張迅 馬豐文

士氣評估的研究一直以來是軍事建模仿真中的一個難點問題,目前多以定性研究為主,開展定量研究的較少,而隨著信息化體系作戰(zhàn)的不斷發(fā)展,影響士氣的因素將呈現(xiàn)出多元化、復雜性的特點,對士氣進行建模仿真評價就顯得更為重要和迫切.本文利用云模型算法對士氣這個定性問題進行研究,最大限度地保留了士氣評估中的不確定性和模糊性,減小專家打分與實際情況的誤差,通過云模型的相關算法及MATLAB繪圖實現(xiàn),達到定量精確計算、定性等級評估的目的.

1 云模型理論

云模型理論是由我國李德毅院士提出的,它基于模糊集理論和概率統(tǒng)計理論,利用正向、逆向云發(fā)生器求解定量到定性之間的映射關系,對不確定信息進行分析.它能夠克服定性指標的模糊性與隨機性等不確定性語言值帶來的不精確性,利用期望值E x、熵值E n和超熵值H e來刻畫不確定性語言信息,通過云發(fā)生器來建立定性和定量之間的相互聯(lián)系.

1.1 正向云發(fā)生器

正向云發(fā)生器是根據(jù)已知正態(tài)云的數(shù)字特征,來建立不確定性語言信息到量化值的對應關系,通過E x,E n,H e產生對云滴Drop(x,u)的描述,如圖1.

算法步驟:

1)生成以E n為期望值,為方差的正態(tài)隨機數(shù)y i=R N(E n ,H e);

2)生成以E x為期望值,為方差的正態(tài)隨機數(shù)x i=R N(E x ,y i);

3)計算隸屬度:

4)重復1)～3)直至產生N個云滴.

1.2 逆向云發(fā)生器

逆向云發(fā)生器通過已知云中給定云滴分布Drop(x,u),求出正態(tài)云模型的3個數(shù)字特征E x,E n,H e.逆向云發(fā)生器是將專家依據(jù)經驗給出的打分作為樣本x i(i=1,2,···,n),描述不確定信息的相關數(shù)字特征值作為輸出,如圖2.

其計算流程如下:

1.3 綜合云的計算

在同一個論域下,可能會有兩個或兩個以上同類型的云產生,我們稱之為子云,將這些子云集結,就可以生成一個更高概念的父云,其本質是將兩個或更多的同類型語言值綜合為一個更廣義的概念語言值.子云C1(E x1,E n1,H e1)、C2(E x2,E n2,H e2)經過綜合云計算得到綜合云C(E x ,E n ,H e),其運算規(guī)則如下:

2 評估步驟

2.1 確定指標集及指標權重

以分隊級的士氣等級評估為例,要進行準確的評價,首先要把分隊中影響士氣的各個相關因素研究清楚,分析出影響士氣因素的不同層次,根據(jù)同一層次中不同因素的影響作用,確定各因素的權重值,從而建立一個科學合理的指標體系,這個指標體系是否合理將直接影響評估的可信性,常用的方法有模糊綜合評判法、層次分析法、灰色關聯(lián)分析法等.

在士氣研究領域,心理學界一直沒有給出一個權威的士氣構成理論,對影響士氣因素的判定還存在爭議.本文在士氣評估指標體系的建立上參考梁宇紅在《軍隊士氣評估模型的構建與應用研究》一書中的研究結果,此書結合國內外士氣評估的研究成果,利用數(shù)理統(tǒng)計學的方法編制出士氣量表,經過反復測量修改,對最終的士氣評估量表用驗證性因素分析驗證,得到士氣的評估模型.它將影響士氣的因素分為5個維度,即:責任和使命因素(信念)、領導能力因素(領導)、自豪感因素、團結協(xié)作因素(團結)、戰(zhàn)斗信心和決心因素(信心),如圖3.

每個因素對應的指標權重比W分別為:

2.2 確定評價集

確定評價集就是在論域中劃分定性概念,本文采用云理論中應用比較廣泛的基于黃金分割率的模型驅動法,其基本的思想是:將給定的屬性(論域)看成語言變量,每個語言變量有幾個語言值,語言值用云模型來表達,越接近論域中心,云的熵和超熵越小,越遠離論域中心,云的熵和超熵越大,相鄰云的熵和超熵較小者是較大者的0.618倍,一般取奇數(shù)個云,本文對士氣的評估等級分為5個:士氣特別高、高、一般、差、特別差,其云模型對應如下C1(1,0.1031,0.013),C2(0.691,0.064,0.008),C3(0.5,0.039,0.005),C4(0.309,0.064,0.008),C5(0,0.1031,0.013),其云圖如圖4所示.

2.3 評價值的確定及綜合評判

常規(guī)的專家打分對某一指標只進行一個確定性評價,利用綜合云的思想,可以使n位專家對每個指標給出評價的最大和最小值,將所有專家給出的最大值和最小值分別通過逆向云發(fā)生器計算,得到最大和最小云模型,再利用綜合云算法得到其綜合云模型,由正向云發(fā)生器生成云滴圖形.將評價值綜合云模型與評價集云模型同時生成云圖,即可對士氣等級進行評定,下文將以兩個不同背景下的士氣評估進行實例說明,以驗證此方法的可行性和可信性.

2.3.1 實例一

在一次營進攻作戰(zhàn)時,該營戰(zhàn)前進行了較為有效的思想動員,進行了較為充分的戰(zhàn)斗準備,現(xiàn)組成專家組對開戰(zhàn)初始階段該營的士氣進行評價.10名專家對其士氣指標的打分結果如表1.

表1 作戰(zhàn)初始階段10名專家對該營士氣指標的打分結果

根據(jù)逆向云算法可得,指標K1的最大云模型為A1u(0.835,0.035,0.010),最小云模型為A1d(0.675,0.031,0.017),得到指標K1的最大和最小評價云后,利用綜合云算法,得出綜合云模型A1(0.76,0.066,0.013). 依同樣的方法可以得到指標K2、K3、K4、K5的綜合云模型為A2(0.72,0.088,0.010),A3(0.72,0.065,0.012),A4(0.70,0.079,0.016),A5(0.74,0.078,0.015).

設指標K i綜合云表示為A i,利用公式V i=將5個指標相加權,可以得到士氣的云模型為V(0.727,0.061,0.007),生成云圖如圖5.

將士氣評估的云模型與評價集模型利用MATLAB同時生成云圖,得出評價結果的云圖如圖6所示.從圖中可以看出,評價結果介于“士氣特別高”與“士氣高”之間,幾乎與“士氣高”重合,因此可以判定當前該營的士氣等級為“高”.

表2 進攻受挫背景下10名專家對該營士氣指標的打分結果

2.3.2 實例二

戰(zhàn)斗進行到白熱化階段時,雙方戰(zhàn)損都很大,該營的戰(zhàn)斗進攻受到敵頑強抵抗,部隊多次進攻均未達成作戰(zhàn)目的.選取10名專家對該營在此時的士氣狀況進行打分評價,結果如表2.

利用逆向云算法和綜合云算法,求得指標K1、K2、K3、K4、K5的綜合云模型分別為A1(0.66,0.048,0.009)、A2(0.52,0.090,0.011)、A3(0.57,0.080,0.014)、A4(0.69,0.077,0.020)、A5(0.47,0.071,0.017).

將實例二的士氣評估的云模型與評價集模型利用MATLAB同時生成云圖,得出評價結果的云圖如圖8所示.從圖中可以看出,評價結果與“士氣一般”重合度較大,因此可以判定當前該營的士氣等級為“一般”.

2.3.3 實例驗證的比較分析

通過以上兩個實例分析,可以看出,在戰(zhàn)斗的初始階段,由于該營做了充分的戰(zhàn)斗準備,專家對5個指標的打分都較高,評價結果也驗證了這一士氣狀況.在戰(zhàn)斗進行中,由于戰(zhàn)斗受挫,官兵心理產生了較大的波動,士氣有所降低,專家對信心、自豪感、信念這3個指標打分較低,士氣綜合評價結果為一般,說明該方法能較好地評估和反映該營的士氣變化情況.

3 結論

通過實驗驗證,可以看出利用云模型對某一分隊的士氣進行評估的方法是可行的,對定性問題的研究提供了很好的思路.士氣評估是一個大的課題,本文只是做一個初步的方法探索,需要深入研究的地方還很多,比如對士氣評價指標的建立,本文是在他人已有研究成果的基礎上開展研究,并沒有進行深入的修正和改進,下一步要考慮到體系作戰(zhàn)條件下影響士氣的諸多因素,建立更為合理、全面的指標體系.

1 梁宇紅.軍隊士氣評估模型的構建與應用研究[M].北京:解放軍出版社,2011.

2 梁宇紅.軍隊士氣研究評述[J].心理科學,2007,30(1):128?130.

3 王洋,邱建國,于君,等.信息心理戰(zhàn)理論模型以及量化模型探討[J].指揮控制與仿真,2008,30(8):2?7.

4 朱志,劉鳳健,廖東升.基于傳播動力學的心理戰(zhàn)效果評估模型研究[J].軍隊政工理論研究,2012,13(6):92?95.

5 李德毅,劉常昱.論正態(tài)云模型的普適性[J].中國工程科學,2004,5(8):28?34.

6 付斌,李道國,王慕快.云模型研究的回顧與展望[J].計算機應用研究,2011,28(2):420?426.

7 徐征捷,張友鵬,蘇宏升.基于云模型的模糊綜合評判法在風險評估中的應用[J].安全與環(huán)境學報,2014,14(4):69?72.

8 劉常昱,李德毅,潘莉莉.基于云模型的不確定性知識表示[J].計算機工程與應用,2004,40(2):32?35.

9 王健,肖文杰,王樹文,等.一種改進的基于云模型的效能評估方法[J].火力與指揮控制,2010,35(7):139?142.

10 張瑩,代勁,安世全.基于云模型的定性評價在教學評估中的應用[J].計算機工程與應用,2012,48(31):210?215.

11 周勇,顧越聰,程春田.基于云模型的可信性評估模型[J].計算機應用研究,2012,29(2):597?601.

12 杜湘瑜,尹全軍,黃柯棣.基于云模型的定性定量轉換方法及應用[J].系統(tǒng)工程與電子技術,2008,30(4):772?776.

13 胡曉峰.戰(zhàn)爭工程論:走向信息時代的戰(zhàn)爭方法學[M].北京:國防大學出版社,2012.

14 胡曉峰.作戰(zhàn)模擬術語導讀[M].北京:國防大學出版社,2004:1?519.

15 馬豐文.作戰(zhàn)模型研究與實踐[M].北京:國防大學,2003.