兰德公司:脑机接口:美国军事应用和意义,初步评估

云脑智库 2022-07-06 00:00


来源 | 人机与认知实验室

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摘要

脑机接口(BCI) 代表了一个新兴且具有潜在破坏性的技术领域,迄今为止,在国防和国家安全政策界的公众讨论很少。这项研究考虑了未来 BCI 技术可能与未来作战人员相关的关键领域。它试图探索有关人机神经通信的当前和未来发展的操作价值、相关的漏洞和风险,以及在部署该技术之前应该到位的政策杠杆。

该项目借鉴了对相关技术和安全文献的评论以及与主题专家的讨论,以开发 2018 7 月召集技术和运营专家的游戏。该游戏测试了功能性“BCI 工具箱对两个未来战术城市作战小插曲的潜在效用。博弈结果表明,BCI 技术很可能在未来的战场上得到实际应用,尤其是随着人机交互速度和数量的加剧。在这些小插曲中,参与者预计 BCI 功能可以提高通信速度,提高通用态势感知能力,并允许操作员同时控制多个技术平台。与会者指出,每种 BCI 能力的实用性很大程度上取决于其在战斗中的保真度和可靠性。在游戏评估的能力中,由 BCI 促进的直接脑对脑通信似乎提供了最具变革性的运营应用,但也带来了最重大的运营和制度风险。

我们的分析还探讨了与 BCI 作战能力的开发和应用相关的可能风险领域。与许多新技术发展一样,BCI 可能会产生新的军事行动漏洞、新的道德和法律风险领域,以及对现有军事组织结构的潜在深远影响。特别是,该报告强调了与美国国防部 (DoD) 开发和采用 BCI 技术相关的潜在操作漏洞,包括潜在的新故障点、对手对新信息的访问以及受到伤害的新领域或服务成员的影响途径。它还强调了可能出现的制度漏洞,包括围绕对 BCI 技术缺乏信任的挑战,以及单位凝聚力、单位领导力和其他重要的人际关系军事关系的潜在侵蚀。最后,我们考虑了美国政府未来对单个 BCI 运营商的潜在道德和法律责任,以及 BCI 技术可能对该个人的道德和法律责任产生的影响。这些考虑应在流程的早期纳入研发 (R&D) 工作,并且随着技术的不断成熟,可能需要在部门范围内建立专门的监督机制。

总体而言,我们的研究结果表明,随着美国军方越来越多地将人工智能 (AI) 和半自主系统纳入其行动,BCI 可以提供一种重要的手段来扩大和改进人机协作。但是,需要采取预防措施来减轻国防部运营和机构的脆弱性,并降低与国防部开发和采用 BCI 技术相关的潜在道德和法律风险。具体来说,我们建议国防部:

扩大分析以阐明运营相关性和风险。这项研究通过将运营经验与技术专长结合起来,并结合了由 RAND Corporation 专家组成的颠覆性和创造性的红色团队,开发了一种系统化的方法来评估BCI 的潜在运营应用。诸如此类的新分析方法可以补充现有的内部练习,以帮助确保运营需求和风险,而不仅仅是技术机会,推动 BCI 发展并识别新的对手威胁。

解决信任赤字问题。游戏和相关研究强调了 BCI 的文化障碍,特  别是在步兵服役人员中,可能很高。信任障碍可以通过在非战斗场景中进行大量审查和测试、向已经依赖机器技术的服务成员介绍以及最初关注非侵入性措施和医疗应用来减轻。

协作和预测。我们的研究重点介绍了 DoD 种子资金在哪些方面产生了成功的 BCI 突破,以及新兴的私营部门创新的例子。在可能的情况下,未来的合作可以利用私营部门的进步为美国军方谋取利益,并且如果谨慎进行,可以改善军方内部的信任差距。随着商业市场开发 BCI 技术,这将有助于确定其能力和缺点。尽管 BCI 应用目前仍处于基础研究阶段,但军方开发其他技术,包括机器人、人工智能和大数据分析,将需要考虑 BCI 的最终可用性。

提前计划制度影响。随着美国政府准备将 BCI 技术纳入未来的军事能力,它将需要制度创新来解决从研发到运营应用再到退伍军人护理的每个阶段的新伦理和政策问题。


引言

人脑的860 亿个神经元代表了人类的主要进化优势,也许是一个尚未开发的潜力领域。目前,我们的大脑通过我们的身体与世界互动,通过神经系统发送电流,用我们的嘴发声,用我们的手指打字或滑动,或者在空间中双足移动。当人脑摆脱肉体束缚,可以直接控制机器时会发生什么?神经技术的进步已经使四肢瘫痪者能够用他们的思想在 F-35 模拟器中执行基本操作,并使科学家能够解码受试者在他们脑海中想象的语音——尽管并不完美。最终,我们的身体可能会成为一种约束,可以通过适当的神经技术来规避。这种脑体旁路的技术手段是 BCI,定义为在增强或有线大脑和外部设备之间提供直接通信路径的方法和系统,具有双向信息流(在大脑和设备之间) .它们的潜在影响是广泛而深远的,关于如何开发和管理此类技术的政策应该是主动的,而不是被动的。

BCI 技术正在进步。这样的进展突出了评估当前和潜在应用程序的必要性,并确保该技术除了满足开发人员的意图之外,还能够响应实际需求。随着 BCI 从基础研究向更多的运营和商业应用过渡,重要的是要尽早关注更广泛的影响,考虑哪些政策和指导方针可以最大限度地发挥其利益,同时减轻潜在的不利影响。开发人工智能、数据分析和机器人技术等技术已成为头条新闻,并引发了有关潜在利益和风险的公众讨论。迄今为止,有限的可比对话已经为 BCI 发展。与其他突出的新兴技术相比,BCI 相对不成熟;商业部署的能力很少。然而,它有可能产生同样的影响。 BCI 在从国防和国家安全到健康和保健等领域具有深远的潜在影响,它可能代表了一种具有高度破坏性的技术,迄今为止,该技术尚未得到充分的分析。

本报告初步评估了 BCI 在美国军事行动中可能有哪些可行的应用,以及哪些风险和漏洞可能与其开发和部署相关。作者描述了 BCI 军事应用的当前技术发展水平和可能的技术开发和增长领域,并调查了与在未来战斗场景中使用 BCI 功能相关的关键问题。从根本上说,我们要问,(1)关于 BCI 的当前和未来发展的潜在操作意义是什么,以及(2)在了解其对美国作战人员的潜在影响的情况下,有效管理该技术所必需的政策考虑是什么未来?

人机协作

该研究在预期未来战争的背景下看待 BCI,包括增加人机协作。分析的前提是人机协作将在未来的战斗中发挥重要作用,BCI 可能在未来的战争中提供竞争优势。前国防部副部长罗伯特·沃克(Robert Work)领导了国防部的第三次抵消计划,该计划是国防部门技术发展的催化剂,重点是人机协作,他总结了军事技术的趋势如下:

冷战期间,王国的硬币是装甲旅、机械化步兵旅、多管火箭系统营、自行火炮营、战术战斗机中队等。现在,该领域的硬币将是学习机器和人机协作,这使得机器可以让人类做出更好的决策;辅助人类操作,这意味着将网络的力量带给个人;人机战斗组队;和自治网络。

尽管DoD 的研发工作包括技术的许多方面,但某些方面与 BCI 的潜在工作特别相关。特别是,人们越来越关注人机协作以改进决策,包括人机交互 (HCI) 和认知团队、辅助人类操作以及先进的有人和无人作战团队。讨论半人马模型(人类和人工智能团队协作)的国防官员强调了美国文职和军事劳动力在开发和操作人机协作技术方面的相对优势。有效利用美国作战人员独特文化优势的人机协作技术,包括批判性思维和创造性解决问题的能力,代表了对未来美国军队具有特殊价值的领域。因此,国防部内的技术开发计划专注于人机协作。事实上,美国国防高级研究计划局 (DARPA) 曾表示,智能系统将显着影响我们部队未来的运作方式,现在是时候思考人机协作实际上会是什么样子以及如何实现。 ..

人机协作的未来发展有可能引发影响深远的国防政策辩论。BCI 等技术进步使人类与战场上的机器越来越紧密地联系起来,这可能会在美国每个军种部门内产生根本性的战略和运营变化,无疑将在美国国防界引发道德和组织问题。因此,随着国防部追求人机合作的前瞻性愿景,雄心勃勃的规划应该会引发类似的影响深远的国防政策辩论。

为迎接未来世界,人机团队代表领域的硬币,国防部已经投资开发允许人脑与机器直接通信的技术,包括开发可植入的神经接口。能够在人脑和数字世界之间传输数据。在未来的战场上,人类的思想很可能被引导到人工智能软件或机器人,信息从传感器和机器直接传回人脑。最终,人类和机器可以在认知上无缝协作——一起思考。

方法

分析旨在探索 BCI 技术的运营影响。它试行了一个可重复的过程,以系统地探索新兴技术在军事行动中的相关性和影响。将技术能力映射到实际应用——不仅要了解最新技术,还要了解实际使用的状态——可能会对评估新兴技术提出重大挑战。我们的流程通过将技术解析为与运营相关的能力,通过桌面演练 (TTX) 测试其运营相关性,然后探索影响、风险和风险缓解策略来应对这一挑战。具体流程如下:

1. 通过文献回顾和与主题专家的讨论,我们总结了技术并确定了开发工作的关键领域。

2. 技术开发的特定主题被用作与军事专家讨论的催化剂,以确定潜在的战区军事应用。

3. 我们汇总了有关技术开发和运营相关性的分析结果,以提供对  BCI 在军事环境中是否具有潜在价值的总体评估,如果是,如何实现。这一初步发现成为 TTX 的总体指南。

4. 基于技术和运营评估,我们推导出一套预计的 BCI 能力——未来的 BCI 工具箱。

5. BCI 工具箱用于基于涉及战术城市作战的示例场景的桌面游戏。该游戏更广泛地探索了 BCI 在剧院中的预期可行性和相关性。

6. 在整个过程中,我们从三个维度探索与 BCI 相关的漏洞、风险和风险缓解策略:技术、制度和法律/道德。

技术总结

介绍

尽管对BCI 领域的全面回顾超出了报告的范围,尽管有关该主题的文献足够广泛,足以支持手册、专门的学会和专门的期刊,但本节重点介绍了突出的工作、主题和组织,以告知评估潜在的军事应用。通过借鉴技术和流行文献,以及与主题专家的讨论,我们将主题划分为不同的工作领域,阐明 BCI 究竟需要什么以及哪些研究是活跃的。本节以对未来趋势和潜在方向的讨论结束,并总结了主要的技术挑战和风险。

虽然我们根据BCI 在文献中的普遍性采用术语 BCI,但使用各种相关术语来描述类似的能力:神经控制接口 (NCI)、心机接口 (MMI)、直接神经接口 (DNI) 和脑机接口(BMI)。

尽管关于在人脑内传输的信号的精确性质存在一些争议,但 BCI 通常涉及监控或影响这些信号。17 不同的 BCI 工具允许用户以不同程度的准确性和侵入性访问和使用这些信号。简而言之,BCI 实现了大脑和外部设备之间的双向通信,并且在这个主题上正在进行广泛的工作。在这种情况下,双向通常包括直接神经读出和反馈以及直接神经写入。

正如上述定义和替代术语所反映的那样,重点往往是人机协作,这与战争趋势产生的需求相一致。实际上,BCI 提供了一种融合人类优势和计算机优势的机制,并且正在进行的大部分工作都力求将这两种能力联系起来并产生协同优势。人机交互界面的效率——无论是通过屏幕、文本还是其他形式促进交流——是允许人类管理日益复杂的系统和信息的重要因素。 BCI 可以提高这种效率。

尽管人机协作很有用,但它只是 BCI 应用程序的一个子集。有关正在进行的研发和潜在应用的文献超出了人机协作,BCI 不仅需要将人和机器联系起来以提供价值。更一般地说,BCI 提供了一种连接人脑的方法。他们提供更多数据。然后,这种连接可以与机器、软件、另一个人或简单地与用于评估的输出系统相关联。事实上,虽然人机协作仍然是开发战争技术的基石,但 BCI 的更广泛优势不仅指向整合人类和机器,而且还指向总体上利用人类能力。

复现

虽然BCI 的实际意义最近才变得更加明显,但该领域的工作已经持续了近一个世纪。事实上,第一个人类脑电图 (EEG)(一种用于跟踪和记录脑电波模式的设备)的工作发表于 1929 年。雅克·维达尔(Jacques Vidal)于 1973 年创造了脑机接口这个术语,此后该领域的研究一直在继续。

BCI 的合作往往分为以下几类,它们为我们在后续部分中调查运营相关性和应用能力提供了一个框架:

从大脑传输数据

直接系统控制

假肢和瘫痪治疗

皮质耦合人工智能(用于训练或运行人工智能系统)

数据传输到大脑,以及脑对脑通信。

这些主题中的每一个都可以进一步细分为涉及侵入性系统和非侵入性系统的工作。侵入性系统包括在人类颅骨下方、大脑内部植入电子设备。该手术允许从业者将植入物准确放置在所需的位置,以监测控制特定神经功能的精确神经元组,但它会带来健康风险。或者,非侵入性系统位于颅骨外。虽然这降低了用户的风险,但头骨本质上充当了过滤器并抑制了电信号。外部电极接收到的信号不太清晰,并且更难以确定哪些神经元正在放电。

美国国立卫生研究院 (NIH) 的通过推进创新神经技术 (BRAIN) 倡议推动了大多数这些主题的关键努力。这项工作的广泛目标是彻底改变我们对人类大脑的理解。”BRAIN 合作伙伴包括美国国家科学基金会、DARPA、美国食品药品监督管理局 (FDA) 和情报高级研究计划署 (IARPA),以及基金会、研究所、大学和行业。 NIH 2014 年拨款 4600 万美元,2015 年拨款 8140 万美元,反映出对该主题的兴趣日益浓厚。总体而言,自 2000 年代初以来,DARPA已投资数亿美元将神经科学转化为神经技术。

关于从人类传输数据的主题,主要目标是评估认知表现。为此,美国陆军研究实验室 (ARL) 正在使用 3D 打印来制造完全适合每个用户的头盔,然后结合 EEG 传感器来监测大脑活动。空军还在寻求一种基于摄像头的综合认知监测系统,该系统内置于飞行员的头盔中,以监测认知工作量和压力。头盔可以根据飞行员独特的身体和精神状况调整显示。 ARL 赞助的另一项研究调查了基于 EEG 读数预测困倦和警觉状态的深度学习解决方案,DARPA 赞助的团队测试了闭环大脑植入物,该植入物使用算法来检测与情绪障碍相关的模式。用于监测与抑郁、焦虑或愤怒相关的表现甚至情绪峰值的 BCI 设备在中国越来越普遍,其用途包括工厂、公共交通、国有企业和军队。

与从人脑提取数据进行评估的系统相关的是直接系统控制的方法,其中用户通过大脑活动无线控制机器。在一个广为人知的例子中,DARPAAPL 和匹兹堡大学使用 BCI 植入物让四肢瘫痪的女性操作飞行模拟器。研究人员还通过对 EEG 信号的非侵入性测量来纠正机器人的错误。

其他研究项目侧重于无人机控制。在 DARPA 和美国陆军的资助下,面向人类的机器人和控制实验室的研究人员使用户能够控制一群无人机。该实验室的研究人员表示,该技术可以在五到十年内实际用于军事。应用还包括在偏远或无法进入的环境中提供医疗帮助、搜索和救援以及探索。最后,佛罗里达大学的研究人员使用商用硬件构建并演示了一种能够无线控制普通小型无人机的低成本系统。

除了军事应用之外,医疗保健部门在 BCI 直接控制方面也取得了重大进展,尤其是涉及侵入性系统。在斯坦福大学的工作使截瘫患者能够用他们的思想控制计算机鼠标和计算机软件。主要研究人员之一克里希纳·谢诺伊 (Krishna Shenoy) 建议:这一天将会到来——从现在起 5 年或 10 年后——一个自我校准、完全植入的无线系统可以在没有护理人员帮助的情况下使用,没有美容效果,并且可以全天候使用。

假肢的整合,本质上是直接系统控制工作的一个子集,在医疗保健领域有直接的应用。这项工作的大部分涉及侵入性系统,主要是因为需要以相对较高的准确度针对特定的神经元组。从概念上讲,也许最复杂的假肢是脊髓。研究人员已经使用电极重新连接猴子和大鼠的运动皮层和脊髓,恢复行走能力。凯斯西储大学使用了一种类似的程序,称为功能性电刺激,通过绕过脊髓和直接诱导肌肉刺激。作为革命性假肢计划的一部分,DARPA APL 一直在研究支持 BCI 的假肢手和手臂,这些假肢使用皮质内微刺激向用户提供反馈(直接向大脑)并唤起用户感知的感觉来自他/她自己的手。APL 将这项工作扩展到研究 BCI 用户如何解释外部人工提供的皮层内微刺激,即使提供的信息类型与大脑区域通常处理的信息类型不同。然后,他们使用这种方法为 BCI 用户提供来自模拟 Mooney Bravo飞机的导航信息。

来自人脑的数据(或信息)不仅可用于为评估工具或驱动系统提供信息,还可以为具有皮层耦合 AI 的软件提供信息。不是使用大脑信号来控制计算机或系统,而是皮质耦合的计算机系统机会主义地感知大脑状态,捕获用户的隐式或显式计算,然后通过神经接口将这些信息传达给传统的计算机系统。这然后,信息可以潜在地帮助训练人工智能系统。 BCI 的这种使用代表了人机协作水平的提高,允许人类与机器(或计算机)一起思考,或者更具体地说,将人类的思想或数据整合到机器执行的过程中。实时 BCI 交互可以否定当前对预先确定的计算机代码传输信息的要求,解决传统人机集成的关键瓶颈之一。这种组合对于正在探索方法和方法的 AI 社区成员特别感兴趣。管理和控制人工智能。 BCI 或许能够提供此工具。 Neuralink 是一家专注于将人类与人工智能相结合的新公司,其创始人埃隆·马斯克表示:一些与大脑的高带宽接口将有助于实现人类和机器智能之间的共生,并可能解决控制问题和用处问题。 . .

除了从大脑中提取数据之外,还有一些工作正在探索将信息植入或传输到大脑本身的能力。实现高效系统和假肢控制的一个重大挑战是向用户反馈,提供有关被控制系统的信息。例如,尽管实验室环境中的患者可能能够使用 BCI 控制假手,但他们不一定会在没有看到假手的情况下意识到假手的位置,除非他们可以直接看它以获得视觉反馈。

维克森林浸信会医学中心和南加州大学的研究由 DARPA 恢复主动记忆计划资助,已经显示出使用手术植入电极改善记忆的初步成功,这是一项有望治疗阿尔茨海默病、中风和头部损伤的研究。通过从患者的经历(即,看到特定图像)中强化记录的神经模式,研究人员能够改善情景记忆,这是阿尔茨海默病、中风和头部受伤患者最常见的记忆丧失类型。研究人员发现受试者的基线短期记忆提高了 35%。研究人员指出,这是科学家第一次能够识别患者自己的脑细胞代码或记忆模式,并且实质上是写入该代码可以使现有内存更好地工作,这是可能恢复内存丢失的重要第一步。 . . 虽然这项工作的重点是提高现有的记忆技能,但随着记忆技能开始失败,未来的工作可能会增强保留特定记忆的能力。无创经颅直流电可用于治疗抑郁症和中风,提高注意力和注意力,缩短训练时间,并可能改善体能训练(重点关注运动皮层)。

DARPA 神经工程系统设计 (NESD) 计划正在开发侵入性系统,该系统可以与大脑给定区域中多达一百万个神经元中的任何一个进行清晰和单独的通信,这包括向大脑传输和读取的能力带有一些神经元的大脑。虽然当前的侵入性设备可能包含大约 100 个通道,但该项目力求读取 106 个神经元,写入 105 个神经元,并与 103 个全双工神经元交互,其规模远大于使用现有的神经技术。 DARPA 的另一个项目是下一代非手术神经技术 (N3) 项目,它涉及一种能够同时读取和写入大脑多个点的非侵入性系统。

旨在读取大脑信号并在大脑中发送或植入信息的研究的自然延伸是脑对脑通信。在 ARL 的资助下,华盛顿大学的研究人员对一种非侵入性系统进行了试点研究,该系统使用 EEG 读取基本的大脑信号,通过互联网传输它们,然后使用经颅磁刺激将运动反应传递给第二个用户。信号代表了简单视频游戏中非常基本的动作,例如向左或向右移动。尽管如此,尤其是考虑到这些信号是通过互联网传输的,即使是通过互联网发送基本思想的潜力本身也会带来许多与安全和道德有关的机会和许多风险。作者将这项工作扩展到五组,每组三个人。两个人发送信息,第三个人接收信息,三个人一起玩俄罗斯方块式游戏。这项工作是在早期的大鼠之间以及从人到大鼠的信号传输实验之后进行的。

发展方向与技术挑战

发展方向

一般来说,大多数 BCI 工作的方向都与传输数据的数量和质量有关。从人脑中提取和传输数据的保真度可能会提高。信号带宽可能会提高。例如,DARPA NESD 项目已投资于用于感官恢复的植入式神经接口的研究,该接口可能一次使用多达 100 万个神经元。截至 2019 7 月,由布朗大学领导的赠款接受者之一提出了 0.25-square-毫米植入物,称为神经粒,允许以高达每秒 10 兆比特的上行链路速率与外部设备进行无线双向通信。截至 2020 1 月,另一家受赠方 Paradromics 宣布了一种新的高数据速率植入式 BCI,它可以以比现有方法低 60 倍的功耗处理和传输神经数据,从而能够以较低的过热风险传输更多数据脑。

尽管目前尚无该技术的概念验证,但从人脑传输数据的一个潜在前沿可能是长距离对峙无线评估。这些可能允许指挥官从远距离评估他们士兵的状态甚至敌人的状态。类似地,BCI 可能会在汇总一个群体的评估中找到用途。例如,BCI 可用于监控小队的认知工作量。对于直接的系统控制,需要做更多的工作来转移复杂的操作或策略以抵抗干扰。

关于假肢,下一步是建立新的神经连接。目前,关于假肢的 BCI 工作涉及将现有神经元重新连接到物理系统。提供控制从未存在的假肢(和相关神经元)的能力更具挑战性。此外,还需要做更多的工作来直接向大脑提供本体感受反馈,以改善假肢的双向 BCI 控制。对于向大脑传输的数据,最终目标是为大脑提供直接、高保真的信息(例如,孤立的记忆植入物)。与远距离对峙评估一样,这种能力尚不可行,但仍然是 BCI 领域的目标。

BCI 的一个特别有趣的前景是它与物联网 (IoT) 的集成,物联网通过互联网连接系统。国防部认为物联网可以通过允许人们实时监控物资和武器系统的状态来提高战备状态,因此它正变得无处不在。物联网具有战术应用,包括让作战人员访问传感器和数据,而 BCI 可以增强这种能力。

有人认为,最终这项技术的发展方向将跟随市场。随着对企业家精神的日益关注,研究人员和院士可能会衍生出新技术,商业实体将根据市场需求推动发展。可以肯定的是,KernelNeuralinkParadromics Facebook 等公司都在积极追求 BCI 功能。商业行业主导这一领域的情况可能有两种模式。当然,行业可以响应拉动技术的需求,但行业也可以根据预期的盈利能力推动技术。在市场推动技术之前制定相关政策可能是有利的。

技术挑战和风险

尽管 BCI 可能会发现令人兴奋和充满活力的未来,但当然也存在技术挑战和风险。 BCI 开发中最重大的技术挑战可能是信号清晰度和针对侵入性系统提供的特定神经元的能力之间的权衡,以及非侵入性系统的易用性。DA R PA N3 计划目前正在寻求解决一些通过开发一种能够同时读取和写入大脑多个点的便携式非侵入性系统来应对这些挑战。

提供更高保真信号的侵入式系统具有与任何手术相关的风险,包括出血、感染或脑损伤。电极还可以诱发感染,并且会随着时间的推移而降解。疤痕和疲惫(当神经基质停止反应时)会降低信号强度。生物相容性也是一个重要的限制。此外,所有当前的植入物都会腐蚀,因此会限制它们的使用时间。大多数植入式脑机接口的传感器目前只能使用大约两到五年,尽管一些灵长类动物的工作涉及传感器接收信号长达七到八年。在保持信号质量的同时降低传感器的刚性、尺寸和劣化趋势仍然是一项持续的挑战。开发具有额外通道的传感器以提高准确性并最大限度地减少可能导致组织损伤的传感器功率使用是额外的挑战。在大脑上精确放置传感器也具有挑战性。一般来说,BCI 所需的硬件(放大器、电缆、传感器等)仍然太大,无法在实验室外实际使用。

对于侵入性和非侵入性系统,然后分析从神经元收集的数据,准确解码是 BCI 进步的另一个挑战。这种解码通常涉及某种形式的用于绩效评估的机器学习,如果个人、任务或时间框架发生变化,这种评估就会崩溃。此外,解码算法不稳定,需要定期重新校准,部分原因是神经元相对于电极的位置发生变化,并且放电模式自然会发生变化。可以肯定的是,机器学习是一个活跃的研究领域,包括用于概括结果的方法,这样在一组数据上训练的算法可以在一组新的、略有不同的输入数据上以可接受的精度使用。

尽管必须解决上述技术风险,但目前正在使用 BCI 探索的应用程序和基础功能表明,BCI 可能具有可行的战争用途。因此,后续部分将考虑在军事环境中使用 BCI 的操作影响。

操作注意事项

介绍

军事理论家和实践者长期以来一直称赞人类思想是军事成功的关键决定因素。大脑和外部设备之间的直接联系能否提高作战人员的表现?在上一节对新兴 BCI 技术的概述的基础上,下一节开始探讨 BCI 技术如何在军事环境中应用。两个镜头构成了讨论。第一个考虑未来作战人员经验的相关特征,以推断 BCI 的潜在应用。第二部分来自美国军事研究组织的开源材料,并与主题专家进行讨论,以确定如何在当今的作战环境中应用 BCI 的现有概念。该分析为引入 BCI 工具箱提供了依据,该工具箱是兰德公司 BCI TTX 的概念基石。

BCI和未来战士

英国学者劳伦斯·弗里德曼爵士(Sir Lawrence Freedman)在他关于未来战争历史的著作中指出,未来战争不再有一个主导模式,而是一个模糊的概念和一系列推测的可能性。”64 他的著作确实确定了一个关于未来战争的文献中最近很少涉及战略主题,包括混合战争、网络战争、机器人和无人机的使用以及特大城市的出现和气候变化作为未来战争的地点和催化剂的日益流行。 65 2019 兰德展望进一步预测未来战争的几个广泛战略趋势:地区霸权竞争加剧、难以保卫孤立的国家和领土、美国军事优势在质量和数量上的下降、战争与和平之间的界限模糊,以及对恐怖主义的持续战争。 66 此外,对国家间战略竞争的日益关注以及与近邻对手发生冲突的可能性也增加了这种可能性未来的对手可能会比以往拥有更多的资源和先进的技术能力。然而,正如 2019 年皇家联合军种研究所关于未来作战环境的报告所得出的结论,反西方战略是动态的和不断发展的,并且因背景、手段、方式和基础而异

在作战层面,人类作战人员的战争特征和战斗经验可能在很大程度上受到军事技术创新快速进步的推动。随着美国和潜在对手都在开发和部署新的战场技术,人与机器之间的协作关系可能会发展并对未来作战人员的认知工作量提出新的要求。关于 BCI 的潜在应用,未来的作战人员可能会对以下方面提出更高的要求:

消化和综合来自广泛的人类和机器网络的大量数据

由于人工智能、增强的连接性和自主武器的进步而更快地做出决策监督更多数量和类型的机器人,包括群体。

关于认知和未来战斗的讨论中反复出现的一个主题是,决策可能会因大量信息的综合而变得复杂。例如,在地面战斗中,信息源可能包括诸如声学传感器网络之类的工具,它可以提供远处枪声的位置,或者无人机跟踪器来检测蜂拥而至的机器人。在物联网定义的未来战场中,智能设备、士兵穿戴传感器和无人驾驶飞机可能会向服务人员提供可操作的数据。广泛的数据和新的信息来源可能会提高未来的态势感知能力,但也可能使运营决策者处理的考虑复杂化。增强的连接性将扩大人与机器之间或人与机器之间信息传输的来源和速度。此类信息的范围可以从 F-35 和第四代战机在行动期间的网络连接到陆基物资和武器系统的实时战备状态更新。

不出所料,各军种已经在寻求促进作战人员和决策者之间快速和广泛的流动数据的方法,以改善互连军事系统的平稳运行。73 BCI 系统可以作为支持这一努力的潜在未来工具,允许人类分析师和操作员监控和更有效地利用大量信息。

为了解决信息过载的可能性,未来的服务成员可能会更广泛地使用人工智能。在未来的战场上,人工智能工具可以帮助人类操作员评估环境、整理数据,并最终让操作员消化更多的信息。作为 2017 年机器人和自主系统战略的核心能力目标,美国陆军已经寻求利用人工智能来减轻未来作战人员的认知负担

随着人工智能和快速连接越来越多地融入军事行动,战争的步伐将继续加快。因此,需要做出决策的速度也将加快。在未来的几十年里,美国和接近同行的竞争对手可能会寻找新的方法来加快决策周期。

最后,未来的人类作战人员可能需要监督更多的自主和半自主系统并与之交互。无人机群可能会在复杂的城市环境中的战术和操作层面被纳入。未来的地面行动将把机器人技术纳入供应和物流链。服役人员已经可以向战区上空飞行的无人飞机寻求 ISR 和近距离空中支援。机器的其他战斗应用可能包括,例如,第一个进入建筑物并着火的机器人,这是目前城市战争中最致命的角色之一。

未来战斗中的潜在 BCI 应用

在军事环境的这些技术和操作趋势的背景下,本节根据文献和主题专家的反馈总结了潜在的相关应用。一般来说,BCI 理论上可以用于帮助未来的作战人员在更短的时间内做出更明智的决策,或者比目前的同行更有效地与更多的机器人系统接触。

实验室研究表明,BCI 可能能够提高人类决策的速度和准确性。在未来的 BCI 团队中,人工智能理论上可以将初始数据分析从飞机或无人机直接传输到操作员大脑的相关中心,以进一步减少认知负荷。因此,在战斗中,BCI 可以通过呈现信息和绕过物理感官的新方式来加速操作员的观察、定向、决策、行动 (OODA) 循环。因此,DARPA将军事人员以思维速度促进多任务处理与智能决策辅助接口的潜在能力作为其投资非侵入性或微创 BCI 技术的两个理由。

BCI 还可用于更有效地与人工智能互动,以帮助在压缩的时间范围内维持人类对运营决策的监督。一些学者假设,启用人工智能的战场可能会导致战争的阶段性转变,其中作战节奏超过人类决策的速度。一些中国学者将此称为战场奇点。一些美国学者将这个概念称为超级战争。

有效地参与战争决策并与机器保持同步。在这个世界上,采用 BCI 并将人与机器有效地结合起来不仅是一种战术优势,而且是战争中的核心战略优势。 BCI 系统可以促进半人马作战,利用自动化的精确性和可靠性,而不牺牲人类智能的稳健性和灵活性。在战场上,一个关键问题是 BCI 是否允许人类在未来人工智能驱动的行动中做出有意义的决定节奏。

此外,BCI 可以为寻求在战斗中管理未来机器人机器或机器组的人类操作员带来潜在优势。正如前 DARPA 项目经理 Al Emondi 所建议的那样,随着我们接近未来,越来越多的自主系统将在军事行动中发挥更大的作用,神经接口技术可以帮助作战人员与这些系统建立更直观的交互。作为一个实际问题,实现对车辆、机器人或无人机群的免提控制的能力,尽管 BCI 可以允许操作员使用双手执行其他任务,例如携带传统武器。与手动操作相比,BCI 还可能允许操作员对蜂群进行更多操作。 2009 年北大西洋公约组织的一项研究得出的结论是,让一个人类操作员控制多辆车辆的目标充其量是非常雄心勃勃的,而在最坏的情况下,不可能实现。目前关于脑群接口的工作表明,脑机技术可能能够改善这一挑战。

BCI作战应用的现有概念

即使在今天,如果 BCI 技术可用且更容易部署,也可以产生特定的运营效益,因为它们允许直接访问人脑。一些国防部研究计划公开确定了可能与现有作战环境相关的 BCI 的潜在军事作战应用。以下部分从这些主题以及主题专家的见解中汲取灵感,讨论 BCI 在战斗中的其他潜在应用。

BCI 技术可能被证明对当今军事人员有用的一个领域是人类操作员之间的合成心灵感应。 2009 年,DARPA “Silent Talk”计划向研究机构提供了资助,以通过分析神经信号,在不使用发声的情况下允许用户在战场上进行交流,该应用程序可以极大地促进隐蔽交流。外部分析强调了使用 BCI 技术在部队内部和部队之间发展共享意识、提高对战斗挑战的集体意识以及为战斗人员提供对多个操作员的观点和内部审议的洞察力的潜在用途。

直接访问人脑也可以帮助指挥官提高对其部队认知和心理状态的理解。早在 2008 年,空军就研究了使用 EEG 和眼球运动来评估操作员的实际认知状态的战场指挥控制系统,以期在认知瓶颈发生之前避免认知瓶颈并最终预测未来的任务提前状态和操作员功能状态。在其愿景声明中,ARL 的认知和神经工效学协作技术联盟 (CaN CTA) 提出了发展持续监控操作员神经认知行为的能力的理由,包括人类注意力的深度、分布和转移、信息评估、情绪背景以及生理状态(疲劳、压力、觉醒)对认知和运动表现的影响。这种类型的功能可以合理地识别和促进极度疲劳的车队司机的操作,或者可能对于在复杂环境中操作的炮手或油轮操作,他们的错误可能被证明是致命的。在更复杂的层面上,一项可以洞察士兵情绪状态的技术可能会提供有关士兵是否以及何时可能在心理上崩溃、士兵何时可能有精神病倾向、或者士兵何时处于精神状态的危险信号。射击错过。一项关于使用功能性磁共振成像识别虚假信息的研究表明,检测对象是否隐瞒信息的能力可能对反恐和反叛乱任务特别感兴趣。

国防部还探索了应用 BCI 技术来提高战斗期间或准备战斗中的认知能力。通过电或化学刺激增强服役人员的认知能力提供的潜在军事应用可能包括改善战斗任务的记忆或战斗机飞行员存储大量信息。一个多世纪以来,美国军方一直将咖啡因用作认知兴奋剂。最近,来自空军研究实验室的研究人员强调了与高级多任务处理环境相关的认知挑战,作为军事背景下经颅直流电刺激 (tDCS) 应用研究的推动力。国防部还投资于通过使用 BCI 来加速军事训练。正如 DARPA 的有针对性的神经可塑性培训计划描述所观察到的那样,服务人员通常需要专业技能,这些技能需要感知敏锐度、快速准确的判断以及复杂行动的有效规划和执行。现有的这些培训可能很耗时,并且需要很高的能力。因此,国防部认为追求技术的效用可以减少获得这些专业技能所需的时间、投资和先天能力。

除了认知增强之外,BCI 还可用于减轻疼痛或调节恐惧等其他情绪。正如一位具有军事医学经验的分析师所观察到的那样,可以物理操纵中枢神经系统并破坏疼痛的 BCI 功能可以提供作为电子麻醉剂的实际应用 DARPA 的电子处方 (ElectRx) 计划旨在通过刺激周围神经系统开发针对疼痛、全身炎症、创伤后压力、严重焦虑和其他挑战的非药物治疗,以支持军事战备。指挥官们长期以来一直在努力解决如何最好地管理战场上的恐惧,因为作战人员在害怕死亡时会做出个人或集体决定是战斗还是不战斗。应用 BCI 来改善管理似乎很有用,尽管也有可以说是积极的产品战斗中的强烈情绪,包括提高身体能力的肾上腺素增加。

未来,改进人类传感器的 BCI(可以在不同光谱中看到的眼睛或可以听到通常人类范围之外的声音的耳朵)可能会提高步兵作战中的态势感知能力。正如前 DARPA 项目经理和前陆军步兵军官 Geoffrey Ling 所说:如果我给你第三只眼睛,并且这只眼睛可以在紫外线下看到,那将融入你所做的一切。 . . .如果你能在晚上看到,你就比在晚上看不到的人要好。

通过国家安全游戏测试 BCI 能力

BCI 能否支持国家安全和未来战争?如果是这样,怎么做?当应用于预期的未来战争时,BCI 的技术总结表明,事实上,可能会带来操作上的好处。为了进一步测试这一点,兰德团队开展了一场 TTX(一种国家安全游戏),其中心是一个预测未来 BCI 功能的工具箱。该游戏汇集了具有技术和运营经验的专家,并要求他们就他们将采用何种 BCI 技术以及为什么要跨战术小插曲做出选择。该游戏强化了一些关于特定 BCI 工具的吸引力的初步假设,并阐明了在 BCI 的价值存在争议的运营环境中的潜在用例。重要的是,该游戏还提供了对潜在漏洞和风险的洞察,详见下一节。

预测的 BCI 工具箱

根据技术总结和对未来运营需求的考虑,我们预测了一个包含六套未来 BCI 功能的工具箱。前三种能力通常与人之间以及人与机器之间的连接有关。后三个与人的表现和培训有关。这些能力是 2018 7 BCI TTX 的核心——实际上,它们是我们关于哪些 BCI 技术将与战术军事单位最相关的假设。它们列出如下:

人机决策涉及将数据从传感器输入传输到人脑,然后从大脑传输到机器。它可以帮助用户汇总和传输信息和评估。例如,计算机可能会以易于理解的形式对信息进行分类和显示,以便快速准确地做出响应。或者,通过皮层耦合人工智能,可以将数据从人脑提供给计算机。这种工具允许作战人员更快地消化更多信息,例如用于战区评估或风险和威胁评估。战士最终可以增加整体反应时间,从而破坏 OODA 循环。

人机直接系统控制包括允许作战人员用他们的思想无线控制系统,以及监督半自主和人工智能系统,包括机器人、无人机、无人机群或喷气式飞机。例如,它可能只需通过思考就可以立即关闭系统或发射武器。这反过来又为作战人员提供了增强的态势感知能力,并再次帮助瓦解 OODA 循环。

人与人之间的通信和管理需要在作战人员和指挥官之间无线传输命令或基本思想,从而减轻通信系统的负担。它可以促进战场上计划或战术的即时和无声沟通,或改善与总部的沟通,以提高指挥官对战区内状况的认识。

监控绩效将使人们能够了解群体或个人的情绪、认知和身体状态。它可以允许监测神经和认知状态,从而检测一个人何时疲劳、注意力集中、认知工作量高或低或压力过大。它还可能有助于指挥官更好地了解汇总班或排的认知状态和疲劳。

认知和身体表现的增强包括改善作战人员在战场上的认知和身体状态。在认知上,它可以增强注意力和警觉性,从而快速和改进态势感知和决策。作战人员还将获得增强的情绪状态,例如,可以消除恐惧并减轻压力。根据 DARPA 的目标神经可塑性训练(TNT) 计划,它还可以增强认知技能训练。

关于身体表现,它可能包括调节或增强战士的心理状态。它可以通过刺激周围神经系统和可能的特定皮质(即视觉或听觉)来增强感觉能力。它还可以通过药物分配来减轻疼痛。最后,该工具还可以通过更有效地与机械外骨骼集成来提高强度,机械外骨骼是假肢工作的自然延伸。

训练 BCI 工具可以改善操作员的学习和记忆处理,使作战人员能够保留更多信息。它还可以实现加速训练,包括用于战区快速训练的可部署训练设备。它可以允许自适应(和更有效)个性化的特定任务培训。 BCI 可以在培训期间提供更有效的反馈,并且——有朝一日——可以使植入的知识集用于即时培训

1列出了 BCI 工具箱的功能,这些功能可能在相对较近的时间范围内可用,以及长期预测。这些功能根据上面讨论的工具进行分组。一般来说,长期能力反映了传输数据的复杂性和带宽的改进。关于直接系统控制,除了转移更复杂的系统操作之外,长期能力也可能降低 BCI 系统对用户分心的敏感性。与监控绩效相关的长期能力将使组织能够随着时间的推移归档认知绩效和档案。

1 国家安全游戏的BCI 工具箱

注意:此框架用于支持游戏玩法,但不反映技术成熟度评估。

测试 BCI 功能的运营相关性

为了对七个 BCI 工具箱区域在战术军事行动中的效用进行初步测试,我们进行了为期一天的游戏,我们召集专家来决定他们将在两次使用 BCI 工具箱技术中的哪些(如果有的话)城市地面作战任务。这一事件使我们能够更好地理解 (1) 玩家是否认为任何 BCI 技术在复杂的环境中是有用的,(2) 不同技术对不同任务的感知相对优势,以及 (3) 玩家为什么这样做或没有这样做的理由选择使用不同的技术,帮助解开工具的优点和局限性。

我们的 BCI TTX 召集了一小群来自不同军事和技术背景的参与者,以推动对话并获得广泛的见解。主要目的是探索 BCI 能力在军事环境中的相关性,并讨论如何使用这些能力的细微差别。在技术方面,参与者包括在神经科学、军事技术和人机合作方面具有专业知识的研究人员和管理人员。第二组球员来自现任和前任军官以及军事事务专家,其中许多人具有城市作战经验。该小组被要求在小插曲中代表整个美国军队。两名研究破坏性技术的兰德分析师在比赛的最后阶段扮演了对手的角色。

要求玩家在两种战术城市行动的背景下和六种作战人员功能(任务指挥、情报、火力、移动和机动、部队保护和维持。这个过程使我们能够比较玩家对不同技术在两个不同任务中不同功能的效用的评估。

城市步兵作战是一个最具挑战性的用例,目标用户传统上对技术进步的效用持怀疑态度。作为前负责国际安全事务和海军陆战队的助理国防部长,Bing West 曾直言不讳地表示:城市战仍将是一场激战,基本成分仍是大剂量的烈性炸药。没有任何技术可以替代它。我们从城市作战条令中提取了两个任务小插曲,让玩家可以深入了解常见任务:清理建筑物和应对伏击。两个小插曲都包括复杂的子任务,可以解决作战人员的职能范围。

游戏设计和执行的其他细节包含在附录中。

从游戏中对 BCI 使用的见解

该游戏提供了几种类型的见解,以帮助我们了解 BCI 在城市运营中的效用。首先,我们收集了有关参与者选择利用哪些 BCI 功能来处理哪些功能领域的数据。我们使用这些信息来了解哪些能力被认为对支持复杂的地面行动更有用。其次,我们收集了参与者关于为什么他们认为特定技术有前途或有风险的讨论数据。在本节中,我们将讨论玩家选择使用哪些技术,以及他们认为的优势。这些发现通常与我们最初的假设一致,即 BCI 即使在复杂的环境中也可以使用,但表明玩家并不认为这六种功能同样有用。除了游戏支持的 BCI 潜在承诺之外,我们还注意到使用 BCI 引入的许多重要限制和风险。这些发现将在下一节中讨论。

我们从游戏中初步了解到,BCI 功能实际上可以在城市战场上发挥作用,这支持了团队最初的假设。所有 BCI 工具都被玩家多次使用,所有作战职能中的大多数工具都至少使用过一次。当在是否使用 BCI 技术之间做出选择时,玩家通常决定使用 BCI 技术来应对战术小插曲的挑战。更具体地说,该游戏提供了有关选择 BCI 工具以支持不同作战功能的相对频率的证据,这表明了不同技术篮子的感知相对效用。总体而言,人机决策、直接系统控制和增强的物理性能明显比其他工具更受欢迎。也许不足为奇的是,这些工具最常用于支持任务指挥、情报、火力和部队保护任务。很少使用增强的认知表现和训练,但这可能是由于问题的战术性质,这可能会使像训练这样的长期问题变得不那么紧迫。所有这些结果都符合我们最初的预测,但游戏玩家的独立支持为 BCI 用于特定操作任务的实用性提供了额外的证据。

该游戏还强调需要进一步分析与 BCI 相关的军事应用的未来技术能力。与会者指出,每个 BCI 工具的实用性很大程度上取决于其在战斗中的保真度和可靠性。允许完全共享态势感知的人与人之间的通信工具将比更基本的通信更有用,后者可以通过传统的短波无线电轻松传输。监督无人机群运行的 BCI 设备只有在不利条件下保持控制的可靠性时才有用。此外,将对手的自动致命系统纳入游戏引发了有关 BCI 未来克服与人类决策相关的时间限制的能力的技术问题。一位玩家评论说,BCI 工具箱中提供的一些功能感觉不够具体,无法做出操作决定,这可能促成了一些玩家的决策。下一节将进一步探讨在游戏过程中发现的一些关键漏洞和风险,在 BCI 能够有效地应用于战斗环境之前,必须进一步考虑这些漏洞和风险。

小插曲1:清理建筑物

第一个小插曲是清理建筑物,直接取自海军陆战队作战出版物《城市地形军事行动》(MOUT)。作为对小插曲的回应,玩家将定位平民和杀死敌人列为两个关键的子任务。通信、通过多个房间控制部队以及确保态势感知是衍生的子任务。总体而言,参与者将关键问题确定为信息收集和人力管理之一,因此更多地投资于有助于沟通和决策的 BCI 解决方案。

从确定的子任务中,参与者强调需要在视线、能见度和听力有限的条件下进行清晰的沟通并做出迅速准确的决定。因此,参与者将他们的讨论集中在可以协助指挥和控制、通信和情报的 BCI 工具上。正如一位玩家所建议的那样,BCI 可能会提供信息的整体性,将声音和图像融合在一起,同时还提供工具来帮助理解原本令人迷惑的情况。

决策速度和增强的共同意识被反复提及为 BCI 工具的关键品质,这对于改善当前的通信、指挥和控制以及情报非常重要。正如一位玩家所观察到的,清理建筑物的单位领导需要知道谁真的很害怕或死了,并且需要在不花时间交谈的情况下知道这一点。

即使对于移动和机动等功能,玩家的讨论也集中在需要即时传达其他服务成员的位置和建筑物不同区域的状态,尽管对于 BCI 对这项任务的附加价值超出了使用传统收音机。

玩家还选择了能够为指挥官提供更精确的信息以作为决策依据的工具。如果 BCI 可以提高指挥官快速从前线士兵那里收集信息、对信息进行分类以及就目标和人员管理做出决策的能力,那么它可能对完成任务很有用。

还提到了对机器人技术和物理增强的控制,但讨论得少得多,而且它们似乎对玩家对小插曲挑战的概念不太重要。例如,许多操作员强调,在这种情况下,蓝色射手仍将是一个手持步枪的人,因为需要额外的判断力和责任感。缺乏对控制无人机群和战场机器人等新兴技术的重视,部分原因可能是玩家被要求仅考虑当前水平的非 BCI 技术。

小插曲 2:伏击和伤亡疏散

第二个小插曲改编了 MOUT 的伏击描述,包括在费卢杰战役的第一手资料中描述的伤亡疏散。这个小插曲还明确纳入了预计在 2040 年时间框架内可供美国和近乎同等对手使用的未来非 BCI 技术,包括自主致命人工智能;空中和水基集群无人驾驶车辆;先进的电子战(EW);综合情报、监视和侦察;对情况的意识;和火力支援。

在这个小插曲中,重点从沟通转移到对多个平台和医疗支持的控制。对未来可能的军事技术的额外考虑突出了潜在的人机交互的新领域。虽然玩家确实将类似的 BCI 技术确定为有助于指挥、控制和情报,但就像在第一个小插曲中一样,这些作战功能在讨论中远没有那么突出。相反,玩家更加重视需要协调的多个平台,以提供态势感知、火力支援和医疗后送能力。玩家还注意到,小插图中更开放的视线使空中支援和地面机器人更有用,使直接控制成为更具吸引力的选择。

活跃伤员的存在将 BCI 的应用转移到提供和监控医疗服务的中心焦点。在处理紧急伤亡时时间至关重要这一第一手观察结果的基础上,参与者考虑了 BCI 可以改善响应时间的方法。一位参与者表示,通过 BCI 转移先进的医疗专业知识可以将任何战斗医生转变为外科医生,从而可能减少运送到重症监护的时间。玩家特别注意使用人机决策来支持资源的正确分配——例如,确定服务成员应该花多少时间提供医疗服务,或将无人系统分配给不同的任务。

其他用例

玩家还注意到 BCI 将在小插曲范围之外的其他几个领域有所帮助。例如,玩家讨论了向机械师提供 BCI 的效用,然后他们可以在维修时利用基于机器学习的诊断或更高级技术人员的经验。玩家认为这将启用更强大的支持功能,虽然没有直接在小插图中描述,但将是在更长的操作中维持部队的关键。同样,玩家提到,如果有盟友或合作伙伴与小插曲部队一起行动,BCI 可能有助于克服语言障碍以实现顺畅的沟通。小插曲的持续时间短也最大限度地减少了认知和身体疲劳在球员决策中的作用。玩家注意到 BCI 的潜在攻击性应用未包含在工具箱中,但可能很有用。玩家还注意到,BCI 在战斗运营管理中的机会可能很广泛,但与游戏所关注的战术应用有很大不同。

需要注意的是,虽然玩家认为 BCI 在城市环境中会很有用,但他们很快注意到它不是灵丹妙药。除了 BCI 的潜力之外,该练习还强调了使用 BCI 可能产生的漏洞、挑战和风险。下一节将详细介绍这些内容。

游戏发现总结

虽然不应夸大单个游戏的见解,但我们的 BCI TTX 通过识别和考虑未来BCI 能力可能有助于作战行动的切实方式,促成了关于 BCI 的紧急讨论。参与者选择了 BCI 工具,而不是传统的军事方法来处理各种作战人员职能的任务。在研究中确定的七种 BCI 功能中,参与者发现两个小插曲中三个的用途最多。首先,参与者优先考虑 BCI 对人机决策的支持,预计在混乱的战斗中整合来自多个来源的信息或在战斗中加速决策的好处。其次,通过 BCI 的直接系统控制可以让战斗人员免提控制半自主系统和无人机群。第三,增强的身体机能将提供更好的听觉和视觉能力,或者更流畅地控制外骨骼。与会者指出,一旦人工智能和机器人的军事应用技术进一步发展,提高 BCI 工具的保真度和可靠性,并且一旦对手能够使用这些功能,该功能的实用性可能会变得特别明显。对这三种能力的进一步分析可以进一步细化它们的用途和相关风险。

我们的参与者指出,未来服务成员之间的直接脑对脑交流虽然需要比 2040 年时间框架内可用的更先进的技术,但在允许团队在清理建筑物时协调行动方面可能是革命性的。讨论还表明,这些技术可能会增加被对手利用的风险,并对当前的军事组织结构产生最大的影响,这取决于是否可以关闭并有选择地使用这些能力。游戏中确定的许多挑战突出了未来可能通过使用 BCI 放大网络安全风险。我们的红色团队强调了与黑客攻击、拒绝服务和电子战相关的潜在漏洞。

潜在风险

新兴军事创新的分析师经常指出,围绕能力-脆弱性悖论需要谨慎,新的优势可能会带来新的脆弱性。任何新技术的引入都可能带来新的挑战、风险和漏洞。因此,除了考虑未来 BCI 技术在战斗中的操作效用之外,该项目还试图考虑 BCI 的独特属性如何为国防部提出新的考虑,并确定核心领域以供进一步检查。其中一些考虑来自现有文献;大多数来自为 BCI TTX 准备期间和期间举行的讨论,包括来自致力于识别 BCI 相关漏洞的红队的见解。虽然游戏证实了 BCI 技术在战场上的潜在用途,但它也突出了潜在的风险。在政策方面,价值主张当然表明继续投资和发展,但风险突出了政策制定者应该积极主动的关键领域。本节考虑了与 BCI 技术的战斗应用相关的潜在操作漏洞、制度漏洞以及道德和法律风险。

操作漏洞

红队对游戏玩家决策的分析帮助确定了 BCI 技术可能为未来战士创造新漏洞的方式。为了扩大分析范围,游戏促进者试图区分与未来 BCI 能力特别相关的新漏洞和与未来对一般技术的更大依赖相关的漏洞。与会者普遍认为,在每个新的漏洞领域内,漏洞的程度将取决于对 BCI 技术的依赖和技术本身的具体特征。

新的潜在故障点

一个主要的漏洞领域是,对 BCI 使用的依赖可能会为对手提供拒绝访问该技术的新方法,从而可能会降低一个单位的效率。 2014 年对合成心电感应的研究得出结论,尽管五角大楼投入数百万美元的研究资金用于探索,但通过互联网进行的脑对脑交流可能永远不是战场的最佳解决方案。这可能部分是由于拒绝服务的可能性。因此,随着电子战攻击的开始,大脑之间或大脑与机器之间的网络安全——以及网络对电磁脉冲的脆弱性——将变得至关重要。事实上,随着对战场上安全网络通信的兴趣增加,这个问题出现在 BCI 领域之外。

对于任何新技术(包括物联网驱动的未来战场)来说,过度依赖新的传输媒介都可能存在问题,而维护通信渠道可能是当务之急。但是,由于 BCI 技术依赖于检测非常微弱的电信号,因此它可能存在特定的漏洞。在战场情况下,这些微弱的信号可能会被干扰。正如一名红队成员所指出的那样,即使在最低的战术级别,俄罗斯也拥有强大的电子战能力。缓解选项可能包括制造法拉第笼的头盔或面罩,保护用户免受干扰尝试。然而,使用此类设备可能会导致重量增加和能见度降低,这可能会使这成为一个有问题的选择。

对手获取新信息

除了信号被干扰的风险之外,还有对手拦截和使用信号的风险。提供对操作员情绪或认知状态的访问的技术可能成为对手情报收集的宝库。据报道,俄罗斯将北约士兵的智能手机作为目标,以获取有关作战和部队实力的信息,而据报道,中国政府入侵了军事承包商的计算机,以提取有关未来潜艇战的高度敏感数据。允许直接访问服役人员大脑的 BCI 技术可以合理地为接近同行的竞争对手提供有关美国部队配置、组织摩擦和个体服役人员自身脆弱性的宝贵信息。操作员大脑的脆弱程度可能取决于所使用的 BCI 技术的保真度、操作员可以访问的敏感信息的数量,以及旨在阻止对手黑客攻击的物理和行为对策的稳健性。

受到伤害或影响的新领域

红队参与者指出,由于 BCI 技术可能直接连接到操作员的大脑,它们可能会带来新的潜在开发领域。对于该技术的侵入性变体,物理漏洞可能最为严重。非常规袭击已经被怀疑对中国和古巴的美国政府雇员造成创伤性脑损伤。如果对手目前正在尝试使用超声波频率、微波或其他方法在远处破坏人脑,则植入物可以直接进入大脑进行破坏。正如可以破解起搏器或胰岛素泵一样,可以想象——尽管在遥远的未来——有人可以破解 BCI 并向大脑发送认知命令甚至思想。

俄罗斯精准宣传的报道、试图通过威胁使乌克兰士兵士气低落的短信以及领导层开小差的虚假报道,提供了一种关于技术如何增强情绪操纵策略的见解。从理论上讲,攻击 BCI 功能可以为对手提供直接进入操作员大脑情绪和认知中心的途径,从而造成混乱或情绪困扰。在极端情况下,攻击者侵入影响人类操作员运动皮层的 BCI 设备理论上可能会发出错误的指示或引发意外的行动,例如友军火力,尽管这种影响在短期内可能在技术上难以实现。即使是广泛降低粗大运动技能的攻击也可能在战斗中变得虚弱。

制度漏洞

信任

与战术应用相关的 BCI 研究很大程度上是由技术进步的推动推动的,而不是军事领域对 BCI 能力要求的拉动。一些游戏参与者表示,服役人员可能对 BCI 技术的实用性持怀疑态度。虽然这个信任问题不是 BCI 技术独有的,但它应该是未来政策的重点。那些拥有直接步兵和近战经验的人可能最担心该技术的潜在风险和缺点,因为需要在技术与杀伤力之间取得平衡。

BCI 的接受也可能因生物伦理学界称为恶心因素的普遍现象而复杂化,在这种现象中,生物技术的新进展会引发负面的情绪反应。 125 对于侵入性 BCI 而言,缺乏信任可能更为严重,这需要对人体进行改变并带来健康风险,例如感染。信任也可能受到 BCI 技术访问的信息范围的影响。服役人员可能不想向美国政府或其机器提供他们大脑内部运作的访问权限。

此外,BCI 允许的潜在决策速度以及将任务委派给 AI 可能会引起作战人员的特别担忧。126 即使在没有 BCI 的情况下,这种担忧也可能存在于由技术进步驱动的环境中。其中一些担忧也可能被采用 BCI 的民用技术的出现所抵消,或者代际转变产生了一种更容易接受 BCI 技术和生物技术干预的力量。 127 在人类增强的其他领域,包括研究药物、莫达非尼、或 tDCS,民用技术和应用已经超过了国防部。如果这种趋势在 BCI 中继续下去,那么军事采用可能会落后于民用采用,这可能会增强公众对该技术的信任。

相反,对 BCI 技术的过度信任可能会加剧潜在的作战漏洞:随着他们变得依赖 BCI 技术,作战人员有一天可能无法在没有 BCI 技术的情况下作战。与会者强调了冗余的必要性。示例可能包括维护安全无线电以补充计算机介导的心灵感应,确保军事单位成员继续精通传统导航技术,并确保与战场上的机器通信的替代方式。

单位凝聚力的侵蚀

随着人类通过 BCI 与机器更加紧密地交织在一起,技术可能会对传统上在战争中发挥重要作用的人际关系产生深远的影响。其影响可能难以预测。一方面,直接感知战斗团队其他成员的思想和情绪的能力可以增加单位凝聚力。另一方面,有证据表明,允许聊天室协同打击的虚拟通信技术的进步可能已经减少了士兵之间的情感和心理联系。就它们将取代军事单位成员之间的传统互动而言,未来的 BCI 能力可以从根本上改变这些人际关系的性质。在战斗中越来越多地使用机器人和人工智能可能会加剧这一挑战。事实上,对战场上机器人的初步研究表明,人机之间存在强烈的依恋感,甚至是一种自我延伸到机器人中的感觉,这可能会影响作战决策。

更广泛地说,新的 BCI 技术的引入引发了关于未来人力结构的问题。当部分或全部部队以神经方式插入各种武器系统、无人机或机器人时,连队或排会是什么样子?这些能力将被整合,还是将它们分配给专门的分队?当高级军官可以监控服务成员的情绪甚至思想,并且当一些单位成员可以访问BCI功能而其他人没有时,它如何影响单位凝聚力?

单位领导的侵蚀

允许高级军官监控和直接与战斗人员大脑交流的技术可能会破坏有效的班级领导,将微观管理扩展到新的领域。在一个假设的动态中,BCI 技术可能会加剧被称为战术将军的现有趋势:通过无人机馈送等新技术获得授权的高级军官可能倾向于使用这些技术对战场上的操作员施加更大的控制。未来允许直接脑对脑通信的 BCI 技术可能会加剧这种动态,从而为单位级领导提供一种更加机器人化、适应性和弹性更强的方法。

BCI 技术也可能危及单位级别的领导力,这些技术为高层领导提供访问个人生理、情感和认知状态的机会。传统上,班长的职责是通过数月的人际关系、评估、训练和战斗经验来了解他或她的团队的身体和情绪状态。允许高级官员绕过单位级领导并事后猜测他们的判断的技术可能会破坏而不是支持单位领导。

道德和法律风险

二十年前,生物技术伦理学家写道:“[BCI] 技术最可怕的含义是它极有可能促进对人类的极权控制。 . . .最重要的担忧涉及谁将控制技术以及将编程什么。最近,美国国立卫生研究院成立了一个神经伦理学工作组,该工作组定期召开会议,以考虑在包括 BCI 在内的整个神经技术的开发或应用中面临的伦理挑战。随着 BCI 技术的进步,支持和使用这些技术的政府机构将需要开发监督和管理 BCI 使用以减少滥用的系统。美国国家科学院的一项研究特别强调了在未来 BCI 技术的开发和应用中对组织安全网的需求。本节探讨了两个值得道德和法律考虑的问题:在服役期间和服役后对 BCI 操作员的责任,以及 BCI 操作员在与 BCI 技术作战时所采取的行动的责任。

对BCI运营商的责任

BCI 的突破将需要考虑运营商面临的风险,其中一些风险会在军事背景下被放大。在研发过程中,在运营过程中,甚至在暴露后很长时间内,都可能对运营商产生潜在的风险。与任何生物技术进步一样,美国政府需要为每个使用阶段的新责任做好准备。受 DARPA 委托,美国国家科学院2014 年的一份报告开始解决与在军事环境中使用神经技术相关的潜在风险,但随着技术的进步,可能会出现其他问题。

基于神经科学的干预措施的安全性是美国政府最关心的问题。目前,与 BCI 相关的健康风险尚不完全清楚。侵入性技术可能会引发对健康影响的最激烈的公众讨论,因为它们需要将异物植入主要器官并且可能会带来手术感染的直接风险。然而,无创技术的长期影响也是未知的。

神经技术在多大程度上代表了人类大脑和身体的变化,具有法律和伦理意义。根据法规,国防部负责退伍军人服役期间身体的任何变化。如果 BCI 可能长期改变服务成员的基线健康状况,美国政府将对任何与服务相关的残疾负责。除了技术本身的物理影响之外,退出BCI 提供的超人能力——例如对机器的控制或认知增强——可能会引起美国政府负责的心理伤害。

鉴于与 BCI 相关的潜在安全风险,任何开发和运营这些技术的美国政府机构都需要考虑如何保护运营商知情和自愿同意的原则。军事环境中独特的竞争和强制压力可能会使对任何新的和潜在风险的技术的同意变得复杂。军事人员的个人自主权有限,以及缺乏关于长期健康风险的信息,导致政府以外的一些伦理学家认为,BCI 干预措施,如无创脑刺激技术,目前不适合军事或安全部门环境。

由于 BCI 技术可以提供对人脑的直接访问,美国政府将需要考虑对运营商隐私和自由的影响。认知自由是神经增强的一个相关关注点,因为正如一位生物伦理学家所阐述的那样,它关注一个调节人类身份的器官。鉴于这些挑战,伦理学家提出了四项新兴权利:认知自由权、心理隐私权、心理完整性权和心理连续性权。由于很少有人愿意自愿承担永久消除个人隐私的任务,因此在采用该技术之前制定有关 BCI 使用的有意义的隐私政策将使国防部受益。特别是,如何在战斗环境中应用心理和认知隐私权?从长远来看,通过 BCI 从服务成员的大脑中提取的数据会被匿名化吗?它应该过期吗?或者,这项技术是否可以用来识别超级战士,形成未来的精锐部队?

伦理学家还强调独立机构审查、适当培训和遵守国际准则的必要性。 D R PA 项目经理 Al Emondi 强调了一些围绕 BCI 的道德问题,预计如果 N3 成功...... . .我们可能会面临与代理、自主权以及与用户交流信息的体验相关的问题。在军事背景下,军种可能会考虑仲裁机制,以便军种成员及其指挥官可以讨论或反对 BCI 技术的不道德或有害使用。这种机制可能位于指挥链之外——类似于国务院的异议渠道”——以对抗高度等级组织的一些制度压力。

BCI运营商的责任

与许多道德和法律问题一样,责任不仅在于机构,也在于个人。例如,未来战场上致命的自主系统的前景引发了广泛的讨论,即与人类对战争法的责任相关的潜在法律和道德挑战,以及在决定使用人类机构和意图时保留人类代理权和意图的必要性。正如一位作家所指出的,当一个自治系统杀死非战斗人员时,谁来负责?是为目标识别编码的软件程序员、系统的指挥官、授权系统操作和使用的作战指挥官,还是其他人?这场辩论中的一个指导概念是有意义的人为控制,这意味着人类应该做出是否杀死另一个人的最终决定。正是这种逻辑促使国防部制定了一项指令,要求自主武器系统允许操作员对使用武力进行适当程度的人类判断。正如红十字国际委员会最近提出的那样,人的参与应该是在决策中保持人的能动性并维护道德责任的控制类型和程度。使用武力然而,在这种情况下,有意义的含义往往是模棱两可和值得商榷的,因此,应该随着新技术的出现和进步而重新审视。

人工智能在战场上的结合以及未来战争步伐的加快可能会使确保国防部在使用武力决策时保持适当水平的人类判断变得越来越困难。如前所述,BCI 可能允许人类加速决策,以努力在包含 AI 的战场上保持作战相关性。如果这在技术上是可行的,那么在必要的时间框架内做出的决定是否会允许合理的道德和伦理判断尚不清楚。

BCI 也可能有助于分散操作员的责任。一旦人类和机器更紧密地合作(通过 BCI)在激烈的战斗中做出使用武力的决定,就可能更难以确定有意义的人类控制或适当水平的人类判断的含义。在传统的军事杀伤链中,可以在每个阶段回滚决策以确定法律责任和现有的杀伤网络,其中有几个人促成了决策错误,最终没有人被认定有罪。这种动态是否会因 BCI 促进的决策而加剧,在这种决策中,个人与机器和彼此即时分享想法和决策?

与修改人脑的 BCI 技术相关的潜在认知和情绪变化引发了关于操作员责任的进一步问题。伦理学家得出的结论是,改变服役人员的恐惧和侵略程度可能使士兵、他们的使命和整个社会面临更大的伤亡风险。美国国家科学院的一份报告指出,大脑某个区域的电中断可能会减少士兵对道德问题行为的抑制。如果这些区域在战斗过程中受到 BCI 的刺激并导致暴行,报告问道,神经操纵的士兵如何以及在什么情况下会对违反战争法的活动负责?目前,需要一名士兵拒绝非法命令。如果指令直接来自大脑植入物,士兵的拒绝能力会更复杂吗?如果是这样,个人能动性的侵蚀——以及罪责——会如何进一步影响战斗决策?虽然这种情况似乎不太可能在近期甚至中期的未来出现,但它是该技术未来发展轨迹中可能需要考虑的一个潜在因素。

结论和建议

总结和主要发现

前国防部长阿什顿卡特观察到,虽然创新步伐的加快已经带来了巨大的进步。 . .让惯性设定议程是愚蠢的。例如,部分由国防部资助开发的 BCI 技术近年来取得了显着进步,并且无论是在政府、学术界还是私营部门的支持下,都可能继续取得进步。因此,美国政府有机会在未来几十年内发挥建设性作用,支持有利于美国国家安全的 BCI 技术要素并寻求降低风险。

报告对 BCI 在军事环境中的潜在应用进行了初步评估,并强调了应解决的潜在政策问题。我们的分析和游戏原型促成了关于 BCI 技术在多大程度上可能会在战斗中开辟新的操作风险领域的初步讨论。我们的工作还考虑了在 BCI 的推动下人与机器之间不断发展的关系如何彻底改变现有的军事组织结构和关系,并提出新的道德国防部面临的法律挑战。

除了考虑政策问题和 BCI 的潜在战术价值外,这项研究还产生了一种探索新兴技术影响的系统方法。这种方法将技术审查、运营考虑和技术解构(成为一组实际能力)纳入 TTX 以测试战区影响,具有可扩展性,可应用于各种新兴技术。

我们的游戏和相关研究表明,尽管存在合理的担忧,但 BCI 可能对未来的军事行动有用,即使在最困难的测试案例中:步兵地面部队作战。一旦人工智能和机器人的军事应用技术进一步发展,并且一旦对手获得这些能力,这种实用性可能会变得特别明显。尽管如此,BCI 的应用将支持正在进行的国防部技术计划,包括用于改进决策的人机协作、辅助人类操作以及先进的有人和无人作战团队。

当然,与大多数重大技术进步一样,也存在潜在风险。 BCI 受到能力-脆弱性悖论的影响,具有平衡的收益和风险,并且随着开发工作和最终采购工作的进展,要求将需要考虑这些风险。网络安全将成为未来的重大风险,并因 BCI 的使用而加剧。由于网络网络几乎涉及 BCI 的所有方面,BCI 能力的进一步发展必须与相关的网络安全措施相结合。我们的游戏洞察表明,虽然人与人之间的交流具有最高的回报和最多的使用机会,但它也带来了最大的运营和组织风险。风险将取决于此功能是否可以打开和关闭并有选择地使用。该游戏强调了一些降低运营风险的想法,包括潜在使用集成到装甲中的电子战屏蔽、安全网络以及确保保留传统备份方法的步骤。

推荐

展望未来,我们建议美国政府进行额外的国家安全博弈,以进一步评估 BCI 技术在战斗中的运营风险和收益,包括额外领域和突发事件的规定。除了运营风险之外,政府还需要解决对 BCI 技术可能缺乏信任的问题,这是在游戏过程中出现的一个问题,可能会阻碍军队采用 BCI。反过来,这需要特别注意随着 BCI 的成熟如何部署它。我们对当前技术进步的回顾突出了学术和私营部门实验室所做的工作,美国政府应寻求利用这两个方面的工作,特别是在商业部门日益主导技术研发的情况下。在国家安全部门开发和部署 BCI 技术需要在流程的每个阶段对运营商进行制度调整。接下来,我们就每一点提供一些结论性建议。

扩展分析以阐明运营相关性和漏洞

在接下来的几十年里,运营需求和风险,而不仅仅是技术机会,将成为推动 BCI 发展的关键。为了帮助支持这一需求,我们开发了一种系统方法来评估 BCI 和其他超视距军事技术的潜在作战应用。在 TTX 测试期间,操作经验与技术专长的结合产生了严谨而富有成果的讨论,这个过程应该在更大范围内复制。这些方法可以补充现有的内部演习,例如海军陆战队高级海军技术演习,以探索 BCI 和其他潜在技术对未来作战人员的实际用途。

通过整合一支RAND专家组成的破坏性和创造性的红色团队,该游戏还突出了潜在的新操作漏洞领域,以及缓解这些漏洞的初步想法。随着美国政府寻求从 BCI 开发的早期阶段建立弹性,类似的方法可以帮助挖掘出全方位的对手威胁。除了 BCI,该试点项目中开发的方法具有可扩展性,可应用于各种新兴技术。

解决信任赤字

该研究出现的一个主要主题是 BCI 的文化障碍,特别是在步兵服役人员中,可能很高,这是许多新兴技术的共同主题。这些障碍可以通过以下步骤来缓解。

随着 BCI 能力被整合到部队中,它们最初可能更容易被已经严重依赖机器技术并且对与计算机或机器直接交互有更高要求的服役人员所接受。

在未来几十年的研发过程中,非侵入性措施遇到文化阻力的可能性较小。它们也可能更容易逆转和控制。同样,医疗或治疗应用的工作可能会为今天的受伤战士提供近期的利益,并且可能会遇到最少的文化阻力。

不出所料,服务成员更有可能信任在使用前经过适当审查和测试的功能。因此,一旦 BCI 能力得到进一步发展,在将非战斗场景中的故障(包括训练、数据处理和分析)引入战斗之前,对故障进行稳健测试将有助于增强信任并降低潜在的意外风险。

合作与期待

该项目的研究强调了国防部为 BCI 实验室研究提供种子资金取得成功的多个例子。未来私营部门可能会取得重大进展,美国政府应尽可能利用私营部门的研发。如果仔细追求,私营部门的进步也可能会改善军队内部的信任差距:随着美国公众开始使用 BCI,对其在国家安全环境中使用的怀疑可能会减少。随着私营部门技术的进步并开始应用于军事领域,应考虑有关 BCI 的国际武器贸易条例、出口管理条例和其他限制。在这些早期发展阶段,国防部和商务部应仔细监控 BCI 知识产权。

随着新兴技术的加速发展,考虑集成系统以及不同技术如何相互依赖变得越来越重要。 BCI 可以证明是集成人机系统的重要工具,无论是通过增强大数据分析、加速准确决策,还是改善对外骨骼、无人机群或半自主系统的控制。然而,在不考虑其他相关新兴技术的情况下,研究可能会孤立进行。因此,当前的开发工作应该为 BCI 的最终可用性做好准备,即使它的应用目前仍处于基础研究阶段。

提前计划 BCI 的制度影响

随着美国政府准备将 BCI 技术纳入未来的军事能力,适当的制度规划将有助于确保顺利推出和执行。在新兴技术成熟和传播之前考虑道德和政策问题非常重要。

在研究阶段,重要的是继续将伦理、法律和社会因素纳入研究资金。 DARPA 目前要求研究团队对围绕 BCI 的许多资助进行伦理分析。在国防和国家安全用途的新 BCI 技术的开发、设计和应用过程中,除了基础研究之外,还应继续进行严格的内部分析。美国政性能,以及 (4) 对隐私的潜在风险。

随着 BCI 技术在国家安全机构中传播,服务部门将希望为 BCI 开发和应用确定明确的监督机制。鉴于 BCI 的广泛潜在应用,相关研发存在重大风险。一个部门范围的监督机制,可能位于国防部长办公室或联合参谋部,应该跟踪和审查 BCI 的发展,以获得国防部的高级批准。一旦将 BCI 集成到服务中,各个服务可能会考虑在指挥链之外建立协调的仲裁机制,以允许服务成员及其指挥官讨论或反对 BCI 技术的不道德或有害使用。

最后,在采用 BCI 技术后,国防部可能需要规划一系列额外的作战人员和退伍军人护理需求。 BCI 具有潜在的护理需求新维度,可能包括 BCI 退出、脑损伤、创伤后应激障碍以及通过退伍军人事务部对侵入性设备的持续护理。

附录。游戏设计与执行

桌面游戏旨在回答脑机接口能否支持国家安全和未来战争,如果支持,如何支持?这个问题。出于几个原因,这个问题非常适合游戏。它本质上是推测性的,因为今天没有办法捕捉对未来技术能力的观察。因此,许多经验方法,例如原型设计和现场实验,还为时过早。在缺乏早期部署数据的情况下,游戏是在特定环境中收集新技术数据的少数几种方法之一。我们也对人类决策问题感兴趣 - 当鉴于使用这项技术的选择时,玩家会接受它,或者他们更喜欢依靠更传统的方法?也许更重要的是,他们为什么要做出这些决定?与建模和模拟可以详细了解技术的能力不同,游戏关注的是人类决策以及它将如何最终影响新工具的实用性。最后,游戏为各种专家提供了一个论坛,以汇集他们对 BCI 等尚未在运营环境中使用的技术的集体理解。我们的游戏让我们能够综合不同玩家的体验,从而获得比单独的一对一采访所能提供的更全面的画面。

晕影选择

根据我们的文献回顾,我们选择了与城市作战相关的战术场景,为游戏提供具有挑战性的环境。有几个标准推动了这一选择。首先,城市作战是未来部队基于全球趋势的重点领域。美国陆军分析强调,全球人口的城市化和特大城市的崛起是可能产生城市作战潜在需求的关键趋势。陆军和海军陆战队都在更新他们的城市作战条令,他们的领导层公开倡导更多以城市为重点的努力。

其次,城市运营是一个经常被质疑技术优势价值的领域。正如 3-06 号联合出版物《城市联合行动》所指出的,城市可能会削弱技术优势力量的优势。

最后,城市环境的选择发挥了先前确定的文化障碍。陆军和海军陆战队的步兵可能最怀疑 BCI 在战斗中的价值。步兵传统上是城市环境中的主要战斗力量,因此将游戏设置在城市环境中将对可能阻碍 BCI 有效部署的一些文化障碍提供强有力的考验。

在我们试点研究的有限范围内,我们只能检查与一种操作类型相关的少数插图。鉴于这一限制,我们选择采用类似于危急情况的逻辑。如果游戏表明 BCI 是有用的——即使在预计的困难环境下——这将为 BCI 的潜在效用提供证据。战场。选择一个有压力的场景增加了就 BCI 如何以及为什么有用或没有用的激烈辩论的可能性,为我们提供了更丰富的数据来探索。

游戏过程

我们的游戏专注于让玩家决定他们将在特定操作环境中使用 BCI 技术的哪个方面或组件。对于两个小插曲中的每一个,游戏经历了六个阶段:(1)获得代表工具箱中逐项列出的 BCI 能力的筹码,(2)收到一个战术小插曲,(3)讨论必须在小插曲中完成的任务,组织通过作战职能,(4) 作为个人,选择 BCI 能力参与者将选择使用的,如果有的话,(5) 作为一个小组,讨论选择以注意对齐领域或澄清分歧领域,以及 (6) 接收反馈专家介绍了对手如何利用 BCI 功能,并讨论了第 4 步和第 5 步中开发的方法的风险。图 A.1 提供了整个博弈过程的可视化。

游戏的前三个阶段旨在让玩家对 BCI 工具箱以及与战术小插曲相关的挑战达成共识。首先,向玩家介绍了 BCI 工具箱中的七种能力或工具(在通过国家安全游戏测试 BCI 能力部分中有详细描述)。这为参与者提供了对技术范围达成共识的机会,以确保共享职权范围。工具箱中的每个工具都由一个带有图标的扑克筹码表示。然后,玩家面对一个战术小插曲,并有机会讨论与每个联合作战职能相关的核心任务:指挥和控制、情报、火力、运动和机动、保护和维持。161 联合作战职能的使用确保参与者考虑各种各样的问题,而小组讨论允许就每个领域所涉及的任务类型达成共识。

第四步和第五步侧重于玩家认为 BCI 可以如何使用。对于每个作战职能,玩家都选择了他们将使用的一两个 BCI 工具。玩家通过将带有工具符号的扑克筹码移动到单独的餐垫上来表明这一选择,该餐垫显示了每个作战功能(示例如图 A.1 的步骤 4 所示)。玩家可以选择不使用任何 BCI 工具,而是依赖传统的解决方案,这通过在垫子上不放置芯片来表示。对于每个 BCI 工具,玩家只有三个芯片,因此虽然每个工具可以多次使用,但玩家不能使用同一个工具来处理所有作战功能。在个人有机会做出选择之后,在下一阶段,他们向小组展示并讨论了他们的选择之间的关键异同。这为澄清理解上的差异和确定玩家偏好的趋势提供了机会。


A. 1 BCI TTX 流程

于栖洋 翻译

- The End

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