互操作、互理解、互遵循—军事信息系统的新型能力目标与评估模型

曹江 高岚岚

在计算机网络发展和运用初期,指挥与控制信息系统的能力目标聚焦于互操作性.美国国防部认为互操作是联合作战的顶层目标赋能机制,多年以来一直把互操作性当作信息时代军队建设的关键能力.应该说,互操作概念提出了一种网络交互的模式,对网络信息系统走向成熟起到了关键作用.随着网络技术日趋成熟,计算技术日益泛在化,学术界对互操作的关注度呈逐渐降低的趋势,军事理论研究也很少涉及互操作术语.我们认为互操作作为信息系统能力建设的标志性目标已经遇到局限.创新概念、适应发展、扩展内涵,建立军事信息系统新的能力目标已经迫在眉睫.参考国内外相关理论的研究成果,根据信息技术网络化、智能化和泛在化的发展趋势,我们提出了“互操作、互理解、互遵循”(以下简称为“新三互”)的新型能力模型,用以规范新形势下军事信息系统的能力目标,适应新技术、新模式和新需求的挑战.

1 提出“新三互”的基本假设

任何概念的提出都蕴含着背后的社会变革和科学发展.了解背景是理解概念的第一步.“新三互”能力的提出与对信息日益深刻的认识,社会变革的现状—信息技术的发展,以及指挥与控制理论和实践的不断创新有着密切的联系.

1.1 对信息本体概念的认识

科学领域从没有停止对信息本质和作用的探讨.著名科学家Wiener提出过信息“既不是物质,也不是能量”的论点,德国的Klaus提出在物质与意识之间存在一个“客观而不实在”的信息领域.英国著名哲学家波普尔于1967年提出“三个世界”的理论,明确地在物质与精神世界之外构建了“信息世界”.美国军事理论学者在论述网络中心战原理的时候,建立了由物理域、信息域、认知域和社会域构成的世界(或称为作战空间).信息在科学领域的本体地位越来越突出.

我们认为,信息域作为一个独立的世界,不是层次叠加的结构,而是信息链接的结构,见图1.信息嵌入在物理域、认知域、社会域,起到链接世界的作用.我军理论界称之为“信息主导”作用.承载于人类大脑的语言系统和大脑与媒体共同承载的文字系统,都是信息处理系统.这些信息系统对人类的进化和社会的发展起到了主导性作用.今天的电子信息系统是一种正处于发展初期的新型信息处理系统,其作用是更加高效地发挥信息链接作用,更加紧密地融合物理域、认知域和社会域,更加快捷地链接作战活动[1].

图1 “四个世界”与作战空间的构成结构

对作战空间结构认识,意味着信息系统的作用不仅是实现物理世界的链接,同时需要链接认知域和社会域,并把世界链接成为一个整体.互操作显然不能表达新型世界观对信息系统作用的认识.

1.2 对信息系统作用的认识

信息系统正改变着我们的社会,也在改变着自身的地位.早期系统的广泛运用改变了社会的交互形态,改变着人们获取信息和知识的方式,现在又在改变社会的经济模式.大数据的本质是一种网络信息运用,使得信息成为高价值的战略资产,推动社会变革聚焦于如何创建信息和利用信息的价值.人们开始用系统的眼光看待信息系统对社会的影响.

今天,被简称为网络的信息系统正在重塑世界,其地位和作用已经发生了急剧的变化.人们关心的不仅仅是传统的IT技术,而是开始关注更接近于人类行为的认知和社会计算技术.面对信息爆炸带来的通信、计算、控制、识别、判断和决策等重大理论和现实问题,通过网络提升认知能力和社会行为价值,已成为科学技术发展的战略任务.特别是信息系统在军事领域呈现的全维感知、共享认知和广域协作的能力发展趋势,已经不能简单地通过采用互操作进行衡量.

1.3 对信息系统地位的认识

军事信息系统走过了从单一到集成、从简单到复杂、从技术运用到推进军事体制变革的演进过程.

最初军事信息系统的地位是一种增效工具,之后通常把支撑指挥与控制活动的技术装备定位为指挥手段,我们称这种定位为“手段观”.目前主流观点认为军事信息系统是联合作战的聚合体和中枢神经,是以指挥与控制为核心的功能集成系统,我们称这种定位为“集成观”.这两种观点都比较注重技术的作用,关注的是作战、情报、通信、信息对抗和保障要素的技术集成,强调的是统一技术标准.

当前,随着信息技术日益嵌入作战体系的各个环节,作战样式和组织方式将因系统广泛运用而不可逆转地改变着军事活动.军事活动已经能够映射为依托信息系统的信息加工活动,军事信息系统已经演进成为承载军事活动的载体.载体的通常概念是指能传递能量或运载物质的事物,军事活动的载体是能够传递和运载体系作战能力的事物.基于信息系统的体系作战能力的本质意义就在于此.

互操作是作战体系联合协作的基础,互理解是作战体系敏捷适应的条件,互遵循是作战体系高效运作的保障.“新三互”是根据信息主导原理提出的信息系统新型能力构建规则,目的是建立与信息系统作用与地位一致的能力衡量标准,作用是以新的能力目标加快推进军队信息化建设,促进军队信息系统建设与运用走上借鉴、创新、跨越式的发展道路.

2 “新三互”概念和内涵

概念是人类对一个复杂过程或事物的初始理解,是一个动态发展过程的起点,是构建理论的基石.定义概念和说明内涵是建立新型能力目标的基础.

2.1 互操作

互操作是一个传统的概念,对作战体系有着至关重要的意义.美军提出“联合作战的主要挑战逐渐地汇聚到一个词上:互操作性”.美国国防部多年来一直把增强互操作能力作为军事信息系统建设和运用的目标.信息技术发展到今天,互操作仍然十分重要,是作战体系最为核心的物质基础.

广义的理解,互操作是指通过信息交换达成协调工作的能力;狭义的理解是信息系统的互操作,指计算机系统交换信息并按照设定的规则处理信息.美国国防部在综合各方意见后,于2001年给出的互操作性定义是:“互操作性是指系统、单位或军事力量之间相互提供和接受服务,以使它们能够有效共同运作的能力”[2].该定义本质上比较偏重于信息系统的技术能力,实际上是表达系统、部门和力量之间能够灵活地访问、操作和交换信息.学术界认为,互操作比较偏重于技术层面的能力.

美国国防部用“互操作成熟度模型(Levels ofinformation system interoperability,LISI)”[3]对其内涵进行了非常有影响的诠释.成熟度是一种通过验证特性存在,以确定评价对象等级的度量方法.该方法广泛用于评价复杂性系统,如软件开发成熟度、项目管理成熟度等.

经过十几年的发展,特别是随着互联网、物联网、移动计算、云计算等技术大量嵌入军事信息系统,我们认为有必要对互操作的内涵进行修正和扩充,为此我们提出了6个级别的增强型互操作成熟度参考模型,见表1.隔离级是手工作业水平;入门级是开始具备计算技术和通信技术结合的网络运用;功能级是系统具备了局部的网络互操作;集成级是系统通过集成形成了规模互操作;协作级是形成了跨域联合互操作;适应级是形成了敏捷适应变化的互操作.

增强型互操作成熟度模型有结构(Architecture)、应用 (Application)、设施 (Infrastructure)、安全(Security)、运维(Maintenance)、数据(Data)6个与互操作成熟度等级相关的评价属性(A2ISMD).结构属性是对体系结构方法成熟度的评价,反映的是整体性规范;增强型互操作成熟度认为,结构是互操作的第一属性,只有遵循结构定义的活动、过程、相互关系和作用模式,才是形成互操作能力的基础.应用属性是对软件互操作成熟度的评价,增强型模型更注重应用软件的结构属性,更加关注用共性软件增强互操作能力.设施属性是对网络互操作成熟度的评价,增强型模型同样关注网络结构对互操作性的贡献.安全属性是对安全保密成熟度的评价,增强型模型认为安全是一个重要的独立属性,包含信息安全和信息保密.运维属性是对信息资源调度能力的成熟度评价,增强型模型认为运维是系统灵活适应的基本条件.数据属性是对数据结构建模成熟度的评价,增强型模型认为数据不但需要统一,还需要适应多种领域和环境,多样性允许在不同领域对数据有不同的处理方式,兼容和适应被视为较高的能力等级.

增强型互操作成熟度模型认为6个属性是互操作能力的支柱,在原有内容的基础上出现了3个方面的变化:

1)重新定位了技术标准的作用.认为技术标准应首先满足结构约束,只有遵循结构规范,技术标准才有意义.

2)强调兼容、异构、跨域、柔性等因素.互操作成熟度应能适应技术升级、不同环境,以及军事变革方向的发展,在强调一致性的同时鼓励发展、激励创新.

3)强调信息安全和资源调度的地位.信息安全已经上升到了战略地位,不能简单地认为是规则、程序和技术问题;泛在化的网络信息体系把运维推向了日益重要的位置,同样不能简单地认为是设备维护问题,而是灵活调度资源、按需提供服务和稳定可靠保障的问题.

增强型互操作成熟度模型的详细说明和评估细则需要专题论述,也需要进一步的理论研究和实践验证.

2.2 互理解

信息系统正在汇聚大量的多领域知识,理解和共享理解将成为信息系统能力发展新的方向.人工智能技术偏重于让机器模拟人脑的认知,互理解则更加注重用网络技术加工知识,促进群体对虚拟空间信息的共同认知.作战体系的敏捷适应构建在理解的基础之上,缺乏理解将阻碍作战体系灵活运用,缺乏互理解将阻碍作战体系激发涌现能力的发挥.

理解是指领会、了解、懂得的一种心理思维过程,是对事物的意义形成了结构化的知识表达.一般来说,知识越丰富,对事物的理解越深刻.但有知识并不代表产生了理解,理解是在概念框架的基础上产生的一种动态认知行为.互理解是协作各方遵循标准的概念框架和活动流程,从而为达成对事物的一致性理解创造条件.

在信息化战争中,由于信息系统互操作能力的提升,获得纷繁浩瀚的信息已经不是难事,关键是对信息的理解.在快速变化的作战环境中,完全依靠脑力思索形成深刻的理解以支撑判断、决策和行动将十分困难,甚至会陷入决策死循环的灾难[4].互理解是构建知识的结构化环境,根本目的就是利用信息技术辅助理解和共享理解.

表1 增强型互操作成熟度模型

互理解的基本前提是具备了一定的互操作环境.在此基础上,我们集中关注信息系统的知识处理,使信息处理能力覆盖到认知域.为与互操作模型保持一致,我们也用成熟度等级方法评价互理解能力,见表2.

表2 互理解成熟度模型

隔离级是手工作业水平;入门级是采用文字和图形的表述规范,达到态势共享的基本认识;功能级是采用规范的决策要素,能够基于规范的知识结构理解作战行动的控制要素;集成级是能够在基准控制知识的基础上,基于领域规范的知识结构理解领域作战行动的控制要素;协作级是使不同领域的相同控制对象有一致的基准知识结构,能够在联合作战体系内基于规范的知识结构达成对行动控制的一致性理解;适应级根据需求重构的控制基准,能够在任务协作体中同步自适应,并通过适应性的基准知识结构达成对行动控制的更高层次理解和认知.互理解成熟度模型评价的是一种知识环境结构,有利于达成对事务“是什么、为什么、做什么”的共同理解.在互理解达到一定成熟度等级后,体系认知能力就上了一个台阶.互理解成熟度用知识的结构特性反映知识结构的价值,是人的认知与信息系统知识处理的共同作用.

互理解成熟度模型有态势、决策和控制3个相互关联的属性,这些属性是指挥控制活动的核心,也是军事信息系统的核心功能.互理解成熟度模型认为,基于信息系统体系作战的一个关键环节是理解态势、意图和控制,目标是实现基于理解的认知共享.

态势属性是用知识结构的基准性、一致性、关联性等表示态势认知的理解程度,规范的知识结构和形式化表达有助于理解和互理解战场态势的意义.

决策属性是用决策要素的基准性、一致性、关联性等知识结构表示对决策的理解程度,规范的要素和形式化表达有助于理解和互理解作战意图与决策的意义.

控制属性用控制基准作为知识结构表示对控制过程的理解程度,信息化条件下的体系对抗集中反映在行动控制过程,既有行为控制,也有资源控制,同时也包含目标指引和情报支援.在复杂的对抗环境中如果没有稳定的可控机制,作战意图将难以执行和贯彻.控制基准是控制操作、可控性判据等控制知识的表示结构.规范的控制基准知识有助于理解和互理解作战控制的构成环境,从而在实施控制过程中更好地发挥作战力量和武器平台的效能.

互理解就是共享知识和共享认知.传统战争严重依靠指挥员,特别是经验丰富和头脑睿智的指挥员个人判断.信息化战争可以预设知识框架,其中包含了指挥群体的丰富经验和智慧,并依托信息系统共享给参战指挥机构.指挥人员和指挥机构按照知识框架组织信息,通过群体智慧形成共识的意图、决策、计划和控制.

3 互遵循

军事活动是一种覆盖物理、认知、社会和信息域的整体性活动.传统上依靠简易信号、语言和文字等符号系统展开,相对而言,速度慢、容量低、表达内容有限.传统的作战活动在此基础上建立了完整的制度、规则和机制,我们称为“机械化模式”.军队信息化的最终目标,是把这类活动迁移到信息网络上来,利用高速度、大容量、内容丰富、结构严谨、虚拟再现等技术来改变战场认知,进而大幅度提升作战能力.基于指挥信息系统的作战活动需要建立与之相适应的制度、规则和机制,我们又称为“信息化模式”.在信息化建设过程中,不转变模式,就不可能形成预期效果,就会出现美国前国防部长拉姆斯菲尔德调侃的情况,拿着自动步枪不是射杀对手,而是砍砸对手.体系效能并不完全取决于采用先进技术,而是更多地取决于更好地使用技术.

互遵循是利益相关方遵守相同的流程、规则和制度.基于信息系统的体系能力必须产生与之适应的共同规则才可能涌现体系能力效果.这种适应性不仅是确立运作规则,还需要持续性变革规则.互遵循是形成体系作战能力最为基础的条件.

互遵循反映的是基于信息系统的体系运作规范,用成熟度方法评价互遵循的成熟度,级别越高表示涌现体系作战能力的基础越扎实牢靠,形成体系能力优势的可能性越大.互遵循成熟度仍然采用隔离级、入门级、功能级、集成级、协作级、适应级6个级别,见表3.隔离级是手工作业阶段;入门级是自定义阶段,有局部的规定和临时的监察评估;功能级是部门定义阶段,有部门规定和周期性的监察机制;集成级是领域定义阶段,有领域级的规定和制度化的监察机制;协作级是跨域定义阶段,通过建立联合能力评估机制评估联合与协作的军事活动是否存在相应的运作规则,能够规范协作行为的启动、对象、内容和持续时间等要素;适应级是流程驱动阶段,建立了与发展相适应的评估机制,用以评估作战体系是否具备持续性完善、优化和改进的方法.

表3 互遵循成熟度模型

互遵循成熟度模型有流程、制度/职责、规则、检查/评估4个相互关联的属性.流程是把输入资源转化为更有价值的输出资源的活动.站在作战运用的视角,价值指的是体系能力;站在信息活动的视角,价值指的是信息意义和内涵.规范流程的目的是为实现目标而制定一系列有序的活动关系.制度/职责是指基于信息系统的作战活动和信息活动运作的制度,现阶段可以物化为访问控制授权制度、信息管理制度、训练培训制度、信息资源调度制度等;缺少制度约束,很难形成有效的体系支撑能力.规则是指对基于信息系统的主要作战活动行为进行的规范.缺少规则规范难以使信息系统的运作过程与作战活动一致起来,难以发挥出体系效能.监察/评估是指对制度落实和能力就绪状况进行督查和评价,互遵循需要把各种要求落到实处.

流程属性是评价信息化运作的落实程度,流程再造是推动信息技术运用的一个重要方法[5].

制度/职责属性是评价信息化制度的建设和落实程度,访问控制授权制度规定了在信息系统环境中信息使用的规章和职责;信息管理制度规定了在信息系统环境中信息保管、存储的规章和职责;训练培训制度规定了训练和考核使用人员运用信息系统的规章和职责;信息资源调度制度规定了应对信息资源需求调度资源的规章和职责.

规则属性是评价基于信息系统的规范运作行为的成熟度,是对制度机制下对操作细则的共同规定,如条令、概则、操作规范等.

监察/评估属性是评价各种能力和措施落实的成熟度,包含能力落实和制度落实两个部分.

可持续发展是一种有目的、有步骤的推进过程,后续阶段目标一定比前一阶段目标有更高的要求.互操作、互理解和互遵循是在持续了30多年的互操作努力之后,立足现在、面向未来提出的一种新型能力目标.

4 “新三互”对指挥与控制学科建设的意义

指挥与控制是一个新型的交叉性学科分类,其地位和作用体现在其独特性和创新性.“新三互”的提出从一种独特的视角展现了指挥与控制学科的意义.

“新三互”把指挥与控制学科的位置从偏重于信息域延展到了认知域和社会域.我们在信息链接模型的基础上进一步探究,可以发现指挥与控制活动是覆盖多域的全维闭环结构,见图2.其学科定位是探讨人类基于信息的能量控制、认知过程、社会行为和信息活动的综合性行为;其成果作用是在多领域学科的基础上揭示指挥与控制这一人类特殊活动的普遍性规律.

图2 指挥与控制活动的位置与作用

我们可以认为,互操作、互理解和互遵循强调的是综合性.互操作强调与信息科学的联系,互理解强调与认知科学的联系,互遵循强调与管理科学的联系,其整体性又融合在系统科学的背景中.站在学科技术结构的视角,指挥与控制学科建设的充分必要条件是聚合信息(I)、认知(C)、管理(M)和系统科学(S)的方法与技术,我们称为ICMS聚合技术.指挥与控制学科的理论成果通常应用于矛盾最突出、对抗最激烈、灾难性最严重的社会环境中,受到世界性大国的普遍关注.