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2023/07/06 

寰宇韜略

【寰宇韜略】「軟體國防」 現代化戰力發展關鍵(上)
 軍用軟體受限複雜規格與行政流程,導致升級時程冗長與整合成本高昂。圖為美軍新一代UH-60V直升機座艙航電系統。 (取自DVIDS網站)
【寰宇韜略】「軟體國防」 現代化戰力發展關鍵(上)1
【寰宇韜略】「軟體國防」 現代化戰力發展關鍵(上)2

◎李華強(譯)

 現代戰爭中,軟體是開啟硬體功能、發揚裝備戰力的必備鎖鑰;欲結合當代戰爭經驗教訓、迅速更新裝備性能,確保時時超敵勝敵,則非軟體不能竟其功。有鑑於此,英國智庫國際戰略研究所(IISS)發表研究報告,詳述「軟體國防」的創新構想,並分析比較世界強權的研發轉型進程。本報特節譯如後,以饗讀者。(編按)

 軟體與人工智慧演算法,係戰力加乘要素,可促進戰法與部隊士氣,進而主宰戰場並擊敗敵方。軟體不僅構成現代軍事戰力的基礎,更促成後者蒐集與分析周遭環境資料、整合各操作者與其他系統,並控制感測器和武器系統,俾達成任務目的,同時保護軍事人員與平民百姓。

內嵌式軟體 不敷成本與應用

 由於戰場瞬息萬變,使戰力發展與兵力生成過程,迄今仍未納入軟體與硬體之間動態效能發展;各國軍隊仍拙於發展、部署與升級現代化軟體,尤其是人工智慧和機器學習部分。對美國與西方盟邦而言,硬體向來都是主宰者;而疏於將軟體整合納入以硬體為主軍事載臺的通病,則使大多數舊有軍事載臺,習於安裝維護費用高昂且甚難升級的硬體相依內嵌式軟體(Hardware-dependent embedded software)。報告認為,軟、硬體整合,以及持續運用內嵌式客製化軟體,是導致成本與時程不符預期的兩大挑戰;即使國防軟體早被視為主要武器系統的關鍵元件,但因其占整個計畫成本的最少數,導致數十年來,外界仍普遍將其視為「得標案內非最高風險品項」。

 對此,本文則提出「軟體定義國防」(software-defined defence;以下簡稱「軟體國防」)構想,強調其奠定現代化兵力生成與軍事行動架構化、組織化與作戰化的基礎,並透過探討朝向軟體國防、人工智慧/機器學習的各項作為,以及美、歐各國與中共在此領域發展現況,結合軍事戰力的實例說明,俾利世人了解「軟體國防」的相關挑戰與風險。

程式碼數量與複雜 與時俱進

 從程式碼數量與其執行工作的複雜度和自主性觀之,國防軟體每年都呈指數型擴展態勢增長。1980年代生產的F-16戰機,使用數千行程式碼主動控制飛操面;2005年問世的F-22猛禽戰機,僅運用1700行航電原始碼(source code),便創造舉世無敵戰力;數年後問世的第五代F-35戰機,在2022年升級後,則使用2萬4000行航電原始碼。單就F-22與F-35運用的軟體數量和複雜度來看,世代之間即成長14倍之多。美軍MQ-9「死神」與RQ-4「全球之鷹」無人機,運用約3500行原始碼,供作戰與飛控軟體使用。另如M1艾布蘭主力戰車、M2/M3布萊德雷步兵戰鬥車,亦運用3000至5000行原始碼。即便是愛國者防空系統,同樣運用數千行原始碼,辨識、追蹤與攔截來襲目標。

軟體升級 較硬體更快速突破 

 簡言之,軟體定義軍事戰力的功能、成效與防護特質,配合發展和運用的人員,共同遂行任務。升級既有戰力,同時建立新一代戰鬥網路,即為勝戰關鍵。此外,透過持續升級,以及軟體較硬體能更快速調適的潛能,即無須犧牲效能、用途或戰備。這並非宣告硬體不再重要,而是凸顯出發揚軍事效能與縱橫沙場效率時,硬體與軟體之間不斷變化的動態關係。

 軟體與相關硬體元件的科技進展速率,較一般軍事硬體的技術突破速率,快3至5年。鑑於軟體技術翻新的速率較高,可在數週或數月間新增或提升功能性;反觀軍事硬體,僅能以動輒10年以上時距達到相同目的。近期研究顯示,諸如行動通信、液晶顯示器、鋰離子蓄電池等軍民通用技術,不過10年即趨成熟;一般而言,就算計入技術本身的複雜變異需求,現僅需歷來其他創新時程的2至3成時間,即能實用化。

美英推國防數位化 提升效能

 美、英兩國刻正推動數項國防數位化計畫,可以兩週循環速率推出新版軟體更新;即使並非所有釋出軟體都是新程式碼,其仍可提升任務系統功能性。在諸如電磁頻譜等軟體密集領域,釋出軟體頻率已提升至每日,情況需求時則往往提升至每小時;美海軍第59特遣隊曾於2022年展示該能力,透過每日釋出軟體,於數日內升級人工智慧,強化網狀網路與硬體效能。

 相較之下,軍事硬體與軟體的中壽期升級,往往間隔十數年,距初始部署,通常已達12至16年之久。新一代戰力延遲部署時,各國往往運用國防軟體,或透過先進技術,將舊有系統返廠修改,藉此延長操作年限;諸如戰斧巡弋飛彈、愛國者防空系統、F-16戰機、F/A-18戰機等舊有系統,均得透過軟體升級與構型變更,大舉提升性能,並延長服役壽限。

 值得注意的是,隨著即時運用資料和預測先機,成為界定軍事競爭優勢的主要考量,單靠硬體已不能獲致決策優勢。因此,西方列強過往憑恃軍事載臺匯集感測器,藉此生成大規模軍事優勢的手段,若未重新導向「軟體國防」,恐將在中、長期競爭屈居下風。

處理海量資料 唯賴人工智慧

 國防戰力部署軟體愈多,產生國防資料就愈龐大,人類能處理海量資料的能量早已飽和。例如,軍事感測器每秒蒐集兆位元組資料;一枚法國觀測衛星,每日可產製逾1000張高解析度圖像,人力最多僅能處理其中5%。MQ-1「掠食者」與MQ-9「死神」無人機,單趟任務就能產製14小時高解析度影像片段,但在2017年美國防部推行人工智慧情報分析專案「行家」(Project Maven)前,99%的內容均遭棄置。

 欲充分運用國防軟體與人工智慧/機器學習的顛覆性影響力,需要一套強固的資料網路和成熟的國防資料管理系統。IISS綜整歷來研究,包括下列七大挑戰:

翻新資料演算法 樹立優勢

 一、打破個別分立資料結構,以及凝聚跨企業、多面向資料管理系統的困難。

 二、自系統與應用程式分離資料。

 三、提供資料與分享資料,供訓練和發展先進演算法運用。

 四、確保致能基礎設施(如雲端和邊緣運算)即時產出,以及可靠與安全的寬頻通信和網路。

 五、促使軟體工廠加速軟體開發進程。

 六、鞏固資料使用權。

 七、重新設計戰鬥網路,俾落實雲端原生(cloud-native)軟體的優先作法。

 簡言之,軍事網路係用以遂行彈性即時分享、活用橫跨領域資料,而非如網路化作戰(network-centric warfare)中,所有資料必須遵循網路軟體與硬體協定;促成軍事戰鬥網路,不僅與友軍即時共享資訊,更需運用能融合及處理所有可用資料格式的演算法,奠定「軟體國防」基礎功能和優勢戰力。

(待續)

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