美陆军深刻认识到认知优势在现代战争中的核心作用，将认知能力定位为构建官兵个体及部队整体战斗力的基石。随着其在多域作战（Multi-Domain Operations, MDO）领域的深入准备，美陆军致力于在各个领域实现超越对手的战略优势。在这一背景下，全面提升官兵的认知能力，不仅是一项紧迫的任务，更是确保战场优势的关键。
认知能力，作为观察、分析、决策和行动（OODA循环）的核心，是确保在战场上取得最佳成果的关键。随着战争形态的演进，战场维度的扩展带来了全新的挑战。为应对这些挑战，美军提出了MDO的概念。MDO对指挥层和士兵的认知能力提出了更高要求，它要求他们能够迅速捕捉并利用瞬息万变的战机，实现跨领域、多维度的协同作战，以在复杂多变的战场环境中取得胜利。尽管人工智能和其他技术进步为战斗员的决策提供了有力辅助，但在可预见的未来，“人脑”依旧是决策过程中不可或缺的核心。因此，为了在认知领域取得优势，深入了解人脑的基本功能和工作原理显得尤为重要。认知科学家大卫·洛克等人通过广泛的研究，提出了从最佳唤醒水平、多任务处理能力、认知耐力到决策质量这4个维度来综合评估认知能力的方法，这一评估方法已获得学术界和军事实践领域的普遍认可。这种多维度的认知能力评估不仅为我们提供了衡量官兵认知水平的科学方法，也为提升个体和部队的认知表现提供了明确的方向。通过这些维度的深入研究和应用，美陆军能够更有效地培养和优化官兵的认知能力，以适应未来战争的需求。
最佳唤醒水平 情感唤醒水平对认知表现具有决定性影响。“耶克斯-多德森法则”自1908年提出以来，为理解情感唤醒与认知表现之间的关系提供了理论基础，并揭示了达到最佳表现所需的理想唤醒水平。适宜的唤醒水平能够促进大脑释放适量的神经递质，从而提高警觉性和专注力。杰出的教练深谙此道，能够根据比赛的需要适时调节团队的唤醒状态，以激发或稳定表现。唤醒水平不足可能导致反应迟钝和缺乏动力，而唤醒过度则可能引发压力、焦虑，甚至认知失调。美陆军战斗能力发展司令部士兵中心开展的“监控和评估士兵战术准备和效能”项目，致力于利用前沿科学和技术手段，优化士兵和小队的感知、认知和协同作战能力。通过分析士兵在训练中佩戴的实验性传感器所收集的数据，该项目旨在帮助官兵维持一个能够提升决策质量、射击精准度和注意力控制的最佳唤醒状态。
多任务处理 军事指挥官在动态战场环境中被寄予厚望，需同时处理多项任务并解决复杂问题，同时保持对全局的清晰认知。然而，指挥官及其所依赖的工具和方法反而增加了战场上的“战争迷雾”。科学研究揭示了大脑在任何特定时刻处理任务数量和复杂性的限制。专注于单一任务需要在前额叶皮质分配神经资源，这限制了大脑同时处理多项任务的能力。在多任务处理过程中，大脑不得不频繁地在不同任务间切换，这种切换过程消耗了大量代谢资源，一旦资源耗尽，认知和身体表现便会受到严重影响。此外，多任务处理还会导致压力激素皮质醇的增加，同时影响肾上腺素和多巴胺的水平，进而扰乱思维过程。一些研究者甚至认为，多任务处理可能对认知产生重大负面影响，相当于暂时降低了智商。研究还表明，多任务处理增加了决策风险。2009年斯坦福大学的研究对比了重度和轻度多任务处理者的认知能力，发现重度多任务处理者在记忆、学习和认知功能方面受到损害，这种现象被称为“双重任务干扰”或“心理反射效应”。
认知耐力 人脑在处理数据时所面临的资源限制意味着，随着时间的流逝，执行决策、抑制冲动或忽略干扰等认知任务将逐渐消耗我们的认知储备。在充斥着琐碎选择和干扰性信息的环境中，我们的精神力量被迅速消耗，导致认知能力下降，因为大脑难以区分和优先处理决策的紧迫性。换言之，我们作出有效决策的能力受限于认知耐力，并随时间推移而降低。尽管对认知耐力的限制有充分的认识，但许多军事领导者在工作安排上往往忽视了这一点。他们可能会在最富生产力的时段处理电子邮件或执行次要任务，而非充分利用其认知资源来处理复杂任务和做出关键决策。这些情况凸显了时间管理教育和训练的必要性，它们是提升认知优势的有效途径。通过优化时间管理和认知资源分配，军事领导者可以更高效地应对复杂多变的战场环境，确保在关键时刻能够发挥最佳的认知表现。
决策质量 最优复杂性理论揭示了决策过程中一个关键现象：存在一个最佳因素数量，过多或过少的信息考虑都会导致决策表现下降。这反映了人类认知处理能力的局限性。我们通常难以在全面理解情境的同时，维持对超过三到五个关键点的记忆。当信息量超过十个因素时，决策效率和质量将显著降低。认识到这一点，将有助于在压力和时间紧迫的情况下做出更精准的决策。然而，普遍存在一种误解，即认为更多的信息输入必然导致更优质的决策。实际上，决策实验表明，当受试者在达到最佳信息量后继续寻求额外信息时，由于信息过载，其决策表现往往不升反降。在军事领域，这一现象尤为值得关注。在伊拉克和阿富汗的战场上，信息优势培养了高级领导层对大量信息的依赖，以支持其决策过程。但这种对信息的过度依赖可能导致决策者陷入“信息成瘾”，等待更多信息而延误决策时机，反而降低了决策质量。为应对这一挑战，军方正在积极开发人工智能技术，以改进信息过滤和决策支持算法，旨在辅助指挥员迅速做出更高质量的决策。虽然这些技术的发展充满希望，但在可预见的未来，它们并不能完全解决现代战争中的认知挑战。因此，作为陆军大脑科学教育计划的一部分，教育官兵识别和应对信息过载的负面影响至关重要。这种教育可以促进文化变革，改善决策过程，无论是否结合人工智能技术的应用。提升对信息筛选和管理的意识，可以增强指挥员在复杂战场环境中的决策能力，确保在关键时刻做出明智的选择。
借助计算机的类比，我们可以更直观地理解认知能力的提升，即将其视为硬件（生理基础）和软件（认知技能）的协同升级。认知表现的优化，即在生理条件的框架内，尽可能地发挥和增强我们的“认知软件”。在此框架下，硬件的升级（包括人才选拔、生理调节、药物辅助以及技术增强）构成了一种基础而间接的增强手段。
人才选拔 在《从优秀到卓越》一书中，詹姆斯·C·柯林斯以“把正确的人请上车，把错误的人请下车，让正确的人坐在正确的位置”的隐喻，精辟地阐述了构建卓越团队的首要步骤。美陆军在提升部队集体认知操作能力方面，同样遵循这一原则，致力于识别、招募、评估和保留具有卓越认知潜力的人才。研究指出，认知能力在一定程度上受遗传影响，而神经成像技术、统计分析工具与常规认知评估的结合，有助于识别个体的神经灵活性和技术专长等关键特质。美陆军将这些工具纳入信息时代的招募和人才管理计划中，旨在识别并优化个人的认知特质，从而促进认知多样性，提高团队的创造力和决策能力。最新研究显示，在不确定和复杂的情境中，认知多样性能够加速学习过程并提升团队的整体表现。因此，通过有效的评估和人才管理计划，可以显著增强军事团队的认知多样性。美陆军认识到，在现有的人才评估和管理机制基础上，进一步招募和保留具有高认知潜力的人才至关重要。这不仅能够提升部队的整体认知能力，也是构建未来军事竞争优势的关键。通过精心设计的人才选拔和培养体系，美陆军将能够组建一支在多变战场环境中具备高度适应性和创新能力的精英团队。
生理调节 广泛的研究已经证实，体育锻炼、均衡营养和优质睡眠是提升认知能力的关键因素。美陆军一贯推崇体育锻炼对心理健康和生理健康的益处，而最新的研究进一步揭示了耐力运动在神经保护和促进学习记忆方面的积极作用。《美陆军野战手册》（FM 7-22）“整体健康与健身”章节对睡眠和营养的指导原则，虽然已经制定，但在实际执行中尚未得到充分的重视和应用。尽管陆军已经意识到合理营养对于维持身体和认知功能至关重要，但士兵们往往将营养与身体力量、体重和能量水平联系起来，而忽略了其对认知能力的影响。在提升认知表现的生理干预中，睡眠管理显示出巨大的潜力，但往往被忽视。手册中明确指出，睡眠质量直接关系到官兵的认知能力和战备状态。然而，研究指出，超过62%的士兵患有慢性睡眠不足，无论是在驻地还是任务中，平均睡眠时间远低于建议的６小时。为了在睡眠管理上取得实质性进展，陆军需要在入伍训练和职业军事教育的所有阶段，通过大脑科学教育推动思维变革。这种教育必须与建立健康睡眠习惯的计划相结合，作为提高认知能力的一部分。沃尔特里德陆军研究所（WRAIR）和美陆军战斗能力发展司令部士兵中心的研究表明，商用可穿戴技术，如智能手表、戒指或手环，可以在个人和组织层面促进行为改变。这些设备能够监控睡眠和非工作时间内的身体活动，为领导者提供个性化数据，帮助指导士兵建立健康习惯。美陆军将睡眠管理作为近期投资的优先领域，这不仅是对提高认知能力的承诺，也是实现这一目标的快速且可见的方式。通过这些综合措施，陆军旨在构建一个更加健康、警觉和高效的军事力量。
药物干预 药物干预作为一种提升认知能力的手段，与生理干预相辅相成。在陆军实践中，医疗专业人员为飞行员开具处方，使用如右旋安非他命等药物，以保持他们在长时间任务中的认知表现和警觉性。同样，咖啡因的摄入也是士兵们普遍采用的方法，用以提升日常的个人表现。尽管对于莫达非尼尔（Provigil）、哌甲酯（Ritalin）和安非他命混合物（Adderall）等药物作为认知增强剂的使用在美国存在争议，但咖啡因作为一种相对无争议的选择，已被广泛接受。然而，咖啡因的过量摄入可能带来一系列副作用，包括失眠、焦虑、血压升高和心悸等，这提示我们在追求认知提升的同时，必须考虑健康风险。因此，开发合理的药物干预策略，旨在实现最佳唤醒水平而避免负面健康影响，显得尤为重要。在这一领域，沃尔特里德陆军研究所与生物技术高性能计算软件应用研究所合作开发的2B-Alert应用程序，代表了一种创新的尝试。该应用程序利用机器学习技术分析睡眠历史和个人数据，预测在睡眠不足情况下的认知功能状态，并据此制定个性化的咖啡因剂量标准。其目标是在特定时间窗口内最大化士兵的认知能力。若2B-Alert应用程序能够与可穿戴技术相结合，并融入日常训练和军事活动中，那么它将为美陆军提供一种安全且具有成本效益的认知增强解决方案。这种整合不仅能够优化士兵的认知表现，还有助于在不牺牲健康的前提下，提升整体的作战效能。
技术增强 美国防部正积极探索一系列基于技术手段的认知增强策略。这些技术在应用方法、成熟度和成本效益上存在显著差异，但它们共同构成了实现认知优势战略的关键组成部分。特别值得一提的是，经颅电刺激（TES）技术，它通过增强大脑信号，模拟深度睡眠期间的脑波模式，以促进睡眠质量的改善。在睡眠不足的情况下，TES的应用能够显著提升士兵在短时间内的恢复效果，从而增强其认知功能。沃尔特里德陆军研究所睡眠研究中心与国防高级研究计划局（DARPA）的合作项目，正在对一种便携式TES设备进行有效性评估。该设备旨在帮助士兵在有限的休息时间内实现更高效的恢复，优化疲劳管理。此外，经颅直流电刺激（tDCS）技术，已经在奥运会运动员中得到应用，并在国防部内部进行了测试。tDCS通过提升大脑能量、激发神经活动、改变神经网络连接，已被证实能够提升运动表现和认知能力。初步测试结果表明，即便在极度疲劳的状态下，tDCS也能显著提高海军特种作战人员和空军人员的认知能力。这些技术的应用不仅展示了科技在提升军事人员认知能力方面的巨大潜力，也为未来战场上的认知优势提供了新的视角和解决方案。随着这些技术的不断发展和完善，它们有望成为提升士兵作战效能、保障任务成功的有力工具。
前文讨论了“认知硬件的升级”，但仅靠更好的硬件优化并不足以确保性能的全面提升。正如先进的硬件设备需要配合高效的软件系统和用户熟练的操作技能，以发挥其最大效能一样，认知能力的提升同样需要软硬件的协同发展。为了实现认知能力的最大化，通过基础大脑科学教育、基于认知科学的教学和管理信息过载，对“认知软件”的升级显得尤为关键。这些策略的实施，不仅能够增强个体的认知能力，还将促进团队协作和提高决策效率，为美陆军在复杂多变的战场环境中保持竞争优势提供支持。
基础大脑科学教育 认知心理学家和神经学家普遍认为，深入理解大脑的工作原理是优化个人认知表现的起点。大脑功能的基本认知构成了元认知（即对自身认知过程的认识和调控）的基础。美陆军高度重视元认知在解决复杂问题和促进适应性思维中的核心作用，并已提供具体指导以培养和改进元认知技能。然而，这些指导主要针对领导者在处理复杂问题时的应用，尚未普及至整个部队。在2021年的研究中，安德鲁·斯特德曼指出，元认知尚未普及至战术层面，而它应当成为领导者必备的特质和培训内容。因此，对所有官兵进行全面的大脑科学和元认知教育，是实现最佳认知表现的关键。神经科学和心理学的多项研究表明，正念训练能够显著提升认知控制和决策能力。美陆军已将正念训练纳入其“士兵和家庭健身计划”中，但其在部队内的理解和应用仍有限。与此同时，美海军在2018年推出了“勇士韧性”计划，采用正念和运动心理学技术，如目标设定、自我对话、想象和能量管理等，以增强情绪调节和认知表现。美陆军应借鉴海军的这一计划，将大脑科学、元认知和正念意识融入专业军事教育，并作为所有新入伍人员的必修内容。通过这种全面的教育策略，美陆军不仅能够提升官兵的认知能力，还能够培养出更具适应性和创新性的军事领导者，从而在不断变化的战场环境中保持竞争优势。
基于认知科学为基础的教学 在军队中，持久的体能和技能训练一直是标准做法。然而，认知科学的新兴研究揭示了一个重要现象：传统的训练方法，如单纯的重复练习、死记硬背和反复阅读，可能并不如预期那样有效。研究表明，通过改变教学和训练方法，如引入间隔练习、交错练习和适应性辅导，可以显著提升训练的质量和效率。《美陆军野战手册》（FM 7-22）“整体健康与健身”章节强调了基于认知科学的教育策略的重要性。这些策略通过优化学习环境、减少干扰，并根据官兵的个人学习偏好定制教学方案，以实现更佳的教学效果。美陆军大学的应用认知和大脑科学专家韦德·埃尔莫尔的研究表明，利用机器学习和计算机算法所开发的智能辅导平台，虽然不直接提升决策和批判性思维技能，但能够有效增加官兵的隐性知识储备，为掌握复杂的认知任务打下坚实基础。美陆军正致力于将这些基于认知科学的学习方法和技术整合到其训练体系中，使之成为陆军训练文化的一部分。这种整合不仅增加了官兵在长期记忆中存储的知识和技能的数量，也提高了这些知识和技能的质量，从而优化了认知“软件”，以实现最佳的作战性能。
管理信息过载 尽管认知科学支持的学习方法和技术在优化学习过程中发挥着重要作用，但它们对于提升官兵的短期工作认知效果有限。陆军已经意识到，要改善官兵在短期内处理复杂任务的能力，需要采取更有针对性的策略。《美陆军野战手册》（FM 7-22）“整体健康与健身”章节强调了通过任务简化、学习提示和记忆提示等方法来提升短期工作认知的重要性。信息过载已被证明会削弱认知表现，因此，陆军正在寻求从根本上改变其“随时在线”的通信和信息管理文化，特别是对于领导层。美陆军将治理信息过载视为推动变革的关键步骤，其中，高效的时间管理是核心策略之一。有效的时间管理不仅有助于领导者应对日常运作的需求，也是提升认知能力的重要手段。然而，当前的初中级军事教育中缺乏对时间管理技巧的系统教授，导致许多领导者未能掌握基于认知科学的时间管理方法。为了解决这一问题，陆军正在考虑在教育体系中增加相关课程，以帮助领导者更好地规划日程、避免分心，并为专注工作创造条件。通过这些措施，美陆军旨在培养官兵在信息密集环境中的筛选、处理和应用信息的能力，从而在快节奏的现代战场中保持认知优势。