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摘要:为了适应未来信息化海战场的需要，有必要提高舰艇指挥控制系统的指挥效率。舰艇指挥控制系统的智能化是提高舰艇指挥效率的关键和必由之路。本文主要讨论情报在信息战中的地位，特别是对舰艇指挥控制系统而言；给出了采用全分布式人工智能技术的智能舰艇指挥控制系统的结构模型。
关键词:信息战；船舶指挥和控制系统；全分布式人工智能技术；指挥效能
中国图书馆分类号:TP18文献识别码:a。
舰载C2系统中的全分布式人工智能研究
陈科杨青松张羽-ce
摘要:为了适应信息战(IW)的需求，必须提高舰载C2系统的指挥效率。舰载C2系统的智能化是提高其通信能力和效率的关键因素。本文给出了一种采用全分布式人工智能的智能化舰载C2系统模型。
关键词:IW；舰载C2系统；分布式AI技术；指挥效率
0简介
1985年，美国军事家首先提出“信息时代的到来正在引发新军事革命，以信息技术为特征的新的战争形态正在兴起”，进而提出“信息战”。如果说海湾战争第一次向世界展示了信息优势的巨大战略作用，那么美英对伊拉克的战争则是信息战的进一步延伸。美英正是通过运用先进的情报系统、电子战装备和精确打击力量，沉重打击了伊拉克活生生的军事指挥系统，从而牢牢掌握了战场信息控制权，最终以较小的代价赢得了全面胜利。对于信息战的特点，从不同的角度会得出不同的解释。外军普遍认为，信息战本质上是计算机战，尤其是高水平的智力较量。海湾战争和最近几次局部战争充分体现了高技术战争的智能化特征。这一特点尤其体现在战争的酝酿期和向战争的实施期过渡。1997年10月3日，美国国防部下属的国防科学委员会的一个研究小组提交了一份题为《信息战-防御》的报告，其中特别强调要加强部队的智能反应能力，呼吁军方加强“信息战”的防御能力，以防止电子“珍珠港”事件的发生，确保美军拥有210。
两台电脑和10000本地电脑网络不容易受到重创。此外，战术运用还强调摧毁、破坏、利用敌人的智能化综合运用，这也是作战保密、军事欺骗、心理战、电子战、火力摧毁等各种作战行动在指挥对抗过程中发挥综合作用的必然要求[1]。
鉴于战争形态的演变和未来战争的要求，美军凭借其高技术优势，提出了“数字化部队”的现代化计划，其中首要的就是实现指挥控制系统和武器装备的智能化。武器装备和作战指挥的智能化，将最大限度地发挥“人体”的作用，成为提高军队战斗力的新增长点。因此，外军专家预言:“未来谁能在人工智能领域取得胜利，谁就将获得新军事革命的主动权。”
1全分布式新型智能舰艇指挥控制系统的功能
1.1提高了信息享受程度，增强了系统的生存能力和抗破坏能力。
所谓全分布式，是指整个系统在位置、功能和控制上的分布。因此，这种分布不仅体现在系统的硬件、位置和分布式拓扑结构上，更重要的是体现在其软件上。全分布式架构，每个节点都装有整个应用软件，系统的管理软件分布在每个节点，但只有一个在工作，使用分布式数据库。这样做的好处是，当一个地方、功能或控制发生故障时，可以通过备份处理能力和功能冗余软件来恢复。主功能可以从一个节点重新分配到其他节点；当运行系统管理软件的工作节点出现故障时，可以自动重新安装系统管理软件。软硬件全分布式系统架构的实现依赖于一种模块化拼接技术的支持，这种拼接技术采用σ拼接技术[2]，是典型的模块化全分布式系统架构技术。由于现代海战的残酷性，采用全分布式体系结构可以提高信息享受程度，增强系统的生存能力和抗毁能力，提高系统的可装配性，满足军队对指挥控制系统高可靠性、抗毁性、生命力强、通信组织灵活、自动化程度高的要求。
1.2提高信息和决策的效率。
智能化可以提高舰艇指挥控制系统的信息收集效率，提高信息的及时性、准确性和可用性。信息收集依赖于战场或更大范围的环境监测和侦察，而这些又需要空间上分散的部队或其他相应的载体来完成。这将导致两个问题。一是如何实现侦察设备的最优配置和部队或航母之间的通信；第二，当某个侦察设备无法有效执行给定的侦察任务时，如何不影响系统整体任务的完成？解决这些问题的有效途径是利用分布式人工智能(DAI)技术，开发一个基于多智能体系统(MAS)的信息收集系统，使各种侦察智能体能够自主运行，既能与动态战场进行交互和推理，又能与其他智能体进行协调和合作，因此具有较高的信息收集效率和自重组能力。
智能辅助决策提高了舰艇指挥控制系统中指挥决策的实用性和适应性。计算机辅助决策通常有两种类型:检索型和智能型。在检索型中，由先验假设制定的各种作战计划存储在软件库中，必要时，根据一定的关联准则从库中找出作战计划并提供给指挥员。智能决策不仅如此，更重要的是它具有人工智能的特性，能够根据军事专家的知识和推理过程，结合实际情况，自动实时地为指挥员提供满足当前需要的作战方案。显然，智能型比检索型具有更大的灵活性和适应性，更符合战场多变的实际情况。
智能辅助决策系统可以帮助舰艇指挥员解决普通方法难以解决的半结构化或非结构化决策问题。这类决策问题很难用常规方法解决，但利用智能辅助决策和知识推理可以得到满意的解。这样就完善了决策过程，使决策者实现高质量决策和定性定量相结合的多目标综合决策。
1.3促进了新的指挥控制方式的出现。
智能舰艇指挥控制系统需要相应的指挥控制模式，才能在智能状态下实现实时高效的指挥控制。因此，一些全新的指挥模式应运而生，如网络指挥、无层级指挥、互访指挥等。通过互联网和高效的智能处理系统，及时处理和传输信息，使指挥员随时掌握战场态势，下达作战命令，从而及时捕捉战机，实现实时决策和控制。
从指挥控制中的攻击动作来看，由于智能舰艇指挥控制系统具有良好的工作稳定性，只要其工作环境和工作程序在运行过程中不被直接破坏，就可以继续正常工作。因此，与过去相比，对抗人机一体化指挥系统，客观上不仅要知道敌方指挥官的相关信息，还要准确掌握敌方指挥信息系统处理和使用信息的方式及其操作程序，以及对己方不同信息攻击手段和攻击方法的抵御能力。
从指挥控制中的防护行动来看，在指挥系统信息化、网络化之前，指挥过程中的防护主要表现为采取各种手段(如及时更改通信密码)保证信息传输的保密性。现在，指挥系统的信息化改变了这种情况，使得指挥系统的指挥和保障更加复杂。它不仅包括保证信息传输的保密性，还包括保证系统免受病毒等攻击，保证系统的原始数据在运行和传输过程中不会改变其原有性质，不会被对方窃取。美国军方的实验表明，在成功率高达88%的情况下，对1万台计算机系统的攻击只有4%被检测到。因此，在信息化战场上，没有及时、准确、充分的信息保障，就不可能采取相应的防护措施，甚至发现敌人的攻击。
1.4提高战斗人员的适应能力。
未来海军战场作战人员的反应能力很难适应来自多方向、多批次、多目标、全方位的威胁。使用智能舰艇指挥控制系统可以提高作战人员尤其是指挥员对复杂战场的适应能力。当然，体系的智能化不仅提高了对人的要求，也创造了对人的素质的巨大需求，促进了指挥员在知识结构和思维方式上素质的转变和提高。指挥员要想控制现代战争，首先要控制智能指挥系统。同时，智能指挥控制系统还利用计算机技术、虚拟现实(VR)技术和分布式网络技术，提供了一些新的训练方法和手段，如模拟沉浸训练、虚拟现实训练、交互式分布式训练等。改变了传统的训练模式，增加了训练的科学性、对抗性和经济性，能有效提高训练质量。
2.建立基于分布式人工智能技术的舰艇指挥控制系统
分布式人工智能技术DAI可以将问题分解成若干个具有层次结构的子问题[3]，利用大系统的分解协调方法获得满意解，从而降低系统建模和求解的复杂度。为了提高决策效率，建立了如图1所示的分布式人工智能舰艇指挥控制系统。
图1分布式人工智能船舶指挥控制系统结构图
从图1可以看出，这个舰艇指挥控制系统是战场、作战和军事专家知识的有机统一，具有自我学习和自我完善的能力。它可以根据战场态势分析、威胁评估、威胁源诊断等信息生成决策模型，调用相关数据和算法提供备选方案，对各种方案进行评估和优化，并通过大屏幕用户界面进行人机对话，帮助指挥员下定决心，传递指令。当战舰的各个执行单元收到指令后，就会做出反应并行动。
图中，数据库主要存储各种武器装备的战术性能参数、典型编制和作战过程的动态参数等。知识库主要存储战役战术原则、军事力量和武器的使用原则、各种典型场景，包括战场环境、作战尝试和情况，以及评估作战进度所必需的基本算法。模型库主要存储各种武器系统模型、线性和非线性规划模型、推理分析模型、预测模型、仿真试验模型、优化模型、评估模型、综合作战模型、数据处理模型、图形图像报告模型、智能模型等。与运营相关；人机对话系统是指挥控制系统中用户和计算机之间的接口，在操作员、模型库、数据库和知识库之间传递(包括转换)命令和数据方面起着重要作用。自动推理机完成一些难以定量描述的复杂操作过程决策。
基于信息库的智能模糊专家系统主要由模糊生成器、模糊消除器、模糊推理机、知识获取模块、模糊知识库、模糊数据库和人机界面组成[4]，如图2所示。
主要任务是通过原始信息空间的运算获得各种数据信息，然后模糊生成器将其映射成一个模糊集作为初始输入。然后利用模糊知识库中的语言信息——事实和规则，利用黑板模型进行问题分解、推理和协同控制，利用黑板+管道通信机制向其他子系统/模块传递控制信息和知识信息，从而确定智能配置。控制作战指挥模式的切换，完成作战任务的分配和调度，模糊神经网络群系统结构和参数的自适应调整和优化，各子系统/模块的故障隔离和系统重构，网络通信，各智能接口的管理等。
图2基于信息库的智能模糊专家系统结构图
3结论
通过以上讨论，我们可以知道，全分布式智能舰艇指挥控制系统能够真实、实时地融合战场、作战指挥和行动以及后方军事专家的知识，从而最大限度地发挥各种武器装备的效能。这种舰艇指挥控制系统可以突破现有战场时空，改变信息化战场的面貌和形态，引起一场真正的新军事革命，因此是舰艇指挥控制系统的发展趋势。