基于區(qū)塊鏈技術(shù)的艦艇自防御系統(tǒng)構(gòu)建探析

劉海亮

（91404部隊92分隊，河北 秦皇島 066000）

區(qū)塊鏈技術(shù)是近幾年產(chǎn)生的一種與人工智能、量子信息、物聯(lián)網(wǎng)同等重要的新一代信息技術(shù)，極大可能對經(jīng)濟社會運行模式產(chǎn)生顛覆性影響。雖然軍事領(lǐng)域有其特殊性，但并不妨礙探索區(qū)塊鏈技術(shù)在軍事領(lǐng)域中的應用，該技術(shù)同樣在軍事領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。

1 區(qū)塊鏈技術(shù)

1.1 區(qū)塊鏈概念和原理

區(qū)塊鏈是一種按照時間順序?qū)?shù)據(jù)區(qū)塊以順序相連的方式組合成的一種鏈式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并以密碼學方式保證不可篡改和不可偽造的分布式賬本。通俗的說，區(qū)塊鏈技術(shù)是一種涵蓋分布式數(shù)據(jù)存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術(shù)的新型應用模式[1]。

區(qū)塊鏈技術(shù)原理的來源可歸納為一個數(shù)學問題——拜占庭將軍問題。拜占庭將軍問題延伸到互聯(lián)網(wǎng)生活中來，其內(nèi)涵可概括為：在互聯(lián)網(wǎng)大背景下，當需要與不熟悉的對手方進行價值交換活動時，人們?nèi)绾尾拍芊乐共粫黄渲械膼阂馄茐恼咂垓_、迷惑從而作出錯誤的決策。進一步將拜占庭將軍問題延伸到技術(shù)領(lǐng)域中來，其內(nèi)涵可概括為：在缺少可信任的中央節(jié)點和可信任的通道的情況下，分布在網(wǎng)絡(luò)中的各個節(jié)點應如何達成共識。

區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化、不可篡改、公開透明、集體維護、可以追溯、全程留痕等特性。

1.2 區(qū)塊鏈技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應用現(xiàn)狀

當前，區(qū)塊鏈技術(shù)已成為與人工智能、量子信息、物聯(lián)網(wǎng)同等重要，并可能產(chǎn)生顛覆性影響的新一代信息技術(shù)。同其他新興技術(shù)產(chǎn)生后必然運用于軍事領(lǐng)域一樣，區(qū)塊鏈技術(shù)在軍事領(lǐng)域同樣有著廣闊的應用發(fā)展前景，其在軍事領(lǐng)域取得應用突破，勢必產(chǎn)生深刻影響[2]。

但是，區(qū)塊鏈應用于軍事領(lǐng)域還存在一些困難，原因如下：①軍隊指揮權(quán)是從上到下指定的，是中心式的、層級式的與區(qū)塊鏈的去中心化相矛盾；②軍事信息是機密的，具有等級劃分和不透明性，這與區(qū)塊鏈的透明性和全網(wǎng)共識特性矛盾；③軍事通信一般是無線、高速的，而區(qū)塊鏈要求網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，計算性能較差，影響響應時間。

盡管區(qū)塊鏈技術(shù)在軍事應用中存在這樣那樣的問題，但是并不妨礙利用區(qū)塊鏈思想和技術(shù)去探索在軍事中的應用。

本文認為可以暫時避開區(qū)塊鏈的技術(shù)缺點，利用其優(yōu)點，在局部范圍去嘗試探索將區(qū)塊鏈技術(shù)應用于軍事領(lǐng)域。當然，也需要找到這樣一片軍事領(lǐng)域，其適合使用區(qū)塊鏈技術(shù)進行改造升級，艦艇自防御系統(tǒng)正是適合利用區(qū)塊鏈技術(shù)進行改造升級的軍事領(lǐng)域。因為艦艇本身范圍較小，局限于局域網(wǎng)內(nèi)；另外艦艇自防御系統(tǒng)要求的自動化程度高，減少人工干預的特性天然與區(qū)塊鏈技術(shù)特點重合。

2 艦艇自防御系統(tǒng)介紹

艦艇自防御系統(tǒng)的目的就是要實現(xiàn)從發(fā)現(xiàn)反艦巡航導彈到與其交戰(zhàn)整個過程的自動化，減少人工干預，縮短反應時間[3]。

2.1 艦艇自防御系統(tǒng)的組成及關(guān)鍵技術(shù)

自防御系統(tǒng)由軟件和商用成品硬件組成，并將探測、控制和交戰(zhàn)系統(tǒng)集成起來。它主要包括局域網(wǎng)、局域網(wǎng)存取裝置、計算機程序和操作顯控臺等部分，在面對反艦巡航導彈威脅時，具有自動、快速反應、多目標交戰(zhàn)能力。艦艇自防御系統(tǒng)的前端與探測部分接口主要有雷達、電子支援設(shè)備、紅外搜索與跟蹤設(shè)備以及集中式敵我識別器，其后端與交戰(zhàn)部分接口主要有滾動彈體導彈、“密集陣”近程武器系統(tǒng)以及誘餌發(fā)射系統(tǒng)[3]。

艦艇自防御系統(tǒng)內(nèi)有三種顯控臺：在傳感器顯控臺上，傳感器監(jiān)控人員可以操作、控制并協(xié)調(diào)自動化準則，根據(jù)自然環(huán)境和戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢，指揮傳感器的運行；戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)顯控臺顯示戰(zhàn)術(shù)計劃和系統(tǒng)狀態(tài)控制，可指令所有艦艇自防御系統(tǒng)的自動性能；在探測和交戰(zhàn)過程中，戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)系統(tǒng)可鍵入并使用戰(zhàn)術(shù)準則，這些準則包括航跡評估參數(shù)、武器交戰(zhàn)參數(shù)和電子戰(zhàn)非交戰(zhàn)區(qū)域；武器監(jiān)控顯控臺能連續(xù)觀察武器狀態(tài)，控制所有電子干擾、導彈和艦炮，武器監(jiān)控在戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)的指令下，能控制威脅選擇和交戰(zhàn)決策過程[3]。

除了在協(xié)同交戰(zhàn)能力中的多傳感器數(shù)據(jù)融合、復合航跡形成等問題，艦艇自防御系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在武器分配過程中，其中的難點是如何實現(xiàn)實時武器調(diào)度。艦艇自防御系統(tǒng)中涉及多種高速輸入以及不同射程、不同效率的多種硬、軟殺傷（如箔條）武器，同時目標類型和殺傷概率曲線都存在不確定性。另外，由于傳感器的局限性和及時性要求，系統(tǒng)有時很難對面臨的威脅作出完全確定的決策。更為困難的是，各種自防御資源都存在各自的局限和制約，不可能總是以最優(yōu)的方式來使用它們。經(jīng)常出現(xiàn)的沖突是：某個武器系統(tǒng)不能按照理想的計劃，對兩個或兩個以上的不同目標進行發(fā)射，自防御系統(tǒng)需要系統(tǒng)地解決這些沖突，克服自防御資源的物理限制[3]。

圖1展示了當前傳統(tǒng)艦艇防御系統(tǒng)的防御流程。這種集中式的防御系統(tǒng)首先需要收到防空和導彈防御雷達系統(tǒng)和集成光監(jiān)視系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)威脅的信息，然后將信息傳送到系統(tǒng)狀態(tài)顯示控制臺和戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)顯控臺，艦艇人員根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)和上級命令操作戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)控制臺，下發(fā)指令進行防御或進行遠近距離攻擊。

圖1 傳統(tǒng)艦艇防御系統(tǒng)示意圖

2.2 艦艇自防御系統(tǒng)存在的問題

通過前文敘述可知，當前艦艇防御系統(tǒng)存在一些問題：①當前艦艇防御系統(tǒng)為半自動化的防御系統(tǒng)，需要有人員干預；②當前艦艇防御系統(tǒng)還是集中式控制，并沒有實現(xiàn)傳感監(jiān)視系統(tǒng)與系統(tǒng)狀態(tài)顯示，操作武器進行防御，從而進行很好的自動協(xié)調(diào)操作；③現(xiàn)在艦艇防御系統(tǒng)容易遭受外部攻擊者對單個漏洞進行攻擊，使指揮失效或者被誘騙執(zhí)行錯誤的操作，無法及時響應發(fā)現(xiàn)的威脅。

3 利用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建艦艇自防御系統(tǒng)

3.1 構(gòu)建方法

針對艦艇防御系統(tǒng)存在的問題，提出利用區(qū)塊鏈思想及技術(shù)構(gòu)建艦艇自防御系統(tǒng)，以便能夠解決這些問題。針對問題①，可以利用區(qū)塊鏈技術(shù)的智能合約技術(shù)實現(xiàn)自動化。而對于問題②和問題③，區(qū)塊鏈本身的去中心化和不可篡改特性可以解決。可以將整個艦艇網(wǎng)絡(luò)作為一個獨立的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測偵察系統(tǒng)、戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)系統(tǒng)和系統(tǒng)狀態(tài)顯示系統(tǒng)都存在于這個區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，通過共識算法彼此驗證彼此信任。利用區(qū)塊鏈構(gòu)建的艦艇自防御系統(tǒng)假想圖如圖2所示。

圖2 利用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建的艦艇自動防御系統(tǒng)

如圖2所示，整個艦艇網(wǎng)絡(luò)處于一個私有的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，這樣能夠保證偵測系統(tǒng)、決策系統(tǒng)和武器系統(tǒng)能夠通過共識算法相互信任，同時使間諜活動不易攻破區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)。由于偵測系統(tǒng)、決策系統(tǒng)和武器系統(tǒng)處于同一私有區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，能夠協(xié)調(diào)運作，這時只需要一個系統(tǒng)狀態(tài)顯控臺即可，當然這里也提供手動操作接口，以便必要時進行人工干預操作。

3.2 優(yōu)勢特點

首先，防空和導彈防御雷達系統(tǒng)和集成光監(jiān)視系統(tǒng)通過傳感器偵測到敵情信息，并在整個區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)進行傳播，決策系統(tǒng)通過共識算法判別敵情信息正確性，并進行自主決策，同時對決策信息進行告警，以便系統(tǒng)狀態(tài)控制臺監(jiān)控人員可進行人工干預操作，進行決策糾偏。在沒有人工干預情況下，武器系統(tǒng)通過共識算法識別，并驗證決策信息正確性，并利用智能合約技術(shù)自動協(xié)調(diào)近程和遠程武器系統(tǒng)進行防御。在整個過程中，只有在決策系統(tǒng)會有人機接口以供人工干預決策，其他過程全部通過區(qū)塊鏈技術(shù)識別驗證并自動完成，增強系統(tǒng)的自動化及響應速度，提高艦艇自防御系統(tǒng)的性能。

4 結(jié)論與展望

綜上，利用區(qū)塊鏈技術(shù)可以構(gòu)建艦艇自防御系統(tǒng)，增強系統(tǒng)的自動化程度及響應速度，提高間諜活動攻破私有區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的難度，甚至不能被攻破。

當然，利用區(qū)塊鏈構(gòu)建艦艇自防御系統(tǒng)也存在一些問題。比如，在決策系統(tǒng)告警時，存在人機接口以糾偏自動決策系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題，這個人機接口的設(shè)計會影響自動決策機制以及響應速度，要設(shè)計合理的接口等待時間。同時，利用區(qū)塊鏈技術(shù)建立的艦艇自防御系統(tǒng)缺少與上級指揮系統(tǒng)的聯(lián)系，這樣的自防御系統(tǒng)只能自作戰(zhàn)，還需要有與上級指揮系統(tǒng)的接口，但是這個接口如何設(shè)計也有待進一步研究。

實際上，區(qū)塊鏈技術(shù)在民用和軍事領(lǐng)域應用都處于起步探索階段。隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的進一步成熟，會加速區(qū)塊鏈對軍事領(lǐng)域的革命，進而能夠解決區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建艦艇自防御系統(tǒng)存在的缺陷和問題。