌全部戰(zhàn)場資源,所構(gòu)成的殺傷網(wǎng)中同樣具備OODA 環(huán)節(jié),但在分布式協(xié)同的模式下,當某個環(huán)節(jié)被摧毀或失效時,馬賽克戰(zhàn)將快速調(diào)動戰(zhàn)場中的相應(yīng)資源繼續(xù)構(gòu)成完整的殺傷網(wǎng),保證作戰(zhàn)任務(wù)能夠順利完成。因此,馬賽克戰(zhàn)的作戰(zhàn)功能抗抵消,部分作戰(zhàn)單元損失的情況下仍能高效完成作戰(zhàn)任務(wù),己方在同樣的作戰(zhàn)資源下,各個作戰(zhàn)資源的效能均得到充分發(fā)揮,有效降低了作戰(zhàn)資源的短時間閑置或浪費。
③在作戰(zhàn)消耗和持久作戰(zhàn)能力方面,傳統(tǒng)武器平臺集成了強大的探測、指控、火力打擊、電子戰(zhàn)功能,制造和維護成本昂貴。面對勢均力敵的對手,戰(zhàn)斗損失數(shù)量必然巨大。而馬賽克戰(zhàn)使用多個低成本、低復(fù)雜度武器平臺的靈活自主搭配,在同樣的損失數(shù)量下作戰(zhàn)成本大大降低。同時,部分的作戰(zhàn)消耗不影響己方的整體作戰(zhàn)效能,確保己方始終具備較高程度的作戰(zhàn)能力。因此,由于馬賽克戰(zhàn)較低的作戰(zhàn)成本和強大的持久作戰(zhàn)能力,同樣的作戰(zhàn)資源下,已方能夠在長時間戰(zhàn)場消耗的過程中始終保持強大的作戰(zhàn)能力。
通過以上分析可以看出,馬賽克戰(zhàn)在作戰(zhàn)武器需求和作戰(zhàn)指揮決策方面、殺傷過程構(gòu)建方面、作戰(zhàn)消耗和持久作戰(zhàn)能力方面均表現(xiàn)出更加優(yōu)越的作戰(zhàn)效能,而其作戰(zhàn)效能的非線性疊加又體現(xiàn)在其各方面作戰(zhàn)效能的相互促進。
①馬賽克戰(zhàn)對戰(zhàn)場環(huán)境和作戰(zhàn)任務(wù)適應(yīng)性強,己方可以同時、并行、分布式地執(zhí)行更多的作戰(zhàn)任務(wù),同時馬賽克戰(zhàn)的抗抵消和抗消耗能力又進一步促進全部作戰(zhàn)任務(wù)的高質(zhì)量完成,形成作戰(zhàn)效能的非線性疊加。
②在作戰(zhàn)過程中,馬賽克戰(zhàn)的抗抵消能力充分調(diào)動了戰(zhàn)場全部作戰(zhàn)資源,在部分損失的情況下,最大限度地利用了其余戰(zhàn)場資源,優(yōu)化戰(zhàn)場資源配置并抑制浪費,進一步保證了馬賽克戰(zhàn)的持久作戰(zhàn)能力,形成作戰(zhàn)效能的非線性疊加。
③面對勢均力敵的對手,敵我雙方均面臨著大量的武器消耗,由于馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)消耗低成本,作戰(zhàn)平臺低復(fù)雜度,因此武器生產(chǎn)速度快、維護效率高,進一步保障戰(zhàn)場作戰(zhàn)資源豐富,促進多類型作戰(zhàn)任務(wù)高質(zhì)量完成,形成作戰(zhàn)效能的非線性疊加。
綜合分析馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念的特點和作戰(zhàn)效能提升效果,其核心關(guān)鍵技術(shù)可以歸納為:
(1)群體智能技術(shù)
群體智能是指在集體層面表現(xiàn)的、分散的、去中心化的自組織行為。它是人工智能自主性的高級階段,是新一代人工智能的重要領(lǐng)域,也是實現(xiàn)馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念必備的自主性能力,因而群體智能技術(shù)是兌現(xiàn)馬賽克戰(zhàn)最基礎(chǔ)的核心關(guān)鍵技術(shù)。圖9展示了無人機集群未來可能的群體飛行態(tài)勢。
圖9 無人機集群Fig.9 UAV cluster
群體智能的發(fā)展基于單體智能,但所表現(xiàn)出的功能或現(xiàn)象又超出單體智能的簡單疊加。馬賽克戰(zhàn)利用人工智能和自主系統(tǒng),將低成本、低復(fù)雜度的基本作戰(zhàn)單元以靈活多樣、高度自主的方式組合起來,產(chǎn)生遠超于基本作戰(zhàn)單元功能的整體功能效果。其中,群體智能技術(shù)是將基本作戰(zhàn)單元組合并由低復(fù)雜度功能升華為復(fù)合強大整體功能的關(guān)鍵?;谌后w智能技術(shù),基本作戰(zhàn)單元可根據(jù)戰(zhàn)場環(huán)境和任務(wù)需求進行智能自主的組合,充分將整體功能最大化。為實現(xiàn)馬賽克戰(zhàn)拼圖的整體作戰(zhàn)功能,群體智能技術(shù)又可進一步劃分為:
①群體感知技術(shù)。群體感知是指智能無人群體系統(tǒng)利用內(nèi)置的傳感器感知群體內(nèi)部及周邊環(huán)境信息,并將感知信息通過通信網(wǎng)絡(luò)在群體內(nèi)部共享,并對感知信息進行數(shù)據(jù)融合,最終向群體系統(tǒng)提供有用的信息和服務(wù)。
②群體決策技術(shù)。群體決策是為了盡可能大的發(fā)揮群體的智慧,多智能體一起共同參與問題分析并制定解決問題的決策方案的全過程。
③群體協(xié)同技術(shù)。群體行為具有分布式、自組織和協(xié)調(diào)性的特點,通過個體簡單的局部規(guī)則,涌現(xiàn)出協(xié)同的智能行為。群體通過分析群體內(nèi)部及周邊環(huán)境,相互合作,完成協(xié)同運動、協(xié)同計算、協(xié)同創(chuàng)作等群體協(xié)同行為。
④群體演化技術(shù)。如何根據(jù)群體已得到的信息和已學習的行為,自主演化生成更高階的群體行為是群體演化技術(shù)解決的主要問題,它是群體技術(shù)的高級階段。
(2)分布式人機協(xié)同技術(shù)
馬賽克戰(zhàn)利用人工智能和自主系統(tǒng)實施分布式?jīng)Q策中心戰(zhàn),分布式人機協(xié)同技術(shù)主要解決馬賽克戰(zhàn)實施過程中的人與機器群體的分布式協(xié)同問題。該技術(shù)依賴于群體智能技術(shù)的發(fā)展,而又與真實的戰(zhàn)場環(huán)境和作戰(zhàn)任務(wù)聯(lián)系緊密。
分布式人機協(xié)同技術(shù)聚焦分布式協(xié)同控制算法、輔助決策規(guī)劃以及人機交互技術(shù),形成綜合的分布式指控管理能力。以決策為中心的作戰(zhàn)方法作為一種新的作戰(zhàn)概念將人工智能和自主系統(tǒng)結(jié)合,分布式?jīng)Q策的方式促使人與機器組成的作戰(zhàn)整體更快、更有效地作出決策,形成動態(tài)戰(zhàn)場環(huán)境下的決策優(yōu)勢。而且,分布式指揮控制技術(shù)將使部隊的聯(lián)合行動形成更廣泛的攻擊或殺傷鏈,從而使對手同時面臨更多的困境而又無法及時有效的應(yīng)對。
為實現(xiàn)馬賽克戰(zhàn)的分布式?jīng)Q策中心戰(zhàn)框架,分布式人機協(xié)同技術(shù)又可進一步劃分為:
①人機交互技術(shù)。它是指在分布式人機系統(tǒng)中,以分布式的方式解決人與機器群體在任務(wù)進行過程中的語言、行為等交互問題,促使人與機器之間的決策、行為表達等高效溝通、無障礙。
②分布式人機決策技術(shù)。它是指在分布式系統(tǒng)中,人、機器等分布式節(jié)點首先進行獨立自主的決策,然后通過一定規(guī)則進行決策的融合或協(xié)調(diào),最終整體形成分布式?jīng)Q策的技術(shù)。該子技術(shù)是分布式人機協(xié)同技術(shù)的核心內(nèi)容,通過分布式?jīng)Q策來對各個節(jié)點進行分布式的指揮控制,確保個體行為受控和整體功能實現(xiàn)。
分布式?jīng)Q策與群體決策具有較大的相似之處,均描述了智能無人系統(tǒng)群體由個體自主決策,通過協(xié)調(diào)融合等方式達成群體決策的過程。二者的區(qū)別在于側(cè)重點不同,分布式?jīng)Q策強調(diào)群體中的個體均具有自主決策能力,部分個體的損失幾乎不影響群體整體的決策功能,而群體決策強調(diào)對群體中所有個體決策的協(xié)調(diào)或融合,最終形成群體整體的決策。圖10 展示了未來空戰(zhàn)態(tài)勢下,不同類型異構(gòu)作戰(zhàn)單元的互聯(lián)共享通訊和分布式?jīng)Q策行動能力。
圖10 異構(gòu)群體空戰(zhàn)的分布式人機決策Fig.10 Distributed man-machine decision of the air combat with heterogeneous group
③分布式管控技術(shù)。它是指在人機混合的分布式系統(tǒng)中,通過群體的分布式感知、協(xié)同等輔助人類實現(xiàn)更好的環(huán)境態(tài)勢理解和快速決策,從而高效地進行人機混合群體的管理和控制。該技術(shù)主要解決面向人機混合群體的高效、快速管控問題。
(3)彈性靈活的網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)
彈性靈活的網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)是實現(xiàn)馬賽克戰(zhàn)靈活自由、高度自主拼圖的必備關(guān)鍵技術(shù)。復(fù)雜嚴酷的戰(zhàn)場環(huán)境要求馬賽克戰(zhàn)基本作戰(zhàn)單元的組網(wǎng)及通信必須是靈活、高效、可靠的。同時,作戰(zhàn)狀態(tài)下的電磁干擾、電磁對抗等手段也要求馬賽克戰(zhàn)基本作戰(zhàn)單元之間的網(wǎng)絡(luò)及通信必須具有抗摧毀性、可恢復(fù)性,并且能夠在一些弱信號等嚴苛環(huán)境下保持高效率通信。彈性靈活的網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)能夠增強通信系統(tǒng)功能,提高其抗干擾性、低被發(fā)現(xiàn)率和動態(tài)環(huán)境適應(yīng)性,支持馬賽克戰(zhàn)的無縫、適應(yīng)性通信和網(wǎng)絡(luò)。由此可見,網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)的彈性、靈活性是馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念靈活自主性的決定性因素之一。
為實現(xiàn)馬賽克戰(zhàn)拼圖的靈活組合網(wǎng)絡(luò)和高速可靠通信,網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)又可進一步劃分為:
①網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)。馬賽克戰(zhàn)基本作戰(zhàn)單元之間的通信網(wǎng)絡(luò)通過數(shù)據(jù)加密、權(quán)限管理、通信協(xié)議加密等安全措施,保證馬賽克戰(zhàn)拼圖安全自主,不受外部信號干擾、介入和操控。
②靈活、開放、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲設(shè)計技術(shù)。由于馬賽克戰(zhàn)基本作戰(zhàn)單元進行組網(wǎng)和解散均是自由靈活的,因此開放、共用的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),可拓展、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲,能夠保障馬賽克戰(zhàn)拼圖整體功能的靈活快速切換、可持續(xù)運行。
③彈性網(wǎng)絡(luò)設(shè)計技術(shù)。該技術(shù)主要應(yīng)對復(fù)雜對抗環(huán)境下的動態(tài)任務(wù)分配和網(wǎng)絡(luò)攻擊任務(wù),提高馬賽克戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)及通信的自適應(yīng)任務(wù)優(yōu)化組網(wǎng)能力、抗摧毀能力、被毀傷后的可恢復(fù)能力等。
(4)體系作戰(zhàn)效能評估與試驗技術(shù)
無人機蜂群、忠誠僚機、馬賽克戰(zhàn)等新型作戰(zhàn)概念的提出將作戰(zhàn)模式以“武器平臺”為中心向以“作戰(zhàn)體系”為中心轉(zhuǎn)變,個體平臺的功能綜合性和集成性的要求弱化,而平臺之間功能的搭配、銜接從而構(gòu)成功能體系的要求則大大強化。
然而,現(xiàn)有的作戰(zhàn)效能評估與試驗大都針對個體的武器平臺開展關(guān)于平臺自身的性能指標校核和評估,針對體系作戰(zhàn)的效能評估與試驗則相對較少。但隨著體系作戰(zhàn)逐漸成為戰(zhàn)場的主要作戰(zhàn)模式,體系作戰(zhàn)效能評估與試驗技術(shù)也愈發(fā)重要,同時體系作戰(zhàn)效能評估與試驗也是當今武器裝備或作戰(zhàn)體系仿真領(lǐng)域的嶄新內(nèi)容。
體系作戰(zhàn)效能評估與試驗技術(shù)是一種涉及各類軟硬件系統(tǒng)和模型的綜合性仿真技術(shù),不僅需要模擬各基本作戰(zhàn)單元的感知、決策、制導(dǎo)控制等功能,同時還需要進行不同功能的數(shù)學仿真或?qū)嵨锓抡娴暮侠矸峙?。更重要的是,體系作戰(zhàn)效能評估與試驗技術(shù)需要結(jié)合算法、模型和實物仿真出體系作戰(zhàn)的概念,從而評估體系作戰(zhàn)的效能。上述因素對體系作戰(zhàn)效能評估與試驗技術(shù)的研發(fā)提出了種種困難,但也只有妥善解決上述困難才能提高體系作戰(zhàn)效能評估的可信度。
針對馬賽克戰(zhàn)的核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),DARPA已經(jīng)開展或規(guī)劃了一系列重要的科技專項[3,7],包括進攻性蜂群使能戰(zhàn)術(shù)(OFFSET)項目、忠誠僚機(Loyal Wingman)項目、體系綜合技術(shù)和試驗(SoSITE)項目、復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)組合與設(shè)計環(huán)境(CASCADE)、對抗環(huán)境中的彈性同步規(guī)劃與評估(RSPACE)、任務(wù)優(yōu)化動態(tài)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)(DyNAMO)項目、自適應(yīng)跨域殺傷網(wǎng)(ACK)、以及分解/重構(gòu)(Decomp/Recomp)項目等。本文主要對于其中的典型項目進行概述。
(1)進攻性蜂群使能戰(zhàn)術(shù)(OFFSET)
OFFSET 于2016年12月啟動,旨在運用多達250 臺大型空中、地面無人系統(tǒng)組成的集群幫助大型地面分隊完成城市作戰(zhàn)環(huán)境下的各種復(fù)雜任務(wù)。通過吸納和集成最新的集群自主和人-群協(xié)同技術(shù),該項目將重點支撐馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念中群體智能技術(shù)和分布式人機協(xié)同技術(shù)的科研進展。
OFFSET 項目的研制周期是42 個月,項目第一階段:使用50 架無人機蜂群定位一個目標;項目第二階段:使用100 架無人機在城市中開展一次攻擊;項目第三階段:使用250 個無人系統(tǒng)搶奪一片地域。項目最終的目標是使用250 個或更多的無人系統(tǒng)在8 個城市街區(qū)自主執(zhí)行6 小時的任務(wù)。OFFSET項目概念示意圖如圖11所示。
OFFSET 項目針對蜂群戰(zhàn)術(shù)、蜂群自主、人-蜂群編隊、虛擬現(xiàn)實和物理試驗臺等核心內(nèi)容已開展多次“蜂群沖刺”活動。第一個“蜂群沖刺”于2017年進行,目標是產(chǎn)生蜂群戰(zhàn)術(shù),部署由50 個異構(gòu)系統(tǒng)組成的蜂群,在兩個街區(qū)和15~30 分鐘內(nèi)定位一個城市目標;第二個“蜂群沖刺”于2018年3月進行,聚焦于自主性的提高,實現(xiàn)在兩個街區(qū)范圍內(nèi),使用由50 個無人機和無人車組成的異構(gòu)蜂群在15~30 分鐘內(nèi)隔離一個城市目標;第三個“蜂群沖刺”同樣于2018年進行,主要開展物理和虛擬的試驗,用以發(fā)展、評估戰(zhàn)術(shù)和自主算法,該階段一開始推動“進攻性蜂群”戰(zhàn)術(shù)向?qū)崙?zhàn)化方向發(fā)展;第四個“蜂群沖刺”于2019年進行,包括OFFSET 虛擬環(huán)境中開發(fā)綜合技術(shù)、利用人工智能(AI)以發(fā)現(xiàn)和學習新的集群戰(zhàn)術(shù)兩大主題。
圖11 OFFSET項目概念Fig.11 Concept for OFFSET project
2019年3月公布的美國國防部2020 財年預(yù)算文件顯示,DARPA 為OFFSET 項目申請的預(yù)算達2000 萬美金,表明OFFSET 項目將進行更具挑戰(zhàn)的集群沖刺,大力推進OFFSET實戰(zhàn)化。
(2)體系綜合技術(shù)和試驗(SoSITE)
SoSITE 項目由DARPA 于2015年3月提出,該項目的初衷為通過新的體系結(jié)構(gòu)發(fā)展,提高裝備使用效率,實現(xiàn)快速且低成本的把新技術(shù)和航空系統(tǒng)集成進現(xiàn)有空戰(zhàn)系統(tǒng)中,從而降低研發(fā)成本和周期,并使美軍運用新技術(shù)的能力遠快于競爭對手。該項目將重點支撐馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念的分布式人機協(xié)同技術(shù)發(fā)展,構(gòu)建馬賽克戰(zhàn)高度靈活自主的聯(lián)合作戰(zhàn)框架。
SoSITE 聚焦于發(fā)展分布式空戰(zhàn)的概念、架構(gòu)和技術(shù)集成工具,利用現(xiàn)有航空系統(tǒng)的能力,使用開放系統(tǒng)架構(gòu)方法在各種有人和無人平臺上分散關(guān)鍵的任務(wù)功能,并為這些可互換的任務(wù)模塊和平臺提供統(tǒng)一標準和工具,這些技術(shù)可保證馬賽克戰(zhàn)中的各系統(tǒng)具備實時性、易用性和適用性,并支持整合各種系統(tǒng)以實現(xiàn)協(xié)同工作,如圖12所示。
2018年7月,美國洛馬公司和DARPA 開展了一系列SoSITE項目飛行試驗,演示驗證了如何應(yīng)用“系統(tǒng)之系統(tǒng)”方法和手段在對抗環(huán)境中對包括空、天、地、海、網(wǎng)絡(luò)空間的各個作戰(zhàn)域內(nèi)的系統(tǒng)進行快速無縫的集成。
圖12 SoSITE項目未來作戰(zhàn)體系演示Fig.12 Future combat system demonstration of SoSITE project
SoSITE 項目演示驗證了將任務(wù)系統(tǒng)快速并經(jīng)濟上可承受地集成到現(xiàn)有的和新的架構(gòu)中,它將會幫助美軍在當下瞬息萬變的作戰(zhàn)環(huán)境當中維持作戰(zhàn)優(yōu)勢。
(3)任務(wù)優(yōu)化動態(tài)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)(DyNAMO)
在分布式作戰(zhàn)概念下,2015年美國DARPA 啟動任務(wù)優(yōu)化動態(tài)自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)項目(DyNAMO),旨在解決強對抗環(huán)境下各種不同空中戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的通信及信息共享問題[11]。該項目將重點突破馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念中的網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)。
DyNAMO 項目旨在使目前的各種機載網(wǎng)絡(luò)以及未來網(wǎng)絡(luò)之間實現(xiàn)互操作,為現(xiàn)有通信系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)靈活性和智能性,以便在任務(wù)過程中就如何配置做出實時決策,并計劃在下一代飛機/無人機之間實現(xiàn)無縫通信。DyNAMO 項目分為若干技術(shù)領(lǐng)域(TA),其中TA1 考慮網(wǎng)絡(luò)層面的互操作性,TA2側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化,TA3是系統(tǒng)集成。
2017年,Vencore 實驗室開發(fā)并提供網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性的創(chuàng)新框架,同時保持網(wǎng)絡(luò)的可擴展性和穩(wěn)定性,最大限度地支撐戰(zhàn)場通信。2019年1月,美國空軍實驗室授予BAE 公司價值1215 萬美元合同,用于研發(fā)任務(wù)優(yōu)化的動態(tài)自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)可擴展網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(DyNAMO-IENA)。
DyNAMO 項目針對分布式作戰(zhàn)的通信組網(wǎng)問題,設(shè)計了強適應(yīng)性、可拓展性和高穩(wěn)定性的創(chuàng)新框架,最大限度地實現(xiàn)信息的高效、安全共享(如圖13)。未來DyNAMO技術(shù)成果也將逐步融入SoSITE項目中,推進體系作戰(zhàn)實戰(zhàn)化。
圖13 DyNAMO——平臺網(wǎng)絡(luò)的無縫通信Fig.13 Seamless communication of platform network of DyNAMO
(4)自適應(yīng)跨域殺傷網(wǎng)(ACK)
2018年7 月,DARPA正式開始了對自適應(yīng)跨域殺傷網(wǎng)(ACK)項目的研究,這也是DARPA 推動落實馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念的重要舉措,使得馬賽克戰(zhàn)具備作戰(zhàn)殺傷網(wǎng)能力。從殺傷鏈轉(zhuǎn)向殺傷網(wǎng)已成為美軍軍事作戰(zhàn)殺傷方式的重要發(fā)展方向。
目前,殺傷鏈的作戰(zhàn)方式風險集中、易受克制、升級困難、難以跨域,ACK項目的研究旨在解決上述問題的基礎(chǔ)上,進一步提高抗抵消能力、靈活組網(wǎng)及殺傷能力,戰(zhàn)場環(huán)境和作戰(zhàn)任務(wù)的自適應(yīng)匹配能力。
ACK 采用的是一種“供應(yīng)商-用戶”架構(gòu),如圖14所示。其中,每一個節(jié)點都可視作潛在的“服務(wù)供應(yīng)商”,指控節(jié)點可視做“用戶”,它們通過網(wǎng)絡(luò)連接,而殺傷網(wǎng)根據(jù)具體任務(wù)需求靈活組織、利用各種服務(wù)來達到預(yù)期效能。
圖14 殺傷網(wǎng)架構(gòu)示意圖Fig.14 Schematic diagram of Kill Net
(5)分解/重構(gòu)(Decomp/Recomp)項目
從2020 財年DARPA 經(jīng)費預(yù)算文件可以看出,Decomp/Recomp 項目的經(jīng)費預(yù)算為1134.5 萬美元,DARPA 將重點發(fā)展該項目。該項目將針對馬賽克戰(zhàn)基本作戰(zhàn)單元之間的靈活、自主、可靠拼圖方式研發(fā)相關(guān)的分解/重構(gòu)技術(shù),從而實現(xiàn)對戰(zhàn)場資源的最大限度利用和最強能力發(fā)揮,在進行資源優(yōu)化配置的基礎(chǔ)上實現(xiàn)不同作戰(zhàn)能力的快速切換,維持對戰(zhàn)場環(huán)境和作戰(zhàn)任務(wù)的強適應(yīng)性。
目前,該項目具體的規(guī)劃和預(yù)期效果仍未可知,但通過分析項目經(jīng)費預(yù)算和名稱可以看出,未來分解/重構(gòu)(Decomp/Recomp)項目將充分結(jié)合DARPA 之前的項目積累,融合群體智能、彈性組網(wǎng)及通信、自適應(yīng)殺傷網(wǎng)等方面的研究成果,進一步推動馬賽克戰(zhàn)實戰(zhàn)化。
馬賽克戰(zhàn)體現(xiàn)出美軍對世界局勢和戰(zhàn)爭形式的深刻理解,其作戰(zhàn)概念、理念、思路等方面均代表了當今世界的先進水平,值得我軍認真、深入、具體地學習。當然,若是直接將馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念應(yīng)用至我軍未來的發(fā)展規(guī)劃也是不合理、不正確的,具體原因如下:
(1)美軍的軍事科技和作戰(zhàn)經(jīng)驗優(yōu)勢是明顯的,在大部分作戰(zhàn)領(lǐng)域下,我軍仍不能構(gòu)成對美軍等世界領(lǐng)先水平部隊的對稱作戰(zhàn)。
(2)我軍積極學習美、俄等世界先進國家的國防軍事發(fā)展經(jīng)驗,仍未形成特色鮮明的軍事裝備發(fā)展思路和體系,直接應(yīng)用美軍的思路并不現(xiàn)實。
(3)我軍武器裝備處于從“跟隨仿制”到“自主研發(fā)”的重要轉(zhuǎn)型階段,作戰(zhàn)能力的發(fā)展仍主要集中在軍事裝備上,對于作戰(zhàn)樣式或概念的思考不夠深刻。
綜合上述原因分析,從學習先進并強大自身的角度來講,馬賽克戰(zhàn)對我軍的啟示歸結(jié)如下。
面對軍事實力強大的競爭對手,針對我軍目前仍不足以構(gòu)成對稱戰(zhàn)爭能力的實際情況,“撒手锏”類武器平臺必不可少。然而,功能集成型的綜合性武器平臺研發(fā)和維護成本昂貴、研發(fā)技術(shù)困難、研發(fā)周期長、更新升級繁瑣,同時也成為未來戰(zhàn)場中殺傷鏈的薄弱環(huán)節(jié)。因此,我軍未來“撒手锏”類武器平臺的發(fā)展方向必然是低成本、功能簡潔且具有戰(zhàn)場威懾能力的。
因此,綜合我軍構(gòu)建對稱戰(zhàn)爭的需求和實際的軍事作戰(zhàn)能力,研發(fā)低成本、功能專精的“類撒手锏”武器能夠有效支撐我軍發(fā)展的過渡轉(zhuǎn)型,并能夠推進我軍武器裝備研發(fā)向著世界先進水平發(fā)展進步。
目前,單一武器平臺的威懾力正逐漸減低,體系作戰(zhàn)將成為未來戰(zhàn)場的主要作戰(zhàn)形式,馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念充分體現(xiàn)出了體系作戰(zhàn)相對于單一武器平臺或者簡單殺傷鏈的巨大優(yōu)勢。我軍不僅需要學習馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念的具體內(nèi)容,同時也要認真研究美軍從最初提出馬賽克戰(zhàn)到后來推進馬賽克戰(zhàn)的舉措和發(fā)展思路:
(1)美軍立足于美國國防戰(zhàn)略,針對大國競爭對手,分析彼此態(tài)勢并預(yù)估未來戰(zhàn)場可能性和需求,自主創(chuàng)新地提出了馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念,明確服務(wù)于美國國家利益。
(2)馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念提出之前,DARPA 就已經(jīng)開展了基礎(chǔ)科技的研究(SoSITE、OFFSET、Loyal Wingman 等),并已經(jīng)取得研究成果的積累,馬賽克戰(zhàn)是對前期研究的總結(jié)和升華。
(3)馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念的推進由基礎(chǔ)科技研究驅(qū)動、針對性項目支撐,其群體智能、分布式?jīng)Q策、彈性網(wǎng)絡(luò)及通信、體系作戰(zhàn)效能評估與驗證等核心關(guān)鍵技術(shù)的研究有著明確的研究規(guī)劃和項目支持。既有明確的研究方向和目標,又有落地的舉措和成果,環(huán)環(huán)相扣,相得益彰。
(4)美軍推動馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念實戰(zhàn)化的過程中,在支撐項目研究方面,廣泛引入了競爭機制,推動數(shù)家單位(公司)共同攻關(guān)關(guān)鍵技術(shù),并在同樣的、接近真實的情況下進行效果評估,強烈刺激了馬賽克戰(zhàn)核心關(guān)鍵技術(shù)的快速發(fā)展。
近幾十年來,我軍缺乏現(xiàn)代戰(zhàn)爭的經(jīng)驗,各軍兵種之間的指揮作戰(zhàn)相對獨立,雖然積極向著聯(lián)合作戰(zhàn)靠攏,但仍面臨一定的體制困難,而且聯(lián)合作戰(zhàn)能力未得到真正的實戰(zhàn)考驗。目前,美軍已在聯(lián)合作戰(zhàn)基礎(chǔ)上推進分布式的決策中心戰(zhàn),之前的“聯(lián)合指揮部”轉(zhuǎn)化為“分布式的指揮決策網(wǎng)”,大大領(lǐng)先于我軍的聯(lián)合作戰(zhàn)現(xiàn)狀。
同時,我軍武器平臺之間的聯(lián)網(wǎng)通訊、武器搭配等方面面臨著較大障礙,即便為同類型任務(wù)飛機,由于設(shè)計者和制造者分屬不同的科研機構(gòu)和廠商,因此武器平臺之間互操作性、互聯(lián)互通性均較弱,造成各作戰(zhàn)功能單元之間的組網(wǎng)通信困難。因此:
(1)在聯(lián)合作戰(zhàn)指揮層面,我軍應(yīng)降低各兵種聯(lián)合作戰(zhàn)的體制壁壘,加速各兵種聯(lián)合作戰(zhàn)能力建設(shè)的步伐,并注重實戰(zhàn)狀態(tài)下的作戰(zhàn)效能評估,同時根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)類型劃分出不同的重要程度,對于高等級作戰(zhàn)任務(wù)進行聯(lián)合統(tǒng)一指揮,對于低等級作戰(zhàn)任務(wù)進行分布式聯(lián)合作戰(zhàn),最終過渡至全部作戰(zhàn)任務(wù)實施分布式聯(lián)合作戰(zhàn)。
(2)在武器裝備研發(fā)層面,我軍應(yīng)推進打破各武器平臺的靈活組網(wǎng)障礙,提升各武器平臺之間的互聯(lián)互通能力,這既能降低研發(fā)成本,又能為作戰(zhàn)方式提供極大的靈活性。雖然武器平臺功能的打通面臨著重重困難,但這是實現(xiàn)體系作戰(zhàn)的關(guān)鍵舉措之一。
馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念是美軍最新提出的體系作戰(zhàn)概念,充分體現(xiàn)出美軍對未來戰(zhàn)爭形勢的理解和大國競爭需求的思考,代表了軍事作戰(zhàn)方式的世界領(lǐng)先水平。
馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念的先進性主要體現(xiàn)在其對作戰(zhàn)效能的提升方面,基于其基本單元低成本和低復(fù)雜度、基本單元之間組合動態(tài)靈活并高度自主、分布式?jīng)Q策中心戰(zhàn)、抗抵消的特點,它在戰(zhàn)時和非戰(zhàn)時均形成了作戰(zhàn)效能的非線性疊加提升。其中,在戰(zhàn)時狀態(tài)下,馬賽克戰(zhàn)在戰(zhàn)場環(huán)境和作戰(zhàn)任務(wù)適應(yīng)性、作戰(zhàn)功能抗抵消、作戰(zhàn)消耗低成本、持久作戰(zhàn)能力方面構(gòu)成作戰(zhàn)效能的“效果網(wǎng)”,促成對稱戰(zhàn)爭中的軍事作戰(zhàn)優(yōu)勢;在非戰(zhàn)時狀態(tài)下,馬賽克戰(zhàn)具有研發(fā)和更新升級的成本、時間等優(yōu)勢,考慮到大國競爭的軍備競賽和長期消耗,非戰(zhàn)時的作戰(zhàn)效能優(yōu)勢能夠不斷累積,最后可能實現(xiàn)“不戰(zhàn)而勝”。此外,美軍馬賽克戰(zhàn)作戰(zhàn)概念提出、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和發(fā)展規(guī)劃、科研項目支撐等方面均體現(xiàn)出強相關(guān)和強耦合性,高效地推進了作戰(zhàn)概念研發(fā)到最后實戰(zhàn)化的流程,對于我軍作戰(zhàn)能力提升的具體操作有重要的啟示意義。
我軍應(yīng)在充分結(jié)合自身作戰(zhàn)能力和需求的基礎(chǔ)上,認真學習并深刻領(lǐng)悟馬賽克戰(zhàn)與我軍未來發(fā)展方向的結(jié)合點,從武器裝備研制、體系作戰(zhàn)研發(fā)和實戰(zhàn)化、作戰(zhàn)指揮體制機制等方面,推動我軍作戰(zhàn)方式迅速向著世界先進方式發(fā)展。