杜正軍，張國輝，李慶震，雷 宇，楊曉江

（1.解放軍61683部隊，北京 100094；2.西部戰(zhàn)區(qū)聯(lián)合參謀部，成都 610000）

0 引言

信息時代基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)已成為戰(zhàn)爭的主要樣式，戰(zhàn)場上對敵方體系的準(zhǔn)確認(rèn)識和分析是指揮員正確決策的基礎(chǔ)。特別是對于戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)層次的指揮員而言，如何準(zhǔn)確、快速選定敵方體系中的關(guān)鍵節(jié)點進(jìn)行打擊以降低其體系效能是克敵制勝的核心。現(xiàn)代戰(zhàn)爭由于參戰(zhàn)要素多，要素之間關(guān)系復(fù)雜，使得對戰(zhàn)場目標(biāo)體系的效能評估以及關(guān)鍵節(jié)點的打擊決策變得非常困難。以師旅級的聯(lián)合戰(zhàn)斗為例，需要對各級指揮所、通信樞紐、彈藥補給點以及各級部隊等各類共幾百個目標(biāo)進(jìn)行排序打擊，這些目標(biāo)之間關(guān)系復(fù)雜，難以直接從中找出敵方體系中的關(guān)鍵節(jié)點，更難以制定出對敵方目標(biāo)體系進(jìn)行打擊的合理策略。因此，戰(zhàn)場目標(biāo)體系效能分析以及對體系中關(guān)鍵節(jié)點進(jìn)行打擊決策方法受到許多研究人員關(guān)注。目前國內(nèi)外的學(xué)者對體系相關(guān)的研究包括很多方面［1-2］，這里主要關(guān)注體系效能分析以及關(guān)鍵節(jié)點打擊決策兩個方面。

1 作戰(zhàn)目標(biāo)體系建模與效能分析

目標(biāo)體系效能分析首先是對體系進(jìn)行建模以便能更加真實地刻畫目標(biāo)體系網(wǎng)絡(luò)，在此基礎(chǔ)上建立體系效能模型。目前目標(biāo)體系網(wǎng)絡(luò)建模及效能分析的方法有很多，概括起來大致有以下幾類。

1）基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究方法。將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論用于對軍事體系的研究迄今為止已有十余年，最早應(yīng)該起于2002年Dekker［3］將社會網(wǎng)絡(luò)方法進(jìn)行作戰(zhàn)體系的研究。目前，運用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論進(jìn)行作戰(zhàn)體系建模的研究主要包括：①作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性實證分析［4］，表明作戰(zhàn)體系也可被看作是一種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)；②構(gòu)建反映真實作戰(zhàn)體系特性的網(wǎng)絡(luò)描述模型［5］；③作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)演化模型［6-7］，揭示作戰(zhàn)體系動態(tài)演化過程中的網(wǎng)絡(luò)動力學(xué)機制；④作戰(zhàn)體系優(yōu)化評估［8-9］，評估體系效能并對其進(jìn)行優(yōu)化。

2）基于概率網(wǎng)絡(luò)的研究方法。這種方法使用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、影響網(wǎng)等概率網(wǎng)絡(luò)模型對具備復(fù)雜關(guān)聯(lián)的目標(biāo)體系結(jié)構(gòu)和狀態(tài)進(jìn)行建模。如Lucia Falzon［10］使用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對體系對抗雙方的物理目標(biāo)和目標(biāo)系統(tǒng)之間的狀態(tài)概率影響關(guān)系進(jìn)行了描述，從而構(gòu)建了目標(biāo)體系模型。Jouni Pousi［11］應(yīng)用影響圖（influence diagrams）和多屬性決策的方法構(gòu)建了描述目標(biāo)層次的模型。

3）基于AI的研究方法。AI是近年來一種常用的研究目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)特性的方法，該方法將目標(biāo)建模為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點，目標(biāo)之間的影響關(guān)系看成是節(jié)點之間的關(guān)聯(lián)，將結(jié)點和關(guān)聯(lián)描述為獨立的智能體（A-gent），通過多智能體仿真（Multi-Agent Simulation）的方法對目標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行分析。Rinaldi［12］通過構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)中各對象的智能體模型，分析它們之間的各種依賴關(guān)系，給出了確定重要節(jié)點的方法。

4）基于蘭切斯特方程改進(jìn)模型的研究方法。在多元蘭切斯特方程的基礎(chǔ)上，沙基昌教授定義了規(guī)范交戰(zhàn)模式［13］，在規(guī)范交戰(zhàn)模式中給出了對多個作戰(zhàn)單元雙方總體作戰(zhàn)效能進(jìn)行度量的方法，這對于評估體系效能具有重要的借鑒意義?？紤]信息化戰(zhàn)爭的特點，譚東風(fēng)教授將多元蘭切斯特方程與網(wǎng)絡(luò)理論相結(jié)合，擴展了蘭切斯特的假設(shè)，提出一種體系對抗演化網(wǎng)絡(luò)模型，表示體系對抗中交戰(zhàn)行為與網(wǎng)絡(luò)行為的模型新范例，并用以對體系效能的度量。Harrison等針對蘭切斯特方程難以反映信息化戰(zhàn)爭特點的不足，建立了符合體系作戰(zhàn)特點的模型［14-15］，并用于目標(biāo)體系效能評估。

2 目標(biāo)體系中關(guān)鍵節(jié)點打擊決策方法

在體系對抗中如何打擊敵方的關(guān)鍵節(jié)點，從而快速瓦解敵方體系是基于信息系統(tǒng)體系作戰(zhàn)的核心。這方面的研究已有不少的成果，主要包括以下幾個方面：

1）基于解析模型的研究方法。應(yīng)用解析模型對目標(biāo)打擊決策問題進(jìn)行研究，通常用到的模型包括規(guī)劃模型以及蘭切斯特方程等。武器打擊目標(biāo)分配（Weapon Target Assignment，WTA）是利用解析模型分析目標(biāo)打擊決策比較典型的問題，WTA問題最早起源于防空作戰(zhàn)中防空導(dǎo)彈如何分配［16］。后來擴展到一般性的WTA問題［17］，并且還建立了靜態(tài)WTA與動態(tài)WTA［18］的概念。目前對WTA問題的研究大多還是針對特定領(lǐng)域武器目標(biāo)分配問題。如Koleszar［19］針對轟炸機的武器優(yōu)化以及資源需求問題建立了一個基于線形規(guī)劃的武器優(yōu)化與資源需求模型（Weapon Optimization and Resource Requirements Model，WORRDM），考慮了武器的費用以及不同武器組合對目標(biāo)打擊情況。Davi［20］針對海軍航空兵的火力突擊問題，建立了火力分配和規(guī)劃模型。國內(nèi)的研究人員在這方面也有相關(guān)的研究成果，如鄭澤席研究了防空武器的目標(biāo)分配問題［21］，蘇英振等研究了空中突擊兵力使用方案的優(yōu)化問題［22］?；诮馕瞿Ｐ头椒ǖ膬?yōu)點是能針對某些具體問題建立精確的數(shù)學(xué)模型并給出相應(yīng)的解，但在現(xiàn)代聯(lián)合作戰(zhàn)條件下，參戰(zhàn)要素多并且要素之間的相互關(guān)系復(fù)雜，作戰(zhàn)過程中還存在隨機不確定因素，要建立精確的數(shù)學(xué)模型難度很大。

2）基于目標(biāo)排序理論的研究方法。這類方法根據(jù)目標(biāo)的屬性，給出某些可計算的指標(biāo)，對目標(biāo)價值進(jìn)行重要度綜合計算和排序，適用于目標(biāo)之間沒有關(guān)聯(lián)時的目標(biāo)打擊選擇問題。美軍2003年［23］提出的目標(biāo)價值包含4個方面指標(biāo)：關(guān)鍵性、脆弱性、修復(fù)性以及對己方的威脅。將這4個指標(biāo)進(jìn)行綜合計算得到目標(biāo)總的價值，在此基礎(chǔ)上對目標(biāo)進(jìn)行選擇打擊。文獻(xiàn)［24］針對目標(biāo)價值排序問題，應(yīng)用層次分析法（AHP）原理分析了不同目標(biāo)不同因素的影響，在確定指標(biāo)權(quán)重的基礎(chǔ)上提出了目標(biāo)價值排序的遞階層次結(jié)構(gòu)模型，并進(jìn)一步運用灰色聚類方法構(gòu)造評價函數(shù)，綜合決策目標(biāo)價值排序。文獻(xiàn)［25］運用灰色理論中灰靶決策和灰關(guān)聯(lián)分析等方法，結(jié)合層次分析法建立了聯(lián)合火力打擊目標(biāo)分級排序模型。這些方法比較成熟，并且得到了廣泛的應(yīng)用，這也與傳統(tǒng)戰(zhàn)爭中的以火力盡量摧毀敵方有生力量的軍事需求相適應(yīng)，但沒有考慮體系節(jié)點之間的關(guān)系，難以適應(yīng)反映基于信息系統(tǒng)體系作戰(zhàn)的要求。

3）基于概率網(wǎng)的分析方法。這種方法使用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、影響網(wǎng)等因果網(wǎng)絡(luò)模型對具備復(fù)雜關(guān)聯(lián)的目標(biāo)體系的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)進(jìn)行建模，并依據(jù)體系模型研究目標(biāo)打擊決策，分析摧毀目標(biāo)對整個目標(biāo)體系狀態(tài)與效能的影響，從而構(gòu)建合適的目標(biāo)打擊策略。Ugur Kuter等人［26］使用影響網(wǎng)對摧毀物理目標(biāo)和摧毀目標(biāo)系統(tǒng)之間的概率關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行了描述，在此基礎(chǔ)上給出針對敵方目標(biāo)打擊行動成功概率的上下邊界，通過人機交互的方法輔助目標(biāo)打擊計劃生成；國防科技大學(xué)的朱延廣等人［27］針對打擊目標(biāo)選擇問題的解決方法缺乏物理目標(biāo)毀傷效果對作戰(zhàn)目的達(dá)成之間因果影響關(guān)系分析的不足，提出基于影響網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合火力打擊目標(biāo)選擇方法。國防大學(xué)張劍鋒等人［28-29］在對目標(biāo)價值進(jìn)行分解表示的基礎(chǔ)上，提出了作戰(zhàn)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)價值的概念，并分別給出了節(jié)點型目標(biāo)、節(jié)點組目標(biāo)和鏈路型目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)價值的計算模型。

4）基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的研究方法?；趶?fù)雜網(wǎng)絡(luò)方法研究作戰(zhàn)體系對抗問題已成為一個熱點。Albert等人［30］在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究中，發(fā)現(xiàn)多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)對于隨機的結(jié)點刪除都表現(xiàn)出抗毀性，而對于最大度結(jié)點的刪除卻表現(xiàn)的十分脆弱。國防科技大學(xué)吳俊等人［31］給出了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)連通性的新測度—連通系數(shù)，針對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)面臨的兩種不同損傷，定義了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)抗毀性的容錯度和抗攻擊度。文獻(xiàn)［32］為研究復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)抗毀性的影響，建立了復(fù)雜系統(tǒng)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)抗毀性模型。李茂林等［33］在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了評價指標(biāo)對作戰(zhàn)體系中關(guān)鍵節(jié)點的重要性進(jìn)行分析。

5）基于AI的研究方法。Cox等［34］研究輔助用戶探索己方目標(biāo)打擊行動的可行性，開發(fā)了Trans/prodigy系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)給出的目標(biāo)判斷是否能夠生成可行的行動方案，用戶根據(jù)反饋對目標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，直至得到最終可行的目標(biāo)和方案。對于不確定條件下的目標(biāo)打擊決策問題，研究人員利用馬爾科夫決策過程來對此分析，如Aberdeen［35］使用基于決策理論的計算方法研究目標(biāo)打擊決策問題，將其形式化描述為MDP，并且使用LRTDP算法來解決該問題。

3 結(jié)論

綜上分析可知，當(dāng)前目標(biāo)體系效能分析及關(guān)鍵目標(biāo)打擊決策研究中還存在以下3點不足：

1）當(dāng)前對于體系效能方面的研究或者偏重于節(jié)點屬性對體系效能的影響（如解析模型的方法），或者偏重于節(jié)點之間關(guān)系對于體系效能的影響（如基于網(wǎng)絡(luò)的方法），同時考慮節(jié)點和關(guān)系屬性時也主要從單方面去評估體系的效能，對敵我雙方體系效能之間的相互影響進(jìn)行分析的研究還比較薄弱。雙方的體系效能之間具有相對性并且體系效能評估與目標(biāo)選擇打擊策略相互依賴。一方體系的效能只有針對敵方特定的體系來進(jìn)行評估，脫離了對抗背景的體系效能評估是沒有意義的。

2）關(guān)鍵目標(biāo)打擊決策的相關(guān)研究主要還是從單方面去考慮如何打擊決策，很少考慮到雙方的打擊策略相互影響。而實際情況中體系效能的評估與目標(biāo)打擊選擇策略相互依賴，體系效能是制定目標(biāo)選擇打擊策略的依據(jù)，而目標(biāo)選擇打擊策略影響最終的體系對抗結(jié)果，這個結(jié)果又是對體系效能進(jìn)行度量的依據(jù)。因此，對體系效能的評估需將敵我雙方的體系放到對抗框架中進(jìn)行分析，同時還需將體系的效能評估與打擊策略選擇結(jié)合起來考慮。

3）目前對于體系對抗過程目標(biāo)打擊決策中考慮戰(zhàn)前計劃的比較多，對于作戰(zhàn)過程中的敵方打擊策略動態(tài)變化后，如何優(yōu)化調(diào)整己方打擊策略的研究比較少。由于戰(zhàn)場情況動態(tài)變化，戰(zhàn)場目標(biāo)體系處于動態(tài)變化的過程中，構(gòu)成體系目標(biāo)節(jié)點的位置及其屬性處于動態(tài)變化之中，同時體系中的節(jié)點被摧毀以及新的節(jié)點加入體系使得體系中目標(biāo)節(jié)點之間的關(guān)系處于變化之中。不論戰(zhàn)前制定的打擊策略多完善，實際對抗過程中還是會出現(xiàn)戰(zhàn)前難以預(yù)料的情況，需要根據(jù)敵方的實時策略來調(diào)整我方的打擊策略。

由于面臨著對抗性、不確定性以及動態(tài)性等挑戰(zhàn)，使得戰(zhàn)場目標(biāo)體系效能評估以及對體系中關(guān)鍵目標(biāo)的打擊決策既是一個理論難題，又是軍事斗爭準(zhǔn)備中亟需解決的實際困難。體系的對抗性決定了參戰(zhàn)雙方的體系效能相互影響，對體系中關(guān)鍵節(jié)點的打擊效果難以從單方去評估，需要從雙方體系的交互作用來評估。這也導(dǎo)致了雙方可行的打擊策略是相互影響的，在戰(zhàn)前需要對敵我雙方所有可能的策略進(jìn)行分析，在作戰(zhàn)過程中則需要根據(jù)敵方實際的打擊策略動態(tài)調(diào)整我方的打擊決策。

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