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区块链技术在军事领域的五大应用前景

发布时间:2021-02-23区块链应用评论
?电话:010-58330898手机:18501361766微信:tech99999邮箱:qianyanjun@techxcope.com区块链技术在军事领域的五大应用前景远望智库特约专家岳江锋区块链技术引发了一系列深刻的突破性变革,被视

?电话:010-58330898手机:18501361766

微信:tech99999邮箱:qianyanjun@techxcope.com

区块链技术在军事领域的五大应用前景

远望智库特约专家岳江锋区块链技术引发了一系列深刻的突破性变革,被视作继大型机、个人电脑、互联网、移动社交之后的第五次颠覆性的新计算范式。世界经济论坛创始人克劳斯·施瓦布将之视为第四次工业革命的重要成果。近年来,区块链技术的研究不断深入,其应用发展也呈现出多元化的特征,很多专家学者认为区块链技术是一种极具潜力的颠覆性技术。研究区块链技术的军事价值及其在军事领域的应用,对推动军队装备信息化建设具有重要意义。可靠的信息传输区块链是一种去中心化的分布式账本。从狭义层面来看,区块链是一种链式数据结构,按照时间顺序将数据区块依次组合而成,并通过密码学方式确保其不被篡改和伪造。从广义层面来看,区块链是一种全新的分布式基础架构与计算范式,其关键环节包括:利用块链式数据结构验证与存储数据,利用分布式节点共识算法生成和更新数据,利用密码学的方式保证数据传输安全,利用由自动化脚本代码组成的智能合约进行编程和操作数据。区块链架构示意图(图片来自网络)

作为一种自引用的数据结构,区块链具备去中心化、公开透明、数据可靠、隐私保护的特点。区块链最本质、最突出的贡献在于通过技术手段与算法共识解决人与人之间的信任难题,因而也被视为一种信任机器(amachineforcreatingtrust)。去中心化是指网络系统中没有中心服务器,全部资源和服务分散在所有节点上,无需借助任何第三方或中介即可实现点对点交易。公开透明是指交易信息可在极短时间内实现全网同步,除交易各方的私有信息需要加密外,每个节点都能回溯交易双方的所有交易信息,并可通过公开接口查询区块链数据。其中最为耀眼的是,区块链具备“数据可靠”的特点,所有节点通过共识机制确保交易的一致性,而且数据信息一旦被写入区块之中就不得更改或撤销。单一节点对数据库的修改是无效的,除非能同时控制超过51%的系统节点,但此举成本很高并且难度过大,这就确保了区块链的数据稳定性和可靠性。在此基础上,区块链还能保护隐私,即交易者不需要通过提供其身份信息获取对方的信任,节点之间的交易基于双方的交易地址并遵循固定算法便可顺利完成。区块链去中心化、自治性以及极难篡改的特性,使其在军事领域具有重要的意义以及广阔的发展前景。数据对于现代战争至关重要,整个作战系统效能的充分发挥都依赖可信的数据,缺少及时、准确数据的指挥员只能凭借主观臆想做出指挥决策,缺乏可信数据支持的作战人员变得畏首畏尾,武器装备也无法实现准确打击、摧毁目标。从某种意义上说,战争双方谁夺取了制信息权,谁就取得了制胜权,因此在现代战争中保障军事数据安全就变得尤为关键。对军事系统而言,数据的完整性和真实性至关重要,这是因为武器系统和作战系统效能的充分发挥必须依赖于可信的数据,而黑客可以利用中心化数据库或者单点故障进行网络攻击使得整个信息系统瘫痪,或者通过盗取并伪造身份信息篡改数据。这些潜在漏洞意味着作战人员随时面临着数据真实性风险,甚至会基于恶意数据做出错误决策。由于美国的很多武器系统需要数据才能有效地发挥作用,导致士兵们疲于应对因缺乏可信数据而带来的作战干扰和恶化。正鉴于此,区块链技术扮演了战场信息保护伞的角色。区块链技术拥有无法摧毁的特性,区块链技术中每个节点都是系统的一部分,每个节点都有着一模一样的账本,摧毁部分节点对系统没有影响。在现代军事斗争中,夺得了制信息权就夺得了制胜权,战场信息对战争的胜败起着至关重要的作用。拥有数据无法摧毁等诸多特性的区块链技术,能实现数据存储的完整性,并保护高度敏感信息,一定程度上提升了战场信息的安全性和可靠性。目前,美国国防部对区块链技术正在进行全面研究,探讨其在军事范围全方位、多领域、宽视野的应用。美国国防部高级研究计划局(DARPA)还授予了美国两家计算机安全公司价值180万美元的合同,尝试基于区块链研发一个安全可靠的信息平台,以有效地保护敏感数据。采取“区块链”可以避免不利的破坏风险,同时放大有利的作战机会,主要目的是为了挖掘信息免遭攻击的潜力,研究区块链技术应用于核武器及其他与机密数据相关的能力,试图利用区块链技术创建一个安全完整的信息保障系统。优化的指挥体制正如一座刚发掘出来的金矿,区块链技术的出现,立即引起了美国等世界军事强国的广泛关注。他们纷纷探索区块链技术在军事领域的应用,以期在新一轮军事变革中占据有利地位。对于军事管理而言,区块链技术可能带来的颠覆性变革主要体现在两个方面:一方面,区块链可以实现组织信息传输和处理的网络化,节约管理成本;另一方面,一切军事管理行为都可以依靠智能合约来实现,各项决策公开透明,管理层级大为减少,管理效率极大提升。去中心化的兴起也使得个体参与组织的治理成为可能,从而提高了决策民主化程度,实现扁平化管理区块链的去中心化、自治性以及极难篡改的特性,使其在军事领域具有重要的意义以及广阔的发展前景。在自然界中,去中心化其实很早就已广泛存在,具有进化论上所谓的“适者生存”先进性。人们最熟悉的蜂巢的结构,就是去中心化的;鸡蛋的应力结构,也是分散式的。从中我们可以发现,去中心化的最大好处是更安全可靠,任何一部分的损坏,不会对整体造成致命的伤害,这和传统的“一点脆弱性”属于两种截然不同的思路。人们常说的“打蛇打七寸”、“擒贼先擒王”都是从“一点脆弱性”引发出来,即只要击中“命门”就会造成致命的打击,这就是对“中心化”最直观的理解。蜂巢就是去中心化的典型案例(图片来自网路)

一直以来,军事领域对中心化的过分依赖,使己方关键节点成为了战争中的“阿喀琉斯之踵”,极易被作战对手“一招致命”。以美国海军为例,其“宙斯盾”作战系统将传感器、雷达和武器装备等进行系统整合,极大地提升了协同效能,为海军带来了压倒性的进攻优势。但随着对手武器装备的进步和打击手段的升级,中心化的“宙斯盾”指挥控制系统反而成了其致命的弱点。它一旦被攻击瘫痪,作战舰艇就会成为一堆废铜烂铁。因此,有军事专家指出,美海军应利用区块链技术发展去中心化能力。需要强调的是,这种去中心化并不是分散化,而是保留协同能力、将处理能力去中心化。这样不仅保持了中心化的既有优势,还降低了其脆弱性,提高了军舰的生存能力。现有军事指挥“中心化”体系不仅存在固有的脆弱性,还难以发挥快速响应的网络数据效能。就数据而论,区块链的去中心化预示着网络一定程度的民主化。对战场上的作战人员来说,最急迫的事情就是“了解作战计划,并根据实时掌握的情况加以随机应变”。这就需要发挥“去中心化”职能,由每个节点获取的海量数据充分发挥“民主”,推动经验决策模式向数据信息决策模式转变,使对战场态势的感知更加及时、准确、完整,强化对作战指挥的效率追求,缩短“决策-指挥-行动”的周期,提升快速反应能力与决策指挥的科学化水平。从传统的军事管理体系来看,其中心化思想也很严重,层级繁多,已无法满足现代战争体系对作战的反应能力和敏捷性要求。扁平化管理是相对于等级式管理构架的一种新的管理模式。它较好地解决了等级式管理层次重叠、冗员多、组织机构运转效率低下等诸多弊端,加快了信息流速率,提高了决策效率。随着区块链技术在军事领域的广泛应用,未来战争必然会跟随前沿信息技术的发展步伐,呈现出弱中心化甚至去中心化的趋势。信息技术的整个发展过程就是一部从集中到分散,又从分散到集中,循环往复的发展史,经历了集中式大型机时代、分散式个人电脑时代、集中式云计算时代,现在进入了以区块链为基础的可信互联网时代。历史不是简单的重复,而是一个螺旋式上升的发展过程。未来战争的弱中心化甚至去中心化是建立在每个作战单元自治化、智能化基础之上的,是科学技术发展到一定阶段的产物。每一个作战单元都是一个智能的自治个体,能独立自主地完成一定的作战任务;作战单元之间以对等的工作模式存在,以网络化连接进行沟通协作,确保了作战系统通信联络的鲁棒性,使得情报数据信息传递更加便捷、高效,提高了作战系统的快速反应能力。同时,这也要求作战力量的组织形式、管理方式、指挥控制等更加扁平化。科学的装备管理装备管理是军队管理的重要内容,是生成、保持和提高部队战斗力的重要保证,平时关系到部队训练、执勤、战备等各项任务的完成,战时则影响战争的胜负。因此,必须高度重视装备管理,注重装备管理方法手段创新,不断提升装备管理质量和效益。从军队目前全寿命周期的装备管理现状来看,引入区块链技术势在必行。装备从立项论证、研制生产、交付服役到退役报废,需要对全寿命周期内的设计方案、试验结果、战技状态等大量数据资料进行记录备案。当前,军队的装备管理信息化程度低,通常采用纸质或电子媒介作为存储介质,这种传统方式存在多种缺陷,主要包括:?纸质或电子档案通常是集中保存,没有容灾备份机制,一旦出现不可预见的重大灾难,数据极易永久丢失;?转移交接困难,装备转隶时,需要将大量的档案材料一并交接,容易损毁或遗失;?缺乏有效监管,除了装备使用方的相关人员以外,其他人无法对档案封存状况进行监督,难以避免篡改和删除等非法操作;?缺乏科学的管理设计和完整的规范体制,较易发生严重的失泄密问题,一些国外敌对势力容易利用信息管理的漏洞窃取装备数据,对军队后勤保障造成严重打击。区块链是一种分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式,其本质就是一种公开透明、可以被信任的分布式账本体系,在这个体系内的参与者共同维持账本的更新,其中的每一个节点只能按照严格的规则和共识进行修正、核实。在区块链中,参与整个系统的每个节点之间进行数据交换、整个系统的运作规则以及系统内所有的数据内容都是完全公开透明的,因此在系统指定的规则范围和时间范围内,节点之间是不能也无法欺骗其他节点的。区块链上时间戳内的每一次时间标记能有效证明什么时候发生什么事情,相当于在区块链中扮演着公证人的角色。如果引入区块链技术,让上级主管部门、装备管理部门和装备使用方,设计研制单位甚至装备生产厂家都参与到装备战技状态的更新与维护环节中,形成一个分布的、受监督的档案登记网络,各方均保存一个完整的档案副本,就可以有效解决上述几个问题,提高档案的安全性、便利性和可信度。区块链技术具有去中心化、时序数据、集体维护、不可篡改等特点,将区块链技术引入装备管理中,利用时间戳技术加密记录装备立项论证以来的全生命周期数据,让各方形成一个分布的、受监督的档案登记网络,并通过共识机制确保其一致性。区块链技术的应用能够实现装备管理的全程化,有效解决集中统一管理存在的问题,提高装备档案数据的安全性、可信度和分享使用的便利性。环环相扣的区块链式装备管理示意图(图片来自网络)在装备研发方面,区块链技术能够通过传感器、控制模块、通信网络等,记录和分析武器装备生产、测试、服役等环节的详细数据,并通过统一的数据存储和管理基础设施,使研发部门、生产部门和监管部门协调持续地监督武器装备,提高了生产制造的安全性和可靠性,确保了服役性能反馈的准确性和可追踪性,极大地提高武器装备智能化管理水平。在后勤管理方面,区块链技术框架的使用能够有效确保军事采购、财务等领域各项流程均公开、公正并有据可查,提升供应链各环节的可信度,使数据收集、处理、传输的全过程受制于技术框架的算法控制,尽可能减少人为因素的干扰,防范权力寻租与腐败行为,这也符合全面依法治军、从严治军的时代要求。在装备维护方面,区块链技术能够简化现有管理流程,高效地解决组网通信、数据保存和系统维护等技术难题,提升装备维修的效率与武器装备的安全性。此外,区块链技术将显著提升保密工作与安全防范的力度和强度,区块链的不可篡改性也加大了敌方进行数据攻击或篡改数据的技术难度。优化的集群控制宋代诗人戴表元所作《义蜂行》中就曾写道:“朝朝莫莫与蜂狎,颇识蜂羣分等差。一蜂最大正中处,千百以次分来衙。”集群行为是一种生物的集体行为,细菌、昆虫、鸟类、鱼类、水生动物与人都会出现集群行为。集群智能来源于群居性生物通过协作表现出的宏观智能行为,具有分布式、无中心、自组织的的特点。而无人机集群概念正是起源于古老的昆虫蜜蜂,蜂群内部分工明确,个体之间存在着丰富有趣的信息交流语言,社会行为丰富。无人机集群智能是指通过模拟群聚生物的协作行为与信息交互方式,以自主化和智能化的整体协同方式完成作战任务。作为一种“Game-Changing”的颠覆性技术,集群智能一直被中美等军事强国作为军用人工智能的核心,美国更是将无人机的“蜂群”技术作为“第三次抵消战略”中五大支撑技术之一。无人机集群系统具有5个典型特征,即去中心化、自主控制、集群复原、功能放大以及零伤亡化。但目前无人机集群系统的有效应用还面临许多技术难题,例如集群中的无人机缺乏对外部环境的整体感知,不同的无人机个体以及编队之间缺乏有效的信息共享和动作协同。由于无人机网络易受到各种安全威胁和攻击,包括被动窃听、数据篡改、伪造身份等。安全性对于无人系统而言至关重要,试想一架恶意无人机混入集群系统实施破坏活动,那么后果将会是灾难性的。无人机集群系统本身的高度复杂性和异质性也使得安全性问题尤为棘手。区块链可以将集群中的每架无人机作为一个网络节点,所有节点共享并共同维护一个账本,通过公私钥加解密和数字签名等手段,确保通讯数据的真实性并提供集群成员身份验证。分布式决策。分布式决策算法是无人机集群系统有效工作的关键。在实际运行时,集群中的每个个体都要对行动任务和目标达成一致,比如如何进行分组编队、路径规划和避障等。区块链的共识机制保证分布式系统上的所有节点就上述决策目标达成一致。多重签名技术也有望在此方面发挥作用。无人机集群在协同搜索、侦察与攻击的过程中,为了有效保护己方,杀伤对方,通常要变换编队阵型,如跟随编队、菱形编队、几何中心编队等.区块链的侧链技术允许多个区块链以分层的方式彼此连接。不同链上的无人机,一方面可以依照所在链上预置的协议来动作,另一方面也可以进行链间协作,从而使得多样化的集群阵型切换更加简便易行。借鉴区块链去中心化自治组织(DAO)的概念,未来无人机集群中的每个个体都可以视作是一个自主和自治的智能体,并具备一定的感知、推理和决策功能,这些智能体将通过智能合约组成各式各样的去中心化自治集群(DAS),集群以自治的方式执行最优决策。事实上,集群部署的最大挑战并非装置设计或包装,而是控制。而控制一个集群中数百、甚至数千个装置的一个主要局限,在于专家们所说的全局态势感知。换言之,不仅要感知临近的装置,还要能够获得整个集群中所有装置之间共享的感知。区块链网络公开、分布的设计得以管理和协调编入每个装置内的简单操作程序,经整合后,可使单个集群的感知传达给所有装置。这就使得单个集群具有作为一个单一整体进行行动的能力;区块链技术解开了集群的军事可能性。当前,军事科技发展正步入跨界融合、多效并举、加速创新和引领发展的新阶段。区块链等前沿科技向军事领域的全面渗透,在不久的将来必将改变战争样式,甚至影响战争胜负。虽然区块链技术在军事领域中的运用尚处于萌芽阶段,各大项目还未落地,但任何科学技术的发展都要历经一个渐变累积的过程。未来,区块链技术一旦成功应用于集群控制等领域,必将引发作战方式的革命性变化。高效的军事物流过去,国防工业的研究和开发创造出许多有益的创新技术,包括互联网和全球定位系统。如今,国防技术有机会通过区块链技术变得更具创新性,区块链也可应用于军事人力资源管理、武器装备全寿命跟踪、军事物流、以及情报人员工作绩效激励等方面。现代化的军事物流正向智能时代迈进,全过程包括智能仓储、智能包装、智能运输和智能配送等环节。要真正实现智能化,离不开后勤部门、仓库、物资、工具和物资需求方等参与者的智能化。这样一个由人和物联接的网络事实上构成了小型的物联网,利用中心化的管理策略实现系统的运转是不可行的,究其主要原因有:其一,物流链条形成了一个地理上时刻变化的动态系统,难以在固定位置建设信息服务中心,构建可移动的信息服务中心不仅需要投入大量资金,而且存在系统维护、数据交换等难题。其二,过分依赖于信息服务中心的可靠性,一旦信息服务中心出现故障,将影响到整个物流系统的正常运转,而军事应用更强调系统的健壮性和战时抗毁伤能力。借助区块链技术,将实现信息从自由传输到自由公证的质变,极有可能成为未来网络基础协议和信用范式的“颠覆性”技术。区块链技术去中心化的本质,使其在遭遇攻击后拥有极强的信息恢复能力,除非系统内所有的电脑遭到破坏,否则,修改一个节点的信息完全没有意义,因为系统可以快速恢复完整形态。当前的物流系统过于依赖信息服务中心的可靠性,一旦信息服务中心出现故障,将影响到整个物流系统的正常运转。而军事应用对系统的安全性和战时抗毁伤能力要求非常高,利用区块链技术可有效解决智能化军事物流面临的信息安全、数据存储和交互处理等核心问题,重点是可以提高物流系统的生存能力,从而保证系统的有序高效运转。区块链技术出现后,自然就成为智能合约的可信执行环境。智能合约是尼克萨博在1994年提出的,但当时由于在技术上无法提供一套可信的执行环境而没有得到实际应用。智能合约的有效执行须满足以下两大要求:规则及数据在执行环境内被固化且公开透明,即规则和数据一旦生成,则单方无法篡改,链上主体均可平等获取;交易行为公开可见。链上任意主体间的交易行为都会并被公开展示,不允许任何虚假或者隐藏的交易存在。在区块链上,智能合约的规则以代码的形式被开发和发布,执行过程中则由机器按照智能合约的规则去完成业务的部分,这样就避免了由人来执行时造成的作弊行为。现行军用物资的采购及发放流程繁琐、耗时长、业务手续繁杂,但同时又具有较强的规性,每一步工作都是由工作人员按规定的流程去执行。应用区块链技术,将物资采购及发放的业务执行规则通过智能合约描述,并代码化写入到区块链的网络体系中。当交易行为发生时,智能合约就会被自动触发执行,从而实现业务过程的标准化、结构化,执行过程中产生纠纷的概率也将大大降低;同时原有的手动记录、中心化表格存储的操作模式也变为分布式、非对称加密且不可篡改的账本记录,同时在链上自动共享,以提高透明度和可审计性。可以预见,区块链技术与供应链管理、智能交通等技术的集成应用和服务创新,将为未来智能化军事物流甚至军用物联网提供更强大的解决方案。2018年4月,美国国防部委托美国国家制造科学中心和穆格公司,资助开发一个基于区块链的分布式交易系统,使国防部能够在安全的环境中,评估区块链技术对武器装备老旧零部件增材制造和智能数字化供应链流程的适应性。穆格公司变革性技术业务部总监詹姆斯·雷根诺表示,智能数字供应链的建立将有助于减少作战人员的后勤负担,提高战备能力和杀伤力。当然,区块链技术的独特优势还可为国防和军事信息资源管理提供新的解决方案。并且,随着人工智能技术在算法创新、算力提升、数据挖掘等方面的快速进步,区块链技术将展现出更加广阔的应用前景,在数据、网络、激励、应用等各个层面为军事智能化注入新的活力,带来国防领域技术革新。

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