【AI+军事】美国陆军专著《博弈论在作战层面的应用》，47页pdf

摘要

几十年来，政治科学家和国家层面的军方政策制定者一直在战略层面使用博弈论，但对其在作战层面的使用几乎没有评论。传统上，三个主要挑战阻碍了规划人员和分析人员在作战层面使用博弈论，即复杂的作战环境、参与者的动态交互以及大多数陆军参谋人员不具备使用复杂数学技能。

这本专著表明，这些挑战是可以克服的，博弈论可以在规划过程中提供新颖的见解。美陆军参谋部规划人员可以在作战层面有效地使用基本博弈论和简单的数学来了解作战环境、了解行动者及其动机，并在军事决策过程中比较行动方案。本专著展示了如何避免高级博弈论用于解决理论问题的繁琐数学程序，而是专注于使用基本博弈论在规划过程中提供价值。它通过回顾博弈论在战略层面的应用、教授基本博弈论和涵盖一些基本博弈概念来展示博弈论的实用性。然后，它考察了一场历史性的行动，以展示博弈论的使用将如何达到另一个推荐行动方案和结果，也许会改变历史进程。最后，它通过将博弈论应用于军事决策过程、任务分析和行动制定过程的两个步骤的练习，提供了使用博弈论的指南。

引言

几十年来，战略规划者和政策制定者在战略层面有效地应用了博弈论，但军事从业者往往不在作战层面使用它。当约翰·冯·诺依曼和奥斯卡·摩根斯坦在 1940 年代初在兰德公司工作期间发展博弈论时，他们寻求一种数学方法来为冲突领域，特别是经济冲突提供解决方案。他们于 1944 年发表了开创性的著作《博弈论与经济行为》

博弈论允许通过将场景建模为简化的博弈来分析决策。博弈论试图定义参与者、策略——或可供他们选择的选项——以及博弈结果的预期回报。它试图澄清由于参与者的选择而导致的不确定性。它的主要用途是它认识到结果是通过多个参与者的互动共同决定的，而不仅仅是一个人自己决定的结果，它允许分析对手可能会做什么。由于这些原因，政策制定者和战略家使用博弈论来理解战略问题，例如核对手、贸易惯例、内战解决和裁军以及缺乏国际合作，从而制定政策建议以帮助解决这些问题

作战层面的规划者是否可以有效地应用博弈论仍然是一个悬而未决的问题。在作战层面使用博弈论的批评者强调了动态交互的复杂性。他们指出，培训军官了解博弈论的基本概念并将操作层面问题的复杂性提炼成基本博弈需要大量时间。

本专著认为博弈论提供了一个有价值的框架，最适用于在军事决策过程的任务分析和行动发展步骤过程中理解环境中的参与者。博弈论旨在提供对情况的理解。这需要了解参与者及其潜在计划或战略动机。博弈论提供了一种理性的方法来研究行动者如何制定他们的策略和他们的动机基础。由此，指挥官和参谋人员可以获得理解，然后叠加其他因素，包括行动方案和潜在结果。它提供了一种合理而直接的方法来简化复杂的问题。因此，博弈论为作战规划者提供了另一种工具，可用于了解作战环境。

本专著重点介绍博弈论在战略层面的历史应用、当前的规划过程学说和相关框架，以回答作战规划者能否在作战层面有效地使用博弈论。这本专著主要通过囚徒困境分析博弈论在战略层面的应用，将其应用于冷战、国际贸易和价格战期间的降价。 1777 年的新泽西战役为应用博弈论和理解乔治华盛顿将军和查尔斯康沃利斯将军之间的竞争环境提供了一个历史例子。最后，它演示了如何以及在何处将博弈论工具实施到美国陆军当前使用的规划过程中。所使用的博弈论是一种基本的应用方法，而不是过于复杂和无用的高级学术博弈论。简单的博弈可以使复杂的操作情况变得清晰。该研究回顾了陆军规划学说，以专注于了解作战环境和问题。任务分析旨在了解环境中的参与者以及他们之间冲突的根源。这 3 项研究的重点是深入了解对抗性和中立的参与者、激励措施、潜在的行动方案和回报。该专著追溯了博弈论的战略应用和作战应用之间的差异，以了解哪些要素是一致的，同时说明了差异。最后，它将讨论如何克服实施中的潜在挑战。

博弈论在军事决策过程中的应用

规划人员可以在军事决策过程中使用博弈论工具，特别是在任务分析期间，以不同的视角理解作战环境和行动发展过程，以检查未发现的假设。博弈论工具不是替代军事决策过程中现有的步骤和工具，而是对其进行补充。战地手册 6-0 解释说，指挥官和参谋人员使用任务分析来更好地了解作战环境和部队面临的问题。接下来，规划人员使用任务分析来制定假设以填补知识空白。最后，考虑到博弈论理解竞争的本质，任务分析也有助于理解友军和敌军如何互动。行动方案制定过程提供了一种客观的方式来看待多个潜在计划。在上面的历史例子中，华盛顿将军和康沃利斯将军需要了解他们的潜在行动以及他们认为 30 名敌方指挥官可能会做什么。在某种程度上，历史例子中的将军们可以在他们的行动发展过程中使用博弈论来检查他们的假设。开发从叙述性或定性评估开始，然后转向带有每个计划的加权分数的可量化评估。博弈论允许另一种观点来评估潜在的计划。以下思想实验提供了一个示例，说明工作人员如何在任务规划期间使用一些博弈论工具。

演习如下：美国讨论在一个靠近对手的友好国家增加军事存在，这旨在阻止对手入侵友好国家。军团工作人员了解国家决策者关于在一个地区增加军事存在的辩论。此外，他们知道如果国家领导层追求升级，军团是升级的一个因素。工作人员致力于了解作战环境并了解国家层面的优先事项和激励措施，以便他们可以就选项提出更高的建议并为预期的行动方案做好准备。其次，他们努力了解敌人的动机和行动计划。敌人还面临着增加其在该地区的军事存在或维持现状的前景。两国都拥有核武器，都不想进行全面战争。最后，两个大国都可以迁移的地区的人口不希望被外国势力占领。国家决策者面临的战略决策具有操作层面的影响。

如上所述，任务分析提供了对情况和问题的理解。在任务分析过程中，工作人员开始对行动者的动机和动机有所了解。战场情报准备是任务分析的关键步骤。参谋人员对友军和敌军如何在环境中相互作用做出假设。由此，工作人员开发了每个参与者在即将到来的操作中可以使用的潜在选项。此外，情报准备步骤确定了指挥官和参谋人员的知识差距。这些差距导致了获取信息的情报需求的发展。正如文献回顾中所述，人们根据他们拥有的信息做出决策，并预测竞争对手的行为。这些步骤不会取代或否定军事决策过程的任何步骤，它们只是关于如何以及在何处实施博弈论工具的建议。

鉴于这种情况，参谋人员开始制定敌人的行动方案。当应用于博弈矩阵时，这些行动方案成为敌人的策略。敌人可以用他们的一个师或军将该地区军事化，也可以选择不军事化。是否军事化的选择为敌人创造了两种不同的战略。第二步着眼于每个策略的结果。如果双方都军事化，那么他们将面临战争。如果双方都没有军事化，那么他们就维持现状。如果一个国家军事化而另一个国家不军事化，那么军事化的国家就会在没有争议的环境中这样做。表11显示了这种情况的结果。

表11：定性结果

第三步要求参谋人员查看敌人的动机，然后对他们的选择进行定性分析。敌人想在美国不决定将该地区军事化的情况下将该地区军事化。这为他们创造了一个无可争议的环境。其次，他们既不看重自己也不看重美国将该地区军事化，这是现状。第三个可取的结果是美国军事化，而敌人没有，这意味着美国拥有无可争议的军事化。最后，如果美国也进行军事化，敌人不想升级为战争，也不想将该地区军事化。工作人员现在可以根据偏好对敌人的行动路线进行排序。作战和情报人员可以利用收集资产并制定收集计划，以确定有关敌人计划的任何指标，例如在该地区集结部队。信息收集计划有助于回答信息需求并协助进行有效规划。

工作人员现在进入行动开发过程。生成选项步骤概述了指挥官和参谋人员可用的选项。工作人员制定了可以切实击败敌人行动方案的选项，然后确定它们的优先级。工作人员还产生了两个广泛的选项。他们可以军事化，也可以不军事化。由于每个参与者的策略，工作人员现在可以对他们的行动方案进行排序。指挥官和参谋更愿意维持现状。如果美国采取行动将该地区军事化，它可能会扰乱地方、国家政府和民众。因此，美国对该地区的军事化和一个不军事化的敌人是次要的选择。这种选择意味着美国拥有无可争议的军事化，但正如所述，当地政府感到不安。第三，排名是美国不军事化，但敌人军事化，给了他们无可争议的优势。最后，美国不希望发生战争，如果美国和敌人都进行军事化，就会发生战争。

接下来，工作人员将博弈发展为矩阵或战略形式。首先，他们进行定性分析，说明每次交战的可能结果，见表 12。然后参谋人员从每个指挥官的角度对结果进行排序，以生成定量分析和回报，如表 13 所示。该表显示了回报敌方第一，美国第二。使用倒序排列，最低数字的收益表示排后的选项，数字越大，表示首选的选项。每个战斗人员都是近邻，因此参谋人员认为交战将有利于主动一方。

表12 ：定性分析

表13：定量结果

这两种的价值在于员工进行分析以掌握对潜在未来结果的理解。它提供了一个简洁的可交付产品，参谋计划人员可以在一张纸上将其交给指挥官或参谋长，以供将来参考或思考，因为指挥官和参谋人员开始在军事决策过程的未来步骤中权衡选项。这种分析为员工提供了一个思考他们正在做什么以及他们的计划可能产生什么结果。这是舍恩所说的实践中反思的一个例子。正如他所说，它允许人们在执行任务时思考他们正在做什么，然后塑造他们所做的事情。

下一步要求参谋人员将可用选项缩小到只有指挥官可用的可信选项。参谋部寻找指挥官永远不会使用任何主导策略。敌方指挥官没有任何主导策略，并且两种策略都可供他使用。但美国永远不会在博弈中选择军事化，因为无论敌人选择什么，不军事化都会主导博弈。表 14 以粗体突出显示哪个选项在美国占主导地位。例如，如果敌人决定军事化，如果它决定军事化，美国将获得 1 的回报，否则将获得 2 的回报。因此，在这种情况下，美国会选择不进行军事化。同样，如果敌人不军事化，那么如果它军事化，美国将获得三倍的回报，如果它不军事化，美国将获得四倍的回报，美国将再次选择不进行军事化。因此，工作人员将其排除在外。

表14：以粗体突出显示的美国的收益

既然参谋人员了解美国没有军事化的动机，它就可以看看敌人可能会采取什么行动作为回应。敌人知道美国不想军事化，并寻求使其结果最大化。因此，敌人选择军事化，因为这比不军事化带来更好的回报。这达到了纳什均衡，即敌人军事化并获得四分之二的回报，而美国不军事化并获得三分之二的回报。表 15 显示了圈出的所得纳什均衡。

表15：军事化为主

但现实生活中的情况并不总是一致的。一方通常首先采取行动，迫使另一方做出决定。在上述情况下，美国正在努力应对将该地区军事化的决定。然后他们的决定迫使敌人做出决定。下一步着眼于在顺序移动游戏中情况如何展开，以及纳什均衡在决策分析中是否发生变化。顺序博弈见表 16。该表首先显示了敌人的收益，其次是美国的收益。

表16：顺序多次博弈

参与者对每个结果的选择和回报保持不变。唯一的区别是美国先行动，敌人必须做出反应。工作人员必须使用子博弈分析来分析这个博弈及其结果。敌人有第二步，因此分析从他们的预期步骤开始。这两个参与者都知道，如果美国选择军事化，敌人将选择不军事化，因为两个人的回报比一个人要好。如果美国选择不军事化，敌人会想要军事化，因为四比三好。鉴于美国的选择，上面的表 16 通过圈出每个敌人的首选选择来表明这种行为。既然美国知道敌人会根据美国的选择做出哪些选择，他们就会在两者之间做出选择。美国选择军事化，知道敌人不会军事化，从而为美国带来三倍的回报。美国军事化总比不军事化并获得两个回报要好，因为知道敌人会选择军事化。因此，纳什均衡变成了美国军事化和敌人不军事化，敌方两分，美国三分，见表 17。

表17：纳什均衡

序列博弈导致的纳什均衡与同步博弈不同，为什么？每场比赛都会导致一方军事化，而另一方不军事化。在同步博弈中，敌人通过军事化获得了最有利的回报，美国知道这一点，因此选择不军事化。然而，在顺序博弈中，美国先决胜负。如果他们不军事化，他们将获得最高的回报，而敌人也选择不军事化。两国都不会军事化，因为如果美国不军事化，敌人就有动机进行军事化。美国意识到这一点，因此认为他们的下一个最佳选择是军事化，因为它知道敌人不会军事化，因为这会迫使两个参与者之间发生战争。这个游戏提供了一个先发优势的例子。如果敌人先选择，他们也会有军事化的动机

序列多次博弈反映了更现实的情况。但是运行这两种类型的博弈为工作人员了解动机和潜在行动提供了分析价值。工作人员可以看到排序操作如何改变结果。如上所述，使用这种方法的价值在于分析。工作人员可以按照矩阵形式对每个结果进行简要说明。然后他们可以看到他们的选择之一不是一个可行的选择。然后，他们查看了定量评估并确定可以使用平衡结果。所进行的定性分析重申了 Thomas Schelling 的观点，即博弈论的数学并不总能解决冲突，不应过度依赖数学。而是对问题的思考增加了价值。

结论

博弈论提供了一种分析工具来看待竞争情况。它使分析师能够了解潜在的行动计划、激励措施以及回报或结果。此外，它可以突出信息差距和需要进一步理解的领域。在 20 世纪中叶，战略层面的规划者用它来更好地了解美国和苏联之间在使用核武器和原子战方面的竞争。国防部以外的分析师使用它来了解竞争公司之间的贸易争端和降价。

在作战层面，博弈论允许对潜在计划、激励和结果进行相同类型的分析和理解。这本专著审视了博弈论的历史并探索了基本的博弈论，确立了博弈论在分析冲突情况方面的有用性。文献回顾揭示了博弈论的优势和劣势，这为如何最好地利用它以最大限度地发挥其潜力提供了信息。检查诸如核局势和国际贸易等战略层面的决策为以前的努力如何有效地应用博弈论提供了背景。博弈论在特伦顿和普林斯顿的美国独立战争中的应用与指挥官们所追求的不同，展示了使用博弈论如何提供独特的见解，这对于像康沃利斯这样经验丰富的将军来说并不明显。最后，该专著展示了军团级别的参谋人员如何使用博弈论来理解战略级别的决策如何影响作战级别的行动，比较了同步博弈和序列博弈的实用性。最后一部分提供了一个基本框架，工作人员可以通过将博弈论应用于任务分析和行动开发过程来解决操作问题。

博弈论的使用不仅限于军事决策过程。博弈论非常适合国防部和美国陆军目前使用的现有规划流程。规划人员可以在联合作战设计过程和陆军设计方法中使用博弈论工具。具体来说，在联合设计期间，博弈论工具最适合理解战略指导和理解作战环境。在军队设计期间，它最适合构建作战环境和理解问题。博弈论是参谋人员或计划团队的工具包中的另一个有用工具。当通过军事决策过程或设计过程应用时，博弈论分析与其他工具很好地结合在一起，可以更好地了解作战环境。