網(wǎng)絡(luò)信息體系概念與制勝機(jī)理研究

羅愛民 劉俊先 曹 江 羅雪山

信息化戰(zhàn)爭是體系與體系的對抗,構(gòu)建支持體系對抗的作戰(zhàn)體系是取得戰(zhàn)爭勝利的基本保障.現(xiàn)有的指揮信息系統(tǒng)大多按照系統(tǒng)工程的方法,無法構(gòu)建有效的作戰(zhàn)體系來滿足體系作戰(zhàn)的要求,必須要按照體系工程的方法,建設(shè)網(wǎng)絡(luò)信息體系,提高體系對抗能力.

1 概念內(nèi)涵

體系被稱之為系統(tǒng)中的系統(tǒng)(System of Systems,SoS)是目前大多數(shù)達(dá)規(guī)模集成體(包括系統(tǒng)、組織、自然環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)等),普遍存在的現(xiàn)象[1].對于體系的概念也存在多種定義.如體系是系統(tǒng)的綜合,系統(tǒng)綜合以系統(tǒng)的演化發(fā)展、協(xié)同優(yōu)化為目的,最終達(dá)到提高整體效能的宗旨[2].體系不是單純的系統(tǒng)集成,它具備組成系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行、組成系統(tǒng)獨(dú)立維護(hù)、組成系統(tǒng)區(qū)域分布、具備涌現(xiàn)行為、體系是不斷演化發(fā)展的等5種特征[3].美國國防部關(guān)于體系的定義為“互相依賴的系統(tǒng)組合鏈接,提供的能力遠(yuǎn)大于這些系統(tǒng)能力之和”[4].

網(wǎng)絡(luò)信息體系是我軍提出的、未來軍事領(lǐng)域的復(fù)雜體系,具有體系的基本特征.相對于一般的復(fù)雜軍事信息系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)信息體系具有以下特點(diǎn)[6]:

1)組成系統(tǒng)行為的自主性與管理獨(dú)立性;

2)組成系統(tǒng)異構(gòu)性;

3)體系整體演化性;

4)體系的地域分布性;

5)體系能夠產(chǎn)生涌現(xiàn);

6)體系具有對不確定性的適應(yīng)能力等.

網(wǎng)絡(luò)信息體系是信息化戰(zhàn)爭作戰(zhàn)體系的基本形態(tài),是我軍面向未來的戰(zhàn)略思維方式,是設(shè)計(jì)戰(zhàn)爭的方法論,是組織信息化條件下作戰(zhàn)的原則和指南.

網(wǎng)絡(luò)信息體系的組成要素包括軍事力量、作戰(zhàn)思想、法規(guī)制度和人才資源.軍事力量是用于遂行作戰(zhàn)任務(wù)的各種軍隊(duì)組織、武器裝備、戰(zhàn)場設(shè)施和保障物資.作戰(zhàn)思想是對信息化戰(zhàn)爭規(guī)律的理性認(rèn)識.法規(guī)制度是組織、指揮、管理、維持和發(fā)展軍事力量的機(jī)制.人才資源是熟知信息化作戰(zhàn)的指揮、管理操作和技術(shù)群體.

網(wǎng)絡(luò)信息體系是為應(yīng)對軍事領(lǐng)域“體系現(xiàn)象”提出的戰(zhàn)略性、綱領(lǐng)性和統(tǒng)攬性概念.它是以“網(wǎng)絡(luò)中心、信息主導(dǎo)、體系支撐”為主要特征,涵蓋物理域、信息域、認(rèn)知域、社會域的復(fù)雜巨系統(tǒng),是按照統(tǒng)一的體系架構(gòu)、統(tǒng)一的技術(shù)體制和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范構(gòu)建,以聯(lián)合作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)劃和信息資源共享利用為重點(diǎn),以全軍共用信息基礎(chǔ)設(shè)施為支撐,集成指揮控制、預(yù)警探測、情報(bào)偵察、信息對抗、戰(zhàn)場環(huán)境等功能系統(tǒng),以及政治工作、后勤保障、裝備管理等各級各類信息系統(tǒng)的有機(jī)整體.

網(wǎng)絡(luò)信息體系是信息化時代體系作戰(zhàn)能力的催化劑和融合劑,它正在改變著信息化戰(zhàn)爭的形態(tài)以及戰(zhàn)斗力生成的模式.從作戰(zhàn)思想和理論看,網(wǎng)絡(luò)信息體系正引起作戰(zhàn)思維從傳統(tǒng)的“直線、平面和封閉”式向“非線性、開放和立體”式轉(zhuǎn)變,體系作戰(zhàn)和一體化作戰(zhàn)成為未來主要的作戰(zhàn)樣式.從戰(zhàn)斗力構(gòu)成要素看,網(wǎng)絡(luò)信息體系提高了“人”的能力,使裝備構(gòu)成一個整體,并且改變了“人”與裝備的聯(lián)接方式,整個體系從層級式向網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)變,極大地拓展了戰(zhàn)斗力要素的內(nèi)涵,使戰(zhàn)斗力空前倍增.從作戰(zhàn)能力看,網(wǎng)絡(luò)信息促進(jìn)了作戰(zhàn)指揮由“樹狀”、粗放向“扁平”、精細(xì)過渡,作戰(zhàn)方式由火力主導(dǎo)向信息主導(dǎo)轉(zhuǎn)變,作戰(zhàn)手段從以“硬”為主向“軟硬”并舉發(fā)展,作戰(zhàn)進(jìn)程由“時殺”向“秒殺”遞進(jìn),從而把作戰(zhàn)能力從物理域向信息域拓展.從作戰(zhàn)效果看,網(wǎng)絡(luò)信息體系改變了作戰(zhàn)的力量結(jié)構(gòu)、指揮流程和作戰(zhàn)方式,從而引起作戰(zhàn)制勝機(jī)理的變化,帶來巨大優(yōu)勢.

2 網(wǎng)絡(luò)信息體系的基本特征

2.1 組成要素網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)信息體系在物理域中典型的表現(xiàn)為組成要素網(wǎng)絡(luò)化.地域分布的體系組成要素可以通過各種網(wǎng)絡(luò)連成一個整體.體系要素的連接提高了體系要素之間交互融合,是體系能力提升或出現(xiàn)能力涌現(xiàn)的基礎(chǔ)和保障.通過體系要素的網(wǎng)絡(luò)化,使體系具有網(wǎng)絡(luò)使能.

網(wǎng)絡(luò)化具體體現(xiàn)在:一是組成要素網(wǎng)絡(luò)化,通過網(wǎng)絡(luò)使體系要素從物理上能夠連通起來;二是信息資源網(wǎng)絡(luò)化,使信息資源分布在網(wǎng)絡(luò)上不同的組成要素上;三是功能和業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化,類似美軍網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的傳感網(wǎng)、指控網(wǎng)和火力網(wǎng),通過業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化提升作戰(zhàn)活動效能,通過功能的網(wǎng)絡(luò)化(以服務(wù)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)的)提升體系要素的業(yè)務(wù)效率.

2.2 信息有序流動、直接運(yùn)用

網(wǎng)絡(luò)信息體系在信息域?qū)用娴湫偷谋憩F(xiàn)為信息有序流動,各系統(tǒng)直接運(yùn)用.通過信息有序流動、用戶直接運(yùn)用形成信息優(yōu)勢.

體系網(wǎng)絡(luò)化為形成體系能力提供基礎(chǔ)和物理基礎(chǔ),真正發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)化體系效能,還需要信息的綜合利用.只有信息在網(wǎng)絡(luò)化體系中合理流動,才能使信息價值增值.信息通過有序流動、直接運(yùn)用產(chǎn)生形成信息賦能.信息賦能是指通過體系要素之間信息的流動互通、互操作,使信息價值增加,使各作戰(zhàn)活動執(zhí)行得更好,體系能力得到有效發(fā)揮.

從信息處理過程來看,信息的處理加工構(gòu)成信息活動環(huán).信息活動環(huán)可以抽象為信號、符號、知識等形態(tài)的轉(zhuǎn)換過程.信息活動環(huán)的轉(zhuǎn)換過程支撐由觀察、判斷、指揮決策和打擊等作戰(zhàn)活動構(gòu)成的作戰(zhàn)活動環(huán).一方面,信息活動環(huán)驅(qū)動作戰(zhàn)活動環(huán),信息活動得到的結(jié)果為作戰(zhàn)活動環(huán)提供支持,信息活動環(huán)起“驅(qū)動軸”的作用.另一方面,作戰(zhàn)活動環(huán)對信息活動環(huán)提出需求,體系通過信息活動來促使信息有序流動,提升信息的應(yīng)用價值,實(shí)現(xiàn)體系能力.信息活動環(huán)的速度和精度決定著作戰(zhàn)活動的節(jié)奏和精確度.

2.3 互理解與互遵循

網(wǎng)絡(luò)信息體系在認(rèn)知域?qū)用娴湫偷谋憩F(xiàn)為體系各組成要素對戰(zhàn)場態(tài)勢、作戰(zhàn)命令等的互理解,在社會域?qū)用娴湫偷谋憩F(xiàn)為體系各組成要素對規(guī)則、規(guī)范等的互遵循.這里的組成要素包括系統(tǒng)、人員等.互理解是網(wǎng)絡(luò)信息體系中的人員、系統(tǒng)對戰(zhàn)場態(tài)勢、作戰(zhàn)任務(wù)和命令等信息和知識形成一致性的理解,達(dá)成共識.互遵循是利益相關(guān)者遵守相同的流程、規(guī)則和制度[7].在相同的制度和規(guī)范約束和指導(dǎo)下,網(wǎng)絡(luò)信息體系中的人員、系統(tǒng)對構(gòu)建規(guī)則、作戰(zhàn)執(zhí)行規(guī)則、運(yùn)行規(guī)范等自覺遵循.

互理解和互遵循是實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)協(xié)同、同步的基礎(chǔ).通過互理解、互遵循最終將信息優(yōu)勢和決策優(yōu)勢轉(zhuǎn)換為行動優(yōu)勢.

網(wǎng)絡(luò)信息體系是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的基礎(chǔ),它在各域上的典型特征可以概括為互聯(lián)、互通、互操作、互理解和互遵循,如圖1所示.

3 體系制勝機(jī)理

網(wǎng)絡(luò)信息體系通過能力涌現(xiàn)形成體系能力,提升網(wǎng)絡(luò)信息體系作戰(zhàn)能力,達(dá)到體系制勝的目的.網(wǎng)絡(luò)信息體系的結(jié)構(gòu)機(jī)制和運(yùn)行機(jī)理是形成體系能力的關(guān)鍵.

設(shè)網(wǎng)絡(luò)信息體系的作戰(zhàn)能力為MOFE,MOFE應(yīng)該是組成要素能力、體系結(jié)構(gòu)、體系運(yùn)作等的函數(shù),簡單表示如下式

其中,C表示體系的能力集合,SRt表示體系中各組成要素間的結(jié)構(gòu)關(guān)系,Pt表示體系運(yùn)用能力.對于網(wǎng)絡(luò)信息體系來說,SRt和Pt是時間t的函數(shù),體系面臨的任務(wù)和態(tài)勢不同,SRt和Pt會存在差異,也就是不同時間t,SRt和Pt可能不同.

網(wǎng)絡(luò)信息體系的能力集C在不斷演化中得到提高,從而使網(wǎng)絡(luò)信息體系的能力不斷增強(qiáng),C越強(qiáng),則MOFE越強(qiáng).此外,對于網(wǎng)絡(luò)信息體系來說,通過結(jié)構(gòu)的敏捷適應(yīng)、信息增值以及作戰(zhàn)應(yīng)用的敏捷適應(yīng)能夠達(dá)到提升體系能力的目的.

圖1 網(wǎng)絡(luò)信息體系在各域內(nèi)的特征

3.1 結(jié)構(gòu)敏捷適應(yīng)

從體系運(yùn)用的角度來說,體系組成要素之間的連接關(guān)系、信息交換能力影響作戰(zhàn)籌劃、計(jì)劃以及作戰(zhàn)實(shí)施,體系的物理結(jié)構(gòu)是影響體系能力的重要因素.

SRt表示時間t網(wǎng)絡(luò)信息體系的結(jié)構(gòu),顯然SRt的好壞直接影響體系的MOFE.SRt是任務(wù)Task,態(tài)勢Situation的函數(shù),即

從作戰(zhàn)需求的角度來說,不同的作戰(zhàn)任務(wù)和態(tài)勢,要求的SRt不同.因此,SRt必須能夠隨著任務(wù)、態(tài)勢等的變化而發(fā)生變化.以往系統(tǒng)主要是針對確定任務(wù)建設(shè),由于任務(wù)固定,則其結(jié)構(gòu)也相對固定.當(dāng)新的不確定任務(wù)、態(tài)勢出現(xiàn)時,這類系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)關(guān)系難以改變以適應(yīng)新要求.網(wǎng)絡(luò)信息體系的設(shè)計(jì)與建設(shè)充分考慮不確定環(huán)境的背景,強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化以及規(guī)則等建設(shè),使得網(wǎng)絡(luò)信息體系的結(jié)構(gòu)具有動態(tài)可重構(gòu)性,能夠根據(jù)任務(wù)和態(tài)勢的變化,敏捷構(gòu)建出滿足要求的結(jié)構(gòu)關(guān)系,以適應(yīng)不確定需求的變化.當(dāng)不確定事件發(fā)生時,在事件E(t)的觸發(fā)下,體系中的結(jié)構(gòu)由SRt0變?yōu)镾Rt1,即

SRt1在網(wǎng)絡(luò)化支持下,在統(tǒng)一的規(guī)則、規(guī)范以及標(biāo)準(zhǔn)體系約束下,體系能夠根據(jù)新需求迅速從SRt0變?yōu)镾Rt1,同時SRt1構(gòu)建優(yōu)化的結(jié)構(gòu),適用新的任務(wù)、態(tài)勢的作戰(zhàn)需求,而且這種結(jié)構(gòu)重構(gòu)是快速的,體系中的結(jié)構(gòu)由SRt0變?yōu)镾Rt1所需要的時間很短,能夠以最快的速度適應(yīng)作戰(zhàn)的需求.

體系的作戰(zhàn)能力與OODA環(huán)密切相關(guān).網(wǎng)絡(luò)信息體系結(jié)構(gòu)敏捷適應(yīng)最典型的表現(xiàn)是OODA環(huán)的敏捷適應(yīng).體系中各組成要素網(wǎng)絡(luò)化后,各組成要素之間能夠根據(jù)需要靈活建立連接,使得體系中可以構(gòu)建的OODA環(huán)增加,OODA環(huán)的組成和結(jié)構(gòu)靈活變化,適應(yīng)不確定作戰(zhàn)環(huán)境和任務(wù).

OODA環(huán)形成的組成和結(jié)構(gòu)的靈活性增加的優(yōu)勢體現(xiàn)在

1)提供更多的OODA環(huán),使得作戰(zhàn)方案上存在更多的選擇;

2)在對抗環(huán)境下,當(dāng)某個OODA環(huán)出現(xiàn)斷裂時,可以通過重構(gòu)OODA環(huán),完成作戰(zhàn)任務(wù);

3)當(dāng)體系面臨不確定任務(wù)時,體系可根據(jù)任務(wù)需求,敏捷構(gòu)建新的OODA環(huán),滿足需求適應(yīng)任務(wù)變化.

如圖2所示,圖2(a)和2(b)包含的組成要素相同,要素之間的連接關(guān)系不同.圖2(a)中是支持相對固定任務(wù)的基本結(jié)構(gòu);在網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上,圖2(b)中根據(jù)作戰(zhàn)需要,增加和調(diào)整要素之間的連接關(guān)系,敏捷適應(yīng)作戰(zhàn)要求.圖2(b)中可以形成的OODA環(huán)的數(shù)量增多,而且OODA環(huán)結(jié)構(gòu)可以根據(jù)需要調(diào)整.

圖2 網(wǎng)絡(luò)信息體系結(jié)構(gòu)敏捷適應(yīng)原理示意圖

3.2 信息增值

網(wǎng)絡(luò)信息體系中通過合理利用信息資源,實(shí)現(xiàn)信息增值,達(dá)到提高體系能力的目的.

信息價值是信息被用戶使用后帶來的效益或效用.信息價值不僅與信息質(zhì)量密切相關(guān),而且與具體應(yīng)用(分發(fā)、組織等)相關(guān).相同的信息資源,不同的使用方式其價值不同.

影響信息價值的因素包括:

1)信息質(zhì)量;

2)信息與任務(wù)和用戶需求相關(guān)程度;

3)信息被使用的時機(jī);

4)信息被應(yīng)用的能力.

同樣的信息,用戶使用的方式不同其價值也會存在差別.在網(wǎng)絡(luò)信息體系中,當(dāng)信息進(jìn)入體系后,其內(nèi)部要素或流動受到體系附加的引導(dǎo)作用和制約作用,從而在時間有序、空間有序和邏輯有序等方面進(jìn)行重新排列組合,改善了各內(nèi)部要素之間在功能上相互作用的協(xié)調(diào)性和相干性,提高了有機(jī)系統(tǒng)整體的功能效應(yīng),使體系得到的信息價值量大于信息進(jìn)入體系時價值量.

設(shè)信息i在用戶需求r下的價值為v1,

其中,rc,rt分別表示信息需求r的內(nèi)容需求和時間需求,ci是ti時刻的體系內(nèi)信息資源,P表示用戶的信息利用能力,可以體現(xiàn)為用戶處理能力P1和用戶應(yīng)用水平P0.

顯然,v1是rt?ti的減函數(shù),v1隨著rt?ti的增加而降低.v1是ci∩rc的增函數(shù),v1隨著ci∩rc的增加而增加,v1≥0.v1是P0的遞增函數(shù),v1是P1的非單調(diào)函數(shù).在處理要求小于用戶處理能力P1,v1隨著信息量的增加而增加.當(dāng)處理要求大于用戶處理能力P1,v1隨著信息量的增加而減少.

在作戰(zhàn)體系中,信息i可以通過共享、分發(fā)等方式,使得信息i可以被不同節(jié)點(diǎn)和不同用戶用于不同應(yīng)用,信息i在不同應(yīng)用中對需求滿足的程度不同,因此,信息i在不同應(yīng)用中表現(xiàn)的價值不同.信息i的價值等于不同應(yīng)用中信息應(yīng)用價值之和.設(shè)信息i通過共享和分發(fā)后被N個用戶在不同時刻使用,信息i的價值為

因此,從應(yīng)用價值的角度來說,由于在作戰(zhàn)體系內(nèi)共享信息,可以使信息價值升高.信息共享程度越高,信息被應(yīng)用次數(shù)越多,其價值越大.

對于進(jìn)入到網(wǎng)絡(luò)信息體系中信息集來說,其價值等于各用戶端信息子集的應(yīng)用價值之和.

設(shè)某時刻體系內(nèi)的信息集合為I1,此刻用戶信息需求為rj,0≤k≤M,在體系中,不同需求獲得的信息集合為體系的信息價值

的最大值,即

要取最大值,取決于越小,ci∩元素越多信息價值就越大.Pj使用正確的應(yīng)用方式、用戶負(fù)載能力可接受則應(yīng)用價值大.

由于用戶處理和負(fù)載能力是有限的,因此,

在網(wǎng)絡(luò)信息體系中,基于網(wǎng)絡(luò)化的結(jié)構(gòu),按照相關(guān)的規(guī)則,信息在體系內(nèi)有序流動,使得信息得到增值,促進(jìn)體系能力形成,具體表現(xiàn)在:

1)網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)促使信息更大范圍的共享,增大M,提高v1;

2)信息能夠在體系中進(jìn)行快速地分發(fā),降低反應(yīng)時間rt?ti,提高信息應(yīng)用的時效性,增大;

3)通過信息的有序流動,實(shí)現(xiàn)信息按需分發(fā),在提高ci∩同時保持信息量在用戶的信息處理范圍內(nèi)滿足的P1k要求,達(dá)到提高的目的.

3.3 協(xié)作敏捷適應(yīng)

聯(lián)合作戰(zhàn)要求各作戰(zhàn)單元之間密切協(xié)同,各作戰(zhàn)單元的協(xié)同能力影響體系能力生成.網(wǎng)絡(luò)信息體系的網(wǎng)絡(luò)化,特別是互理解、互遵循為作戰(zhàn)自同步、自協(xié)作提供支持.

由于現(xiàn)有的系統(tǒng)采取獨(dú)立建設(shè),系統(tǒng)之間的互聯(lián)、互通、互操作能力差,按照基本的作戰(zhàn)環(huán)結(jié)構(gòu)(如圖3所示),各系統(tǒng)之間的協(xié)同主要集中在行動層面,各作戰(zhàn)單元按照作戰(zhàn)命令和作戰(zhàn)計(jì)劃,實(shí)施行動上的協(xié)同.

在網(wǎng)絡(luò)信息體系中,由于體系要素的網(wǎng)絡(luò)化,信息資源在體系內(nèi)實(shí)現(xiàn)按需共享,使得作戰(zhàn)單元的協(xié)同可以擴(kuò)展到各層次和各環(huán)節(jié).網(wǎng)絡(luò)信息體系的協(xié)同必須建立在互理解和互遵循的基礎(chǔ)上,在對戰(zhàn)場態(tài)勢形成統(tǒng)一的理解,各作戰(zhàn)單元自覺遵循統(tǒng)一的規(guī)范和規(guī)則的前提下,可以實(shí)現(xiàn)除作戰(zhàn)計(jì)劃中計(jì)劃的協(xié)同外的自主同步和協(xié)作,使得協(xié)同的層次和粒度大大提高,提高協(xié)同的效率,更大程度地發(fā)揮體系中各組成要素的能力,實(shí)現(xiàn)能力涌現(xiàn),提高體系能力.

按照C2概念模型[5],行動(執(zhí)行)質(zhì)量受到個體完成任務(wù)、行動同步、執(zhí)行敏捷性等影響,如圖4所示.行為同步、執(zhí)行敏捷性和協(xié)作速度直接影響執(zhí)行質(zhì)量,行為同步、協(xié)作速度和執(zhí)行敏捷性受到對態(tài)勢的共享理解程度、體系內(nèi)的作戰(zhàn)規(guī)則約束力和協(xié)作機(jī)制等的影響,體系內(nèi)要素之間的互理解、互遵循等促進(jìn)要素間根據(jù)態(tài)勢進(jìn)行自協(xié)作和自同步,提高協(xié)作質(zhì)量.

圖3 網(wǎng)絡(luò)信息體系要素協(xié)同示意圖

圖4 協(xié)作與執(zhí)行效果的關(guān)系示意圖

4 結(jié)論

本文對網(wǎng)絡(luò)信息體系的概念和制勝機(jī)理進(jìn)行分析,可以為網(wǎng)絡(luò)信息體系建設(shè)提供支持.網(wǎng)絡(luò)信息體系作為未來我軍建設(shè)和發(fā)展的重點(diǎn),其建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,一方面要進(jìn)一步深化研究網(wǎng)絡(luò)信息體系的內(nèi)涵、機(jī)理以及建設(shè)需求,特別是從體系層面分析其特點(diǎn).另一方面要針對網(wǎng)絡(luò)信息體系建設(shè)的特點(diǎn),加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)信息體系的頂層設(shè)計(jì),研究適合網(wǎng)絡(luò)信息體系設(shè)計(jì)、管理的工程化方法,指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)信息體系的建設(shè).