賽博藍軍力量建設效能評估模型

柯宏發， 祝冀魯， 羅 劍

(裝備學院裝備試驗系, 北京 102206)

賽博藍軍力量建設效能評估模型

柯宏發， 祝冀魯， 羅 劍

(裝備學院裝備試驗系, 北京 102206)

界定了賽博藍軍力量及其建設的概念與內涵，從物理域、信息域、認知域和社會域的行動反應角度建立了賽博藍軍力量建設效能評估指標體系和矩陣描述模型，構建了賽博藍軍力量建設效能矩陣型灰色關聯評估模型，最后，通過仿真評估算例進行了驗證。結果表明：提出的建設效能評估指標體系和矩陣型灰色關聯評估模型是有效可行的。

賽博空間；藍軍力量；建設效能；矩陣型灰色關聯評估模型

賽博空間概念于20世紀80年代提出，軍事意義上的賽博空間是指具備物化特征的信息網絡空間，包括敵我雙方的軍事信息系統以及嵌入信息要素的諸多武器系統。賽博空間已成為繼陸、海、空、天之后的第5維作戰空間[1-4]，其催生了一種全新的作戰樣式——賽博作戰。在賽博空間作戰,其攻擊簡單，而防御很難。目前，美軍已成立了賽博作戰司令部，各國(地區)也都加快步伐建設賽博作戰力量。研究賽博作戰戰法，建設賽博藍軍力量是檢驗賽博作戰效果最直接、最好的一種途徑。賽博藍軍力量建設效果對提高賽博作戰能力、解決賽博裝備作戰運用等問題具有極其重要的意義。本文從物理域、信息域、認知域和社會域角度分析賽博藍軍力量的作戰效果，建立賽博藍軍力量建設效果評估矩陣，構建基于灰色關聯矩陣的建設效果評估模型。

1 賽博藍軍力量及其建設的概念與內涵

1.1 賽博藍軍力量

《中國人民解放軍軍語》[5]65定義作戰力量是指用于遂行作戰任務的各種組織、人員及武器裝備等的統稱。筆者認為：賽博藍軍作戰力量(簡稱“賽博藍軍力量”)是指擔負賽博作戰任務的模擬作戰對手部隊的統稱，主要是指賽博對手擔負賽博攻防的直接交戰力量以及擔負作戰保障(包括后勤與裝備保障)的作戰支援保障力量等。賽博藍軍力量的基本使命任務是致力于提高藍軍并破壞敵方在賽博空間的賽博信息獲取、處理、傳輸、運用能力和信息效能，形成敵我雙方賽博對抗中的信息優勢。賽博藍軍力量的運用主要包括3個方面：1)配合賽博紅軍力量進行賽博攻防訓練，檢驗紅軍力量的攻擊效果；2)配合賽博裝備進行試驗鑒定，為賽博裝備建設提供依據；3)進行賽博攻防的科研工作，催生、驗證新的賽博作戰理論。

1.2 賽博藍軍力量建設

《中國人民解放軍軍語》[5]10定義作戰力量建設是指為構建和完善作戰力量體系、提高作戰部隊戰斗力而進行的活動。筆者認為：賽博藍軍力量建設是指以提高賽博藍軍力量的賽博作戰能力為根本目標而開展的裝備建設、能力分析、體制編制驗證等工作的總稱。

從賽博藍軍力量的運用來看，賽博藍軍力量建設是一個極其復雜的系統工程。從哲學的層次看，賽博藍軍力量是由生產力要素和生產關系要素構成的一個有機整體。相應地，賽博藍軍力量建設包括生產力要素建設和生產關系要素建設2個方面：生產力要素建設包括信息技術基礎設施、賽博人才和賽博裝備等物質基礎的建設；生產關系要素建設主要包括體制編制、多元賽博作戰力量的指揮控制關系、賽博作戰綜合保障等內容。在生產力要素中，賽博人才的技術水平、賽博偵察裝備的偵察能力、賽博攻擊裝備的攻擊能力、賽博防御裝備的防御能力等反映了賽博藍軍力量建設效能的固態分量。在生產關系要素中，體制編制效能、指揮控制能力以及綜合保障水平等是賽博藍軍力量建設效能的動態分量，不同的體制編制、指揮控制關系以及綜合保障水平會導致賽博藍軍力量作戰效能的不同；處于一定發展階段的賽博藍軍力量，其體制編制、指揮控制關系等生產關系要素就成為其建設效能的牽引和推動因素。

2 基于4域的賽博藍軍力量建設效能評估指標體系

賽博藍軍力量通過魯棒、安全的信息技術基礎設施將各種賽博裝備、指揮控制系統、賽博作戰部隊等作戰要素和資源連接起來，提供一體化賽博信息的獲取、傳輸、處理、分發和利用等服務，形成一條從賽博偵察裝備獲取目標數據到信息、知識，繼而轉化為決策以及賽博行動的作戰行為價值傳遞鏈，實現賽博藍軍力量作戰能力的最大化。

賽博藍軍力量的作戰行動同時發生在物理域、信息域、認知域和社會域4個領域中，這4個領域是賽博藍軍力量作戰能力形成的源泉，4域的相互作用和網絡信息傳遞形成了賽博藍軍力量的作戰能力。借鑒基于效果的行動反應循環解析思路[6]，基于4域建立賽博藍軍力量作戰能力形成框架，如圖1所示。

圖1 賽博藍軍力量作戰能力形成框架

圖1中，物理域是指賽博攻防領域或戰場環境空間，其要素包括賽博信息技術基礎設施、各級作戰人員、指揮控制裝備和賽博攻防裝備等,賽博的主要作戰能力均在該領域進行度量。信息域是指賽博信息產生、傳輸、處理和共享的領域或空間，既是賽博行動的信息空間，也是賽博藍軍力量傳遞指揮控制的領域，更是傳達指揮員意圖的領域；在該領域中，賽博藍軍力量具有收集、獲取和共享賽博信息的能力，以建立和維持超越賽博紅軍的賽博優勢；所有關于賽博態勢的信息都必須與該領域進行交互，然后又通過其進行共享。認知域是指賽博藍軍形成賽博知識、決策和價值的空間，既是信念、認識和價值觀存在的領域，也是貫徹意圖、條令、戰術，并根據理性認識進行決策的領域；該領域的基本要素包括領導能力、經驗水平、態勢感知能力以及協同決策能力等。社會域是指賽博藍軍力量人員之間和組織之間進行信息交互、共享認知和理解以及協同決策的過程和領域；社會域受到經濟、教育、政治甚至宗教等因素的影響。由上述分析可知：基于效果的賽博藍軍力量行動反應循環過程主要涉及賽博感知、認知、決策、行動和社會影響5個要素，據此建立的賽博藍軍力量建設效能評估指標體系如圖2所示。

圖2 賽博藍軍力量建設效能評估指標體系

3 矩陣型灰色關聯評估模型

3.1 建設效能的矩陣描述

設Ph(h=1,2,3,4,5)分別為賽博感知能力、賽博認知能力、賽博決策能力、賽博行動能力和社會影響能力，則賽博藍軍力量建設效能為

Ecyber-blue=f(P1,P2,P3,P4,P5),

(1)

式中:Ecyber-blue為賽博藍軍力量建設效能；f(·)為賽博作戰能力聚合函數。

將賽博藍軍力量作戰過程分為刺探、重點目標攻擊、升級控制等k個階段，則通過第i(i=1,2,…,n)次任務想定、基于4域的賽博藍軍力量作戰能力的矩陣描述為

(2)

設賽博藍軍力量的理想作戰能力矩陣為

(3)

則f(·)可以轉化為作戰能力矩陣Xi和理想作戰能力矩陣X0的逼近程度評估函數。逼近程度評估要求決定了Xi和X0的逼近性應包括2個方面[7]：1)Xi和X0的相似程度，即二者之間的相同或共同程度，一般用距離的倒數來度量；2)Xi和X0的貼近程度，即二者相應元素對比的正確程度。Xi和X0在幾何上等價于2個曲面，相似度僅能衡量2個曲面幾何形狀的相似程度，無法度量相應要素對比的正確程度；貼近度可衡量2個曲面在空間的接近程度，無法處理2個曲面局部與整體間的復雜關系。本文利用矩陣型灰色關聯度[8]綜合衡量Xi和X0的相似度和貼近度，該方法為賽博作戰能力的聚合提供了一個新思路。

3.2 作戰能力矩陣的初值化處理

由于作戰能力的指標量綱或數值量級不一致，在進行灰色關聯分析前，必須對Xi進行無量綱化處理。另外，所有灰色序列均能通過某種變換減弱其隨機性和擾動沖擊，凸顯其內在的變化規律[8]。因此,本文選擇初值化算子對Xi進行預處理,并記初值化處理后的矩陣為Xi,

設Xi=[ahj]5×k，D為Xi的初值化算子，則

X=DXi=[dahj]5×k=[ahj/ah1]5×k，

(4)

為Xi的初值化矩陣。

3.3 作戰能力矩陣的灰關聯分析模型

(5)

(6)

(7)

分別為3級極大、極小距離[8]。極大、極小距離體現了系統論的整體性觀點，反映了整個系統對單個特征參數關聯程度的影響。

基于一般關聯度的基本思想，可根據作戰能力參數與理想能力參數之間的極大、極小距離來定義參數之間的關聯系數，則

(8)

設(h,j)處的關聯系數權重為whj，則

(9)

為關聯系數的權重矩陣，且

(10)

對灰關聯系數矩陣進行聚焦，得到被評賽博藍軍力量建設效能為

(11)

4 仿真評估算例

設賽博藍軍力量與紅軍力量的博弈過程可分為刺探、重點目標監測、攻擊、重點目標攻擊、升級控制5個階段，利用綜合加權平均得到賽博藍軍力量的賽博感知能力、賽博認知能力、賽博決策能力、賽博行動能力和社會影響能力，賽博藍軍力量的作戰能力矩陣為

進行初值化處理后為

賽博藍軍力量與紅軍力量的博弈過程能取勝的理想作戰能力矩陣為

進行初值化處理后為

利用MATLAB中的surf命令進行初值化處理后，賽博藍軍力量X1和X0的描述曲面如圖3、4所示。可以看出：2個曲面具有較大的差異，相似性不是很理想，難以對賽博藍軍力量建設效能進行分析。

圖3 賽博藍軍力量作戰能力描述曲面

圖4 賽博藍軍力量理想作戰能力描述曲面

基于本文提出的定量分析方法，根據式(5)-(7)，可得

當ξ=0.5時，可求得賽博藍軍力量作戰能力相對于理想作戰能力的灰關聯系數矩陣為

設各個灰關聯系數的相對重要性相同，則

由此可得被評賽博藍軍力量建設效能為

r0l=r(X0,X1)=0.696。

由式(8)可知：灰色關聯度r的取值范圍為[ξ/(1+ξ)，1]。本文中當ξ=0.5時，r的取值范圍為[0.333 3，1]，表明被評賽博藍軍力量建設效能不是很理想，這一結論與定性分析結果一致。

5 結論

賽博藍軍力量建設是賽博弱國提高賽博作戰能力的緊迫任務，研究賽博藍軍力量的建設效能評估方法是其中的主要內容之一。賽博藍軍力量包含較多的生產力和生產關系要素，不同要素的內涵特征差異較大，下一步將基于本文提出的評估思路，對賽博藍軍力量建設過程中具體要素建設效能的評估指標體系、評估模型、指標權重計算等問題進行深入研究。

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[4] 蔡亞梅，汪立萍．賽博空間作戰及應考慮的問題[J]．航天電子對抗，2012，28(1): 17-19.

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[8] 張可．矩陣型灰色關聯分析建模技術研究[D]．南京：南京航空航天大學，2010.

(責任編輯: 王生鳳)

Construction Effectiveness Evaluation Model of Cyberspace Blue Force

KE Hong-fa, ZHU Ji-lu, LUO Jian

(Department of Equipment Test, Equipment Academy, Beijing 102206, China)

Concept and connotation of cyberspace blue force and its construction are defined. From the action and reaction view of physical domain, information domain, cognitive domain and social domain, the index system of construction effectiveness evaluation of cyberspace operational blue force is set up and the matrix description model is built. Evaluation model based on the matrix grey relational analysis for construction effectiveness is constructed and validated through simulation evaluation examples. The results show that the method proposed is feasible and practical.

cyberspace; blue force; construction effectiveness; matrix grey relational analysis

1672-1497(2015)05-0006-04

2015-05-13

國家社會科學基金資助項目(12GJ003-102)

柯宏發(1969-)，男，教授，博士。

E27; E917

A

10.3969/j.issn.1672-1497.2015.05.002