滕 哲 姜 寧

（海軍大連艦艇學(xué)院信息作戰(zhàn)系 大連 116018）

1 引言

作戰(zhàn)方案，是軍隊(duì)在籌劃作戰(zhàn)時(shí)最主要的指揮文書，是指揮員決心意志和謀略水平的集中體現(xiàn)，構(gòu)建作戰(zhàn)方案要素體系是提高作戰(zhàn)方案自動(dòng)生成的關(guān)鍵問(wèn)題，也是提升海上大型編隊(duì)體系作戰(zhàn)能力的基礎(chǔ)，美軍在這方面研究較早，技術(shù)也相對(duì)成熟，通常采用任務(wù)列表的方法進(jìn)行作戰(zhàn)方案要素體系構(gòu)建［1～3］，如圖1所示。

1）使命本質(zhì)任務(wù)（Mission Essential Task）

使命本質(zhì)任務(wù)是執(zhí)行某個(gè)組織的使命時(shí)必須完成的基本任務(wù)，一個(gè)組織可以有多個(gè)使命基本任務(wù)。本質(zhì)任務(wù)是每個(gè)組織存在的基礎(chǔ)，把一個(gè)組織的所有使命本質(zhì)任務(wù)按照某種關(guān)系排列在一起，就構(gòu)成了使命本質(zhì)任務(wù)列表。

2）支持任務(wù)（Supporting Task）

用于幫助實(shí)現(xiàn)使命本質(zhì)任務(wù)的活動(dòng)稱為支持任務(wù)，支持任務(wù)是由同一指揮層次或下級(jí)軍事元素執(zhí)行的。

3）使能任務(wù)（Enabling Task）

成功實(shí)施使能任務(wù)是完成使命本質(zhì)任務(wù)的前提，成功執(zhí)行使能任務(wù)并不能保證使本質(zhì)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)，但是如果沒(méi)有執(zhí)行使能任務(wù)就不一定會(huì)實(shí)現(xiàn)使命本質(zhì)任務(wù)，使能任務(wù)是使命本質(zhì)任務(wù)的必要條件。

4）命令相關(guān)的任務(wù)（Command-Lined Task）

在聯(lián)合訓(xùn)練環(huán)境中，命令相關(guān)的任務(wù)描述了支持與被支持的軍事機(jī)構(gòu)之間的接口。這些任務(wù)是被支持的軍事機(jī)構(gòu)的使命本質(zhì)任務(wù)順利實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。被支持的指揮員通常配置和訪問(wèn)命令相關(guān)的任務(wù)。執(zhí)行任務(wù)的司令部通常評(píng)估任務(wù)的完成。在支持與被支持的司令部之間需要緊密的協(xié)同和交流。

5）使命本質(zhì)任務(wù)列表（Mission Essential Task）

使命本質(zhì)任務(wù)列表是一個(gè)組織使命本質(zhì)任務(wù)的完整列表。是通過(guò)分析被分配的或預(yù)期的使命，就可以確定基于使命需求的能力集合，也就是使命本質(zhì)任務(wù)的列表。

6）聯(lián)合使命本質(zhì)任務(wù)列表（Joint Mission Es?sential Task List）

從計(jì)劃、命令、相關(guān)條件和度量標(biāo)準(zhǔn)中提取出的聯(lián)合力量指揮員的優(yōu)先聯(lián)合任務(wù)列表構(gòu)成了聯(lián)合力量指揮員的戰(zhàn)斗需求，并被稱為聯(lián)合使命本質(zhì)任務(wù)列表。指揮員的聯(lián)合使命本質(zhì)任務(wù)列表提供了推導(dǎo)訓(xùn)練目標(biāo)的基礎(chǔ)，同時(shí)它也是指揮員評(píng)估訓(xùn)練事件的基礎(chǔ)。

2 基于本體的海上大型編隊(duì)作戰(zhàn)方案要素體系構(gòu)建

2.1 軍事領(lǐng)域本體構(gòu)建方法

2.1.1 實(shí)體本體

實(shí)體是系統(tǒng)的組成成分，實(shí)體的特征稱為屬性。實(shí)體通常具有可分解、可組合的特性，實(shí)體之間的關(guān)系可以分為三類：分類、組合和關(guān)聯(lián)［4］。

分類關(guān)系描述了問(wèn)題空間內(nèi)各類實(shí)體的層次關(guān)系，父類概括了子類的公共特性（屬性和操作），子類繼承了父類的特性并進(jìn)行了擴(kuò)展。分類結(jié)構(gòu)對(duì)問(wèn)題域信息進(jìn)行分層，把通用屬性保存在高層類，低層類根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展［5］。

組合關(guān)系描述了一個(gè)實(shí)體及其組成部分的關(guān)系，組合關(guān)系表達(dá)了自然界的整體和部分的組成，是事物客觀的存在形式。

關(guān)聯(lián)關(guān)系描述了兩個(gè)實(shí)體活動(dòng)過(guò)程中在同一領(lǐng)域可能存在的交互。常見(jiàn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系包括：鄰接關(guān)系（表明了實(shí)體間的空間關(guān)系）、控制關(guān)系、指揮關(guān)系（實(shí)體間的上下級(jí)關(guān)系）、

通訊關(guān)系（實(shí)體間的信息交換關(guān)系）、組織關(guān)系、支持關(guān)系、供應(yīng)關(guān)系、協(xié)作關(guān)系、占有關(guān)系、占領(lǐng)關(guān)系、擁有關(guān)系、對(duì)抗關(guān)系、操作關(guān)系。

2.1.2 行為本體

在軍事系統(tǒng)中，軍事實(shí)體的行為決定了戰(zhàn)爭(zhēng)系統(tǒng)的演化。實(shí)體行為包括動(dòng)作和任務(wù)。動(dòng)作是最小的原子行為，是實(shí)體具備的能力或功能，它不帶任何目的性，具有與上下文無(wú)關(guān)的特性。任務(wù)是具有明確意圖的最小行為單元，任務(wù)由動(dòng)作或任務(wù)構(gòu)成，任務(wù)間具有橫向和縱向聯(lián)系。橫向是指在同一戰(zhàn)爭(zhēng)層次內(nèi)相互關(guān)聯(lián)的各項(xiàng)任務(wù)；縱向是指跨越戰(zhàn)爭(zhēng)層次的相互關(guān)聯(lián)的各項(xiàng)任務(wù)［6～7］。

任務(wù)是軍事使命空間的核心元素，其它要素都聯(lián)系在任務(wù)的周圍。任務(wù)包含于使命和任務(wù)序列，是使命和任務(wù)序列的組件；同時(shí)任務(wù)由動(dòng)作構(gòu)成，包含了一系列動(dòng)作［8］。

2.2 構(gòu)建海上大型編隊(duì)作戰(zhàn)方案要素體系方法

通常編隊(duì)指揮員在接受上級(jí)命令之后，需要仔細(xì)分析以領(lǐng)會(huì)上級(jí)意圖，并結(jié)合實(shí)際戰(zhàn)場(chǎng)的兵力、海區(qū)等因素制定編隊(duì)作戰(zhàn)方案。對(duì)于接受的命令，主要考慮以下三個(gè)方面的要素：1）人物、時(shí)間、地點(diǎn)；2）如何執(zhí)行任務(wù)；3）執(zhí)行什么任務(wù)。

2.2.1 確定使命本質(zhì)任務(wù)

編隊(duì)指揮員認(rèn)真分析自己的使命，確定本組織的使命本質(zhì)任務(wù)。作戰(zhàn)方案是在評(píng)估之后制定的，它描述了整個(gè)行動(dòng)和各個(gè)組織的任務(wù)。

2.2.2 確定條件

為了更加充分地描述使命需求，編隊(duì)指揮員不僅要確定任務(wù)還要描述任務(wù)的操作環(huán)境。條件是可以影響單元、系統(tǒng)或個(gè)人執(zhí)行任務(wù)的環(huán)境變量。因?yàn)樵谑姑舷挛闹?，條件影響任務(wù)的方式不同，所以條件是針對(duì)具體任務(wù)的，而不是面向整個(gè)使命的。條件在以下幾個(gè)方面影響任務(wù)執(zhí)行：條例（如何執(zhí)行任務(wù)）、組織（如何組織實(shí)施任務(wù)）、訓(xùn)練（如何訓(xùn)練相應(yīng)的組織）、物資獲取（使用什么裝備）、領(lǐng)導(dǎo)能力教育（需要什么知識(shí)）。條件對(duì)于任務(wù)的影響方式是由具體的上下文環(huán)境決定的，對(duì)某些任務(wù)影響強(qiáng)烈的條件或許對(duì)另一些任務(wù)影響微弱或沒(méi)有影響。對(duì)任務(wù)影響強(qiáng)烈的條件才是有效的［9］。

2.2.3 建立度量和標(biāo)準(zhǔn)

確定使命信息的最后一步包括：選擇任務(wù)的執(zhí)行度量和建立相應(yīng)的度量標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)是人們所預(yù)期的任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果、效果，是可以接受的最低限度。標(biāo)準(zhǔn)由一個(gè)或多個(gè)任務(wù)的度量和及其閾值組成［10］。

2.3 海上大型編隊(duì)作戰(zhàn)方案要素體系三維視圖

海上大型編隊(duì)作戰(zhàn)方案要素體系可以按照作戰(zhàn)平臺(tái)、平臺(tái)作戰(zhàn)系統(tǒng)、作戰(zhàn)任務(wù)三個(gè)方面進(jìn)行劃分。作戰(zhàn)平臺(tái)可以分為：XXX型航空母艦……、XXX型驅(qū)逐艦……、XXX型護(hù)衛(wèi)艦……、XXX型艦載直升機(jī)……等。平臺(tái)作戰(zhàn)系統(tǒng)可以分為：XXX型艦載雷達(dá)……、XXX型聲納……、XXX型指控系統(tǒng)……、XXX型艦艦導(dǎo)彈……、XXX型艦空導(dǎo)彈……、XXX型艦炮……、XXX型魚雷……、XXX型電子戰(zhàn)系統(tǒng)……等。作戰(zhàn)任務(wù)可以分為：對(duì)海攻擊、對(duì)岸攻擊、對(duì)空防御、對(duì)潛攻擊、對(duì)潛防御等，如圖4所示。

3 面向?qū)ο蟮暮Ｉ洗笮途庩?duì)作戰(zhàn)方案要素知識(shí)表示工具

在構(gòu)建了基于本體的海上大型編隊(duì)作戰(zhàn)方案要素體系之后，運(yùn)用面向?qū)ο蟮闹R(shí)表示方法，開(kāi)發(fā)了一套功能足夠強(qiáng)大而靈活的編隊(duì)作戰(zhàn)方案要素知識(shí)表示工具，其目的是用來(lái)研制基于知識(shí)的海上大型編隊(duì)智能決策系統(tǒng)。

3.1 工具功能

開(kāi)發(fā)的海上大型編隊(duì)作戰(zhàn)方案要素知識(shí)表示工具功能包括：

1）面向?qū)ο蟮闹R(shí)表示

知識(shí)表示是指用機(jī)器表示知識(shí)的可行的、有效的、通用的原則和方法。傳統(tǒng)的知識(shí)表示方法有：邏輯模式、框架理論、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)以及產(chǎn)生式系統(tǒng)等［11］。本文研究將框架理論和語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，采用面向?qū)ο蟮母拍詈图夹g(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)一種知識(shí)表示方法。

2）可視化的知識(shí)獲取和管理

知識(shí)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)建立在成熟的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)之上，通過(guò)通用接口，知識(shí)庫(kù)可以建立在任何流行的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)之上［12］。通過(guò)可視化知識(shí)獲取和管理工具，可以方便地添加、刪除和修改海上大型編隊(duì)作戰(zhàn)方案要素知識(shí)，從而高效地建立、擴(kuò)展和維護(hù)知識(shí)庫(kù)。

3）推理機(jī)及推理控制語(yǔ)言ICL

工具采用知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)和推理機(jī)制相分離的方式來(lái)構(gòu)造智能決策系統(tǒng)，這樣以來(lái)只需要改變知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)中的知識(shí)，就可實(shí)現(xiàn)不同的智能決策系統(tǒng)［13］。為了提供功能足夠強(qiáng)大的推理機(jī)制，并最大限度地保持靈活性和方便性，引入一種專用的高級(jí)語(yǔ)言—推理控制語(yǔ)言ICL，用來(lái)描述和操作知識(shí)與規(guī)則以及控制推理過(guò)程。

4）面向?qū)ο蟮闹R(shí)處理系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)了面向?qū)ο笾R(shí)處理系統(tǒng)（Object-orient?ed Knowledge Processing System，OKPS），采用面向?qū)ο蟮闹R(shí)表示方法來(lái)描述和存貯知識(shí)，可以通過(guò)所見(jiàn)即所得的可視化工具來(lái)高效地對(duì)具體的應(yīng)用建立海上大型編隊(duì)作戰(zhàn)方案知識(shí)庫(kù)，并通過(guò)一致的推理機(jī)制根據(jù)用戶的需求進(jìn)行推理。

3.2 海上大型編隊(duì)作戰(zhàn)方案知識(shí)獲取與管理過(guò)程

3.2.1 知識(shí)獲取

要?jiǎng)?chuàng)建新的知識(shí)庫(kù)，只要給出知識(shí)庫(kù)的名稱，并指定一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)作為其存貯介質(zhì)后，系統(tǒng)就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)空的知識(shí)庫(kù)，并自動(dòng)打開(kāi)它。如果需要，也可以通過(guò)這一工具創(chuàng)建新數(shù)據(jù)庫(kù)。如圖5所示。

此時(shí)就可以隨時(shí)向里面加入新知識(shí)。要打開(kāi)已有的知識(shí)庫(kù)，系統(tǒng)會(huì)列出當(dāng)前所有可用的知識(shí)庫(kù)，包括本地和遠(yuǎn)程的知識(shí)庫(kù)。只要選取要打開(kāi)的庫(kù)即可，而無(wú)須記住知識(shí)庫(kù)存放在何處。刪除知識(shí)庫(kù)時(shí)，只要經(jīng)過(guò)必要的驗(yàn)證，有足夠的權(quán)限，通過(guò)簡(jiǎn)單地選擇和確認(rèn)即可刪除知識(shí)庫(kù)。

3.2.2 對(duì)象和屬性的編輯

對(duì)象和屬性的編輯可以通過(guò)簡(jiǎn)單點(diǎn)擊來(lái)完成，只要構(gòu)造出知識(shí)庫(kù)的輪廓，就可以方便地實(shí)現(xiàn)加入、修改、刪除和瀏覽各種對(duì)象和屬性，賦予初始值，調(diào)整對(duì)象的相對(duì)關(guān)系，任何改動(dòng)都會(huì)自動(dòng)地完成其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)映射和同步操作，如圖6所示。

4 結(jié)語(yǔ)

4.1 初步成果

1）分析了海上大型編隊(duì)作戰(zhàn)方案的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)及要素體系

針對(duì)海上大型編隊(duì)作戰(zhàn)方案特點(diǎn)及生成方法現(xiàn)狀，分析了編隊(duì)作戰(zhàn)方案結(jié)構(gòu)，并構(gòu)建了要素體系。

2）研究了基于本體的海上大型編隊(duì)作戰(zhàn)方案的知識(shí)表示

基于軍事領(lǐng)域本體構(gòu)建方法，提出了海上大型編隊(duì)作戰(zhàn)方案生成要素體系的構(gòu)建方法及過(guò)程，按照作戰(zhàn)平臺(tái)、平臺(tái)作戰(zhàn)系統(tǒng)、作戰(zhàn)任務(wù)三個(gè)方面劃分了編隊(duì)作戰(zhàn)方案要素體系架構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)三維表示。

3）開(kāi)發(fā)了面向?qū)ο蟮暮Ｉ洗笮途庩?duì)作戰(zhàn)方案要素知識(shí)表示工具

采用面向?qū)ο蟮闹R(shí)表示方法來(lái)描述和存貯知識(shí)，可以通過(guò)所見(jiàn)即所得的可視化工具來(lái)高效地對(duì)具體的應(yīng)用建立海上大型編隊(duì)作戰(zhàn)方案知識(shí)庫(kù)，并通過(guò)一致的推理機(jī)制根據(jù)用戶的需求進(jìn)行推理。

4.2 未來(lái)展望

由于研究時(shí)間有限，工作還不夠深入細(xì)致，很多細(xì)節(jié)問(wèn)題還沒(méi)有考慮周全，還需要進(jìn)一步探索，未來(lái)研究工作主要從以下幾個(gè)方面展開(kāi)：

1）由于海上大型編隊(duì)作戰(zhàn)方案領(lǐng)域本身的復(fù)雜性，建立的本體還不能涵蓋所有的作戰(zhàn)方案領(lǐng)域，有待于進(jìn)一步研究海上大型編隊(duì)作戰(zhàn)方案本體。

2）通過(guò)想定、模擬等方法繼續(xù)完善面向?qū)ο蟮暮Ｉ洗笮途庩?duì)作戰(zhàn)方案要素知識(shí)表示工具，繼續(xù)豐富知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)，為實(shí)現(xiàn)海上大型編隊(duì)作戰(zhàn)方案的智能生成打下良好基礎(chǔ)。

［1］Gage Aaron.Multi-Robot Task Allocation Using Affect［D］.Tampa：University ofSouth Florida，2004.

［2］Jones E.Gil，Dias M.Bernardine，Stentz Anthony.Learn?ing-Enhanced Market-based Task Allocation for Disaster Response［A］.CMU-RI-TR-06-48.Pittsburgh：Carne?gieMellon University，2006.

［3］Dobzinski Shahar，Nisan Noam，Schapira Michael.Ap?proximation Algorithms for Combinatorial Auctions with Complement-Free Bidders［J］.Mathematics of Opera?tions Research，2010，35（1）：1-13.

［4］I.D.Chase，Weissburg M. ，Dewitt T.H.The Vacancy Chain Process：A New Mechanism of Resource Distribu?tion in Animalswith Application to HermitCrabs［J］.An?imal Behavior，1998，（36）：1265-1274.

［5］Maheswararajah S，Halgamuge S.Sensor scheduling for target tracking using particle swarm optimization［C］.Proc.of the IEEE 63rd Vehicular Technology conference，2006：573-577.

［6］Badawy R，Hirsch B，Albayrak S.Agent-based coordina?tion techniques formatching supply and demand in energy networks. Integrated Computer-Aided Engineering，2010，17（4）：373-382.

［7］de Jong S，Tuyls K，Verbeeck K.Fairness inmulti-agent systems.Knowledge Engineering Review，2008，23（2）：153-180

［8］Confessore G，Giordani S，Rismondo S.A market-based multi-agent system model for decetrlized multi-project scheduling.Annals of Operations Research， 2003：27-38.

［9］李鋒剛.基于案例推理的智能決策技術(shù)［M］.合肥：安徽大學(xué)出版社，2010：35-40.

［10］張建華，劉仲英.案例推理和規(guī)則推理結(jié)合的緊急預(yù)案信息系統(tǒng)［J］.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，30（7）：13-17.

［11］寇利.基于案例推理的空中進(jìn)攻作戰(zhàn)計(jì)劃生成技術(shù)研究［D］.長(zhǎng)沙：國(guó)防科技大學(xué)碩士論文，2004：4-6

［12］史忠植，王文杰.人工智能［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2007：201-205.

［13］楊善林，倪志偉.機(jī)器學(xué)習(xí)與智能決策支持系統(tǒng)［M］.北京：科學(xué)出版社，2015：30-35.