中文版《无人值守的海洋：北极的海军人工智能和新兴技术》2023最新报告

引言

北极地区正在从一个相对与世隔绝的地区转变为一个人类出入日益频繁的地区。由于气候变化，北极地区持续升温，海冰继续迅速融化。新的海上通道开放，并且每年开放的时间更长。这些变化需要美国海军给予更多关注，因为北极主要是一个海上战场。北极作为一个新兴战区，对海上安全构成了挑战，传统的海军存在展示手段可能会使全力应对其他地区安全威胁的舰队捉襟见肘。美国可以而且应该采用一种存在和海上安全模式，利用非传统资产来扩大存在。与传统平台相比，使用无人舰艇和飞行器，再加上人工智能软件集成、无人机和其他新兴技术，将成为美国海军更有效、更高效的安全战略，以实现在北极地区的国家安全目标。类似的战略已在第五舰队和海军行动的其他地区实施。这一战略将能迅速了解该地区的事态发展，是维护公平公正的自由贸易市场、行使存在以及最大限度地与合作伙伴和盟友团结一致的财政上可行的手段。

为什么选择北极？

拜登政府的《2022 年北极国家战略》提出了一种多管齐下的方法，以建立一个和平、稳定、繁荣与合作的北极。然而，该战略认识到国土安全是第一位的，在不安全的北极地区存在严重的脆弱性，因此 "需要加强军事和民事能力，以遏制威胁，预测、预防和应对事件"。"该战略的安全支柱有三个不同的战略目标。首先，增进对北极行动环境的了解。第二，行使存在以支持优先目标。第三，最大限度地与盟友和合作伙伴团结一致。美国海军借鉴其在第五舰队行动区采用的无人系统与人工智能软件集成的模式，已证明有独特的能力来支持北极地区的这三个战略目标。

在更广泛的层面上，了解北极的战略意义和安全环境的特点至关重要。北极正成为美国政策的关键地区，这有几个因素。首先，美国希望避免在一个瞬息万变、潜在利润丰厚的环境中不必要地割让领土。此外，北极是大国竞争的下一个前沿，展示了国际合作与和平解决争端的持久潜力。为此，美国努力确保向所有北极伙伴公平公正地分配资源，并与所有北极国家积极合作，以解决该地区的气候危机和人道主义问题。最后，北极是气候变化的 "原点"，因为近几十年来北极空气和水温的升温速度远远超过全球平均水平。

北极环境

北极地区由八个 "北极国家 "组成，其中五个是沿海国家。在北极圈以北拥有领土的八个国家是美国、加拿大、俄罗斯、挪威、丹麦、芬兰、瑞典和冰岛。这八个国家也是北极理事会的成员国。北极理事会成立于 1996 年，"不是一个以条约为基础的国际组织，而是一个在共识基础上运作的国际论坛，与北极地区的和平与合作性质相呼应"。毫不奇怪，这些参与者和非北极国家在该地区有着不同的利益。包括美国在内的许多国家都在鼓吹维持自由开放的海域以促进自由公平贸易的能力。其他许多国家则将该地区的自然资源视为未来更加繁荣的希望。

俄乌冲突和随后的石油价格冲击凸显了北极的自然资源是解决石油和天然气短缺的潜在办法。北极拥有全球剩余天然气和石油资源的很大一部分。2008 年，美国地质调查局的一个科学家小组进行了一项研究，得出结论认为，北极地区的大片区域（包括北极圈（北纬 66.56°）以北的地区）占全球（不包括美国）已知石油和天然气储量的 95% 以上。自那次研究以来的估算证明了最初的发现。正如《纽波特北极安全手册》所指出的，该地区蕴藏着各种类型的宝贵资源。碳氢化合物矿藏、石油和天然气并不是唯一引起世界各国兴趣的资源，"北极水域的渔业也日益受到关注。海洋温度的上升已经促使鱼群向更北的地方迁移，以寻找更凉爽的水域"。

中国和俄罗斯的利益

无主资源是非北极国家在该地区拥有经济和战略利益的重要原因，而这些利益最终将使该地区的安全问题复杂化。从历史上看，北极地区相对没有冲突，不像世界其他地区那样容易发生小规模冲突。"该地区交通不便说明了其战略重要性较低，也助长了北极例外论的观点......" 随着该地区的交通越来越便利，北极国家不再是唯一能进入北极的国家。此外，自 2007 年以来，通过白令海峡的航道增加了一倍，每年可运送约 400 批过境货物。一些非北极国家和多国组织发表了声明，起草了战略文件，并通过了北极政策。这些国家包括但不限于中国、日本、韩国、英国和欧盟。

可以说，美国在这份名单上最引人注目的是中国。北极分析家一致认为，中国对北极的态度与其全球战略政策相似。中国对其在北极的利益有一个基于目标的长期战略，并计划通过与广泛的地区合作伙伴建立伙伴关系来实现这些目标。北极国家的共识是，非北极国家在北极活动的范围上应该透明、坦诚，并符合国内法和国际法。尽管中国与其他北极国家之间的关系一直相对平静与合作，但今天存在的促进和平与稳定的条件在未来可能不复存在。虽然合作是冷战后北极国家间互动的主要特点，但如果俄罗斯和北约之间因欧洲安全问题而产生的冲突蔓延到北极，那将是非常危险的。

除了来自非北极国家的潜在威胁，俄罗斯也威胁着地区稳定。从 2008 年开始到 2020 年，俄罗斯政府的战略文件都概述了加强其在北极地区能力的详细计划。他们的目标是提高领土主权、增加基础设施和加强资源。尽管目前与乌克兰的战争可能会使俄罗斯在北极地区的战略行动出现一些 "战术性停顿"，但俄罗斯的长期战略仍然保持不变。如果俄罗斯在北极地区的存在、航行自由和专属经济区（EEZ）权利方面让出太多的地盘，他们将失去太多。俄罗斯拥有第四大专属经济区，仅次于法国、澳大利亚和美国，在北极国家中排名第二，面积近 300 万平方英里。俄罗斯在海洋空间的行动与其战略和海洋政策是一致的，不仅注重确保在其水域内落实主权权利，还注重确保 "俄罗斯对世界海洋运输线的控制以及不受阻碍地获取海洋资源"。在战术上，俄罗斯通过法律手段、军事行动以及混合的经济、技术和军事影响力杠杆来实施这一海洋政策。

在这种北极安全环境下，有必要制定一项能够捍卫美国在北极地区利益和安全的战略。然而，考虑到其他更为紧迫的战区的安全环境和北极的恶劣环境，以传统兵力维持持久、可信的存在是很困难的。除非考虑到在冰盖下作战的潜艇兵力，否则在北极海上作战并不是海军经常练习的技能。然而，考虑到未来存在的需要和对战略竞争对手的潜在反应，美国海军不能放弃北极地区。为了使美国在未来拥有可靠的北极存在，现在就必须对北极行动进行投资、研究和开发，并实践存在战略。

利用人工智能工具的无人船——第五舰队 59 特遣部队案例研究

鉴于上述安全环境的特点，美国海军有责任也有独特的能力支持北极地区国家战略中的所有三个战略安全目标，将看到这一点。随着传统兵力 "转向亚洲"，第五舰队司令不得不少花钱多办事。为了应对失去水面战斗舰和航母打击群存在行动的局面，布拉德-库珀上将创建了一支新的特遣部队。他通过尝试使用无人驾驶的小型水面舰艇和人工智能软件工具来监控和保护其水域空间，迅速革新了海军的存在和海域意识。根据广泛报道，第 59 特遣部队（TF 59）的努力取得了巨大成功。库珀上将相信，到 2024 年夏天，美国和盟国操作的无人水面舰艇（US Vs）数量将达到 100 艘以上。这些船只的人工智能和机器学习元件可快速处理大量数据。USV 操作员能够同时控制多艘舰艇，并能更早地识别潜在威胁，这使美国海军能够对配备船员的平台进行定位，以便更迅速、更有效地做出反应。

这些工具和在第五舰队司令部（CSF）责任区学到的经验可以推广，并为提高海域意识（MDA）和实现潜在威胁预警提供了一种手段。利用人工智能工具进行模式分析所提供的这种早期预警，可以让传统兵力腾出手来执行其他任务，只在必要时才作出反应。通过建立生活模式信息数据库，这些工具实现了北极战略的第一个战略目标--"增进对北极行动环境的了解"。"与传统作战人员不同，无人舰艇、飞行器和人工智能工具为合作伙伴提供了一种低水平、低成本的安全架构共享手段。与在海上操作战舰相比，操作数据库或出动一艘无人驾驶的小型水面舰艇更容易获得，成本也更低。从 CSF 中可以看出，无人平台传感器信息很容易在合作伙伴和盟友之间共享。库珀上将表示，由沙特阿拉伯、阿拉伯联合酋长国等七个海湾国家组成的海湾协调理事会（GCC）已一致同意在今年年底前将无人飞行器行动从红海扩展到波斯湾。同样，北约于 2018 年发起了海上无人系统（MUS）倡议，让各国 "汇集资源、人才和智慧，创造出更好、更灵活、更具互操作性的海上无人飞行器和系统。" 这种互操作性以及随后的数据和信息共享将使海军能够在北极地区最大限度地提高行动效率。GCC 和 MUS 等实例是实现北极地区国家安全战略第三大战略支柱（最大限度地与盟友和合作伙伴团结一致）的重要推动因素，前景广阔。

第五舰队 TF 59 的发展势头正在迅速形成，并已进入海军的其他责任领域。第四舰队正开始扩大无人舰艇在其水域内的作用，因为该水域对舰艇的需求日益大于供应。在 4 月初的一次采访中，海军部长卡洛斯-德尔-托罗就第四舰队无人舰艇的建造发表了评论，称其 "将有助于为海军最终过渡到一支由世界各地的有人舰艇和无人舰艇组成的'混合'舰队提供信息"。第四舰队正在寻求提高其海域感知能力，而近年来在加勒比海和美国南方司令部的其他地区，可用的海军舰艇数量已经减少。对于第四舰队司令部（C4F）的行动来说，使用无人舰艇显然是一条通往成功的道路，因为大多数互动都能被 USV 和 UAV 发现，并通报给该地区的其他资产，特别是美国海岸警卫队。提高海域意识、加强跨军种互操作性以及加强合作伙伴关系将提高执行任务的效率，如打击毒品、人口贩运和非法或无管制捕鱼。 使用无人平台可为第四舰队和任何其他使用无人平台的舰队提供补充能力，使其能够自由地专注于其他任务。在第五舰队和第四舰队的责任区，采用利用人工智能工具的无人舰艇战略，并与联盟和合作伙伴共享联合互操作性，将使美国海军能够在日益复杂的北极地区更有效地满足对其资源和能力的新需求。

乌克兰成功使用无人机打击俄罗斯

到目前为止，北极对参与北极行动的各方来说一直是一个相对和平的合作区域。然而，这些情况能否持续下去并不确定。美国海军应利用无人机和无人驾驶飞行器来捍卫其在该地区的利益，抵御未来潜在的侵略者，就像乌克兰与俄罗斯的冲突一样。俄罗斯非常擅长电磁防御，如频率干扰和 GPS 欺骗。因此，乌克兰开发了许多其他更昂贵的通信系统和车辆，使其更接近于成功的长期解决方案。与冲突之初形成鲜明对比的是，乌克兰目前在利用无人机和无人驾驶飞行器打击俄罗斯方面取得了很大成功。双方，尤其是乌克兰，都成功地使用了像 OJI Mavic 3 这样的无人机。这种无人机和类似类型的无人机都是小型廉价的商用机型，价格仅为 2100 美元。这样的价位使其具有很高的成本效益，国家可以大规模采购并迅速实施其进攻战略。乌克兰曾使用 Mavic 3 等装有摄像头的无人机来定位和监视俄罗斯部队的动向。他们还为 Mavic 3 配备了小型炸弹，用于直接攻击俄罗斯军队、坦克和其他目标。

除 Mavic 系列无人机外，乌克兰还成功使用了其他几种无人机打击俄罗斯，包括 Orlan-10、Bayraktear TB2、Switchblade 300 和其他几种无人机。乌克兰使用无人机的多轴和非对称方式，再加上军用和商用无人机的巨大数量，要求俄罗斯在这场冲突中关注一个意想不到的威胁。可以说，这一相对较新的战略是弱者的隐性优势，也是俄罗斯防御的盲点。通过学习和采用乌克兰在无人机和无人驾驶飞行器使用方面的部分战略和战术，美国可以加强其防御兵力，更好地应对北极地区未来潜在的对手。

与传统安全手段的比较及其他反驳意见

有些人可能会说，在北极地区采取更传统的安全方式可能是加强破冰船队，采购更多能够抵御北极恶劣条件的船只。对美国海军在北极地区传统存在的需求与日俱增。海军研究生院在2014年进行的一项研究对美国海军采购一艘具备北极作战能力的阿利-伯克级驱逐舰或DDG/ A的成本进行了估算。成本分析的结论是，按 15 财年美元计算，第一艘 DDG/A 的成本约为 15.07 亿美元。三艘 DDG/A 的舰队费用在 39.5 亿至 43.3 亿美元之间；五艘舰的舰队费用在 67.0 亿至 70.3 亿美元之间；十艘舰的舰队费用在 107.2 亿至 134.9 亿美元之间。这一估算考虑了试图将现有平台（如 "阿利-伯克 "号）改装成加固船体、加厚钢板，以及移除在北极冰冷水域容易损坏的脆弱设备所需的费用。

一个未知的、潜在的高成本问题是如何为无人驾驶飞船配备装备，以适应恶劣的海洋环境。传感器、摄像机和通信设备必须经过加固和全面测试，以承受极端寒冷的温度。成本增加和工期延误也是当前无人驾驶船只投入使用所面临的问题。这种不确定性往往与新兴技术的投入使用相伴而生。

最后，对于地域作战指挥官来说，无人驾驶舰艇在海上运行时可能出现误判和升级，这也是他们非常担心的问题。最近有学者提出，无人驾驶飞机可能是一种缓和局势的资产，因为在没有飞行员的情况下，如果被击落，国家不太可能面临 "以血还血 "的严厉报复。然而，他们告诫不要将这种想法应用于海洋领域的类似情况，原因有二。首先，无人驾驶舰艇和潜艇发生误判的风险要高于其空中对手，因为无人驾驶舰艇的先进性要比无人机落后几十年。其次，由于非载人舰艇可以部分或选择性地配备船员，当看不到船员时，对手会认为舰艇是无人驾驶的，这就造成了不确定性。这种不确定性使交战规则复杂化，并对各国如何看待和可能瞄准这些无人驾驶舰艇产生了不切实际的报复期望。如果没有有人值守的后备舰队或随时响应的舰队，交战规则问题就尤为突出。

辩驳

美国对北极地区国防开支的承诺仍必须与增加破冰船和具备北极能力的海军舰艇的需求保持一致。鉴于国防优先事项高于北极，可能无法在短期内看到与其他责任区同等的北极资金分配。2022 年国防战略明确强调了这一点，指出 "美国在北极的活动和态势应加以调整，因为国防部仍将重点放在印度洋-太平洋地区"。区区三艘具有北极作战能力的舰艇就占了海军 2024 年战备预算的近 10%。对于政策制定者及其选民来说，将如此规模的投资用于专门针对北极地区的采购计划是不现实的。与无人舰艇和其他新兴技术相比，传统海军平台的成本增长和进度延误的可能性要大得多。祖姆沃尔特 DDG、濒海战斗舰 (LCS) 和联合攻击战斗机 (JSF) 就是最近的几个例子。与其花费过多的时间和巨额资金建造需要数十年才能投入使用的平台，并继续扩大国防预算，美国应该利用无人系统和人工智能工具来实现北极地区国家战略。

战争中总是存在误判的可能性。虽然 USV 和无人潜航器 (UUV) 与 UAV 相比，误判程度可能更高，但无人舰艇最终将达到 UAV 的先进水平，从而将误判的可能性降至最低。随着海军在这一领域的大量研发工作的开展，这些飞行器的先进程度也将相应提高。联合兵力在很大程度上依赖于数据驱动技术和系统集成。因此，国防部在《2022 年国防战略》中的优先事项之一就是进行体制改革，允许集成人工智能与数据驱动工具和软件，并迅速交付给准备部署的战术部队。此外，USV 和 UUV 无疑将在全球所有海域变得更加普遍，各国也将更加熟悉在所有海域中与无人潜航器进行操作和通信。

结论

对美国海军来说，使用无人舰艇和飞行器，再加上人工智能软件集成、无人机和其他新兴技术，是比使用传统平台更有效、更高效的安全战略，以实现在北极地区的国家安全目标。这一战略能够迅速了解该地区的事态发展，是维护公平公正的自由贸易市场、行使存在以及最大限度地与合作伙伴和盟友团结一致的财政上可行的手段。为实施上述北极战略，国防部和海军应采纳以下建议。首先，指派一名北极舰队指挥官，确定其责任区域，并按比例分配资源和资产。第二，派遣一支主要由配备人工智能软件的无人舰艇和飞行器组成的舰队，在海域巡逻，同时与联盟和盟国伙伴整合并开展行动。第三，建立 "混合 "舰队司令部，利用多国伙伴巡逻、技术和信息共享。