面向網(wǎng)絡(luò)信息體系的人與多機(jī)制整合指揮控制模型

彭莉莎 鄭華利 周獻(xiàn)中,3

文獻(xiàn)[1?4] 對(duì)“指揮”和“控制”的本源和內(nèi)涵做了詳細(xì)介紹,“指揮”用于傳遞意圖,“控制”用于達(dá)到目的,指揮與控制(Command and Control,C2)密不可分、相輔相成,為此,本文將“指揮與控制”簡(jiǎn)述為“指揮控制”.在軍事領(lǐng)域,圍繞指揮控制功能側(cè)面展開的C2 概念模型研究層出不窮,約翰·博伊德(John R.Boyd)提出了經(jīng)典的OODA環(huán)模型[5?6].該模型后被擴(kuò)展為迭代OODA環(huán)、RPD-OODA、CECA模型、基于NCW和EBO的OODA環(huán)、M-OODA 等[4,7],詹斯· 拉斯穆森(Jens Rasmussen)構(gòu)建了能力層級(jí)(Calevel)模型[8],麥卡·恩德斯蕾(M R.Endsley)構(gòu)建了一個(gè)動(dòng)態(tài)決策情景下的態(tài)勢(shì)感知(SA)模型[9?10].2014年周豐等人結(jié)合主動(dòng)感知和信息挖掘提出了IMIS 指揮控制模型[11].

從指揮控制基本原理和功能實(shí)現(xiàn)上分析,上述模型各具優(yōu)勢(shì),然而,從指揮控制的本質(zhì)及發(fā)展角度看,這些模型已較難適應(yīng)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息體系[12]和未來智能時(shí)代的指揮控制需求,為此,整合和擴(kuò)充各個(gè)模型中有突出優(yōu)勢(shì)的局部指揮控制環(huán)節(jié),同時(shí),考慮到指揮控制要素和要素關(guān)系、涉及的技術(shù)和方法組成的有機(jī)整體符合“機(jī)制”[13]的內(nèi)涵,且人需要扮演各種角色與各個(gè)機(jī)制進(jìn)行交互以提高指揮控制效能,面向指揮控制內(nèi)部功能側(cè)面構(gòu)建基于信息網(wǎng)絡(luò)體系的人與多機(jī)制整合的指揮控制模型,詳細(xì)闡述了該模型的特性及各個(gè)機(jī)制,并簡(jiǎn)要分析了人工智能對(duì)該模型中各機(jī)制的影響.

1 現(xiàn)有主要C2模型分析

概念模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中人事物的結(jié)構(gòu)、行為和功能等本質(zhì)特征的抽象與描述,指揮控制活動(dòng)要素及要素間相互關(guān)系需要通過概念模型來理清和呈現(xiàn),本部分簡(jiǎn)要概述并分析4種C2 概念模型的機(jī)理及特點(diǎn),用以作為本文構(gòu)建新型指揮控制模型的基礎(chǔ)知識(shí)和重要啟發(fā).

1.1 OODA環(huán)模型

1987年,博伊德提出經(jīng)典的OODA環(huán)作戰(zhàn)指揮控制模型[2?5],該模型描述了指揮控制系統(tǒng)在物理域、信息域、認(rèn)知域的基本行為方式和周期循環(huán)過程,如圖1所示,觀察始于物理域,行動(dòng)作用于物理域,與環(huán)境交互;定位和決策產(chǎn)生于認(rèn)知域,與人密不可分;4個(gè)環(huán)節(jié)通過信息流進(jìn)行交互與指導(dǎo),數(shù)據(jù)、信息或知識(shí)不可或缺,因此,都發(fā)生于信息域.

圖1 經(jīng)典OODA環(huán)Fig.1 The classical OODA loop

經(jīng)典OODA模型具備諸多優(yōu)勢(shì),如其獨(dú)特的簡(jiǎn)潔構(gòu)成形式、突出的速度特性[6]和明顯的周期性,此外,面向不同層級(jí)的作戰(zhàn)單元可構(gòu)建不同的OODA,并相互嵌套,充分體現(xiàn)了局部性和整體性,從對(duì)作戰(zhàn)需求角度來說,這種“既見森林,又見樹木”的概念模型對(duì)作戰(zhàn)指揮控制活動(dòng)具有良好的透明性、關(guān)聯(lián)性和魯棒性.

然而,隨著指揮控制任務(wù)和指揮控制環(huán)境日益復(fù)雜化,經(jīng)典OODA的局限性逐漸顯現(xiàn),例如,其缺乏環(huán)節(jié)之間的反饋,不利于構(gòu)建動(dòng)態(tài)決策過程,此外,其為嚴(yán)格的單入口線性模型,僅表示流程的單個(gè)序列,因此,較難適應(yīng)不同專業(yè)水平的各級(jí)決策者和實(shí)際任務(wù)中面臨的各種復(fù)雜和特殊的任務(wù)環(huán)境,為此,博伊德對(duì)經(jīng)典OODA環(huán)做了一些改進(jìn),其在拓展的OODA模型中將定位環(huán)節(jié)強(qiáng)調(diào)為核心環(huán)節(jié),并將其細(xì)化為圖2所示的五要素[6],以更加體現(xiàn)預(yù)測(cè)、關(guān)聯(lián)、映射和否定等相互作用的思維過程,同時(shí),各環(huán)節(jié)之間的內(nèi)部指揮控制和實(shí)時(shí)反饋也得到進(jìn)一步體現(xiàn),此后,很多研究學(xué)者提出了諸多OODA 擴(kuò)展模型,這些擴(kuò)展模型的提出或?yàn)閺浹a(bǔ)經(jīng)典OODA 存在的某些不足,或?yàn)檫m應(yīng)更多應(yīng)用領(lǐng)域或滿足新的需求等,如文獻(xiàn)[7]綜合數(shù)據(jù)收集、態(tài)勢(shì)理解、方案選擇和方案執(zhí)行這4大模塊構(gòu)建了一個(gè)M-OODA模型,并與眾多OODA 擴(kuò)展模型進(jìn)行了對(duì)比.

1.2 CaLevel模型

20世紀(jì)80年代,丹麥學(xué)者詹斯拉斯穆森提出了基于人類思維的能力層級(jí)(CaLevel)模型[8],如圖3所示,底層決策方式無需“思考”和推理,是單純的基于技能的“刺激→反應(yīng)”式?jīng)Q策;中層決策方式基于規(guī)則快速匹配系統(tǒng)態(tài)勢(shì),進(jìn)行推理并作出決策;頂層決策方式為依據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)或“知識(shí)”的推理方式進(jìn)行決策.

圖2 拓展的OODA環(huán)Fig,2 The extended OODA loop

圖3 CaLevel 能力層級(jí)模型Fig.3 The CaLevel capability hierarchy model

基于三層決策模式的CaLevel模型將人類思維活動(dòng)自然分割成基于技能的簡(jiǎn)單行為刺激反應(yīng)、基于規(guī)則的認(rèn)知推理和基于經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的決策方式,同時(shí)也將這三者進(jìn)行了有機(jī)融合,更好地刻畫了人的思維意識(shí)在決策過程中起到的關(guān)鍵作用,為決策支持提供了理論基礎(chǔ),對(duì)指揮控制系統(tǒng)建模的分析設(shè)計(jì)提供了一種方法學(xué).

1.3 SA模型

為提高操作員的態(tài)勢(shì)感知能力,有效設(shè)計(jì)輔助動(dòng)態(tài)決策系統(tǒng)[9?10],美國(guó)女科學(xué)家麥卡恩德斯蕾于1995年提出了動(dòng)態(tài)決策情景下的態(tài)勢(shì)感知(Situation Awareness,SA)模型.

如圖4所示,環(huán)境引起態(tài)勢(shì)感知,態(tài)勢(shì)感知影響決策,決策指導(dǎo)行動(dòng),行動(dòng)反作用于環(huán)境,進(jìn)而引起新的態(tài)勢(shì)感知,態(tài)勢(shì)感知是SA模型中的核心環(huán)節(jié),它的優(yōu)劣直接決定后續(xù)決策的有效程度和行動(dòng)的實(shí)施效果,包含3個(gè)遞進(jìn)的層級(jí)[10]:1級(jí)SA——態(tài)勢(shì)察覺(Situation Perception);2級(jí)SA——態(tài)勢(shì)理解;3級(jí)SA——態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)(Situation Projection),任務(wù)需求引發(fā)SA,因此SA 由目標(biāo)或期望驅(qū)動(dòng).如果說1級(jí)SA是單詞閱讀,那么2級(jí)SA 便是閱讀理解,自然,3級(jí)SA則是答案選擇.

通常來說,充分的SA 有助于形成較好的決策,但不排除在某些近乎完美的SA 下,決策者也可能受技術(shù)限制或其個(gè)人因素(優(yōu)柔寡斷、沖動(dòng)或冒險(xiǎn))導(dǎo)致錯(cuò)誤決策,文獻(xiàn)[9] 根據(jù)當(dāng)時(shí)的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),盡管機(jī)組人員在決策之前已有足夠的態(tài)勢(shì)感知,但仍有將近26.6%的飛機(jī)事故與人為的決策失誤有關(guān).同樣,在某些差強(qiáng)人意的SA 下,決策者也可能憑借其豐富的作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)和戰(zhàn)略指導(dǎo)而得到近乎完美的決策,因此,從理論上講,SA、決策和行動(dòng)實(shí)施可以被看作是不同的階段,它們?cè)谝粋€(gè)不斷循環(huán)的指揮控制周期中相互影響,但又可以通過各種其他因素(任務(wù)要素、系統(tǒng)性能和個(gè)人因素)而解耦.

1.4 IMIS模型

為適應(yīng)瞬息萬(wàn)變和時(shí)刻產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境,周豐提出基于信息挖掘和主動(dòng)感知的IMIS(Information Mining,Initiative Sensing)指揮控制系統(tǒng)模型,如圖5所示,該模型主要考慮了數(shù)據(jù)流的信息挖掘、作戰(zhàn)空間的態(tài)勢(shì)分析以及傳感器的主動(dòng)感知3大模塊[11],1)信息挖掘模塊包含4個(gè)階段,在信息收集階段,傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)和收集戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)況,并向觀測(cè)者發(fā)布傳感器報(bào)告;在信息處理和信息挖掘階段,信息經(jīng)過整合、分析和處理后獲取目標(biāo)對(duì)象的狀態(tài)和威脅程度等,再利用數(shù)據(jù)挖掘算法獲得戰(zhàn)場(chǎng)要素關(guān)系和作戰(zhàn)規(guī)則等價(jià)值信息.在計(jì)劃識(shí)別階段,敵方的作戰(zhàn)意圖被全面描述,并有效服務(wù)于指揮決策人員,2)態(tài)勢(shì)分析模塊處于信息挖掘模塊的后一階段.態(tài)勢(shì)感測(cè)是信息收集后對(duì)信息的關(guān)注和感知;態(tài)勢(shì)合成是信息處理后形成的態(tài)勢(shì)描述;態(tài)勢(shì)發(fā)覺是信息挖掘后結(jié)合先驗(yàn)知識(shí)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)環(huán)境的進(jìn)一步感知和解讀;態(tài)勢(shì)推演是依據(jù)計(jì)劃識(shí)別結(jié)果預(yù)測(cè)未來態(tài)勢(shì)以及當(dāng)前軍事行動(dòng)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)可能造成的影響.3)主動(dòng)感知模塊與信息挖掘模塊相輔相成,由于傳感器型號(hào)多樣,工作機(jī)理和探測(cè)能力各異,難以全方位探測(cè)復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境,況且戰(zhàn)場(chǎng)瞬息萬(wàn)狀,經(jīng)過信息融合和挖掘后獲得的目標(biāo)跟蹤信息和威脅程度的準(zhǔn)確性可能已經(jīng)不符合實(shí)時(shí)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)情景,為此,IMIS 指揮控制系統(tǒng)對(duì)計(jì)劃識(shí)別結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)分析,然后通過主動(dòng)感知技術(shù)實(shí)時(shí)調(diào)度傳感器,防止傳感器重疊探測(cè),使傳感器得到充分利用.

圖4 動(dòng)態(tài)決策情景下的態(tài)勢(shì)感知模型Fig.4 The situational awareness model in dynamic decision-making scenario

圖5 引入信息挖掘與主動(dòng)感知的指揮控制模型Fig.5 The C2 model based on information mining and initiative sensing

1.5 上述C2模型特性分析

從指揮控制的基本原理和功能實(shí)現(xiàn)上來分析和理解OODA、IMIS、SA和CaLevel 指揮控制概念模型的特性,從整體上來看,前三者的連續(xù)反饋調(diào)節(jié)過程以及互聯(lián)互通的特性,使它們都具備較好的粘合性和魯棒性,同時(shí)也具備一定程度的系統(tǒng)生命力和功能涌現(xiàn)性,CaLevel模型無反饋環(huán)節(jié)且非閉環(huán),但其也具備一定的系統(tǒng)生命力和適應(yīng)性,從局部分析,擴(kuò)展的OODA環(huán)強(qiáng)調(diào)了新信息和個(gè)人主觀能力在定位環(huán)節(jié)的關(guān)鍵作用;基于人類思維活動(dòng)的CaLevel模型,為指揮控制過程中的決策支持提供了有效參考,為分析設(shè)計(jì)更具智慧的指揮控制系統(tǒng)提供了新思考;SA模型詳細(xì)分析了態(tài)勢(shì)感知各子環(huán)節(jié)在指揮控制中的核心地位;IMIS模型強(qiáng)調(diào)了網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在指揮控制中的高效應(yīng)用.

從整體上來說,人始終是指揮控制的主角,而上述4個(gè)模型并未充分考慮人在指揮控制過程中起到的智能作用,對(duì)C2 中人的思維和人機(jī)交互過程并未得到充分體現(xiàn),在系統(tǒng)適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力上偏弱,不利于作戰(zhàn)指揮控制中的智能對(duì)抗、控制和反控制.上述模型也未充分體現(xiàn)指揮控制過程中的信息共享問題,因此,較難把握好信息交換節(jié)奏來減少信息共享誤差,再者,指揮控制模型是一個(gè)融合了多環(huán)節(jié)的統(tǒng)一整體,各環(huán)節(jié)對(duì)高效的指揮控制都十分關(guān)鍵,然而上述模型并未給出各環(huán)節(jié)尤其是決策和行動(dòng)環(huán)節(jié)中詳細(xì)的要素組成和有機(jī)結(jié)構(gòu),不利于指揮員進(jìn)行戰(zhàn)略部署,包括資源調(diào)度、作戰(zhàn)任務(wù)分配和行動(dòng)方案制訂等,也不利于指揮控制任務(wù)準(zhǔn)確高效地執(zhí)行,以致于影響指揮控制系統(tǒng)的任務(wù)管理和決策指揮管理功能.

從細(xì)節(jié)上來說,擴(kuò)展的OODA和CaLevel模型都是在信息時(shí)代發(fā)展初期提出,因此,沒能考慮在指揮控制過程中有效利用信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù),不能很好地通過資源共享合作同步平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信息共享,態(tài)勢(shì)共享和行動(dòng)單元的互操作功能,從而不能有效通過增大資源空間來減少任務(wù)執(zhí)行時(shí)間,難以在達(dá)成指揮控制目標(biāo)方向上快速收斂,也不能更好地利用信息網(wǎng)絡(luò)將裝備、人員、程序等資源,整合成新的體系結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)新的指揮控制功能,削弱了指揮控制系統(tǒng)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力,CaLevel模型中基于知識(shí)的決策層在沒有現(xiàn)有的決策結(jié)果支持的情況下,決策過程過度依賴于個(gè)人主觀能力,使決策實(shí)施更難,決策風(fēng)險(xiǎn)更大,決策時(shí)間更長(zhǎng),從而可能導(dǎo)致指揮誤差增大或錯(cuò)失最佳決策時(shí)機(jī),并且該模型的指揮控制過程開環(huán)且不存在反饋調(diào)節(jié)信息流,因此,在自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)和進(jìn)化能力方面稍顯薄弱,再者,IMIS模型中的信息收集、信息挖掘和計(jì)劃識(shí)別階段,對(duì)應(yīng)于SA模型中的態(tài)勢(shì)察覺(感測(cè))、態(tài)勢(shì)理解(發(fā)掘)和態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)(推演),信息融合對(duì)應(yīng)態(tài)勢(shì)合成階段,然而,仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn),SA模型和IMIS模型存在一定關(guān)聯(lián)但并非強(qiáng)關(guān)聯(lián)或絕對(duì)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,例如,信息融合階段實(shí)際上就已經(jīng)產(chǎn)生了態(tài)勢(shì)合成和態(tài)勢(shì)發(fā)掘以及威脅分析的一些行為表現(xiàn),而且計(jì)劃識(shí)別本身也是態(tài)勢(shì)推演的過程,二者之間并沒有明顯的先后順序,而IMIS對(duì)這些程序的混淆不利于清晰有序地進(jìn)行各項(xiàng)指揮控制活動(dòng),尤其在威脅管理和任務(wù)管理階段.

綜上所述,指揮控制是項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,指揮控制有其內(nèi)在的基本功能需求及相互作用邏輯,不同功能側(cè)面有不同的實(shí)現(xiàn)機(jī)理,上述4個(gè)C2模型雖在功能實(shí)現(xiàn)上各有優(yōu)勢(shì),但在諸多方面還存在較大發(fā)展空間,尤其是網(wǎng)絡(luò)信息體系下的指揮控制和人機(jī)交互方面.

2 人與多機(jī)制整合的指揮控制模型(HMMI)

2.1 “機(jī)制”的內(nèi)涵

網(wǎng)絡(luò)信息體系下的指揮控制模型應(yīng)從其客觀存在的內(nèi)部機(jī)理來提煉,而“機(jī)制”一詞則合理地體現(xiàn)了這層含義.《辭?！?上海辭書出版社,1979年縮印本,第1250 頁(yè))給出“機(jī)制”的內(nèi)涵通常為機(jī)器的構(gòu)造和動(dòng)作原理,后泛指社會(huì)或自然現(xiàn)象的內(nèi)在組織和運(yùn)行的變化規(guī)律,根據(jù)“MBA 智庫(kù)百科”的解釋[13],“機(jī)制”最早源于古希臘文,在各領(lǐng)域中的內(nèi)涵有所不同,比如,在生物學(xué)中,“機(jī)制”表示有機(jī)體內(nèi)發(fā)生生理或病理變化時(shí),各器官之間相互聯(lián)系、作用和調(diào)節(jié)的方式;在經(jīng)濟(jì)學(xué)中,“經(jīng)濟(jì)機(jī)制”表示經(jīng)濟(jì)肌體內(nèi)各構(gòu)成要素之間相互聯(lián)系和作用的關(guān)系及其功能;除此之外,“機(jī)制”也頻頻出現(xiàn)在改革專家研討會(huì)、報(bào)章雜志乃至紅頭文件中,總體而言,“機(jī)制”大致解釋為有機(jī)體的構(gòu)造、功能和相互關(guān)系或一個(gè)工作系統(tǒng)的組織或部分之間相互作用的過程和方式等.據(jù)此,“機(jī)制” 一詞恰可用于表示指揮控制系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的要素、要素關(guān)系(結(jié)構(gòu))、功能及其變化規(guī)律和相互作用邏輯.

2.2 HMMI的構(gòu)建

為適應(yīng)并契合信息網(wǎng)絡(luò)體系下指揮控制不斷面臨的新目標(biāo)和更加豐富的功能需求,需重構(gòu)現(xiàn)有指揮控制模型以獲得新結(jié)構(gòu)、新功能和新技術(shù),為此,本文將指揮控制3 大基本功能(威脅管理、任務(wù)管理和決策指揮管理)細(xì)化為信息收集、信息共享、信息處理、態(tài)勢(shì)感知、決策生成和任務(wù)執(zhí)行這6 項(xiàng)功能,這些功能的實(shí)現(xiàn)都離不開人的參與和主導(dǎo),且實(shí)現(xiàn)機(jī)理符合“機(jī)制”的內(nèi)涵,由此,綜合人機(jī)交互與經(jīng)典指揮控制模型的優(yōu)勢(shì),嘗試面向網(wǎng)絡(luò)信息體系構(gòu)建出一個(gè)人與多機(jī)制整合(HumanandMulti-Mechanism Integration,HMMI)的新型指揮控制概念模型,如圖6所示,其中,各“機(jī)制”表示實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)指揮控制功能所涉及的要素、要素之間的關(guān)聯(lián)和技術(shù)方法等的有機(jī)組合.為便于理解,本文預(yù)設(shè)機(jī)制名與功能名一致,但需要說明的是兩者并非對(duì)等概念.

圖6展示了“以人為中心、機(jī)制為節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)為載體、信息為橋梁”的網(wǎng)絡(luò)信息體系下的指揮控制環(huán),人與各個(gè)機(jī)制在體系下互相協(xié)作并有序地實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)指揮控制功能.在信息收集機(jī)制中,通過規(guī)劃和調(diào)度情報(bào)人員以及探測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)收集戰(zhàn)場(chǎng)中我、友、敵等環(huán)境信息;在信息共享機(jī)制中,通過科學(xué)的信息共享方式將信息高效、準(zhǔn)確、安全地分享到聯(lián)合作戰(zhàn)體系中各需求單元;在信息處理機(jī)制中,對(duì)新信息和有用的歷史信息進(jìn)行整合、分析和處理操作以獲得威脅分析和計(jì)劃識(shí)別等所需知識(shí),與此同時(shí),利用設(shè)備優(yōu)化調(diào)度機(jī)制校驗(yàn)融合結(jié)果的性能指標(biāo)是否滿足實(shí)際目標(biāo)需求以實(shí)時(shí)調(diào)整傳感設(shè)備的工作狀態(tài);在態(tài)勢(shì)感知機(jī)制中,依據(jù)信息處理結(jié)果和已有的基礎(chǔ)知識(shí)庫(kù)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)進(jìn)行態(tài)勢(shì)分析、態(tài)勢(shì)理解和態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè),包括戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境特性分析、沖突狀況分析、沖突方可能行動(dòng)等各個(gè)方面,進(jìn)而得到整體態(tài)勢(shì)多重視圖和預(yù)測(cè)報(bào)告;隨后,指揮員依據(jù)態(tài)勢(shì)感知結(jié)果,利用決策生成機(jī)制進(jìn)行行動(dòng)方針和行動(dòng)預(yù)案的制訂、修訂與選擇;最后,在任務(wù)執(zhí)行機(jī)制中,各執(zhí)行實(shí)體根據(jù)作戰(zhàn)方案執(zhí)行相應(yīng)戰(zhàn)略、戰(zhàn)役和戰(zhàn)術(shù)任務(wù),此過程還涉及輿論導(dǎo)向和后勤支援等其他作戰(zhàn)領(lǐng)域;所有軍事行動(dòng)和作戰(zhàn)方案的執(zhí)行將引起戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境發(fā)生變化,從而引發(fā)新一輪的作戰(zhàn)指揮控制環(huán)的運(yùn)行.

需要特別說明的是,在HMMI中,帶有明確目的的人既是獨(dú)立于各個(gè)機(jī)制之外的要素,可以獨(dú)立完成任務(wù),又是與各個(gè)機(jī)制中的人員、機(jī)器、數(shù)據(jù)、資源等進(jìn)行必要交互的關(guān)聯(lián)要素,人與各個(gè)機(jī)制共同實(shí)現(xiàn)智慧指揮控制、高效指揮控制、精準(zhǔn)指揮控制.

2.3 人機(jī)(機(jī)制)交互

為簡(jiǎn)便描述,全文將人與機(jī)制交互稱為“人機(jī)交互”,包含但區(qū)別于傳統(tǒng)意義上的人機(jī)交互,面對(duì)主觀性、思維性、創(chuàng)造性、局勢(shì)意識(shí)和涉及倫理的武器等人類大腦特性指揮控制問題,以及戰(zhàn)術(shù)選擇、戰(zhàn)斗編組、打擊時(shí)機(jī)等決策功能需求,單靠機(jī)器很難實(shí)現(xiàn)和突破,因此,人的參與對(duì)指揮控制過程的有效運(yùn)作十分關(guān)鍵.為此,將人機(jī)交互行為嵌入到HMMI 指揮控制閉環(huán)模型的各個(gè)機(jī)制中:

1)人或主動(dòng)或被指揮地通過直接觀察戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境獲取宏觀戰(zhàn)場(chǎng)信息,并將其直接或預(yù)處理后存入信息獲取機(jī)制的計(jì)算機(jī)要素中,經(jīng)過傳輸后與其他探測(cè)設(shè)備獲取的戰(zhàn)場(chǎng)信息進(jìn)行融合.

圖6 網(wǎng)絡(luò)信息體系下人與多機(jī)制整合指揮控制模型Fig.6 The NISs-based human and multi-mechanism integration C2 model

2)人參與傳感器優(yōu)化資源調(diào)度過程中的性能指標(biāo)校驗(yàn)、調(diào)度算法編程、人為調(diào)度等工作.

3)人遵循作戰(zhàn)整體意圖和作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)主導(dǎo)態(tài)勢(shì)感知整個(gè)任務(wù)的有效有序執(zhí)行.

4)人參與和主導(dǎo)方案的制訂、選擇、決策和優(yōu)化.

5)人參與作戰(zhàn)指揮、執(zhí)行人員與物資調(diào)控、作戰(zhàn)武器操作和傷員救治以及后勤保障等諸多任務(wù).以上“人”只是統(tǒng)稱,對(duì)各指揮控制機(jī)制而言,則可能是指揮員、偵察員、情報(bào)員、操作員、設(shè)備管理員、數(shù)據(jù)分析師、參謀員、決策者以及作戰(zhàn)、運(yùn)輸、醫(yī)療、后勤等復(fù)雜軍事體系中的所有執(zhí)行實(shí)體,也可能是被攻擊的目標(biāo)對(duì)象.

簡(jiǎn)而言之,在HMMI 指揮控制模型中,人和機(jī)器對(duì)于其中一方難以或無法實(shí)現(xiàn)的功能起到輔助或彌補(bǔ)作用,互相協(xié)作共同完成任務(wù),人與機(jī)器的合作嵌入到人與機(jī)制的交互中,使戰(zhàn)場(chǎng)指揮控制體系始終保持實(shí)時(shí)、有序、高效和按需運(yùn)作的狀態(tài),使指揮控制任務(wù)完成效率和質(zhì)量得到保障,進(jìn)而增大戰(zhàn)爭(zhēng)贏取勝利的可能.

3 HMMI中各機(jī)制的細(xì)節(jié)描述

不同機(jī)制包含各自的和共同的活動(dòng)要素,各自的活動(dòng)要素通過有效的方法和技術(shù)為其所在機(jī)制的功能服務(wù),而不同機(jī)制下的相同要素間的關(guān)系存在差異,同時(shí)也在實(shí)現(xiàn)總的指揮控制目標(biāo)的過程中,由于人的關(guān)聯(lián)而相互影響和相互協(xié)作,為了更加真實(shí)地描繪現(xiàn)實(shí)信息化指揮控制環(huán)境中各個(gè)機(jī)制的內(nèi)部結(jié)構(gòu),下面將對(duì)各個(gè)機(jī)制內(nèi)的活動(dòng)要素、要素之間的關(guān)系、行為方式和所涉及到的一些技術(shù)方法進(jìn)行詳細(xì)闡述.

3.1 戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境

戰(zhàn)場(chǎng)指揮控制系統(tǒng)完成任務(wù)所處的環(huán)境為戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境,如圖7和圖8所示,海、陸、天、空、網(wǎng)五域作戰(zhàn)空間的綜合態(tài)勢(shì)包括內(nèi)部環(huán)境的我情和友情,還包括外部環(huán)境的敵情和戰(zhàn)場(chǎng)情況,內(nèi)部環(huán)境含我方和友方指揮控制系統(tǒng)中各要素的數(shù)量、位置和特征等自身狀態(tài);外部環(huán)境含敵方的敵機(jī)型號(hào)、航向和速度等要素狀態(tài),還包括敵我雙方所處的自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境,如天氣狀況、作戰(zhàn)地形、人文形態(tài)、政治格局和輿論壓力等外在條件.

3.2 信息收集機(jī)制

在網(wǎng)絡(luò)信息體系中,信息主導(dǎo)指揮控制中各個(gè)機(jī)制的有效運(yùn)作.信息收集機(jī)制的構(gòu)建如圖9所示,其信息需求為參戰(zhàn)要素的兵力部署、特征性能、地形地貌、氣象條件等所需戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息,可通過人工和自動(dòng)等方式進(jìn)行收集,人從環(huán)境中直接或間接觀察到的情報(bào)信息,以及由人與人之間交流產(chǎn)生的語(yǔ)言、動(dòng)作和思想等,通常需要經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換或信道傳輸或直接規(guī)范化存入計(jì)算機(jī)內(nèi),自動(dòng)方式主要由傳感裝置等探測(cè)設(shè)備收集物體電磁波轉(zhuǎn)化而成的數(shù)字、圖像等信息,通常自動(dòng)存入計(jì)算機(jī).探測(cè)設(shè)備在信息收集工作中發(fā)揮重要作用,是信息處理機(jī)制的信息“采樣器”,其收集到的原始觀測(cè)信號(hào)是信息處理機(jī)制得以運(yùn)轉(zhuǎn)的輸入性“原料”,在信息收集過程中,指揮控制中心需要情報(bào)人員來管控各種信息探測(cè)設(shè)備,并對(duì)獲取人基和物基信息的各類資源進(jìn)行管理和調(diào)度.

圖7 戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境要素Fig.7 The factors of combat situation

圖8 五維作戰(zhàn)空間Fig.8 The f ve-dimensional combat space

圖9 信息收集機(jī)制Fig.9 The information collection mechanism

受戰(zhàn)場(chǎng)地形地貌、氣候、軟硬件技術(shù)限制和信號(hào)干擾等因素影響,探測(cè)裝備可能難以全方位無縫探測(cè)戰(zhàn)場(chǎng)信息,時(shí)間和空間上難免存在探測(cè)“漏洞”,此外,戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境瞬息萬(wàn)變,從信息收集到信息處理之間產(chǎn)生時(shí)間差,可能導(dǎo)致信息處理結(jié)果與實(shí)際戰(zhàn)場(chǎng)情景存在偏差,即信息的覆蓋率和精確度等性能指標(biāo)無法滿足實(shí)際需求,間接影響后續(xù)一系列指揮控制活動(dòng),為此,增加設(shè)備優(yōu)化調(diào)度機(jī)制,用于依據(jù)信息處理結(jié)果對(duì)探測(cè)資源進(jìn)行人工或自動(dòng)地優(yōu)化調(diào)度,以實(shí)現(xiàn)不重疊、全方位、互相協(xié)作、實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地探測(cè)和收集信息,此過程中人接收信息處理機(jī)制的信息反饋后對(duì)融合性能進(jìn)行評(píng)價(jià),并始終管控著優(yōu)化調(diào)度機(jī)制的運(yùn)行.

信息收集機(jī)制應(yīng)具備及時(shí)性、準(zhǔn)確性、連續(xù)性和安全性,其中,及時(shí)性指獲取信息時(shí)要保證時(shí)效性,第一時(shí)間收集的情報(bào)信息有利于后續(xù)作出快速的指揮控制反應(yīng);準(zhǔn)確性指所收集的信息應(yīng)與真實(shí)情況一致,準(zhǔn)確真實(shí)的信息有利于靈活和精確指揮控制;連續(xù)性指信息收集應(yīng)保持不間斷,連續(xù)的信息片段有利于指揮分析人員全面描述戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境整體畫面,構(gòu)造全局態(tài)勢(shì)圖進(jìn)而達(dá)到全面指揮控制的目的,安全性指在可能存在惡意破壞或干擾的情況下仍然能順利收集信息,以上對(duì)信息收集機(jī)制的4 項(xiàng)要求是實(shí)現(xiàn)及時(shí)、精準(zhǔn)、全面、靈活和穩(wěn)健的指揮控制的必要前提,因此,在信息收集過程中,應(yīng)確保各類探測(cè)設(shè)備的完好性、靈敏性、精確性和較強(qiáng)的抗干擾和防衰減能力,以及應(yīng)急情況下的信息收集手段.

3.3 信息共享機(jī)制

在信息共享機(jī)制中,基于HMMI的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu),“五域”作戰(zhàn)空間中的作戰(zhàn)信息共享至部隊(duì)內(nèi)部各層級(jí)部門和作戰(zhàn)單元等,通過在時(shí)間和空間上有效的信息交換和共享實(shí)現(xiàn)信息增值,以滿足指揮控制中態(tài)勢(shì)共享、協(xié)同決策和聯(lián)合任務(wù)執(zhí)行等機(jī)制的信息需求,信息共享是信息化指揮控制的運(yùn)行基礎(chǔ),快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的跨域信息共享可提高態(tài)勢(shì)感知力、決策生成時(shí)效性和任務(wù)執(zhí)行協(xié)同性,極大地提高聯(lián)合作戰(zhàn)獲勝概率.

除了先進(jìn)的硬件技術(shù),高效的信息共享還依托于科學(xué)的共享方式,信息推送、信息檢索和專項(xiàng)供給服務(wù)是信息共享的常用方式,面向供給方和需求方的“推-拉-訂”模式是一種新型信息共享模式[17].“推”是供給方將信息推向網(wǎng)絡(luò),通過按需分發(fā)有效解決信息載體權(quán)限不同、信息量過大問題.通常面向全體參戰(zhàn)者或面向特定用戶實(shí)行按需分發(fā),前者旨在告知每位參與者關(guān)于全局作戰(zhàn)目標(biāo)所涉及的共同的任務(wù)信息和一般性態(tài)勢(shì)信息,促使他們充分發(fā)揮自主性;后者旨在直接告知對(duì)信息的威脅等級(jí)、時(shí)間敏感性有限制或者與信息更相關(guān)的特殊需求方,使信息共享更具時(shí)效性,“拉”是需求方從網(wǎng)絡(luò)中拉取信息,由于戰(zhàn)場(chǎng)信息瞬息萬(wàn)變,當(dāng)“推”模式無法滿足用戶需求時(shí),需求方可通過自主查詢數(shù)據(jù)庫(kù)或向信息生產(chǎn)者發(fā)送文本、語(yǔ)音等請(qǐng)求來獲取信息,“拉”模式需要設(shè)置自主查詢權(quán)限,“訂”是需求方向指揮控制中心或特定情報(bào)部門預(yù)訂信息,適用于執(zhí)行特種偵察、定點(diǎn)清除等特殊任務(wù)的作戰(zhàn)實(shí)體.“推-拉-訂”模式顧全了信息供求雙方的各種關(guān)系,使信息共享更加靈活.

信息共享機(jī)制的運(yùn)作機(jī)理如圖10所示,為了實(shí)現(xiàn)規(guī)范有序、科學(xué)高效的信息共享,規(guī)避時(shí)有發(fā)生的“規(guī)律性障礙”,應(yīng)做到:信息輸入精簡(jiǎn)、抗干擾,避免信息過載;信息系統(tǒng)簡(jiǎn)單易操作;指揮控制中心和情報(bào)部門要根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)及時(shí)更新數(shù)據(jù)庫(kù);消除等級(jí)思維定勢(shì),以信息價(jià)值最大化為基準(zhǔn)設(shè)定信息優(yōu)先權(quán);構(gòu)建統(tǒng)一的信息交換模型標(biāo)準(zhǔn)體系,使戰(zhàn)場(chǎng)信息語(yǔ)境統(tǒng)一、用語(yǔ)規(guī)范、語(yǔ)義準(zhǔn)確、表述簡(jiǎn)潔,此外,還應(yīng)不斷改進(jìn)電磁頻譜管理技術(shù)和信息傳輸安全管理技術(shù),并制定相關(guān)政策,以實(shí)現(xiàn)更安全更高效的信息共享.

圖10 信息共享機(jī)制Fig.10 The information sharing mechanism

3.4 信息處理機(jī)制

互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,瞬息萬(wàn)變的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境時(shí)刻產(chǎn)生海量混合數(shù)據(jù),信息處理機(jī)制需要對(duì)新收集和傳輸過來的多源混合數(shù)據(jù)和先前過濾掉的有效數(shù)據(jù),通過傳統(tǒng)融合算法和現(xiàn)代數(shù)據(jù)挖掘算法進(jìn)行優(yōu)化整合處理,以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的屬性識(shí)別、類型識(shí)別、狀態(tài)估計(jì)、威脅估計(jì)和計(jì)劃識(shí)別等功能,進(jìn)一步為態(tài)勢(shì)感知服務(wù).如圖11所示,信息處理機(jī)制需要經(jīng)過諸多環(huán)節(jié)來完成[19?20]:首先,各類信息數(shù)據(jù)庫(kù)和通過數(shù)據(jù)庫(kù)接口連接的其他異構(gòu)數(shù)據(jù)源進(jìn)入到數(shù)據(jù)預(yù)處理環(huán)節(jié),然后,數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選、甄別和判斷,抽取整合樣本,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化、符號(hào)化和格式規(guī)范化,并統(tǒng)一存儲(chǔ)等系列操作,接著,數(shù)據(jù)被清理、轉(zhuǎn)換、集成、融合后集中加載到大型分布式數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中,以便于數(shù)據(jù)挖掘,在戰(zhàn)場(chǎng)信息處理過程中,通過Bayes 準(zhǔn)則、證據(jù)理論、模糊集理論、時(shí)空對(duì)準(zhǔn)和航跡連等傳統(tǒng)融合算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、序列模式分析、關(guān)聯(lián)分析、聚類分析和分類識(shí)別等現(xiàn)代數(shù)據(jù)挖掘方法以及軍事應(yīng)用組件庫(kù)算法,從大數(shù)據(jù)中找出常規(guī)數(shù)據(jù)特征獲得信息模型,再進(jìn)行模式評(píng)估形成模式庫(kù),最后經(jīng)過知識(shí)提取獲得知識(shí)庫(kù),并通過分析員對(duì)結(jié)果做出合理解釋,信息處理機(jī)制將指揮員從復(fù)雜的數(shù)據(jù)和圖形中解放出來,為指揮員的態(tài)勢(shì)感知和決策分析提供智能化、自動(dòng)化的輔助手段,提高系統(tǒng)智能化決策的科學(xué)性和及時(shí)性.因此,信息處理機(jī)制在整個(gè)HMMI中至關(guān)重要.

信息處理機(jī)制注重信息反饋和行為觸發(fā),主要體現(xiàn)在以下兩方面:1)傳感器和各偵探設(shè)備通常獨(dú)立工作且存在時(shí)空差,因此,在信息處理前需要數(shù)據(jù)校準(zhǔn),通過時(shí)間搬移和坐標(biāo)變換統(tǒng)一傳感器的時(shí)間和空間參考點(diǎn);在信息處理時(shí),需要比對(duì)不同傳感器反饋信息源和同一傳感器反饋的新舊信息源,以判斷這些不同時(shí)空的信息是否來源于同一目標(biāo),在進(jìn)行新舊信息融合時(shí),根據(jù)傳感器反饋的觀測(cè)值估計(jì)目標(biāo)參數(shù),并以此參數(shù)估計(jì)目標(biāo)的位置、速度、航向和未來狀態(tài)等,然后再依據(jù)已知類別的目標(biāo)比對(duì)實(shí)測(cè)特征向量來識(shí)別被測(cè)目標(biāo)的類別,以上工作都需要人的參與.2)軍事領(lǐng)域存在多種基于像素級(jí)、特征級(jí)和決策級(jí)的信息融合模型和基于集中式、分布式、混合式和多級(jí)式結(jié)構(gòu)的融合方式,不同級(jí)別的融合模型在計(jì)算量、容錯(cuò)性、精度等處理性能上各有優(yōu)劣,不同結(jié)構(gòu)的融合方式在信息損失、通信寬帶和性能控制方面也各有優(yōu)劣,因此,指揮員在面臨不斷變化的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境和決策需求時(shí),必須根據(jù)當(dāng)前信息處理反饋結(jié)果重新選擇或動(dòng)態(tài)調(diào)整信息融合模型和融合方法.

圖11 信息處理機(jī)制Fig.11 The information processing mechanism

3.5 態(tài)勢(shì)感知機(jī)制

信息處理結(jié)果使網(wǎng)絡(luò)信息體系下的HMMI 不斷進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整,為指揮員動(dòng)態(tài)形成態(tài)勢(shì)感知和作戰(zhàn)意圖提供了有效的定性定量參考依據(jù),如圖12所示,在態(tài)勢(shì)感知機(jī)制中,指揮員依據(jù)信息處理機(jī)制獲得實(shí)時(shí)知識(shí)庫(kù)、作戰(zhàn)基本理論和知識(shí)經(jīng)驗(yàn)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)的態(tài)勢(shì)感知,獲得戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)情景圖,以服務(wù)于決策生成機(jī)制,一張張碎片式的戰(zhàn)場(chǎng)信息被態(tài)勢(shì)感知機(jī)制合理地拼接成一張完整的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)情景圖,即海、陸、空、天、網(wǎng)絡(luò)電磁空間中的我情、敵情和環(huán)境的全面洞悉結(jié)論,如兵力、火力等雙方作戰(zhàn)效能、戰(zhàn)爭(zhēng)風(fēng)險(xiǎn)代價(jià)、ISR(情報(bào)、監(jiān)視和偵察)報(bào)告、機(jī)動(dòng)能力和后勤保障情況等.

態(tài)勢(shì)感知機(jī)制以作戰(zhàn)目的為導(dǎo)向,以指揮員為主導(dǎo),首先,通過態(tài)勢(shì)察覺分析信息處理的輸出結(jié)果,包括屬性識(shí)別(距離、方位、速度、經(jīng)緯度等)、目標(biāo)識(shí)別(戰(zhàn)術(shù)實(shí)體類型和戰(zhàn)術(shù)單元類型等)、已知和潛在狀態(tài)估計(jì)(威脅程度、作戰(zhàn)效能優(yōu)劣比等),此過程可通過聚類分析、知識(shí)推理和知識(shí)發(fā)現(xiàn)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)[18],良好的態(tài)勢(shì)察覺需要有知道如何發(fā)現(xiàn)并理解重要線索的個(gè)人能力,也需要個(gè)人不斷訓(xùn)練和累積經(jīng)驗(yàn);然后,通過態(tài)勢(shì)理解對(duì)感知要素進(jìn)行分類和組合,并通過樹圖等可視化形式盡可能地描繪要素特征及其空間位置約束關(guān)系,以獲取戰(zhàn)術(shù)單元作用、全局態(tài)勢(shì)描述、敵方作戰(zhàn)意圖和作戰(zhàn)實(shí)體行為模式,此過程涉及歷史文化、政治經(jīng)濟(jì)、國(guó)防軍事等基礎(chǔ)作戰(zhàn)理論以及動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)等技術(shù);最后,通過態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)判斷戰(zhàn)爭(zhēng)演變趨勢(shì),如可能的戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)果和代價(jià)以及其他軍事活動(dòng)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)局勢(shì)造成的消極或積極影響等,此過程涉及指揮員的作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn),主觀判斷、專家系統(tǒng)和機(jī)器學(xué)習(xí)等.

3.6 決策生成機(jī)制

HMMI的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)和信息共享的是協(xié)同決策的基礎(chǔ)支撐,在決策生成機(jī)制中,軍事分析(參謀)人員依據(jù)整體作戰(zhàn)意圖和態(tài)勢(shì)感知結(jié)論,借助輔助決策系統(tǒng)完成作戰(zhàn)規(guī)劃、生成作戰(zhàn)決策、制訂和選擇最優(yōu)或滿意作戰(zhàn)方案,并為方案的執(zhí)行創(chuàng)造和準(zhǔn)備一切有利條件,決策過程是主觀意見和客觀條件的矛盾思維活動(dòng),是主觀需要轉(zhuǎn)變?yōu)榭陀^事實(shí)的必要手段[20].

圖12 態(tài)勢(shì)感知機(jī)制Fig.12 The situation awareness mechanism

某種程度上認(rèn)為,網(wǎng)絡(luò)信息體系是一個(gè)特殊的信息物理系統(tǒng),其包含“人-機(jī)”、“人-人”、“機(jī)-機(jī)”交互系統(tǒng)等多種子系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)將人與機(jī)器關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)扁平化、整體化,擴(kuò)大了決策范圍.決策生成機(jī)制反映了這些子系統(tǒng)之間圍繞指揮控制任務(wù)進(jìn)行的協(xié)同和交互,其中,“人-機(jī)”交互系統(tǒng)處于核心地位,用于明確和解決決策問題,其中包括數(shù)據(jù)、參數(shù)和模型的選擇等,使決策過程充分體現(xiàn)決策者意志,使決策更加高效和智能.

基于“人-機(jī)”(此處的“機(jī)”指輔助決策系統(tǒng))系統(tǒng)交互的決策生成過程的兩個(gè)關(guān)鍵步驟:1)識(shí)別問題:用戶通過人機(jī)接口輸入決策問題描述,自然語(yǔ)言處理系統(tǒng)對(duì)問題進(jìn)行收集和預(yù)處理,并根據(jù)知識(shí)庫(kù)判斷和識(shí)別問題,此過程需指揮員和計(jì)算機(jī)通過人機(jī)接口進(jìn)行多通道對(duì)話,以解決識(shí)別過程中出現(xiàn)的問題,直至問題明確,同時(shí)將決策問題存入數(shù)據(jù)庫(kù)[20].2)解決問題:分析決策問題的特征構(gòu)造,當(dāng)決策問題屬于結(jié)構(gòu)化可量化計(jì)算時(shí),調(diào)用模型庫(kù)和方法庫(kù)管理系統(tǒng)尋找合適的模型和方法進(jìn)行定量組合計(jì)算,獲得最優(yōu)決策方案;當(dāng)決策問題屬于非結(jié)構(gòu)化定性問題時(shí),則調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)和知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng),利用推理機(jī)匹配決策問題數(shù)據(jù)和知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則條件,獲得可行方案;當(dāng)決策問題屬于半結(jié)構(gòu)化問題時(shí),則需要調(diào)用四庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行定量與定性相結(jié)合的方式,獲得滿意決策方案;最終決策方案和評(píng)估結(jié)果再通過人機(jī)接口反饋給決策用戶.

圖13 決策生成機(jī)制Fig.13 The decision generation mechanism

輔助決策系統(tǒng)啟發(fā)和引導(dǎo)決策者解決各類決策難題,實(shí)現(xiàn)了決策者、專家知識(shí)和模型方法的綜合集成[20],同時(shí),在輔助決策系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)步驟2)的過程中,基于“機(jī)-機(jī)” 協(xié)作的問題處理系統(tǒng)發(fā)揮關(guān)鍵作用[21],其中,分析子系統(tǒng)分析問題結(jié)構(gòu),協(xié)助方案自動(dòng)生成子系統(tǒng)生成決策方案,評(píng)級(jí)(推理)決策子系統(tǒng)借助模擬和解釋子系統(tǒng)形成決策結(jié)論,反饋給問題處理系統(tǒng),并最終通過人機(jī)接口顯示給決策用戶.

在基于“人-人” 子系統(tǒng)的決策過程中,較好的態(tài)勢(shì)感知結(jié)論和有效的決策方法有利于提升決策效果,但高效的決策與人(決策者)對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)認(rèn)知程度、作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)、謀略、素質(zhì)、抗壓性、洞察力、協(xié)作能力等主觀能力密不可分,在如圖13所示的決策生成機(jī)制中,所涉及的人員要素包括領(lǐng)域?qū)＜摇⒖傮w設(shè)計(jì)人員、開發(fā)人員、管理人員、流程設(shè)計(jì)人員和決策用戶等,他們參與領(lǐng)域建模、業(yè)務(wù)分析、服務(wù)開發(fā)、系統(tǒng)管理維護(hù)、流程編排和問題求解等工作.軍事領(lǐng)域的決策具備進(jìn)行軍事斗爭(zhēng)的對(duì)抗性、應(yīng)對(duì)流動(dòng)易變的作戰(zhàn)行動(dòng)的時(shí)效性、模糊多樣決策環(huán)境下的復(fù)雜性、各種不確定決策可能造成軍事后果的風(fēng)險(xiǎn)性,以及在不同時(shí)空、目的和環(huán)境下的偶發(fā)戰(zhàn)爭(zhēng)行動(dòng)前進(jìn)行決策的非重復(fù)性,如此復(fù)雜高要求的軍事決策單靠個(gè)人無法完成,必須通過基于“人-群組”系統(tǒng)的群決策來實(shí)現(xiàn),群決策綜合了集體決策優(yōu)勢(shì),囊括了不同專家的智慧、跨領(lǐng)域知識(shí)、不同角度的決策觀點(diǎn),使決策更加周到和科學(xué).但同時(shí)群決策的優(yōu)點(diǎn)也帶來一些缺陷,如效率低、群體轉(zhuǎn)移等,當(dāng)群體中存在管理者,則可能會(huì)因更關(guān)心個(gè)人目標(biāo)導(dǎo)致決策目標(biāo)偏離等問題.因此,決策群體應(yīng)該遵循一些原則:1)集合能促進(jìn)創(chuàng)造性思考的領(lǐng)導(dǎo)、跨領(lǐng)域?qū)I(yè)型人才、不受組織約束的外部專家,2)每位成員全身心投入、一起探索、群體內(nèi)部主動(dòng)相互交流,而不僅傾向于領(lǐng)導(dǎo),3)適當(dāng)分離決策思想與決策思想評(píng)價(jià)、決策問題識(shí)別與決策方案.4)適時(shí)轉(zhuǎn)移角色、創(chuàng)造輕松開放的決策氛圍,5)追求個(gè)人意見表達(dá)和達(dá)成一致之間的平衡,6)決策環(huán)境多變時(shí),強(qiáng)調(diào)任務(wù)式指揮和獨(dú)立自主性決策,經(jīng)典群決策方法有頭腦風(fēng)暴法、德爾菲法等,現(xiàn)代關(guān)于群決策的研究一直經(jīng)久不衰,相關(guān)的具體方向和文獻(xiàn)相當(dāng)多,此處不再細(xì)述.

輔助決策技術(shù)是決策生成機(jī)制中的關(guān)鍵技術(shù),也是C2系統(tǒng)理論與技術(shù)中的重點(diǎn)模塊之一.輔助決策人-機(jī)系統(tǒng)通常有面向決策過程和面向決策問題兩種形式,前者旨在軍隊(duì)指揮過程中輔助指揮員作出正確決策,后者旨在解決指揮員面臨的決策問題.決策方法有傳統(tǒng)的判斷分析法、效用分析法、專家系統(tǒng)法等,現(xiàn)在還廣泛采用新的自然智能與AI 智能相結(jié)合的混合智能技術(shù),這些處理技術(shù)可認(rèn)為是知識(shí)庫(kù)+推理機(jī)的結(jié)構(gòu)形式:1)模型驅(qū)動(dòng)的軍事運(yùn)籌學(xué)是C2系統(tǒng)輔助決策的基本技術(shù),其通過數(shù)學(xué)方法和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)研究武器裝備、軍隊(duì)編制、人員訓(xùn)練、指揮決策等軍事活動(dòng)中要素之間的數(shù)量關(guān)系,以獲得有效方案,幫助指揮員面對(duì)數(shù)量大、內(nèi)容復(fù)雜的信息時(shí)快速下定決心和組織協(xié)同,進(jìn)而縮短戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)計(jì)劃制訂周期.2)知識(shí)驅(qū)動(dòng)的專家系統(tǒng)是C2系統(tǒng)輔助決策的中級(jí)技術(shù),其利用專家過往經(jīng)驗(yàn)和專家知識(shí)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)結(jié)論進(jìn)行反復(fù)解釋、預(yù)測(cè)和核實(shí),再經(jīng)過計(jì)算、規(guī)則生成和邏輯推理等一系列操作,為決策者提供輔助性決策建議,3)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器學(xué)習(xí)等是C2系統(tǒng)輔助決策的高級(jí)技術(shù),其中,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)利用大量類似于神經(jīng)元的處理單元相互連接成非線性復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),再模擬大腦處理和記憶信息,反復(fù)學(xué)習(xí)以達(dá)到自動(dòng)、準(zhǔn)確輔助決策的目的,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)彌補(bǔ)了專家系統(tǒng)在知識(shí)表示、獲取、優(yōu)化計(jì)算和并行推理方面的不足,并且具有成熟的學(xué)習(xí)算法和良好的容錯(cuò)能力,而機(jī)器學(xué)習(xí)主要通過自學(xué)習(xí)算法從數(shù)據(jù)中歸納綜合、自動(dòng)獲取規(guī)律,并利用規(guī)律預(yù)測(cè)新知識(shí).

3.7 任務(wù)執(zhí)行機(jī)制

在任務(wù)執(zhí)行機(jī)制中,軍事體系中各層級(jí)各職能部門依據(jù)下達(dá)的命令和軍事行動(dòng)方案進(jìn)行資源調(diào)度、任務(wù)分配和任務(wù)執(zhí)行,各類執(zhí)行實(shí)體或作戰(zhàn)單元依據(jù)方案執(zhí)行各自的戰(zhàn)略、戰(zhàn)役和戰(zhàn)術(shù)任務(wù),并聯(lián)合完成軍事行動(dòng)總目標(biāo),指揮員始終處于協(xié)同或聯(lián)合作戰(zhàn)的核心位置,整個(gè)任務(wù)執(zhí)行機(jī)制的運(yùn)作如圖14所示,由于各作戰(zhàn)平臺(tái)在不同時(shí)段可能執(zhí)行不同的作戰(zhàn)任務(wù),在網(wǎng)絡(luò)信息體系支撐下,上層指揮控制關(guān)系的適應(yīng)性演化和適當(dāng)調(diào)整也有利于底層被指揮控制單元協(xié)作關(guān)系的靈活調(diào)整,為此,文獻(xiàn)[14]給出了C4ISR系統(tǒng)的指揮控制關(guān)系適應(yīng)性演化模型和方法,文獻(xiàn)[15]研究了基于CPSS(信息物理社會(huì))系統(tǒng)的作戰(zhàn)平臺(tái):物理域的海陸空天的“明戰(zhàn)”;信息域的“賽博空間”和高科技“暗戰(zhàn)”;社會(huì)域的政治壓力和輿論監(jiān)控“觀戰(zhàn)”.在新的作戰(zhàn)指揮控制形勢(shì)下,以虛實(shí)互動(dòng)、跨域行動(dòng)的方式達(dá)到預(yù)期的行動(dòng)目標(biāo).

廖仲愷《致蔣介石函電》之五:“蓋時(shí)事瞬息萬(wàn)狀,而尤以軍隊(duì)情形為然,非日夕與各方消息接觸,恐少遜隨機(jī)應(yīng)變之妙用”,指揮員必須隨機(jī)應(yīng)變以應(yīng)對(duì)瞬息萬(wàn)變戰(zhàn)場(chǎng),時(shí)刻把握稍縱即逝的戰(zhàn)機(jī),因此,在任務(wù)執(zhí)行機(jī)制中,應(yīng)急處理單元必不可少,應(yīng)急通常包含兩種情況:一種是來不及反應(yīng)和推理必須立即采取行動(dòng)的應(yīng)急;另一種是可以不用立刻采取行動(dòng)的應(yīng)急,如支援部隊(duì)臨危加入、上級(jí)接到下級(jí)的作戰(zhàn)反饋信息等,這種情況一般是臨時(shí)重新調(diào)整作戰(zhàn)規(guī)劃.

任務(wù)執(zhí)行機(jī)制的有序運(yùn)作引發(fā)敵我雙方戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境實(shí)時(shí)變動(dòng),情報(bào)人員和探測(cè)設(shè)備持續(xù)性地對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)信息的實(shí)時(shí)收集,由此引發(fā)下一輪信息共享、信息處理、態(tài)勢(shì)感知、指揮決策和任務(wù)執(zhí)行的指揮控制環(huán).

4 HMMI的特點(diǎn)分析

信息化HMMI 結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)信息體系和人機(jī)交互來提高指揮控制效用:

1)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)優(yōu)化了指揮控制過程中的信息流程,可實(shí)現(xiàn)信息收集、存儲(chǔ)、共享和處理的網(wǎng)絡(luò)一體化、自動(dòng)化和實(shí)時(shí)化,確保了信息收集和信息共享的全面性、時(shí)效性和持續(xù)性,也可滿足信息挖掘所需的超大數(shù)據(jù)量和高效高質(zhì)量計(jì)算.

圖14 任務(wù)執(zhí)行機(jī)制Fig.14 The task execution mechanism

2)整合了感知機(jī)制、決策機(jī)制和執(zhí)行機(jī)制的執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)囊括了人、基礎(chǔ)知識(shí)、裝備、信息處理結(jié)果、輔助決策系統(tǒng)等各項(xiàng)資源,其中,人的思維及人機(jī)(機(jī)制)交互技術(shù)的嵌入使感知、決策和執(zhí)行更加智慧化,使指揮控制更加準(zhǔn)確高效,同時(shí),基于執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)的共享合作同步原則,可通過資源空間的擴(kuò)大換取任務(wù)執(zhí)行的時(shí)間的壓縮,以更快地收斂于預(yù)期目標(biāo).

3)整合了信息網(wǎng)絡(luò)、執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)、人以及其他指揮控制力量的指揮控制系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),因此,遵循網(wǎng)絡(luò)法則(網(wǎng)絡(luò)的能力與節(jié)點(diǎn)的平方成正比),即高層系統(tǒng)具備底層系統(tǒng)不具備的新功能和新潛能.

4)相同要素在不同機(jī)制下形成不同的相互關(guān)系,以便于在動(dòng)態(tài)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)下有機(jī)整合以完成不同的指揮控制任務(wù).在HMMI中,人即為這樣一個(gè)要素.人扮演各種角色與各個(gè)機(jī)制進(jìn)行適應(yīng)性的互動(dòng),人是不同機(jī)制之間相互關(guān)聯(lián)和協(xié)作的橋梁,是對(duì)不同機(jī)制進(jìn)行有機(jī)整合的主心骨,也是整個(gè)HMMI 指揮控制環(huán)進(jìn)行有序、有效和敏捷運(yùn)作的關(guān)鍵.

5)基于資源整合和人機(jī)(機(jī)制)交互的網(wǎng)絡(luò)信息體系下的HMMI 充分利用信息技術(shù)的互連互通互操作功能,使其具備指揮控制的粘合性、魯棒性和適應(yīng)性,賦予指揮控制系統(tǒng)面對(duì)外部環(huán)境和內(nèi)部事變的應(yīng)變能力,使其具備更強(qiáng)的指揮控制生命力和競(jìng)爭(zhēng)力,有利于實(shí)現(xiàn)指揮控制過程中信息共享、精確融合、多級(jí)開放式?jīng)Q策和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)控等功能.

5 HMMI模型展望

5.1 HMMI 在網(wǎng)絡(luò)信息體系發(fā)展中的適應(yīng)性分析

信息通信技術(shù)在民用和商用領(lǐng)域的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用將推動(dòng)軍事指揮控制向網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)型和發(fā)展[23],主要體現(xiàn)在:1)指揮結(jié)構(gòu)由樹狀向網(wǎng)狀轉(zhuǎn)型,網(wǎng)絡(luò)賦能的組織形式更加分散化、邊緣化和扁平化.信息流貫穿各層次指揮單元的橫向到邊性和直達(dá)最小作戰(zhàn)單元的縱向到底性,每位參戰(zhàn)者都可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)獲取、記錄和共享各方的行動(dòng)信息,以短而多的鏈路和大而寬的跨度實(shí)現(xiàn)態(tài)勢(shì)共享、快速指揮決策和任務(wù)執(zhí)行等各項(xiàng)軍事活動(dòng).2)任務(wù)式指揮[23]效用升級(jí),在經(jīng)典的任務(wù)式指揮中,指揮官發(fā)布包含總體目標(biāo)和原則性指示的基本命令,下屬有相當(dāng)大的自主權(quán)可根據(jù)其面對(duì)的戰(zhàn)爭(zhēng)實(shí)況制定作戰(zhàn)細(xì)節(jié).而軍事互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)互通性和實(shí)時(shí)性加強(qiáng)了其軍事活動(dòng)的有效性和覆蓋面,由此任務(wù)式指揮在該網(wǎng)絡(luò)中得到前所未有的高效應(yīng)用,3)加強(qiáng)對(duì)商用通信技術(shù)的有效利用,商用通信技術(shù)的數(shù)據(jù)速率比軍用通信技術(shù)高一個(gè)甚至多個(gè)數(shù)量級(jí),未來,軍事通信甚至可通過適當(dāng)放松對(duì)耐用性和安全性的要求來推動(dòng)這一發(fā)展.當(dāng)然,當(dāng)商用通信技術(shù)某方面無法滿足軍事通信與聯(lián)網(wǎng)需求時(shí),后者也可進(jìn)行專項(xiàng)研究.4)采納更多的民用創(chuàng)新模式,如利用基于最終用戶、研發(fā)人員和工程人員反復(fù)交互的鏈?zhǔn)窖邪l(fā)生產(chǎn)模式實(shí)現(xiàn)指揮控制快速部署和臨時(shí)決策,5)“數(shù)字原生代”的加入,面向熟練掌握計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)的“數(shù)字原生代”征收的新兵將會(huì)改變傳統(tǒng)C2的相關(guān)技術(shù)和政策,6)頻譜管理相關(guān)政策和技術(shù)未來需加大力度發(fā)展.在信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用下,頻譜環(huán)境將愈加復(fù)雜,頻譜資源將愈加珍貴,誰(shuí)能更好地管理和高效利用電磁頻譜,占據(jù)信息優(yōu)勢(shì),誰(shuí)就更有可能贏得戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利.

如本文第4小節(jié)所述,面向網(wǎng)絡(luò)信息體系構(gòu)建的HMMI 具備“以人為中心、以網(wǎng)絡(luò)為載體、以信息為橋梁”的特征和各個(gè)機(jī)制完成指揮控制任務(wù)所需的互聯(lián)互通互操作性,因此,其能較好地適應(yīng)上述網(wǎng)絡(luò)化信息體系的發(fā)展,并能隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而變得更加強(qiáng)健,如信息共享將更加便捷安全穩(wěn)定、信息處理將更加高效智能、態(tài)勢(shì)感知將更加同步和統(tǒng)一,決策范圍將更加分散、指揮結(jié)構(gòu)更加扁平化、任務(wù)式指揮發(fā)揮更大效益,決策和行動(dòng)更加符合現(xiàn)實(shí)需求等,各方面呈現(xiàn)良性的改善趨勢(shì).

5.2 人工智能對(duì)HMMI中機(jī)制演化的助推

鑒于魯棒的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對(duì)未來指揮控制的影響和人工智能技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用,戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)和指揮控制的智能化變革將是大勢(shì)所趨[24?25],進(jìn)而對(duì)HMMI中各個(gè)機(jī)制的組織形式和運(yùn)作機(jī)理造成深遠(yuǎn)的影響:1)軍事無人系統(tǒng)在偵察、情報(bào)和監(jiān)視等作戰(zhàn)保障任務(wù)中發(fā)揮重要作用,并且諸多軍事無人系統(tǒng)還具備數(shù)據(jù)智能分析能力,在很多情況下,數(shù)據(jù)無需再傳送到數(shù)據(jù)和情報(bào)中心集中處理,這意味著用于信息收集和信息處理的要素已變得更加多樣,可收集的信息將更加豐富和復(fù)雜,如此也將帶來信息共享機(jī)制的變革,部分信息傳輸系統(tǒng)可能因此而被取代或消亡,2)AI 芯片和AI算法的超強(qiáng)計(jì)算能力和分析挖掘能力實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量的信息處理,不斷提升的AI算法將更加有效地發(fā)掘要素關(guān)系和事物規(guī)律,幫助決策者準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和判斷戰(zhàn)爭(zhēng)演變形式,這意味著未來指揮控制在信息處理、態(tài)勢(shì)感知和指揮決策方面的運(yùn)作效率和質(zhì)量都將得到提升,3)人工智能以各種形式間接轉(zhuǎn)化成戰(zhàn)斗力,智能化武器裝備、智能彈藥、無人作戰(zhàn)平臺(tái)可執(zhí)行常規(guī)的軍事任務(wù)或高強(qiáng)度的對(duì)抗行動(dòng);信息橫向一體化推進(jìn)“五域”協(xié)同作戰(zhàn);集探測(cè)、共享、規(guī)劃、決策、戰(zhàn)斗、甚至武器生產(chǎn)于一身的“全能武士”的出現(xiàn),將使軍事行動(dòng)更加靈敏可變;智能后勤的出現(xiàn)將改善軍事后勤的靈活性、可視性與保障性能······,這些都必然改變指揮控制中任務(wù)執(zhí)行機(jī)制的作戰(zhàn)模式、資源調(diào)度和責(zé)任分配.

總而言之,軍事指揮控制未來將以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),以人工智能為主導(dǎo)的方向發(fā)展,智能化無人系統(tǒng)和智能算法的持續(xù)涌現(xiàn)和更新,將促使智能化指揮控制在信息處理機(jī)制、決策生成機(jī)制和任務(wù)執(zhí)行機(jī)制中取得重大突破,同時(shí),也將帶動(dòng)其他機(jī)制發(fā)生變化.

6 結(jié)論

面向當(dāng)今和未來指揮控制系統(tǒng)的基本功能需求,構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)信息體系下人與多機(jī)制整合的新型指揮控制模型,其中人與各個(gè)機(jī)制相互協(xié)作,形成了人機(jī)(機(jī)制)交互的高效智能指揮控制體系,通過可視化結(jié)構(gòu)圖文對(duì)各個(gè)機(jī)制中的運(yùn)作機(jī)理、要素和要素關(guān)系以及涉及的技術(shù)和方法進(jìn)行了清晰的整理和描述,并對(duì)指揮控制的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢(shì)和人工智能對(duì)指揮控制機(jī)制的影響做了簡(jiǎn)要探討,頂尖的軍事智能化技術(shù)將決定誰(shuí)能在未來的智能時(shí)代的軍事舞臺(tái)上巍然屹立,智能化指揮控制值得且有必要需要更多人參與研究,這也將是我們未來的努力方向.