简介

联合全域指挥与控制（JADC2）概念在美国防部对未来战争的设想中越来越重要，并将在联合作战概念中发挥不可或缺的作用。它试图将所有领域的众多传感器、决策者和射手连接到一个战区范围内，甚至是全球的战斗网络。JADC2的支持者认为，这一概念将在未来与俄罗斯等的冲突中为美军提供决策优势，使美军能够比对手更好地理解、更聪明地决策和更快地行动。

为了使JADC2按照设想的那样工作，它将需要不同的和广泛分散的系统相互无缝连接。指挥、控制、通信、计算和信息（C4I）系统实际上将作为JADC2的中央神经系统发挥作用。C4I能力不仅将形成连接一切的网络架构，而且还需要对大量的信息进行理解，以帮助指挥官对战场上发生的事情获得 "指尖上的感觉"。尽管国防部近年来对C4I系统进行了大量投资，但这些努力主要集中在大型的、孤立的服务项目上。将这些在设计上不一定能相互操作的系统整合到一个联合C4I架构中是一项艰巨的任务。

同时，JADC2的可行性取决于关键使能技术的成熟度。这些关键技术包括：5G通信，以实现海量数据的高速传输；人工智能，以解析和理解所有这些数据，然后帮助指挥官做出决策；云计算和边缘处理，以使该架构能够在高度分散和有争议的战场上发挥作用。整合零散的服务能力，成熟的新兴技术，并将它们全部整合到一个有效的战斗网络中，这将是一项具有挑战性的工作。

鉴于JADC2在美国防部未来计划中的核心地位以及围绕其发展的复杂性，决策者可以从更好地了解当前的情况中受益，因为关键的决策点，如23财年预算提交的最终确定和24财年服务计划目标备忘录（POM）的制定。为此，Govini应用决策科学--有针对性地应用机器学习和数据，将政府和商业市场数据融合在一起，阐明与三个关键问题有关的见解。首先，美国政府近年来在与JADC2相关的C4I能力和使能技术上花费了多少？第二，美国防部的哪些部门和其他联邦机构资助了这些工作？第三，美国政府在这些能力和技术方面与哪些公司进行了合作？在美国防部最终确定其JADC2实施计划时，从这一分析中获得的洞察力可以为行政部门的高级领导人和国会提供关键的背景。

主要研究结果

C4I的支出趋势：在过去的五年中，每个部门都花费了数十亿美元开发和采购自己的C4I系统。这些服务项目的高额支出，其中许多已经开始投入使用，这意味着该部将很难，甚至不可能简单地取消目前的努力，重新开始一个单一的联合解决方案。然而，如果没有一个联合C4I系统来统治它们，JADC2将取决于在众多现有和计划中的服务C4I能力之间建立互操作性。
下一代C4I能力：自19财年以来，对JADC2的投资已经从采购转向研究、开发、测试和评估（RDT&E），这可能表明国防部已经重新专注于开发下一代C4I能力，而不是采购现有系统。国防部在开发这些新的C4I能力时，必须着眼于互操作性，并从一开始就建立通用数据标准和协议。
关键技术的进步：要使JADC2概念发挥作用，需要在人工智能、边缘处理和5G等关键使能技术方面取得进展。但是，尽管近年来对这些使能技术的投资迅速增加，它仍然远远落后于开发主要C4I项目的支出。
基础研究：美国防部资助的与JADC2相关的新兴技术领域的基础研究，除了人工智能之外，相对有限。这可能表明，国防部越来越依赖私营部门来领导信息技术的早期研究与开发（R&D）。美国防部还可以寻求利用美国政府其他部门资助的早期研发工作，如国家科学基金会（NSF）。
供应商状况：虽然支持关键使能技术发展的供应商基础包括许多创新公司，但这些努力大多是新生的，传统的部门合作伙伴仍然主导着C4I系统的开发。美国防部面临的挑战是如何引导这些新兴技术和开发这些技术的创新公司跨越 "死亡之谷"，从研发阶段到成熟的能力，并将其送到作战人员手中。

联合全域指挥与控制分类法

Govini联合全域指挥与控制分类法阐明了国防部和其他选定的联邦机构在17-21财政年度在JADC2上的支出。该分类法包括与JADC2正式挂钩的项目支出，以及与JADC2相关的C4I能力和启用技术。本分析将与JADC2相关的定义为现有的和计划中的C4I能力，这些能力没有与JADC2正式挂钩，但可能需要纳入任何JADC2架构，以及对JADC2的发展至关重要的使能技术。它被组织成六个部分（橙色框）和14个子部分（白色框）。该分类法的结构使人们能够对过去的支出重点和趋势进行细化检查，与预算进行比较，并为评估未来的持续努力提供基础。

Govini通过应用有监督的机器学习和自然语言处理来解析、分析和归类大量的联邦合同和赠款数据来创建分类法。使用人工智能（AI）和有监督的机器学习（ML）模型可以分析联邦合同和赠款中包含的大量不规则数据--这些数据往往无法通过常规的政府报告程序或人力密集型分析方法获得。此外，除了简单地使庞大的数据源可用之外，Govini的人工智能和ML技术所依据的数学原理也增加了对数据分类和汇总的忠实度的信心，以产生一个全面和准确的联邦支出时间描述。

分类法的定义

JADC2具体部分是最小的部分，包含所有与JADC2正式联系的服务努力。这包括陆军的 "聚合项目"、海军的 "超配项目"和空军的 "先进作战管理系统（ABMS）"。尽管这些项目的所有资金在公开资料中无法确定，但这一部分可以作为一个起点来衡量这些项目随着时间的推移而增长。
指挥与控制系统涵盖了广泛的能力和项目。Govini将指挥与控制系统部分定义为包含目前现有的或计划中的项目，这些项目还没有正式与JADC2联系起来，但可能需要纳入任何JADC2 C4I架构。这些项目构成了国防部所有主要C2系统中的大多数。

这一部分被分成三个子部分。战斗管理与指挥系统、信息发布系统和战术C2系统。战斗管理与指挥系统主要由指挥与控制战斗管理和通信（C2BMC）项目和综合防空与导弹防御战斗指挥系统（IBCS）组成。信息发布系统部分包括分布式通用地面系统（DCGS），涵盖国防部所有部门，以及合作交战能力（CEC）。战术C2子系统包含可移动战术C2（T2C2）。

通信部分由几个主要的通信系统组成，但也包括一般的使能通信系统、标准和数据链接技术。该部分包括弹性通信、标准和协议以及战术数据链接。

弹性通信包括作战人员信息网络-战术（WIN-T）计划和加固的通信设备。标准和协议包括MIDS联合战术无线电系统（MIDS JTRS）和各种加密器和通信标准，如模块化开放系统方法（MOSA）和 "第五到第四 "平台通信。战术数据链包含大型程序，如高级战术数据链（ATDL）和通用数据链（CDL）。

卫星通信（SATCOM）部分包括卫星通信基础设施的两个主要领域，即空间和地面。这一部分更注重于卫星通信所需的硬件、软件和研究，而不是实际的卫星采购。

地面部分包含移动用户目标系统（MUOS）、海军多频终端（NMT）和超视距终端系列（FAB-T），而卫星通信-空间部分包含宽带全球卫星通信（WGS）、先进极高频（AEHF）技术和增强极地系统（EPS）。

计算机和人工智能（AI）是基础研究领域数量最广泛的类别，但也是包含关键使能技术的类别，将帮助JADC2发挥预期功能。AI/ML、边缘和云计算以及高性能计算是其中的细分领域。

AI/ML包含广泛的主题，如深度学习、神经网络、自然语言处理、图像识别和物体检测，仅举几例。边缘和云计算包含JADC2实施所需的必要硬件和云资源，而高性能计算部分主要包含高性能计算和现代化计划（HPCMP）和超级计算技术。

网络部分包含更快的通信和现有系统整合所需的所有必要的网络程序和技术。该部分包含网络集成与系统和下一代5G子板块。

网络集成与系统包含了海军的海上综合网络和企业服务（CANES）以及国防高级研究计划局（DARPA）的异质电子系统的系统技术集成工具链（STITCHES）等技术，旨在将所有现有的网络集成在JADC2结构下。下一代5G子板块包含所有现有的4G LTE技术和较新的5G能力，以使JADC2达到所需的网络数据传输速度，从而实现低延迟的功能。

一般C5I（仅预算）由预算中的细目组成，由于其中包含的项目的广泛性，这些细目不能被归入更细的部分或子部分。这一部分只出现在本报告的预算分析范围内。

建立一个管理所有国家的联合C4I系统是不可能的

从17-20财年，C4I相关项目和技术的支出每年平均增长8.9%（注：由于标准报告滞后，21财年支出数据不完整），导致20财年的支出比17财年多出11亿美元。然而，这种支出一直集中在大型服务项目上。例如，17-20财年支出水平最高的五个项目是MIDS JTRS（14亿美元）、DCGS（13亿美元）、C2BMC（11亿美元）、CANES（10亿美元）和IBCS（803M美元）。这些项目就占了这一时期总支出的33%。

指挥和控制系统部分，即许多这些服务项目所在的部分，从19财年开始，支出水平急剧下降（仅19财年就下降了35.9%）。但考虑到迄今为止的支出数额，再加上许多系统已经部署在部队中，意味着如果不是不可能，也很难简单地剥离这些能力，并从一开始就用一个新的C4I系统重新开始，这是一种联合努力。因此，用一个联合C4I系统来管理所有的系统可能不是一个可行的解决方案。

建立一个战区范围内的C4I架构以支持JADC2的挑战可能需要使具有不同标准和协议的孤立服务能力实现互操作。令人鼓舞的是，包括在现有系统之间建立互操作性所需的使能技术支出近年来有所增加，其中网络和计算机与人工智能部分在19-20财政年度分别增长了26.6%和41.3%。但这些使能技术的支出水平仍然远远落后于主要C4I项目的支出。

JADC2的具体投资不断增长，但与服务C4I系统相比相形见绌

Govini将同样的机器学习和自然语言处理技术应用于美国防部的预算数据，以确定与JADC2相关的投资并进行分类。对预算数据的探索不仅可以说明国防部迄今为止的投资情况，还可以说明国防部计划在未来的投资情况。预算数据中确定的资金水平在某些地方超过了支出数据中确定的水平。这种差异是由于RDT&E预算数据的结构方式。对于一些大型的和多方面的以研究为重点的计划要素，即使在项目或成就层面上解析数据，也很难将美元价值分配给具体的研究领域。在这些情况下，Govini选择包括那些至少包括与JADC2相关的一些研究项目的计划要素的资金，尽管这可能在某种程度上夸大了这里描述的总资金水平。

自19财年以来，JADC2的具体部分一直在大幅增加，这是它出现在数据中的第一年，从19财年的2790万美元到22财年的计划2.48亿美元。这一增长是由空军的ABMS项目加速推动的。然而，与其他C4I系统的投资相比，对ABMS的投资仍然相形见绌。此外，ABMS目前是一个单一军种而非联合项目。有趣的是，陆军和海军近年来都对自己的C4I项目进行了大量投资，它们采取的方法与空军不同。他们的JADC2具体工作，即陆军的 "聚合项目 "和海军的 "超配项目"，一直专注于使现有系统能够相互对话。

从18财年开始，也有一个明显的从采购转向RDT&E的转变，RDT&E从18-22财年增加了50.6%，采购从19-20财年下降了19.4%。这种转变可能表明，该部正在从投资现有的C4I项目转向专注于开发下一代C4I能力。但如果不在整个部门建立共同的数据标准和协议，引入新的C4I系统只会使互操作性的挑战更加难以解决。

向RDT&E的转变也可能表明，人们越来越关注促进关键新兴技术的成熟。专注于使能技术的计划要素，如算法战争跨职能小组、下一代信息通信技术（5G）和以网络为中心的战争技术，在最近几年都有显著增长。然而，如上所述，对使能技术的投资仍然滞后于对主要C4I系统的投资。

美国防部主导支出 - DARPA增长最快

不足为奇的是，美国防部在JADC2能力和技术方面的联邦总支出占主导地位。在17财年，国防部在JADC2上的总支出在陆军（27.1%）、海军（28.5%）和空军（32.8%）之间相当平均。然而，到20财年，陆军和空军的支出份额分别下降到17.2%和30.4%，而海军的支出份额增加到33.2%。尽管在国防部总支出中的份额发生了相对变化，但所有三个军事部门都继续在与JADC2相关的C4I能力和技术上投入大量资金。

国防部在这一时期增长最快，从17财年占国防部JADC2总支出的11.7%增加到20财年的17.2%。导弹防御局（MDA）占了整个国防部支出的最大部分，其自身的主要C4I项目C2BMC推动了支出。DARPA与JADC2相关的工作集中在技术解决方案上，以创造现有系统之间的后向互操作性。例如，DARPA的STITCHES项目，旨在将现有的网络整合在一起，尽管有不同的标准和协议，在17-20财政年度，资金平均增长13.9%。

除了美国防部之外，在所有联邦机构中，美国国家科学基金会在JADC2相关能力和技术方面的支出增长最快，年均增长31.7%，尽管其总支出与国防部相比仍然很小。国家科学基金会的这种支出可能是国防部利用行政部门其他部门资助的JADC2相关使能技术的基础和应用研究的一个机会。

系统集成商控制市场国防部与新兴技术供应商接触

到目前为止，JADC2市场一直高度集中。少数供应商，其中许多是大型系统集成商，在17-21财年主导了JADC2的支出，前20名供应商占该期间支出的63.9%以上。事实上，前三名供应商--洛克希德-马丁公司、雷神公司和诺斯罗普-格鲁曼公司--获得的与JADC2相关的支出超过了后面17家供应商的总和。这三家供应商占据了这一时期所有JADC2支出的32.8%。

鉴于主要C4I项目在JADC2支出中的普遍性，这种集中并不令人惊讶。顶级供应商和主要项目之间的关系从顶级供应商占据的地方得到了进一步的证实。当合在一起时，指挥与控制系统和卫星通信部分，也就是许多大型C4I项目所在的地方，占了前20名供应商捕获量的62.4%和前三名供应商捕获量的78.6%。相比之下，以新兴技术为重点的计算机和人工智能领域仅占前20名供应商的4.7%，前三名供应商的0.8%。

尽管考虑到国防部近年来在JADC2能力和技术上花费最多的类型，这并不令人惊讶，但市场的集中性有两个潜在的缺点。首先，这可能表明国防部没有充分地利用不是其传统合作伙伴的创新公司。其次，在不断增长的JADC2市场中，只有少数公司占主导地位，这可能限制了它们之间合作的动力。但如上所述，JADC2概念的成功很可能取决于不同公司建造的不同系统的互操作性。

对细分市场和子细分市场的供应商进行更细化的探索，可以看到比前20名总体供应商更细微、更令人鼓舞的情况。尽管少数传统的国防部合作伙伴主导了以主要项目为中心的细分市场，但与新兴技术相关的细分市场的供应商基础不那么集中，而且更加多样化。例如，在此期间，人工智能和机器学习子领域的前三名供应商仅占该子领域总支出的7.2%。相比之下，战斗管理和指挥子领域的前两名供应商占据了该子领域支出的70.6%。在新兴技术领域，国防部似乎正在与更多样化和创新的公司合作。

主合同是支出的主要途径

大多数部门的供应商情况每年都保持相对稳定，并以《联邦采购条例》（FAR）为基础的主要合同作为主要支出途径。然而，计算机和人工智能领域，随着时间的推移，供应商的数量不断增加，并使用了更多样化的支出途径。例如，计算机和人工智能部门的供应商数量在此期间增加了44.8%，从17财年的460家供应商增加到20财年的666家。此外，基于FAR的合同是只有53.1%的供应商的支出途径，而在指挥和控制系统部分则是98.3%。

其他交易授权（OTA）不是JADC2支出的高度使用途径，甚至在以新兴技术为中心的部分和子部分。两个例外是计算机和人工智能部分，该部分对OTA的使用不多，但在不断增加，而在20财政年度的JADC2特定部分，OTA是主要支出途径。OTA使用的缺乏可能是OTA数据透明度低的一个假象，也可能表明该部错过了充分利用这一重要工具来接触传统上不属于国防生态系统的创新公司的机会。

商业部门引领科技研究

在计算和人工智能领域之外的JADC2相关生态系统中，赠款的使用非常有限，特别是人工智能和机器学习子领域。例如，计算和人工智能部分占所有JADC2相关支出的85.8%，而人工智能和机器学习子部分仅占76.6%。该部分以外的较低的拨款支出可能代表着国防部错过了另一个机会，以促进对其他关键使能技术的研究，如边缘处理、5G和云计算。但它也可能表明，在许多技术领域，国防部正越来越多地依靠私营部门来领导基础和应用研究的方向。这种对商业主导的研究的强调将是对历史规范的颠覆，但与Govini在其他分析中发现的趋势一致。

对C4I能力的投资转向RDT&E

RDT&E是美国防部创新的命脉，因此强大的RDT&E资金对于开发下一代C4I能力和成熟新兴的使能技术至关重要，JADC2将依赖这些技术来实现预期的功能。如上所述，近年来，JADC2的投资已经从采购转向RDT&E。此外，这一趋势预计将在22财政年度继续，并很可能在未来几年继续。与新兴技术相关的细分领域的增长，如AI/ML，边缘和云，以及下一代5G，一直在推动这一转变。但即使在包含主要C4I项目的细分领域，采购和RDT&E之间的平衡也一直在向有利于后者的方向转变。例如，信息交换和分配系统子项目已经从17财年的34.6%的资金用于RDT&E转变为21财年的75.9%。这一转变计划在22财政年度进一步移动到81.8%。当国防部开始进行将JADC2从概念阶段转向实际能力所需的基础投资时，向RDT&E的转变是有意义的。但如上所述，国防部在开发这些新的C4I能力时必须着眼于互操作性，并从一开始就建立共同的数据标准和协议。否则，它有可能加剧其互操作性问题。

为 "关键推动者 "提供大量资金

RDT&E资金的分配可以提供与JADC2相关的能力和技术状况的线索。与C4I能力相关的资金主要是在预算活动6.4和以上。这有直观的意义，因为这些能力更加成熟，因此处于较晚的发展阶段。相反，与使能技术相关的资金主要在预算活动6.2，特别是6.3中。为新兴技术提供越来越多的资金是令人鼓舞的，这些技术将成为JADC2概念的关键推动因素。但国防部面临的挑战是如何引导这些技术和开发这些技术的创新公司跨越 "死亡之谷"，进入下一代的C4I能力。

有趣的是，预算活动6.1（即基础研究）的资金在这一时期一直非常有限。这可能是因为这种早期水平的研究在预算数据中缺乏具体性和真实性，无法将其与JADC2相关技术联系起来。但这也可能进一步表明，国防部越来越依赖私营部门来领导早期研发，特别是关于5G和计算等信息技术。国防部还可以寻求利用美国政府其他部门资助的早期研发工作，如NSF。

新兴技术供应商格局必须得到支持，跨越 "死亡之谷"

尽管没有像与JADC2相关的整体支出那样严重，但支持与JADC2相关的RDT&E支出的市场仍然相对集中，前20家供应商占据了总金额的71.5%。RDT&E的前三名供应商与JADC2整体支出的前三名是同一公司。此外，这种集中度在与主要项目相关的部门和子部门中是最大的，就像JADC2的整体支出一样。与新兴技术相关的部分和子部分的集中度相对较低，而且大型系统集成商以外的供应商，包括研究型大学和实验室，也更加突出。一方面是与更成熟的能力相关的部分和子部分，另一方面是与新兴技术相关的部分和子部分，其相对市场集中度的分裂可能表明了国防部在创新方面面临的更大挑战。在技术开发方面，国防部已经提高了与创新的、非传统的合作伙伴合作的能力。但在 "死亡之谷 "的另一边，它仍然主要与少数几个长期的合作伙伴合作。

总结

未来战争的特征正变得更加以信息和决策为中心。战争可能已经达到--如果不是已经过了--一个临界点，即信息主导的能力将比动能武器更重要。国防部正越来越多地打赌，JADC2将是美军在高强度战争中保持信息优势的答案。

为使JADC2赢得胜利，它的中枢神经系统将需要胜任这一任务。这就是说，JADC2的成功取决于建立一个综合的、功能性的联合C4I架构。而这个C4I架构取决于使不同军种的C4I能力可以互操作。鉴于迄今为止对这些现有C4I系统的投资，其中一些系统最近才在部队中投入使用，在可预见的未来，它们可能必须成为任何JADC2架构的一部分。因此，即使即将发布的JADC2实施计划指定一个项目--如空军的ABMS--作为一个C4I系统来统治它们，它仍然需要与众多现有系统连接。此外，如果各军种在开发下一代能力时未能着眼于互操作性，那么互操作性的挑战可能不仅仅是在现有系统之间建立后向兼容性的需要。国防部可能面临着一个关闭的窗口，以开发和执行共同的数据标准和协议，跨越联合和服务开发工作。否则，国防部有可能急于建立，正如一位高级领导人最近所说的，一个 "全域指挥和控制服务"，而不是一个联合的。或者，作为一个缩写，"SADC2 "可能更尖锐一些。

新兴技术不仅对解决互操作性问题至关重要，而且对实现大量数据的高速传输、为理解所有这些数据所需的决策科学提供动力，以及允许网络在高度分布和有争议的未来战场上发挥作用也至关重要。令人欣慰的是，该部已经增加了对许多这些使能技术的支出，特别是人工智能。但资金水平仍然远远落后于国防部在主要系统的开发和采购上的支出。

此外，美国防部在许多新兴信息技术领域似乎越来越依赖私营部门的研发。而推动创新的往往是国防部传统供应商基础之外的公司。国防部可能需要充分挖掘这一创新生态系统，并引导有前途的技术跨越 "死亡之谷"，以便它们能够在研发阶段之后成熟起来，成为成熟的能力或更大能力的组成部分，从而使JADC2概念取得成功。

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