戰(zhàn)爭復(fù)雜性與復(fù)雜體系仿真問題

胡曉峰

（國防大學(xué) 信息作戰(zhàn)與指揮訓(xùn)練教研部，北京100091）

信息化的目的是系統(tǒng)化，而系統(tǒng)化的結(jié)果就是要形成體系。信息化帶來的不僅僅是信息的快捷交流，更重要的是要使得各個組分系統(tǒng)能夠建立起更加密切的聯(lián)系，形成更高效能的體系（System of Systems，SOS）。對于武器裝備體系如此，對于聯(lián)合作戰(zhàn)體系亦是如此。武器裝備的信息化，使得原來單一運用的武器裝備系統(tǒng)形成了可以配合作戰(zhàn)的武器裝備體系；而作戰(zhàn)部隊的信息化，使得原來較為松散的指揮組織形式建立起了更加密切的一體化作戰(zhàn)體系形態(tài)。但是，戰(zhàn)爭的信息化也加大了戰(zhàn)爭的復(fù)雜性，為研究戰(zhàn)爭對體系的建模仿真就提出了更高的要求。如何認識戰(zhàn)爭的復(fù)雜性，認識體系，找到體系建模仿真的正確技術(shù)途徑，需要我們進行更深入的思考和研究。

1 戰(zhàn)爭復(fù)雜性對體系仿真的影響

1.1 戰(zhàn)爭復(fù)雜系統(tǒng)與戰(zhàn)爭復(fù)雜性

世界上的系統(tǒng)分為簡單系統(tǒng)與復(fù)雜系統(tǒng)。簡單系統(tǒng)也就是我們常說的“1+1=2”的系統(tǒng)，屬于牛頓科學(xué)體系，服從還原論的規(guī)律。它具有線性、可分解還原、結(jié)果可重復(fù)、因果關(guān)系明確、狀態(tài)穩(wěn)定并且可預(yù)測等性質(zhì)。而復(fù)雜系統(tǒng)也就是我們常說的1+1≠2的那些系統(tǒng)，屬于新科學(xué)體系，不能用還原論加以解釋，考察系統(tǒng)局部得不出系統(tǒng)整體性質(zhì)。它具有非線性、不可分解還原、結(jié)果不可重復(fù)、因果關(guān)系不明、狀態(tài)混沌等性質(zhì)。

戰(zhàn)爭系統(tǒng)是典型的復(fù)雜系統(tǒng)?！皯?zhàn)爭中的偶然性”、“戰(zhàn)爭結(jié)果的不可重復(fù)性”、“戰(zhàn)爭中的迷霧”、“武器裝備體系的能力涌現(xiàn)性”和“作戰(zhàn)行動的自同步”等現(xiàn)象，都在說明戰(zhàn)爭的復(fù)雜性特征。美國學(xué)者霍蘭提出的復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)CAS（Complex Adaptive System），是復(fù)雜系統(tǒng)中最典型的一類，比較符合戰(zhàn)爭系統(tǒng)的特點，對應(yīng)的系統(tǒng)也就被稱為戰(zhàn)爭復(fù)雜系統(tǒng)。戰(zhàn)爭系統(tǒng)是對抗體系組成的，而體系也具有復(fù)雜系統(tǒng)的性質(zhì)，所以也可以將這些體系稱為戰(zhàn)爭復(fù)雜體系。研究信息化戰(zhàn)爭系統(tǒng)和體系，就必須認識戰(zhàn)爭的復(fù)雜性特點，用正確的理論來指導(dǎo)研究。

戰(zhàn)爭復(fù)雜性的產(chǎn)生主要基于以下四個原因：第一，戰(zhàn)爭系統(tǒng)的組成是復(fù)雜的（Complicated），它由許多具有自主特性和適應(yīng)能力的組分系統(tǒng)等組成；第二，在組分系統(tǒng)之間存在著復(fù)雜的相互作用關(guān)系（Interaction），表現(xiàn)出來的就是戰(zhàn)爭過程中各方體系之間的對抗、各方內(nèi)部的合作與協(xié)同、各方之間的聯(lián)合與結(jié)盟等行為；第三，這些復(fù)雜的相互作用關(guān)系具有動態(tài)性和適應(yīng)性，最終會產(chǎn)生綜合的涌現(xiàn)性效果；第四，從而也就導(dǎo)致戰(zhàn)爭系統(tǒng)的整體狀態(tài)演變充滿了不確定性和偶然性。

信息化程度的提高，加劇了戰(zhàn)爭的復(fù)雜性。這是因為，信息的全面利用強化了復(fù)雜環(huán)境的影響，戰(zhàn)爭的空間已經(jīng)擴大到了信息及虛擬空間；網(wǎng)絡(luò)的快速傳播加大了各部分的相互作用，原先不相關(guān)的部分也變得聯(lián)系緊密且相互影響；戰(zhàn)爭的整體性需求突出了體系對抗的特點，體系也已不僅僅限于軍事領(lǐng)域，而擴大到了政治、經(jīng)濟、社會等各個方面。因此，在信息化戰(zhàn)爭體系的仿真和研究中就必須要反映出這些變化和特點。

1.2 戰(zhàn)爭復(fù)雜體系的主要性質(zhì)及仿真需求

（1）戰(zhàn)爭復(fù)雜體系的組成和演化具有適應(yīng)性的特點。適應(yīng)性是復(fù)雜系統(tǒng)個體之間相互作用（交互與流動）的結(jié)果，是復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)演化的動力。傳統(tǒng)的系統(tǒng)還原論認為，世界是“機器的世界”、“鐘表一樣的世界”，個體是整體的基礎(chǔ)；但復(fù)雜系統(tǒng)理論認為，世界是“信息的世界”、“網(wǎng)絡(luò)的世界”，個體之間的交互才是整體的基礎(chǔ)。從這個角度來說，描述體系的整體，最重要的就是描述交互，其核心就是對個體之間的相互關(guān)系進行建模。體系中的適應(yīng)性，不僅與體系組成有關(guān)，而且與“人”或“組織”有意識的自主適應(yīng)能力有關(guān)，實際上也就是體系中各種軟因素（如政策理論、條例條令、隊伍建設(shè)等）在起作用?！叭恕痹隗w系中不同層次的決策，以及各組分間的信息交互就成為導(dǎo)致體系演化的關(guān)鍵因素。例如，戰(zhàn)場上的自同步現(xiàn)象，就是體系在適應(yīng)中不斷進化的結(jié)果，而戰(zhàn)爭雙方對抗的也就是體系的適應(yīng)能力。因此，在體系建模中，必須重點考慮信息交互及體系適應(yīng)性的問題，才能正確反映體系的本質(zhì)。

（2）不確定性是戰(zhàn)爭復(fù)雜體系的固有特性和創(chuàng)新源泉。不確定性因素是復(fù)雜系統(tǒng)動態(tài)性的重要原因和表現(xiàn)。確定性科學(xué)認為，我們的世界是類似鐘表的動力學(xué)系統(tǒng)，和諧有序，由初始條件就可以決定結(jié)果，不確定的只是“誤差”。但是，不確定性科學(xué)認為，不確定性是客觀世界的真實存在，與人的認識多少無關(guān)。例如，海森堡的測不準原理就認為，嚴格精確初值是不可能的。同樣，作為復(fù)雜系統(tǒng)，戰(zhàn)爭復(fù)雜體系也具有很強的不確定性特征，其性質(zhì)包括隨機性、模糊性、適應(yīng)性等，而這些不確定性因素的影響既可能是暫時的、特定的、局部的，也可能是整體的、長程的、全面的影響體系的結(jié)構(gòu)和行為。但也正是不確定性因素的存在，才使體系創(chuàng)新性有了可能。如果事物在一開始就什么都是確知的、明確的，那無論怎么發(fā)展其結(jié)果也是肯定的。只有機器的建造才是如此。但對于體系來說，這些不確定性雖然帶來了未知因素，但同時也帶來了創(chuàng)新、變化、成長的希望，這種希望就建立在體系建設(shè)、形成、發(fā)展的過程之中。這也是體系與機器最核心的不同。反映在戰(zhàn)爭中的是復(fù)雜體系之間的合作與對抗，受到環(huán)境的影響和不斷適應(yīng)環(huán)境的演化結(jié)果，而演化的結(jié)果又直接影響體系的能力和效能的變化。因此，找到描述不確定性的正確方法，才能在體系建模中正確地反映不確定性的因素。

（3）戰(zhàn)爭復(fù)雜體系的目標是形成體系的涌現(xiàn)。所謂涌現(xiàn)（emergence），是指系統(tǒng)的性質(zhì)發(fā)生了相變，產(chǎn)生出了新的性質(zhì)。從體系角度來說，就是微觀行為通過交互產(chǎn)生出的宏觀模式，也就是“體系的形成”。形成整體效果是體系追求的主要目標，但涌現(xiàn)的效果并不一定都是效能“躍升”，也可能是效能“坍塌”。這反映了體系結(jié)果的一種隨機性，即涌現(xiàn)出什么新的性質(zhì)很難預(yù)先確定。這也很好地揭示了復(fù)雜系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律，即確定性系統(tǒng)有其內(nèi)在的隨機性（混沌），而隨機系統(tǒng)也有其內(nèi)在的確定性（涌現(xiàn)）。這種涌現(xiàn)必須反映出復(fù)雜體系非線性的特點：即不能按還原論方法進行簡單地疊加，例如“更多的兵力不一定有更強的作戰(zhàn)效果”；也不能簡單地按統(tǒng)計規(guī)律形成宏觀性質(zhì)，如熱力學(xué)定律，因為這在本質(zhì)上來說還是確定性的。體系的目標是涌現(xiàn)出來的，即由眾多個體進行各種不確定性的相互作用而動態(tài)產(chǎn)生出來的。因此，對于想達到的體系目標而言，它不依人的意志而轉(zhuǎn)移，因而只能引導(dǎo)，不能“確定”，是否能涌現(xiàn)出新的具有整體性特點的作戰(zhàn)能力，既取決于組分系統(tǒng)在微觀層面上的多樣性，也取決于體系在宏觀層面上的建設(shè)發(fā)展過程。因此，要得到復(fù)雜系統(tǒng)涌現(xiàn)的性質(zhì)，在體系仿真中要反映出體系進化中的整體涌現(xiàn)性，找到微觀—宏觀之間的聯(lián)系是關(guān)鍵。

2 體系仿真研究的關(guān)鍵問題

體系建模仿真的關(guān)鍵問題主要包括三個方面。一是定義問題，即如何理解體系及體系對抗，以及體系的整體涌現(xiàn)性如何獲得。二是描述問題，即對體系如何建模，如何描述體系的適應(yīng)性行為，包括人或組織智能化行為的模擬。三是實驗問題，即如何將理論變?yōu)楝F(xiàn)實，利用模型進行基于體系對抗仿真的實驗，來推進戰(zhàn)爭復(fù)雜系統(tǒng)研究。

2.1 定義問題：什么是體系

當(dāng)前在體系研究中存在的最大問題就是將“體系”與“系統(tǒng)”混為一談，產(chǎn)生了很多理論上的混亂，以至于有人認為體系將取代系統(tǒng)而建立新的基于體系的“系統(tǒng)論”。體系的定義不清楚，因而作戰(zhàn)體系、武器裝備體系與相應(yīng)系統(tǒng)的關(guān)系就比較含糊，所采用的體系仿真及評估方法也并未反映體系的本質(zhì)特點。因此，對體系的定義需要重新加以認真地梳理和明確。

體系[1]，又稱為“系統(tǒng)的系統(tǒng)”，是能夠得到進一步涌現(xiàn)性質(zhì)的關(guān)聯(lián)或聯(lián)結(jié)的獨立系統(tǒng)的集合。一般具有四個特點：一是組分系統(tǒng)獨立，組成體系的都是獨立開發(fā)和獨立運行的系統(tǒng)，而非從屬于某個系統(tǒng)的要素；二是相互依存關(guān)聯(lián)，組分系統(tǒng)之間通過網(wǎng)絡(luò)松耦合互連影響，組成規(guī)模較大；三是組織因素明顯，是人、軟因素與硬系統(tǒng)的綜合集成，而人與軟因素將發(fā)揮重要作用；四是完成共同使命，各個組分系統(tǒng)按照共同目標，通過不斷磨合漸進成型、從而涌現(xiàn)出整體體系效果。

從體系的定義來看，體系也是系統(tǒng)的一種，也需要遵從系統(tǒng)的基本定義，它的出現(xiàn)并未改變系統(tǒng)科學(xué)的基本原理。但體系是一種特殊的系統(tǒng)，它內(nèi)部的組分是獨立開發(fā)和運行的系統(tǒng)，但這些獨立系統(tǒng)又可以相互依存，并涌現(xiàn)出體系的整體性質(zhì)。例如，防空體系由獨立的機場、導(dǎo)彈、雷達網(wǎng)、航空兵等系統(tǒng)組成。體系一般屬于高層的、整體的概念，例如國家體系、作戰(zhàn)體系、武器裝備體系等，一般不會去指那些低層的事物。體系的另一個特征是其內(nèi)部不會產(chǎn)生對抗關(guān)系，主要是合作與競爭關(guān)系。這樣，戰(zhàn)爭系統(tǒng)就是由多個對抗的國家戰(zhàn)爭體系構(gòu)成，每個國家戰(zhàn)爭體系下又包括了政治、經(jīng)濟、及作戰(zhàn)等各個領(lǐng)域體系，作戰(zhàn)體系下又可以由完成不同使命任務(wù)的部隊或武器裝備體系構(gòu)成，武器裝備體系下可以是子體系，也可以是某個具體的武器系統(tǒng)。但從系統(tǒng)的組成概念上來說，它既可以指由眾多系統(tǒng)組成的大系統(tǒng)，例如戰(zhàn)爭系統(tǒng)；也可以指那些具備局部特征的小系統(tǒng)，例如某個武器系統(tǒng)等。系統(tǒng)內(nèi)部的各系統(tǒng)既可以是合作關(guān)系，也可以是對抗關(guān)系，它描述的是事物的整體特征。從這個角度來說，體系是一類特殊的系統(tǒng)，但系統(tǒng)并不一定都為體系。

從系統(tǒng)復(fù)雜性的角度來看，體系必是復(fù)雜系統(tǒng)，因為涌現(xiàn)是體系的基本性質(zhì)之一。簡單系統(tǒng)的功能由結(jié)構(gòu)決定，具有固定的組成及性質(zhì)，可以通過分解來了解整體，分解后也可以還原。局部僅是整體的一個部分，不太關(guān)注組分自身的主體行為，局部無獨立性。而體系是復(fù)雜系統(tǒng)，雖然是由多個組分系統(tǒng)組成，但具有整體不可分性，體系的功能不等于部分之和，強調(diào)組分系統(tǒng)間的相互作用，強調(diào)組分具有的局部自主行為，每個組分系統(tǒng)都有局部區(qū)域的影響力。其性質(zhì)表現(xiàn)在：一是體系是復(fù)雜系統(tǒng)，具有涌現(xiàn)性，各組分系統(tǒng)相互作用，最終涌現(xiàn)出體系的目標；二是體系是“活”的系統(tǒng)，具有進化性，結(jié)構(gòu)是可變的、可自組織的，需要逐漸磨合成長，也會逐步衰退老化；三是體系能力是動態(tài)變化的，具有相對性，能力通過運動產(chǎn)生，效能通過對抗展現(xiàn)。所以，一個機器（簡單系統(tǒng)）在成為機器之前是不具備任何所期望功能的，在成為機器之后也不會再發(fā)展出其他功能。而一個體系從一開始就具備某種功能，并總是在不斷發(fā)展，涌現(xiàn)出新功能。例如從小體系發(fā)展成大體系，從不成熟的體系發(fā)展成成熟的體系。從這個意義上說，體系不僅是“系統(tǒng)的系統(tǒng)”，而且還是具有復(fù)雜系統(tǒng)性質(zhì)的“系統(tǒng)的系統(tǒng)”，所以稱為復(fù)雜體系。

就開發(fā)實施而言，“體系工程”與簡單系統(tǒng)的“系統(tǒng)工程”也存在很大的不同。由于還原論思想的影響，我們往往會把復(fù)雜體系的系統(tǒng)默認為可以分解還原的簡單系統(tǒng)，因而把系統(tǒng)工程所要達到的目標歸結(jié)為復(fù)雜系統(tǒng)才能達到的目標，即產(chǎn)生涌現(xiàn)（即要做到1+1＞2）。兩者可以說并不匹配，而且容易產(chǎn)生混淆。事實上，簡單系統(tǒng)的系統(tǒng)工程在開發(fā)和運行中，各個組分必須圍繞系統(tǒng)的共同目標進行，特別強調(diào)頂層設(shè)計和集成，并以追求“最優(yōu)”為基礎(chǔ)，進行系統(tǒng)改進等于重復(fù)上述過程。因此，系統(tǒng)工程的目標是在開始時就確定的，因而在一開始必須確定系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)。而復(fù)雜體系的體系工程強調(diào)組分系統(tǒng)在開發(fā)和運行時具有相對獨立性，把追求“滿意”作為基礎(chǔ)，軟因素例如條令條例、理論研究、團隊文化等會發(fā)揮很大的作用。同時也承認背景的復(fù)雜性，包括因政策、領(lǐng)導(dǎo)、環(huán)境等產(chǎn)生的妥協(xié)和改變。同時，體系工程強調(diào)時間特性，具有自組織與自適應(yīng)的特點，并承認進化中的“不確定性”，反映了體系的動態(tài)進化過程。這樣，通過不斷地適應(yīng)環(huán)境，體系的目標才會在演化過程中“涌現(xiàn)”出來。至于能否演化為預(yù)期的結(jié)果，還取決于體系開發(fā)和運行的過程。所以有人說，體系“不能建造，只能演化”。

因此，復(fù)雜體系的建模仿真必須反映這些特點。一是要大尺度建模，正確地反映體系的規(guī)模范圍，確保對體系的仿真在合適的空間尺度上進行，體系的模型盡可能地包括所涉及到關(guān)鍵因素。二是利用動態(tài)機制，正確地反映體系的進化特征，確保對體系的仿真在合適的時間尺度上進行，能夠反映對抗的過程及體系的結(jié)構(gòu)變化也即適應(yīng)性。三是引入隨機因素，正確地反映體系的不確定性，確保內(nèi)部要素的隨機性能夠反映適應(yīng)性隨機的特點，符合“戰(zhàn)爭結(jié)果不確定”的基本宏觀特征。四是建立宏觀微觀聯(lián)系，正確地反映體系的涌現(xiàn)性，不能用局部代替整體過于瑣碎，也不能簡單地將層次提升冒充宏觀，而在這里，局部規(guī)則、網(wǎng)絡(luò)交互將成為關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2.2 描述問題：如何對體系建模

一般說來，戰(zhàn)爭復(fù)雜體系建模的重點有三個：一是以信息網(wǎng)絡(luò)建模為基礎(chǔ)，二是以實體行為建模為關(guān)鍵，三是以形成體系整體效果為目標。

（1）以信息網(wǎng)絡(luò)建模為基礎(chǔ)。體系形成的基礎(chǔ)是信息網(wǎng)絡(luò)，但這種網(wǎng)絡(luò)不能僅看成一般的通信網(wǎng)絡(luò)，而應(yīng)該看成是一種廣義的信息關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，即各類指揮、控制、社會、影響、依賴等因素形成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。由這個信息網(wǎng)絡(luò)連接各組分系統(tǒng)形成了武器裝備體系、作戰(zhàn)體系、國家基礎(chǔ)設(shè)施體系，以及社會關(guān)系體系等。信息網(wǎng)絡(luò)的建模要能反映信息的傳播過程，而不僅僅是數(shù)據(jù)協(xié)議或接口，因為我們的目標是研究體系而不是研究具體網(wǎng)絡(luò)的性能。信息的傳播要能反映所搭載體系交互的實際，也即體系中各組分連接的特點和性質(zhì)、交互的內(nèi)容及效果。特別需要說明，戰(zhàn)爭中的目標，如敵軍的部隊、陣地、武器、機場等軍事目標，以及電網(wǎng)電站、交通樞紐、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、電臺電視臺等國家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，甚至敵國的政治體制、經(jīng)濟設(shè)施、民眾團體等，也應(yīng)該看成是一個體系，具有體系的一切特征，而不應(yīng)該僅僅作為一個個獨立的目標點存在。這是因為，對目標體系的打擊效果，也往往需要從整體上動態(tài)地度量才能真正地反映出戰(zhàn)爭效果的實際。

（2）以實體行為建模為關(guān)鍵。體系的組分實體是獨立的組分系統(tǒng)實體，其行為是建模的重點，包括基本行為，也自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)等性質(zhì)。由于“人”及“組織”是體系的核心，必須要能反映出智能型組分的行為特點。例如，作戰(zhàn)體系的有組織群體行為（作戰(zhàn)決策與行動），或者是不規(guī)則、無組織或自組織的群體行為（如潰?。?；武器裝備組分系統(tǒng)的作戰(zhàn)過程應(yīng)該包含指揮控制過程及運行的不確定性、適應(yīng)性等特點；關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施及社會群體的行為應(yīng)該具有自主決策、相互依賴、級聯(lián)影響等。需要說明的是，研究體系不能因為體系具有宏觀特點而認為只需要宏觀模型即可。事實上，對體系的研究與一般宏觀系統(tǒng)的研究不太一樣，研究體系的規(guī)律必須建立在具體特性基礎(chǔ)上，需要的組分顆粒度必須以研究的問題來確定。換句話說，對體系的建模不能以層次來籠統(tǒng)地確定顆粒度，而應(yīng)以是否對體系起關(guān)鍵作用來確定顆粒度。對于信息化作戰(zhàn)體系而言，這點尤為重要。例如，一顆衛(wèi)星可能粒度很小，但卻在體系中起到關(guān)鍵作用。那種宏觀就一定為“粗”的觀念，在信息化體系仿真中應(yīng)該拋棄。

（3）以形成體系整體效果為目標。體系的整體效果來源于組分系統(tǒng)相互作用結(jié)果，來源于局部規(guī)則的綜合反映，而不是來源于一個所謂“整體”的上帝。也就是說，不會對所謂體系整體進行建模，而只會針對每個具體實體的局部規(guī)則建模，但會提供各種整體的約束（例如資源、環(huán)境、組織、法律、社會等方面約束）。這樣做是要最大限度地產(chǎn)生出體系本來的涌現(xiàn)效果，而非由設(shè)計者來決定應(yīng)該出現(xiàn)什么。當(dāng)前常用的體系建模方法主要有兩種，即基于Agent建模和基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的建模?；贏gent及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)對體系進行建模被認為是最有希望形成體系涌現(xiàn)性質(zhì)的方法，它將體系看成是一個含有眾多自主實體（組分系統(tǒng)）節(jié)點的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，用Agent描述實體的行為，通過復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)描述實體之間的關(guān)系。通過這些方法，可以反映出體系的基本性質(zhì)，例如體系組分之間的連通度、聚集度，共享、協(xié)同、同步等耦合度指標，以及體系的級聯(lián)失效、連鎖反應(yīng)、抗毀性等效果。

2.3 實驗問題：如何進行體系仿真

傳統(tǒng)的系統(tǒng)仿真以牛頓科學(xué)體系為基礎(chǔ)，是各種“機器”系統(tǒng)模型的運行，其仿真結(jié)果一般是線性的、確定性的，即使具有某種隨機性也可以通過多次運行使之符合統(tǒng)計規(guī)律，反映的主要是物理世界的規(guī)律。而體系仿真以復(fù)雜性科學(xué)為基礎(chǔ)，是適應(yīng)性體系模型的演化過程，其結(jié)果應(yīng)該是非線性的、不確定的，會在演化過程中通過主動適應(yīng)改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，最后的結(jié)果也不一定就符合統(tǒng)計規(guī)律，但反映了以人為主體復(fù)雜體系的運行規(guī)律和特點。但體系仿真并不是要徹底拋棄傳統(tǒng)的系統(tǒng)仿真方法，而是要引入復(fù)雜體系仿真的因素和相應(yīng)的方法，包括復(fù)雜體系內(nèi)在的關(guān)聯(lián)因素如連鎖反應(yīng)及不確定性，組分系統(tǒng)的適應(yīng)性因素導(dǎo)致的體系進化與退化，以及體系的整體性效果即涌現(xiàn)性的獲得等。體系仿真仍然建立在獨立組分系統(tǒng)仿真基礎(chǔ)上，基于系統(tǒng)的傳統(tǒng)仿真方法仍然是有效的手段，但必須用在那些不具有復(fù)雜性的組分系統(tǒng)仿真上。

體系仿真實驗是要獲得體系整體效果的評價。這關(guān)系到體系實驗的設(shè)計、準備、運行，以及對實驗結(jié)果的分析等各個方面。其中對什么是整體性效果必須要有正確的認識。對于體系進行評估的準則是什么，如何將整體性表現(xiàn)出來，是靜態(tài)指標體系描述，趨勢性描述，還是結(jié)構(gòu)功能性描述，或是結(jié)果描述?事實上，對體系整體效果的度量是沒有“結(jié)果”而只有“狀態(tài)”的，這是因為體系總是處于不斷發(fā)展演化之中。所以，對體系的狀態(tài)只能通過測量得到，但如何使結(jié)果和戰(zhàn)爭規(guī)律相吻合是最為關(guān)鍵的。我們說，對于戰(zhàn)爭體系層面的整體性效果表達，必須建立在“對抗”、“動態(tài)”和“整體”三位一體的條件下才能得到，這是因為，體系是在各種信息的聯(lián)系下形成的，體系的作用或效果必然在體系下才能產(chǎn)生，而所謂的“整體性效果”只能在體系的對抗過程中才能得到，不同的對手、不同的過程，就可能有不同的結(jié)果。而且這個結(jié)果也不會是一個固定的答案，而只是一個關(guān)于“某時某地某個問題側(cè)面”的一個可能“解法”。所有形成的不同結(jié)果集合，就會形成解空間中的“結(jié)果云”。這個結(jié)果云有點像量子云，也是“測不準”的，很難說某個結(jié)果就是所要的答案，但卻可以反映出各類變量對戰(zhàn)爭結(jié)果的影響。雖然結(jié)果測不準，但這正好反映出了戰(zhàn)爭結(jié)果不確定、充滿偶然性的特點。雖然沒有唯一的確定結(jié)果，但卻給出了戰(zhàn)爭復(fù)雜系統(tǒng)在演化過程中的內(nèi)在規(guī)律，并不妨礙我們從體系角度去分析研究戰(zhàn)爭問題。

3 體系仿真研究中值得關(guān)注的幾個趨勢

3.1 建立體系仿真研究的基礎(chǔ)理論

當(dāng)前在復(fù)雜體系研究中最大的問題是缺乏基礎(chǔ)理論的支持。在體系仿真研究中，一般采用針對簡單系統(tǒng)的建模理論，或者只是采用某種方法進行試驗，而缺乏基礎(chǔ)理論尤其是數(shù)學(xué)理論的支持。但隨著復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究的深入，以復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論為基礎(chǔ)形成體系仿真研究的基礎(chǔ)理論可能是一個重要的方向。這是因為，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與復(fù)雜體系在理論上具有較好的同構(gòu)性，從本質(zhì)上看，體系其實也可以看成是一個“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”（Network of networks）。通過復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)可以映射到復(fù)雜體系的性質(zhì)，而復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究已經(jīng)具有了比較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究近年發(fā)展非常迅速。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的基本原理是把系統(tǒng)的大量組分抽象成節(jié)點，把組分間的相互作用和關(guān)系抽象成鏈接，這樣就形成了一個節(jié)點與鏈接組成的網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)系統(tǒng)的不同而具備不同的性質(zhì)。通過這種方法，可以描述物理、生物、社會等各類復(fù)雜系統(tǒng)，既可以刻畫體系中的個體，又可以刻畫由個體之間相互作用而導(dǎo)致的整體涌現(xiàn)性行為（如同步）。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的一些性質(zhì)對體系也可有借鑒意義，例如，小世界模型（small world）可以對社會關(guān)系體系描述出連通性、同質(zhì)性、非成長性等性質(zhì)；無尺度網(wǎng)絡(luò)（Scale Free network）可以對冪次分布的網(wǎng)絡(luò)體系（如Web網(wǎng)、部分通信網(wǎng)等）描述連通性、非同質(zhì)性、成長性等性質(zhì)。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與群體控制理論研究了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)同步、群體控制、形成共識等問題，也可以用于反映體系的涌現(xiàn)、合作等行為。體系的其他一些特性也可以通過復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特性進行表達，例如聚集度、網(wǎng)絡(luò)傳播、共享、協(xié)同、同步、耦合度、級聯(lián)失效等，從而模擬出戰(zhàn)爭系統(tǒng)中的多種體系行為，如體系抗毀、作戰(zhàn)協(xié)同、戰(zhàn)場自同步等現(xiàn)象。因此，利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論為基礎(chǔ)，建立起體系的基礎(chǔ)理論，是值得關(guān)注的一個重要趨勢。

3.2 采用“平行”的體系仿真方法

戰(zhàn)爭復(fù)雜體系仿真要適應(yīng)體系的進化過程，就必須建立起能夠動態(tài)模擬復(fù)雜體系進化的整體模型，通過不間斷地實驗才能得到相應(yīng)的結(jié)果。為解決這個問題，基于王飛躍等人提出的平行系統(tǒng)方法[4]，建立起平行的體系仿真環(huán)境，可能是一個重要的發(fā)展方向。

所謂“平行系統(tǒng)”，就是通過計算實驗的方法，建立起與實際系統(tǒng)相似的仿真系統(tǒng)，并平行執(zhí)行以達到預(yù)測和控制實際系統(tǒng)的目的。簡單來說，就是將真實世界利用仿真的方法映射為虛擬世界，同時按時間軸平行向前推進而不斷演化。這個虛擬世界可以看成是真實世界的鏡像，是通過物理仿真、信息仿真、社會仿真等方法建立起來的。在時間軸的初始端，虛擬世界與真實世界相同，當(dāng)真實世界演化到下一時刻時，計算機也將虛擬世界仿真運行到下一個時刻。隨著時間的推移，仿真的虛擬世界可能會在一定程度上和真實世界發(fā)生偏差，此時就需要獲取真實世界的關(guān)鍵特征數(shù)據(jù)來修正虛擬世界的結(jié)果，從而使得虛擬世界與現(xiàn)實世界又能保持一致，即保持“平行”。這樣，利用仿真世界的超實時運行，就可以得到虛擬世界未來的一個結(jié)果，而這個結(jié)果就可以看成是對真實世界未來的一種預(yù)測，根據(jù)這個預(yù)測對真實世界采取行動，從而達到影響真實世界的目的。當(dāng)然，這種時間上的“超前”不能太遠，否則就與“平行”產(chǎn)生矛盾了。

體系的平行仿真也是利用這個原理?！捌叫畜w系”方法與傳統(tǒng)仿真方法不同的根本一點在于，傳統(tǒng)的系統(tǒng)仿真是按照系統(tǒng)固有性質(zhì)建立的，在運行過程中一般不會發(fā)生改變；而平行體系的仿真，必須考慮體系在運行過程中的結(jié)構(gòu)演化特性，并且能在運行中不斷地進行修正。因此，為了做到這一點，就必須實時地了解體系的現(xiàn)實狀況，確保平行的仿真系統(tǒng)能與實際體系保持一致。這樣，也就有一個體系結(jié)構(gòu)如何測量和演化的問題。同時，為了保證體系平行運行的誤差較小，雖然體系建模也要針對某個目標或側(cè)面，但體系的范圍應(yīng)盡可能地大到足以包含影響體系的各個方面。

3.3 注意“大尺度”體系建模問題

在體系研究中“大尺度”是不可回避的，例如“大尺度”的信息網(wǎng)絡(luò)、“大尺度”種類的裝備體系，以及“大尺度”數(shù)量的部隊、目標等。大尺度建模問題已經(jīng)成為體系研究中的難點問題。所謂“大尺度”（Large Scale）問題，既包括空間尺度，也包括時間尺度；既是指體系的規(guī)模、觀測的角度、影響的范圍、變量的數(shù)量、復(fù)雜度的擴大、時間的長短，也是指針對“大尺度”對象在建模方法和手段上的變化。而這些都會對建模理論、仿真方法、模型計算等產(chǎn)生重大的影響。原有的方法還適應(yīng)不適應(yīng)?系統(tǒng)運行需要什么特殊要求?都需要很好地進行研究。

處理大尺度常用的方法是進行簡化，即對全局進行層次的劃分，按不同的層次進行細節(jié)處理。對體系也可以使用這種方法進行適當(dāng)?shù)丶s簡，包括組分系統(tǒng)間的交互連接簡化、組分系統(tǒng)的外部環(huán)境簡化，以及組分系統(tǒng)的數(shù)目裁減等。但這樣做的一個基本前提是不能損害體系的整體性質(zhì)。現(xiàn)在發(fā)展的一個重要趨勢是，要根據(jù)體系本身的特點，把與對抗體系相關(guān)的因素都考慮進來，以更好地反映體系演化的整體性質(zhì)。之所以這樣，一是獲得體系整體性的需要，因為體系范圍比較大，如果仍然局限在體系的某一局部，則很容易丟失體系的整體性質(zhì)；二是已經(jīng)有了實現(xiàn)的可能，大規(guī)模計算和仿真能力已經(jīng)具備了相當(dāng)?shù)哪芰?，不必要對體系進行分割還原也可以實現(xiàn)整體的仿真。

即使是在全球戰(zhàn)爭層面，現(xiàn)在也有了先例。美國國防部、國土安全部及國家自然科學(xué)基金委資助研究的“面向分析和仿真的綜合環(huán)境”（Synthetic Environment for Analysis and Simulation，SEAS）就是這樣的一個大尺度的戰(zhàn)爭模擬系統(tǒng)。SEAS建立在大規(guī)模并行計算平臺上，采用基于Agent建模方法自底向上地進行建模，涵蓋了政治、經(jīng)濟、軍事、社會、信息以及關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域，可以對軍事行動影響經(jīng)濟發(fā)展、社會輿論的效果進行仿真分析，為戰(zhàn)爭決策提供實時的支持，對國土安全（涉及核生化、農(nóng)業(yè)和爆炸品等）問題進行仿真分析和提供實時輔助決策。目前，基于SEAS平臺已經(jīng)對全球62個重點關(guān)注國家（包括伊拉克、阿富汗和中國）進行了建模，能夠支持1200萬個Agent實體的實時仿真，已用于美軍聯(lián)合部隊司令部的MNE4等系列演習(xí)。值得指出的是，在我國，為了研究戰(zhàn)爭復(fù)雜問題，國防大學(xué)在2003年也獨立提出了建立“戰(zhàn)爭虛擬空間”（Global War Space，GWS）的概念，將作戰(zhàn)空間、社會空間組合成了虛擬戰(zhàn)爭空間，設(shè)計了武器裝備體系、作戰(zhàn)體系，以及國家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施目標體系模型，并進行了多年的實驗性研究，已經(jīng)取得了初步的成果。

3.4 應(yīng)用探索性體系仿真實驗

體系的仿真實驗是從應(yīng)用角度研究復(fù)雜體系的。體系的仿真實驗活動是當(dāng)前戰(zhàn)爭模擬的一個極為重要和關(guān)鍵的問題，這是因為體系規(guī)模巨大很難組織實兵實裝的實驗，對體系的評估只能通過仿真實驗來完成。完成體系評估需要實行聯(lián)合實驗活動，而多系統(tǒng)、多層次、多視角的實驗方法是體系仿真中必須解決的難題。美軍在“千年挑戰(zhàn)2002”演習(xí)中采用了50多個仿真系統(tǒng)群進行聯(lián)合仿真實驗，證明了多仿真系統(tǒng)互連的必要性和可行性。但更重要的是，還需要找到科學(xué)可行的實驗方法，來分析取得的大量仿真結(jié)果數(shù)據(jù)。

體系問題研究面對的是巨大不確定性數(shù)據(jù)空間，如果采用窮舉方法對每一種可能都進行分析則代價巨大，因此必須要采用選擇性分析方法，這就是探索性分析（EA）出現(xiàn)的原因。所謂探索性分析，簡單地說，就是對各種不確定性要素所產(chǎn)生的結(jié)果進行整體研究，從而找到是哪些參數(shù)在起作用，以及何時起作用。但這種方法存在著一些不足：往往強調(diào)通過研究結(jié)果的全景圖去尋找關(guān)鍵因素，不重視對異常值的分析；往往強調(diào)對已有數(shù)據(jù)進行分析，而不重視通過仿真產(chǎn)生動態(tài)數(shù)據(jù)進行反饋定位分析；往往強調(diào)從宏觀層面的概念出發(fā)，采用粗粒度的解析模型來計算，從而難于體現(xiàn)戰(zhàn)場適應(yīng)性等信息化戰(zhàn)爭的特征。另外，為了提高探索速度，探索性分析往往不是對整個問題空間進行探索，而是著眼于通過剪枝等方法縮小問題空間、減少計算量，但這樣可能會忽視遺漏重要的樣本值和可能性。數(shù)據(jù)耕耘（Data Farming）是解決這些問題的一種更加有效的分析方法。它可以用來探測想定參數(shù)改變所引起的效果變化的循環(huán)過程，并且通過根據(jù)結(jié)果的反饋進行動態(tài)仿真，具有處理大量參數(shù)空間的能力；也可以在感興趣的領(lǐng)域“種植”（grow）仿真生成大量的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行特殊的“提煉”（distillation），從而通過反復(fù)地仿真，分析結(jié)果對于不同輸入?yún)?shù)的敏感性，尋找事物發(fā)展的趨勢和異常。

體系實驗數(shù)據(jù)具有大尺度多變量解空間的特點，要求我們必須考慮采用合適的方法以盡快地收斂獲得所要的結(jié)果，應(yīng)用探索性仿真實驗方法是解決這個問題一個非常值得關(guān)注趨勢。但很顯然，這種方法需要的計算能力比較大，一般只有采用大規(guī)模并行仿真的方法才能完成。

4 結(jié)束語

體系的建模與仿真是戰(zhàn)爭系統(tǒng)研究中的重要問題，也是一個很困難的問題。這是因為戰(zhàn)爭體系都具有復(fù)雜性，不能用傳統(tǒng)牛頓科學(xué)的理論加以解釋，必須采用新的復(fù)雜性科學(xué)理論和方法。過去很多的研究進展緩慢，問題很多就出在方法論上。不能將體系簡單地等同于系統(tǒng)，必須對體系的定義、體系的性質(zhì)，以及體系的建模和仿真方法進行科學(xué)的研究和總結(jié)。體系理論、平行建模、大尺度模型、探索性分析仿真等理論問題，都值得我們?nèi)ミM一步深入地研究。有學(xué)者說的很好，任何科學(xué)理論應(yīng)該是一把開啟未知世界大門的鑰匙。因此，對于戰(zhàn)爭復(fù)雜體系建模與仿真的研究，我們也應(yīng)該去尋找符合戰(zhàn)爭復(fù)雜體系特點的新的科學(xué)理論和方法，才能從根本上解決戰(zhàn)爭復(fù)雜體系的建模仿真問題。

1 胡曉峰，楊鏡宇，司光亞，等.戰(zhàn)爭復(fù)雜系統(tǒng)仿真分析與實驗[M].北京：國防大學(xué)出版社，2008.

2 胡曉峰.戰(zhàn)爭復(fù)雜性與信息化戰(zhàn)爭模擬[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報，2006，18（12）：3572—3580.

3 王飛躍.平行系統(tǒng)方法與復(fù)雜系統(tǒng)的管理和控制[J].控制與決策，2004，19（3）：485—489.

4 李志強，胡曉峰.虛擬環(huán)境中大規(guī)模群體行為建模仿真研究進展[J].計算機工程與應(yīng)用，2008，44（8）：45—48.

5 胡曉峰，李志強，曹強，等.國家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施建模仿真研究進展[J].系統(tǒng)工程理論與實踐，2008，28（增刊）：121—127.

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8 PEDERSON P.Critical Infrastructure Interdependency Modeling：A Survey of USand International Research[R].Idaho National Laboratory Critical Infrastructure Protection Division，2006.

9 PEDERSON P，DUDENHOEFFER D，HARTLEY S，et al.Critical Infrastructure Interdependency Modeling：A Survey of US and International Research[R].Idaho National Laboratory，2006.