美国态势感知之陆军“普罗米修斯”系统

美国陆军期望利用TITAN（战术情报目标访问节点）地面站缩短由传感器到飞机、火炮或干扰系统等执行平台的时间周期，并提供新型深度感应功能，以最大程度地提高远程精确射击的效率；还计划利用“普罗米修斯”(Prometheus)人工智能软件系统，融合TITAN所获取的多域传感器数据，通过对情报信息进行快速分析以识别潜在威胁及提供目标瞄准坐标，从而有效提升数据从传感器到射手的传输速度。

一、美国陆军的Prometheus软件可增加传感器、射击能力

据外媒2020年10月报道称，美国陆军正在改进一种人工智能 (AI)软件原型，旨在通过快速分析一系列战场数据和卫星图像等情报信息，来快速识别潜在威胁并提供目标坐标。这款名为 “普罗米修斯”（Prometheus）的原型软件是一种机器学习功能，可以获取军队战术情报目标访问节点 (TITAN) 接收的传感器数据，将其融合并识别目标。

TITAN是一个可扩展的便携式地面站，目前正在开发中。它将利用太空高空等空中及地面层传感器来快速评估威胁并向火力网络提供可定位的数据，以帮助缩小传感器到射手的时间周期。TITAN系统还为目标任务提供多学科情报支持，并为任务指挥提供态势感知和理解。TITAN旨在整合能力，以更好地提供来自所有领域的情报、监视和侦察传感器的“深度感知”信息。它还将深度感应与远程精确打击选项联系起来，以击败敌人的反介入/空中拒止环境。TITAN太空原型预计将于2022财年初交付。TITAN还将在陆军的太空战略中发挥重要作用，其主要领域之一是战斗管理指挥和控制。由于传感器将编译大量数据，TITAN将需要依靠人工智能和机器学习来筛选数据，然后快速向战斗中的士兵及其系统提供易于理解的数据。

“我们对太空领域的愿景是确保陆军能够利用整个天基（情报、监视和侦察），”陆军官员称，TITAN利用来自陆地、空中、海洋、太空和网络领域的数据、产品和服务，提供了一个可扩展的远征和战术地面站，整合了国防部、情报界以及商业数据、产品和服务。

陆军扩大影响力

美国陆军在一份声明中说，普罗米修斯2020年在项目融合20（Project Convergence20，PC20）演习（注：“项目融合”作为美国陆军所谓的“学习运动”于 2020年启动。该项目是对新兴技术（实验网络、人工智能）的放大展示。）期间接受了评估，在那里它成功地将目标信息传递给了远程火炮。

项目融合演习旨在通过将来自所有军种——空军、陆军、海军陆战队、海军和太空部队——以及特种作战部队的传感器连接到一个单一的网络中，并进一步将陆军整合到联合部队中。

陆军官员现在的目标是扩大普罗米修斯的影响范围，提高其从各种地面和空中系统收集数据的能力；其努力提高的另一项能力是在其人工智能软件中实施反欺骗措施，以确保正确识别目标。

二、Rainmaker、Prometheus、FIRESTORM 和 SHOT AI算法如何启用Kill Web

2021年12月外媒文章谈到了当时的美国陆军Kill Web演习及其影响。项目融合21 (PC21)于2021年10月和11月在亚利桑那沙漠进行了6周。PC20则是于2020年8月举行的，专注于将多个ISR（情报、监视和侦察）传感器和武器在网络上连接在一起，以减少从检测目标到摧毁目标之间的时间（从20分钟缩短到20秒）。但PC21专注于网络本身，它将来自空军、海军、海军陆战队和太空部队的多个ISR和武器平台连接到陆军的Kill Web网状网络，以使用110个新的技术和概念。

演习中使用了四种AI（人工智能）算法：Rainmaker、Prometheus、FIRESTORM和SHOT。陆军需要做的第一件事是建立网络并将所有不同的传感器和武器系统（涉及的所有不同服务）连接到一个安全的网状网络中，并开始收集ISR数据。其中包括雷达、IR（红外线）、光电（成像）和射频拦截传感器。然而，来自所有这些传感器的数据在不同的无线电频率上运行，因此网络必须发现并建立那些与频率相适应的链路。

此外，来自这些传感器的数据使用不同的消息格式和数据结构，因为其中许多是过时系统（指未被继续更新维护）。在网络的某个地方，必须将数据转换为通用的消息格式和数据结构。这就是Rainmaker在PC21上所做的。它连接了15个传感器、19种武器、刘易斯·麦科德联合基地的作战云服务器、军事和商业卫星、白沙导弹靶场的部队、尤马试验场的地面士兵、范登堡 SFB（太空部队基地）的工作人员，陆军防空和导弹防御系统，部分地面作战车辆、 ISR无人机、战斗机、直升机、火炮和其他军事基地。

一旦网络启动并运行，另一个陆军集团就会扮演敌人的角色，以四种方式干扰射频频率、卫星通信链路和卫星PNT（位置、导航和定时）信号：拒绝访问、降级访问、间歇性访问和有限的带宽访问。他们通过使用他们的电子战(EW)系统来做到这一点。这迫使Rainmaker为射频和卫星链路实施了几种新的抗干扰波形，并使用PACE模型（主要、备用、应急和紧急）找到开放的通信信道。网络重新配置并找到传感器数据的新路径。来自小型无人机（无人驾驶飞行器）的成像数据被发送到另一架更大的无人机，然后将其发送到黑鹰直升机或战斗机，再将其发送到LEO（低地球轨道）卫星，再将其发送到在刘易斯-麦科德基地的作战云服务器。因此，看起来在 Rainmaker内部运行着一个“保证前进”的通信算法。否则，来自传感器的数据可能会在不同平台之间进行乒乓球运动，而永远不会到达战斗云服务器。显然，当数据通过多个平台在多条路径上中继时，EW攻击减少了网状网络的带宽并引发了延迟。Rainmaker在几秒钟内自动和动态地计算出新的路径和频率。

现在，来自不同传感器的ISR数据已进入刘易斯-麦科德基地的作战云服务器，并且已经正确结构化和格式化，是时候将所有这些数据融合在一起并进行分析了。因此，Rainmaker将ISR 数据推送到Prometheus算法，该算法的工作是发现威胁和目标。一旦找到目标，Prometheus会将这些目标坐标推送到FIRESTORM 算法（触发同步以优化多域操作中的响应）。

FIRESTORM还知道连接到网络的武器的位置和能力，因此它开始使用决策模型将目标与适当的武器匹配。在PC20，原始版本的FIRESTORM为一个目标找到了六种射击解决方案。在PC21，该算法的增强版本发现了21种传感器对射手的射击解决方案，主要是因为更多的传感器和武器连接到网络。FIRESTORM在几秒钟内自动和动态地完成了所有这些工作。

FIRESTORM然后将射击解决方案推送给战场指挥官。一旦指挥官做出传感器-目标-武器选择，该决定将被发送到SHOT算法（同步高速度目标）。此时，SHOT将所有未选择的武器从射击序列中断开并发射选定的武器。传感器和武器与目标匹配，选定的武器会在几秒钟内发射，因此网络上的可用武器库需要保持最新，因为FIRESTORM可能有数百个需要武器分配的目标。SHOT的工作是管理射击顺序（传感器到射手），并可能在某种程度上管理武器库。

一旦选定的武器向目标开火，SHOT和FIRESTORM就会退出，Prometheus接手，使用来自Rainmaker的新数据进行BDA（战斗伤害评估）。如果目标没有被摧毁，那么会再次执行 Rainmaker-Prometheus-FIRESTORM-SHOT序列并发射另一件武器。这只需要几秒钟。

早在2017年，陆军就启动了他们的第一个MDTF（多域特遣部队），在华盛顿州的刘易斯-麦科德基地安装了作战云服务器（运行 Rainmaker、Prometheus、FIRESTORM 和 SHOT）以及卫星链路。这主要用于项目融合演习和测试。2021年9月，陆军宣布在德国威斯巴登启动第二个MDTF。他们正在规划总共五个MDTF地点：两个在太平洋，一个在欧洲，一个在北极，另一个用于全球响应。刘易斯-麦科德基地可以处理北太平洋，第二个太平洋MDTF可以在夏威夷处理南太平洋。威斯巴登 MDTF将处理欧洲事务。阿拉斯加将是北极MDTF的好地方。全球 MDTF可以是一个空中机动部队，

现在，将这些 MDTF 的AOR（责任区）与美国的军事区域作战司令部进行比较。面向太平洋的两个（刘易斯-麦科德和夏威夷）可以为美国INDOPACOM（印度洋-太平洋作战司令部）建立kill web。一个面向欧洲和另一个面向北极（威斯巴登和阿拉斯加）的 MDTF可以为EUCOM（欧洲作战司令部，位于德国斯图加特）建立kill web。

陆军计划从2023年开始在激活的MDTF上部署 Rainmaker、Prometheus、FIRESTORM和SHOT的增强版本。这些AI算法可能会在JWCC（联合作战云能力）下的商业云服务器上运行。看起来很快就会看到Kill Web概念投入使用。

• 背景补充

Kill web

美军在空中、地面、水面及水下等作战域拥有众多有效的杀伤链，其典型流程为：传感器将获取的目标数据发送至平台，平台根据这些数据发射武器对目标进行杀伤。目前，这些杀伤链只是在单个作战域取得进展。美军认为，这些杀伤链需要同步加强，建立跨域“杀伤网”（kill web），使任意飞机或舰艇等武器平台可跨域获得任意传感器的信息，从而保持作战优势。

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