朱 江,沈壽林,白承森,張 杰

(1.南京陸軍指揮學院作戰(zhàn)實驗中心,江蘇 南京 210045；(2.解放軍信息工程大學指揮軍官基礎教育學院,河南 鄭州 450001)

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復雜網(wǎng)絡視角下的體系破擊戰(zhàn)法實驗

朱 江1,沈壽林1,白承森1,張 杰2

(1.南京陸軍指揮學院作戰(zhàn)實驗中心,江蘇 南京 210045；(2.解放軍信息工程大學指揮軍官基礎教育學院,河南 鄭州 450001)

信息化戰(zhàn)爭形態(tài)的不斷演變,催生了與信息化作戰(zhàn)背景相適應的體系破擊新戰(zhàn)法。單純的概念演繹將無益于體系破擊戰(zhàn)法研究的深入,作戰(zhàn)實驗成為戰(zhàn)法研究的新途徑?；趶碗s網(wǎng)絡視角分析體系破擊作戰(zhàn)機理,將網(wǎng)絡指標與戰(zhàn)法內(nèi)涵相結(jié)合,提出了幾種體系破擊戰(zhàn)法的量化描述與算法形式,內(nèi)置于開發(fā)的實驗平臺,通過動態(tài)推演進行戰(zhàn)法效果評估實驗,取得了有價值的結(jié)論,研究促進了戰(zhàn)法的實用,對推進我軍軍事轉(zhuǎn)型,打贏未來戰(zhàn)爭,具有重要的理論意義和應用價值。

體系破擊戰(zhàn)法；戰(zhàn)法實驗；復雜網(wǎng)絡

信息化戰(zhàn)爭區(qū)別于傳統(tǒng)戰(zhàn)爭的典型特征在于,戰(zhàn)爭不再是武器對武器、平臺對平臺的對抗,而是建立在各作戰(zhàn)單元、作戰(zhàn)要素綜合集成基礎上體系與體系的對抗。如圖1所示,敵我雙方作戰(zhàn)體系結(jié)構均是一個多層次、多功能相互關聯(lián)和相互作用的龐雜的大網(wǎng)絡。其由不同層次的不同實體、不同關系在某些環(huán)節(jié)、機制上相互交織,整體上相輔相成協(xié)同作用形成的。從網(wǎng)絡視角分析目標體系包括節(jié)點和邊。節(jié)點包括作戰(zhàn)單元、偵察單元、保障單元、指控單元;邊包括指控關系、通信關系、保障關系、協(xié)作關系、交戰(zhàn)關系、偵察觀測關系。體系破擊戰(zhàn)正是著眼于打擊作戰(zhàn)體系關節(jié),對敵整個作戰(zhàn)體系實施結(jié)構性破壞,造成敵作戰(zhàn)力量結(jié)構的紊亂和作戰(zhàn)行動程序結(jié)構的脫節(jié),進而集中力量各個擊破,達到瓦解、殲滅敵軍之目的。

圖1 體系對抗示意圖

體系破擊作為一種軍事概念,它的提出已有時日,但戰(zhàn)法本身的實用性是擺在戰(zhàn)法創(chuàng)新人員面前的一道難題。傳統(tǒng)的戰(zhàn)法研究主要依賴于歸納演繹、思維辨析、智謀對策,其研究定性多,定量少,難以提升戰(zhàn)法的質(zhì)量。

在作戰(zhàn)體系的量化上,Einser定義體系為一組由相關事物或某些意識互相聯(lián)系而構成的整體,考慮采用網(wǎng)絡方法進行分析;Jeffery R Cares將網(wǎng)絡參數(shù)引入戰(zhàn)斗模型構建[1-2],澳大利亞的A.H. Dekker 和 Ang Yang分別運用網(wǎng)絡與多Agent相結(jié)合的方法構建了作戰(zhàn)模型,前者開發(fā)出CAVALIER系統(tǒng),后者開發(fā)出Wisdom系統(tǒng)[3];2005年11月,美國科學院發(fā)表了《網(wǎng)絡科學》研究報告,證明復雜網(wǎng)絡理論描述體系較為適合;國內(nèi),李德毅院士對網(wǎng)絡中心戰(zhàn)與復雜網(wǎng)絡理論相結(jié)合的問題進行了論述[4];國防大學胡曉峰教授闡述了復雜網(wǎng)絡在戰(zhàn)爭復雜系統(tǒng)建模中應用的可行性[5];國防科技大學張維明團隊運用網(wǎng)絡方法研究組織和任務規(guī)劃[6];文獻[7]運用網(wǎng)絡方法研究作戰(zhàn)指揮體系、作戰(zhàn)編組、心理戰(zhàn)等問題。

結(jié)合網(wǎng)絡方法對于體系破擊戰(zhàn)法的驗證,也有一些探索。約翰·沃登在《空中作戰(zhàn)》一書中提出基于系統(tǒng)論的體系對抗思想和目標選擇的“五環(huán)攻擊法”,從網(wǎng)絡的角度考慮了體系的重心效應、鏈路效應、瓶頸效應、連累效應理論、層次效應,尋找體系中最大關鍵性、高效性、易損性的杠桿性作戰(zhàn)節(jié)點作為打擊目標,已經(jīng)成為美確定打擊目標的重要原則[8]。學術界運用復雜網(wǎng)絡指標來描述體系,研究網(wǎng)絡在頂點被刪除情況下,已有節(jié)點和邊的正常更替或蓄意攻擊導致的失效情況[9-10],進一步解釋了效果不可控的原因,上述研究具有啟示性和原理性,為研究體系破擊戰(zhàn)法問題提供了理論和技術積累。

本文結(jié)合軍事理論和復雜網(wǎng)絡技術,將體系放入對抗的環(huán)境中,運用建模仿真方法構建實驗平臺以及精度較高的戰(zhàn)術單元體系破擊行動模型,將體系破擊的相關戰(zhàn)法及其形式化抽象的描述,作為想定輸入,將復雜網(wǎng)絡的相關拓撲特征與戰(zhàn)法的特征結(jié)合起來,描述幾種不同的體系破擊戰(zhàn)法,通過推演,觀察體系破擊戰(zhàn)法的效果,并結(jié)合復雜網(wǎng)絡提供的指標進行深入的分析,對體系破擊戰(zhàn)法概念進行檢驗。

1 體系破擊戰(zhàn)法的描述

體系破擊戰(zhàn)通常采取“毀點打鏈、精打要害”的破擊戰(zhàn)法,戰(zhàn)法的關鍵是目標選擇與打擊問題。處于體系內(nèi)的具有特定作戰(zhàn)功能的作戰(zhàn)實體不是孤立地存在和發(fā)揮作用的,而是通過關系將原本相對分散的作戰(zhàn)實體連接成有機的整體網(wǎng)絡。方法的基本思想是將體系用網(wǎng)絡圖來表示,運用復雜網(wǎng)絡提供的豐富分析手段,對體系進行分析,選擇關鍵節(jié)點進行打擊。從復雜網(wǎng)絡指標中遴選與體系破擊戰(zhàn)法密切相關的指標。目標中心性與復雜網(wǎng)絡指標密切相關,當前比較明確的指標包括度、介數(shù)等。

1)度:度是與某節(jié)點直接關聯(lián)的節(jié)點的數(shù)目。

2)介數(shù):指網(wǎng)絡中最短路徑通過該節(jié)點的數(shù)量。測量一條連接的介數(shù)集中性時,需要考慮整個網(wǎng)絡中所有經(jīng)過該路徑的捷徑數(shù)量。

度可以表示個體的影響力和重要程度,在作戰(zhàn)網(wǎng)絡中,度數(shù)很高的節(jié)點與其它節(jié)點聯(lián)系多,多為指揮所、后勤物流中心等重要節(jié)點;介數(shù)衡量該節(jié)點控制其他節(jié)點信息交互和資源流向的能力。比如某條重要的橋梁和交通要道,通信樞紐或信息處理中心,其度數(shù)一般不是最高但是介數(shù)很高?？傊?度數(shù)、介數(shù)高的節(jié)點在整個體系中起到重要的中介作用,在目標選擇打擊中,應優(yōu)先打擊這些控制能力強的節(jié)點或邊。這樣體系破擊戰(zhàn)法也相應可以從定性、大概的目標分類,轉(zhuǎn)化為基于量化的目標排序。基于這樣的認識,我們設計了四種戰(zhàn)法。四種方法首先構造交戰(zhàn)目標集合,然后對目標排序,根據(jù)優(yōu)先程度進行打擊。

1)“一般打擊”,不考慮節(jié)點之間的關系,將打擊范圍內(nèi)的節(jié)點歸入節(jié)點集,按照先發(fā)現(xiàn)先打擊進行一般打擊;

步驟1:構造交戰(zhàn)目標集合VS

假設 實體為A,C為戰(zhàn)場上敵方任意目標,

IfA能偵察到C,then{

ifA-C之間距離在射程之內(nèi)

Then將C放入目標集合VS}

Else{ifA的相鄰實體B能偵察C, 且A能與B通信}

Then{ifA-C之間距離在射程之內(nèi), 且A期望與C交戰(zhàn)

Then將C放入目標集合VS}

步驟2:假設D為任意交戰(zhàn)目標,構造交戰(zhàn)目標子集Vt=VS∩Target,該集合中有n個元素:

2)“毀點”——度優(yōu)先,優(yōu)先打擊目標體系中與其它節(jié)點聯(lián)系多的節(jié)點(度優(yōu)先),是圍繞指揮首腦而實施的作戰(zhàn),其目標以指控節(jié)點為主;

如果D的節(jié)點度數(shù)最大,那么A對D實施攻擊,A到D的交戰(zhàn)連接建立。

3)“癱邊”——介數(shù)優(yōu)先,針對戰(zhàn)場上對網(wǎng)絡具有支撐作用的節(jié)點或者鏈路而實施的作戰(zhàn),優(yōu)先打擊目標體系中信息流經(jīng)多的節(jié)點(介數(shù)優(yōu)先);

4)“毀點”與“癱邊”相結(jié)合, 權衡目標體系中節(jié)點與信息流進行打擊,結(jié)合戰(zhàn)術規(guī)則,度數(shù)高、介數(shù)高的節(jié)點應考慮優(yōu)先打擊,火力突擊階段優(yōu)先考慮敵度數(shù)高的節(jié)點,對于殲敵奪地,奪取控制權的戰(zhàn)術意圖,講究小群多路、分割圍殲,應優(yōu)先選擇度數(shù)小,介數(shù)大的目標節(jié)點實施打擊,結(jié)合地形和作戰(zhàn)方向逐步推進。

else{

then{

then{

2 體系破擊戰(zhàn)法實驗平臺

上述戰(zhàn)法運用作戰(zhàn)實驗檢驗時,采用人在回路的實驗耗費大,人的因素較難把握,為此研發(fā)了基于復雜網(wǎng)絡多Agent的人不在回路實驗平臺。該平臺由基礎數(shù)據(jù)管理、想定生成、實驗條件設置、網(wǎng)絡建模、網(wǎng)絡可視化、仿真推演、結(jié)果分析等功能模塊組成,并整合了網(wǎng)絡建模、分析等工具。為便于體系破擊戰(zhàn)法實驗,特別基于四種算法構建了戰(zhàn)術單元體系破擊行動模型內(nèi)置于平臺之中。

體系破擊戰(zhàn)法驗證實驗步驟如下:

1)給出軍事想定,在前期作戰(zhàn)提供的偵察情報信息基礎上,得到敵打擊目標信息清單,進而對目標進行歸納、統(tǒng)計。表1是打擊目標統(tǒng)計表。

表1 打擊目標統(tǒng)計表

結(jié)合敵方軍事理論得到關系建立原則,比如藍軍采用的樹狀指揮體系具有明顯的層次特性;戰(zhàn)術指揮所、基本指揮所和備用的指揮所之間建立連接;兵力節(jié)點之間存在一定比例的支援關系和協(xié)同關系,比例取決于歷史、信息化程度、合作的意愿;通信關系結(jié)合通信組網(wǎng)方式,傾向于地理位置相近、通信手段相同的通信節(jié)點之間首先建立連接;為增加通信的迂回能力,通信線路不只一條。節(jié)點根據(jù)任務形成指令流轉(zhuǎn)關系(比如:偵察站偵察到情報將情報報給指揮部,指揮部分發(fā)到各個作戰(zhàn)單元,指揮所下達作戰(zhàn)命令后,將命令傳遞給各門火炮,火炮根據(jù)指令進行打擊)。

2)構建描述體系中目標節(jié)點相互之間關系的網(wǎng)絡拓撲,將目標在模擬平臺上顯示,并顯示目標之間的連接關系,以及連接的不同類型。

在已知藍軍目標及目標之間相互關系情況下,為便于對整體體系進行分析,將各種作戰(zhàn)目標抽象成節(jié)點,目標之間的關系抽象成邊,得到敵方目標體系示意圖2。圖中,藍色的點代表目標,目標之間存在連線表明目標之間存在相互關系。

表2是系統(tǒng)中后臺輸出的打擊目標順序。

圖2 敵方目標體系示意圖及對應鄰接矩陣

編號一般打擊排序“毀點”“癱邊”度數(shù)排序介數(shù)排序兩者結(jié)合排序V11015109322V2119805385V31410406734V41210406348V51313306343V63104053810V79151111V8810406165V9159805389V1017130471316V1127130471315V12165160331614V137980677V144811053811V155811053812V1667130471313

3)紅藍方進入體系對抗仿真平臺進行對抗,并進行體系打擊效果的對比評估,輸出網(wǎng)絡效能值等指標的變化趨勢,并進行分析,以檢驗戰(zhàn)法。

如圖3所示,平臺現(xiàn)實的戰(zhàn)場初始態(tài)勢中,可以觀察紅、藍方目標、戰(zhàn)斗部署、位置、及交互關系。

圖3 實驗平臺界面

3 體系破擊戰(zhàn)法實驗

實驗中紅方設置為同一支部隊,所要打擊的藍方目標和力量不變,但四組實驗中紅方調(diào)整體系破擊的戰(zhàn)法,針對目標采用本文設計的四種戰(zhàn)法,實驗采用多次運行取平均值的方法。

圖4 紅方采取不同戰(zhàn)法之后,紅藍雙方的兵力變化情況對比圖

圖4是不同打擊方法下紅藍的兵力變化情況,從圖4左圖可以看出,四種方法紅方的兵力損耗速率相當,紅方采取體系破擊的三種戰(zhàn)法能較快結(jié)束戰(zhàn)斗,且自身傷亡比較小,而不采取體系破擊的一般戰(zhàn)法,相對而言紅方傷亡更大。從圖4右圖可以看出,采用體系破擊戰(zhàn)法,使得藍方傷亡巨大,且可以較快結(jié)束戰(zhàn)斗。

圖5對作戰(zhàn)過程中藍方的體系效能進行分析,橫軸是時間軸,縱軸對應反映體系效能值指標,指標數(shù)值高,代表體系效能高。評估模型通過設置平均度指標來了解對敵體系破壞程度。其計算方法為:

(1)

其中:Ni為與節(jié)點i相連的節(jié)點數(shù);n為網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)。

圖5中可以看出,采用毀點、癱邊、毀點與癱邊相結(jié)合,能夠很好地對藍方網(wǎng)絡進行打擊,會快速造成敵網(wǎng)絡的全面癱瘓。結(jié)合圖5和圖4可知,采用“毀點”、“癱邊”及“毀點癱邊相結(jié)合”比“一般戰(zhàn)法”對藍軍打擊效果更好。體系破擊戰(zhàn)先把對手打成聾子、瞎子、傻子、癱子,能達成癱瘓敵作戰(zhàn)體系,降低其整體作戰(zhàn)能力的目的。當體系遭到破壞后,敵作戰(zhàn)力量迅速衰弱,癱邊就開始沒有效果,越往后期,毀點的效果也沒有那么好。這是因為體系破擊行動不可能“畢其功于一役”,要想取得戰(zhàn)爭的最后勝利,還需要及時利用體系破擊的戰(zhàn)果,展開常規(guī)作戰(zhàn)行動,將局部優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為全局優(yōu)勢,所以初戰(zhàn)之法強調(diào)體系破擊、直擊要害,力求速戰(zhàn)速決;續(xù)戰(zhàn)與收官之法則更強調(diào)攻守協(xié)調(diào),進退自如。

圖5 不同戰(zhàn)法打擊下藍方平均節(jié)點度變化趨勢

4 結(jié)束語

體系破擊戰(zhàn)法實驗,建立在軍事理論、系統(tǒng)科學、復雜性理論等學科的基礎上,將作戰(zhàn)實驗貫穿于理論研究過程的始終,利用實驗研究體系破擊戰(zhàn)法的機理和運用方法,為體系破擊戰(zhàn)法實施和指揮員決策提供技術途徑,研究證明通過斬敵“首腦”、蒙敵“耳目”、斷敵“神經(jīng)”、碎敵“關節(jié)”、阻敵“血脈”,使敵預警探測、指揮控制、精確打擊和支援保障首尾難繼,左右難以支援,使局部或全部因缺乏物質(zhì)、能量“營養(yǎng)供給”而“組織壞死”,就可達到四兩撥千斤的效果。本文探索得到體系破擊戰(zhàn)法之要:初戰(zhàn)之法強調(diào)體系破擊、直擊要害,力求速戰(zhàn)速決;續(xù)戰(zhàn)與收官之法則更強調(diào)攻守協(xié)調(diào),進退自如。本文研究結(jié)果對逐步完善戰(zhàn)法體系,促進體系破擊戰(zhàn)法的實際應用,推進我軍軍事轉(zhuǎn)型,打贏未來戰(zhàn)爭,具有重要的理論意義和實用價值。

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Combat Experiment of SOS Attack Method From thePerspective of the Complex Network

ZHU Jiang1, SHEN Shou-lin1, BAI Cheng-sen1, ZHANG jie2

(1.Nanjing Army Command College, Nanjing 210045;2.Information Engineering University of PLA, Zhengzhou 450001, China)

With information warfare booming, an innovative fighting method called SoS(System of system) attacking is brought forward. Combat experiment could done more favor to further understanding fighting method than logic concept analysis. So this article perform a series of experiment to validate the fighting method. firstly, operational mechanism of SOS combat is analyzed from the network perspective. Secondly, combining the network parameter with the connotation of SoS combat, this research proposes several quantity descriptions and arithmetic formats of SoS combat methods. Then, models is devised and employed in a C2 testing platform, by which, some experiments are conducted, and import conclusions are drawn by analyzing output data and demonstrated situation. This work promotes the practical application of the combat method of SOS attacking. It has significant theoretic meaning and practical value to advance military transformation and dominate in future war.

SoS combat; combat experiment; complex network

2017-02-17

朱 江(1981-),男，江蘇如皋人，博士，副教授，研究方向為指揮控制與軍事運等。 沈壽林(1967-)，男，博士，教授。 白承森(1975-)，男，講師。 張 杰(1977-)，男，博士，講師。

1673-3819(2017)03-0093-05

E911

A

10.3969/j.issn.1673-3819.2017.03.020

修回日期： 2017-04-15