面向柵格化信息系統的體系對抗仿真實驗體系與技術

徐小峰　龍海英

摘要：文章在基于信息系統的體系對抗仿真實驗所存在的主要難題基礎上，綜合C4ISR系統與仿真體系的發展走向，結合以體系對抗的不確定性、適應性和涌現性，進一步提出了以“柵格化的信息系統”為代表的對抗仿真實驗體系。

關鍵詞：柵格化信息系統；體系對抗；仿真實驗；柵格基礎設施；實驗支撐服務 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP393 文章編號：1009-2374（2017）02-0017-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.008

基于云計算、服務化技術以及探索性技術等為核心的技術發展，對于建模仿真領域之中各類完全不同的仿真系統在更廣范圍當中的有效操作與集成帶來了新的發展機遇。綜合體系對抗的不確定性、適應性和涌現性，提出了以“柵格化的信息系統”為代表的對抗仿真實驗體系，同時就其中的關鍵技術展開了深入地探究工作。柵格化信息系統是體系對抗仿真實驗的核心與基礎，探索性框架則是體系對抗仿真實驗之中的指導性方法論，適應性學習即為其最主要的手段措施。

1 構建實驗框架

就協同仿真實驗框架展開相關的研究工作應當將核心重點放到體系對抗一體化仿真執行的一整個流程之中，將柵格服務架構作為底層核心，緊緊圍繞體系對抗仿真任務，針對體系對抗定量分析與方案的驗證提供必要的運行支持架構，并且也可針對有關的對抗訓練提供更加真實的模擬環境，構建起面向體系的對抗作戰需求的實驗架構。

仿真實驗框架在主要的層次規劃上可分為四個級別，其依次為柵格基礎設施、實驗支撐服務、實驗規程與體系對抗實驗。

1.1 柵格基礎設施

柵格基礎設施集成實現了針對各類系統的控制。其所控制的系統可以是實際存在的各類實體設備，也可以是各類模擬器設備，可同時支持虛實結合的體系對抗仿真實驗。柵格基礎設施能夠實現對管理與維護的同時支持，從而更好地服務于頂層應用。依據設計標準，柵格核心服務涵括了九大部分的內容，即發現、安全、分發、調節、存儲、消息、聚合、管理與資源等服務內容。

1.2 實驗支撐服務

實驗支撐服務是基于柵格基礎設施的前提下，將體系對抗仿真實驗作為設計主線，仿真實驗工具其能力可被視之為仿真服務所采取的動態組合與集成，進而達成面向特定體系對抗仿真任務的仿真工作。實驗支撐服務主要涵括了三方面內容，即急促服務、模型服務、應用服務。

1.3 實驗規程

由實驗規程角度來說，體系對抗仿真實驗開發流程主要包括了實驗規劃、相關應用生成、仿真過程運行以及最終所取得的效果價值評估。仿真運行大多是通過仿真基礎平臺、多種分布式仿真軟總線以及基礎服務基礎上的組件所構成的。在模擬仿真之時，可應用資源服務、虛擬代理機制，從而實現仿真單元對不同分布軟總線的全程訪問，達成多異構總線協同仿真對抗體系。

1.4 體系對抗實驗

要素與過程一同構建起了面向體系對抗的一體化仿真實驗框架。根據應用體系對抗態勢博弈、計劃評估等相關問題而展開探討，并針對對抗問題提出新的概念化設計體系進行統一、通用的解答。在一體化協同仿真體系架構下闡述了柵格化信息系統的基本樣貌概況，主要通過綜合信息服務為工作前提，在自身系統體系對抗仿真的基礎上，也可同時給予其他的仿真實驗系統提供以有關的服務，仿真實驗系統和相應的C4ISR系統還可實現無縫交互、互相結合、同步工作。

2 關鍵技術分析

為了能夠切實有效地保障上文所提到的柵格化信息系統，確保其框架結構能夠有效實施與運轉，就必須要針對以下四項核心技術展開具體的研究與探討。

2.1 體系對抗仿真服務規劃技術

鑒于在分布式的仿真環境之中可用資源數量巨大，且資源往往是呈現出不均勻、大范圍、變化性的分散狀態，由此必須要能夠依據體系對抗仿真和評估任務進行自主協商和有效調度，進而達成適宜的資源調配方案，產生出虛擬化組織架構體系，共同完成體系對抗仿真實驗。

受制于自主協同的仿真服務規劃技術，當前應當依據實際的仿真任務，針對實驗任務需求進行解析，若存在可關聯的仿真服務，自動協同選取，對可用資源進行優化處理生成仿真聯合體。服務規劃的底層基礎為對分布式地域以及領域環境下的仿真服務動態組織與關聯查詢。

2.2 面向嵌入C4ISR系統的一體化協同仿真技術

系統最為核心的工作目標是為了促使仿真系統能夠和C4ISR系統有效合并，促成仿真系統與作戰系統的有效集成，達成兩者間信息的互相分享。大量的研究內容均證實，在應對不斷復雜的信息環境時，單純憑借仿真系統亦或是嵌入C4ISR系統均難以滿足于實際需求，需將此兩者進行有機的結合。仿真系統可促使更加多樣化的信息變得可視化，同時通過嵌入C4ISR系統所提供的實時信息反饋也是系統運行的主要依據來源。在C4ISR系統當中其更加注重于當下所發生的實時信息，此類信息內容共同構成了對瞬息萬變的信息變化掌控。要達成對體系對抗實驗研究以及應用的目標，便要先將仿真系統嵌入到整體評估系統與方案規劃當中。

在C4ISR系統的模型架構當中需將計劃樹作為主要核心，整體系統是通過多項仿真服務、計劃服務、監控服務、調度服務以及相關的分支服務所共同構成。其中監控服務的核心功能作用即為針對實時發生變化的信息狀況進行監控，利用仿真服務，并在綜合考量各類指標體系基礎上達成對計劃的評估分析，對比所獲取的實時信息和計劃取其是否相同，若存在差異，便可調取選用監控服務來就此類差異有可能造成的后果影響展開評估，并最終決定是否重新進行計劃的制定與優化處理。若仍需重新進行計劃規劃，便應當通知調度服務，此項服務是基于優先級安排計劃服務到計劃樹當中的某一節點位置。計劃制定服務需針對計劃予以及時更新，進而將無用的分支及時刪除，選出分支來滿足于服務要求，并由此產生出新的計劃分支，同時利用計劃仿真最終選取出適宜的分支節點并將其納入計劃樹當中。

2.3 體系對抗仿真實驗的探索性框架

探索性的分析理論對于處理復雜性問題帶來一種較為良好的思路方法，尤其適用在處理一些具有負載條件之下的體系對抗仿真實驗方案生成與優化。探索性分析作為一種方法論已經得到了普遍性的認可與接受，然而怎樣就這一分析方法展開具體的應用則仍然存在著較大的困難挑戰，尤其是對于大規模實體相對較為復雜的系統而言更是這樣。

要能夠有效地展開探索性分析，就要先建立起適宜于探索性分析特性的模型架構；在實施探索性分析之時，必須要能夠基于極端復雜的環境下快速找到仿真實體，同時還可對實體屬性與行為展開更加具體、深入的探索。為了更好地適應此類需求，必須要在進行模型建構的過程中，應用多分辨率的模型建構實現，及時定位到所需研究的仿真服務；仿真系統屬性及行為設計是能夠進行深入探索的，利用狀態來促使此兩者能夠被協同關聯起來。在體系對抗實體屬性以及行為探索的階段當中，必須要依據相應的操作步驟與規范，選用科學性的探索方式，進行來探索感興趣的領域。

體系對抗仿真實驗的探索性分析能夠將復雜環境之下的對抗問題作為主要目標，在應對復雜環境下的不確定性情況時，可借助于針對動態環境之下的體系對抗效能做出高效、快速的探索，全面認知并掌握復雜環境體系下的對抗問題。

2.4 基于適應性學習的體系對抗實驗方案優化技術

相較于一般性的實驗方案設計，體系對抗的不確定性、適應性和涌現性特點，對于實驗方案設計產生了極其重大的影響。實驗方案設計過程可共分成兩階段，即：方案建立階段與方案優化階段。在體系對抗方案建立階段之中，需針對實體采取多分辨率建模與實體屬性及行為參數的探索，需完成龐大的實體交互工作，涌現出大量的仿真結果；在對實驗方案優化之時，必須要能夠依據最終所獲得反饋結果展開適應性學習，就實體屬性與行為進行調節，促使實驗當中的實體結構更加科學，進而達到對抗實驗體系的科學優化。

實驗方案建立階段即為準備過程，其主要是由空間問題進一步轉化為仿真問題之后，逐步建立實體多粒性層級架構，在創建之時需就實體參數持續予以探索，直至達到理想效果。在實驗方案的優化階段當中，可采用完全不同的參數組合以及隨機種子在一定的行為規則要求下對想定結果進行循環重復，就其最終的運行結果予以分析探討，進而依據所得到的結果來就實體行為或方案進行調整。在實驗方案優化階段，會牽涉大量的實體部分，各實體之間的交互行為要想取得較為良好的模擬效果，就必須要加強對實體行為的交互與協作。了解實體在交互過程之中所出現的狀況，進而獲得結果。

3 結語

綜上所述，本文就面向柵格化信息系統的體系對抗仿真實驗體系與技術展開了深入的分析與探討，首先具體闡述了仿真實驗的框架結構，而后就仿真實驗當中的一些關鍵技術展開了深入的研究工作，其中主要包括體系對抗仿真服務規劃技術、面向嵌入C4ISR系統的一體化協同仿真技術、基于適應性學習的體系對抗實驗方案優化技術等內容，最終希望借助于本文的研究工作能夠為相關的信息系統建設工作提供一些新的思路、方法。

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（責任編輯：黃銀芳）