新一代指挥控制过程模型设计

朱江 韶海玲 杜正军 汤磊

1.南京陆军指挥学院作战实验中心江苏南京210045

信息化时代的战争从平台为中心迈向网络为中心,其指挥控制发生了翻天覆地的变化,信息化时代的指挥流程、指挥活动、指挥层次、指挥跨度、指挥决策等方方面面都与传统作战有很大不同.为此,需要构建符合信息化战争特点的指控模型体系,以支撑信息化时代的作战训练和作战实验.

指控模型体系包括指挥控制过程模型、指挥活动模型、指挥决策模型、内部决策模型、外部决策模型、指挥勤务活动模型、指挥决策活动模型、指挥所模型等大大小小、内涵外延各不相同的模型[1−2].指挥控制过程模型在其中起到穿针引线的作用,其模型的优劣,直接关系到所模拟的指挥实体能否形神兼备.

本文探索指挥控制过程,对指挥控制过程进行描述,对过程进行抽象,建立指挥控制过程模型,后续安排如下:第1部分分析指挥控制过程的内涵,第2部分分析对新型指控过程模型的需求,第3部分针对问题提出技术方案,第4部分,给出模型构建启示.

1 指挥控制过程

指挥流程强调了指挥相关的工作流程,是由一系列相对明确、先后有序、首尾衔接的若干阶段或基本环节所构成的一个特定的过程.目前,司令部工作中所规定的典型指挥流程[3−4]较为固定,但随历史的发展还是存在一定差别.如图1(a)指挥过程,包括以下步骤:

1)了解任务:了解指挥所所指挥的本级部队当前所要完成的作战任务.

2)分析判断情况:由上级情报信息子系统获取,或通过同级指挥所系统共享的敌情、战场环境、目标性质等数据.并对这些数据进行分析.

3)定下决心:明确敌情、我情、战场环境,分析我方可以使用的作战单元和武器装备,根据决策的原则和限定性条件,进行决策,定下决心.

4)拟制计划:指挥员确定满足作战规则和作战效率要求的作战单元选择、阵地部署,打击方式选择等的优化方案,拟制作战计划.

图1 指挥控制过程示意

5)下达命令:将作战命令下达到下级执行.

6)计划融合:融合不同级别的上级命令,得到本级的行动计划.

7)计划执行:下面单位执行命令.

8)重新决策:下面单位命令执行完毕后,停止以后或不能执行命令,重新去决策.

针对任何一项指挥内容所进行的决策活动,产生一定的指挥决策过程.如图1(b),在一个决策周期内,收集情报,将决策转化为行动执行的命令,命令执行后的行动效果作为下一步反馈,去完成新的决策.

2 新一代指控模型的需求

信息化战争是极其复杂且动态变化的,对指挥控制模型构建提出以下需求:

1)传统模型重自然语言描述,轻规范量化表达.新型指控模型交互越来越复杂,要求规范各种交互、相互作用,形成指挥控制过程相关概念的形式化表达.

模型中,确定性战斗模型中少有明确的表述,而随机性的战斗模型中,通过概率分布来表述过程分支,其描述的指控过程,相对简单,其概念建模方法要求不高,仅适用于工业时代集中的指挥控制.信息化战争面临的是越来越复杂的战争环境,交互包括协调、协商、信息共享等,要求概念模型详细分析内部的信息流向与参数关系,通过诸如关系式条件或者过程的相关次序来表示影响[5].

需求2:传统模型重运行流程,轻适应演化[6],而新型指控模型要求能满足多样化的军事任务需求,保持组织机构的集成性及各组元的自主性,构建能灵活组合、切换的指控过程非常有必要.

传统指控机制研究以统一为目的,也即把指控模式具体化为一个可操作的指控步骤,模型重流程轻适应,重运行轻演化,过于固定、死板,已无法适应复杂性的挑战.而在信息化时代,集中式组织结构逐步向边缘式组织结构演化,新型指挥控制不再坚持以统一为目的,其C2过程在任务发生变化的情况下为保证体系的稳定性需要具有一定适应性,不是机械的,而是高度依赖于人的能力和行为,以及个体、团体和机构交互的质量、同步程度等,这些是指控过程模型需要考虑的.

需求3:传统模型重按部就班,轻认知智能,而新型指控模型涉及大量的智能行为,认知建模非常迫切.

传统模型描述了指挥过程的一般过程,但传统上的指挥控制对人的研究远远不够,把人的行为看成是僵死的、静态的公式,难以刻画认知、智能行为.认知行为建模是建模领域的一项重要命题,要通过具备智能的认知建模使决策准确,20世纪80年代,美国军方就已经开始对人员行为建模进行理论研究,突出了行为建模在单兵、组织模拟中的重要性.其建模与仿真计划目标之一就是对战争中人的行为和组织的行为进行权威表达,并作为未来建模仿真的主要方向[7−8].

3 模型构建技术方案

3.1 规范化描述指挥控制过程,建立军事概念模型

构建指挥控制过程模型,要为参与训练、演习和实验的大多数参谋、指挥人员的认可和接受,也要与条令、标准教程相互契合,首先要建立说明性的指控过程模型.如表1,为参谋机构提供一种职责和活动列表,阐述在各个阶段应当做些什么以及怎样做的问题.

另外,要纳入指挥概念模型体系.美军NATO SAS-050(北大西洋公约组织研究分析和仿真)工作组开发的概念模型深入分析了所有用来实现指挥控制功能的方法,该概念模型包含了300多个特定的变量并设置了3000多条变量间的关系,重点探讨了指挥控制信息域、个体特征和行为、团体特征和行为以及价值视图等.其中NATO COBP-C2A定义了C2评估过程.C2CRM定了C2空间的影响因子概念引用模型[7].军事人员依据条令、条例和军事经验,面向仿真建模领域,将具有相同属性和操作的指挥实体对象归类为某一类指挥实体,用军事人员习惯的军事语言,从实体属性、行为、关系3个概念要素出发,完成对作战实体概念模型的定性分析和描述.建立比较规范化的指挥实体概念模型框架结构,描述模型构成及其相互关系.

表1 各指控步骤的输入输出

3.2 以OODA环及其扩展建模指控基本流程

指挥控制过程是新一代指挥控制模型的重点,主要是对指挥决策过程从工程化的角度加以描述,提供通用的过程模型.尽管在处理指挥活动的顺序上不同,但从归纳粒子组合来看,是有可抽象、概括的固定模式.

2006年,美军网络中心战指挥控制概念框架(NCO CF)描述了一类C2过程模型.在指挥过程方面,Lawson最早提出了C2过程模型,包括感知—处理—比较—决策—行动;Boyd提出了OODA模型,包括观察—判断—决策—行动,成为最著名和最常用的C2过程模型;CECA模型,将整个指挥控制网络看作是信息网络(态势)和指挥网络(指控)的耦合,指控过程由O 观测、I信息、C控制、P处理4部分组成.

模型还可根据具体情况扩展,比如IMIS指挥控制模型(Information Mining)(Initiative Sensing)中,情报被分解为态势感测、态势合成、态势发觉和态势推演,由信息搜集、信息融合、信息挖掘以及计划识别等环节实现.在RPD指控模型中,增加了许多与所选择的决策行动相关的过程,包括5个高层操作:观测、评估、决策、指示、执行.

比较已有模型,OODA环军事含义清晰,与军事人员理解相符,优势在于为研究人员提供了一种描述冲突的方法,在解释指挥控制战中敌我互动关系时比较成功.OODA环以情报—决策—执行—反馈的环节为核心,但从不同指挥实体看来,这个环节的表述上存在差异.如图3所示,指挥所决策、考虑席位的指挥所决策,合成和兵种指挥所的决策.有针对性建立分支过程,并建立不同的决策状态.

图2 指挥控制的几种模型

图3 OODA决策过程的扩充

另外,在考虑上下级OODA交互上,Breton提出了模块性OODA,在考虑侦察融合的阶段性上,Modified OODA考虑了侦察过程的反复性[9−11].这些都提供了决策过程的灵活性,从多个角度处理好决策过程中的细微差别和复杂性.基于这些模型的组合,灵活组合、切换的指控过程,有助于解决问题1所提出构建具有满足多样化军事任务需求.

3.3 建立认知模型并内置于指挥智能体

指挥控制是充分运用各种类人的认知活动(如目的、感觉、注意、动因、预测、自动性、运动技能、计划、模式识别、决策、动机、经验及知识的提取、存储、执行、反馈等)的综合体现.

目前使用Agent来构建指挥实体是各国军队的主流做法,不同指挥层次的每一个实体看成一个Agent.Agent内部有自己的信念系统,类似于一个鲜活的人.Agent内部过程与指挥决策过程有自然的相似之处.下图是置入认知模型的指挥决策过程,外部反映了指挥决策形态,情报—决策—执行—反馈.内部反映了Agent从感知—>认知—>选择—>仿真(行动)的基本过程,以及其基本原理[12].

在图4模型中,指挥决策过程模型考虑了认知域,对认知模型进行建模,含义是外部世界的变化刺激大脑,使之根据变化的情况提出相应的各种假设,对各假设进行推理,选择一个最为恰当的响应方案,将此响应方案施加到外部世界,引起外部世界新的变化,新的变化又引起新的决策过程.这是基于认知活动的指挥控制模型,通过内置神经网络、进化计算或者其他学习技巧来描述指挥Agent的学习能力.融合了智能决策、自主学习的实体行为模型对指挥实体的推理、决策、规划和控制等高级智能行为以及路线选择、协作交互、任务分配等作战内容的决策很有帮助,是构建“形神兼备”的指挥实体,获得指挥决策能力的重要一环.

4 相关启示

1)外军模型值得借鉴,需要汲取众长,争取洋为中用.

图4 Agent指挥决策过程模型

我军的指控过程模型发展相对比较滞后,但美军的指挥控制概念模型,是针对美军的作战条令和作战特点开发的,不可能直接移植过来.因此,需要在学习外军模型的基础上,结合我军的作战原则、方法、相关机制,汲取众长,以求洋为中用,取长补短.

2)模型发展不能一蹴而就,应把握发展脉络,保持循序渐进.

指挥理论的发展本身是历史发展的产物,信息化时代所形成的新指挥控制流程和方式与机械化时代指挥控制流程和方式尽管有所不同,但本质上的作战指挥机理却是一脉相承的,作为模型应当力求通用、兼容,模型的发展应有脉络,模式可循,通过循序渐进的发展模型,提升指控能力.

3)模型应不满足理论探索,应密切联系实际,力求实用可用.

模型的发展不是孤立的,指控控制过程模型,作为指控模型体系中的主线,它不能停留在自身的追求完美、独善其身上,还要与配套的指挥决策模型、智能学习算法、适应性机理相互协调,配合一致.还要与作战指挥、作战实验等应用需求契合,能够实现,便于实现,在密切联系实际,力求实用可用上下功夫.