面向柵格化信息系統(tǒng)的體系對抗仿真實驗體系與技術(shù)

徐小峰　龍海英

摘要：文章在基于信息系統(tǒng)的體系對抗仿真實驗所存在的主要難題基礎(chǔ)上，綜合C4ISR系統(tǒng)與仿真體系的發(fā)展走向，結(jié)合以體系對抗的不確定性、適應(yīng)性和涌現(xiàn)性，進一步提出了以“柵格化的信息系統(tǒng)”為代表的對抗仿真實驗體系。

關(guān)鍵詞：柵格化信息系統(tǒng)；體系對抗；仿真實驗；柵格基礎(chǔ)設(shè)施；實驗支撐服務(wù) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP393 文章編號：1009-2374（2017）02-0017-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.008

基于云計算、服務(wù)化技術(shù)以及探索性技術(shù)等為核心的技術(shù)發(fā)展，對于建模仿真領(lǐng)域之中各類完全不同的仿真系統(tǒng)在更廣范圍當(dāng)中的有效操作與集成帶來了新的發(fā)展機遇。綜合體系對抗的不確定性、適應(yīng)性和涌現(xiàn)性，提出了以“柵格化的信息系統(tǒng)”為代表的對抗仿真實驗體系，同時就其中的關(guān)鍵技術(shù)展開了深入地探究工作。柵格化信息系統(tǒng)是體系對抗仿真實驗的核心與基礎(chǔ)，探索性框架則是體系對抗仿真實驗之中的指導(dǎo)性方法論，適應(yīng)性學(xué)習(xí)即為其最主要的手段措施。

1 構(gòu)建實驗框架

就協(xié)同仿真實驗框架展開相關(guān)的研究工作應(yīng)當(dāng)將核心重點放到體系對抗一體化仿真執(zhí)行的一整個流程之中，將柵格服務(wù)架構(gòu)作為底層核心，緊緊圍繞體系對抗仿真任務(wù)，針對體系對抗定量分析與方案的驗證提供必要的運行支持架構(gòu)，并且也可針對有關(guān)的對抗訓(xùn)練提供更加真實的模擬環(huán)境，構(gòu)建起面向體系的對抗作戰(zhàn)需求的實驗架構(gòu)。

仿真實驗框架在主要的層次規(guī)劃上可分為四個級別，其依次為柵格基礎(chǔ)設(shè)施、實驗支撐服務(wù)、實驗規(guī)程與體系對抗實驗。

1.1 柵格基礎(chǔ)設(shè)施

柵格基礎(chǔ)設(shè)施集成實現(xiàn)了針對各類系統(tǒng)的控制。其所控制的系統(tǒng)可以是實際存在的各類實體設(shè)備，也可以是各類模擬器設(shè)備，可同時支持虛實結(jié)合的體系對抗仿真實驗。柵格基礎(chǔ)設(shè)施能夠?qū)崿F(xiàn)對管理與維護的同時支持，從而更好地服務(wù)于頂層應(yīng)用。依據(jù)設(shè)計標準，柵格核心服務(wù)涵括了九大部分的內(nèi)容，即發(fā)現(xiàn)、安全、分發(fā)、調(diào)節(jié)、存儲、消息、聚合、管理與資源等服務(wù)內(nèi)容。

1.2 實驗支撐服務(wù)

實驗支撐服務(wù)是基于柵格基礎(chǔ)設(shè)施的前提下，將體系對抗仿真實驗作為設(shè)計主線，仿真實驗工具其能力可被視之為仿真服務(wù)所采取的動態(tài)組合與集成，進而達成面向特定體系對抗仿真任務(wù)的仿真工作。實驗支撐服務(wù)主要涵括了三方面內(nèi)容，即急促服務(wù)、模型服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)。

1.3 實驗規(guī)程

由實驗規(guī)程角度來說，體系對抗仿真實驗開發(fā)流程主要包括了實驗規(guī)劃、相關(guān)應(yīng)用生成、仿真過程運行以及最終所取得的效果價值評估。仿真運行大多是通過仿真基礎(chǔ)平臺、多種分布式仿真軟總線以及基礎(chǔ)服務(wù)基礎(chǔ)上的組件所構(gòu)成的。在模擬仿真之時，可應(yīng)用資源服務(wù)、虛擬代理機制，從而實現(xiàn)仿真單元對不同分布軟總線的全程訪問，達成多異構(gòu)總線協(xié)同仿真對抗體系。

1.4 體系對抗實驗

要素與過程一同構(gòu)建起了面向體系對抗的一體化仿真實驗框架。根據(jù)應(yīng)用體系對抗態(tài)勢博弈、計劃評估等相關(guān)問題而展開探討，并針對對抗問題提出新的概念化設(shè)計體系進行統(tǒng)一、通用的解答。在一體化協(xié)同仿真體系架構(gòu)下闡述了柵格化信息系統(tǒng)的基本樣貌概況，主要通過綜合信息服務(wù)為工作前提，在自身系統(tǒng)體系對抗仿真的基礎(chǔ)上，也可同時給予其他的仿真實驗系統(tǒng)提供以有關(guān)的服務(wù)，仿真實驗系統(tǒng)和相應(yīng)的C4ISR系統(tǒng)還可實現(xiàn)無縫交互、互相結(jié)合、同步工作。

2 關(guān)鍵技術(shù)分析

為了能夠切實有效地保障上文所提到的柵格化信息系統(tǒng)，確保其框架結(jié)構(gòu)能夠有效實施與運轉(zhuǎn)，就必須要針對以下四項核心技術(shù)展開具體的研究與探討。

2.1 體系對抗仿真服務(wù)規(guī)劃技術(shù)

鑒于在分布式的仿真環(huán)境之中可用資源數(shù)量巨大，且資源往往是呈現(xiàn)出不均勻、大范圍、變化性的分散狀態(tài)，由此必須要能夠依據(jù)體系對抗仿真和評估任務(wù)進行自主協(xié)商和有效調(diào)度，進而達成適宜的資源調(diào)配方案，產(chǎn)生出虛擬化組織架構(gòu)體系，共同完成體系對抗仿真實驗。

受制于自主協(xié)同的仿真服務(wù)規(guī)劃技術(shù)，當(dāng)前應(yīng)當(dāng)依據(jù)實際的仿真任務(wù)，針對實驗任務(wù)需求進行解析，若存在可關(guān)聯(lián)的仿真服務(wù)，自動協(xié)同選取，對可用資源進行優(yōu)化處理生成仿真聯(lián)合體。服務(wù)規(guī)劃的底層基礎(chǔ)為對分布式地域以及領(lǐng)域環(huán)境下的仿真服務(wù)動態(tài)組織與關(guān)聯(lián)查詢。

2.2 面向嵌入C4ISR系統(tǒng)的一體化協(xié)同仿真技術(shù)

系統(tǒng)最為核心的工作目標是為了促使仿真系統(tǒng)能夠和C4ISR系統(tǒng)有效合并，促成仿真系統(tǒng)與作戰(zhàn)系統(tǒng)的有效集成，達成兩者間信息的互相分享。大量的研究內(nèi)容均證實，在應(yīng)對不斷復(fù)雜的信息環(huán)境時，單純憑借仿真系統(tǒng)亦或是嵌入C4ISR系統(tǒng)均難以滿足于實際需求，需將此兩者進行有機的結(jié)合。仿真系統(tǒng)可促使更加多樣化的信息變得可視化，同時通過嵌入C4ISR系統(tǒng)所提供的實時信息反饋也是系統(tǒng)運行的主要依據(jù)來源。在C4ISR系統(tǒng)當(dāng)中其更加注重于當(dāng)下所發(fā)生的實時信息，此類信息內(nèi)容共同構(gòu)成了對瞬息萬變的信息變化掌控。要達成對體系對抗實驗研究以及應(yīng)用的目標，便要先將仿真系統(tǒng)嵌入到整體評估系統(tǒng)與方案規(guī)劃當(dāng)中。

在C4ISR系統(tǒng)的模型架構(gòu)當(dāng)中需將計劃樹作為主要核心，整體系統(tǒng)是通過多項仿真服務(wù)、計劃服務(wù)、監(jiān)控服務(wù)、調(diào)度服務(wù)以及相關(guān)的分支服務(wù)所共同構(gòu)成。其中監(jiān)控服務(wù)的核心功能作用即為針對實時發(fā)生變化的信息狀況進行監(jiān)控，利用仿真服務(wù)，并在綜合考量各類指標體系基礎(chǔ)上達成對計劃的評估分析，對比所獲取的實時信息和計劃取其是否相同，若存在差異，便可調(diào)取選用監(jiān)控服務(wù)來就此類差異有可能造成的后果影響展開評估，并最終決定是否重新進行計劃的制定與優(yōu)化處理。若仍需重新進行計劃規(guī)劃，便應(yīng)當(dāng)通知調(diào)度服務(wù)，此項服務(wù)是基于優(yōu)先級安排計劃服務(wù)到計劃樹當(dāng)中的某一節(jié)點位置。計劃制定服務(wù)需針對計劃予以及時更新，進而將無用的分支及時刪除，選出分支來滿足于服務(wù)要求，并由此產(chǎn)生出新的計劃分支，同時利用計劃仿真最終選取出適宜的分支節(jié)點并將其納入計劃樹當(dāng)中。

2.3 體系對抗仿真實驗的探索性框架

探索性的分析理論對于處理復(fù)雜性問題帶來一種較為良好的思路方法，尤其適用在處理一些具有負載條件之下的體系對抗仿真實驗方案生成與優(yōu)化。探索性分析作為一種方法論已經(jīng)得到了普遍性的認可與接受，然而怎樣就這一分析方法展開具體的應(yīng)用則仍然存在著較大的困難挑戰(zhàn)，尤其是對于大規(guī)模實體相對較為復(fù)雜的系統(tǒng)而言更是這樣。

要能夠有效地展開探索性分析，就要先建立起適宜于探索性分析特性的模型架構(gòu)；在實施探索性分析之時，必須要能夠基于極端復(fù)雜的環(huán)境下快速找到仿真實體，同時還可對實體屬性與行為展開更加具體、深入的探索。為了更好地適應(yīng)此類需求，必須要在進行模型建構(gòu)的過程中，應(yīng)用多分辨率的模型建構(gòu)實現(xiàn)，及時定位到所需研究的仿真服務(wù)；仿真系統(tǒng)屬性及行為設(shè)計是能夠進行深入探索的，利用狀態(tài)來促使此兩者能夠被協(xié)同關(guān)聯(lián)起來。在體系對抗實體屬性以及行為探索的階段當(dāng)中，必須要依據(jù)相應(yīng)的操作步驟與規(guī)范，選用科學(xué)性的探索方式，進行來探索感興趣的領(lǐng)域。

體系對抗仿真實驗的探索性分析能夠?qū)?fù)雜環(huán)境之下的對抗問題作為主要目標，在應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境下的不確定性情況時，可借助于針對動態(tài)環(huán)境之下的體系對抗效能做出高效、快速的探索，全面認知并掌握復(fù)雜環(huán)境體系下的對抗問題。

2.4 基于適應(yīng)性學(xué)習(xí)的體系對抗實驗方案優(yōu)化技術(shù)

相較于一般性的實驗方案設(shè)計，體系對抗的不確定性、適應(yīng)性和涌現(xiàn)性特點，對于實驗方案設(shè)計產(chǎn)生了極其重大的影響。實驗方案設(shè)計過程可共分成兩階段，即：方案建立階段與方案優(yōu)化階段。在體系對抗方案建立階段之中，需針對實體采取多分辨率建模與實體屬性及行為參數(shù)的探索，需完成龐大的實體交互工作，涌現(xiàn)出大量的仿真結(jié)果；在對實驗方案優(yōu)化之時，必須要能夠依據(jù)最終所獲得反饋結(jié)果展開適應(yīng)性學(xué)習(xí)，就實體屬性與行為進行調(diào)節(jié)，促使實驗當(dāng)中的實體結(jié)構(gòu)更加科學(xué)，進而達到對抗實驗體系的科學(xué)優(yōu)化。

實驗方案建立階段即為準備過程，其主要是由空間問題進一步轉(zhuǎn)化為仿真問題之后，逐步建立實體多粒性層級架構(gòu)，在創(chuàng)建之時需就實體參數(shù)持續(xù)予以探索，直至達到理想效果。在實驗方案的優(yōu)化階段當(dāng)中，可采用完全不同的參數(shù)組合以及隨機種子在一定的行為規(guī)則要求下對想定結(jié)果進行循環(huán)重復(fù)，就其最終的運行結(jié)果予以分析探討，進而依據(jù)所得到的結(jié)果來就實體行為或方案進行調(diào)整。在實驗方案優(yōu)化階段，會牽涉大量的實體部分，各實體之間的交互行為要想取得較為良好的模擬效果，就必須要加強對實體行為的交互與協(xié)作。了解實體在交互過程之中所出現(xiàn)的狀況，進而獲得結(jié)果。

3 結(jié)語

綜上所述，本文就面向柵格化信息系統(tǒng)的體系對抗仿真實驗體系與技術(shù)展開了深入的分析與探討，首先具體闡述了仿真實驗的框架結(jié)構(gòu)，而后就仿真實驗當(dāng)中的一些關(guān)鍵技術(shù)展開了深入的研究工作，其中主要包括體系對抗仿真服務(wù)規(guī)劃技術(shù)、面向嵌入C4ISR系統(tǒng)的一體化協(xié)同仿真技術(shù)、基于適應(yīng)性學(xué)習(xí)的體系對抗實驗方案優(yōu)化技術(shù)等內(nèi)容，最終希望借助于本文的研究工作能夠為相關(guān)的信息系統(tǒng)建設(shè)工作提供一些新的思路、方法。

參考文獻

[1] 徐大勇，鮑愛華，蔣曉原，等.C4ISR體系對抗仿真中導(dǎo)調(diào)成員的設(shè)計與實現(xiàn)[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2014，（3）.

[2] 張明智，胡曉峰，司光亞，等.基于Agent的體系對抗仿真建模方法研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報，2015，（11）.

[3] 李振，方勝良，涂本荻，等.空間信息對抗仿真實驗框架研究[A].2012年第14屆中國系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)年會論文集[C].2015.

[4] 李斌，劉蘇洋，許發(fā)國，等.基于回合制對抗推演的探索性仿真實驗兵力行動序列生成[J].指揮控制與仿真，2014，（2）.

[5] 蔣曉原，鄧克波，等.面向未來信息化作戰(zhàn)的指揮信息系統(tǒng)需求[J].指揮信息系統(tǒng)與技術(shù)，2016，（4）.

[6] 陳杰.使用柵格技術(shù)構(gòu)建指揮信息系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子工程，2006，（2）.

（責(zé)任編輯：黃銀芳）