陸軍作戰復雜系統ABMS機理研究

韓月敏，彭 海，張金榮，董臻圃

（石家莊陸軍指揮學院，河北 石家莊 050084）

陸軍作戰是典型的復雜系統[1]。研究陸軍作戰系統的復雜性，涉及陸軍作戰、建模與仿真、復雜性理論等三個獨立而又相互關聯的視域[2]。將陸軍作戰視為一個復雜系統，傳統的分析方法顯現出了它的局限性，其根本問題是沒有把陸軍作戰系統的復雜性當作復雜性來處理[3]，違背了復雜性研究的方法論原則；對陸軍作戰復雜系統的建模與仿真，傳統的陸軍作戰模型把“人”的作戰當成“機器”的作戰[4]，忽視了人和指揮控制的作用。而復雜性理論為陸軍作戰系統的復雜性研究提供了有效的思想方法和研究手段（ABMS）。本文從復雜性思維的視角，對陸軍作戰目標系統進行了分析，將其自然映射成由實施陸軍作戰的基本行為主體——陸戰Agent組成的仿真系統，能夠關注“人”的行為進行建模，通過陸戰Agent之間以及陸戰Agent與作戰環境之間相互作用和影響過程的仿真，可捕捉陸軍作戰復雜系統的動態演化特性和宏觀涌現行為。

由此，可以得到陸軍作戰、復雜性理論和ABMS三者之間的關系，如圖1所示。在三者之間的關系中不難發現，研究陸軍作戰復雜系統，需要解決兩個不可回避的基本問題。一是怎樣利用復雜性理論研究陸軍作戰系統的復雜性？即怎樣借鑒復雜性理論，構建復雜性思維模式。要解決這個問題，首先必須弄清復雜性理論概念的核心原理，以指導陸軍作戰系統的復雜性研究。二是在復雜性思維模式下，怎樣進行陸軍作戰復雜系統的ABMS？要解決這個問題，首先必須弄清陸軍作戰復雜系統ABMS的機理所在。本文就這兩個問題進行了探索和研究。

圖1 陸軍作戰、復雜性理論和ABMS三者關系示意圖

1 復雜性理論概念的核心原理

由于復雜性理論正在發展演化之中，在復雜性理論的相關文獻中，一方面，很多概念的描述，因作者不同而異，相同概念具有不同的解釋以及相同描述具有不同的語義[5]；另一方面，所闡述的概念、性質、機制和復雜現象往往與其適用領域和邏輯層次不符。因而一直影響著復雜性理論概念的理解和運用。為運用復雜性理論構建復雜性思維模式，文獻[5]通過對復雜性理論概念進行分析、歸納和梳理，總結了相關科學文獻中復雜性理論概念的共同特征，如圖2所示。

圖2 科學文獻中關于復雜性理論概念的共同特征（CS：Complex System復雜系統）

復雜現象的涌現是核心主題，產生于復雜系統元素之間的非線性相互作用，它的描述或模型涉及到層次的概念，圖2中顯示了兩層，矩形框R1和R2與層1（系統的元素）相對應，R3和R4與層2（系統整體）相對應。R1和R4代表對復雜系統的描述，R2和R3代表復雜系統的表現。

復雜性理論概念的核心原理體現在服從遞進關系的四個方面，這四個方面稱為四個準則：

準則 1——復雜系統涌現的基本條件（復雜系統涌現必須滿足基本條件的最小集合，圖2中的層1）。

準則 2——復雜系統元素的性質和相互作用機制（圖2中的層1）。

準則 3——復雜系統涌現的復雜現象（圖2中的層2）。

準則 4——復雜系統的整體性質和特征（圖2中的層2）。

這四個準則涵蓋了復雜系統的概念、性質、機制和對復雜系統所作的觀察，四個準則及其相互依賴關系可用一個概念視圖來說明，如圖3所示，其詳述見文獻[5]。

圖3 復雜性理論概念核心原理的概念視圖（CS：Complex System）

2 復雜性思維模式的建立

從四個準則中不難發現，對系統復雜性的分析有兩個視角，第一個視角是系統的聚集層次，即將系統內相互作用元素的特征與隸屬于系統整體的特征相區別。圖4中垂直方向上的矩形框代表了這種視角。第二個視角是系統的狀態，也就是將系統的靜態描述與動態表現相區別，主要體現在兩個方面：一是用系統的組成元素、內在性質、結構等術語來描述復雜系統；二是對諸如組成元素之間的相互作用、重新組織和涌現的表現等進行更加動態地分析。圖4中水平方向上的矩形框代表了這種視角。相對來說，這兩種視角是正交的，并形成了一個系統復雜性分析的二維結構。圖4中的“描述”對應著復雜系統的“靜態”分析，“表現”對應著復雜系統的“動態”研究。

圖4 系統復雜性分析的二維結構

因此，由圖2可以得到系統復雜性分析的二維結構，如圖4所示。二維結構下的區分稱為模態，共有四個，稱為“四個模態”，以描述和刻畫復雜系統及其整體行為演化的復合條件和綜合狀態。

“四個模態”及其二維結構用于對陸軍作戰系統的復雜性進行分析，既能夠清晰地展現陸軍作戰復雜系統的靜態屬性和動態表現，也可以在不同的層面上對陸軍作戰復雜系統的靜態屬性和動態表現進行分析，從而提供了陸軍作戰系統復雜性研究新的理論框架。建立起復雜性的思維模式，為陸軍作戰復雜系統ABMS機理的研究奠定了思想方法基礎。

3 陸軍作戰復雜系統ABMS機理

3.1 陸軍作戰復雜系統ABMS的二維結構

從建模與仿真的角度看，陸軍作戰復雜系統的ABM，不管在什么層次上，都需要建立兩類模型：一類是對作戰實體的建模，即陸戰 Agent；另一類是對陸軍作戰環境的建模，我們稱其為陸戰環境。陸軍作戰復雜系統的ABS是對作戰對抗雙方陸戰Agent在陸戰環境中進行戰斗過程的仿真。因此，陸軍作戰復雜系統的ABMS，可以按照復雜性分析的二維結構進行自然地表達，如圖5所示。

圖5 陸戰復雜系統ABMS的二維結構

陸軍作戰復雜系統的ABMS也是一個二維結構。在水平方向上，是對其建模與仿真的區分。在垂直方向上，是對其建模與仿真所依賴層次的區分。

3.2 陸軍作戰復雜系統ABMS的“四個要素”

由上述的討論不難發現，陸軍作戰復雜系統ABMS的二維結構，與系統復雜性分析的二維結構有著內在的一致性，是一一對應關系。這種對應關系是從“四個模態”到陸軍作戰復雜系統ABMS基本要素的映射關系，亦即從模態1到陸戰Agent模型的映射、從模態2到陸戰Agent仿真運行的映射、從模態4到陸戰Agent仿真宏觀行為涌現的映射、從模態3到陸戰Agent仿真結果的映射。

陸戰Agent模型是陸軍作戰復雜系統ABMS的基本元素，是建模的結果；陸戰Agent之間的相互作用是陸戰Agent模型的仿真運行；陸軍作戰復雜系統整體行為的涌現只能在陸戰Agent模型的仿真運行中才能進行觀測；陸軍作戰復雜系統的整體性質和特征，既是對陸軍作戰復雜系統建模的一種依據，也是對仿真結果的綜合分析。

因此，陸軍作戰復雜系統ABMS的二維結構完整地涵蓋了ABMS的四個要素，即分析、建模、仿真、觀測。對于陸軍作戰復雜系統ABMS來說，這四個要素既是活動過程的基本要素，也是活動內容的核心。

3.3 陸軍作戰復雜系統ABMS的基本過程

陸軍作戰復雜系統ABMS的基本過程，是一個以“四個要素”為核心，以自頂向下的分析中建模與自底向上的仿真中綜合為途徑，逐步細化、反復迭代的全動態過程，如圖6所示。

圖6 陸戰復雜系統ABMS的基本過程

4 陸戰Agent模型框架

陸戰Agent是陸軍作戰復雜系統ABMS核心的基礎要素，從系統復雜性的研究出發構建陸戰Agent模型，也是陸軍作戰復雜系統ABMS必須要解決的關鍵問題之一。

由上述討論可知，模態2是陸軍作戰復雜系統客觀世界的運行所在。在陸軍作戰 ABS過程中，陸戰Agent的智能是陸軍作戰仿真在計算機世界能夠得以運行的內在支撐，包括陸戰Agent的內部結構、規劃機理、學習機理、決策機理、陸戰Agent之間的通信機制和協作機制。與之相關的模型，我們稱其為陸戰Agent的內在機理模型。

模態4是客觀世界里陸軍作戰復雜系統在混沌邊緣演化過程中的復雜現象。在陸軍作戰ABS過程中，內在機理支撐計算機世界的陸戰Agent相互作用，使陸戰Agent組成的陸戰系統隨時間演化，系統整體涌現的外在表現可供仿真用戶觀測。

模態3是陸軍作戰復雜系統客觀世界的整體特性和特征，在計算機世界內是陸軍作戰ABS的結果。

“四個模態”、陸戰Agent、陸戰Agent的外在表現、陸戰Agent的內在機理之間的關系如圖7所示。

圖7 “四個模態”、陸戰Agent外在表現、陸戰Agent內在機理之間的關系

陸戰Agent的外在表現與內在機理的關系就像我們人的外在表現和人體內在機能的關系一樣，是一個事物的兩個方面。內在機理是根本，外在表現是內在機理的能動反映。因此，陸戰Agent模型應該在外在表現和內在機理兩個方面來研究，陸戰Agent模型研究內容的組織結構如圖8所示。

圖8 陸戰Agent模型研究內容的組織結構

5 結束語

本文從復雜性理論概念的核心原理出發，構建了復雜性分析二維結構，并在此基礎上研究探索了陸軍作戰復雜系統ABMS的機理，提出了陸戰Agent模型框架，為陸軍作戰復雜系統的ABMS奠定了基礎。

[1]Andrew Ilachinski.Land Warfare and Complexity (Part I)Mathematical Backgorund and Technical Sourcebook[DB/OL].Center for Naval Analyses,1996:7-8.http://www.cna.org.

[2]Andrew Ilachinski.Land Warfare and Complexity (Part II)An Assessment of the Applicability of Nonlinear Dynamics and Complex Systems Theory to the Study of Land Warfare.[DB/OL]Center for Naval Analyses,1996:14.http://www.cna.org.

[3]許國志.系統科學[M].上海:上海科技出版社,2000:299.

[4]胡曉峰,羅批.戰爭系統復雜性與戰爭模擬[J].國防科技,2007(2):2-6.

[5]韓月敏,劉非平,郭勇.一種軍事復雜系統的研究方法框架[J].系統仿真學報,2009,21(16):5187-5192.