MSG-189专家团队(ST)活动的基本原理建立在评估如何结合和集成新兴颠覆性技术的需要之上,这些技术正在改变我们工作和生活的方式,并且融入促进了M&S技术和相关仿真系统的发展。

作为北约STO NMSG研究目标的一部分,仿真系统的新架构和先进功能一直被研究和定义。仅举几个例子:MSaaS(建模和仿真服务)和MTDS(任务训练分布式仿真)的定义及实施为新一代最先进的仿真系统铺平了道路。

此外,近年来,北约STO小组和相关工作组一直在解决最先进技术的问题和演变:人工智能(AI)、机器学习(ML)、大量异质信息的管理和分析(大数据)、通过沉浸式设备(AR、VR、XR)实现真实世界和合成世界的互动、无线技术(5G)以及通过云计算和面向服务的架构提供服务的新方法。

因此,NMSG旨在研究这些研究领域之间的协同作用,以概述这些新兴和颠覆性技术对下一代仿真系统的特点和潜在影响。

定义一个包含上述所有概念的仿真系统无疑具有挑战性,因此,工作组只把注意力集中在某些方面进行探索:

  • MSG-189的目标是定义一个由参考架构描述的M&S生态系统。在参考架构中需要强调的重要一点是其构建模块和所提供的产品/服务之间的关系。
  • 在M&S中引入新技术的可能性,作为改进现有的技术或提供新的解决方案来解决目前没有解决方案的问题。
  • 假设这个M&S生态系统根据MSaaS的 "云 "模式,在网络上全天候提供 "产品 "和 "服务"。
  • 由此产生的系统功能和用途集中在两个具体领域:军事人员(包括决策人员)的培训和对指挥官及其工作人员的决策过程的支持。
  • 最后,在这个阶段,MSG-189 ST并不试图定义一个随时可以使用的产品(因此级别比较抽象),而是要找到一种方法(参考架构),使目前或未来的产品可以整合在一起,尽可能地保留所产生系统的完整性和基本功能。

必须强调的是,该框架所产生的参考架构的主要基础是长期存在的、非常重要的NMSG活动,如MSaaS和MTDS。MSG-189 ST活动建立在这些参考文献的基础上,以寻找新的和创新的解决方案,可以加强对M&S这样的关键技术的使用。一个 "安全 "的设计概念,密切关注基础设施对网络威胁的高弹性(设计安全)也是一个需要满足的具体要求。

由此产生的MSG-189生态系统不仅可以作为一个培训工具,而且首先可以作为一个有效的支持,用于确定最佳的CoA,然后在 "实际 "行动中实施,或在随后的规划阶段和确定要执行的行动细节(作战指令的管理)。

MSG-189 ST的最后一项建议是成立一个后续工作组(RTG),该工作组从该小组所做的工作中得到启发,可以定义一定数量的用例,以验证所做的选择,并证明系统的参考架构和所列技术的有效性。

报告研究范围与关注领域

1.1 范围

近年来,所谓的 "颠覆性技术 "发展迅速,如人工智能(AI)、机器学习(ML)、大量数据的管理和处理(数据科学和大数据分析-BD)以及沉浸式技术(VR / AR / MR / XR)。

北约STO内部的各个小组/团体已经研究了这些新技术提供的可能性;特别是,NMSG工作组对研究新的架构和仿真系统的服务非常感兴趣,这些系统将用于军事训练和决策领域的未来应用。北约MSG-189专家小组(ST)已经接受了这一挑战,并进行了一项研究,以确定这样一个仿真框架。

首先,让我们看一下要追求的目标,这些目标最初列在技术活动建议TAP[1]中,然后列在One Pager文件[2]中:

  • 概述每一种使能技术(AI、BD、XR等)的技术状况,旨在确定每一种技术在确定拟议的未来培训和决策支持的模拟框架方面可以发挥的作用。
  • 指出培训和决策军事领域的差距,提出的技术可以提供有价值和可行的解决方案。
  • 定义仿真框架的系统要求。
  • 框架结构的定义。
  • 对可能用于实施框架的软件工具和硬件环境的调查。
  • 主要功能的定义。
  • 定义与其他系统的接口(例如C2和决策面板)。

定义一个模拟系统,使所有上述概念以整体的方式存在,这个想法当然具有挑战性,而且在许多方面,超出了专家组的目标(和可能性)。

因此,工作组的首要任务是以更精确的方式确定工作范围,并指出工作组研究活动的领域。这方面最重要的成果是定义一个 "参考架构",在此基础上建立MSG-189生态系统(后来经常被简单地称为系统)。这是一个抽象的架构形式,为未来的具体解决方案架构(项目架构)提供了一个模板解决方案。

必须强调的是,该框架的参考架构的主要基础是长期存在且非常重要的NMSG活动,如MSaaS(建模与仿真服务)和MTDS(任务训练分布式仿真)。MSG-189 ST活动将在这些参考文献的基础上,寻找新的和创新的解决方案,以加强对M&S这样的关键技术的使用。

一个 "安全 "的设计概念,密切关注基础设施对网络威胁的高弹性(设计安全),也被指出是一个需要满足的具体要求。出于这个原因,这些信息已经在这第一章中提出。

1.2 关注领域

特别是,本章介绍了军事训练和决策的概念,强调了这种系统必须考虑到的网络安全方面的重要性,然后定义了MSG-189 ST活动的利益量。对所指出的问题的深入研究以及将其纳入参考架构将是以下各章的主题。

本章的第一部分致力于识别和描述与培训有关的问题,旨在为所有在军事组织中工作的专业人员提供必要和关键的活动,并支持指挥官、其工作人员和参与任务的人员的决策过程。

本章概述的另一个主题与网络安全有关:将定义与安全有关架构的要求限定方面;所提供的信息必须是框架设计的基础,并渗透到其所有功能中(设计安全)。

在本章的最后部分,描述了研究的兴趣领域,定义了该领域的维度(行动、专业知识和生命周期),并对每个维度指出和描述了需要考虑的层次。

最后,我们定义了MSG-189 ST的研究活动将在其中进行的兴趣范围。

1.2.1 军事训练

军事训练对不同的人是明确的但又非常不同的。在军事单位指挥官的层面上,它意味着锻炼战场上的部队或海上的水手,使他们作为一个综合、协调的单位运作。在军事人员管理者的层面上,它意味着对包括厨师、驯犬员、坦克炮塔技术员、雷达技术员和战斗机飞行员在内的所有职业专业的个人进行准备和认证。在主要军事系统的开发者和提供者层面,它意味着在模拟器或系统本身上进行演习。对所有相关人员来说,它意味着让来自平民社会的个人准备好作为专业军事人员执行任务。

军事训练与其他形式的训练不同,它强调的是纪律、临场准备和集体训练[3]。

从中世纪的奎因时代开始,无疑在此之前,仿真在进行军事训练和评估个人、船员、团队和单位执行军事行动的准备情况方面一直很突出。今天,仿真对于参加野外演习的疲惫不堪的士兵来说非常熟悉,对于在我们的战争学院里操纵计算机生成的部队(CGF)横扫广阔的电子平原的指挥官来说也是如此。它得到了各种设备的支持,从塑料模型到笔记本电脑,再到比它们所模拟的飞机更昂贵的全动飞机模拟器[3]。

模型、仿真器和仿真之间的一些粗略区分是有用的[3]:

  • 模型提供了输入和输出的基本表示。它们是控制和决定模拟器和仿真对用户反应的引擎。

  • 仿真器是设备。它们旨在向学生表现自然界中可能遇到的其他设备或现象,并被用来产生对自然界的模拟。

  • 仿真是仿真器及其基础模型的产物。因此,仿真是一组模型和/或模拟器,代表一个系统或一个环境的运行或特征。

随着技术的发展,只要技术的价值能够证明比目前的方法有改进,如成本、安全或速度,军队也会随之采用。它必须不断地具有前瞻性、创新性和积极性,既要了解战争是如何演变的,又要调整训练以应对这些挑战。

什么是训练?

训练是任何组织的基本活动之一;特别是,它一直是所有时代的军队所开展的行动取得成功的决定性因素之一。

拥有训练有素的军事人员对于能够在现代战争的复杂情况下开展行动至关重要,这些情况需要反应技能和分析能力,只有受过训练的人才能具备这些能力。

训练的类型数不胜数,从特定主题的个人理论训练到涉及数千人和车辆的大型战区演习,在时间和空间上复杂而衔接的行动。

因此,世界上所有的军队在训练中投入巨大的资源并不是巧合。训练技术和程序的演变必须不可避免地跟随威胁的演变,同时也要跟随新作战概念的发展。军事资源训练水平的不断更新产生了著名的格言:"边训练边战斗,边战斗边训练"。

美国军方将训练定义为 "为获得和保持完成特定任务所需的知识、技能、能力和态度(KSAAs)而进行的教学和应用练习"[4]。

一般来说,军事训练分为两大类:个人和集体。个人训练正是旨在发展个人技能的训练。集体训练的目的是将受过训练的个人整合成一个有凝聚力的有效团队,不管这个团队是四人的坦克车组还是5000人的航空母舰船员。

训练的规模可以小到为一个四人小组上一小时的如何包扎伤口的课,大到包括来自各军种的数万名人员和单位的多周联合演习。训练的主要领域是:机构领域,包括各军种的各种正规学校;行动领域,包括在部队和舰艇上的训练,无论是在原地、部署地还是航行中。

另一种类型的培训是自我发展:它由个人进行,以解决他们在自己的学习中看到的差距,(从更广泛的角度来看)可以被视为一种教育[4]。

仿真是培训的基础,构成了培训的本质;以培训为导向的仿真环境允许以安全、高效、经济的方式培训人员,并随着时间的推移保持培训水平,即使是发生概率极低的事件。因此,即使是模拟环境,也必须跟随(有时是预测)技术和理论的演变,以最好地完成其任务。

1.2.2 指挥官与参谋员的决策

决策的定义和描述有很多,但基本上它是一个认知过程,通过这个过程从一系列合理的、潜在的选项中做出一些选择。当然,目标是要从现有的备选方案中挑选出 "最佳 "方案。

决策中典型的复杂因素是不确定性;也就是说,备选方案的许多方面以及每个预期方案的确切结果可能是未知的、不明确的或不可预测的[5]。

从历史上看,一个单位的成功与工作人员执行军事决策过程的能力直接相关。鉴于当今作战环境的复杂性增加,以及大量的任务指挥系统和程序,与作战有关的所有活动的整合和同步越来越困难[6]。

自19世纪末以来,军事参谋程序一直在演变,试图定义一个达成决策的共同过程。虽然理论成功地提供了一个指导决策过程的系统,但它几乎没有解决在评估和选择潜在行动方案中固有的不确定性。使情况更加复杂的是,今天人们几乎可以无限地获得大量的信息,这些信息可能需要也可能不需要应用于特定的决策情况。因此,虽然看起来信息越多越好,但事实上,拥有太多的数据会增加认知负担,并可能导致忽略其他与当前特定情况更相关的信息。军事情报分析过程面临的挑战是通过向指挥官提供及时、相关、可靠的信息来加强军事决策[5]。

在下文中,我们描述了关于决策过程的不同理论,并展示了关于这些理论如何在军事领域应用的两个观点。

关于决策过程的理论

描述了可以支持的关于(军事)决策的相关理论。

  • 观点1:技术/任务导向(如MDMP、OPP等)。
  • 观点2:非技术/技能导向(例如,OODA、系统1和2、认知偏差)

理论方法 [7]

人们可以把这个领域的许多模式分为两大潮流和方法。

  • 理性哲学的潮流依靠逻辑作为其主要工具,即要求对优势、劣势、机会和风险进行分析评估,尽可能做到最好。理性派认为决策过程是一种逻辑分析,以确定行动的最佳选择。
  • 认知-心理的潮流依靠人类所有的认知过程--分析推理和基于直觉的思考。这股潮流认为决策过程是使军事领导人意识到或突然洞察到所需的行动方法。工作中的工具是认知性的,旨在为 "灵光一现 "创造自然条件,同时避免人类推理的一般缺陷,特别是在压力下的推理。到目前为止,这两种趋势都没有完全建立在全面阐明的理论基础上,但研究工作正在对两者进行投资。

1.2.3 网络安全

安全方面的问题应该从最初的设计阶段就开始计划和解决,因为一旦部署和实施,甚至刚刚开始,要解决安全问题(考虑所有的观点和方面)就会困难得多。

此外,由于系统架构可能是基于分布式和分散的模式--面向服务的系统(即MSaaS),其执行将在分布式计算资源上提供,基于网络/云中心环境--网络安全方面必须得到仔细考虑。

在实施分布式模拟系统时,有许多问题需要考虑,包括但不限于网络、端点安全、认证和访问控制等主题。传统的网络安全要求和最佳实践为确保数据的保密性、完整性和可用性而采取的措施提供了指导。仅列举一些例子。

  • 应该对访问进行管理,以确保只有经过授权的客户才能访问或操作数据,管理权限应该最小化,管理账户应该只在需要时使用。

  • 应定期检查用于限制谁可以访问服务器和保护传输信息的认证和加密技术,以确定必要的安全要求。

  • 适当的安全管理实践对于操作和维护一个安全的环境至关重要:安全实践包括识别信息系统资产和制定、记录和实施有助于确保系统资源的保密性、完整性和可用性的政策、标准、程序和指南。

为了确保系统和支持整个基础设施的安全,以下做法是网络安全 "按原样 "实施的标准参考(例子):

  • 服务器和客户端的加固。
  • 配置/变更控制和管理。
  • 风险评估和管理,以确定潜在的弱点和漏洞--(同时进行定期测试)。
  • 对操作系统进行修补和升级。
  • 对标准化的软件配置进行测试和保障。
  • 通信渠道的安全。
  • 确定应急计划和业务的连续性--措施。
  • 实施安全监控解决方案(例如,日志管理、终端安全、网络安全等);以及
  • 定义和实施安全软件开发生命周期(SSDLC),以协调与创建软件组件有关的所有过程。

总之,应通过配置、保护和分析日志文件和配置,经常备份关键信息,建立和遵循从破坏中恢复的程序,及时测试和应用补丁,并定期测试安全,来持续维护基础设施的安全。

此外,由于日益增长的技术创新和可用的计算资源和算法,还将有更多的网络安全方面需要考虑。

1.2.4 MSG-189 的效益

这个活动提案的精神恰恰在于提供一个环境,它是一个生态系统的一部分,跟随用户从他/她的职业生涯的开始到最大经验的阶段,而不需要不断地 "学习"(新的和不同的)系统。这种学习的努力往往与IT工具的真正目标相反,它应该促进工作经验。此外,如果你是一个有经验的用户,你仍然可以访问较低层次的信息(例如,能够刷新、修改、获得特定资产的技术信息,等等)。

1.3 报告结构

本报告分为:

  • 执行摘要,概述了ST的理由、处理的主要议题和在1年活动期间开展的活动以及由此产生的结论和建议。
  • 报告的主体部分,提供:
    • 描述了MSG-189 ST活动的范围和兴趣领域。
    • 对可用于建立NMSG-189生态系统的颠覆性技术现状的调查。
    • 对与网络安全技术有关的技术现状的调查。
    • 对军事训练和决策支持领域的潜在差距的分析。
    • 收集需求(历史的和新的)来定义新系统。
    • 定义一个参考架构,系统将在此基础上建立。
    • 该系统提供的产品和服务清单;以及
  • 缩略语表。
  • 引用的文献、报告、标准和网站的参考资料。

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