國防與軍事大數(shù)據(jù)應(yīng)用淺談

周韌，屈波

（1.四川大學(xué)計算機學(xué)院，成都610000；2.78098部隊地爆教研室，崇州611230）

國防與軍事大數(shù)據(jù)應(yīng)用淺談

周韌1，屈波2

（1.四川大學(xué)計算機學(xué)院，成都610000；2.78098部隊地爆教研室，崇州611230）

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，信息數(shù)據(jù)對現(xiàn)代戰(zhàn)爭的的影響越來越大，制信息權(quán)的爭奪愈演愈烈，建立一個可靠、安全、高效的國防與軍事大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺成為大勢所趨。介紹國防和軍事大數(shù)據(jù)的基本概念，說明大數(shù)據(jù)在國防和軍事中應(yīng)用的手段、作用以及意義，并針對應(yīng)用中面臨的比較普遍的問題進行分析，給出一些解決辦法。

大數(shù)據(jù)；軍事

1　國防與軍事大數(shù)據(jù)相關(guān)背景

隨著科技的日新月異，軍事競爭也日趨激烈，在經(jīng)歷了冷兵器時代、熱兵器時代、機械化時代后，現(xiàn)代軍事已經(jīng)步入信息化時代，現(xiàn)代戰(zhàn)爭呈現(xiàn)出作戰(zhàn)手段信息化、作戰(zhàn)空間多維化、作戰(zhàn)形式非接觸非線性化的特點，制信息權(quán)的重要性已經(jīng)不亞于制空權(quán)、制海權(quán)等傳統(tǒng)兵家重地。而大數(shù)據(jù)時代的到來，又給國防和軍隊信息化建設(shè)提出了新的課題，國防與軍事大數(shù)據(jù)的獲取與應(yīng)用，逐步成為未來戰(zhàn)爭的熱點，而與之伴隨的各種戰(zhàn)略和技術(shù)層面的革新，也成為當(dāng)下各國國防與軍事發(fā)展的研究重點。

1.1信息化條件下的新軍事變革

從信息化戰(zhàn)爭提出伊始，新軍事變革就已拉開帷幕，復(fù)雜電磁環(huán)境、制信息權(quán)等新名詞的出現(xiàn)，標(biāo)志著信息技術(shù)成為未來戰(zhàn)爭中的核心技術(shù)。以美軍指揮信息系統(tǒng)為例，從C2到C4ISR再到NECC，主流軍事指揮信息系統(tǒng)始終隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展而不斷演變。

1.2大數(shù)據(jù)應(yīng)用初露鋒芒

大數(shù)據(jù)是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)，具備Volume、Velocity、Variety和Value四個特征［1］（簡稱為“4V”，即數(shù)據(jù)體量巨大、處理速度快、數(shù)據(jù)類型繁多和價值密度低），在商業(yè)上已經(jīng)得到了成功的應(yīng)用。大數(shù)據(jù)在軍事方面的應(yīng)用也已經(jīng)嶄露頭角，美軍在伊拉克戰(zhàn)爭中所實現(xiàn)的戰(zhàn)場態(tài)勢同步感知、任務(wù)資源動態(tài)規(guī)劃、系統(tǒng)的自適應(yīng)控制、自主式協(xié)同等都是建立在大量信息數(shù)據(jù)的獲取和快速處理上的；Palantir公司為美國政府提供的反恐支持也是基于大數(shù)據(jù)平臺的應(yīng)用?？梢?，未來戰(zhàn)爭中，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用必然大有可為。

1.3大數(shù)據(jù)對國防和軍事的影響

（1）促進戰(zhàn)爭形態(tài)的演變。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用能成倍地增強軍事組織獲取和分析情報的能力，從而達到“知己知彼，百戰(zhàn)不殆”的理想狀態(tài)，進而徹底改變兵力和武器數(shù)量制勝的傳統(tǒng)戰(zhàn)爭形態(tài)，進入信息引導(dǎo)，精確打擊的高技術(shù)局部戰(zhàn)爭形態(tài)。

（2）強化體系作戰(zhàn)的能力。大數(shù)據(jù)在指揮控制系統(tǒng)中的應(yīng)用可以有效促進指揮體系扁平化，指揮決策智能化、實時化和精確化，從而強化數(shù)據(jù)中心和作戰(zhàn)單元共享實時情報、精確協(xié)調(diào)行動和同步遂行任務(wù)的能力。

（3）加速武器裝備的升級。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)挖掘武器系統(tǒng)的內(nèi)部通信和戰(zhàn)斗協(xié)同數(shù)據(jù)，可以有效升級改造現(xiàn)有武器系統(tǒng)；大數(shù)據(jù)可以支撐擁有自主能力的無人作戰(zhàn)平臺，并研制出相應(yīng)的武器裝備，實現(xiàn)戰(zhàn)場無人化；另外，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用還能促進武器裝備保養(yǎng)維護科學(xué)化，穩(wěn)定武器裝備數(shù)據(jù)狀態(tài)、提升武器裝備使用壽命。

1.4國防與軍事大數(shù)據(jù)的主要內(nèi)容

軍事大數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)在軍事領(lǐng)域的運用，軍事需求要求數(shù)據(jù)處理高效，基于軍事任務(wù)進行數(shù)據(jù)融合，注重信息防御和數(shù)據(jù)安全管理［2］。例如傳統(tǒng)的軍事情報、戰(zhàn)場的實時動態(tài)、武器使用維護數(shù)據(jù)等。在這些顯而易見的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，軍事大數(shù)據(jù)可以拓展到一些與國防和軍事間接有著交集的民用大數(shù)據(jù)，例如海水鹽分與溫度數(shù)據(jù)（美軍用于偵查和跟蹤敵軍潛艇）等，甚至可以直接在優(yōu)秀的民用大數(shù)據(jù)平臺上通過專業(yè)技術(shù)改造衍生出結(jié)構(gòu)更合理、處理速度更快、數(shù)據(jù)更可靠、安全系數(shù)更高的國防和軍事大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺。

2　國防與軍事大數(shù)據(jù)的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)在國防和軍事中的應(yīng)用就是利用大數(shù)據(jù)技術(shù)建立軍事大數(shù)據(jù)平臺，獲取、整理、存儲并分析海量相關(guān)數(shù)據(jù)，配合各級各類指揮系統(tǒng)，提供精確、實時的分析結(jié)果，能在軍事行動決策、戰(zhàn)地作戰(zhàn)指揮和武器系統(tǒng)升級上發(fā)揮重要作用。

2.1大數(shù)據(jù)在軍事行動決策中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的軍事行動決策一般是建立在決策者根據(jù)知識和經(jīng)驗對面臨的情況和獲取的情報進行分析的基礎(chǔ)上的，往往主觀性較強、分歧較多，而決策者能力的參差不齊也導(dǎo)致決策的效果大相徑庭。而在大數(shù)據(jù)背景下，多維度、多角度、近程、遠(yuǎn)程的信息獲取方式日趨豐富，數(shù)據(jù)量日益巨大，通過收集整理這些數(shù)據(jù)，建立軍事大數(shù)據(jù)平臺，形成一個龐大的、實時更新的、可靠的軍事信息資源庫十分必要。平臺通過對數(shù)據(jù)的分析，較為準(zhǔn)確的計算出敵方指揮員的思維規(guī)律和布防特點，從而預(yù)測敵方行動方案和戰(zhàn)場態(tài)勢發(fā)展，料敵先機、決勝千里。軍事大數(shù)據(jù)平臺還可以有效地對現(xiàn)有的軍事資源進行模擬戰(zhàn)斗，通過反復(fù)模擬和分析，得出各種環(huán)境下的最佳軍事資源分配和模塊編組方案，形成精準(zhǔn)的、體系的決策方案表，簡化決策流程、縮短決策時間。

2.2大數(shù)據(jù)在現(xiàn)地作戰(zhàn)指揮中的應(yīng)用

比起大規(guī)模軍事行動的決策，戰(zhàn)場現(xiàn)地指揮面臨更多的未知情況和更復(fù)雜的信息環(huán)境，系統(tǒng)實時性要求更高，掌握制信息權(quán)，透視數(shù)據(jù)迷霧，成為作戰(zhàn)指揮的重中之重。在指揮控制系統(tǒng)中，指揮中心通過對海量的歷史信息資源進行處理，得到準(zhǔn)確性較高的歷史數(shù)據(jù)庫，而各作戰(zhàn)單元通過實時數(shù)據(jù)分發(fā)，廣泛運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、并行處理、分布式計算等技術(shù)進行實時情報分析，形成實時分析結(jié)果，利用歷史和實時數(shù)據(jù)的綜合分析提升從大量無規(guī)則數(shù)據(jù)中提取高價值情報的能力，極大地縮短從觀察到行動的周期，實現(xiàn)戰(zhàn)場的實時感知和全面透明。

2.3大數(shù)據(jù)在武器裝備升級中的應(yīng)用

與模擬軍事行動類似，建立武器裝備數(shù)據(jù)平臺，通過大數(shù)據(jù)模擬分析可以提升武器裝備的使用壽命，挖掘武器裝備使用潛能，分析武器裝備的改進措施，并能通過對整個武器系統(tǒng)的全數(shù)據(jù)挖掘分析，促進整個武器系統(tǒng)高效化、智能化和自動化。另外，大數(shù)據(jù)與人工智能的結(jié)合可以為整個武器系統(tǒng)提升一次質(zhì)的飛躍，如無人機等一大批智能武器裝備已經(jīng)進入歷史舞臺。未來，無人化已經(jīng)成為大勢所趨，機械人士兵等高科技智能武器的研發(fā)也隨著大數(shù)據(jù)和人工智能的發(fā)展而逐步走向可能，從而為戰(zhàn)爭的“零傷亡”期望提供了堅實的支撐。

2.4大數(shù)據(jù)在國防安全維穩(wěn)中的應(yīng)用

除了上述在軍事行動中的應(yīng)用外，大數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)輿論引導(dǎo)、反恐和搶險救災(zāi)等關(guān)乎國防和安全的工作中也能發(fā)揮重大作用。宣傳工作對于國防和國家安全工作意義重大，作為世界上應(yīng)用最廣泛的媒體之一，互聯(lián)網(wǎng)陣地不容有失。大數(shù)據(jù)時代，網(wǎng)絡(luò)正在朝著“數(shù)據(jù)網(wǎng)”［3］的方向演變，利用大數(shù)據(jù)平臺，掌握最全面、最及時、最可靠的信息，就能在網(wǎng)絡(luò)中始終處于引導(dǎo)和前瞻地位，宣傳工作必然事半功倍。Palantir公司迅速地成為市值200億美元的大數(shù)據(jù)龍頭企業(yè)，已經(jīng)充分證明了大數(shù)據(jù)技術(shù)在國家和軍隊中應(yīng)用的巨大利益，通過大數(shù)據(jù)平臺對國內(nèi)各方面海量數(shù)據(jù)的收集、整理和分析，蛛絲馬跡也能成為防間反恐的關(guān)鍵。在搶險救災(zāi)中應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，一方面是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)制定科學(xué)的預(yù)案，建立從關(guān)鍵數(shù)據(jù)到應(yīng)對措施的映射，另一方面要通過大量實時數(shù)據(jù)的分析，判斷災(zāi)害發(fā)展趨勢和預(yù)測次生災(zāi)害。

3　國防與軍事大數(shù)據(jù)面臨的問題及一些解決方法

盡管大數(shù)據(jù)技術(shù)在商業(yè)等方面的應(yīng)用已經(jīng)展示出了十分明顯的功效，但國防和軍事由于特殊的性質(zhì)和要求，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用也出現(xiàn)了一些亟待解決的問題。

3.1安全問題

對于國防和軍事信息系統(tǒng)而言，安全性無疑是至關(guān)重要的，而柵格化信息網(wǎng)絡(luò)環(huán)境要求軍事大數(shù)據(jù)平臺比起一般信息服務(wù)，安全認(rèn)證機制的靈活性和數(shù)據(jù)的可靠性要求更高，戰(zhàn)場態(tài)勢的變化多端也要求軍事大數(shù)據(jù)平臺訪問授權(quán)機制更加動態(tài)靈活。

（1）采取嚴(yán)格的行政管理機制。通過嚴(yán)格的審查機制和管理權(quán)限，主觀上控制好涉及的人員，通過及時的教育和科學(xué)的培訓(xùn)，客觀上抑制操作失誤等泄密隱患，做到首先在內(nèi)部確保安全，杜絕人為事故發(fā)生。

（2）建立科學(xué)的安全評估體系。根據(jù)軍事信息領(lǐng)域特殊的安全要求，確定物理、網(wǎng)絡(luò)、訪問、數(shù)據(jù)等方面的安全指標(biāo)并進行約簡，形成一個指標(biāo)集，作為基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的評估模型的輸入樣本，通過訓(xùn)練確定指標(biāo)權(quán)重，進行模型評價［4］，為信息服務(wù)安全性作出評價，為安全建設(shè)提供可靠依據(jù)。

（3）開發(fā)可靠的隱私保護工具。在強化加密手段、身份認(rèn)證和防火墻技術(shù)等基本保護措施的基礎(chǔ)上，運用數(shù)據(jù)溯源、信息流控制、差分隱私保護和電子分析污染［5］等技術(shù)，開發(fā)涉密信息保護工具和系統(tǒng)。

3.2速度問題

軍事風(fēng)云莫測、戰(zhàn)場瞬息萬變，國防和軍事大數(shù)據(jù)平臺涉及數(shù)據(jù)量十分巨大，因此分析處理的速度能否跟得上實時變化也一直是其面臨的一個很直接的問題。

（1）資源獲取的速度。軍事大數(shù)據(jù)的獲取主要依靠北斗衛(wèi)星系統(tǒng)、傳感器獲取、網(wǎng)絡(luò)智能搜索以及RFID獲取等。因此，要重點突破分布式高速數(shù)據(jù)爬取、高速數(shù)據(jù)全映像和自然語言處理等技術(shù)，完善軍事信息資源智能搜索技術(shù)，在大數(shù)據(jù)的智能識別、感知、適配、傳輸和接入上提高速度。

（2）資源融合的速度。平臺獲取到的數(shù)據(jù)非常繁雜，包括海量結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)。而以圖片、音頻、視頻為主的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)擁有自己的特性和模式，不利于數(shù)據(jù)融合。因此，要在自然語言處理、可視化技術(shù)等方面抓好突破，通過制定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、強化動態(tài)擴展表示技術(shù)等手段，加強非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化融合能力，從而提升整體數(shù)據(jù)融合速度。如美國的XDATA項目，就是針對半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)融合的典型技術(shù)。

（3）資源挖掘的速度。數(shù)據(jù)挖掘是大數(shù)據(jù)中的一項關(guān)鍵技術(shù)，也是非常復(fù)雜的一個計算過程，涉及很多技術(shù)方法和分類，要重點在數(shù)據(jù)挖掘算法、預(yù)測性分析、語意引擎等技術(shù)上求突破。特別是在指揮控制系統(tǒng)中，戰(zhàn)場事態(tài)瞬息萬變，數(shù)據(jù)實時分析要求極高，分布式云計算平臺在實時性上已經(jīng)出現(xiàn)跟不上的情況，需要實時性更強的分布式流計算來彌補。目前，通過建立基于Hadoop分布式云存儲技術(shù)，結(jié)合Map Reduce并行計算框架和Storm流計算框架的并行分析系統(tǒng)［6］，較好的并行處理實時與非實時計算，是較為適合信息指揮系統(tǒng)大數(shù)據(jù)分析的并行數(shù)據(jù)分析架構(gòu)。

3.3存儲問題

面對大量快速流動軍事信息資源，如何建立一種能夠適應(yīng)快速增長的大數(shù)據(jù)存儲、管理機制，成為考驗軍事大數(shù)據(jù)平臺存儲與管理能力的一個根本問題。

（1）做好數(shù)據(jù)庫優(yōu)化。數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)存儲的基本工具，因此，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫是建立適合大數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)存儲管理的最直接的方法。通過建立高效索引、優(yōu)化查詢和算法、采用并行數(shù)據(jù)庫等方法，建立適合國防和軍事大數(shù)據(jù)存儲管理的基本單元。

（2）采用分布式架構(gòu)。分布式架構(gòu)是大數(shù)據(jù)存儲管理的基本架構(gòu)，對于國防和軍事大數(shù)據(jù)平臺也是如此。運用分布式文件系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫、分布式數(shù)據(jù)倉庫工具等實現(xiàn)云存儲，管理和連接各個基本單元，能夠高效、迅速地處理好大量突發(fā)數(shù)據(jù)。

（3）非固定的交換模式。網(wǎng)絡(luò)中心環(huán)境數(shù)據(jù)存儲與管理技術(shù)是美軍在軍事信息柵格（MIG）支撐下為用戶提供的一種數(shù)據(jù)存儲管理與快速訪問機制，通過構(gòu)建分布式信息服務(wù)，實現(xiàn)全網(wǎng)信息資源統(tǒng)一組織、管理和調(diào)度，使所有的授權(quán)用戶都能快速訪問統(tǒng)一虛擬數(shù)據(jù)管理中心，構(gòu)建資源可動態(tài)流動基礎(chǔ)環(huán)境［7］。這種通過需求者獲取為主，兼顧主動請求的交換技術(shù)，與云存儲技術(shù)相得益彰，能夠很好地適應(yīng)戰(zhàn)場變幻莫測、錯綜復(fù)雜的軍事信息資源存儲和管理。

3.4人力、財力問題

數(shù)據(jù)科學(xué)是是一門復(fù)合學(xué)科、涉及數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、機器學(xué)習(xí)等，人才難覓，人力問題成為一個很殘酷的問題。另外，軍事大數(shù)據(jù)的獲取和管理也是需要耗費大量財力的，無論是傳感器還是數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，開銷都是巨大的，這也是擺在軍事大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)中的一個很現(xiàn)實的問題。

（1）加大人才培養(yǎng)力度。數(shù)據(jù)科學(xué)人才稀少，軍事人員中更是稀缺，要通過強化軍隊科技人才培育和吸納民間數(shù)據(jù)專家并舉的方式，采用邊學(xué)習(xí)、邊實踐的方法，扎實做好國防和軍事大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)。

（2）合理利用資源。大數(shù)據(jù)平臺開銷巨大，但其無與倫比的軍事意義和不可或缺的應(yīng)用價值，決定了其在經(jīng)費預(yù)算上必然是重頭，需要充分利用現(xiàn)有資源，合理地根據(jù)發(fā)展需要制定經(jīng)費預(yù)算方案。

（3）多維數(shù)據(jù)自動展現(xiàn)技術(shù)。數(shù)據(jù)專家是少數(shù)，活躍在后臺，而大數(shù)據(jù)平臺的操作者確實大多數(shù)人，活躍在應(yīng)用端，因此，通過多維數(shù)據(jù)自動展現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用，設(shè)置多維度自由切換的應(yīng)用界面，能夠較好地適應(yīng)多數(shù)操作者林林總總的需求，促使應(yīng)用端“傻瓜化”，從另一個側(cè)面應(yīng)對人力財力不足問題。

4　結(jié)語

本文給出大數(shù)據(jù)在軍事領(lǐng)域應(yīng)用的背景和意義，揭示了其必然性，然后介紹了國防和軍事大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺的作用和功效，并針對實際應(yīng)用中面臨的一些問題，結(jié)合當(dāng)下一些國家做法提供了一些參考的解決問題的方法。大數(shù)據(jù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用還有很大的潛力可以挖掘，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，必然能為國防和軍事提供越來越多的價值和利益。

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Application of Big Data Analytics to the National Defense and Military

ZHOU Ren1，QU Bo2

（1．College of Computer Science，Sichuan Univercity，Chengdu 610000；2．Department of Dynamite，Unit78186，Chongzhou 611230）

With the advent of big data era，the influence of information to modern war has become more and more significant，and the contention of information dominance has become more and more fierce，so it's a certain trend that every nation should create a reliable，secure and efficient military platform about the application of big data analytics.Introduces the basic concept about the application of big data analytics to the national defense and military，then expounds the means，effects and significance，presents general problems in practical applications，and gives solutions to them.

Big Data；Military

1007-1423（2016）25-0048-04DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2016.25.011

周韌（1986-），男，四川崇州人，助理工程師，研究生，研究方向為計算機網(wǎng)絡(luò)與通信系統(tǒng)

2016-06-02

2016-07-20