《基于战术区块链提供数据来源以支持战场物联网和大数据分析》美海军2022最新94页论文

这个顶点项目评估了使用区块链技术来解决一些挑战，即越来越多的不同的传感器数据和一个信息丰富的环境，可以迅速压倒有效的决策过程。该团队探讨了区块链如何用于各种国防应用，以验证用户，验证输入人工智能模型的传感器数据，限制对数据的访问，并在数据生命周期内提供审计跟踪。该团队为实施区块链的战术数据、人工智能和机器学习应用开发了一个概念设计；确定了在战术领域实施区块链所涉及的挑战和限制；描述了区块链对这些不同应用的好处；并评估了这个项目的发现，以提出未来对更广泛的区块链应用的研究。该团队通过开发三个用例来实现这一目标。一个用例展示了区块链在 "轻数据"信息环境中的战术边缘使用。第二个用例探索了区块链在电子健康记录中对医疗信息的保护。第三个用例研究了区块链在使用多个传感器收集化学武器防御数据方面的应用，以支持使用人工智能和机器学习的测量和签名智能分析。

未来针对同级或近级对手的大规模作战行动，除了更传统的空中、陆地、海上和空间等物理领域外，还将涉及网络空间领域。数据和信息在这个连续体中的每一个点上所发挥的作用都不能被低估。此外，同时在多个领域进行有效沟通和协调的能力--拥有必要的指挥和控制--取决于可获得的和可靠的信息。美国陆军正在起草一份新的陆军学说出版物3-13，标题为 "信息"，"将信息的军事应用与所有作战功能、部门和战争形式联系起来"（美国陆军联合武器中心2022，2）。陆军如何在战场上保持优势的这些转变，强调了数据和信息作为战争工具的关键作用。

这个顶点项目的主要目标是探索区块链在与国防部相关的各种情况下的使用。首先，该团队研究了目前关于区块链和相邻主题的工作，如物联网（IoT）、大数据、人工智能（AI）和机器学习（ML）。研究揭示了一个名为 "战场物联网"（IoBT）的新兴概念。Tosh等人（2018）写道，IoBT可以满足 "对分散框架的强烈需求......以服务于战场环境的目的"（2）。Kott、Ananthram和West（2016）强调了与IoBT可用性、保密性和完整性相关的几个网络安全挑战，而Tosh等人（2018）讨论了区块链技术如何有利于IoBT架构。

除了网络上的无数设备（如IoBT），数据存储是管理数据的另一个关键方面，无论是现在还是未来以去中心化信息为标志的环境。区块链，当与数据存储机制的使用相结合时，可以帮助IoBT设备及其数据的可用性、保密性和完整性。该团队研究了使用战术数据结构作为 "链外 "数据存储机制的潜力。数据结构使数据的发现、治理和消费自动化，使用户能够在他们需要的时候和地点访问数据，而不需要对数据的存放地点有任何了解。数据结构是一种机制，可以将众多的数据管理源连接在一起，以促进数据的可访问性--无论其位于何处。这些数据管理源可以是传统的数据库、数据湖（IBM 2018），或数据仓库（IBM 2021）。因此，战术数据结构可能是一个可行的解决方案，以促进跨作战人员功能和任务指挥系统的数据访问（Patel等人，2021）。

这项研究的洞察力与现有的概念重叠，如数据生命周期和国防部的共同决策框架：观察-定向-决定-行动（OODA）循环。数据生命周期一般有四个阶段：数据创建（或生成）、数据阅读（或消费）、数据更新（或修改）和数据删除（或归档）。这些阶段几乎适用于任何类型系统中的每一种数据。了解在生命周期的每个阶段与数据的互动如何影响数据的固有可靠性是很重要的。追踪数据在这个数据生命周期中的运动提供了数据来源，这使得潜在的数据消费者能够确定数据的可靠性和有效性。随着决策者在实施OODA循环框架中使用数据（以及对该数据的下游分析，例如在人工智能的协助下），数据出处的关键性变得很明显。区块链的使用可以提供数据可靠性的内在保证，这反过来又减少了OODA循环的时间，改善了决策。

接下来，该团队开发了一些通用的系统工程架构，以说明区块链如何解决数据出处并确保这些数据的信任。这个过程确定了从各种用户（例如，如数据所有者和消费者）到需要的软件系统，以及数据结构，和Hyperledger Fabric（HLF）网络（即区块链组件）的各种行为者。此外，可能需要几个应用编程接口（API）：一个访问API，一个数据出处API，和一个企业API。利用区块链提供可靠的数据出处的总体重点是提供一种新的方法，运营商可以跟踪设备和数据的编辑者。

然后通过开发三个用例来扩展这个架构，每个用例都有其特定的架构，这进一步说明了区块链的实施可以如何运作，并评估其效用和局限性。这些用例使团队能够探索区块链在验证用户、验证输入人工智能模型的传感器数据、限制对数据的访问以及提供整个数据生命周期的审计跟踪方面的潜力。

在第一个用例中，我们探讨了区块链如何在战术边缘促进安全和可信的数据传输，以利用远程火力。第二个用例在更多的操作背景下提供了一个例子，区块链提供了一个审计跟踪，以实现一个强大的电子健康记录（EHR），可以在医疗服务的连续过程中的任何点进行访问。最后，该团队的第三个用例是管理来自现场传感器的数据流，并进入人工智能模型，以支持特定类型的情报（例如，用于化学防御工作的测量和签名情报（MASINT））。这个用例既有业务背景，也有战略背景，并展示了区块链如何确保输入人工智能模型的数据是有效和可靠的。

虽然这些用例利用了一个简化的架构来促进区块链的名义应用，但它还是展示了这项技术在解决或至少缓解当前和未来管理和保护大量数据的挑战方面的真正潜力。该团队能够探索在区块链上和区块链外存储数据的选项。这些选择表明，区块链技术如何能够适应具体情况--不仅是在战略、作战和战术背景下，而且是在各军种之间，以满足其独特的任务需求。未来的联合部队在生成和消费数据方面需要精明，这些数据对于确保战场上的优势是必不可少的，但在武装冲突之间的和平时期也是至关重要的，但竞争激烈。