基于马赛克战的国防科技发展需求分析
时间：2023-06-14 18:25:16 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
胡彦文 曹梦楠
马赛克战最早于2017 年由美国防高级研究计划局（DAPPA）提出，旨在借鉴“马赛克”拼图简单、可快速拼接等特点，将“发现、锁定、瞄准、交战和评估”杀伤链的各作战单元，分布在各作战域的有人和无人平台上，从而构建可动态组合、交互操作、跨域协同、自主适应的装备技术体系。
作战概念对美军国防科技发展的影响日益提升。作战概念是美军对未来8～20年作战行动的构想式描述和探索，是作战条令的预演和探索，也是对未来战争的超前设计和能力建设的超前谋划，遵循严格的开发、实验、评估和审批流程。近年来，美军日益重视作战概念开发对战争设计、能力建设以及科技发展的牵引作用，共提出90多项作战概念。总的来看，美军重视作战概念开发，目的就是加快科技发展与运用，对对手造成技术突袭和战法突袭。
基于作战概念的国防科技牵引模式。美军建立了“作战概念-能力需求-技术发展-装备研制”的完整映射体系。在作战概念的指导下，美军提出能力需求，进而以技术研发项目形式发展装备技术。美军为了更好地推进作战概念对装备体系的牵引，充分利用联合作战概念打破军种壁垒，探索建立联合装备建设与技术发展机制。
美国防高级研究计划局提出马赛克战概念
在大国竞争日趋激烈的背景下，美军认为利用传统的技术研发路径获得领先对手一代甚至一代以上的武器装备难以为继，在成本上和技术上都难以实现，为了应对高端对手和高端战争，不得不选择另一种路径，而马赛克战正是对现有作战体系进行重塑的一次尝试。
破解当前作战能力发展瓶颈的探索性尝试。美军认为，当前其作战能力发展面临若干困境：一是高科技武器装备竞争优势降低。二是武器装备开发周期长。三是现有军事系统单一且依赖性强。
人工智能技术的快速发展为实现马赛克战提供重要支撑。当前，以人工智能技术为核心，以脑科学、大数据、先进计算、微纳米、新材料等为支撑的新兴技术群蓬勃发展，马赛克战就是美军作战和装备体系向智能化演进过程中提出的作战概念，以人工智能为核心的关键技术将为其提供重要支撑。
现代军事史上的创新
继空海一体战后，筹备高端战争、形成对对手非对称优势的尝试。马赛克战是美军积极设计未来战争的主动作为，是谋求新的战争手段和作战能力的探索，也是美军重新确定主要对手后力图对形成新的不对称优势的积极尝试，其战略目的和意图与十年前的空海一体战是一致的。马赛克战试图通过技术发展模式的调整转型应对主要对手，将装备由相互依赖向高度融合转变，实现多域协同或跨域协同作战，赢得对主要对手的战场优势。
马赛克战作战概念可能重塑美军的装备和作战能力。马赛克战强调美军要利用先进网络能力、人工智能处理、计算和联网技术的最新进展，实现从“杀伤链”向“杀伤网”的转变，并能根据作战任务需要进行动态重组。这种兵力设计概念旨在满足未来战略环境需求，解决现有兵力不足的问题，有助于降低美军的脆弱性、加速采办近程、变革美军的作战能力。从作战方面看，战场指挥官将能够根据任务需要，借助自动化、智能化的战场资源管理、任务规划和执行工具，快速规划和构建相应的作战体系；
从装备发展方面看，可能使美军摈弃传统的以单一、多功能、大型、昂贵平台为主的装备发展模式，转向“小、快、灵”装备灵活组合的装备体系发展模式。
体系架构技术马赛克战作战体系架构要求各作战平台依托易于扩展和快速升级的小型系统和接口，按需集成和扩展能力，平台间可动态组合、密切协作。其关键技术包括：开放式体系架构设计、异构系统集成、开放计算环境等。典型技术项目包括：
“系统之系统集成技术与试验”（SoSITE）项目。DARPA于2015年启动该项目，聚焦于发展“分布式空战”的概念、架构和技术集成工具，提高装备使用效率，完善装备体系建设，实现快速地把低成本新技术和航空系统集成进现有空战系统中，从而降低研发成本和周期，并使美军运用新技术的能力远快于竞争对手。SoSITE项目需解决的关键技术包括3项。一是架构复杂性管控技术。架构实现过于复杂，难以在作战中可靠工作。二是安全可靠通信技术。架构过于依赖脆弱的通信链路。三是异构平台互连技术。使不同平台、子系统可靠兼容，并具备抗击网络攻击的能力。
“复杂自适应系统组合与设计环境”（CASCADE）项目。DARPA于2015年启动该项目，探索和创新可以深入理解系统组件交互行为的数学方法，提供独特的系统行为视角，从根本上改变系统设计，以实现对动态、突发环境的实时弹性响应。CASCADE项目需解决的关键技术包括：一是基础数学技术。运用如代数拓扑与几何、层论、多面体、三角剖分与群代数等数学技术，使框架具备可组合性。二是复杂系统抽象技术。描述系统结构、行为、约束及事件。三是体系建模技术。建模并设计自适应系统。
美F-22战机开发与俄六代防空体系的比较
作战管理和任务规划技术马赛克战要求实现通信阻断或降级环境下，作战单元的灵活管理和任务分配，对作战任务自主规划提出更高要求。其关键技术包括：多域指挥控制技术、作战管理控制算法、分布式自适应规划和控制、分布式态势感知等技术。典型技术项目包括：
“分布式作战管理”（DBM）项目。DARPA于2014年启动“分布式作战管理”项目，计划开发适当的自动化决策辅助工具，即将决策辅助工具集成到每架飞机机载系统中，以提供分布式自适应规划、控制以及情景理解，实现帮助相关人员保持态势感知、推荐任务、指定详细战斗计划、控制作战等目标。DBM项目需解决的关键技术包括：一是数据融合技术，实现数据处理系统各单元之间的连通性；
二是人机交互技术，使人员快速了解形势并管理杀伤链，为决策辅助和自动化提供接口；
三是态势理解技术，对态势进行分析和判断，辅助自动决策。
“空战演进”（ACE）项目。2019年6月5日，美国防高级研究计划局（DARPA）战略技术办公室启动“空战演进”（ACE）项目。“空战演进”项目有望使人类角色从单一作战人员转变为系统任务指挥官，直接支持“马赛克战”。ACE项目重点关注的关键技术包括：一是自主空战机动算法。提高人工智能技术在自主空战机动应用中应用于个人和团队战术行为的状态。二是建模与仿真技术。开发包含实时、虚拟和建设性组件的M&S框架，以支持视距范围内机动自主作战能力的开发和评估。三是自主动态规划技术。发展自主能力，作为对手力量，支持评估由演示验证者在ACE项目的每个阶段开发的自主解决方案。四是体系集成技术。将算法与人机界面和信任评估基础设施集成；
将算法与演示验证者装备和操作的全尺寸飞机集成。
通信组网技术马赛克战要求实现分布在各作战域的作战单元互联互通互操作，网络管理能够适应不断变化的作战环境，并能够在强对抗环境中保持信息联通。其关键技术包括：自适应网络管理、异构网络组网、跨域大容量移动通信等技术。典型技术项目包括：
“对抗环境通信”（C2E）项目。DARPA于2014年提出C2E项目，期望开发和部署自适应通信系统。该系统具有3个优势：一是在该系统下，灵活的模块化硬件可以在不进行大量修改系统的前提下，实现功能刷新并应对来自对手的威胁；
二是系统开发的模型利用可重复使用的波形处理元素和形式化方法，可实现跨多个硬件平台的快速开发；
三是C2E网络强大的包容性，允许作战空间中无线电类型的多样性和重复性，为作战部队提供了可靠、网络化、可扩展的信息分发支持。C2E项目需解决的关键技术有3项：一是异构组网技术。实现当前不同网络系统平台间兼容性，提升机载系统组网能力，创建兼容网络系统架构。二是先进通信技术（抗干扰、低时延、低截获率、低检测率、和高速率）。提升数据传输速率，提高通信系统抗干扰能力、降低可探测性和减少延迟。三是开放式体系架构技术。能够不断吸收新技术到现有通信体系架构中。
“面向任务的动态自适应网络”（DyNAMO）项目。2015年10月，美国防高级研究计划局战略技术办公室启动“任务优化动态适应网络”（DyNAMO）项目。DyNAMO项目旨在开发新型技术，使独立设计的网络能够互操作，并使网络能在动态射频环境下根据任务需求实时调整。DyNAMO项目需解决的关键技术包括：一是网络动态自适应技术，保证所有类型航空平台在面对对手主动电子干扰时，在一定的安全等级下进行即时高速通信；
二是跨网络互操作技术，定义一个框架，该框架允许集成未来的网络技术，同时保持与遗留网络的互操作性。
武器和平台技术马赛克战要求发展大量低成本、模块化、功能单一的无人平台，以实现智能化协同作战。其关键技术包括：人机交互、通信受限环境下自主协同、平台回收等技术。典型技术项目包括：
“小精灵”（Gremlins）项目。DARPA于2015年启动“小精灵”项目，旨在开发和验证可远距离大量投送的小型、低成本、可复用无人系统，以及空中发射和回收系统技术，目标是使美军可以利用轰炸机、运输机、战斗机和其他固定翼平台等母机，在防区外快速发射无人机集群，待其进入对抗空域完成情报监视侦察、战术打击、近距空中支援等任务后，再由母机回收并带回驻地进行“翻新”，以备再战。“小精灵”项目的关键技术包括3个方面：一是利用模块化开放架构达成不同能力的兼容；
二是借鉴自主空中加油技术解决无人机回收难题；
三是结合协同自主技术赋能蜂群智能化行动。
“黑杰克”项目。2018 年4月19日，美国防高级研究计划局（DARPA）战术技术办公室启动“黑杰克”（Blackjack）项目。“黑杰克”项目将商业航天低成本思想引入军用卫星星座，打造可支持指挥控制、情报监视侦察等需求的多功能卫星星座。“黑杰克”项目的关键技术包括：天基物联网技术、低成本小尺寸低功率生产技术、弹性通信网络构建技术、信道加密技术、卫星回收技术。
基于人工智能的指挥控制与通信示意图
马赛克战作战概念旨在提高海上、地面、空中、太空、网络空间等各个领域现有军事能力的效能，未来采办项目将快速、持续采购马赛克式组件，而不是花费数年甚至数十年时间建造庞大的体系，有望改变美军关于设计和采办未来系统的模式，对装备体系、作战体系、作战效能、作战弹性和采办管理产生深远影响。
马赛克战可能的兵力结构
可在近期不依靠研发新装备构建装备体系。在马赛克战作战概念下，指挥官使用智能化人机控制界面，借助先进指挥控制和互操作技术，针对所需作战能力，仅靠现有装备或实际作战中可用的装备，利用装备的自主式组合，形成所需的体系作战能力。美军近期在不采办新装备的情况下发展马赛克战，大大降低了新型装备体系构建的成本和难度，加快装备、能力开发和部署速度。
构建全球互操作的作战体系。马赛克战将发展颠覆性通信、网络和软件集成技术，实现作战体系的自主构建。一是各种具有不同物理层协议的异构网络实现跨陆、海、空、天等物理域的全球互操作，在没有通用数据标准的系统间传递信息；
二是实现去中心化的“马赛克后勤”保障，提升保障的灵活性、生存性和适应性；
三是通过发展自主化、智能化的战场资源管理、任务规划与执行技术，降低作战人员对于马赛克战工具的训练培训需求，最大程度减少指挥官对底层装备具体性能和操作知识的需求。
作战效能将产生质的提升。首先在耗时上，作战周期的每个阶段耗时都降低了一个时间单位。其次是提升了作战灵活性，从常规的武力交战到模糊的“灰色地带”冲突，马赛克战形成的“效果网”可实现各种灵活应用——从偏远沙漠的动能交战，到复杂城市环境的小规模打击，或者对抗快速传播不实信息、威胁友军及战略目标的信息战。
增强部队作战弹性和生存能力。在单一系统战略下，重要数据链及其节点容易成为受攻击的目标，影响系统效能。而在马赛克战概念指导下，通过对系统的分解，没有单一故障点或重要数据链，也没有通用的标准，因此没有吸引对手注意力的单一漏洞，大大增强了系统弹性。任何一个部分的损失都只会限于局部，不会导致系统崩溃。与此同时，作战单位的分散性增加潜在的攻击路径，使对手难以集中应对。
马赛克战作战概念将加快采办速度，从技术层面倒逼采办管理改革，其兵力设计将转向采办可模块化组合的分布式要素，可减少相关集成挑战、测试需求等，加快装备技术研发速度。这有望改变美军采办未来系统的思维方式，未来采办项目将快速、持续采购马赛克式组件，而不是花费数年甚至数十年时间建造庞大的单一复杂系统，大大降低了新型装备体系构建的成本和难度。
猜你喜欢 马赛克关键技术装备 牛繁育与健康养殖关键技术今日畜牧兽医(2022年10期)2022-12-23这些精锐与装备驰援泸定环球时报(2022-09-07)2022-09-07港警新装备环球时报(2022-05-26)2022-05-26城中村的马赛克世界建筑导报(2022年2期)2022-04-25小麦春季化控要掌握关键技术今日农业(2021年8期)2021-11-28棉花追肥关键技术今日农业(2021年13期)2021-11-26AI黑科技真的能去马赛克吗计算机与网络(2021年4期)2021-05-04老苹果园更新改造的关键技术落叶果树(2021年6期)2021-02-12防晒装备折起来小哥白尼(趣味科学)(2020年6期)2020-05-22《马赛克》文艺生活·中旬刊(2017年8期)2017-09-15
