智能化网络空间作战研究论文

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一、什么是信息化战争和信息化战争的特点信息化战争是信息时代的产物，是社会生产力发展到信息社会以后的必然产物。农业时代的战争，有信息但谈不上信息技术，信息的传递靠自然信道和人体信道，军队的指挥靠旗、鼓、锣、角和人的传信。工业时代的战争，出现了电报、电话、雷达等信息技术，可以用电磁波传递信息，为大空间、远距离作战开辟了道路。但这是机械化战争，并不是信息化战争。当战争中使用导弹这种信息化武器时，信息化战争就萌芽了；当导弹战与电子战结合运用的时候，信息化战争的威力已震慑世界军事领域；当战场信息基础设施已经完成，建立了CI系统，建立了信息化部队(数字化部队)，病毒、黑客这些数字化程序化武器登上舞台并越来越起重要作用的时候，信息化战争也就形成了。简要地说就是广泛使用信息技术及其物化的武器装备，通过夺取信息优势和制信息权取得胜利而进行的战争，就可称之为信息化战争。信息化战争的基本特征是：1、信息技术在战争中大量使用 信息技术，是扩展人的获取、传递和处理、利用信息功能的技术，基本的是传感技术、通信技术和计算机技术。当前战场上的传感技术十分发达，主要有各种侦察卫星、雷达、侦察机、无人侦察器、窃听器、地面传感器、海上侦察船、声纳、夜视器材等。构成了外层空间、空中、地面、海上、水下立体的全方位的信息遥感控制系统。尤其是各种侦察卫星的使用，使战场空前透明。在海湾战争中，美军使用了各种侦察卫星，如电子侦察卫星，照相侦察卫星，大地测量卫星，气象卫星，预警卫星等，获得的信息量约占全部情报的90%。1980年以来几场局部战争，通信技术突飞猛进，通信卫星、光导纤维、数据、图象、传真通信以及正在发展的智能化通信，构成了当今战场的多样化，高速度的信息传递体系。海湾战争前后90天的通信量超过了全欧洲的40年。高峰期间，一天的电话呼叫达70多万次，军事卫星构成了美军在海湾战争中的基本的指挥控制手段，它不但在战区间、战区内发挥了主要作用，而且为精确制导武器提供了高速数据处理系统。美国国防卫星通信提供了所有战区间通信的75%，导航卫星还为“战斧”巡航导弹提供了精确的导航数据。战争中大量信息的获取与传递，造成信息泛滥。在信息的浩瀚海洋里，如何整理归类，分析筛选，去伪存真，综合推断，决策处理，就需要借助于计算机的计算、记忆、检索、推理和部分思维功能。目前计算机的运行速度可完成一个人需要花几天、几个月或更长时间才能完成的运算。计算机技术正在向智能化、网格化发展，已在战争中发挥很大作用。海湾战争期间，多国部队共出动飞机11万多架次，从不同机场、不同方向、不同高度、不同时间，在同一个伊、科战场空域作战，而且还要克服多国部队的不同语言障碍，基本上做到协同的秩序井然。其中得力于计算机技术，就是一个重要的原因。这也反映了计算机在处理信息和利用信息的一个侧面。计算机技术虚拟现实、对抗模拟方面，可以提出若干方案的选择比较，为指挥战争(作战)提供参考。2、信息与能量相结合形成信息武器系统信息武器不只是停留在信息的获取、传递、处理功能上，而且扩展成为信息进攻和信息防御、硬杀伤和软杀伤武器，主要是信息压制、信息打击和信息截取、信息扰乱等。如无线电压制反压制、雷达摧毁反摧毁、计算机病毒对抗、黑客扰乱与防止、对武器的精确制导反制导等。有的信息技术本身也是武器，计算机不但是一种指挥工具，而且也可以成为一种武器。信息技术与能量相结合，形成了信息化武器装备系统。包含有：各种信息作战的作战平台；各种信息化弹体，如各种导弹、雷体等；单兵信息化武器装备，如信息化头盔、服装、通信工具和武器等；信息网络化战场的基础设施，如各种卫星、CISR系统等；用于计算网络系统作战的数字化程序化武器，如病毒、黑客等。上述五个方面，构成了信息化武器装备系统。信息化武器装备较之常规武器装备是不能等量齐观的。一架常规的飞机，如果给以安装信息技术的翅膀，增加机载雷达探测距离，加大远战和精确制导能力，敷有隐形涂料，具备夜视功能，则这架飞机的战斗能量是几何级地提高了。信息与能量相结合，不但使作战平台及时获得信息，发挥效能，赋予弹体正确的方向，而且弹体能自动吸取信息，命中目标。这就超越了弹体本身的功能和增强了武器原有的功能，形成新型的战斗力。所以使用信息武器系统是信息战争的重要特征。从某种意义上说，只有在战争中大量使用信息武器，而且成为影响战争胜负的主导武器，才最有力地标志着信息化战争的到来。在战争中使用武器装备的形式和状态，决定了战争的形式和状态。正是由于战争中大量使用了高机动性能的机械化武器装备，才能称得上是机械化战争。同样，只有在战争中使用信息化的武器装备并主导战争的进程，才能称之为信息化战争。3、构成信息网络化战场信息网络化战场，主要由信息的获取、传递、处理和利用三大系统，在完备的信息基础设施基础上，联结为网络，整体地(不是单独地)展开工作。遥感侦察系统从信源处获取信息，通过信道传递系统传递到达信宿(如计算机处理中心)，对获取的信息进行分析判断，加以利用。信息处理利用的结果是要做出决策，定下决心，使用哪些部队、哪些武器遂行哪种作战任务，打击或防护哪些目标等。这就还需要有一个部队行动和武器打击这样一个庞大系统来遂行作战任务。有时部队或信息武器系统可以直接获取信息，按预先的方案和总的意图，不需等待专门的行动指令，就可以直接打击敌方目标或抵抗敌方的攻击。这是信息化战场信息共享的一大优点。对目标打击或防护情况，又被遥感侦察系统获取，反馈给信息处理中心进行评估。这就是一项重要信息的获取、传递、处理和利用的过程。战场信息网络，除了一般的由信息的获取、传递、处理和利用网络系统外，还需要有保障供应系统来保障上述网络系统正常顺畅地展开工作。保障供应系统主要是能源供应系统、故障维修系统、电子对抗系统、病毒处理系统以及人员生活供应系统等。其中电子对抗和病毒系统是攻防兼备的，对己是防，对敌是攻。这样就有五大系统组成了战场信息网络。即：信息获取系统、传递系统、处理和利用系统、部队行动系统、保障供应系统。连接五大系统的中心环节是CI系统(指挥、控制、通信、计算机和情报)。有了完善的CI系统，就构成了完整的信息网络化战场。4、全时空的制信息权的斗争一场战争中，敌我双方的信息斗争在战前就开始了，并贯穿于战争的始终 ，即使战争结束后，信息斗争仍在继续。在战争中的信息斗争，从时间上讲，从战争爆发到终结，全部时间都在进行着；从空间上讲，从前沿到纵深到后方，有关参战国的陆、海、空、天的全部空间以及电磁领域和计算机网络空间都在进行较量着。这种信息斗争，在时间和空间上随着战略的需要和战场情况的差异，虽然也有轻重缓急之分，但总的是无处不在。所谓制信息权，就是控制战场信息的主导权，握有战场信息的主导权，才能获取战场行动的主动权和自由权，才能运用信息进攻和信息防御的各种手段打败敌人取得胜利。而这种制信息权又主要表现在：三大基本链环，即：信息获取、信息传递、信息处理和利用。只有获取了信息，才能耳聪目明；只有顺畅的信息传递，才能指挥自如；只有及时正确的信息处理和利用，才能运筹帷幄，争取时间，组织力量，压制、打击和消灭敌人。严格地说，所谓信息斗争，主要的就是在这三个链环上的斗争。三个基本链环上的信息斗争又可以归结为侦察反侦察、干扰反干扰、破坏反破坏、摧毁反摧毁、控制反控制五种基本手段。要在信息斗争中获取胜利，就要在创建上述五种基本手段的物质基础，并在实践中巧妙灵活地运用之。谁能在上述三个基本链环和五种基本手段上握有优势，谁就能掌握制信息权，赢得战争的胜利。这些基本特征还可以衍生出一系列其它特征：如空间扩大，战争进程缩短，战场空前透明，远距离精确打击、非线式作战、天地一体作战、网络空间作战、战争消耗大等等。二、如何建设军队信息化和打赢信息化战争军队信息化是国家信息化的重要组成部分，同时更有其自身的特点和规律，因此我们必须坚持用科学发展观来指导军队信息化建设。首先要提高统筹兼顾的驾驭能力，要以宏观的视野，站在全局的高度去规划信息建设。一方面要着眼于把军队信息化建设融入国家现代化建设全局之中，努力形成军队建设与国民经济建设的良性互动局面。1、军队信息化建设要充分吸纳和利用国民经济建设取得的丰硕成果，积极主动地谋求新发展。要充分利用国家的科技和人才的优势，加强军队科技人才的培养；利用社会信息化资源和经验，为实现军队跨越式发展服务；利用市场机制，提高军队信息化建设的效益；利用依法治国方略，提高军队正规化建设水平；利用改革中的先进观念，促进军队建设更新；引进国外的先进技术和经验，为军队信息化建设服务。2、坚持以清晰的思路统筹军队建设信息化转型。要跻身于世界新军事世界的潮头，就必须建设跨越式发展的大思路，必须坚持以信息化为重点，普及信息技术，强化信息观念，以信息化带动机械化，用整体转型的思路统筹军队信息化建设。3、必须努力提高军队信息化建设的效应。军队建设与国民经济建设并非完全是大炮与燃油的关系，特别在和平时期，军队建设反过来又影响国民经济的建设。随着国防现代化程度的不断提高，国防投入与科技、工业等相关领域的关系越来越密切，推动社会经济发展的因素也不断增加。只要能够建立起军民结合、利军利民的建设，注重军事技术和社会经济的协调发展，军队信息化建设必将取得维护国家安全与促进国民经济发展的双重效益。4、必须保持军队信息化建设的可持续发展能力。坚持把自主创新作为军队发展的不竭动力，不能寄希望于其他国家。世界军事变革的竞争性和军队信息化建设的特殊性，要求我们必须继续坚持自力更生为主的方针。5、正确处理好当前建设与长远发展的关系。要深化信息化发展战略研究，周密制定远、中、近期相衔接的规划计划，保证军队建设的连贯性，避免各个发展阶段脱节，要加强技术储备与人才储备，不断完善军队信息化建设高效运行机制，为军队转型提供源源不断地后备力量，努力形成以当前建设促进长远发展，以长远发展统领当前建设的良性循环态势。

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。