美軍跨域協(xié)同任務(wù)規(guī)劃技術(shù)研究進(jìn)展與存在問題分析

針對(duì)愈加復(fù)雜多變的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，為解決現(xiàn)有裝備間互操作性有限、戰(zhàn)場(chǎng)任務(wù)規(guī)劃與控制過于集中等諸多問題，美軍多年來啟動(dòng)了多個(gè)項(xiàng)目，如自適應(yīng)跨域殺傷網(wǎng)(ACK)項(xiàng)目，聚焦于開發(fā)具備一定自主性的軟件算法等，以助力作戰(zhàn)人員實(shí)現(xiàn)跨域分布式任務(wù)規(guī)劃，高效利用來自不同領(lǐng)域的戰(zhàn)場(chǎng)資源，以在增加作戰(zhàn)體系彈性與生存能力的同時(shí)，加速殺傷鏈閉合。

一、基于ACK項(xiàng)目的跨域協(xié)同任務(wù)規(guī)劃技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

為了改變現(xiàn)階段跨域聯(lián)合作戰(zhàn)中由于各軍種規(guī)劃與控制能力有限，只能將資源靜態(tài)地分配給特定任務(wù)，由此導(dǎo)致行動(dòng)效率低下的現(xiàn)狀，美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)啟動(dòng)了ACK項(xiàng)目展開研究。在此將對(duì)該項(xiàng)目的研究內(nèi)容、預(yù)期研究目標(biāo)以及進(jìn)展情況進(jìn)行梳理，以期對(duì)美軍在該領(lǐng)域的研究情況有所了解。

(1)預(yù)期研究目標(biāo)

DARPA期望能夠利用該項(xiàng)目研制多域任務(wù)規(guī)劃軟件實(shí)時(shí)將系統(tǒng)分配給殺傷鏈以實(shí)現(xiàn)某個(gè)具體應(yīng)用，并在作戰(zhàn)情況發(fā)生變化時(shí)進(jìn)行跨不同軍種的軍事域(太空、空中、陸地、地面、地下和網(wǎng)絡(luò))的傳感器、效應(yīng)器與作戰(zhàn)支持元素的動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)重分配，協(xié)助不同領(lǐng)域的作戰(zhàn)人員從共享資源池中選擇殺傷網(wǎng)元素，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多個(gè)并發(fā)的作戰(zhàn)目標(biāo)。

一方面，可通過針對(duì)給定目標(biāo)和作戰(zhàn)問題將合適的傳感器和武器進(jìn)行配對(duì)，提高殺傷力并充分利用現(xiàn)有作戰(zhàn)部隊(duì)結(jié)構(gòu)中的潛在能力。

另一方面，一旦有關(guān)作戰(zhàn)資產(chǎn)被破壞或摧毀導(dǎo)致能力不足或喪失，可通過快速替換提高彈性，并通過更好地跨域共享資源以平衡任務(wù)負(fù)荷，使現(xiàn)有部隊(duì)更加高效。

(2)研究內(nèi)容與典型研究成果

在此梳理該項(xiàng)目的主要研究內(nèi)容與典型研究成果，如下表所示。

表1：ACK項(xiàng)目主要研究內(nèi)容與典型研究成果

結(jié)合上表可知，該項(xiàng)目的研究重點(diǎn)在于開發(fā)具備一定自主性的多域任務(wù)規(guī)劃軟件，并已經(jīng)在第一階段開發(fā)了兩種軟件。其中：

雷神技術(shù)公司所開發(fā)的ARAKNID軟件，具備應(yīng)對(duì)動(dòng)態(tài)的突發(fā)事件，跨多域識(shí)別資產(chǎn)和資源，構(gòu)建近乎實(shí)時(shí)的作戰(zhàn)行動(dòng)，并給指揮官按優(yōu)先排序推薦行動(dòng)方案的潛力;

BAE系統(tǒng)公司所開發(fā)的MARS軟件可基于可視化界面，允許探索可用的資源選項(xiàng)，可通過分析實(shí)時(shí)信息源更新包含數(shù)百個(gè)任務(wù)的計(jì)劃，以確定計(jì)劃任務(wù)分配和針對(duì)新目標(biāo)重新分配任務(wù)的選項(xiàng)，添加每個(gè)目標(biāo)僅需幾分之一秒。

綜上可知，ACK項(xiàng)目已經(jīng)完成了第一階段的研究工作，現(xiàn)階段正處于第二階段研究過程中，致力于進(jìn)一步推進(jìn)包含作戰(zhàn)規(guī)劃等在內(nèi)的軟件算法的技術(shù)成熟度，使其能夠自動(dòng)識(shí)別來自太空、空中、陸地和海洋等各個(gè)領(lǐng)域的跨域可用資產(chǎn)，在調(diào)整任務(wù)時(shí)快速評(píng)估使用這些資產(chǎn)的成本和收益，并添加對(duì)作戰(zhàn)資源排序和行動(dòng)方案選擇的解釋，以使美軍在更加復(fù)雜的作戰(zhàn)場(chǎng)景中能夠?qū)崿F(xiàn)更為有效且高效的跨域協(xié)同任務(wù)規(guī)劃。

二、基于能力驗(yàn)證的技術(shù)發(fā)展水平與面臨挑戰(zhàn)分析

(1)技術(shù)發(fā)展水平

在此將美軍ACK項(xiàng)目第一階段所開發(fā)的兩型任務(wù)規(guī)劃軟件的能力驗(yàn)證情況進(jìn)行梳理，如下表所示。

表2：基于ACK項(xiàng)目開發(fā)的任務(wù)規(guī)劃軟件驗(yàn)證情況

結(jié)合上表可知，第一階段的試驗(yàn)驗(yàn)證了：

MARS軟件可實(shí)時(shí)更新計(jì)劃，即通過獲取信息源來跟蹤計(jì)劃任務(wù)的狀態(tài)，生成選項(xiàng)調(diào)整計(jì)劃以插入新任務(wù);

ARAKNID軟件可利用人工智能算法對(duì)作戰(zhàn)環(huán)境中的威脅目標(biāo)進(jìn)行快速識(shí)別和分類，實(shí)時(shí)創(chuàng)建、排序和可視化多個(gè)行動(dòng)方案的能力。

綜上可知，ACK項(xiàng)目所開發(fā)的兩型軟件已經(jīng)初步具備一定進(jìn)行跨域作戰(zhàn)方案排序與推薦的能力，能夠在一定程度上輔助指揮員選擇裝備、指揮控制并最終完成作戰(zhàn)任務(wù)。

(2)面臨挑戰(zhàn)

盡管美軍基于ACK項(xiàng)目的跨域作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)劃技術(shù)研究已經(jīng)取得一定進(jìn)展，但基于跨域協(xié)同作戰(zhàn)本身的復(fù)雜性以及人為因素等的考量，其仍面臨如下挑戰(zhàn)：

跨域協(xié)同作戰(zhàn)涉及作戰(zhàn)域、系統(tǒng)、資源以及有人/無人平臺(tái)等諸多具備分布式特點(diǎn)的變量，以及動(dòng)態(tài)性的戰(zhàn)術(shù)問題，使得跨域協(xié)同任務(wù)規(guī)劃極具復(fù)雜性;

在計(jì)劃和實(shí)戰(zhàn)進(jìn)行中，可能存在計(jì)劃人員和操作人員對(duì)跨域可用的功能以及其所能夠提供的能力了解較少，甚至根本不了解的情況，使其難于進(jìn)行評(píng)估;

不同領(lǐng)域的指揮官均會(huì)要求運(yùn)用其自身領(lǐng)域內(nèi)的能力完成該領(lǐng)域的任務(wù)，由此會(huì)使得指揮官難以在來自另一個(gè)領(lǐng)域的新任務(wù)與自己當(dāng)前的任務(wù)集之間進(jìn)行“價(jià)值”與“成本”的權(quán)衡;

在存在一組跨域殺傷鏈選項(xiàng)時(shí)，需要一種基于價(jià)值和成本、殺傷鏈選項(xiàng)的預(yù)期有效性、風(fēng)險(xiǎn)等因素構(gòu)成的多目標(biāo)優(yōu)化問題機(jī)制，對(duì)不同選項(xiàng)進(jìn)行比較，并作出最佳選擇。

綜合而言，美軍現(xiàn)階段已經(jīng)初步驗(yàn)證了跨域作戰(zhàn)的方案排序與推薦技術(shù)能力，并正在致力于通過進(jìn)一步優(yōu)化具備一定自主性的軟件算法，實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的跨域協(xié)同任務(wù)規(guī)劃能力，其研究思路可以為我軍所借鑒。同時(shí)，我軍可針對(duì)性考量相關(guān)影響因素與美軍研究過程中所暴露出的問題，以更為高質(zhì)高效地發(fā)展適用于我軍的相關(guān)任務(wù)規(guī)劃技術(shù)。(來源：北京藍(lán)德信息科技有限公司)