今日荐文的作者为中国电子科学研究院、中国电科发展战略研究中心专家李硕，方芳，李祯静；中国电子科技集团公司第二十八研究所专家李晓文。本篇节选自论文《美军联合全域指挥控制发展浅析》，发表于《中国电子科学研究院学报》第16卷第2期。

摘 要 ：在紧张恶劣的信息化作战条件下，指挥控制系统界面自身问题容易造成指挥员认知负荷过载，影响指挥员的认知效率，造成指挥决策失误。针对此问题，文中首先阐述了认知负荷理论的内涵，总结了认知负荷理论在人机界面领域的应用；然后，基于认知负荷理论，分析了指挥控制系统界面认知负荷的来源及类型特点；最后，根据指挥控制系统界面认知负荷的均衡机制，提出了减少认知负荷的均衡策略，为开展指挥控制系统界面的认知负荷评价及优化设计提供有益参考。

关键词：认知负荷；指挥控制系统；人机界面；均衡

论文全文摘编如下

仅供学术交流与参考

指挥控制是联合作战的核心，是决定部队组织形式和作战样式的逻辑线。从海湾战争到伊拉克战争，美军指挥控制体系历经“军种独立”、“平台中心”、“网络中心”三个阶段，引领美军联合作战实现从“军种联合”向“跨域协同”的变革。

2018年，美国国家安全与军事战略发生重大调整，为应对未来大国高端对抗，美军认为必须在各军种和各作战域开展一体化协同作战，通过跨域无缝的指挥控制产生高效的进攻和防御效果。为此，2019年美军提出建设联合全域指挥控制（JADC2）能力，旨在把各军种指挥控制系统连接成一体化指控网络，在所有作战域之间实现迅速、无缝的信息交流。2020年，美军从作战条令、系统研制、技术开发和演习试验等各个层面积极推进联合全域指挥控制能力建设，并取得多项突破。

1 美军联合全域指挥控制发展背景

美军认为，信息获取与处理能力在未来作战中发挥至关重要的作用，为应对中国、俄罗斯这样的均势对手，美军需要一种跨军种和作战域的高效信息共享与分析决策能力，支持联合全域作战。美军认为目前使用的指挥控制手段已经丧失优势，主要体现在三个方面。

1)难以实现战场态势感知数据的跨域集成。美军当前的跨域态势感知能力依赖于数量相对较少的昂贵高科技专用系统，不支持在所有作战域充分地交互和数据融合，各军种之间缺乏简便安全的数据共享机制。

2)难以实现跨军种的一体化指挥控制。美军现行跨军种远程目标选取和火力支援过程中，军种之间需要通过持续监控大量基于互联网的多线程沟通程序、再手动将数据转移或输入至军种各自的系统中才能完成任务，这一过程耗时长且易引入人为错误。

3)难以应对未来作战的高速度和复杂性。美军认为当前指挥控制系统的新技术引入程度和速度不足以应对未来高强度、高速度、体系化对抗，例如国防部“行家”（Maven）智能情报分析系统在应用中需要由专人在每个任务站点安装算法，在算法更新后又需要再次重新安装。

为解决以上问题，美军2019年提出发展联合全域指挥控制能力，集成连接各军种、各作战域的传感器、决策节点和武器系统，支持美军真正实现联合全域作战。

2 美军联合全域指挥控制内涵特点

联合全域指挥控制由美军联合参谋部指挥、控制、通信、计算机和网络部门（J-6）于2019年提出，旨在将美军所有传感器与射手近实时地连接起来，使各军种内部、军种之间以及美军与盟军之间，在陆、海、空、天、网各个作战域，能够无缝通信、协调一致地开展军事行动，核心是使用“全新架构、相同技术”，连接“每一个传感器，每一个射手”，构建面向无人化智能化作战的“网络之网络”，是“后网络中心战”时代美军指挥控制体系的一次巨大飞跃。

核心愿景是将所有分布式传感器与射手近实时地连接起来，遂行跨越所有域的指挥控制。 联合全域指挥控制聚焦实现跨军种的无缝“机器-机器”消息转换与通信，从线性、静态和烟囱式的杀伤链向基于所有作战域互联网络的杀伤网演进，使各军种能够灵活调用非自身建制的传感能力，并极大地拓展和丰富了单一军种的打击选项，显著加快OODA环，降低目标选取中的失误。

实现途径是利用信息优势产生支持联合全域作战的相对优势，比对手更快地将决策转化为行动。 联合全域指挥控制通过分布更广泛的情报收集和处理平台使决策者了解来自不同领域的数据之间的相互关系及其对联合部队活动的影响，从而大大改善OODA环中的感知和判断阶段。同时，采用具有多个同步路径的新型通信结构取代传统高度集中的通信节点，实现信息发布扁平化，获取信息优势，进取形成联合全域作战的相对优势。

任务式指挥是执行联合全域指挥控制的有效策略。即使是强大的联合全域指挥控制也无法保证高级别指挥官能够在高对抗环境中持续对战术边缘提供反馈与指挥。实现联合全域作战需要在更大范围内分散执行指挥官意图、更多地下放指挥权限并且更少地依赖对任务的集中规划和指导。任务式指挥、任务型命令和否定式指挥都是执行联合全域指挥控制的有效策略。

3 美军联合全域指挥控制发展态势

2019年下半年起，美军联合参谋部、各军种均不遗余力地推进联合全域指挥控制发展，从组建联合跨职能团队到在各军种全面推广训练，再到各军种纷纷在技术与系统装备层面上联合研发、测试各项有可能成为联合全域指挥控制基础的跨域指挥控制与作战管理能力，均体现了美军在联合全域指挥控制概念的指导下进一步深化指挥控制领域的跨军种联合。

3.1 成立跨职能团队开展专门研究

为快速发展联合全域指挥与控制概念，并集中管理各个军种的联合全域指挥控制工作，美国防部于2019年12月组建了联合跨职能团队，团队成员包括国防部首席信息官、主管研究与工程的副部长和负责采购与维护的副部长。

2020年6月，美国国会研究服务处发布《国防能力：联合全域指挥控制》报告，对联合全域指挥控制概念提出的背景、定义、当前国防部及各军种的行动举措，以及国会需要考虑的相关问题等几个方面予以阐述。报告认为，联合全域指挥控制将使指挥官能够更快地了解战场，比敌人更快地指挥部队，在多个作战域发挥同步作战效应。

2020年12月，美国国会发布《2021财年国防授权法案》，要求国防部长、国防部首席信息官、参联会副主席和各军种高级代表每季度向国会国防委员会汇报联合全域指挥控制发展情况，进一步明确联合跨职能团队、国防办公室和各军种的职责以及在联合作战概念研究、解决方案提出、试验测试等方面的具体工作。

3.2 将联合全域指挥控制纳入条令体系

2020年，美军首次将联合全域作战（JADO）和联合全域指挥控制纳入条令体系，实现了多域战从军种概念上升到联合概念的转变，并很有可能上升至战略级的概念，标志着美军在联合全域作战/联合全域指挥控制发展上进入了新的阶段。

2020年3月5日，美国空军柯蒂斯•李梅条令制定和教育中心发布《空军条令说明1-20 美国空军在联合全域作战中的作用》，6月1日又发布了《空军条令附件3-1 联合全域作战中的空军部职责》。 这是美军首次将联合全域指挥控制写入条令，标志着该概念进入政策制定阶段， 条令中将联合全域指挥控制定义为“关于决策的艺术和科学，能够将决策迅速转化为行动，并利用跨越所有作战域的能力以及与任务合作伙伴的协作，在竞争和冲突中均占据作战和信息优势”。

3.3 发展支撑系统和技术

2019年11月，美联合参谋部授权美空军将 “先进战斗管理系统”（ABMS） 作为联合全域指挥控制的 核心技术架构 ，陆军、海军、海军陆战队、太空军、网络空间部队分别在多域作战、海上分布式作战、远征前进基地作战等军种概念的框架下，寻求与空军建立联合网络，在共同推动联合全域指挥控制概念发展的同时，实现自身作战概念、指挥控制系统与联合全域指挥控制的充分融合。

美空军“先进战斗管理系统”是以网络为中心的分布式、互联、协同的综合系统，集成和融合来自五代战斗机、驱逐舰、无人机、太空系统等各个作战域的传感器数据，通过人工智能、自动信息融合等前沿技术，绘制战场统一图景，为联合作战部队提供先进、有效的地面和空中目标指示及多域作战管理与指挥控制能力。2019年12月，该系统进行首次实地测试，成功展示了陆、海、空多种作战平台快速共享模拟巡航导弹袭击相关数据的能力；2020年3～11月，美空军先后授出5批合同，选中93家公司一起参与项目开发，陆军也表示将加入开展联合试验。

美陆军稳步推进 “战术情报目标接入点”（TITAN）和“融合计划”（Project Convergence） ，整合陆军大量分散战术地面站和传输设施，综合利用太空、空中、地面传感器，直接向火力网提供目标数据，并利用人工智能和机器学习技术对海量数据进行筛选处理，使作战人员能在战场上快速做出决策。2020年7月，美陆军成功演示了利用太空传感器支援地面火炮实现远程精确打击，显示了“美国陆军在战场任何地方及时准确地开火、打击和摧毁时敏目标的能力”。

美海军和海军陆战队已经通过“分布式海上作战”和“远征前进基地”作战概念明确了联合全域指挥控制的需求。这些概念构想了一个由舰船、潜艇、飞机和卫星组成的分布式网络，将传感器和射手连接起来，使舰艇能够向自身雷达看不到的目标开火，实现军种内不同武器平台之间的协同。2020年，美海军提出 “超越计划”（Project Overmatch） ，旨在设计一个能连接武器和传感器的战术数据网络；并与美空军签订握手协议，就联合开发联合全域指挥控制达成共识。

美太空军依托 “下一代太空体系架构”（NDSA） 为联合全域指挥控制提供实时、无缝的全球信息获取能力，能够为全球范围内联合全域作战行动提供泛在的信息传输渠道。2020年5月，美国防部长表示，各军种要探索利用太空发展局正在构建的“下一代太空体系架构”传输层卫星来连接指挥控制系统，以实现联合全域作战。

美网络空间部队依托 “联合网络指挥控制系统” ，为执行网络空间作战的所有层级作战部队提供综合的网络空间指控能力，以支持网络空间任务部队和作战司令部之间的规划与协同。该系统还将实现网络空间指控与各军种、盟军、其他国防机构指控的集成，缩短规划时间，提高决策速度，加快作战节奏。2020年8月，美空军和太空军表示正在把网络传感器数据添加到 “统一数据库” ，帮助美军洞悉对手攻击美国网络的地点和方式。

3.4 加紧开展联合作战试验

为快速形成作战能力，美空军牵头各军种每四个月开展一次联合试验，推动联合全域指挥控制系统与技术发展。2019年12月至今，美军已经开展了三次 “先进战斗管理系统”作战试验 ，验证了多军种、多作战域作战单元快速共享态势信息并实施一体化指挥控制的潜力。

演示试验从最初的少量作战单元参与的小规模本土演练，逐步提升到多个作战司令部参与的分散地域的大跨度大规模演习，每次演习中都加入了更多技术和产品，以更真实地测试“先进战斗管理系统”应对不确定的复杂作战环境的适应性。2019年12月进行的第一次试验，验证了陆海空三域间的信息共享；2020年8月底的第二次试验，验证了基于安全云的多域态势共享以及基于人工智能的指挥控制应用，作战域扩大至包括太空和网络空间；2020年9月中下旬的第三次试验是在美国本土外的首次大规模联合演习；第四次实验预计2021年4月左右进行。

4 几点认识

总体上看，在美国防部高层强力推进与各军种通力配合下，依托技术进步和持续创新，美军联合全域指挥控制体系进展超乎预期。目前，联合全域指挥控制已进入军种条令的初步拟制阶段，正进行大规模的先期技术研发和作战演示验证，预计2022年前后实现部分关键技术部署，2027年前后形成初始运行能力，2035年前后形成完全运行能力。综合研判，联合全域指挥控制将会是美军近年来提出的军种思想最统一、推进速度最快、对我威胁最大的联合概念之一。

4.1 联合全域指挥控制的提出与发展具有独特时代背景

联合全域指挥控制的概念内涵与美军20世纪末提出的网络中心战、全球信息栅格等理念并没有本质上的区别，均强调利用网络让所有作战力量实现信息共享，实时掌握战场态势，缩短决策时间，提高打击速度与精度，但联合全域指挥控制的提出也并不是对于网络中心战的简单延续或重复，而是具有独特的时代背景。

一是网络中心战在实践过程中面临诸多困境。该理念重点是通过集中的方式来改善美军决策过程，要求战场具备全连通性、高透明度、高控制力，但是战场现实环境的诸多约束（如带宽资源始终稀缺、数据处理能力大多有限、信息共享难跨密级、信息与指令传输必须分层等）让战场网络始终无法满足这一前提条件。

二是联合全域指挥控制明确立足大国竞争的现实需求。美军认为，进入与中国、俄罗斯等大国的长期竞争时代后，以往拥有的优势正在逐渐减弱甚至不复存在。竞争对手的先进传感器、电子战系统、无人系统、网络空间作战系统等不断发展，给美军的战场控制力带来巨大挑战。

三是新型作战域的出现直接驱动了联合全域指挥控制的提出。随着战争形态的演变，军事力量的作战域已从传统的陆、海、空扩展至太空和网络空间，目前美军太空和网络空间部队在领域融合程度上低于陆、海、空等作战域，未来联合全域指挥控制将改变这一现状，把太空、网络空间纳入统一的规划周期，从而提升领域融合水平。

四是联合全域指挥控制的发展得益于前沿技术的快速进步。21世纪初期，受限于当时的技术水平，美军的信息系统对于数据的处理速度、处理能力和传输速度均遇到了一定的瓶颈，无法完成网络中心战的宏远目标。当前，受益于人工智能、云计算、5G等前沿技术的快速发展，美军已经形成了现代化、信息化、网络化的骨干装备体系，在智能化、云架构等方面已取得较大进展，这些都为美军新型作战概念的实现和联合全域指挥控制的发展奠定了坚实的技术基础。

4.2 联合全域指挥控制的组织管理模式与其他作战概念有所不同

联合全域指挥控制虽在目标愿景上比较宏观，但在目前的推进实施中比较务实。由于联合全域指挥控制的代表项目，如“先进战斗管理系统”等，不是传统意义上的单一的大型采办项目，要实现预期的作战能力，面临许多关键技术的突破及技术集成的挑战。为此，美军采取不同于以往的组织管理模式来推进联合全域指挥控制概念落地。

一是重视快速原型系统的开发。“先进战斗管理系统”是一个非常复杂且功能尚不明确的系统，需要在现有的采办体制上，通过建立快速原型系统来完善需求。美空军通过将整个项目开发分成较小的增量，由多个承包商更频繁地竞争合同来促进创新和技术择优；通过使用可负担的商用产品及最佳商用实践来降低成本和技术风险。

二是实现“边干边试边用边改”的快速迭代式演进发展。美军通过每四个月开展演示试验，对包括现有商用技术及产品在内的备选技术与产品以及创新性解决方案进行测试，从而在较短时间内确定哪些需要提高、改进、立即投入使用或直接淘汰，并作为下一步投资的参考，促进技术与产品的研发，加快迭代更新。

三是各军种配合度较高。与以往的“多域作战”“分布式作战”等军种提出的作战概念不同，联合全域指挥控制作为美军顶层提出的概念，得到了各军种的积极响应。2019年11月举办的美军事通信会议上，美陆、海、空军高层领导均表示共同推动联合全域指挥控制建设；2020年9月和10月，美陆军、海军先后与空军就共同发展联合全域指挥控制签署了握手协议；各军种的作战力量也实际参与到“先进战斗管理系统”技术与产品的测试，验证在全军范围的传感器到射手的连通性，促进多军种协作。

4.3 联合全域指挥控制将给美军联合作战能力带来大幅提升

基于联合全域指挥控制，美军未来可获得以下作战优势：

一是全域全维信息融合能力。联合全域指挥控制聚焦实现全域无缝“机器-机器”消息转换与通信，使各军种能够灵活调用非自身建制的传感能力，通过掌握陆、海、空、天、网等各作战域态势，形成及时、精确、统一的通用作战图，为后续作战行动提供信息优势。

二是智能主导态势认知能力。通过分布部署更广泛的情报收集平台，结合人工智能技术的深度赋能和天基互联网的信息交互，使决策者能够清晰洞察多域数据之间的相互关系，以及对联合部队行动的影响，极大改善OODA环中的感知和判断环节。

三是“人在回路上”高效智能决策。利用人工智能、机器学习等前沿技术，借助持续的信息优势和信息共享，通过任务式指挥，解决在对抗环境中高级别指挥官无法持续对战术边缘提供反馈与指挥的困境，加深对不可预测和不确定战场环境的理解，加快决策和多域行动速度，同时保证人工智能决策的可靠、可控。

四是按需聚合、智能控制。美军各军种无人作战系统通过在共用“武器池”统一注册，实现身份认同和敌我识别；在对抗作战环境中，根据作战任务可在广域战场空间按需聚合；通过综合运用人工智能、自主性技术等进行人机协作、自主决策，实现智能控制。

4.4 联合全域指挥控制的发展仍面临许多挑战和难点

美军要创建一个真正的联合全域指挥控制网络，消除武器系统之间的冲突，并开发一个真正趋同的一体化攻击解决方案是一项艰巨的任务，实现跨军种的联合协作能力还有相当漫长的过程。

一是需求范围不明确。美空军到目前为止还没有确定的严格需求，只是非正式地确定了一些广泛的要求，“先进战斗管理系统”还将被开发成一个政府拥有的开放体系结构系统族，任何系统都可集成到“先进战斗管理系统”中，缺乏明确的需求将对项目的进展造成一定的不良影响。《2021财年国防授权法案》敦促国防部联合作战需求监督委员会于2021年4月之前审查批准联合全域指挥控制项目需求，程序/架构开发委员会和各军种7月前发布配套文件，以确保各自开发的解决方案符合总体要求、互相兼容。

二是面临如何实现开放式架构的挑战。在商业领域的物联网架构中，企业从一开始就使用开放式软件构建技术，物联网的开放性能够将数据变为现金流，这是企业支持其开放性的重要原因，但这点对国防领域并不适用。在国防领域，企业必须满足严格的安全标准并保护知识产权，因为共享知识产权可能会给竞争对手带来优势。

三是军种之间的利益争夺永远存在。军种之间的利益争夺是美军的顽疾，这个顽疾在海湾战争后就已经被认识到，美军以“武士C4I”计划、全球信息栅格计划、联合信息环境计划等整合陆、海、空三军信息系统的努力，都不尽如人意，联合全域指挥控制目标是整合陆、海、空、天、电、网六大领域，面临的困难只会更严重。

4.5 联合全域指挥控制在技术机理上存在固有作战弱点

从战术上说，“跨域协同”是联合全域作战的要点，但同时也存在固有的作战弱点，主要体现为：

一是全域连通能力难保障。杀伤链闭环对通信网络依赖程度较高，一旦遭到干扰或破坏，失去相应信息支持，对战斗力影响比较严重。

二是多域作战行动难同步。联合全域指挥控制可能包含太空、空中、水下等多类网络，需要跨域连接各类作战平台，各作战域资源在规划周期和使用等方面差异很大，达成各作战要素的无缝衔接，其构成复杂、功能要求高、建立运维难度大。

三是面临网络安全风险高。美军国防信息系统网建成于上世纪90年代，不具备针对大型复杂网络的持久监视、威胁响应和一体化安全管理能力，基础设施存在易受攻击点；商用公司被引入项目研发中，也将导致系统中出现大量安全风险点。

四是人工智能的可信度存疑。未来人工智能和无人系统大幅应用后，由于数据体量、计算速度的无限上升，机器可能会脱离人类控制，致使战争无序化发展。

美军联合全域指挥控制着眼于大国竞争，致力于改变各军种各自为政的指挥控制模式，提升联合作战规划和执行中的全域融合程度，将催生新的分层、分级的任务式指挥决策模式，牵引指挥控制系统进一步向分布式、模块化和智能化发展，是美军试图维持其全球军事绝对领先地位的杀手锏。但创建一个真正的联合全域指挥控制网络，消除武器系统之间的冲突，实现跨军种的联合协作能力还有相当漫长的过程，需针对其发展开展持续跟踪研究。

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