1 引言

1.1 研究背景与路径

这项研究是为了支持Dstl的转型培训、教育和准备（TTEP）研究活动而委托进行的，旨在为Dstl提供信息，以获得竞争优势，支持与培训、教育和准备有关的科学和技术（S&T）活动。它是由Vedette建议的，作为2021年8月模拟和合成环境创新呼吁的一部分，以解决两个问题：元宇宙对国防意味着什么，通过建立元宇宙技术和方法，是否可以开发一个CONOPS，为英国国防的M&S方法提供一个统一的愿景？这项研究的主要目的是为英国防部为什么以及如何积极探索和讨论元宇宙的发展并寻求利用外部驱动的创新的机会提供思考和指导。该研究从2021年12月中旬开始，到2022年2月中旬结束，其成果是 "2035年军事元宇宙作战概念 "以及一份辅助报告和演示。本文在该研究的基础上，纳入了该研究的主要元宇宙发展成果。

在研究结构方面，第一阶段调查了 "元宇宙 "一词的起源，掌握了关于元宇宙的最新理念，并形成了对其与国防M&S关系的理解。从这项工作中，我们开发了军事元空间技术摘要和元空间特征与国防M&S的关系图，旨在解释这些技术与国防的相关性。在这项工作的基础上，下一阶段是审查英国国防部（MoD）和国际上关于未来行动的最新政策和想法，以便为军事元宇宙作战概念设定场景并提供信息。最后，根据ISO/IEC/IEEE 29148:2018的CONOPSi标准格式，编写了 "2035年军事元宇宙作战概念（CONOPS）"。

2 元宇宙

2.1 起源与历史

2.1.1 元宇宙起源

元宇宙这个词最早出现在尼尔-斯蒂芬森1992年的科幻小说《雪崩》中，它是一个 "计算机生成的宇宙，他们的计算机在护目镜上绘制，并泵入他们的耳机......一个被称为Metaverse的想象的地方"。它是前缀 "meta"（意为超越）和 "universe"的谐音，是人类居住的未来数字模拟世界的科幻愿景，也是对现实世界的影响。由人类控制的数字化身的属性是基于他们的社会经济地位和财富，是物理世界在数字格式中的延伸。这是一本很有影响力的书，从那时起，元宇宙这个词就一直在使用，尽管它的使用在2021年有了很大的增长。

《雪崩》并非独一无二。当时的许多科幻作家和电影制作人，无疑受到了当代计算机技术发展的影响，设想了一个现实世界和虚拟世界结合在一起，有时无法区分的未来。例如，威廉-吉布森（William Gibson）的《Neuromancer》小说（1984年）普及了 "网络空间 "一词，并提出了 "矩阵 "的概念，即计算机网络中的 "大众共识的幻觉"。在《安德的游戏》（1985年）中，主人公认为他们是在一个模拟中，而他们实际上是在战斗中，而在《黑客帝国》（1999年）中，大多数人类都不知道他们生活在一个模拟中。

2.7 元宇宙与军事防御的相关性

物理世界的数字化、虚拟世界和物理世界的互操作性，以及元宇宙远见者所设想的人工智能的日益使用，与国防M&S界多年来所推动的Live-VirtualConstructive（LVC）计划有很多相似之处。事实上，研究报告的作者以前曾提议对 "军事元宇宙 "的描述如下：

"持久的安全网络化的可操作的现场、虚拟和建设性模拟，与多域作战系统和企业范围内的设备、平台、基础设施和人员以及更广泛的人类和自然世界的数字孪生同步。"

从早期的研究中也可以看出，军事元宇宙对国防的影响超越了M&S。元宇宙将影响到人类和机器与网络计算互动的更广泛的方式，并且在数据、网络、数字孪生和人工智能等方面与国防的网络空间计划有很大的交叉。有人建议在更广泛的国防数字利益相关者中宣传这项工作，特别是表明国防M&S应该在英国国防部的数字和数据战略中得到考虑，包括为英国国防数字骨干网设定要求。

为了帮助描述军事元宇宙，我们生成了一个映射，从一些参考文献中提取了更广泛的元宇宙的关键属性，并将这些属性汇集起来，生成军事元宇宙的属性。这项工作的结果可以在下面的表5中看到。

表5:为军事元宇宙抽象的元宇宙属性

该研究确定，出于安全考虑，军事元宇宙很可能需要托管在自己的国防网络上，并在必要时与更广泛的元宇宙有一些连接。这与当今许多内联网/互联网国防网络架构相似。

3 军事元宇宙作战概念（CONOPS）

3.1 为什么需要CONOPS 和 CONOPS 格式

为了从军事和国防用户的角度来看待元宇宙，研究小组着重于为M&S的泛国防利用编写一个军事元宇宙的CONOPS。由于元宇宙技术有可能影响整个国防企业，因此决定将M&S的使用范围从培训扩大到M&S的所有用途/用户。CONOPS没有单一的定义，但在本研究中，它被认为是一份从用户角度描述拟议系统特征的文件。CONOPS文件结构是基于ISO/IEC/IEEE 29148:2018：包括用户的操作需求、愿望、愿景和期望，而不是过于技术化或形式化：

目的
范围
战略计划
效能
整体运作
治理结构

3.2 军事元宇宙作战概念（CONOPS）的目的

CONOPS的目的是提供一个统一的愿景，并为国防部门现在采取的行动提出建议，以经济有效地利用元宇宙技术和方法，为2035年的军事元宇宙（MM2035）做准备。它的目标是M&S社区，但也包括更广泛的国防数字利益相关者。其目的是，通过在2035年之前利用元宇宙的进展，国防可以通过加强整合、协调和共享，以及将数据作为持久的战略资产，在其所有活动中充分实现M&S的潜力。其好处包括提高国防从概念研究到行动的准备能力，改善对多域整合的支持，以及以更高的成本效益和独立的距离进行合作的能力，减少对环境的影响。

3.3 MM2035范围

由于目前的M&S能力包括许多遗留系统，因此CONOPS的最终状态被设定为2035年，设想现在可以对当前和计划中的项目进行必要的路线修正，并且更广泛的元宇宙技术在整体上已经足够成熟。如前所述，由于有可能影响到所有的国防活动，该项目面向所有的M&S客户和用户，以及整个能力周期内更广泛的数字利益相关者，如图1（源自北约C3和Dstl客户提供的M&S分类法）。

图1：支持整个能力周期中所有防御活动的军事元宇宙

3.4 MM2035战略规划

M&S与更广泛的国防信息战略和技术有着密不可分的联系，下面列出了关键的相关战略和政策。虽然这些文件是以英国为中心的，但在其他国家也可以看到类似的趋势。

表 4：主要英国国防部数字和 M&S 相关文件

文档	关键指令	军事元宇宙的影响
英国国防数字化战略（2021.5）	(到2030年)一个安全的、单一的、现代的数字主干网正在连接跨军事和商业领域的传感器、效应器和决定者，并与合作伙伴一起推动跨领域和平台的整合和互操作性。	所有的M&S都将位于英国国防部的数字主干上，并与之相连，很可能采用混合云计算平台。
英国国防数据战略（2021.9）	数据是经过策划的，确保它是有保证的、可发现的和可互用的。数据将作为一种资产在单个项目之外继续存在。	M&S数据也将被策划、互操作和可发现，并被视为一种战略资产，其价值超越了单个项目。
英国一体化作战理念（2021.8）	多域整合（MDI）确保国防的每个部分都能无缝地合作，并与其他政府部门和英国的盟友合作，以实现预期的结果。	M&S需要与国防以外的机构和五个领域（空中、陆地、海洋、太空、网络）进行互操作，这可能会推动一种联合的方法，就像更广泛的元宇宙。
英国 M&S 国防政策 (JSP 939)（2021.4）	DMaSC提供了一个国防范围内的协调方法，以提供更好的建模和仿真（M&S）能力，并减少对环境的影响，降低成本。	军事元宇宙将建立在现有的政策和标准之上，但元宇宙驱动的标准将需要被监测并酌情接受。

因此，英国防部最近制定了一些战略和政策来指导未来的M&S投资。然而，如前所述，过渡只在一段时期内（到2035年）是可行的。国防部现在可以做的是研究并做出任何必要的资金和技术决定，这些决定可以在当前做出。元宇宙背后的商业资金的巨大分量意味着，国防部可能只需要资助极少数需要技术发展的领域，最好是不需要。国防研究可能会专注于技术应用；为国防政策提供信息；帮助产生对M&S的需求；并证明在M&S方面的任何核心投资以实现MM2035。这些课题包括：

表5: 建议的MM2035研究课题

研究主题	示例研究问题
M&S 数据	建立通用的M&S元数据标准，评估并推荐共享工具
连接性	确定MM2035的带宽和延迟要求以及固定和移动基础设施之间的平衡（如6G）。
云/边缘基础设施	为M&S计算需求设定要求，在云和边缘之间取得平衡
探索	评估和推荐用于数据和工具/应用程序探索的工具
社区	评估分享和交流工具，培养M&S分享社区文化
安全与隐私	制定采集、存储和访问人事数据的政策
标准	与更广泛的元宇宙标准团体（如Khronos集团）合作。
人员与流程	MM2035需要什么样的SQEP，什么样的文化和流程能最大限度地利用和分享M&S？
实验	在更广泛地推广之前，将与用户一起对技术进行评估