軍事戰略博弈研討系統分析與設計

陳 敏,黃 謙,李 坎

(軍事科學院,北京 100091)

傳統的戰略博弈研究大多采用社會科學領域廣泛應用的定性分析、思辨判斷方法等,通過史料研究、分類比較、歸納演繹、分析綜合、概括總結等方式,從歷史、藝術、哲學等多個層面進行研究[1-4]。進入21世紀以來,高度復雜不確定性的信息化聯合作戰提出了許多新的分析需求,需要從定性與定量相結合的角度把握軍事活動全局復雜變量間的內在聯系,才能為戰略決策提供令人信服而又切實可行的科學建議。

因此,把現代運籌方法和信息技術發展的最新成果注入戰略博弈研究領域,將以定量研究為主要特征的自然科學方法和以定性思辨為主要特征的社會科學方法相結合,創新研究方法,彌補傳統戰略研究方法科學性不足的弱點,提高軍事戰略博弈研究能力,使軍事高層決策得到科學的評估、論證與優化,是新時期軍事斗爭準備和軍隊建設的迫切需要,也是信息化條件下軍事科研方法創新的必然趨勢。

美軍的戰略博弈研討和重大行動推演分析工具中“蘭德戰略評估系統”(RSAS)[5-7],將“政治-軍事”兵棋推演與分析建模相結合,圍繞自動化兵棋推演、基于規則的建模、結構化兵力分析和敵對行動作戰建模,逐步形成了獨特的“蘭德系統與方法”,對美軍戰略平衡研究及戰略分析方法產生了巨大影響,開創了現代美國戰略評估與戰略分析的新思維、新方法、新時代。

2014年11月,美國防部長《國防革新倡議備忘錄》[9]提出“重振作戰博弈”。認為“重振作戰博弈將有效創新和檢驗達成戰略目標的途徑,幫助我們更清楚地思考未來作戰環境”。2016年10月,美軍事運籌學會(MORS)舉行MORS作戰博弈專門會議[10],認為應對未來高度不確定的信息化戰場挑戰,需要“把作戰博弈集成到支持戰略、條令、政策和其他決策的國防部整個分析過程中”,并就搞好作戰博弈的設計、開發、實現與應用等進行了交流研討。

1 軍事戰略博弈研討系統

1.1 概述

戰略博弈研討方法,在傳統研討方法的基礎上,將思維科學、系統科學和運籌分析等科學理論和方法注入研討過程中,并將其與信息、模型、仿真等現代技術支持手段相結合,形成的信息化條件下的新型軍事科研和決策方法,必將成為作戰實驗的一種重要形式和組成部分,符合軍事戰略問題研究方法的發展趨勢。

軍事戰略博弈研討系統就是基于戰略博弈研討方法,針對信息化條件下的聯合作戰和戰略決策問題,按照定性與定量相結合的原則,以戰略運籌分析方法應用為基礎,結合最新的信息技術開發設計而成的。

軍事戰略博弈研討系統是平臺級的博弈研討軟件應用系統,實現了博弈研討活動全過程要素的信息化,構建了一個人機結合的博弈研討環境,提供了研討環境支持、運籌分析方法支持和綜合信息支持,可輔助軍事人員運用協同式研討、正反式研討和對抗式研討等方式,進行聯合作戰戰略性重大問題研究,有效增強了作戰和戰略問題研究方法的科學性和研究成果的質量。

1.2 設計思路

軍事戰略博弈研討系統的目標是構建一個可擴充的“人——機——知識”結合的研討環境,實現專家、知識和機器三者的高度融合,使研討集體在反復研討過程中相互啟發、激發靈感,為戰略指導需求分析、軍隊建設發展需求分析、軍隊建設發展規劃需求方案評估問題的研究與決策提供更加科學、高效的支持。

1)專家體系

專家體系是綜合集成研討的主體,由參與研討的專家組成。在專家體系中,各個專家根據自身經驗及其他載體所提供的知識,充分發揮自身的創造力,進而產生新知識、解決復雜問題。

圖2 軍事戰略博弈研討系統功能結構圖

圖1 “人-機-知識”相結合的綜合集成框架

2)知識體系

知識以專家的經驗、計算機存儲介質及其他形式的載體儲存,通過協同感知、運算推理等能力,與專家的創造性思維相結合，進而構成新知識的產生體系。

3)網絡與計算機體系

旨在為參與研討的專家構建一個智能化的分布式研討平臺,主要由硬件和軟件兩部分組成,包括計算機網絡系統及以軟件形式存在于系統中供專家使用的研討工具和環境。

在研討過程中,計算機體系可為專家提供模型、案例、規則、方法等知識的查詢功能,使其可結合自身經驗,充分發揮思維能力,提高協同研討復雜問題的效果。計算機體系還為其存儲的知識提供良好的接口,供其他模塊自動調用或訪問。經過多次研討,知識體系將不斷更新,使新知識不斷產生。

2 軍事戰略博弈研討系統功能分析

為支持博弈研討活動,博弈研討系統功能主要包括研討支持、運籌支持和信息支持三個功能模塊[8],系統功能結構如圖2所示。

2.1 研討支持

支持開展各種類型研討的設計、開發、實施和總結;

支持各類研討模式的構建、保存與應用;支持研討實施的控制、監控與管理;提供研討支持工具,包括群體交流工具、意見分析與共識工具、問題樹管理工具、協同編輯工具、視頻會議工具、網絡會議工具、大屏顯控工具,以此形成各類型研討環境。

2.2 運籌支持

主要為博弈研討提供運籌分析工具、方法、模型、仿真等支持功能,包括運籌分析方法和建模等工具支持,如層次分析工具、價值分析工具、系統動力學建模工具、博弈分析工具、影響圖分析工具等;提供運籌分析模型支持,在聯合戰役對抗推演系統、聯合作戰仿真評估系統等外圍系統的支持下,提供聯合戰役對抗推演、聯合作戰仿真評估等支持。

2.3 信息支持

主要為博弈研討提供基礎信息綜合管理、動態信息綜合管理、戰略態勢表現管理、視頻會議服務、知識管理等信息技術支持功能。通過信息支持功能,軍事研究人員可實現對網絡信息、數據庫信息、本地信息的采集、整理、統計分析;對研討過程和結果數據進行整理、分析和可視化展示;對戰略態勢信息進行編輯和顯示控制;同時應用數據管理工具、數據統計分析工具、數據挖掘工具充分挖掘信息成果,存儲、管理、分析科研活動的成果數據,并通過對數據的結構化、案例化、知識化,生成、應用和展現知識。該功能也需要作戰實驗目標分析系統、聯合作戰實驗戰場環境支持系統以及綜合信息與情報分析系統等外圍系統的支持。

2.4 應用支持功能

系統遵循平臺化與實用化相結合的特點,在考慮戰略決策問題一般特點的基礎上,根據具體問題研究的個性化應用需求,針對性開發部署特定的應用功能。軍事研究人員可以利用平臺提供的各種功能,靈活配置、集成調用研討支持工具、運籌分析工具、數據、信息和模型,并對各類研討功能進行靈活編排,為具體軍事戰略問題研究提供環境支持、過程支持、方法支持和信息支持,并實現對各種大型、小型、常態化研討方式的配置部署。

3 軍事戰略博弈研討系統邏輯結構

博弈研討系統總體邏輯結構包括數據資源層、系統功能層、研討模式層、問題模式層、應用層以及研討部署應用方式,圖3為系統邏輯結構圖[5,7]。

圖3 系統邏輯結構圖

3.1 數據資源層

數據資源層為博弈研討提供所需的數據、模型、工具、信息、方法和知識等資源支持。數據資源層自底向上包括基礎數據資源層、數據資源層和數據倉庫層。各層之間相互獨立,并且向上一層提供接口和相應的數據基礎。

3.2 系統功能層

系統功能層為研究各類復雜軍事戰略問題提供研討支持、運籌分析支持、信息支持、數據統計分析等功能上的支持,自底而上劃分為基礎功能層、系統層和功能群層。

3.3 研討模式層

研討模式是針對一類問題而選用的研討方法,其規范的研討流程,對于一類問題的解決具有較好的針對性、適用性和高效性。博弈研討模式主要包括協同式研討、正反式研討和對抗式研討三種類型。

3.4 問題模式層

雖然戰略問題內容多種多樣,但其解決過程和方式有很大相似性,我們將具有相似結構和相似解決方案的問題進行歸類,形成問題模式,主要包括:辨識型、預測型、分析型、評估型、推演型、設計型、共識型、優化型等。

3.5 應用層

戰略決策問題類型主要有:戰略調整、戰爭籌劃、戰略規劃和危機管理。

3.6 研討部署應用模式

系統的部署應用模式分為集中研討模式、異地對抗模式、異地分組模式和網絡終端模式。

4 軍事戰略博弈研討系統總體架構設計

軟件系統主要由研討支持功能群、分析支持功能群、信息支持功能群組成,在這三個功能群的基礎上,可根據具體領域問題研討需求,結合相應領域模型和信息,提供定制化設計、配置以及實施過程管理等應用支持。系統總體體系架構[11]從下至上分為基礎設施層、數據資源層、應用支撐層和應用層,以及貫穿整個系統的標準規范體系和安全管理體系。其總體架構如圖4所示。

圖4 博弈研討系統總體架構圖

4.1 基礎設施層

提供硬件和網絡資源支撐,主要包括計算、存儲、網絡、安全、會議等硬件設備。內網通過綜合研討專用網絡進行通信連接;外網通過互聯網采集數據資源并實時向內網同步,內網和外網之間物理隔離。

4.2 數據資源層

用于數據資源的統一組織和管理,提供數據支撐,主要包括基礎信息數據庫、過程信息數據庫、戰略信息數據庫、模型數據庫、工具數據庫、地理信息數據庫、多媒體數據庫、決策分析數據庫等。

4.3 應用支撐層

為上層各類應用提供支撐,主要包括提供應用支撐環境的基礎平臺、中間件,以及知識發現、數據挖掘、大數據分析等專用服務。

應用支撐環境采用JDK、Paas、數據庫開發引擎構建;公共業務服務構件采用BPS工作流引擎、ESB等技術;大數據分析采用ETL、Hadoop等技術。

4.4 應用層

實現綜合集成研討的各類功能應用,主要包括研討支持、運籌支持、信息支持和綜合研討應用支持。

5 關鍵技術

關鍵技術是指在戰略博弈研討活動中主要使用的、能夠支持活動的基礎性方法技術,主要包括信息交流/溝通技術、研討可視化技術、思維激勵與矛盾處理技術、共識構建技術、運籌分析技術五種類型。

5.1 信息交流/溝通

研討活動本質上是思維、認識和觀點的溝通、協調并形成共識的過程,因此,研討活動的信息交流與溝通手段是支持戰略博弈研討的重要方法。主要依靠面對面交流及計算機網絡等輔助手段實現專家、控制組與支持組之間的信息傳遞,以實現有效的研討及對研討的控制。信息的交流與共享受到研討活動形式的制約,如:對抗式研討活動中,需要針對各個角色方不同的信息訪問權限和需求進行定制化設置。信息流結構如圖5所示。

圖5 研討中的信息流結構

5.2 可視化技術

借助計算機技術、Web、多媒體技術以及計算機圖形學等技術,將交互過程中的各種信息屬性及其關系屬性轉化成視覺和聽覺上直觀的、易于引導注意力聚焦、便于理解和記憶、輔助研討/決策的靜/動態圖形化信息的過程。

博弈研討活動中涉及的可視化方法主要包括:

研討過程可視化,即研討活動全過程的可視化展示;

研討信息可視化,即專家個人信息及專家發言內容、研討過程中的態勢展現及其他需要進行公示的信息及研討結果綜合意見的可視化展示與整理;

研討工具可視化,即將研討活動中涉及的工具、模型、算法、分析過程進行可視化展現。

5.3 思維激勵與矛盾處理

戰略博弈研討活動的研究對象是戰略問題,具有一定的復雜性,無法預先形成確定的研究思路和既定的結論,因此在研討過程中需采用一定的策略激勵專家思維,同時針對矛盾觀點進行科學處理,如采用“正反式研討”將矛盾觀點進行分組討論,對觀點間關系進行智能化處理和定量計算等。

5.4 共識構建

從某種程度來說,共識構建的過程就是戰略博弈研討活動的過程,也可看作是意見的綜合或收斂,即群體尋求一致的過程。共識構建方法的關鍵在于將專家智慧、數據、信息和計算機的智能有機結合起來,采用人-機結合的方式研究復雜系統問題。常用方法包括:多目標決策法、行為決策輔助法、小組集成、投票法、數據挖掘、德爾菲法、AHP法或滿意度法等。

5.5 運籌分析

運籌分析[12-13]是對涉及人和技術因素的復雜問題進行分析決策的科學方法,主要包括定量計算和結構化的定性分析,是戰略博弈研討支持方法的重要組成部分,是從定性到定量綜合集成方法在定量層次的具體體現,是軍事戰略運籌分析方法在戰略博弈研討活動中的具體應用。

5.5.1 運籌分析模型支持

戰略博弈研討活動中的模型主要用于協助研討參與者進行理解、分析、判斷與評估。在不同的博弈研討階段,需要為控制者、決策者及其他參與者提供不同的支持,因此就需要系統具備相應的模型支持。其運籌分析模型如表1所示。

表1 戰略博弈研討活動中的運籌分析模型

5.5.2 通用分析工具支持

影響圖建模分析工具:以貝葉斯網絡為基礎,構建影響圖模型。通過構建影響因素之間的影響關系、填寫因素節點初始/條件概率,得出對于最終節點或起始節點選項可能概率的判斷,也可針對某些因素進行靈敏度分析。主要用于判斷局勢發展、影響因素篩選、輔助決策等。

AHP工具:以AHP方法為基礎,構建模塊化的AHP工具。針對決策問題的關鍵因素,按目標、準則、措施等進行分類;構造一個層次結構模型,從上到下將各類因素相互聯結,并排列于不同層次,得出層次結構圖;根據層次結構圖確定各類因素的權重系數,進而計算出措施層各方案的相對權重系數,最終得到各方案的優劣排序,輔助決策者選擇決策。主要用于調查專家對某些問題的重要性排序的意見。也可以針對某個戰略問題的各項要素,計算因素之間的重要性順序。

價值分析工具:以價值中心法(Value-focused thinking)為基礎,通過明確問題—構建定性價值模型—構建定量價值模型—確定性分析—不確定性和風險分析等系列模塊/工具支持,將對價值或目標的聚焦作為決策者的驅動力,把專家的多種主觀判斷轉化為定量化的價值評分,同時還能允許專家自由地創造或選擇任何滿足需求的備選方案。

系統動力學模型:以系統動力學為基礎的,通過確定系統目標—確定系統邊界—設計指標體系,建立變量集—因果關系圖構造—動力學模型流圖和方程式構造—進行模擬和評估分析等系列模塊/工具支持。能夠使專家能根據不同的策略選擇,通過改變參數,反復模擬,了解不同的系統行為模式,更深入地理解系統的運行機制和轉化關系。

沖突分析工具:以沖突分析方法為基礎,通過對沖突可能結局的偏好排序進行邏輯學和集合論的運算來求得沖突最可能的結局。工具要能快速靈活地根據問題構建沖突模型,并進行穩定性分析,為分析復雜沖突局勢提供運籌支持。

博弈樹(對策樹)運籌分析工具:以博弈論方法為基礎,快速靈活地建立博弈模型,并能進行計算。可用于以下用途:研究問題本質,啟發專家思路;作為系統分析工具,通過詳細計算,進行方案對比;針對所研究的問題,研究特殊的一類博弈模型及其最佳解,以深化認識,得到結論。

6 軍事戰略博弈研討系統的應用效益

軍事戰略博弈研討系統設計完成后,可根據具體的應用需求,利用系統的配置功能為具體的綜合研討活動的設計、開發、實施和總結分析提供研討環境、過程控制和方法等各方面的支持。

基于該系統可實現基于SWOT分析的作戰戰略分析論證、基于戰略戰役決策樹的作戰方案選項分析、基于過程序列建模(PSM)的關鍵作戰能力分析、基于框架式研討的作戰風險分析、基于博弈樹模型的戰爭可控性分析、基于“日后”研討模式的危機管理分析等功能,有效支持國防和軍隊建設發展及其他重大戰略問題研究(如表2所示)。

表2 軍事戰略博弈研討系統應用前景

7 結束語

軍事戰略博弈研討系統針對軍事戰略決策問題,遵循定性與定量相結合的理念,按照自頂向下將復雜戰略問題逐層分解的策略,采用戰略知識地圖等信息動態關聯技術,結合研討推演等實驗手段和方法,有效增強了戰略博弈研討決策的科學性和質量,對推動軍事戰略決策研究和發展具有重要意義。