美軍衛(wèi)勤模擬仿真發(fā)展與啟示

張 音 ，刁天喜，孟海濱，劉胡波

美軍衛(wèi)勤模擬仿真發(fā)展與啟示

張 音 ，刁天喜，孟海濱，劉胡波

目的探討美軍衛(wèi)勤模擬仿真的發(fā)展現(xiàn)狀及對我軍的啟示。方法采用情報(bào)調(diào)研、文獻(xiàn)計(jì)量、知識圖譜等方法，分析美軍衛(wèi)勤模擬仿真的基本概念、體系框架、科研分布和重點(diǎn)領(lǐng)域。結(jié)果美軍衛(wèi)勤模擬仿真發(fā)展較為成熟，其全球影響力正逐漸擴(kuò)大;美國空軍和海軍是從事衛(wèi)勤模擬仿真研究最為重要的機(jī)構(gòu)，與英國和加拿大軍隊(duì)也有一定的合作;美軍衛(wèi)勤模擬仿真研究的重點(diǎn)領(lǐng)域包括衛(wèi)勤指揮模擬仿真和醫(yī)療救治模擬訓(xùn)練。結(jié)論我軍應(yīng)借鑒美軍衛(wèi)勤模擬仿真的成功經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化平臺，加強(qiáng)與地方高水平科研機(jī)構(gòu)合作，圍繞目前亟需解決的衛(wèi)勤保障問題開展研究。

美軍;衛(wèi)勤保障;模擬仿真

隨著信息技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)代高技術(shù)局部戰(zhàn)爭對衛(wèi)勤保障需求的增加，基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字化技術(shù)的衛(wèi)勤模擬仿真以其成本可控制、貼近實(shí)戰(zhàn)效果等優(yōu)點(diǎn)，日益引起了各國軍隊(duì)的關(guān)注［1－3］。目前，美軍已將衛(wèi)勤模擬仿真系統(tǒng)整合到作戰(zhàn)模擬仿真系統(tǒng)中，用于軍事部署前和部署中的衛(wèi)勤指揮規(guī)劃制定和輔助決策研究。我軍的衛(wèi)勤模擬仿真研究尚處于初級階段。無論是軟硬件建設(shè)還是實(shí)踐能力，都與美軍存在不小的差距。筆者系統(tǒng)分析了美軍衛(wèi)勤模擬仿真的研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為我軍開展相關(guān)工作提供參考。

1 基本概念

1.1 模型、建模與模擬/仿真 在模擬仿真領(lǐng)域，“建模”、“模型”及“模擬/仿真”常常被誤以為是同義的概念。盡管它們之間密切相關(guān)，但并不等同。模型是對所模擬對象主要特征的描述;建模是對所模擬的對象特征進(jìn)行抽象提取的過程;模擬/仿真則是對所模擬對象的功能、結(jié)構(gòu)及行為的模仿，是通過模型而實(shí)現(xiàn)的一種模仿實(shí)驗(yàn)或一種近似的計(jì)算技術(shù)［4］。模擬與仿真可以通用，工程技術(shù)領(lǐng)域一般都直接采用“仿真”這一術(shù)語，而軍事指揮作戰(zhàn)領(lǐng)域則以“模擬”居多［5］。

1.2 軍事模擬、作戰(zhàn)模擬與衛(wèi)勤模擬 軍事模擬是以模型為基礎(chǔ)，模擬執(zhí)行研究、訓(xùn)練、作戰(zhàn)、裝備論證等軍事任務(wù)的過程［6］。作戰(zhàn)模擬是軍事模擬中最重要的一種形式，是運(yùn)用實(shí)物、文字、符號或其他手段對作戰(zhàn)環(huán)境和作戰(zhàn)過程進(jìn)行模擬的技術(shù)、方法和活動(dòng)［7］。衛(wèi)勤模擬是作戰(zhàn)模擬的組成部分，是作戰(zhàn)模擬的相關(guān)理論、方法和技術(shù)在衛(wèi)勤領(lǐng)域的應(yīng)用。

2 體系框架

美國防部一直將模擬仿真技術(shù)列為國防關(guān)鍵技術(shù)，并建立了完備的作戰(zhàn)模擬仿真系統(tǒng)［8］。美軍的衛(wèi)勤模擬仿真系統(tǒng)正是基于作戰(zhàn)模擬仿真的體系框架開發(fā)的，是對其功能的進(jìn)一步擴(kuò)展。美國防部于1995年公布指南，決定建立一個(gè)通用型體系結(jié)構(gòu)，即高層體系結(jié)構(gòu)(high level architecture，HLA)［9］。

根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的軍事部署的具體需求和特點(diǎn)，作戰(zhàn)模擬仿真可以分為3大類(用于分析、訓(xùn)練和裝備采辦等)、4個(gè)層次(戰(zhàn)略層、戰(zhàn)役層、戰(zhàn)術(shù)層和技術(shù)層)［10］。衛(wèi)勤模擬仿真是作戰(zhàn)模擬仿真的重要組成部分，可以據(jù)此來得出衛(wèi)勤模擬仿真的分類層次。模擬仿真目的不同，仿真對象和技術(shù)實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)也不相同。從仿真對象來說，用于分析的仿真對象主要是“衛(wèi)勤決策及方案”，用于訓(xùn)練的仿真對象則是“人”(包括醫(yī)護(hù)人員、救援人員和各級指揮人員)，用于采辦的仿真對象則是“衛(wèi)生裝備”;從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)來說，用于分析的仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)是“建模與評估方法”，用于訓(xùn)練的仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)是“逼真的環(huán)境模型和真實(shí)的體驗(yàn)”，用于采辦的仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)則是“裝備建模與保障能力評估”。

3 科研分布

3.1 資料與方法 以ISI公司出版的科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(Web of Science)收錄的文獻(xiàn)作為數(shù)據(jù)來源，設(shè)定檢索策略為“{TS=［medical AND(simulation OR modeling)］AND［military OR army OR navy OR air force］}AND AD=USA AND PY=2001 －2010”，檢出2001－2010年美軍發(fā)表的衛(wèi)勤模擬仿真文獻(xiàn)2260篇，選擇包含參考文獻(xiàn)的全著錄格式下載。采用文獻(xiàn)計(jì)量法統(tǒng)計(jì)各年的發(fā)文量和被引頻次，分析美軍衛(wèi)勤模擬仿真的發(fā)展速度;采用基于Java平臺的知識圖譜分析工具CiteSpaceⅡ［11］對文獻(xiàn)進(jìn)行內(nèi)容分析，揭示美軍衛(wèi)勤模擬仿真的合作網(wǎng)絡(luò)。

3.2 結(jié)果與分析 2001－2010年，美軍衛(wèi)勤模擬仿真的發(fā)文量保持在較為恒定的水平上，年平均發(fā)文量為220篇，這表明美軍衛(wèi)勤模擬仿真研究發(fā)展較為成熟。此外，文獻(xiàn)的被引頻次大幅攀升，年平均被引頻次為821次，遠(yuǎn)高于發(fā)文量，這表明美軍衛(wèi)勤模擬仿真的全球影響力正逐漸擴(kuò)大，并日益引起各國軍隊(duì)的關(guān)注(圖1)。

圖1 美軍衛(wèi)勤模擬仿真的發(fā)展速度

CiteSpaceⅡ是由美國Drexel大學(xué)陳超美博士基于引文分析理論開發(fā)的多元、分時(shí)、動(dòng)態(tài)的知識圖譜分析工具，其得到的知識圖譜中每個(gè)節(jié)點(diǎn)間的連線意為兩個(gè)國家(機(jī)構(gòu))共同出現(xiàn)在一篇文獻(xiàn)中，即視為兩個(gè)國家(機(jī)構(gòu))有合作關(guān)系。由圖2可以看出，美國空軍和海軍是從事衛(wèi)勤模擬仿真研究最為重要的機(jī)構(gòu)，美軍醫(yī)科大學(xué)、約翰霍普金斯大學(xué)、美國國家航空航天局等機(jī)構(gòu)在該領(lǐng)域表現(xiàn)活躍、合作密切。此外，英國和加拿大軍隊(duì)也與美軍有一定的合作。

圖2 美軍衛(wèi)勤模擬仿真的合作網(wǎng)絡(luò)

4 重點(diǎn)領(lǐng)域

目前，美軍衛(wèi)勤模擬仿真的重點(diǎn)領(lǐng)域主要涉及衛(wèi)勤指揮模擬仿真和醫(yī)療救治模擬訓(xùn)練。衛(wèi)勤指揮模擬仿真的目的是幫助衛(wèi)勤指揮人員制定各種規(guī)劃和應(yīng)急處置方案，以適應(yīng)瞬息萬變的戰(zhàn)場環(huán)境［12］;醫(yī)療救治模擬訓(xùn)練的目的是增強(qiáng)軍隊(duì)醫(yī)療人員的戰(zhàn)傷救治經(jīng)驗(yàn)，以減少戰(zhàn)場醫(yī)療事故的發(fā)生。

4.1 衛(wèi)勤指揮模擬仿真系統(tǒng) 目前，美軍重點(diǎn)研發(fā)的衛(wèi)勤指揮模擬仿真系統(tǒng)包括:(1)戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)勤規(guī)劃工具，是一種戰(zhàn)場醫(yī)療系統(tǒng)的分析和規(guī)劃工具，可以模擬特定環(huán)境下傷員流的醫(yī)療救治和后送過程;(2)物資供應(yīng)評估工具，可以在大樣本數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)損傷類型與疾病條件來計(jì)算特定傷員流所需的醫(yī)用敷料、耗材和儀器設(shè)備的數(shù)量;(3)傷情評估工具，是根據(jù)美軍以往的疾病數(shù)據(jù)開發(fā)的評估工具，可以通過選擇任務(wù)類型、軍兵種參數(shù)，在部署前評估部隊(duì)可能發(fā)生的傷情;(4)戰(zhàn)傷救治數(shù)據(jù)庫，是一個(gè)大型的循證醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)倉庫，收錄了爆炸傷、輻射損傷、槍傷等15種常見的戰(zhàn)場損傷的醫(yī)療救治數(shù)據(jù)。

4.2 醫(yī)療救治模擬訓(xùn)練系統(tǒng) 醫(yī)療救治模擬訓(xùn)練系統(tǒng)主要包括戰(zhàn)傷救治模擬訓(xùn)練系統(tǒng)和突發(fā)傳染病醫(yī)學(xué)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)。戰(zhàn)傷救治模擬訓(xùn)練系統(tǒng)能夠通過預(yù)先編程，模擬各種戰(zhàn)場傷亡情況(意識喪失、肩關(guān)節(jié)或髖關(guān)節(jié)僵硬、大量失血)，并通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)上傳醫(yī)務(wù)人員進(jìn)行救治的操作記錄，專家可以據(jù)此給予指導(dǎo);突發(fā)傳染病醫(yī)學(xué)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)是基于一種仿真游戲技術(shù)開發(fā)的訓(xùn)練系統(tǒng)，可以提高用戶識別早期預(yù)警信號以及在事件發(fā)生后制定戰(zhàn)略規(guī)劃和進(jìn)行決策的能力。

5 啟示

5.1 平臺構(gòu)建注重標(biāo)準(zhǔn)化 美國防部規(guī)定，將HLA作為通用型體系結(jié)構(gòu)，這極大地增強(qiáng)了各模擬仿真系統(tǒng)的兼容性和互操作性，并有力地推動(dòng)了一系列大型、綜合性的模擬仿真系統(tǒng)的開發(fā)。比如，聯(lián)合作戰(zhàn)系統(tǒng)、聯(lián)合仿真系統(tǒng)和聯(lián)合建模與仿真系統(tǒng)等三大作戰(zhàn)模擬仿真系統(tǒng)，以及戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)勤規(guī)劃工具、物資供應(yīng)評估工具等衛(wèi)勤模擬仿真系統(tǒng)。我軍在構(gòu)建衛(wèi)勤模擬仿真系統(tǒng)時(shí)，也應(yīng)考慮標(biāo)準(zhǔn)化的問題。可以在前期充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，借鑒美軍的成功經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合我軍的實(shí)際情況，建立標(biāo)準(zhǔn)化的模擬仿真通用型體系結(jié)構(gòu)，以提高我軍衛(wèi)勤模擬仿真研究成果的適用性和普及性。

5.2 科學(xué)研究強(qiáng)調(diào)集成性 美軍在開展衛(wèi)勤模擬仿真研究的過程中，非常注重研究資源的整合和集成，即最大限度地利用人員、物資和設(shè)備等優(yōu)勢，進(jìn)行模擬仿真工具和數(shù)據(jù)庫的開發(fā)。比如，美國空軍、海軍與美軍醫(yī)科大學(xué)、約翰霍普金斯大學(xué)等機(jī)構(gòu)之間都有較為密切的合作與交流。這也提升了美軍衛(wèi)勤模擬仿真在全球的影響力，并日益引起了各國軍隊(duì)的關(guān)注。我軍的衛(wèi)勤模擬仿真研究應(yīng)在遵循一定原則的前提下，積極與清華大學(xué)、浙江大學(xué)和中國科學(xué)院等地方高水平科研機(jī)構(gòu)開展交流與合作，充分利用他們在建模仿真領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢和理論成果，推動(dòng)我軍衛(wèi)勤模擬仿真研究的發(fā)展。

5.3 重點(diǎn)項(xiàng)目聚焦實(shí)用性 美軍開展衛(wèi)勤模擬仿真研究的初衷就是為作戰(zhàn)及其他任務(wù)提供足夠的衛(wèi)勤保障支持。目前其研究的重點(diǎn)項(xiàng)目都是圍繞著衛(wèi)勤指揮模擬仿真和醫(yī)療救治模擬訓(xùn)練等領(lǐng)域中亟需解決的衛(wèi)勤保障問題展開的。比如，傷情評估、傷員流后送、戰(zhàn)傷救治和突發(fā)傳染病醫(yī)療救治模擬等。我軍的衛(wèi)勤模擬研究應(yīng)立足于部隊(duì)的實(shí)際需求，開展衛(wèi)勤指揮模擬仿真和醫(yī)療救治模擬訓(xùn)練的關(guān)鍵問題研究。此外，應(yīng)注重收集和整理我軍參與維和行動(dòng)和災(zāi)害醫(yī)學(xué)救援過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)，為我軍開展衛(wèi)勤模擬仿真的實(shí)證研究提供有力的支撐。

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Development of medical service simulation and modeling in U.S.Armed Forces and its implications

ZHANG Yin，DIAO Tianxi，MENG Haibin，and LIU Hubo.Institute of Health Service and Medical Information，Academy of Military Medical Sciences，Beijing 100850，China

ObjectiveTo study the development of health service simulation and modeling in U.S.Armed Forces，and implications for us.Methods This article analyzes the basic concepts，system framework，scientific study distribution，and focal areas of health service simulation and modeling in U.S.Armed Forces using intelligence investigation，bibliometric research，and knowledge mapping.Results U.S.health service simulation and modeling are maturing，the global impact of which is expanding.U.S.Air Force and Navy serve as the most important institutes for the related research，with some cooperation with British and Canadian Armed Forces.U.S.health service simulation and modeling focus on command and training fields.Conclusions We should learn from the successful experience of U.S.Armed Forces in our effort to build a standardized platform，enhance scientific research cooperation and settle pressing problems.

U.S.armed forces;health service support;simulation and modeling

R821.1

張 音，女，1980年出生。博士，助理研究員。主要從事軍事醫(yī)學(xué)情報(bào)研究工作。

100850北京，軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生勤務(wù)與醫(yī)學(xué)情報(bào)研究所

劉胡波，E-mail:aring2010@163.com

(2011－12－15收稿 2012－01－17修回)

(責(zé)任編輯 尤偉杰)