計(jì)算機(jī)戰(zhàn)術(shù)兵棋系統(tǒng)設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)

徐瑜 羅汝芬 傅調(diào)平 楊鵬

摘要：研發(fā)計(jì)算機(jī)戰(zhàn)術(shù)兵棋系統(tǒng)，對(duì)于推進(jìn)作戰(zhàn)模擬深入發(fā)展，更好地為部隊(duì)服務(wù)，錘煉指揮員的指揮謀略能力具有十分重要的意義。首先，介紹了兵棋的分類、要素和兵棋推演;其次，給出了計(jì)算機(jī)戰(zhàn)術(shù)兵棋系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本框架，依次介紹了想定管理分系統(tǒng)、推演管理分系統(tǒng)、復(fù)盤總結(jié)分系統(tǒng)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)的組成模塊和功能;最后，歸納總結(jié)了計(jì)算機(jī)戰(zhàn)術(shù)兵棋系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，可為下一步依托戰(zhàn)術(shù)兵棋系統(tǒng)開展作戰(zhàn)指揮教學(xué)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)戰(zhàn)術(shù)兵棋系統(tǒng);規(guī)則;棋盤;棋子

中圖分類號(hào)：TP391? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）17-0058-03

1 引言

計(jì)算機(jī)戰(zhàn)術(shù)兵棋系統(tǒng)，是指推演雙方利用電腦、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行對(duì)抗，并且由計(jì)算機(jī)進(jìn)行裁決的戰(zhàn)術(shù)兵棋系統(tǒng)。目前，計(jì)算機(jī)戰(zhàn)術(shù)兵棋已經(jīng)大量應(yīng)用于院校教學(xué)和部隊(duì)訓(xùn)練，對(duì)于提高教學(xué)質(zhì)量以及提高指揮員指揮謀略水平方面具有重要作用。兵棋推演不僅在作戰(zhàn)輔助決策、戰(zhàn)法研究與評(píng)估，甚至裝備作戰(zhàn)效能評(píng)估均可發(fā)揮重要作用[1]，具有極高的軍事應(yīng)用價(jià)值。因此，積極研究兵棋和兵棋推演，并研發(fā)計(jì)算機(jī)戰(zhàn)術(shù)兵棋推演系統(tǒng)，對(duì)于推進(jìn)作戰(zhàn)模擬深入發(fā)展，更好地為部隊(duì)服務(wù)，錘煉指揮員的指揮謀略能力具有十分重要的意義。

2 兵棋與兵棋推演

2.1 兵棋的概念及基本要素

兵棋這一概念是“舶來品”，目前對(duì)于兵棋這一術(shù)語的具體理解及其與作戰(zhàn)模擬的關(guān)系，學(xué)術(shù)界還存在一定的分歧[2-4]。以美軍對(duì)兵棋的定義為例，美軍對(duì)兵棋的定義為：為描述現(xiàn)實(shí)或假設(shè)的真實(shí)情況而運(yùn)用規(guī)則、數(shù)據(jù)和程序，以任何一種方式對(duì)兩支或多支對(duì)抗部隊(duì)的軍事行動(dòng)所進(jìn)行的模擬。兵棋按照表現(xiàn)形式可分為手工兵棋和計(jì)算機(jī)兵棋兩種。其中，計(jì)算機(jī)兵棋通過信息化手段進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程，實(shí)現(xiàn)手工兵棋的計(jì)算機(jī)化，并以計(jì)算機(jī)軟件形式表現(xiàn)出來[5-8]。二者只有表現(xiàn)形式上的不同，沒有本質(zhì)的區(qū)別。按照推演級(jí)別區(qū)分，兵棋可分為戰(zhàn)略兵棋、戰(zhàn)役兵棋和戰(zhàn)術(shù)兵棋。但無論哪種形式的兵棋，都主要由三部分組成，它們是棋盤、棋子和規(guī)則，這是構(gòu)成兵棋系統(tǒng)的基本要素。

棋盤，即兵棋地圖，是一種帶網(wǎng)格的特殊地圖，通常采用正六邊形網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格又叫一個(gè)棋格，并按照統(tǒng)一的地理坐標(biāo)進(jìn)行編碼，每個(gè)棋格包含這個(gè)地理位置的諸多信息，用以界定棋子的位置、所處的地理環(huán)境和作戰(zhàn)隱蔽程度等。因此，研制兵棋棋盤時(shí)，需要對(duì)地圖信息要素進(jìn)行合理優(yōu)化利用。

棋子是對(duì)作戰(zhàn)單位或戰(zhàn)場(chǎng)事件的表示，也稱為算子，主要包括單位棋子和事件棋子兩種類型。單位棋子，標(biāo)有攻擊力值、防御力值、機(jī)動(dòng)點(diǎn)值、軍兵種、主要裝備、作戰(zhàn)代號(hào)、番號(hào)等主要信息，以及目標(biāo)類型、武器級(jí)別、射程等附屬信息。事件棋子，主要用于記錄傷亡、破壞、突發(fā)事件等動(dòng)態(tài)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。

兵棋規(guī)則是兵棋中表示戰(zhàn)爭(zhēng)要素、限定行動(dòng)條件、裁決行動(dòng)結(jié)果的所有規(guī)定、算法及模型的總稱。主要包括作戰(zhàn)順序規(guī)則、機(jī)動(dòng)規(guī)則、戰(zhàn)斗結(jié)果裁決規(guī)則等。作戰(zhàn)順序規(guī)則用于說明對(duì)陣雙方移動(dòng)棋子的先后順序;機(jī)動(dòng)規(guī)則用于說明各棋子在不同的地理環(huán)境、氣象環(huán)境、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下一個(gè)回合可以移動(dòng)的最大棋格數(shù);戰(zhàn)斗結(jié)果裁決規(guī)則用于判斷對(duì)陣雙方交戰(zhàn)的勝負(fù)或損失。

2.2 兵棋推演

兵棋推演是指使用代表戰(zhàn)場(chǎng)及其軍事力量的棋盤和棋子，模擬戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)抗的各方，依據(jù)從戰(zhàn)爭(zhēng)經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)的規(guī)則，并結(jié)合概率論原理，通過推演各方人員的一系列決策對(duì)抗，對(duì)作戰(zhàn)過程進(jìn)行邏輯推演研究和評(píng)估的活動(dòng)，是作戰(zhàn)模擬的一種方法和手段。兵棋推演由一系列的推演回合組成，按照回合制實(shí)施推演。推演流程詳細(xì)規(guī)定了每個(gè)回合的階段區(qū)分、每個(gè)階段紅藍(lán)方如何行動(dòng)、裁決員如何裁決等動(dòng)作，同時(shí)也決定了推演的基本順序，決定了某一回合中不同行動(dòng)的順序，是構(gòu)建兵棋推演的基礎(chǔ)。在具體推演實(shí)施過程中，為了模擬戰(zhàn)爭(zhēng)中占據(jù)主動(dòng)的一方享有優(yōu)先權(quán)，通常直接明確該方為先手方。假如交戰(zhàn)雙方?jīng)]有明顯的主、被動(dòng)差別，則通過隨機(jī)數(shù)判定先后手方。兵棋推演采用裁決表裁決行動(dòng)結(jié)果，其原始狀態(tài)為手工查表裁決，現(xiàn)發(fā)展為計(jì)算機(jī)輔助裁決，但仍保留了手工裁決表的透明度和易修改性。裁決表中的數(shù)據(jù)根據(jù)戰(zhàn)斗經(jīng)驗(yàn)積累而成，反映了一定的可能性和可信性。如圖1所示，為簡(jiǎn)要的單回合兵棋推演流程圖。

3 計(jì)算機(jī)戰(zhàn)術(shù)兵棋系統(tǒng)基本框架與功能

計(jì)算機(jī)戰(zhàn)術(shù)兵棋系統(tǒng)的研發(fā)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程[9-10]，涉及先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、圖形圖像、界面交互、數(shù)據(jù)處理等技術(shù)，同時(shí)需要具備一定的戰(zhàn)術(shù)學(xué)、軍事訓(xùn)練學(xué)、裝備學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、概率論等學(xué)科的知識(shí)儲(chǔ)備，必須遵循科學(xué)合理的研發(fā)步驟，通常按照“確定研發(fā)目標(biāo)→確定分辨率→數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)→規(guī)則設(shè)計(jì)→系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)→試推和論證完善”的步驟進(jìn)行。建設(shè)計(jì)算機(jī)戰(zhàn)術(shù)兵棋系統(tǒng)，目的是為滿足指揮對(duì)抗訓(xùn)練、戰(zhàn)法研究和實(shí)戰(zhàn)化教學(xué)的需要。系統(tǒng)具備支持想定管理、推演管理、復(fù)盤總結(jié)分析及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。依據(jù)功能定位，計(jì)算機(jī)戰(zhàn)術(shù)兵棋系統(tǒng)可設(shè)計(jì)為四大子系統(tǒng)，包括想定管理分系統(tǒng)、推演管理分系統(tǒng)、復(fù)盤總結(jié)分系統(tǒng)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)。基本框架如圖2所示。

（1）想定管理分系統(tǒng)

兵棋推演想定，是供推演各方展開推演作業(yè)的基本條件的匯編。想定管理分系統(tǒng)主要包括作戰(zhàn)編成錄入模塊、初始態(tài)勢(shì)編輯模塊和想定實(shí)例編輯模塊。其中，作戰(zhàn)編成錄入模塊主要是依據(jù)紅藍(lán)方參演兵力的作戰(zhàn)編成，結(jié)合兵棋系統(tǒng)單位分辨率，進(jìn)行作戰(zhàn)編成錄入，以通用模板中的單位棋子模板為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建立體現(xiàn)指揮關(guān)系的單位棋子編成樹;初始態(tài)勢(shì)編輯模塊主要是指將紅藍(lán)方參演兵力，部署到地圖上，形成紅藍(lán)方推演前的基本態(tài)勢(shì);想定實(shí)例編輯，主要是指對(duì)編輯好的想定實(shí)例，可進(jìn)行修改、完善。

想定管理分系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下功能：一是支持推演的作戰(zhàn)問題進(jìn)行基本描述和約定;二是具備直接選擇并導(dǎo)入已經(jīng)量化處理好的推演地圖，并且能夠放大縮小顯示導(dǎo)入后的地圖，以及提供漫游功能;三是可以靈活選擇并導(dǎo)入已經(jīng)編輯好的作戰(zhàn)編成，并根據(jù)指揮關(guān)系對(duì)編成樹進(jìn)行分級(jí)查看;四是建立新想定后，自動(dòng)生成想定文件，可以將整個(gè)想定打包導(dǎo)出，或者將想定中單個(gè)文件導(dǎo)出，反過來也能夠?qū)⒄麄€(gè)想定或單個(gè)文件導(dǎo)入到系統(tǒng)。

（2）推演管理分系統(tǒng)

推演管理分系統(tǒng)主要包括推演管理大廳模塊、導(dǎo)調(diào)控制模塊、推演進(jìn)程管理模塊、戰(zhàn)報(bào)顯示模塊和戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)顯示模塊。主要功能包括：一是管理一組或多組推演同時(shí)展開，包括推演席位的創(chuàng)建、編輯和指派等功能，支持動(dòng)態(tài)加載軍事模型規(guī)則，驅(qū)動(dòng)推演進(jìn)程的推進(jìn);二是支持戰(zhàn)斗過程中形成的戰(zhàn)報(bào)信息，可以只顯示單個(gè)棋子的戰(zhàn)報(bào)信息，也可以顯示所有棋子的戰(zhàn)報(bào)信息;三是支持紅藍(lán)方態(tài)勢(shì)、綜合態(tài)勢(shì)顯示。導(dǎo)裁組成員可在推演準(zhǔn)備階段和推演中途加入觀摩，并通過綜合態(tài)勢(shì)實(shí)施查看推演過程;四是支持對(duì)推演進(jìn)程實(shí)施管理，可以對(duì)推演實(shí)施暫停和恢復(fù)，調(diào)整推演步長(zhǎng)，以及提前回收令牌，強(qiáng)制裁決;五是支持組訓(xùn)者對(duì)推演過程進(jìn)行導(dǎo)調(diào)控制，包括：選擇、部署、兵力添加、兵力修改、導(dǎo)調(diào)判亡、導(dǎo)調(diào)氣候、導(dǎo)調(diào)復(fù)推、規(guī)則設(shè)置、保存方案等功能。

（3）復(fù)盤總結(jié)分系統(tǒng)

復(fù)盤總結(jié)分系統(tǒng)包括態(tài)勢(shì)復(fù)盤、推演復(fù)推和推演評(píng)估模塊。主要實(shí)現(xiàn)三項(xiàng)功能，一是態(tài)勢(shì)復(fù)盤，支持以紅藍(lán)方視角和綜合視角進(jìn)行態(tài)勢(shì)復(fù)盤，并支持開始、暫停、加速、指定任意時(shí)刻回放態(tài)勢(shì);二是推演復(fù)推，支持回溯推演的功能;三是推演結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析，支持參戰(zhàn)力量統(tǒng)計(jì)分析、戰(zhàn)損情況統(tǒng)計(jì)分析、作戰(zhàn)能力統(tǒng)計(jì)分析、多方案數(shù)據(jù)對(duì)比分析等。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果支持以表格、柱狀圖、餅狀圖、曲線圖等方式靈活顯示，可導(dǎo)出為Word文檔或Excel表格進(jìn)行打印。

（4）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)

兵棋的主要要素，如棋盤（地圖）、棋子（算子）、裁決規(guī)則等以數(shù)據(jù)的形式存在于數(shù)據(jù)庫中。因此，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)主要包括棋子編輯模塊、地圖編輯模塊和規(guī)則編輯模塊。

地圖編輯模塊，通過對(duì)現(xiàn)有電子地圖的兵棋化改造，建立適用于兵棋推演活動(dòng)的地理數(shù)據(jù)模型，為多樣化的電子地圖提供統(tǒng)一的地理建模方法，按照六角網(wǎng)格組織地理數(shù)據(jù)，以六角格編號(hào)為索引構(gòu)建網(wǎng)格地形、交通、地貌、水系、地質(zhì)、植被和居民地等地理數(shù)據(jù)集，基于相關(guān)地理數(shù)據(jù)集提供功能接口。

棋子編輯模塊支持不同平臺(tái)（陸上、海上、空中）作戰(zhàn)單位棋子參數(shù)以及裝備棋子參數(shù)（武器、彈藥、通信/干擾裝備、偵察裝備、雷達(dá)裝備、特殊裝備等）的分類編輯。

規(guī)則編輯模塊支持規(guī)則查詢、規(guī)則目錄設(shè)計(jì)、作戰(zhàn)力量戰(zhàn)斗力賦值、基于要素分析的行為規(guī)則設(shè)計(jì)等功能。其中基于要素分析的行為規(guī)則設(shè)計(jì)，是指行為規(guī)則設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照行為規(guī)則影響要素分析、邏輯建立、算法確定、試推和綜合校驗(yàn)的步驟實(shí)施。

4 計(jì)算機(jī)戰(zhàn)術(shù)兵棋系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

相比戰(zhàn)略、戰(zhàn)役級(jí)兵棋，戰(zhàn)術(shù)兵棋更加關(guān)注戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)推演中的各類細(xì)節(jié)，通過雙方若干作戰(zhàn)指標(biāo)的綜合衡量來裁決戰(zhàn)果?；诖?，計(jì)算機(jī)戰(zhàn)術(shù)兵棋系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)主要有以下三個(gè)方面。

（1）戰(zhàn)術(shù)兵棋規(guī)則設(shè)計(jì)。兵棋規(guī)則是用于維護(hù)推演運(yùn)行邏輯、控制推演流程以及裁決作戰(zhàn)實(shí)體行動(dòng)的重要支撐。兵棋研發(fā)重在規(guī)則，也難在規(guī)則[2]。規(guī)則是否科學(xué)、合理、貼近實(shí)戰(zhàn)、符合實(shí)際，直接決定著兵棋的使用價(jià)值。按照符合軍事需求、戰(zhàn)訓(xùn)一致、合理準(zhǔn)確和可操作性的原則，科學(xué)進(jìn)行規(guī)則的頂層設(shè)計(jì)，制定兵棋規(guī)則體系，明確兵棋分辨率和兵棋規(guī)則目錄;通過參戰(zhàn)兵力的技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)和兵力運(yùn)用特點(diǎn)科學(xué)合理制定符合實(shí)際的實(shí)體屬性規(guī)則和行為規(guī)則;依據(jù)法規(guī)規(guī)范、戰(zhàn)爭(zhēng)經(jīng)驗(yàn)、演習(xí)試驗(yàn)、綜合提煉和專家評(píng)估的方法，制定貼近實(shí)戰(zhàn)的推演裁決規(guī)則。在兵棋規(guī)則設(shè)計(jì)過程中，還要優(yōu)先設(shè)計(jì)規(guī)則編輯軟件，軟件具備規(guī)則數(shù)據(jù)修改和完善的功能，操作和維護(hù)簡(jiǎn)單，以便及時(shí)將推演過程中發(fā)現(xiàn)的不合理規(guī)則進(jìn)行修改完善。

（2）數(shù)據(jù)庫準(zhǔn)備要全面客觀。計(jì)算機(jī)戰(zhàn)術(shù)兵棋系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可分為靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。其中，靜態(tài)數(shù)據(jù)主要包括作戰(zhàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、規(guī)則數(shù)據(jù)、推演用戶數(shù)據(jù)、想定數(shù)據(jù)等;動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)主要包括推演過程數(shù)據(jù)和裁決結(jié)果數(shù)據(jù)。對(duì)這些數(shù)據(jù)和信息需求進(jìn)行分類、整理，最后形成數(shù)據(jù)體系。根據(jù)數(shù)據(jù)體系和所選擇的數(shù)據(jù)庫特性，最終完成數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)既是戰(zhàn)術(shù)兵棋系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體要求，也是對(duì)戰(zhàn)術(shù)兵棋系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的補(bǔ)充和完善。

（3）作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建。針對(duì)不同對(duì)象、不同內(nèi)容的推演想定，評(píng)估指標(biāo)具有差異性，快速形成特定訓(xùn)練任務(wù)下的評(píng)估指標(biāo)體系是系統(tǒng)有效應(yīng)用的關(guān)鍵。研究基于回合流程實(shí)施交互推演的模型結(jié)構(gòu)，依托兵棋規(guī)則框架建立各類開放式的推演模型。研究評(píng)估模型體系框架，確定偵察效率、目標(biāo)毀傷、彈藥、戰(zhàn)果戰(zhàn)損等多類分析細(xì)則及其具體評(píng)估模型。采用基于數(shù)據(jù)的評(píng)估模式進(jìn)行評(píng)估體系的設(shè)計(jì)。在評(píng)估指標(biāo)構(gòu)建方面，采用分層分級(jí)逐級(jí)構(gòu)建的方法，將各層級(jí)評(píng)估指標(biāo)細(xì)化為若干評(píng)估指標(biāo)，建設(shè)評(píng)估指標(biāo)庫。再利用可視化的評(píng)估模型編輯工具，抽取評(píng)估指標(biāo)庫的指標(biāo)項(xiàng)并組合形成針對(duì)性的評(píng)估方案。

5 結(jié)束語

研發(fā)計(jì)算機(jī)戰(zhàn)術(shù)兵棋系統(tǒng)，對(duì)于推進(jìn)作戰(zhàn)模擬深入發(fā)展，更好地為部隊(duì)服務(wù)，錘煉指揮員的指揮謀略能力具有十分重要的意義。在兵棋系統(tǒng)研發(fā)過程中，我軍特色是基本要求，必須將系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)的著眼點(diǎn)放在設(shè)計(jì)與部隊(duì)實(shí)際相符的兵棋規(guī)則上來。同時(shí)堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)的原則，兵棋系統(tǒng)研發(fā)出來之后，并不代表研發(fā)工作的完結(jié)，只有在運(yùn)用過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題，并加以解決完善，才能始終保持兵棋系統(tǒng)的實(shí)用性和生命力。

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收稿日期：2022-03-23

作者簡(jiǎn)介：徐瑜（1983—），男，湖北黃岡人，博士，工程師，研究方向?yàn)樽鲬?zhàn)模擬與仿真。