張志成,劉 巖,張晉芳,史錚錚,張瑞權(quán)
(1.華北計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程研究所,北京100083;2.北京航天飛行控制中心,北京100094)
十九大報(bào)告提出建設(shè)數(shù)字中國和智慧社會。軍隊(duì)是國家的重要組成部分,在《軍隊(duì)建設(shè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃綱要》中對信息化基礎(chǔ)設(shè)施、部隊(duì)管理數(shù)字化等有明確要求,同時特別提出軍委后勤要打造新型部隊(duì)智慧營區(qū)。當(dāng)前,全國各個營區(qū)都已經(jīng)紛紛試水智慧營區(qū)的建設(shè),并取得了一定成果,隨著智慧營區(qū)建設(shè)需求的不斷增長和軍民對于智慧營區(qū)建設(shè)要求的不斷提高,迫切需要一套兼具前沿性與科學(xué)性,能夠規(guī)范營區(qū)建設(shè)目標(biāo)、指導(dǎo)營區(qū)建設(shè)方向、評價營區(qū)建設(shè)成果的智慧營區(qū)評價體系。
自智慧營區(qū)這一概念提出以來,智慧營區(qū)的建設(shè)取得快速發(fā)展。智慧營區(qū)指的是通過綜合運(yùn)用先進(jìn)信息技術(shù),讓計(jì)算機(jī)如同人腦一樣擁有“智慧”,打造人性化的智慧營區(qū),應(yīng)用于營區(qū)的各方各面[1]?,F(xiàn)階段較為先進(jìn)的營區(qū)基本實(shí)現(xiàn)了營區(qū)從傳統(tǒng)管理模式到信息化管理模式的轉(zhuǎn)型,完成了人員組織、車輛交通、信息通信、業(yè)務(wù)/政務(wù)、水和能源等核心系統(tǒng)的信息化建設(shè)[2],取得了階段性的成果,但同時也顯現(xiàn)出了很多弊端,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)缺少頂層設(shè)計(jì)
由于缺乏統(tǒng)一的設(shè)計(jì)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn),缺少統(tǒng)籌規(guī)劃,智慧營區(qū)建設(shè)時往往會盲目建設(shè)各種先進(jìn)的信息化系統(tǒng),而不考慮整體性的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和業(yè)務(wù)規(guī)劃,建設(shè)出來“多腦”、“空腦”型的信息系統(tǒng),最終造成投入產(chǎn)出比很低,落地效果不及預(yù)期的結(jié)果。
(2)智能化程度低
現(xiàn)階段智慧營區(qū)建設(shè)時普遍缺少明確的智慧化建設(shè)方向和思路。沒有較高較遠(yuǎn)的規(guī)劃,即使建設(shè)了高成本的信息系統(tǒng),也不知道如何有效地利用,大量功能被棄用,只保留了簡單基礎(chǔ)的功能,導(dǎo)致實(shí)際投入使用的建設(shè)成果智能化程度很低,營區(qū)的智能化水平并沒有得到有效提高。
(3)大量重復(fù)建設(shè)和無效建設(shè)
由于營區(qū)的業(yè)務(wù)繁多、系統(tǒng)復(fù)雜,同時建設(shè)經(jīng)費(fèi)有限,因此整個營區(qū)的建設(shè)可能要分為多個項(xiàng)目完成。但是由于缺少一個固定的標(biāo)準(zhǔn)與建設(shè)框架,每次項(xiàng)目的需求不同,從不同需求出發(fā)就產(chǎn)生了不同的設(shè)計(jì),新設(shè)計(jì)與舊設(shè)計(jì)必然產(chǎn)生大量的沖突和矛盾,最終導(dǎo)致了大量的重復(fù)建設(shè)和無效建設(shè)。
(4)缺少評價標(biāo)準(zhǔn)
現(xiàn)階段智慧營區(qū)建設(shè)完工之后,由于沒有統(tǒng)一的評價標(biāo)準(zhǔn),因此各個智慧營區(qū)均缺少對建設(shè)成果的全面評價與反饋,營區(qū)首長無法獲得智慧營區(qū)建設(shè)成果的全方位定量評估數(shù)據(jù),不能根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)調(diào)整建設(shè)思路和建設(shè)方向,這使得智慧營區(qū)建設(shè)缺乏成長性,各方面提升較為緩慢。
本文所提出的智慧營區(qū)評價體系從理論出發(fā),參考了顧及地理空間視角的面向城市治理的綜合評價體系[3],提出了基于數(shù)據(jù)利用[4]的評價模型;其次,結(jié)合智慧營區(qū)建設(shè)的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn),將抽象的模型具象為具體的智慧營區(qū)評價指標(biāo);最后通過各指標(biāo)權(quán)重系數(shù),綜合計(jì)算分析得出智慧營區(qū)的建設(shè)評分以及營區(qū)所處的發(fā)展階段。
談到智慧化、智能化,常用的一個方法論就是DIKW模型,即數(shù)據(jù)(Data)、信息(Information)、知識(Knowledge)、智慧(Wisdom)[5]。四個字母代表四個層次,四個層次相互關(guān)聯(lián),要想實(shí)現(xiàn)智慧一定要實(shí)現(xiàn)前三個層面的內(nèi)容,即數(shù)據(jù)層面、信息層面以及知識層面。DIKW模型是將數(shù)據(jù)、信息、知識、智慧分成四級,形成一個金字塔形狀。如圖1所示,第一層是數(shù)據(jù)層,數(shù)據(jù)處于DIKW模型中的最底層,代表著未經(jīng)處理的原始數(shù)據(jù);第二層是信息層,信息是對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選,系統(tǒng)化整理分析得到的資料[6];第三層為知識層,知識是對沉淀信息結(jié)構(gòu)化后形成的產(chǎn)物;頂層是智慧層,智慧是對知識的利用,模仿人類智慧的生成邏輯,實(shí)現(xiàn)類腦智慧生成。
圖1 DIKW模型
基于DIKW模型可以進(jìn)行具體的評價指標(biāo)的制定。一套科學(xué)合理的評價指標(biāo)體系,有必要對評價指標(biāo)進(jìn)行分級,使相互制約的繁多因素層次化、條理化,以便充分把握各級指標(biāo)對智慧營區(qū)建設(shè)整體評價的影響程度,并滿足各級別使用者的評價與決策[7]。
如表1所示,利用DIKW模型,本文提出了智慧營區(qū)建設(shè)通用的共性評價指標(biāo),分為三個層級,由3個一級指標(biāo)、8個二級指標(biāo)以及25個三級指標(biāo)構(gòu)成。指標(biāo)根據(jù)DIKW模型的數(shù)據(jù)-信息-知識-智慧轉(zhuǎn)化過程劃分制定,并結(jié)合數(shù)據(jù)應(yīng)用場景和評價數(shù)據(jù)采集類別分別細(xì)分出二級指標(biāo)和三級指標(biāo)。
利用DIKW模型制定好評價指標(biāo)后,需要對指標(biāo)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用,本文提出了具體的評估方法,對智慧營區(qū)建設(shè)的優(yōu)良進(jìn)行評價,分為優(yōu)、良、好、中、差五檔;覆蓋率、普及率分別為86%~100%、76%~85%、61%~75%、41%~60%、0~40%五級,對應(yīng)86~100、76~85、61~75、41~60、0~40分;其他指標(biāo)為100分制,分五級,依次為86~100、76~85、61~75、41~60、0~40分[8]。
參照表1所示各級評價指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)和上述評分機(jī)制,可以通過式(1)求得智慧營區(qū)建設(shè)水平的評分,也即智慧營區(qū)的發(fā)展指數(shù)。
表1 智慧營區(qū)評價指標(biāo)
其中,E表示智慧營區(qū)發(fā)展指數(shù)(總評分),Pi表示第i個評價指標(biāo)的評分;Wi表示第i個指標(biāo)的權(quán)重,且∑Wi=1。
根據(jù)智慧營區(qū)發(fā)展指數(shù)劃分智慧營區(qū)的發(fā)展程度,由低級到高級劃分為數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、智慧化四個階段:(1)數(shù)字化階段智慧營區(qū):智慧營區(qū)發(fā)展指數(shù)≤40;(2)網(wǎng)絡(luò)化階段智慧營區(qū):41≤智慧營區(qū)發(fā)展指數(shù)≤60;(3)智能化階段智慧營區(qū):61≤智慧營區(qū)發(fā)展指數(shù)≤85;(4)智慧化階段智慧營區(qū):86≤智慧營區(qū)發(fā)展指數(shù)<100。通過評估報(bào)告可以對營區(qū)建設(shè)情況有充分的了解和認(rèn)識,有助于明確下一步營區(qū)的建設(shè)重點(diǎn),修正建設(shè)目標(biāo),分階段、分層次、分步推進(jìn)智慧營區(qū)的建設(shè)。
3.1.1 實(shí)際需求引導(dǎo)
智慧營區(qū)評價體系并不是孤立存在的,必須與營區(qū)的實(shí)際業(yè)務(wù)需求相結(jié)合,本文提出了智慧營區(qū)評價體系的落地模型,切實(shí)將評價體系應(yīng)用到實(shí)際建設(shè)之中。圖2中列舉了安防監(jiān)控、軍事訓(xùn)練、戰(zhàn)備管理、后勤保障四類智慧軍營基礎(chǔ)系統(tǒng)功能模塊。實(shí)際應(yīng)用中,由于各類營區(qū)性質(zhì)不同,系統(tǒng)功能會有所不同,建設(shè)時均應(yīng)將評價體系落實(shí)到實(shí)際功能之上,將實(shí)際建設(shè)需求作為智慧營區(qū)評價體系的落腳點(diǎn)。
圖2 智慧營區(qū)評價體系落地模型
3.1.2 新興技術(shù)支撐
(1)邊緣計(jì)算+5G通信
基于邊緣計(jì)算+5G通信技術(shù),可以為營區(qū)安防監(jiān)控等系統(tǒng)提供云邊協(xié)同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)收集與存儲、基于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的人工智能模型訓(xùn)練、云邊之間的智能應(yīng)用的交付等能力[9]。5G提供了快速的網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)據(jù)交換能力,邊緣計(jì)算技術(shù)可以提供簡單功能的實(shí)時計(jì)算和針對復(fù)雜功能的數(shù)據(jù)預(yù)處理等能力,從而實(shí)現(xiàn)了將計(jì)算、存儲與網(wǎng)絡(luò)資源下沉到網(wǎng)絡(luò)邊緣[10],可以更加便捷地響應(yīng)用戶需求,滿足了營區(qū)安防監(jiān)控系統(tǒng)高實(shí)時性、低時延的需求。
(2)人工智能技術(shù)
人工智能技術(shù)是從海量異構(gòu)數(shù)據(jù)中提取數(shù)據(jù)價值的關(guān)鍵手段,其在目標(biāo)檢測和計(jì)算機(jī)視覺、自然語言處理、語音識別和語義分析等方面可以為智慧營區(qū)的建設(shè)提供核心技術(shù)支持[11],可以通過類腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和類腦神經(jīng)計(jì)算體系的協(xié)同方式,基于類腦感知學(xué)習(xí)和類腦自主強(qiáng)化學(xué)習(xí)等計(jì)算理論與模型構(gòu)建以自主學(xué)習(xí)和決策為核心的智慧服務(wù)[12],對營區(qū)未來發(fā)展模式進(jìn)行多情景模擬。例如實(shí)現(xiàn)營區(qū)生態(tài)體系的自我整合、自我反饋、自我學(xué)習(xí);以作戰(zhàn)需求為牽引的裝備研制、訓(xùn)練試驗(yàn)、后勤保障的動態(tài)自適應(yīng);未來訓(xùn)練需求的智能預(yù)測;圍繞任務(wù)的人、裝、物的動態(tài)優(yōu)化配置。人工智能技術(shù)在智慧營區(qū)中的應(yīng)用深度和廣度是評價營區(qū)是否“智慧”的關(guān)鍵影響因素。
(3)云原生架構(gòu)
智慧營區(qū)評價體系指導(dǎo)下的智慧營區(qū)建設(shè)是一個不斷更新迭代的持續(xù)發(fā)展型工程,需要面對不斷變化的業(yè)務(wù)需求、復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境以及不同來源的大量數(shù)據(jù),考慮以何種模式構(gòu)建云系統(tǒng)是至關(guān)重要的[13]。而云原生架構(gòu)具備天然的云計(jì)算屬性,在資源虛擬化的基礎(chǔ)上,完全可以應(yīng)對復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境,同時云原生架構(gòu)具備現(xiàn)階段從底層到服務(wù)層所有的動態(tài)靈活的技術(shù),例如自動化運(yùn)維、持續(xù)交付、容器、微服務(wù)等。在此技術(shù)框架之下,可以實(shí)現(xiàn)保證系統(tǒng)不間斷運(yùn)行之下的系統(tǒng)升級、完全獨(dú)立的應(yīng)用運(yùn)行環(huán)境以及全自動的應(yīng)用部署方式,利用云調(diào)度的彈性和敏捷,逐漸消除人工治理[14]。
智慧營區(qū)的建設(shè)是一個長期發(fā)展和推進(jìn)的過程,首先需要為智慧營區(qū)建設(shè)提供頂層設(shè)計(jì)框架,保證智慧營區(qū)建設(shè)方向明確、目標(biāo)清晰;建設(shè)完成后,根據(jù)智慧營區(qū)評價指標(biāo)以及評估方法,分析判斷智慧營區(qū)建設(shè)現(xiàn)狀,制定規(guī)劃及發(fā)展戰(zhàn)略,保證了智慧營區(qū)建設(shè)的長遠(yuǎn)性與持續(xù)性。智慧營區(qū)評價體系可以為智慧營區(qū)建設(shè)提供建設(shè)藍(lán)圖與發(fā)展規(guī)劃,并對營區(qū)建設(shè)情況進(jìn)行詳細(xì)的評價與反饋,有效解決智慧營區(qū)建設(shè)的現(xiàn)有痛點(diǎn)。
在實(shí)際的智慧營區(qū)建設(shè)工程中,為了實(shí)現(xiàn)智慧營區(qū)的可持續(xù)發(fā)展,避免重復(fù)規(guī)劃、重復(fù)建設(shè),智慧營區(qū)評價體系在智慧營區(qū)建設(shè)工程中貫穿始終。智慧軍營需要為人服務(wù),但同時也需要人的管理和維護(hù)[15],如圖3所示,評價體系對營區(qū)的建設(shè)成果進(jìn)行評價,為下一階段的建設(shè)提供依據(jù)和規(guī)劃,再人為制定詳細(xì)實(shí)施計(jì)劃,建設(shè)完成后,對新的建設(shè)成果繼續(xù)進(jìn)行評價,循環(huán)往復(fù),實(shí)現(xiàn)了智慧營區(qū)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。
圖3 智慧營區(qū)建設(shè)可持續(xù)發(fā)展模型
本文構(gòu)建了指導(dǎo)智慧營區(qū)建設(shè)的頂層框架,提出了智慧營區(qū)評價體系,解決了現(xiàn)階段智慧營區(qū)建設(shè)中缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃、盲目跟風(fēng)、智能化程度低、缺少成長性、缺少評價方法等諸多弊病。本文提出的智慧營區(qū)評價體系的落地模型,以營區(qū)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)作為評價體系的落腳點(diǎn),以邊緣計(jì)算、5G通信、人工智能、云原生架構(gòu)作為技術(shù)支撐,完成了評價體系的實(shí)際落地。智慧營區(qū)評價體系的應(yīng)用使智慧營區(qū)建設(shè)工程成為一個閉環(huán)系統(tǒng),形成了可持續(xù)發(fā)展的、成長型的智慧營區(qū)建設(shè)模式。