武器裝備體系評估理論與方法的探索與實踐

胡曉峰，楊鏡宇，張 昱

(國防大學，北京 100091)

0 引言

現代戰爭是體系和體系的對抗，一體化聯合作戰成為基本作戰形式，平臺作戰、體系支撐、戰術行動、戰略保障成為現代戰爭的顯著特點。武器裝備體系是作戰體系在裝備視角的反映，研究武器裝備體系的能力和效能，以及各武器裝備對體系的貢獻，對于規劃和建設武器裝備體系，提升體系作戰能力具有重要的現實意義[1-2]

研究武器裝備體系，首先要回答兩個關鍵性問題。第一，武器裝備體系的整體性評估問題，必須回答諸如“體系存在哪些結構性的缺陷和弱點？”“對手武器裝備的發展會對我方體系帶來什么樣的影響？”“未來的武器裝備建設應該發展和淘汰哪些裝備？”“在體系配置和規模設置上應該如何進行優化，以實現最佳的效費比？”等涉及全局性的問題。第二，具體武器裝備的體系貢獻度評估問題，必須回答諸如“某武器裝備對作戰體系的貢獻度有多大？”“應不應該發展某種武器裝備？”等問題。但是，眾所周知，作戰體系是典型的復雜系統，性質上具有涌現性，結構上具有進化性，能力上具有相對性[3-4]，必須基于“整體、動態、對抗”的方式才能評估。過去，很多體系評估方法將武器平臺的評估方法平移到體系評估領域，但由于只適應于“局部、靜態、單方”這樣的簡單系統，得到的結果往往經不起推敲，更經不起驗證。這就使得傳統基于數學分析、基于數據統計以及基于系統仿真的方法在體系評估上集體失效，體系能力評估方法正面臨著理論、方法和平臺三重挑戰[5]。

針對這些挑戰，提出了體系仿真試驗床的概念。體系仿真試驗床，就是建立一個綜合性體系對抗仿真環境，并將已有的作戰體系模型作為基本背景放入，然后將需要進行評估影響的武器裝備放入其中，并通過快速試驗得出相關體系性效果，以達成支持決策的目的。換句話說，就是構建一個體系對抗仿真環境開展仿真實驗，對武器裝備體系中的重點裝備、焦點裝備進行加、減、改，來觀察和分析會對體系帶來什么影響。例如，己方增加或減少某種裝備對體系能力有何影響，敵方增加或減少某種裝備對我方體系有何影響，裝備性能指標的改變會對雙方的體系有何影響？

本文將簡要介紹體系仿真試驗床的設計理念，以及主要的關鍵技術和方法，探討武器裝備能力評估的有關理論、技術與平臺方面的問題。

1 體系仿真試驗床的設計理念

體系仿真試驗床是一種新的研究武器裝備體系的平臺系統，蘊含了一系列研究武器裝備體系能力評估的新理念，而這些理念就是設計和研發體系試驗床系統的基本指南。

1.1 基于復雜系統的體系理解

戰爭是典型的復雜系統，具有適應性、不確定性、涌現性和非線性等特點。將戰爭中對抗的體系當成復雜系統理解，更符合其性質，也是體系評估理念的核心轉變。武器裝備體系是裝備與人相結合的有機整體，而不僅僅只是一些裝備的簡單組合。復雜系統思想顛覆了傳統簡單系統思想，將體系看成是由網絡的網絡構成的整體系統，因而必須從整體、動態、對抗的角度加以研究。對于簡單和、單一結果、樹狀指標等概念，必須重新加以審視。復雜系統思想的引入，標志著體系評估理念的根本性變革。

1.2 面向整個武器裝備體系

因為體系具有不可分解、不斷演化等性質，所以必須從體系整體上進行評估，而不能采用先拆成局部再匯總的方式進行評估，因而體系實驗必須面向整個武器裝備體系。任何涉及體系的因素都盡可能地加入，才能準確地反映出體系的真實結果。與傳統武器裝備仿真最大的不同之處，就在于體系才是主角，評估的對象是體系而不是那些要加入體系的裝備。雖然放進去的是某個裝備，但研究的卻是整個體系及其受到的影響。正是由于體系規模龐大，對體系的仿真平臺提出了很高的要求。

1.3 堅持聯合作戰背景

體系作戰能力牽引武器裝備發展，堅持聯合作戰背景就是要將武器裝備放到聯合作戰時空環境中評估，只有這樣才能真實地反映出裝備對體系、體系對作戰的貢獻和影響。武器裝備發展歸根到底是為作戰服務的，作戰需求就是武器裝備發展的最終需求。因此，為作戰服務才是體系評估的終極目標，作戰概念的開發是武器裝備發展的首要前提。另外，武器裝備的發展不能“一廂情愿”，對抗才是評價武器裝備能力的基本條件，只有通過對抗才能檢驗其是否合理。所以，單方評估不屬于體系評估的范疇。

1.4 重在體系貢獻度量

任何武器裝備的發展都必須對體系整體能力有所貢獻，但這并不是必然的結果。有些武器裝備反而會對體系產生不利的影響。一般來說，可以從4個方面衡量體系貢獻：一是是否增加能力類型，二是是否改進戰技短板，三是是否提高運行效率，四是是否降低整體成本。這4個方面任何一個方面改變，都會被認為對體系產生貢獻。體系貢獻評價可通過體系作戰綜合效能和費效變化來表達體現，體系仿真試驗床就是通過接入新裝備進行實驗，測量觀察體系效能發生的變化，從而得知增、減、改及規模化某裝備后體系發生的變化，即常說的體系貢獻率和體系影響度。需要注意的是，敵方武器裝備的發展也會對我方的體系產生影響，而體系貢獻度量是相對于對抗整體而言的。

1.5 采用復雜科學方法手段

現代科學的進步為體系研究提供了更合適、更有效的理論方法和手段，其中最關鍵的是復雜網絡理論[5]、大數據方法和深度學習方法。這三者既可以反映復雜系統的3個側面，也是解決復雜系統問題的3個不同手段，為體系評估提供了新的方法和途徑。武器裝備體系可以看成是各類武器裝備系統組成網絡的綜合集成，是網絡的網絡，這樣，復雜網絡理論就成為研究體系的天然理論基礎。大數據方法的出現，為避開體系仿真中最難的因果建模提供了條件，而采用深度學習方法，可以為理解和處理體系演化的不確定過程奠定基礎。

1.6 依托積累的模型和實演的數據

所有裝備都是逐步加入到體系之中，并影響體系發生演化，因此，多年積累的大量模型和實演數據，為建立基本體系模型和開展體系研究奠定了堅實基礎。體系研究不能僅僅只是幾輛坦克、幾架飛機的對抗，只有構建相對完整的體系模型，才是體系試驗床成立的基礎。人是體系中重要的組成部分，研究體系，特別強調真人參與的演習，只有這樣才能貼近作戰而非仿真。并盡可能將軍事理論專家、作戰參謀、一線作戰人員和裝備技術專家等都納入體系之中，充分考慮參與人的數量、層次、角色。多年來大量仿真對抗演習活動積累并仍不斷增加的模型和數據，充分反映了人的因素，正是研究體系問題重要而寶貴的資源。

1.7 建立全新的體系實驗框架

體系是復雜系統，因果關系不明確，因而體系實驗也就不能照搬傳統實驗的單向流程，而需要建立起符合整體、動態、對抗體系實驗特點的全新實驗框架。傳統牛頓科學體系下的實驗流程針對的是簡單系統，是一個從對象到因素到實驗到結果再到結論的單向流程，而體系實驗則必須解決體系大、因果缺、動態變以及不確定等難題，需要全新的體系實驗框架，而這個框架往往以多重循環方式逼近結果。

1.8 達成輔助高層決策目的

體系仿真試驗床最終要達成為高層決策服務的目的，所得出的結論要為高層所接受，就必須滿足問題重要、結論可信、操作簡易、領導明白等基本要求。這些，不僅只是需要簡單的可視化，而是需要構建一個綜合集成的研討環境來為高層進行輔助決策，并能對體系評估結果進行因果因素的解釋。

以上8個理念是設計體系仿真試驗床的基本思想，也是對于體系評估新思想的簡要概括和闡述，是指導構建體系仿真試驗床的基礎理論和根本出發點。

2 體系仿真試驗床的關鍵技術

“理念只是思路，方法才是王道。”構建體系仿真試驗床，有了基本理念作指導，還需要落實到具體的實現方法上，具體表現為以下12項關鍵技術。

2.1 多重循環實驗

為開展整體、動態、對抗的體系評估，體系實驗設計改變了傳統實驗單向流程方式，引入了人在回路、動態協同的多重循環實驗框架。

多重循環框架由想定準備、想定提煉、仿真實驗、數據分析4個小環和聚焦實驗1個大環組成，如圖1所示。想定準備環是在既定背景體系的基礎之上，根據實驗關注的內容對背景體系進行裁剪，并將需要實驗的焦點裝備接入背景體系，為仿真實驗準備基礎的想定數據。想定提煉環是在想定準備的基礎之上，對想定數據做進一步檢查、調整和優化，使得想定部署更為合理，想定空間更聚焦。仿真實驗環是基于想定準備和想定提煉生成的基本想定，采用更改實體性能、更改實體數量、更改網絡結構以及更改對抗行動等多種操縱變量的方法生成多個仿真方案，并對方案分別進行仿真運行。數據分析環是基于仿真實驗的結果，制定分析所需的指標體系，收集數據并對數據進行對比分析和因果關系回溯，評價體系能力，研究體系能力形成的根本機理。聚焦實驗環是試驗床應用的整個周期，由前面提到的想定準備環、想定提煉環、仿真實驗環、數據分析環4個基本環組成，它們構成了聚焦實驗環的一個基本周期。聚焦實驗環是從實驗整體上逐步逼近結果的過程，研究人員可以根據實驗的目標以及每一次實驗周期的結果進行判斷，決定是否進行下一個周期的實驗。通過這種螺旋上升、逐步逼近的方式，實現對問題的深入研究。

圖1 多重循環實驗框架Fig.1 Multiple cycles experiment frame

2.2 體系指標挖掘

體系評估既要用指標表示實驗變量，也要用指標表達評估結果。過去選擇指標時往往蘊含了一個假設，即所有指標都顯而易見，并符合體系實際。但是，事實恰恰相反。

對體系能力的評估需要找到相應的指標，而要做到這一點并不容易。評價體系的指標有靜態和動態兩類。靜態指標衡量體系靜態、常態下的狀態和能力，如多少架飛機、多少輛坦克等；動態指標衡量體系動態、對抗條件下的狀態和效能，如人員傷亡多少、目標摧毀多少、任務完成多少等。

對體系指標的選取有兩種途徑：一是用戶特別指定，也就是用戶根據研究問題所想出的一些指標，特別指定的一些指標，如戰損、戰果、作戰消耗等；二是通過實驗數據挖掘，從大量的實驗數據中找出具有代表性的指標。相比之下，后者更為重要。

如何得到這類挖掘的指標？體系仿真試驗床給出了一種方法過程：首先概念建模，然后通過演習數據抽取相應的數據，得出一個初步的指標，然后通過數據的分析來觀察指標的敏感程度，挖掘關鍵指標并修正指標體系，再通過多次演習數據對指標進行校驗和證實，并修正概念模型，得出較為完整的指標體系。根據得到的指標體系，就可以選定相應的指標獲取系統特征測量值，對實際系統進行監控分析，對體系的能力和效能進行評估，最終得到分析結果。體系指標挖掘流程如圖2所示。

2.3 網狀指標體系

有了指標之后，還要看指標之間的關系。傳統進行體系能力評估，一般是先建立樹狀指標體系，然后進行單項評估，最后再進行綜合評估。確定樹狀效能指標體系需要以下幾個原則：針對性、獨立性、完備性、可測性、客觀性、簡明性等。其中最核心的是獨立性和完備性，但這兩個原則只能在系統靜態或弱動態條件下才能做到，一旦體系處于動態對抗條件下，這些指標將會相互影響，很難做到完全獨立。過去經常忽視這一點。因此，構建體系能力指標要實行3個轉變[5]：

1)拋棄能力指標獨立性假設，將指標樹轉為指標網。在復雜體系評估中，既然做不到指標的獨立性和完備性，就應該把它拋棄掉。各指標之間實質是網狀結構而非樹狀關系，因為體系本身就具有非還原的復雜性特點。圖3為網狀作戰效能評估指標體系示意圖。

圖2 體系指標挖掘流程Fig.2 Process of data mining for the indexes of SoS

圖3 網狀作戰效能評估指標體系Fig.3 Reticular index system of capability evaluating

2)拋棄能力可分解合并假設，將簡單和轉為涌現和。對于復雜系統來說，系統性質不可簡單分解，不能用局部指標簡單求和來得到整體效能，1加1不等于2。綜合效能應該是涌現出的網絡化整體性相變效果，這些效果會產生新性質。因此，下級指標需要在整體條件向上涌現綜合出上級指標效果，而不能只是簡單求和。

3)拋棄能力結果單一性假設，將單一值轉為結果云。體系能力的結果不會只有一個，而應該是一組結果，這組結果就稱為結果云。在復雜體系能力評估中，結果與決策是相關多值變化的，結果會多種多樣，需要在多次仿真基礎上才能做到。因此，需要的不是一次性的試驗，而應該是不斷動態的測量，換句話說，體系的狀態也是時高時低，有起有伏的。

總體上看，網狀的指標體系可以分為3個層面。第1層面，體系結構及演化類指標，即基于復雜網絡參數的體系結構指標，如凱爾斯提出的節點及鏈數[7]、路徑水平、中立率、敏感度等；第2層面，體系任務對抗效能類指標，即按作戰行動任務劃分的相應指標，例如：感知類(如定位準確率等)、攻擊類(如突防率等)、防御類(如主動/被動攔截率、遲滯率等)；第3層面，體系能力整體類效能指標，即反映體系層面整體性能力指標，例如：體系OODA(Observation-Orientation-Decision-Action)時長，體系自同步及適應能力、體系結構脆弱性、裝備的體系貢獻率、影響率等。上述指標有些是我們挖掘尋找出來的，有些還是猜想，還沒得到最后的證實，正在開展相關工作[10-15]。

2.4 能力狀態測量

用狀態測量取代單值計算是全新的體系評估概念。因為體系是活的，能力不會一成不變。只有測量體系特定狀態，才能判斷某一時刻體系的能力水平。

對于體系能力可以采用兩種測量方法。一種是靜態測量，即通過獲取體系靜態、常態條件下的單元屬性和狀態來進行評估。例如用體系中有多少門炮、多少架飛機等來評估體系能力。另一種是動態測量，即通過獲取對抗條件下的結果來進行評估。例如用對抗中損失了多少裝備、傷亡了多少人員、任務完成了多少等來評估體系能力，反映的是體系某時刻的實際能力。

對于武器裝備體系研究來說，不僅需要測量作戰體系中兵力多少、裝備多少等一些靜態的、資源性的指標數據，同時更應該測量收集諸如單位時間探測次數、打擊效果率、OODA環反應時間等動態的和深層次的指標數據，只有對這些指標全面收集掌握，才能為發現和掌握體系運行的規律和揭示體系能力形成與演化機理創造基本條件。

如何得到這些測量數據？這就需要標識世界。可以把標識世界看作一把量化體系的尺子。現代信息技術的普及發展，為標識社會、戰爭或體系等復雜系統數據，提供了必要的條件和基礎。傳統標識依靠人工錄入信息，而現代標識則依靠各式各樣的傳感器、移動終端、手機、穿戴設備等。未來如果每個武器裝備都配備采集器的話，就可以為數據測量提供豐富的物質手段，當前美國國防部就規定所有的裝備平臺甚至民船都必須安裝數據采集器。對于體系仿真試驗床來說，可以為體系中的每一個武器裝備構建一個仿真數據標識代理，來不斷地測量獲取這些武器裝備的位置、狀態、行為等實時數據信息。

體系測量的結果是什么？有兩個初步的判斷：一是結果云，二是冪律分布。體系測量結果反映的一定是某時刻、某條件、完成某任務、針對某對手的體系狀態，當所有測量的數據組合起來時就會形成一個多維的全時數據倉庫，表現出來就應該是一個散布的結果云，而非單一值。此外，結果云中的散布不是一種簡單系統的散布，即不是高斯分布或者泊松分布，而是一個和人密切相關的散布，是人的行為分布，也就是冪率分布。當得到這些測量值的分布后，就可以知道體系的能力最高值能到多少，最低值能到多少，中值是多少，平均值是多少，就有了評估體系的能力的范圍和標準。

2.5 動態體系模型

體系試驗床的模型應該是動態的，指的是模型本身可以隨著環境變化而變化，因為只有這樣才符合復雜系統的特點，這在原理上是平行系統的概念。所有的真實世界的建模最后都要通過現實世界進行修正的一個過程，那么這種修正是導致模型在演化過程，在仿真過程中間它也不斷變化，而不是一成不變[8]，如圖4所示。具體實現上來說，對于實體行動模型，可以依托動態參數調整，來適應作戰實體變化；對于組分系統模型，可以依托不同接入方式，改變或擴充新型作戰系統；對于體系網絡模型，可以依托動態作戰編成和有人任務交互，適應體系變化。所有的這些變化都會導致動態體系模型的成立。

體系模型的構建包括3個方面：背景體系、對象體系和焦點裝備。背景體系又分為環境體系和對手體系，環境體系描述整個作戰仿真對抗的地理環境、氣象環境、電磁環境等基礎環境；對手體系是所要研究的對象體系的對手方所擁有的作戰體系。對象體系則是要關注和研究我方或敵方的體系。焦點裝備是在仿真實驗中加、減、改的具體裝備。因此，背景體系和焦點裝備最后都對對象體系施加影響，對象體系及其組成和演化過程才是研究的目標和重點。

2.6 焦點接入

焦點裝備是對體系能夠產生一定影響的關鍵裝備。焦點裝備既可以是全新裝備，也可以是改進裝備，或者附屬裝備，具體來說，可以是新型飛機，也可以是裝備改型或升級以及吊艙或彈藥等。在利用體系仿真試驗床開展仿真實驗時，需要根據不同情況對焦點裝備進行快速建模和接入，然后開展仿真，如圖5所示。

圖4 不斷修正的真實世界與仿真世界的平行系統Fig.4 Continuously improved parallel systems of real and simulated scenarios

圖5 焦點接入快仿示意圖Fig.5 Simulation schematic of focused weapons

焦點裝備的接入有4種類型。一是參數型接入，就是通過將已有的武器裝備模型更換參數，然后重新放入仿真模型中運行；二是借用型接入，就是借用原有的模型生成新的裝備模型；三是新型單實體接入，就是從新模型庫中選擇一個原來沒有的模型放入體系之中進行仿真；四是網絡型、體系型接入，就是通過將外部的仿真模型或系統通過互聯仿真運行的方式接入到體系仿真之中。

此外，模型互聯的方法有數據交換、主從跟隨、并行互聯3種方法。數據交換系統間通過數據交換同步實現；主從跟隨通過某一模型單向隨動另一模型同步實現；并行互聯通過嚴格事件交互進行同步，一般依托仿真中間件實現。

2.7 基線實驗評估

體系能力是相對的，所以體系評估首先要確定參照標準，這就是基線(Baseline)。

首先要明確3個概念。一是背景想定，是描述作戰區域、任務和對手的基本戰爭環境條件，也就是體系對抗仿真中的基礎環境；二是基線想定，是基準條件下完成基準作戰任務的想定，也就是參照標準；三是焦點想定，是針對特定問題評估的特殊行動想定描述，也就是測量的對象。

在背景想定固定情況下，基線想定和焦點想定的設計是關鍵。一般來說，在體系仿真實驗設計階段，會設計一組實驗方案。其中背景想定和基線想定構成一個基本方案，通過仿真分析會得到一系列的任務效能值，這些值就是后面比對分析要用到的標準值；在基本方案的基礎上，可以通過增加不同的焦點裝備組合來形成其他方案，通過仿真可以得到其他方案的任務效能值。然后，可以將不同方案仿真所獲取的任務效能值與基本方案的任務效能值進行比較，去分析體系產生的變化，從而評估體系的能力。基線實驗評估方法如圖6所示。

圖6 基線實驗評估Fig.6 Baseline experiment evaulation

可以看出，基線想定的集合本身就是寶貴的資源。基線想定越多，體系仿真試驗床可仿真實驗的范圍就越大，適應能力也就越強。

2.8 方案智能對接

體系試驗中最大難題在于作戰方案的形成和運行。因為作戰行動及結果有不確定性，會導致行動偏離預想，對抗各方不能有效對接，還會出現組合爆炸的現象。也就是說，隨著作戰仿真時間的推移，初始制定的作戰計劃會演化出多種情況，而這些新的情況會繼續演化出更多的情況，很快就會出現非常復雜的混沌現象。因此，在仿真實驗中難以預測未來完整的作戰行動分支。目前，對于單方行動或者低對抗條件下或者短時間內的行動，以及低層次或者低復雜度的行動組合還可以沿用傳統的方法，例如像單方火力打擊行動的效能評估，導彈只要打出去就行，可以不考慮對抗過程；但是對于再復雜一些的行動，特別是對抗行動發生時就需要采用新的方法。

作戰方案的形成與運行難題，難點在于如何正確判斷戰場態勢、如何正確理解作戰意圖以及如何正確處置情況。解決的途徑有兩種：一是采用演習式推演方式，以人在回路避開智能難題；二是強化系統人工智能水平，從根本上解決自動對抗問題。對于后一種途徑來說，深度學習技術的快速發展為其提供了可能。2013年，Google Deepmind團隊展示了基于深度學習網絡與強化學習模型，實現了游戲的自主學習和經驗的累積，達到或遠遠超過專業游戲人類玩家水平[16]。因此，基于深度學習的態勢理解、博弈網絡成為解決自動對抗問題的可能途徑，我們也正在開展相關的研究工作。

2.9 大數據超網分析

超網(Super Networks)，也稱為網絡的網絡(Network of Networks, NON/NetONets)，是由不同結構、不同功能的網絡通過某種關系進一步連接形成的更高層次的網絡。超網的概念源于國家關鍵基礎設施安全的研究，是復雜網絡理論的新發展，對應到軍事領域中，可以將武器裝備體系看作是由各傳感網、指控網、通信網、火力網、保障網在一定的作戰規則流程下形成的更高層次的網絡，這些網絡在戰時協同運行，相互關聯，相互影響，相互制約，共同形成體系作戰能力。將體系看成超網，將不同性質的網絡區分對待，既能反映出體系各功能網絡的內部結構，又能反映出不同網絡之間的依賴關系和級聯關系，可以更加精細地描述體系內部的組成以及運作流程，更有利于揭示一些體系內在的機理。

根據超網模型可以對試驗床產生的大數據進行深度的分析和挖掘。基于大數據進行體系分析，基礎在數據，重點在結構，核心在行為，目的是挖掘出體系的動態運行規律，因此需要重點關注作戰行為規律、大數據的積累、超網模型指導以及整體動態分析。按照這種思路，依托仿真演習大數據，利用相應工具進行了一些探索性研究，并得出了一些很好的結果。例如，在體系結構分析方面，我們發現作戰體系的扁平化趨勢、體系脆弱性節點等；在體系運行分析方面，我們發現了體系指揮周期變化、自同步協同效果；在體系人因分析方面，發現態勢感知影響評估、態勢認知影響評估等[9，12，15]。

2.10 結果多維比對

實驗結果分析主要采用多維比對方式，從各個維度以可視化方法進行。多維比對是對測量獲取的指標數據，按照不同的仿真實驗方案、不同的指標、不同的時間空間進行多角度比較的過程。多維比對是對仿真結果的觀察和研究，通過多維比對，可以分析不同指標之間的關聯關系，可以查找體系對抗演化過程中的異常點，可以比對展示不同方案對體系能力的影響。

我們提出了方案-指標-時空多維比對模型(Scenario-Measure-Time/Space Multidimensional Contrast Model， SMT-MCM)，并以此引申出方案-時空(Scenario-Time/Space Mode,STM)、方案-指標(Scenario-Measure Mode, SMM)、時空-指標(Time/Space-Measure Mode, TMM)3種比對模式，如圖7所示。SMT-MCM從方案維、指標維、時空維3個維度對仿真結果和過程進行比對。方案維是指將不同仿真方案作為區分的維度。一般來說，在仿真實驗會準備一個基本案，也就是一個基本仿真想定輸入方案，以此為基礎，對裝備實體的性能、數量、體系網絡、作戰行動等進行更改而形成不同的仿真方案，分別進行仿真實驗并收集數據，可用于不同仿真實驗結果和過程的對比。指標維是指將不同的指標變量作為區分的維度。在圖7中，MOM1、MOM2、MOM3等分別表示不同的指標，這些指標由分析人員根據不同的實驗目的和仿真內容確定，并由這些指標共同組成了指標集合形成指標維。時空維是指將仿真過程中時間和空間組合作為區分的維度。時空維描述了仿真從開始時間到結束時間的所有空間的組合。

圖7 多維比對模式Fig.7 Multidimensional comparison mode

方案-時空模式是從方案維和時空維進行切片形成的一種比對模式，即固定某一方案和某一時空，對同一方案同一時空下的不同指標進行比對。當空間固定時，方案-時空模式可以用于不同時間指標序列之間的關聯分析，可以通過這種比對發現不同時間序列指標之間的同向、反向、滯后等關系。

時空-指標模式是從時空維和指標維切片形成的一種比對模式，即固定時空和指標，比對同一時空同一指標不同方案下的變化情況。時空-指標模式一般用于不同方案之間的對比分析，通過這種比對發現不同方案造成的指標的差異，是最為常用的一種模式，也可以用于不同指標之間的關聯性分析，發現不同指標之間的同向、反向、滯后等關系。

方案-指標模式模式是從方案維和指標維切片形成的一種比對模式，即固定方案和指標，比對同一方案同一指標在不同時間或空間中的變化情況。方案-指標模式一般用于仿真過程中一段時間內指標的變化分析或者不同空間下的指標變化分析，通過這種分析可以查找體系指標的異常點，從而進行進一步深入分析和因果回溯。

2.11 體系貢獻度量

構建體系仿真試驗床開展體系仿真實驗和進行體系能力評估，目的是為高層決策服務。體系貢獻率和影響度都是針對戰略需求的度量指標，需要由試驗床測量數據綜合而來。以下分別是體系貢獻率和影響度的計算公式：

貢獻率模式有多種，如關鍵作用模式、固定作用模式、比例非線性模式等。關鍵作用模式，又稱為脈沖模式，就是某一件裝備的加入會對體系能力產生重大影響，極大程度提升體系的作戰能力，如核武器、航空母艦等對體系的影響效果；固定作用模式，又稱為線性模式，就是隨著裝備數量的增加，體系能力幾乎呈線性增長，如常規導彈、主戰飛機、主戰坦克等對體系的影響效果；比例非線性模式，又稱為非線性模式，就是某系統的加入和數量增加對體系能力的影響呈非線性增長，如指揮控制系統對體系能力的影響效果。貢獻率模式如圖8所示。

(a)脈沖模式 (b)線性模式 (c)非線性模式圖8 3種貢獻率模式Fig.8 Three contribution degree modes

2.12 洞察輔助決策

體系評估結果最重要的不是好壞，而是發現。發現體系結構、能力和效能上的問題，提高對體系的認知，是輔助體系建設決策的最終目的。這是一種洞察力和頓悟，將對武器裝備體系發展戰略產生重大影響。體系試驗床就是一個為高層決策提供可操控的綜合集成研討環境，是錢學森綜合集成研討廳思想的一種具體實現，研究者可以在這個環境中根據需要開展研討規劃實驗方案、改變參數、增加減少裝備、快速仿真、多維比對等活動，評估分析體系能力。

研究武器裝備體系，關鍵是要弄清楚體系能力形成的根本機理，找到影響體系能力形成和變化的關鍵因素。這就需要對體系仿真過程中出現的異常情況、關鍵行動進行重點分析和因果回溯分析，從而實現對體系能力形成與變化機理等深層次問題的研究，如圖9所示。例如通過對作戰體系結構演化發現，指揮網絡呈嚴格樹狀結構, 但交戰開始后，其作戰網絡呈現扁平化，并出現抱團特性，發現軍旅營制、按作戰任務編組可能更為合理[9]。

圖9 因果回溯分析Fig.9 Cause-result retrospect analysis

3 結束語

在相關課題的資助下，經過近5年的艱苦攻關，我們基本完成了體系仿真試驗床系統的建設，并基于該系統開展了一系列的典型應用仿真實驗，得出了一些有價值的開創性成果和結論。本文提到的8條設計理念和12個關鍵技術是構建仿真試驗床過程中的成果之一，也是仿真體系試驗床特有的創新性和代表性觀點[17-21]。

武器裝備體系能力評估是當前的熱點和難點，面臨理論、方法和平臺的三重挑戰，體系仿真試驗床的提出是應對挑戰的一次重要探索和嘗試。換句話說，弄清楚體系能力評估到底如何去做，就是很大的進步。體系試驗床的設計必須理念更新先行，有正確的理念才會找到正確的途徑，才會找到最合適的方法。用復雜系統思想看待體系的性質，是理念最核心的變化，在整體、動態、對抗條件下評估，是方法最本質的內容。體系試驗床的實現需要關鍵概念和技術的創新，才能保證理念落到實處，得出正確的評估結果。只有核心概念和技術形成閉環，才能構建滿足體系仿真實驗要求的原型系統。

最后做3點說明。1)體系仿真試驗床不是要取代武器系統的研發仿真，前者在于為體系論證提供輔助，幫助決策，而后者是為了武器裝備研發，注重裝備技術和工程。2)體系仿真試驗床的方法有其特定的應用要求和范圍，不能簡單地推廣到任何武器裝備系統仿真中，但是它的理論、方法和技術可以為其他仿真系統設計作參考。3)體系試驗床研發還有很多難題，比如基于深度學習的指標挖掘、結果分析和態勢理解等問題，還需要我們付出更艱苦的努力。

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