基于馬賽克戰的國防科技發展需求分析

胡彥文 曹夢楠

馬賽克戰最早于2017 年由美國防高級研究計劃局（DAPPA）提出，旨在借鑒“馬賽克”拼圖簡單、可快速拼接等特點，將“發現、鎖定、瞄準、交戰和評估”殺傷鏈的各作戰單元，分布在各作戰域的有人和無人平臺上，從而構建可動態組合、交互操作、跨域協同、自主適應的裝備技術體系。

作戰概念牽引國防科技發展已成為重要趨勢

作戰概念對美軍國防科技發展的影響日益提升。作戰概念是美軍對未來8～20年作戰行動的構想式描述和探索，是作戰條令的預演和探索，也是對未來戰爭的超前設計和能力建設的超前謀劃，遵循嚴格的開發、實驗、評估和審批流程。近年來，美軍日益重視作戰概念開發對戰爭設計、能力建設以及科技發展的牽引作用，共提出90多項作戰概念。總的來看，美軍重視作戰概念開發，目的就是加快科技發展與運用，對對手造成技術突襲和戰法突襲。

基于作戰概念的國防科技牽引模式。美軍建立了“作戰概念-能力需求-技術發展-裝備研制”的完整映射體系。在作戰概念的指導下，美軍提出能力需求，進而以技術研發項目形式發展裝備技術。美軍為了更好地推進作戰概念對裝備體系的牽引，充分利用聯合作戰概念打破軍種壁壘，探索建立聯合裝備建設與技術發展機制。

美國防高級研究計劃局提出馬賽克戰概念

馬賽克戰的背景與動因

在大國競爭日趨激烈的背景下，美軍認為利用傳統的技術研發路徑獲得領先對手一代甚至一代以上的武器裝備難以為繼，在成本上和技術上都難以實現，為了應對高端對手和高端戰爭，不得不選擇另一種路徑，而馬賽克戰正是對現有作戰體系進行重塑的一次嘗試。

破解當前作戰能力發展瓶頸的探索性嘗試。美軍認為，當前其作戰能力發展面臨若干困境：一是高科技武器裝備競爭優勢降低。二是武器裝備開發周期長。三是現有軍事系統單一且依賴性強。

人工智能技術的快速發展為實現馬賽克戰提供重要支撐。當前，以人工智能技術為核心，以腦科學、大數據、先進計算、微納米、新材料等為支撐的新興技術群蓬勃發展，馬賽克戰就是美軍作戰和裝備體系向智能化演進過程中提出的作戰概念，以人工智能為核心的關鍵技術將為其提供重要支撐。

現代軍事史上的創新

繼空海一體戰后，籌備高端戰爭、形成對對手非對稱優勢的嘗試。馬賽克戰是美軍積極設計未來戰爭的主動作為，是謀求新的戰爭手段和作戰能力的探索，也是美軍重新確定主要對手后力圖對形成新的不對稱優勢的積極嘗試，其戰略目的和意圖與十年前的空海一體戰是一致的。馬賽克戰試圖通過技術發展模式的調整轉型應對主要對手，將裝備由相互依賴向高度融合轉變，實現多域協同或跨域協同作戰，贏得對主要對手的戰場優勢。

基于馬賽克戰的能力需求與關鍵技術清單

馬賽克戰作戰概念可能重塑美軍的裝備和作戰能力。馬賽克戰強調美軍要利用先進網絡能力、人工智能處理、計算和聯網技術的最新進展，實現從“殺傷鏈”向“殺傷網”的轉變，并能根據作戰任務需要進行動態重組。這種兵力設計概念旨在滿足未來戰略環境需求，解決現有兵力不足的問題，有助于降低美軍的脆弱性、加速采辦近程、變革美軍的作戰能力。從作戰方面看，戰場指揮官將能夠根據任務需要，借助自動化、智能化的戰場資源管理、任務規劃和執行工具，快速規劃和構建相應的作戰體系；從裝備發展方面看，可能使美軍擯棄傳統的以單一、多功能、大型、昂貴平臺為主的裝備發展模式，轉向“小、快、靈”裝備靈活組合的裝備體系發展模式。

體系架構技術馬賽克戰作戰體系架構要求各作戰平臺依托易于擴展和快速升級的小型系統和接口，按需集成和擴展能力，平臺間可動態組合、密切協作。其關鍵技術包括：開放式體系架構設計、異構系統集成、開放計算環境等。典型技術項目包括：

“系統之系統集成技術與試驗”（SoSITE）項目。DARPA于2015年啟動該項目，聚焦于發展“分布式空戰”的概念、架構和技術集成工具，提高裝備使用效率，完善裝備體系建設，實現快速地把低成本新技術和航空系統集成進現有空戰系統中，從而降低研發成本和周期，并使美軍運用新技術的能力遠快于競爭對手。SoSITE項目需解決的關鍵技術包括3項。一是架構復雜性管控技術。架構實現過于復雜，難以在作戰中可靠工作。二是安全可靠通信技術。架構過于依賴脆弱的通信鏈路。三是異構平臺互連技術。使不同平臺、子系統可靠兼容，并具備抗擊網絡攻擊的能力。

“復雜自適應系統組合與設計環境”（CASCADE）項目。DARPA于2015年啟動該項目，探索和創新可以深入理解系統組件交互行為的數學方法，提供獨特的系統行為視角，從根本上改變系統設計，以實現對動態、突發環境的實時彈性響應。CASCADE項目需解決的關鍵技術包括：一是基礎數學技術。運用如代數拓撲與幾何、層論、多面體、三角剖分與群代數等數學技術，使框架具備可組合性。二是復雜系統抽象技術。描述系統結構、行為、約束及事件。三是體系建模技術。建模并設計自適應系統。

美F-22戰機開發與俄六代防空體系的比較

作戰管理和任務規劃技術馬賽克戰要求實現通信阻斷或降級環境下，作戰單元的靈活管理和任務分配，對作戰任務自主規劃提出更高要求。其關鍵技術包括：多域指揮控制技術、作戰管理控制算法、分布式自適應規劃和控制、分布式態勢感知等技術。典型技術項目包括：

“分布式作戰管理”（DBM）項目。DARPA于2014年啟動“分布式作戰管理”項目，計劃開發適當的自動化決策輔助工具，即將決策輔助工具集成到每架飛機機載系統中，以提供分布式自適應規劃、控制以及情景理解，實現幫助相關人員保持態勢感知、推薦任務、指定詳細戰斗計劃、控制作戰等目標。DBM項目需解決的關鍵技術包括：一是數據融合技術，實現數據處理系統各單元之間的連通性；二是人機交互技術，使人員快速了解形勢并管理殺傷鏈，為決策輔助和自動化提供接口；三是態勢理解技術，對態勢進行分析和判斷，輔助自動決策。

“空戰演進”（ACE）項目。2019年6月5日，美國防高級研究計劃局（DARPA）戰略技術辦公室啟動“空戰演進”（ACE）項目。“空戰演進”項目有望使人類角色從單一作戰人員轉變為系統任務指揮官，直接支持“馬賽克戰”。ACE項目重點關注的關鍵技術包括：一是自主空戰機動算法。提高人工智能技術在自主空戰機動應用中應用于個人和團隊戰術行為的狀態。二是建模與仿真技術。開發包含實時、虛擬和建設性組件的M&S框架，以支持視距范圍內機動自主作戰能力的開發和評估。三是自主動態規劃技術。發展自主能力，作為對手力量，支持評估由演示驗證者在ACE項目的每個階段開發的自主解決方案。四是體系集成技術。將算法與人機界面和信任評估基礎設施集成；將算法與演示驗證者裝備和操作的全尺寸飛機集成。

通信組網技術馬賽克戰要求實現分布在各作戰域的作戰單元互聯互通互操作，網絡管理能夠適應不斷變化的作戰環境，并能夠在強對抗環境中保持信息聯通。其關鍵技術包括：自適應網絡管理、異構網絡組網、跨域大容量移動通信等技術。典型技術項目包括：

“對抗環境通信”（C2E）項目。DARPA于2014年提出C2E項目，期望開發和部署自適應通信系統。該系統具有3個優勢：一是在該系統下，靈活的模塊化硬件可以在不進行大量修改系統的前提下，實現功能刷新并應對來自對手的威脅；二是系統開發的模型利用可重復使用的波形處理元素和形式化方法，可實現跨多個硬件平臺的快速開發；三是C2E網絡強大的包容性，允許作戰空間中無線電類型的多樣性和重復性，為作戰部隊提供了可靠、網絡化、可擴展的信息分發支持。C2E項目需解決的關鍵技術有3項：一是異構組網技術。實現當前不同網絡系統平臺間兼容性，提升機載系統組網能力，創建兼容網絡系統架構。二是先進通信技術（抗干擾、低時延、低截獲率、低檢測率、和高速率）。提升數據傳輸速率，提高通信系統抗干擾能力、降低可探測性和減少延遲。三是開放式體系架構技術。能夠不斷吸收新技術到現有通信體系架構中。

“面向任務的動態自適應網絡”（DyNAMO）項目。2015年10月，美國防高級研究計劃局戰略技術辦公室啟動“任務優化動態適應網絡”（DyNAMO）項目。DyNAMO項目旨在開發新型技術，使獨立設計的網絡能夠互操作，并使網絡能在動態射頻環境下根據任務需求實時調整。DyNAMO項目需解決的關鍵技術包括：一是網絡動態自適應技術，保證所有類型航空平臺在面對對手主動電子干擾時，在一定的安全等級下進行即時高速通信；二是跨網絡互操作技術，定義一個框架，該框架允許集成未來的網絡技術，同時保持與遺留網絡的互操作性。

武器和平臺技術馬賽克戰要求發展大量低成本、模塊化、功能單一的無人平臺，以實現智能化協同作戰。其關鍵技術包括：人機交互、通信受限環境下自主協同、平臺回收等技術。典型技術項目包括：

“小精靈”（Gremlins）項目。DARPA于2015年啟動“小精靈”項目，旨在開發和驗證可遠距離大量投送的小型、低成本、可復用無人系統，以及空中發射和回收系統技術，目標是使美軍可以利用轟炸機、運輸機、戰斗機和其他固定翼平臺等母機，在防區外快速發射無人機集群，待其進入對抗空域完成情報監視偵察、戰術打擊、近距空中支援等任務后，再由母機回收并帶回駐地進行“翻新”，以備再戰。“小精靈”項目的關鍵技術包括3個方面：一是利用模塊化開放架構達成不同能力的兼容；二是借鑒自主空中加油技術解決無人機回收難題；三是結合協同自主技術賦能蜂群智能化行動。

“黑杰克”項目。2018 年4月19日，美國防高級研究計劃局（DARPA）戰術技術辦公室啟動“黑杰克”（Blackjack）項目。“黑杰克”項目將商業航天低成本思想引入軍用衛星星座，打造可支持指揮控制、情報監視偵察等需求的多功能衛星星座。“黑杰克”項目的關鍵技術包括：天基物聯網技術、低成本小尺寸低功率生產技術、彈性通信網絡構建技術、信道加密技術、衛星回收技術。

基于人工智能的指揮控制與通信示意圖

馬賽克戰的影響分析

馬賽克戰作戰概念旨在提高海上、地面、空中、太空、網絡空間等各個領域現有軍事能力的效能，未來采辦項目將快速、持續采購馬賽克式組件，而不是花費數年甚至數十年時間建造龐大的體系，有望改變美軍關于設計和采辦未來系統的模式，對裝備體系、作戰體系、作戰效能、作戰彈性和采辦管理產生深遠影響。

馬賽克戰可能的兵力結構

可在近期不依靠研發新裝備構建裝備體系。在馬賽克戰作戰概念下，指揮官使用智能化人機控制界面，借助先進指揮控制和互操作技術，針對所需作戰能力，僅靠現有裝備或實際作戰中可用的裝備，利用裝備的自主式組合，形成所需的體系作戰能力。美軍近期在不采辦新裝備的情況下發展馬賽克戰，大大降低了新型裝備體系構建的成本和難度，加快裝備、能力開發和部署速度。

構建全球互操作的作戰體系。馬賽克戰將發展顛覆性通信、網絡和軟件集成技術，實現作戰體系的自主構建。一是各種具有不同物理層協議的異構網絡實現跨陸、海、空、天等物理域的全球互操作，在沒有通用數據標準的系統間傳遞信息；二是實現去中心化的“馬賽克后勤”保障，提升保障的靈活性、生存性和適應性；三是通過發展自主化、智能化的戰場資源管理、任務規劃與執行技術，降低作戰人員對于馬賽克戰工具的訓練培訓需求，最大程度減少指揮官對底層裝備具體性能和操作知識的需求。

作戰效能將產生質的提升。首先在耗時上，作戰周期的每個階段耗時都降低了一個時間單位。其次是提升了作戰靈活性，從常規的武力交戰到模糊的“灰色地帶”沖突，馬賽克戰形成的“效果網”可實現各種靈活應用——從偏遠沙漠的動能交戰，到復雜城市環境的小規模打擊，或者對抗快速傳播不實信息、威脅友軍及戰略目標的信息戰。

增強部隊作戰彈性和生存能力。在單一系統戰略下，重要數據鏈及其節點容易成為受攻擊的目標，影響系統效能。而在馬賽克戰概念指導下，通過對系統的分解，沒有單一故障點或重要數據鏈，也沒有通用的標準，因此沒有吸引對手注意力的單一漏洞，大大增強了系統彈性。任何一個部分的損失都只會限于局部，不會導致系統崩潰。與此同時，作戰單位的分散性增加潛在的攻擊路徑，使對手難以集中應對。

結語

馬賽克戰作戰概念將加快采辦速度，從技術層面倒逼采辦管理改革，其兵力設計將轉向采辦可模塊化組合的分布式要素，可減少相關集成挑戰、測試需求等，加快裝備技術研發速度。這有望改變美軍采辦未來系統的思維方式，未來采辦項目將快速、持續采購馬賽克式組件，而不是花費數年甚至數十年時間建造龐大的單一復雜系統，大大降低了新型裝備體系構建的成本和難度。