导读

在当前全球战略竞争加剧、智能化战争形态加速演变的背景下，无人自主系统的规模化部署已成为各国国防现代化的必然趋势。近期，美国智库“新美国安全中心（CNAS）”发布了一份题为《Lessons in Learning: Ensuring Interoperability for Autonomous Systems in the Department of Defense》的研究报告，系统深入剖析了AI自主系统在国防部中的互操作性挑战，包括物理和逻辑冲突的风险，并着重评估了这些问题对军事效能和安全的影响。

引言：当AI驱动的战争进入“不兼容黑箱”时代

在美国国防部测试自主系统互操作性的过程中，一则令人警醒的场景出现在报告中：在一次联合演习中，不同厂商研发的无人自主系统，面对同一雷达回波目标，却分别给出了互相矛盾的判定与响应策略。一台无人机将目标识别为“必须拦截的敌方威胁”，另一台则判定为“中立航迹”，第三台因数据格式未能兼容而彻底缺失反应。这一幕并非罕见瑕疵，而是当前美军在推进无人系统协同作战中频繁遇到的现实困境。

它暴露了当前军事自主系统发展中一个被忽视的深层问题：系统之间不仅需要技术上的“能说话”（数据互通），更需要在复杂的动态环境中实现行为和决策逻辑的“会协同”。传统的互操作性概念和测试方法已不足以应对这种需求。当战场决策权部分移交给自主系统时，它们能否像训练有素的人类团队那样，理解彼此意图、避免冲突并优化整体目标，直接关系到未来的作战效率和安全性。

一、什么是互操作性？

1. 美国防部对互操作性的定义

美国国防部指令（DoDI 8330.01）的定义：互操作性是系统、单位或部队向其他系统、单位或部队提供数据、信息、物资和服务，并接受相同交换内容的能力，通过共享这些资源使其在特定作战环境中有效协同运作。

关键点：

——互操作性不仅是信息交换，还包括系统、流程、程序、组织和任务在整个生命周期中的协调。

——需在压力环境下验证有效性（如电子战干扰、通信拒止等）。

2. 互操作性的分类

（1）技术互操作性

定义：通过通用数据格式、接口（如通信协议）实现系统间信息共享。

局限性：仅确保通信，不解决行为协调问题。

案例：F-22和F-35通过软件定义无线电实现数据链互通，但依赖飞行员协调决策。

（2）实质性互操作性

定义：系统通过共享逻辑和行为标准实现目标协同，无需人工干预。

自主系统需求：需将人类战术、技术与程序（TTPs）编码到算法中。

案例：无人机群需自动协调行动路径和火力分配。

二、为什么互操作性如此重要？（特别是对自主系统）

1. 避免冲突与意外后果

物理冲突：在大量自主系统（如无人机群）近距离共同操作的未来作战概念中，缺乏互操作性会导致碰撞或友军误伤的风险急剧增加。

逻辑冲突：不同自主系统可能基于各自不同的编程逻辑或学习模型，对同一情境（如目标识别、威胁评估）做出不一致甚至矛盾的判断。例如，一个无人机识别目标为敌方，另一个识别为友方，若无法协同，可能导致灾难性决策。

意外的负面交互：多个自主系统之间的非预期交互可能产生无法预料的副作用，降低整体作战效能，甚至造成比单个系统故障更严重的后果。

2. 实现有效地协同作战

统一行动：互操作性是确保军队能够作为一个统一整体进行战斗的基础，即使这些系统来自不同军种或制造商。

发挥集群优势：许多未来作战概念依赖于大量自主系统协同工作（如“复制者计划”中的无人机群），以形成规模优势或完成单个平台无法完成的任务。这需要系统间的高度协调。

提升作战效能：通过信息共享、任务分配和行动协同，互操作性可以最大化整个系统之系统的作战性能，实现“1+1>2”的效果。

3. 应对自主系统的独特性质

缺乏人类即时干预与调解：与有人驾驶平台不同，自主系统在通信受扰或动态变化的环境中，往往缺乏人类操作员进行实时监督、判断和协调。因此，系统自身必须具备预先编程或学习到的协同行为逻辑。

行为规则需内化：人类操作员依赖共同的训练、战术、技术和程序（TTPs）以及常识来协同。对于自主系统，这些“隐性假设”和行为规则必须明确地编码到其决策逻辑中。

处理异构性：未来的自主系统将是异构的（来自不同制造商，具有不同能力和传感器）。互操作性标准能够确保这些多样化的系统能够有效地“对话”并协同行动。

4. 适应未来战场环境

通信受扰环境：在通信和导航系统受到干扰的对抗环境中，自主系统需要能够在没有持续人工指令的情况下自主协同，完成侦察、打击等任务。

动态与复杂环境：战场环境复杂多变，充斥着平民、敌军、友军以及对手的欺骗行为。互操作性有助于自主系统群更好地理解和适应这种环境。

提升可靠性：整体可靠性必须在由自主和人工智能赋能系统组成的异构系统中显现出来，这些系统将共同运作，通常在动态和被拒止环境中受到有限监督。

5. 最大化自主技术的价值

若缺乏互操作性，可能需要采取如“隔离”（限制系统交互范围）或“远程监控”（增加人力负担）等权宜之计，这些都会削弱自主技术带来的速度、规模和效率优势。

三、理论模型——“系统互操作性连续体”

“系统互操作性连续体”（System Interoperability Continuum）是一个框架，用于对不同系统间互操作性的程度进行分类。该连续体包含以下几个关键层级：

1. 独立性

  • 系统孤立运行；

  • 不与其他系统共享数据或协调行动。

例如，一些早期的隐形飞机被有意设计成不与其他部队连接，以降低被定位的风险。然而，在当前强调联合部队（如CJADC2）的背景下，这种方法已不受欢迎且不切实际。

2. 技术互操作性

  • 专注于共同的数据链路和格式，使系统能够通信。

  • 系统能够交换信息，但在行为选择上是独立的。

  • 对于有人系统，人类操作员可以通过沟通来协调行动，弥补潜在的冲突。

随着技术互操作的（有人）系统数量增加，操作员可能需要花费更多时间来消除冲突和协调行为，从而降低效率。对于缺乏预编程逻辑来消除冲突的自主系统，即使它们能够进行通信，这种威胁也会加剧。

3. 兼容性

  • 是比技术互操作性更高形式的互操作性。

  • 确保不同的平台不会相互干扰，或者不会降低整体性能。

  • 核心要求是“系统之系统的整体至少应等于其各部分之和”（the whole of the system of systems should be at least equal to the sum of its parts），即系统仅仅做到不相互干扰或不降低整体性能即可。

兼容性可以通过建立标准或“道路规则”（rules of the road）来实现，这些规则能够协调由不同制造商设计的系统。

4. 协调性

  • 位于互操作性的顶峰。

  • 系统开发和部署工作是同步的。

  • 系统主动共享目标与决策逻辑，最大化整体效能。

对于自主系统，一个协调的系统团队可以在没有人为干预的情况下调整其行动，以最大化效能。

常用于描述无人机蜂群（drone swarms）等应用，其中一组平台协同工作以完成单个成员无法实现的目标。

这种概念可以扩展到异构自主系统团队，它们可以跨领域协同工作，相互增强以实现任务目标。

这需要更高程度的互操作性，因为它超越了基础的信息共享（如连接的传感器），延伸到平台如何理解环境并选择在其中行动。

系统互操作性连续体

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