基于復雜網絡的信息化靶場體系能力分析與評估

羅小明，　朱延雷，　何　榕

(1. 裝備學院 航天指揮系， 北京 101416；　2. 裝備學院 研究生管理大隊， 北京 101416)

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基于復雜網絡的信息化靶場體系能力分析與評估

羅小明1，朱延雷2，何榕2

(1. 裝備學院 航天指揮系， 北京 101416；2. 裝備學院 研究生管理大隊， 北京 101416)

體系能力是基于信息系統的軍事靶場體系所特有的整體能力，對其分析與評估是軍事靶場向信息化靶場轉型建設與優化發展中必須解決的一個重難點問題。針對信息化靶場體系能力“是什么”“評什么”“怎么評”等問題，剖析了信息化靶場體系能力的概念內涵及整體性、動態性、相對性特征，提出了信息化靶場體系能力的總體構成，構建了信息化靶場能力評估指標體系和網絡結構模型，探討了基于復雜網絡的信息化靶場體系能力評估思路與方法途徑，為信息化靶場體系能力建設與評估提供理論基礎和技術框架。

信息化靶場；體系能力；復雜網絡；網絡結構模型；評估

體系能力是一種新的基于信息系統的體系所特有的整體能力，它既是信息化靶場創建“試”“訓”“研”“用”“保”“評”( 軍事裝備試驗、部隊訓練、戰法研究檢驗、部隊使用、作戰支援保障、綜合評估) 六位一體新模式的基本依托，也是信息化靶場全面考核裝備作戰適用性、作戰效能及體系貢獻度，開展多系統作戰平臺、多平臺作戰體系試驗的必備條件。針對信息化靶場體系能力“是什么”“評什么”“怎么評”等問題，深入研究信息化靶場體系能力的概念內涵、基本特征、總體構成及綜合評估等問題，對于創新信息化靶場運行機制、構建信息化靶場能力體系、推進信息化靶場轉型建設與優化發展具有重要的理論價值和現實意義。

1　概念內涵

軍事靶場是國家和軍隊為主要從事軍事裝備試驗、部隊訓練和軍事應用研究而專門設立的軍事科研機構[1]7，其組成要素包括人員、技術、裝備、場區和法規[1]13。當今世界的軍事競爭，本質上是打贏能力的競爭。戰場打不贏，一切等于零。發展信息化武器裝備、打贏信息化戰爭自然離不開信息化的軍事靶場。

信息化靶場是軍事靶場發展的高級形態。但是目前軍事靶場尚處于這一高級形態的初級階段[2]。在這個階段，信息系統在軍事靶場體系中具有基礎和核心作用。軍事靶場各要素、單元、系統和方式手段依賴信息系統的“孵化器”“倍增器”“黏合劑”或“催化劑”作用，實現高效聚合、結構演化、效能涌現，形成一體化聯合的軍事靶場體系。沒有信息系統的賦能作用，就沒有軍事靶場體系能力的最終生成。因此，信息化靶場建設的關鍵是在人的智能充分發揮的基礎上，信息系統和軍事靶場的能量得到有效耦合與釋放。

借鑒2011年版《軍語》及相關文獻對“基于信息系統的體系作戰能力”的定義[3]39-40，筆者認為：信息化靶場體系能力是指以靶場指揮信息系統為紐帶和支撐，使靶場各要素、單元、系統相互融合，按照一定組織結構進行聯結，將靶場軍事裝備試驗、部隊訓練、戰法研究檢驗、部隊使用、作戰支援保障、綜合評估等功能集成為一體，所形成的具有涌現效應的整體能力。毫無疑問，將信息系統引入軍事靶場體系所形成的整體能力，其效能不再是軍事靶場各要素、單元、系統能力的累加之和，而是涌現性增加，進而使軍事靶場成為作戰體系及體系作戰能力建設的基礎支撐[4]，成為檢驗裝備作戰適用性、作戰效能、體系貢獻度的“磨刀石”“檢驗場”“練兵場”或“助推劑”。

2　基本特征

信息化靶場體系能力是在軍事靶場推進一體化聯合試驗體系建設、開展武器裝備作戰試驗需求驅動下提出的新概念，具有整體性、動態性、相對性等基本特征。

2.1整體性

體系是能夠得到進一步涌現性質的關聯或聯結的獨立系統的集合[5]。信息化靶場體系是在一定的戰略指導、任務指揮和綜合保障條件下，為完成一定的使命任務，通過信息系統將軍事靶場相互聯系和相互作用的各要素、單元、系統，按照一定的組織結構形式而組成的更高層次的整體系統[6]。“整體性”具體表現在：

1) 靶場各要素、單元、系統之間相互關聯、相互依存、相互協作、功能互補，形成難以簡單劃定或區分功能的綜合系統，開放性和包容性強。

2) 靶場實質上是一個由人員、技術、裝備、場區、法規等要素構成的復雜適應系統(Complex Adaptive System, CAS)，呈現“3+1+1”結構。“3”指實體要素(人、裝備、體制編制)，“1”分別指滲透性要素(信息)和關系要素(適應性)。

3) 強調發揮靶場指揮信息系統互聯、互通、互操作的融合功能，實現靶場各要素、單元和系統的結構演化、一體聯動和效能涌現，達到“1+1>2”的整體效果。

2.2動態性

根據系統結構與環境決定系統功能的系統論規律，信息化靶場是一個按照相應機理運動發展的整體系統，是“活”的系統，其結構、狀態、特性、功能、行為等將隨時間的推移而發生變化，這種變化可稱之為演化(Evolution)[7]。也就是說，信息化靶場具有適應性和進化性，其結構、狀態、特性、功能、行為等都處在或快或慢的演化之中。因此，信息化靶場體系能力不是靜態的，而是在實施運作中不斷發展變化，具有靈活、適變、動態等特性?！皠討B性”具體表現在：

1) 靶場任務/運行體系結構能靈活應對不同任務要求，可為創新試驗鑒定模式、構設聯合試驗環境、承擔新型試驗任務而發生演化，如信息協同能力、任務協同能力、OODA (Observe-Orient-Decide-Act)環效能等。

2) 靶場系統體系結構在連通性、魯棒性、脆弱性、抗毀性等方面發生的演化，如信息(服務)交互能力、組網通信能力及質量、體系運行的自適應和自協同性能等。

3) 靶場技術體系結構的演化，表現在指向性、功能性、整體性、規范性、邏輯性等方面[8]。

2.3相對性

信息化靶場體系能力是通過使命任務展現的，是其功能和作用與使命任務結合的直接體現，是在某種環境條件和方式手段下“某一任務”“某一時刻”的能力水平[9]。使命任務不同，其能力也不同。“相對性”具體表現在：

1) 環境條件的相對性。主要指軍事靶場遂行使命任務時是否構設實際的戰場環境，是否和配裝部隊使用結合起來，是否按照實際的任務流程和任務剖面要求來實施運作。

2) 方式手段的相對性。主要指軍事靶場在任務想定擬制、任務條件構設、任務計劃制定、任務項目實施中所用方式手段的對比性、創新性和有效性。

3) 獲取數據的相對性。獲取與裝備相關的資料和數據是軍事靶場遂行使命任務時的主要目標，也是軍事靶場考核裝備作戰適用性、作戰效能及體系貢獻度的前提和基礎。受環境條件、數據采集與分析手段的限制，軍事靶場任務期間獲取的數據具有相對性。

3　總體構成

研究的視角不同，體系能力的總體構成也會有不同的表述。著眼信息系統的主導地位和軍事靶場的組織功能，可將信息化靶場體系能力分為7個部分，如圖1所示[3]58-69。

圖1　信息化靶場體系能力總體構成

3.1信息支撐能力

信息支撐能力，是指利用靶場指揮信息系統和其他信息設備，為信息化靶場高效運行提供保障的能力。具體包括信息生成能力、信息獲取能力、信息處理能力、信息存儲能力、信息傳輸能力、信息分發管理能力和信息安全保密能力[10]。信息支撐能力是靶場信息資源滲透到各種能力中的基礎性功能和支撐條件。信息資源是靶場最大、最寶貴的資源。開發和利用好信息資源，既是軍事靶場要素能力和任務能力實現功能耦合、結構演化和效能涌現的有力保證，也是推進信息化靶場體系能力建設的意義所在。

3.2指揮控制能力

指揮控制系統包括各級指揮所、指揮中心和指揮單元，它是軍事靶場的“大腦”和“神經中樞”，主要功能是信息監控、輔助決策、任務管理、文電和時統處理及數據支持，實現不間斷、無縫隙的指揮等。指揮控制能力，則是指指揮員及其指揮機關運用靶場指揮信息系統對靶場各力量及其行動任務進行運籌決策和控制協調的能力，具體包括指揮決策能力、任務控制能力和指揮保障能力。

3.3軍事裝備試驗能力

試驗功能是軍事靶場首要的基本功能。裝備試驗按照試驗性質或目的主要分為裝備科研試驗、裝備定型(鑒定)試驗、裝備作戰試驗。軍事裝備試驗能力的指標主要包括環境(平臺)構建能力、靶標保障能力、測量控制能力等因素。其中，靶標保障能力主要考核靶標的運動特性、目標特性、空間分布特性和逼真度等因素；測量控制能力主要考核測量完整性、測量精確性、數據處理實時性和安全控制可靠性等因素。

3.4部隊訓練能力

訓練功能也是軍事靶場的基本功能。軍事靶場應充分利用靶場人員、技術、裝備和場區資源，為部隊實戰化訓練提供對抗環境、作戰對手和戰術戰法，成為部隊體系作戰能力的“檢驗場”或“練兵場”。部隊訓練能力的指標主要包括環境(平臺)構建能力、作戰模擬仿真能力、測量控制能力等因素。

3.5軍事應用研究能力

軍事靶場具有人員、技術、裝備、設施和環境條件，是開展軍事應用研究活動的理想場所。軍事應用研究功能包括靶場應用研究、部隊使用研究和國防科學研究等。軍事應用研究能力重點考核軍事靶場的理論方法支撐能力和綜合評估能力。理論方法主要包括裝備試驗方法、作戰訓練方法、測量方法、數據處理方法、評估方法等。

3.6戰法研究檢驗能力

戰法研究檢驗能力和作戰支援保障能力是目前軍事靶場需要發展的輔助能力。戰法研究檢驗能力的指標主要包括環境(平臺)構建能力、作戰模擬仿真能力、數據處理能力等因素。

3.7綜合保障能力

綜合保障能力主要指為信息化靶場運作提供勤務保障和作戰支援保障的能力。其中：勤務保障能力主要考核兵力保障能力、場區和設施保障能力、計量檢定保障能力和后勤保障能力等因素；作戰支援保障能力主要包括檢測維修能力、培訓能力、專家咨詢能力等。

4　綜合評估

信息化靶場體系能力綜合評估是檢驗軍事靶場信息化建設成效的重要手段。長期以來，如何對其體系能力進行分析與評估，是軍事靶場向信息化靶場轉型建設與優化發展中的一個重難點問題，一直沒有得到有效解決。本文提出可通過構建信息化靶場能力評估指標體系和網絡結構模型，利用基于復雜網絡(Complex Networks)的仿真實驗方法，實現對信息化靶場體系能力評估的思路與途徑。

4.1建立信息化靶場能力評估指標體系

開展信息化靶場體系能力綜合評估，確定評估指標體系是基礎。指標選擇的好壞對評估結果具有至關重要的影響。構建信息化靶場體系能力評估指標體系，一方面要反映信息化靶場所包含的要素、單元、系統及其相互間的關聯關系；另一方面還要反映信息化靶場的整體涌現性、適應不同任務的靈活機動性，以及信息系統的基礎支撐作用。本文從目標能力、核心能力、現實能力3個方面，構建了信息化靶場體系能力評估指標體系，如圖2所示。其中，目標能力是軍事靶場完成其使命任務需要具備的能力，是軍事靶場在遂行使命任務中初始狀態的設計能力；核心能力是軍事靶場在一定時期內保持發展優勢的能力，本文主要指信息協同能力和任務協同能力，由信息化靶場信息力、結構力、保障力、管理力和創新力決定[11]；現實能力是軍事靶場遂行使命任務時所發揮出來的實際能力，可由任務完成效果(效益、戰果)、任務完成效率(完成持續時間，指揮控制周期或OODA環時長)、任務完成代價(損耗、風險、戰損(比))來表征。

圖2　信息化靶場能力評估指標體系

4.2信息化靶場體系能力分析的網絡結構模型

從某種意義上講，信息化靶場體系是其構成實體(要素、單元、系統)以特定方式耦合的動態網絡。如果將信息化靶場體系各構成實體抽象成網絡節點，實體之間的指控關系、組織關系和運行機制抽象成網絡邊，那么由這些節點和邊可構成一個網絡[12-13]。

圖3　信息化靶場體系能力分析的網絡結構模型

從復雜網絡的角度看，可將信息化靶場體系視為一個以各種資源和任務力量為節點，相應指控關系、組織關系和運行機制為邊，并由這些節點和邊鏈接而成的“網絡的網絡”。該網絡是具有多層次(Multi-level)、多維度(Multi-dimension)、多準則(Multi-criterion)、多指標(Multiple index)、多方案(Multi-plan)等“5多”或“5M”特征的超網絡?？刹捎没谶厵嘈畔⒌膭討B靶場體系網絡結構分析算法，計算復雜網絡的平均路徑長度、集聚系數、度分布、網絡效率等參數，并從縱向上的網絡層級和橫向上的網絡跨度2個方面(網絡層級對應網絡的平均路徑長度和集聚系數，網絡跨度對應網絡的度分布和網絡效率)，基于仿真數據對靶場體系結構在某段仿真時間內的演化情況進行實驗分析，研究靶場信息支撐能力、信息(任務)協同能力，以及網絡結構對靶場體系能力的制約與影響。

根據信息化靶場體系的網絡化結構形態，結合軍事靶場的使命任務，通過分析目標能力、核心能力、現實能力的生成過程及其網絡的結構、功能和行為演化關系，即可構建信息化靶場體系能力分析的網絡結構模型，如圖3所示[14-16]。在目標能力、核心能力、現實能力評估模型的基礎上，通過基于復雜網絡的仿真實驗方法，再利用研究各類復雜對象行為演化規律的建模與仿真平臺——NetLogo 5.0[17]，最終可實現對信息化靶場體系能力的綜合評估。

5　結 束 語

自1998年D. J. Watts和S. H. Strogatz發現了復雜網絡的小世界(Small World)現象，以及1999年A.L. Barabasi和R. Albert發現了復雜網絡的無標度(Scale-free)性質以來，各種關于復雜網絡的研究得以快速開展，并很快應用于各領域關于復雜體系的研究，并催生了一門新興交叉學科——網絡新科學(New Science of Networks)。本文借鑒復雜網絡理論的相關成果，對信息化靶場體系能力分析與評估問題進行了初步探討。下一步還需深入研究信息化靶場體系運作中的小世界現象和無標度性質，信息化靶場體系復雜網絡建模與仿真算法，信息化靶場體系結構、功能和行為演化特性，以及信息化靶場體系使命任務效能和體系涌現性效能評估等問題。

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(編輯：李江濤)

System Capability Analysis and Evaluation of Information-based Range Based on Complex Networks

LUO Xiaoming1,ZHU Yanlei2,HE Rong2

(1. Department of Space Command, Academy Equipment, Beijing 101416, China；2. Department of Graduate Management, Academy Equipment, Beijing 101416, China)

System capability is an overall ability of the military test range system based on information system, and the analysis and evaluation on the system capability is a key issue to be solve out during the transformation to information-based test range, and its optimized development . With regard to some questions like what is test range system capability, what is the evaluation object and how to evaluate the system capability, the paper analyzes the connotative concept of information-based range system ability and its characteristic in terms of integrity, dynamics, relativity, puts forward the information-based range system’s overall competence, builds up an information range ability evaluation index system and a network structure model and discusses the ability evaluation ideas and approaches of information -based test range based on complex network to provide theoretical basis and technical framework for the construction and evaluation of the information-based range system capability.

information-based range; system capability; complex networks; network structure model; evaluation

2015-07-07

部委級資助項目

羅小明(1966—)，男，教授，博士生導師，主要研究方向為軍事運籌、作戰模擬仿真。

E92

2095-3828(2016)05-0113-06

A DOI10.3783/j.issn.2095-3828.2016.05.023