Ievads

Autonomo transportlīdzekļu (AV) integrācija Nacionālās gvardes operācijās ir paradigmas maiņa, kas liecina par to, kā gvarde pilda savu unikālo divkāršo lomu – atbalsta gan federālās kaujas misijas, gan valsts mēroga ārkārtas reaģēšanu. Tā kā ASV militārie spēki paātrina bezpilota sistēmu ieviešanu, Nacionālā gvarde stāv uz šo tehnoloģiju izmantošanas robežas, lai uzlabotu loģistiku, izlūkošanu, medicīnisko evakuāciju un katastrofu seku novēršanu. Autonomās zemes, gaisa un jūras platformas sola paplašināt gvardes sasniedz bīstamo vidi, vienlaikus samazinot risku dienesta dalībniekiem. Tomēr pilnīgai darbības integrācijai ir jāpārvar būtiski tehniski, ētiski un organizatoriski šķēršļi. Šajā rakstā ir pētītas autonomās valsts gvardes transportlīdzekļu pašreizējā situācija, iespējamie ieguvumi, galvenie izaicinājumi un turpmākā trajektorija, izmantojot nesenās demonstrācijas, doktrīnas un rūpniecības partnerības.

Pašreizējā situācija attiecībā uz autonomiem transportlīdzekļiem militārām vajadzībām

Autonomā transportlīdzekļu tehnoloģija ir pārgājusi ārpus laboratorijas testēšanas uz ierobežotu prototipu visā ASV militāro dienestu. Nacionālā gvarde, lai gan ne vienmēr priekšplānā iegūšanas, ir piedalījies vairākās eksperimentālās programmās un kopīgās mācībās, lai novērtētu AV spējas. Šie centieni aptver zemes, gaisa, un jūras jomas, katrs ar atšķirīgu brieduma līmeni un darbības nišas.

Sauszemes transportlīdzekļi

Armijas robotizēto kaujas transportlīdzekļu (RCV) programma, tostarp vieglie, vidējie un smagie varianti, ir bijusi galvenais zemes autonomijas virzītājspēks. Jūras karasardze ir veikusi agrīnus eksperimentus ar maziem bezpilota sauszemes transportlīdzekļiem (UGV), piemēram, RS2-HD (bieži pazīstams kā “MARS”) izlūkošanai un perimetra drošībai valsts aktīvo pienākumu misiju laikā. Jūras korpusa LOW-Profile UGV (LP-UGV) ir novērtējusi arī gvardu inženieri, lai veiktu sprāgstvielu un maršrutu apglabāšanu un attīrīšanu. Lai gan pašreizējie UGV prasa ievērojamu operatora uzraudzību, sasniegumi autonomās navigācijas jomā ļauj tiem sekot ceļa punktiem, izvairīties no šķēršļiem un atgriezties bāzē ar minimālu cilvēku iejaukšanos.

Aerosistēmas

Neapsardzībā ir neapbruņotas gaisa sistēmas (UAS). Gandrīz katrā valstī ir armijas gvardes MQ-1C Greja ērglis vai MQ-9 Reaper vienības, ko izmanto izlūkošanas, novērošanas un izlūkošanas (ISR) un streika misijās. Gaisa nacionālās gvardes spārni ekspluatē RQ-4 Global Hawk un MQ-9, bieži lido autonomās šķirotnes ar cilvēka uzraudzību palaišanai un atgūšanai. Mazākas četrkopu sistēmas, piemēram, Skydio X2D, ir izvietotas ar apsardzes civilās atbalsta vienībām katastrofu novērtēšanai. Autonomija šajās sistēmās lielākoties nozīmē ceļu punktu navigācijai, perčēšanai un automātiskai pacelšanās/nosēšanās/nosēšanās; patiesa taktiskā autonomija (piemēram, neatkarīga mērķu noteikšana un iesaistīšanās) joprojām ir cieši saistīta ar politiku.

Jūrniecības sistēmas

Jūras kara flotes jūras mednieks vidējas pārslodzes USV un mazākā Manta Ray UUV ir demonstrējis kooperatīvās mācībās ar krasta apsardzes un Jūras spēku rezervi, kas bieži trenējas līdzās apsardzes vienībām. Daži štati ar lielu piekrasti (piemēram, Florida, Kalifornija) ir eksperimentējuši ar autonomām boderēm un attālām sensoru platformām, lai uzraudzītu ūdensceļus viesuļvētru reaģēšanas laikā. Gvardes loma ostas drošībā un atlūzu attvaicē varētu gūt labumu no daļēji autonomiem jūras aktīviem, kas var darboties bīstamos straumējumos vai piesārņotā ūdenī.

Nacionālās gvardes iniciatīvas

Armijas gvardes programma „Gvards” – Gaisa gvardes „Agile Combat Employment” koncepcijas un valsts līmeņa iniciatīvas, piemēram, Teksasas gvardes „Lone Star Unmanned” programma – visi AV prototipi reālistiski scenāriji. Piemēram, tādu vingrinājumu laikā kā Vibranta reakcija (CBRN atbilde) un Kibera vairogs tika izmantoti autonomi sauszemes transportlīdzekļi, lai piegādātu piegādes imitētās piesārņotajās zonās un veiktu tīkla releju sakariem. Šie eksperimenti izceļ gan solījumu, gan pašreizējos AV ierobežojumus sardzes unikālajā duālās aviācijas kontekstā.

Iespējamie ieguvumi Nacionālajai gvardei

Autonomie transportlīdzekļi piedāvā virkni priekšrocību, kas pielāgotas Guard darbības tempam, kam bieži vien nepieciešama ātra aktivizēšana, dažādi misiju komplekti un minimāla pastāvīga loģistika.

  • Pastiprināta drošība bīstamajā vidē: AV var darboties ķīmiskā, bioloģiskā, radioloģiskā un kodola vidē, ugunsgrēkos, zemestrīču gruvešos vai zem ienaidnieka ugunsgrēka. Nedraudot personālam. 2020. gada Kalifornijas mežskrējienā tika izmantots ar termokameru aprīkots UGV, lai kartētu ugunslīnijas un piegādātu ūdeni ugunsdzēsējiem izolētās teritorijās, samazinot siltuma un dūmu iedarbību.
  • Palielināta efektivitāte loģistikā un rekonsensā: Autonomās sistēmas var uzturēt ilglaicīgu patruļu un transporta misijas bez apkalpes noguruma. Ierīcē bezapkalpes zemes atjaunošana varētu samazināt karavīru skaitu, kas nepieciešams karavānas drošībai. Uz lauka autonomie droni var nodrošināt pastāvīgus ISR pa plašiem apgabaliem, atklājot izmaiņas reljefā vai darbībā un brīdinot cilvēku analītiķus.
  • Izmaksas, kas saistītas ar dzīves cikla laikā veiktajiem ietaupījumiem: Lai gan sākotnējās iegādes izmaksas ir augstas, AV var samazināt personāla prasības, veicot atkārtotus uzdevumus, piemēram, perimetra patrulēšanu, kravu kustību un maršruta atslogošanu, atbrīvojot karavīrus sarežģītāku pienākumu veikšanai. Samazināts degvielas patēriņš, optimizējot autovadītāju autovadītāju autovadītāju autovadītājus un samazinot apkopi, pamatojoties uz algoritmiem, kas balstīti uz nosacījumiem, arī veicina ilgtermiņa ietaupījumus. 2023. gada RAND Corporation pētījumā tika lēsts, ka 20 % taktisko riteņu transportlīdzekļu aizstāšana ar autonomiem ekvivalentiem varētu samazināt loģistikas izmaksas par 12–18% 10 gadu laikā.
  • Darbības elastība un mērogojamība: Autonomās platformas var ātri izvietot dažādos reljefos – aksiālajā, tuksneša, pilsētas vai jūras – ar minimālu sagatavošanos.Garanta dubultās valsts/federālā struktūra nozīmē, ka šīs sistēmas var iepriekš izvietot valsts bruņojumā un ātri aktivizēt reaģēšanai uz katastrofām, pēc tam nemanāmi integrēt federālajās misijās saskaņā ar 32. vai 10. sadaļu USC. Swarm tehnoloģija varētu ļaut vienam operatoram pārvaldīt vairākus aktīvus vienlaicīgi, reizinot gvardes spēku projicēšanu bez proporcionāla personāla pieauguma.
  • Pastiprināta situācijas izpratne: borta sensori un AI-dzinot datu saplūšanu var nodrošināt komandieriem kopēju darbības ainu, kas tiek atjaunināta reālā laikā. Autonomie transportlīdzekļi var kalpot kā mobilie sensoru mezgli, daloties ar datiem visā tīklā un samazinot informācijas trūkumu, kas bieži vien izraisa reaģēšanas operācijas katastrofu gadījumā.
  • Pazemināts kognitīvais slogs uz cilvēku operatoriem: Automatizējot ikdienas lēmumus (piemēram, pēc patruļas maršruta, pielāgojot ātrumu reljefam, atgriežoties pie bāzes, kad ir zems degvielas daudzums), AV ļauj karavīriem koncentrēties uz augstāka līmeņa taktiskiem lēmumiem. Šī kognitīvā izslodze ir īpaši vērtīga apsardzes personālam, kas apmāca tikai nepilnu laiku un avārijas aktivizācijas laikā var saskarties ar stāvu mācību līkni.

Problēmas un apsvērumi

Neraugoties uz šiem ieguvumiem, jānovērš vairāki šķēršļi, pirms autonomie transportlīdzekļi kļūst par standarta instrumentu Nacionālās gvardes inventarizācijā.

Tehnoloģiskā uzticamība apstrīdētajā un kompleksajā vidē

Autonomās sistēmas ir atkarīgas no sensoru datiem (LIDAR, radars, kameras, GPS) un AI algoritmiem, lai vadītu un pieņemtu lēmumus. GPS deidentās vidēs – piemēram, tuneļos, zem blīvas koku lapotnes vai vietās ar smagiem elektroniskajiem kariem – šīs sistēmas var izgāzties. Gvardes darbības spektrs ietver visu no atvērta tuksneša līdz aizsērējusii pilsētvidei, katrs rada unikālu uztveres izaicinājumu. Piemēram, smilšu vētras var akli LIDAR, bet lietus vai miglas degradē optiskās kameras. Redrošībai nepieciešami lieki sensoru komplekti, izturīgi SLAM (vienlaicīga lokalizācija un kartēšana) algoritmi un nedroši mehānismi, kas transportlīdzekli atgriež drošā stāvoklī, kad autonomijas tiek degradēta. Pašreizējā testēšana liecina, ka pat uzlabotām platformām, piemēram, armijas RCV, ir nepieciešama cilvēka klātbūtne nestrukturētā reljefa operāciju cilpā.

Kiberdrošības draudi

Autonomie transportlīdzekļi ir ļoti tīkli, padarot tos neaizsargāti pret kiberuzbrukumiem. Pretinieki var traucēt komandas saites, spoof sensoru ieejas, vai injicēt ļaunprātīgu kodu nolaupīt vai atspējot transportlīdzekli.Gardze, tāpat kā visi militārie komponenti, ir jānodrošina, ka AV ir rūdīti sakari, šifrētu datu saites, un bezsaistes atkāpšanās režīmi. A 2022 GAO ziņojums par autonomās militārās sistēmas uzsvēra, ka Aizsardzības departaments (DoD) vēl nav pilnībā izveidota kiberdrošības standarti zemes UGVs, un daudzi komerciāli ārpus šelfa komponenti, ko izmanto Guard eksperimentiem trūkst militārās kvalitātes drošību. Turklāt, Guard paļaušanās uz valsts kontrolētiem tīkliem (piem, reaģēšanai uz katastrofām) piebilst sarežģītību, jo šie tīkli var neatbilst DoD kiberdrošības prasībām.

Ētiskie un juridiskie jautājumi

Visstrīdīgākais militārās autonomijas aspekts ir nāvējošu lēmumu pieņemšanas deleģēšana. DoD Direktīva 3000.09 (2012, atjaunināts 2023) pilnvaro, ka autonomām ieroču sistēmām jāļauj cilvēku kontrolei attiecībā uz lēmumiem par iesaistīšanos, ja vien netiek piešķirts īpašs atbrīvojums. Attiecībā uz nenāvējošām misijām, piemēram, transportu, izlūkošanu un medicīnisko evakuāciju, ētikas jautājumiem ir jābūt atbildības centrā: ja autonoms transportlīdzeklis saduras ar civilu transportlīdzekli, ievaino apkārtstāvošu transportlīdzekli vai nesniedz palīdzību katastrofas laikā, kurš ir atbildīgs — operators, komandieris, ražotājs vai AI attīstītājs? Joprojām attīstās tiesiskais regulējums militārām autonomām sistēmām, un apsardzei ir arī jāievēro valsts tiesību akti, kas reglamentē bezpilota transportlīdzekļu izmantošanu uz sabiedriskajiem ceļiem un gaisa telpā. Federālā aviācijas administrācija (FAA) pieprasa atbrīvojumus no dreonu operācijām ārpus audiovizuālās līnijas, un daudzām valstīm ir ierobežojumi attiecībā uz autonomiem sauszemes transportlīdzekļiem sabiedriskajā satiksmē. Šie juridiskie šķēršļi var palēnināt izvēršanos iekšzemes ārkārtas situācijās.

Integrācijas izmaksas un loģistika

Autonomo transportlīdzekļu iegūšana ir tikai daļa no izdevumiem. Apkopei nepieciešami specializēti tehniskie speciālisti, kas apmācīti robotikā, AI un tīkla inženierijā – prasmju kopums, kam gvardē pašlaik trūkst bioloģiskās izturības. Rezerves daļas piegādes ķēdes uzlabotiem sensoriem un izpildmehānismiem var nebūt viegli pieejamas ar tradicionālo militārās loģistikas kanālu starpniecību. Turklāt, integrējot AV esošajās komandu un kontroles sistēmās (piemēram, Armijas misijas komandā vai Gaisa spēku kopējā darbības attēlā) nepieciešama programmatūras atjaunināšana un datu standarti, kas vēl tiek izstrādāti. Gvardes finansēšanas cikli, kas ir atkarīgi gan no federālajām apropriācijām, gan valsts budžetiem, var nesakrist ar tehnoloģiju atsvaidzināšanas ātro tempu, kas nepieciešams, lai AV sistēmas saglabātu aktuālas.

Tehnoloģiju attīstība

Lai pārvarētu problēmas, ir vajadzīgi mērķtiecīgi ieguldījumi vairākos galvenajos tehnoloģiju pīlāros.

Mākslīgā intelekta un mašīnmācīšanās

AI ir galvenais autonomās darbības veicinātājs. Militārie AV prasa ļoti uzticamu AI, kas var vispārināt dažādās vidēs – izaicinājums pazīstams kā domēna adaptācija. Pašreizējie pētījumi, piemēram, Armijas Mākslīgā intelekta integrācijas centrs (AI2C) un Aizsardzības Advanced Research Projects Agency (DARPA) programmas, piemēram, OFFSET (OFFSET) koncentrējas uz pastiprinātu mācīšanos un dziļi neironu tīklu uztverei un plānošanai. Tomēr AI sistēmām trūkst kopīgas jēgas spriedzes un cēloņsakarības izpratnes, uz ko cilvēki paļaujas, padarot tos trauslus jaunās situācijās. Gvarde varētu gūt labumu no AI, kas var ātri pielāgoties vietējiem reljefiem un apstākļiem, piemēram, mācīšanās orientēties uz applūdušu ielu savādāk nekā sauso.

Sensoru fūzija un uztveres algoritmi

LIDAR nodrošina augstas izšķirtspējas 3D kartēšanu, bet ir jutīga pret laika apstākļiem; radars iekļūst laikapstākļos, bet tam ir mazāka izšķirtspēja; pasīvās EO/IR kameras piedāvā kontekstu, bet ir atkarīgas no apgaismojuma. Kodolsintēzes algoritmiem ir jānosver katrs sensors dinamiski un jāatklāj nekonsekvence, kas varētu norādīt uz spoofing. Kopīgā robotikas un autonomās sistēmas programmu birojs (JPO-RAS) ir izstrādājis kopīgu autonomijas programmatūras steku, kas standartizētu sensoru saskarnes un uztveres cauruļvadus pa pakalpojumiem, kas varētu atvieglot Guard integrāciju.

Saziņa un vadība un kontrole

Autonomiem transportlīdzekļiem ir nepieciešama zema platuma, elastīga saziņa telemetrijas un komandu atjaunināšanas vajadzībām.Garante darbojas vidē, kur var būt drūmi (katastrofu reakcija) vai uzbrukuma (katastrofu) laikā. Jauni risinājumi ietver ad hoc tīklu, izmantojot programmvadāmus radio, satelītsakarus ar kustībā esošiem termināliem un taktiskus datu savienojumus, piemēram, 16. sadaļu. Armijas integrētais taktiskais tīkls (ITN) un Gaisa spēku uzlabotā kaujas vadības sistēma (ABMS) būvē infrastruktūru, lai savienotu pilotējamas un bezpilota platformas. Gardzei mērķis ir panākt “apkalpes nepildošu komandas veidošanu”, kur operators kontrolē vairākus transportlīdzekļus, izmantojot vienu saskarni, pat virs degradētiem tīkliem.

Politika, ētika un regulējums

Federālās, valsts un starptautisko tiesību sarežģītā mijiedarbība nosaka, kā gvarde var izvietot autonomus transportlīdzekļus. DoD atjauninātajā Direktīvā 3000.09 ir uzsvērts, ka autonomās sistēmas ir jāveido tā, lai ļautu cilvēkiem pārraudzīt nāvējošas darbības. Attiecībā uz gvardi tas nozīmē, ka jebkurš ar ieročiem bruņots AV būtu skaidri jāapstiprina gan valsts gubernatoram (vietējām misijām), gan aizsardzības sekretāram (federālajām misijām). Iekšzemes operācijās Posse Comitatus ierobežojumi parasti aizliedz militāristiem iesaistīties likuma izpildē, bet autonomas uzraudzības sistēmas varētu radīt Ceturtās izmaiņas, ja tos izmanto pastāvīgai uzraudzībai bez ordera. Valsts gvardes birojam ir jāstrādā ar valsts likumdevējiem un Tieslietu departamentu, lai sagatavotu skaidrus noteikumus AV izmantošanai reaģēšanā uz katastrofām un civilajā atbalstā.

Starptautiskie apsvērumi attiecas arī uz apsardzes vienībām, kas izvietojas ārvalstīs. Autonomajām sistēmām ir jāatbilst Bruņoto konfliktu likumam, kas paredz izšķirt kaujiniekus un civiliedzīvotājus, proporcionalitāti uzbrukumos un komandieru atbildību. Skaidra juridiskā statusa trūkums autonomiem dalībniekiem (ne gluži "soldier," nav gluži "weapon") sarežģī atbildību. Vairākas valstis, tostarp Ķīna, Krievija un Izraēla, izstrādā līdzīgas sistēmas, palielinot autonomijas bruņojuma sacensību risku. ASV ir aizstāvējusi atbildīgu izmantošanas sistēmu Apvienoto Nāciju Organizācijā, bet saistoši līgumi paliek netverami.

Ceļš uz priekšu

Domājams, ka turpmākajos desmit gados Nacionālā gvarde pieredzēs autonomu transportlīdzekļu pāriešanu no eksperimentālām platformām uz darbības instrumentiem.

Mandāta komanda

Tuvākajā laikā uzmanība tiek pievērsta autonomu sistēmu savienošanai ar cilvēku vienībām. Piemēram, autonoms sauszemes transportlīdzeklis var pavadīt pilotējamu konvoju, nodrošinot papildu acis (sensorus) un pārvadājot krājumus, kamēr cilvēku līderis pieņem visus taktiskos lēmumus. Armijas fakultatīvi Manned Fighting Vehicle (OMFV) programma, lai gan aizkavējas, norāda uz nākotnes kaujas transportlīdzekļiem, kas var darboties ar apkalpi vai bez tās. Gvarde, visticamāk, pieņems līdzīgas konfigurācijas saviem Stryker un Bradley vienībām, sākot ar loģistiku un aizmugures drošību.

Swarm spējas un sadalītās operācijas

Swarming-dozens mazo autonomo platformu, kas darbojas koordinētā veidā, piedāvā jaunas taktiskās iespējas. Reaģējot uz katastrofām, bars drones varētu kartēt plašu teritoriju izdzīvojušiem vai piegādāt nelielus kravu (piem, sakaru releji, ūdens attīrīšanas tabletes) uz izolētām kopienām. Cīņā, bari varētu pārspēt ienaidnieka gaisa aizsardzības vai veikt dalītu izlūkošanu. DARPA OFF programma un Jūras kara flotes zemu izmaksu bezpilota aviācijas transportlīdzekļu Swarming tehnoloģija (LOKUST) ir demonstrējusi pamata baru uzvedību. Guard rezerves struktūra var būt labi piemērots, lai pārvaldītu swarm operācijas, jo tie prasa minimālu personālu izvietošanai, bet ievērojamu tehnisko pieredzi plānošanai.

Reaģēšana katastrofu gadījumos un humānā palīdzība

Autonomie transportlīdzekļi varētu pārveidot apsardzes redzamāko misiju: iekšzemes ārkārtas reaģēšana. Pēc viesuļvētras, autonomi kuģi varētu pārbaudīt tiltu plīkšņotājus un skaidrus atlūzus no ūdensceļiem. Apkures laikā autonomie zemes transportlīdzekļi varētu radīt ugunslaužus vai piegādāt krājumus ugunsdzēsējiem augsta riska zonās. Zemestrīcēs UGV ar kamerām un akustiskajiem sensoriem varētu atrast upurus zem gruvešiem, neapdraudot meklēšanas komandas. Gvardes pieredze ar šīm misijām liks pieprasījumu pēc izrobotām, pieejamām autonomām sistēmām, kuras var ātri integrēt FEMA un valsts ārkārtas situāciju vadības operācijās.

Integrācija ar kopīgu visu domēnu vadību un kontroli

Turpmākie konflikti prasīs netraucētu koordināciju starp gaisa, sauszemes, jūras, kosmosa un kibersistēmu. Autonomie transportlīdzekļi kalpos kā mezgli apvienotajā Visu Domēnu vadības un kontroles (JADC2) tīklā, daloties ar datiem un saņemot uzdevumus no augstākajiem eheloni.Garantiem jānodrošina, ka tās AV ir saderīgi ar JADC2 protokoliem – ievērojams ieguldījums, bet nepieciešams, lai izvairītos no “stovapeped” sistēmām, kas nevar sazināties ar aktīviem darba kolēģiem. Mācības, piemēram, Ziemeļstreiks un ]Kibersargs jau pārbauda starpdomēnu integrāciju ar autonomiem aktīviem.

Secinājums

Autonomo transportlīdzekļu nākotne Nacionālās gvardes operācijās ir gan daudzsološa, gan sarežģīta. Šīm sistēmām ir potenciāls glābt dzīvības, uzlabot efektivitāti un paplašināt apsardzes spējas cīņā un reaģēšanā uz katastrofām. Tomēr, apzinoties, ka potenciālam būs nepieciešami ilgstoši ieguldījumi AI uzticamības, kiberdrošības, ētikas ietvarstruktūru un personāla apmācības jomā.Garnei arī jāvirzās sadrumstalotā tiesiskajā vidē un jānodrošina savietojamība ar kopīgiem un starpaģentūru partneriem. Mācoties no pašreizējiem eksperimentiem un veidojot ciešas attiecības ar akadēmiskajām aprindām, rūpniecību un aktīviem dienestiem, Nacionālā gvarde var sevi pozicionēt kā līderis atbildīgas autonomu tehnoloģiju pieņemšanas procesā. Attīstoties apdraudējuma videi un palielinoties valsts prasībām pēc tās sardzes, autonomiem transportlīdzekļiem būs būtiska nozīme gatavības, elastīguma un svarīguma uzturēšanā 21. gadsimtā.