何　友, 朱揚(yáng)勇, 趙　鵬, 柴　勇, 廖志成, 周　偉, 周向東,王海鵬, 汪　衛(wèi), 熊　赟, 許舟軍, 彭　煊, 孟　暉, 王生進(jìn)

(1. 海軍航空工程學(xué)院信息融合研究所, 山東 煙臺(tái) 264001; 2. 復(fù)旦大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院,上海 201203; 3. 北京市遙感信息研究所, 北京 100011; 4. 北京信息技術(shù)研究所,北京 100093; 5. 清華大學(xué)電子工程系, 北京 100084)

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國防大數(shù)據(jù)概論

何友1,5, 朱揚(yáng)勇2, 趙鵬3, 柴勇1, 廖志成2, 周偉1, 周向東2,王海鵬1, 汪衛(wèi)2, 熊赟2, 許舟軍4, 彭煊3, 孟暉4, 王生進(jìn)5

(1. 海軍航空工程學(xué)院信息融合研究所, 山東 煙臺(tái) 264001; 2. 復(fù)旦大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院,上海 201203; 3. 北京市遙感信息研究所, 北京 100011; 4. 北京信息技術(shù)研究所,北京 100093; 5. 清華大學(xué)電子工程系, 北京 100084)

摘要：給出國防大數(shù)據(jù)的定義,歸納提煉國防大數(shù)據(jù)的特征,分析國防大數(shù)據(jù)所面臨的挑戰(zhàn),并提出國防大數(shù)據(jù)研發(fā)和應(yīng)用所需解決的科學(xué)問題及關(guān)鍵技術(shù),最后給出發(fā)展建議。通過對(duì)國防大數(shù)據(jù)的研究,建立巨型國防大數(shù)據(jù)平臺(tái)、貨柜式國防大數(shù)據(jù)平臺(tái)以及嵌入式國防大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的概念,以便全面提升軍隊(duì)核心戰(zhàn)斗力,在未來智能化戰(zhàn)爭中取得軍事優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：國防大數(shù)據(jù); 特征與挑戰(zhàn); 基礎(chǔ)問題; 關(guān)鍵技術(shù)

0引言

根據(jù)中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心(China internet network information center,CNNIC)發(fā)布的第35次《中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》[1]顯示,截至2014年12月31日,全國網(wǎng)頁總量超過8.5PB。而每天超過43PB的內(nèi)容在全球的手機(jī)間傳輸,如果要保存下來,需要超過170萬張25 GB容量的藍(lán)光碟[2]。雖然沒有精確的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),但從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不難估算出,全球每天至少產(chǎn)生EB級(jí)的數(shù)據(jù)。這其中包含各行各業(yè)、各式各樣的數(shù)據(jù),蘊(yùn)含了大量的價(jià)值。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理和分析手段在互聯(lián)網(wǎng)的沖擊下受到了巨大挑戰(zhàn),而IBM、谷歌、亞馬遜等大型跨國IT公司也早已看到了由數(shù)據(jù)“變大”而帶來的技術(shù)挑戰(zhàn),并稱之為“大數(shù)據(jù)”(Big data)。各國政府十分重視大數(shù)據(jù),視之為和石油、黃金一樣重要的戰(zhàn)略資源。企業(yè)也視之為寶藏,大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)到來。

大數(shù)據(jù)之所以引起巨大關(guān)注,關(guān)鍵在于這些似乎令人不堪重負(fù)的數(shù)據(jù)洪流中蘊(yùn)藏著巨大的財(cái)富。這些數(shù)據(jù)精確地記載了過去和現(xiàn)在發(fā)生的事,對(duì)面向未來的決策有著重要的意義和價(jià)值。在數(shù)據(jù)中找出關(guān)聯(lián)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律和驗(yàn)證假設(shè),可極大提升決策的準(zhǔn)確性和可靠性,實(shí)現(xiàn)智慧決策,不僅有助于新科學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn),提升市場競爭力,還會(huì)給社會(huì)生活和管理帶來革命性的變化,并最終造福人類。

大數(shù)據(jù)技術(shù)作為當(dāng)前信息技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展新趨勢,在思維和技術(shù)體系上與傳統(tǒng)的信息技術(shù)有很大的不同。大數(shù)據(jù)的概念已經(jīng)逐漸深入人心,并與各種應(yīng)用領(lǐng)域緊密地結(jié)合,出現(xiàn)了醫(yī)療大數(shù)據(jù)、金融大數(shù)據(jù)、教育大數(shù)據(jù)等各種不同的應(yīng)用。

大數(shù)據(jù)是支撐國家安全和軍隊(duì)建設(shè)的戰(zhàn)略資源。一個(gè)國家在網(wǎng)絡(luò)空間的數(shù)據(jù)主權(quán)已經(jīng)成為繼陸權(quán)、海權(quán)、空權(quán)、天權(quán)之后,大國博弈的新焦點(diǎn)。大數(shù)據(jù)時(shí)代的國防建設(shè)需要新的國防戰(zhàn)略思想體系來指導(dǎo)。未來作戰(zhàn)是各軍種一體化行動(dòng)的聯(lián)合作戰(zhàn),國防大數(shù)據(jù)生之于斯并可以融合利用來更好地為聯(lián)合作戰(zhàn)服務(wù)。大數(shù)據(jù)拓展了國防管理內(nèi)涵,創(chuàng)新了國防管理方法,大數(shù)據(jù)使得國防管理者可以更多借助量化手段,提升管理質(zhì)量和水平。大數(shù)據(jù)背景下的信息化戰(zhàn)爭將從根本上改變單一軍種作戰(zhàn)的思維定勢,推動(dòng)軍事理論、體制編制、裝備體系、戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)、管理模式朝著與大數(shù)據(jù)背景下的信息化聯(lián)合作戰(zhàn)要求相適應(yīng)的方向創(chuàng)新發(fā)展。

本文從國防大數(shù)據(jù)的定義和特征研究入手,分析國防大數(shù)據(jù)所面臨的挑戰(zhàn),并提出國防大數(shù)據(jù)技術(shù)研究和應(yīng)用研發(fā)所需解決的主要科學(xué)問題以及技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn),最后總結(jié)并提出下一步發(fā)展建議。

本文的貢獻(xiàn)之處在于:①給出了明確、科學(xué)的國防大數(shù)據(jù)定義;②歸納并提煉了國防大數(shù)據(jù)明顯有別于民用大數(shù)據(jù)的6個(gè)特征;③分析并提出了國防大數(shù)據(jù)研發(fā)與應(yīng)用所需解決的主要科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)。

1相關(guān)研究工作

雖然最初的技術(shù)挑戰(zhàn)來自于數(shù)據(jù)量暴增,但大數(shù)據(jù)與大量數(shù)據(jù)卻是完全不同的兩個(gè)概念。大數(shù)據(jù)有3層內(nèi)涵：一是數(shù)據(jù)量巨大、來源多樣和類型多樣的數(shù)據(jù)集;二是新型的數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù);三是運(yùn)用數(shù)據(jù)分析形成價(jià)值。

目前主流的大數(shù)據(jù)定義主要有:

(1) “4V特征”定義:即大數(shù)據(jù)是指具有數(shù)據(jù)量(Volume)巨大、數(shù)據(jù)來源和種類多樣(Variety)、時(shí)效性強(qiáng)(Velocity)以及具有巨大價(jià)值(Value)但價(jià)值發(fā)掘困難等特征的數(shù)據(jù)集。

(2) 維基百科定義:即大數(shù)據(jù)是一個(gè)復(fù)雜而龐大的數(shù)據(jù)集,以至于很難用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和其他數(shù)據(jù)處理技術(shù)來采集、存儲(chǔ)、查找、共享、傳送、分析和可視化[3]。

(3) 第462次香山科學(xué)會(huì)議定義:即大數(shù)據(jù)為來源多樣、類型多樣、大而復(fù)雜、具有潛在價(jià)值,但難以在期望時(shí)間內(nèi)處理和分析的數(shù)據(jù)集[4]。

這些定義各有不足之處,例如“4V特征”本質(zhì)上不是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩x,而且隨著技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展,特征數(shù)量也在不斷增加;而維基百科定義和香山科學(xué)會(huì)議定義又將大數(shù)據(jù)局限在數(shù)據(jù)集本身,沒有完整體現(xiàn)出大數(shù)據(jù)的3層內(nèi)涵,以及大數(shù)據(jù)在技術(shù)、應(yīng)用上所帶來的革命。本質(zhì)上,大數(shù)據(jù)是為特定應(yīng)用提供服務(wù)的數(shù)據(jù)資源、數(shù)據(jù)技術(shù)和決策應(yīng)用系統(tǒng)的總稱,是面向應(yīng)用問題的交叉學(xué)科。

民用領(lǐng)域研究大數(shù)據(jù)起步較早,1997年Michael Cox和David Ellsworth提出“大數(shù)據(jù)”一詞[5]。隨著谷歌先后發(fā)表了大規(guī)模數(shù)據(jù)處理方面的3篇技術(shù)論文Google File System[6]、MapReduce[7]和Bigtable[8],涌現(xiàn)出一批大數(shù)據(jù)開源軟件,其中以Hadoop、Storm、Spark等最具代表性,應(yīng)用范圍也最為廣泛。

除了科研機(jī)構(gòu)和IT企業(yè)對(duì)大數(shù)據(jù)感興趣外,各國政府、機(jī)構(gòu)和行業(yè)巨頭也在密切關(guān)注和推動(dòng)大數(shù)據(jù)的發(fā)展。例如,2012年3月29日美國白宮科學(xué)和技術(shù)政策辦公室發(fā)布《大數(shù)據(jù)研究和發(fā)展倡議》[9],標(biāo)志著美國率先將大數(shù)據(jù)上升為國家戰(zhàn)略;2012年6月日本安倍內(nèi)閣發(fā)布“新ICT計(jì)劃”[10],闡述了大數(shù)據(jù)新IT國家戰(zhàn)略;2013年7月,法國中小企業(yè)、創(chuàng)新和數(shù)字經(jīng)濟(jì)部發(fā)布《法國政府大數(shù)據(jù)五項(xiàng)支持計(jì)劃》[11];2013年10月,澳大利亞財(cái)政部和政府信息管理辦公室聯(lián)合發(fā)布《公共服務(wù)大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略》[12];2013年10月,英國政府商業(yè)、創(chuàng)新與技術(shù)部發(fā)布《把握數(shù)據(jù)帶來的機(jī)遇:英國數(shù)據(jù)能力戰(zhàn)略》[13]。我國在大數(shù)據(jù)研究方面也緊跟國際步伐,2012年以來,發(fā)改委、科技部、自然基金委、工信部等部委先后發(fā)布大數(shù)據(jù)研究項(xiàng)目指南;2014年“大數(shù)據(jù)”首次寫入我國《政府工作報(bào)告》;2015年9月5日,國務(wù)院發(fā)布《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》,標(biāo)志著大數(shù)據(jù)發(fā)展正式成為國家戰(zhàn)略。

在國防方面,主要國家均已將大數(shù)據(jù)技術(shù)作為國防科技發(fā)展的重要方向。美軍投入巨額資金,確定了“數(shù)據(jù)支持決策、彈性系統(tǒng)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)空間戰(zhàn)、電子戰(zhàn)與電子防護(hù)、反大規(guī)模殺傷性武器、自主系統(tǒng)和人工系統(tǒng)”等重點(diǎn)研究領(lǐng)域,確立了美軍在大數(shù)據(jù)方面的領(lǐng)先優(yōu)勢。表1列舉了DARPA、國防部、海軍、NSA等政府部門資助的部分大數(shù)據(jù)技術(shù)研究項(xiàng)目。

在實(shí)戰(zhàn)中,美軍在偵打一體無人機(jī)、“求雨者”前線營連指揮系統(tǒng)中,甚至在抓捕本·拉登的過程中,運(yùn)用了很多大數(shù)據(jù)技術(shù)。

2國防大數(shù)據(jù)定義和特征

國防大數(shù)據(jù)是指保衛(wèi)國家主權(quán)、統(tǒng)一、領(lǐng)土完整和安全而開展的軍事活動(dòng)所生成的數(shù)據(jù)資源,與軍事有關(guān)的政治、經(jīng)濟(jì)、科技、外交、教育等方面的活動(dòng)所生成的數(shù)據(jù)資源,大數(shù)據(jù)技術(shù)及其支撐下的應(yīng)用系統(tǒng)的總稱。這個(gè)定義綜合了大數(shù)據(jù)定義和國防應(yīng)用需求,表征了國防大數(shù)據(jù)的主要內(nèi)涵與特點(diǎn)。

國防大數(shù)據(jù)具有大數(shù)據(jù)的一般特征,即國防大數(shù)據(jù)也具有典型的4V特征。主要體現(xiàn)在:

(1) 規(guī)模(Volume)。 一方面是絕對(duì)的數(shù)據(jù)容量大,隨著國防信息獲取手段和能力的不斷提高,國防數(shù)據(jù)已達(dá)到PB級(jí)規(guī)模;另一方面體現(xiàn)在數(shù)據(jù)單元的規(guī)模上,如單幅高分辨率偵察圖像可以達(dá)到TB級(jí),對(duì)分析處理的計(jì)算壓力非常大。

表1　美軍主要的大數(shù)據(jù)技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目

(2) 種類(Variety)。從數(shù)據(jù)用途上分,國防大數(shù)據(jù)包括偵察監(jiān)視數(shù)據(jù)、指揮控制數(shù)據(jù)、火力打擊數(shù)據(jù)、整體防護(hù)數(shù)據(jù)、綜合保障數(shù)據(jù)等;從數(shù)據(jù)形式上分,包含文本、圖像、視頻、音頻、數(shù)值、光電信號(hào)等,結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)混雜。

(3) 速度(Velocity)。各類傳感器高速產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流帶來高速傳輸和存儲(chǔ)難題,遠(yuǎn)高于目前常用數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的寫入速度。

(4) 價(jià)值(Value)。一方面國防大數(shù)據(jù)用于國防戰(zhàn)略、作戰(zhàn)指揮、軍事訓(xùn)練、裝備研發(fā)、政治工作、后勤保障等方面,其價(jià)值不言而喻。另一方面由于作戰(zhàn)環(huán)境異常復(fù)雜,受天氣、光照、雜波等影響,價(jià)值密度較民用數(shù)據(jù)更低。

國防大數(shù)據(jù)除具有4V特征外,還具有6S特征,我們將其概括為“兩超、兩高、兩強(qiáng)”特征:超復(fù)雜性(Super-Complexity)、超保密性(Super-Secrecy)、高機(jī)動(dòng)性(Speedy-Deployment)、高安全性(Safety)、強(qiáng)對(duì)抗性(Strong-Countermeasures)、強(qiáng)實(shí)時(shí)性(Sooner)。這些特征體現(xiàn)出了國防大數(shù)據(jù)與民用大數(shù)據(jù)的重大不同。

(1) 超復(fù)雜性。國防大數(shù)據(jù)覆蓋面廣,數(shù)據(jù)類型多,信息維度高,質(zhì)量問題突出,目標(biāo)非合作,幾乎涉及全球數(shù)據(jù),面對(duì)紅軍、藍(lán)軍、友軍的各類數(shù)據(jù),分析處理難度遠(yuǎn)大于民用大數(shù)據(jù)。

(2) 超保密性。軍事數(shù)據(jù)直接關(guān)乎國防安全、戰(zhàn)爭成敗,是敵方竊取的重點(diǎn),需要更全面、更可靠、更高效的安全保障,數(shù)據(jù)安全性要求遠(yuǎn)超民用大數(shù)據(jù)。

(3) 高機(jī)動(dòng)性。 現(xiàn)代戰(zhàn)場環(huán)境十分復(fù)雜,國防大數(shù)據(jù)和系統(tǒng)應(yīng)具備在陸、海、空、天、網(wǎng)絡(luò)五維空間上靈活調(diào)配,按需移動(dòng),功能快速重組的能力。對(duì)于民用大數(shù)據(jù)應(yīng)用而言,系統(tǒng)一旦建成,極少需要頻繁移動(dòng)、重組。

(4) 高安全性。 國防大數(shù)據(jù)應(yīng)用中,在電力、溫濕度等方面都無法保障,還要考慮遭受敵方打擊的威脅,需要消除因軟硬件故障、邏輯打擊、物理打擊引起國防大數(shù)據(jù)可用性削弱或喪失的隱患,持續(xù)提供適用于有限資源、惡劣環(huán)境的堅(jiān)強(qiáng)系統(tǒng)。民用大數(shù)據(jù)應(yīng)用環(huán)境保障極強(qiáng),且基本上不用考慮遭受打擊的情形。

(5) 強(qiáng)對(duì)抗性。 在國防大數(shù)據(jù)中,敵對(duì)雙方在作戰(zhàn)指揮、情報(bào)偵察、武器控制、軍事訓(xùn)練等方面體現(xiàn)出強(qiáng)對(duì)抗、非合作的特征,如數(shù)據(jù)偽裝與欺騙;非公開、非合作數(shù)據(jù)的獲取等。在民用大數(shù)據(jù)應(yīng)用中幾乎不會(huì)出現(xiàn)這類需求,用于民用大數(shù)據(jù)應(yīng)用中的數(shù)據(jù)可以認(rèn)為都是合作的、共享的數(shù)據(jù)。

(6) 強(qiáng)實(shí)時(shí)性。戰(zhàn)場瞬息萬變,軍事指揮決策、目標(biāo)打擊指示、毀傷效果評(píng)估等事關(guān)重大,作戰(zhàn)時(shí)機(jī)稍縱即逝,必須在最短的時(shí)間內(nèi)做出判斷,對(duì)國防大數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性要求遠(yuǎn)超民用大數(shù)據(jù)。

3國防大數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)

國防大數(shù)據(jù)對(duì)國防建設(shè)提出深刻的挑戰(zhàn)。從外部而言,挑戰(zhàn)來自兩個(gè)方面:技術(shù)上,美國利用技術(shù)優(yōu)勢形成數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)先,從而形成軍事優(yōu)勢;從內(nèi)部而言,我國在國防各方面對(duì)國防大數(shù)據(jù)提出了更高要求。具體表現(xiàn)在:①國防戰(zhàn)略方面,獲取的信息越多,知己知彼,國防戰(zhàn)略制定依據(jù)越充分;②作戰(zhàn)指揮方面,大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸與分析,快速形成決策依據(jù);③政治思想方面,適應(yīng)新形勢,在思想政治教育,官兵思想動(dòng)態(tài)分析、跟蹤方面發(fā)揮大數(shù)據(jù)的獨(dú)特作用;④后勤保障方面,發(fā)揮大數(shù)據(jù)分析預(yù)測的優(yōu)勢,使后勤保障更得力;⑤武器裝備方面,支持武器裝備智能化研發(fā);開發(fā)數(shù)據(jù)武器。

當(dāng)前,國防大數(shù)據(jù)的應(yīng)用還面臨著如下4個(gè)方面的挑戰(zhàn)。

(1) 數(shù)據(jù)不夠用。作戰(zhàn)指揮、裝備研發(fā)、后勤保障等通常面臨數(shù)據(jù)不夠用的問題,目前只是簡單的通過跨界收集數(shù)據(jù)的方式,從某些公開渠道收集必要的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充。

(2) 數(shù)據(jù)不可用。國防信息化積累了海量數(shù)據(jù),但數(shù)據(jù)組織相對(duì)分散,缺乏嚴(yán)格的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致數(shù)據(jù)有時(shí)不可用。例如,在一些作戰(zhàn)推演系統(tǒng)中,如果有歷史戰(zhàn)爭案例、指揮員決策方式等數(shù)據(jù)庫支撐,則可獲得更逼真的推演效果,然而這些數(shù)據(jù)在當(dāng)前狀態(tài)下有時(shí)是不可用的。

(3) 數(shù)據(jù)不會(huì)用。缺少合適、有效的大數(shù)據(jù)分析處理技術(shù),往往導(dǎo)致數(shù)據(jù)不會(huì)用。例如,各類偵察數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)量極大,由于處理技術(shù)等原因,當(dāng)前能被處理的數(shù)據(jù)僅占較少的比例,大量數(shù)據(jù)被閑置,無法真正發(fā)揮數(shù)據(jù)的價(jià)值。

(4) 數(shù)據(jù)不敢用。大數(shù)據(jù)需要跨界、跨部門地使用數(shù)據(jù),以最大化發(fā)揮數(shù)據(jù)的效能。但現(xiàn)有數(shù)據(jù)的生成、管理劃分過細(xì),因數(shù)據(jù)開放共享方面的政策法規(guī)欠缺,真正意義上的數(shù)據(jù)共享還存在諸多壁壘。

國防大數(shù)據(jù)在技術(shù)上也提出了新挑戰(zhàn)。例如:數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)分析面臨挑戰(zhàn);如何獲取非合作數(shù)據(jù)、辨?zhèn)蔚让媾R挑戰(zhàn);無備份情況下防范數(shù)據(jù)損毀面臨挑戰(zhàn);有限資源、惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境是大數(shù)據(jù)實(shí)戰(zhàn)中面臨的挑戰(zhàn);大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)架構(gòu)、分析平臺(tái)的機(jī)動(dòng)能力和自治能力面臨挑戰(zhàn)。

4主要科學(xué)問題與關(guān)鍵技術(shù)

解決數(shù)據(jù)不夠用、不可用、不會(huì)用、不敢用這四個(gè)應(yīng)用挑戰(zhàn),可以從數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)融合與組織、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)安全等方面加以研究解決。結(jié)合國防大數(shù)據(jù)所特有的6S特征,可以歸納出國防大數(shù)據(jù)主要科學(xué)問題與關(guān)鍵技術(shù)的落腳點(diǎn),如表2所示。

表2　國防大數(shù)據(jù)主要科學(xué)問題與關(guān)鍵技術(shù)的落腳點(diǎn)

4.1國防大數(shù)據(jù)的頂層架構(gòu)

為指揮作戰(zhàn)、情報(bào)偵察、軍事訓(xùn)練等提供服務(wù),規(guī)劃國防大數(shù)據(jù)儲(chǔ)備和使用,需要建立國防大數(shù)據(jù)儲(chǔ)備的總體框架,從技術(shù)和數(shù)據(jù)管理理念上研究EB級(jí)以上的國防大數(shù)據(jù)的分布存儲(chǔ)原則、數(shù)據(jù)分類體系,不同規(guī)模數(shù)據(jù)儲(chǔ)備的邏輯模型,數(shù)據(jù)儲(chǔ)備安全管理原則等。

解決該科學(xué)問題需要在以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)方面有所突破:①巨型國防大數(shù)據(jù)組織體系;②貨柜式國防大數(shù)據(jù)組織架構(gòu);③嵌入式國防大數(shù)據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)組織技術(shù);④貨架式數(shù)據(jù)產(chǎn)品管理與配給保障技術(shù);⑤國防大數(shù)據(jù)分級(jí)安全管理體系。

4.2國防大數(shù)據(jù)可用性理論與方法

戰(zhàn)場環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜,不僅存在電力供應(yīng)有限、高溫高濕、風(fēng)沙侵蝕等惡劣條件,更存在隨時(shí)被敵方物理打擊的風(fēng)險(xiǎn),需要研究在資源有限、環(huán)境惡劣、系統(tǒng)殘缺的情況下保障持續(xù)提供國防大數(shù)據(jù)服務(wù)的能力,完成作戰(zhàn)任務(wù)。

解決該科學(xué)問題需要在以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)方面有所突破:①面向作戰(zhàn)的柔性軟、硬、數(shù)據(jù)一體化智能系統(tǒng)架構(gòu);②動(dòng)態(tài)可伸縮的分布式頑存網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c存儲(chǔ)架構(gòu);③國防數(shù)據(jù)瞬時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)度與移動(dòng)管理;④國防數(shù)據(jù)移動(dòng)安全保障技術(shù);⑤面向物理打擊和數(shù)據(jù)攻擊的數(shù)據(jù)再生技術(shù);⑥服務(wù)缺失預(yù)警、檢測與替代技術(shù)。

4.3無質(zhì)量保證下的大數(shù)據(jù)分析理論與方法

不同于民用大數(shù)據(jù),國防大數(shù)據(jù)中的非合作數(shù)據(jù)質(zhì)量無法保證,戰(zhàn)場上各類傳感器、裝備設(shè)備的數(shù)據(jù)也會(huì)受到干擾、通訊障礙等影響,導(dǎo)致數(shù)據(jù)質(zhì)量低下,但這些數(shù)據(jù)對(duì)于態(tài)勢分析、作戰(zhàn)決策而言又有很重要的作用,因此需要研究在無法保證高數(shù)據(jù)質(zhì)量的情況下仍然能夠繼續(xù)分析使用國防大數(shù)據(jù)的理論與方法。

解決該科學(xué)問題需要在以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)方面有所突破:①國防領(lǐng)域的知識(shí)庫;②“眾謀”專家網(wǎng)絡(luò)技術(shù);③大數(shù)據(jù)奇異性發(fā)現(xiàn)及分析;④近似計(jì)算與精度分析技術(shù);⑤基于大數(shù)據(jù)的偵察情報(bào)智能分析與重大事件智能預(yù)警技術(shù)。

4.4超復(fù)雜數(shù)據(jù)的融合問題

國防大數(shù)據(jù)涉及到紅軍、藍(lán)軍、友軍、海陸空天網(wǎng)空間的各類國防數(shù)據(jù),決策建立在這些數(shù)據(jù)的融合與綜合分析的基礎(chǔ)之上,為此需要對(duì)于超高維度、形式復(fù)雜、來源多樣的國防大數(shù)據(jù)進(jìn)行集成、融合。

解決該科學(xué)問題需要在以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)方面有所突破:①面向大數(shù)據(jù)的融合處理體系結(jié)構(gòu);②高層融合中的計(jì)算認(rèn)知技術(shù);③非固定節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)技術(shù);④大差異數(shù)據(jù)的抗差關(guān)聯(lián)技術(shù);⑤信源協(xié)同控制與多源異構(gòu)傳感器管理技術(shù);⑥多源異構(gòu)數(shù)據(jù)顯著性關(guān)聯(lián);⑦多源非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)融合技術(shù);⑧多源異構(gòu)知識(shí)融合與模糊推理技術(shù);⑨高層融合中的不確定性評(píng)估技術(shù)。

4.5大數(shù)據(jù)辨?zhèn)卧砗头椒?/p>

國防大數(shù)據(jù)中含有大量不公開非合作數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)的真實(shí)性對(duì)決策過程和結(jié)果影響重大,需要研究數(shù)據(jù)偽裝、數(shù)據(jù)欺騙的機(jī)理與常見手段,利用大數(shù)據(jù)技術(shù)識(shí)別不公開非合作數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)偽裝,發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)欺騙,研究如何進(jìn)行數(shù)據(jù)去偽,從偽裝數(shù)據(jù)中探測獲得真實(shí)信息。

解決該科學(xué)問題需要在以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)方面有所突破:①數(shù)據(jù)偽裝與欺騙機(jī)理;②數(shù)據(jù)辨?zhèn)渭夹g(shù);③數(shù)據(jù)欺騙識(shí)別與防范技術(shù);④數(shù)據(jù)去偽方法和技術(shù)。

5結(jié)論

人類社會(huì)正不可逆轉(zhuǎn)的向數(shù)字化信息化社會(huì)邁進(jìn)。忘戰(zhàn)必危,站在大數(shù)據(jù)時(shí)代的新起點(diǎn),思考、尋求未來軍事斗爭新的方式、方法具有十分重大、迫切的戰(zhàn)略意義。

國防大數(shù)據(jù)包括國防戰(zhàn)略、作戰(zhàn)指揮、軍事訓(xùn)練、裝備研發(fā)、政治工作、后勤保障等相關(guān)的一切數(shù)據(jù)資源、技術(shù)及其支撐下的應(yīng)用系統(tǒng),具有4V+6S特征,需要面對(duì)數(shù)據(jù)不夠用、不可用、不會(huì)用、不敢用的應(yīng)用挑戰(zhàn),解決基礎(chǔ)理論、技術(shù)實(shí)驗(yàn)以及應(yīng)用等3類科學(xué)問題。

國防大數(shù)據(jù)構(gòu)成軍隊(duì)核心戰(zhàn)斗力。未來影響、決定軍事行動(dòng)的核心在數(shù)據(jù),對(duì)數(shù)據(jù)的積累量、數(shù)據(jù)分析與處理能力將成為獲得戰(zhàn)場優(yōu)勢的決定性因素。國防大數(shù)據(jù)將對(duì)軍事指揮、武器研發(fā)、后勤保障等產(chǎn)生巨大影響,甚至可能改變未來戰(zhàn)爭形態(tài)。

國防大數(shù)據(jù)賦予網(wǎng)絡(luò)空間戰(zhàn)以新內(nèi)涵。數(shù)據(jù)資源逐漸成為比石油、煤炭等更有價(jià)值的資源,數(shù)據(jù)主權(quán)已成為一種國家主權(quán),需要建立數(shù)據(jù)邊界,數(shù)據(jù)資源將成為軍事防御與攻擊的重要目標(biāo),將引發(fā)新型的作戰(zhàn)方式。

國防大數(shù)據(jù)將信息化戰(zhàn)爭推向智能化戰(zhàn)爭,實(shí)現(xiàn)情報(bào)智能化、指揮智能化、武器智能化、感知智能化、后勤智能化以及政工智能化。

隨著關(guān)鍵技術(shù)的突破,未來將形成由數(shù)據(jù)資源、計(jì)算資源、大數(shù)據(jù)管理與分析系統(tǒng)等緊密結(jié)合的國防大數(shù)據(jù)平臺(tái),在未來智能化戰(zhàn)爭的各類作戰(zhàn)、訓(xùn)練、后勤保障、裝備研發(fā)等行動(dòng)中發(fā)揮“智慧引擎”作用。在戰(zhàn)略層面,以全面綜合為目標(biāo),形成巨型國防大數(shù)據(jù)平臺(tái);在戰(zhàn)役層面,以靈活機(jī)動(dòng)為目標(biāo),形成貨柜式國防大數(shù)據(jù)平臺(tái);在戰(zhàn)術(shù)層面,以微小型化為目標(biāo),形成嵌入式國防大數(shù)據(jù)系統(tǒng)。

因此,應(yīng)從國家層面開展國防大數(shù)據(jù)頂層設(shè)計(jì),規(guī)劃技術(shù)發(fā)展路線,統(tǒng)籌調(diào)配,全面攻克國防大數(shù)據(jù)科學(xué)問題,突破國防大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù),推動(dòng)軍隊(duì)信息化建設(shè)的創(chuàng)新發(fā)展。

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何友(1956-),男,院士,教授,博士,主要研究方向?yàn)樾畔⑷诤?、信?hào)處理、國防大數(shù)據(jù)。

E-mail: heyou_f@126.com

朱揚(yáng)勇(1963-),男,教授,博士,主要研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)科學(xué)、大數(shù)據(jù)技術(shù)及其領(lǐng)域應(yīng)用。

E-mail:yyzhu@fudan.edu.cn

趙鵬(1969-),男,高級(jí)工程師,博士,主要研究方向?yàn)樾畔⒓夹g(shù)、軟件工程。

E-mail:cyy55@126.com

柴勇(1979-),男,講師,博士,主要研究方向?yàn)閳D像融合、國防大數(shù)據(jù)。

E-mail:chysdd@163.com

廖志成(1974-),男,講師,碩士,主要研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)科學(xué)、大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)挖掘、信息安全。

E-mail:zchliao@fudan.edu.cn

周偉(1980-),男,講師,博士,主要研究方向?yàn)樾畔⑷诤稀⒛繕?biāo)檢測、國防大數(shù)據(jù)。

E-mail:yeaweam@163.com

周向東(1969-),男,教授,博士,主要研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)庫與信息檢索。

E-mail:xdzhou@fudan.edu.cn

王海鵬(1985-),男,講師,博士,主要研究方向?yàn)樾畔⑷诤?、國防大?shù)據(jù)。

E-mail:naonao_1985@126.com

汪衛(wèi)(1970-),男,教授,博士,主要研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)挖掘。

E-mail:weiwang1@fudan.edu.cn

熊赟(1980-),女,副教授,博士,主要研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)科學(xué)、大數(shù)據(jù)處理。

E-mail:yunx@fudan.edu.cn

許舟軍(1973-),男,高級(jí)工程師,博士,主要研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)通信、信息安全。

E-mail:zjun_xu@sina.com

彭煊(1976-),男,副研究員,博士,主要研究方向?yàn)樾畔⑻幚怼?/p>

E-mail:xuanpeng@126.com

孟暉(1983-),男,工程師,博士,主要研究方向?yàn)檐浖こ?、信息安全?/p>

E-mail:22166370@qq.com

王生進(jìn)(1962-),男,教授,博士,主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)視覺與模式、識(shí)別大數(shù)據(jù)認(rèn)知與計(jì)算、智能視頻分析。

E-mail:wgsgj@tsinghua.edu.cn

Panorama of national defense big data

HE You1,5, ZHU Yang-yong2, ZHAO Peng3, CHAI Yong1, LIAO Zhi-cheng2,ZHOU Wei1, ZHOU Xiang-dong2, WANG Hai-peng1, WANG Wei2, XIONG Yun2,XU Zhou-jun4, PENG Xuan3, MENG Hui4, WANG Sheng-jin5

(1.ResearchInstituteofInformationFusion,NavalAeronauticalandAstronauticalUniversity,Yantai264001,China;2.SchoolofComputerScience,FudanUniversity,Shanghai201203; 3.BeijingRemoteSensingInformationInstitute,Beijing100011; 4.BeijingInstituteofInformationTechnology,Beijing100093;5.DepartmentofElectronicEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084)

Abstract:By defining the national defense big data, and analyzing characteristics and challenges of the national defense big data in this paper, the foundational problems and key technologies in developing and applying the national defense big data are announced, the foundations and advantages in developing the national defense big data are summed up, and some suggestions for the future work are given. By researching and developing the national defense big data, the giant national defense big data base, mobile national defense big data platforms and embedded national defense big data systems are constructed. These items can fully enhance the combat capability of the army, and take the advanced situation in the future intelligent war.

Keywords:national defense big data; characteristics and challenges; foundational problems; key technologies

收稿日期：2015-05-05；修回日期：2015-09-22；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先出版日期：2015-11-20。

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金(61302008, 61370157, 61170006, 61170096)資助課題

中圖分類號(hào)：TP 391

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.06.13

作者簡介：

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.2422.TN.20151120.1755.002.html