網絡信息體系運作機理與關鍵技術*

梁維泰，黃松華，朱 濤，2

（1.中國電科第二十八研究所信息系統工程重點實驗室，南京 210007；2.駐中國電科二十八研究所軍事代表室，南京 210007）

0 引言

信息時代的戰爭突破了以往的單一化作戰模式，表現為信息主導的體系對抗，各種作戰資源需要圍繞使命任務，通過知識驅動和信息流通達到統籌聯動、同步協調和能力聚合[1]。網絡信息體系以廣域分布的網絡與服務為基礎，鏈接陸、海、空、天、電、網多維戰場空間的各類作戰單元，在作戰保障裝備支撐下，基于網絡中心思想將探測與感知、指揮與控制、打擊與毀傷等體系核心節點按OODA邏輯構建感知環路、協同環路、打擊環路等復雜作戰體系，是中國版的網絡中心化C4KISR系統[2-3]。網絡信息體系建設的根本目標就是要圍繞體系作戰能力生成的總體發展要求，制定作戰體系建設頂層規劃，明確體系能力需求和體系結構，建立統一架構、技術體制和標準規范，采用網絡中心、信息主導的理念對作戰要素進行改裝和研制，通過組網運用最大化發揮作戰資源效能，漸進式發展、逐步形成體系作戰能力。作為信息化時代體系作戰能力的催化劑和融合劑，網絡信息體系正改變著信息化作戰形態和戰斗力生成模式[4-5]。

美軍沒有使用網絡信息體系這一術語，但實際上通過60多年信息化建設的探索與實踐，經歷了“煙囪林立”、綜合集成以及一體化建設等不斷探索實踐、不斷迭代優化的發展過程，通過提出“網絡中心戰”概念，建設“全球信息柵格”（GIG）、“聯合信息環境”（JIE）等網絡中心化系統，已逐步構建起較為完備的網絡信息體系[6]。

本文在提出網絡信息體系總體架構的基礎上，分析了網絡信息體系運作機理、關鍵技術和發展趨勢，為網絡信息體系頂層規劃和建設提供參考。

1 網絡信息體系總體架構

結合云計算、大數據、物聯網等新興技術發展，綜合考慮態勢感知、指揮決策、力量控制等各領域全要素，提出終端泛在互聯、資源云端聚合、能力按需組合的網絡信息體系總體架構。

1.1 設計理念

網絡信息體系總體架構按照“網-云-端”理念設計，其中無處不在的虛擬化網絡為隨時獲取、隨時釋放信息、資源、服務等提供基礎，“云”可通過向“端”提供各類資源及服務，實現對應用端的賦能，“端”在從“云”中獲取能力的同時可向云提供經驗、知識等，以豐富云中的資源和服務。

“網”代表有序的網絡空間基礎環境，具有支持快速、靈活、智能調配任意功能及其載體的開放架構，網絡資源池中包含通信、數據鏈、計算存儲等資源，可提供計算存儲及通信網絡服務。

“云”是根據業務需動態聚合各類作戰資源形成的具有緊密耦合關系的能力集合，通過將服務分布在網上，依托傳感器、武器、電子設備等硬件實體資源，構建可按需共享的資源池，為應用端提供通用泛在的信息服務、知識服務、功能服務，甚至武器（硬件）共享服務。

“端”是既從云中獲取相應能力、又向云提供資源及信息的物理實體，根據任務需要從云中獲取相應的探測感知、指揮決策和武器控制等能力。

1.2 總體架構

裴忠民等曾基于綜合電子信息系統建設思路，提出了基于基礎設施、服務和作戰應用的網絡信息體系三層框架[7]。本文結合“網-云-端”的理念，將網絡信息體系總體架構劃分為網設施、云環境、端系統3個層次，可按任務靈活組合資源和服務，按需構建“端”系統，遂行聯合態勢感知、聯合指揮決策、聯合力量控制、聯合支援保障等各項作戰任務，如下頁圖1所示。

網設施提供網絡化的信息收集、處理、傳送、共享、分發、管理等功能，支持武器系統、傳感器能力融入與共享，為戰場資源一體化管理、控制與協同提供基礎，為實現全域機動、全維防護等聯合作戰能力提供保障。

云環境構建融合多維多源的信息資源池，為應用系統實現提供服務化的共享功能模塊和知識積累，支撐實現一體化體系作戰中聯合態勢感知、聯合智能規劃、聯合力量控制、聯合火力打擊和聯合支援保障等。

端系統按照云上應用柔性化的理念，按需選取各類“資源”和“服務”，各類作戰應用通過網絡動態集成、組合，形成具有不同功能的應用系統，為各級指揮所、保障機構開展業務活動，以及作戰部隊實施火力打擊、信息對抗等作戰行動提供支撐。

2 網絡信息體系運作機理

網絡信息體系運作機理，是指基于網絡的信息共享環境支撐下，體系中作戰單元、作戰要素和作戰系統之間，在形成和發展形成體系作戰能力的過程中相互影響、相互作用的原理和運行規律。

圖1 網絡信息體系系統架構

網絡信息體系運作過程包括體系單元聚合、作戰鏈路生成、作戰方案優化、體系效能發揮等4個部分，相應的作用機理包括面向敏捷和韌性的網絡中心運作機理、面向OODA環自適應生成的信息主導運作機理、面向優化和自主的知識驅動運作機理、面向任務高效完成的體系賦能運作機理，如圖2所示。其中，信息按需組織、相互驅動、閉環流轉，支持打擊鏈的快速構建[8]；體系則圍繞作戰使命和任務需求，優化運用全網信息與情報、指控、火力等資源，在恰當的時間、地點釋放能量，達成作戰目的，完成任務。

2.1 網絡中心運作機理

網絡中心運作機理指體系中的各類作戰單元和系統資源圍繞作戰任務動態聚合，面向突發事件提供體系的靈活適應能力和抗毀生存能力[9]。其中：

作戰任務是網絡信息體系為完成作戰使命而實施的系列作戰行動，這些作戰行動一般由網絡信息體系中某一個或多個作戰單元協同完成。

作戰單元是各種軍事能力的載體，為執行作戰任務提供火力打擊能力、偵察監視能力、信息處理能力以及指揮決策能力等，作戰單元一般包括探測單元、火力單元、決策單元等。

2.2 信息主導運作機理

信息主導運作機理，是網絡信息體系的能力特征，表現為在網絡信息體系的運用過程中，信息流起著調節和支配作用，信息力是機動力、火力和防護力組織運用的主導因素[10]。信息主導戰場能量釋放，決定著部隊的作戰行動部署和時機、火力運用方式和效果、防護活動組織和恢復。信息主導戰場聯合行動，聯合作戰體系內部所有作戰要素、所有作戰力量之間的聯動關系，都靠信息的傳遞來實施。信息主導作戰力量協同，為聯合作戰的同步決策、動態調整、實時協同提供充分的條件和有效的支撐，使得聯合作戰體系的運行呈現一種“自同步”的實時互動狀態。

圖2 網絡信息體系運作機理

信息主導運作機理體現在以下3個方面：一是信息活動環驅動作戰活動環，起“驅動軸”的作用；二是信息活動的速度和精度超過了作戰活動環，而信息活動速度與精度趕上并超過作戰活動的首要原因是有了信息網絡系統；三是信息活動支撐了體系的敏捷適變，從而成為提升體系適應能力和提升效能的動力。

2.3 知識驅動運作機理

知識驅動為作戰任務合理分配、體系自主優化調整和平臺精細化控制提供模型與方法支撐。知識驅動運作機理通過數據挖掘技術和大規模并行算法，將多維信息融合形成知識，準確預測對手的思維規律和作戰行動，實時感知國家安全和戰場態勢的發展變化，精確測算評估己方戰略能力，迅速為指揮員提供優化行動方案，為各類作戰平臺賦予智能?！爸R驅動”的武器裝備體系將在戰場上實現高度智能化和自主化的統一，能夠實時主動感知敵情威脅，高度自主地確定作戰目標和行動方案。以知識驅動為基礎的智能化進程正在促進國家安全和軍事戰略決策方式的變革。

知識驅動運作機理具有其特殊性。一是知識驅動主要基于自學習能力，不僅支持從外部輸入新的知識，同時系統本身也可以通過任務推理和知識轉換生成或更新知識；二是知識驅動的本質是為了根據特定的任務需要，有效發現并組合相關的知識資源，通過知識推理來實現對指揮人員或者無人系統智能活動的支持。

2.4 體系賦能運作機理

體系賦能通過靈敏戰場感知、智能指揮決策和精準行動控制等能力，實現作戰能力的高度融合、作戰效能最大化和作戰進程最優化。體系賦能運作機理是指在體系提供泛在服務的基礎上，快速集成各類感知、決策、打擊等資源，并向應用端交付作戰能力，實現面向任務定制的能力柔性組合和武器賦能共享，并在恰當的時間、地點釋放能量，達成作戰目的。其中，泛在服務是態勢感知、指揮決策、支援保障、力量控制等功能系統服務化，通過網絡相互連接形成云，用戶通過網絡接入云獲取服務資源，實現按需提供作戰服務。

綜上，網絡信息體系以信息系統為核心支撐，以精確靈活協同為主要作戰手段，運用網絡化扁平式的指揮方式，將作戰體系中不同類型、分散在陸、海、空、天和網絡空間中的作戰要素凝聚成一個完整可控的體系，實施統一管理，使各作戰要素能夠依據作戰需求、作戰性能和運用特點進行相互影響、相互關聯，并進行科學組合、整體聯動，最終保證體系作戰能力的整體涌現。

3 關鍵技術

3.1 面向演化重構的體系設計與驗證技術

網絡信息體系作為一種體系，決定了其具有動態不確定性、演化性和分布性等特點，需要一套適應的方法和手段，實現對體系演化機制的建模分析，實現對體系內資源、性能和風險的最佳平衡，從而尋求系統間集成的最優解決方案，為現有系統集成、新系統規劃及體系構建提供技術支撐。

3.2 聯合信息環境支撐技術

聯合信息環境將情報偵察、作戰指揮和武器控制等功能集成為一體，根據作戰人員、決策人員和保障人員的要求來安全地處理、存儲、分發和管理信息，從而支撐戰場態勢實時透明、作戰力量動態組合和武器裝備精確打擊，有效提高基于信息系統的體系作戰能力。聯合信息環境支撐技術主要包括通信網絡技術、高性能計算技術、海量存儲技術、服務技術與安全可信技術[11]。

3.3 全域全譜信息融合技術

網絡中心條件下，網絡化情報處理技術朝著實時性、高速性、精準性、并行性等方向發展，因此，只有依賴網絡將各個傳感器和各種技偵手段聯結起來形成一個有機整體，才能實施全維、全時、全空間偵察，獲取可靠的信息，實現對特定目標或對象的情報偵察[12]。而在全域作戰環境下，隨著各種傳感器形式的不斷增多，獲取的各種信息容量的不斷增大，視頻、圖像、文本等各種非結構化信息的涌現，情報處理問題自然也將變得越來越復雜，只有具備信息融合、數據挖掘和大數據處理功能的情報處理系統，才能完成高技術條件下的艱巨任務。

3.4 智能任務規劃及目標分配技術

網絡中心環境下的陸?？仗鞈饒鰬B勢復雜、信息瞬息萬變，武器種類繁多，使命空間中任務種類繁多、分布廣泛、動態耦合，戰場約束更加復雜，任務分配與優化調整尤為困難，指揮人員只有很短的時間來進行觀察、定位、決策和采取行動，因此，需要智能任務規劃與目標分配技術，實現在極短時間內對目標合理分配武器平臺，形成最佳作戰方案。

3.5 智能火力協同決策與控制技術

未來戰場目標越呈現多樣化、隱身化以及高超速特點，如各種類型導彈、飛機以及高超速武器采用多方向、多波次、大飽和度的方式發起攻擊，威脅度極高[13]。因此，需要快速高效組織各類作戰武器對各類目標進行協同打擊，即根據目標的戰斗運動要素、作戰意圖要素、作戰空域等，結合各類武器部署位置、射擊諸元、交戰空域以及環境約束條件，建立動態環境下的多變量、多元函數優化的目標-武器協同交戰規劃決策模型，利用智能體協同機制和方法，對武器進行快速決策和分布式控制，達到協同打擊效能的最大化。

4 發展趨勢

4.1 網絡能力由作戰應用基礎支撐型向全體系能力匯聚型轉變

基于廣域覆蓋、可隨遇接入、動態組網的通信網絡，網絡信息體系將完成陸海空天電多維戰場空間中各類作戰資源能力的體系化匯聚，面向作戰任務，以網絡為中心，動態匯聚感知、決策、控制、保障等作戰力量，適應各種體制機制變化，打破逐級響應的串聯行動模式，構造多個要素并行響應、整體聯動的協同作戰體系，實現網絡支撐向網絡聚能的轉變，達到以網聚能、以網釋能的目的。

4.2 信息能力由融合共享服務型向體系高效運轉與自主適變驅動型轉變

網絡信息體系將通過知識驅動，形成優化“獲取-挖掘-凝練-分發”的信息鏈路，并使信息鏈路充分融入“OODA”作戰鏈路，兩條鏈路相互帶動，構建網絡信息體系的知識化信息使用模式，實現信息的深度共享和體系運用，創新信息能到作戰能的轉化方式，實現信息力到戰斗力的轉換，催生信息主導的知識化新質體系作戰能力的動態生成與自主適變。

4.3 體系能力從分領域升級完善向跨領域融合發展

面向未來戰場復雜嚴酷的體系對抗條件，網絡信息體系將基于體系能力最大化原則開展功能域之間的橫向跨域融合，優化作戰活動與信息流程，推導功能要求和能力需求，在個性需求中凝練共性需求，形成戰略、戰役、戰術不同層次的“感知-決策-控制-保障”的體系化融合。

4.4 指揮控制等應用業務能力從中心向邊緣拓展

為應對未來高動態、強對抗、分布式的戰場環境，滿足遠洋遠海、前出作戰等遠離本土軍事任務的作戰要求，提高任務驅動下的前沿戰場作戰能力，網絡信息體系將使云中心的部分應用服務遷移到網絡邊緣設備，依托智能邊緣的應用業務能力，將態勢感知、信息處理、方案籌劃等能力延伸至戰場前沿，為戰術邊緣的指揮和作戰人員提供實時、高效的輔助決策支持，實現不依賴云中心的面向戰術前沿的智能化作戰能力[14-16]。

5 結論

網絡信息體系圍繞使命和任務，網聚作戰能力，縮短信息鏈路，釋放體系最大效能，是確保打贏信息化戰爭的基礎支撐。本文在提出網絡信息體系總體架構的基礎上，分析了網絡信息體系運作機理、關鍵技術和發展趨勢，為網絡信息體系頂層規劃和建設提供參考。