易侃 汪霜玲 王珩 張杰勇

網(wǎng)絡(luò)信息體系自2014年提出以來,國內(nèi)各研究院所對其概念內(nèi)涵、發(fā)展建議等方面展開了研究.在國外,沒有與“網(wǎng)絡(luò)信息體系”完全等同的概念,與其相類似的概念主要就是“體系(System of Systems,SoS)[1?2]”.本文在體系工程研究的基礎(chǔ)上,對網(wǎng)絡(luò)信息體系能力聚合的概念、框架、及關(guān)鍵問題進行了探討.

網(wǎng)絡(luò)信息體系是以網(wǎng)絡(luò)為中心,將探測裝備、指揮系統(tǒng)、信息化武器等各類作戰(zhàn)資源聯(lián)為一體,以信息為主導,進行相互融合、全網(wǎng)共享,最終形成全軍一體化聯(lián)合作戰(zhàn)體系能力.其概念內(nèi)涵概括起來說就是“網(wǎng)絡(luò)中心、信息主導、體系能力”.

網(wǎng)絡(luò)是中心.與傳統(tǒng)概念不同,這里的網(wǎng)絡(luò)不僅是信息的載體,而是能夠支撐全網(wǎng)形成最大化作戰(zhàn)能力的信息基礎(chǔ)設(shè)施.網(wǎng)絡(luò)解決的不僅僅是簡單的信息傳輸問題,而是為全網(wǎng)資源優(yōu)化調(diào)度、作戰(zhàn)單元自主協(xié)同、作戰(zhàn)能力高度聚合提供基礎(chǔ)和支撐.

信息是主導.與過去相比,首先信息主導作戰(zhàn)力量的形成,各種信息化武器所具備的情報偵察、通信聯(lián)絡(luò)、指揮控制、精確打擊等能力均依賴于信息的獲取、處理、融合和利用;其次信息主導作戰(zhàn)力量的流向,戰(zhàn)場的物質(zhì)流和能量流的移動都要受到信息流的控制;再次信息主導作戰(zhàn)力量的協(xié)調(diào),信息是各作戰(zhàn)力量間互聯(lián)互通、有機結(jié)合、相互協(xié)作、形成整體作戰(zhàn)能力的橋梁,同時,信息也對各作戰(zhàn)力量間應(yīng)當形成怎樣的協(xié)作結(jié)構(gòu)和指揮控制結(jié)構(gòu)起到?jīng)Q定作用.

體系是能力.與系統(tǒng)相比,體系是由一組相對獨立又相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)構(gòu)成的有機整體.體系中的各個系統(tǒng)在發(fā)揮各自能力的同時,能夠通過高效協(xié)作,形成結(jié)構(gòu)力,從而形成系統(tǒng)間的優(yōu)勢互補,實現(xiàn)整體能力的最大釋放.

從上述體系能力的概念來看,體系的能力并不是單個系統(tǒng)或單個作戰(zhàn)單元能力的簡單累加和互連,而是圍繞作戰(zhàn)使命和任務(wù)需求,按照信息賦能、網(wǎng)絡(luò)增能、體系聚能的要求,將各種作戰(zhàn)力量、作戰(zhàn)單元、系統(tǒng)資源有機融合,所達成的聯(lián)合作戰(zhàn)能力.研究體系能力的生成過程,需要研究如何基于作戰(zhàn)任務(wù)將體系內(nèi)的各種作戰(zhàn)力量、作戰(zhàn)單元、系統(tǒng)資源有機融合,如何基于作戰(zhàn)任務(wù)使得體系成為高效運轉(zhuǎn)的整體,如何實現(xiàn)體系能力的聚合等.以上問題概括起來都是網(wǎng)絡(luò)信息體系能力聚合機理的問題,本文旨在對該問題進行初步的探索和思考.

圖1 網(wǎng)絡(luò)信息體系能力聚合的整體框架

1 網(wǎng)絡(luò)信息體系能力聚合的整體框架

網(wǎng)絡(luò)信息體系能力聚合的過程是指體系中的各類作戰(zhàn)單元和系統(tǒng)資源圍繞作戰(zhàn)任務(wù),在實現(xiàn)偵察預(yù)警、決策指揮和武器打擊能力最大基礎(chǔ)上,基于監(jiān)視、識別、決策、打擊過程,生成閉環(huán)作戰(zhàn)殺傷鏈.其中:

作戰(zhàn)任務(wù)是網(wǎng)絡(luò)信息體系為完成作戰(zhàn)使命而實施的系列作戰(zhàn)行動,這些作戰(zhàn)行動一般由網(wǎng)絡(luò)信息體系中某一個或多個作戰(zhàn)單元協(xié)同完成.

作戰(zhàn)單元是各種軍事能力的載體,為執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)提供火力打擊能力、偵察監(jiān)視能力、信息處理能力以及指揮決策能力等,作戰(zhàn)單元一般包括探測單元、火力單元、決策單元等.

系統(tǒng)資源是信息系統(tǒng)內(nèi)各類計算、存儲、傳輸、軟件、服務(wù)等軟、硬件資源的統(tǒng)稱.

2 網(wǎng)絡(luò)信息體系能力聚合機理分析

針對機理中作戰(zhàn)任務(wù)與作戰(zhàn)單元的優(yōu)化匹配、作戰(zhàn)單元間協(xié)作結(jié)構(gòu)的優(yōu)化生成、作戰(zhàn)單元間指揮控制結(jié)構(gòu)的優(yōu)化生成、系統(tǒng)資源的優(yōu)化配置等關(guān)鍵步驟的內(nèi)涵進行分析,并提出亟待解決的關(guān)鍵問題.

2.1 作戰(zhàn)任務(wù)與作戰(zhàn)單元的優(yōu)化匹配

作戰(zhàn)任務(wù)與作戰(zhàn)單元的優(yōu)化匹配是對任務(wù)和作戰(zhàn)單元之間的任務(wù)分配關(guān)系進行優(yōu)化設(shè)計,生成任務(wù)執(zhí)行方案的過程.首先需要將作戰(zhàn)任務(wù)分解成可執(zhí)行的子任務(wù),并確定子任務(wù)之間的時序關(guān)系,即子任務(wù)的執(zhí)行順序[3?4].其次分析各子任務(wù)的能力需求和各作戰(zhàn)單元能夠提供的能力支撐,這里的能力包括對空防御能力、反導能力等.最后根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)和作戰(zhàn)單元間的能力供給關(guān)系,建立兩者之間的映射關(guān)系,如圖2所示.

任務(wù)與作戰(zhàn)單元的優(yōu)化匹配中的關(guān)鍵問題有:

1)尋求合適任務(wù)的分解依據(jù)和分解粒度.分解依據(jù)表示在將任務(wù)分解成各可執(zhí)行的子任務(wù)時所遵循的原則.分解依據(jù)的種類多樣,包括以作戰(zhàn)目標為依據(jù)、以作戰(zhàn)單元的能力為依據(jù)、以戰(zhàn)場區(qū)域劃分為依據(jù)、以混合方式為依據(jù)等.由于分解依據(jù)的確定較大程度上依賴主觀的判斷和分析,因此,其準確性和合理性較難保證.分解粒度表示任務(wù)細化的程度,一方面任務(wù)分解的越細越有利于提高任務(wù)的可執(zhí)行度;另一方面較細的任務(wù)分解粒度會增加任務(wù)規(guī)劃計算的復(fù)雜度,因此,存在計算復(fù)雜度和匹配精確度之間的折中問題.

圖2 任務(wù)集合與作戰(zhàn)單元集合之間的映射關(guān)系

2)尋求合適的能力分解粒度和度量標準.能力分解粒度用于描述能力的細化程度.在選取能力粒度時,存在任務(wù)到作戰(zhàn)單元間映射關(guān)系的計算復(fù)雜度和匹配精確度之間的折中問題.能力的度量標準解決“如何度量能力大小”的問題.使用哪些能力的指標,又如何利用這些指標來計算能力的大小是制定度量標準時需解決的難題.

3)任務(wù)分配優(yōu)化問題的建立和求解.為了獲得作戰(zhàn)任務(wù)與作戰(zhàn)單元的優(yōu)化匹配方案,需要建立任務(wù)分配優(yōu)化問題并采用有效的優(yōu)化算法.任務(wù)分配通常以整個任務(wù)流程完成的時間最短、或以作戰(zhàn)單元的充分利用等直接的需求作為優(yōu)化的目標,所構(gòu)成的優(yōu)化問題通常是NP完全問題[5?6].如何充分利用先驗信息(如任務(wù)間的關(guān)聯(lián)等),針對具體任務(wù)和需求,尋找等價的優(yōu)化問題(例如找到與“令整個任務(wù)流程完成的時間最短”等價的問題),采用間接的方法來描述直接的需求,從而避免NP完全問題是下一步可考慮的研究思路.

2.2 作戰(zhàn)單元間協(xié)作結(jié)構(gòu)的優(yōu)化生成

作戰(zhàn)單元協(xié)作結(jié)構(gòu)優(yōu)化生成是依據(jù)作戰(zhàn)單元與任務(wù)之間的映射關(guān)系,對體系內(nèi)參與任務(wù)執(zhí)行的作戰(zhàn)單元進行有效管理組織,以提高任務(wù)執(zhí)行效率的過程.當多個作戰(zhàn)單元相互合作共同完成同一個任務(wù)時,各作戰(zhàn)單元間存在著協(xié)作的關(guān)系.作戰(zhàn)單元間協(xié)作結(jié)構(gòu)優(yōu)化生成機理中的關(guān)鍵問題有:

1)如何度量作戰(zhàn)單元聚類分組的有效性.為了提高協(xié)作的效能,需要根據(jù)各作戰(zhàn)單元的屬性和相互關(guān)系對作戰(zhàn)單元進行合理的聚類或分組.面對復(fù)雜作戰(zhàn)任務(wù)和戰(zhàn)場環(huán)境,如何采用相應(yīng)的準則和指標來度量作戰(zhàn)單元聚類分組方案是一個復(fù)雜的問題.

2)群組數(shù)量大小控制.在對作戰(zhàn)單元聚類分組時需要控制群組的數(shù)量,一方面增加群組數(shù)量會加大群組間協(xié)調(diào)的難度,另一方面群組數(shù)量較少時群組間的負載較高,如何綜合考慮兩方面因素選擇合適的群組數(shù)量是一個難點.

2.3 作戰(zhàn)單元間指揮控制結(jié)構(gòu)的優(yōu)化生成

作戰(zhàn)單元指揮控制結(jié)構(gòu)生成是指在確定作戰(zhàn)單元協(xié)同關(guān)系的基礎(chǔ)上進一步對作戰(zhàn)單元的隸屬關(guān)系進行設(shè)置,確定作戰(zhàn)單元之間的層次型指揮控制關(guān)系,從而形成完全意義上的作戰(zhàn)指揮控制體系.指揮控制關(guān)系設(shè)置是戰(zhàn)場指揮決策的需要[7],在網(wǎng)絡(luò)信息體系內(nèi),這種指揮控制關(guān)系是一種任務(wù)驅(qū)動下的臨時的虛擬的關(guān)系,而非傳統(tǒng)意義上的等級指揮層次與組織(編制體制)[8].其中關(guān)鍵問題為:

1)優(yōu)化樹的生成問題.為了提高指揮效率,通常需要將指揮控制結(jié)構(gòu)變?yōu)闃錉罱Y(jié)構(gòu).在生成優(yōu)化樹的過程中,一方面要考慮樹的層次問題,要盡可能實現(xiàn)扁平化的結(jié)構(gòu),從而提高指揮的及時性;另一方面要盡可能均衡整個指揮體系的工作負載,保證決策質(zhì)量.如何同時考慮這兩方面的效果,是下一步要研究的關(guān)鍵問題.

2)工作負載的度量問題.對于不同的需求和目的,需采用不同的指標對指揮體系的工作負載進行度量.工作負載的度量指標包括指揮時間、信息交互的數(shù)據(jù)量、交互頻率等.如何根據(jù)具體問題選取合適的指標計算工作負載的大小是一個難點.

2.4 系統(tǒng)資源的優(yōu)化配置

系統(tǒng)資源優(yōu)化配置是在任務(wù)驅(qū)動下,根據(jù)作戰(zhàn)單元間指控結(jié)構(gòu),為指揮節(jié)點配備所需系統(tǒng)資源的過程.網(wǎng)絡(luò)信息體系系統(tǒng)資源優(yōu)化配置過程中的關(guān)鍵問題有:

1)建立有效的系統(tǒng)資源模型.系統(tǒng)資源模型是對通信、計算、存儲、服務(wù)、軟件等資源的外在和內(nèi)在特征的刻畫,是根據(jù)指揮節(jié)點優(yōu)選系統(tǒng)資源的基礎(chǔ).難點包括如何對網(wǎng)上的各類系統(tǒng)資源進行合理分類,建立粒度合理的系統(tǒng)資源分類體系;采用何種形式化、可擴展的方式表征各類資源的外在和內(nèi)在特征,例如系統(tǒng)資源對外提供的功能、性能、功能關(guān)系,資源內(nèi)部流程等.

2)形成系統(tǒng)資源需求清單.系統(tǒng)資源需求清單描述的是指揮節(jié)點對各類資源的種類、數(shù)量、能力大小的需求列表,例如對某個存儲資源的存儲類型、容量等需求.系統(tǒng)資源需求清單將任務(wù)對系統(tǒng)資源的需求具體化、量化,從而為指揮節(jié)點系統(tǒng)資源配置提供依據(jù).難點包括如何根據(jù)指揮所節(jié)點承擔的任務(wù)、指揮控制、協(xié)同關(guān)系確定合適的系統(tǒng)資源.

3)系統(tǒng)資源優(yōu)化調(diào)度.在系統(tǒng)資源配置過程中需要根據(jù)系統(tǒng)資源的需求清單,根據(jù)網(wǎng)上各類系統(tǒng)資源的狀態(tài),優(yōu)選調(diào)度相應(yīng)的資源,形成系統(tǒng)資源調(diào)度、運行的方案.難點包括各種并發(fā)任務(wù)條件下,根據(jù)對系統(tǒng)資源的需求,優(yōu)化調(diào)度網(wǎng)上各類系統(tǒng)資源,以及在外部因素和內(nèi)部因素的驅(qū)動下,動態(tài)調(diào)整指揮所節(jié)點內(nèi)的系統(tǒng)資源等.

3 應(yīng)用設(shè)想

網(wǎng)絡(luò)信息體系能力聚合機理主要為作戰(zhàn)單元和系統(tǒng)資源在作戰(zhàn)任務(wù)驅(qū)動下的優(yōu)化使用和配置提供過程和方法支撐.應(yīng)用點主要包括:支持面向任務(wù)的作戰(zhàn)體系的優(yōu)化生成、支持聯(lián)合作戰(zhàn)的指揮信息系統(tǒng)的快速構(gòu)建等.

應(yīng)用設(shè)想一:支持面向任務(wù)的作戰(zhàn)體系的優(yōu)化生成

基于某一作戰(zhàn)任務(wù)(如:聯(lián)合登島作戰(zhàn)任務(wù)),結(jié)合網(wǎng)絡(luò)信息體系內(nèi)可用的作戰(zhàn)單元情況,運用作戰(zhàn)任務(wù)與作戰(zhàn)單元的優(yōu)化匹配,形成網(wǎng)絡(luò)信息體系執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的分配方案,運用作戰(zhàn)單元間協(xié)同結(jié)構(gòu)和指揮控制結(jié)構(gòu)的優(yōu)化生成方法,形成與作戰(zhàn)任務(wù)執(zhí)行相匹配的協(xié)同結(jié)構(gòu)和指揮控制結(jié)構(gòu),從而形成面向作戰(zhàn)任務(wù)的優(yōu)化的完整作戰(zhàn)體系.

應(yīng)用設(shè)想二:支持聯(lián)合作戰(zhàn)的指揮信息系統(tǒng)的快速構(gòu)建

根據(jù)指揮所中運行的各種軍事業(yè)務(wù)(如:飛機指揮引導、導彈目標跟蹤、空海域管控等),結(jié)合網(wǎng)絡(luò)信息體系中廣域分布的系統(tǒng)資源,對系統(tǒng)資源進行優(yōu)化配置,快速在指揮所中調(diào)用軍事業(yè)務(wù)運行所需的計算資源、存儲資源、傳輸資源以及相應(yīng)的軟件和服務(wù),形成能夠支持指揮所中各種軍事業(yè)務(wù)正常運行的指揮信息系統(tǒng).

4 結(jié)論

本文在深入分析網(wǎng)絡(luò)信息體系能力聚合的基礎(chǔ)上,提出了網(wǎng)絡(luò)信息體系作戰(zhàn)層面和系統(tǒng)層面能力聚合的總體框架,并對其中的任務(wù)分配、協(xié)作結(jié)構(gòu)和指控結(jié)構(gòu)生成,以及資源配置過程中的關(guān)鍵問題作了初步思考,為網(wǎng)絡(luò)信息體系研究提出了可能的發(fā)展方向.網(wǎng)絡(luò)信息體系能力聚合機理是一個復(fù)雜的優(yōu)化運行過程,其中的關(guān)鍵問題還有待未來更多相關(guān)學者深入挖掘和研究.