陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)ABMS機理研究

韓月敏，彭 海，張金榮，董臻圃

（石家莊陸軍指揮學院，河北 石家莊 050084）

陸軍作戰(zhàn)是典型的復雜系統(tǒng)[1]。研究陸軍作戰(zhàn)系統(tǒng)的復雜性，涉及陸軍作戰(zhàn)、建模與仿真、復雜性理論等三個獨立而又相互關聯(lián)的視域[2]。將陸軍作戰(zhàn)視為一個復雜系統(tǒng)，傳統(tǒng)的分析方法顯現(xiàn)出了它的局限性，其根本問題是沒有把陸軍作戰(zhàn)系統(tǒng)的復雜性當作復雜性來處理[3]，違背了復雜性研究的方法論原則；對陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)的建模與仿真，傳統(tǒng)的陸軍作戰(zhàn)模型把“人”的作戰(zhàn)當成“機器”的作戰(zhàn)[4]，忽視了人和指揮控制的作用。而復雜性理論為陸軍作戰(zhàn)系統(tǒng)的復雜性研究提供了有效的思想方法和研究手段（ABMS）。本文從復雜性思維的視角，對陸軍作戰(zhàn)目標系統(tǒng)進行了分析，將其自然映射成由實施陸軍作戰(zhàn)的基本行為主體——陸戰(zhàn)Agent組成的仿真系統(tǒng)，能夠關注“人”的行為進行建模，通過陸戰(zhàn)Agent之間以及陸戰(zhàn)Agent與作戰(zhàn)環(huán)境之間相互作用和影響過程的仿真，可捕捉陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)的動態(tài)演化特性和宏觀涌現(xiàn)行為。

由此，可以得到陸軍作戰(zhàn)、復雜性理論和ABMS三者之間的關系，如圖1所示。在三者之間的關系中不難發(fā)現(xiàn)，研究陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)，需要解決兩個不可回避的基本問題。一是怎樣利用復雜性理論研究陸軍作戰(zhàn)系統(tǒng)的復雜性？即怎樣借鑒復雜性理論，構建復雜性思維模式。要解決這個問題，首先必須弄清復雜性理論概念的核心原理，以指導陸軍作戰(zhàn)系統(tǒng)的復雜性研究。二是在復雜性思維模式下，怎樣進行陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)的ABMS？要解決這個問題，首先必須弄清陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)ABMS的機理所在。本文就這兩個問題進行了探索和研究。

圖1 陸軍作戰(zhàn)、復雜性理論和ABMS三者關系示意圖

1 復雜性理論概念的核心原理

由于復雜性理論正在發(fā)展演化之中，在復雜性理論的相關文獻中，一方面，很多概念的描述，因作者不同而異，相同概念具有不同的解釋以及相同描述具有不同的語義[5]；另一方面，所闡述的概念、性質(zhì)、機制和復雜現(xiàn)象往往與其適用領域和邏輯層次不符。因而一直影響著復雜性理論概念的理解和運用。為運用復雜性理論構建復雜性思維模式，文獻[5]通過對復雜性理論概念進行分析、歸納和梳理，總結了相關科學文獻中復雜性理論概念的共同特征，如圖2所示。

圖2 科學文獻中關于復雜性理論概念的共同特征（CS：Complex System復雜系統(tǒng)）

復雜現(xiàn)象的涌現(xiàn)是核心主題，產(chǎn)生于復雜系統(tǒng)元素之間的非線性相互作用，它的描述或模型涉及到層次的概念，圖2中顯示了兩層，矩形框R1和R2與層1（系統(tǒng)的元素）相對應，R3和R4與層2（系統(tǒng)整體）相對應。R1和R4代表對復雜系統(tǒng)的描述，R2和R3代表復雜系統(tǒng)的表現(xiàn)。

復雜性理論概念的核心原理體現(xiàn)在服從遞進關系的四個方面，這四個方面稱為四個準則：

準則 1——復雜系統(tǒng)涌現(xiàn)的基本條件（復雜系統(tǒng)涌現(xiàn)必須滿足基本條件的最小集合，圖2中的層1）。

準則 2——復雜系統(tǒng)元素的性質(zhì)和相互作用機制（圖2中的層1）。

準則 3——復雜系統(tǒng)涌現(xiàn)的復雜現(xiàn)象（圖2中的層2）。

準則 4——復雜系統(tǒng)的整體性質(zhì)和特征（圖2中的層2）。

這四個準則涵蓋了復雜系統(tǒng)的概念、性質(zhì)、機制和對復雜系統(tǒng)所作的觀察，四個準則及其相互依賴關系可用一個概念視圖來說明，如圖3所示，其詳述見文獻[5]。

圖3 復雜性理論概念核心原理的概念視圖（CS：Complex System）

2 復雜性思維模式的建立

從四個準則中不難發(fā)現(xiàn)，對系統(tǒng)復雜性的分析有兩個視角，第一個視角是系統(tǒng)的聚集層次，即將系統(tǒng)內(nèi)相互作用元素的特征與隸屬于系統(tǒng)整體的特征相區(qū)別。圖4中垂直方向上的矩形框代表了這種視角。第二個視角是系統(tǒng)的狀態(tài)，也就是將系統(tǒng)的靜態(tài)描述與動態(tài)表現(xiàn)相區(qū)別，主要體現(xiàn)在兩個方面：一是用系統(tǒng)的組成元素、內(nèi)在性質(zhì)、結構等術語來描述復雜系統(tǒng)；二是對諸如組成元素之間的相互作用、重新組織和涌現(xiàn)的表現(xiàn)等進行更加動態(tài)地分析。圖4中水平方向上的矩形框代表了這種視角。相對來說，這兩種視角是正交的，并形成了一個系統(tǒng)復雜性分析的二維結構。圖4中的“描述”對應著復雜系統(tǒng)的“靜態(tài)”分析，“表現(xiàn)”對應著復雜系統(tǒng)的“動態(tài)”研究。

圖4 系統(tǒng)復雜性分析的二維結構

因此，由圖2可以得到系統(tǒng)復雜性分析的二維結構，如圖4所示。二維結構下的區(qū)分稱為模態(tài)，共有四個，稱為“四個模態(tài)”，以描述和刻畫復雜系統(tǒng)及其整體行為演化的復合條件和綜合狀態(tài)。

“四個模態(tài)”及其二維結構用于對陸軍作戰(zhàn)系統(tǒng)的復雜性進行分析，既能夠清晰地展現(xiàn)陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)的靜態(tài)屬性和動態(tài)表現(xiàn)，也可以在不同的層面上對陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)的靜態(tài)屬性和動態(tài)表現(xiàn)進行分析，從而提供了陸軍作戰(zhàn)系統(tǒng)復雜性研究新的理論框架。建立起復雜性的思維模式，為陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)ABMS機理的研究奠定了思想方法基礎。

3 陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)ABMS機理

3.1 陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)ABMS的二維結構

從建模與仿真的角度看，陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)的ABM，不管在什么層次上，都需要建立兩類模型：一類是對作戰(zhàn)實體的建模，即陸戰(zhàn) Agent；另一類是對陸軍作戰(zhàn)環(huán)境的建模，我們稱其為陸戰(zhàn)環(huán)境。陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)的ABS是對作戰(zhàn)對抗雙方陸戰(zhàn)Agent在陸戰(zhàn)環(huán)境中進行戰(zhàn)斗過程的仿真。因此，陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)的ABMS，可以按照復雜性分析的二維結構進行自然地表達，如圖5所示。

圖5 陸戰(zhàn)復雜系統(tǒng)ABMS的二維結構

陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)的ABMS也是一個二維結構。在水平方向上，是對其建模與仿真的區(qū)分。在垂直方向上，是對其建模與仿真所依賴層次的區(qū)分。

3.2 陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)ABMS的“四個要素”

由上述的討論不難發(fā)現(xiàn)，陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)ABMS的二維結構，與系統(tǒng)復雜性分析的二維結構有著內(nèi)在的一致性，是一一對應關系。這種對應關系是從“四個模態(tài)”到陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)ABMS基本要素的映射關系，亦即從模態(tài)1到陸戰(zhàn)Agent模型的映射、從模態(tài)2到陸戰(zhàn)Agent仿真運行的映射、從模態(tài)4到陸戰(zhàn)Agent仿真宏觀行為涌現(xiàn)的映射、從模態(tài)3到陸戰(zhàn)Agent仿真結果的映射。

陸戰(zhàn)Agent模型是陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)ABMS的基本元素，是建模的結果；陸戰(zhàn)Agent之間的相互作用是陸戰(zhàn)Agent模型的仿真運行；陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)整體行為的涌現(xiàn)只能在陸戰(zhàn)Agent模型的仿真運行中才能進行觀測；陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)的整體性質(zhì)和特征，既是對陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)建模的一種依據(jù)，也是對仿真結果的綜合分析。

因此，陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)ABMS的二維結構完整地涵蓋了ABMS的四個要素，即分析、建模、仿真、觀測。對于陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)ABMS來說，這四個要素既是活動過程的基本要素，也是活動內(nèi)容的核心。

3.3 陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)ABMS的基本過程

陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)ABMS的基本過程，是一個以“四個要素”為核心，以自頂向下的分析中建模與自底向上的仿真中綜合為途徑，逐步細化、反復迭代的全動態(tài)過程，如圖6所示。

圖6 陸戰(zhàn)復雜系統(tǒng)ABMS的基本過程

4 陸戰(zhàn)Agent模型框架

陸戰(zhàn)Agent是陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)ABMS核心的基礎要素，從系統(tǒng)復雜性的研究出發(fā)構建陸戰(zhàn)Agent模型，也是陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)ABMS必須要解決的關鍵問題之一。

由上述討論可知，模態(tài)2是陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)客觀世界的運行所在。在陸軍作戰(zhàn) ABS過程中，陸戰(zhàn)Agent的智能是陸軍作戰(zhàn)仿真在計算機世界能夠得以運行的內(nèi)在支撐，包括陸戰(zhàn)Agent的內(nèi)部結構、規(guī)劃機理、學習機理、決策機理、陸戰(zhàn)Agent之間的通信機制和協(xié)作機制。與之相關的模型，我們稱其為陸戰(zhàn)Agent的內(nèi)在機理模型。

模態(tài)4是客觀世界里陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)在混沌邊緣演化過程中的復雜現(xiàn)象。在陸軍作戰(zhàn)ABS過程中，內(nèi)在機理支撐計算機世界的陸戰(zhàn)Agent相互作用，使陸戰(zhàn)Agent組成的陸戰(zhàn)系統(tǒng)隨時間演化，系統(tǒng)整體涌現(xiàn)的外在表現(xiàn)可供仿真用戶觀測。

模態(tài)3是陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)客觀世界的整體特性和特征，在計算機世界內(nèi)是陸軍作戰(zhàn)ABS的結果。

“四個模態(tài)”、陸戰(zhàn)Agent、陸戰(zhàn)Agent的外在表現(xiàn)、陸戰(zhàn)Agent的內(nèi)在機理之間的關系如圖7所示。

圖7 “四個模態(tài)”、陸戰(zhàn)Agent外在表現(xiàn)、陸戰(zhàn)Agent內(nèi)在機理之間的關系

陸戰(zhàn)Agent的外在表現(xiàn)與內(nèi)在機理的關系就像我們?nèi)说耐庠诒憩F(xiàn)和人體內(nèi)在機能的關系一樣，是一個事物的兩個方面。內(nèi)在機理是根本，外在表現(xiàn)是內(nèi)在機理的能動反映。因此，陸戰(zhàn)Agent模型應該在外在表現(xiàn)和內(nèi)在機理兩個方面來研究，陸戰(zhàn)Agent模型研究內(nèi)容的組織結構如圖8所示。

圖8 陸戰(zhàn)Agent模型研究內(nèi)容的組織結構

5 結束語

本文從復雜性理論概念的核心原理出發(fā)，構建了復雜性分析二維結構，并在此基礎上研究探索了陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)ABMS的機理，提出了陸戰(zhàn)Agent模型框架，為陸軍作戰(zhàn)復雜系統(tǒng)的ABMS奠定了基礎。

[1]Andrew Ilachinski.Land Warfare and Complexity (Part I)Mathematical Backgorund and Technical Sourcebook[DB/OL].Center for Naval Analyses,1996:7-8.http://www.cna.org.

[2]Andrew Ilachinski.Land Warfare and Complexity (Part II)An Assessment of the Applicability of Nonlinear Dynamics and Complex Systems Theory to the Study of Land Warfare.[DB/OL]Center for Naval Analyses,1996:14.http://www.cna.org.

[3]許國志.系統(tǒng)科學[M].上海:上海科技出版社,2000:299.

[4]胡曉峰,羅批.戰(zhàn)爭系統(tǒng)復雜性與戰(zhàn)爭模擬[J].國防科技,2007(2):2-6.

[5]韓月敏,劉非平,郭勇.一種軍事復雜系統(tǒng)的研究方法框架[J].系統(tǒng)仿真學報,2009,21(16):5187-5192.