國防與軍事大數據應用淺談

周韌，屈波

（1.四川大學計算機學院，成都610000；2.78098部隊地爆教研室，崇州611230）

國防與軍事大數據應用淺談

周韌1，屈波2

（1.四川大學計算機學院，成都610000；2.78098部隊地爆教研室，崇州611230）

隨著大數據時代的到來，信息數據對現代戰爭的的影響越來越大，制信息權的爭奪愈演愈烈，建立一個可靠、安全、高效的國防與軍事大數據應用平臺成為大勢所趨。介紹國防和軍事大數據的基本概念，說明大數據在國防和軍事中應用的手段、作用以及意義，并針對應用中面臨的比較普遍的問題進行分析，給出一些解決辦法。

大數據；軍事

1　國防與軍事大數據相關背景

隨著科技的日新月異，軍事競爭也日趨激烈，在經歷了冷兵器時代、熱兵器時代、機械化時代后，現代軍事已經步入信息化時代，現代戰爭呈現出作戰手段信息化、作戰空間多維化、作戰形式非接觸非線性化的特點，制信息權的重要性已經不亞于制空權、制海權等傳統兵家重地。而大數據時代的到來，又給國防和軍隊信息化建設提出了新的課題，國防與軍事大數據的獲取與應用，逐步成為未來戰爭的熱點，而與之伴隨的各種戰略和技術層面的革新，也成為當下各國國防與軍事發展的研究重點。

1.1信息化條件下的新軍事變革

從信息化戰爭提出伊始，新軍事變革就已拉開帷幕，復雜電磁環境、制信息權等新名詞的出現，標志著信息技術成為未來戰爭中的核心技術。以美軍指揮信息系統為例，從C2到C4ISR再到NECC，主流軍事指揮信息系統始終隨著信息技術的高速發展而不斷演變。

1.2大數據應用初露鋒芒

大數據是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發現力和流程優化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產，具備Volume、Velocity、Variety和Value四個特征［1］（簡稱為“4V”，即數據體量巨大、處理速度快、數據類型繁多和價值密度低），在商業上已經得到了成功的應用。大數據在軍事方面的應用也已經嶄露頭角，美軍在伊拉克戰爭中所實現的戰場態勢同步感知、任務資源動態規劃、系統的自適應控制、自主式協同等都是建立在大量信息數據的獲取和快速處理上的；Palantir公司為美國政府提供的反恐支持也是基于大數據平臺的應用。可見，未來戰爭中，大數據的應用必然大有可為。

1.3大數據對國防和軍事的影響

（1）促進戰爭形態的演變。大數據的應用能成倍地增強軍事組織獲取和分析情報的能力，從而達到“知己知彼，百戰不殆”的理想狀態，進而徹底改變兵力和武器數量制勝的傳統戰爭形態，進入信息引導，精確打擊的高技術局部戰爭形態。

（2）強化體系作戰的能力。大數據在指揮控制系統中的應用可以有效促進指揮體系扁平化，指揮決策智能化、實時化和精確化，從而強化數據中心和作戰單元共享實時情報、精確協調行動和同步遂行任務的能力。

（3）加速武器裝備的升級。通過大數據技術挖掘武器系統的內部通信和戰斗協同數據，可以有效升級改造現有武器系統；大數據可以支撐擁有自主能力的無人作戰平臺，并研制出相應的武器裝備，實現戰場無人化；另外，大數據的應用還能促進武器裝備保養維護科學化，穩定武器裝備數據狀態、提升武器裝備使用壽命。

1.4國防與軍事大數據的主要內容

軍事大數據是大數據在軍事領域的運用，軍事需求要求數據處理高效，基于軍事任務進行數據融合，注重信息防御和數據安全管理［2］。例如傳統的軍事情報、戰場的實時動態、武器使用維護數據等。在這些顯而易見的數據的基礎上，軍事大數據可以拓展到一些與國防和軍事間接有著交集的民用大數據，例如海水鹽分與溫度數據（美軍用于偵查和跟蹤敵軍潛艇）等，甚至可以直接在優秀的民用大數據平臺上通過專業技術改造衍生出結構更合理、處理速度更快、數據更可靠、安全系數更高的國防和軍事大數據應用平臺。

2　國防與軍事大數據的應用

大數據在國防和軍事中的應用就是利用大數據技術建立軍事大數據平臺，獲取、整理、存儲并分析海量相關數據，配合各級各類指揮系統，提供精確、實時的分析結果，能在軍事行動決策、戰地作戰指揮和武器系統升級上發揮重要作用。

2.1大數據在軍事行動決策中的應用

傳統的軍事行動決策一般是建立在決策者根據知識和經驗對面臨的情況和獲取的情報進行分析的基礎上的，往往主觀性較強、分歧較多，而決策者能力的參差不齊也導致決策的效果大相徑庭。而在大數據背景下，多維度、多角度、近程、遠程的信息獲取方式日趨豐富，數據量日益巨大，通過收集整理這些數據，建立軍事大數據平臺，形成一個龐大的、實時更新的、可靠的軍事信息資源庫十分必要。平臺通過對數據的分析，較為準確的計算出敵方指揮員的思維規律和布防特點，從而預測敵方行動方案和戰場態勢發展，料敵先機、決勝千里。軍事大數據平臺還可以有效地對現有的軍事資源進行模擬戰斗，通過反復模擬和分析，得出各種環境下的最佳軍事資源分配和模塊編組方案，形成精準的、體系的決策方案表，簡化決策流程、縮短決策時間。

2.2大數據在現地作戰指揮中的應用

比起大規模軍事行動的決策，戰場現地指揮面臨更多的未知情況和更復雜的信息環境，系統實時性要求更高，掌握制信息權，透視數據迷霧，成為作戰指揮的重中之重。在指揮控制系統中，指揮中心通過對海量的歷史信息資源進行處理，得到準確性較高的歷史數據庫，而各作戰單元通過實時數據分發，廣泛運用神經網絡、并行處理、分布式計算等技術進行實時情報分析，形成實時分析結果，利用歷史和實時數據的綜合分析提升從大量無規則數據中提取高價值情報的能力，極大地縮短從觀察到行動的周期，實現戰場的實時感知和全面透明。

2.3大數據在武器裝備升級中的應用

與模擬軍事行動類似，建立武器裝備數據平臺，通過大數據模擬分析可以提升武器裝備的使用壽命，挖掘武器裝備使用潛能，分析武器裝備的改進措施，并能通過對整個武器系統的全數據挖掘分析，促進整個武器系統高效化、智能化和自動化。另外，大數據與人工智能的結合可以為整個武器系統提升一次質的飛躍，如無人機等一大批智能武器裝備已經進入歷史舞臺。未來，無人化已經成為大勢所趨，機械人士兵等高科技智能武器的研發也隨著大數據和人工智能的發展而逐步走向可能，從而為戰爭的“零傷亡”期望提供了堅實的支撐。

2.4大數據在國防安全維穩中的應用

除了上述在軍事行動中的應用外，大數據在互聯網輿論引導、反恐和搶險救災等關乎國防和安全的工作中也能發揮重大作用。宣傳工作對于國防和國家安全工作意義重大，作為世界上應用最廣泛的媒體之一，互聯網陣地不容有失。大數據時代，網絡正在朝著“數據網”［3］的方向演變，利用大數據平臺，掌握最全面、最及時、最可靠的信息，就能在網絡中始終處于引導和前瞻地位，宣傳工作必然事半功倍。Palantir公司迅速地成為市值200億美元的大數據龍頭企業，已經充分證明了大數據技術在國家和軍隊中應用的巨大利益，通過大數據平臺對國內各方面海量數據的收集、整理和分析，蛛絲馬跡也能成為防間反恐的關鍵。在搶險救災中應用大數據技術，一方面是根據歷史數據制定科學的預案，建立從關鍵數據到應對措施的映射，另一方面要通過大量實時數據的分析，判斷災害發展趨勢和預測次生災害。

3　國防與軍事大數據面臨的問題及一些解決方法

盡管大數據技術在商業等方面的應用已經展示出了十分明顯的功效，但國防和軍事由于特殊的性質和要求，大數據的應用也出現了一些亟待解決的問題。

3.1安全問題

對于國防和軍事信息系統而言，安全性無疑是至關重要的，而柵格化信息網絡環境要求軍事大數據平臺比起一般信息服務，安全認證機制的靈活性和數據的可靠性要求更高，戰場態勢的變化多端也要求軍事大數據平臺訪問授權機制更加動態靈活。

（1）采取嚴格的行政管理機制。通過嚴格的審查機制和管理權限，主觀上控制好涉及的人員，通過及時的教育和科學的培訓，客觀上抑制操作失誤等泄密隱患，做到首先在內部確保安全，杜絕人為事故發生。

（2）建立科學的安全評估體系。根據軍事信息領域特殊的安全要求，確定物理、網絡、訪問、數據等方面的安全指標并進行約簡，形成一個指標集，作為基于BP神經網絡的評估模型的輸入樣本，通過訓練確定指標權重，進行模型評價［4］，為信息服務安全性作出評價，為安全建設提供可靠依據。

（3）開發可靠的隱私保護工具。在強化加密手段、身份認證和防火墻技術等基本保護措施的基礎上，運用數據溯源、信息流控制、差分隱私保護和電子分析污染［5］等技術，開發涉密信息保護工具和系統。

3.2速度問題

軍事風云莫測、戰場瞬息萬變，國防和軍事大數據平臺涉及數據量十分巨大，因此分析處理的速度能否跟得上實時變化也一直是其面臨的一個很直接的問題。

（1）資源獲取的速度。軍事大數據的獲取主要依靠北斗衛星系統、傳感器獲取、網絡智能搜索以及RFID獲取等。因此，要重點突破分布式高速數據爬取、高速數據全映像和自然語言處理等技術，完善軍事信息資源智能搜索技術，在大數據的智能識別、感知、適配、傳輸和接入上提高速度。

（2）資源融合的速度。平臺獲取到的數據非常繁雜，包括海量結構化、半結構化和非結構化的數據。而以圖片、音頻、視頻為主的非結構化數據擁有自己的特性和模式，不利于數據融合。因此，要在自然語言處理、可視化技術等方面抓好突破，通過制定基礎數據標準、強化動態擴展表示技術等手段，加強非結構化數據的轉化融合能力，從而提升整體數據融合速度。如美國的XDATA項目，就是針對半結構化和非結構化數據融合的典型技術。

（3）資源挖掘的速度。數據挖掘是大數據中的一項關鍵技術，也是非常復雜的一個計算過程，涉及很多技術方法和分類，要重點在數據挖掘算法、預測性分析、語意引擎等技術上求突破。特別是在指揮控制系統中，戰場事態瞬息萬變，數據實時分析要求極高，分布式云計算平臺在實時性上已經出現跟不上的情況，需要實時性更強的分布式流計算來彌補。目前，通過建立基于Hadoop分布式云存儲技術，結合Map Reduce并行計算框架和Storm流計算框架的并行分析系統［6］，較好的并行處理實時與非實時計算，是較為適合信息指揮系統大數據分析的并行數據分析架構。

3.3存儲問題

面對大量快速流動軍事信息資源，如何建立一種能夠適應快速增長的大數據存儲、管理機制，成為考驗軍事大數據平臺存儲與管理能力的一個根本問題。

（1）做好數據庫優化。數據庫是數據存儲的基本工具，因此，優化數據庫是建立適合大數據平臺數據存儲管理的最直接的方法。通過建立高效索引、優化查詢和算法、采用并行數據庫等方法，建立適合國防和軍事大數據存儲管理的基本單元。

（2）采用分布式架構。分布式架構是大數據存儲管理的基本架構，對于國防和軍事大數據平臺也是如此。運用分布式文件系統、分布式數據庫、分布式數據倉庫工具等實現云存儲，管理和連接各個基本單元，能夠高效、迅速地處理好大量突發數據。

（3）非固定的交換模式。網絡中心環境數據存儲與管理技術是美軍在軍事信息柵格（MIG）支撐下為用戶提供的一種數據存儲管理與快速訪問機制，通過構建分布式信息服務，實現全網信息資源統一組織、管理和調度，使所有的授權用戶都能快速訪問統一虛擬數據管理中心，構建資源可動態流動基礎環境［7］。這種通過需求者獲取為主，兼顧主動請求的交換技術，與云存儲技術相得益彰，能夠很好地適應戰場變幻莫測、錯綜復雜的軍事信息資源存儲和管理。

3.4人力、財力問題

數據科學是是一門復合學科、涉及數學、統計學、機器學習等，人才難覓，人力問題成為一個很殘酷的問題。另外，軍事大數據的獲取和管理也是需要耗費大量財力的，無論是傳感器還是數據中心服務器，開銷都是巨大的，這也是擺在軍事大數據平臺建設中的一個很現實的問題。

（1）加大人才培養力度。數據科學人才稀少，軍事人員中更是稀缺，要通過強化軍隊科技人才培育和吸納民間數據專家并舉的方式，采用邊學習、邊實踐的方法，扎實做好國防和軍事大數據人才培養。

（2）合理利用資源。大數據平臺開銷巨大，但其無與倫比的軍事意義和不可或缺的應用價值，決定了其在經費預算上必然是重頭，需要充分利用現有資源，合理地根據發展需要制定經費預算方案。

（3）多維數據自動展現技術。數據專家是少數，活躍在后臺，而大數據平臺的操作者確實大多數人，活躍在應用端，因此，通過多維數據自動展現技術的應用，設置多維度自由切換的應用界面，能夠較好地適應多數操作者林林總總的需求，促使應用端“傻瓜化”，從另一個側面應對人力財力不足問題。

4　結語

本文給出大數據在軍事領域應用的背景和意義，揭示了其必然性，然后介紹了國防和軍事大數據應用平臺的作用和功效，并針對實際應用中面臨的一些問題，結合當下一些國家做法提供了一些參考的解決問題的方法。大數據在軍事領域的應用還有很大的潛力可以挖掘，隨著大數據技術的發展，必然能為國防和軍事提供越來越多的價值和利益。

［1］Gupta R，Gupta H，Mohania M．Cloud Computing and Big Data Analytics:What Is New From Databases Perspective［M］．Berlin Heidelberg：Springer，1997：42-61.

［2］胡琦明．未來戰爭形態將改變，軍事大數據決定戰爭主動權［DB/OL］.南方網，科技·今日聚焦，2014.08.01

［3］傅中力，張煌，李坡．大數據時代的國家安全與軍事戰略選擇［A］．長沙：國防科技，2013，32（4）:24-29.

［4］張子春，劉增良，余達太．一種大數據條件下軍事信息服務安全評估模型［A］．成都：信息安全與通信保密，2014，6:90-99.

［5］竇萬春，江澄.大數據應用的技術體系及潛在問題［A］.合肥：中興通信技術，2013，19（4）:8-16

［6］李小花，李姝.大數據分析在指揮信息系統中的應用［A］.第二屆中國指揮控制大會論文集.北京：國防工業出版社，2014:872-876

［7］張翠俠，薛新華，徐軍.大數據背景下軍事信息資源多價值挖掘應用技術探討［A］.2013中國指揮控制大會論文集.北京：中國指揮控制大會，2013:672-676

Application of Big Data Analytics to the National Defense and Military

ZHOU Ren1，QU Bo2

（1．College of Computer Science，Sichuan Univercity，Chengdu 610000；2．Department of Dynamite，Unit78186，Chongzhou 611230）

With the advent of big data era，the influence of information to modern war has become more and more significant，and the contention of information dominance has become more and more fierce，so it's a certain trend that every nation should create a reliable，secure and efficient military platform about the application of big data analytics.Introduces the basic concept about the application of big data analytics to the national defense and military，then expounds the means，effects and significance，presents general problems in practical applications，and gives solutions to them.

Big Data；Military

1007-1423（2016）25-0048-04DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2016.25.011

周韌（1986-），男，四川崇州人，助理工程師，研究生，研究方向為計算機網絡與通信系統

2016-06-02

2016-07-20