建立以JADC2为标杆的数字孪生战场研究体系

自2021年数字孪生战场实验室（DTBL，Digital Twin Battlefield Laboratory）成立以来，通过重点课题的开展，取得了突出的成就，初步解决了数字孪生战场对标对象和研究重点的问题，形成了以JADC2为标杆的数字孪生战场研究体系。

以数字孪生体、人工智能、数据科学和物联网等新型通用目的技术驱动的第四次工业革命，给全球军事格局带来了新的动力，这促使各国加强“内生创新”（即技术创新）牵引军事变革，而不仅仅是响应需求的“外生创新”（即需求驱动）。

作为“反马赛克作战”（Anti-Mosaic Warfare）的研究机构，数字孪生战场实验室对标JADC2作战概念，重点关注联合部队（Joint Staff）和USD（R&E）两个单位，前者开发了JADC2作战概念，后者拥有DARPA、DIU等单位，特别是DARPA正在开发的马赛克作战，引起了全球国防研究人员的关注。

第三次抵消战略和颠覆性技术

追根溯源，JADC2来自于第三次抵消战略（The Third Offset Strategy）和颠覆性技术。众所周知，美国第二次抵消战略直接把前苏联推向解体，这归功于当时的USD（R&E）研发的隐身战斗机和空地作战新模式，然而这些成就都应归功于美国国防部高昂的研发投入。

在《全球研发场景和对国防部的意义》报告中，美国国会研究服务中心用定量数据分析了美国国防部研发投入不足的现状，并提出了跟民间科技力量合作的建议。

表 世界主要国家研发投入及占比情况

对于研发投入的强度和总金额来讲，中美不相上下，跟排名第3、4的日本和德国相比，不是一个当量级。俄罗斯的研发投入不及中美的十分之一，这也是为什么美国第三次抵消战略不把俄罗斯放在眼中的缘故——因为科技创新才是其中关键，投入不了足够的资金，不太可能在科技方面全面超越美国。

如果回顾最近20年时间的研发投入变化，美国一直在增长中，但中国的加速度显然更快，这是美国国家安全战略把中国列为大国之争的根本原因。

面对中国在研发投入上的猛追不舍，美国想如法炮制，利用颠覆性技术来应对。

2017年，美国国会同意把USD（AT&L）分解为USD（R&E）和USD（A&S），前者是研究和工程为主的创新驱动，后者则只管理采办相关事务。USD（R&E）曾经存在过，领导实现了“第二次抵消战略”，美国国防部寄希望重设USD（R&E）实现“第三次抵消战略”，就在情理之中了。

第三次抵消战略是时任美国国防部长查克·哈格尔于2014年提出的。随后各个国防部门开展了系列研究，相关工作迅速向抵消战略目标聚拢，重点提出让竞争对手难以理解、难以实现和难以应用的技术概念和方案。

正是在这个时期，数字孪生体等新型概念开始进入国防部的主流体系中，即后来发布的“数字工程战略”，成为推动美国国防体系创新的新动力。

分析美国国防部关于第三次抵消战略的论述，都是围绕颠覆性技术开展的。

随着USD（R&E）独立存在，其地位也大大提升了，可以专心研究一些颠覆性技术，而不像过于处于USD（AT&L）部门中，凡事都要回答“采办”流程是否合规的问题。现在它主管的研发与技术、现代化和先进能力三个部门，以及指导DIU、MDA、DARPA和SDA等几个国防部创新单位，都是瞄准颠覆性技术的。

数字孪生战场实验室对第三次抵消战略做了系统研究，并跟踪分析美国国防部和各军种的颠覆性技术相关部门，形成了完备的研究体系，这有助于数字孪生战场概念体系的创新推进。

围绕作战需求开展研究

任何作战概念都是为了解决某个军事需求，JADC2也不例外。

JADC2作战新概念经过了较长时间的讨论甚至是争论，最终才在2017年确定下来。按照美国联合需求监督委员会（JROC，Joint Requirements Oversight Committee）所讲，JADC2就是为了完成第三次抵消战略而在国防部层面上提出的。

回顾2002年时任国防部长拉姆斯菲尔德对军事需求产生问题，认为传统的面向威胁来生成需求方式不合时宜，这就说已经使用30多年的需求产生系统（RGS，Requirements Generation System）应该改变，他给出的方案是联合能力集成和开发系统（JCIDS，Joint Capabilities Integration and Development System）。

这是美国军事和装备战略的重点转型。RGS和JCIDS是两种不同理念，前者是自下而上的需求产生方式，后者是自上而下的指引式采办模式，正如当时的军事评论，“这一回美国国防部终于发挥作用了”，实际上体现了军事革命的演进趋势。

从人类近代作战模式来看，早期军种作战占据主导；随着空军装备的提升，空地或空海协同作战开始成为主流，数字孪生战场实验室认为，这个时期可以称为“平台主导”时期；然而美国在沙漠风暴经验中意识到其中的缺陷，那就是联合作战能力还是不足的，这不能通过各个军种自身完成融合，只能从国防部这个层面推进。

解决这个问题不是简单的某种装备或平台能够解决的，需要基于能力分析得出结论，通过联合部队研究需求，提出作战概念，提出能力建设目标，并通过PPBE和“国防采办系统”完成能力建设和交付目标。

按照《美国国防采办指南》所讲，以上三个方面可以称为“大A”，因为三者形成了一个“A”字形状。

为了进一步完善联合作战需求，美国国防部逐步采用基于数字孪生体的数字工程，逐步剖解，成功的把组织架构和系统工程融合在一起。这一点在《美国国防采办指南》中有详细讲述，数字孪生战场实验室的人员应仔细阅读。

简单讲，形不成装备的作战概念，不具备落地实施的价值，也不可能形成真正的作战能力。

数字孪生战场下一步研究方向

经过数字孪生战场实验室各位同事的努力，对JCIDS有了非常系统的认识，同时还结合USD（R&E）的工作开展，对数字孪生装备有了更为深入的了解，形成了更为细致的对标体系，能够对应到美国联合作战体系中的战场感知（Battlespace Awareness，J2）、指挥控制和先进通信（J5、J6）以及后勤（J4）。

对应到我国国防体系，战场感知应为“战场环境”，指挥控制和先进通信可以统称为C4ISR，后勤则归属于武器装备系统。按照科学出版社联合作战科技基础系列教材，主要对应《战场环境概论》和《武器装备系统概论》两本书，建议数字孪生战场实验室同事都去阅读，相关书籍在院图书馆可以自由索取。

针对数字孪生战场研究体系，初步标杆JCIDS，设计了一套细化的工作指南，请各位同事按照相关指引来完成各个细项的落实，重点关注战场环境（Battlefield Environment）、战术网络（Tactical Network）和装备系统（Military Equipment）三个方面。

战场环境结合到地理信息以及数字孪生化先进技术来开展，突破数字太空的研究难点，建立一个可以自由组合的战场环境，实现“你打你的，我打我的”的作战理念。

战术网络重点力求实现电磁作战管理（EMBM，Electromagnetic Battle Management），按照美国国防部的提法，这是JADC2在电磁域的解决方案，通过引入数字孪生网络（DTN，Digital Twin Network），能够建立敏捷的战术网络，这对于分布式作战有重要的作用。

对于装备系统，工业4.0研究院拥有较强的领先地位，在本文不赘述了，可以在预测性维护和个性化装备方面下功夫。

通过掌握JCIDS体系，有助于数字孪生战场实验室人员理解美国联合作战概念开发全流程，从而全面认识JADC2未来作战体系。同时，JCIDS体系涉及颠覆性技术引入和装备系统的研制交付，这对于数字孪生战场的进一步研发也有很好的借鉴作用。

总结

作为数字孪生战场实验室JADC2系列研究成果，本文从美国国防部层面对它进行了分析，立足于作战需求的梳理和分析，解剖支撑JADC2的JCIDS体系，从工作部门划分和管理流程去认识美国国防部过去20年的颠覆性创新之旅。

结合到战场环境、战术网络和装备系统三方面的解决方案需要，展望了接下来的解决方案设计和创新方向，利用工业4.0研究院在数字孪生体领域的领先地位，能够完善数字孪生战场概念体系和应用场景，最终形成改变未来战场的一支力量。

作者：胡权，工业4.0研究院院长，数字孪生战场实验室主任