信息化條件下美軍大數據研發及啟示

張愛民,陳學德,李京京,楊捷軒

(軍事交通學院裝備保障系,天津 300161)

信息化條件下美軍大數據研發及啟示

張愛民,陳學德,李京京,楊捷軒

(軍事交通學院裝備保障系,天津 300161)

本文介紹了大數據對信息化戰爭的影響,總結了美軍在大數據研發方面的經驗做法,提出了推進我軍大數據發展的啟示。借鑒美軍大數據發展理念,移植有益成果,對加快我軍信息化建設的步伐、推進戰斗力生成具有一定的參考價值。

信息化；大數據；特點；啟示

為適應信息社會的龐雜數據挑戰及滿足謀求戰場信息優勢的要求，美軍先后實施了數據擴展計劃、數據到決策計劃、先期技術與工作開發計劃，這些計劃主要是為了響應美國政府的“大數據研發倡議”，謀求信息化社會中的國家全面安全。更重要的是為了提髙美軍對海量數據環境的掌控能力，發揮數據在作戰決策和行動中的主導作用，推進其聯合作戰行動向更高層次發展。

1　大數據時代已然到來

大數據（Big Date）又稱海量數據，最早出現于1977年，由美國國家航空航天局研究員邁克爾·考克斯和大衛·埃爾斯沃思提出。目前，大數據主要有兩層含義，一是指那些超過傳統數據庫處理能力的海量數據集合；二是指大數據利用技術，也就是從各種類型的海量數據中，快速、準確獲得有用信息的技術，其本質是通過對海量數據的高效處理和智能分析，獲取高價值信息，從而提高行動效率、縮短決策周期。在研究應用實踐中，人們通常把大數據內容本身及其相關技術（如收集、存儲、維護、管理、分析和共享等）和一攬子解決方案統稱為大數據。其特點主要有4個方面：①數據體量巨大。信息呈指數級增長，以2012年為例，過去的3年信息數據總量超過以往400年；②數據類型繁多。除文本外，更多的是圖片、視頻、音頻、地理位置信息等數據，很難用傳統的數據處理方式處理；③價值密度低。以視頻數據為例，在連續不間斷的監控過程中，可能有用的數據僅僅為一兩秒；④處理速度快。數據處理遵循“1秒定律”，能從各類數據中快速獲取高價值的信息。大數據通常可分成大數據技術、大數據工程、大數據科學和大數據應用領域，目前涉及最多的是大數據技術和大數據應用。其中，大數據技術包括海量數據分析技術、大數據處理技術、分布式計算技術、數據可視化技術。

大數據時代與互聯網時代密切相關，正是對互聯網每天產生的海量數據的深度挖掘，導致了對大數據利用的需求，并催生了大數據技術的產生。物聯網的產生，使獲取海量數據成為可能；組網技術的發展，推動各類信息系統的互聯互通；云計算的出現，有效解決了海量數據的儲存，并提高了數據計算速度；大數據時代的到來，成為物聯網、移動網、云計算的內在靈魂和必然升級方向。因此，大數據時代是信息化社會和信息技術發展到一定階段的產物。

2　大數據對信息化戰爭的影響

大數據時代是一個嶄新的時代，大數據技術將不斷取得新的突破性進展，大數據應用也會越來越深入，必將強有力地推動信息化戰爭由初級階段向中高級階段的發展［1］。

2.1信息化戰爭初級階段的基本特征與作戰樣式

信息化戰爭開始于 “越南戰爭”，當時精確制導武器初嶄頭角。1972年3月，美軍使用15枚精確制導炸彈，炸毀了以前出動幾百架飛機、投彈一萬噸均未炸毀的越南清化大橋；“海灣戰爭”中信息化戰爭已現端倪，大量多種制導武器用于實戰，取得顯著的作戰效果。

總體來看，信息化戰爭初級階段的基本特征是“精確”，從精確偵察、精確定位到精確制導、精確命中、精確摧毀，信息流牽引和主導物質流、能量流，成為戰斗力提升的“倍增器”，從而使信息化戰爭成為精確化戰爭。

從作用機理看，支配精確制導武器裝備發揮作用的科學原理是控制論，通過反饋控制達到精確化作戰的要求，具有很強的因果關系。

2.2信息化戰爭中級階段的基本特征與作戰樣式

雖然體系對抗是戰爭形態發展的必然結果，但在機械化戰爭中無法有效形成體系作戰能力，只有依賴信息網絡技術的發展，才能實現信息化武器裝備和軍事信息系統互聯通與互操作，形成基于信息系統的體系作戰能力。

總體來看，信息化戰爭中級階段的基本特征是“網絡”，信息獲取網、信息傳輸網、指揮控制網，是融合作戰體系的物質技術基礎。信息化戰爭中級階段關注基于信息系統的體系作戰能力的生成和提高，實現了由以武器平臺為中心向以作戰體系為中心的轉變。

從作用機理看，支配以網絡為中心的信息化武器裝備體系，發揮作用的科學原理是組網技術和復雜自適應系統理論。通過組網、信息聯通和高度協調，達到子系統與各要素之間的分布式布局、協同式攻擊，滿足網絡整體“形散而神不散”的要求。

2.3信息化戰爭高級階段的基本特征與作戰樣式

網絡中心戰雖然能夠將各作戰要素連為一體，但由于無法實時處理海量非結構化數據，因此只有依靠大數據技術，推動信息化戰爭向高級階段邁進，實現武器裝備、戰場感知和指揮決策的自動化和智能化，才能最終向高級智能化或智慧化方向發展。

總體來看，信息化戰爭高級階段的技術特征是“智慧”，大數據技術是實現武器裝備與作戰體系智慧化的技術基礎。高級智能化與初級智能化或傳統智能化有很大不同，分別代表了數據時代的智能與大數據時代的智慧。信息化戰爭高級階段的作戰樣式將是建立在智慧化、實時化基礎上的戰爭。

從作用機理看，支配“智慧化”作戰體系發揮作用的科學原理，是大數據技術與基于大數據的決策理論。大數據時代最大的轉變，就是放棄了對因果關系（如控制論、復雜自適應理論等）的渴求，取而代之的是關注相關關系，只要知道“是什么”，而不需要知道“為什么”，從而顛覆了千百年來人類的思維慣例，對實現“智慧化”作戰提供了全新的思路。

3　信息化條件下美軍大數據的研發情況

2012年3月29日，美國頒布了“大數據研究和發展計劃”［2］，將大數據從以往的商業行為上升到國家意志，這標志著大數據的競爭將關系到國家安全和未來的發展。美軍是發展大數據技術的倡導者和實踐者，在大數據研發計劃中，總共涉及到的6個政府部門中，有關國防的就占兩個，并把國防和軍事大數據研發項目放在優先位置來發展。

3.1制定大數據研發戰略目標，引導大數據技術發展

美軍針對大數據發展趨勢，依據政府大數據戰略，結合軍隊實際，制定了具體的大數據研發目標。主要是：

（1）以創新方式使用大數據，通過感知、認知和決策支持相結合，建立真正的、能夠獨立完成操控并做出決策的自動化系統，以鞏固信息優勢，實現決策優勢。

（2）提高作戰人員和分析人員的現場與態勢感知能力，增強對任務和流程的支持，將獲取信息能力提高對目標、活動和事件的觀察能力。

3.2積極參與政府大數據研發計劃，制定實施具體研發項目

根據2012年美國政府公布的“大數據研究和發展計劃”，涉及到軍事應用的大數據具體項目有10多項，在整個政府大數據研發計劃中，軍事大數據項目占有的比例非常高。例如，網絡內部威脅計劃（CINDER），旨在開發新的方法，以監測軍事計算機網絡中的網絡間諜活動，并提高監測的精確度和速度。

3.3組建大數據中心，為大數據技術應用提供基礎

大數據是大數據技術應用的基礎，沒有大數據，大數據技術也就沒有了對象。為了推動大數據的應用，美國家安全局正在猶他州鹽湖縣布拉夫代爾鎮興建一座超級情報數據中心——大數據中心，這是美軍情報界第一個網絡情報中心，投資規模達到20億美元，將用于存儲偵察衛星、無人機、海外偵察站、全美監控中心所收集的各類情報數據。利用大數據技術，每天對各類數據進行過濾、篩選、處理、分析和融合，快速提取有價值的信息，向美國政府和國防部提供各類情報數據。

3.4積極應用大數據技術，提升情報信息獲取能力

近年來，美軍裝備了眾多偵察傳感器，采集的數據規模越來越大，超越了人類與機器的處理能力，如何有效地對各種數據處理分析，及時把來源不同的各種信息關聯在一起，做出有效決策，是美軍面臨的一大難題。為此，美軍加大了在情報信息獲取上的大數據技術研發力度，期望以此提升其情報監視偵察能力。例如，美國防部正在研發能抓取“谷歌地球”圖像，然后把信號情報、活動目標指示物、直觀影像以及全動態視頻合并進去的大數據處理工具和軟件；海軍也在試驗一種被稱作“語義維基”的大數據分析方法，其可以快速搜索互聯網上或內部網上特定的視頻、有價值的情報以及衛星影像等。

混凝土采用三維實體(SOLID)8節點縮減積分單元，兩塊L型混凝土板采用實體(SOLID)來建模，L型混凝土板中的鋼筋采用鋼筋骨架嵌入混凝土板中。L型混凝土板采用C3D8單元，耗能鋼棒用T3D2單元。模型中網格尺寸為60 mm，如圖3所示。L型混凝土板的底部采用三向固結的方式，頂部約束加載方向為法線方向。

3.5積極推動“從數據到決策”計劃，企圖實現“決策優勢”

2011年4月19日，美國發布了“2013-2017年國防部科學技術投資優先項目”。其中，“從數據到決策”排在第一位，凸顯美軍解決數據過載、提高數據分析能力、縮短決策周期等問題的重要性和緊迫性。美軍“從數據到決策”目的是，通過大數據技術減少數據分析、處理和利用的周期與人力規模，實現從“數據優勢”到“信息優勢”，再到“決策優勢”的轉換，提高軍事決策能力。

4　美軍大數據研發對我軍的啟示

信息化水平是衡量當代軍隊現代化水平的重要標志，美軍通過大數據戰略，將突破一系列信息關鍵技術，引領軍事信息化競爭從軟硬件、網絡領域，進一步向信息認知領域躍升。大數據將極大地提高軍事信息獲取能力、信息存儲能力、信息處理和分析能力、信息分發能力，從而推進美軍信息技術的整體躍升。我軍要在新一輪的軍事競爭中立于不敗之地，就要以信息化條件下美軍大數據發展經驗為鑒，迎頭追趕，進行我軍大數據研發工作，具體措施如下：

4.1認清大數據開發利用的重大意義，合理調整發展戰略，完善整體規劃

①抓住國家“十二五”規劃全面展開的重要時機，通盤考慮基礎設施、基礎軟件、應用系統、大數據深度利用，并同步展開、全面推進各項建設；②充分利用大數據深度分析應用這一信息技術和產業的高價值環節，突出數據分析應用在產業整體價值鏈中的重要地位；③分類指導與重點突破相結合，先行試點與輻射帶動相結合，知識產權創造、保護與轉化相結合，加快數據開發和利用步伐；④加大政府扶持力度，以政府投資帶動民間科技投資，鼓勵軟件行業與其他具有戰略發展潛力的行業進行深度協作；⑤繼續著力加強信息柵格和網絡等基礎設施建設，為大數據的獲取、處理、管理、安全等，提供穩定良好的基礎環境和發展條件；⑥注重從數量優勢到規模優勢的轉換，實現從規模優勢到質量效益優勢的提升；⑦加大人才隊伍建設力度，把引進著名專家學者和本土培養、重點使用相結合，調整院校學科體系，力爭與發達國家同步建成大數據專業技術和管理人才隊伍。

4.2重視橫向聯合，抓好頂層規劃，加強針對性指導

4.3全面提升我軍信息作戰能力，在關鍵作戰能力建設方面取得重要突破

①不斷擴展豐富情報來源，大幅提高高價值情報的快速準確獲取能力。在戰略規劃上，進一步加強對高性能傳感器的研制和全球化部署，顯著增強從互聯網中分析并抽取情報、從我國我軍現有的數字化裝備中獲取情報的能力；②大力加強我軍信息安全體系建設，全面增強信息防御能力，建立健全適應大數據管理的信息安全新機制和大數據安全實時監控機制；③大力提高面向決策的大數據融合、處理性能，有效改進大數據應用條件下的決策技術，切實提高決策水平；④實現戰場態勢大數據的多樣化快速融合，優化提高戰場實時感知技術條件，扎實提升作戰綜合態勢實時感知和同步認知能力，形成完整的戰場綜合態勢；⑤挖掘敵方基礎設施安全漏洞，做到“平時有數、戰時可用”，強化信息作戰能力，重點加強網電對抗手段建設；⑥加速提升我軍大數據整體運用與管控能力，加速研發新一代大數據智能分析專用系統與裝備，實現大數據“拿得到、存得下、算得快、管得妥、用得上”；⑦重點加強軍事領域專用大數據核心技術研發，爭取取得技術機理性突破。

4.4制訂我軍大數據發展的中長期規劃

①進一步明確我軍大數據研發的指導思想與基本原則。盡快出臺我軍大數據研發的戰略目標，明確主要建設任務，即攻克大數據關鍵技術。制訂國家和軍隊大數據開發利用關鍵技術目錄，重點發展大規模數據倉庫、關鍵數據識別、威脅特征偵判、音頻視頻檢索分析、多樣化數據處理、大數據加密等技術；②拓展大數據軍事應用。將大數據技術應用于態勢感知、指揮控制、火力打擊、戰場防護、作戰機動、毀傷評估和軍事科研，拓展大數據技術在軍事斗爭準備和核心軍事能力建設中的運用；③培養大數據相關人才。改革軍隊院校教育，增設大數據技術相關課程，充分利用地方教育資源，利用一流研究型大學培養高素質大數據專門技術人才，建立專業化人才隊伍，加強大數據收集運用綜合演練，提高信息實戰能力。

5　結論

隨著我軍信息化建設水平的提升，大數據技術將逐漸出現在軍隊業務的各個領域，加快推進大數據技術研究，對我軍信息化建設具有重要意義。美軍在大數據建設領域領先于世界其他國家軍隊，具有技術和經驗優勢，因此跟蹤研究美軍在大數據研發方面取得的成就，對我軍大數據發展具有重大意義。

主要參考文獻

［1］李紀舟，蘇曉娟，葉蕾.大數據技術及其國外發展情況［J］.電信技術研究，2013（2）.

［2］姜禾.美國啟動“大數據研究與開發計劃”［J］.信息化研究與應用快報，2012（8）.

10.3969/j.issn.1673-0194.2015.11.107

TP183

A

1673-0194（2015）11-0185-03

2015-04-07