張 曉 佘曉瓊
作為美國(guó)防預(yù)先研究體系中的核心、國(guó)防科技創(chuàng)新的領(lǐng)導(dǎo)者,美國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)始終以“投資國(guó)家安全領(lǐng)域顛覆性技術(shù),防范對(duì)手技術(shù)突襲”為使命。馬賽克戰(zhàn)作為DARPA首個(gè)以作戰(zhàn)概念引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng)新的范例,圍繞體系架構(gòu)、指揮控制與作戰(zhàn)管理、通信組網(wǎng)、平臺(tái)與武器、基礎(chǔ)技術(shù)等方面布局近百個(gè)項(xiàng)目,力圖破解關(guān)鍵技術(shù)難題,謀求智能化時(shí)代技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
馬賽克戰(zhàn)尋求在自適應(yīng)跨域殺傷網(wǎng)中,動(dòng)態(tài)規(guī)劃、優(yōu)化選擇低成本、快反應(yīng)、高效益的殺傷鏈。在體系架構(gòu)方面,馬賽克戰(zhàn)關(guān)注如何快速集成異構(gòu)系統(tǒng),打破傳統(tǒng)局域的、靜態(tài)的、剛性的、樹狀的封閉架構(gòu),構(gòu)建全域的、動(dòng)態(tài)的、彈性的、網(wǎng)狀的開放架構(gòu)。重點(diǎn)布局的項(xiàng)目主要包括以下。
任務(wù)集成網(wǎng)絡(luò)控制項(xiàng)目2021年4月啟動(dòng),旨在通過(guò)按需配置網(wǎng)絡(luò)之網(wǎng)絡(luò),以及在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源間安全分發(fā)網(wǎng)絡(luò)指控信息,來(lái)滿足馬賽克戰(zhàn)的最終愿景:在強(qiáng)對(duì)抗、高動(dòng)態(tài)環(huán)境中,形成敏捷自修復(fù)網(wǎng)絡(luò),以構(gòu)建跨域殺傷網(wǎng)。
自適應(yīng)跨域殺傷網(wǎng)項(xiàng)目2018年7月啟動(dòng),旨在開發(fā)輔助決策軟件,可確定作戰(zhàn)資產(chǎn)能力、分析海量作戰(zhàn)方案、根據(jù)人類指揮官?zèng)Q策分配作戰(zhàn)任務(wù),實(shí)現(xiàn)以機(jī)器的速度提升作戰(zhàn)能力。
系統(tǒng)之系統(tǒng)集成技術(shù)與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目2014年4月啟動(dòng),旨在開發(fā)系統(tǒng)之系統(tǒng)架構(gòu)來(lái)維持在對(duì)抗環(huán)境下的空中優(yōu)勢(shì),演示驗(yàn)證任務(wù)系統(tǒng)與架構(gòu)的快速集成,及其作戰(zhàn)效能與可靠性。
馬賽克戰(zhàn)關(guān)注將人類指揮與機(jī)器輔助控制相結(jié)合以改善指揮控制能力,運(yùn)用人工智能以提升作戰(zhàn)管理效率。在指揮控制與作戰(zhàn)管理方面,馬賽克戰(zhàn)主要研究如何破解人機(jī)協(xié)同難題,最大程度發(fā)揮無(wú)人系統(tǒng)與人工智能的效能。重點(diǎn)布局的項(xiàng)目主要包括以下。
馬賽克戰(zhàn)尋求在自適應(yīng)跨域殺傷網(wǎng)中,動(dòng)態(tài)規(guī)劃、優(yōu)化選擇低成本、快反應(yīng)、高效益的殺傷鏈
用于彈性計(jì)劃、戰(zhàn)術(shù)與實(shí)驗(yàn)的戰(zhàn)略混沌引擎項(xiàng)目2022年1月啟動(dòng),尋求開發(fā)可獲得機(jī)器生成策略的分析引擎,能夠借助可信仿真環(huán)境評(píng)估,分析質(zhì)量應(yīng)媲美人類的真實(shí)戰(zhàn)爭(zhēng)計(jì)劃。
支持快速戰(zhàn)術(shù)執(zhí)行的空域全面感知項(xiàng)目2020年4月啟動(dòng),尋求為空域用戶和遠(yuǎn)程火力之間提供實(shí)時(shí)低風(fēng)險(xiǎn)沖突消除方法,支持為位于反進(jìn)入/區(qū)域拒止環(huán)境的戰(zhàn)術(shù)部隊(duì)提供支持,以建立彈性空域圖,允許在相同空域以安全高效方式同時(shí)遂行遠(yuǎn)程火力打擊、有人/無(wú)人機(jī)部署等任務(wù)。
空戰(zhàn)演進(jìn)項(xiàng)目2019年6月啟動(dòng),尋求攻克人機(jī)協(xié)同空中格斗難題,實(shí)現(xiàn)編隊(duì)中飛行員指揮控制、無(wú)人系統(tǒng)自主交戰(zhàn)。該項(xiàng)目將使人類飛行員負(fù)責(zé)制定整體交戰(zhàn)策略、選擇目標(biāo)并確定目標(biāo)優(yōu)先次序、決定最佳武器或效應(yīng)等較高級(jí)認(rèn)知功能;使自主系統(tǒng)負(fù)責(zé)制定詳細(xì)機(jī)動(dòng)和交戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)等較低級(jí)自主功能。
馬賽克戰(zhàn)關(guān)注在需要時(shí)將正確的信息傳輸?shù)秸_的實(shí)體,實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地且無(wú)縫共享信息,支持獲得相對(duì)對(duì)手的決策優(yōu)勢(shì)。在通信組網(wǎng)方面,馬賽克戰(zhàn)主要研究如何構(gòu)建跨域、異構(gòu)、高速通信鏈路。重點(diǎn)布局的項(xiàng)目主要包括以下。
天基自適應(yīng)通信節(jié)點(diǎn)項(xiàng)目
2021年9月啟動(dòng),尋求開發(fā)星間光學(xué)通信終端,能夠連通采用不同光學(xué)星間鏈路的異構(gòu)衛(wèi)星星座。該項(xiàng)目是馬賽克戰(zhàn)最終愿景的重要組成部分,可支持構(gòu)建“衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)”,有望打造軍民混用衛(wèi)星星座。
彈性組網(wǎng)分布式馬賽克通信項(xiàng)目2020年6月啟動(dòng),尋求基于分布式相干通信技術(shù),開發(fā)適于當(dāng)前戰(zhàn)術(shù)無(wú)線電作戰(zhàn)波形的收發(fā)器貼片,將收發(fā)器貼片以空間分布形式組成替代高功率放大器以及大型定向天線的馬賽克天線,實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離高定向通信。
面向任務(wù)的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目2015年10月啟動(dòng),旨在開發(fā)新型技術(shù),使獨(dú)立設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)能夠互操作,并使網(wǎng)絡(luò)能在動(dòng)態(tài)射頻環(huán)境下根據(jù)任務(wù)需求實(shí)時(shí)調(diào)整。
馬賽克戰(zhàn)追求“化整為零”,即將作戰(zhàn)平臺(tái)的功能分解,實(shí)現(xiàn)要素最小化。在平臺(tái)與武器方面,馬賽克戰(zhàn)主要研究如何開發(fā)無(wú)人自主、功能解耦、低價(jià)可耗的武器裝備。重點(diǎn)布局的項(xiàng)目主要包括以下。
遠(yuǎn)射項(xiàng)目2021年2月啟動(dòng),旨在開發(fā)空射無(wú)人機(jī),能夠發(fā)射多型空對(duì)空武器,顯著提升交戰(zhàn)范圍、增加人物效能,并降低有人機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。
魔鬼魚項(xiàng)目2019年6月啟動(dòng),尋求開發(fā)新型長(zhǎng)航時(shí)、長(zhǎng)航程、可攜帶大容量有效載荷的無(wú)人潛航器,同時(shí)采辦和全壽命周期成本顯著低于目前可攜帶近似容量有效載荷的無(wú)人潛航器。由于部署后能夠獨(dú)立于載人艦船和港口,新型無(wú)人潛航器將使作戰(zhàn)指揮官的能力在不影響當(dāng)前作戰(zhàn)行動(dòng)的前提下得以擴(kuò)大。
黑杰克項(xiàng)目2018年4月啟動(dòng),旨在將商業(yè)航天低成本思想引入軍用衛(wèi)星星座,打造可支持指揮控制、情報(bào)監(jiān)視偵察等需求的多功能衛(wèi)星星座。
在基礎(chǔ)技術(shù)方面,馬賽克戰(zhàn)主要研究如何解決實(shí)用的戰(zhàn)場(chǎng)智能、快速信息處理、多模態(tài)勢(shì)感知、高效建模仿真、超敏目標(biāo)時(shí)敏等基礎(chǔ)性問(wèn)題。重點(diǎn)布局的項(xiàng)目主要包括以下。
實(shí)現(xiàn)編組的人工社交智能項(xiàng)目2019年3月啟動(dòng),旨在開發(fā)人工智能理論和系統(tǒng),展示促進(jìn)有效的人機(jī)協(xié)同所必需的基本機(jī)器社交智能。
地理空間云分析項(xiàng)目2017年10月啟動(dòng),旨在開發(fā)云平臺(tái),用于自動(dòng)儲(chǔ)存并分析多源地理空間數(shù)據(jù),增強(qiáng)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知能力。
遠(yuǎn)征城市場(chǎng)景彈性作戰(zhàn)原型試驗(yàn)臺(tái)項(xiàng)目2017年6月啟動(dòng),旨在創(chuàng)建并演示驗(yàn)證工具,支持開發(fā)和測(cè)試基于動(dòng)態(tài)可組合兵力配置的敏捷遠(yuǎn)征城市作戰(zhàn)概念。
與“預(yù)測(cè)到一切,必須為所有潛在突發(fā)時(shí)間做好準(zhǔn)備”的“優(yōu)勢(shì)權(quán)”不同,馬賽克戰(zhàn)概念的理念是“壓縮時(shí)間”,即不論遇到何種突發(fā)情況,都能夠快速反應(yīng)與適應(yīng)。
彈性組網(wǎng)分布式馬賽克通信項(xiàng)目旨在實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離高定向通信
殺傷鏈規(guī)劃技術(shù)2020年2月,時(shí)任DA R PA 戰(zhàn)略技術(shù)辦公室主任蒂姆·格雷森在“馬賽克戰(zhàn)實(shí)現(xiàn)多域作戰(zhàn)”研討會(huì)上表示,“DARPA正投資很多新技術(shù)以開發(fā)輔助規(guī)劃工具,降低作戰(zhàn)人員的工作難度以及作戰(zhàn)行動(dòng)的復(fù)雜性”。馬賽克戰(zhàn)的殺傷鏈規(guī)劃技術(shù)應(yīng)可根據(jù)作戰(zhàn)目標(biāo)與戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì),權(quán)衡眾多跨域資產(chǎn)的能力優(yōu)劣勢(shì),動(dòng)態(tài)規(guī)劃最優(yōu)殺傷鏈方案。
典型成果是雷聲公司為自適應(yīng)跨域殺傷網(wǎng)項(xiàng)目開發(fā)的跨域殺傷網(wǎng)實(shí)時(shí)推理分析軟件。該軟件能夠分析大量行動(dòng)方案,向指揮官提供行動(dòng)建議,再根據(jù)指揮官的選擇向作戰(zhàn)平臺(tái)發(fā)送任務(wù)信息。
異構(gòu)系統(tǒng)集成技術(shù)2021年8月,時(shí)任DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室主任蒂姆·格雷森表示,實(shí)現(xiàn)互操作性應(yīng)從追求統(tǒng)一轉(zhuǎn)向擁抱異構(gòu),并且互操作性只能事后實(shí)現(xiàn)。為實(shí)現(xiàn)互操作性而追求統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),將產(chǎn)生巨大脆弱性:一是連通各系統(tǒng)所需標(biāo)準(zhǔn)化的工作量巨大,事實(shí)上無(wú)法完成;二是整個(gè)體系實(shí)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),要求部分系統(tǒng)的功能或性能作出妥協(xié),最終得到龐大冗余的折衷解決方案;三是技術(shù)的更新迭代迅猛,即使耗費(fèi)巨大,也可能剛服役就過(guò)時(shí)。馬賽克戰(zhàn)的異構(gòu)系統(tǒng)集成技術(shù)應(yīng)能夠不采用通用接口標(biāo)準(zhǔn),快速連接異構(gòu)系統(tǒng),獲得全域互操作性。
典型成果是遠(yuǎn)地點(diǎn)研究公司為系統(tǒng)之系統(tǒng)集成技術(shù)與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)的縫紉機(jī)工具鏈。該工具鏈?zhǔn)且环N純軟件工具鏈,通過(guò)在系統(tǒng)之間自動(dòng)生成低延遲和高吞吐量的中介軟件,在不需要升級(jí)硬件或破壞現(xiàn)有系統(tǒng)軟件的情況下,就可快速集成跨任何領(lǐng)域的異構(gòu)系統(tǒng)。
安全可靠通信技術(shù)2021年1月,蘭德公司發(fā)布《分布式殺傷鏈:馬賽克戰(zhàn)從免疫系統(tǒng)和海軍汲取的經(jīng)驗(yàn)》報(bào)告認(rèn)為,馬賽克體系成功的關(guān)鍵是安全可靠通信。若馬賽克體系不能將威脅的發(fā)現(xiàn)、定位與分類信息傳遞給正確的應(yīng)對(duì)單位,則馬賽克戰(zhàn)難以實(shí)現(xiàn)。通信對(duì)于任何現(xiàn)代軍隊(duì)都很重要,但由于分散性質(zhì),馬賽克戰(zhàn)更加依賴于安全可靠通信。馬賽克戰(zhàn)的安全可靠通信技術(shù)應(yīng)使跨域、異構(gòu)系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)及時(shí)、高速、安全通信,支持從特定傳感器到特定射手的數(shù)據(jù)傳輸。
典型項(xiàng)目是彈性組網(wǎng)分布式馬賽克通信項(xiàng)目。該項(xiàng)目吸收馬賽克戰(zhàn)的分散思想,探索將分布式收發(fā)器貼片組合成馬賽克天線,實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離通信的同時(shí),維持高定向性,顯著提升通信隱蔽性,未來(lái)可能支持在反進(jìn)入/區(qū)域拒止環(huán)境中開展作戰(zhàn)行動(dòng)。
廣域態(tài)勢(shì)感知技術(shù)馬賽克戰(zhàn)尋求構(gòu)建基于多傳感器、多智慧控制通信路徑、多射手的多域殺傷網(wǎng),從中優(yōu)選殺傷鏈來(lái)實(shí)現(xiàn)不可預(yù)測(cè)的打擊。實(shí)現(xiàn)廣域態(tài)勢(shì)感知,是在傳感器端實(shí)現(xiàn)馬賽克戰(zhàn)的基礎(chǔ)。
典型項(xiàng)目是支持快速戰(zhàn)術(shù)執(zhí)行的空域全面感知項(xiàng)目。該項(xiàng)目將開發(fā)創(chuàng)新性分層傳感器網(wǎng)絡(luò),能夠在反進(jìn)入/區(qū)域拒止環(huán)境下探測(cè)并跟蹤飛機(jī)、武器與地面設(shè)施。
空戰(zhàn)演進(jìn)項(xiàng)目
分布式計(jì)算技術(shù)2021年1月,時(shí)任DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室主任蒂姆·格雷森表示,馬賽克戰(zhàn)不會(huì)將數(shù)據(jù)回傳到大型共享數(shù)據(jù)中心進(jìn)行處理,而是采用高度分布式的方法,在位于戰(zhàn)場(chǎng)前線的本地節(jié)點(diǎn)上直接處理。馬賽克戰(zhàn)的分布式計(jì)算技術(shù),應(yīng)能調(diào)動(dòng)戰(zhàn)術(shù)邊緣的分布式資產(chǎn),執(zhí)行復(fù)雜計(jì)算任務(wù)。
典型項(xiàng)目是分散計(jì)算項(xiàng)目。該項(xiàng)目將開發(fā)分布式態(tài)勢(shì)感知計(jì)算與組網(wǎng)通信技術(shù)。根據(jù)DARPA預(yù)算文件顯示,該項(xiàng)目計(jì)劃將分布式計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量增加至數(shù)千個(gè)。
人工智能技術(shù)2021年10月,時(shí)任DARPA戰(zhàn)略技術(shù)辦公室主任蒂姆·格雷森表示,人工智能在戰(zhàn)爭(zhēng)中的首要價(jià)值是管理復(fù)雜性,將通過(guò)控制作戰(zhàn)資產(chǎn)、提供輔助決策,實(shí)現(xiàn)人機(jī)共生。馬賽克戰(zhàn)的人工智能技術(shù)應(yīng)直接面向作戰(zhàn),幫助人類解決態(tài)勢(shì)感知、指揮控制、作戰(zhàn)計(jì)劃、打擊評(píng)估等問(wèn)題。
典型項(xiàng)目是空戰(zhàn)演進(jìn)項(xiàng)目??諔?zhàn)演進(jìn)項(xiàng)目的真正意圖是探索建立人類對(duì)人工智能的信任,使人工智能與人類高效合作。
自主系統(tǒng)技術(shù)無(wú)人自主系統(tǒng)不受人的生理限制,可在各個(gè)作戰(zhàn)域持久行動(dòng),大量部署時(shí),成為作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)中隨時(shí)可用的節(jié)點(diǎn),顯著提升體系穩(wěn)健性,促成殺傷鏈向殺傷網(wǎng)的發(fā)展。若將攜帶各類載荷、具備不同功能的無(wú)人自主系統(tǒng)廣泛運(yùn)用到馬賽克戰(zhàn),將大幅提升目標(biāo)發(fā)現(xiàn)、定位、跟蹤、評(píng)估的速度和效率。
典型項(xiàng)目是琵琶魚項(xiàng)目。該項(xiàng)目將開發(fā)能夠在深海航行的自主機(jī)器人,考察廣闊的水下區(qū)域,并操縱感興趣的人造物體,未來(lái)可能提升水下作戰(zhàn)能力。
協(xié)同作戰(zhàn)技術(shù)2019年9月,米切爾航空航天研究所發(fā)布《恢復(fù)美國(guó)的軍事競(jìng)爭(zhēng)力:馬賽克戰(zhàn)》報(bào)告認(rèn)為,在馬賽克戰(zhàn)概念中,作戰(zhàn)平臺(tái)的功能將被分解,實(shí)現(xiàn)要素最小化,并在殺傷網(wǎng)中創(chuàng)建各種協(xié)作節(jié)點(diǎn)。馬賽克戰(zhàn)將大量運(yùn)用自主系統(tǒng)開展協(xié)同作戰(zhàn),發(fā)揮遠(yuǎn)大于單個(gè)系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能。
遠(yuǎn)射項(xiàng)目旨在開發(fā)空射無(wú)人機(jī),能夠發(fā)射多型空對(duì)空武器
美軍第96測(cè)試中隊(duì)使用F-16戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行金帳汗國(guó)智能炸彈測(cè)試
典型項(xiàng)目是金帳汗國(guó)項(xiàng)目。2019年6月,美空軍宣布灰狼項(xiàng)目將在完成第一階段后被取消。美空軍會(huì)將灰狼項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)用于金帳汗國(guó)項(xiàng)目,旨在使小直徑炸彈、微型空射誘餌彈、聯(lián)合防區(qū)外空地導(dǎo)彈等彈藥能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)同蜂群式作戰(zhàn)。2021年5月,該項(xiàng)目開展第3輪多彈協(xié)同作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn),6枚協(xié)同小直徑炸彈組建通信鏈路,根據(jù)地面站信息更新目標(biāo)優(yōu)先級(jí),完成多打一、多打多等打擊任務(wù)。
快速制造技術(shù)2021年1月,蘭德公司發(fā)布《分布式殺傷鏈:馬賽克戰(zhàn)從免疫系統(tǒng)和海軍汲取的經(jīng)驗(yàn)》報(bào)告認(rèn)為,由于馬賽克戰(zhàn)依賴于大規(guī)模小型平臺(tái),為快速應(yīng)對(duì)各種潛在威脅,馬賽克戰(zhàn)需要預(yù)先部署大規(guī)模部隊(duì)、快速動(dòng)員并部署后備部隊(duì),或者設(shè)置分布式快速生產(chǎn)設(shè)施。馬賽克戰(zhàn)的快速制造技術(shù)應(yīng)能適應(yīng)高端戰(zhàn)爭(zhēng)的作戰(zhàn)節(jié)奏。
典型項(xiàng)目是無(wú)縫殼體項(xiàng)目。該項(xiàng)目計(jì)劃建造大型3D打印設(shè)備,能夠打印最大尺寸達(dá)9.1米×6.1米×3.7米的地面車輛金屬零件。該項(xiàng)目如獲成功,可快速制造用于地面車輛的大型金屬零件。
建模仿真技術(shù)2021年1月,蘭德公司發(fā)布《可快速分散、組合且異構(gòu)兵力的建模:基于主體的模型對(duì)馬賽克戰(zhàn)的啟示》報(bào)告認(rèn)為,馬賽克戰(zhàn)體系的復(fù)雜、動(dòng)態(tài)、自適應(yīng)屬性導(dǎo)致難以預(yù)先確定馬賽克體系面臨的威脅場(chǎng)景、無(wú)法窮盡所有可能方案,進(jìn)而難以驗(yàn)證該概念的可行性。為研究馬賽克戰(zhàn),需要發(fā)展適于大規(guī)模軍事行動(dòng)的建模仿真技術(shù)。
典型項(xiàng)目是遠(yuǎn)征城市場(chǎng)景作戰(zhàn)原型試驗(yàn)臺(tái)項(xiàng)目。旨在創(chuàng)建并演示驗(yàn)證工具,支持開發(fā)和測(cè)試基于動(dòng)態(tài)可組合兵力配置的敏捷遠(yuǎn)征城市作戰(zhàn)概念。2021年6月,DARPA透露,該項(xiàng)目已經(jīng)在美海軍陸戰(zhàn)隊(duì)列尊營(yíng)成功完成最終演示驗(yàn)證,將轉(zhuǎn)移給位于匡蒂科的海軍陸戰(zhàn)隊(duì)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)室。
馬賽克戰(zhàn)需要眾多最先進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)支撐。DARPA正瞄準(zhǔn)馬賽克戰(zhàn)潛在作戰(zhàn)場(chǎng)景,布局體系架構(gòu)、指揮控制與作戰(zhàn)管理、通信組網(wǎng)、平臺(tái)與武器、基礎(chǔ)技術(shù)等5個(gè)方面技術(shù)項(xiàng)目,全鏈條發(fā)展殺傷鏈規(guī)劃、異構(gòu)系統(tǒng)集成、安全可靠通信、廣域態(tài)勢(shì)感知、分布式計(jì)算、人工智能、自主系統(tǒng)、協(xié)同作戰(zhàn)、快速制造、建模仿真等技術(shù),推動(dòng)馬賽克戰(zhàn)設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)。