基于马赛克战的海战指挥与控制

郭昱普 蔡飞 吕翔

随着人类逐步进入“互联网+”的时代,国防安全面对的挑战与日俱增,新时代下的战争呈现多域化、平行化、复杂化的新形态,如何快速地在多域形成战斗力以应对复杂的战争态势成为了各国军备竞赛研究的重要课题,2017年以来,“马赛克战”(Mosaic Warfare)的概念频繁出现在美军装备研究项目中,2019年9月,美军正式提出重塑竞争力的马赛克战概念,2020年2月,美军发布《马赛克战:利用人工智能和自主系统实施决策中心战》的研究报告[1],旨在通过比对手更快更好地决策来建立不对称优势.

“马赛克战”面向低成本传感器、多领域指挥和控制节点,通过在作战时快速整合分散的资源、智能辅助协同作战、灵活组合构建战斗模块,能够迅速、动态响应多种场景的作战需求.

将马赛克战引入到未来海战的作战体系中进行研究,构建基于马赛克的海战体系,能够极大地提高海军部队快速、灵活、智能地满足海战任务需求,对提高我国海军的战斗力和国际威慑力,巩固国家海洋安全和国防安全具有重要意义,但是对于如何利用马赛克战的概念来构建作战体系没有统一、明确的认识,所以研究具体的作战体系架构与指挥控制机制是有价值的.

1 马赛克战概念分析

美国国防部高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)的战略技术办公室(Strategic Technology Office,STO)针对美国在与中国和俄罗斯展开的长期竞争中在技术上和行动上均处于落后的局面,希望能够提出重振美国国防战略优势的新型防御战略和作战概念,通过调整防御态势和更好地整合空中、陆地、海洋、空间和网络空间的行动来提高美国的军事能力,因此,“马赛克战”应运而生.

马赛克战寻求获得一种新的非对称优势,即通过利用动态、协调和高度自治的系统力量来使对手需要面对的局面更加复杂,如图1所示,通过快速组合低成本传感器、多领域指挥和控制节点、协同载人和无人系统,将简单的单元转化为强大的武器.在马赛克概念下,空中、网络、陆地、海洋和空间领域将集中在一个更综合的框架中运作,通过网络通信将具有不同功能的武器装备连接成一个整体,在遇到特定作战需求时对不同模块进行组合,快速形成战斗力,马赛克战可以给敌方造成难以处置的复杂局面,形成对敌的不对称优势.

图1 马赛克战概念图Fig.1 Mosaic warfare concept map

“马赛克” 战略需要从军事政策主导转向形成“杀伤力”主导,传统的中心指挥控制体系架构花费了太多的时间、金钱和精力追求武器系统的绝对优势,但要形成全域优势不仅需要关注单一武器的杀伤力,更应该关注系统的取胜能力,实现系统取胜的一种基本方法将分散的传感器和武器紧密地结合在一起,并集成在云端平台上.

个体武器平台参与联合多领域作战往往受到了中心化指挥机构对机器连接程度的限制,因此去中心化将成为马赛克战的一个重要思想,未来的计算资源将分布在整个作战空间,并且所有的计算机都可以相互通信和协调.同时,高成本、耗时的新系统研发可能会使新的军事信息系统在交付使用前就过时,所以,马赛克战争思想提出利用低成本、较简单的系统大量地连接在一起,创造出适合任何场景所需的交织效果.

马赛克战中的单个武器系统可能是功能单一,易被摧毁的,但是结合在一起,它们对整体的贡献是无价的,这意味着,即使敌人可以压制马赛克的一些碎片,集体仍然可以立即响应,以达到预期的整体效果.“马赛克战”的概念来自于马赛克图片的特性,如图2所示,即使丢失了一些碎片,也不影响我们对于图片内容的理解.

马赛克的概念也从根本上不同于传统的体系模型,在马赛克模型中,每个部分都被独特地设计和集成,以扮演特定的角色.马赛克战争设想了一种自下而上的组合能力,其中单个元素,就像马赛克中的单个碎片,用一种随机灵活的方式进行组合,动态地创造出一种执行任务的功能和效果.

不同于今天需要几十年发展的单片系统和刚性架构,马赛克战争预计将利用快速的机器对机器的互操作性和人工智能将有人和无人系统连接在一起,在战役中创造弹性和分布式架构,并最终提高任务速度,它侧重于跨领域的速度和适应性、网络传感器、命令和控制的共同作用,希望形成适应动态威胁和环境的解决方案,并定位于创建保留遗留能力的弹性系统,但减轻单一系统的弱点.

图2 马赛克图片Fig.2 Mosaic picture

2 基于马赛克的海战作战体系构建

近年来,我国越来越重视维护海洋安全和积极应对海上威胁,作为国家安全的重要组成,维护海洋安全任重而道远,如何构建一个反应迅速、协同组网、打击有力的海战作战体系成为一个重要的课题.由于海军每一个单独的武器装备都可以形成独立的作战单元或者功能单元,所以更利于借鉴“马赛克战” 低成本、快速、灵活且可跨多领域的作战思想,构建基于马赛克的海战作战体系.按照“观察判断决策行动”的作战流程,智能快速地组合可利用的海上战场资源,构建“一切皆资源、一切皆服务”的菜单式需求服务体系,动态、灵活地组合杀伤链或杀伤网,形成鲁棒性强、组织灵活、富有弹性的海战体系,具备应对海上多元化、动态化复杂事件和局面的能力,达到维护海洋安全和国防安全的目的.

2.1 体系构成

如图3所示,基于马赛克的海战作战体系分为3个主要的模块:资源模块、服务应用模块和管理调度模块.

资源模块包含装备层和供应层,装备层为航空母舰、预警机、潜艇、驱逐舰、水面雷达等具备海上作战能力的武器装备或具有侦察和辅助作战能力的功能装备,它们是最小的马赛克模块,按照需求进行组合从而实现不同的任务,供应层通过调度和规划技术,将分散部署的各类海战资源进行组合,形成具有一定功能,提供某一类供应的“马赛克模块”,它能够提供的供应有:探测供应、射手供应、武器供应、计算供应和运输供应等,上层网络利用这些提供的供应,可以完成不同的任务.

图3 基于马赛克的海战作战体系Fig.3 System of naval warfare based on mosaic concept

服务应用模块总结了海战中可以向资源模块申请的服务和应用,服务层包括目标探测服务,火力打击服务,协同制导服务、计算服务等在作战中提供的服务.通过对不同服务的合理结合,作战体系可以形成诸多应用来应对不同的战争态势,其中包括海上进攻作战、海上防御作战、反潜作战、协同打击、海上封锁作战等战役应用.

管理决策模块是基于马赛克海战指挥控制的中心模块,它的功能是调度各种战争资源,指导和规划输出各种服务和应用,是一种虚拟的“作战指挥部”.管理决策模块包括管理层和算法层,其中算法层为管理层提供科学的管理决策依据,算法层主要有大数据挖掘算法、智能决策算法、智能融合算法、任务规划算法和分布式计算算法等,管理层负责各类要素的管理,比如探测资源管理、武器资源管理、数据资源管理等.

基于马赛克的海战作战体系秉承了“以决策为中心”的战争理念,同时在指挥控制机制上实现去中心化,实现了作战资源配置动态可调,任务规划灵活按需,互联互通互操作更容易实现的目标,极大地缩短作战反应时间和战场资源配置利用时间,为建立对敌的不对称优势发挥了重要作用,基于马赛克的海战作战体系的主要优势表现在以下3个方面.

1)低成本的多域战争资源快速组合,传统的作战体系是级级递进,下层作战单元受上层作战单元的统一指挥和调度,这导致执行具体任务时资源受局限,无法快速调动本部队没有的作战资源,而基于马赛克的海战作战体系在管理调度层的指导下,可快速进行战争资源的自由组合,在不同的任务和不同的场景下都能快速组成作战单元,形成战斗力.

2)无中心化、动态灵活的作战规划,基于马赛克的海战作战体系不设立实体的中心指挥部,而是将中心管理调度模块放在云端,只要全域有计算资源和网络资源,就可以组成管理决策模块,这种去中心化的机制保证了整个体系的高度稳定性和不易摧毁性,在作战任务规划方面,每一个作战单元将不在将视角局限于当前任务和自身所面对的战场态势,而是在管理决策模块的统一规划下,结合全局的战场态势展开作战行动,有利于实现全局最优.

3)配置优化、迅速有力的战场需求响应.基于马赛克战的海战作战体系可以从全局出发,合理优化战争资源配置.按照需求提供服务和资源,对于每一处战场产生的突发事件能够快速有力地结合全局的态势进行响应.

2.2 体系作战设想

基于马赛克的海上作战追求智能驱动、多域快速响应,分布式高速处理,将作战闭环时间大大缩短,实现按需服务、快速精确作战的效果.

图4 基于马赛克的海战作战设想Fig.4 Naval warfare operations based on mosaic concept

如图4所示,在实际的作战过程中,首先将装备层的武器装备进行网络互联,拥有最高级指挥权限或者拥有最多计算资源的武器装备上的计算机或服务器将被设置为“云端”,其余武器装备为“边缘端”,同时利用管理调度层的算法和管理模式在“云端”组成“虚拟指挥部”,组成全域作战杀伤网络,在这个网络中,每一个节点可以完成预警探测、网络传输、指挥决策、火力打击和效能评估这几种功能中的一种或者多种,节点之间的不同自由组合可以在不同的场景和环境下为全域提供不同的供应或者服务,从而实现全域菜单时的需求服务匹配.

举一个作战流程实例,当地面预警雷达或海上雷达等具有预警探测功能的节点通过侦察发现敌方目标,首先将情报上报给“云端”,管理调度层通过算法聚合分析全域关于目标的信息,判断态势,确立优先级和模块组合策略,然后下达组合模块的命令,模块组合完毕后就具有了处置地方目标的功能和能力,然后在管理层的各种算法辅助下进行作战任务规划,对地方目标进行打击摧毁,最后由效能评估单元做出评估,管理调度层筹划下一次作战行动.由于海军的武器装备都可以自身配备计算机或其他计算资源,在应对作战任务时可以根据规则自行组网,而不需要浪费资源建立中心指挥部,武器装备之间的协同配合也不需要浪费时间通过中心指挥部下达命令,从而实现了低成本的多域资源快速组合.

与传统的作战体系相比,基于马赛克的海战作战体系各个节点之间松耦合程度达到了新高度,不再受限于死板的指挥体制和级别,而是从全域出发进行要素的组合,基于任意节点的预警探测数据,使用任意火力打击平台进行对敌打击,形成自由重构、鲁棒赋能的海战全域杀伤网络.

3 基于马赛克的海战指挥与控制

决策中心战最大的变革是它将彻底改变作战过程中的指挥与控制流程,为了充分利用好分散的各部分来构成更具组合性的部队,马赛克战将依赖于人的指挥和机器控制的结合,如果仍然保持传统的自上而下的指挥控制机制,指挥官及其参谋将很难管理数量更多的分散化部队,如果没有自动控制和辅助决策系统,指挥官也无法充分利用以决策为中心的的部队的可组合性,无法为敌方造成复杂的环境,或在应对敌方防御和反制措施时进行重组.

在马赛克作战指挥与控制中,如图5所示,按照OODA环作战流程的指导,指挥官可以人为拟定一个任务清单,交付辅助决策系统执行,在接到任务清单后,辅助决策系统会根据全局态势确定任务优先级和执行策略,在辅助系统的指导下,各个战争资源自动组合成为可形成战斗力的马赛克模块,执行命令,展开作战行动,并在过程中将态势反馈给辅助决策系统,系统按照OODA环的工作流程,重新规划任务,整个进度将呈现给指挥官,指挥官也可以随时参与到决策过程中,根据全局态势进行人为决策,整个过程遵循OODA环的大体流程.

在实际过程中,被下达命令的部队可能会离开阵地、失去通信或被摧毁,这时指挥官或辅助决策系统将决定让另外一组部队执行任务并审查建议的行动方案,其中的延迟可能比使用传统的计划过程要小得多,这也增加了我方指挥控制的灵活性和敌方所需要应对的局面复杂性,基于马赛克的海战指挥与控制机制增加了指挥官对于辅助决策系统的信任度,增加了我方装备的复杂性,实现了部队的“召之即来,来之能战”的迅速反应能力,降低了敌方的决策能力,与传统的指挥控制机制相比,同一级别的指挥官可以调动更多样化的部队来满足战场需求.

图5 马赛克战指挥与控制机制Fig.5 Command and control mechanism of mosaic warfare

4 总结

本文借鉴了“马赛克战”、“以决策为中心”的战争理念,提出了基于马赛克战的海战作战体系和指挥指挥控制机制,对如何应对未来复杂海战、维护我国海洋安全进行了探索,提出了解决问题的基本框架和具体思路,为多域作战指挥控制的发展提供了借鉴和思考.