美智库提出基于5G技术的传感器饱和理论将为美军提供新的信息优势

张传良 庞雪凡

近日，美智库米切尔航空航天研究所发布报告《网络中心战领域的5G技术：传感器饱和理论》，提出5G技术的进步需要美军重新审视当前战场数据搜集的理念，数以千计的微型传感器互连可以更真实地感知战场空间;当前情报数据浪费问题日益严重，基于5G技术的传感器饱和理论可提供一个反直觉的解决方案。

产生背景

在数字革命和数据传输、处理、存储技术发展的推动下，信息将在战争领域发挥更加重要的作用。

美国拥有远程精确打击的能力，这使其可以任意打击目标而不造成附带损伤。随着摧毁敌人的物理手段变得越来越自动化，识别、跟踪和定位敌对目标成为杀伤链的关键组成部分，战场环境全面感知变得更加必要。

“网络中心战”一词在20世纪90年代末开始流行，是美军信息基础设施建设的基石。自推行网络中心战概念以来，美军收获的回报与挑战共存。美军各军种对此概念的接受和采纳程度并不一致。美空军很早就采用了网络中心战概念，并在多次冲突中贯彻运用，取得了军事行动的成功。

当前，信息战的理念主导着军事行动和技术获取的讨论。在网络中心战概念流行的早期，民营部门技术的发展反映出信息战的军事优势。网络和数据分析领域的商业进步促使美国军方思考这些技术将如何维持未来战场优势。

5G技术将彻底改变战场感知和军队处理数据的方式。功能强大的微电子技术、自动数据处理和人工智能以及先进的无线连接等因素推动了网络技术的快速发展。这些技术融合在一起，使先进军事能力成为可能。基于军事能力的革新可提出一种新的信息优势理论——传感器饱和理论。

5G技术对未来战场的影响

网络技术的发展已经到了一个关键时期，未来的网络化战场将是成千上万个传感器的融合。

在审视技术在战争中的应用时，有必要提出两个问题。第一，发生了什么变化？第二，为什么这种变化是重大的？

对这两个问题的回答是：第一，网络技术，包括对这些网络数据的处理，正在接近一个关键的发展时刻。具体来说，5G技术及其催生的传感器时代已经到来，就像20世纪90年代末的商用网络革命一样，它们无疑将改变民用通信行业的性质。第二，5G技术蕴含着革新未来军事情报收集和目标定位方式的机会。

5G技术融合了多种技术。第一，它使用能耗较低的微型电池“塔”，利用波束形成的优势，仅在必要时发送信号;第二，它对电磁频谱，尤其是高频和低频频谱进行了创新利用;第三，它将使用大规模多输入多输出架构处理大量流量;第四，它将使用不同的通信协议使得机器和节点轻松地相互连接，并最終连接到“战斗云”。5G网络将具有更低的功率需求、更短的发送信息的时间、更大的带宽。

5G技术及其相应传感器的出现，将改变军事情报收集和目标定位的方式。第一，5G基站要比前几代小得多，战场上的车辆、机器人和人类均可携带小型移动中继站，形成机动性强的新型战斗网络;第二，5G网络将会产生更统一、更简洁的数据，5G网络使用标准化协议（IP），可实现网络数据兼容;第三，5G技术的应用可以增加战场传感器数量，5G传感器尺寸的缩小和成本的减少可能会增加战场上简单传感器的数量，这些体积小、功率低的传感器可以通过空投方式部署到冲突地区，例如，射频微电子机械系统等无线电组件尺寸的缩小，将使战场上的传感器变得更小、数量更多;第四，人工智能将优化大型网络，可通过操纵传感器输入连接，最大化提高效率和搜集能力，通过识别不同类型数据并且将其转换为有用的信息，为数据融合消除障碍，还能够基于对网络数据进行的大数据分析做出预测。

5G技术将支持网络拥有无限的节点，每个节点可向多个载体发送数据，从而有效覆盖一个作战区域。谷歌、脸书或亚马逊等互联网信息公司，熟知海量数据搜集、处理与分析。5G技术的军事应用必须紧跟商业技术进步的步伐。

随着数据的增多，对战场空间的推断变得更加困难，基于5G技术的传感器饱和理论可提供解决方案。

5G技术及其催生的传感器时代已经到来

海湾战争表明，摧毁目标不是军事胜利的必要条件，找到目标才是最重要的。战场空间数据是打败敌人的关键之所在，而数据使用的最简单的形式是识别、跟踪和定位敌对目标。观察战场空间数据的使用方式是发展军事传感理论的第一步。

不同战争层级的情报人员关注战场信息的重点不同。在战争的各个层级，情报分析都有目的地倾向于整合，即随着作战单位层级的逐级上升，情报分析人员会试图解析较低层级的报告，目的是描绘出作战环境的综合图像。情报分析人员不仅要描述战场空间，还要试图预测敌人的能力、意图和未来的行动。

战场数据被用于描述现实，随着数据的增多，对战场空间的推断变得更加困难，分析人员无法使用所搜集到的全部数据。

这种情况下，信号变成了噪音。更可怕的问题是，分析人员需要判断哪些传感器提供的数据是有价值的，这些数据中哪些是最有用的，是做出预判所必需的数据。实际上，这是预判他们需要哪些支撑数据来预测敌人的能力、意图和行动。在这种情况下，战场空间情报变成了由一系列可能性组成的产品，情报分析流程变得极不稳定。

解决这一问题的方法可能不是使用更好、更强大的传感器，也不是在给定的时间和地点选择最合适、最精确的传感器，而是使用更多的传感器。

未来的变革性技术将使战场空间感知发生革命性的变化，这一假设是传感器饱和理论的基础。

变革性技术包括5G网络、数据处理和存储技术以及包括人工智能和机器学习在内的高级数据分析技术。这些技术的融合塑造了一个由小型、廉价、低功率、多样化的传感器组成的大规模网络。

网络建立初期，每个节点的幂和值都遵循梅特卡夫定律。随着传感器数量的不断增多，整个系统的能力几乎停滞不前。越来越多的传感器甚至对情报搜集网络造成了负担。

但是，随着传感器数量达到饱和，系统能力将呈现指数跃升。根据这一理论，在传感器数量达到饱和时，分析人员关注的是由所有传感器数据共同描绘的整体战场图像，而不是单一传感器数据。此时，单个传感器价值趋近于零。

传感器饱和理论对情报分析人员的预判将产生两个方面的影响。一是降低战场空间预测的必要性，这是因为丰富的数据几乎描绘出战场空间的全部情况，分析人员能够很容易地直接掌握敌人的地理位置和具体情况;二是提高战场空间预测的准确性，新型大规模传感器网络将增加对敌人认知的准确性，基于大量数据的对敌预测也将更加准确，这种预判可以填补任何知识差距。

结 语

报告认为，美国军方应对战场5G技术的运用做出积极反应，以获得更大的信息优势。

从目前来看，部署覆盖整个作战空间的数据传感器，在此基础上进行数据搜集和分析，这是非必要的，甚至可能是荒谬的。

但是随着5G技术的进步，美国必须重新审视当前关于战场空间情报的思想体系。传感器饱和理论可以为战场空间数据利用率不高的问题提供一种反直觉的解决方案。具体落实则需要一个整体性的方案，不仅应关注技术收购和研发，还要做出系统性的改变，包括理论、组织和战术上的改变。

美国军方越早为这种联网可能性做好准备并采取行动，未来相对于竞争对手的优势就越大。

责任编辑：陈晓芳