面向信息化戰(zhàn)爭的數(shù)據(jù)挖掘探究

楊建兵,肖 丹,郭 霞

(1.裝甲兵學(xué)院，安徽,233013；2.江南計算技術(shù)研究所，江蘇,214083；3.南京炮兵學(xué)院，江蘇,211132)

0 引言

數(shù)據(jù)挖掘，是從有噪聲、數(shù)量龐大（通常數(shù)兆兆字節(jié)或更多）、隨機的、不完全數(shù)據(jù)中，通過特定的算法，自動地抽取事先未知的、隱含的、具有潛在價值的規(guī)則和知識。數(shù)據(jù)挖掘是一個多學(xué)科的交叉領(lǐng)域，吸納了模式識別、機器學(xué)習(xí)、可視化、數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫、統(tǒng)計學(xué)、信息檢索、高性能計算和許多應(yīng)用領(lǐng)域的大量技術(shù)。數(shù)據(jù)挖掘的過程一般分為：數(shù)據(jù)選取、預(yù)處理、轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)開采、模式解釋和知識評估等階段。

圖1.數(shù)據(jù)挖掘的基本過程

1 隨著信息化戰(zhàn)爭的不斷發(fā)展，信息已經(jīng)成為新的戰(zhàn)略制高點

信息化戰(zhàn)爭帶來了瞬變的戰(zhàn)場態(tài)勢、復(fù)雜的戰(zhàn)場環(huán)境、多元的作戰(zhàn)元素，海量戰(zhàn)場數(shù)據(jù)對作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力提出了更高的挑戰(zhàn)。

2 數(shù)據(jù)挖掘在信息化戰(zhàn)爭中的應(yīng)用探索

2.1 數(shù)據(jù)挖掘在獲取處理軍事情報上的應(yīng)用

信息化戰(zhàn)爭時代，對情報數(shù)據(jù)的處理能力已經(jīng)成為決定作戰(zhàn)指揮決策優(yōu)勢的關(guān)鍵因素。如何從多類、大量的信息中提取出對作戰(zhàn)指揮及時、有用、準確的情報，并能使指戰(zhàn)員從海量信息分析處理的繁瑣中解脫出來，而又不損失情報中的有效信息，已成為軍事情報領(lǐng)域的一個關(guān)鍵課題。美軍在伊拉克戰(zhàn)爭中依靠網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的作戰(zhàn)環(huán)境，通過數(shù)量鏈將高度分散的作戰(zhàn)力量鏈接在一起，一旦發(fā)現(xiàn)敵情，作戰(zhàn)指揮中心便可通過“漫游者”軟件和Link-16 等數(shù)據(jù)鏈，實時快速地分析與評估作戰(zhàn)對手的實力和規(guī)模，優(yōu)化配置作戰(zhàn)力量，實施有效打擊。

信息化戰(zhàn)場的數(shù)據(jù)庫極易受不一致數(shù)據(jù)、噪聲和缺失值侵擾，這是由于數(shù)據(jù)庫太大，并且來自多個異種數(shù)據(jù)源。數(shù)據(jù)挖掘在獲取分析軍事情報的過程中，先要針對指揮系統(tǒng)及指戰(zhàn)員的需求對情報系統(tǒng)的目的意義、環(huán)境問題、目標、范圍進行具體的分析，通過數(shù)據(jù)變換、數(shù)據(jù)清理、數(shù)據(jù)歸納、數(shù)據(jù)集成等方法對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，為進一步搜集資料做好前期工作。同時對整個過程要有時間上的控制，以確保情報搜集的時效性。數(shù)據(jù)挖掘在獲取分析軍事情報的應(yīng)用見圖2.

圖2.數(shù)據(jù)挖掘在獲取分析軍事情報應(yīng)用示意圖

2.2 數(shù)據(jù)挖掘在輔助分析作戰(zhàn)仿真上的應(yīng)用

作戰(zhàn)仿真是提供模擬軟硬件操作、滿足武器裝備認知、論證裝備體系、驗證戰(zhàn)法訓(xùn)法的有效方法和手段，而仿真數(shù)據(jù)是完成作戰(zhàn)仿真目標的主要憑據(jù)。由于信息化戰(zhàn)爭的涌現(xiàn)性、復(fù)雜性、非線性，致使仿真數(shù)據(jù)海量增加，作戰(zhàn)仿真已進入大數(shù)據(jù)時代。數(shù)據(jù)挖掘可高效地對作戰(zhàn)仿真中收集的數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)仿真數(shù)據(jù)間未知的關(guān)系，用新穎的、可理解的、實用的方式來歸納數(shù)據(jù)，為部隊訓(xùn)練、裝備論證和作戰(zhàn)等提供支持。通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，在海量仿真信息中挖掘?qū)嵱玫男畔⒁?guī)律，使戰(zhàn)場信息資源在整個作戰(zhàn)范圍內(nèi)實現(xiàn)最佳配置，為指戰(zhàn)員提供全面、可靠的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，協(xié)助指戰(zhàn)員作出決策。

2.3 數(shù)據(jù)挖掘在監(jiān)測維護網(wǎng)絡(luò)安全上的應(yīng)用

圖3.數(shù)據(jù)挖掘算法體系

信息化戰(zhàn)爭中的作戰(zhàn)指揮網(wǎng)絡(luò)一直處于危險中。隨著作戰(zhàn)指揮網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增長，多種敵方入侵和攻擊網(wǎng)絡(luò)手段和工具的出現(xiàn)，使得維護作戰(zhàn)指揮網(wǎng)絡(luò)安全成為網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)的關(guān)鍵組成部分。敵方網(wǎng)絡(luò)入侵可以定義為威脅戰(zhàn)場網(wǎng)絡(luò)資源可用性、完整性或機密性的行為。入侵檢測系統(tǒng)和預(yù)防系統(tǒng)都監(jiān)測作戰(zhàn)指揮網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運行和流量，及時發(fā)現(xiàn)惡意活動。入侵防御系統(tǒng)的主要效能是識別惡意行為，同時把這些行為的信息寫入日志，以阻止惡意活動并上報這些活動。數(shù)據(jù)挖掘可以通過使用分類算法、關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘、代價敏感建模、流數(shù)據(jù)分析、提供可視化和查詢工具等方法，開發(fā)強大的敵方入侵檢測和防御系統(tǒng)，以維護作戰(zhàn)指揮網(wǎng)絡(luò)的安全。一般來說不存在一個普遍使用的數(shù)據(jù)挖掘算法，一個算法在特定領(lǐng)域非常有效，但在另一個領(lǐng)域卻可能不太適合。對瞬息萬變的信息化戰(zhàn)場數(shù)據(jù)而言，應(yīng)根據(jù)具體的需求來選擇合適的數(shù)據(jù)挖掘方法。在信息化戰(zhàn)爭的大背景下，尋找最適用維護作戰(zhàn)指揮網(wǎng)絡(luò)安全的數(shù)據(jù)挖掘算法，并對相關(guān)的具體算法進行改進是十分必要的。

3 數(shù)據(jù)挖掘在國內(nèi)外軍隊中的發(fā)展現(xiàn)狀

美軍曾明確提出，通過數(shù)據(jù)挖掘?qū)?zhàn)場數(shù)據(jù)分析能力提高100 倍以上。如果這一目標實現(xiàn)，那在這一領(lǐng)域別國與美軍的差距就不能用簡單的代差來衡量。通過多年發(fā)展，美軍已經(jīng)擁有全球最先進的情報偵察系統(tǒng)。如何處理海量戰(zhàn)場數(shù)據(jù)，一直是美軍戰(zhàn)場偵察的短板，而數(shù)據(jù)挖掘能夠幫助美軍突破瓶頸。目前，美國國防部以約每年2.5 億美元建設(shè)經(jīng)費的投入，將數(shù)據(jù)挖掘建設(shè)提升為美軍戰(zhàn)略重點推進。2012 年3 月，美國國防部高級研究計劃局（Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA）啟動了“X DATA”計劃，將數(shù)據(jù)挖掘視為大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略在國防安全領(lǐng)域貫徹的核心功能加以重點發(fā)展。不可否認的是，美軍依靠其技術(shù)優(yōu)勢，正將與別國在戰(zhàn)場數(shù)據(jù)分析技術(shù)上的差距進一步拉大。

目前，國內(nèi)數(shù)據(jù)挖掘產(chǎn)業(yè)還不成熟，從事該方面研究的人員主要集中在高校，只有少數(shù)分布在公司或研究所，且大部分研究項目均是由政府資助，主要研究方向集中在數(shù)據(jù)挖掘的學(xué)習(xí)算法等理論方面，但對其實際應(yīng)用問題的研究較少。如何進行數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在信息化戰(zhàn)爭中的系統(tǒng)利用是一個值得關(guān)注的重要問題。

4 結(jié)語

信息化戰(zhàn)場復(fù)雜多變，在敵我對抗日趨激烈，指戰(zhàn)員需要隨時處理、解決復(fù)雜情況。只有在復(fù)雜紛繁的海量戰(zhàn)場數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)內(nèi)在的規(guī)則，有效快速地形成戰(zhàn)場數(shù)據(jù)支援和戰(zhàn)場態(tài)勢分析，才能把握信息化戰(zhàn)爭的主動權(quán)。對于當(dāng)前軍隊信息化建設(shè)，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)具有很大的牽引和拉動作用。

[1] 朱小寧.數(shù)據(jù)挖掘：信息化戰(zhàn)爭的基礎(chǔ)工程[J].解放軍報,2005:0830(006).

[2] 范明,孟小峰.數(shù)據(jù)挖掘概念與技術(shù)[M].北京,機械工業(yè)出版社,2012.

[3] 王惠中,彭安群.數(shù)據(jù)挖掘研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].工礦自動化,2011(2)：29-32.

[4] 許輝輝,許榮榮.云計算在軍事情報融合中的應(yīng)用研究[J].西安文理學(xué)院學(xué)報,2014(1):97-100.

[5] 呂正卿,許德斌.“云計算”技術(shù)影響下的新軍事變革[J].中國國防報,2011：0407(003).

[6] 成亮星.數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在軍事情報管理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟,2010(7):90-92.

[7] 薛青等.面向作戰(zhàn)仿真的數(shù)據(jù)挖掘[J].四川兵工學(xué)報,2013(8):93-95.

[8] Qing XUE. Discussion on Data Mining for the M&S Technique in Armored Equipment Support. System Simulation Technology & Application(Volume 13).

[9]Xue Huifeng. The Intelligence Data Mining[M].Xi’an:The Northwest Technology University Press.2005.