《释放元宇宙的军事潜力》北约科学与技术组织2022最新32页报告

2022 年 11 月 21 日 专知

元宇宙（元空间），是展示国防界想象力的最新流行语，但几乎同样引起了兴奋、嘲弄和困惑。虽然没有正式的定义，但从体育和娱乐到时尚和工程等领域的技术专家们有一个越来越普遍的理解：元宇宙是"一系列相互连接的持久性和沉浸式的虚拟世界，为其用户提供一种存在感"。这种情况现在正在发生。投资正涌向那些已经在建设支持元宇宙的技术的公司。它有望彻底改变平民生活和政府，特别是国家安全和国防。借鉴Improbable公司为商业元宇宙应用开创的技术，国防业务正在探索将这些工具应用于军事建模和仿真（M&S）。本文探讨了元宇宙技术可能影响传统军事M&S工具的各种方式，包括从能力开发和采购到培训和教育、任务演练等一系列应用领域。本文还借鉴了对国防专业人员的有针对性的采访，以证明这些技术如何有可能改变北约内部的军事准备和凝聚力。

1 引言

1995年，比尔-盖茨与大卫-莱特曼坐在一起，试图描述一个新兴的现象，莱特曼称之为 "互联网"。按照比尔-盖茨的描述，互联网是一个 "人们可以发布信息的地方 "或 "发送电子信息"。莱特曼提到，他听说人们可以在互联网上观看棒球比赛，但他仍然不相信它的效用，问道："广播有印象吗？" 当盖茨说，与广播不同的是，个人可以在他们的闲暇时间听一场比赛，莱特曼打趣道："录音机有印象吗？" 盖茨试图说服莱特曼，社会正处于真正变革的风口浪尖，但他的描述仍然不够。莱特曼的最终结论是，这个 "互联网"将归于平淡，或者如他所说，"太糟糕了，[计算机和互联网]没有钱" [1].

盖茨在解释互联网方面的挣扎，与今天许多元宇宙支持者的挣扎并无二致。在当时，互联网似乎是模糊的，定义不明确的。它似乎是重复性的。商业部门普遍认为，我们正处于一个类似的拐点：今天的元宇宙就是1995年的互联网，而且，像互联网一样，元宇宙驱动的未来的经济潜力估计是巨大的。事实上，最近的研究估计，在未来十年内，元宇宙技术有望为全球GDP贡献2.8%，即3.01万亿美元[2]。为了实现这个虚拟的未来，商业行业对支持任何未来元宇宙的技术的投资已经激增，娱乐、零售、制造、旅游、房地产、教育和医疗等不同行业都看到了其未来采用的真正价值[3]。国防机构也同样注意到了这一点。英国国防部正在支持对元宇宙的研究，而美国空军已经为他们未来的SpaceVerse申请了商标[4][5]。同样，北约也已经开始通过赞助研究和会议来涉足这个虚拟未来[6]。元宇宙--无论是在商业领域还是在国防领域--已经成为时下最热门的词汇，几乎同样引起了人们的兴奋、嘲笑和疑惑。

3 元宇宙在国防中的应用

3.1 国防M&S领域中的元宇宙应用

我们不可能准确地预测元宇宙将如何发展，更不用说确定它将如何影响国防建模和仿真。然而，通过研究其他行业的相似之处并预测它们如何影响国防，提出可信的假设是可能的。本节探讨了元宇宙技术如何影响北约建模与仿真总体规划[27]中规定的传统M&S应用领域中的国防M&S工具。然后，它考虑这些技术如何通过在北约成员国和更广泛的联盟内实现快速适应和人员管理实践来更广泛地改变国防活动。

下图3-1显示了北约建模与仿真总体规划[27]中概述的建模与仿真的应用领域，并以两根轴线示意，这两根轴线代表了使M&S在应用中最具挑战性的因素：被建模或仿真的主题的复杂性，以及需要建立和使用模型或仿真的紧迫性。

主题的复杂性在这里用Cynefin概念的四个层次来定义[28]：简单的、复杂的、复杂的和混乱的。主题越复杂，M&S就越需要复杂和灵活。简单的任务可以利用更简单、可重复的合成环境，而复杂的任务则需要由多个模型和多个数据源组成的合成环境。复杂的任务需要M&S来适应人类对复杂未知现象的探索和思考，而混乱的任务则处于或超越了分析工作的极限。

需要建立和使用模型或模拟的紧迫性被显示为一个非常粗略的对数时间尺度，从几十年到几毫秒。迫切性决定了可能需要自动化的程度，因此对M&S的简化和有效性都有要求。那些不那么紧急的挑战则需要更多的实验性方法，需要更多的人参与来处理不确定性。

这两个因素结合起来，描绘出一个可以使用M&S的空间。然而，并非所有的空间都同样可行。M&S的现状（特别是我们为合成环境组成和收集数据的能力）意味着有足够的时间可以有把握地使用M&S来支持图3-1左下方的应用，但没有足够的时间可以有把握地使用M&S来支持右上方的应用。这里的信心是由M&S的严谨性和稳健性、它对挑战的所有重要部分的覆盖、以及用户能够理解和利用M&S输出的程度等因素共同造成的。

每个M&S的应用领域在图3-1中显示为一个连续体，跨越了不同的复杂程度和紧迫性。例如，对人员进行简单的可重复任务的培训可能在几小时、几天甚至几周内就能完成，但培训领导人在面对复杂行动时的适应性和反应能力可能需要几年甚至几十年。

图 3-1：建模和仿真应用领域

3.2 能力开发

能力开发（制定政策、战略、部队结构和作战概念）显示在图3-1的左上方。支持能力发展的活动是复杂的，而且可能是高度不确定的。因此，M&S的结果可能需要几年或几十年才能体现出来。目标是让政策制定者、战略家和规划者评估武装部队在未来可能被使用的方式。当对未来进行预测时，从能力发展的角度来看，存在着巨大的不确定性。我们不可能完全清楚需要什么样的能力来实现，在哪里，为什么，与谁，如何，以及最后针对谁。这种复杂性进一步加剧，因为每一种能力都必须与可能处于类似或甚至相邻和竞争领域的其他潜在能力进行评判。支持关于发展哪些能力的决定，需要M&S来比较在广泛的潜在未来中运作的不同力量，这往往需要多年的时间，由大型团队使用广泛的模型和模拟来研究这个问题的不同方面。即使已经做出了重大的能力决定，也必须对其进行更详细的完善，这就需要应用更多的模型和模拟来帮助能力规划者发展、测试和完善他们的概念。

为了将这些问题的复杂性限制在可管理的范围内，大部分的M&S工作都是在北约成员国内部孤立进行的，而且往往是由各个部门或这些部门的能力部门单独进行。模型和模拟往往是为它们所设计的筒仓而专门设计的，往往有类似现象的定制表示--如视线或探测算法--并有共同信息的定制数据集，如地形。由于能力发展的定制性质，几乎没有能力对属于不同筒仓或领域的系统之间的相互作用进行建模和理解，模型和数据往往在各部门、各成员国的机构间进程以及整个联盟中以巨大的代价重复。

第2节中所描述的元宇宙组件的组合，可以使一些能力发展的孤岛被打破--进一步加强北约内部各部门和各成员国之间的互操作性。虽然不太可能存在一个单一的、可预测的、详细的北约元宇宙"万物模型"，并在每个领域产生连带效应，但元宇宙技术有可能为联盟提供快速开发元宇宙的能力，以 "模拟最重要的东西 "给特定客户。由于内容的重复使用，这些 "元宇宙"将在每个元宇宙中大体上保持一致，但可能在其复杂性方面保持相对的限制，以通过可解释性来加强理解，同时也通过其运行时间来确保组成的速度。这种针对不同客户的模型之间的一致性应该给这些客户以及他们的工作带来更大的一致性。因此，一个国家的海军能力的规划可以被另一个国家的空中能力的持续规划所充分告知，反之亦然。这种方法的另一个主要好处是在整个能力发展过程中的一致性--从早期的概念性兵棋推演到更严格的模拟和大规模实验。事实上，一个为北约服务的元宇宙，如果它真的是一系列无缝连接的元宇宙，就可以实现现代兵棋推演教父彼得-佩拉所说的 "研究循环"--一个通过反复的兵棋推演、模拟、实验、分析和其他方法来寻求理解问题及其解决方案的循环[29][9]。

表 3-1：国防元宇宙为能力开发带来的机遇

元宇宙组件	对能力开发的机遇
用户界面	更直观的可视化界面可实现更快的探索和增强的理解，并推动更快的决策。
网络物理接口	使用实时数据对M&S进行更新和校准，这促使决策更加真实、有效、更有信心。
运行时间	更快的内容构成推动了更快的分析，因此也推动了更快的决策。可解释的内容构成促使人们对决策更有信心。模型、数据和输出的更大整合使得决策的可审计性更强，从而推动决策的更大信心。更快的运行时间允许对问题空间进行更多的探索，从而推动对决策的更大信心。更快的运行时间允许使用模拟更复杂的模型，使多领域的能力发展更加一体化。
内容生态系统	一个小型供应商的市场能够实现内容的重复使用，并鼓励内容的持续改进。这推动了更便宜的M&S开发和更快的M&S开发，从而实现更快的决策。
计算	分布式计算推动了更快的运行时间，因此也推动了更快的分析，从而实现更快的决策。更快的运行时间允许对问题空间进行更多的探索，使决策更有信心。更快的运行时间允许使用模拟更复杂的模型，使更多的综合多领域能力发展。
网络	多个用户能够查看相同的M&S，从而实现共同理解。大众化的分析：多个用户能够共同和平行地进行实验，这增加了能力规划者之间的合作和交叉引用。这使得更多的综合（多领域）能力发展，对决策更有信心，对决策更有共识。
分布式账本	分布式账本带来了更高的安全性，允许对模型和数据出处有更大的信任，从而对产出的有效性有更大的信任，导致对决策的更大信心。