优化未来空战：自主性与人机协同动态（万字干货）

现代空军在与同等实力对手的冲突中，缺乏所需的作战能力、杀伤力和生存能力。许多领导者计划采用协同作战飞机（CCA）技术来增强部队实力。大规模部署的CCA系列能够提高作战能力，构建更具抗损耗和弹性的部队结构，为指挥官提供战略预备力量，并支持复杂作战行动。然而，当前CCA的研发重点在于任务本身，而非协同。协同动态将与所有CCA的自主软件相互作用，因此必须从一开始就予以重视。CCA研发应：i) 基于每个成员的优势，优化人-CCA团队的构成；Ⅱ) 纳入操作人员，并为其提供必要的工具，使其能够理解CCA在战场空间中的运作方式；Ⅲ) 确保作战人员能够信任并依赖CCA的自主性；Ⅳ) 确保作战人员在高度动态的作战行动中能够维持对CCA的可靠控制；v) 确保协同工作量对人类而言是可管理的。

关键词：优化未来空战、自主性、人机协同

编译 l 所长007

来源 l 蓝军开源情报（ID：Lanjunqingbao）

转载请联系授权（微信号：Lanjunqingbao2081）

一、引言

大规模部署的协同作战飞机（CCA）系列能够提升空军的作战能力，构建更具抗毁性和韧性的部队结构，为指挥官提供用于突击作战的战略预备力量，并支持能够复杂化敌方防御的复杂行动。尽管该方案潜力巨大，但目前协同作战飞机（CCA）的研发工作主要集中在任务执行层面。（美国空军科学顾问委员会，2022）这种做法存在问题，因为协同作战飞机（CCA）在战斗中的有效性主要取决于其与人类的协同能力，而不仅仅是武器和传感器等硬件。从一开始，就必须将经验丰富的作战人员与熟练的技术人员整合，以人类飞行编队为模型，构建协同动力学。由于协同动力学将与所有其他协同作战飞机 (CCA) 的自主性软件交互，因此必须从一开始就构建协同机制。图1重点展示了在未来潜在的同侪对抗中，空军所需且协同作战飞机 (CCA) 可以提供的关键属性。

表1：未来战争中空军所需的属性 (Penney, 2022b)

二、人机协同

为便于评估，协同作战飞机 (CCA) 是指半自主无人作战飞机，配备有传感器、武器及其他设备的组合，可根据任务需求进行定制。这意味着协同作战飞机 (CCA) 的自主性将需要结合传统的确定性软件和机器学习算法，并且仍然需要人机交互才能执行任务。迄今为止，研发工作主要集中于如何将人类从协同作战飞机 (CCA) 的逻辑和控制系统中移除这一显而易见的问题上（访谈，2022）。

毫无疑问，工程师们在与协同作战飞行器 (CCA) 发展相关的重要基础性挑战方面取得了进展，例如自主飞行控制动力学、飞行安全、战场空间感知、战术决策，以及传感与机动。然而，当前的研究工作在很大程度上缺乏对协同作战飞行器如何与人类进行协同的深入理解。作战人员对于协同作战飞行器应如何与人类交互，以及人类在实际作战中需要哪些信息才能实现有效交互的决策过程参与度不足，甚至缺失。作战人员必须尽早参与协同作战飞行器发展计划，以便塑造这些自主飞行器在战场空间中与人类协同作战的方式。

这种方法并不陌生——理解并充分考虑人与机器之间的交互方式，如今被称为“人因工程”，这是一种以人为本的科学方法，旨在通过优化人机交互来提升人机协同团队的整体效能。例如，早期座舱设计并未充分考虑人类在感知、任务负荷、习惯、认知和其他行为方面的局限性。飞机仪表与控制系统通常针对驾驶舱的有限空间和重量进行优化，而非飞行员的操作性能。这导致了飞行事故和意外事件。随着飞机日益复杂，人因工程成为飞机设计至关重要的组成部分。当今的第五代战机，例如F-35隐形战斗机，展示了人因工程和先进处理技术如何精简任务负荷，使飞行员能够发挥其最擅长的能力：执行高级认知任务，例如决策和战场管理。协同作战飞机旨在与人类作战人员协同工作，然而，在很大程度上，作战人员被排除在协同作战飞机的研发过程之外。应将人因工程作为开发协同作战飞机的首要原则，并有意识地优先考虑。

以下概念是开发协同作战飞机的关键，它们不仅在战场空间中，而且对作战人员都能产生重要的价值。

协同作战飞机旨在与人类作战人员协同工作，然而，在很大程度上，作战人员被排除在协同作战飞机的研发过程之外。应将人因工程作为开发协同作战飞机的首要原则，并有意识地优先考虑。

希瑟·佩妮

2.1明确人类与协同作战飞机的相对优势和劣势，从而构建合理的人机协同作战团队

随着协同作战飞机(CCA)任务包和作战概念的逐步完善，应考虑现代空军现有的任务缺口，以及协同作战飞机(CCA)如何弥补这些缺口。具体而言，协同作战飞机(CCA)应如何构建复杂的系统体系，以增强战场空间的韧性，同时给敌方制造困境？通过精心构建团队，充分利用人类和机器的优势，可以最大限度地发挥其相对作战价值，并降低各自的脆弱性。

2.2制定作战概念、运用概念以及战术、技术与程序，以充分发挥团队优势

尽管作战人员普遍认为，自主协同作战飞机(CCA)队友可以在同等对抗中提供作战优势，但许多人仍然质疑在存在争议的战场空间中，协同作战飞机(CCA)应该执行何种具体任务。例如，人类与协同作战飞机(CCA)的团队属性可以如何帮助对抗敌方威胁，包括其决策过程和作战系统？协同作战飞机(CCA)搭载的人工智能/机器学习系统应如何识别战场空间中敌方的行为模式，以提高对威胁或目标的感知能力？又应如何快速提出备选飞行路线，以提高团队的生存能力？CCA集群能否干扰敌方目标锁定，混淆友方飞机位置，或掩盖友方任务目标？应如何运用CCA来扩展并延缓敌方决策过程，使其陷入“分析瘫痪”而非采取行动？一旦决策者和作战人员理解人-CCA团队各自的属性，他们便可以开始解答这些问题，并规划CCA应如何运作、机动以及与人类协同以达成任务目标。图2展示了此类概念中的一种。

图1：利用CCA获取先敌开火、先敌摧毁的优势（Gunzinger、Stutzriem和Sweetman，2024年）

2.3将协同动态编程融入CCA，以经验证的人-人作战团队互动为模型

2.4通过持续测试与训练，精进实战技能

2.5让作战人员参与CCA的开发，以加深其对CCA代理的理解

2.6开发交互式任务工具，支持持续学习和精通。

2.7开发流程，确保算法完整性和数据安全性

2.8CCA必须与人类共享相同的战场空间感知

2.9理解指令性控制与描述性控制的区别

2.10协同作战飞机（CCA）必须主动、及时地与人员进行沟通，以确保控制权。

2.11优先确保协同工作的弹性连接，并制定“通信中断”应急预案

2.12技术人员必须与作战人员协作，开发直观的用户界面

三、结论

技术人员一直专注于验证自主飞行器的可行性，途径是将任务分解为离散的任务，并展示自主飞行器执行这些任务的能力。在这种模式下，人员被视为偶发的数据输入，类似于其他传感器或数据链，而非真正的伙伴。具备作战效能的协同交互复杂且程度极高。最重要的是，协同还必须考虑人类的性能因素和局限性。这意味着将人为因素整合到协同算法和软件之中。幸运的是，现有的人类编队可以作为成熟且高性能的模型，供技术人员在开发 CCA 协同功能时参考。

以下建议总结了决策者和技术人员为创建有效人-CCA团队应采取的行动： 

3.1优化人-CCA团队的构成。

明确人类和 CCA 的关键相对优势和劣势，以构建合理的人-CCA团队。制定运用概念、战术、技术和程序，以发挥团队优势并弥补其不足。将协同动态编程到 CCA 中，并以经过验证的人与人作战团队互动模式为蓝本。通过持续测试和训练，精通 CCA 协同。

3.2让操作员参与 CCA 开发，并为其提供必要的工具，以便理解 CCA 在战场空间中的表现。

让作战人员参与开发具有可解释性的协同作战飞机（CCA）机器学习用户界面。开发交互式任务规划、任务预演和任务汇报工具，以支持持续学习并掌握协同作战飞机（CCA）的性能和协同作战能力。

3.3确保作战人员可以信赖协同作战飞机（CCA）的自主性。

开发相关流程，供作战人员评估协同作战飞机（CCA）作战的实时完整性、性能和准确性。确保这些流程为作战人员提供关于协同作战飞机（CCA）算法完整性和数据安全性的反馈。

确保协同作战飞机（CCA）的性能兼顾飞行安全，并基于与协同人员相同的战场空间感知。人类僚机应能够监控和评估这种集体的战场空间感知，从而识别出在协同作战飞机（CCA）遇到未经训练的情况时，需要采取行动进行补偿的情形。

3.4确保作战人员在高度动态的作战行动中能够保持对协同作战飞机（CCA）的可靠控制。

开发能够在任务过程中灵活且适时地在不同控制模式之间切换的协同作战单元。确保协同作战飞机（CCA）主动并及时地与人类进行通信，以保证控制。将弹性连接作为协同工作的首要技术重点，并为协同作战飞机制定“通信中断”预案。

3.5确保人类能够胜任协同工作负载。

促进技术人员与作战人员的协作，开发与协同作战飞机之间直观的人机交互界面。将协同作战飞机的指挥控制界面完全整合到作战人员武器系统的作战飞行程序中。

凭借其认知灵活性、适应性、直觉以及其他难以量化的人类特质，人类仍将是至关重要的质量优势。然而，协同作战飞机的潜力远不止于增强人类作战任务。如果协同作战飞机的协同作战概念、软件、界面及其他能力得到正确开发，它们就能成为真正的力量倍增器，其价值将远超数量优势。

第一章 发展太空专家：构建面向新领域军事训练和教育的综合方法3

摘要3

一、训练与教育之辨4

二、训练军事航天操作员7

三、军事太空操作人员教育10

四、建议与结论14

参考文献14

第二章 优化未来空战：自主性与人机协同动态17

摘要18

一、引言19

二、人机协同20

   2.1明确人类与协同作战飞机的相对优势和劣势，从而构建合理的人机协同作战团队22

   2.2制定作战概念、运用概念以及战术、技术与程序，以充分发挥团队优势22

   2.3将协同动态编程融入CCA，以经验证的人-人作战团队互动为模型24

   2.4通过持续测试与训练，精进实战技能24

   2.5让作战人员参与CCA的开发，以加深其对CCA代理的理解25

   2.6开发交互式任务工具，支持持续学习和精通。26

   2.7开发流程，确保算法完整性和数据安全性26

   2.8CCA必须与人类共享相同的战场空间感知27

   2.9理解指令性控制与描述性控制的区别27

   2.10协同作战飞机（CCA）必须主动、及时地与人员进行沟通，以确保控制权。28

   2.11优先确保协同工作的弹性连接，并制定“通信中断”应急预案29

   2.12技术人员必须与作战人员协作，开发直观的用户界面30

三、结论30

   3.1优化人-CCA团队的构成。31

   3.2让操作员参与 CCA 开发，并为其提供必要的工具，以便理解 CCA 在战场空间中的表现。31

   3.3确保作战人员可以信赖协同作战飞机（CCA）的自主性。32

   3.4确保作战人员在高度动态的作战行动中能够保持对协同作战飞机（CCA）的可靠控制。32

   3.5确保人类能够胜任协同工作负载。33

参考文献33

第三章 下一代天基通信、情报、监视与侦察及定位导航授时：澳大利亚视角下的多域作战转型35

摘要35

一、引言36

二、澳大利亚在多域作战中应对太空领域的策略38

三、澳大利亚国防军的关键太空能力40

四、太空与澳大利亚国防军未来战争中的多域作战44

五、结论48

参考文献48

第四章 太空采购转型：利用与商业供应商的伙伴关系促进国防51

摘要51

一、引言52

二、商业航天对军事应用的吸引力54

   2.1时间和金钱54

   2.2可访问性55

三、国防机构对商业航天的运用55

   3.1新的采购模式55

   3.2商业航天能力的国际应用58

四、商业航天在国家安全应用中的限制58

   4.1与动能行动的关系58

   4.2商业合作60

五、结论61

参考文献61

第五章 太空：数字化前沿64

摘要64

一、空间作战与数字化技术65

二、数字化劳动力68

三、数字化总部69

四、数字化工程70

五、数字化运营73

六、摘要74

参考文献75

第六章 数字技术赋能作战能力的虚幻承诺78

摘要78

一、引言79

二、一种常见观点与另一种替代视角80

   2.1常识1：未来的战场将以信息为主导，而非动能效应，并且人工智能技术将为作战军事系统带来具有根本性变革的新能力。81

   2.2常识2：军队在将数字技术整合至作战体系中行动迟缓，因此未来或将落后于潜在对手。85

   2.3常识3：应对这一挑战的解决方案是大力依赖商业科技领域，特别是以国防为中心的初创企业和风险投资支持的生态系统。87

三、意义89

参考文献90

第七章 联合全域指挥与控制：太空的作用93

摘要93

一、适应新的现实94

二、按需提供信息95

三、太空领域对联合全域指挥与控制的贡献98

   3.1态势感知99

   3.2太空传输层100

四、扩展太空能力101

五、结论103

参考文献104

第八章 构建空军人工智能应用的分层战略：理解其在战略、作战和战术层面的应用106

摘要106

一、引言107

二、战术层面的人工智能应用108

三、战略及作战层面的人工智能108

四、人工智能的未来发展方向112

五、与人工智能相关的限制与风险113

六、结论115

参考文献116

第九章 多国背景下的军事创新与能力发展：多国合作的成本与效益119

摘要119

一、战略态势120

二、多国能力发展中的创新122

三、多国能力发展的成本与收益分析125

四、协调与政治成本应对128

参考文献129

👇👇

加入蓝军开源情报星球会员免费下载1900+经典报告（以下为部分内容链接示例）

👇👇

景》

👇👇

原价999元！

星球试运营期间199元！

试运营结束，恢复原价！