|
神盾系統從虛擬化到建立數位雙胞胎 在2010年代實現的神盾Baseline 9/技術插入12（TI12）硬體架構中，神盾系統完成了虛擬化的轉換。在這樣的基礎上，美國海軍進一步開發神盾軍艦的數位雙胞胎 (Digital Twin)，用來支持船艦服役全壽命週期的運行維護、系統升級、模擬作戰測試等。 「數位雙胞胎」不僅包括在虛擬環境下運作的神盾系統，更是在虛擬化基礎上運行一個與軍艦完全對等且實時資料連動的數位模型。建立「數位雙胞胎」模型，來自於實體船艦上遍布各處的傳感器以及控制系統所蒐集的海量數，包括船艦各個重點區域的物理參數（電力、冷卻、船艦應力、金屬疲勞）、機械電子運轉參數、戰系軟體狀態（例如來自於神盾系統中的ORTS作戰整備檢視系統） 、環境數據...等等。通過海量蒐集每一型船艦實際運行的各項參數，經過機器學習（ML）乃至日後深度學習（Deep Leaning）技術而訓練成的數位雙胞胎模型，可以用來預測船艦在實際環境運行（在全球不同氣候與海象條件環境下部署）下即將發生的維護需求，或者在特定環境進行戰術任務時武器系統運作的情況。 在支持預防性維修時，當船艦實際在特定海域部署作業，岸上單位機房也有一個對應的「數位雙胞胎」模型一同運轉，並輸入船艦各系統、感測器回報的參數。如此，當實際船艦上回報的參數（如電子系統工作參數、輪機運轉的聲噪震動特徵、船艦結構應力的變化）輸入模型時，預測某些部位或系統在某個時間之後可能發生故障；如此，岸上後勤單位就可以提前備料，當船艦回基地維修時立刻更換，盡量避免船艦在基地內等待維修部件備妥與更換的時間。 而在戰術訓練或測試戰系、武器效能時，「數位雙胞胎」能根據作戰環境的氣象水文條件（對雷達、聲納探測效能造成的影響），模擬在作戰場合中，發射武器接戰的過程與成功率。同樣地，「數位雙胞胎」的訓練來自於先前神盾船艦在進行實際射擊測試、訓練乃至實戰中，雷達與戰鬥系統在交戰過程中紀錄下來的原始資料。 例如，美國海軍會在神盾艦上獨立運行一個「數位雙胞胎」系統（運行在額外增加的刀鋒伺服器上），並與艦上的感測器數據與武器系統連線。這艘神盾艦實際進行演習或實彈射擊時，「數位雙胞胎」在艦上「影子運行」（Shadow Mode），與艦上實體神盾系統一同接收相同的感測器輸入（包括雷達、電子截收等）並做出對應的運算與行動決策；只不過「數位雙胞胎」僅在所處的沙盒（sand box）中完成動作與產出指令，最終不會實際對船上系統下達指令；事後，工程師就能比對艦上實際運行的神盾系統與「數位雙胞胎」處理同一個交戰場景時的過程，驗證「數位雙胞胎」上的新版升級軟體是否滿足所有要求，進行必要的微調或修正。 如此，「數位雙胞胎」能預測在特定場域使用特定武器系統進行交戰任務時的成功率。除了用來回放訓練或交戰過程、從中搜尋經驗以及抓出問題環節之外，「數位雙胞胎」模擬作戰的能力也能大幅加快新軟體發佈的節奏；以往新軟體功能需要數年的測試才能發佈實戰化，有了陸地上的「數位雙胞胎」之後，只要在這個高度訪真的環境中驗證過，就能快速透過線上（on air）部署到全球各處的神盾艦艇上。而美國海軍在陸地上的神盾作戰系統工程發展站 （CSEDS）也運行神盾系統的「數位雙胞胎」來測試新的系統，在實際部署上艦之前就可以進行大量的高仿真度模擬運作、充分除錯。 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），也能以虛擬化的神盾系統部件來控制，只需要一個伺服器主機，能輕易安裝在陸地載重車輛或小型船艇上。 神盾「虛擬雙胞胎」發展過程 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。 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。 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）的機櫃使用當時市面上的商規計算機硬體，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。 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。 引進現代DevSecOps流程/線上更新 在神盾Baseline 9C2的技術插入16（Technologies Insertion 16，TI-16）實現了作戰雲端、微服務、線上更新機制同時，美國海軍的軟體開發維護單位也導入了類似同時期大型現代化資訊企業的開發 (Dev)、安全 (Sec) 與營運 (Ops) 流程（DevSecOps），使軟體發佈更新能在數天甚至數小時完成，並透過加密衛星資料鏈傳送到部署在全球各地的神盾艦上完成更新，一改傳統軍事軟體更新極慢的情況。在這樣嚴格的標準化流程中，甚至允許和神盾主承包商洛馬集團合作的第三方伙伴負責開發特定戰術功能軟體。 此計畫建立了一個軟體開發、測試、部署的流程。工程師在陸地的實驗室撰寫完升級的程式碼之後，首先利用運行在陸地單位的神盾「虛擬雙胞胎」數位模型中，自動進行上萬次的模擬測試，確保新軟體在任何現有的運作與作戰場景（包含極端環境）都能正常運作而不發生錯誤；在沒有「虛擬雙胞胎模型」的時代，根本無法在這麼短時間內對軟體新功能進行如此大量、高度逼真的模擬測試。同時，新的軟體變更也必須經過安全性掃描 ，檢查代碼中是否有漏洞、木馬或未受授權的後門，確保軟體在傳送到軍艦前是絕對安全的。 當新軟體通過前述所有驗證程序，就會被打包成一個加密的容器鏡像檔，通過高度加密的軍事衛星鏈路發佈到計算機結構在TI-16以上的神盾驅逐艦。
在這樣的模型下，如果在實戰中突然發現新出現的敵方威脅（如新的電子訊號），陸地上的神盾軟體研發維護單位能立刻修改成事與測試，陸地專家完成修改後，最快有可能在幾小時內，全球的神盾艦都獲得更新軟體。 虛擬化神盾的應用擴展 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。在神盾系統技術插入16（TI-16）起，神盾軟體就已進入虛擬化與微服務化時代；透過輕巧的硬體（例如一個手提箱大小的主機）執行原屬於神盾系統中的部分虛擬微服務（每個微服務封裝成戰術容器），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。 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。此時，美國海軍水面船艦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、兩棲艦的船艦自衛系統（SSDS）。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。
從神盾系統虛擬化過渡到整合作戰系統（ICS） 如同前述，當美國海軍將所有戰系軟體功能都整合到通用源碼庫（CSL），且神盾系統的各項軟體功能已經完全實現與硬體抽離，並且拆分成許多「微服務」容器、能輕易移植到共通的虛擬環境下執行後，發展全艦隊統一的船艦用作戰系統就完全成為可能。 在2023年10月，美國海軍與洛馬簽署價值10億美元合約，進行整合戰鬥系統（Integrated Combat System，ICS）的工程發展與軟體整合工作。ICS的目標，是將美國海軍現有的兩大作戰系統系列：神盾作戰系統（AEGIS，用於防空巡洋艦、驅逐艦，簡化版本則用於LCS以及若干實驗性的無人水面載具）以及用於其他非神盾船艦的海軍船艦自衛系統（Ship Self-Defense System ，SSDS，用於航空母艦、兩棲艦等）的軟體架構跟功能融合為一，並且運行在一套基於商規現成（Commercial Off-The-Shelf，COTS）計算機技術的新硬體架構上。如此，未來美國任何形式的有人、無人船艦都使用統一ICS戰系，根據不同船艦的功能任務來運行相對應的軟體功能。 如同前述，到2010年代後期（TI-16起），神盾系統已經走過虛擬化、軟硬體抽離、微服務化、戰術雲端化的轉型，為美國海軍將神盾系統與SSDS融合過渡到ICS提供了各項必要基礎。因此，美國海軍將原本神盾系統以及非SSDS的各項軟體機能拆分成成微服務，轉換成基礎結構即服務（IaaS）的架構，透過虛擬技術運行在類似民間雲端運算的伺服器群組計算機架構上。此外，也引進線上軟體更新（Over-the-air，OTA）以及軟體監視系統等技術，讓操作與維護更為敏捷便利。 ICS的時代來臨後，美國海軍所有船艦上的戰系人員的操作與訓練流程都可以統一，免除了過去人員調換不同類型艦艇就可能要重新訓練適應的情況。海軍作戰部長（CNO）的水面作戰分部主管Fred Pyle少將在某次接受防務新聞訪問時表示，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少將向防務新聞透露，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。 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（ 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改裝工作，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年內運行虛擬化的神盾系統。 邱吉爾號（DDG-81）從2023年7月起就以虛擬化神盾系統來運作；在2024年4月29日，Warriormaven引述美國海軍整合作戰系統（PEO IWS）項目辦公室主管Seiko Okano少將透露，近日邱吉爾號成功完成實彈試射攔截空中目標。Seiko Okano少將表示，在過去三年的期間內，虛擬神盾系統從在蒙特利爾號（USS Monterey CG-61）巡洋艦的獨立測試版系統，成為真正船艦所有武裝與感測器的作戰系統。 依照2024年2月初Breaking Defense對美國海軍整合作戰系統項目辦公室（Program Executive Office for Integrated Warfare Systems，PEO IWS）的專訪，裝備於邱吉爾號（DDG-81）、莉娜.伊比號（DDG-123）的全虛擬化神盾系統，堪稱海軍整合戰鬥系統（Integrated Combat System，ICS）所推出的最早的雛形版本。在此之前，美國海軍已經在提康德羅加級巡洋艦蒙特利爾號（USS Monterey CG-61）以及無人船艦上，測試過部分虛擬神盾與ICS技術的原型。 硬體方面，美國海軍在維吉尼亞州達爾格倫（Dahlgren, Virginia）的海軍水面作戰中心達格倫分部（Naval Surface Warfare Center Dahlgren，NSWC Dahlgren）附近成立了一個製造廠，稱為硬體鑄造廠（The Foundry），由多個承包商組成的團隊設計與製造「虛擬化神盾」以及之後ICS所需的硬體套件，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。在過去，美國海軍船艦上的計算機裝備都安裝在一個大型的「2000磅機箱」（2000-pound box），體積類似販賣機或電話亭；這樣大小的機箱根本無法通過艦內狹小的轉角，所以如需要更換，都需要侵入性地切開艦殼。而戰系工廠為虛擬神盾/ICS開發的新機架就可以做到伺服器「隨查即用」（與業界類似），兩名人員就可將徒手伺服器搬運到艦內到機房，抽出舊主機然後插入新機。 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；該工廠向來的主要業務是開發、測試與維護海軍船艦自衛系統（Ship Self-Defense System ，SSDS）。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）功能與美國海軍用於航空母艦、兩棲艦的船艦自衛系統（SSDS）功能融合，創造出單一的整合作戰系統（Integrated Combat System，ICS），並統一集成在新的商規現成（Commercial Off-The-Shelf，COTS）技術的硬體架構下。 在對Breaking Defense的專訪中，PEO IWS戰系團隊的主管布萊恩.菲利普上校（Brian Phillips）表示，談到商規現成組件，雖然美國軍方使用民間業界產品已經有相當長的歷史，然而這些提供給軍方的產品都有經過特別客製修改來滿足軍方的作戰需求，而不是完全使用業界標準技術、方法與流程產出的常規產品。以往美國軍方長期向業界合作伙伴訂製特殊軍規裝備，但這個世界變動越來越快，產品與供應鏈越來越不穩定，過去的模式會越來越困難；因此，他們正在尋找一種方式激勵業界，使他們更有動力動用能力提供軍方所需要的技術，而不是由軍方自己向業界下指令做出他們要的規格。布萊恩.菲利普上校 表示，開發未來的ICS戰系時，使用的會是業界已經開發出來的現成技術，並將它們用於作戰用途。 例如，設計艦載伺服器機架時，工程師遇到的難題是艦內狹小昏暗的艙室空間，使艦上人員在海上很難進行維護跟問題排查，即便靠港時承包商人員也很難在艙內施作進行修改。為了解決這個問題，工程師採用業界常見的高密度光纖（high-density fiber cables）以及電纜線盤（cable plant），取代了過去美國海軍艦上雜亂無章的傳統配線設計（常被戲稱為rat's nest），並讓整個裝置更容易前移來騰出空間讓人作業。PEO IWS團隊稱這種高密度光纖系統被稱為「泰勒斯威夫特管線」（Taylor Swift cable），因為這種設計經常用於演唱會舞台；而新的電纜線盤也已經廣為民間岸上建築設施採用。布萊恩.菲利普上校表示，研發新戰系時，他希望業界伙伴的工作流程能更有彈性、少一點傳統的官僚體制束縛，能讓業界自由地為海軍發展最佳方案，而不是由軍方指示業界要用什麼設計，而這種軍方自己的設計往往並非最佳化。不過，在階層化的軍隊體制中，高層才能決定最終是否正式採用這種方案；而在這一次，海軍同意使用業界提供的機櫃與纜線設計。 依照2024年10月30日的Breaking Defense報導，洛馬集團高層透露，該集團與業界和美國海軍伙伴，在9月底於美國海軍馬里蘭州學院公園的軟體鍛造工廠，成功進行ICS整合戰鬥系統的關鍵硬體的展示。此時，SSDS項目正在發展新的軟硬體架構來朝ICS過渡，此時SSDS系統最新的軟體架構（build）是實現虛擬化，與原本硬體完全抽離，然後就可以在為ICS開發的計算機硬體上運作。
|
