摘要

软件定义将是灵活夺取未来快节奏战争致胜的关键，能够加快观察—判断—决策—行动（OODA）环和闭合杀伤链。首先，介绍了美国战略与国际问题研究中心（CSIS）新近提出的软件定义战争概念的背景和基本概念；然后，对软件定义战争核心思想和核心架构设计理念进行了深入分析；接着，分析了美军应用软件定义在新作战概念创新、颠覆性技术突破、装备能力提升以及体系构建等应用案例；最后，给出了发展建议，以期为未来装备体系建设发展提供参考。

0 引言

美军在对手威慑论的驱使下，深感在海、陆、空、天、网、电等领域面临的竞争已无法再占优势，不是因为军舰、飞机和坦克等大型平台失去优势，而是由于主导21世纪的是复杂软件，创新出的未来武器——无人自主系统、赛博攻防武器和软件定义网络等使得在快节奏的未来战争中，拥有一方能够以最大程度发挥出新功能，并最大灵活地获取胜利。也就是说，以软件为中心，而不是以硬件为中心，是未来唯一能从战术和计划超出对手反应优势的唯一方法。为此，“软件定义战争”概念应运而生，并已部分运用于美国国防部装备创新项目立项、采办、维护和新作战概念试验中，彰显出了巨大潜力。

1软件定义战争提出背景

软件定义最早由国际互联网工程任务组于1985年提出，旨在研究开放式可编程的IP路由器体系结构和协议，可实现网络灵活控制、使网络作为管道变得更加智能。软件定义概念广泛应用于网络、数据中心和指挥控制（指控）等领域，并逐步用于重新定义一切（SDX）。基于软件定义系统功能，用软件给硬件赋能，能够实现系统运行效率和能量效率最大化。

美军武器装备精良、武装部队组织庞大，但也面临着许多问题。1) 美军装备水平远远落后于行业先进软件水平；2) 美国国防部垄断了国家的作战职能，使其无需面对通常形式的行业竞争；3) 新兴技术初创公司的崛起以及与竞争对手技术能力差距的缩小，使得美军不得不进行定期技术更新。这些问题产生的根源在于国防部和其他美国联邦机构从根本上是以硬件为中心的组织，使其向以软件为中心、风险承受能力更高的组织过渡非常困难。

美国国防部需要做出改变，其中关键是设计一种灵活、大规模、强适应性且低成本的架构以提供关键服务，从而改变人在信息和决策环中的角色，并最终在决策环节影响作战速度、准确性和规模。因此，设计这种系统架构需具备如下特性：1) 更快的决策和执行速度；2) 快速更新和优化系统；3) 降低建立和部署系统的成本；4) 改善交付新功能的成本和速度。目前，分布式作战、马赛克战和联合全域作战等都已引入上述概念，但尚不深入。

基于软件定义概念的军事装备架构关键在于软件，软件正在颠覆和重组整个军事装备行业，尤其是依赖人工流程的零成本活动。若想获取足够的竞争力，软件需成为作战模式的核心。为此，美国战略与国际问题研究中心（CSIS）于2022年9月7日发布了《软件定义战争：国防部构建向数字时代转型的架构》报告，明确了国防部一定要采用新的软件设计和架构方法，以确保美军对全球对手的作战优势。紧接着，美国知名智库哈德逊研究所在2022年12月发布了研究报告《软件定义战术：在竞争时代塑造军事软件采办以达成适应性与优势》，研究给出了软件主宰现代杀伤链速度与效应以及软件工厂价值所在。这充分表明了软件定义在当前军事装备发展中的重要性，以及美军正努力向以软件为中心的数字时代转型。

2软件定义战争的本质内涵

2.1 软件定义战争核心思想

软件定义是一个广泛的架构概念，是将一体式硬件设施相对拆散成若干个基础部件，然后用这些基础硬件建立一个虚拟化软件层，通过对虚拟化软件层提供应用程序编程接口（API），再通过管控软件对整个硬件系统进行更灵活的管理以及开放灵活、智能的管控服务，对外提供客户化的专用智能化、定制化服务，实现应用软件与硬件的深度融合，推动应用软件向个性化、硬件资源向标准化和系统功能智能化等方向发展。目前，软件正在重新定义一切，是适应应用需求多变化、多样性的一种对策，已渗透至各个领域，其目的均是拟在基础硬件平台上建立一个统一的、可扩展的、高效的架构。

软件定义战争是一种理念，其核心是基于软件定义方法，设计灵活、大规模、适应性和低成本的体系架构，基于软件提供关键能力服务，发挥指挥员在信息和决策环中的作用，以提升作战速度、准确性和作战规模，最终成为战争制胜的关键。随着新技术的应用和以数据为中心理念的形成，适应未来作战和表现更多灵活性的军事武器装备将成为未来制胜战场的关键，因此，美国国防部需改变其军事装备软件设计概念和架构，并将虚拟化、自动化、实时监控和大规模理念运用至软件架构，以最低成本获取最高性能，然后在适当情况下逐步去除流程和成本中的人或者硬件等最昂贵、最不可扩展和最影响效率的部分，最大限度地关联军用装备软硬件开发与闭合目标杀伤链的组织运用，更快融入下一代作战系统思考和设计。时敏目标杀伤链如图 1所示。当前杀伤链仍是靠手动、半自动以及电子程序组合来实现，若基于软件对作战资源在系统内部进行动态合理配置，实现对时敏目标的及早发现、持续跟踪、准确定位、迅速决策和精确打击，能够极大地缩短从传感器到武器的“距离”，提高时敏目标打击效能。

图1 时敏目标杀伤链

另外，军事硬件和武器系统仍然至关重要，但只会在软件网络系统的末端，而执行相关决定仍需要复杂的作战决策、目标定位和资源配置。软件将使效果实现的过程更快、成本更低、决策更高效、架构更具扩展性、目标更准确，从而从根本上改变硬件的价值。因此，在未来智能化战争中，需要在观察—判断—决策—行动（OODA）环方面采取以软件为中心的数字方法，加快OODA环流转，否则可能招致与竞争对手在战略、战役和战术级别对抗中的全面溃败。以软件为中心的OODA环如图2所示。在不确定环境的对抗过程中，所有决策均是基于对不断发展的态势进行观察，所有行动是目标，而判断和决策是为了监控和确定行动是否与目标一致。如何判断和决策是确保在不确定环境对抗生存和赢得胜利的关键，只有快速的软件化智能决策，方可进行快速高效优化作战方案，压缩作战构想、任务分配、目标打击和毁伤评估的指挥周期，以形成决策优势，使得各类作战力量完全自适应、协同一致行动。

图2 以软件为中心的OODA环

2.2 核心架构设计理念

软件定义战争是以软件为中心，通过驱动不同核心设计决策，将软硬件整合为单一操作和管理的整体，同时还具备分布式控制的特点，实现“集中指挥、分散执行”的最优化。其核心架构设计主要涉及架构云化、边缘自主化、软件适应性、开发部署集成化以及模拟测试验证数字化等关键概念。

1) 架构云化。在体系架构层面，基于云计算、虚拟化和容器等技术，能解决服务器容量限制、数据一致性和负载平衡等问题。美军构建作战云，推进资源池化和应用云化，软件采用云-边-端架构，中心云提供云化服务，边提供就近服务保障，端按需从边和云获取服务，并能够进行云边协同，提升体系云服务和抗毁能力。

2) 边缘自主化。在边缘智能化层面，军兵种针对特定任务开发的人工智能算法模型，基于云原生保证开发测试环境与战术边缘侧生产环境的一致性，将人工智能算法模型快速部署到战术边缘侧，消除人工参与的代价，从而快速、自主地实现信息优势和决策优势。同时，战术边缘侧数据也可通过软件定义广义网，回传至云端进一步训练提升模型效能。

3) 软件适应性。现代军队不仅仅依赖飞机、舰船等实体武器装备进行作战，更需要软件系统来执行每一项特定功能。在软件采办和开发过程中，采用高速交付机制促进软件快速更新，以提升武器装备实体的软件适应性，从而获取比战略竞争对手更卓越的适应性。对美军F-22而言，80%的武器性能指标取决于软件，未来空军协同作战飞机等新兴无人系统更是依赖软件实现平台的自主性和智能性。

4) 开发部署集成化。在开发部署层面，美国国防部当前的核心代码开发环境与终端（无人机、船舶或有人机等硬件）部署环境并未紧密集成，制约了软件开发部署速度，影响软件快速交付。采用开发、安全与运维一体化（DevSecOps）的软件敏捷开发模式，能加快开发-生成-部署-维护周期，同时采用集装箱化理念将代码快速封装部署至终端，对获取战场竞争优势至关重要。

5) 模拟测试验证数字化。在试验评估层面，计划、演练和演习是作战准备不可或缺的一部分，需要不停地采取类似兵棋推演的形式，根据当前的态势评估结果确定下一步的计划和行动。目前，美国国防部正在采取措施整合基于真实、虚拟和构造（LVC）的仿真技术，构建虚实结合的联合试验评估环境，希望能将真实作战系统的信息导出或提取至仿真模拟系统，以支撑后期构建红蓝对抗系统或数字孪生系统。

3软件定义下架构整合与应用

3.1 架构整合

美国国防部在设计、开发、运行和维护其所有武器系统和支撑硬件时，贯彻软件定义战争的核心理念，采用端到端的软件体系结构连接所有相关的传感器和武器系统，使得所有杀伤链流程、情报预测系统、信息传递、目标和火力建模变得更容易，并且将它们都整合到一个建立在几个大型核心平台上的单一架构。其核心是通过自动或人工控制的复杂、大规模、高度可用的软件将所有端点集成在一起，同时将开发环境和部署环境整合以便更快地进行代码开发、部署和维护。

实现软件定义转变需经历以下3个关键步骤：1) 分散式处理，指下放某些功能和处理权限，确定处理端的结构化接口和应用程序接口；2) 协同工作平台和机制，指国防部应建立核心平台，系统的其他组件可以不断“黏合”在上面，随着时间推移，这种松散耦合、高度一致的架构可以通过引入更多的组件并将其集成至系统中以扩大自身能力，而不是试图立即升级或重新开发每个组件；3) 定义正确接口和明确总体架构，指可采用行业公认的行业标准和开源最佳实践，并具备相关的可扩展性。软件定义战争的理想核心系统体系结构如图3所示。

图3 软件定义战争的理想核心系统体系结构

3.2 实践应用

美军已在先进技术开发和创新作战概念等项目中，将软件定义战争理念应用于作战体系设计、装备研制、关键技术突破和装备采购，比较有代表性的有自适应跨域杀伤网（ACK）、“凯塞尔航线”全域作战套件（KRADOS）和先进作战管理系统（ABMS）等。

3.2.1 自适应跨域杀伤网

作战过程可视为对抗双方杀伤链的竞争，表现为争夺OODA循环上的优势，杀伤链优势几乎等同于作战优势。为提升自身军事优势，美军提出ACK，旨在研制一种在复杂对抗环境下杀伤链构建的辅助决策软件，通过软件变革作战力量体系架构，重构杀伤链，打造杀伤网，推进杀伤链向杀伤网转变。

杀伤网是将传统作战体系的各种完整杀伤链解耦、打碎和分段，依托软件重组而成的多维网络拓扑结构。其中最关键的是解决最优决策问题，即给定一组多样化的跨域杀伤链选项，决策者需要一种快速比较并选择最佳选项的方法。为此，提出了一种基于市场竞争机制的发标—投标—竞标模式架构。其机理是借鉴电商模式，设置虚拟联络员，建立能力市场，将各种作战资源作为供应商，将指挥员作为客户，采用服务化方式，通过智能辅助决策算法实现拒止环境下特定杀伤链的构建。

ACK运行机理如图4所示。其运行步骤包括：1) 发标，即指挥员（客户）根据任务需求，在ACK提供一系列可以完成任务的高级模板中，选择其中1个或多个剧本进行发布，这些剧本详细说明了形成一个杀伤链所需的所有信息，包括所需要素及每个要素所需的服务质量，即图4中第①、②步；2) 投标，指ACK向虚拟联络员发送“投标请求”，虚拟联络员给出满足要求的可用资源的“报价”，将任务满足程度及约束条件返回给客户，即图4中第③、④步；3) 竞标，即指挥员（客户）按照风险最小、全局最优等“价值函数”，确定最有可能完成任务的杀伤链选项，即图4中第⑤步，从而生成最佳杀伤网。

图4 ACK运行机理

从杀伤网运行机理可见，部署在各节点和平台上的虚拟联络员就是通过软件代理方式实现的，支持用户节点选择跨作战域的传感器和武器等节点要素，以实现对目标的预期作战效果。当前研制并应用了多域自适应请求服务、面向跨域杀伤网协商和实例化的随时推理和分析等辅助决策工具，如表 1所示，辅助决策工具成果已在“全球信息主宰”等演习中得到应用，可更好地为分散的军事力量提供所有可用的选项，分析形成ACK的数千种方案，并推荐杀伤链资源和最佳指控方式，动态构建ACK。

表1 ACK辅助决策工具分析

3.2.2 全域作战套件

为优化空战中心业务流程、提升指控能力，美空军采用敏捷软件开发方式，已开发和部署自动化程度更高的基于云的全域作战套件，也称为“凯塞尔航线”应用。这些应用涉及空战中心的战略处、情报监视侦察处、空中机动处、作战计划处和作战行动处等各处的业务，覆盖联合空中任务周期的主要任务。

全域作战套件包含10余个应用，包括空中主攻击计划（MAAP）应用、加油机规划工具、己方战斗序列管理工具、空中任务指令（ATO）生成应用和空域管理工具，还包括综合事件流应用、飞机实时数据应用、任务监控工具、地图工具和身份验证工具等，如表 2所示。各应用集成到基于云的系统，支持分布式执行应用，并采用微服务架构改变以往的紧耦合方式，有利于软件的低成本持续升级。未来，美空军计划将更多的应用集成到全域作战套件以建立一个覆盖空战中心整个计划和执行过程的软件系统，并在该系统成熟后，替代部队级战区作战管理系统（TBMS-FL），部署到各空战中心，在极大地缩小建设规模同时，提升反应时间、工作效率和抗毁生存能力。

表2 全域作战套件分析

全域作战套件作为一套工具应用集，采用微服务架构实现各应用的低耦合和高内聚，将各应用集成到一个基于云的系统，通过访问云端应用程序同步更新软件版本，简化数据连接、访问和共享，能够实现软件的低成本持续升级和快速部署；同时，利用空战业务流程自动化和基于云的数据来简化和协同作战规划和执行，体现了软件架构云化和软件敏捷开发等特征，突出了以软件为核心的软件定义战争理念。

3.2.3 先进作战管理系统

ABMS由美国空军于2017年提出，直接动因是美军认为未来作战不能依赖E-8C这类集中式指挥节点以及围绕这些节点建立的脆弱体系，应该发展包含陆、海、空、天等多节点的分布式系统。该系统2020年进入原型开发阶段，也与美联合全域作战指挥控制（JADC2）的理念与能力高度契合。该系统是一种非常复杂的分布式、开放型多系统架构，共涵盖顶层、数据、感知、指控和武器等7大类28个产品，具体如表 3所示。

表3 ABMS产品分析

ABMS从开发模式、体系架构和通信能力等方面，对软件定义战争理念进行了实践。ABMS硬件基于开放和模块化开发，支持快速交付和广泛部署；软件采用开放与可重用软件，可云部署，具有网络弹性，便于多个合作伙伴联合开发与部署。系统在安全处理方面，基于云-边-端架构，采用企业信息技术即服务和多级安全技术集等技术，实现内生安全；在连通性方面，采用软件定义无线电台和软件定义自主网等技术，实现战术边缘的自主连通。从ABMS的产品功能中，不难看出该系统软件远多于硬件，采用的开放式体系架构能够集成种类不一的各种平台，通过作战资产组网、传感器组网、杀伤网构建以及通信网络拓展等方式，更快更开放地将陆、海、空、天、网和电等领域作战要素凝聚成统一的力量整体，实现从传感器到射手的协同感知、快速响应和多杀伤链体系能力。

4未来发展建议

软件定义战争可视为对美国传统装备体系发展的新挑战，必将对未来的装备和作战样式产生颠覆性变革。通过新技术和新概念对现有装备、平台、系统以及体系进行软件定义设计，有可能拉大对手与美军装备和体系对抗能力差距，因此，软件定义思想和技术发展理念值得关注和学习，可为未来装备发展和创新作战概念研究提供有益参考。

1) 架构云化，构建云-边-端开放式体系架构。采用模块化开放系统方法，基于云计算、边缘计算和微服务等技术，构建云-边-端开放式体系架构，实现网状、分布式指控网络。云侧，改造通用应用功能并上云，实现云化服务能力；边侧，是云的延伸和拓展，面向端提供就近服务保障；端侧，就近从边和云获取服务，通过开放的App式集成架构，按需集成边和云提供的应用功能。同时，支持云边协同、边边协同和端端协同等不同层级的协同，形成云-边-端之间功能联动，例如在设置主备、多活策略时多个边协同统一为端提供服务，能够支撑边系统抗毁接替和韧性顽存。

2) 敏捷能力，构建开发-安全-运维一体化软件仓库。采用开发-安全-运维一体化的敏捷软件开发模式，促使软件持续更新和交付，解决软件研制周期长、迭代升级速度慢的问题。结合实际情况构建合适的敏捷开发方法、流程和技术组件，帮助开发人员在开发过程中更早地识别漏洞并降低风险，即使软件部署后也要采用安全方式监控确保其可用性，能够快速定位并解决软件故障问题。建立软件仓库，记录软件开发和产品演化动态，支持主题信息挖掘，提供软件能力服务。

3) 组织灵活，构建丰富完备的作战规则库。软件定义战争的核心是作战系统的自适应组织，构建传感器、武器和通信等完备作战规则库，支撑系统的灵活组织，动态敏捷构建杀伤链。该规则库的知识规则可从日常的演习演练中总结提炼，数字化入库；还可依托智能博弈对抗和兵棋推演等仿真系统，通过设置任务场景及对抗双方兵力部署等，多次仿真统计生成可信的作战规则。基于各作战资源要素的规则，根据当前态势优选推荐作战资源，自适应构建杀伤链。

5结束语

本文针对CSIS新近提出的软件定义战争概念，简要介绍了软件定义战争的提出背景和相关概念，深入分析了软件定义战争的核心思想、核心架构设计关键概念，及其在自适应跨域杀伤网、全域作战套件和先进作战管理系统等代表性项目的实践应用，并给出相应的未来发展建议，对我军未来装备发展和创新作战概念研究具有参考借鉴意义。