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美打造“蜂群”作战体系 力保军事技术全球领先

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  美国国家利益杂志网站10月3日发表新美国安全中心20YY战争计划研究员保罗?斯卡尔的文章称,目前美国军方正处在紧要关头,未来茯军事技术优势可能不复存在,因为曾给美军带来先进隐形能力、远程传感器、通讯网络和精确制导武器的军事技术,正在大规模向其他国家扩散。因此,所谓的“反介入”挑战威胁着美国传统的军力投射模式。虽然单个美国舰只、战机、坦克仍然有能力胜任“一对一”的对抗,但是高昂的成本和采购数量的削减意味着美国可投入到战场的资产将会越来越少。美国军方将不得不应对入不敷出的局面,甚至武器的性能优势也会大打折扣。质量很重要,数量同样也很重要。从一定程度上讲,美国的战机和军舰会耗尽所有的导弹。

  面对军事优势减弱的状况,美国国防部长哈格尔呼吁在军事技术优势方面展开新一轮的投资。国防部副部长鲍勃?沃克开展了一项长期的研究发展计划项目,来审定新式的、可改变战场规则的军事技术。国防部开始精心打造新技术的战略支配地位,其关键在于有能力驾驭当前“机器人革命”的优势,让数量庞大的低成本系统投入战场。“蜂群”作战体系是一套能克敌制胜、渗透敌方防线的低成本机器人系统。在战场上,无间协作的“蜂群”体系比人工系统具备更卓越的协调性、智能性和速度。最重要的是,“蜂群”有助于降低成本,能让美国将这种系统大规模地投入战场,从总体上保持美国武器的性能优势。将复杂的、多任务的系统分解成大量低成本的系统,是美军提升顺应性、多样性并让敌人付出代价的可由之路——也更实惠。但是,要利用好该系统的优势,还需要在打造下一代军事系统时建立新的范例。

  美军面临成本上涨困局

  美国国防部正在寻求一种“让敌人付出代价”的技术优势战略。如果情况果真如此,事情应该不难解决。但美国目前的国防体系恰好是“让自己付出了代价”,美国一直在稳步提高自己的国防事务开支。1984年,诺姆-奥古斯丁观察到美国军用飞机开支呈指数级增长,而国防开支则呈直线增长之势,这也被称为“奥古斯丁”定律之一。他不无幽默地写道:“到2054年,美国全部的国防预算只够购买一架战术飞机,由空军和海军每周各用三天半。闰年除外,闰年时这架飞机可让海军陆战队来使用。”

  可能美国不必等到2054年才承受“奥古斯丁”定律言及的“成本上涨”所带来的损失,美军“成本上涨”和“数量削减”危机在此时此刻就已显现。2008年,兰德公司的一项研究大胆地模拟了一场“美中空战”,假设美国F-22战机发射的每枚空对空导弹都能击中一架中国战机(百分之百命中率),每一枚中国的导弹都打不中美国的F-22战机(百分之零命中率),据他们的模拟结果,美国仍然会失败。因为美国的F-22战机会耗尽所有的导弹,而残余的中国战机还有能力跟在坦克及“命令与控制”战机的后面发动进攻。随后一年,兰德公司又发动了一场更详细的“模拟战”,所呈现的结果与上次相同。即便美国F-22战机以27比1的性能优势对抗中国战机,但其数量不足和远距离作战的现实还是会让中国占尽兵力优势,最终赢得空战。

  美军“成本上涨”和“数量减少”的趋势其实并不新鲜。自上世纪50年代以来,美国战机花费就不出所料地呈指数级增长;从1950年到2000年,军舰花费年同比增长7%到10%。目前军费的削减只会加剧“数量长期减少”的势头。军费可能会不可避免地延期,但这并不能解决问题。从2001年到2008年,为抵消通货膨胀因素,美国海军和空军开支各增长了22%和27%。同时,战斗舰艇数量下降了10%,战机数量下降近20%。人员和医疗开支是造成“成本上涨”的部分原因,但平台成本上升这一项就将迫使舰队规模日益缩小。

  目前,美国国防部门采取“双倍下注”的办法来应对这一挑战。我们提升武器系统的“多任务性”,不断地以加大任务量的方式来抵消作战力量减少的不足。结果却是需求上涨,成本也在上涨。武器研发的时间周期在延长,这要求军事部门用更多的时间来调整这种需求。实际上,需求从某种程度上几乎“预支”了20年的研发周期,因为战场环境的威胁必然要求我们做出改变。但是,这将更加促进成本上涨,采购数量也将进一步削减。那么现存的体系就会进入一轮一轮的恶性循环。

  这就好比用吸更多的香烟来治疗肺癌。我们需要“戒烟”。

  寻找新技术突破口

  解决方案不是要停止现代化,也不能以牺牲更高质量的系统为代价来维持遗留的军力结构。相反,我们需要一种“新范例”来允许美国将高质量的系统大规模地投放战场。而且,这一战略还必须在受限的财政环境中发挥作用。永远依靠大幅度增加国防开支来适应“成本上涨”,既不可行也不可靠。不过,治病之前我们必须找准病因。

  美国国防部门认为“成本上涨”并不是自己的过错,因为制造现代化武器就得需要这么大开支。他们称武器系统的“复杂性”是“成本上涨”背后的原因。我们目前正在建设的武器系统,其“复杂性”需要耗时数十年、耗资数十亿,一套系统就需要编写数百万条代码。这听起来有些说服力,也有些道理。通过对根本原因的仔细深究,武器系统的“复杂性”确实是导致战机和军舰成本上涨的主要因素。不过,这种说法混淆了“病状”和“病因”的关系。提升“复杂性”并不能自然而然地导致成本呈指数级上涨。

  如果从零部件数量和代码条数上衡量,一架现代军用飞机并不比一辆高端汽车复杂。联合攻击战斗机的代码有2400万条,高端汽车的代码将近有1亿条。联合攻击机花费高昂当然因为它是一架战斗机,但两者的关键区别在于其成本增长的趋向。高端汽车的成本不会呈指数级增长,因为它们已经具备相当的“复杂性”,在开支方面会保持相对持平。汽车业有能力驾驭更大的规模经济,但这并不能解释汽车与战机在成本增长率方面的区别。

  两者的关键区别在于时间。汽车的开发周期是以年为单位衡量,但大多数现代军事系统需要耗费二十或三十年的时间才能取得成果。因此,汽车是基于成熟技术而逐步生产的,这降低了风险。新车型也不是从无到有制造出来的,而是基于对现有技术的改进。“按时投放市场”这一条件限制了汽车过度地追求“复杂性”或昂贵的技术。如果某一项更新还未准备好,或是还不划算,新车型可以推迟到明年再发布。

  相反,国防部开发武器系统的周期长,这加大了成本的提高。冗长的开发周期刺激着“刚性需求”与“对技术冒险的认识”相分离。下一代武器的需求往往包括诸多“在技术上尚不可行”的功能,是建立在“未来的数十年内该技术肯定将被创建”的假设之上的。但是,新技术有时候能被创建,有时候却不能,也有时候因花费太高而弃之。漫长开发周期还要确保需求会因时间的推移而发生变化,也可能是因为战场威胁发生了改变,也可能是因为还需要对它们做更多的修修补补。最坏的情况是,即便跟上了需求的变化,该作战平台也可能因无力匹敌对手或商业部门的革新,而在投放战场之前就被弃用。

  两者的另一个不同在于成本限制。汽车的成本受“消费者要买什么”或竞争的限制,将成本权衡限定在所添加的附加功能和本身的价值之间。而国防部在开发下一代武器系统时,往往遵循的是“管他花费多少”的方式,似乎功能的需求与价格无关。但是没有哪项创新是免费的,高昂的成本导致数量的减少,总的来说也意味着作战部队能力的削弱。国防部的高官们开展了“限制成本”的重要改革,但是,如果国防部仍然受制于这种“大到不能倒”的武器系统而没有控制成本的可行方案的话,他们的改革也是徒劳的。例如,国防部官员坚称,下一代轰炸机的花费仅相当于2010年的5.5亿美元。可是,假如超额了怎么办?该项目会被取消、这种急需的能力能够被延期吗?没有了轰炸机,国防部如何满足“远程打击”的需要?国防部能采取什么替代方案?

  最糟糕的是,许多作战平台都是按照唯一的、由专用软件驱动的集成系统的标准建立的。打造一套新式武器系统往往要依靠全新的设计,而并非利用现有的技术逐步建立。这不但增加了成本,也增加了技术风险。因此,国防部其实是在建造“扫把星”——极其复杂的、昂贵的新奇武器系统(数量有限),却经常是暗中隐藏着缺陷。

  如果明白了“敌人”是武器开发周期长和系统的复杂性,那么解决方法就是缩短周期并将其简化。可以将武器系统分解成研发周期短的小组件开发,分化武器的功能性,控制其技术风险。

  其中一个典型的方法就是,采取逐渐地改进每一块“模块”的方式打造模块化作战平台,以此来分解武器现代化所需的时间。每一块“模块”都在最后一刻建立,整合了时下成熟的新技术,减少了技术风险和开支。

  对于如军舰、战机和地面车辆等使用寿命长的主要作战平台来说,“模块化”生产具有巨大的优势,是确保其保持技术相关性的关键。该模式特别适用于在迅速发展的信息技术方面保持领先,日新月异的技术和最新的软件在战场上意味着生存或死亡。主要作战平台必须被当成“卡车”,载荷重于平台,而软件重于载荷。

  另一个方法就是采用构建“系统族群”的方式,将武器系统从空间上分解成多个组件。“系统族群”由若干个优化了性能的单一任务系统组成,它们通过携手合作来完成任务,这比单一的、精细的多任务系统要优越。因为对单任务系统的要求比多任务系统的要求低,它们可以凭借更低的技术风险、更低的花费制造出来。另外,如果网络架构设计预先提供了足够的互操作性,这种方式就是固有的“模块化”的生产方式。当武器的作战功能从空间上分解成多个平台后,一直困扰“模块化”设计方式的尺寸、重量、功率等就不成问题了。如果将“模块”接入网络,新系统就能从本质上实现“即插即用”。

  “蜂群”无人作战体系应运而生

  将复杂的、多任务的武器系统分解成低成本的单任务“系统族群”,并不需要特别注明“日期”,因为没有了自动化操作,任何一个主要作战平台都必须最终由人工操作来控制,无论是登上平台操作还是远程操控。人力成本需要花费资金,但提升人员成本稳步减轻了所有军事服务终端力量的下行压力。不管怎样,由更精简的人员来控制更少量的战机、舰船和地面战车,可让这些武器系统最可能地发挥作用。

  自动化的无人系统提供了另外一种不同的潜在办法。它们可用于扩增现有的载人系统,能以相当低的开支将额外的传感器和导弹投放至战场。这个办法是可行的,因为各式各样的无人自动系统具备节约成本的优势,其高持久力意味着在战场中只需要更少的作战平台就能维持同样数量的攻击力。在一些任务中,提高自动化程度可以减少培训人工操作员的需要,特别是在一些花费高昂的训练中,如飞行员训练。大规模地大打造这些系统,利用“蜂群”系统的适应性来置换作战平台生存能力的概念,可使得作战平台的生存能力抵消掉其所值的花费。

  “蜂群”作战体系还具备其他方面的优势。该系统庞大的数量急剧扩大了敌人需打击的目标,能让对手付出更高的代价。这些分散的系统不仅更难以被敌方锁定,而且在战斗中拥有更强的适应性。一旦其中的一些系统被毁坏,剩余的系统还能通过降低作战能力来完成任务,这比起昂贵的单一作战平台所造成的灾难性损失风险要占优。将武器功能分散到不同的系统组合中,可以提升每一个系统的抗缺陷或抗故障适应性,让敌人不得不采用多种多样的方式加以应对,额外增加敌人的负担。总之,大量协同作战的系统凭借在战场上更卓越的协调性和速度,足以驾驭“蜂群”的优势。

  无人系统没有必要具备载人武器的每一种功能,以便在一些任务中取代载人系统。实际上,关键是它们也不会取代。相反,将由少量人员操控的众多不同组合的低成本、单一任务系统运用到战斗中,可以用更低的花费来更好地完成任务。在许多案例中,无人系统与人控作战平台相互协调,更增强了它们的作战能力。“忠诚僚机”无人机可携带更多的传感器和导弹,提升了载人战斗机的能力。自动化地面战车可用来执行远程侦察、佯攻或迷惑敌军等任务,也可以组成运动接触的前锋线。海面或海底的无人舰艇,可以大规模提升现有水面战斗舰艇和潜艇的打击能力。

  无人系统可深入敌方阵地,执行危险的甚至是自杀性任务,这对于载人系统来说是不可能的。消耗性“蜂群”武器如微型空射诱饵弹(MALD),可以制造出电子干扰风暴、诱饵或高性能的微波。小型的无人飞行器可以自动沿路搜寻移动式导弹,一旦有所发现,可向人工控制器发回攻击坐标。空中、海面、海底的无人武器网络可以追踪敌方舰艇和潜艇。自动化地面战车可以空投到战线后方,给敌人制造混乱或严重破坏,就如诺曼底登陆日的“一小股空降兵”一样。这些无人系统不需要具备单独取胜的能力,只需稍微扩展载人系统的能力,就能提升战斗力量的范围、持久性、勇气、规模、协调性、智能和速度。

  正如无人武器不需要具备载人武器的每一种功能以发挥更大作用一样,自动化也不需要智能到完全代替人工操作以节约成本。对于诸多战场任务的判断,都是基于战场环境和模棱两可的信息,这很难最大程度地自动化。相反,自动化仅需要替人工操控者减少认知负荷就足够了,这样他或她就能同时操控多个武器系统,提升人员操控武器的数量。这种现象打破了现有的人员和作战平台之间的关系,允许将少量人员投放战场,操控更多的武器平台。

  多武器操控的可行性已经通过有限的形式而得以证明。2014年8月,美国海军演示了由一位船员操作13艘小艇的“蜂群”案例。美国空军在非常有限的操作设置中用到了多飞行器控制系统,尽管这并非是常规性实践。通过驾驭“蜂群”的力量,军方可以投放并控制大量的武器系统,以有效的方式将规模作战引入战场,其作用与受限的人员终端力量一样。

  覆盖战场

  当美国开始应对可能的“反介入”挑战时,“覆盖战场”方式应该成为美军可利用的手段之一。大量低成本的无人自动化武器系统可以击溃敌人防御,充当起诱导、侦察或为载人系统提供“导弹运输”的角色。由于具备极强的持久力,无人系统可提前数周或数月安插到战场,在那里它们可以潜伏起来,预先占领突破防线的立足之地。

  “蜂群”无人自动化系统将开拓所需的战斗、学说、培训和组织的新方式。无人自动化系统无需具备载人系统的每一项功能,以便发挥更大的作用。相反,该系统通过分担一些工作,使得战士能专注于人工该关注的方面,帮助他们更好地完成任务。在某些情况下,这意味着一些军事工种被淘汰或者其形式将焕然一新,正如我们不再将弓箭手、步兵、海员和骑兵投放到战场一样,这些兵种与他们古代名称所赋予的内涵已迥然不容。这可能会产生一些不适应,但必须迅速行动起来。大部分的“机器人革命”都来自商业部门的驱动,并且将会被广泛利用。美国军事要想保持技术领先,必须具备驾驭“机器人革命”优势的能力,并且要打造“蜂群”作战体系。