目标定位过程，或称杀伤链，是指从目标首次出现，作为潜在威胁时起，到交战后评估目标的影响。杀伤网是参与执行目标定位过程的系统和界面网络。随着人工智能（AI）变得越来越普遍并被应用于军事行动，陆军试图将人工智能支持的信息、工具和系统纳入杀伤网，以加强杀伤链过程的执行。这项研究通过使用系统架构来描述杀戮网络，为这项工作做出了贡献。使用不同的系统架构观点的集合来说明这些系统和互动，阐明了实施人工智能可以提高有效性的过程和系统。此外，该研究导致了一个价值模型的发展，该模型将能够评估杀伤网当前和未来状态的架构。
1 引言
目标定位过程，通常被称为杀伤链，是指在战场上识别和摧毁或消除威胁的过程。历史上有几种不同的目标定位过程，可以追溯到罗马时代。然而，随着技术的发展和人工智能的实施，在杀伤链过程中每个阶段所花费的时间已经大大减少。传感器技术的发展使得数据的整合和杀伤链过程的缩短成为可能（Benitez, 2017）。目前的杀伤链是一个六步目标定位过程：发现、固定、跟踪、定位、交战和评估（F2T2EA）。这个目标定位过程主要集中在动态目标定位上，用来对付那些被发现得太晚而不能被纳入特意定位的目标（陆军部，2015）。缩短关于远程精确射击杀伤链过程的时间是陆军的首要任务之一。
“发现、固定、跟踪、定位、交战和评估（F2T2EA）”过程中的每一步对于快速打击动态目标都是至关重要的。该过程的第一阶段是发现，即 "快速定位目标的行为"。发现步骤旨在准确识别威胁能力、高价值目标和威胁模型（陆军部，2018）。发现步骤的产出是 "检测到的潜在目标的进一步发展"（参谋长联席会议，2018）。目标定位过程的第二阶段，固定，包括确定潜在目标的位置以进行动态定位。固定阶段开展积极的识别，准确的目标位置以与目标交战，并估计目标时间特征（JCS，2018）。固定步骤可以通过使用全球定位系统卫星或通过对感兴趣的区域进行成像并与早期的图像进行比较，提供特定目标的精确地理位置（Tirpak，2000）。F2T2EA过程的第三个阶段是跟踪。在这个阶段，陆军资产监测目标的活动并跟踪目标的运动（JCS，2018）。在定位阶段，即该过程的第四个阶段，指挥官做出与目标交战的决定，以创造预期的效果。从这个阶段开始，陆军领导人验证目标，以将与之交战的系统可使用的格式最终确定目标数据信息，并按照联合部队司令部的要求批准目标执行（JCS，2018）。F2T2EA过程的第五步是交战。这个阶段的产出包括发布和传递交战命令，通过致命或非致命手段进行目标交战，以及交战指挥和控制（JCS, 2018）。F2T2EA过程的第六和最后阶段是评估。在这个最后阶段，部队评估目标的状态，报告结果，并提供再攻击建议（JCS，2018）。当单位评估目标的状态时，他们正在确定是否已经实现了预期的结果，这需要更多的知识分析（Tirpak，2000）。
杀伤网是由物理系统、信息系统和界面组成的网络，允许执行杀伤链过程。这个项目的重点是确定杀伤网络中的互动，这些互动可以通过人工智能来改进或加强。此项目客户是美国陆军作战能力发展指挥部军备中心（CCDC AC），该中心负责研究的重点是开发新的武器和系统，以提高军队的效率和效力。本文介绍了利用美国防部结构框架（DoDAF）中规定的观点，为当前间接火力交战的杀伤网创建系统架构的工作结果。在这个项目中，间接火力指的是用于攻击射击单位视线以外目标的炮火。
1.1 方法
本研究使用的方法主要集中在系统决策过程的问题定义阶段任务：研究和利益者分析，功能和需求分析，以及价值建模（Parnell等人，2011）。在召开客户会议以确定利益相关者的需求后，最初的研究集中在杀伤链的现状、如何将人工智能实施到流程中、DoDAF系统架构的观点以及杀伤链的未来状态。最初的研究强调了对当前杀伤链过程和参与其执行的系统的详细表述的需求。
关于当前流程的主要信息来源是对西点军校的野战炮兵分部代表罗伯特-金尼中校的一系列采访。他在北卡罗来纳州布拉格堡的师级炮兵行动中的专业知识和经验使他能够提供描述当前杀伤链过程、所涉及的行为者和系统以及所发生的信息交流所需的洞察力。捕捉到这些信息后，项目进展到使用各种DoDAF观点在系统架构中描述该过程和相关系统。
该系统架构考虑了数据、平台、指挥、控制、通信、计算机、作战系统、情报、监视和侦察（C5ISR）以及杀伤链的网络方面。分析的重点是确定当前杀伤链中对其运作重要的因素。对这些因素的进一步研究将允许确定涉及人工智能的可能改进。其目的是阐明引入人工智能的机会，以改善杀伤链过程的执行。这个项目包括多个系统结构观点，以表示动态目标的间接火力交战。最后，开发了一个价值模型，可用于确定未来杀伤网替代方案的哪些架构在执行间接火力任务中最为有效。
2 研究与利益相关者分析
利益相关者的访谈和研究提供了重要信息，这些信息将支持使杀伤链更加有效的工作。第一个发现是，多年来杀伤链已经从几十年减少到几年、几个月、几天，然后到几分钟。改进杀伤链的下一步是将时间甚至减少到几秒钟。考虑到这一点，该项目试图分析当前流程的每一个步骤，以确定哪些步骤最适合采用人工智能来加速流程。这项工作需要核算每个步骤目前所需的时间，并确定需要最多时间和人力互动的步骤。主要的问题是识别和确认目标的状态，是敌方还是友方，确定使用哪些资产，清理空域，以及评估损害所需的时间。找到一种方法来提高这些过程的速度将影响整个过程的时间。
在采访中，金尼中校解释了目前从发现一个新出现的目标到交战本身的杀伤链过程。他确定了参与杀伤链的三个主要系统：旅战术行动中心（TOC）、师TOC和野战炮兵营TOC。这次访谈的主要结论是，旅级TOC是当前系统的核心，因为信息在旅级TOC接收，并根据必要的交战方法的轨迹进行分配。这个过程，也被称为火力清除，在杀伤链中花费的时间最多，因为它需要信息在旅级TOC与其他实体（如野战炮营）之间来回传递。这些信息决定了作战观点-1（OV-1）的基线，这是一个描述任务整体的视觉图，同时指出不同系统之间的独特互动以及环境。这些发现不仅为OV-1的 "现状 "提供了信息，而且还为当前杀伤链过程中的问题所在提供了正确的范围。
进一步的发现和结论与人工智能有关。使用人工智能来帮助军事训练已经在军队中发生了。在目前的训练中，人工智能被用来帮助士兵的决策过程（Rasch等人，2003）。
一项旨在确定军官和士官使用的决策过程如何受到综合行动方案批评和阐述系统(ICCES)影响的实验结果证实，使用人工智能可大幅减少决策时间。虽然人工智能是加快进程的重要资源，但在武器系统中整合人工智能也有需要考虑的问题。军队在战争中遵循严格的道德准则。将人工智能纳入武器系统以创造自主武器违反了这一准则。指挥官的《陆战法手册》禁止使用盲武器（陆军部2019）。一个结论是，必须确保在武器系统中增加人工智能，使之与军队内部的价值观和守则相一致。一项建议是开始研究不同的方法，将人工智能纳入风险评估、空域清理和火力等任务中，使用类似于ICCES实验中的流程。通过对这些任务中的每一项都有预设的反应，通过避免人类处理时间的变化，总体时间将减少。有监督的人工智能将允许士兵对他们操作的武器和系统完全负责，同时在不严重的任务中采用人工智能。
3 系统架构
本项目开发的架构观点中，本文只描述了选定的视角。所显示的是总体架构描述，以帮助理解杀伤网在战场条件下如何运作。作战视角-1是一个高层次的作战概念图，说明了间接火力交战中所需要的过程。在不使用人工智能的情况下，所涉及的军事系统的作战视角有助于确定在哪些地方整合人工智能将有利于执行任务的整体效率。作战视角-2是一个资源流图。在间接火力交战的背景下将这一视角应用于战场，从而确定了人工智能整合所能提供的信息共享或处理的效率。能力视角-2被用来确定与杀伤链过程相关的能力，并根据作战功能对其进行分类。
3.1 作战视角-1 (OV-1):高级作战图
杀伤链过程的总体设计如图1所示。这一描述强调了伴随间接火力任务的关键组成部分和过程。这一过程始于C5ISR资产对敌人潜在威胁的识别。一旦发生这种情况，目标信息或图像将被传送到旅指挥中心。这个指挥中心是间接火力任务中最重要的系统，因为它有责任将上面和下面的信息传递给它，以便最有效地执行火力任务。在这个作战视图中，下一个最重要的系统是野战炮兵营的火力指挥中心（FDC），因为它计算出与目标作战所需的最大序数和距离。最后，野战炮兵营和排对这个作战观点很重要，因为他们拥有并操作榴弹炮，与C5ISR资产发现的目标交战。
图1 OV-1:高级作战图
3.2 作战视角-2 (OV-2):作战资源流描述
图2所示的OV-2图是对OV-1图在间接火力任务中的补充；然而，它用箭头描述了它们之间的信息流和通信。这个图形中的每个箭头都描述了一个系统如何与另一个系统进行沟通。最重要的是，根据箭头的数量，可以直观地看到互动的系统和互动的频率。这个图形的另一个方面是在间接射击任务中发生的不同任务。例如，火力清除发生在旅TOC和师TOC之间。
图2 OV-2:业务资源流描述
3.3 能力视角-2 (CV-2):能力分类
能力分类法代表了系统为完成其任务而具有的能力层次流。在杀伤链的情况下，总体目标是进行动态目标定位过程，即F2T2EA。如图3所示，进行这项工作需要的五种主要能力：情报、监视和监测、目标获取、火力和通信。这五种能力是通过将OV图中的系统组件任务与每个组件的通信需求进行分组来确定的。通过利用这些能力，杀伤链过程可以及时和高效。较低层次的能力是F2T2EA过程中相应能力的具体方面，以评估该能力是否在系统内得到满足。这个观点在创建未来系统的候选解决方案中至关重要，因为它弥补了所需的系统能力和它如何做这些能力之间的差距。
图3 CV-2:能力分类
4 价值模型
价值模型对项目很重要，因为它是评估潜在未来状态系统性能的工具。这个模型使用定性的措施对每个候选解决方案的四个功能进行评分，每个功能都需要具备：记录增强的能力，反映流程的复杂性，符合条令标准的目标定位，基本的信息接口要求。所选择的功能是针对利益相关者在寻求加强杀伤链时的要求。这些功能包含单独的目标，通过最大化、最小化或优化性能措施来评估，以计算总分。还有一些性能指标对解决方案的每个方面进行加权，以制定其良好性的总分，并表示为少即是好（LIB）或多即是好（MIB）。图4直观地描述了这些功能及其相关的目标和性能措施。
图4 间接火力系统体系结构价值模型
4.1 记录增强的能力
选择这个功能是为了显示每个任务可以在哪里以及如何加强，无论是用人工智能还是其他一些辅助手段来加快杀伤链。概述杀伤链能力的目的是确定可以使用人工智能的任务，以及改进F2T2EA中其他任务的方法，以提高周期的整体效率。为了提高F2T2EA的能力，主要重点是使更多的任务电子化，从而减少人类在任务之间来回奔波的时间。这允许在这个过程中有更多的人工智能系统，以降低人类操作员的工作量。
4.2 反映流程复杂性
系统的复杂性对于创建候选架构方案很重要。它提供了需要传递的信息和传递信息所需的节点。我们希望尽量减少系统利用的信息接口数量，并优化系统元素的数量。这种优化解决了这样一个事实，即你不能在不提供新的技术或能力来代替它的情况下完全摆脱一个系统的过程。例如，旅级TOC不会完全消失，但通过向ISR提供TOC的能力，可以提高模块化程度，减少流程中需要的元素数量。用于评估该功能的架构质量的衡量标准是同一界面上的系统元素的数量以及系统元素与系统模块化的比率。
4.3 符合条令标准的目标定位
主要目标是减少F2T2EA过程的复杂性。通过绘制杀伤链流程图，我们发现，符合目标定位过程的标准对提高系统的整体效率是最好的。速度、准确性、精确性和对目标的影响将被最大化。在目标定位过程中，将着重于最大限度地提高时间和准确性，最大限度地减少不连续，并最大限度地减少所涉及的风险。
4.4 基本信息接口要求
这个项目的目标是尽量减少信息接口内的连接数量，只有必要的连接，以减少在杀伤链中花费的时间。这可以很容易地体现在像OV-2这样的系统结构中，在不同的领域中存在着多种连接。基本的目标是通过把所有的信息和接口放在一个共同的作战图上，最大限度地减少共同作战图（COP）和信息节点，并在总体上减少信息节点。这些基本目标由C2网络和信息节点的数量来衡量。
5 结论
这个项目是由作战能力发展指挥部军备中心进行的，旨在提高杀伤链过程的效率和及时性。建立一个涉及使用人工智能的互连系统的杀伤链，将提供一种陆军领导人可以实施的能力，以提高杀伤力。随着战争性质的发展，美陆军武器装备的智能化也应随之发展。人工智能的整合不应该被用来创建自主武器系统。重要的是要确保人类仍然参与到致命的决策中，以保持军队中道德和伦理决策的基础。然而，它将为指挥官提供工具，在动态目标定位的多域作战环境中做出更准确、快速的决策。同样，目标定位需要减少在战场上提供间接火力的时间。该分析概述了描述和评估未来间接火力系统的候选系统架构框架。
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