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美国太空军数字军种的未来作战场景

访问次数: 1928 次    作者: 远望智库开源情报中心 与子同袍    发布时间: 2021-05-12

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今天给大家介绍的是,2021年5月刚发布的《美国太空军的数字军种愿景》中,未来数字太空军成熟后的作战场景。



美太空军数字军种愿景


这个报告里通篇都是digital字样,估计好多人看的云里雾里。这些概念以后再讲。
好多人都把"digital service"翻译成“数字化军种”。从军种数字转型角度看这其实上是非常错误的,非常容易误导人。说明没明白数字军种的含义。当然愿景里的数字化总部、数字化作战、数字化劳动力这几个概念,也一样是错的。
为什么我非要咬文嚼字呢?因为一字之差,意思就差很远,所以不得不纠正。因此,在介绍作战场景之前,先让我简单澄清下为什么digital service不能翻译为数字化军种。在本文中,我会尽量避免使用“数字化”这个词。
有三个以"digit(数)"为前缀的英文单词,这三个单词在目前的数字化(化划掉)浪潮中,含义是完全不同的。



麻省理工学院Sloan学院的管理评论文章的定义。注意这三个概念,正好对应了企业或军种数字转型的三个步骤。太空军的数字军种,digital service取的含义就是数字转型成功的军种之意。


  • Digitization数位化:将产品转为数字格式,然后发明创新。根据这个定义,卫星产品即服务、卫星MBSE即服务、任务工程ME、数字工程DE、基于模型的系统工程MBSE、太空数据湖UDL、卫星及太空站场的数字孪生、虚拟现实VR、混合显示MR等,就可以归到这个数位化概念里面。太空军数字劳动力,或者时髦点叫太空军数字游民,可以看做太空军人才也就是guardian守护者的数位化。这个是数字转型的第一步和基础。
  • Digitalization数字化:这个才是真正的数字化,意思是利用数字机会实现商业模式和流程的创新。应用到国防部,美军正在搞的工作流战(workflow warfare,大家可以把工作流战和马赛克战、算法战对照研究之间的关联关系)就属于这个范畴。比如,太空军用RPA(Robotic Process Automation,机器人流程自动化)人工智能流程自动化、卫星及星座的数字主线、虚拟会议、软件工厂、机器学习、云计算等技术,基于第一步数位化太空的数据、模型、算法等,实现日常工作流程和作战流程创新。这个是第二步,它也是第三步数字转型的基础。数字工程是在这第二步实现的。
  • Digital transformation数字转型:通过数字技术的扩散,重塑太空军的作战体系(systems)。这里面不光包括了技术层面的转型,还包括太空军的体制、文化、采办、条令、训练、指挥决策等的转型。这个是第三步也是太空军数字军种的最后一步,要以第一步数位化和第二步数字化为前提和基础,才能搞好。数字作战和数字总部是在这第三步实现的。更具体的转型路线,可以看工业和商业领域的数字转型的书。


所以我们可以看出:

  1. 太空军要实现digital service这一愿景,要利用太空军“先天数字(born digital)“的没有历史包袱这一后发优势,通过人工智能、RPA、digital first战略、数字游牧民digital nomad、数字为中心而不是产品为中心战略digital centric、数据空间data space、数字工程生态Digital Engineering Ecosystem、持续学习continuous learning这一系列《太空军数字军种愿景》中提到的数字手段,实现数字转型,重塑太空军。
  2. 如果我们翻译为“数字化军种”,含义一下子就小了。数字军种愿景里的数字劳动力、数字作战、数字总部之类的核心理念用digitalization完全hold不住。
  3. 数位化和数字化两个英文单词,屁股后都有个zation,所以才能带化。digital没有zation,所以数字化军种、数字化劳动力、数字化总部、数字化作战,都是不对的哦。说话不带化,文明你我他。


下面进入主题,介绍未来数字太空军成熟后的作战场景。介绍时,会增加一些相关的技术点的解释。作战概念是这样子的:
太空中突然出现一个某强敌的重大威胁,并且很快就要形成作战能力。



数字太空军未来作战概念



完全数字成熟的太空军,将会按下面的时间线接敌作战:


T-0:人工智能情报融合引擎发现一个紧急太空威胁


       



美太空军通过各种传感器,实现太空的实时态势感知。所有传感器数据汇入统一数据库UDL中。



在T-0时刻,人工智能引擎融合多种情报,发现了一个潜在的新威胁。



这个人工智能立马向不同军种的关键的干系人(情报、指控、规划参谋等)自动发送告警(类似电影太空漫游2001里的人工智能HAL-9000被设计用来干的活)。然后自动触发一个高优先级的工作流,用于处理威胁影响和制定可行的COA。
猜测:这个工作流估计就是愿景中提到的数字总部用的RPA软件中的工作流。看来未来打仗,跟银行里柜员用RPA软件处理业务没啥大区别。当然,太空军的数字劳动力要有能力自己基于RPA软件定制二次开发各种具体的工作流,不然也不配叫数字劳动力。这个RPA工作流,根据太空军不同兵种业务不同,会有很多个,根据不同条件由太空态势感知人工智能触发不同的工作流。


T+5分钟 通过数字协作形成应急响应


       



5分钟内,由另一个软件企业调度系统找出这个威胁的所有干系人,并评估是否可参会。然后它会生算出最佳会议时间,并自动预定一个虚拟威胁分析会议。
这个软件同时会自动更新参会人员的工作日历,跨越不同的密级建立多人协作必要的通信能力。
猜测:工作日历啥的企业办公服务,估计是基于微软给国防部的企业云的Office365之类的办公云服务。
接下来是进行快速威胁评估,由太空情报分析人员和建模仿真专家快速开发威胁模型(在数字工程生态DEE中重用和修改已知的威胁分析评估模型),以明确新威胁会带来哪些作战能力影响。
猜测:基于数字工程生态,专家直接在云环境里,用基础设施即代码的方式,快速启动基于容器的STK之类的任务仿真软件,然后不同密级的干系人通过虚拟桌面访问不同密密级的数据和模型等。

太空军高级领导人根据大屏监控太空态势后,直接在工作流里发布命令,指挥不同专业的数字劳动力高效协同工作,不需要像之前那样进行繁重的参谋或简报工作。
猜测:下图中的太空军值班首长像《谍影重重》里的追杀Jason Borne的中情局头头一样,盯着屏幕指挥不同专业的守护者(guardian,太空军官兵的统称。陆军三等人叫soldier,空军二等人叫airman,海军一等人叫sailor,四等人叫marine,太空军五等人叫guardian。那么六等人网军叫hacker么?),动动嘴皮子就可以让电脑前的人去T-0自动触发的工作流里面去输入作战命令。以后DARPA和马斯克的BMI脑机接口技术成熟了,指战员直接脑袋瓜子想一想,就可以调整工作流了,太空军就更加数字,更加赛博了。



太空军指挥官指挥情报、作战、建模仿真专家


T+2 小时 在数据空间中开虚拟会议


       



发现威胁两小时后,收到通知的不同专业的人在一起开虚拟的威胁分析会议。参会者在数据空间(Data space,这个愿景中提到的一个关键概念之一)中进行实时的交互。



沉浸式的虚拟现实会议,通过虚拟现实,大家伙在同一个虚拟现实环境中开会,避免了以前美军不同地理位置的指挥官对着不同的电视机屏幕远程指挥导致混乱的kill TV的问题


在虚拟会议上,参会人直接通过虚拟现实查询权威真相源(ASoT),通过沉浸式的虚拟现实界面,用来仿真和评估威胁的影响,根据红蓝双方对抗交互仿真。

ASoT:权威真相源,数字工程的唯一的、权威的数据来源


作战人员通过兵棋推演不同作战场景,迭代杀伤网,然后制定短期内提高威胁预警能力的行动方案COA。
然后基于统一的评估出来的结果,威胁会议的参会人,实时开发一个分层、敏捷的COA策略。

T+12小时 赋能太空军守护者采取集体行动


       



此时,距离发现威胁过了半天。半天之内数字太空军就要采取短期临时的反制措施。
根据太空军的“command by negation”(否定指挥,一种指挥方式,在海军里很常见,理念是允许个别军官在执行行动时表现出自己的主动性,使他们的上级能够专注于大局)和大胆行动的文化,中层指战员马上开始执行之前生成的COA,开始派遣任务到作战单位、情报单位和采办机关等。
数字工程生态DEE,可以无缝赋能实时的数据交换和可视化界面给相关人员,用于可靠高效地支援需要团队协作的决策。当然,数字工程生态中的数据、模型等,跟太空军的态势感知之类的数据一样,也是放在UDL统一数据库中的。



数字工程的成熟度,就像无人自主或数字转型或物联网一样,也分等级。
数字工程,按成熟度可分七个等级:

  1. 独立的烟囱系统
  2. 内容管理
  3. 数据湖,就是把所有太空军的数据全部丢到AWS的可无限扩展的数据湖云服务里
  4. 数据链:每个作战领域内部互联
  5. 数字主线:这个是跨整个生命周期的不同专业的数据的互联
  6. 高级分析:数据湖、数据链、数字主线的数据的分析的自动化
  7. 人工智能:自动化优化设计




T+36小时 探索和执行短期反制措施和长期响应措施


       



这时,距上一行动只过了一天,距发现威胁过了一天半。
此时,在可靠的联合兵棋推演仿真和综合数字孪生(猜测:估计是太空军的虚拟作战中心virtual warfare center)的协助下,卫星指挥软件进行升级和审查,进行一系列的TTP变更来延长威胁的预警时间。


基于数字孪生的虚拟作战中心,用于培训、计划、测试、兵棋推演。除了单个卫星有自己的数字孪生外,还要有星座的甚至整个太空战场的数字孪生?


多个项目经理协作开发战术指控变化生成TTP,以及临时的卫星系统反制措施。
同时在这段时间内,工业届、国防部、科研界以及盟国会同步研究更综合、主动、持久的解决方案。


T+5天 数字解决方案快速开发和测试


       



太空军的程序员,基于空军和国防部合搞的devsecops敏捷开发运维平台,会在5天内开发出和验证动态和安全的程序,响应紧急威胁。

上面的程序员Supra Coder在地面上,基于devsecops的软件工程的流水线,开发卫星上的基于微服务的符合OMS开放任务系统标准的任务软件,然后在地面的卫星数字孪生测试仿真基础设施上测试和仿真,没得问题,把程序容器镜像发给卫星地面站,卫星地面站将容器镜像送到卫星的容器编排引擎上跑。


太空军的程序员叫Supra Coder,Supra是拉丁语的上面的意思,所以太空军的程序员也叫在上面的程序员(这个名字有点搞笑)。这个程序员名称来源于太空军的口号“Semper Supra”,就是“always above”,永远在上面,永霸太空战略高地的意思 。
太空军的敏捷DevSecOps环境(用的是和usaf同一套云计算技术栈,只不过是由太空军的软件工厂比如小林丸之类开发的。
接着在目标卫星平台的一系列高保真模拟器(猜测:这个应该就是卫星数字孪生,然后这个流程本身也是技术栈的自动化流水线上跑的)上测试成功后,就可以通过作战验收测试,自动化部署到星上了。

上面的程序员,用devsecops平台开发好任务软件后,通过CI/CD持续集成持续交付的自动化流水线,部署到基础的硬件验证平台上跑做冒烟测试,没问题就到卫星的数字孪生验证平台上跑。卫星数字孪生上跑了没问题,就可以数字签名后发到地面站任务控制中心,由任务控制中心发送到卫星上。


作战人员在测试和作战仿真的每个阶段都要参与,从而在新的作战能力正式部署之前,就获得所有必要的技能(意思和陆军的IVAS差不多,训练仿真作战一体化的理念)。这样子就可以并行工程,大大提高效率了。


T+6到28天 持久响应部署到位


       



此时,距离发现威胁不超过一周到一个月,这段时间要完成对敌方太空威胁的长期响应。
作为长期投入,工程界使用联邦模型评估对现有技术基线的影响,以及对整个太空军的所有作战能力的开发活动的需求、费用、计划和风险的连锁反应。
如果有关键需求,项目合同机关人员可以灵活提供临时的采办授权给多个厂商。


作战场景总结:

完全数字成熟的太空军,可以在一个月之内,完成从最初的威胁识别到短期的临时解决方案和更可靠的长期反制措施。紧急的敌方威胁消除了,可持续的解决方案正在进行,甚至可以做到敌方的作战能力还没有完全部署,就已经让这一威胁过时了。
最终,保障了美军太空军的太空优势、太空霸权和太空威慑力,实现了美太空军“Semper Supra“(一直在上面)的新口号。


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