網(wǎng)絡(luò)信息體系建模、博弈與演化研究

張維明 楊國(guó)利 朱承 劉俊先

20世紀(jì)末,特別是最近十年來(lái),信息與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,人們面臨著眾多系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的集成、交互與演化的問(wèn)題.隨著系統(tǒng)集成的興起,許多超級(jí)系統(tǒng)出現(xiàn),但是這種建設(shè)-集成-再建設(shè)-再集成的思路導(dǎo)致目標(biāo)差異過(guò)大、共識(shí)難以形成、整體作用喪失等問(wèn)題.因此,體系時(shí)代呼喚體系方法來(lái)解決問(wèn)題.

體系[1]一般定義為處于某一動(dòng)態(tài)環(huán)境中的若干相互聯(lián)系、相互制約的獨(dú)立系統(tǒng),通過(guò)各自有目的的行為,為完成共同使命而形成的整體.通常,體系具備以下屬性:成員系統(tǒng)獨(dú)立,相互關(guān)聯(lián)協(xié)同,組織因素凸顯,共同完成使命,演化成型涌現(xiàn).理解和認(rèn)識(shí)體系及其特征,需要進(jìn)一步明確以下幾點(diǎn):

1)體系需要解決大規(guī)模、結(jié)構(gòu)化和異構(gòu)性系統(tǒng)的建模問(wèn)題.

2)體系需要處理不完全信息下參與雙方的動(dòng)態(tài)博弈問(wèn)題.

3)體系需要注重拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和行動(dòng)策略的自適應(yīng)調(diào)整.

在軍事領(lǐng)域,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,計(jì)算機(jī)軟硬件的更新?lián)Q代,以及人工智能和大數(shù)據(jù)科學(xué)的突飛猛進(jìn),網(wǎng)絡(luò)信息體系已經(jīng)逐步演變?yōu)樾畔⒒瘧?zhàn)爭(zhēng)下作戰(zhàn)體系的基本形態(tài).構(gòu)建有效的網(wǎng)絡(luò)信息體系,在敵我博弈中不斷演化,需要從以下兩點(diǎn)出發(fā),提高認(rèn)識(shí)水平,做到有的放矢.

1)從認(rèn)識(shí)問(wèn)題的角度出發(fā),需要建立網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代的科學(xué)思維和理論體系.具體而言,對(duì)現(xiàn)代信息技術(shù)的認(rèn)識(shí)需要從物質(zhì)論轉(zhuǎn)移到關(guān)系論,從原子論轉(zhuǎn)移到比特論,從個(gè)體論轉(zhuǎn)移到群體論,從決定論轉(zhuǎn)移到概率論,從機(jī)械論轉(zhuǎn)移到體系論.

2)從解決問(wèn)題的角度出發(fā),需要應(yīng)用體系工程的思想解決網(wǎng)絡(luò)信息體系的構(gòu)建、博弈與演化問(wèn)題.具體而言,需要對(duì)使命需求與能力空間進(jìn)行匹配,通過(guò)對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)配置,引導(dǎo)其協(xié)同交互,在不完全信息下的動(dòng)態(tài)博弈過(guò)程中,增強(qiáng)其魯棒性、敏捷性和適應(yīng)性[2].

圖1 網(wǎng)絡(luò)信息體系示意圖

在網(wǎng)絡(luò)信息體系中,各種軍事實(shí)體以網(wǎng)絡(luò)為中心,通過(guò)信息互通,實(shí)現(xiàn)敏捷適應(yīng),其中體系思維和體系方法在此發(fā)揮著重要的作用.從體系的角度出發(fā),通過(guò)在最佳時(shí)機(jī)投入有效手段,對(duì)各種實(shí)體、資源、環(huán)境進(jìn)行合理運(yùn)用,實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)、精確判斷和科學(xué)實(shí)施,利用結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)塑造損敵利我的戰(zhàn)場(chǎng)狀態(tài).特別需要指出的是,所謂的體系優(yōu)勢(shì)并不單純強(qiáng)調(diào)技術(shù)的領(lǐng)先、裝備的性能和力量的規(guī)模,而是通過(guò)信息共享、精確規(guī)劃、密切協(xié)同來(lái)達(dá)到結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)的凸顯.

這種圍繞網(wǎng)絡(luò)信息體系實(shí)施信息化作戰(zhàn)的機(jī)制可以通過(guò)圖1進(jìn)行展現(xiàn),其中信息環(huán)路和作戰(zhàn)環(huán)路是網(wǎng)絡(luò)信息體系的兩條重要主線[3].網(wǎng)絡(luò)信息體系將軍事力量、信息處理、后勤保障和指揮決策通過(guò)一系列通信鏈路和指控關(guān)系進(jìn)行互聯(lián)、互通、互操作、互理解、互遵循和互協(xié)同[3].作戰(zhàn)活動(dòng)通過(guò)戰(zhàn)場(chǎng)觀察、情報(bào)獲取、信息處理、規(guī)劃決策、指揮控制、行動(dòng)毀傷、后勤保障等形成閉環(huán).信息傳輸用以實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)感知、作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)、情報(bào)知識(shí)、指揮命令等各種形式符號(hào)的表達(dá)與共享.作戰(zhàn)環(huán)路中的行動(dòng)都是建立在信息環(huán)路的基礎(chǔ)之上,并且依賴信息環(huán)路的驅(qū)動(dòng)和引導(dǎo).現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中,如何將這兩條主線嵌入到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?然后通過(guò)動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇坍嬕话阈缘淖鲬?zhàn)模式是網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)體系研究的核心問(wèn)題.

自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)[2]作為研究復(fù)雜動(dòng)力系統(tǒng)的有效工具,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)信息傳播[4],演化博弈論[5?8],自組織協(xié)同[9]等領(lǐng)域.這些系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和個(gè)體狀態(tài)都隨著時(shí)間的推移,不斷發(fā)展變化,并且相互影響,相互依賴.鑒于網(wǎng)絡(luò)信息體系在時(shí)空維度的動(dòng)態(tài)性符合自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的特征,即信息環(huán)路的動(dòng)態(tài)性對(duì)應(yīng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的重組,作戰(zhàn)環(huán)路的動(dòng)態(tài)性對(duì)應(yīng)個(gè)體行動(dòng)策略的調(diào)整,因此,可以借助自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的有關(guān)理論推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信息體系的研究.但是,必須考慮網(wǎng)絡(luò)信息體系的一些特有性質(zhì),比如異質(zhì)節(jié)點(diǎn)和異質(zhì)鏈路導(dǎo)致拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的狀態(tài)不能單純依賴節(jié)點(diǎn)類型與聯(lián)通程度,另外節(jié)點(diǎn)的屬性服從馬爾科夫過(guò)程特性,隨作戰(zhàn)行動(dòng)的進(jìn)行發(fā)生變化,并引起行動(dòng)策略空間的變化.因此,本文一個(gè)重要內(nèi)容就是研究網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜托袆?dòng)策略如何在雙方博弈過(guò)程中不斷影響、不斷演化.

由于網(wǎng)絡(luò)信息體系的演化需要借助大量歷史數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)未來(lái)體系動(dòng)態(tài)性、適應(yīng)性和魯棒性進(jìn)行仿真模擬和評(píng)估預(yù)測(cè).因此,如何定性-定量刻畫體系的動(dòng)態(tài)演化過(guò)程是該研究的關(guān)鍵.

下面,將從體系建模、體系博弈和體系演化3個(gè)層次闡述網(wǎng)絡(luò)信息體系的運(yùn)作模式,文章整體架構(gòu)如圖2所示,其中網(wǎng)絡(luò)信息體系拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和行動(dòng)策略的調(diào)整源于對(duì)體系博弈過(guò)程中歷史數(shù)據(jù)的挖掘分析和統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí).具體而言,緊密圍繞網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜托袆?dòng)策略這兩條主線,在體系博弈過(guò)程中不斷進(jìn)行狀態(tài)追蹤、數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)以及毀傷預(yù)測(cè),為體系演化(結(jié)構(gòu)重組和策略調(diào)整)提供定性-定量依據(jù).體系建模、體系博弈與體系演化構(gòu)成的循環(huán)構(gòu)架能夠促使網(wǎng)絡(luò)信息體系不斷進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整,在動(dòng)態(tài)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)意圖.

1 體系建模

圖2 網(wǎng)絡(luò)信息體系建模、博弈與演化研究架構(gòu)

現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中,網(wǎng)絡(luò)信息體系通常將各種軍事實(shí)體、組織關(guān)系和行動(dòng)策略進(jìn)行有效整合,在物理域、信息域、認(rèn)知域和社會(huì)域?qū)崿F(xiàn)有機(jī)統(tǒng)一.在這種體系中,各個(gè)成員彼此獨(dú)立,為實(shí)現(xiàn)共同使命,進(jìn)行協(xié)同關(guān)聯(lián),并隨著外界條件的影響,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將進(jìn)行演化發(fā)展.構(gòu)建該類體系,需要以使命需求為依據(jù)[10],在全局高度遵循“自頂向下”分解原則對(duì)作戰(zhàn)使命需求進(jìn)行分解;在局部作戰(zhàn)單元和基礎(chǔ)設(shè)施層面上遵循“自底向上”的聚合原則進(jìn)行資源的整合.

為有效構(gòu)建作戰(zhàn)體系,將網(wǎng)絡(luò)信息體系通過(guò)以下形式進(jìn)行展現(xiàn)[11?12]即

其中,N代表作戰(zhàn)實(shí)體單元,E代表組織通信關(guān)系,A代表行動(dòng)策略集合.這樣通過(guò)網(wǎng)絡(luò)鉸鏈,實(shí)現(xiàn)信息互通,促進(jìn)科學(xué)決策,整合作戰(zhàn)力量,達(dá)到作戰(zhàn)目的.這種抽象模式能夠突出網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)信息流和行動(dòng)流的融合作用,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各個(gè)單元相互關(guān)聯(lián)協(xié)同,以松耦合的方式相互作用和相互影響.

作戰(zhàn)實(shí)體單元包含:

其中,C2(Command&Control)代表指揮控制單元,包含各類通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理、分析和計(jì)算平臺(tái),以及規(guī)劃決策、指揮控制實(shí)體,根據(jù)這些實(shí)體的內(nèi)在屬性,它們往往具有不同層次的指揮權(quán)限、數(shù)據(jù)密級(jí)和處理能力.F(Force)為火力打擊單元,包含各種作戰(zhàn)打擊力量,如戰(zhàn)斗機(jī)、驅(qū)逐艦、坦克、火炮等,這些火力打擊單元的作戰(zhàn)能力一般由打擊強(qiáng)度、打擊半徑和機(jī)動(dòng)速度等因素決定.I(Intelligence)代表情報(bào)偵察單元,包含各類雷達(dá)站、預(yù)警機(jī)、偵察衛(wèi)星等戰(zhàn)場(chǎng)信息獲取實(shí)體,其工作能力取決于探測(cè)半徑與探測(cè)精度.另外,L(Logistics)代表各類后勤保障單元,包含各種裝備、給養(yǎng)、彈藥、油料的供給部門,這些單元保證作戰(zhàn)行動(dòng)的可持續(xù)性.上述各類單元涵蓋了C4ISR系統(tǒng)的核心要素.

組織通信關(guān)系用以展現(xiàn)一系列基本的信息交互模式,實(shí)現(xiàn)信息的上傳下達(dá),即

這些基本鏈路的形成依賴作戰(zhàn)實(shí)體單元的功能和角色,為實(shí)現(xiàn)某一能力提供信息通道.在上述關(guān)系中,C2?C2代表指揮控制單元之間的信息共享和協(xié)同決策關(guān)系;C2?X代表各類指揮控制關(guān)系,其中X.∈{I,F,L};I?C2表示戰(zhàn)場(chǎng)信息的上傳;I?F表示探測(cè)信息輔助實(shí)施精確火力打擊;L?Y表示后勤保障單元對(duì)各類作戰(zhàn)實(shí)體提供的供給服務(wù)援助和基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù),其中,Y∈{C2,I,F}.

行動(dòng)策略集合:

其中,C2A代表指揮控制單元的行動(dòng)策略集,包含情報(bào)接收、數(shù)據(jù)融合、信息挖掘、運(yùn)籌決策等行為.FA為火力打擊單元的行動(dòng)策略集,包括進(jìn)攻、防御、迂回、包圍、機(jī)動(dòng)等行為.IA為情報(bào)偵察單元的行動(dòng)策略集,包含開機(jī)、探測(cè)、移動(dòng)、傳輸?shù)刃袨?LA為后勤保障單元行動(dòng)策略集,包含給養(yǎng)運(yùn)送、線路維護(hù)、能源供給、物資轉(zhuǎn)移等行為.這些行動(dòng)策略都是為實(shí)現(xiàn)使命任務(wù)服務(wù)的,作戰(zhàn)實(shí)體單元的能力通過(guò)這一系列的行動(dòng)進(jìn)行體現(xiàn),作戰(zhàn)環(huán)路的正常運(yùn)行也是建立在這些行動(dòng)策略有效實(shí)施的基礎(chǔ)之上.然而,這些行動(dòng)策略的運(yùn)作籌劃和動(dòng)態(tài)調(diào)整必須依賴信息在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中傳輸流動(dòng).

網(wǎng)絡(luò)信息體系模型如圖3所示.通過(guò)作戰(zhàn)實(shí)體單元和組織通信關(guān)系的空間部署,獲得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),在此基礎(chǔ)上融入作戰(zhàn)行動(dòng)策略,即可獲得網(wǎng)絡(luò)信息體系中個(gè)體的行動(dòng)狀態(tài).拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和行動(dòng)狀態(tài)在時(shí)間維度上的運(yùn)動(dòng),構(gòu)成了復(fù)雜自適應(yīng)體系的耦合動(dòng)態(tài)性.上述體系構(gòu)建過(guò)程將要素、結(jié)構(gòu)、機(jī)制融入的到信息網(wǎng)絡(luò)中,形成各種作戰(zhàn)能力(包括情報(bào)偵察能力、態(tài)勢(shì)感知能力、指揮決策能力、精確打擊能力、綜合保障能力等),完成作戰(zhàn)使命.這種體系形式從時(shí)空兩個(gè)維度刻畫了作戰(zhàn)過(guò)程的動(dòng)態(tài)性,其中時(shí)間維度主要體現(xiàn)行動(dòng)策略的執(zhí)行部署次序,而空間維度主要體現(xiàn)各個(gè)單元結(jié)構(gòu)關(guān)系.

2 體系博弈

網(wǎng)絡(luò)信息體系構(gòu)建完成之后,在使命任務(wù)驅(qū)動(dòng)下,將面臨敵我雙方的策略博弈.由于戰(zhàn)爭(zhēng)迷霧帶來(lái)的信息不透明和稍縱即逝的戰(zhàn)機(jī),如何及時(shí)準(zhǔn)確地把握對(duì)方行動(dòng)策略并判斷不同策略下雙方的交互收益是體系博弈的關(guān)鍵.

傳統(tǒng)博弈論(game theory)[13]通常關(guān)注二元對(duì)稱策略下的完全信息靜態(tài)博弈,即博弈雙方的策略空間都是{C,D},其交互收益矩陣滿足以下形式:

在該條件下,當(dāng)某一博弈參與者選擇C而對(duì)方同樣選擇C時(shí),兩人得到相同的收益R;當(dāng)某一參與者選擇C而對(duì)方選擇D時(shí),其收益為S對(duì)方收益為T;反之亦然.當(dāng)二者都選擇D時(shí),兩人仍然獲得相同的收益P.人們根據(jù)交互矩陣中參數(shù)的相對(duì)大小得到不同的博弈場(chǎng)景.其中最經(jīng)典的莫過(guò)于囚徒困境,T>R>P>S,在此約束下,策略D為占優(yōu)策略.隨著時(shí)間的推進(jìn),出現(xiàn)穩(wěn)定均衡狀態(tài)(即納什均衡),個(gè)體的理性選擇導(dǎo)致整體收益達(dá)到最低.

在類似假設(shè)條件下,可以構(gòu)建三元對(duì)稱策略博弈下的交互收益矩陣:

在該矩陣中,每個(gè)博弈參與者都有3種可供選擇的策略,個(gè)體之間的交互關(guān)系更為復(fù)雜,決策過(guò)程呈現(xiàn)出更多的不確定性.在此情形下,純策略均衡將會(huì)很難出現(xiàn),即不存在一個(gè)恒定的策略使己方在博弈中無(wú)需改變選擇,人們會(huì)以一定的概率分布隨機(jī)選擇策略集中的策略,使得其他博弈參與者各個(gè)可能存在的策略之間無(wú)差異.

圖3 網(wǎng)絡(luò)信息體系構(gòu)建要素及各個(gè)要素之間的關(guān)系

隨著博弈雙方策略空間多樣性的出現(xiàn),上述完全對(duì)稱的交互收益矩陣將不再適用,人們開始關(guān)注非對(duì)稱矩陣交互形式.另外,由于作戰(zhàn)行動(dòng)是在時(shí)空維度全面推進(jìn)的,作戰(zhàn)實(shí)體單元的行動(dòng)策略集通常會(huì)依賴于其所處的狀態(tài)空間,例如由于戰(zhàn)爭(zhēng)損耗,某火力打擊單元的打擊強(qiáng)度和范圍可能下降,甚至完全處于失效狀態(tài).那么,在這種條件下,博弈雙方的行動(dòng)策略空間將隨時(shí)間發(fā)生變化.與此同時(shí),交互矩陣的收益參數(shù)也會(huì)依賴其當(dāng)前所處的狀態(tài)空間并隨時(shí)間變化,因此,交互狀態(tài)空間也是服從馬爾科夫過(guò)程特性的.

在上述二元對(duì)稱博弈的基礎(chǔ)上,將非對(duì)稱策略和馬爾科夫特性結(jié)合,動(dòng)態(tài)調(diào)整博弈雙方行動(dòng)策略集和交互矩陣,使其服從如下形式:

其中,{Ct,Dt}為己方行動(dòng)策略集合,{ct,dt}為對(duì)方行動(dòng)策略集合.在此場(chǎng)景下,我方策略Ct在對(duì)方選擇ct時(shí)能夠獲得收益為Rt,對(duì)方獲得收益為rt.其他博弈場(chǎng)景以此類推.在這種動(dòng)態(tài)條件下,行動(dòng)策略的選擇既要充分考慮雙方的行動(dòng)策略空間,又要判斷交互狀態(tài)空間.特別需要指出的是,上述內(nèi)容闡述了單步博弈場(chǎng)景,即博弈雙方在給定交互狀態(tài)、給定行動(dòng)策略集合條件下的風(fēng)險(xiǎn)決策過(guò)程.考慮到馬爾科夫過(guò)程的后續(xù)影響,當(dāng)前狀態(tài)下的最優(yōu)策略可能導(dǎo)致在接下來(lái)的狀態(tài)中所有策略都將處于劣勢(shì).例如,在上述交互矩陣中,如果收益參數(shù)呈現(xiàn):

那么最優(yōu)策略將會(huì)是Dt.但是,假設(shè)當(dāng)前狀態(tài)下的最優(yōu)策略會(huì)導(dǎo)致后續(xù)狀態(tài)的博弈劣勢(shì):

那么在此場(chǎng)景下我方的任何策略選擇都將被對(duì)方占優(yōu).

網(wǎng)絡(luò)信息體系博弈將是不確定信息下的動(dòng)態(tài)博弈,雙方的策略由一系列同步行動(dòng)和次序行動(dòng)交織混合.研究體系博弈需要明確有效的行動(dòng)策略空間和交互收益參數(shù),而獲取上述信息需要準(zhǔn)確把握己方、對(duì)方以及環(huán)境之間的關(guān)系,然后進(jìn)行科學(xué)的仿真預(yù)測(cè).

3 體系演化

和許多自適應(yīng)系統(tǒng)[14?17]類似,作戰(zhàn)體系適應(yīng)性和靈活性的一個(gè)重要特征就是面向使命目標(biāo),各個(gè)單元能夠根據(jù)當(dāng)前態(tài)勢(shì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整.兵無(wú)常勢(shì),水無(wú)常形,體系同樣不可能一成不變.因此,需要網(wǎng)絡(luò)信息體系具備動(dòng)態(tài)演化特征,能夠進(jìn)行改造和調(diào)整,具有新能力,適應(yīng)新環(huán)境,履行新使命.

復(fù)雜體系不斷演化的流程如圖4所示.在該演化流程中,體系的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和行動(dòng)策略是在體系目標(biāo)和博弈歷史數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)下不斷進(jìn)行螺旋式的適應(yīng)性調(diào)整.具體而言,作戰(zhàn)體系為應(yīng)對(duì)某種使命環(huán)境和對(duì)方行動(dòng)策略,需要不斷進(jìn)行目標(biāo)分析,明確行動(dòng)規(guī)劃,通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘和統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí),獲得演化特征,對(duì)當(dāng)前體系進(jìn)行魯棒性分析和適應(yīng)性分析,根據(jù)評(píng)估結(jié)果指導(dǎo)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和行動(dòng)策略的調(diào)整.不斷重復(fù)上述過(guò)程,即可保證作戰(zhàn)體系在行動(dòng)過(guò)程中的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)和策略優(yōu)勢(shì).

圖4 作戰(zhàn)體系演化流程示意圖

在敵我雙方博弈過(guò)程中,對(duì)方的行動(dòng)策略往往是未知的.獲取對(duì)方行動(dòng)策略空間以及對(duì)應(yīng)的概率分布對(duì)我方使命任務(wù)的及時(shí)調(diào)整和作戰(zhàn)計(jì)劃的順利實(shí)施具有十分重要的作用.基于此,在狀態(tài)追蹤和情報(bào)獲取的基礎(chǔ)上,數(shù)據(jù)挖掘和統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)的手段方法能夠有助于我方準(zhǔn)確得到對(duì)方狀態(tài)空間、策略集合、轉(zhuǎn)移概率等有用信息.借助這些信息,可以開展理論計(jì)算和數(shù)值仿真,預(yù)測(cè)作戰(zhàn)行動(dòng)方案的未來(lái)形態(tài)和毀傷效果,并通過(guò)體系測(cè)度指標(biāo),進(jìn)行魯棒性分析和適應(yīng)性分析,對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和行動(dòng)策略的反饋提供有效的定性-定量指導(dǎo).

1)理論解析:構(gòu)建連續(xù)時(shí)間的馬爾科夫鏈,刻畫重要實(shí)體或模塊的動(dòng)力學(xué)方程.基于圖演化的微分方程組[17](如圖5所示)能夠快速獲得某觀測(cè)變量在一系列規(guī)則驅(qū)動(dòng)下(節(jié)點(diǎn)增減、狀態(tài)變化、關(guān)系變化等)的動(dòng)態(tài)過(guò)程以及將來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài).需要指出的是,該方法構(gòu)建過(guò)程比較復(fù)雜,需要通過(guò)一系列近似技術(shù)(Mean-field,pair approximation等)才能實(shí)現(xiàn)方程組的閉包.

圖5 作戰(zhàn)體系實(shí)體模塊演化微分方程示意圖

另外,通過(guò)基于圖微分方程的理論解析關(guān)注的是具備特定結(jié)構(gòu)和狀態(tài)的實(shí)體或子圖,這些變量在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中面對(duì)同樣的規(guī)則呈現(xiàn)無(wú)差異性.然而,在網(wǎng)絡(luò)信息體系中幾乎所有實(shí)體和關(guān)系都是異構(gòu)的,因此,需要對(duì)這些變量進(jìn)行預(yù)處理操作,進(jìn)行模糊表示,才能獲得該類變量的動(dòng)態(tài)演化形式.這種在預(yù)處理過(guò)程中的近似行為必然會(huì)導(dǎo)致過(guò)程/結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)果上的誤差.

2)數(shù)值仿真:在轉(zhuǎn)移規(guī)則和概率的基礎(chǔ)上,通過(guò)構(gòu)建多主體系統(tǒng),對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息體系進(jìn)行動(dòng)態(tài)性仿真.這類方法能夠?qū)崟r(shí)獲得各個(gè)變量狀態(tài),以及各種變量的瞬時(shí)分布,而且結(jié)果準(zhǔn)確性較高.但是由于仿真過(guò)程中不可避免的隨機(jī)波動(dòng),需要進(jìn)行大量重復(fù)試驗(yàn)才能獲得穩(wěn)定狀態(tài)分布,這就導(dǎo)致了較大的計(jì)算成本和時(shí)間成本.

通過(guò)上述兩種預(yù)測(cè)技術(shù),將會(huì)獲得體系未來(lái)形態(tài)(結(jié)構(gòu),狀態(tài),策略等).在體系測(cè)度的基礎(chǔ)上,通過(guò)一系列定性-定量的評(píng)估,即可對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜托袆?dòng)策略進(jìn)行調(diào)整(例如:提升打擊能力,更改行動(dòng)策略,增加平臺(tái)系統(tǒng),改變使命任務(wù),調(diào)整組織結(jié)構(gòu)等),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息體系對(duì)作戰(zhàn)過(guò)程和環(huán)境的自適應(yīng).

上述框架涵蓋了基于數(shù)據(jù)挖掘的演化規(guī)則預(yù)測(cè),基于理論解析和數(shù)值仿真的毀傷評(píng)估和針對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和行動(dòng)策略的體系調(diào)整,這3個(gè)要素相輔相成、缺一不可、層層遞進(jìn),其中數(shù)據(jù)是基礎(chǔ),評(píng)估是手段,調(diào)整是目的.

4 結(jié)論

網(wǎng)絡(luò)信息體系在不斷發(fā)展變化中,展現(xiàn)出越來(lái)越多的特性,包括復(fù)雜性、敏捷性、演化性、涌現(xiàn)性、可變性、分布性、重用性、自主性、支配性、異構(gòu)性、規(guī)模性、交互性等等[1].從本質(zhì)上看,這些體系一般會(huì)圍繞3個(gè)基本性質(zhì):適應(yīng)性、涌現(xiàn)性和不確定性,其中適應(yīng)性導(dǎo)致體系的結(jié)構(gòu)和過(guò)程不斷改變,涌現(xiàn)性是演化的結(jié)果,是每個(gè)個(gè)體不斷進(jìn)行交互后以自組織的方式產(chǎn)生出來(lái)的,不確定性取決于網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代事物的不可度量、不可預(yù)測(cè)和不完備可知.

本研究提出的理論和方法努力嘗試將宏觀的體系問(wèn)題變成一系列可以刻畫的微觀問(wèn)題,期間采用了許多假設(shè).任何一個(gè)系統(tǒng)的有效運(yùn)作一定是內(nèi)部邏輯自洽的,同時(shí)有自己的邊界,一旦出了這個(gè)邊界,對(duì)應(yīng)邏輯立即失效.對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息體系的研究需要從世界觀和方法論兩個(gè)層面展開,結(jié)合軍事領(lǐng)域的問(wèn)題對(duì)體系建模、體系博弈和體系演化進(jìn)行系統(tǒng)性研究.