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迅速制敌:一场真正的军事革命  第三章 集中利用和引入“迅速制敌”的技术与系统

来源:新浪军事 责编:白起 作者:哈伦•厄尔曼\詹姆斯•韦德 时间:2004-12-02

一、简介

  一个长期困扰国防官员的顽固问题过去是,而且现在依然是,如何选定广泛的科学技术并将其引入切实可行、有效而且负担得起的研究与发展计划中。我们相信,“迅速制敌”能够提供促进这个过程的手段,因为“迅速制敌”可促使国防界将“震慑与畏惧”用作“驱动器”,来选定和引入技术,生成能左右和影响敌人意志和看法的方法。我们认为,正是这个独特的框架及其一系列要求,使“迅速制敌”同其他当代战略理念区别开来。

  在这个选定和引入技术的过程中,“迅速制敌”的四个关键特性通过指明和强调利用与应用技术的许多重要标准,可充实运用“震慑与畏惧”来影响敌人意志的广泛要求。全面的认知、迅速性、卓越才能和对环境的控制,每一个特性都导向技术应带来的必要能力。“迅速制敌”在实际作战应用中要求达成震慑的同时性和连续不断性,这进一步为评估和鉴定潜在技术方案的有效性提供了标准。

  在众多可用于“迅速制敌”的赋能技术中,我们选择了六种具有代表性的作为“图纸上”的系统。这六种未必是最引人注目的或意义最深远的,我们在后面的附件中给出了潜在系统和技术的综合清单。但是,它们显示了“震慑与畏惧”通过“迅速制敌”的四个主要特性转变成左右和影响意志与看法能力的过程。而且,根据初步的技术可行性审查,这六种系统似乎无一存在任何阻碍研发的技术与物理障碍。

  全面认知要求掌握最广泛的信息、情报和数据,超出了所谓“态势感知”或“战场感知”的范围。这既涉及到物理层面的也涉及到思想或心理层面的信息与情报,包括了解潜在敌人如何思维、推理和行动。这后一种信息与情报显然是最难掌握的。

  我们相信,在进行试验与验证以达成全面认知的道路上,关键的一步在于充分和全面地整合情报与作战。

 

1、全面认知

  我们推荐了两种“图纸上”的系统,作为取得全面认知的努力的一部分。认知需结合思想与物理层面的情报以及信息、数据和理解力。广义“情报”是我们的最初出发点。

  为了取得全面认知,我们强烈要求充分和全面地整合情报与作战。虽然这种整合在很大程度上是一个体制、官僚政治和长期投入的问题,但我们提出了一种具体的方法,通过一种叫做“情报与作战行动战场管理整合器”的系统至少可提供部分解决方案。

  另外,正如我们在本书中通篇强调的那样,全面认知来自对形势、环境和潜在敌人长期的彻底观察和了解。部队一经部署,对近距离观察、态势感知、目标指引信息以及关键资源定位的要求就会成倍提高。虽然在研的传感器平台和技术有多种,但我们还是构想和探讨了这样一种系统。“可撒布和一次性传感器网络”(SDSN)成本极低,可快速部署,可提供大量目标指引和情报信息,而且可用于对关键区域进行持续观察和为成本比较高、数量比较少的高价值平台进行提示。

 

2、“迅速性”

  为了以非凡的“迅速性”和冲击力施加“震慑”,我们提出了“全球炮”的建议。其设想是在接到授权后数分钟内就以巨大的火力打击目标,而不管是否已有部队部署到位。在我们先前考虑过的四种可能性中,即隐形轰炸机、可重复使用战略运载工具、洲际导弹和洲际炮,最后一种方案看起来最有前途。

 

3、环境控制

  大规模杀伤性武器,特别是生物武器,带来一些明显的难题。核武器和化学武器,由于其体积与投射工具的双重原因,存在某些明显的对抗措施。生物战刑由于对这些对抗措施不敏感,提出了一些独特的问题。作为环境控制的一部分,控制或遏制敌人使用大规模杀伤性武器的能力可能至关重要。

  考虑到生物武器所构成的特殊威胁,我们提出一种叫做“生命之光”的系统,用以在生物武器撒播后使其失效。

   “迅速制敌”的核心原则是“震慑与畏惧”,因此它与影响敌人意志和控制军队与民众的能力息息相关。国家,不管是不是自由国家,都依赖于使用大众传播工具。专制国家在这方面具有优势。为对付大众传播和控制领导层与其追随者进行联系与交流的能力,“侵入式信息战”作为一种令人关注的系统应运而生。

 

4、卓越才能

  尽管各军种和国防部长办公室正在做出种种努力,研制更好的指挥与控制系统,我们还是探讨了一种大量基于现成商用技术和开放式软件标准的系统,我们称其为“虚拟现实控制与感知系统”。通过在一个“自然的”三维环境中显示复杂的信息,指挥官将能够更快和更有效地汲取和传播信息,因此给人以表现“卓越”的印象。

  下面的图表总结了这些系统及其支持的“迅速制敌”特性。

系统

描述

支持的首要特性

对其他特性的支持

情报与作战行动战场管理整合器

指挥官用以迅速了解敌人的数据库

全面认知

“迅速性”、卓越才能、环境控制

可撒布和一次性传感器网络

用于大面积部署和监视的低成本传感器

全面认知

卓越才能、环境控制

“全球炮”

从美国或海上发射精确常规弹药

“迅速性”

环境控制、卓越才能

“生命之光”

使生物战剂失效的能量束

环境控制

卓越才能

侵入式信息战格斗兵器

用于修改政治人物立场/决定的变形技术

环境控制

卓越才能

虚拟现实控制与感知系统

用于自然态势感知的虚拟现实界面

环境控制

卓越才能

 

二、“情报与作战行动战场管理整合器”

 

1、“迅速制敌”之主要特性:全面认知

  我们当前的情报能力和结构是40年的冷战和遏制苏联这一首要任务的反映。当时,机构与要求不断产生和扩大,以综合使用技术和人工手段,获取和分析高技术领域里的信息并对封闭的苏联社会的经济情况进行评估。其结果是,这种结构在很大程度上是“烟囱”式的,而且由于条块分割,缺乏搜集和分发其他领域可能需要的信息的灵活性。更为重要的是,考虑到苏联威胁的消失,原有的情报要求可能反映不了指挥官和作战人员现在需要知道的东西。换句话说,无论是要求,还是搜集过程,反映的仍然是冷战时期的组织与结构,并不一定适合今天和明天的需要。

  加快我们改进步伐的是地区性司令部司令和其他指挥官成为情报机构原始用户的要求。这反过来又要求地区性司令部司令全面描述其需要和要求,说明他们为执行其任务所必须了解的情况。然后,根据这些需求,指挥官必须给情报机构指派提供情报的任务,而且他们必须对执行情况进行果决的跟踪监督,从而确保情报产品符合其需要并能及时提供。

   “情报与作战行动战场管理整合器”是一个过程和一套工具,用来更好地把用户与其工作所需要的情报信息联系起来。这个过程类似于新闻机构的出版过程,因为新闻机构毕竟每天向数以亿计的人们提供有关世界的“情报”。正如将要讨论的那样,作战人员的信息需求与普通大众的信息需求是重要的区别,但是这种类比对于解释这个过程是有益处的。

 

2、“情报与作战行动战场管理整合器”的体系结构

   “情报与作战行动战场管理整合器”必须以用户为着眼点。尽管该系统可为多种用户使用,但我们在这里主要讨论作战人员和指挥官。

  指挥结构的每个层次都有不同的信息需求。每位指挥官都可能有自己的独特风格,而且并非每种情况都相似。在一个完美的系统中,信息的分发方式既要适合于每一位用户,同时又要形成一种可靠、准确、及时和通用的基础,用以提供情报、数据和态势感知。如果保留传统的手段,如编制和发送作为情报产品载体的高度机密的文件,那么提供有如此广泛差别的信息将是一个不可及的目标。

  因此,这一过程的第一步是创造一种方法,这种方法能够把用户的信息需求以信息提供者能够理解的方式传递给信息提供者。以新闻出版作类比,信息消费者必须与信息提供者保持联系。这一联系的任务就落在编辑的肩上。他们必须从他们可得到的大量新闻线索中挑出最适宜的选题,然后给记者(信息提供者)分派任务,并且监督新闻作品的质量。一位优秀的编辑具有“新闻嗅觉力”(能确定什么是读者应了解的重要信息,以及什么是读者可能感兴趣的信息),在自己的专业领域里博学多才,而且能够游刃有余地调动他拥有的资源。在向用户提供可据以行动的信息方面,我们给“协调者”确定了类似于新闻编辑室编辑所扮演的角色。

  除了编辑外,他们的出版物通常情况下还对正在产出的一组信息有一个总体的把握,从而在减少重叠的同时确保所有的必要方面都得到报道。在我们的模型中,这种统筹功能需要强化,使其更像一个“情报处理所”的功能。对新闻机构的模式的这种修改很有必要,因为在新闻界20名记者追踪某一个具有新闻价值的消息源完全可以接受,但20个“协调者”向同一个信息提供者要求同一条信息就没有什么用了。

  我们所建议的信息流体系结构如图21所示。在大多数情况下,“协调者”(编辑)依据指挥链编配。“协调者”的确切编配方式与数量需求随这种模型的演变而变化。“协调者”将与用户互动,并将用户的信息需要融合成不同的信息请求,然后把这些请求提交“情报处理所”的程序审查。

 

 

  人们很可能设想到情报机构并非最可靠信息源的一些情况。在这种情况下,“协调者”将不但有权给美国情报机构内的个人分派任务,而且也有预算经费去签约聘用现有新闻机构、学术机构等内的信息源。后者的作用更多在于重新整编已经搜集到的信息以供发表,而不是去搜集任何专用或保密类信息。虽然各种不同的信息提供机构能够而且也许将整编自己的输出信息,但“协调者”仍将与许多提供者建立融洽的关系,以便更好地判断其产品。

 

 

3、确保“情报与作战行动战场管理整合器”的技术

  用新闻机构作类比,虽然对确立一个宽泛的结构形式是有益的,但不足以满足作战人员的全部需要。他们的需要与公众的大部分信息消费需要不同,因为他们的需要:

   ◇容易受敌人的攻击(信息战、实际攻击和电子情报战等)

   ◇更直接(“人工情报告诉我们,二号领导人正在向第20区运动。”)

   ◇更具有专业性(“技能分析表明,当地百姓中有大量柴油机修理工。”)

   ◇更不能容忍错误信息(“有消息称,‘慈善医院’实际上是敌人的一个指挥所。”)

   ◇保密——有基于许可和“需要知道”原则的不同保密等级;

   ◇可利用为信息接收、整理和存储而提供的专门训练和数据库;

   ◇可利用信息片断(“可疑化学武器库位于23459坐标方格。”)

  在设计“情报协调者”的支持工具和选择支持这一过程的格式与技术时,这些区别很重要。为应对这些区别,我们转向新近出现的一种发布信息的方法,即内联网 [ 译者注:亦称“企业内部互联网”、“企业内部网”等。 ] ,以寻求帮助。内联网如今在美国的公司和部分国防领域中比较通用。它们之所以迅速流行起来,是因为它们能够:

   ◇把文件广泛地提供给公司分散在各处的办公室;

   ◇提供令人满意的保密程度;

   ◇访问公司的数据库;

   ◇定期更新信息。

  出于许多相同的原因,内联网方法对“情报与作战行动战场管理整合器”也具有吸引力。在图2-2所显示的客户与服务器结构中,信息请求是由“协调者”与“使用者”共同提出的。这些请求或者是自动的(“我要这一令人关注领域的全部卫星图像。”),或者是具体指定的任务(“给我提供伊拉克南部地区逊尼派与什叶派穆斯林之间关系的背景信息。”)。通过“情报处理所程序”,“协调者”确定最好的信息源(提供者),并与其洽谈一份“合同”。“协调者”一方的数据库和视图系统或许也可以访问其他信息源,如依附于“全球指挥与控制系统(GCCS)通用操作环境(COE)”的信息源。

  信息将通过三种不同的途径提供给用户:日志文件(包括访问搜索引擎的路径)、“推”文件和作为三维虚拟环境下的信息对象。这一概念从技术角度看似乎具有明显的可行性,而我们认为主要挑战来自体制编制和官僚政治,话说到这种程度也就够了。

 

三、“可撒布和一次性传感器网络”

 

1、“迅速制敌”之主要特性:全面认知

   “迅速制敌”要求全面的态势感知,因此,除了其他技术外,尤其需要可迅速大面积布设以进行连续监视的传感器系统。目前,许多技术专家设想了一系列机器人系统,包括无人驾驶航空器、无人驾驶水下航行器和自动地面传感器,让它们发挥重要作用。一般而言,正在考虑的系统,其成本每套从数百万美元到几千美元不等。决定其成本的因素包括平台的搜索与监视速率和覆盖范围、远距离通信的需求、智能化自主行动的需要以及在每个传感器点进行大量目标信息处理的要求。

  虽然功能强大的昂贵平台肯定能够发挥作用,但通过使用成本低得多、甚至一次性的传感器可以提高它们的投资价值。我们提出“可撒布和一次性传感器网络”的建议。它由这样的传感器组成:当它们与有人或无人驾驶平台一起使用时,可使广大的区域得到不间断和负担得起的监控。通过采用适当的体系结构和明智地利用商业技术,我们可以得到智能传感器系统,而这种传感器系统如果成百万地制造,每个成本只有几美元。我们设想的体系结构采用大量功能相对有限的传感器系统,它们收集信息,然后将其传送到一个中心地点进行处理。在那里,模式识别是根据许多间隔部署的传感器输出的信息进行的,而不是基于从任何一个特定传感器收集来的信息。传感器网络将使用一种独特的低成本、低功率通信系统,这种通信系统基于定向能的回射。最后,我们探讨了一种16位版本的Java编程语言,它将赋予该系统真正的体系结构灵活性和工作状态下的可重编程序性,而且将使网络能够既容易又花费不多地升级。

 

2、一种可行的“可撒布和一次性传感器网络”的体系结构

  我们举一个“可撒布和一次性传感器网络”体系结构的例子,它涉及到一架疏开部署许多可撒布传感器平台(SSP)的无人驾驶航空器。当然,这种传感器也可由多种其他手段同样简便地投放,包括火炮和人工放置。这些传感器由无人驾驶航空器再次飞越其分散部署的区域上空来进行定位。方法是使用宽的低位率定向能射束(如激光或者毫米波),使传感器系统打开一个反向反射器。这种较强的信号响应可被无人驾驶航空器上搭载的一个传感器探测到,无人驾驶航空器据此可判断出所撒布的传感器的位置。此后,每个可撒布传感器平台监控一个相对较小的区域,寻找预编程输入模式。这种传感器运行一种16位版本的基于Java的操作系统,这使得程序在任何时候都可通过来自无人驾驶航空器的下行链路信号而改变。当接收到无人驾驶航空器的询问性编码信号后,传感器的反向反射器调制来自无人驾驶航空器的等幅波束,然后以非常低的功率使其上行传输至无人驾驶航空器。每个传感器上传给无人驾驶航空器的数据都将下传到一个中心站,在那里这些数据被处理成信息。

  本系统所具有的属性列举如下:

   ◇成本大幅度降低的传感器网络;

   ◇与现有和计划中的无人驾驶系统的一体化;

   ◇低位率、低成本定向能回射通信系统;

   ◇可重构、低功率、基于Java的微处理器控制;

   ◇安装在中央服务器上、可将来自分散部署的传感器的数据转变成威胁及其他信息的模式识别软件。

  或许,本计划最令人关注的方面是其采用的基本方法。这种方法依靠从大量小型、廉价和功能较弱的传感器系统“拉”取信息。这和当前使用的大多数方法不同,这些方法从数量少得多、成本高得多和功能比较强的平台获取信息。

 

3、“可撒布和一次性传感器网络”的潜在用途:给重要移动目标的个案研究

  给重要移动目标定位的难题在于,要以较大的区域为范围监视采用使隐形程度最大化之战术的单个车辆。在海湾战争期间,“飞毛腿”导弹发射装置的一般作战范围大约为1600平方千米。“飞毛腿”导弹的运输车可以从一个有防护和伪装的阵地移向另外一个。事实证明,即使运用了大量的监视和侦察手段在开阔地也很难发现它们。

  现在,让我们假设,在每平方千米的坐标方格里随机部署五个低成本传感器,而且每个传感器在0.2千米的探测距离内具有记录下“事件”的很高概率。让我们进一步假设,我们希望记录下不同传感器对目标的3次探测,而三次探测均发生的概率为90%。这种情况相当于2.7千米的“飞毛腿”导弹运输车路径长度。如果“飞毛腿”导弹以平均每小时10千米的速度行进,传感器网络只需15多分钟就会记录到足够的数据,从而开始跟踪它。

 

4、对技术方法的评价

  虽然在本报告中详细介绍整个技术方法没有什么必要,但三个方面的技术挑战也许值得审视:①低成本的可撒布传感器平台;②回射通信系统的研制;③Java微处理器控制器。这些方法使我们能够解决使传感器平台成本提高的两大因素:远距离通信和传感器平台自带的处理能力。附件所含的初步分析表明,这一概念具有可行性。

 

四、“全球炮”

 

1、“迅速制敌”之主要特性:“迅速性”

  在本文前面,我们提到了总统的“工具箱”,即可用以取得具体政策目标的一系列能力。一种具有异常效力的能力将是在授权后几分钟内以有效的方式打击世界上的任何一个目标。我们前面提到了几种洲际投掷系统:B-2轰炸机、改进后的洲际弹道导弹、从太空作战的可重复使用运载工具以及“全球炮”。

  按照我们的构想,“全球炮”应具有的属性包括:

   ◇全球作用范围;

   ◇足以使常规精确武器得到适当使用的准确性(圆周概率误差等于或小于2千米)

   ◇可观的有效载荷(等于或大于500千克)

   ◇高效、持续的射速(每小时6)

   ◇快速的首次发射反应(等于或小于10分钟)

   ◇成本比现有投掷方法低(每磅等于或小于1000美元)

   ◇具有吸引力的弹头组合(非杀伤性“震慑”弹药、精确子弹药、钻地弹等)

   ◇与目标指示资源的一体化;

   ◇可以接受的研发和部署费用以及人员要求;

   ◇易维护性;

   ◇生存能力强和不易对抗。

 

2、系统与技术问题

   “全球炮”这一方案似乎具有几种优势。这些系统将部署在美国,或者也可能部署在海上。不像导弹,这种“助推器”可重复使用。可以想象,这种方案可让我们制造出一种投射系统,这种系统每磅有效载荷成本较低,可以发射超高速弹丸,而且具有从作战角度看可行的再装弹速度。更为重要的是,这种技术可避免国际“路障”,不需要条约和越界飞行许可。然而,技术可行性仍是一种挑战。迄今为止,还没有人制造或操纵过洲际火炮。按比例放大、持续射速、准确性和可维护性都是必须解决的关键问题。

  要获得最大的灵活性,弹丸应达到轨道速度。考虑到飞出大气层所需的能量,初速需要达到大约9千米/秒,远远超过现在的火炮和大初速火炮0.5-1.6千米/秒的典型初速。“全球炮”大体上不需完全达到这样的初速,因为弹丸可以自行推进。但是,这种炮仍将需要达到多倍于现役大型火炮的初速。

  另外,每门炮必须能够连续发射,在换炮管和对炮进行大修之前可累计发射数百发炮弹,而且有可能数千发炮弹。最终,其成本将是一个主要制约因素:既包括达到性能目标所需的初期研制成本,也包括使用该系统所需的连续成本。

  这些问题在下面关于两种可研制的“全球炮”的讨论中将得到论述:氢气炮和电磁发射器。

 

3、氢气炮

  在常规火炮中,发射药与空气的燃烧产生高压气体,推动弹丸沿炮膛向前运动。决定火炮最大速度的最重要因素是其推进气体的音速,而其提高方法只有两种:或是提高温度,或是降低分子量。常规火炮已经接近钢制炮管的热量极限,所以提高初速最实用的方法是使用较轻的气体,如氢气。由氢气推进的气体炮已应用了数十年,一般能达到“全球炮”所需的初速。然而,目前的弹丸与“全球炮”的要求相去甚远,通常重量不足1千克。现有的最大氢气炮是劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的“夏普发射场火炮”,它保持着火炮的大多数世界记录。

  气体炮所面临的挑战是把它放大到需要的尺寸,并取得持续作战的能力。大多数气体炮属于两级装置。它们使用常规发射装药推动一个大型活塞加速运动,进而使堵在向前推进的活塞与要发射的弹丸之间的部分氢气加热和压缩。氢气起到气体“弹簧”的作用,先是被活塞压缩,然后反弹,从而推动弹丸沿着炮膛向前运动。这种两级过程造成几个瓶颈:点火药的放置、活塞的退回以及炮膛(因燃气和活塞)和活塞(通常因向前冲击逐渐变窄的炮膛而变形)所受损害的修复。

  尽管两级方法可以改进,但是更简便的解决方法可能要求单级火炮设计。有两种不同的单级设计已被提出:一种使用电热器,另一种使用粒子床。在电热炮中,氢气以适当的密度和在常温条件下置于弹丸之后。然后,电源极快地加热气体,使其膨胀并推动弹丸加速运动。在另外一种方法中,受热的粒子床迅速将其能量转换成注入炮尾的氢气流。

  对于这种气体炮来说,炮膛的寿命目前仍是一个很大的未知数。由热氢气造成的损害将不会像反作用燃气对常规火炮的炮膛造成的损害那样严重,但由甚高速弹丸造成的损害则是个问题。尽管通过选用适当的炮弹软壳和炮膛壁涂层可将损害降到最低点,但是炮膛仍将需要定期检查和整修。

 

4、电磁炮

  电磁炮也可充当“全球炮”。尽管人们制造和研究电磁炮已有多年,但人们在电磁炮方面取得的经验远远少于氢气炮。

  电磁炮主要有两种:轨道炮和线圈炮。目前发展比较成熟的是轨道炮,这种炮的炮膛有两个长导体(称为轨道)。弹丸或其后的电枢接触两个导体并接通它们的电流,从而在沿着炮膛向前滑动的过程中充当它们之间的移动连接。这种炮的发射是通过在两个轨道的炮尾端施加驱动电压进行的。电流沿着一个轨道流动,随后通过弹丸到达对面的轨道,然后又回到炮尾,从而产生一种力(称为“洛伦兹力”)。这种力寻求扩大由炮尾、轨道和弹丸构成的回路,从而推动弹丸沿炮膛向前运动。

  轨道炮存在炮膛磨损和电力调节方面的问题。特别是,电枢由于通过它的强大电流而变成一个等离子体,往往对炮膛有严重的磨损作用。一个1000千克的弹丸(包括电枢和弹丸软壳)9千米/秒的发射速度意味着,炮口动能达到约40000兆焦耳,大约比“夏普”氢气炮大3个数量级。这样的能量级远远超过电磁炮的现有能量调节系统(高能量密度电容器、单极发电机、补偿交流脉冲发电机、高安培开关等)的能力,造成很大的工程设计风险。

  线圈炮是电磁发射器的另一种主要类型。线圈炮具有一种潜在的优势,因为弹丸与炮膛的接触可能减少,从而可降低磨损。然而,线圈炮远不及轨道炮或气体炮发展成熟,目前可被视为不需像轨道炮或气体炮那样认真对待的选择方案。

  以具有军事应用价值的发射速度和负担得起的成本将弹头发射到全球任何地方,这种能力对于“全球炮”系统当然不可或缺。然而,这还不够;我们还必须能够精确地打击具体目标。这需要达到两个不同阶段的精确性:抵达目标区,然后打击目标。

 

五、“生命之光”

  为了控制环境,拥有生物武器威胁的对抗措施至关重要。考虑到生物战剂具有致命性,可比较容易地部署,以及需要的剂量小,我们集中探讨了一种特定的对抗措施——“生命之光”。

  目前,许多机构在开发有助于对付生物战剂威胁的技术。总的来看,现有和在研的大多数系统都试图做到以下几点:发现战剂的存在,保护人员使其不接触战剂或在暴露于战剂的情况下不被感染,或者对暴露过的物体进行消毒。由劳伦斯·利弗莫尔国家试验室提出的“生命之光”概念则不同,它用以在战剂播撒后但沾染人之前使其失效。

  这一概念设想使用短波长紫外光来有效地杀灭几乎一切类型的细菌、病毒和芽孢。这样一种系统对人、设施和环境的危害比较小。紫外光束将由一种高辐射性的激光源生成,这种光源能够以精确控制的方式高效地生成紫外光。这种光束可以在空气中照射数千米远,而且可以利用光纤线路进行远距离传播。

  通过对微生物含有的脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)分子发生作用,紫外光可以对几乎所有的微生物产生影响。脱氧核糖核酸有一个宽约260纳米的强吸收带。所吸收的能量主要起到引起胸腺嘧啶二聚化的作用,其中水合脱氧核糖核酸中的相邻碱基的化学键合可抑制复制。次要作用还包括引起脱氧核糖核酸碱基错误、脱氧核糖核酸蛋白质结合和脱氧核糖核酸链断裂。通过这样一些机制,致死性辐射剂量在纳米范围内很有可能为每平方厘米1100毫焦耳(每平方厘米1-10毫焦耳可杀灭大多数的细菌,每平方厘米10-100毫焦耳可杀灭病毒和芽孢)

 

六、“侵入型信息战”

 

1、“迅速制敌”之主要特性:环境控制

  按照“迅速制敌”理念里的界定,环境控制指控制可影响敌人意志的那些东西,并剥夺其控制自己军队和民众的能力。即使是在专制政权下,领导人也会设法通过大众传媒来影响其民众。在这一节里,我们探讨这样一些技术,它们可被用来扰乱领导人的信息,方法是嵌入假信息,或者至少造成对真实信息的怀疑。

  看过《阿甘正传》这部电影或不少电视广告的任何人,即使是不经意地看,也可能被这种现象逗乐过,即把当代人物放到历史背景中。很明显,在有足够时间和经费的情况下,甚至创造出著名人物的看似真实、实属合成的图像也是可能的。在这一节里,我们考察与极迅速地、甚至实时地创造合成图像有关的研究的公开文献。这种能力可使指挥官将假信息迅速插入进行中的讲话或新闻广播中,从而起码使大众传媒工具变成敌人使用起来极具危险的一种工具。

  我们特别注意探讨的是,试图实时扰乱敌方领导人的电视讲话所面临的技术挑战。指挥官或许想以在观众看来天衣无缝的方式插入一段“事先录制好的”信息。或者,也许可对整个广播进行修改,使讲话者显得恐惧、病态和木然。作为首要的要求,观众必须无法轻易分清真假。这意味着,不仅要有强有力的技术,而且还要有好的“脚本”。

  当前的最新技术水平可生成具有照片般真实感的脸部图像和动画,并使其与讲话同步。这是通过使用一个基本模型对脸部视频图像进行变形处理完成的。目前,这是在脱机情况下借助艺术手段和三维模型控制系统(附着在演员脸上以监控表情的装置)进行的。通过对记录下来的数据进行适当的处理,可生成讲话。这还是在脱机的情况下以极大的努力完成的。这些制作可能会有不同的真实感水平;随着场景复杂性和制作速度的提高,成本也相应增加。

  未来的系统将需要现有的多种不同技术的一体化,也需要计算能力的增强。为了可以用部分合成的图像代替领导人的真实图像,我们必须首先建立领导人的当前图像和声音的模型。在需要部分替代领导人的脸部、动作和讲话时,图像与声音生成器将访问这一模型。

  从对周围场景和在场人物的复杂建模,到对含有领导人突出面部特征的现有模型的简单修改,可以进行各种水平的模型构建。 [ 原作者注:人们对人类面孔的具体组成部分已经有所研究。有关人类头发及其与头皮的相互影响的逼真模型是日本电报电话公司开展的研究的一部分。安彦渡边和安彦未永的“用于毛发图像生成的基于三棱柱的方法”一文试图解决由人发的高分辨率绘制引起的绘制问题。安田、叶子、鸟协和稻垣在“一种用于织物的浓淡模型”一文中研究了织物——特别是人造丝织物和丝绸织物的绘制特性。这些文章刊登在电气和电子工程师协会主办的《计算机图形与应用》杂志,199211月号第15-24页上。 ] 建模涉及的计算需要相当多的计算资源,尽管模型的很大一部分可以根据现有资料脱机构建。 [ 注:关于人类面孔识别的一部开创性著作是T·卡纳德的《计算机对人类面孔的识别》(博克豪塞出版杜1977年出版)。面部表情与讲话的协调,是成夫守岛在多伦多大学的课题“更好的面部交流”的研究内容。他们逼真的面部模型需要约4000个多边形,但可以每秒钟20多帧的速度合成。面部模型的自动生成是未永在日本电报电话公司的研究课题,以“三维面部模型的自动生成”为题的相关论文发表在电气和电子工程师协会主办的《计算机图形与应用》杂志,19939月号第17-21页上。他们的方法只需要两幅正交的面部视图就可生成适当模型。 ] 一些商用系统,如“运动分析公司”(Motion Analysis Corporation)的系统,依靠对安装好的目标的视频定位来生成动作。其他一些系统在本质上是机械的,用于测量关节角度,对于表现面部不是很有用。

  音频建模也是必要的。如果讲话者得了感冒,合成的讲话也必须听起来有鼻塞的感觉。如果需要以一种外国方言进行合成,这一过程就会变得复杂化。有几种合成模式具有可行性:

   ◇完全使用计算机根据脚本和音素生成;

   ◇对说本族语者的话语的修改;

   ◇部分使用录制的话语生成。

  当前的研究试图改进对整句的建模,而不是单个的短语、单词和音素。实际上,音素生成器芯片已经问世多年。 [ 注:关于最新发展水平的精彩描述,可参见“人类语言技术的最新发展调查”,这一项目得到了国家科学基金会的部分赞助。 ] 最终,讲话者的面部表情和唇部动作必须与内容相吻合。这个问题已经得到很好的研究,至少对于欧洲语言是这样。

  一旦建成领导人的模型,人们就可以用他们自己的合成话语来部分代替领导人的任何讲话。这样做面临的第一个技术挑战,是真实图像与部分或完全合成图像之间的转换。这里有一个等待时间的问题,即对新场景的计算将使现实情景有数分之几秒的延迟。如果场景全部是合成的,这也许不成问题,因为插入的部分多是预先录制好的,主要任务是提供一个平稳的过渡。

  现在有足够的计算能力来在脱机的情况下生成合成图像和声音,特别是当使用的是常规低质电视广播设备时更是如此。然而,高清晰度电视的出现将要求更多的计算资源,否则要冒生成的图像一看就知道是合成图像的风险。

  实际操作起来,这是一个非常复杂的过程。为了给人以真实的感觉,插入的话语在各方面必须符合讲话人的性格,否则就会受到观众的怀疑。知道在什么地方插入信息和知道如何表述,需要操作者掌握大量技巧。

 

七、“虚拟现实控制与感知系统”

 

1、“迅速制敌”之主要特性:卓越才能

  按照“迅速制敌”的构想,对无人驾驶航空器将有巨大的需求,这些无人驾驶航空器在配置上要适合担任广泛的角色和任务。这种任务的扩大预计将需要控制无人驾驶航空器和赋予“信息消费者”更强的战场态势感知能力的创新性方法。从地面站的角度看,现在的无人驾驶航空器常常只不过是了解难以融入更大任务目标视野中的场景的一个窄小窗口。这种方法现在可最低限度地满足需要,而对于未来范围扩大了的任务就不能胜任了。未来,无人驾驶航空器将被要求执行难度高、互动性强的作战行动,如打击、防空、遮断,甚至近距离空中支援。另外,同一平台上载有不同的有效载荷,甚至多种有效载荷,将对系统提出整合各类不同图像以取得对态势的协调一致掌握的新要求。

  我们提出了一种新的信息整合系统,叫做“虚拟现实控制与感知系统”。这种系统使用户拥有更强的能力,不仅控制单架飞机,而且控制多种无人驾驶航空器和取得对战场态势的全面感知。无人驾驶航空器的使用者将在一种增强型现实环境中操作。这种环境将虚拟和真实场景数据无缝隙地融合起来,以增强态势感知能力和取得对平台、传感器套件和其他作为有效载荷的装备的控制。无人驾驶航空器的使用者也将能够在时间紧迫和紧急情况下做出更有效的反应。

  这种系统的构想是,用户可在战场空间内采取任何视点:无人驾驶航空器内部;无人驾驶航空器之后;太空或地面的任何一个固定点;“附加”于行驶在战场上的敌人坦克上或者进入战区的己方喷气式战斗机上。操作员看到的场景将是数字化地形数据和特征数据的高度融合,这些数据可能来自卫星或无人驾驶航空器的合成孔径雷达图像,而这些图像将依据无人驾驶航空器自己的数据不断地加以更新。因此,操作员所处的环境是一种虚拟与现实相结合的环境,是一种增强型现实环境。如果有适当的网络连接,更新数据也可同样容易地得自其他信息源,如最近的卫星图像、盟国的无人驾驶航空器或自动地面传感器(UGS)。许多对象和地形特征的数据将可从基本数据库得到。操作员进行查询,可“点击”能使数据出现的特征——与当前互联网浏览器支持的模式相同,只是这里是以三维的形式调用的。

  无人驾驶航空器操作员或“自动目标识别”程序所识别的目标和其他事物,将被转变成带有适当图标和行为模型的永久对象。例如,如果一位观察员及其“自动目标识别”程序有百分之九十的把握认为,他们发现了3辆坦克以纵队形式沿着道路行驶,那么就可以看见3个坦克图标以发现的速度前进。这种环境可以由许多分布式用户共享。对于协作性和多操作员的互动和行动,这是一种理想的安排。最后,这种体系结构允许将高质量的训练工具嵌入操作员的控制台,方法是加上“插入式”软件模块,如飞行动态、“计算机生成的部队”和无人驾驶航空器场景生成。

 

   [ 译者注:图中的GCCSUAVATR分别指“全球指挥与控制系统”,“无人驾驶航空器”和“自动目标识别”。 ]

  虚拟现实控制是上面所构想的系统的至关重要部分,但是“虚拟现实控制与感知系统”的体系结构还必须支持其他的能力:

   ◇智能化援助;

   ◇多操作员决策支持;

   ◇最佳态势感知;

   ◇多传感器图像整合;

   ◇任务管理;

   ◇训练。

  要实现这样的构想,需要考虑多种因素,包括:在虚拟场景中准确放置无人驾驶航空器及其数据的能力;计算机图像生成器(CIG)实时更新场景的能力;所采用的算法给多源模拟视频图像纠错和建立相互关联的效率;浸入式人与系统界面(HIS)的总体功效;以及,也许是最为重要的,用户本身充分利用和了解所支配的工具的能力。模拟领域出现的高度有效的技术、计算机硬件日益增强的功能以及我们对人机界面机理越来越多的了解,这些都有助于我们应对上述方面存在的风险。

 

2、“虚拟现实控制与感知系统”的体系结构

  我们所描述的构想可以通过图2-3所示体系结构来实现。无人驾驶航空器和顶部的3个模块(无人驾驶航空器控制模块、独立作战模块和用户界面)的总体功能类似于现有的控制结构。就大多数系统而言,操作员拥有一系列显示器和控制工具;无人驾驶航空器由一套航线计划算法来导航;而且,两者之间有双向通信链路。另外,操作员的控制台有时候还有一套数量有限的态势感知工具,如数字化地图和无人驾驶航空器数据监控工具。图中下方的3个软件模块以及相关的数据库和网络连接,可能与现有的系统能力没有现成的可比之处。它们使无人驾驶航空器“操作员”可为更大的用户群发挥作用,包括指挥官和战场上的战士。

  新的模块代表了能力的大幅度增加。使这些我们所提议的能力增加能够得以实现的技术来自这样一些领域,包括:分布式模拟、开放式系统图形显示法、客户/服务器结构、浸入式人与系统界面、快速数据库转换、永久对象管理、用于指挥与控制的通用操作环境、面向对象的数据库结构、地理空间信息管理系统以及数据收集和代理系统。

  人们凭直觉就会感到利用迅速发展的开放式系统协议具有吸引力。然而,人们需面对的一个挑战是:这些技术能否无缝隙地整合;如果不能,那么其中哪些技术可带来比较大的潜在收益,因此人们理应为其整合投入较大的资金和努力。虽然开放式系统通常情况下比封闭式传统系统更容易连接,但这一断言将需要得到详细的探讨。

  一个值得关注的问题是,真实数据可以什么样的速度叠加到虚拟地形数据库,以及真实数据与虚拟数据库之间的位置差异会达到什么程度。答案的第一部分几乎是取决于两种技术之间的竞争:无人驾驶航空器与操作员控制台之间的通信带宽相对于处理器的能力和用于图像矫正(即把图像放人标准坐标系)和图像变形等操作的算法的灵巧程度。很明显,如果有人想简单地拿来得自无人驾驶航空器的所有数据并试图将其叠加到地形上,那么到某一点就会达到处理系统将不支持的数据率。然而,还有其他一些方法我们将需要考虑,如只处理那些“新”的和有用的无人驾驶航空器数据,以生成达到规定转换率的系统。

  另一个研究领域将是系统的效能:“虚拟现实控制与感知系统”可在何种程度上赋予操作员控制无人驾驶航空器完成一系列任务的能力。由于对人类理解和使用信息的方式仍然缺乏充分的了解,这个问题只能通过试验来解决。对此,我们只需说没有什么技术障碍能阻止开发像这里所提出的增强型现实系统就够了。我们需要做的是评估这种系统相对于其他方法和系统的最终效用。

  概括起来说,本章所列举的六种“图纸上”的系统具有代表性,能够说明可如何根据“迅速制敌”理念来选定技术,以及这些技术可如何帮助达成影响意志和看法所需要的“震慑与畏惧”的效果。正是这个过程和这些互动,才是读者应考虑和用来确定有助于达成“迅速制敌”的其他或更好系统的最重要方面。