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(jìn)行闡述，分析了作戰(zhàn)決策環(huán)中人的重要性；并進(jìn)一步給出了云作戰(zhàn)決策流程，提出了云作戰(zhàn)任務(wù)效能評估仿真平臺。最后，通過一個(gè)算例，對云作戰(zhàn)中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和大數(shù)據(jù)下的輸出預(yù)測給出了分析與研究。

關(guān)鍵詞：云作戰(zhàn)；任務(wù)環(huán)；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)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(gè)核心使命”中運(yùn)用敏捷性。在實(shí)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(yīng)速度優(yōu)于對手，同時(shí)對敵方的決策過程產(chǎn)生干擾，應(yīng)用云作戰(zhàn)概念，實(shí)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(gè)個(gè)群組，對敵人實(shí)施高度智能化的飽和式攻擊。它的最大特點(diǎn)，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(yuǎn)，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(dòng)4個(gè)步驟來進(jìn)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(guān)數(shù)據(jù)（觀察），將它用一個(gè)有意義的方式解釋（調(diào)整），依據(jù)這個(gè)解釋做出決策，依據(jù)決策行動(dòng)。這個(gè)循環(huán)以不同的形式重復(fù)，得到的結(jié)果會(huì)反饋到它的觀察結(jié)果。

3 云作戰(zhàn)任務(wù)流程

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

（1）依據(jù)現(xiàn)有的武器能力水平，識別任務(wù)場景。

（2）針對該體系任務(wù)構(gòu)建體系模型。

（3）結(jié)合體系能力與體系任務(wù)，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(jìn)行的體系任務(wù)，構(gòu)建體系內(nèi)元素的智能體規(guī)則，實(shí)現(xiàn)體系的智能控制。

（5）利用蒙特卡洛法生成輸入空間，進(jìn)行重復(fù)多次仿真。

（6）基于設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)形成的大樣本數(shù)據(jù)進(jìn)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(guān)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(dá)到規(guī)定使用目標(biāo)的能力。效能評估是根據(jù)影響裝備效能的主要因素，運(yùn)用一般系統(tǒng)分析的方法，在收集信息的基礎(chǔ)上，確定分析目標(biāo)，建立綜合反映裝備達(dá)到規(guī)定目標(biāo)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(wù)效能評估系統(tǒng)可以分為四大模塊：任務(wù)想定模塊、任務(wù)仿真模塊、效能分析模塊、數(shù)據(jù)管理模塊。其中前3個(gè)模塊基于AnyLogic軟件進(jìn)行開發(fā)，數(shù)據(jù)庫管理模塊基于SQLite進(jìn)行開發(fā)，各個(gè)模塊之間的關(guān)系如下：

（1）任務(wù)想定模塊主要負(fù)責(zé)：①任務(wù)體系、任務(wù)目標(biāo)的設(shè)定，包括任務(wù)背景、任務(wù)要求、打擊目標(biāo)等；②雙方戰(zhàn)力戰(zhàn)場設(shè)定，包括紅方、藍(lán)方的武器裝備狀況，紅方、藍(lán)方地理位置，等等。

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

（3）效能分析模塊主要為針對任務(wù)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(jìn)行進(jìn)一步的分析。

（4）數(shù)據(jù)管理模塊負(fù)責(zé)存儲和管理三大任務(wù)模塊的數(shù)據(jù)，為任務(wù)的設(shè)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(jià)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(jìn)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(biāo)序列，其具體過程分為如下幾個(gè)步驟。

（1）確定能力規(guī)劃矩陣，即確定作戰(zhàn)任務(wù)需要摧毀的藍(lán)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(xiàng)具體的體系能力，確定矩陣中各個(gè)變量相對于該項(xiàng)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(biāo)矩陣，將藍(lán)方所有的可打擊目標(biāo)列于質(zhì)量功能配置的上方，具體包括領(lǐng)導(dǎo)階層、電力設(shè)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(biāo)矩陣之間的關(guān)系矩陣，即以強(qiáng)、中、弱3個(gè)層級來評價(jià)能力矩陣與目標(biāo)矩陣的影響關(guān)系，形成關(guān)系矩陣。

（5）確定打擊目標(biāo)權(quán)重值及打擊序列，及以1，3，9分別代表弱、中、強(qiáng)3個(gè)層級的關(guān)系，與能力矩陣的重要度進(jìn)行加權(quán)形成權(quán)重值，該值即可作為目標(biāo)序列排名。

6 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和樣本分析

試驗(yàn)設(shè)計(jì)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(jìn)行研究的體系變量，如選擇全機(jī)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(yīng)的變化區(qū)間（表1），利用蒙特卡洛抽樣法，在整個(gè)設(shè)計(jì)空間內(nèi)隨機(jī)抽樣，使取值點(diǎn)盡可能地覆蓋整個(gè)設(shè)計(jì)空間。因?yàn)轶w系隨機(jī)性的原因，同一個(gè)取值點(diǎn)需要進(jìn)行多次反復(fù)試驗(yàn)，求得同一個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)對應(yīng)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(wù)完成的概率。而輸入點(diǎn)覆蓋整個(gè)設(shè)計(jì)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(xiàn)

[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(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，1994，（5）：9-15.

（作者單位：北京航空航天大學(xué)）