国防与军事大数据应用浅谈

周韧，屈波

（1.四川大学计算机学院，成都610000；2.78098部队地爆教研室，崇州611230）

国防与军事大数据应用浅谈

周韧1，屈波2

（1.四川大学计算机学院，成都610000；2.78098部队地爆教研室，崇州611230）

随着大数据时代的到来，信息数据对现代战争的的影响越来越大，制信息权的争夺愈演愈烈，建立一个可靠、安全、高效的国防与军事大数据应用平台成为大势所趋。介绍国防和军事大数据的基本概念，说明大数据在国防和军事中应用的手段、作用以及意义，并针对应用中面临的比较普遍的问题进行分析，给出一些解决办法。

大数据；军事

1　国防与军事大数据相关背景

随着科技的日新月异，军事竞争也日趋激烈，在经历了冷兵器时代、热兵器时代、机械化时代后，现代军事已经步入信息化时代，现代战争呈现出作战手段信息化、作战空间多维化、作战形式非接触非线性化的特点，制信息权的重要性已经不亚于制空权、制海权等传统兵家重地。而大数据时代的到来，又给国防和军队信息化建设提出了新的课题，国防与军事大数据的获取与应用，逐步成为未来战争的热点，而与之伴随的各种战略和技术层面的革新，也成为当下各国国防与军事发展的研究重点。

1.1信息化条件下的新军事变革

从信息化战争提出伊始，新军事变革就已拉开帷幕，复杂电磁环境、制信息权等新名词的出现，标志着信息技术成为未来战争中的核心技术。以美军指挥信息系统为例，从C2到C4ISR再到NECC，主流军事指挥信息系统始终随着信息技术的高速发展而不断演变。

1.2大数据应用初露锋芒

大数据是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产，具备Volume、Velocity、Variety和Value四个特征［1］（简称为“4V”，即数据体量巨大、处理速度快、数据类型繁多和价值密度低），在商业上已经得到了成功的应用。大数据在军事方面的应用也已经崭露头角，美军在伊拉克战争中所实现的战场态势同步感知、任务资源动态规划、系统的自适应控制、自主式协同等都是建立在大量信息数据的获取和快速处理上的；Palantir公司为美国政府提供的反恐支持也是基于大数据平台的应用。可见，未来战争中，大数据的应用必然大有可为。

1.3大数据对国防和军事的影响

（1）促进战争形态的演变。大数据的应用能成倍地增强军事组织获取和分析情报的能力，从而达到“知己知彼，百战不殆”的理想状态，进而彻底改变兵力和武器数量制胜的传统战争形态，进入信息引导，精确打击的高技术局部战争形态。

（2）强化体系作战的能力。大数据在指挥控制系统中的应用可以有效促进指挥体系扁平化，指挥决策智能化、实时化和精确化，从而强化数据中心和作战单元共享实时情报、精确协调行动和同步遂行任务的能力。

（3）加速武器装备的升级。通过大数据技术挖掘武器系统的内部通信和战斗协同数据，可以有效升级改造现有武器系统；大数据可以支撑拥有自主能力的无人作战平台，并研制出相应的武器装备，实现战场无人化；另外，大数据的应用还能促进武器装备保养维护科学化，稳定武器装备数据状态、提升武器装备使用寿命。

1.4国防与军事大数据的主要内容

军事大数据是大数据在军事领域的运用，军事需求要求数据处理高效，基于军事任务进行数据融合，注重信息防御和数据安全管理［2］。例如传统的军事情报、战场的实时动态、武器使用维护数据等。在这些显而易见的数据的基础上，军事大数据可以拓展到一些与国防和军事间接有着交集的民用大数据，例如海水盐分与温度数据（美军用于侦查和跟踪敌军潜艇）等，甚至可以直接在优秀的民用大数据平台上通过专业技术改造衍生出结构更合理、处理速度更快、数据更可靠、安全系数更高的国防和军事大数据应用平台。

2　国防与军事大数据的应用

大数据在国防和军事中的应用就是利用大数据技术建立军事大数据平台，获取、整理、存储并分析海量相关数据，配合各级各类指挥系统，提供精确、实时的分析结果，能在军事行动决策、战地作战指挥和武器系统升级上发挥重要作用。

2.1大数据在军事行动决策中的应用

传统的军事行动决策一般是建立在决策者根据知识和经验对面临的情况和获取的情报进行分析的基础上的，往往主观性较强、分歧较多，而决策者能力的参差不齐也导致决策的效果大相径庭。而在大数据背景下，多维度、多角度、近程、远程的信息获取方式日趋丰富，数据量日益巨大，通过收集整理这些数据，建立军事大数据平台，形成一个庞大的、实时更新的、可靠的军事信息资源库十分必要。平台通过对数据的分析，较为准确的计算出敌方指挥员的思维规律和布防特点，从而预测敌方行动方案和战场态势发展，料敌先机、决胜千里。军事大数据平台还可以有效地对现有的军事资源进行模拟战斗，通过反复模拟和分析，得出各种环境下的最佳军事资源分配和模块编组方案，形成精准的、体系的决策方案表，简化决策流程、缩短决策时间。

2.2大数据在现地作战指挥中的应用

比起大规模军事行动的决策，战场现地指挥面临更多的未知情况和更复杂的信息环境，系统实时性要求更高，掌握制信息权，透视数据迷雾，成为作战指挥的重中之重。在指挥控制系统中，指挥中心通过对海量的历史信息资源进行处理，得到准确性较高的历史数据库，而各作战单元通过实时数据分发，广泛运用神经网络、并行处理、分布式计算等技术进行实时情报分析，形成实时分析结果，利用历史和实时数据的综合分析提升从大量无规则数据中提取高价值情报的能力，极大地缩短从观察到行动的周期，实现战场的实时感知和全面透明。

2.3大数据在武器装备升级中的应用

与模拟军事行动类似，建立武器装备数据平台，通过大数据模拟分析可以提升武器装备的使用寿命，挖掘武器装备使用潜能，分析武器装备的改进措施，并能通过对整个武器系统的全数据挖掘分析，促进整个武器系统高效化、智能化和自动化。另外，大数据与人工智能的结合可以为整个武器系统提升一次质的飞跃，如无人机等一大批智能武器装备已经进入历史舞台。未来，无人化已经成为大势所趋，机械人士兵等高科技智能武器的研发也随着大数据和人工智能的发展而逐步走向可能，从而为战争的“零伤亡”期望提供了坚实的支撑。

2.4大数据在国防安全维稳中的应用

除了上述在军事行动中的应用外，大数据在互联网舆论引导、反恐和抢险救灾等关乎国防和安全的工作中也能发挥重大作用。宣传工作对于国防和国家安全工作意义重大，作为世界上应用最广泛的媒体之一，互联网阵地不容有失。大数据时代，网络正在朝着“数据网”［3］的方向演变，利用大数据平台，掌握最全面、最及时、最可靠的信息，就能在网络中始终处于引导和前瞻地位，宣传工作必然事半功倍。Palantir公司迅速地成为市值200亿美元的大数据龙头企业，已经充分证明了大数据技术在国家和军队中应用的巨大利益，通过大数据平台对国内各方面海量数据的收集、整理和分析，蛛丝马迹也能成为防间反恐的关键。在抢险救灾中应用大数据技术，一方面是根据历史数据制定科学的预案，建立从关键数据到应对措施的映射，另一方面要通过大量实时数据的分析，判断灾害发展趋势和预测次生灾害。

3　国防与军事大数据面临的问题及一些解决方法

尽管大数据技术在商业等方面的应用已经展示出了十分明显的功效，但国防和军事由于特殊的性质和要求，大数据的应用也出现了一些亟待解决的问题。

3.1安全问题

对于国防和军事信息系统而言，安全性无疑是至关重要的，而栅格化信息网络环境要求军事大数据平台比起一般信息服务，安全认证机制的灵活性和数据的可靠性要求更高，战场态势的变化多端也要求军事大数据平台访问授权机制更加动态灵活。

（1）采取严格的行政管理机制。通过严格的审查机制和管理权限，主观上控制好涉及的人员，通过及时的教育和科学的培训，客观上抑制操作失误等泄密隐患，做到首先在内部确保安全，杜绝人为事故发生。

（2）建立科学的安全评估体系。根据军事信息领域特殊的安全要求，确定物理、网络、访问、数据等方面的安全指标并进行约简，形成一个指标集，作为基于BP神经网络的评估模型的输入样本，通过训练确定指标权重，进行模型评价［4］，为信息服务安全性作出评价，为安全建设提供可靠依据。

（3）开发可靠的隐私保护工具。在强化加密手段、身份认证和防火墙技术等基本保护措施的基础上，运用数据溯源、信息流控制、差分隐私保护和电子分析污染［5］等技术，开发涉密信息保护工具和系统。

3.2速度问题

军事风云莫测、战场瞬息万变，国防和军事大数据平台涉及数据量十分巨大，因此分析处理的速度能否跟得上实时变化也一直是其面临的一个很直接的问题。

（1）资源获取的速度。军事大数据的获取主要依靠北斗卫星系统、传感器获取、网络智能搜索以及RFID获取等。因此，要重点突破分布式高速数据爬取、高速数据全映像和自然语言处理等技术，完善军事信息资源智能搜索技术，在大数据的智能识别、感知、适配、传输和接入上提高速度。

（2）资源融合的速度。平台获取到的数据非常繁杂，包括海量结构化、半结构化和非结构化的数据。而以图片、音频、视频为主的非结构化数据拥有自己的特性和模式，不利于数据融合。因此，要在自然语言处理、可视化技术等方面抓好突破，通过制定基础数据标准、强化动态扩展表示技术等手段，加强非结构化数据的转化融合能力，从而提升整体数据融合速度。如美国的XDATA项目，就是针对半结构化和非结构化数据融合的典型技术。

（3）资源挖掘的速度。数据挖掘是大数据中的一项关键技术，也是非常复杂的一个计算过程，涉及很多技术方法和分类，要重点在数据挖掘算法、预测性分析、语意引擎等技术上求突破。特别是在指挥控制系统中，战场事态瞬息万变，数据实时分析要求极高，分布式云计算平台在实时性上已经出现跟不上的情况，需要实时性更强的分布式流计算来弥补。目前，通过建立基于Hadoop分布式云存储技术，结合Map Reduce并行计算框架和Storm流计算框架的并行分析系统［6］，较好的并行处理实时与非实时计算，是较为适合信息指挥系统大数据分析的并行数据分析架构。

3.3存储问题

面对大量快速流动军事信息资源，如何建立一种能够适应快速增长的大数据存储、管理机制，成为考验军事大数据平台存储与管理能力的一个根本问题。

（1）做好数据库优化。数据库是数据存储的基本工具，因此，优化数据库是建立适合大数据平台数据存储管理的最直接的方法。通过建立高效索引、优化查询和算法、采用并行数据库等方法，建立适合国防和军事大数据存储管理的基本单元。

（2）采用分布式架构。分布式架构是大数据存储管理的基本架构，对于国防和军事大数据平台也是如此。运用分布式文件系统、分布式数据库、分布式数据仓库工具等实现云存储，管理和连接各个基本单元，能够高效、迅速地处理好大量突发数据。

（3）非固定的交换模式。网络中心环境数据存储与管理技术是美军在军事信息栅格（MIG）支撑下为用户提供的一种数据存储管理与快速访问机制，通过构建分布式信息服务，实现全网信息资源统一组织、管理和调度，使所有的授权用户都能快速访问统一虚拟数据管理中心，构建资源可动态流动基础环境［7］。这种通过需求者获取为主，兼顾主动请求的交换技术，与云存储技术相得益彰，能够很好地适应战场变幻莫测、错综复杂的军事信息资源存储和管理。

3.4人力、财力问题

数据科学是是一门复合学科、涉及数学、统计学、机器学习等，人才难觅，人力问题成为一个很残酷的问题。另外，军事大数据的获取和管理也是需要耗费大量财力的，无论是传感器还是数据中心服务器，开销都是巨大的，这也是摆在军事大数据平台建设中的一个很现实的问题。

（1）加大人才培养力度。数据科学人才稀少，军事人员中更是稀缺，要通过强化军队科技人才培育和吸纳民间数据专家并举的方式，采用边学习、边实践的方法，扎实做好国防和军事大数据人才培养。

（2）合理利用资源。大数据平台开销巨大，但其无与伦比的军事意义和不可或缺的应用价值，决定了其在经费预算上必然是重头，需要充分利用现有资源，合理地根据发展需要制定经费预算方案。

（3）多维数据自动展现技术。数据专家是少数，活跃在后台，而大数据平台的操作者确实大多数人，活跃在应用端，因此，通过多维数据自动展现技术的应用，设置多维度自由切换的应用界面，能够较好地适应多数操作者林林总总的需求，促使应用端“傻瓜化”，从另一个侧面应对人力财力不足问题。

4　结语

本文给出大数据在军事领域应用的背景和意义，揭示了其必然性，然后介绍了国防和军事大数据应用平台的作用和功效，并针对实际应用中面临的一些问题，结合当下一些国家做法提供了一些参考的解决问题的方法。大数据在军事领域的应用还有很大的潜力可以挖掘，随着大数据技术的发展，必然能为国防和军事提供越来越多的价值和利益。

［1］Gupta R，Gupta H，Mohania M．Cloud Computing and Big Data Analytics:What Is New From Databases Perspective［M］．Berlin Heidelberg：Springer，1997：42-61.

［2］胡琦明．未来战争形态将改变，军事大数据决定战争主动权［DB/OL］.南方网，科技·今日聚焦，2014.08.01

［3］傅中力，张煌，李坡．大数据时代的国家安全与军事战略选择［A］．长沙：国防科技，2013，32（4）:24-29.

［4］张子春，刘增良，余达太．一种大数据条件下军事信息服务安全评估模型［A］．成都：信息安全与通信保密，2014，6:90-99.

［5］窦万春，江澄.大数据应用的技术体系及潜在问题［A］.合肥：中兴通信技术，2013，19（4）:8-16

［6］李小花，李姝.大数据分析在指挥信息系统中的应用［A］.第二届中国指挥控制大会论文集.北京：国防工业出版社，2014:872-876

［7］张翠侠，薛新华，徐军.大数据背景下军事信息资源多价值挖掘应用技术探讨［A］.2013中国指挥控制大会论文集.北京：中国指挥控制大会，2013:672-676

Application of Big Data Analytics to the National Defense and Military

ZHOU Ren1，QU Bo2

（1．College of Computer Science，Sichuan Univercity，Chengdu 610000；2．Department of Dynamite，Unit78186，Chongzhou 611230）

With the advent of big data era，the influence of information to modern war has become more and more significant，and the contention of information dominance has become more and more fierce，so it's a certain trend that every nation should create a reliable，secure and efficient military platform about the application of big data analytics.Introduces the basic concept about the application of big data analytics to the national defense and military，then expounds the means，effects and significance，presents general problems in practical applications，and gives solutions to them.

Big Data；Military

1007-1423（2016）25-0048-04DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2016.25.011

周韧（1986-），男，四川崇州人，助理工程师，研究生，研究方向为计算机网络与通信系统

2016-06-02

2016-07-20