楊雪榕 范麗 張大曦

體系效能是武器裝備在體系化應(yīng)用中所能夠發(fā)揮的能力,是在完備的作戰(zhàn)體系中、在真實的作戰(zhàn)對抗環(huán)境中體現(xiàn)的綜合能力.隨著武器裝備網(wǎng)絡(luò)化、信息化和智能化程度的提升,其體系應(yīng)用屬性已明顯優(yōu)于獨立操控的基本性能,有些裝備脫離了體系甚至無法完成基本的作戰(zhàn)目標(biāo),最典型的例子之一就是反導(dǎo)武器裝備[1].

武器裝備體系是由各類裝備為滿足作戰(zhàn)體系對抗的需要,以完成一定作戰(zhàn)任務(wù),在功能上相互聯(lián)系相互制約、作用上互為補(bǔ)充所構(gòu)成的一個整體[2].武器裝備的體系化應(yīng)用中,由攻防雙方組成的大系統(tǒng),其整體性能不能通過獨立分析其各部分的行為來確定,也不能在有限資源下對其整體行為進(jìn)行預(yù)先大尺度的確定[3],是一個典型的復(fù)雜系統(tǒng).

平行試驗理論[4]是在復(fù)雜系統(tǒng)控制領(lǐng)域的平行系統(tǒng)方法[5]基礎(chǔ)上提出的,是目前開展武器裝備體系效能試驗和評估的一種較為有效的理論方法.平行試驗理論的基本思想是,通過構(gòu)建與物理靶場相平行的人工靶場,從人工戰(zhàn)場環(huán)境構(gòu)造、虛擬作戰(zhàn)體系搭建和計算試驗探索3個方面,實現(xiàn)物理靶場的賽博拓展,為武器裝備由性能試驗向體系效能評估提供解決思路.目前平行試驗技術(shù)已經(jīng)在導(dǎo)彈效能評估[6]、航天發(fā)射[7]領(lǐng)域內(nèi)得到了初步應(yīng)用,取得了較好的效果.與此同時,平行系統(tǒng)理論在軍事[8?10]、社會管理[11?12]方面的研究也不斷深入,為平行試驗方法提供了更多的參考和借鑒.

1 平行試驗理論基本概念內(nèi)涵

平行試驗理論的核心思想是:以現(xiàn)實靶場和人工靶場構(gòu)成的平行靶場為基礎(chǔ),通過人工系統(tǒng)與自然系統(tǒng)同步開展平行試驗,實現(xiàn)人工靶場對現(xiàn)實靶場試驗體系的有效補(bǔ)充.通過計算試驗拓展物理試驗的不足,利用人工對象對實際對象進(jìn)行抽象和建模,最終在數(shù)字物理環(huán)境平行狀態(tài)下,構(gòu)造一個完備的裝備體系試驗環(huán)境,從而實現(xiàn)武器裝備體系效能的試驗與評估.

圖1給出了平行試驗理論的概念框架體系,它包括現(xiàn)實靶場與人工靶場、物理試驗與計算試驗、實際對象與人工對象3組核心概念.文獻(xiàn)[13]對這3組概念進(jìn)行了初步辨析,其核心思想為:

1)現(xiàn)實靶場與人工靶場:針對現(xiàn)實靶場試驗成本、模擬環(huán)境、試驗體系對象等受限的問題,可以通過建立人工靶場,為現(xiàn)實靶場試驗對象構(gòu)造一個仿真的環(huán)境和模擬的對象體系,從而使現(xiàn)實靶場對體系試驗的各種要素趨于完善.同時,人工靶場由現(xiàn)實靶場提供支撐,依靠試驗數(shù)據(jù)和知識積累,使人工靶場趨于“逼真”.其中,人工靶場是現(xiàn)實靶場在計算空間的一個映射,但不是一一映射.現(xiàn)實靶場是人工靶場的一種輸入,但不是唯一輸入.現(xiàn)實靶場與人工靶場的最終目標(biāo)是實現(xiàn)相互“嵌入”與平行試驗,從而實現(xiàn)武器裝備體系能力評估.

圖1 平行試驗理論基本概念

2)物理試驗與計算試驗:針對物理試驗考核條件有限、評估樣本缺乏的問題,以物理試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)輸入,采用“仿”“試”結(jié)合的方法,構(gòu)造多種條件、組成和模式的計算試驗,實現(xiàn)樣本拓展、規(guī)律檢驗.物理試驗以檢驗性能為主,要求盡可能地構(gòu)造出影響性能發(fā)揮的物理環(huán)境;計算試驗以檢驗規(guī)律為主,要求通過不同規(guī)則的組合使系統(tǒng)涌現(xiàn)出未曾掌握的現(xiàn)象.物理試驗樣本作為計算試驗的“種子”,以此采用數(shù)據(jù)挖掘和擾動分析方法,開展計算試驗和樣本拓展,從而得到體系能力描述的計算試驗樣本“果實”.

3)實際對象與人工對象:針對裝備體系對象模型復(fù)雜、對抗體系真實參數(shù)無法全面掌握的問題,以“簡單一致”原則建立人工對象,通過計算試驗、規(guī)則修改的反復(fù)迭代,實現(xiàn)向?qū)嶋H對象的逼近.通過實際對象發(fā)掘特征參數(shù)和行為模式,掌握體系內(nèi)的功能效用;通過人工對象建立屬性模型和行為規(guī)則,以宏觀行為逼近實際對象.人工對象是對實際對象的抽象近似,是實際對象在賽博空間的映射;實際對象依靠人工對象探索未知和可能,從而實現(xiàn)全面評估和控制.

如圖2所示,平行試驗的開展,依賴于基于Agent建模方法、虛實結(jié)合方法和體系效能評估方法[13].這些方法的執(zhí)行,除了需要具備計算社會科學(xué)和人工智能領(lǐng)域的基礎(chǔ)能力外,還需要對武器裝備體系對象進(jìn)行深入的分析研究,才能夠使平行試驗方法得以落實.

圖2 開展平行試驗的方法

2 武器裝備體系效能評估計算試驗方法

平行系統(tǒng)理論的核心概念:人工系統(tǒng)(Artificial Systems)、計算實驗(Computing Experiments)和平行執(zhí)行(Parallel Execution)中論述的計算實驗概念為:通過計算,了解各種不同復(fù)雜系統(tǒng)的行為和反應(yīng),并對不同解決方案的效果進(jìn)行評估,作為選擇和支持管理與控制決策的依據(jù)[5].

平行試驗理論繼承了計算實驗的核心內(nèi)涵,但更強(qiáng)調(diào)試驗.實驗的本質(zhì)是檢驗假設(shè),而試驗則是在已知某種事物的時候,為了解它的性能或者結(jié)果而進(jìn)行的試用操作.在英語中“試驗”一詞可被譯為“test”或“experiment”.在平行試驗理論中,我們采用 “experiment” 一詞,因為,它比 “test”(測試)內(nèi)涵更豐富.計算試驗是一種形式的計算實驗,它除了需要檢驗體系能力以外,還需要發(fā)現(xiàn)和研究武器裝備的體系應(yīng)用規(guī)律、作用機(jī)理,這也是平行試驗的重要內(nèi)容.由此,如何開展計算試驗,從而充分展現(xiàn)武器裝備的體系能力,便成為平行試驗的核心問題之一.

2.1 計算試驗主要內(nèi)容

武器裝備體系效能評估的計算試驗可按照要素試驗、系統(tǒng)試驗和體系試驗3個層次展開,每個層次的試驗都是為下一層次試驗提供參考和數(shù)據(jù)支持,在試驗層次遞進(jìn)過程中,實現(xiàn)Agent模型和人工系統(tǒng)的成長,最終實現(xiàn)體系試驗評估的全面、客觀.

武器裝備體系效能評估的計算試驗,按照試驗內(nèi)容可以分為平行靶場試驗和平行作戰(zhàn)體系試驗兩大方面:

平行靶場試驗,主要是以構(gòu)造靶場體系化應(yīng)用試驗條件為目標(biāo),檢驗靶場試驗方案、拓展靶場試驗?zāi)芰Α@取更加豐富的試驗樣本,為客觀評估武器裝備體系能力提供支持.

在要素試驗層,主要開展與靶場一一映射的計算試驗,將測控設(shè)備、試驗設(shè)備、待鑒定裝備等靶場對象構(gòu)建一個人工系統(tǒng),對靶場試驗方案進(jìn)行計算試驗檢驗,得出初步評估結(jié)論.

在系統(tǒng)試驗層,主要開展擴(kuò)展靶場與支持要素對象的計算試驗,為待鑒定裝備構(gòu)建一個完備的要素環(huán)境,使得待鑒定裝備系統(tǒng)各項性能指標(biāo)能夠得到全方位的檢驗.

圖3 計算試驗的主要內(nèi)容

在體系試驗層,主要開展拓展試驗方案的效能重構(gòu)計算試驗,在全要素構(gòu)建的基礎(chǔ)上依靠試驗背景、想定、條件的拓展和豐富,在物理試驗樣本基礎(chǔ)上進(jìn)行效能重構(gòu),從而全面檢驗裝備的體系應(yīng)用效能.

平行作戰(zhàn)體系試驗,主要是以構(gòu)建武器裝備的體系化作戰(zhàn)應(yīng)用環(huán)境為基礎(chǔ),檢驗裝備在戰(zhàn)場環(huán)境條件下體系應(yīng)用的效能,發(fā)掘裝備應(yīng)用規(guī)律、探索裝備體系應(yīng)用的關(guān)鍵性問題和要素、試驗不同作戰(zhàn)方案行動下的作戰(zhàn)能力,為裝備體系化應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐.

在要素試驗層,主要開展與現(xiàn)有作戰(zhàn)體系一一映射的平行計算試驗,將待鑒定裝備按照其作戰(zhàn)配置,構(gòu)建作戰(zhàn)應(yīng)用體系,開展典型想定、方案的計算試驗,檢驗作戰(zhàn)體系各要素的基本能力.

在系統(tǒng)試驗層,主要是展開全體系全要素的計算試驗,強(qiáng)調(diào)戰(zhàn)場環(huán)境、指揮控制過程的模擬,針對未來可能出現(xiàn)的裝備和作戰(zhàn)環(huán)境、條件,構(gòu)建人工環(huán)境,使裝備能夠面向真實作戰(zhàn)環(huán)境要求,檢驗裝備系統(tǒng)整體能力.

在體系試驗層,主要開展復(fù)雜背景下的體系作戰(zhàn)應(yīng)用計算試驗,構(gòu)建紅藍(lán)對抗人工環(huán)境,依靠人工系統(tǒng)開展虛擬作戰(zhàn)對抗,主要發(fā)掘裝備體系應(yīng)用的新方法和新機(jī)理,為提升武器裝備的應(yīng)用效益提供參考,為全面掌握裝備能力提供數(shù)據(jù)支持.

需要說明的是,計算試驗過程不應(yīng)遵循某一固定的模式,而是以試驗對象和評估探索問題本身為依據(jù),以現(xiàn)有掌握的數(shù)據(jù)資源為基礎(chǔ),適當(dāng)?shù)卦O(shè)計計算試驗內(nèi)容和方法,從而完成全面充分的計算試驗,為體系效能評估提供充分的數(shù)據(jù)支持.

2.2 計算試驗調(diào)度方法

計算試驗除了考慮試驗內(nèi)容外,還需要在一定的試驗方法理論的基礎(chǔ)上,開展計算試驗活動,以免陷入漫無邊際的計算探索之中.樸素的思想是,在傳統(tǒng)試驗設(shè)計理論基礎(chǔ)上,開展計算試驗.這些方法包括控制變量法、正交試驗法、假設(shè)檢驗法等試驗和統(tǒng)計方法.這些方法在進(jìn)行獨立要素考核、性能檢驗過程中比較適用,還能夠盡可能的獲得充分的數(shù)據(jù)用于知識挖掘,對擴(kuò)展Agent能力具有很重要的意義.

平行試驗開展體系效能的評估,需要依靠自底向上與自頂向下相結(jié)合[13]的研究和探索.自底向上就是基于Agent建模,依靠對不同因素和對象的基本屬性行為建模,依靠計算試驗來探索對象能力.但是當(dāng)缺乏具體明確的任務(wù)目標(biāo)時,計算試驗將會陷入漫無目標(biāo)的探索之中,計算試驗結(jié)論也很難服務(wù)于效能評估.

依靠一個計算試驗過程調(diào)度工具,在進(jìn)行不同想定、樣本計算試驗時,按照試驗設(shè)計和分析方法提供試驗方案,從而能夠有目的性地開展計算試驗.這就為提高計算試驗效益,提供更有針對性的數(shù)據(jù)結(jié)果創(chuàng)造了條件.

計算試驗過程調(diào)度就是以效能指標(biāo)空間作為目標(biāo),通過參數(shù)樣本空間的覆蓋,得出計算試驗方案,調(diào)度人工系統(tǒng)完成大樣本計算試驗過程.調(diào)度過程工具可以采用樣本掃描、算法搜索等基本策略,實現(xiàn)計算試驗方案配置.

圖4給出了執(zhí)行計算試驗的基本方法.在對武器裝備體系效能評估自頂向下的探索性分析基礎(chǔ)上,梳理出效能評估著重關(guān)心的參數(shù)樣本空間和效能指標(biāo)空間,以此為基礎(chǔ)開展試驗設(shè)計.要素試驗主要采用經(jīng)典試驗設(shè)計方法,包括控制變量法、正交試驗法、假設(shè)檢驗法設(shè)計試驗樣本;系統(tǒng)試驗可以采用蒙特卡洛法、探索性分析方法得出試驗樣本空間;體系試驗可以依賴智能算法,由算法依據(jù)效能評估需求,自動搜索樣本空間.

圖4 執(zhí)行計算試驗的方法

3 開展平行試驗實踐的核心問題

平行試驗是一整套全新的思想和理論,在開展研究探索與工程實踐中,除了不斷深化研究其理論體系內(nèi)涵,還需要在基礎(chǔ)技術(shù)研究、基礎(chǔ)系統(tǒng)構(gòu)建等領(lǐng)域不斷實踐,從而為平行靶場系統(tǒng)的最終實現(xiàn)創(chuàng)造條件.

圖5給出了武器裝備平行試驗系統(tǒng)的基本框架,其基本包括兩大方面:一是自然系統(tǒng),包括靶場、武器裝備系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)、環(huán)境、社會等,它沒有邊界和范圍,以試驗的內(nèi)容確定研究對象的范疇.另外一方面是由數(shù)據(jù)資源管理系統(tǒng)、人工系統(tǒng)和分析評估系統(tǒng)構(gòu)成的計算環(huán)境,其中人工系統(tǒng)是核心,其中運(yùn)行的人工對象是與自然系統(tǒng)平行的載體;數(shù)據(jù)資源管理系統(tǒng)是人工系統(tǒng)逼近自然系統(tǒng)的基礎(chǔ),也是人工系統(tǒng)不斷成長、自主運(yùn)行的支撐.分析評估系統(tǒng)是人機(jī)交互的接口,用于對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控、計算試驗過程進(jìn)行調(diào)度以及開展體系效能的評估.

構(gòu)建如圖5所示的武器裝備體系平行試驗系統(tǒng),目前直接面臨人工系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的研發(fā)、靶場數(shù)據(jù)資源的整合與應(yīng)用以及自然系統(tǒng)在回路的計算試驗實踐3個方面的核心問題.

3.1 人工系統(tǒng)環(huán)境研發(fā)

開展平行試驗系統(tǒng)研制,核心關(guān)鍵是研制一套具備自運(yùn)行、自演化、自成長的人工系統(tǒng)環(huán)境.人工系統(tǒng)的研制,可采用基于Agent建模技術(shù)建立人工對象,采用多Agent仿真軟件工具為基礎(chǔ),配以計算資源調(diào)度、數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)、數(shù)據(jù)接口服務(wù)代理和計算試驗調(diào)度服務(wù)等支持工具,構(gòu)建一個基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境.文獻(xiàn)[14]給出了非常規(guī)突發(fā)事件計算實驗平臺研究的9項關(guān)鍵技術(shù),其中有關(guān)平臺集成、人工社會構(gòu)建、計算實驗運(yùn)行支撐、平行系統(tǒng)協(xié)同演化、計算環(huán)境等5項關(guān)鍵技術(shù)都是人工系統(tǒng)環(huán)境研發(fā)的難點.

在靶場建設(shè)發(fā)展過程中,構(gòu)建了許多仿真系統(tǒng)和半物理仿真試驗工具,目的是構(gòu)建一個虛擬靶場以達(dá)到縮短新型武器裝備研制周期、降低開發(fā)成本和風(fēng)險、提高武器系統(tǒng)性能的目的[15].虛擬靶場采用可重復(fù)使用的、許多試驗中心共享的試驗資源,創(chuàng)造苛刻、復(fù)雜的人為環(huán)境,以取代靶場真實的實彈射擊,完成各種預(yù)定的打靶試驗項目,使所取得的試驗效果接近或等價于在真實靶場環(huán)境中所取得的效果[15].由此,虛擬靶場多采用分布式仿真技術(shù),如HLA、TENA等[16],使仿真試驗資源互聯(lián)互通,從而增加系統(tǒng)可重用性,平行試驗的人工靶場概念是在武器裝備體系化應(yīng)用下的效能評估需求下提出來的,其核心思想是將武器裝備及其應(yīng)用的體系作為一個復(fù)雜系統(tǒng),通過復(fù)雜系統(tǒng)研究的平行系統(tǒng)理論,來開展計算試驗和能力評估.人工靶場和虛擬靶場所解決的問題有著本質(zhì)的區(qū)別.但是人工靶場的建立絕非另起爐灶、從零開始,人工對象的構(gòu)建是在仿真基礎(chǔ)上開展的.在具備能力和資源情況下可采用仿真手段,在不具備仿真條件的情況下以“試”為主.

基于Agent的人工系統(tǒng)環(huán)境,就是應(yīng)用靶場已有的仿真、數(shù)據(jù)資源,作為Agent狀態(tài)屬性更新的基礎(chǔ)、信息知識獲取的來源,如圖6給出的一種適用于平行試驗的Agent模型框架[13],就是針對如何有效利用靶場現(xiàn)有資源提出的.

圖5 平行試驗系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)

圖6 一種適用于平行試驗的Agent模型框架

由于人工系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境需要不斷演化和發(fā)展,由此在研發(fā)基礎(chǔ)運(yùn)行平臺時,必須考慮平臺通用化和可擴(kuò)展問題.現(xiàn)有的一些多Agent仿真平臺,如SWARM[17]、REPAST[18]和我國自行研發(fā)的COMPLEXITY[19],具備了Agent軟件模型運(yùn)行的基本環(huán)境,為人工系統(tǒng)研發(fā)提供了很好的基礎(chǔ).這些仿真平臺大多是為了研究簡單規(guī)則下的智能體群體所表現(xiàn)出來的涌現(xiàn)現(xiàn)象,因此,它們在平行試驗人工系統(tǒng)研制中應(yīng)用都具有一定的局限性.可以在這些仿真平臺的基礎(chǔ)上,提升平臺在計算復(fù)雜度和負(fù)載異構(gòu)情況下的運(yùn)行效率,擴(kuò)展時間控制、進(jìn)程調(diào)度、外部數(shù)據(jù)接口等能力,使其能夠適應(yīng)于靶場計算試驗這種既關(guān)注體系總體能力又關(guān)心單個性能指標(biāo)具體情況的多分辨率計算和仿真.

人工系統(tǒng)中的人工對象,開發(fā)的模型粒度應(yīng)盡量保持一致,以使系統(tǒng)運(yùn)行和計算具有較為均衡的負(fù)載.這也是進(jìn)行體系計算試驗的一個內(nèi)在要求:在體系層面,應(yīng)著重考慮人工對象的行為和屬性表現(xiàn),也就是著重考慮能夠影響其他人工對象的因素.至于人工對象內(nèi)部運(yùn)行機(jī)理,可以依賴?yán)碚摻Ｅc仿真實現(xiàn),也可以采用自然系統(tǒng)采集、數(shù)據(jù)庫挖掘的方式,從而剝離出體系計算試驗中對相互關(guān)系和影響的考察范疇,這樣有利于對體系復(fù)雜關(guān)系的抽象.

3.2 靶場數(shù)據(jù)資源整合與應(yīng)用

平行試驗的目標(biāo)是實現(xiàn)武器裝備體系效能的評估,它是建立在性能評估的基礎(chǔ)上的.靶場試驗數(shù)據(jù)、試驗方案、裝備參數(shù)數(shù)據(jù)、性能評估報告等,都是計算試驗人工系統(tǒng)對象反映真實對象能力的基礎(chǔ)資源.在平行試驗系統(tǒng)研制中,應(yīng)將靶場數(shù)據(jù)資源的整合與應(yīng)用作為重要的工作內(nèi)容.

如圖6所示,數(shù)據(jù)資源是人工對象Agent能夠進(jìn)行自主行為決策、狀態(tài)更新的基礎(chǔ).到目前為止,大部分存儲在計算機(jī)中的信息都是以事實、觀測和測量等原始形式存在的,這些事實、觀測和測量構(gòu)成了數(shù)據(jù)[20].靶場的各種數(shù)據(jù)是我們能夠收集和存儲的,但我們最終需要的是人工對象得以應(yīng)用的知識,這就需要應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘[21]從數(shù)據(jù)中提取知識.

數(shù)據(jù)挖掘過程需要經(jīng)歷數(shù)據(jù)選擇、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)挖掘和結(jié)果解釋5個步驟,每一個步驟都伴隨著數(shù)據(jù)的再加工.為了避免數(shù)據(jù)再加工過程中的格式不一致、數(shù)據(jù)內(nèi)容不一致、標(biāo)準(zhǔn)不一致等問題,需要在建立原始數(shù)據(jù)庫時就盡可能的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),加強(qiáng)數(shù)據(jù)沖突冗余檢查.這對靶場數(shù)據(jù)工程建設(shè)提出了較高的要求.

由于靶場試驗數(shù)據(jù)屬于高度機(jī)密的數(shù)據(jù),一般情況下被作為戰(zhàn)略資源使用,這也就限制了數(shù)據(jù)傳播和研究.但是,裝備作戰(zhàn)能力評估和分析本身也屬于國家戰(zhàn)略層面的問題.靶場應(yīng)用形成一個試驗與評估的數(shù)據(jù)共享機(jī)制和平臺,以更好的利用靶場數(shù)據(jù)資源.可以建立一個集中的大數(shù)據(jù)中心,將數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)處理、挖掘、分析集成于一體,提供分級分權(quán)限的訪問,以便平行試驗人工系統(tǒng)能夠在運(yùn)行過程中訪問到所需的資源.

如圖5所示,情報數(shù)據(jù)、知識數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)也是人工系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)數(shù)據(jù).這些數(shù)據(jù)可以來遠(yuǎn)程分布式數(shù)據(jù)庫進(jìn)行支持,數(shù)據(jù)挖掘工具的基礎(chǔ)功能就是按權(quán)限訪問這些數(shù)據(jù)資源.

3.3 自然系統(tǒng)在回路的計算試驗實踐

平行試驗的基本途徑是物理試驗和計算試驗的結(jié)合[4].人工對象能夠補(bǔ)充物理靶場中缺乏的要素和條件,還能夠建立試驗對象各個“層面/側(cè)面/方面”的人工模型,反映試驗對象在體系中的全面能力.物理試驗具有客觀性,其結(jié)果是裝備實際能力的一個反映.充分的結(jié)合應(yīng)用物理試驗產(chǎn)生的樣本和數(shù)據(jù),是基于人工系統(tǒng)的計算試驗走向“逼真”的最有效途徑.

物理試驗和計算試驗的結(jié)合可以使用數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)挖掘方法,利用已有試驗數(shù)據(jù)資源;也可以采用擾動分析方法[22],在已有樣本數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行樣本拓展.這種方法對于裝備性能研究、總結(jié)性評估都較為適用.

靶場試驗的快速結(jié)果處理,對試驗現(xiàn)場決策、試驗過程管理與控制都具有較為重要的意義.這就要求人工系統(tǒng)能夠伴隨物理試驗同步進(jìn)行,在物理試驗結(jié)束后同步得出計算試驗結(jié)果,以供評估.這種情況下,可以借鑒半物理仿真原理,將靶場試驗數(shù)據(jù)直接引入人工系統(tǒng),對人工對象的部分模型進(jìn)行替代,從而實現(xiàn)自然系統(tǒng)在回路的計算試驗.但這種思路還面臨著挑戰(zhàn):

1)自然系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集輸入與輸出反饋問題

靶場的各種傳感器都會對試驗情況進(jìn)行采集和記錄,會形成多組、多種制式格式的數(shù)據(jù),在輸入人工系統(tǒng)前必須進(jìn)行處理,確保數(shù)據(jù)唯一性、正確性.可以采用濾波等數(shù)據(jù)融合方法進(jìn)行預(yù)處理.

在人工系統(tǒng)中也可以開展與靶場想定一致的計算試驗,以人工對象補(bǔ)充靶場試驗的不足.這就產(chǎn)生了人工系統(tǒng)是否需要反饋影響物理試驗進(jìn)程的問題.例如導(dǎo)彈突防試驗中,人工藍(lán)軍預(yù)警系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了突防導(dǎo)彈,物理試驗的真實導(dǎo)彈是否實施規(guī)避飛行動作,以增強(qiáng)突防效能.類似這類問題是物理試驗和計算試驗結(jié)合核心問題.在目前靶場試驗測試傳感條件有限的情況下,有可能實施機(jī)動后,原有部署的測控設(shè)備就喪失了最佳觀測條件,從而無法獲得最優(yōu)的一手?jǐn)?shù)據(jù)材料,導(dǎo)致試驗效益的下降.這在一定程度上限制了人工系統(tǒng)實時反饋的應(yīng)用實踐.

但是,平行試驗的最終目標(biāo)一定是人工靶場與物理靶場相互融合和控制.這就需要在靶場發(fā)展和建設(shè)過程中實時兼顧這一目標(biāo),在平行試驗開展過程中進(jìn)行有限的反饋控制,從而既能滿足物理試驗?zāi)繕?biāo),又能夠最大限度的拓展試驗內(nèi)容.

2)計算試驗樣本拓展問題

通過計算試驗獲得更多更豐富的試驗樣本,從而支撐武器裝備體系效能的評估,是開展平行試驗的根本目的.人工系統(tǒng)的最大優(yōu)勢在于,可以不局限于靶場條件設(shè)置試驗想定.這就導(dǎo)致計算試驗可能正在開展與靶場試驗完全不同作戰(zhàn)場景,靶場實測數(shù)據(jù)的引入必然與人工系統(tǒng)要求相沖突.這種情況下,靶場實測數(shù)據(jù)不能采用直接替代人工對象方式引入,需要進(jìn)行再抽象和映射.

采用數(shù)據(jù)擾動分析方法進(jìn)行拓展樣本,是目前可行的方法之一.擾動分析方法是一種計算離散事件動態(tài)系統(tǒng)(DEDS)性能的方法,它使用單組數(shù)據(jù)或單次蒙特卡洛仿真,應(yīng)用參數(shù)來計算期望的性能梯度的技術(shù).簡言之,擾動分析就是在僅觀測系統(tǒng)在狀態(tài)參數(shù)θ下的樣本x(t;θ,ξ),來推斷離散事件動態(tài)系統(tǒng)在擾動情況下的知識L(θ+?θ,ξ)[22].如何引入離散事件動態(tài)系統(tǒng)理論,進(jìn)而應(yīng)用擾動分析理論來應(yīng)用在靶場樣本拓展中,這方面的研究目前尚處于空白,還需科技工作者的關(guān)注和投入.

4 結(jié)論

平行試驗理論是基于復(fù)雜系統(tǒng)理論和思想,解決武器裝備體系效能評估的問題,與虛擬靶場、內(nèi)外靶場結(jié)合試驗有著本質(zhì)的區(qū)別.平行試驗理論是在當(dāng)前計算機(jī)技術(shù)發(fā)展、人工智能和計算社會科學(xué)進(jìn)步的基礎(chǔ)上提出來的,是解決武器裝備作戰(zhàn)體系復(fù)雜問題的有效途徑.雖然目前各項研究和工作還處在初級的基于Agent的仿真試驗、靶場在回路的仿真試驗階段,但構(gòu)建平行靶場的思路和方向是正確的,也值得科技工作者投入精力研究.平行系統(tǒng)理論研究實踐的逐步開展,也必將推動平行試驗理論的發(fā)展,這還需要投入大量的精力進(jìn)行開拓性的工作研究.