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AFRL详细介绍AI使能的联合网络攻击

 小飞侠cawdbof0 2023-04-08 发布于北京

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来源:AerospaceDefense
作者:James.W
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第5代战斗机将在飞行中从驾驶舱控制小群无人机。

作者:WarriorMaven  网站Kris Osborn

如果一颗卫星检测到太平洋某处偏远岛屿上的一座小山后面有某种敌人的活动,并且能够迅速将威胁数据传输到范围内的空军无人机以“摧毁”目标,那会怎样呢?与此同时,无人机几乎同时向就位的海军两栖攻击舰和驱逐舰发送威胁坐标、图像甚至敌人移动的实时视频,以采取行动。然后,还可以将目标细节和情报发送到舰载第5代隐身战机,例如海军陆战队的F-35B,它们既可以在敌方阵地进行额外的监视,也可以发射武器。与此同时,海军陆战队立即发动两栖攻击,运送陆战队、武器和装甲车前往该岛。随着水面舰艇接近该岛,海军陆战队和装甲车上岸,空中和水面平台不断向前进的地面部队发送实时目标细节和与军团攻击具有关键作战相关性的情报。

如果不需要通过各种地面中心、指挥和控制站以及广泛的决策过程,所有这些数据共享都是安全的,能够在其他不同的传输层格式之间转换并在几秒钟内发生,那会怎么样 ?由多域数据共享网络加强的攻击战斗机和前进军地面部队将能够实时了解不断变化的敌人移动、武器定位和战术机动,以优化攻击的时间、方法和位置。

这种实时场景变得越来越现实了,攻击部队在敌人的决策周期内或比敌人的决策周期更快地行动,增加了快速、成功的第一次打击攻击的可能性,降低了友军的风险,并确保在敌军发动攻击之前几乎立即摧毁他们。这是JADC2计划的前提,JADC2计划是一项跨越多军种的工作,旨在跨多域作战区域将“空-地-海-太空-网络”域无缝地相互连接起来。

从战术上讲,这意味着第5代战斗机将在飞行中从驾驶舱控制小群无人机,将有人无人协同作战引入一个全新的高速作战领域。举个例子,虽然有人无人协同当然在所有军种中都在探索未来的新道路,但空军先拔头筹,现在能够实现第5代隐形战斗机与附近的无人机和无人系统之间的数据共享水平。

空军已经展示了F-35与Valkyrie无人机之间的数据交换,现在正在设计一组新的协同作战飞机(CCA),无人驾驶系统将与第5代和第6代隐形战斗机协同作战。人们能够想象该领域新战术的可能性,因为无人机的前沿作战组可以用ISR覆盖一个区域,测试或攻击敌方防空系统,甚至在人类指挥下发射武器。这就引出了一个关键问题,即在JADC2和联合多域互操作性方面(joint, multi-domain interoperability),这种突破性技术将走向何方?

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AFRL的综合能力局负责人Chris Ristich在接受WarriorMaven采访时表示,这种战斗机到无人机的有人无人协同,涉及情报传输和视频共享只是“ABMS高级战斗管理系统更大图景的一部分。”空军的ABMS为JADC2做出贡献并提供支持,正如Ristich所描述的那样,“建立这种架构,这实际上是一种网络架构,与如何将它们整合在一起以进行作战行动有关。你在那个例子中看到的有人无人协同部分只是我们面临的挑战的一部分。”

正如Ristich指出的那样,有人与无人之间的连接,例如第5代和第6代隐形战斗机与多架无人机和无人系统之间的预期连接,是将整个部队联网的快速发展和复杂企业的要素之一。ABMS的目的是为五角大楼的多域联合全域指挥与控制(JADC2)联网计划提供信息并为其做出贡献,其目的不仅是将无人机连接到战斗机,而且还将其他武器系统、传感器、飞机和指挥与控制节点联网。

“我们着眼于作为传感平台的分布式无人系统,这些系统将协同工作以优化其传感位置、资源管理以及所有这些,以便能够创建目标质量的通用作战图,并提供给我们的JADC2网络,”Ristich说。国防部的JADC2将陆军、海军和空军的武器、平台、指挥和控制中心以及部队整合到一个安全、无缝的互连作战“节点”网络中,能够在联合作战环境中实时共享时间敏感信息。

与五角大楼的JADC2完全一致的空军ABMS实践是实现“相应速度作战 fight at the speed of relevance”的能力,并大规模截断或缩短传感器与射手的配对,以加快瞄准、威胁识别和攻击。

“延迟绝对是现代战争的关键。我们正试图了解我们可以通过局域网进行哪些类型的活动,而不是在视线之外的远程Mesh网络,”Ristich告诉WarriorMaven。

空军的ABMS几年前首次作为一个概念出现,当时空军正在概念化预期的未来战争环境以及在竞争环境中生存的需要,在这种环境中,对手使用新一代远程精确武器、多频防空系统、空中和地面雷达探测系统和隐身空中平台等。这意味着,例如,固定翼J-STARS飞机等大型非隐形平台可能无法作为高威胁环境中的最佳ISR解决方案,而是需要由更小、更快且在某些情况下的分散网络来补充,通过更隐蔽的互联“节点”跨越更广泛的机动编队。

自然地,正如Ristich所指出的那样,这提出了整个领域的技术甚至战术挑战,因为传输层格式和传入的传感器收集的数据基本上需要以以前不可能的方式进行“翻译”和连接。例如,一个RF信号可能来自一个节点,而无线计算机流来自另一个完全不同的“节点”或传感器,这两组传入数据需要与来自其他节点的更多信息一起进行整合、组织和分析“数据链路”、“传感器”、“射频频率”、“无线计算机传输”和其他传输层技术。为了完成这些所谓的技术“翻译”,许多武器开发商正在开发所谓的“网关”技术,这意味着先进的系统采用“开放”或“适应性”架构设计,以便它们可以集成、组织和传输来自其他不兼容的“传输层”数据源的数据。在许多情况下,这需要能够从根本上适应、合并和“翻译”不同数据格式的通用标准或IP协议。从本质上讲,接口可以使空中无人机能够与大型固定翼飞机、隐形战斗机、其他无人系统和其他节点即时共享信息,这些节点跨越原本不相联的作战域。

Ristich在许多方面解决了这一技术挑战,其中之一是软件可编程无线电和调整波形的能力。“也许这里更广泛的技术领域本质上是射频定义的孔径,射频定义的振幅。使用我们可以改变频率的软件无线电,我们可以改变波形。我们实际上也可以改变系统的功能,它可以从雷达变成通信系统”,Ristich说。

该网络的另一个领域涉及使用安全但灵活的技术“接口”,旨在实现其他不兼容的数据格式和信息流。这似乎正是Ristich所指的,他暗示ABMS互操作性体系(interoperability enterprise)确实远远超出了无人机和战斗机之间的有人无人协同,而是更广泛的多域互联,涉及空间、地面节点、陆地资产、地面移动车辆和范围广泛的地面和空中指挥和控制中心。

“接口对我们来说很关键,对吧?这就是开放系统架构回归的地方。我们正在指定接口控件并记录它们。这就是我们现在主要关注的地方,”Ristich解释道。AFRL的这些工作与旨在开发、改进和最终部署集成的多域网络的类似陆军和海军计划密切协调。例如,陆军的Project Convergence是一系列战争情景实验,这些实验已经展示了一种范式改变能力,可以将传感器到射手的杀伤链从几分钟缩短到几秒钟。

例如,使用名为Firestorm的AI使能的计算机,空中发射的微型无人机能够检测前方威胁物体,在将相关细节发送给Firestorm之前立即将信息传递给更大的无人机和直升机。然后,AI使能的系统对聚合数据进行分析,并从一个充满历史信息、武器和威胁细节的庞大数据库中提取信息,进行近乎即时的传感器与射手“配对”,并将其推荐给人类决策者关于最佳攻击方法的信息。例如,现在可以在几秒钟内将目标和位置细节发送到最适合摧毁敌方目标的装甲地面车辆。由于接口、高速AI计算和安全、实时的多域网络,过去需要20分钟的整个杀伤链现在可以在20秒内完成。

海军的Project Overmatch,其起源可以追溯到多年前海军研究办公室的一项名为Ghost Fleet的工作,这是一项开创性的举措,旨在将无人水面系统与有人指挥和控制节点相互连接起来,以建立一个分布式的、高杀伤力的网络,其中监视和攻击系统相互协调运作。空军也在与海军一起推进一项战略发展规划和实验计划,Ristich称这一努力旨在“构建未来的杀伤链”。

“我们在开发未来杀伤链,而JADC2将成为操作这些杀伤链的层。它将与任何射手、任何武器、任何节点互连互通,基本上,能够共享它并以联合的方式进行瞄准操作,”Ristich说。

自然地,这种技术扩张带来了对调整策略、完善战略思维和探索新作战概念的时间敏感需求。

“我们也一直在与空军部的作战部门合作。如果你看看我们今天在综合能力局的许多不同活动,它们的基础是从一开始就将作战部队、技术专家和采办人员聚集在一起,这样我们就有利益相关者的支持、理解和能力来塑造概念的发展,这包括CONOPS的开发,”Ristich说。

至于这在实施方面可能是什么样子,AFRL的科学家、研究人员和创新者团队正在研究突破性技术如何影响和塑造未来的作战。Ristich解释说,其中大部分是对单个系统的详细检查,以及它们将集成到更广泛的多军种JADC2环境中的特定能力。

“我们正在努力做的是了解投射到战士手中的技术的军事效用。着眼于新兴系统,着眼于颠覆性技术,我们正在进行分析以尝试识别可能对我们造成颠覆性影响的技术。但从系统的整体系统、多领域的角度来看,并通过严谨的分析来看待它,这就是我们面临的挑战。从中出现的技术类型将是更大的自主权、信息操作,能够为我们自己制定行动方案,比我们的对手更快地通知作战人员,”Ristich解释道。

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