賽博藍(lán)軍力量建設(shè)效能評估模型

柯宏發(fā)， 祝冀魯， 羅 劍

(裝備學(xué)院裝備試驗(yàn)系, 北京 102206)

賽博藍(lán)軍力量建設(shè)效能評估模型

柯宏發(fā)， 祝冀魯， 羅 劍

(裝備學(xué)院裝備試驗(yàn)系, 北京 102206)

界定了賽博藍(lán)軍力量及其建設(shè)的概念與內(nèi)涵，從物理域、信息域、認(rèn)知域和社會域的行動反應(yīng)角度建立了賽博藍(lán)軍力量建設(shè)效能評估指標(biāo)體系和矩陣描述模型，構(gòu)建了賽博藍(lán)軍力量建設(shè)效能矩陣型灰色關(guān)聯(lián)評估模型，最后，通過仿真評估算例進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明：提出的建設(shè)效能評估指標(biāo)體系和矩陣型灰色關(guān)聯(lián)評估模型是有效可行的。

賽博空間；藍(lán)軍力量；建設(shè)效能；矩陣型灰色關(guān)聯(lián)評估模型

賽博空間概念于20世紀(jì)80年代提出，軍事意義上的賽博空間是指具備物化特征的信息網(wǎng)絡(luò)空間，包括敵我雙方的軍事信息系統(tǒng)以及嵌入信息要素的諸多武器系統(tǒng)。賽博空間已成為繼陸、海、空、天之后的第5維作戰(zhàn)空間[1-4]，其催生了一種全新的作戰(zhàn)樣式——賽博作戰(zhàn)。在賽博空間作戰(zhàn),其攻擊簡單，而防御很難。目前，美軍已成立了賽博作戰(zhàn)司令部，各國(地區(qū))也都加快步伐建設(shè)賽博作戰(zhàn)力量。研究賽博作戰(zhàn)戰(zhàn)法，建設(shè)賽博藍(lán)軍力量是檢驗(yàn)賽博作戰(zhàn)效果最直接、最好的一種途徑。賽博藍(lán)軍力量建設(shè)效果對提高賽博作戰(zhàn)能力、解決賽博裝備作戰(zhàn)運(yùn)用等問題具有極其重要的意義。本文從物理域、信息域、認(rèn)知域和社會域角度分析賽博藍(lán)軍力量的作戰(zhàn)效果，建立賽博藍(lán)軍力量建設(shè)效果評估矩陣，構(gòu)建基于灰色關(guān)聯(lián)矩陣的建設(shè)效果評估模型。

1 賽博藍(lán)軍力量及其建設(shè)的概念與內(nèi)涵

1.1 賽博藍(lán)軍力量

《中國人民解放軍軍語》[5]65定義作戰(zhàn)力量是指用于遂行作戰(zhàn)任務(wù)的各種組織、人員及武器裝備等的統(tǒng)稱。筆者認(rèn)為：賽博藍(lán)軍作戰(zhàn)力量(簡稱“賽博藍(lán)軍力量”)是指擔(dān)負(fù)賽博作戰(zhàn)任務(wù)的模擬作戰(zhàn)對手部隊(duì)的統(tǒng)稱，主要是指賽博對手擔(dān)負(fù)賽博攻防的直接交戰(zhàn)力量以及擔(dān)負(fù)作戰(zhàn)保障(包括后勤與裝備保障)的作戰(zhàn)支援保障力量等。賽博藍(lán)軍力量的基本使命任務(wù)是致力于提高藍(lán)軍并破壞敵方在賽博空間的賽博信息獲取、處理、傳輸、運(yùn)用能力和信息效能，形成敵我雙方賽博對抗中的信息優(yōu)勢。賽博藍(lán)軍力量的運(yùn)用主要包括3個方面：1)配合賽博紅軍力量進(jìn)行賽博攻防訓(xùn)練，檢驗(yàn)紅軍力量的攻擊效果；2)配合賽博裝備進(jìn)行試驗(yàn)鑒定，為賽博裝備建設(shè)提供依據(jù)；3)進(jìn)行賽博攻防的科研工作，催生、驗(yàn)證新的賽博作戰(zhàn)理論。

1.2 賽博藍(lán)軍力量建設(shè)

《中國人民解放軍軍語》[5]10定義作戰(zhàn)力量建設(shè)是指為構(gòu)建和完善作戰(zhàn)力量體系、提高作戰(zhàn)部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力而進(jìn)行的活動。筆者認(rèn)為：賽博藍(lán)軍力量建設(shè)是指以提高賽博藍(lán)軍力量的賽博作戰(zhàn)能力為根本目標(biāo)而開展的裝備建設(shè)、能力分析、體制編制驗(yàn)證等工作的總稱。

從賽博藍(lán)軍力量的運(yùn)用來看，賽博藍(lán)軍力量建設(shè)是一個極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程。從哲學(xué)的層次看，賽博藍(lán)軍力量是由生產(chǎn)力要素和生產(chǎn)關(guān)系要素構(gòu)成的一個有機(jī)整體。相應(yīng)地，賽博藍(lán)軍力量建設(shè)包括生產(chǎn)力要素建設(shè)和生產(chǎn)關(guān)系要素建設(shè)2個方面：生產(chǎn)力要素建設(shè)包括信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施、賽博人才和賽博裝備等物質(zhì)基礎(chǔ)的建設(shè)；生產(chǎn)關(guān)系要素建設(shè)主要包括體制編制、多元賽博作戰(zhàn)力量的指揮控制關(guān)系、賽博作戰(zhàn)綜合保障等內(nèi)容。在生產(chǎn)力要素中，賽博人才的技術(shù)水平、賽博偵察裝備的偵察能力、賽博攻擊裝備的攻擊能力、賽博防御裝備的防御能力等反映了賽博藍(lán)軍力量建設(shè)效能的固態(tài)分量。在生產(chǎn)關(guān)系要素中，體制編制效能、指揮控制能力以及綜合保障水平等是賽博藍(lán)軍力量建設(shè)效能的動態(tài)分量，不同的體制編制、指揮控制關(guān)系以及綜合保障水平會導(dǎo)致賽博藍(lán)軍力量作戰(zhàn)效能的不同；處于一定發(fā)展階段的賽博藍(lán)軍力量，其體制編制、指揮控制關(guān)系等生產(chǎn)關(guān)系要素就成為其建設(shè)效能的牽引和推動因素。

2 基于4域的賽博藍(lán)軍力量建設(shè)效能評估指標(biāo)體系

賽博藍(lán)軍力量通過魯棒、安全的信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施將各種賽博裝備、指揮控制系統(tǒng)、賽博作戰(zhàn)部隊(duì)等作戰(zhàn)要素和資源連接起來，提供一體化賽博信息的獲取、傳輸、處理、分發(fā)和利用等服務(wù)，形成一條從賽博偵察裝備獲取目標(biāo)數(shù)據(jù)到信息、知識，繼而轉(zhuǎn)化為決策以及賽博行動的作戰(zhàn)行為價值傳遞鏈，實(shí)現(xiàn)賽博藍(lán)軍力量作戰(zhàn)能力的最大化。

賽博藍(lán)軍力量的作戰(zhàn)行動同時發(fā)生在物理域、信息域、認(rèn)知域和社會域4個領(lǐng)域中，這4個領(lǐng)域是賽博藍(lán)軍力量作戰(zhàn)能力形成的源泉，4域的相互作用和網(wǎng)絡(luò)信息傳遞形成了賽博藍(lán)軍力量的作戰(zhàn)能力。借鑒基于效果的行動反應(yīng)循環(huán)解析思路[6]，基于4域建立賽博藍(lán)軍力量作戰(zhàn)能力形成框架，如圖1所示。

圖1 賽博藍(lán)軍力量作戰(zhàn)能力形成框架

圖1中，物理域是指賽博攻防領(lǐng)域或戰(zhàn)場環(huán)境空間，其要素包括賽博信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施、各級作戰(zhàn)人員、指揮控制裝備和賽博攻防裝備等,賽博的主要作戰(zhàn)能力均在該領(lǐng)域進(jìn)行度量。信息域是指賽博信息產(chǎn)生、傳輸、處理和共享的領(lǐng)域或空間，既是賽博行動的信息空間，也是賽博藍(lán)軍力量傳遞指揮控制的領(lǐng)域，更是傳達(dá)指揮員意圖的領(lǐng)域；在該領(lǐng)域中，賽博藍(lán)軍力量具有收集、獲取和共享賽博信息的能力，以建立和維持超越賽博紅軍的賽博優(yōu)勢；所有關(guān)于賽博態(tài)勢的信息都必須與該領(lǐng)域進(jìn)行交互，然后又通過其進(jìn)行共享。認(rèn)知域是指賽博藍(lán)軍形成賽博知識、決策和價值的空間，既是信念、認(rèn)識和價值觀存在的領(lǐng)域，也是貫徹意圖、條令、戰(zhàn)術(shù)，并根據(jù)理性認(rèn)識進(jìn)行決策的領(lǐng)域；該領(lǐng)域的基本要素包括領(lǐng)導(dǎo)能力、經(jīng)驗(yàn)水平、態(tài)勢感知能力以及協(xié)同決策能力等。社會域是指賽博藍(lán)軍力量人員之間和組織之間進(jìn)行信息交互、共享認(rèn)知和理解以及協(xié)同決策的過程和領(lǐng)域；社會域受到經(jīng)濟(jì)、教育、政治甚至宗教等因素的影響。由上述分析可知：基于效果的賽博藍(lán)軍力量行動反應(yīng)循環(huán)過程主要涉及賽博感知、認(rèn)知、決策、行動和社會影響5個要素，據(jù)此建立的賽博藍(lán)軍力量建設(shè)效能評估指標(biāo)體系如圖2所示。

圖2 賽博藍(lán)軍力量建設(shè)效能評估指標(biāo)體系

3 矩陣型灰色關(guān)聯(lián)評估模型

3.1 建設(shè)效能的矩陣描述

設(shè)Ph(h=1,2,3,4,5)分別為賽博感知能力、賽博認(rèn)知能力、賽博決策能力、賽博行動能力和社會影響能力，則賽博藍(lán)軍力量建設(shè)效能為

Ecyber-blue=f(P1,P2,P3,P4,P5),

(1)

式中:Ecyber-blue為賽博藍(lán)軍力量建設(shè)效能；f(·)為賽博作戰(zhàn)能力聚合函數(shù)。

將賽博藍(lán)軍力量作戰(zhàn)過程分為刺探、重點(diǎn)目標(biāo)攻擊、升級控制等k個階段，則通過第i(i=1,2,…,n)次任務(wù)想定、基于4域的賽博藍(lán)軍力量作戰(zhàn)能力的矩陣描述為

(2)

設(shè)賽博藍(lán)軍力量的理想作戰(zhàn)能力矩陣為

(3)

則f(·)可以轉(zhuǎn)化為作戰(zhàn)能力矩陣Xi和理想作戰(zhàn)能力矩陣X0的逼近程度評估函數(shù)。逼近程度評估要求決定了Xi和X0的逼近性應(yīng)包括2個方面[7]：1)Xi和X0的相似程度，即二者之間的相同或共同程度，一般用距離的倒數(shù)來度量；2)Xi和X0的貼近程度，即二者相應(yīng)元素對比的正確程度。Xi和X0在幾何上等價于2個曲面，相似度僅能衡量2個曲面幾何形狀的相似程度，無法度量相應(yīng)要素對比的正確程度；貼近度可衡量2個曲面在空間的接近程度，無法處理2個曲面局部與整體間的復(fù)雜關(guān)系。本文利用矩陣型灰色關(guān)聯(lián)度[8]綜合衡量Xi和X0的相似度和貼近度，該方法為賽博作戰(zhàn)能力的聚合提供了一個新思路。

3.2 作戰(zhàn)能力矩陣的初值化處理

由于作戰(zhàn)能力的指標(biāo)量綱或數(shù)值量級不一致，在進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析前，必須對Xi進(jìn)行無量綱化處理。另外，所有灰色序列均能通過某種變換減弱其隨機(jī)性和擾動沖擊，凸顯其內(nèi)在的變化規(guī)律[8]。因此,本文選擇初值化算子對Xi進(jìn)行預(yù)處理,并記初值化處理后的矩陣為Xi,

設(shè)Xi=[ahj]5×k，D為Xi的初值化算子，則

X=DXi=[dahj]5×k=[ahj/ah1]5×k，

(4)

為Xi的初值化矩陣。

3.3 作戰(zhàn)能力矩陣的灰關(guān)聯(lián)分析模型

(5)

(6)

(7)

分別為3級極大、極小距離[8]。極大、極小距離體現(xiàn)了系統(tǒng)論的整體性觀點(diǎn)，反映了整個系統(tǒng)對單個特征參數(shù)關(guān)聯(lián)程度的影響。

基于一般關(guān)聯(lián)度的基本思想，可根據(jù)作戰(zhàn)能力參數(shù)與理想能力參數(shù)之間的極大、極小距離來定義參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)，則

(8)

設(shè)(h,j)處的關(guān)聯(lián)系數(shù)權(quán)重為whj，則

(9)

為關(guān)聯(lián)系數(shù)的權(quán)重矩陣，且

(10)

對灰關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣進(jìn)行聚焦，得到被評賽博藍(lán)軍力量建設(shè)效能為

(11)

4 仿真評估算例

設(shè)賽博藍(lán)軍力量與紅軍力量的博弈過程可分為刺探、重點(diǎn)目標(biāo)監(jiān)測、攻擊、重點(diǎn)目標(biāo)攻擊、升級控制5個階段，利用綜合加權(quán)平均得到賽博藍(lán)軍力量的賽博感知能力、賽博認(rèn)知能力、賽博決策能力、賽博行動能力和社會影響能力，賽博藍(lán)軍力量的作戰(zhàn)能力矩陣為

進(jìn)行初值化處理后為

賽博藍(lán)軍力量與紅軍力量的博弈過程能取勝的理想作戰(zhàn)能力矩陣為

進(jìn)行初值化處理后為

利用MATLAB中的surf命令進(jìn)行初值化處理后，賽博藍(lán)軍力量X1和X0的描述曲面如圖3、4所示?？梢钥闯觯?個曲面具有較大的差異，相似性不是很理想，難以對賽博藍(lán)軍力量建設(shè)效能進(jìn)行分析。

圖3 賽博藍(lán)軍力量作戰(zhàn)能力描述曲面

圖4 賽博藍(lán)軍力量理想作戰(zhàn)能力描述曲面

基于本文提出的定量分析方法，根據(jù)式(5)-(7)，可得

當(dāng)ξ=0.5時，可求得賽博藍(lán)軍力量作戰(zhàn)能力相對于理想作戰(zhàn)能力的灰關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣為

設(shè)各個灰關(guān)聯(lián)系數(shù)的相對重要性相同，則

由此可得被評賽博藍(lán)軍力量建設(shè)效能為

r0l=r(X0,X1)=0.696。

由式(8)可知：灰色關(guān)聯(lián)度r的取值范圍為[ξ/(1+ξ)，1]。本文中當(dāng)ξ=0.5時，r的取值范圍為[0.333 3，1]，表明被評賽博藍(lán)軍力量建設(shè)效能不是很理想，這一結(jié)論與定性分析結(jié)果一致。

5 結(jié)論

賽博藍(lán)軍力量建設(shè)是賽博弱國提高賽博作戰(zhàn)能力的緊迫任務(wù)，研究賽博藍(lán)軍力量的建設(shè)效能評估方法是其中的主要內(nèi)容之一。賽博藍(lán)軍力量包含較多的生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系要素，不同要素的內(nèi)涵特征差異較大，下一步將基于本文提出的評估思路，對賽博藍(lán)軍力量建設(shè)過程中具體要素建設(shè)效能的評估指標(biāo)體系、評估模型、指標(biāo)權(quán)重計(jì)算等問題進(jìn)行深入研究。

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(責(zé)任編輯: 王生鳳)

Construction Effectiveness Evaluation Model of Cyberspace Blue Force

KE Hong-fa, ZHU Ji-lu, LUO Jian

(Department of Equipment Test, Equipment Academy, Beijing 102206, China)

Concept and connotation of cyberspace blue force and its construction are defined. From the action and reaction view of physical domain, information domain, cognitive domain and social domain, the index system of construction effectiveness evaluation of cyberspace operational blue force is set up and the matrix description model is built. Evaluation model based on the matrix grey relational analysis for construction effectiveness is constructed and validated through simulation evaluation examples. The results show that the method proposed is feasible and practical.

cyberspace; blue force; construction effectiveness; matrix grey relational analysis

1672-1497(2015)05-0006-04

2015-05-13

國家社會科學(xué)基金資助項(xiàng)目(12GJ003-102)

柯宏發(fā)(1969-)，男，教授，博士。

E27; E917

A

10.3969/j.issn.1672-1497.2015.05.002