《物联网的军事效益与风险》美陆军63页报告

物联网（IoT）是一个宽泛的术语，它涵盖一切，无处不在，以至于到 2025 年，设备不与互联网连接将成为例外，任何人都无法避免与互联网的接触。即使这一预测部分成真，物联网也是军队需要关注的问题，以了解它将如何影响行动、人员和战略。

研究小组认为，物联网是工业革命和通信革命的融合。举例来说，机枪改善了火力，重塑了冲突；蒸汽机改善了后勤和机动性；喷气发动机实现了全球兵力投送。在通信方面，无线电技术提高了作战人员的效率，而基于互联网的能力则带来了近乎实时的态势感知。每种技术都在作战行动中产生了革命性的影响。现在，物联网有可能在这些技术和之前其他技术进步的基础上再接再厉，产生综合效应，重塑作战空间。以下是物联网的与众不同之处：

• 规模巨大（2020 年估计：200 亿台设备，2000 亿个标签）
• 无处不在（遍布全球）
• 万物相连（甚至衣服上的线头）
• 成本极低（每个标签只需几分钱）
• 数据分析

传感器在全社会的扩散以及这些传感器产生的数据将影响军队的作战能力。由于物联网如今正在迅速普及，因此陆军同样使用这些技术的时间范围也很短，只有五年或更短的时间。

对陆军而言，物联网中的 "物 "就是士兵、装备、车辆以及赢得战斗所需的所有资产。只要指挥官能提高对 "物 "的状况的认识，他们就能更好地了解如何优化部队以完成特定任务。如果利用得当，物联网能为指挥官提供的保真度有可能使他们近乎实时地为每个独特的任务定制部队组合。

为了展示军队使用物联网的潜力，研究小组开发了使用案例，从目前容易做到的（爬行）到需要更多投资和规划的（从走到跑）。这些用例还解决了陆军部长 (SECARMY) 职权范围 (TOR) 中提出的三个问题：

• 物联网如何改变我们的世界？
• 军队有哪些机遇？
• 无所作为的后果是什么？

在收集数据的初期，研究小组采用了国际标准化组织 (ISO) 对物联网的定义： 由相互连接的物体、人员、系统和信息资源组成的基础设施，同时提供智能服务，使其能够处理物理世界和虚拟世界的信息并做出反应。

以定义中的最后一个要素 "反应 "为重点，每个使用案例都展示了军队如何利用物联网将数据转化为可操作的信息。军队可以利用物联网降低维护、战备、设施管理和后勤方面的成本并提高效率。这些效率与推动商业行业采用物联网的效率类型相同。但陆军可以通过更加注重实效来进一步发展物联网。物联网可用于改善战场态势感知、指挥与控制、机动性、自主性和士兵表现。

使用案例中的 "爬行/行走/奔跑 "结构展示了陆军物联网的顺序发展，其中最初的努力为后来更先进的能力奠定了基础。

• 1.爬行（2-5 年）。陆军使用现成的商用（COTS）设备来提高基础设施管理的效率，并通过让指挥官对士兵和设备的状态有更有意义的态势感知来改善战备状态。在发展方面，陆军将努力充分了解其资产的物联网使用情况。以下使用案例很容易适应研究小组所描述的 "了解你自己 "类型的物联网应用。

  • a. 按小时计算功率 - 许多行业都在实施，包括通用电气公司（GE），该公司使用传感器和预诊断技术对其发动机进行基于状态的维护（CBM）。通过为每台发动机开发数字孪生系统，通用电气为基于状态的维护增加了另一层含义，将维护工作从监测推向更具预测性的模型。同样，蒂森克虏伯与微软公司合作开发了一个解决方案，将其电梯中的数千个传感器和系统连接起来，以减少维护停机时间，提高 "正常运行时间"。

  • b. 智能堡垒--民用领域智能城市的发展可以转化为军队的智能堡垒。陆军已开始在水和能源管理方面实施智能城市技术的某些要素，但要开发安全、交通管理、医疗保健和人员准备方面的应用，还有许多工作要做。

• 2.步行（5-10 年）。陆军混合使用 COTS 和陆军专用技术，以提高战场上和支持士兵作战的后勤管道中的态势感知能力。陆军还将开发陆军特有的分析框架，以便在传统行业用途之外更充分地利用物联网。陆军还将影响商业行业研发（R&D）工作的方向，使其朝着与陆军相关的方向发展，并在可能的情况下充当过渡合作伙伴。这些使用案例代表了研究小组所描述的 "了解对手 "型物联网应用的步骤。

  • a. 利用智能城市--一旦陆军掌握了自己的智能堡垒技术，就能熟练利用对手的智能城市。交通管制、车辆类型和占用率、建筑物占用率、电器和公用设施控制（如智能家居）、库存状态/存货（食品、医疗等）、下水道内容、疾病趋势等信息可帮助士兵评估和确定最佳出入通道、生活模式、目标位置以及敌军（红色）和平民（灰色）之间的区别。

  • b. 基于物联网的情报（IoTINT）--当与其他情报数据融合时，物联网数据将为在城市，尤其是特大城市开展行动的士兵提供更好的态势感知。研究小组采用 "物联网情报 "作为别名，以突出其与其他情报来源（SIGINT、HUMINT 等）的相关性，特别是在陆军行动的规划（城市状态/属性）和执行（实时信息）方面。总之，哪里有物联网，哪里就有情报需要收集。

• 3.运行（<10 年）。陆军利用其开发的技术来提高战斗力，例如，增强自动驾驶车辆、在有争议地区利用物联网等。应为物联网进步研究提供充足资金，以保持陆军在该技术方面的优势。

  • a. 破坏物联网--除了利用物联网获取信息外，艾米控制和/或破坏敌方和民用物联网以产生影响的能力将提高其战斗力。另外，陆军还需要抵御对手的此类行动。

  • b. 增强自主性--随着城市地区进一步发展物联网，并依赖物联网来管理基本功能（交通控制、公用事业、安全等），可以设计自主作战系统，利用本地物联网作为非有机传感器。在自主系统内处理物联网和本地传感器数据的能力意味着未来军队需要开发边缘数据融合能力。

在能力、政策、技术要求等方面，有几个领域的用例是重叠的。研究小组优先考虑了军队在推进物联网时需要考虑的四个交叉问题：

• 1.国家训练中心 (NTC)。陆军有机会在 NTC 培训期间收集数据。目前，陆军每年至少在 NTC 进行 10 次旅战斗队 (BCT) 训练演习。在这些演习中，BCT 的演习数据通过 ATT 4G/5G 蜂窝网络进行记录。NTC 的演习对手部队 (OPFOR) 使用相同的网络对训练中的 BCT 实施演习行动。每辆车上都记录了大量后勤平台数据，并在训练演习结束后下载。陆军可以使用额外的记录器和传感器来增强现有数据，将所有数据提取到一个分析框架（尚待设计）中，该框架将对数据进行融合，并在态势理解、作战需求和演进战术等方面实现深度学习。

• 2.政策与需求。陆军的需求部门没有物联网系统方面的经验，也没有编写需求。没有需求，采购部门就没有将物联网技术集成到任何平台或产品中的计划。此外，人们对 "联网 "设备心存恐惧，研究小组听说过有意识地将类似物联网的功能从商用车辆等系统中移除或禁用的决定。同样，陆军卓越中心（CoEs）也没有意识到物联网的影响或其对陆军的潜在好处，因此几乎没有人提倡采用物联网技术。因此，士兵们无法使用物联网作战能力。简而言之，陆军尚未制定使用物联网的愿景和战略。

• 3.网络安全与风险。陆军需要了解部署物联网的相关风险。研究小组开发了一个概念公式，将风险理解为系统或单位的脆弱性、利用方法、攻击规模的影响以及犯罪者意图的函数。研究小组将这一公式应用于两种情况：针对汽车的攻击和针对部署的陆军车辆的攻击。显然，在大多数冲突阶段，军用车辆所面临的风险要远远高于商业物联网网络攻击所面临的风险。由此造成的昂贵设备损坏、可能的人员伤亡和/或生命损失、可能的任务降级等，其后果比高速公路上停滞不前的 SUV 更严重，因此，军队需要充分了解物联网的风险和脆弱性，才能在威胁面前占得先机。

• 4.无所作为。如果陆军忽视物联网，不了解、不开发、不使用该技术，就会将战场空间拱手让给对手。这将为对手成功利用美国和盟国的物联网系统铺平道路，给陆军造成次生影响，如为维护系统（如车辆）支付过多费用，在建筑物和基础设施管理方面造成浪费，以及由于数据错误、管理效率低下等原因导致的不可接受的低战备状态。在战场上，军队也可能因态势感知能力有限而导致作战效率低下，特别是在城市地区。

通过数据收集和分析，研究小组得出了五类结论：

• 1 陆军没有充分利用物联网的工业进步来提高作战效率和节约成本：

  • a. 工业界正在以指数级的速度投资和实施物联网
  • b. 物联网在工业领域的成功部署得益于部署成本的降低、云计算和数据分析的进步
  • c. 工业界正在利用标准机构来开发物联网的互操作性，但没有证据表明军队参与了这些机构。

• 2.陆军不具备在战场和陆军工业基地采用所需的物联网系统级要求

• 3.军队尚未解决网络和网络连接方面的挑战

  • a. 当前的商业物联网无法为军队的关键任务提供足够的网络安全保障
  • b. 某些战场环境提供的网络连接有限

• 4.物联网问题跨越政策和法律界限，军队应用必须解决这些问题

• 5.军队可收集数据并开发分析方法，以确定如何提高作战人员的效率：

  • a. 通过 NTC 和其他来源，了解物联网使能物的使用和防御情况，包括预警环境
  • b. 渗透到哨所、营地和驻地的 IMCOM（政府和非政府来源）
  • c. 陆军工业基地的 AMC 设施（仓库、兵工厂、弹药储存设施和海港）
  • d. 与士兵表现有关的 MEDCOM

基于这些发现，研究小组向陆军高层领导提出了以下建议：

• 1.美国陆军司令部：确定适当的平台，利用陆军铁路作为初步试点，实施按小时计费的电力系统，以展示成本节约和战备改进情况

• 2.AMC 和 IMCOM：通过利用智能城市技术节约成本和提高效率，扩大在仓库和智能堡垒方面的现有努力。

• 3.医疗司令部：确定对战场感知非常重要的士兵表现数据 4.

• 4.G3/5/7 和 OGC：更新政策，解决利用物联网所需的法律和实施问题 5.

• 5.DUSA：责成 AAG 创建一个分析框架，用于了解、接受和开发 DOTML-PF 的实验，该框架将： 1：

  • a.支持 "蓝对蓝 "和 "蓝对红 "分析，以进行战术分析（中小型企业：FORSCOM、MEDCOM）

  • b.支持 "蓝对蓝 "和 "红对蓝"、OPSEC 评估（SME：FORSCOM、MEDCOM 和 AMC）。

  • c.为全军的需求流程提供信息（SME：TRADOC 和 ASA（ALT）

• 6.TRADOC：定义物联网系统的要求，并在与物联网相关的研发项目中拥有代表权

• 7.G6：积极参与物联网商业标准机构，代表陆军利益。

• 8.ARL: 倡导并共同资助（如与 DARPA 或 IARPA）围绕以下方面的研究项目

  • a) 进攻性使用对手的物联网（红/灰蓝色）

  • b) 将物联网分析技术应用于劣势网络（间歇性连接、低数据率）；

• 9.ASA (ALT)、CIO-G6、G3/5/7、AMC 和 ARCYBER：将物联网考虑因素纳入军队网络复原力工作中

• 10.ARCYBER：制定将物联网纳入军事行动和平台的风险缓解战略

• 11.ARCYBER：利用 IMCOM 智能堡垒作为测试平台，开展对抗性网络红队训练