博弈论视角下马赛克战的有效性分析

2021年1月5日,美国兰德公司发布《布洛托上校博弈对马赛克战的启示》研究报告,旨在从理论上解决马赛克战是否比传统作战模式更具优势的问题,以弥补以往项目只注重实施而忽略其费效比的缺憾。报告借助布洛托上校博弈模型,通过马赛克战与传统作战模式在兵力部署能力上的对比,初步验证了马赛克战的有效性,展示了马赛克战在未来作战模式中的优越性与局限性。

一、美军在寻求新型冲突解决方法背景下孕育出马赛克战概念

近年来,美国与中国、俄罗斯的竞争愈演愈烈,美国现有军事技术和作战概念不再具有优势,美国防部一直在努力寻求新的作战方案,以持续获得长期竞争优势。研究新一代低成本、高效率、高稳定性的冲突解决方法,来补充或替代传统高能力、高成本作战平台,已成为一项必然趋势,并已在某些方面取得成效。在此背景下,由DARPA倡导的新型作战方法——马赛克战应运而生。

马赛克战的核心理念是将分布于大型多功能作战平台的各种作战功能要素分解、打散,使其分割为多个小型作战平台(单元),然后再利用先进的网络将其构建成一张高度分散、灵活机动、动态组合且自主协同的杀伤网,可在战场的某个时间和地点实现快速自动重组,创造出适应于作战场景的最佳能力组合,并完成作战任务。

二、借助大量相关项目,马赛克战概念在技术上已得到很好支撑

自马赛克战概念提出以来,美军与此相关的研究开发项目就层出不穷,如“拒止环境中的协同作战”“远征城市环境适应性作战测试平台原型”“地理空间云分析”“保护前线通信”“空战演进”“自适应跨域杀伤网”“进攻性蜂群使能战术”“跨域海上监视与瞄准”“基于信息的多元马赛克”“指南针”“体系综合技术与试验”等。这些项目从体系架构、基础技术、指挥控制、通信组网等各个方面对马赛克战概念进行了开发研究,也印证了DARPA以项目形式推进作战概念开发的思路与模式。DARPA 2020财年预算中,马赛克战相关项目有50多项,占其项目总数23%。这些项目所取得的进展,在技术上很好地支撑了马赛克战概念的发展完善。

三、布洛托博弈模型是探索马赛克战优劣性的有效工具

布洛托上校博弈是一种竞争性资源分配博弈游戏,是一个两人参与的零和赛局。游戏要求参与者相互竞争,在对敌方策略毫不知悉的前提下,就如何部署有限资源做出困难决策。当参与者在某个战场上分配的兵力资源比对手多时就赢得了该战场,赢得较多战场胜利的一方即为最后的赢家。虽然博弈规则非常简单,但由于战场的数量和每个玩家的总资源可能发生变动,因而玩家能够采用的潜在策略几乎是无限的。布洛托博弈与军事资源分配问题密切相关,因此,布洛托博弈模型,特别是多资源布洛托上校博弈模型,是探索马赛克战是否比传统单一集成作战模式更具优越性的有效工具。

本报告采用了两种类型的布洛托模型:“同构”布洛托模型和“异构”布洛托模型。

“同构”布洛托模型指具有单一作战能力的情形,举个简单的例子:假设两个空战上校必须在三个不同的战场上分配他们的作战平台(图1)。一名上校拥有一支由10架大型飞机组成的编队,每架飞机携带5枚导弹,作战资源由单一集成作战博弈方分配;另一名上校拥有50架小型无人机(UAV),每架无人机携带1枚导弹,作战资源由马赛克作战博弈方分配。每个战场的赢家是分配更多导弹总数到该战场的上校。

图1 同构布洛托博弈模型示意图

“异构”布洛托博弈模型指具有多种作战能力的情形,如图2所示。每个上校必须在两个战区之间分配军舰和飞机。单一集成作战部队有10艘战列舰(每艘战列舰装备5枚导弹、1架雷达)和15架海上巡逻机(每架巡逻机装备2枚导弹、1架雷达和1架摄像机);马赛克作战部队有10艘传感器船(每艘都配备有雷达)、25艘导弹舰(每艘装备2枚导弹)、15架海上监视无人机(每架都配备有雷达和摄像机)和15架武装无人机(每架装备2枚导弹)。每个战场的获胜条件是导弹、雷达和摄像机组合分配某些更多的作战能力,例如,在至少分配了两个雷达和一个摄像机的基础上,将更多导弹分配到战场的玩家就是赢家。

图2 异构布洛托博弈示意图

四、马赛克战的有效性因作战场景的变化而变化

马赛克战概念适用范围广泛,涵盖陆地、海洋、空中、太空和网络等作战领域,但其有效性可能因作战场景的任何变化而改变。根据布洛托博弈模型仿真结果,马赛克战的有效性呈现以下特征:

一是随着作战规模的增加,马赛克战的优势减弱。当作战规模逐渐增大时,博弈双方战场的可配置兵力资源总数水涨船高。当此数值远大于小型单一作战平台兵力资源数量时,单一集成作战部队的兵力资源总和即可形成叠加效应,成为资源集群,这在一定程度上会抵消该作战模式对于作战规模的依赖;为适应不断增加的作战规模,参与作战的小型“马赛克”平台数量逐渐增多,随着重组的马赛克聚合体体量不断增大,其中的反作用力越来越聚集,从而限制了作战灵活性,马赛克战的劣势逐渐显现,优势减弱。

二是随着战场数量的增加,马赛克战的优势凸显。当可配置兵力资源总数相当时,战场数量越多,马赛克战的作战优势越突出。随着战场数量的增多,每个战场可分配到的兵力资源逐渐减少,单一集成作战模式依赖部队规模的优势受到限制,而马赛克作战模式下,各作战单元可以根据战场态势,识别最优组合,使各平台的作战能力得到充分发挥,不对称优势明显,作战效用增加。

三是作战规模较小时,马赛克战具有更高的作战弹性。当作战规模较小时,即当可配置的兵力资源总数较小时,即使马赛克战模式的故障率高于单一集成作战模式,马赛克战模式仍表现优异。这是因为马赛克战是由众多独立且具备各种作战功能要素的小型作战平台聚合而成,并利用先进技术将其构建成分散、灵活、机动、自主的杀伤网。在这个网络中,没有关键节点,当某个作战单元失去战斗力时,其他作战单元可以迅速代替失效单元,继续完成任务,这使得马赛克战具有很高的作战弹性。

四是马赛克战的有效性,受战场随机故障影响较小。如将故障视为一个随机事件,在部队被分配到战场后,故障率均匀分摊于整个部队中,其对单一集成作战部队的影响比马赛克部队更明显。这是因为,单一集成作战部队的单平台价值(每个单独平台所能配置资源相对总资源的占比)较高,功能相对集中,故障出现后将引发集中效应,从而对作战效果产生较大影响。而马赛克作战体系的单平台价值要低得多,功能也较分散,即使单平台出现故障,也不会对马赛克战体系的整体效能造成重大影响。

五是马赛克战的异构性,打破了战争对部队规模的依赖。目前美军的单一集成军事系统只针对单一的作战环境,在瞬息万变的战场环境,要想战胜对手必然耗费巨大的兵力,而且单一集成作战部队有效分配兵力资源的能力,并不会随着战争规模的增加而无限提高,这使得其必须想方设法在战场上穷尽所有作战兵力,否则可能会使某些作战能力在战场上得不到发挥。而马赛克部队却能够按照具体冲突需要,灵活支配资源,只将某个作战单元分配到最需要的战场上,快速、智能生成成本低廉、变化多样、适应性强的弹性杀伤网。当战场环境发生变化时,各作战单元会通过网络动态响应,自动重组,创造出适应于任何场景的理想聚合体,实现作战目标。

六是马赛克式的灵活性,可以扩展至其它领域。以F-35多用途飞机为例,其异构性(每架飞机可搭载多种杀伤性武器)和快速组合性(任务指挥官可以轻松地切换每架飞机的武器携带类型)体现了该型战机的类马赛克特征。作战指挥官可根据战场需要调整战机携带武器的类型及数量,灵活匹配作战任务。按照马赛克战的构想,类似F-35这样的高端武器会被分解为若干独立且功能独特的小型作战平台,并把杀伤链分布到各平台上,组成自适应能力很强的动态杀伤网体系,使其具备更加灵活高效的作战效能。这种马赛克式灵活性,可以从武器装备扩展至传感器、电子战有效荷载等领域,甚至可扩展至通信和指挥控制系统,以提升指挥官执行作战任务的灵活性。

五、建议

报告建议提升博弈模型的复杂性,例如引入真实世界的杀伤链与目标、构建不同分散程度的作战单元和聚合体作战平台,以模拟战场态势的复杂性。同时建议开发更真实的作战能力模型和仿真环境,如包含某些可重用性的作战要素(如传感器)及提供限量资源(如导弹和炸弹)的弹药库,以支持对真实马赛克战作战模式的分析。

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