基于云模型的信息化條件下軍事訓練效果研究*

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基于云模型的信息化條件下軍事訓練效果研究*

范陽濤，汪民樂，朱亞紅，陳大雷

(第二炮兵工程大學，陜西 西安710025)

摘要：針對信息化條件下軍事訓練凸顯出的新特征規律，借鑒云理論的原理，提出基于云模型的信息化條件下軍事訓練效果評估模型。系統地描述評估指標體系的構建方法和云模型評估步驟，綜合運用云模型云發生器、云合并算法、多屬性評價方法，有效解決信息化條件下軍事訓練效果評估中定性描述與定量綜合計算的問題。最終通過實例證明此方法能較好地融合主客觀信息，有效地集成了模糊性和隨機性，簡單易行，可操作性強，為訓練效果評估提供了一種有效方法，對定性綜合評估研究具有參考價值。

關鍵詞：軍事訓練；云模型；指標體系；多屬性評價

0引言

軍事訓練作為一種重要而特殊的社會實踐活動，與人類社會技術形態進步、戰爭形態演進、軍隊現代化建設同步發展，與國家政治、經濟、科技和安全形勢密切相關[1]。伴隨著信息技術的飛速發展、戰爭形態的日益演變和現實軍事斗爭準備需求，促使軍事訓練不斷向信息化條件下邁進。如何有效的發揮信息化條件下軍事訓練作為戰爭“預實踐”的功能，如何有效的定量評估訓練效果越來越成為研究的一個重要問題。

然而，目前對信息化條件下軍事訓練效果的評估還沒有建立有效的評估方法。通常將模糊評估理論、灰色評估理論、層次分析法(AHP)、德菲爾方法、多元統計分析方法應用在軍事訓練效果評估領域。然而在評估的過程中存在許多定性指標以及區間數形式的定量指標，指標數據的獲取存在模糊性和不確定性問題，評估效果都不是特別理想。如何表示和處理這些不確定性，一直是軍事訓練效果評估研究的重點和難點[2-3]。本文基于云模型理論，把自然語言中定性概念的模糊性和隨機性綜合在一起，解決了定性與定量概念的統一，更客觀反應了評估指標的特征，使訓練效果的綜合評價更加客觀。

1信息化條件下軍事訓練效果評估指標體系

1.1指標體系構建過程

構建信息化條件下評估指標體系關鍵在于評估指標對訓練效能所起的影響，一般應該具備完備性、客觀性、科學性。在實際研究中，訓練效能評估指標體系的構造是一個“具體-抽象-具體”的辯證邏輯思維過程，是對信息化條件下軍事訓練的特點規律逐步深化、求精的過程。同時，指標體系構建也是一個動態的、不斷完善的過程，需要經過多次反饋確定。其構建過程如圖1所示。

圖1　指標體系構建過程Fig.1　Building process of index system

1.2指標體系的建立

信息化條件下軍事訓練是提高軍隊基于信息系統體系作戰能力的基本途徑，“能打仗、打勝仗”軍事訓練的根本出發點和落腳點。考慮影響信息化條件下軍事訓練的多方面因素，建立如表1所示的多層次指標體系結構。

2云模型理論

云理論是由數據庫中的知識發現即數據挖掘技術(knowledge discovery database，KDD)中發展起來的，體現定性與定量之間的不確定性轉換，體現概念亦此亦彼的“軟”邊緣性的理論，已成為模糊數據發掘和信息處理的有力工具[4-5]。

表1　信息化條件下軍事訓練效果評估體系

2.1云的定義

2.2云模型的數字特征[6-7]

云用期望值Ex，熵En和超熵He3個數字特征值來表征。如圖2所示。

期望Ex：是概念在論域中的中心值，即在論域空間中最能夠代表這個定性概念的點，是這個概念量化的最典型樣本點。熵En：代表一個定性概念的可度量粒度。通常熵越大，概念越宏觀。熵還反映了定性概念的不確定性，表示在論域空間可以被定性概念接受的取值范圍大小，即模糊度，是定性概念亦此亦彼性的度量。超熵He：也即熵En的熵，是熵的不確定性的度量，它反映代表定性概念值的樣本出現的隨機性，揭示了模糊性和隨機性的關聯。

圖2　云的數字特征Fig.2　Digital characteristics of the cloud

可見，云模型不再強調精確的函數表示，而是利用3個數字特征表示概念的不確定性，通過特定的計算機算法來實現定性概念和定量表示的不確定轉換，同時把模糊性(定性概念的亦此亦彼性)和隨機性(隸屬度的隨機性)完全集成到了一起。

2.3發生器

云發生器(cloud generator，CG)是指被軟件模塊化或硬件固化了的云模型生成算法，主要有正向云發生器和逆向云發生器2種，如圖3，4所示。正向云發生器(forw ard cloud generator)給定云的3個數字特征(Ex，En，He)，產生正態云模型的若干二維點—云滴drop(xi，ui)，稱為正向云發生器。逆向云發生器(backward cloud generator)是從給定數量的云滴中還原出一維云的3個數字特征(Ex，En，He)，實現從定量的數值向定性語言值的轉換[8]。

圖3　正向云發生器Fig.3　Positive cloud generator

圖4　逆向云發生器Fig.4　Reverse cloud generator

2.4云的合并算法

軍事訓練效果評估可以看作是虛擬云的一種。虛擬云是按照某種應用目的，對各個基云的數字特征進行計算，將得到的結果作為新的數字特征構造成一個新的云[9]。假設最終訓練效果結果的云模型為T=SC(Ex，En，He)，則各單項因素的云模型Ti=SC(Exi，Eni，Hei)即為T的各個基云通過對Ti的邏輯運算即可求出最終評估結果的云模型T考慮威脅程度決定準則中各單項因素之間有較大聯系，擬采用虛擬云中綜合云的算法[10]：

(1)

式中：wi為指標權重系數。

3云模型的信息化條件下軍事訓練效果評估步驟

結合信息化條件下軍事訓練的特點和云發生器、云算法等理論，得出了信息化條件下軍事訓練效果評估過程如圖5所示。

圖5　信息化條件下軍事訓練效果評估Fig.5　Evaluation of military training underinfor matization condition

3.1建立各指標評估云模型

信息化條件下軍事訓練效果每一個指標的每一個評語都由一個云模型來描述，組成指標評語的評價標準云模型集。由于評語總是“強、一般、弱”之類的模糊概念，可以采用正態云來描述每個評語[11]。對存在雙邊約束(Tmin，Tmax)的指標評語，如“較強”、“較弱”之類，可用期望值為約束條件中值,主要作用區域為雙邊約束區域的云來近似這個評語，云參數計算為

(2)

式中：k為常數，可根據評語本身的模糊程度來具體調整。

對于只有單邊約束Tmin或Tmax的屬性評語，如“很強”、“很弱”等，可先確定其缺省邊界參數或缺省期望值,如評語“很差”的缺省期望值為0(指評分)，然后再參照式(2)計算云參數。

3.2各指標云模型生成

主要根據采集得到數據，先通過逆向云產生器得到各指標的云參數，云參數計算如式(3)。然后通過正向云產生器，形成各評價指標的云模型[12-13]。

(3)

3.3指標權重確定

權重的確定方法很多，如特爾菲法、層次分析法(AHP)、環比法、區間估計法和PC-LINMAP耦合法等。上述方法各有優點，為了消除部分人為因素的影響，這里用以下公式確定權重：

(4)

式中：w1=1；n為指標數，i為排隊等級(注：排隊等級是對指標按其重要程度所作的一個排列，若認為某幾個指標同等重要則它們處于同一等級，即不同指標可能處于同一等級)，再將wi歸一化處理即可得到權重Wi。

4算例計算分析

根據表1所示的指標體系和圖5評估流程，重點對生存防護能力進行評估計算，其他4項指標評估方法照此類推。

4.1各指標評價云模型建立

參照軍事訓練要求和各指標性質，評價等級和其對應的分值分別為：弱[0,45)、較弱(45,63]、一般(63,83]、較強(83,91]、強(91,100]。根據公式(2)分別計算出各等級云參數，標準云如圖6所示。

4.2評估指標數據采集與處理

由n個專家對生存防護能力各因素進行評判，可得出n種狀態。為了算例的方便，可以在n種狀態中抽取100種狀態，為了保證評估結果的準確性，抽取的樣本應有一定的樣本容量，見表2。

表2　評估體系指標狀態

根據公式(3)計算分別計算出，偽裝能力、機動能力、核生化防護能力、防空反導能力的實際云特征參數值分別為：偽裝能力(75.3，4.3，0.15)、機動能力(64.9，3.7，0.12)、核生化防護能力(52.3，2.8，0.35)、防空反導能力(43.6，3.1，0.22)，評測云圖如圖7所示。

4.3指標權重確定

使用公式(4)對偽裝能力、機動能力、核生化防護能力、防空反導能力指標進行權重計算，其結果如表3所示。

表3　各指標的排隊等級及權重值

4.4指標評估云合成計算

根據公式(1)云合并算法得到生存防護能力的云參數為

4.5指標評估效果

將4.4中計算得到的生存防護能力云特征參數在評估等級云模型中進行相似度匹配。可得，生存防護能力與“較弱”云模型匹配度最高，匹配云圖如圖8所示。由此可以得出結論，生存防護能力訓練效果為較弱。

圖6　各等級標準云Fig.6　Standard cloud of each rating

圖7　各指標評估云Fig.7　Evaluating cloud of each index

圖8　評估結果匹配圖Fig.8　Match figure of evaluation results

5結束語

在以往對軍事訓練效果等級評價中，所采用的數學方法主觀性較強，不利于反映概念的真實劃分。而本文所采用的云理論不但克服了數學用精確、唯一的隸屬函數嚴格表示模糊概念的缺點和概率理論非此即彼的缺點，而且結合多屬性評價方法對數據進行科學合理的處理，全面地量化各個屬性的數字特征，理論上實現了定性描述和定量計算之間轉換。實例證明，利用云模型能夠真實反映信息化條件下軍事訓練效果，使評價結果更加客觀、真實，對軍事訓練效果評估研究具有較強的實用價值。

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Research on the Military Training Effect Based on Cloud Model Under the Informatization Condition

FAN Yang-tao, WANG Min-le, ZHU Ya-hong, CHEN Da-lei

(The Second Artillery Engineering University,Shaanxi Xi’an 710025,China)

Abstract:Under the informatization condition, the military training has highlighted the new features. The military training effect evaluation model isestablished based on cloud theory. It systematically describes the construction of evaluation index system method and cloud model evaluation steps, and then by using cloud model cloud generator, cloud merging algorithm, multiple attribute evaluation method, it effectively solves the problem of qualitative description and quantitative comprehensive calculation during evaluating effects of military trainings. Finally, examples prove that this method can well combine subjective and objective information together and effectively integrate fuzziness and randomness, so it is a simple, feasible effective method for evaluating training effect and of reference value forqualitative comprehensive evaluation research.

Key words:military training; cloud model; index system; multi-attribute evaluation

中圖分類號：E91;TJ76

文獻標志碼：A

文章編號：1009-086X(2015)-02-0011-06

doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2015.02.003

通信地址：710025陜西省西安市灞橋區洪慶鎮同心路2號2102分隊E-mail：fanwenmiaomiao@163.com

作者簡介：范陽濤(1985-)，男，陜西眉縣人。博士生，主要研究方向為導彈作戰效能評估、作戰建模與仿真。

* 收稿日期：2014-03-13；
修回日期：2014-06-03