新一代指揮控制過(guò)程模型設(shè)計(jì)

朱江 韶海玲 杜正軍 湯磊

1.南京陸軍指揮學(xué)院作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)中心江蘇南京210045

信息化時(shí)代的戰(zhàn)爭(zhēng)從平臺(tái)為中心邁向網(wǎng)絡(luò)為中心,其指揮控制發(fā)生了翻天覆地的變化,信息化時(shí)代的指揮流程、指揮活動(dòng)、指揮層次、指揮跨度、指揮決策等方方面面都與傳統(tǒng)作戰(zhàn)有很大不同.為此,需要構(gòu)建符合信息化戰(zhàn)爭(zhēng)特點(diǎn)的指控模型體系,以支撐信息化時(shí)代的作戰(zhàn)訓(xùn)練和作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn).

指控模型體系包括指揮控制過(guò)程模型、指揮活動(dòng)模型、指揮決策模型、內(nèi)部決策模型、外部決策模型、指揮勤務(wù)活動(dòng)模型、指揮決策活動(dòng)模型、指揮所模型等大大小小、內(nèi)涵外延各不相同的模型[1?2].指揮控制過(guò)程模型在其中起到穿針引線的作用,其模型的優(yōu)劣,直接關(guān)系到所模擬的指揮實(shí)體能否形神兼?zhèn)?

本文探索指揮控制過(guò)程,對(duì)指揮控制過(guò)程進(jìn)行描述,對(duì)過(guò)程進(jìn)行抽象,建立指揮控制過(guò)程模型,后續(xù)安排如下:第1部分分析指揮控制過(guò)程的內(nèi)涵,第2部分分析對(duì)新型指控過(guò)程模型的需求,第3部分針對(duì)問(wèn)題提出技術(shù)方案,第4部分,給出模型構(gòu)建啟示.

1 指揮控制過(guò)程

指揮流程強(qiáng)調(diào)了指揮相關(guān)的工作流程,是由一系列相對(duì)明確、先后有序、首尾銜接的若干階段或基本環(huán)節(jié)所構(gòu)成的一個(gè)特定的過(guò)程.目前,司令部工作中所規(guī)定的典型指揮流程[3?4]較為固定,但隨歷史的發(fā)展還是存在一定差別.如圖1(a)指揮過(guò)程,包括以下步驟:

1)了解任務(wù):了解指揮所所指揮的本級(jí)部隊(duì)當(dāng)前所要完成的作戰(zhàn)任務(wù).

2)分析判斷情況:由上級(jí)情報(bào)信息子系統(tǒng)獲取,或通過(guò)同級(jí)指揮所系統(tǒng)共享的敵情、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、目標(biāo)性質(zhì)等數(shù)據(jù).并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.

3)定下決心:明確敵情、我情、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境,分析我方可以使用的作戰(zhàn)單元和武器裝備,根據(jù)決策的原則和限定性條件,進(jìn)行決策,定下決心.

4)擬制計(jì)劃:指揮員確定滿足作戰(zhàn)規(guī)則和作戰(zhàn)效率要求的作戰(zhàn)單元選擇、陣地部署,打擊方式選擇等的優(yōu)化方案,擬制作戰(zhàn)計(jì)劃.

圖1 指揮控制過(guò)程示意

5)下達(dá)命令:將作戰(zhàn)命令下達(dá)到下級(jí)執(zhí)行.

6)計(jì)劃融合:融合不同級(jí)別的上級(jí)命令,得到本級(jí)的行動(dòng)計(jì)劃.

7)計(jì)劃執(zhí)行:下面單位執(zhí)行命令.

8)重新決策:下面單位命令執(zhí)行完畢后,停止以后或不能執(zhí)行命令,重新去決策.

針對(duì)任何一項(xiàng)指揮內(nèi)容所進(jìn)行的決策活動(dòng),產(chǎn)生一定的指揮決策過(guò)程.如圖1(b),在一個(gè)決策周期內(nèi),收集情報(bào),將決策轉(zhuǎn)化為行動(dòng)執(zhí)行的命令,命令執(zhí)行后的行動(dòng)效果作為下一步反饋,去完成新的決策.

2 新一代指控模型的需求

信息化戰(zhàn)爭(zhēng)是極其復(fù)雜且動(dòng)態(tài)變化的,對(duì)指揮控制模型構(gòu)建提出以下需求:

1)傳統(tǒng)模型重自然語(yǔ)言描述,輕規(guī)范量化表達(dá).新型指控模型交互越來(lái)越復(fù)雜,要求規(guī)范各種交互、相互作用,形成指揮控制過(guò)程相關(guān)概念的形式化表達(dá).

模型中,確定性戰(zhàn)斗模型中少有明確的表述,而隨機(jī)性的戰(zhàn)斗模型中,通過(guò)概率分布來(lái)表述過(guò)程分支,其描述的指控過(guò)程,相對(duì)簡(jiǎn)單,其概念建模方法要求不高,僅適用于工業(yè)時(shí)代集中的指揮控制.信息化戰(zhàn)爭(zhēng)面臨的是越來(lái)越復(fù)雜的戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境,交互包括協(xié)調(diào)、協(xié)商、信息共享等,要求概念模型詳細(xì)分析內(nèi)部的信息流向與參數(shù)關(guān)系,通過(guò)諸如關(guān)系式條件或者過(guò)程的相關(guān)次序來(lái)表示影響[5].

需求2:傳統(tǒng)模型重運(yùn)行流程,輕適應(yīng)演化[6],而新型指控模型要求能滿足多樣化的軍事任務(wù)需求,保持組織機(jī)構(gòu)的集成性及各組元的自主性,構(gòu)建能靈活組合、切換的指控過(guò)程非常有必要.

傳統(tǒng)指控機(jī)制研究以統(tǒng)一為目的,也即把指控模式具體化為一個(gè)可操作的指控步驟,模型重流程輕適應(yīng),重運(yùn)行輕演化,過(guò)于固定、死板,已無(wú)法適應(yīng)復(fù)雜性的挑戰(zhàn).而在信息化時(shí)代,集中式組織結(jié)構(gòu)逐步向邊緣式組織結(jié)構(gòu)演化,新型指揮控制不再堅(jiān)持以統(tǒng)一為目的,其C2過(guò)程在任務(wù)發(fā)生變化的情況下為保證體系的穩(wěn)定性需要具有一定適應(yīng)性,不是機(jī)械的,而是高度依賴于人的能力和行為,以及個(gè)體、團(tuán)體和機(jī)構(gòu)交互的質(zhì)量、同步程度等,這些是指控過(guò)程模型需要考慮的.

需求3:傳統(tǒng)模型重按部就班,輕認(rèn)知智能,而新型指控模型涉及大量的智能行為,認(rèn)知建模非常迫切.

傳統(tǒng)模型描述了指揮過(guò)程的一般過(guò)程,但傳統(tǒng)上的指揮控制對(duì)人的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,把人的行為看成是僵死的、靜態(tài)的公式,難以刻畫認(rèn)知、智能行為.認(rèn)知行為建模是建模領(lǐng)域的一項(xiàng)重要命題,要通過(guò)具備智能的認(rèn)知建模使決策準(zhǔn)確,20世紀(jì)80年代,美國(guó)軍方就已經(jīng)開(kāi)始對(duì)人員行為建模進(jìn)行理論研究,突出了行為建模在單兵、組織模擬中的重要性.其建模與仿真計(jì)劃目標(biāo)之一就是對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)中人的行為和組織的行為進(jìn)行權(quán)威表達(dá),并作為未來(lái)建模仿真的主要方向[7?8].

3 模型構(gòu)建技術(shù)方案

3.1 規(guī)范化描述指揮控制過(guò)程,建立軍事概念模型

構(gòu)建指揮控制過(guò)程模型,要為參與訓(xùn)練、演習(xí)和實(shí)驗(yàn)的大多數(shù)參謀、指揮人員的認(rèn)可和接受,也要與條令、標(biāo)準(zhǔn)教程相互契合,首先要建立說(shuō)明性的指控過(guò)程模型.如表1,為參謀機(jī)構(gòu)提供一種職責(zé)和活動(dòng)列表,闡述在各個(gè)階段應(yīng)當(dāng)做些什么以及怎樣做的問(wèn)題.

另外,要納入指揮概念模型體系.美軍NATO SAS-050(北大西洋公約組織研究分析和仿真)工作組開(kāi)發(fā)的概念模型深入分析了所有用來(lái)實(shí)現(xiàn)指揮控制功能的方法,該概念模型包含了300多個(gè)特定的變量并設(shè)置了3000多條變量間的關(guān)系,重點(diǎn)探討了指揮控制信息域、個(gè)體特征和行為、團(tuán)體特征和行為以及價(jià)值視圖等.其中NATO COBP-C2A定義了C2評(píng)估過(guò)程.C2CRM定了C2空間的影響因子概念引用模型[7].軍事人員依據(jù)條令、條例和軍事經(jīng)驗(yàn),面向仿真建模領(lǐng)域,將具有相同屬性和操作的指揮實(shí)體對(duì)象歸類為某一類指揮實(shí)體,用軍事人員習(xí)慣的軍事語(yǔ)言,從實(shí)體屬性、行為、關(guān)系3個(gè)概念要素出發(fā),完成對(duì)作戰(zhàn)實(shí)體概念模型的定性分析和描述.建立比較規(guī)范化的指揮實(shí)體概念模型框架結(jié)構(gòu),描述模型構(gòu)成及其相互關(guān)系.

表1 各指控步驟的輸入輸出

3.2 以O(shè)ODA環(huán)及其擴(kuò)展建模指控基本流程

指揮控制過(guò)程是新一代指揮控制模型的重點(diǎn),主要是對(duì)指揮決策過(guò)程從工程化的角度加以描述,提供通用的過(guò)程模型.盡管在處理指揮活動(dòng)的順序上不同,但從歸納粒子組合來(lái)看,是有可抽象、概括的固定模式.

2006年,美軍網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)指揮控制概念框架(NCO CF)描述了一類C2過(guò)程模型.在指揮過(guò)程方面,Lawson最早提出了C2過(guò)程模型,包括感知—處理—比較—決策—行動(dòng);Boyd提出了OODA模型,包括觀察—判斷—決策—行動(dòng),成為最著名和最常用的C2過(guò)程模型;CECA模型,將整個(gè)指揮控制網(wǎng)絡(luò)看作是信息網(wǎng)絡(luò)(態(tài)勢(shì))和指揮網(wǎng)絡(luò)(指控)的耦合,指控過(guò)程由O 觀測(cè)、I信息、C控制、P處理4部分組成.

模型還可根據(jù)具體情況擴(kuò)展,比如IMIS指揮控制模型(Information Mining)(Initiative Sensing)中,情報(bào)被分解為態(tài)勢(shì)感測(cè)、態(tài)勢(shì)合成、態(tài)勢(shì)發(fā)覺(jué)和態(tài)勢(shì)推演,由信息搜集、信息融合、信息挖掘以及計(jì)劃識(shí)別等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn).在RPD指控模型中,增加了許多與所選擇的決策行動(dòng)相關(guān)的過(guò)程,包括5個(gè)高層操作:觀測(cè)、評(píng)估、決策、指示、執(zhí)行.

比較已有模型,OODA環(huán)軍事含義清晰,與軍事人員理解相符,優(yōu)勢(shì)在于為研究人員提供了一種描述沖突的方法,在解釋指揮控制戰(zhàn)中敵我互動(dòng)關(guān)系時(shí)比較成功.OODA環(huán)以情報(bào)—決策—執(zhí)行—反饋的環(huán)節(jié)為核心,但從不同指揮實(shí)體看來(lái),這個(gè)環(huán)節(jié)的表述上存在差異.如圖3所示,指揮所決策、考慮席位的指揮所決策,合成和兵種指揮所的決策.有針對(duì)性建立分支過(guò)程,并建立不同的決策狀態(tài).

圖2 指揮控制的幾種模型

圖3 OODA決策過(guò)程的擴(kuò)充

另外,在考慮上下級(jí)OODA交互上,Breton提出了模塊性O(shè)ODA,在考慮偵察融合的階段性上,Modified OODA考慮了偵察過(guò)程的反復(fù)性[9?11].這些都提供了決策過(guò)程的靈活性,從多個(gè)角度處理好決策過(guò)程中的細(xì)微差別和復(fù)雜性.基于這些模型的組合,靈活組合、切換的指控過(guò)程,有助于解決問(wèn)題1所提出構(gòu)建具有滿足多樣化軍事任務(wù)需求.

3.3 建立認(rèn)知模型并內(nèi)置于指揮智能體

指揮控制是充分運(yùn)用各種類人的認(rèn)知活動(dòng)(如目的、感覺(jué)、注意、動(dòng)因、預(yù)測(cè)、自動(dòng)性、運(yùn)動(dòng)技能、計(jì)劃、模式識(shí)別、決策、動(dòng)機(jī)、經(jīng)驗(yàn)及知識(shí)的提取、存儲(chǔ)、執(zhí)行、反饋等)的綜合體現(xiàn).

目前使用Agent來(lái)構(gòu)建指揮實(shí)體是各國(guó)軍隊(duì)的主流做法,不同指揮層次的每一個(gè)實(shí)體看成一個(gè)Agent.Agent內(nèi)部有自己的信念系統(tǒng),類似于一個(gè)鮮活的人.Agent內(nèi)部過(guò)程與指揮決策過(guò)程有自然的相似之處.下圖是置入認(rèn)知模型的指揮決策過(guò)程,外部反映了指揮決策形態(tài),情報(bào)—決策—執(zhí)行—反饋.內(nèi)部反映了Agent從感知—>認(rèn)知—>選擇—>仿真(行動(dòng))的基本過(guò)程,以及其基本原理[12].

在圖4模型中,指揮決策過(guò)程模型考慮了認(rèn)知域,對(duì)認(rèn)知模型進(jìn)行建模,含義是外部世界的變化刺激大腦,使之根據(jù)變化的情況提出相應(yīng)的各種假設(shè),對(duì)各假設(shè)進(jìn)行推理,選擇一個(gè)最為恰當(dāng)?shù)捻憫?yīng)方案,將此響應(yīng)方案施加到外部世界,引起外部世界新的變化,新的變化又引起新的決策過(guò)程.這是基于認(rèn)知活動(dòng)的指揮控制模型,通過(guò)內(nèi)置神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化計(jì)算或者其他學(xué)習(xí)技巧來(lái)描述指揮Agent的學(xué)習(xí)能力.融合了智能決策、自主學(xué)習(xí)的實(shí)體行為模型對(duì)指揮實(shí)體的推理、決策、規(guī)劃和控制等高級(jí)智能行為以及路線選擇、協(xié)作交互、任務(wù)分配等作戰(zhàn)內(nèi)容的決策很有幫助,是構(gòu)建“形神兼?zhèn)洹钡闹笓]實(shí)體,獲得指揮決策能力的重要一環(huán).

4 相關(guān)啟示

1)外軍模型值得借鑒,需要汲取眾長(zhǎng),爭(zhēng)取洋為中用.

圖4 Agent指揮決策過(guò)程模型

我軍的指控過(guò)程模型發(fā)展相對(duì)比較滯后,但美軍的指揮控制概念模型,是針對(duì)美軍的作戰(zhàn)條令和作戰(zhàn)特點(diǎn)開(kāi)發(fā)的,不可能直接移植過(guò)來(lái).因此,需要在學(xué)習(xí)外軍模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合我軍的作戰(zhàn)原則、方法、相關(guān)機(jī)制,汲取眾長(zhǎng),以求洋為中用,取長(zhǎng)補(bǔ)短.

2)模型發(fā)展不能一蹴而就,應(yīng)把握發(fā)展脈絡(luò),保持循序漸進(jìn).

指揮理論的發(fā)展本身是歷史發(fā)展的產(chǎn)物,信息化時(shí)代所形成的新指揮控制流程和方式與機(jī)械化時(shí)代指揮控制流程和方式盡管有所不同,但本質(zhì)上的作戰(zhàn)指揮機(jī)理卻是一脈相承的,作為模型應(yīng)當(dāng)力求通用、兼容,模型的發(fā)展應(yīng)有脈絡(luò),模式可循,通過(guò)循序漸進(jìn)的發(fā)展模型,提升指控能力.

3)模型應(yīng)不滿足理論探索,應(yīng)密切聯(lián)系實(shí)際,力求實(shí)用可用.

模型的發(fā)展不是孤立的,指控控制過(guò)程模型,作為指控模型體系中的主線,它不能停留在自身的追求完美、獨(dú)善其身上,還要與配套的指揮決策模型、智能學(xué)習(xí)算法、適應(yīng)性機(jī)理相互協(xié)調(diào),配合一致.還要與作戰(zhàn)指揮、作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)等應(yīng)用需求契合,能夠?qū)崿F(xiàn),便于實(shí)現(xiàn),在密切聯(lián)系實(shí)際,力求實(shí)用可用上下功夫.