神盾作戰系統虛擬化 

 

 

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共同程序庫(CSL)

美國海軍從2012年開始建立共同程序庫(Common Source Library,CSL),整合美國海軍各種作戰與武器系統的軟體,包括神盾系統以及兩棲船艦與航空母艦使用的船艦自衛系統(Ship Self-Defense System,SSDS)的各種作戰功能,都整合到CLS軟體資源裡;這讓2000年代出現的新系統如LCS濱海戰鬥艦的COMBATSS-21戰鬥系統,透過引用CLS就能使用先前為神盾系統開發的軟體程式;之後新造的海軍各型船艦,即便平台大小與任務不同,不同的艦載戰鬥系統都能使用共通的CLS軟體資源。CLS研發階段的主承包商是雷松科技(Raytheon Technologies),但之後的管理維護合約由神盾系統主承包商洛馬集團取得。

由於CSL是基於現代的商規計算機硬體上執行,而美國海軍許多在封閉軍規電腦時代(如UYK-43)發展而來的舊軟體,就無法直接在新硬體上執行;透過軟體虛擬技術來模擬舊機器底層,舊有的許多應用軟體資源就能執行在現代的新型計算機硬體上,並且與基於CSL函式庫開發的新型軟體系統整合(CSL系統也包括了虛擬環境),這讓許多較舊船艦的升級工作變得更為經濟。

CSL的建設工作,是日後美國海軍能將神盾作戰系統「虛擬化」的基礎之一。

「虛擬神盾」

在2017年12月5日美國海軍工程社群(American Society of Naval Engineers,ASNE)的戰鬥系統學術年會(Annual Combat Systems Symposium)上,神盾整合作戰系統(Aegis Integrated Warfare Systems)項目主管Todd Boehm上校對美國海軍新聞機構(USNI)表示,美國海軍正在進行「虛擬神盾」(Virtual Twin)實驗性計畫(Pilot Program),準備在神盾艦艇上設置神盾系統的「虛擬雙胞胎」(virtual twin);這是一個軟體層面的虛擬神盾系統,虛擬運算環境上包含神盾系統的所有軟體。「虛擬神盾」已經在維吉尼亞州的達爾格倫海軍水面作戰中心(Naval Surface Warfare Center Dahlgren in Virginia)使用;而Todd Boehm的團隊現在正在進行一項三階段程序,將「虛擬神盾」實際安裝在神盾艦艇上。配合「虛擬神盾」,艦上也會加裝一個自動協同測試/再測試(Accompanying (automated) Test/Re-test,ATRT)設備,能選擇從船艦相關子系統接收實際數據並實時送入「虛擬神盾」中,或單純紀錄資料。

「虛擬化神盾」的終極目標,是讓神盾作戰系統的軟體跟底層計算機硬體完全抽離;透過軟體虛擬機當作中介,神盾系統的各軟體(多數是在舊軍規電腦時代發展)就能安裝在通用的伺服器硬體上,再也不像以往需要特定的硬體。對於神盾艦而言,虛擬化的神盾系統能輕易移植到全新的計算機硬體上,這些新伺服器的體積、重量、功率與冷卻需求都遠小於以往的軍規計算機設備,不僅購置成本便宜,整合以及安裝工作也容易許多,不再像過去往往需要「侵入式」的工程如切開艦體甲板、艙壁,才能抽換戰系計算機硬體和支持設備。此外,基於其他規模較小的應用,包括在小型無人船艦甚至陸地車輛上上部署船艦使用的戰斧、標準SM-6等飛彈(例如採用MK-41 VLS發射管、尺寸相當於40英尺集裝箱的MK-70四聯裝傾斜發射器),就能以虛擬化的神盾系統部件來控制,執行虛擬神盾系統的伺服器能輕易安裝在陸地載重車輛或小型船艇上。

美國海軍會於2018年2月在一艘神盾艦上裝置「虛擬神盾」(執行神盾Baseline 9的軟體),船艦在海上實際作戰的情境下,艦上各項感測器、次系統的實際參數會實時(real-time)輸入「虛擬神盾」中,因此「虛擬神盾」系統會同步「看」與艦上實際系統完全相同的情資圖像;而當艦上神盾系統執行戰術工作時,「虛擬神盾」上的神盾系統軟體也會在自己的作業環境下工作,依照情況執行各項神盾程式功能、演算法,模擬各種戰術功能。「虛擬神盾」等於是在船艦上設置了一個能獲得艦上實際輸入資料的測試環境,與船艦系統平行運作,完全不會介入與影響神盾艦上系統的功能。 而測試用的神盾艦也可以選擇使用「虛擬神盾」來控制艦上的偵測、射控與武器系統,實際進行接戰。

如同前述,美國海軍在2010年代建立共同程序庫(CSL),包含神盾作戰系統的軟體功能,因此可以透過虛擬機技術模擬舊版神盾系統的底層行為,使現代商規計算機能運行舊版神盾作戰系統。仍使用舊型軍規計算機架構的早期Baseline神盾艦升級時,能把原有的舊系統軟體在「神盾雙胞胎」虛擬環境執行;此外,「虛擬神盾」也可同時使用新版本神盾系統的相關軟體功能,因為較新版本的軟體資源早已封裝入CSL函式庫資源中。  

由於使用與商規市場同步的計算機硬體,「虛擬神盾」機櫃十分小巧,可以塞在一個餐桌下方的空間內。例如,神盾系統在2000年代初期陸續引進AN/UYQ-70先進顯控硬體(神盾Baseline 7),系列中的CY-8874關鍵任務裝備(Mission Critical Equipment,MCE)機櫃重2000磅(907kg),尺寸是28 x 75 x 36英吋,需要裝備水冷系統;AN/UYQ-70 MCE雖然已經引進商規現成技術(COTS)產品,但主要仍著重於抗震動、熱原管理等規範,並相容於標準規範的電源,主要用來安裝神盾艦需要加固的關鍵計算機組件。而依照2011年的文件,當時洛馬集團開發的虛擬神盾系統(AEGIS-VM)的機櫃使用時下主流商規計算機硬體,重量縮減到500磅(227kg),只有AN/UYQ-70 MCE的1/4,尺寸縮減到24 x 48x 36英吋,高度減少甚多,而且只需要氣冷就可以滿足冷卻需求,使得船艦平台安裝門檻大幅降低。

依照這項計畫,依照「虛擬神盾」上艦分為三個階段:第一階段是在2018年2月「虛擬神盾」裝艦後,進行複合訓練單位演習(Composite Training Unit Exercise,COMPTUEX)程序。在COMPTUEX演習中,艦上實際的神盾系統執行各項測試作業流程,同時間「虛擬神盾」系統會同步接收艦上各系統的輸入資料,並執行相對應的戰術程序。COMPTUEX會測試「虛擬神盾」系統是否正常工作,以及其上執行的神盾軟體的運作情況是否符合預期(在2月的測試中,「虛擬神盾」的神盾系統運行了一些研發中的軟體程式,例如某個改善水面追蹤圖像的功能)。通過第一階段COMPTUEX演習後,第二階段的測試是這艘神盾艦在2018年春季至夏季進行包含標準防空飛彈的對空實彈射擊的「戰鬥系統/船艦認證測試」(Combat Systems Ship Qualifications Trials,CSSQT),或是其他的艦隊演習;此時,「虛擬神盾」會從艦上系統實時獲得來自實際作戰情境(包括感測器資料、發射防空飛彈接戰的射控流程)的參數, 然後執行各種神盾軟體並做出相對應的反應,包含執行接戰程序。如果「虛擬神盾」在實際演習中工作順利,此計畫的第三階段就是在整個艦隊的神盾艦上推廣「虛擬神盾」。

前兩個階段的虛擬神盾測試工作(COMPTUEX與CSSQT)由拉夫.約翰遜號(USS Ralph Johnson DDG-114)執行,包含作戰系統驗證以及參與標準SM-2防空飛彈實彈試射程序。進行COMPTUEX測試時,已經出海大約24小時的拉夫.約翰遜號透過網路,從陸地的神盾系統研發設施下載新的軟體升級包,完成了艦上「虛擬神盾」的軟體升級。在進行飛彈測試時,拉夫.約翰遜號的本艦神盾系統執行接戰程序,而「虛擬神盾」則同步讀取AN/SPY-1的資料,然後獨立進行運算及模擬接戰。完成接戰後,陸地上設施透過資料鏈接收了拉夫.約翰遜號的虛擬神盾回傳的紀錄,接著再為拉夫.約翰遜號上傳了新的軟件升級。在2019年3月25日,柏克級飛彈驅逐艦湯瑪斯.哈德納號(USS Thomas Hudner DDG-116)在一次海軍實彈演習中,利用「虛擬神盾」直接控制艦上的感測與武器系統,並發射標準防空飛彈接戰靶機。

「虛擬神盾」的第一個好處是大大推進了神盾系統軟體的發展工作。以往神盾系統專案開發新的軟體功能時,只能在陸上實驗室的虛擬環境進行先期測試,必須等軟體成熟度達到一定程度,排入專屬的發展測試/作戰測試(Developmental Testing /Operational Testing,DT/OT)、包含測試所需的防空飛彈與靶機等經費,才能實際部署在船艦上並在實際作戰環境下檢驗;等軍艦返航後,研發團隊獲得測試的數據,回頭進行修改、認證以及下一輪測試,整個流程要花18至24個月。有了「虛擬神盾」這個艦上實測環境之後,神盾系統新軟體成熟度較低的版本就能在進入專屬的DT/OT程序之前,跟隨著艦隊中例行的實彈演習機會而「順便」在實際情境下作業,免費從船艦實際感測器、次系統獲得各項資料數據來測試新軟體功能,整個過程完全不會影響船艦本身的作業,也不會增加額外的花費。美國海軍希望「虛擬神盾」最終能實現前方測試船艦與後方開發團隊的無縫隙連結,神盾測試軟體在「虛擬神盾」上的運作情況透過資料鏈,實時傳送到後方陸地上的實驗室環境,使開發團隊能即時監看、取得實時的客觀質量證據(Objective Quality Evidence,OQE),達成實時確認、實時調整程式,並且立刻將修正的軟體部署到「虛擬神盾」上。因此,「虛擬神盾」可以大幅加快軟體研發改進的流程。

此外,美國海軍其他單位充分利用考「虛擬神盾」,從軟體研發/測試/認證擴展到其他應用,例如例行訓練或創新概念測試。例如,美國海軍整合作戰系統執行辦公室(Program Executive Office for Integrated Warfare Systems,PEO IWS)主管Doug Small少將也在戰鬥系統學術年會中對USNI表示,由於神盾以及相關次系統的功能擴充頻繁,如何讓艦隊中的第一線海軍官兵迅速熟悉這些新功能並有效操作,成為一大課題;除了在陸地上學校或基地的教學訓練設施之外,最終必須在船艦上提供相對應的訓練能力。而部署了完整神盾系統軟體、與船艦實際系統獨立的「虛擬神盾」,就提供了良好的選擇。美國海軍海上系統司令部(Naval Sea Systems Command)的水面訓練系統主要計畫主管(Major Program Manager for Surface Training System)Samuel Pennington上校也表示,虛擬化的神盾系統能讓學校單位訓練設施迅速地重構艦隊使用的不同版本神盾系統,只須要在虛擬神盾系統中上傳對應神盾版本的軟體,在可重構的顯控台上執行(根據不同的神盾版本而載入不同的介面);如此,同一個神盾系統地面訓練模擬設施,能連續讓不同神盾版本的訓練學員進入使用。Samuel Pennington上校表示,這些軟體層面的模擬設施所需的計算硬體資源遠少於真實的神盾系統,例如實際裝在艦上的整套神盾系統的相關伺服器總共佔用好幾個機架,但是用來模擬整合防空與反飛彈作戰(Combined Integrated Air and Missile Defense,IAMD) 的伺服器硬體只站要半個機架。而神盾系統主承包商洛馬集團副總裁Jim Sheridan也表示,洛馬集團正努力建構一個「小到能放入呼拉圈」的模擬神盾系統,能應用在新的神盾升級之中。這些小型化的神盾模擬訓練設施利於廣泛購置、大量部署,除了配置於神盾艦之外,也可部署於各個第一線基地;例如,當神盾艦停航整修時,艦上人員仍可透過基地內的神盾系統繼續進行訓練,對各項功能保持熟悉。

美國海軍整合作戰系統執行辦公室(Program Executive Office for Integrated Warfare Systems,PEO IWS)水下作戰系統主管Doug Adams上校表示,海軍作戰系統平均每兩年發佈一版先進能力構建(Aadvanced Capability Build,ACB),是這段期間發展成熟的各項軟體功能的批次性發佈,每艘船艦、潛艦則配合預先排定的翻修作業時將新ACB版本軟體部署上艦;如果一艘船艦的維修排程正好錯過一次更新軟體ACB版本的時間,則平均每艘潛艦要再等六年、巡洋艦與驅逐艦要再等9年,到下一次翻修時才能跟上當時最新的軟體ACB。而如果要加快升級軟體版本部署到艦上的速率,利用隨艦虛擬化設備提前測試是個重要的關鍵。Doug Adams上校以他負責的 SQQ-89A (V)15反潛作戰系統(是神盾Baseline 9的反潛子系統)為例,其軟體於2018年春季會在船艦上的虛擬計算環境下進行測試,並與船艦上的聲納系統一同工作;透過隨艦部署的虛擬化設備,讓發展中的軟體提前與艦上實際上備聯合工作測試,可大幅加快軟體研製與發佈流程,甚至最終可以打破每兩年一度發佈一版ACB、批次釋出改進軟體功能的作法,轉變為各項子系統軟體各自進行近即時(near-real-time)升級。

美國海軍航空系統司令部(Naval Air Systems Command)司令Paul Grosklags中將也在ASNE年會中表示,正推動美國海軍建構由模型基礎(model-based)的系統工程概念,根本性地改革海軍武器系統設計、研發、測試、部署乃至於訓練的流程。Paul Grosklags中將表示,希望美國海軍 建構一個有實體基礎模型(physics-based model)的系統工程環境,包括作戰環境、美國海軍資源、預測敵方擁有的資源等因素,在此一模型之下設計新的武器系統,快速地擬定需求、設計、測試並進行驗證,並能將新武器的模型輸入第一線訓練系統,使得第一線人員在新能力部署之前就提前展開訓練與熟悉工作。Paul Grosklags中將表示,民間業界利用這樣的作業模型,已經節省了40%的研發週期(Todd Boehm上校表示,這個模型已經被研製電動車的Tesla使用,使其在競爭中領先)。PEO IWS主管Doug Small少將表示,「虛擬神盾」之類的武器系統虛擬化技術,將是改革美國海軍武器研製/測試/部署/訓練程序的「數位革命」的一部分。 

當虛擬神盾可以直接如船艦本身的神盾戰鬥系統一樣,指揮控制艦上的武器系統接戰,意味著海軍船艦本身的作戰系統都可以完全「虛擬化」,將這些戰系應用軟體封裝在虛擬平台,然後在小型的現代化商規伺服器上運行。如此,戰鬥系統所需的計算機硬體尺寸、重量、功率消耗等都比傳統式系統架構大幅降低。更進一步,「虛擬神盾」也為美國海軍發展單一共通船艦作戰系統(single combat system)邁出重要的一步:以後可以用單一的作戰系統軟體發展出部署在可透過虛擬機的型式輕鬆部署、移植在各類不同船艦平台上,使得海軍官兵在不同類型船艦之間調動時,面對的戰系操作界面流程都高度相似,只需要最少的轉換訓練。

在美國海軍2021財年的優先未編列預算項目清單(Unfunded Priorities List)中,要求7000萬美元預算來執行進行虛擬領航測試艦(Virtual Pilot Ship )增量2(Increment 2)計劃,用於測試神盾虛擬雙胞胎系統;增量2是在柏克Flight 2飛彈驅逐艦波特號(USS Porter DDG-78)上以虛擬化的神盾Baseline 9取代現有的Baseline 5.4,並進行兩年的測試。這個領航測試艦計畫是美國海軍研發整合作戰系統(Integrated Combat System)的重要基礎,實現未來美國海軍艦艇作戰系統的虛擬化。

在2021年5月中旬,美國海軍海上系統司令部(NAVSEA)司令威廉.加里尼斯中將(Vice Adm. William J. Galinis)在麥可.阿里斯2022財年防衛項目會議(McAleese FY 2022 Defense Programs Conference)中表示,數位轉型是NAVSEA的最高優先之一;此時,美國海軍正在發展幾個「數位雙胞胎」(digital twin)。神盾作戰系統的數位雙胞胎已經展開數年,對於快速測試、部署軟體升級非常有幫助;加里尼斯中將透露,近日一艘部署在海外的神盾艦的一部燃氣渦輪主機發生問題,NAVSEA利用艦上的「數位雙胞胎」快速診斷問題、找出失效的部位,然後直接將需要更換的部件空運到艦上更換;如此,NAVSEA不需要派遣工程人員海外出差,到這艘船艦進行現場診斷,節省了至少數週的時間。因此,透過數位工具,NAVSEA可以加快許多與船艦工程相關的程序。加里尼斯中將表示,美國海軍以及業界使用許多悠揚的數位工具來設計、製造軍艦,但仍需要大量工作來整合這些工具,成為一個複雜完備、能夠支持整個船艦壽命週期活動(包涵蓋念設計、業界細部設計、服役後的後勤維持以及升級等)的數位環境。

虛擬神盾的應用擴展

在2021年1月6日,洛馬集團副總裁Joe DePietro接受防務新聞(Defense News)專訪時透露透露,此時洛馬集團正陸續把虛擬神盾武器系統( Virtualized Aegis Weapon System)技術擴展到三個軍種的應用上。透過輕巧的硬體(例如一個手提箱大小的主機)執行虛擬的神盾系統,就可以在各種海上、陸基甚至空中平台上執行與神盾作戰系統的任務功能,可迅速發展出輕便而高機動性的海基或陸基飛彈系統。2020年代美國國防部推動的三軍「全領域作戰」(Joint All-Domain Operations)以及衍生而來的「全領域指揮控制」(Joint All-Domain Command and Control),主要策略包括利用現有的飛彈系統與指管通情系統來擴展任務範圍;神盾系統已經包含現成的戰鬥管理與武器射控功能,透過輕巧的虛擬神盾系統結合戰斧、標準SM-6等海軍飛彈,部署在各軍種的小型海基或岸基平台上,結合現有的戰場資料傳輸分配系統基礎建設(同樣原本就相容於神盾系統),正好符合「全領域作戰」的需求。DePietro表示,先前這些關於虛擬神盾武器系統的項目稱為「海軍作戰飛彈防禦系統」(Naval Combat Missile Defense Systems,NCMDS);但隨著這些應用擴展到其他軍種的應用,他們已經將「海軍」(N)拿掉,成為CMDS。

(上與下二張)在2021年9月4日,美國國防部「大君主計畫」的遊騎兵號

(Ranger)無人載具在海上發射標準SM-6防空飛彈的視頻畫面;這套系統的

核心就是跑在小型計算機的虛擬神盾武器系統,結合四聯裝舉升式飛彈

發射器。虛擬神盾系統以及飛彈發射器都整合在集裝箱裡,能快速部署。

 

海基平台方面,2021年9月,國防部大君主幽靈艦隊(Project Ghost Fleet Overlord) 無人水面測試載具遊騎兵號(Ranger)進行發射標準SM-6防空飛彈的測試,就是在船上安裝虛擬神盾系統並結合一個四聯裝標準防空飛彈發射器。DePietro透露,2022年湖太平洋演習中,該公司可能會把這種虛擬神盾系統與四聯裝標準SM-6飛彈發射器的組合,安裝在LCS濱海作戰船艦或其他船艦平台上,驗證在船舶或沿岸地區快速部署防空作戰系統的概念。

在陸上系統方面,配合美國陸軍在2020年啟動的中程打擊能力(Mid-Range Capability,MRC,打擊範圍500~2000km)而發展的陸基版戰斧巡航飛彈、標準SM-6飛彈武器系統,其中的「提豐」(Typhon)車載飛彈系統就是以虛擬神盾武器系統為核心,結合四聯裝遠征部署版本MK-41垂直發射器搭載戰斧陸攻巡航飛彈與標準SM-6防空飛彈、雷松集團的聯合自動深度作戰協同系統(Joint Automated Deep Operations Coordination System)。

而美國海軍陸戰隊在2021年於阿拉斯加舉行的北角2021(Northern Edge 2021)演習中,使用「空基虛擬神盾」(Aegis Airborne),把虛擬神盾主機安裝在空中平台,用來聯繫與協調陸軍、海軍以及海軍陸戰隊進行協同攻擊與防禦作戰。

DePietro表示,先前洛馬集團陸續將該公司本身的海軍系統整合到神盾的CSL軟體資源中,包括與H-60直昇機的相關系統等。而此時,洛馬集團已經將更多與陸軍相關的系統整合到CSL資源庫中,例如陸軍戰區高高度防空(Terminal High Altitude Area Defense ,THAAD)系統以及愛國者PAC-3防空飛彈強化計畫(Missile Segment Enhancement,MSE)等;這讓CSL軟體庫能更廣泛適用於洛馬集團為美國各軍種甚至外國客戶提供的系統中。甚至,透過與其他美國軍工集團如諾格(Northrop Grumman)或雷松等,把其他公司的武器系統軟體也整合到CSL中,就能以虛擬神盾系統為指揮管制核心,透過戰術網路整合其他平台、感測器、指揮管制系統與戰術飛彈,成為完整的整合作戰體系。類似北角(Northern Edge)、英勇盾牌(Valiant Shield)以及環太平洋(RIMPAC)等以美國為首的多國大型聯合軍事演習,就是洛馬集團展示這類整合成果的平台,使美國各軍種對自己想要的未來作戰能力更有概念。

除了擴展神盾系統的應用場域之外,虛擬神盾系統的努力,也有潛力為美國海軍加快升級神盾作戰系統提供良好平台。以美國海軍潛艦社群為例,針對聲納傳感系統(包含魚雷)已經建立了先進快速商規現成插入(Advanced Rapid Commercial Off-The-Shelf Insertion,ARCI)機制;這是在美國海軍潛艦水聲相關系統基本實現開放式架構(open-architecture)的前提下,對潛艦系統的聲納軟、硬體進行定期升級;任何參與美國海軍聲納系統項目的公司,無論大小,所提出的改進只要通過所有的測試驗證程序,就會排入下一階段的升級中,使得潛艦部隊能更頻繁地獲得聲納系統能力升級,而不是配合週期較長的重大維修節點(如進塢翻修)才一次性升級。透過虛擬神盾系統以及CSL通用軟體資源庫的努力,洛馬集團對神盾軟體系統升級的速率已經比過去大幅增加200%,每次發展的新能力的測試與部署都大幅加快。透過虛擬神盾系統的軟硬體平台,洛馬集團認為也能為神盾系統建立類似於潛艦ARCI的制度,所有相關合作廠商(包括第三方單位)提出的任何改進,都可以立刻在洛馬集團的虛擬神盾系統進行整合測試;一旦完成所有測試驗證程序,就安排在下一次升級週期如船艦可獲得性維護週期(maintenance availabilities)進行升級。

建立此項定期升級機制的前提在於,船艦上的戰系實現開放式硬體架構,並使用類似商業的基礎結構即服務(Infrastructure as a service,IaaS)模型──一種基於雲端運算(cloud-computing)模型的計算機基礎環境,包括伺服器、資料儲存體以及網路資源,可在上面執行虛擬神盾系統來執行作戰機能;一旦軟體升級更新通過測試並發佈上傳,艦上的雲端運算基礎設施就能自動下載並更新到虛擬神盾系統中。這類戰系軟硬體升級不一定牽涉硬體更動,即便是抽換部分計算機硬體,從艦上原本的通道與艙門就可以運送,無須切割艦體、開洞等侵入性工程,因此不需要等到船艦重大可獲得性維修週期(通常要花12至18個月)才能執行。DePietro表示,洛馬集團早已與美國海軍海上系統司令部的整合水面系統項目辦公室(Program Executive Office Integrated Warfare Systems,PEO IWS)合作,研究將柏克級的作戰系統環境過渡到開放式系統架構,使IaaS模型成為可能。而此後新造的柏克Flight 3驅逐艦乃至於全新設計的DDG(X)驅逐艦,就可能直接使用全新的開放式硬體架構來執行虛擬化的神盾作戰系統。不過,美國海軍作戰部(CNO)水面作戰主管(Director of Surface Warfar)Paul Schlise少將表示,美國海軍很重視發展未來整合作戰系統的工作,使未來有人及無人船艦的整合作戰系統(Integrated Combat System,ICS)達成統一(現在美國海軍水面船艦就有兩大主要作戰系統,包括巡洋艦、驅逐艦、LCS的神盾系列以及航空母艦、兩棲艦的SSDS船艦自衛系統);然而他強調,未來ICS必須完全能與美國海軍現有所有作戰系統相容,過渡工作必須無縫銜接,並不是完全斷開舊系統而切換成新系統。

美國海軍神盾虛擬化及整合作戰系統(ICS)開發進度

在2023年12月15日,美國海軍作戰部(CNO)的整合作戰系統(Program Executive Officer for Integrated Warfare Systems,PEO IWS)項目辦公室主管Seiko Okano少將向防務新聞透露,柏克級飛彈驅逐艦邱吉爾號(USS Winston Churchill DDG-81)是美國海軍第一艘運行全虛擬化神盾作戰系統的船艦, 在過去六個月通過了各項測試,確保在海上作業時虛擬神盾作戰系統的行為與表現與先前的岸基測試完全一致。此外,邱吉爾號也測試新的空中(Over-the-air OTA)軟體更新,直接透過無線通信傳輸技術,將戰系軟體更新上傳到前線作業中的船艦。Seiko Okano少將透露,過去傳統的離線(offline)更新軟體模式下,船艦回港更新軟體要花上數星期;而邱吉爾號測試在海上線上更新,只花了數天就完成,日後甚至可能加快到數小時內完成。此時,2023年稍早服役的柏克Flight 2A驅逐艦莉娜.伊比號(USS Lenah Sutcliffe Higbee DDG-123)正在進行神盾作戰系統虛擬化的轉換工作,此外還有另外五艘柏克級驅逐艦和四個陸地測試站會在2024年將神盾系統「虛擬化」。

硬體方面,美國海軍在維吉尼亞州達爾格倫(Dahlgren, Virginia)成立了一個製造廠,由多個承包商組成的團隊設計與製造「虛擬化神盾」的硬體套件,能以非侵入的方式(不在船艦甲板、艙壁結構開洞)輕易安裝在船艦上。這個團隊吸取民間業界相關領域的經驗,包括電信業、微軟(Microsoft)與亞瑪遜(Amazon)等雲端服務的伺服器群,甚至參考泰勒斯威夫特(Taylor Swift)巡迴演唱會使用的能快速拆解成小部件便於搬運的複雜台階道具與顯示系統等工業技術,使這樣的硬體套件能快速安裝到船艦平台上。軟體方面,美國海軍與神盾系統主承包商洛馬集團簽署合約,作為整合戰鬥系統(Integrated Combat System)的工程與軟體整合代理;洛馬會領導其他次承包商,將神盾作戰系統軟體程式整合到現代化的計算機架構下;新的神盾軟體架構類似雲端的微服務(microservices),將神盾系統的多種功能分成多個獨立運行的軟體服務,每一個服務都能獨立更新。這項軟體更新工作大部分集中在馬里蘭州學院公園(College Park, Maryland)的軟體鍛造工廠(Forge software factory )進行。這樣的神盾系統虛擬化轉型,不僅在未來提供更平順的軟體升級,也能讓神盾作戰系統系列(用於巡洋艦、驅逐艦、LCS、部分無人船艦)功能能與美國海軍用於航空母艦、兩棲艦的船艦自衛系統(Ship Self-Defense System,SSDS)功能融合,創造出單一的整合作戰系統(Integrated Combat System,ICS)並能統一集成在新的硬體架構下。

海軍作戰部長(CNO)的水面作戰分部主管Fred Pyle少將在另一次防務新聞專訪中表示,基於訓練、資金分配等觀點,海軍統一所有船艦的作戰系統,比分別維持兩套獨立系統更有利;而在作戰上,所有船艦使用共通作戰系統能使決策、感測器等各項活動統一化,達到最好的運算處理速率,這是未來的趨勢。Fred Pyle少將透露,美國海軍希望在2028至2029財年左右首次部署一個所有船艦都使用整合作戰系統(ICS)的航母打擊群。

 

 

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