动态分析：JADC2战略视角下的边缘计算架构.docx

《动态分析：JADC2战略视角下的边缘计算架构.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《动态分析：JADC2战略视角下的边缘计算架构.docx（3页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、动态分析：JADC2战略视角下的边缘计算架构目录1.序言1?边缘人工智能连续体计算体系2?边缘人工智能连续体计算体系2?结论41.序百2023年3月，美国国防部发布了联合全域指挥控制（JADC2）战略，称其“迫切需要一种各军种范围内的整体方法”来整合指挥与控制（C2）能力，并为所有作战域、战区和武器平台的指挥官赋能。本文通过数据、人工智能（A1）和边缘连续体的视角，将由“感知”（整合多域信息）、“理解”（利用智能来理解环境）和“行动”（基于智能进行决策和传输）组成的JADC2决策链付诸实践，并为国防部提出了一个由四层边缘组成的边缘人工智能连续体计算体系。感知：近年来，国防部在每个有利位置都部署

2、了传感器，并通过部署更多的传感器来收集信息，进而解决作战问题。随着部署的传感器数量日益增多，收集到的数据也越来越多。例如，机载传感器和设备在一次飞行过程中就能够收集高达ITB的数据。然而，由于通信网络的发展速度无法跟上不断增加的数据量和传感器，数据瓶颈不断出现，这种情况类似于汽车数量不断增加的高速公路。理解：没有适当的背景信息和分析，数据自身无法提供可行的行动方案。对数据的理解和分析为决策者提供了信息。随着来自传感器的数据量、传输速度和多样性（3V）的不断增长，这种“理解”的方式也变得越来越复杂。美国国防部在远程和敌对环境中的行动产生了大量数据，在有效处理和分析这些数据方面，国防部都面临着巨大

3、的挑战。人工智能和机器学习（M1）算法已被证明是处理这一数据难题的最佳解决方案。边缘人工智能的出现使国防部能够从万千数据中提取出所需的部分并实现实时决策。行动：感知和计算能力遍布整个战区，从地面、空中到地理空间传感器都能够提供这些能力。传感器的可视化连接使得“边缘连续体”的概念成为可能。“边缘连续体”将集中计算集群与战区部署节点和传感器之间的资源分配和软件分配概念化，以此在传感器与指挥部之间建立连接。通过在适当级别分析数据，并为部队单位指挥官、编队指挥官和全军指挥官提供支持，将关键服务和分析定位在这个边缘连续体上，可以提供显著的决策优势，同时缓解带宽瓶颈。边缘人工智能连续体计算体系美国国防部需

4、要在网络中断以及带宽受限的环境中进行作战行动，其间还将收集广泛的数据，而如何基于这些数据有效地执行由“感知”、“理解”和“行动”组成的决策链一直是其面临的难题。边缘人工智能连续体计算体系正是为解决这一问题而设计的。该体系包含四个边缘层，分别是战术、行动、指挥和战略边缘。该体系假设，除战略层以外所有的边缘层都在受限制或失效的网络环境中运行，并且所有边缘层都易遭受拒绝服务攻击(DOS)和欺骗攻击。这一体系的关键原则是，运用分布式计算能力，在尽可能靠近边缘的位置执行上述的决策链，同时，保留在必要时将本级单位无法解决的难题安全上传至连续体的能力。?.边缘人工智能连续体计算体系战术边缘：战术边缘层由各种

5、传感器组成，这些传感器能够将模拟信号转换为数字信号。这些传感器主要作为平台的一部分发挥作用(例如，无人机、无人潜航器和战术攻击套件(TAK)是“感知”生态系统的一部分)。该层在带宽受限模式下运行。该层的装备尺寸小、重量轻且功率低(SWaP)0这些装备的机载存储空间有限，并且能够基于连接状态来控制通信数据传输。该层中发现的任何异常都将快速传输给作战人员和下一层装备。战术边缘层能够运行准确且不占用大量内存的人工智能模型，同时快速处理大量数据。在该层中的模型能够分析已知信号和常见信号，还能够对未知标准和由作战参数定义的其他标准进行过滤，并将其传输到作战边缘层。战术边缘层能够实现机对机通信（M2M）和

6、机对人通信（M2H）。机对人通信将主要由嵌入控制台的显示屏和该层可用的可视化设备来实现。该层中的传感器到武器平台的链路是最短的，可以实现自主（M2M）或人工（M2H）火力控制。作战边缘：作战边缘层是战术边缘层和指挥边缘层之间的桥梁。该层接收的过滤数据大多来自同一作战域中的设备，并且能够根据作战要求，从其他作战域接收数据。接收数据后，该层能够应用预处理算法对数据进行处理，并将相关数据传输到指挥层。该层是传感器融合的第一层。作战边缘层的装备要满足尺寸小、重量轻且功率低的要求，且更易于获得能源。其运行时需要基于战术通信的连接。该层中的模型能够对战术边缘传输数据的速度进行分析，提供反馈，并在指定的战术

7、情况下增强态势感知。该层应该能够传递其原始数据（已经在战术边缘过滤），或者只传输从该层的模型中获得的感知数据。作战边缘层可以进行机对机通信和机对人通信。指挥边缘：指挥边缘被定义为战术通信的最后一层。该层可从指定场景中的多个作战边缘装备收集处理过的数据。该层中的模型正在高速处理来自不同传感器的各种数据，在这之前，作战边缘设备己经对这些数据进行了处理。指挥边缘可以是固定的也可以是机动的，以便获得更好的生存能力。该层设备的可选性能够使尺寸不一的计算设备满足尺寸小、重量轻且功率低的要求。该层应主要为作战人员做出决策（M2H）提供信息。指挥边缘层应该能够将背景信息添加到数据中，并将其用于新的训练和存储。

8、战略/军队边缘：战略或军队边缘是该体系结构的最后一层，负责接收和分析经过指挥边缘层处理的数据。该层由国防部的中央数据中心、国家指挥和控制系统以及政府站点网络组成，其还与其他部分的网络相连。战略或军队边缘层为数据存储、分析和决策提供了必要的基础设施。该层的模型能够基于实时数据和历史数据运行，以确定当前和未来的战略需求。该层由人工智能/机器学习模型工厂组成，全权负责训练、优化、保护和提供人工智能/机器学习模型。各作战司令部的各军种人员在各边缘层中专门负责根据战术边缘确定的作战情报和数据更新模型。?.结论如上所述，这一四层边缘计算体系结构旨在实现在网络失效和受干扰环境中的实时数据分析和决策。该体系确保了各种边缘层之间可靠、安全和独立的决策，并可应用于数据中心战中的单个作战域和联合作战域。正如JADC2战略所述，保持信息和决策优势是指挥和控制能力的关键。