云作戰(zhàn)下作戰(zhàn)決策流程和實驗設計分析與研究

王龍

摘 要：本文基于對美軍《空軍未來作戰(zhàn)概念》文件的分析，對云作戰(zhàn)的概念和基本形式進行闡述，分析了作戰(zhàn)決策環(huán)中人的重要性；并進一步給出了云作戰(zhàn)決策流程，提出了云作戰(zhàn)任務效能評估仿真平臺。最后，通過一個算例，對云作戰(zhàn)中實驗設計和大數(shù)據(jù)下的輸出預測給出了分析與研究。

關鍵詞：云作戰(zhàn)；任務環(huán)；實驗設計

隨著計算機科學與現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，“云協(xié)作”的概念已經(jīng)大量地融入了我們的生活中。2015年9月15日，美國空軍正式發(fā)布了《空軍未來作戰(zhàn)概念》文件。該文件闡釋了如何將“敏捷性”用于美國空軍官兵，描繪了2035年如何在“5個核心使命”中運用敏捷性。在實現(xiàn)快速精確打擊與一體化的偵查與決策的過程中，傳統(tǒng)的作戰(zhàn)方法已經(jīng)產(chǎn)生瓶頸，如果需要自身決策環(huán)的響應速度優(yōu)于對手，同時對敵方的決策過程產(chǎn)生干擾，應用云作戰(zhàn)概念，實施分布式作戰(zhàn)策略勢在必行。

1 云作戰(zhàn)的概念與基本形式

云作戰(zhàn)就是用戰(zhàn)場物聯(lián)網(wǎng)，把大、中、小、微型的各種作戰(zhàn)要素和保障要素集成為一個個群組，對敵人實施高度智能化的飽和式攻擊。它的最大特點，就是“形散神不散”。云作戰(zhàn)看似離現(xiàn)今的作戰(zhàn)概念距離很遠，但從作戰(zhàn)角度看，這就是未來云作戰(zhàn)的影子。

2 作戰(zhàn)決策環(huán)

在軍事作戰(zhàn)中，通過觀察、調(diào)整、決策和行動4個步驟來進行決策行為的循環(huán)周期被稱為John Boyd決策循環(huán)。決策過程包括獲取決策相關數(shù)據(jù)（觀察），將它用一個有意義的方式解釋（調(diào)整），依據(jù)這個解釋做出決策，依據(jù)決策行動。這個循環(huán)以不同的形式重復，得到的結(jié)果會反饋到它的觀察結(jié)果。

3 云作戰(zhàn)任務流程

在未來20年中空戰(zhàn)部隊將不斷演進自身的核心使命，在未來的戰(zhàn)略和戰(zhàn)役行動環(huán)境中提供快速響應的和高效的全球警戒、全球到達和全球力量。整個云作戰(zhàn)過程可以分為如下的六個步驟。

（1）依據(jù)現(xiàn)有的武器能力水平，識別任務場景。

（2）針對該體系任務構(gòu)建體系模型。

（3）結(jié)合體系能力與體系任務，基于構(gòu)建的模型，將打擊策略映射為可操作的打擊序列。

（4）根據(jù)進行的體系任務，構(gòu)建體系內(nèi)元素的智能體規(guī)則，實現(xiàn)體系的智能控制。

（5）利用蒙特卡洛法生成輸入空間，進行重復多次仿真。

（6）基于設計實驗形成的大樣本數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析，得出作戰(zhàn)體系輸入與輸出、變量與能力之間的關系。

4 云作戰(zhàn)效能評估方法

效能是指系統(tǒng)在規(guī)定條件下達到規(guī)定使用目標的能力。效能評估是根據(jù)影響裝備效能的主要因素，運用一般系統(tǒng)分析的方法，在收集信息的基礎上，確定分析目標，建立綜合反映裝備達到規(guī)定目標的能力測度算法，最終給出衡量裝備效能的測度與評估。

云作戰(zhàn)體系仿真任務效能評估系統(tǒng)可以分為四大模塊：任務想定模塊、任務仿真模塊、效能分析模塊、數(shù)據(jù)管理模塊。其中前3個模塊基于AnyLogic軟件進行開發(fā)，數(shù)據(jù)庫管理模塊基于SQLite進行開發(fā)，各個模塊之間的關系如下：

（1）任務想定模塊主要負責：①任務體系、任務目標的設定，包括任務背景、任務要求、打擊目標等；②雙方戰(zhàn)力戰(zhàn)場設定，包括紅方、藍方的武器裝備狀況，紅方、藍方地理位置，等等。

（2）任務仿真模塊主要為根據(jù)任務想定，基于輸入變量生成設計空間，執(zhí)行仿真任務，并輸出仿真結(jié)果。

（3）效能分析模塊主要為針對任務仿真模塊的數(shù)據(jù)樣本，將數(shù)據(jù)可視化，對輸出數(shù)據(jù)進行進一步的分析。

（4）數(shù)據(jù)管理模塊負責存儲和管理三大任務模塊的數(shù)據(jù)，為任務的設定和分析提供支持。

5 作戰(zhàn)打擊序列的求解

云作戰(zhàn)體系追求打擊能力的最優(yōu)化，講求以最少的代價對敵方的防御系統(tǒng)做出最致命的傷害。針對打擊序列的求解，可采用質(zhì)量功能配置方法進行。質(zhì)量功能配置能夠有效地將云作戰(zhàn)體系能力的需求轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w的打擊目標序列，其具體過程分為如下幾個步驟。

（1）確定能力規(guī)劃矩陣，即確定作戰(zhàn)任務需要摧毀的藍方的具體能力。

（2）確定能力規(guī)劃矩陣中變量的權(quán)重，即針對需要評估的某項具體的體系能力，確定矩陣中各個變量相對于該項能力的重要性，并通過權(quán)重公式確定其具體數(shù)值。

（3）確定具體的打擊目標矩陣，將藍方所有的可打擊目標列于質(zhì)量功能配置的上方，具體包括領導階層、電力設施、空軍基地、陸軍基地、燃油系統(tǒng)等。

（4）確定能力規(guī)劃矩陣與打擊目標矩陣之間的關系矩陣，即以強、中、弱3個層級來評價能力矩陣與目標矩陣的影響關系，形成關系矩陣。

（5）確定打擊目標權(quán)重值及打擊序列，及以1，3，9分別代表弱、中、強3個層級的關系，與能力矩陣的重要度進行加權(quán)形成權(quán)重值，該值即可作為目標序列排名。

6 實驗設計和樣本分析

試驗設計主要是開發(fā)和優(yōu)化模型的仿真方案，涉及輸入變量的篩選、變量取值空間的確定、樣本值的選取等。選擇需要進行研究的體系變量，如選擇全機起飛重量、空中比、推重比、載荷重量等，選擇上界和下界，生成相應的變化區(qū)間（表1），利用蒙特卡洛抽樣法，在整個設計空間內(nèi)隨機抽樣，使取值點盡可能地覆蓋整個設計空間。因為體系隨機性的原因，同一個取值點需要進行多次反復試驗，求得同一個設計點對應的可能不同的輸出結(jié)果，該結(jié)果顯示了在該輸入情況下任務完成的概率。而輸入點覆蓋整個設計空間就可以得到體系環(huán)境下，相對完整的輸出空間。該輸出空間將作為大樣本數(shù)據(jù)分析的重要數(shù)據(jù)來源，如圖1所示。

參考文獻

[1]郭齊勝.裝備效能評估概論[M].國防工業(yè)出版社，2005.

[2]邵家駿.質(zhì)量功能展開[J].航空標準化與質(zhì)量，1994，（5）：9-15.

（作者單位：北京航空航天大學）