面向柵格化信息系統(tǒng)的體系對抗仿真實(shí)驗(yàn)體系與技術(shù)

徐小峰　龍海英

摘要：文章在基于信息系統(tǒng)的體系對抗仿真實(shí)驗(yàn)所存在的主要難題基礎(chǔ)上，綜合C4ISR系統(tǒng)與仿真體系的發(fā)展走向，結(jié)合以體系對抗的不確定性、適應(yīng)性和涌現(xiàn)性，進(jìn)一步提出了以“柵格化的信息系統(tǒng)”為代表的對抗仿真實(shí)驗(yàn)體系。

關(guān)鍵詞：柵格化信息系統(tǒng)；體系對抗；仿真實(shí)驗(yàn)；柵格基礎(chǔ)設(shè)施；實(shí)驗(yàn)支撐服務(wù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號：TP393 文章編號：1009-2374（2017）02-0017-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.008

基于云計(jì)算、服務(wù)化技術(shù)以及探索性技術(shù)等為核心的技術(shù)發(fā)展，對于建模仿真領(lǐng)域之中各類完全不同的仿真系統(tǒng)在更廣范圍當(dāng)中的有效操作與集成帶來了新的發(fā)展機(jī)遇。綜合體系對抗的不確定性、適應(yīng)性和涌現(xiàn)性，提出了以“柵格化的信息系統(tǒng)”為代表的對抗仿真實(shí)驗(yàn)體系，同時(shí)就其中的關(guān)鍵技術(shù)展開了深入地探究工作。柵格化信息系統(tǒng)是體系對抗仿真實(shí)驗(yàn)的核心與基礎(chǔ)，探索性框架則是體系對抗仿真實(shí)驗(yàn)之中的指導(dǎo)性方法論，適應(yīng)性學(xué)習(xí)即為其最主要的手段措施。

1 構(gòu)建實(shí)驗(yàn)框架

就協(xié)同仿真實(shí)驗(yàn)框架展開相關(guān)的研究工作應(yīng)當(dāng)將核心重點(diǎn)放到體系對抗一體化仿真執(zhí)行的一整個(gè)流程之中，將柵格服務(wù)架構(gòu)作為底層核心，緊緊圍繞體系對抗仿真任務(wù)，針對體系對抗定量分析與方案的驗(yàn)證提供必要的運(yùn)行支持架構(gòu)，并且也可針對有關(guān)的對抗訓(xùn)練提供更加真實(shí)的模擬環(huán)境，構(gòu)建起面向體系的對抗作戰(zhàn)需求的實(shí)驗(yàn)架構(gòu)。

仿真實(shí)驗(yàn)框架在主要的層次規(guī)劃上可分為四個(gè)級別，其依次為柵格基礎(chǔ)設(shè)施、實(shí)驗(yàn)支撐服務(wù)、實(shí)驗(yàn)規(guī)程與體系對抗實(shí)驗(yàn)。

1.1 柵格基礎(chǔ)設(shè)施

柵格基礎(chǔ)設(shè)施集成實(shí)現(xiàn)了針對各類系統(tǒng)的控制。其所控制的系統(tǒng)可以是實(shí)際存在的各類實(shí)體設(shè)備，也可以是各類模擬器設(shè)備，可同時(shí)支持虛實(shí)結(jié)合的體系對抗仿真實(shí)驗(yàn)。柵格基礎(chǔ)設(shè)施能夠?qū)崿F(xiàn)對管理與維護(hù)的同時(shí)支持，從而更好地服務(wù)于頂層應(yīng)用。依據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，柵格核心服務(wù)涵括了九大部分的內(nèi)容，即發(fā)現(xiàn)、安全、分發(fā)、調(diào)節(jié)、存儲(chǔ)、消息、聚合、管理與資源等服務(wù)內(nèi)容。

1.2 實(shí)驗(yàn)支撐服務(wù)

實(shí)驗(yàn)支撐服務(wù)是基于柵格基礎(chǔ)設(shè)施的前提下，將體系對抗仿真實(shí)驗(yàn)作為設(shè)計(jì)主線，仿真實(shí)驗(yàn)工具其能力可被視之為仿真服務(wù)所采取的動(dòng)態(tài)組合與集成，進(jìn)而達(dá)成面向特定體系對抗仿真任務(wù)的仿真工作。實(shí)驗(yàn)支撐服務(wù)主要涵括了三方面內(nèi)容，即急促服務(wù)、模型服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)。

1.3 實(shí)驗(yàn)規(guī)程

由實(shí)驗(yàn)規(guī)程角度來說，體系對抗仿真實(shí)驗(yàn)開發(fā)流程主要包括了實(shí)驗(yàn)規(guī)劃、相關(guān)應(yīng)用生成、仿真過程運(yùn)行以及最終所取得的效果價(jià)值評估。仿真運(yùn)行大多是通過仿真基礎(chǔ)平臺(tái)、多種分布式仿真軟總線以及基礎(chǔ)服務(wù)基礎(chǔ)上的組件所構(gòu)成的。在模擬仿真之時(shí)，可應(yīng)用資源服務(wù)、虛擬代理機(jī)制，從而實(shí)現(xiàn)仿真單元對不同分布軟總線的全程訪問，達(dá)成多異構(gòu)總線協(xié)同仿真對抗體系。

1.4 體系對抗實(shí)驗(yàn)

要素與過程一同構(gòu)建起了面向體系對抗的一體化仿真實(shí)驗(yàn)框架。根據(jù)應(yīng)用體系對抗態(tài)勢博弈、計(jì)劃評估等相關(guān)問題而展開探討，并針對對抗問題提出新的概念化設(shè)計(jì)體系進(jìn)行統(tǒng)一、通用的解答。在一體化協(xié)同仿真體系架構(gòu)下闡述了柵格化信息系統(tǒng)的基本樣貌概況，主要通過綜合信息服務(wù)為工作前提，在自身系統(tǒng)體系對抗仿真的基礎(chǔ)上，也可同時(shí)給予其他的仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供以有關(guān)的服務(wù)，仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和相應(yīng)的C4ISR系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)無縫交互、互相結(jié)合、同步工作。

2 關(guān)鍵技術(shù)分析

為了能夠切實(shí)有效地保障上文所提到的柵格化信息系統(tǒng)，確保其框架結(jié)構(gòu)能夠有效實(shí)施與運(yùn)轉(zhuǎn)，就必須要針對以下四項(xiàng)核心技術(shù)展開具體的研究與探討。

2.1 體系對抗仿真服務(wù)規(guī)劃技術(shù)

鑒于在分布式的仿真環(huán)境之中可用資源數(shù)量巨大，且資源往往是呈現(xiàn)出不均勻、大范圍、變化性的分散狀態(tài)，由此必須要能夠依據(jù)體系對抗仿真和評估任務(wù)進(jìn)行自主協(xié)商和有效調(diào)度，進(jìn)而達(dá)成適宜的資源調(diào)配方案，產(chǎn)生出虛擬化組織架構(gòu)體系，共同完成體系對抗仿真實(shí)驗(yàn)。

受制于自主協(xié)同的仿真服務(wù)規(guī)劃技術(shù)，當(dāng)前應(yīng)當(dāng)依據(jù)實(shí)際的仿真任務(wù)，針對實(shí)驗(yàn)任務(wù)需求進(jìn)行解析，若存在可關(guān)聯(lián)的仿真服務(wù)，自動(dòng)協(xié)同選取，對可用資源進(jìn)行優(yōu)化處理生成仿真聯(lián)合體。服務(wù)規(guī)劃的底層基礎(chǔ)為對分布式地域以及領(lǐng)域環(huán)境下的仿真服務(wù)動(dòng)態(tài)組織與關(guān)聯(lián)查詢。

2.2 面向嵌入C4ISR系統(tǒng)的一體化協(xié)同仿真技術(shù)

系統(tǒng)最為核心的工作目標(biāo)是為了促使仿真系統(tǒng)能夠和C4ISR系統(tǒng)有效合并，促成仿真系統(tǒng)與作戰(zhàn)系統(tǒng)的有效集成，達(dá)成兩者間信息的互相分享。大量的研究內(nèi)容均證實(shí)，在應(yīng)對不斷復(fù)雜的信息環(huán)境時(shí)，單純憑借仿真系統(tǒng)亦或是嵌入C4ISR系統(tǒng)均難以滿足于實(shí)際需求，需將此兩者進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。仿真系統(tǒng)可促使更加多樣化的信息變得可視化，同時(shí)通過嵌入C4ISR系統(tǒng)所提供的實(shí)時(shí)信息反饋也是系統(tǒng)運(yùn)行的主要依據(jù)來源。在C4ISR系統(tǒng)當(dāng)中其更加注重于當(dāng)下所發(fā)生的實(shí)時(shí)信息，此類信息內(nèi)容共同構(gòu)成了對瞬息萬變的信息變化掌控。要達(dá)成對體系對抗實(shí)驗(yàn)研究以及應(yīng)用的目標(biāo)，便要先將仿真系統(tǒng)嵌入到整體評估系統(tǒng)與方案規(guī)劃當(dāng)中。

在C4ISR系統(tǒng)的模型架構(gòu)當(dāng)中需將計(jì)劃樹作為主要核心，整體系統(tǒng)是通過多項(xiàng)仿真服務(wù)、計(jì)劃服務(wù)、監(jiān)控服務(wù)、調(diào)度服務(wù)以及相關(guān)的分支服務(wù)所共同構(gòu)成。其中監(jiān)控服務(wù)的核心功能作用即為針對實(shí)時(shí)發(fā)生變化的信息狀況進(jìn)行監(jiān)控，利用仿真服務(wù)，并在綜合考量各類指標(biāo)體系基礎(chǔ)上達(dá)成對計(jì)劃的評估分析，對比所獲取的實(shí)時(shí)信息和計(jì)劃取其是否相同，若存在差異，便可調(diào)取選用監(jiān)控服務(wù)來就此類差異有可能造成的后果影響展開評估，并最終決定是否重新進(jìn)行計(jì)劃的制定與優(yōu)化處理。若仍需重新進(jìn)行計(jì)劃規(guī)劃，便應(yīng)當(dāng)通知調(diào)度服務(wù)，此項(xiàng)服務(wù)是基于優(yōu)先級安排計(jì)劃服務(wù)到計(jì)劃樹當(dāng)中的某一節(jié)點(diǎn)位置。計(jì)劃制定服務(wù)需針對計(jì)劃予以及時(shí)更新，進(jìn)而將無用的分支及時(shí)刪除，選出分支來滿足于服務(wù)要求，并由此產(chǎn)生出新的計(jì)劃分支，同時(shí)利用計(jì)劃仿真最終選取出適宜的分支節(jié)點(diǎn)并將其納入計(jì)劃樹當(dāng)中。

2.3 體系對抗仿真實(shí)驗(yàn)的探索性框架

探索性的分析理論對于處理復(fù)雜性問題帶來一種較為良好的思路方法，尤其適用在處理一些具有負(fù)載條件之下的體系對抗仿真實(shí)驗(yàn)方案生成與優(yōu)化。探索性分析作為一種方法論已經(jīng)得到了普遍性的認(rèn)可與接受，然而怎樣就這一分析方法展開具體的應(yīng)用則仍然存在著較大的困難挑戰(zhàn)，尤其是對于大規(guī)模實(shí)體相對較為復(fù)雜的系統(tǒng)而言更是這樣。

要能夠有效地展開探索性分析，就要先建立起適宜于探索性分析特性的模型架構(gòu)；在實(shí)施探索性分析之時(shí)，必須要能夠基于極端復(fù)雜的環(huán)境下快速找到仿真實(shí)體，同時(shí)還可對實(shí)體屬性與行為展開更加具體、深入的探索。為了更好地適應(yīng)此類需求，必須要在進(jìn)行模型建構(gòu)的過程中，應(yīng)用多分辨率的模型建構(gòu)實(shí)現(xiàn)，及時(shí)定位到所需研究的仿真服務(wù)；仿真系統(tǒng)屬性及行為設(shè)計(jì)是能夠進(jìn)行深入探索的，利用狀態(tài)來促使此兩者能夠被協(xié)同關(guān)聯(lián)起來。在體系對抗實(shí)體屬性以及行為探索的階段當(dāng)中，必須要依據(jù)相應(yīng)的操作步驟與規(guī)范，選用科學(xué)性的探索方式，進(jìn)行來探索感興趣的領(lǐng)域。

體系對抗仿真實(shí)驗(yàn)的探索性分析能夠?qū)?fù)雜環(huán)境之下的對抗問題作為主要目標(biāo)，在應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境下的不確定性情況時(shí)，可借助于針對動(dòng)態(tài)環(huán)境之下的體系對抗效能做出高效、快速的探索，全面認(rèn)知并掌握復(fù)雜環(huán)境體系下的對抗問題。

2.4 基于適應(yīng)性學(xué)習(xí)的體系對抗實(shí)驗(yàn)方案優(yōu)化技術(shù)

相較于一般性的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，體系對抗的不確定性、適應(yīng)性和涌現(xiàn)性特點(diǎn)，對于實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)產(chǎn)生了極其重大的影響。實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)過程可共分成兩階段，即：方案建立階段與方案優(yōu)化階段。在體系對抗方案建立階段之中，需針對實(shí)體采取多分辨率建模與實(shí)體屬性及行為參數(shù)的探索，需完成龐大的實(shí)體交互工作，涌現(xiàn)出大量的仿真結(jié)果；在對實(shí)驗(yàn)方案優(yōu)化之時(shí)，必須要能夠依據(jù)最終所獲得反饋結(jié)果展開適應(yīng)性學(xué)習(xí)，就實(shí)體屬性與行為進(jìn)行調(diào)節(jié)，促使實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的實(shí)體結(jié)構(gòu)更加科學(xué)，進(jìn)而達(dá)到對抗實(shí)驗(yàn)體系的科學(xué)優(yōu)化。

實(shí)驗(yàn)方案建立階段即為準(zhǔn)備過程，其主要是由空間問題進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為仿真問題之后，逐步建立實(shí)體多粒性層級架構(gòu)，在創(chuàng)建之時(shí)需就實(shí)體參數(shù)持續(xù)予以探索，直至達(dá)到理想效果。在實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)化階段當(dāng)中，可采用完全不同的參數(shù)組合以及隨機(jī)種子在一定的行為規(guī)則要求下對想定結(jié)果進(jìn)行循環(huán)重復(fù)，就其最終的運(yùn)行結(jié)果予以分析探討，進(jìn)而依據(jù)所得到的結(jié)果來就實(shí)體行為或方案進(jìn)行調(diào)整。在實(shí)驗(yàn)方案優(yōu)化階段，會(huì)牽涉大量的實(shí)體部分，各實(shí)體之間的交互行為要想取得較為良好的模擬效果，就必須要加強(qiáng)對實(shí)體行為的交互與協(xié)作。了解實(shí)體在交互過程之中所出現(xiàn)的狀況，進(jìn)而獲得結(jié)果。

3 結(jié)語

綜上所述，本文就面向柵格化信息系統(tǒng)的體系對抗仿真實(shí)驗(yàn)體系與技術(shù)展開了深入的分析與探討，首先具體闡述了仿真實(shí)驗(yàn)的框架結(jié)構(gòu)，而后就仿真實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的一些關(guān)鍵技術(shù)展開了深入的研究工作，其中主要包括體系對抗仿真服務(wù)規(guī)劃技術(shù)、面向嵌入C4ISR系統(tǒng)的一體化協(xié)同仿真技術(shù)、基于適應(yīng)性學(xué)習(xí)的體系對抗實(shí)驗(yàn)方案優(yōu)化技術(shù)等內(nèi)容，最終希望借助于本文的研究工作能夠?yàn)橄嚓P(guān)的信息系統(tǒng)建設(shè)工作提供一些新的思路、方法。

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）