基于競(jìng)爭(zhēng)性假設(shè)分析的主成分分析法在情報(bào)分析里的運(yùn)用

姚澤清 張晨光

(解放軍理工大學(xué) 理學(xué)院，江蘇 南京211101)

1 引言

情報(bào)是作戰(zhàn)的基礎(chǔ)，情報(bào)分析在聯(lián)合作戰(zhàn)的指揮決策中起著至關(guān)重要的作用。在戰(zhàn)爭(zhēng)前夕，情報(bào)分析能夠幫助準(zhǔn)確識(shí)別戰(zhàn)爭(zhēng)征候，提供更多預(yù)警時(shí)間;在作戰(zhàn)時(shí)，情報(bào)分析能夠整合匯總雜亂無(wú)章的各方信息，透視敵軍的兵力部署和作戰(zhàn)企圖，判定敵作戰(zhàn)重心;在作戰(zhàn)后期，情報(bào)分析又通過(guò)采集到的多方面信息來(lái)評(píng)估戰(zhàn)爭(zhēng)效果。長(zhǎng)期以來(lái)，許多情報(bào)分析專(zhuān)家借助其豐富的經(jīng)驗(yàn)和敏銳的直覺(jué)來(lái)分析情報(bào)，在許多情況下都取得了不錯(cuò)的效果，但由于情報(bào)資料的“信號(hào)”與“噪聲”并存，情報(bào)分析也會(huì)取得與事實(shí)截然不同的結(jié)果。

例如，第二次世界大戰(zhàn)中在德軍進(jìn)攻蘇聯(lián)之前，佐爾格、“紅色樂(lè)隊(duì)”和山道爾·拉多及時(shí)向蘇聯(lián)發(fā)回了預(yù)警，但在德軍一系列戰(zhàn)略欺騙的誘導(dǎo)下，蘇聯(lián)統(tǒng)帥部認(rèn)為德軍會(huì)跨越海峽進(jìn)攻英國(guó)，而繼續(xù)履行《蘇德互不侵犯條約》［1］。再如，蘭德公司研究人員羅伯塔·沃爾斯泰特在《珍珠港:預(yù)警與決策》一書(shū)中提到“珍珠港”事件中美軍沒(méi)有及時(shí)預(yù)警的原因:日軍在突襲之前發(fā)布了許多欺騙信息，使得情報(bào)人員手頭的情報(bào)資料中既包含信號(hào)又包含噪聲，而噪聲對(duì)情報(bào)分析造成了不利于得出正確結(jié)論的干擾［2］。又如，朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)期間的仁川登陸和海灣戰(zhàn)爭(zhēng)的“左勾拳行動(dòng)”，都是戰(zhàn)略欺騙成功的典范與情報(bào)分析失誤的典型。

在情報(bào)分析領(lǐng)域，很多分析失誤并不是因?yàn)槿鄙倏晒┓治龅男畔ⅲ呛Ａ康男畔?，特別是“信號(hào)”與“噪聲”相互摻雜的環(huán)境讓情報(bào)分析人員和決策者迷失了［3］。針對(duì)這一問(wèn)題，本文提出了一種基于競(jìng)爭(zhēng)性假設(shè)分析的主成分分析方法，以期將噪聲的影響降到最低，并以仁川登陸為例對(duì)方法進(jìn)行了驗(yàn)證。

2 情報(bào)分析方法的探討

2.1 休爾的“競(jìng)爭(zhēng)性假設(shè)分析法”

美國(guó)學(xué)者理查茲·休爾從情報(bào)分析心理學(xué)角度研究了這些因噪聲而導(dǎo)致情報(bào)分析失誤的案例，認(rèn)為知覺(jué)從三個(gè)方面影響并制約著情報(bào)分析人員客觀認(rèn)識(shí)實(shí)際情況:一是期望先入為主地制約知覺(jué)，觀察者獲得的信息在很大程度上取決于他個(gè)人最初的期望、假設(shè)和先入之見(jiàn);二是新的信息往往容易被已有的印象同化掉，即思維定勢(shì);三是由于一開(kāi)始受到模糊的刺激，即使后來(lái)得到更多、更清楚的信息也仍會(huì)妨礙準(zhǔn)確的判斷。這就要求我們要采取盡量客觀的方法，減小先入之見(jiàn)對(duì)分析結(jié)果的影響［4］。

理查茲·休爾基于對(duì)情報(bào)分析心理學(xué)研究的成果，設(shè)計(jì)了“競(jìng)爭(zhēng)性假設(shè)分析法”(Analysis of Competing Hypotheses，ACH)，通過(guò)提出假設(shè)、構(gòu)建矩陣、篩選證據(jù)、匯報(bào)結(jié)論等一系列慎密的分析流程，反復(fù)核實(shí)假設(shè)與證據(jù)之間的關(guān)系，幫助分析人員避開(kāi)先入之見(jiàn)、思維定勢(shì)等對(duì)情報(bào)分析的不利影響，得出更客觀合理的結(jié)論。其步驟如下:

(1)召集持不同看法的分析人員集體討論并確定所有可能存在的假設(shè)。

(2)對(duì)支持和反對(duì)每一個(gè)假設(shè)的重要證據(jù)和意見(jiàn)做一列表。

(3)構(gòu)建矩陣。以假設(shè)為行、證據(jù)為列，分析每項(xiàng)證據(jù)與每項(xiàng)假設(shè)的相關(guān)程度，考察并選出具有診斷性的證據(jù)。

(4)完善矩陣。重新考察假設(shè)并刪除那些沒(méi)有診斷價(jià)值的證據(jù)和意見(jiàn)。

(5)對(duì)每一種假設(shè)的相對(duì)可能性做出試驗(yàn)性的結(jié)論，試圖用證據(jù)否定某一種假設(shè)而不是證實(shí)它。

(6)分析初步結(jié)論對(duì)少數(shù)重要證據(jù)的依賴(lài)程度，同時(shí)考慮如果那些證據(jù)是錯(cuò)的或者有不同解釋時(shí)，分析結(jié)果將會(huì)怎樣變化。

(7)匯報(bào)結(jié)論，闡述所有假設(shè)的相對(duì)可能性，而不僅僅是最有可能的那個(gè)假設(shè)。

(8)找出影響事態(tài)未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵事件以備后續(xù)分析使用。

競(jìng)爭(zhēng)性假設(shè)分析法的核心就是在一系列看似合理的假設(shè)中進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，通過(guò)反復(fù)交叉測(cè)試，選出那些既與現(xiàn)有情報(bào)相符，又沒(méi)有關(guān)鍵證據(jù)駁斥的假設(shè)，然后再作評(píng)估。這種方法與傳統(tǒng)分析法的差別在于:

(1)競(jìng)爭(zhēng)性假設(shè)分析法始于討論各種可能性，而不是試圖證明可能性最大的假設(shè)，保證了各種假設(shè)受到同等對(duì)待，避免思維定勢(shì)。

(2)競(jìng)爭(zhēng)性假設(shè)分析法判斷各種假設(shè)的可能性，重視少數(shù)具有診斷價(jià)值、可以證偽假設(shè)的證據(jù)，而傳統(tǒng)方法則極少考慮許多證據(jù)可能同時(shí)支持所有假設(shè)的事實(shí)。

(3)競(jìng)爭(zhēng)性假設(shè)分析法要求證據(jù)駁倒假設(shè)，最有可能的假設(shè)不是支持它的證據(jù)最多，而是反駁它的證據(jù)最少。

然而，競(jìng)爭(zhēng)性假設(shè)分析法雖然強(qiáng)調(diào)對(duì)認(rèn)知偏見(jiàn)的關(guān)注，但不能徹底地克服思維的局限性與情報(bào)的不完整性。另外，由于敵方先我進(jìn)行了戰(zhàn)略欺騙和偽裝，而后我再來(lái)透過(guò)敵方的“偽裝網(wǎng)”“欺騙網(wǎng)”來(lái)確定其能力和意圖，這種順序過(guò)程導(dǎo)致了情報(bào)分析中的“時(shí)滯”現(xiàn)象，要求情報(bào)分析更加注意速度。

2.2 主成分分析方法

主成分分析(Principal Components Analysis，PCA)是一種把多個(gè)變量化為少數(shù)幾個(gè)新綜合變量的多元統(tǒng)計(jì)方法。其原理是利用原始p個(gè)變量(x1，x2，…，xp)構(gòu)造少數(shù)幾個(gè)新的綜合變量(z1，z2，…，zm)，新變量為原始變量的線性組合，彼此之間互不相關(guān)且包含了原始p個(gè)變量的絕大部分信息。使用主成分分析法不僅通過(guò)降維簡(jiǎn)化了原始變量，使分析更加簡(jiǎn)潔，分析結(jié)果更加精確，而且通過(guò)在數(shù)據(jù)變差最大方向取主成分的方法，能夠盡可能多地反映原始變量的信息。其步驟如下:

(1)召集持不同看法的分析人員集體討論并預(yù)測(cè)未來(lái)有可能發(fā)生的n種態(tài)勢(shì)S1，S2，…，Sn。

(2)對(duì)支持和反對(duì)每一個(gè)假設(shè)態(tài)勢(shì)的重要情報(bào)和意見(jiàn)做一列表。

(3)構(gòu)建矩陣:以假設(shè)態(tài)勢(shì)為行，情報(bào)為列，分析每種態(tài)勢(shì)與目前已收集的p個(gè)情報(bào)(I1，I2，…，Ip)的相關(guān)程度，則第i種態(tài)勢(shì)與情報(bào)的相關(guān)度為:

X(i)稱(chēng)為一個(gè)樣品，而全部n個(gè)樣品就形成了一個(gè)樣本，并稱(chēng)

為一個(gè)樣本資料陣。

(4)由原始數(shù)據(jù)求情報(bào)之間的相關(guān)系數(shù)矩陣:

式(2)中，rij是情報(bào)xi與xj間相關(guān)系數(shù):

(5)判斷情報(bào)之間是否存在明顯的多重共線性，若存在，則回到第3 步。

(6)求R的特征根及各主成分貢獻(xiàn)率:

(7)得出主成分的表達(dá)式并確定主成分個(gè)數(shù)。

(8)結(jié)合主成分對(duì)研究問(wèn)題進(jìn)行分析，闡述所有假設(shè)的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。

(9)找出影響事態(tài)未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵事件進(jìn)行不確定性分析。

3 主成分分析的相關(guān)過(guò)程

本文以仁川登陸為例，對(duì)主成分分析方法進(jìn)行驗(yàn)證。

仁川登陸是朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)中一場(chǎng)決定性的進(jìn)攻戰(zhàn)役。1950 年9 月15 日開(kāi)始，聯(lián)合國(guó)軍通過(guò)在人民軍的后方仁川登陸并攻占了仁川— 漢城地區(qū)，成功扭轉(zhuǎn)了開(kāi)戰(zhàn)以來(lái)的頹勢(shì)。戰(zhàn)前，美軍進(jìn)行了一系列的戰(zhàn)略欺騙行動(dòng):自9 月5 日起，美軍派出空軍與海軍，向群山港及其周?chē)牡攸c(diǎn)諸如橋梁、鐵路、公路反復(fù)轟炸，并派出精銳的兩棲登陸部隊(duì)在離群山港不遠(yuǎn)的荒島上進(jìn)行登陸演習(xí);到了開(kāi)始突擊的前一天，各登陸演習(xí)部隊(duì)還不斷地發(fā)出各種讓朝鮮方面能夠收到的假電報(bào)。下面通過(guò)運(yùn)用主成分分析方法，對(duì)美軍可能登陸點(diǎn)進(jìn)行分析判斷。

3.1 主成分分析計(jì)算

通過(guò)初期的情報(bào)分析，可判斷美軍可能會(huì)在仁川、群山、注文津、釜山、元山、蔚山等地登陸［7］，分別記為態(tài)勢(shì)S1，S2，S3，S4，S5，S6，如圖1 所示。

已獲取的情報(bào)主要有:B11——仁川“外有小島屏障、潮差大”，B12—— 仁川位于朝鮮半島蜂腰部位，靠近漢城且防御力量弱，B13——美軍上尉克拉克帶隊(duì)進(jìn)入仁川港外圍進(jìn)行了現(xiàn)地偵察并擊退了人民軍9 月7 日的進(jìn)攻，B14——美軍在9 月13 日和9 月14 日兩次對(duì)仁川港和月尾島進(jìn)行了火力準(zhǔn)備，B15——9 月15 日是仁川登陸的最佳時(shí)機(jī)而這之前幾天的美軍各種動(dòng)作頻頻，B16—— 麥克阿瑟喜歡冒險(xiǎn);B21—— 群山的地理和潮汐適宜登陸，B22——登陸群山無(wú)法形成戰(zhàn)略上的包圍，對(duì)戰(zhàn)局影響不大，B23——9 月12 日夜美英聯(lián)軍在群山海灘登陸，實(shí)施以佯動(dòng)為目的的戰(zhàn)斗偵察，B24——美軍在9 月5 日、9 月12 日和9 月14 日三次對(duì)群山地區(qū)及灘頭陣地進(jìn)行了火力準(zhǔn)備，B25——9 月13 日，美軍撒傳單稱(chēng)將在群山登陸;B3——注文津位于朝鮮半島東海岸，若在此登陸，占領(lǐng)江陵后向原州進(jìn)攻，可切斷北朝鮮軍隊(duì)后方，而且這個(gè)方案的登陸條件良好，主要問(wèn)題是與漢城隔著太白山脈，機(jī)動(dòng)不便;B4——美軍有意再向釜山增兵，并從釜山防御圈直接反擊，這樣就不需要進(jìn)行登陸這種非常困難的作戰(zhàn)樣式;B5——元山位于朝鮮半島東海岸，若在此登陸，可直切平壤，但是此處位于朝鮮北部，入冬早，而且與釜山相距甚遠(yuǎn)，若進(jìn)攻受挫，則容易導(dǎo)致孤軍深入的險(xiǎn)境;B6—— 蔚山與釜山相近，其登陸條件類(lèi)似。

圖1 仁川登陸前態(tài)勢(shì)圖

根據(jù)上述的情報(bào)資料，分析目前已收集的有關(guān)地形與潮汐I(xiàn)1、地理位置與防御力量I2、戰(zhàn)前偵察I3、火力準(zhǔn)備I4、登陸時(shí)機(jī)I5、指揮員作戰(zhàn)風(fēng)格I6等6類(lèi)支持登陸方向判斷情報(bào)與每種態(tài)勢(shì)的相關(guān)程度，見(jiàn)表1。

表1 6 類(lèi)情報(bào)與每種態(tài)勢(shì)的相關(guān)程度

由表1 的數(shù)據(jù)，可以得到樣本資料陣，即相關(guān)程度矩陣X。

由情報(bào)與態(tài)勢(shì)之間的相關(guān)程度矩陣X可以得到這6 類(lèi)情報(bào)之間的相關(guān)系數(shù)矩陣R。經(jīng)檢驗(yàn)，6 類(lèi)情報(bào)之間無(wú)明顯多重線性。表2 列出了矩陣R全部特征值λi及其對(duì)方差的貢獻(xiàn)率與累計(jì)貢獻(xiàn)率。

表2 矩陣R 全部的特征值λi 及其對(duì)方差的貢獻(xiàn)率與累計(jì)貢獻(xiàn)率

得到第一主成分:

得到第二主成分:

從表2 可以看出，前兩個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到91.554%，它們分別對(duì)應(yīng)著原樣本數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)據(jù)差異的最大、次大方向，是原變量系統(tǒng)的一個(gè)最佳整合，從而我們可以以91.554%的精度將變量的有效維數(shù)從6 維降至2 維。表3 給出了原變量與第一、第二主成分的相關(guān)系數(shù)。

表3 原變量與第一、第二主成分的相關(guān)系數(shù)

3.2 主成分分析

對(duì)于第一主成分Z1，它與戰(zhàn)略地理因素的相關(guān)系數(shù)為0.933，可見(jiàn)，登陸作戰(zhàn)作為一場(chǎng)戰(zhàn)役，應(yīng)當(dāng)為整個(gè)戰(zhàn)略全局做出貢獻(xiàn);它與登陸時(shí)機(jī)的選擇的相關(guān)系數(shù)為0.945，說(shuō)明登陸點(diǎn)的選擇應(yīng)當(dāng)考慮到登陸時(shí)機(jī)對(duì)于戰(zhàn)局的影響;它與指揮員風(fēng)格的相關(guān)系數(shù)為0.918，作為戰(zhàn)役的直接指揮者，他的作戰(zhàn)風(fēng)格對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)的打法、勝負(fù)起著決定影響。由此看來(lái)，第一主成分是反映登陸作戰(zhàn)戰(zhàn)略考慮與指揮員風(fēng)格的一個(gè)綜合因子，稱(chēng)之為戰(zhàn)略考慮與指揮員風(fēng)格因子。

對(duì)于第二主成分Z2，它與地形潮汐的相關(guān)系數(shù)為-0.828，與戰(zhàn)前偵察動(dòng)向的相關(guān)系數(shù)為0.872。由此可見(jiàn)，第二主成分是反映戰(zhàn)術(shù)考慮的一個(gè)綜合因子，我們稱(chēng)之為戰(zhàn)術(shù)因子。

圖2 在前兩個(gè)主成分下的散點(diǎn)圖

截然相反的兩個(gè)數(shù)據(jù)變異方向，反映了登陸作戰(zhàn)決策因素的復(fù)雜性。由于各登陸點(diǎn)的戰(zhàn)略地位與戰(zhàn)術(shù)環(huán)境都不一樣，既有登陸條件良好、能迅速支援處境艱難的第8 集團(tuán)軍的群山、釜山、蔚山登陸點(diǎn)，也有位于人民軍后方防御空虛但登陸困難的仁川、元山登陸點(diǎn)。主成分分析通過(guò)降維使得高維不可見(jiàn)空間中的數(shù)據(jù)點(diǎn)的可見(jiàn)性成為可能。圖2 給出了美軍幾個(gè)可能登陸點(diǎn)按第一主成分Z1和第二主成分Z2而描繪出的平面散點(diǎn)圖，從中可以直接觀察到這些登陸點(diǎn)的差異以及它們之間的相互關(guān)系。

登陸點(diǎn)的選擇巧妙與否，對(duì)登陸作戰(zhàn)的成功有著決定性意義，美軍仁川登陸的成功，相當(dāng)程度上在于選擇了合適的登陸地點(diǎn)。由圖2 可以很容易發(fā)現(xiàn)仁川登陸點(diǎn)的第一、第二主成分值都比較高，應(yīng)該是當(dāng)之無(wú)愧的最佳登陸點(diǎn)。蔚山登陸點(diǎn)和釜山登陸點(diǎn)都位于當(dāng)時(shí)美軍的控制區(qū)內(nèi)或者附近，登陸可迅速得到友軍的增援，直接從釜山防御圈實(shí)施反攻，但是這兩個(gè)登陸方案的主要問(wèn)題是“硬碰硬”，正面強(qiáng)攻，有正無(wú)奇。元山和注文津登陸方案的主要問(wèn)題是距離人民軍戰(zhàn)略樞紐過(guò)遠(yuǎn)，難以迅速震撼全局。群山登陸方案的主要問(wèn)題是距離人民軍主力過(guò)近，抗登陸方容易得到大量增援，不符合美軍當(dāng)時(shí)興起的“避免岸灘決戰(zhàn)“作戰(zhàn)思想。

3.3 不確定性分析

以上基于登陸條件和戰(zhàn)斗準(zhǔn)備對(duì)美軍可能登陸點(diǎn)進(jìn)行了分析，但是戰(zhàn)爭(zhēng)迷霧中存在著太多不確定因素——不確定性是戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)的根本屬性。

作戰(zhàn)中，通常可以對(duì)敵人的能力做出判斷，卻很少能夠斷定其意圖。能力是基于事實(shí)的，而意圖只存在于敵人的頭腦中，因此，對(duì)敵人意圖的判斷只能是一種評(píng)估。出色的情報(bào)評(píng)估可以推斷出事情發(fā)生的機(jī)率，但總是無(wú)法排除不確定性。

因此，情報(bào)分析人員需要在現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上再找出影響事態(tài)未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵事件以做準(zhǔn)備，即在美軍登陸之前，未發(fā)生但有可能發(fā)生的影響登陸地點(diǎn)的關(guān)鍵事件。

4 結(jié)束語(yǔ)

長(zhǎng)期以來(lái)，許多人一直認(rèn)為仁川登陸主要是靠出奇制勝。然而通過(guò)對(duì)仁川登陸戰(zhàn)前態(tài)勢(shì)的情報(bào)收集，并利用基于競(jìng)爭(zhēng)性假設(shè)分析的主成分分析法進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)在當(dāng)時(shí)仁川應(yīng)該是最有可能的登陸點(diǎn)。那么仁川登陸主要是靠什么來(lái)取勝呢?孫子曰:攻而必取者，攻其所不守。戰(zhàn)略在于謀局，戰(zhàn)役重在造勢(shì)，美軍一開(kāi)始就謀局造勢(shì)，造成一種使人民軍有多處不得不防，又處處防不勝防的必勝之勢(shì)。

善戰(zhàn)者，求之于勢(shì)，故能擇人而任勢(shì)。登陸作戰(zhàn)確實(shí)需要出奇制勝，但不能把全部希望都寄托在這個(gè)不確定性很大的因素上，最主要的還是以勢(shì)取勝。這也給防御方判斷攻方的主攻方向提供了更多方便，而主成分分析克服了競(jìng)爭(zhēng)性假設(shè)分析的競(jìng)爭(zhēng)性分析階段對(duì)少信息量的情報(bào)完全拋棄的缺點(diǎn)，保留了絕大部分的情報(bào)信息，同時(shí)借助計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜的情報(bào)進(jìn)行分析整理，加快了情報(bào)分析的速度，可幫助指揮員更快、更理性、更客觀地進(jìn)行決策。

1 聞敏.蘇聯(lián)諜報(bào)70 年［M］.北京:金城出版社，2010.

2 ROBERTA WOHLSTETTER. Pearl Harbor:Warning and Decision［M］. CA:Stanford University Press，1962.

3 HEUER RICHARDS J. Psychology of Intelligence Analysis［M］.Washington，D.C.:Center for the Study of Intelligence，1999.

4 LEVITE ARIEL. Intelligence and Strategic Surprise［M］. New York:Columbia University，1987.

5 梁光烈.渡海登陸作戰(zhàn)——中外登陸作戰(zhàn)啟示錄［M］. 北京:國(guó)防大學(xué)出版社，2001.

6 吳志榮.潮汐與仁川登陸戰(zhàn)［J］. 科學(xué)24 小時(shí)，2011(11):31 -33.

7 陸建飛，張曉鷹，鄶舟.世界著名登陸作戰(zhàn)點(diǎn)評(píng)［M］. 北京:長(zhǎng)征出版社，2011.