基于大數據、云計算的信息對抗作戰體系發展思考

季華益，唐　莽，王　琦

(中國航天科工集團8511研究所,江蘇 南京 210007)

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基于大數據、云計算的信息對抗作戰體系發展思考

季華益，唐莽，王琦

(中國航天科工集團8511研究所,江蘇 南京 210007)

摘要：大數據是“未來的新石油”，誰掌握了數據優勢誰就將主宰未來的世界。軍事領域是人類最先進科技的實驗室，隨著信息技術的發展，未來戰爭必將具有“大數據戰”的基本特性，大數據無疑將給戰爭形態帶來巨大的改變。基于對信息化戰爭發展趨勢的研判，給出了基于大數據、云計算的信息對抗作戰體系的初步設想，并提出了發展思路和幾點思考建議。

關鍵詞：大數據；云計算；信息對抗作戰體系；發展思考

0引言

目前，大數據的研究已經在全球范圍內全面開展，并取得了重大效益。在信息對抗技術快速發展的今天，應用大數據的概念來構建下一代信息對抗體系架構，借鑒大數據的技術來解決體系對抗作戰目前所面臨的問題，將是信息對抗技術的重要發展方向。

1大數據時代需要大數據思維

隨著信息技術和網絡技術的快速發展, 人類所存儲的數據越來越多, 數據已經從量變走向了質變, 成為了“大數據”。美國認為：確保大數據技術的領先將確保美國在未來20年的技術優勢，只有依托大數據，美國才能在新一輪信息技術競爭中保住霸主地位，軍事領域尤其如此。大數據時代的到來會深刻地改變整個世界，也會改變人類的思維方式，同樣也會改變戰爭。

1.1　關于大數據“大”的理解

大數據是指那些已經超出了傳統數據尺度，目前主流技術與工具難以獲取、存儲、管理和分析的數據。大數據與傳統數據相比，具有數據量大、查詢分析復雜等特點，業界將其歸納為4 個“V”——“Volume (體量巨大)”、“Variety(種類繁多)”、“Value(價值巨大但密度很低)”、“Velocity(生成快速)”。

大數據的“大”表現在四個方面：

1)“關鍵信息”才重要：大數據看起來是以容量大為特征，但有重大價值的少量信息才是核心；

2)數據的關聯性：大數據更加關注數據之間的關聯性，而且將會有更多關于數據(元數據)和解析數據(數據的屬性含義)的信息需要去理解；

3)數據處理的實時性：大數據的數據流往往為高速實時數據流，而且往往需要快速、持續地實時處理，否則事后處理可能毫無價值；

4)大數據對于知識的重構：知識作為一種公共資源，它的層次化和商業化使其自身呈現出新穎性、獨創性和專用性的特點，因此，大數據對知識的重構將會開啟知識創造的新時代。

1.2　大數據與云計算

傳統意義上網絡是平臺的認識正在發生深刻的變革， “世界萬維網之父”蒂姆·伯納斯-李明確指出，下一代互聯網本質上是“數據網”。

互聯網技術的發展，勢必顛覆我們研究思考計算機信息處理技術和網絡互聯技術的方式，云計算與大數據將會發展成為互聯的云計算或云計算的網絡，如圖1所示。

圖1　互聯的云計算或云計算的網絡

大數據的超大容量需要容量大、速度快、安全的存儲，滿足這種要求的存儲離不開云計算；高速產生的大數據只有通過云計算才能實現實時處理。

也只有通過數據挖掘才能發現大數據的潛在價值，而數據挖掘技術的實現離不開云計算。

總之，云計算是大數據處理的核心支撐技術，是大數據挖掘的主流方式。沒有互聯網，就沒有虛擬化技術為核心的云計算技術，沒有云計算就沒有大數據處理的支撐技術。

2信息對抗已經邁入大數據時代

2.1　信息對抗的大數據特征

隨著信息化技術的快速發展，在軍事領域，信息對抗已經具有鮮明的大數據特征：

1)海量的信號情報偵察數據(Volume)。

隨著全譜信息感知需求的不斷增長，信息感知的頻段不斷加寬，從長波一直到太赫茲；而且各種寬帶雷達、通信體制的出現，對瞬時處理帶寬的要求也不斷提高，偵察獲取的數據量迅速增長。

2)復雜的信號類型(Variety)。

戰場電磁信號越來越復雜，調制方式種類繁多：按用途可分為通信信號、雷達信號、無線電引信信號、制導信號、導航信號等；按電磁波傳播方式可分為表面波信號、地波信號、天波信號、對流層散射信號等。眾多復雜的信號加大了偵察和分析的難度。

3)信息價值密度低，但隱含價值巨大(Value)。

在采集的海量數據當中，包含大量的噪聲或干擾，以及己方、友方的各種信號，需要在密集的信號中挖掘出很少的、但價值巨大的有用信息。

4)對信號處理及響應的實時性要求高(Velocity)。

信息系統的信息處理速度、目標態勢的獲取時間、決策周期以及快速響應時間決定著軍事行動的成敗。在大數據背景下，加快戰場信息流轉，縮短從“傳感器到射手”的周期，實現“發現即摧毀”的目標，成為信息化作戰體系必須解決的首要問題。

2.2　國外發展情況

美國奧巴馬政府2012年3月29日發布了《大數據研究與發展計劃倡議》，宣布啟動大數據研發計劃。

美軍在前期介入國家大數據研發計劃之后，又進一步細化了自己的側重方向，大力推進網絡云計算項目，直接以企業化的作戰應用服務支撐整個作戰過程。針對大數據所面臨的帶寬稀缺、適應性、安全性和存儲等問題，加強與IT界在云計算環境與協作、非結構化數據的整合等方面的合作，取得了一定成效。

1)聯合信息環境實施戰略

2013年1月，美軍參聯會主席馬丁·鄧普西簽發了《聯合信息環境白皮書》；2013年9月，美國國防部向國會提交了《聯合信息環境實施戰略》；同月，國防部首席信息官簽發了《聯合信息環境實施指導》，從概念、戰略到實時逐步推進聯合信息環境。其目標能力狀態如圖2所示。

圖2　聯合信息環境的目標能力狀態

《聯合信息環境白皮書》以2020年以后聯合部隊構想為背景，闡述了聯合信息環境的構想及其與作戰行動的相關性。聯合信息環境是一種基于設施即服務/混合模式(IaaS/Hybrid)云計算架構的先進信息技術框架，由網絡化的作戰中心、一套經過整合的核心數據中心及一套全球身份管理系統組成，提供一種信息環境，通過對海量數據搜索、挖掘、存儲、分析等大數據技術開發，為美軍提供大數據能力，支持美軍的全球作戰。

聯合信息環境是美軍實現全球一體化作戰及任務指揮的根本賦能要素，為美軍提供關鍵的對敵優勢，是建立一支戰而能勝的聯合部隊的關鍵。是美軍從以網絡為中心向以信息為中心轉型的一個關鍵計劃，是全面進入信息化戰爭時代的典型標志，是美軍信息化建設的集大成者。

2) “作戰云”概念初步成形成

2014年，美國空軍空戰司令部邁克·霍斯蒂奇將軍提出了全新的“作戰云”概念，嘗試將日益成熟的“云計算”引入到協同作戰領域，力求將網絡中心戰的作戰思想演進為全新的“作戰云”信息融合理念，讓各平臺之間具有更廣泛的“對話”能力，從而實現各軍種之間戰術信息的互聯互通。

類似于“云計算”，“作戰云”同樣具備全球性、分布式和聯通性的特點；它以虛擬化形式存在于戰場，承擔不同任務的戰術平臺扮演了“云”來“云”往的角色，實現戰場數據在不同平臺間的“流動”；每個平臺作為一個節點，提供信息給“作戰云”，并從中下載所需信息，甚至成為一場戰役的核心；通過網絡技術來全面融合來自海上、空中和太空的實時信息，匯集成“作戰云”，在作戰體系層面實現數據共享，是一種典型的基于云計算平臺的大數據應用系統。

“作戰云”將結合有人與無人系統，利用隱形飛機、精確武器和先進指揮與控制系統的優勢，確保敵人單一的點攻擊不會癱瘓美國的作戰行動。這意味著有機會創造出模塊化、規模化的作戰能力，而非迫使某種飛機或其它設備來承擔越來越多的任務。“作戰云”將有助于各軍種的合作最大化，同時將潛在能力空白最小化，并將引發空中、地面、海上和太空領域信息分享的躍進。

2.3　發展趨勢研判

現有信息對抗作戰體系受應用需求制約，其發展模式主體上是基于當前技術基礎，針對預設功能的改進提高或綜合集成，隨著戰場電磁環境日益復雜，信號帶寬不斷擴展、類型逐漸多樣化，準確感知戰場態勢的難度加大，其局限性日益明顯，離期望的理想作戰使用要求還有很大的距離。

當今，微系統、量子物理學、大數據、云處理與云計算等技術的快速發展，正悄然提示我們，軍事科學領域也許正處在這一重大革命性變革的前夜。

基于云計算架構的，以大數據獲取、存儲、處理、分析為基礎的信息對抗體系是軍事電子系統的重大發展趨勢，也將成為軍事電子系統最具潛力、最為徹底的技術變革方向。

3基于大數據、云計算的信息對抗作戰體系

3.1　發展意義

抓住了大數據帶來科學方法變革這一事實，構建基于云計算的信息對抗作戰體系網絡，將能夠實現更加科學的作戰決策與增強協同能力，同時將催生更多嶄新的工作模式與作戰樣式。此外，這也是跟隨發展戰略突破現有電子系統，把握跨代發展的重大機遇。 因此，基于大數據、云計算的信息對抗作戰體系將改變戰場游戲規則，大幅提升軍事電子信息系統作戰能力。

3.2　作用價值

信息化戰爭下的體系對抗將在更大程度上依靠各種軍事信息系統、軟件和數據，以及在此基礎上進行綜合設計、集成、綜合運用，形成以網絡為中心的整體信息作戰優勢，從而實現各作戰要素與武器平臺之間的互聯互通互操作，以確保在正確的時間、正確的地點，為正確的指揮、決策和控制提供正確的信息。

伴隨著戰場數據量的增大，如何從數據中發掘出敵我態勢的變化，預測出最合理的作戰方案，使海量數據更好地為信息化戰爭服務是要解決的關鍵問題。

1)大數據挖掘技術有望為信息對抗偵察帶來更多價值。

戰場ISR設備獲取的“數據”越來越多(大數據)，而從這些“數據”中獲取情報的能力越來越弱，導致自身的“價值”越來越遭受質疑。 若能利用大數據挖掘技術，則可從偵察獲取的大數據中提取“情報”、進而大幅提升整個信息對抗偵察領域的“價值”。

2)精確的偵察信息將使得對抗攻擊手段更加高效。

和平時期的海量情報偵察數據的積累和數據挖掘處理，可以逐步建立相對完善的外軍裝備情報數據庫和目標識別庫。 戰時，通過云計算網絡的信息對抗體系進行基于大數據的目標識別，態勢預測，將可為合理的戰術及技術決策和實施提供支撐，使得信息對抗攻擊手段更加精確、高效。

3)可信信息系統將大幅提升電子攻擊、賽博攻擊代價。

基于大數據、云計算的信息對抗體系，將可實現對多源、異構情報偵察信息的融合，來進一步獲取足夠支撐戰場決策的細粒度情報。 在這種從大數據中提取“價值”的數據融合處理過程中，將建立一個作戰信息系統的“可信信息環境”，這將大幅增加攻擊者(電子攻擊、賽博攻擊)的代價。

3.3　初步設想

基于大數據、云計算的信息對抗作戰體系運行想象圖如圖3所示。

圖3　體系運行想象圖

設想這種信息對抗作戰體系是一種采用信息時代技術的情報、監視與偵察，打擊，機動和維持的復合體，體系中各作戰平臺可充分利用各自的先進傳感器，對敵方目標實施搜索、探測和跟蹤，將各種信息在云端進行綜合處理，再在不同平臺之間實現數據融合，而不管指揮結構層次內的各個軍種、領域、平臺或者層次，從而擴大覆蓋范圍，獲得更加全面和完整的戰場態勢信息。

更進一步設想，它將通過網絡技術全面融合來自海上、空中和太空的實時信息，在作戰體系層面實現數據共享，以使高度互聯的分布式作戰行動變得可行。

該體系以隨時、隨地構建網絡，實現數據融合和資源共享為特征，具備整合戰場可見范圍內己方所有軍事電子系統的能力，通過利用指揮與控制和情報、監視與偵察網絡快速交換來自各個領域傳感器和體系框架內任何來源的數據，來整合各個對抗系統的對抗力量，從而獲得整體規模效益。

該體系打破了傳統作戰系統之間的屏障，通過建立基于云計算的信息云網絡，實現體系內的對抗資源共享，提升體系對抗性能效果，促進體系作戰整體效能的提高。

基于大數據、云計算的信息對抗作戰體系架構如圖4所示。新的體系架構中，各作戰單元既可以按照傳統的方式對各自獲得的傳感信息進行接收處理，還將獲得的數據傳輸給虛擬的云處理中心。云處理中心是體系的核心，它可以是體系中任意的作戰單元。云處理中心根據任務需求將獲得的各作戰單元的數據進行存儲，并通過對數據的分析與挖掘、信息的融合處理，獲得有用信息，去更新各作戰單元對戰場態勢的判斷，同時將信息發給指揮決策單元。作戰單元既可以根據新的戰場態勢自動作出最佳的對抗作戰響應，也可以根據指揮決策單元的統一調度進行針對性的響應。

圖4　體系架構

這種體系框架不同于傳統“多兵種作戰”模式的作戰概念，可創造一種無所不在、高度可靠的信息獲取與攻擊綜合體系。它是建立在計算機技術基礎設施上的智力體系，為了適應傳感器數據的爆炸式增長，不是建立更大的管道來傳輸收集到的所有信息,而是在云端處理大量數據，只將用戶感興趣的數據進行授權傳輸。

這種方法顛覆了當前的情報、監視與偵察處理模式。可以將各種互補的能力整合成一個能夠執行分解的分布式行動的單一聯合“對抗系統”。

作戰對象由傳感器轉變為“觀察—瞄準—決策—行動環”反應式武器系統；作戰方式由傳感器對抗轉變為體系破擊，以更快的作戰節奏壓制對手；作戰構成由離散的電子支援、電子攻擊、電子防護轉變為有機集成的作戰組織，裝備的研制方向會有革命性的變化。

通過云計算的體系構建過程實質上就是體系能力形成與提升過程，未來戰場上單一信息對抗裝備的先進程度取決于其在體系中的貢獻程度。

4發展思路及建議

1)提高認識，取得共識

從專用系統上拔出來、從現有能力中跳出來，用戰略的眼光，從科學規律上重新認識大數據帶來的變革，也要從物理域、信息域和方法論上重新認識。

賦予軍事電子系統更加長久的生命力，將“死系統”變為“活系統”。例如在現有體系框架下，各軍事電子系統功能都是“死”的，在不同工作模式下很多能力都浪費了，發展模式不可持續。而在新的體系下，軍事電子系統都是云網的數據提供者，也是數據受益者，其功能和模式可以在硬件許可的范圍內任意編程。

2)深入開展相關科學技術問題研究

應高度重視前沿科學技術問題研究，首先抓準系統層面上安全傳輸、存儲、高速計算處理、安全認證等環節的關鍵能力突破點，同時要高度關注大數據時代的有效對抗技術發展，如：數據挖掘技術、 資源高效分配與利用技術、量子物理技術、信息的安全認證和傳輸、大數據下的網電對抗技術。

5結束語

基于大數據、云計算的信息對抗體系是一項改變戰場游戲規則，大幅提升信息化戰爭體系作戰能力的重大顛覆性技術。推動這項技術，要加強頂層設計、統籌規劃，需要理論、設計、器件、技術、工藝、應用等的協同創新，需要知識創新主體和技術創新主體間的通力協作，甚至需要改變科研生產體制，任重而道遠。■

參考文獻：

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Thinking of development of information countermeasures combat

system based on the big data and cloud computing

Ji Huayi, Tang Mang, Wang Qi

(No. 8511 Research Institute of CASIC，Nanjing 210007，Jiangsu，China)

Abstract：The big data is ‘the fresh oil of future’, the person masters the advantage of the data is the person in charge of the world. The military field is the most advanced science technology laboratory of human. With the development of information technology, the future war must have the basic characteristic of the ‘big data war’. The big data undoubtedly will bring great change to the pattern of the future war. Based on the judgment of the development trend of information war, some preliminary ideas of information countermeasures combat system which based on the big date and cloud computing are provided, and the development ideas and several suggestions are also proposed.

Key words：big data;cloud computing;information countermeasures combat system;development thinking

中圖分類號：TN97

文獻標識碼：A

作者簡介：季華益(1963-)，男，研究員，主要研究方向為電子對抗。

收稿日期：2015-10-12；2015-11-17修回。