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谈“马赛克战”的优势与短板

 道2和 2022-10-13 发布于河北
菲德/文

知远战略与防务研究所

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“马赛克战”是2017年DARPA提出的新作战概念,是在智能化条件下的新发展。该作战概念利用人工智能/自主系统,利用动态、协调和具有高度自适应的可组合力量,用类似搭积木的方式,将低成本、低复杂度的系统以多种方式链接在一起,建立一个类似“马赛克”拼图的作战体系。即使这个体系中某个部分、或者部分组合被敌方摧毁时,仍能适应战场环境继续作战。1也就是说损失一个或是几个小色块,整体拼图看上去依然完整。
“马赛克战”的概念并非凭空产生,而是对“网络中心战”“全频谱作战”“目标中心战”“多域战”等概念的继续发展,体现了美军对于新的作战概念不断探索以及认识与实践基础上的不断深入。2兰德公司报告《分布式杀伤链:从免疫系统和海军获得的“马赛克战”观点》(编者注:知远数据库用户可在库内查找该文,资料标准号KFDR2021063)中认为,网络中心战的最初目标与“马赛克战”所涉及的无处不在的通信、协调和自适应杀伤链(网)等目标紧密相关。

提出“马赛克战”概念的动因

现代作战体系节点高度集中,易遭受对手毁伤。高价值目标难以承受消耗,例如F-22、B-2和福特级航空母舰。一是成本高,一旦损失代价巨大;二是数量少,高价值平台的损失对于战斗力影响巨大;三是功能集中,例如F-22战斗机同时具备探测、杀伤、评估等多种功能。诸如“多域战”“分布式海上作战”和“远征前进基地作战”,依然需要通过消耗来取得胜利。所以,近期美国国防部预算仍集中在多功能大型平台上,这类平台既没有足够数量,也没有决策辅助工具来实施分布式作战行动,而恰好分布式作战是美军上述作战概念中的一个核心要求。
高端武器平台用于低价值目标,效费比低,维护保养代价大。美国在主要精力放在大国竞争对手身上的同时,还需同时关注恐怖组织、极端组织等。高端平台打击低价值目标,会加快装备寿命的消耗,而F-22这类装备从研发、采购到形成完整战力需要几十年时间,过快地消耗会造成战力缺失。对美军国防预算支出项目进行分析可以发现,用于维持的经费比例(使用和维护)直线上升,部分原因是装备了更多的先进集成作战系统。更换作战系统和平台的成本比以往更高,维修也更为复杂。例如,一艘多功能核动力航母的大修需要耗资数亿美元,并且持续数年时间。
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受制于有限的军费,无法大量采购高端武器平台。即便是美军,其军事开支也是有限的,在采购福特级航母、B-2飞机时数量有限,不能提供大国竞争所需要的能力。但是愈加紧迫的大国竞争要求必须做出改变。根据预测,未来10年的时间里,随着对手挑战的不断加剧,需要美国的平台和系统具备比现在更为强大的能力,从而导致成本进一步上升。大国竞争说到底是高技术竞争,为此需要招募更多的高技术人才,这会进一步增加人员的工资成本,在当前就业竞争激烈,符合服役条件人员越来越少的情况下很难做到。
高端武器平台开发时间过长,无法适应对手快速迭代需要。以美军现在主力战机F-22为例,从提出概念到最后装备总共花费30年,而苏制/俄制的防空系统在同一时间段已经发展了六代。另外,随着人类向智能化时代迈进,技术快速发展,装备过长的开发时间,存在问世即落伍的问题,而实用功能单一、结构简单的平台,可随着技术实现快速更新。例如,民用无人机可在几个月内实现更新换代,上面使用的算法甚至可在几天内更新,使用民用技术的战术无人机侦察机也可做到这一点。
大国竞争的高对抗条件下,通信将被迫降级。“马赛克战”着眼于大国对抗,必然会面临极端复杂的电磁环境,在低烈度冲突中习惯使用的通信可能会面临中断。这种情况下,“马赛克战”中的无人自主模块就会显得非常重要。3“马赛克战前身”——“网络中心战”依靠的是全域感知和随时进行沟通的能力,如果在高对抗环境中出现通信降级,那么集中决策的方式既不可能也不可取。例如,携带空对地导弹的无人机在失去同指挥中心通信的情况下,依靠实现写入的信息和无人智能系统的指挥,可继续寻找目标并进行攻击。
基于消耗的作战概念和部队设计不适用于大国间的长期竞争。美国认为,大国之间的竞争将会长期存在,竞争者将在灰色地带使用混合手段来达到目标,但不一定可以快速改变现状或是战胜对手。用于打高强度消耗战的部队维持成本过高,不适用于大国间的长期竞争,例如携带大量舰载机、需要大量舰只护航的航母打击群。消耗战意味着大国间的冲突会立即上升为高烈度冲突。但是,美国的大国竞争对手愈发经常使用灰色地带战术,以小规模行动和信息战为依托,在一个较长时间段内逐步达成目标。如果竞争中面临巨大困难,对手会暂停行动或是直接退出,以免遭受巨大损失。对手的这种行动,目的正是抵消美国及其盟友在常规可消耗力量方面的优势。从长远来看,维持一支以消耗战为目的的部队成本很高,即便是如此有时也无法阻止美国的战略竞争对手达成目标。
“马赛克战”的主要优势
“马赛克战”追求在不重新开发系统的情况,将高性能多功能平台同简单系统结合,以降低系统的脆弱性。当前,美军武器系统主要由一些高端多功能平台组成,特点是可形成完整的杀伤链,拥有自身的传感器、指挥控制系统、武器或电子战能力等。这种配置灵活性较差,可提供的选择少,行动易被对方预测,如遭杀伤会造成巨大损失。例如,“福特”级航母编队在执行对地攻击时,目标大易被对方侦测,在同具备强大A2/AD能力的对手作战时易遭杀伤,这种大型平台的损失可迅速让战斗力降级。如部署大量装载有防区外攻击导弹的无人舰艇和无人机,采用大面积分布式部署以取代编队集中式部署,则可在降低脆弱性的同时让敌无法弄清己方真正作战目的。地面作战时,根据最近几场局部战争经验,坦克这种具有“侦打评”的多功能高价值平台极易遭受杀伤,如将中小型无人地面车辆取代坦克这种地面大型平台,将作战功能进行分解,用不同的无人机平台分别承担情报、监视、打击和评估功能。这种配置在一种无人机平台遭到杀伤的情况下,由于较低的造价可进行替换,因此损失较小,也可以提高完成任务的概率。采用分散部署的作战单元并不是要完全取代传统部队,只是要减少采购不适应未来高强度对抗的平台,加大引进轻便灵活、功能较少、可快速实现升级迭代的单元。

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使用廉价、灵活、功能单一的平台同现有高性能平台配合使用,可采用系统集成的方式增强平台功能。以担负制空作战任务的战斗机为例,可采用几架携带不同载荷的无人机配合行动,采用“有人+无人”模式:几架无人机配合有人战斗机,一架无人机携带空空导弹,一架携带电子战装备,一架携带干扰诱骗设备,有人战斗机则充当“指挥员”,在提高自身生存能力的同时,这一系统较单一的有人战斗机作战能力得到大幅度提升。可大量采购廉价且功能单一的平台,以高对抗条件下,使用坦克摧毁敌方前沿坚固目标为例,单辆坦克只能构成单一杀伤链,功能(侦察、打击、评估等)高度集中,在某一功能遭破坏情况下,任务即宣告失败。另外,如前文所述,功能集中的大型平台除造价高外,高对抗下生存能力也较差。以采购坦克大致相当价格采购无人平台,分别携带侦察、打击等功能载荷,由于是价格较低的消耗品,可采用冗余配置的方式,将单一杀伤链扩充为较为简单的杀伤网,如某一平台遭破坏,其他相同功能平台则可快速补位,不影响继续执行任务。另外,单一功能平台目标小,遭敌侦获概率低,生存能力也较大型平台强。
采用分布式部署,具有高度互操作性的部队,可快速组合、重组和部署。目前,美军主要由有人驾驶多功能平台和部队组成,例如飞机、舰艇和编队。其中大多为具备独立作战能力的整体平台,拥有传感器、指挥控制系统、杀伤装备、防御装备和电子战系统等,“马赛克战”要求对现状做出改变,打造可分散部署、灵活机动、快速组合的美军。这种类型的部队可以给美军带来以下优势:模块化结构让指挥官可根据任务需要配置,更为精确地调整分散部署部队,以适应各种不同类型任务的需要,增强用兵弹性,效率更高。可快速组合、具备高度互操作性特点,能组合出乎对手意料的力量,增加用兵的突然性。更易引入新技术和新战术,功能单一的马赛克力量元素不需要进行较大修改就能融入新能力。例如,使用大型多功能平台部队换装时,需要适应装备、修改战术、调整编制,为此需要耗费大量的时间和物资成本,才能逐步形成战斗力。而采用单一平台的部队,则可较为快速形成战力。以一支“有人+无人”分散部署的小型空中编队为例,部队有人载机不用换装,飞行员也不用改装,只需将更新后的无人机接入即可形成全新作战能力。
功能单一型部队可为指挥员提供更多选择,让其具备更强适应能力。传统部队对指挥员要求高,且因专业性强,不同指挥员之间代替可能性较小。各种类型战争中,指挥员都是敌方重点攻击目标,一线指挥员战损率较高,由于现代技术的发展,导致中高级指挥员也出现较高的战损率,这一点可以从俄乌冲突中较为直观地看出来。从现有战斗经验来看,战术层级不断增加的无人装备和信号管理平台,让基层指挥员不堪重负。从现实情况看,大多数指挥员并没有丰富的通信指挥和频谱管理经验,仅能关注连通程度、信号强度和电磁泄漏问题。为解决这一棘手问题需要满足以下两个方面:一是提高指挥员生存能力,二是让不同类型指挥员之间具备“互操作性”,三是引入智能系统,简化通信指挥和频谱管理。传统部队编队作战时,各种力量要素集合在一起,例如一支营级规模的装甲部队,侦察、火力、防空、保障等诸多要素高度集成,一般采用集中部署共同行动的方式,一线指挥员经常需要随队行动,这是导致战损的主要原因之一,而在指挥功能单一的分散部署部队时,指挥员可位于较为安全的位置,降低被击杀概率。另外,部队规模的缩减,也有利于降低暴露症候。由于高度的专业性,不同指挥员在前线不经过较长时间的熟悉,往往无法直接指挥另外一支部队。例如,步兵连指挥员根本无法直接指挥防空连,一旦前线出现战损,就意味着失去指挥控制,甚至是失去战斗力。“马赛克战”的兵力设计中,部队之间具有高度的联合性和互操作性,其他指挥员可立即接管指挥,单一的损失不至于让战场出现崩溃。

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“马赛克战”要求加速OODA环和闭合杀伤链速度。军事行动的重点应该是破坏敌人的判断能力,以延迟并最终瓦解敌人的决策环。由约翰·博伊德提出的“观察-判断-决定-行动”(OODA)环在传统模式的部队中运行较慢,需要按照一定的顺序执行,整体呈现线性特征。如今,随着大量传感器、网络、数据的运用,OODA已经不再是线性的,例如携带“空对地”导弹的查打一体无人机,可大大加快OODA环。“马赛克战”中功能分解后的模块,可以让指挥控制和态势观察更加接近战斗区,以实现更快决策、更快打击、更快评估,大幅度提高行动的速度和准确性。“马赛克战”使得OODA环节中的各个节点可以互换、互操作和兼容。从中我们可以发现,“马赛克战”并未建立新的侦察信息链路,而是提出了一种网络架构,即便是在某些单元遭受损失的情况下,由于不存在关键节点、关键平台,所以不会导致杀伤链失效和任务失败。即便是与上级和友邻失去联系的情况下,这种分布式和前沿实现OODA的方式,也可确保继续执行任务。
“马赛克战”依托人工智能/自主系统,推动美军从“网络中心战”向“决策中心战”转变。美军当前的部队设计,需要通过消灭大量的敌人来获取胜利,这体现的是一种以消耗为主的战争观。自反恐战争开始以来,美军作战行动强调的是击毙或抓获更多的武装分子,而不是有效吓阻大国进攻。面对具备近似对等实力,拥有强大核武库大国的竞争,如坚持以“消耗”为主的战争观,明显已经无法满足需求。“马赛克战”这一新的作战概念,强调比对手更快更好地做出决策,而不是打消耗战。当前,广受重视的人工智能/自主系统,可用于加快决策甚至是自行做出决策,因此可以作为“决策中心战”的基础。例如,自主系统可以让部队更加分散去部署,重组能力更强,可预测性更低,能让敌陷入决策困境。人工智能工具可辅助指挥员,大大提高决策速度。
“决策中心战”目的是让美军更快、更优决策,同时影响敌方决策的速度和质量,从而获取决策优势。“决策中心战”同以前的概念存在重大区别,以往聚焦于提高决策能力。“决策中心战”的前身“网络中心战”,要求指挥员具有可无障碍使用的全域态势感知能力,可随时同所指挥的部队进行沟通,这些在低烈度冲突中难度并不大。然而,美军未来面临的是大国对抗的高竞争环境,以全域感知、随时通联为基础的集中决策方式必然会面临极大困难。敌方不断增强的电子战和反情报能力,会极大限制美军指挥员的态势感知和指挥控制能力。
可以看出,“网络中心战”强调的是透明和控制,“决策中心战”更加注重战争迷雾的使用。根据美军描述,“决策中心战”采用分布式编队、动态组合和重组来提高美军适应、生存能力,采用减少电磁辐射和反情报手段,增大美军行动复杂性,削弱敌方决策能力。从以上描述可看出,“决策中心战”最大挑战是分散部署和隐蔽企图,同时还要保障快速做出有效决策,人工智能/自主系统的使用刚好可解决以上问题。“马赛克战”这一新型作战概念,特别强调对新技术的使用,如果美军仍然将人工智能/自主系统视为一种工具,只用于改进当前的作战方法,那么美军就无法获得最大收益。
“马赛克战”将单一可预测杀伤链变为全程动态杀伤网,增加打击效果和被预测难度。现有的杀伤链以人为中心,采用集中控制的模式。“马赛克战”系统中通过分散部署、功能分解的方法,将杀伤链扩充为杀伤网,以“人+人工智能”为中心。以榴弹炮打击前沿敌方有生力量集群为例,如采用传统的杀伤链模式,则需要先侦察目标具体位置,从近几场局部战争看,当前炮兵一般使用无人机来侦测目标;获取目标具体坐标后将其传回指挥所,指挥员向炮班下达攻击命令。在“马赛克战”系统中,如无人机发现目标,则会将目标数据共享,人工智能根据战场态势选择行动方案供指挥员参考,由其挑选杀伤效果最好、效费比最高的方式实施攻击。如敌有生力量集群为排级编队且只是在战场短暂停留,因以人为中心杀伤链流程耗时长,使用远程榴弹炮攻击这类时敏目标存在效费比差和无法击中的问题。而在“马赛克战”系统的杀伤网中,数据共享后指挥员可立即选择最优攻击方案,如交战区存在其他更为合适的火力,如查打一体无人机和距离最近迫击炮分队,则可以立即攻击以获取最佳效果。

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当前“马赛克战”的主要短板

作为面向未来、着眼大国竞争、谋求非对称优势的新型战争作战概念,“马赛克战”处于不断演变和升级过程中,由于严重依赖所谓的“颠覆性创新技术”,当前面临不少亟待解决的问题。

分布在广阔地域的大量无人平台对于网络过于依赖,存在被切断风险。“马赛克战”强调分散部署、动态组合,同时需要使用大量功能单一的小型平台,这必然造成系统各个平台、要素之间,同友邻、上级间通信量剧增。高对抗环境下,是否能建立大容量的可靠通信线路存疑。从概念本身的描述中,为解决通信问题拟采用指挥节点分散前移、使用人工智能自主决策等方法,以降低通信量,同时在存在通信困难时,可继续执行任务,但目前实际效果有待观察。
当前人工智能/自主系统的发展水平降低,难以完全支撑“马赛克战”。4作为关键的支撑技术,人工智能仍然处于发展初期,在作战数据判断、方案优化和自主决策方面存在较大困难。面对激烈情报对抗中的隐真示假、以假充真、有意引导,人工智能很难判断。例如战场上敌方设置的坦克模型,因各种特征同真目标基本相同,人工智能就难以鉴别,必须要有经验丰富的情报分析人员介入;在进行方案优化时,必须有一套非常完善的算法支撑,而当前做到这一点并不现实;自主决策方面除了技术方面存在的瓶颈之外,还存在伦理上的巨大风险。目前,各国军队都没有将开火权完全交给机器,有的国家甚至已经在讨论立法禁止。当前,美军为解决人工智能发展问题组织了“项目融合”年度演习,以进行试验和验证,需要持续跟踪。
后勤保障要求高,需要全新模式进行配套。当前,美军旅级战斗队自持独立作战能力为7昼夜,与之配套的有完整的后勤单元随队行动,且单个大型平台的自持力也较强。而在“马赛克战”中,要求使用大量续航能力简短的平台和车辆,并且采用分散式部署的方式将它们置于整个战区,那么必然会面临为它们提供燃料、弹药和维护保养的问题,要采用新的保障模式,涉及到分散预置预储、保养加注频次高、运输投送距离等很多现实问题。预计将使用更多一次性、可回收利用或具备自主补给能力的平台来解决上述问题。同时可依托新技术就地取材,原地补给油料、电力等。
“马赛克战”不适用所有任务场景,效益随规模增大而递减。美军认为分布式部队的部署会是一个渐进式过程,原因是先进技术和模式需要时间打磨不断提高成熟度。现有的大型编队和平台在低烈度对抗中非常有效,盟友非常熟悉,诸如恐怖份子在内的对手非常忌惮,因此仍然要保留。在警察行动和反叛乱中,大型编队和平台更为合适,例如对某重要水域的护航。另外,随着重组后马赛克体量的不断增加,原有的分散灵活、动态演进的优势将会被部分抵消,需要进一步改进。5

为谋求不对称优势,美军在推出新的作战概念方面一直不遗余力。从俄乌战场态势看,为对抗俄军,北约支持下乌军的某些战法打法正隐现“马赛克战”的雏形。因此,直面大国高烈度竞争环境的“马赛克战”这一新型作战概念,是美国下好“先手棋”的尝试,虽然目前不尽完善,但值得高度关注。


【1】王慧倩:《DARPA“马赛克战”2021-2022发展研究》,电科防务,2022年5月21日。

【2】孙振武、宋蓓蓓:《对“马赛克战”的再认识》,军事文摘,2022年第6期。

【3】陈士涛、孙鹏、李大喜编著:《新型作战概念剖析》,西安电子科技大学出版社,2019年版,第133页。

【4】马晓晨:《美国防高级研究计划局“马赛克战”概念分析》,蓝海星智库,2022年5月15日。

【5】马晓晨:《美国防高级研究计划局“马赛克战”概念分析》,蓝海星智库,2022年5月15日

(平台编辑:黄潇潇)

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