指揮信息系統(tǒng)對作戰(zhàn)影響機(jī)理及發(fā)展趨勢探析

李晉 陳樹肖 張紅濤

摘 ?要：結(jié)合現(xiàn)代戰(zhàn)爭特點(diǎn)，在區(qū)分作戰(zhàn)實(shí)體、作戰(zhàn)信息、指揮決策3個層級分析指揮信息系統(tǒng)對作戰(zhàn)影響機(jī)理的基礎(chǔ)上，分析各層級及層級之間交互對指揮信息系統(tǒng)提出的需求，結(jié)合前沿的新技術(shù)，探討指揮信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。研究成果為加深對指揮信息系統(tǒng)對作戰(zhàn)影響機(jī)理的認(rèn)識，充分發(fā)揮系統(tǒng)效能、把握系統(tǒng)方向發(fā)展趨勢提供了借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：指揮信息系統(tǒng);現(xiàn)代戰(zhàn)爭;影響機(jī)理探析;發(fā)展趨勢

中圖分類號：TP399;E072 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）15-0009-03

Abstract：Combined with the characteristics of modern war，based on the analysis of the influence mechanism of command information system on combat from three levels of combat entity，combat information and command decision-making，the paper analyzes the requirements of each level and interaction among levels on the command information system，and discusses the development trend of command information system combined with the frontier new technology. The research results provide reference and reference for deepening the understanding of the mechanism of command information systems influence on combat，giving full play to the system effectiveness and grasping the development trend of the system direction.

Keywords：command information system;modern war;influence mechanism analysis;development trend

0 ?引 ?言

指揮信息系統(tǒng)是以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為核心，用于保障各級指揮機(jī)構(gòu)對所屬部隊和武器實(shí)施科學(xué)高效指揮控制的軍事信息系統(tǒng)[1]。20世紀(jì)50年代，美軍半自動化防空指揮控制系統(tǒng)“賽其”的投入使用開啟了指揮信息系統(tǒng)軍事應(yīng)用的先河[2]。隨后的幾十年里，經(jīng)歷了單系統(tǒng)分散建設(shè)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)成片發(fā)展和一體化發(fā)展，以美軍為代表的軍事強(qiáng)國其指揮信息系統(tǒng)已趨于成熟。近30年，我軍的指揮信息系統(tǒng)建設(shè)成果顯著，在系統(tǒng)建設(shè)的數(shù)量和質(zhì)量上都取得了突出成就。

從指揮信息系統(tǒng)發(fā)展歷程來看，從最初的用于防空系統(tǒng)，到支持單兵種作戰(zhàn)，再到支撐一體化作戰(zhàn)，指揮信息系統(tǒng)隨著戰(zhàn)爭需求的引導(dǎo)而不斷演進(jìn)，其功能也由指揮控制（C2）逐步擴(kuò)展到指揮、控制、通信、信息處理、情報、監(jiān)視、偵察等方面（C4ISR）。本文在探究指揮信息系統(tǒng)對作戰(zhàn)影響機(jī)理的基礎(chǔ)上，通過分析未來戰(zhàn)爭對指揮信息系統(tǒng)提出的需求和前沿技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，對指揮信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢展開研究。

1 ?指揮信息系統(tǒng)對作戰(zhàn)影響機(jī)理

現(xiàn)代作戰(zhàn)是諸多層級、各類要素、各種信息相互聯(lián)系的許多子系統(tǒng)組成的超系統(tǒng)，指揮信息系統(tǒng)的不斷發(fā)展，正是適應(yīng)了信息化戰(zhàn)爭復(fù)雜性的這個特點(diǎn)。如圖1所示，指揮信息系統(tǒng)對作戰(zhàn)的影響可以從作戰(zhàn)實(shí)體、作戰(zhàn)信息、指揮決策三個層面來進(jìn)行分析。

在作戰(zhàn)實(shí)體層，依托指揮信息系統(tǒng)，各類作戰(zhàn)實(shí)體形成一個相互聯(lián)系的體系，戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)各個層級的資源和陸、海、空、天、電、網(wǎng)等各領(lǐng)域的力量可以根據(jù)任務(wù)有效組合，發(fā)揮聯(lián)合作戰(zhàn)體系作戰(zhàn)的整體威力。比如在戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)單元中，通過指揮信息系統(tǒng)將情報偵察、火力打擊、綜合保障等要素融為一體，極大地提升了作戰(zhàn)效能。

在作戰(zhàn)信息層，指揮信息系統(tǒng)以信息為中心，支持信息獲取、傳輸、存儲、處理、分發(fā)、應(yīng)用、顯示的全流程作業(yè)，不僅能有效獲取戰(zhàn)場信息，還能通過信息的融合、處理與分發(fā)，使各類實(shí)體共享更加精確全面的信息。通過點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到面、面到面等不同類型的信息交互，使得作戰(zhàn)力量釋放最大效能，并盡可能地降低消耗和損失，信息滲透和主導(dǎo)了作戰(zhàn)全過程。

在指揮決策層，指揮信息系統(tǒng)支撐了指揮人員觀察-判斷-決策-行動（OODA）全過程。指揮信息系統(tǒng)不僅能提供經(jīng)過處理、融合的各類信息，提供全面準(zhǔn)確的戰(zhàn)場態(tài)勢，還具有輔助決策功能，幫助指揮人員分析判斷情況，進(jìn)行正確決策，并將指揮命令通過系統(tǒng)迅速傳達(dá)到末端，實(shí)現(xiàn)了將信息向決策和行動的進(jìn)一步流轉(zhuǎn)。

以上三個層面之間并非孤立，而是相互聯(lián)系的。作戰(zhàn)實(shí)體層中有探測能力的節(jié)點(diǎn)將探測到的目標(biāo)信息傳遞到作戰(zhàn)信息層，作戰(zhàn)信息層將接收到來自指揮決策層的決策信息傳遞到作戰(zhàn)實(shí)體層。指揮決策層從作戰(zhàn)信息層源源不斷地得到態(tài)勢信息，并將形成的決策傳遞到作戰(zhàn)信息層。

2 ?戰(zhàn)爭形態(tài)變化對指揮信息系統(tǒng)提出的需求

從最近的幾次局部戰(zhàn)爭看，戰(zhàn)爭形態(tài)持續(xù)向信息化戰(zhàn)爭演變，對抗領(lǐng)域逐步向全維空間拓展，人工智能技術(shù)迅猛發(fā)展并向軍事領(lǐng)域賦能，各類無人作戰(zhàn)平臺走向軍事應(yīng)用，各類新概念武器不斷涌現(xiàn)，各類作戰(zhàn)理念不斷創(chuàng)新。對指揮信息系統(tǒng)提出的需求主要體現(xiàn)在以下4個方面。

2.1 ?作戰(zhàn)實(shí)體層“聯(lián)”的需求

隨著戰(zhàn)爭向全維空間拓展，“聯(lián)合制勝”成為人們對戰(zhàn)爭的基本認(rèn)知。越來越多的作戰(zhàn)實(shí)體接入作戰(zhàn)體系，在指揮信息系統(tǒng)的調(diào)度下進(jìn)行作戰(zhàn)。通過連接入網(wǎng)，一方面能夠共享網(wǎng)絡(luò)上的實(shí)時信息和海量資源，另一方面也給網(wǎng)絡(luò)體系帶來新的信息，是對原網(wǎng)絡(luò)的延伸和拓展，為展開作戰(zhàn)行動提供了更多的可能。

2.2 ?作戰(zhàn)信息層“融”的需求

現(xiàn)代聯(lián)合作戰(zhàn)高度依賴各種力量的作戰(zhàn)協(xié)同，而作戰(zhàn)協(xié)同的前提是作戰(zhàn)信息的充分共享。信息化條件下的一體化聯(lián)合作戰(zhàn)中，戰(zhàn)場數(shù)據(jù)容量巨大，數(shù)據(jù)來源廣泛，數(shù)據(jù)類型多樣，真?zhèn)吻闆r需要甄別判斷，在極短時間內(nèi)就會產(chǎn)生大量新數(shù)據(jù)。如何對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行快速分析處理得到所需信息成為一大挑戰(zhàn)。

2.3 ?指揮決策層“智”的需求

在作戰(zhàn)中，指揮員接收源源不斷的戰(zhàn)場態(tài)勢信息，并結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)、知識等進(jìn)行思考將其轉(zhuǎn)化為對戰(zhàn)場的認(rèn)知，再經(jīng)過判斷和決策，最終下達(dá)作戰(zhàn)指令。隨著作戰(zhàn)節(jié)奏加快，戰(zhàn)場態(tài)勢瞬息萬變，僅靠人工決策導(dǎo)致指揮人員不堪重負(fù)。因此，減輕指揮人員的沉重負(fù)擔(dān)，在態(tài)勢認(rèn)知、任務(wù)規(guī)劃、輔助決策與自主決策等方面實(shí)現(xiàn)智能化的需求也日趨強(qiáng)烈。

2.4 ?各層級交互“速”的需求

現(xiàn)代戰(zhàn)爭的制勝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一就是不斷提高己方OODA循環(huán)的速度，并干擾、遲滯、中斷敵方的OODA循環(huán)。這就對目標(biāo)感知、通信傳輸、情報處理分發(fā)、精確打擊、態(tài)勢評估等各個環(huán)節(jié)都提出很強(qiáng)的時效性要求。這是將己方信息、決策、行動等各類優(yōu)勢發(fā)揮出來的關(guān)鍵，否則將會在作戰(zhàn)中處于“被動挨打”的境地。

3 ?指揮信息系統(tǒng)發(fā)展趨勢

在作戰(zhàn)需求的牽引下，依托日益進(jìn)步的科學(xué)技術(shù)，指揮信息系統(tǒng)的發(fā)展方向主要有以下4個方面。

3.1 ?體系架構(gòu)向“柔性”方向發(fā)展

隨著系統(tǒng)規(guī)模與復(fù)雜度的不斷增加，現(xiàn)有的基于公用平臺的技術(shù)架構(gòu)已不能適應(yīng)未來戰(zhàn)爭對指揮信息系統(tǒng)的需求[3]，面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA）開始應(yīng)用于指揮信息系統(tǒng)建設(shè)領(lǐng)域。在這種架構(gòu)能夠支持作戰(zhàn)單元快速部署，隨時隨地加入并融入系統(tǒng)的“即插即用”功能;能夠適應(yīng)多樣化的任務(wù)，支持靈活的編組，提供更加強(qiáng)大的“互操作”能力。比如，系統(tǒng)可以把傳感器、指揮人員和武器系統(tǒng)連接起來，根據(jù)需要靈活組網(wǎng)，構(gòu)建滿足多種任務(wù)需求的應(yīng)用系統(tǒng)。

3.2 ?提升大數(shù)據(jù)處理能力助力數(shù)據(jù)融合

海量數(shù)據(jù)處理是當(dāng)前軍事領(lǐng)域的一大難題，積極推動軍事大數(shù)據(jù)科技創(chuàng)新與應(yīng)用工具研發(fā)，提升軍事大數(shù)據(jù)綜合處理能力，是解決這一難題的唯一途徑。大數(shù)據(jù)的研究前沿涉及大數(shù)據(jù)分析挖掘、規(guī)則發(fā)現(xiàn)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)驅(qū)動模型的計算、管理與處理等技術(shù)，隨著這些技術(shù)的運(yùn)用，可以不斷加深情報分析的深度，提升戰(zhàn)略態(tài)勢研判和預(yù)警能力，提高態(tài)勢智能化認(rèn)知、評估能力，有效解決數(shù)據(jù)融合難題。

3.3 ?人工智能給指揮決策“增智”

決策的過程就是指揮人員對態(tài)勢認(rèn)知進(jìn)行評估直到生成、評價和選擇決策方案的過程，這個過程兼具有科學(xué)性和藝術(shù)性，藝術(shù)性正是人的智能在指揮決策中表現(xiàn)出特有的創(chuàng)造性。人工智能技術(shù)自誕生以來，在模式識別、知識表示、自動推理、機(jī)器視覺等方面已經(jīng)取得了不俗的成績和廣泛的應(yīng)用。人的創(chuàng)造性思維目前是人工智能系統(tǒng)無法替代的，但通過將兩者融合，將大大拓展指揮人員的指揮決策能力。

3.4 ?系統(tǒng)連接向“無縫化”方向發(fā)展

隨著戰(zhàn)爭節(jié)奏的不斷加快，實(shí)現(xiàn)各層級內(nèi)部、層級之間的“無縫化”連接，是提升指揮信息系統(tǒng)整體效能的必然要求。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的“無縫化”連接，涉及指揮體制是否科學(xué)、作戰(zhàn)協(xié)同是否順暢、人機(jī)接口是否友好、操作人員系統(tǒng)操作是否熟練、系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)是否高效以及系統(tǒng)性能是否穩(wěn)定等多方面的因素，如果某一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了延遲，就會發(fā)生“木桶效應(yīng)”和“級聯(lián)效應(yīng)”，影響系統(tǒng)的整體性能，只有做好每一個環(huán)節(jié)，才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)效益有質(zhì)的提升。

4 ?應(yīng)用探索

基于以上的認(rèn)識和判斷，面向未來指揮信息系統(tǒng)的發(fā)展需求，筆者依托“先知·兵圣”人機(jī)挑戰(zhàn)賽“鐵甲突擊群”陸戰(zhàn)兵棋，利用其AI開發(fā)平臺，對人工智能在指揮決策中的應(yīng)用做了一些探索。人機(jī)挑戰(zhàn)賽分為兩個階段，第一個階段是開發(fā)AI進(jìn)行機(jī)機(jī)對抗，第二階段是人機(jī)混合對抗。本文主要介紹第一階段有關(guān)工作。

4.1 ?平臺介紹

兵棋以裝甲合成部隊?wèi)?zhàn)術(shù)作戰(zhàn)為背景，主要包含棋子、棋盤和裁決規(guī)則3類要素。棋子表示作戰(zhàn)力量，參賽雙方分別充當(dāng)紅軍和藍(lán)軍進(jìn)行對抗，分配有坦克、步戰(zhàn)車、步兵、無人戰(zhàn)車等類型的若干棋子。棋盤表示作戰(zhàn)的環(huán)境，由包含坐標(biāo)和地形信息的六角格拼接而成，比賽中包含山岳叢林、城鎮(zhèn)居民區(qū)、山地通道、水網(wǎng)稻田、島上苔地等多種類型的地圖。裁決規(guī)則用于模擬交戰(zhàn)毀傷效果。平臺提供了AI開發(fā)接口，可通過接收兵棋引擎態(tài)勢信息，調(diào)用相關(guān)接口函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對兵棋的開發(fā)。

4.2 ?技術(shù)路徑簡介

兵棋推演中的決策具有實(shí)時性、博弈性、連續(xù)性的特點(diǎn)，我們參考智能決策中的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)技術(shù)，探尋將其有效應(yīng)用于兵棋推演中的方法。

深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)（Reinforcement Learning，RL）作為解決序貫決策（Sequential Decision Making，SDM）的重要方法，通過將深度學(xué)習(xí)與強(qiáng)化學(xué)習(xí)相結(jié)合，可以顯著提升AI的自主對抗水平。深度學(xué)習(xí)可以從原始數(shù)據(jù)中提取有用的特征信息，強(qiáng)化學(xué)習(xí)可以根據(jù)從原始數(shù)據(jù)中提取的信息對自身的行為策略進(jìn)行優(yōu)化，以獲得更大收益。

兵棋推演中的主要得分有兩個，一個是占領(lǐng)指定奪控點(diǎn)，另一個是毀傷敵方棋子。采用深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)流行的DQN算法，將兵棋推演狀態(tài)空間定義為位置坐標(biāo)（x，y坐標(biāo)）及實(shí)時狀態(tài)（機(jī)動、隱蔽、射擊等），動作空間定義為各個棋子具體有限的操作，獎勵函數(shù)設(shè)置為棋子距離奪控點(diǎn)的距離以及毀傷敵方棋子的獎勵。兵棋推演結(jié)果復(fù)盤情況如圖2所示。

4.3 ?對抗效果

通過對AI進(jìn)行訓(xùn)練，在推演中采用了DQN算法的分隊AI可以擊敗中等水平的基于傳統(tǒng)規(guī)則的AI，驗(yàn)證了深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)軍事領(lǐng)域應(yīng)用的潛力。但是也有很多問題需要加強(qiáng)改進(jìn)和研究。

（1）如何將指揮人員的經(jīng)驗(yàn)與算法結(jié)合的問題。通常來說，將人的經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用于狀態(tài)空間選擇和獎勵函數(shù)的制定中，可以有效提高AI的訓(xùn)練效率。但目前對這個問題的研究尚不夠深入。

（2）多智能體之間相互協(xié)同的問題。在智能體較少時，協(xié)同問題尚不突出。在智能體變多后，智能體相互協(xié)同變得愈加重要，目前，這也是控制領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題。

（3）AI的通用與泛化。推演中，在一種地圖上經(jīng)過反復(fù)訓(xùn)練表現(xiàn)出色的AI，在更換的地圖后往往表現(xiàn)較差，AI的泛化問題需要進(jìn)一步的深入研究。

5 ?結(jié) ?論

本文結(jié)合現(xiàn)代戰(zhàn)爭特點(diǎn)和前沿技術(shù)發(fā)展，通過分析指揮信息系統(tǒng)對作戰(zhàn)影響機(jī)理及指揮信息系統(tǒng)發(fā)展需求，探討了指揮信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。基于在陸戰(zhàn)兵棋平臺的應(yīng)用，對人工智能在指揮決策應(yīng)用進(jìn)行了介紹，驗(yàn)證了技術(shù)可行性，指出了研究中亟待解決的問題。

總的來看，依托指揮信息系統(tǒng)的一體化聯(lián)合作戰(zhàn)是未來戰(zhàn)爭的主要樣式，也是我軍備戰(zhàn)訓(xùn)練的主要方向。加深對指揮信息系統(tǒng)對作戰(zhàn)影響機(jī)理的認(rèn)識，引導(dǎo)系統(tǒng)向更好的方向發(fā)展，使其在作戰(zhàn)中發(fā)揮系統(tǒng)最大效能是一項重要而緊迫的工作。

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作者簡介：李晉（1988.05—），男，漢族，山西長治人，碩士在讀，研究方向：指揮信息系統(tǒng)工程;陳樹肖（1971.07—），男，漢族，河北石家莊人，高級工程師，碩士，研究方向：指揮信息系統(tǒng)工程;張紅濤（1989.01—），男，漢族，河北石家莊人，碩士在讀，研究方向：指揮信息系統(tǒng)工程。