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美海军“对位压制工程”进展分析
来源:作者:漆远韬     日期:2022-08-09    字体:【大】【中】【小】

  2022年3月28日,美海军发布2023财年预算简报,明确为“对位压制工程”申请的预算为1.95亿美元,比2022财年的7300万美元增加了167%。


  一、“对位压制工程”基本情况
  (一)发展背景
  2019年,美军提出建设“联合全域指挥控制”(JADC2)能力,旨在把各军种的指挥控制系统连接成一体化指控网络,在所有作战域之间实现快速、无缝的信息交流。
  2020年10月,为响应美国防部“联合全域指挥控制”建设工作,解决“美海军对通信带宽和移动数据需求呈指数级增长”、“美海军现有作战网络和基础设施难以满足无人化作战需求”等现实问题,美海军美海军启动“对位压制工程”,旨在加速构建全新“海战体系架构”(NOA),是美海军除调整战略核力量外,优先级最高的工作。该项目将发展支持作战和研发环境的网络、基础设施、数据架构、分析工具和方法,确保海军有人-无人舰队能在海上组网,可从空中、水面、水下等领域同步提供致命和非致命作战效应,维持海上优势。
  (二)基本构成
  “对位压制工程”重点围绕网络、基础设施、数据架构、分析工具和方法等4大领域开展研究工作:
网络领域是“对位压制工程”的核心,旨在将海军现有网络缝合成为一张“网络之网络”(NON),能够通过选择的任何网络传输任何数据,提升网络弹性、容量和灵活性,实现有人/无人平台、传感器、武器等的互联互通互用。
  基础设施领域旨在基于行业标准,构建云端数字环境,保障软件从初始设计到集成、测试、部署和交付整个研发周期的安全保密,支持软件的远程搜索、下载、安装和管理,加快软件更新和交付速度。
  数据架构领域旨在为作战网络、作战系统、应用程序等制定通用数据格式和标准接口,提高数据互用性。
  分析工具与方法领域旨在基于人工智能和机器学习技术,快速融合不同数据源的数据,自动识别并预测目标轨迹,为作战部队提供一张“综合通用作战图”。
  (三)组织模式
  “对位压制工程”注重运用“权利集中、研究发散”的组织管理模式,实现技术的快速创新集成。
  一是组建“对位压制工程”直接报告项目经理(DRPM)办公室,由海军信息战系统司令部司令领导,拥有海军所有作战网络研发、采办和维护项目的管理权限。
  二是建设集成快速创新实验室(iRiL),依托“对位压制软件库”(OSA),构设岸基虚拟实验环境,“对位压制工程”的2次“先进海上技术演习”挑战赛都在该实验室展开。
  三是举办系列“对位压制工程”工业日,首次工业日邀请180家公司了解工程的愿景、技术现状,以及未来挑战和机遇;强调政府与工业界合作支撑“对位压制工程”的重要性。
  四是建立软件“铸造厂”,接纳国防工业、小型企业、政府、学术界的研究团队,广泛征集创新解决方案,探索新型软件开发和部署生态系统。
  五是挖掘行业人才,“对位压制工程”负责人斯莫尔表示“我们必须从系统司令部、作战中心和各行业中挖掘优秀人才,并利用他们的专业知识改进我们对人工智能、机器学习、信息和网络等技术的使用”。


  二、“对位压制工程”主要进展
  据公开披露消息,“对位压制工程”启动以来共开展了4轮网络集成实验,2次“人工智能和网络先进海上技术演习”挑战赛,1次“应用兵工厂”部署测试。
  (一)网络集成实验
  迄今,美海军围绕“对位压制工程”共开展了四轮网络集成实验,在海军现有网络基础上,快速将多个网络集成,解决数据传输和处理障碍,探索新型网络基础架构和跨多个作战域进行数据传输的方法。同时,通过多轮实验迭代,完善海军2022年末或2023年初在航母打击群上部署“对位压制工程”初步成果的最终方案。
  (二)“人工智能和网络先进海上技术演习”挑战赛
  2021年6-11月,先后启动了“网络先进海上技术演习”(NetANTX)和“人工智能先进海上技术演习”(AIANTX)挑战赛;前者专注于探索新兴网络技术,提升海上战术网络的覆盖范围、容量和弹性;后者专注于识别和利用最新的人工智能技术,使作战人员在海上环境中快速做出关键决策。
  “网络先进海上技术演习”挑战赛在强对抗、绝大多数通信路径拒止的战术环境下进行,设立的限制条件包括节点连接稀疏、链路传输速率低于千比特/秒、网络需求超过可用网络资源等;重点探索开放系统互连模型(OSI模型)网络层的相关技术,鼓励采用软件定义网络(SDN)技术或移动自组织网络(Ad-hoc)方案。
  “人工智能先进海上技术演习”挑战赛要求参赛技术能识别作战场景中水面和空中的所有目标信息,包括但不限于目标的状态、位置、速度、方位等。参赛者通过“对位压制软件库”(OSA)的岸基虚拟桌面基础设施(VDI)访问海军作战数据集,开展训练。
  挑战赛持续5个月,面向所有美国公民开放,旨在降低参与门槛,增加竞争环境;分为技术审查与技术演示2个阶段,所有参赛技术均要求在“对位压制软件库”(OSA)搭建的虚拟测试环境中进行展示,技术审查将重点考虑创新技术对预期任务场景和作战环境的影响、技术性能指标、技术集成的复杂性、技术成熟度等因素。
  (三)“应用兵工厂”部署测试
  2021年8月,美海军在夏威夷的太平洋地区网络作战中心(PRNOC)部署了“对位压制软件库”(OSA)的首个“应用兵工厂”(AA),并在“林肯”号航母上对其功能进行了测试。测试中,航母上的系统管理员和操作员成功利用“应用兵工厂”远程搜索、下载应用程序,并安装至航母“综合海上网络和企业服务”(CANES)的应用管理环境中。海军海上战术网络项目办公室(PMW 160)项目经理表示“这是一个颠覆性的范式转变,以前海军软件安装必须手动上舰操作,而‘应用兵工厂’允许用户以有线或无线的方式远程自动下载应用程序”。


  三、几点认识
  通过梳理美海军“对位压制工程”的组织方式、主要进展情况,分析研判“对位压制工程”呈现4大特点:
  “对位压制工程”采取敏捷开发、分布实施的发展理念。研发模式上采取将任务分解为多个模块后分头推进的方式,快速实现“最低限度能力”,包括网络、基础设施、辅助管理工具等的阶段性成果;部署方式上采取“先航母编队、再向舰队和整个海军拓展”的模式,计划2022末或2023年初在“罗斯福”号航母上部署“对位压制工程”初步成果,其后将加紧收集用户反馈,以便确定新的能力发展方向;确保研发的新工具可与“海战体系架构”(NOA)功能集成,并利用虚实结合的手段加快样机的使用训练。
  “对位压制工程”重点是基于现有网络系统的快速无缝集成,聚焦网络的弹性、带宽和敏捷性。“对位压制工程”是在现有网络基础上,创建“网络之网络”,实现通过选择的任何网络传输任何数据的效能,将“射手从特定平台传感器中解放”,实现传感器的“即插即用”。网络弹性要求网络受到攻击或出现节点故障部分瘫痪时,仍能以最快速度传递最重要信息;网络带宽既要满足正常运行需求,还要考虑信号受限时仍能优先处理和传输最重要信息的需求;敏捷性是“对位压制工程”最关注的网络特性,要求在不同网络间快速传输数据,将多源数据打包传输至终端系统或平台,以便快速作出决策或发射武器。
  “对位压制工程”将集成人工智能、机器学习、信息和网络等新兴技术。发展基于人工智能和机器学习的辅助决策工具,构建一张“综合通用态势图”,且将目标轨迹及所有相关战术信息自动融合,以可视化的方式呈现大量数据,满足指挥官更广泛的战场态势感知需求,加快决策速度,提升决策效率。
  “对位压制工程”注重改善研发环境,大幅缩短作战软件的部署周期。海军当前软件研发和交付过程正受到技术变革的挑战。同时,海军需要近实时地解决紧急网络安全漏洞。为此,海军正重点改造和简化舰艇网络,加速整合现有系统、新系统和新技术。通过实施“对位压制软件库”(OSA)、“24小时完成编译到战斗”(C2C24)等项目,海军希望彻底改变当前舰载作战软件的研发、测试、部署、更新和管理模式。作战软件将在云端数字环境中完成研发与测试,之后会在在一个与苹果APP商店功能类似的应用库中上架,供舰队用户下载或直接推送给舰队用户,大幅缩短研发和部署周期。