智能化空中作战需求研究论文

全分布式人工智能技术在舰艇指控系统中的应用研究摘 要：为适应未来信息化海战场的需要，必须提高舰艇指控系统的指挥效能。舰艇指控系统的智能化是提高舰艇指挥效能的关键，也是必由之路。本文主要论述了信息战中智能化作用的地位，特别针对舰艇指控系统；并给出了一种采用全分布式人工智能技术的智能化舰艇指控系统结构模型。关键词：信息战； 舰艇指控系统； 全分布式人工智能技术； 指挥效能中图分类号：TP18 文献标识码：AStudy of Full Distributed Artificial Intelligence in Shipborne C2 SystemZHANG Yu-ce , YANG Qing-song , CHEN KeAbstract: In order to be adapted to the demand of information warfare (IW), the command efficiency of shipborne C2 system must be improved. The intellectualization of shipborne C2 system is the key factor of improving its command efficiency. This paper gives one model of intellectualized shipborne C2 system using full distributed artificial intelligence.Key words: IW; shipborne C2 system ; distributed AI technology ; command efficiency0 引言1985年，美国的军事家首先提出“信息时代的到来正在引发一场新的军事革命，以信息技术为特征的新战争形态正在出现”，而后提出“信息战”，如果说海湾战争首次向世人显示了信息优势的巨大战略作用，那么美英对伊拉克的战争则是信息战的进一步延伸。美英正是通过运用先进的情报系统、电子战装备、精确打击力量重创伊拉克的有生军事指挥系统，从而牢牢地掌握了战场的制信息权，最终以较小的代价取得了全面胜利。对于信息战的特征，从不同的角度都会得出不同的解释。而外军普遍认为，信息战实质上就是计算机战，特别是一种高层次的智能较量，海湾战争和近期几场局部战争，充分体现了高技术战争的智能化特征。这种特征尤其体现在战争的孕育期以及到战争实施期的过渡。1997年1月3日，美国防部下属国防科学委员会的一个研究小组在提交的一份题为“信息战--防卫”的报告中，就特别强调要强化部队的智能化反应能力，呼吁军方加强“信息战”的防卫能力，以防止电子“珍珠港”事件的发生，保证美国军方现有210万台计算机和1万个地方性计算机网络不轻易遭到重创。另外，在战术运用上也强调对敌摧毁、破坏和利用的智能化综合应用，同时也是作战保密、军事欺、心理战、电子战、火力摧毁等多种作战行动在指挥对抗过程中综合发挥作用的必然要求[1]。美军针对战争形态嬗变以及未来战争的要求，凭借其高技术方面的优势，提出了“数字部队”的现代化建设方案，其中首要的一条，便是实现指挥与控制系统以及武器装备的智能化。武器装备和作战指挥的智能化，将最大限度地延伸“人体”的功能，并成为提高军队战斗力的一个新的增长点。因此，外军有专家预言：“未来谁能在人工智能领域中取胜，谁就将取得新军事革命的主动权”。1 全分布式的新型智能化舰艇指控系统的作用1.1 提高信息共享程度，增强系统生存能力和抗摧毁能力所谓全分布式是指整个系统实现在地点上的分布、功能上的分布以及控制上的分布。因此，这种分布不仅体现在系统的硬件上、地点上、分布式拓扑结构上，更重要的是在其软件上的分布。全分布体系结构，每一个节点都装有整个应用软件，系统的管理软件分布在各个节点，但只有一个在工作，同时采用分布式数据库。这样的好处是，当某个地点、功能或者控制上失效可由备份处理能力和功能冗余软件恢复。主要功能可以从一个节点重新分配到其它节点；而当正在工作的运行系统管理软件的节点失效时，可自动重新安装运行系统管理软件。软、硬件全分布体系统结构的实现有赖于一种模块化的拼接技术的支持，这种技术采用了Σ拼接技术[2] ，是一种典型的系统模块化、全分布式体系结构的技术。由于现代海战的残酷性，采用全分布式体系结构，能够提高信息共享程度，增强系统生存能力和抗摧毁能力，提高系统的通装性，能够满足军方对指控系统可靠性高、抗摧毁性强、生命力强、通信组织灵活以及自动化程度高的要求。1.2 提高信息和决策的合成效率智能化能提高舰艇指控系统信息采集的效率，提高信息的及时性、准确性和可用性，信息的采集依赖于战场或更大范围的环境监视与侦察，这又需要在空间上分散的部队或其他相应的载体来完成。而这会引出两个问题，一是如何实现部队或载体的侦察器材最佳配置以及相互之间的通信联络；二是当某一个侦察器材无法有效地执行某一给定的侦察任务时，如何才能不影响系统整体任务的完成。而解决这些问题的有效方法就是采用分布式人工智能（DAI）技术，开发以多主体系统(MAS)为基础的信息采集系统，使各种侦察主体自主运行，既能够与动态的战场进行交互作用和实施推理，同时又可和别的主体进行协调与协作，因而具有很高的信息采集效率和自我重组能力。智能化辅助决策提高了舰艇指控系统指挥决策的实用性和适应性。计算机辅助决策通常有检索型和智能型两种类型。检索型将先验设想制定的多种作战预案存于软件库中，需要时按一定相关性准则从库中找出作战预案，提供给指挥员使用。智能化辅助决策则不仅如此，更重要的是具有人工智能特征，可以按照军事专家的知识和推理过程，依据实际情况，自动地、实时地提供给指挥员满足当前需要的作战方案。显然，智能型比检索型具有更多的灵活性和更大的适应性，更符合战场多变的实际情况。智能化辅助决策系统可以帮助舰艇指挥人员解决普通方法难以解决的半结构化或非结构化的决策问题。这种决策问题很难用常规的方法加以解决，而通过利用智能辅助决策和知识推理，可以得到令人满意的解答。这样，改进了决策过程，使决策者能够实现定性与定量相结合的高质量的决策和多目标综合决策。1.3 促进全新指挥控制方式的产生智能化的舰艇指控系统需要与之相适应的指挥控制方式才能实现在智能化状态下实施实时、高效的指挥控制。因此，一些全新的指挥方式应运而生，如网络式指挥、非分层式指挥、互访式指挥等，通过互联网络和高效的智能化处理系统及时处理、传递信息，能使指挥员随时掌握战场情况并下达作战命令，从而可以及时捕捉战机，实现实时决策和控制。从指挥控制中的攻击行动来看，由于智能化的舰艇指控系统的工作稳定性较好，在其运作过程中只要其工作环境和工作程序不遭到直接破坏，它就能够持续正常地进行工作。因此，与以往相比，与人机合一的指挥系统进行对抗，客观上不仅要对敌方指挥员的有关情况了如指掌，而且还必须准确地掌握敌方指挥信息系统处理和使用信息的方式及其运作的程序，以及其指挥信息系统对己方不同的信息攻击手段、攻击方式的承受能力。从指挥控制中的防护行动来看，在指挥系统信息化、网络化以前，指挥过程的防护主要表现为采取各种手段（如适时更换通信密码等）来确保信息传输过程中的保密性。而现在，指挥系统的信息化改变了这种状况，使指挥和指挥系统的防护变得更加复杂。它不仅包括确保信息传递过程中的保密，而且还包括确保系统免受病毒及其他攻击的侵害，保证系统的原始数据在运作和传递过程中不改变其原来性质和不被对方所窃取。美国军方的试验表明，对一万个计算机系统进行攻击，在成功率高达88％的情况下，只有4％的攻击行动被探测到。因此，在信息化战场上对己方的指挥信息系统进行防护，没有及时、准确和充足的情报保障，就无法采取相应的防护措施，甚至连发现敌方的攻击都无法做到。1.4 提高作战人员的适应能力未来海战场作战人员的反应能力很难适应来自多方向、多批次、多个目标、全方位的威胁。利用智能化的舰艇指控系统能够提高作战人员，特别是指挥人员对复杂战场的适应能力。当然，系统的智能化不仅没有降低反而提高了对人的要求，对人的素质产生了一种巨大的需求，促使指挥人员在知识结构、思维方式等各方面素质的转变和提高。指挥人员要想驾驭现代战争，首先必须驾驭智能化的指控系统。同时，智能化指控系统也利用计算机技术、虚拟现实（VR）技术和分布网络技术提供了一些崭新的训练方法和手段，如：模拟沉浸式训练、虚拟现实训练、交互分布式训练等，改变了传统的训练模式，增大了训练的科学性、对抗性和经济性，可以有效的提高训练质量。2 建立分布式人工智能技术的舰艇指控系统采用分布式人工智能技术DAI可将问题化解为多个具有层次结构的分问题[3]，运用大系统分解协调方法求得满意解，从而减少系统建模求解的复杂性。为提高决策效率，建立如图1所示的分布式人工智能舰艇指控系统。图1 分布式人工智能舰艇指控系统结构图由图1可以看出：这种舰艇指控系统是战场、作战、军事专家知识的有机统一，并具备能够自我学习、自我完善能力的智能系统。它能够根据战场态势分析、威胁度评估、威胁源诊断等信息生成用于决策的模型，调用相关的数据和算法提供备选方案，并对各种方案进行评估和优选，通过大屏幕用户界面进行人机对话，帮助指挥员下决心及传输指令。当舰艇各执行单元接到指令后，予以响应、动作。图中，据库主要存储各种武器装备战术性能参数和典型编制、运算过程的动态参数等；知识库主要存储战役战术原则、兵力兵器使用原则，各种典型想定，包括战场环境、作战企图和态势 ，评估作战进程所必需的基本算法等；模型库主要存储与作战有关的敌我双方各种武器系统模型、线性和非线性规划模型、推理分析模型、预测模型、模拟试验模型、优化模型、评估模型、综合运筹模型、数据处理模型、图形图像报表模型、智能模型等；人机对话系统是指挥控制系统中用户和计算机的接口，起着在操作者、模型库、数据库、知识库之间传递 (包括转换)命令和数据的重要作用；自动推理机则完成定量描述难以实现的某些复杂作战过程决策。而基于信息库的智能模糊专家系统主要由模糊产生器、模糊消除器、模糊推理机、知识获取模块、模糊知识库、模糊数据库及人机接口组成［4］，如图2所示。主要任务是通过对原始信息空间的操作，获取各种数据信息，再由模糊产生器将其映射为一个模糊集合作为初始输入，然后利用模糊知识库中的语言信息——事实和规则，采用“黑板”模型进行问题分解、推理求解及协作控制，并采用“黑板+管道”的通信机制与其他子系统/模块传递控制信息和知识信息，从而确定智能化配置，控制作战指挥模式的切换，完成作战任务的分配与调度、模糊神经网络群系统结构与参数的自适应调整与优化、对各子系统/模块的故障隔离与系统重构以及网络通讯、各智能接口的管理等。图2 基于信息库的智能模糊专家系统结构图3 结束语通过以上论述可以知道，全分布式的智能化舰艇指控系统能够真正、实时地将战场、作战指挥行动以及后方军事专家知识有机地融和在一起，使得各种武器装备的效能得到最大限度的发挥。这种舰艇指控系统能够突破现有的战场时空，改变信息战场的面貌和形态，引起一场真正意义的新军事革命，因而是舰艇指控系统的发展趋势。

军事高技术的飞速发展，导致现代武器装备出现了8个方面的新特点，从而与传统武器之间产生了＂代沟＂，这将对未来战争产生全面深刻的影响。

军事高技术指那些应用于军事领域，并能产生重大革命性影响的技术。军事高技术的迅猛发展，不仅使武器装备，作战理论，战争形态等跃升到一个崭新的层次。

而且它作为战争活动的物质条件之一，也必然会对军事谋略产生巨大的影响。军事高技术给军事谋略注入了强大的活力，使军事谋略得到了长足的发展技术决定战术，这是马克思主义军事理论的一个基本观点。

隐身兵器的不断发展以及在高技术局部战争中的日益广泛应用，对作战行动产生了很大的影响，甚至有可能引起传统攻防理论和作战原则的变革。认真分析隐身兵器对作战行动的可能影响，深入探讨相应的对策，是我们充分作好军事斗争准备的重要内容。

隐身兵器对作战行动的影响现代隐身兵器既有飞机，舰艇、潜艇、坦克等作战平台，又有导弹、火炮、鱼雷等打击兵器，由于这些技术装备在作战使用时有较大的隐蔽性和突然性，因而对作战行动产生了较大影响。

攻击型飞机是现代战争的主力，也是世界各国空中力量的发展重点。军事技术的发展和武器装备的改进使现代战争的作战环境发生了巨大的变化，为攻击型飞机提供了更多发挥优势的机会。为适应现代和未来战争的需要，攻击型飞机的发展表现出明显的三大趋势。

现代战争对攻击型飞机提出了新的要求，航空技术的发展为飞机性能的提高奠定了技术基础，两者协调统一构成了攻击型飞机的发展方向。

高新技术在军事上的应用，使武器装备得到了极大的改善，这就为战争指导者施计用谋提供了新的物质手段，使古老的军事谋略增添了许多新内容。虚拟现实技术的发展将使＂不战而屈人之兵＂成为可能＂不战而屈人之兵＂是任何一位战争指导者使命。

由于在现代战争中大量使用高技术武器装备，从而使作战条件和战争形态发生明显变化，给军事医学研究提出了新的挑战。

高技术局都战争卫勤保障特点：

1、战争对抗性增强，减员率增高，伤员时空分布不均衡，救治任务十分繁重。

2、三军合同作战，联合保障，卫勤保障关系更加复杂。

3、战争突然性增大，作战样式多变，，快速机动保障作用提高。

第二次世界大战以来，世界兴起了一场以高技术为标志的科技革命。高技术在概念上主要是指知识密集程度高、技术难度高、投资强度高、渗透性与扩散性高、应用效益高和开发领域新的技术。

在现代战争中，由于隐身技术的发展，隐身武器装备也相继问世并在现代战争中得到了初步应用。在21世纪，隐身武器装备必将会得到迅猛的发展，并在战争中得到广泛应用，必将对作战产生深刻的影响。未来战场有可能进入一个＂隐身时代＂，捉迷藏式的＂隐身战争＂将成为高技术战争的模式之一。

这次新技术革命发展起来的高技术主要指相互支持、相互联系的6大高技术群，即信息技术群、新材料技术群、新能源技术群、生物技术群、航天技术群和海洋。

本世纪初叶，当飞机问世并用于战争之后，使战争形态由二维平面转变为三维立体，人类战争由此发生了重大革命。随着现代高新技术不断物化于航空技术装备，使作战飞机日益向隐身化，无人化、多能化、通用化方向发展。

这必将对21世纪的战争产生重大的甚至是决定性的影响，作战飞机的隐身化，可能导致拥有隐身技术优势的一方在战争中获得战略优势和主动作战飞机的隐身化，主要是指作战飞机将广泛采用隐身技术，包括新材料，新工艺和新技术，来降低敌方雷达、红外、光学和声波等探测系统的观测特征，使敌方探测系统难以发挥作用的一种趋势。

军事高技术对战争的影响是通过提高武器装备的战术技术性能而产生的．这些性能表现在作战与备战的各个环节，如发现与隐蔽；运载、推进与抵抗；命中与躲避、拦截；摧毁与防护；指挥、控制与干扰、破坏等。

20世纪70年代以来，武器装备的战术技术性能在上述各环节都得到了前所未有的进步，如作用距离、机动能力、命中精度和毁伤威力、防护能力或生存能力等，均非往日面貌。所以不可避免地对现代战争产生重大影响。

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