基于分形法的國防動員信息體系架構(gòu)設計*

陳樹肖

（國防大學 聯(lián)合作戰(zhàn)學院，河北 石家莊 050084）

0 引言

經(jīng)過幾十年的努力，我軍國防動員信息化建設取得初步成效，在信息基礎設施、業(yè)務信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)資源建設等方面取得了較大進展。信息化條件下，信息主導、體系支撐已成為信息化戰(zhàn)爭的顯著特征。加快構(gòu)建軍隊網(wǎng)絡信息體系是提升我軍信息化條件下聯(lián)合作戰(zhàn)能力的必然要求。作為聯(lián)合作戰(zhàn)體系的重要組成部分，國防動員網(wǎng)絡信息體系的研究十分必要。構(gòu)建結(jié)構(gòu)合理、運行高效的國防動員網(wǎng)絡信息體系，是提升國防動員支援保障能力的必由之路，對國防動員信息化建設具有重要意義。

分形理論自產(chǎn)生以來，在社會、經(jīng)濟、建筑、藝術、物理、材料以及軍事等領域得到了廣泛應用。于屏崗等在分隊作戰(zhàn)系統(tǒng)建模中提出了分形分隊的概念，基于分形理論對多兵種合成分隊的作戰(zhàn)系統(tǒng)模型過程進行研究[1]。彭小明等基于分形理論和分形特性提出分形信號干擾技術[2]。鄒濤等基于復雜自然地物自相似性的特點，將遙感圖像與分形理論結(jié)合，提高了圖像遙感地物的判定精度[3]。

1 分形法簡介

1861 年，卡爾·魏爾施特拉斯（Karl Weierstrass）發(fā)現(xiàn)了第一個數(shù)學分形圖案，經(jīng)過不斷探索發(fā)現(xiàn)了處處連續(xù)卻處處不可導的曲線。這條曲線根本沒有光滑點。基于該發(fā)現(xiàn)，魏爾施特拉斯和柯西提出了一個新的數(shù)學分支，被人們稱為分形（Fractal）[4]。

“分形”這一概念最早是由Mandelbrot 于1975年提出的。1982 年，他出版了分形領域中影響深遠的論著《The Fractal Geometry of Natrue》，徹底改變了人類對分形的認識。分形理論是在分形概念的基礎上升華和發(fā)展起來的。分形的外表結(jié)構(gòu)極為復雜，但其內(nèi)部是有規(guī)律可循的。分形的類型有自然分形、時間分形、社會分形、經(jīng)濟分形以及思維分形等。利用分形理論研究和揭示復雜的自然現(xiàn)象和社會現(xiàn)象中所隱藏的規(guī)律性、層次性和標度不變性，為通過部分認識整體、從有限中認識無限提供了一種新工具。

1883 年，康托在對連續(xù)的意義探索過程中，發(fā)現(xiàn)了一種集合，并以他的名字命名。該集合是數(shù)學上第一個被研究的分形。畫一條線段，將線段中間的1/3 移除，剩下兩端等長的線段。類似的，重復這個過程無限次后得到康托集[4]，如圖1 所示。康托集沒有長度，也沒有內(nèi)部成分，是“零測度”。一個康托集是由兩個更小的康托集構(gòu)成的，這種特性被稱為自相似性（Self-Similarity）[4]。自相似性是指局部（部分）與整體或另一局部在形態(tài)、功能、信息等方面具有某種意義下的相似性，適當放大或縮小分形對象的幾何尺寸，整個結(jié)構(gòu)并不改變。自相似性在自然界隨處可見，如海岸線、樹枝、雪花等。

圖1 康托集示意

標度不變性是指無論測量尺度如何改變，所測量對象的特性均不發(fā)生變化。自相似性和標度不變性是分形的顯著特征。

2 國防動員網(wǎng)絡信息體系

分形理論提出以自相似性作為復雜對象的本質(zhì)特征，使我們能夠以非線性原理探討多樣性與統(tǒng)一性、共性與個性的關系。復雜事物由基本特性和規(guī)則通過非線性反復迭代構(gòu)成。國防動員網(wǎng)絡信息體系可以用分形迭代的原理進行設計。

網(wǎng)絡中心、信息主導和體系支撐是體系建設的3 大要素[5]。國防動員網(wǎng)絡信息體系架構(gòu)設計要重點突出信息主導，圍繞信息活動展開設計，主要內(nèi)容包括動員理論、能力需求、信息架構(gòu)以及標準規(guī)范等。它的體系視角構(gòu)成圖如圖2 所示。

圖2 國防動員網(wǎng)絡信息體系視角構(gòu)成

2.1 動員理論

動員理論研究需要解決國防動員網(wǎng)絡信息體系構(gòu)建的理論支撐問題，明晰國防動員網(wǎng)絡信息體系概念的內(nèi)涵和外延，分析國防動員網(wǎng)絡信息體系的特點、本質(zhì)和內(nèi)在機理，深入研究新時代背景下國防動員戰(zhàn)時動員體制、平時動員機制、平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換機制以及動員業(yè)務工作等。國防動員網(wǎng)絡信息體系橫向銜接各軍兵種、各專業(yè)領域，在軍隊縱向貫通軍委、戰(zhàn)區(qū)和部隊，在地方縱向貫通國家、省、市、縣。構(gòu)建橫縱一體的國防動員網(wǎng)絡信息體系，必須深入開展國防動員網(wǎng)絡信息體系基本架構(gòu)、要素構(gòu)成及相互關系、運行機制和作戰(zhàn)機理研究，為國防動員信息體系架構(gòu)設計提供理論依據(jù)。

2.2 能力需求

能力需求是網(wǎng)絡信息體系構(gòu)建的基礎，牽引著體系構(gòu)建的方向，針對動員潛力資源、動員需求提報及匯總、動員保障行動樣式以及動員支援保障關系等方面的能力需求，研究信息化條件下國防動員保障新模式，強化軍事需求牽引與科技創(chuàng)新推動有機結(jié)合，建立橫跨各個專業(yè)領域，縱貫各層級、連接平戰(zhàn)、融合軍地的國防動員支援保障能力指標體系，滿足國防動員能力評估需求。

2.3 信息架構(gòu)

信息架構(gòu)是國防動員網(wǎng)絡信息體系的核心。信息架構(gòu)設計主要是基于聯(lián)合作戰(zhàn)背景對國防動員支援保障體系信息活動進行結(jié)構(gòu)設計。通過信息架構(gòu)設計，規(guī)范網(wǎng)絡信息體系的信息輸入源、信息活動、信息輸出目的地以及信息活動約束規(guī)則等，用一種邏輯鏈接結(jié)構(gòu)規(guī)范體系的信息流，以驅(qū)動動員機制和動員行動的優(yōu)化和轉(zhuǎn)型，從而有效提升快速動員和精確動員的能力。

2.4 標準規(guī)范

標準規(guī)范是國防動員網(wǎng)絡信息體系構(gòu)建應遵循的標準體系和規(guī)則體系，應從基礎性、共用性、領域性等方面出發(fā)，在遵循全軍通用標準規(guī)范的前提下，對國防動員網(wǎng)絡信息體系標準自頂向下開展體系設計。具體地，從整體性、框架性和體系性思路出發(fā)，制定國防動員網(wǎng)絡信息體系所涉及的基本術語、信息交互、活動規(guī)則、標準化指南以及標準編寫規(guī)則等標準，包括數(shù)據(jù)標準、信息交互關系、信息交互接口規(guī)范、信息服務、網(wǎng)絡基礎、系統(tǒng)集成以及安全防護等內(nèi)容。

3 信息架構(gòu)設計

信息架構(gòu)設計運用Inf-ProA 體系結(jié)構(gòu)框架的信息架構(gòu)模型，設計動員態(tài)勢感知、動員籌劃決策以及動員行動控制等信息活動架構(gòu)。設計思路基于分形法，遵循由總到分、由高到低、由粗到細的原則，選擇國防動員信息體系中最基本、最穩(wěn)定的因素分形迭代，逐層細化，以期在共性的基礎上迭代出局部特性。在進行國防動員信息架構(gòu)設計時，通常迭代到第三級信息活動。以國防動員態(tài)勢感知信息架構(gòu)為例，展開兩級信息體系架構(gòu)的設計示范，而第三級信息架構(gòu)設計方法與前兩級一樣，只是將每一個二級信息架構(gòu)進一步細化設計，分形迭代。

3.1 信息活動模型

信息活動是指對信息進行加工和處理的行為。信息活動模型是信息體系架構(gòu)設計的基礎。定義信息活動模型，要注意把握以下3 個方面：一是輸入信息經(jīng)過信息活動后，會變換成另一種輸出信息，這種變換可以是數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)含義、數(shù)據(jù)格式等，即信息活動具有變換性，如果信息經(jīng)過活動而沒有發(fā)生變化，不能稱為信息活動；二是活動過程只關注數(shù)據(jù)交換，各類活動的展開并沒有時序關系，可以并行展開；三是信息活動具有持續(xù)性，能夠主動持續(xù)地產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)，不管有沒有輸入信息。信息活動模型應包含輸入信息名稱及標識、輸入接口標識、活動名稱及標識、輸出接口標識、輸出信息名稱及標識等內(nèi)容。各類標識在信息體系中必須具有唯一性。通常情況下，以活動標識為核心，該活動的輸入輸出信息和接口標識在命名上應當與活動標識關聯(lián)，以便于識別。在一個信息活動中輸入信息和輸出信息可以是一個或多個。也就是說，在一個信息活動中，輸入信息和輸出信息的映射關系是一對一、一對多、多對一以及多對多。典型的信息活動模型如圖3 所示。

圖3 信息活動模型

3.2 態(tài)勢感知一級信息架構(gòu)模型

態(tài)勢感知為動員決策提供信息支撐。動員態(tài)勢感知信息主要包括動員需求信息、動員潛力信息和動員行動信息。各類活動的輸入輸出信息、信息活動關系等態(tài)勢感知信息架構(gòu)一級模型，如圖4 所示。

圖4 國防動員態(tài)勢感知一級信息架構(gòu)模型

信息活動模型中的每一個輸入輸出信息需要進行標識和說明，并詳細說明信息活動內(nèi)容。如果輸入輸出信息有約束條件，要一并說明。以獲取動員需求活動為例，它的詳細信息說明如表1 所示。在進行信息體系架構(gòu)設計前，應當對輸入輸出信息、活動名稱以及各類標識的命名規(guī)則進行說明。

3.3 獲取動員需求二級信息架構(gòu)模型

獲取動員需求活動主要是匯總各級上報的動員需求，并對動員需求信息進行融合，形成分類匯總統(tǒng)計的動員需求信息。這是國防動員網(wǎng)絡信息體系中一項重要的信息活動。按照分形法的設計思路，將一級信息架構(gòu)模型中的獲取動員需求活動進行進一步細化分析設計，可以分為審核匯總動員需求、評估動員需求以及審定動員需求等細化活動。獲取動員需求二級信息架構(gòu)模型如圖5 所示，可參照表1 的方法對相關信息進行描述，這里不再贅述。

圖5 獲取動員需求二級信息架構(gòu)模型

表1 獲取動員需求活動信息描述

4 結(jié)語

國防動員數(shù)據(jù)種類多，潛在信息涉及人民武裝、交通戰(zhàn)備、人民防空、信息動員、裝備動員以及政治動員等多個動員領域，且各類數(shù)據(jù)遵循的行業(yè)標準不一。此外，動員需求涉及到的部隊級別多、軍種多。動員信息活動涉及軍隊和地方的各個級別的不同部門，信息交互橫跨軍隊和地方，信息來源渠道眾多，標準不一。設計國防動員信息體系架構(gòu)，不管是動員理論研究還是動員信息架構(gòu)設計，難度都很大?；诜中畏ㄟM行信息體系架構(gòu)設計，可以由簡至繁，由易到難，逐步深化細化，逐層解開信息活動的迷霧，是行之有效的解決方法。在使用分形法進行架構(gòu)設計時，要注意信息架構(gòu)模型的級別不是越多越好，只需把信息關系和信息交互內(nèi)容分析清楚、表達明白即可，不必過于追究級別的多少。此外，在輸入輸出接口設計時，應注意信息的約束關系、遵循的標準規(guī)范等。這些因素對信息架構(gòu)的設計質(zhì)量會產(chǎn)生重要影響。