基于分形法的國防動員信息體系架構設計*

陳樹肖

（國防大學 聯合作戰學院，河北 石家莊 050084）

0 引言

經過幾十年的努力，我軍國防動員信息化建設取得初步成效，在信息基礎設施、業務信息系統和數據資源建設等方面取得了較大進展。信息化條件下，信息主導、體系支撐已成為信息化戰爭的顯著特征。加快構建軍隊網絡信息體系是提升我軍信息化條件下聯合作戰能力的必然要求。作為聯合作戰體系的重要組成部分，國防動員網絡信息體系的研究十分必要。構建結構合理、運行高效的國防動員網絡信息體系，是提升國防動員支援保障能力的必由之路，對國防動員信息化建設具有重要意義。

分形理論自產生以來，在社會、經濟、建筑、藝術、物理、材料以及軍事等領域得到了廣泛應用。于屏崗等在分隊作戰系統建模中提出了分形分隊的概念，基于分形理論對多兵種合成分隊的作戰系統模型過程進行研究[1]。彭小明等基于分形理論和分形特性提出分形信號干擾技術[2]。鄒濤等基于復雜自然地物自相似性的特點，將遙感圖像與分形理論結合，提高了圖像遙感地物的判定精度[3]。

1 分形法簡介

1861 年，卡爾·魏爾施特拉斯（Karl Weierstrass）發現了第一個數學分形圖案，經過不斷探索發現了處處連續卻處處不可導的曲線。這條曲線根本沒有光滑點。基于該發現，魏爾施特拉斯和柯西提出了一個新的數學分支，被人們稱為分形（Fractal）[4]。

“分形”這一概念最早是由Mandelbrot 于1975年提出的。1982 年，他出版了分形領域中影響深遠的論著《The Fractal Geometry of Natrue》，徹底改變了人類對分形的認識。分形理論是在分形概念的基礎上升華和發展起來的。分形的外表結構極為復雜，但其內部是有規律可循的。分形的類型有自然分形、時間分形、社會分形、經濟分形以及思維分形等。利用分形理論研究和揭示復雜的自然現象和社會現象中所隱藏的規律性、層次性和標度不變性，為通過部分認識整體、從有限中認識無限提供了一種新工具。

1883 年，康托在對連續的意義探索過程中，發現了一種集合，并以他的名字命名。該集合是數學上第一個被研究的分形。畫一條線段，將線段中間的1/3 移除，剩下兩端等長的線段。類似的，重復這個過程無限次后得到康托集[4]，如圖1 所示。康托集沒有長度，也沒有內部成分，是“零測度”。一個康托集是由兩個更小的康托集構成的，這種特性被稱為自相似性（Self-Similarity）[4]。自相似性是指局部（部分）與整體或另一局部在形態、功能、信息等方面具有某種意義下的相似性，適當放大或縮小分形對象的幾何尺寸，整個結構并不改變。自相似性在自然界隨處可見，如海岸線、樹枝、雪花等。

圖1 康托集示意

標度不變性是指無論測量尺度如何改變，所測量對象的特性均不發生變化。自相似性和標度不變性是分形的顯著特征。

2 國防動員網絡信息體系

分形理論提出以自相似性作為復雜對象的本質特征，使我們能夠以非線性原理探討多樣性與統一性、共性與個性的關系。復雜事物由基本特性和規則通過非線性反復迭代構成。國防動員網絡信息體系可以用分形迭代的原理進行設計。

網絡中心、信息主導和體系支撐是體系建設的3 大要素[5]。國防動員網絡信息體系架構設計要重點突出信息主導，圍繞信息活動展開設計，主要內容包括動員理論、能力需求、信息架構以及標準規范等。它的體系視角構成圖如圖2 所示。

圖2 國防動員網絡信息體系視角構成

2.1 動員理論

動員理論研究需要解決國防動員網絡信息體系構建的理論支撐問題，明晰國防動員網絡信息體系概念的內涵和外延，分析國防動員網絡信息體系的特點、本質和內在機理，深入研究新時代背景下國防動員戰時動員體制、平時動員機制、平戰轉換機制以及動員業務工作等。國防動員網絡信息體系橫向銜接各軍兵種、各專業領域，在軍隊縱向貫通軍委、戰區和部隊，在地方縱向貫通國家、省、市、縣。構建橫縱一體的國防動員網絡信息體系，必須深入開展國防動員網絡信息體系基本架構、要素構成及相互關系、運行機制和作戰機理研究，為國防動員信息體系架構設計提供理論依據。

2.2 能力需求

能力需求是網絡信息體系構建的基礎，牽引著體系構建的方向，針對動員潛力資源、動員需求提報及匯總、動員保障行動樣式以及動員支援保障關系等方面的能力需求，研究信息化條件下國防動員保障新模式，強化軍事需求牽引與科技創新推動有機結合，建立橫跨各個專業領域，縱貫各層級、連接平戰、融合軍地的國防動員支援保障能力指標體系，滿足國防動員能力評估需求。

2.3 信息架構

信息架構是國防動員網絡信息體系的核心。信息架構設計主要是基于聯合作戰背景對國防動員支援保障體系信息活動進行結構設計。通過信息架構設計，規范網絡信息體系的信息輸入源、信息活動、信息輸出目的地以及信息活動約束規則等，用一種邏輯鏈接結構規范體系的信息流，以驅動動員機制和動員行動的優化和轉型，從而有效提升快速動員和精確動員的能力。

2.4 標準規范

標準規范是國防動員網絡信息體系構建應遵循的標準體系和規則體系，應從基礎性、共用性、領域性等方面出發，在遵循全軍通用標準規范的前提下，對國防動員網絡信息體系標準自頂向下開展體系設計。具體地，從整體性、框架性和體系性思路出發，制定國防動員網絡信息體系所涉及的基本術語、信息交互、活動規則、標準化指南以及標準編寫規則等標準，包括數據標準、信息交互關系、信息交互接口規范、信息服務、網絡基礎、系統集成以及安全防護等內容。

3 信息架構設計

信息架構設計運用Inf-ProA 體系結構框架的信息架構模型，設計動員態勢感知、動員籌劃決策以及動員行動控制等信息活動架構。設計思路基于分形法，遵循由總到分、由高到低、由粗到細的原則，選擇國防動員信息體系中最基本、最穩定的因素分形迭代，逐層細化，以期在共性的基礎上迭代出局部特性。在進行國防動員信息架構設計時，通常迭代到第三級信息活動。以國防動員態勢感知信息架構為例，展開兩級信息體系架構的設計示范，而第三級信息架構設計方法與前兩級一樣，只是將每一個二級信息架構進一步細化設計，分形迭代。

3.1 信息活動模型

信息活動是指對信息進行加工和處理的行為。信息活動模型是信息體系架構設計的基礎。定義信息活動模型，要注意把握以下3 個方面：一是輸入信息經過信息活動后，會變換成另一種輸出信息，這種變換可以是數據內容、數據含義、數據格式等，即信息活動具有變換性，如果信息經過活動而沒有發生變化，不能稱為信息活動；二是活動過程只關注數據交換，各類活動的展開并沒有時序關系，可以并行展開；三是信息活動具有持續性，能夠主動持續地產生輸出數據，不管有沒有輸入信息。信息活動模型應包含輸入信息名稱及標識、輸入接口標識、活動名稱及標識、輸出接口標識、輸出信息名稱及標識等內容。各類標識在信息體系中必須具有唯一性。通常情況下，以活動標識為核心，該活動的輸入輸出信息和接口標識在命名上應當與活動標識關聯，以便于識別。在一個信息活動中輸入信息和輸出信息可以是一個或多個。也就是說，在一個信息活動中，輸入信息和輸出信息的映射關系是一對一、一對多、多對一以及多對多。典型的信息活動模型如圖3 所示。

圖3 信息活動模型

3.2 態勢感知一級信息架構模型

態勢感知為動員決策提供信息支撐。動員態勢感知信息主要包括動員需求信息、動員潛力信息和動員行動信息。各類活動的輸入輸出信息、信息活動關系等態勢感知信息架構一級模型，如圖4 所示。

圖4 國防動員態勢感知一級信息架構模型

信息活動模型中的每一個輸入輸出信息需要進行標識和說明，并詳細說明信息活動內容。如果輸入輸出信息有約束條件，要一并說明。以獲取動員需求活動為例，它的詳細信息說明如表1 所示。在進行信息體系架構設計前，應當對輸入輸出信息、活動名稱以及各類標識的命名規則進行說明。

3.3 獲取動員需求二級信息架構模型

獲取動員需求活動主要是匯總各級上報的動員需求，并對動員需求信息進行融合，形成分類匯總統計的動員需求信息。這是國防動員網絡信息體系中一項重要的信息活動。按照分形法的設計思路，將一級信息架構模型中的獲取動員需求活動進行進一步細化分析設計，可以分為審核匯總動員需求、評估動員需求以及審定動員需求等細化活動。獲取動員需求二級信息架構模型如圖5 所示，可參照表1 的方法對相關信息進行描述，這里不再贅述。

圖5 獲取動員需求二級信息架構模型

表1 獲取動員需求活動信息描述

4 結語

國防動員數據種類多，潛在信息涉及人民武裝、交通戰備、人民防空、信息動員、裝備動員以及政治動員等多個動員領域，且各類數據遵循的行業標準不一。此外，動員需求涉及到的部隊級別多、軍種多。動員信息活動涉及軍隊和地方的各個級別的不同部門，信息交互橫跨軍隊和地方，信息來源渠道眾多，標準不一。設計國防動員信息體系架構，不管是動員理論研究還是動員信息架構設計，難度都很大。基于分形法進行信息體系架構設計，可以由簡至繁，由易到難，逐步深化細化，逐層解開信息活動的迷霧，是行之有效的解決方法。在使用分形法進行架構設計時，要注意信息架構模型的級別不是越多越好，只需把信息關系和信息交互內容分析清楚、表達明白即可，不必過于追究級別的多少。此外，在輸入輸出接口設計時，應注意信息的約束關系、遵循的標準規范等。這些因素對信息架構的設計質量會產生重要影響。