張 凌,陳國良
(1.第二軍醫(yī)大學(xué)訓(xùn)練部教育技術(shù)中心,上海 200433 2. 第二軍醫(yī)大學(xué)海軍醫(yī)學(xué)系,上?!?00433)
隨著軍隊(duì)后勤的不斷改革,衛(wèi)生勤務(wù)保障范圍逐步擴(kuò)大,三軍聯(lián)勤也增加兵種間衛(wèi)勤聯(lián)合保障難度。為應(yīng)對這種變化,不少學(xué)者開始借助系統(tǒng)模擬,展開對軍隊(duì)衛(wèi)生勤務(wù)各系統(tǒng)的模擬研究。
系統(tǒng)模擬(System Simulation)指以某種工具和手段(主要是電子計(jì)算機(jī)及其軟件)模仿系統(tǒng)的工作過程和運(yùn)行狀態(tài),也稱為系統(tǒng)仿真。基本方法是運(yùn)用統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn),研究系統(tǒng)的假想模型,以獲得系統(tǒng)有關(guān)的動(dòng)態(tài)特性。這既是分析同題、求解復(fù)雜問題的方法,也是一種實(shí)驗(yàn)手段。系統(tǒng)模擬技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力增長同步發(fā)展,主要經(jīng)歷三個(gè)階段。
1.1萌芽階段20世紀(jì)40至50年代,美國賓夕法尼亞大學(xué)誕生世界上第一臺電子數(shù)字計(jì)算機(jī),占地170平方米,重達(dá)30多噸,為美國軍方定制,其研制目的就是為了軍方計(jì)算彈道和射擊特性表面而使用。第一代計(jì)算機(jī)普遍采用繼電器、電子管,盡管十分笨拙,但也比人工計(jì)算速率提高20萬倍。在軟件上,通常使用機(jī)器語言或者匯編語言,為大規(guī)模模擬計(jì)算帶來曙光。
1.2成長階段20世紀(jì)60至80年代,由于晶體管技術(shù)的發(fā)展使計(jì)算機(jī)發(fā)生革命性的變化。晶體管相比電子管具有尺寸小、重量輕、壽命長、效率高、發(fā)熱少、功耗低等優(yōu)點(diǎn),使得計(jì)算機(jī)制造成本大幅降低,性能則成倍提升,為系統(tǒng)模擬帶來真正可用工具。系統(tǒng)模擬開始從軍事應(yīng)用,進(jìn)入大企業(yè)進(jìn)行工業(yè)工程和運(yùn)籌優(yōu)化等領(lǐng)域,并且伴隨計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展,系統(tǒng)模擬編程效率也大幅提升。
1.3成熟階段20世紀(jì)90年代起,Windows操作系統(tǒng)和大規(guī)模半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展,使得計(jì)算機(jī)普及和開發(fā)應(yīng)用門檻進(jìn)一步降低。開始出現(xiàn)針對不同行業(yè)進(jìn)行軟件開發(fā)的軟件公司,系統(tǒng)模擬所需軟件和硬件兩方面均步入成熟階段。這一階段的系統(tǒng)模擬在軟件系統(tǒng)工程化、理論化、程序設(shè)計(jì)自動(dòng)化方面的發(fā)展使建模變得更加便捷,并重點(diǎn)發(fā)展可視化3D建模、Agent模擬等技術(shù),使簡單系統(tǒng)建模不需要經(jīng)過非常專業(yè)訓(xùn)練即可上手,為進(jìn)入更多行業(yè)和領(lǐng)域帶來可能性。
1.4人工智能階段伴隨計(jì)算機(jī)性能的進(jìn)一步增長和因特網(wǎng)的硬件發(fā)展,以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)理論和模糊控制理論的發(fā)展,系統(tǒng)建模發(fā)展傾向與網(wǎng)絡(luò)化搜索和人工智能相結(jié)合,使計(jì)算機(jī)具有推理、聯(lián)想、判斷、決策、學(xué)習(xí)等功能。進(jìn)一步提升系統(tǒng)模擬的智能化,使機(jī)器學(xué)會像人類一樣思考,并可以做出合理性判斷,得出大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)的模擬結(jié)果。如谷歌公司發(fā)展可以與人類圍棋高手下棋的Alpha Go,即是人工智能的圍棋推演系統(tǒng)模擬的最佳案例。
衛(wèi)生勤務(wù)保障工作主要是戰(zhàn)時(shí)救治傷員和平時(shí)維護(hù)健康,而隨著高新技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用,推動(dòng)武器裝備的發(fā)展和作戰(zhàn)方式的改變,衛(wèi)勤保障也隨之變得更加復(fù)雜和困難。
2.1作戰(zhàn)范圍擴(kuò)大作戰(zhàn)環(huán)境復(fù)雜新時(shí)期下,我軍作戰(zhàn)范圍不斷擴(kuò)大,不少學(xué)者展開在高原寒區(qū)、沙漠戈壁等復(fù)雜環(huán)境下的衛(wèi)勤保障的研究。尤其在海軍力量不斷壯大、各型艦艇不斷服役的新局面下,以及海軍參與亞丁灣打擊海盜巡航活動(dòng),都擴(kuò)大我軍海上作戰(zhàn)范圍,為遠(yuǎn)海衛(wèi)勤保障提出新挑戰(zhàn)。針對海上衛(wèi)勤保障,也有不少學(xué)者進(jìn)行研究,如關(guān)注遠(yuǎn)??缇硞麊T醫(yī)療后送的難點(diǎn)[1],海軍陸戰(zhàn)部隊(duì)傷員救護(hù)與后送[2],以及海上醫(yī)療救護(hù)體系的建設(shè)思考[3]等。
2.2多兵種聯(lián)合作戰(zhàn)多兵種聯(lián)合作戰(zhàn)是未來戰(zhàn)爭的基本形式,是指陸??占盎鸺姷溶姺N共同參加的作戰(zhàn)行動(dòng)。這種多兵種聯(lián)合作戰(zhàn)首先帶來的是投入的衛(wèi)勤力量多樣化,其次是需要協(xié)調(diào)的內(nèi)容多,制定衛(wèi)勤計(jì)劃需要考慮的內(nèi)容更加復(fù)雜,實(shí)施保障任務(wù)也變得更加困難。針對多兵種聯(lián)合作戰(zhàn)環(huán)境下的衛(wèi)勤保障,相關(guān)學(xué)者進(jìn)行多視角的研究。如海上聯(lián)合作戰(zhàn)衛(wèi)勤保障的主要特點(diǎn)與對策[4]、聯(lián)合作戰(zhàn)空運(yùn)醫(yī)療后送面臨的問題及對策[5]、聯(lián)合作戰(zhàn)衛(wèi)生防疫防護(hù)體制設(shè)計(jì)[6]、軍隊(duì)醫(yī)院衛(wèi)勤適應(yīng)聯(lián)合作戰(zhàn)需求[7]。
2.3多樣化軍事任務(wù)在和平時(shí)期,軍隊(duì)衛(wèi)勤不但要為不同規(guī)模的戰(zhàn)爭做好準(zhǔn)備,更多承擔(dān)的是一些非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng),如反恐戰(zhàn)爭、災(zāi)害救援、國際維和、國際救援等任務(wù)都對衛(wèi)勤保障提出更高的要求。在多樣化軍事任務(wù)衛(wèi)勤保障方面,張衛(wèi)等對衛(wèi)勤保障仿真平臺、系統(tǒng)研發(fā)及仿真技術(shù)進(jìn)行相關(guān)研究[8],周麗梅對抗洪搶險(xiǎn)中的衛(wèi)勤流程進(jìn)行仿真優(yōu)化研究[9],劉旭對抗震救災(zāi)中的醫(yī)療后送進(jìn)行實(shí)證研究[10]。
新時(shí)期衛(wèi)勤保障的特點(diǎn),給軍隊(duì)醫(yī)療救援和衛(wèi)勤保障帶來系統(tǒng)性的復(fù)雜局面。為應(yīng)對這一局面,僅依靠現(xiàn)實(shí)中的軍事演練是無法完全檢測整體衛(wèi)勤系統(tǒng)保障狀況。使用演練方式模擬得到真實(shí)戰(zhàn)場情況相比計(jì)算機(jī)模擬而言,投入資源巨大、成本高耗時(shí)長。因此,計(jì)算機(jī)模擬在解決衛(wèi)勤保障的系統(tǒng)復(fù)雜性問題方面,具有很強(qiáng)的時(shí)間及成本優(yōu)勢,在國內(nèi)外軍隊(duì)衛(wèi)勤研究領(lǐng)域都得到重視與發(fā)展。
借助在信息技術(shù)方面的先發(fā)優(yōu)勢,美軍是最早將計(jì)算機(jī)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的部隊(duì),建立諸多作戰(zhàn)模擬系統(tǒng),如近距戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)(CCTT),增強(qiáng)型海軍作戰(zhàn)模擬系統(tǒng)(ENWGS)、軍艦訓(xùn)練系統(tǒng)(OBTS)等。
在衛(wèi)勤系統(tǒng)模擬領(lǐng)域,美軍在20世紀(jì)70年代,使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模擬對傷病員醫(yī)療后送進(jìn)行研究,建立用于海軍醫(yī)療后送的系統(tǒng)模擬模型(NAMES),可以用于模擬不同作戰(zhàn)環(huán)境下,醫(yī)療后送傷病員的死亡率。在20世紀(jì)80、90年代,美海軍又建立地面?zhèn)麊T預(yù)測系統(tǒng),可以根據(jù)不同戰(zhàn)斗方案進(jìn)行傷員人數(shù)預(yù)測。
為應(yīng)對聯(lián)合作戰(zhàn)和海面作戰(zhàn),美軍又開發(fā)三種衛(wèi)勤模擬系統(tǒng),分別是用于預(yù)計(jì)衛(wèi)勤資源消耗的ESP系統(tǒng)(Estimating Supplies Program)、用于聯(lián)合作戰(zhàn)的衛(wèi)勤分析工具M(jìn)AT(Medical Analysis Tool)、用于戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)勤計(jì)劃工具TML+(Tactical Medical Logistics Planning Tool)。
戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)勤計(jì)劃工具TML+歷經(jīng)多年發(fā)展,積累豐富的傷病員狀況,并針對性地開發(fā)傷病員狀態(tài)碼數(shù)據(jù)庫,詳細(xì)記錄各種醫(yī)療救治任務(wù)所需要的物資消耗、治療時(shí)間等參數(shù),可以較為準(zhǔn)確地進(jìn)行戰(zhàn)場衛(wèi)勤保障推演。并可以通過相關(guān)參數(shù)設(shè)置,模擬不同戰(zhàn)場情況下的傷病員的醫(yī)療救治和后送流程,分析衛(wèi)生物資消耗情況,給出補(bǔ)給方案。還可對衛(wèi)勤資源匱乏情況下,傷病員因缺醫(yī)少藥而造成的死亡率進(jìn)行預(yù)估。
美軍重點(diǎn)發(fā)展衛(wèi)勤系統(tǒng)模擬領(lǐng)域在傷員救治模擬訓(xùn)練和衛(wèi)勤指揮系統(tǒng)兩個(gè)方向。
3.1傷員救治模擬訓(xùn)練美軍歷來重視戰(zhàn)爭中軍人傷亡數(shù)字,高度重視借助衛(wèi)勤力量降低傷病員傷亡率,因此,在傷員救治模擬訓(xùn)練系統(tǒng)上投入大量人力物力進(jìn)行研發(fā)。通過該系統(tǒng),可以對戰(zhàn)場上出現(xiàn)的傷病員情況進(jìn)行模擬,訓(xùn)練醫(yī)務(wù)人員處理各種戰(zhàn)場傷情,如傷員喪失意識、大出血、心跳驟停等,通過傳感器將醫(yī)務(wù)人員的操作進(jìn)行記錄,并上傳至考核系統(tǒng)中由專家點(diǎn)評。
另一種軍事醫(yī)療模擬是應(yīng)對突發(fā)軍事或公共衛(wèi)生安全事件進(jìn)行訓(xùn)練,如模擬出現(xiàn)類似福島核電站核泄漏造成的大規(guī)模核污染、埃博拉病毒擴(kuò)散蔓延等進(jìn)行模擬。通過系統(tǒng)模擬,重點(diǎn)在對出現(xiàn)各種突發(fā)情況下,妥善處治大規(guī)模的傷病員進(jìn)行衛(wèi)勤策略規(guī)劃。
3.2衛(wèi)勤指揮系統(tǒng)美軍的衛(wèi)勤指揮系統(tǒng)有多個(gè)研究領(lǐng)域,集中在對傷員和衛(wèi)生物資管理上。針對傷員管理開發(fā)傷情評估工具、傷員后送模擬系統(tǒng);針對衛(wèi)生物資管理,開發(fā)根據(jù)傷病員出現(xiàn)情況來計(jì)算不同傷病員規(guī)模所需衛(wèi)生物資的數(shù)量模擬系統(tǒng)。
此外,美軍衛(wèi)勤系統(tǒng)模擬還非常注重各軍用系統(tǒng)之間的兼容性,并由國防部建模與仿真辦公室(DMSO)制定建模與仿真主計(jì)劃(MSMP),提出未來建模和仿真通用的高層體系結(jié)構(gòu)HLA(High Level Architecture),定義建模規(guī)則、接口規(guī)范、對象模型模版等,為各項(xiàng)軍事仿真模擬之間互聯(lián)互通制定高層標(biāo)準(zhǔn)。
鑒于美軍使用系統(tǒng)模擬在衛(wèi)勤領(lǐng)域取得的相關(guān)成果,我軍衛(wèi)勤領(lǐng)域的研究人員也積極使用系統(tǒng)模擬技術(shù)展開各種針對我軍衛(wèi)勤保障各方面的研究。我軍衛(wèi)勤系統(tǒng)模擬研究成果,主要由第二軍醫(yī)大學(xué)及其海軍醫(yī)學(xué)研究所等單位發(fā)表。
4.1傷病員救治與醫(yī)療后送在軍事行動(dòng)中,傷員救治與醫(yī)療后送是衛(wèi)勤工作的主要任務(wù)。針對這一任務(wù),只要通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)收集和系統(tǒng)架構(gòu),即可對真實(shí)戰(zhàn)場衛(wèi)勤保障狀況進(jìn)行模擬。無需真實(shí)的軍演,更無需產(chǎn)生傷病員,就可以通過觀測系統(tǒng)變化狀況,找出系統(tǒng)存在的優(yōu)缺點(diǎn),在平時(shí)展開針對性訓(xùn)練,保證戰(zhàn)時(shí)高效。海上醫(yī)療后送是傷病員救治難點(diǎn),主要有針對海上后送通道模擬、后送系統(tǒng)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量化的相關(guān)研究。
4.2衛(wèi)勤訓(xùn)練在國內(nèi)衛(wèi)勤訓(xùn)練領(lǐng)域,也有學(xué)者進(jìn)行相關(guān)研究,如孫東等在室內(nèi)采用系統(tǒng)模擬的方式人工合成衛(wèi)勤訓(xùn)練環(huán)境,并在機(jī)動(dòng)衛(wèi)勤分隊(duì)訓(xùn)練中有所應(yīng)用[11];陳榮劍等采用對傷員進(jìn)行虛擬仿真的方式,模擬突發(fā)大量傷員對衛(wèi)勤系統(tǒng)進(jìn)行測試[12],提升衛(wèi)勤保障的訓(xùn)練水平。衛(wèi)勤指揮訓(xùn)練也屬于衛(wèi)勤訓(xùn)練的重要一環(huán),國內(nèi)學(xué)者在衛(wèi)勤優(yōu)化決策、指揮模擬訓(xùn)練平臺有多篇研究文章[13-14]。在一體化衛(wèi)勤訓(xùn)練方面也有多篇文章應(yīng)用系統(tǒng)模擬技術(shù)[15-16]。
4.3衛(wèi)勤指揮系統(tǒng)由于系統(tǒng)仿真的便捷性,在完成系統(tǒng)架構(gòu)后,可以迅速設(shè)置相關(guān)系統(tǒng)變量,進(jìn)行戰(zhàn)爭沙盤推演,無需大規(guī)模地進(jìn)行相關(guān)資源調(diào)動(dòng)就可以獲得所需結(jié)果。因此,在指揮系統(tǒng)方面的模擬研究有很多。在衛(wèi)勤指揮系統(tǒng)模擬方面,相關(guān)學(xué)者也進(jìn)行深入的研究。第二軍醫(yī)大學(xué)張鷺鷺教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì),在衛(wèi)勤決策支持系統(tǒng)[17]、醫(yī)院動(dòng)員指揮系統(tǒng)[18]、衛(wèi)勤力量優(yōu)化部署機(jī)制[19]、地方醫(yī)院動(dòng)員系統(tǒng)[20]的研究中,均采用系統(tǒng)模擬技術(shù)。
4.4軍事醫(yī)療裝備大型軍事醫(yī)療裝備也運(yùn)用系統(tǒng)模擬技術(shù),如羅晶等提出醫(yī)院船醫(yī)療救治仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)方案[21],田麗麗等在“和平方舟”號衛(wèi)勤演練救治能力方面應(yīng)用系統(tǒng)模擬得出醫(yī)院船救治能力優(yōu)化方向[22]。解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院張凱博士在其博士論文中使用Simio軟件進(jìn)行系統(tǒng)建模,詳細(xì)分析戰(zhàn)時(shí)傷病員醫(yī)療后送及衛(wèi)生裝備的配備[23]。在軍隊(duì)衛(wèi)生裝備優(yōu)化編配方面,也有學(xué)者采用系統(tǒng)模擬技術(shù)進(jìn)行相關(guān)研究[24]。
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