马赛克战：迈向互联互通的军事物联网（上）

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发表时间：2022-04-28 10:26来源：防务快讯网址：https://mp.weixin.qq.com/s/TzTRtVPcjXsh1cWv4ayu1w

简介

军事物联网代表了陆、海、空、赛博和太空作战域的融合。本文调查了这种融合是如何推动向多域、以决策为中心的战略和战术作战行动转变。

信息和数据共享网络已经导致国防作战行动的格局发生变化。大国们一直在对技术进行投资，让越来越多的作战人员、网络以及自主或有人驾驶机器之间能够实现高速连接，从而能够在高度复杂且越来越难以预测的战斗环境中进行交互。
与此同时，有一种新的驱动力将越来越多的传感器、机动陆上平台、飞行器、任务系统、无人系统、便携式设备、人类可穿戴设备、武器、弹药、软件和其他技术连接起来，形成一个单一的信息网络。其总体目标是创建一个动态的自适应矩阵，为决策、指挥控制（C2）以及各种其他战区内能力提供实时、可操作的预测性分析。
最终目标是将作战从线性决策转变为一个可操作的结果网络，以达到拒止、威慑和击败对手的目的。美国国防高级研究计划局（DARPA）将这称为向“马赛克战”的转变，这是因为由于全球范围内有越来越多的行为体可以获得商用先进技术和组件，导致定制卫星、隐身飞机和精确弹药等传统的非对称技术在现代战争中提供的战略价值越来越低。

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图 1作战人员在8月份进行侦察训练，为JADC2行动做准备

“马赛克战”的概念旨在超越单个系统设计和独有的互操作性标准，开发出依赖于已知实体之间可信连接的各种流程和工具，为在战术、战役和战略决策层面创造各种效果提供无限可能性。
物联网（IoT）已被用来描述大量“智能”技术节点之间的通信和信息共享。物联网可以描述城市网络、工业电网、云计算和移动网络，而其应用在引入到生物医学、安全以及商业和工业基础设施系统时，促进了数据和信息的收集和服务。由于工业-商业综合体与国防和各军种之间的关系，物联网技术在现代战争战略中的应用受到了更多关注。


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全球标准

国际电信联盟（ITU）于2012年6月发布的白皮书《物联网概述》中提出了物联网全球标准的设想。这包括为其组成部分（“物”）定义术语，例如能够被识别并集成到通信网络中的物理世界（物理事物）或信息世界（虚拟事物）的物体。
“物”具有相关联的信息，这些信息可以是静态的，也可以是动态的。物理事物“存在于物理世界中，能够被感知、执行和连接”，例如工业机器人、货物、电气设备等，而虚拟事物“存在于信息世界中，能够被存储、处理和访问”，例如多媒体内容和应用软件。国际电信联盟白皮书指出：“物联网中设备的最低要求是它们对通信能力的支持”。
然后，可以将设备分类为：数据承载设备，这些设备通过通信网络间接连接到物理事物上；数据捕获设备，这些是读取器/写入器类型的设备，能够通过数据承载设备间接或通过连接到物理事物的数据载体直接与物理事物交互；传感和执行设备，这些设备检测或测量周围环境中的信息，并将其转换为数字信号；以及一般设备，这些设备具有嵌入式处理和通信能力，可能包括用于不同物联网应用的设备和电器。



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智能交互

军事物联网（IoMT）或战场物联网（IoBT），描述了使作战人员及其装备在战斗空间内实现智能交互的技术。军事物联网的其他防御用途描述了一组相互依赖和联网的元素，不仅包括传感器和设备，还包括基础设施，如存储和数据处理设备、用于互连设备和节点的网络以及管理这些基础设施的软件和机器学习算法。
这些基础设施包含广泛的军用集成传感器、设备和平台，能够通过赛博空间节点和人机界面进行智能传感、机器学习和执行。这些交互旨在提高态势感知，并减少处理数据、风险评估、战略规划、行动信息和执行目标的时间。
在2018年的一篇会议论文中，美国陆军研究实验室（ARL）信息科学部负责人斯蒂芬•拉塞尔（Stephen Russell）和计算机科学教授兼ARL“进化智能目标驱动网络研究”（REIGN）项目负责人塔里克•阿卜杜勒扎赫（Tarek Abdelzaher）指出，这种新的军事物联网可以由“远程通信、数据收集或控制可能适用的任何设备的‘物’”组成。在这个宽泛的定义下，“物”可以包括坦克、军舰、飞行器、无人机（UAV）、前沿作战基地（FOB）、后勤设备、运输和建筑基础设施系统、作战人员本身，或可以与传感、处理和传输能力相结合的任何事物。
通过这种方式，军事物联网代表了各个作战域的融合：这些作战域的网络、嵌入式硬件、电磁辐射、通信节点、移动处理硬件、软件架构、信息管理和数据分析。因此，这种融合“标志着向多域、以网络为中心、战略和战术行动的深刻转变”，拉塞尔和阿卜杜勒扎赫指出。
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图 2先进作战管理系统（ABMS）最初是为了取代波音E-3“哨兵”AWACS预警机
正如数字孪生通过对维护和性能能力的同步建模和持续预测来减轻设备故障、失效和赛博入侵的威胁一样，从军事物联网所承诺的无处不在的传感和通信中收集的数据，可用于动态系统优化、故障检测以及监控和预测。此外，军事物联网提供了一种新型信息战所需的普遍分析、管理和指挥控制：一种以决策为中心的信息战，依靠更快、更好的决策以及更短的可操作响应时间。

军事物联网的主要优势是在战场上提供超高效率和生产力。军事物联网“展示了它们的技术融合对军事决策的影响”，拉塞尔和阿卜杜勒扎赫补充说，“指挥、控制、通信和情报（C3I）的现代概念是由信息技术驱动的，而信息技术深深嵌入军事装备的进步中，对决策和控制的效率要求很高。”



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IoBT REIGN项目

2017年3月，美国陆军为其战场物联网合作研究联盟（CRA）发出一项招标，理由是“陆军理解、预测、适应和利用未来战场上出现的大量互联事物的能力，对于保持和提高其竞争优势至关重要”。
美国陆军还指出，“利用云计算、无处不在的移动通信、数据收集传感器网络和人工智能融合的商业领域技术的爆炸性增长带来了巨大挑战。...这些（物联网）技术将给我们的敌人带来不断增强的能力，必须加以应对，但商业方面的发展并没有解决陆军在使用这些技术时将面临的独特挑战。”
在招标中，ARL确定了以下三个相互关联的研究领域，以在未来美国陆军作战的背景下推进基础战场物联网概念：目标驱动的异构战场物联网的发现、组成和适应；实现智能服务的自主战场物联网；以及分布式异步处理和事物分析。
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图 3 2020年在白沙导弹试验场进行ABMS测试期间，用于跟踪威胁并将信息传递给武器的火控雷达原型
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校于2017年10月被选中领导这个由ARL资助的价值2500万美元的项目，现在称为IoBT REIGN联盟。该项目旨在创建一个赛博网络，能够适应随着作战任务的发展而发生的意外变化。这意味着美国陆军的战场物联网将必须能够自行分析其可用资源，并自行重新装配，以最好地满足执行要求。
IoBT REIGN的其他合作者包括卡内基梅隆大学、加利福尼亚大学、加利福尼亚大学伯克利分校、加利福尼亚大学洛杉矶分校、马萨诸塞大学、南加利福尼亚大学和斯坦福国际研究院。这笔资金涵盖了潜在10年工作的前五年。
伊利诺伊大学在其官方公告中称：“未来的军事行动将减少对人类士兵的依赖，而更多地依赖互联技术，利用无人系统和机器智能的进步来实现卓越的防御能力。战场物联网将士兵与盔甲、无线电、武器和其他物体中的智能技术连接起来，为部队提供‘额外的感官’感知，提供态势理解，赋予战士预测能力，提供更好的风险评估，并培养共同直觉。”
IoBT REIGN还被设计为包含人工智能技术，这些技术具有足够的自我意识，能够推理出目标、状态、漏洞和其他系统特征，以满足指挥官的意图，近实时地对抗和减轻破坏和攻击，并“在不确定的条件下”提供稳定性。
伊利诺伊大学表示，战场物联网系统还打算具有“认知能力，并能够将来自机器的数据与来自人类的数据相融合”。战场物联网系统将在多个时间跨度上以一种持续学习的状态运行，并从之前的行动中学习，同时现在采取行动并预测未来行动。“因此，该系统将能够在任何给定时间为指挥官提供最相关的信息。”



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海上物联网项目

DARPA还启动了一项针对海洋环境的军事物联网项目，称为“海上物联网”（OoT）。这个项目拟通过部署数以千计的小型、低成本的智能浮标，形成一个分布式的传感器网络，在较大的海洋区域实现持久的海上态势感知。海上物联网项目的数据分析部分需要开发基于云的软件和先进分析技术，来处理来自浮标的报告数据，例如“位置、健康状况和任务性能；以及用于海洋学和气象学模型的环境数据”。这种软件还必须能够自动检测、跟踪和识别附近的船只，并识别海上活动的新指标。
据DARPA称，每个浮标都管理着一套商用传感器，用于收集环境数据，例如海面温度、海况和位置，以及有关在海洋上移动的船只和海洋哺乳动物的活动数据。这些浮标会定期传输处理过的数据，或根据内部优先级方案立即报告事件。信息通过商业卫星传输到政府的云端进行存储和实时分析。基于云的数据分析具有机器学习功能，可以从稀疏的数据中识别出突现特征和行为。
海上浮标的部署分两个阶段进行：一个阶段是在2019年，另一个阶段是在2020年。DARPA希望该项目带来的好处包括海洋环境产品，能够同时为用户提供一系列输出，包括海洋环流预测、船只和海洋哺乳动物跟踪以及动态海洋资源管理。


文章分类： 市场资讯
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