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指控 5.0: 平行时代的智能指挥与控制体系

已有 2940 次阅读 2019-7-19 07:33 |系统分类:论文交流

指控 5.0: 平行时代的智能指挥与控制体系 

王飞跃  

 

【摘 要】 继机械电气信息网络化之, 提出面向平行化技术的指挥与控制体方法和技, 即指控 5.0 平行指挥与控. 5.0 的一个核心理念即为虚实互动的平行思, 两个关键支持即 ACP 理论 CPSS 基础设, 个主题队或组织慧管社会解析, 四个使和使切地融合在一起, 从而形成具有深度知识的灵捷, 能够进行实验分析的聚焦, 最终落实闭精准的收.

【关键词】 指挥与控制, C2, 指控 5.0, 平行系统, ACP 方法, CPSS, 智能军队, 智能战争, 智慧管理, 社会情报

引用格式 王飞跃. 指控 5.0: 平行时代的智能指挥与控制体系 [J]. 指挥与控制学报, 2015, 1(1): 107120 ID JCC.CN.2015.000107

 

CC 5.0: Intelligent Command and Control Systems in the Parallel Age 

WANG Fei-Yue

 

Abstract Based on the development of Command and Control with mechanical, electrical, information, and network technologies, we propose a concept and related theory, method, architecture and process for intelligent command and control with parallel systems, i.e., CC 5.0. The key idea is parallel through virtual-real duality, supported by ACP method and Cyber-Physical-Social systems, as infrastructure, accomplished by tasks of intelligent army, smart management, and social intelligence, and finally, integration of personnel information, equipment, and mission. Parallel command and control enables agility with knowledge, focus by experiments, and convergence with feedback and precision.

Key words Command and control, C2, CC 5.0, parallel systems, ACP, CPSS, intelligent army, intelligent wars, smart management, social intelligence

Citation Wang Fei-Yue. CC 5.0: Intelligent command and control systems in the parallel age [J]. Journal of Command and Control, 2015, 1(1): 107120

 

战争与和平是关乎人类生存的永恒主题, 而指挥与控制 (Command and Control, C2) 是其关键与核心所在: 从和平时期的社会管理与经济发展, 到战争期间的组织动员与军事行动, 指挥与控制的成效, 往往就是胜负、繁荣、衰败的决定因素. 在战争中, 任何一项其它活动, 其重要程度都无法与指挥与控制相提并论. 实际上, 指挥与控制是生命、生长、 生存的根本要求, 对于任何一个人, 一个组织, 一个社会, 均是如此. 因此, 在人类历史上, 有关指挥与控制的讨论与研究, 从未间断, 各种理念、理论、方法、体系, 层出不穷. 在中国古代经典中, 代表性的名著就有专论社会管理兼述军事指挥的《管子), 专述军事战略兼顾社会治理的《孙子兵法).


, 指挥与控制作为一门现代科学领, 第二次世界大战之, 随着系统工程和运筹学的起而逐渐发展而. 30 , 随着信息技, 别是网络技术的发, 指挥与控制迅速从单纯 C2 C2I 演化 C2ISTAR, C3, C3I, C3ISREW, 再到 C4I2, C4ISRK, C5I, 等等, 技术元素与功能形式等越来越, 结构与过程越来越复, 指挥与控制也成为一项艰巨的任务[1].


, 重新认识和理解指挥与控制是今天的项十分迫切的重要任. 因为不论是指挥与控制涉及到的信息与结构及其对, 都已经或正发生深刻的变. , 其核心任务正从传统的事行动转 复杂联盟民 军事行 (Complex Coalition Civil-Military Operations) ”, 特别是 智能战概念与技术的迅速兴, 整个领域临着一场深刻的 范例转移式的大变. , 以美国为首的西方集, 从上世 90 年代中期开展了关于面向信息与网络的指挥与控制研究项 CCRP[2]. , 兰德公司也开展了以指挥与控制模型为主 信息时代的战等系列战略性研, 认为面对丰富和几乎无限制的信息和通信能力, 迫切需要 一个更加深刻的指挥与控制理论[3].


这种迫切性在当前阶段尤为明. 从无人无人车机器人到工 4.0, 再到智能战, 随着近年来智能技术的迅猛发展, 整个社会已呈现出 智力 的时代特.  战争源于人类的理性有, 性的发展又表现在人类的智能水平.  , 技术的发展必将改变人类有限理性的边, 从而变战争的形, 以及和平环境下的管理方式和效, 其结果必然导致挥与控制的革命性变, 这就 Alberts Builder 等认为指挥与控制面临 范例转移的根本原因.


因此, 我们必须重新认识指挥与控制这一古老而 的领, 以新的技术新的社会形态的使命与任务为新的出发, 创新建立新的指挥控制理念理论方法与体. 我们认, 在经历机械化电气化信息化网络化之, 人类正进一个虚实互动的第五时, 即平行化智能新时. 所以, 我们必须建立面向平行化的指挥与控制的理与方, 即指 5.0 的崭新体[45]. 本文以此作出发点进行探, 希望抛砖引, 吸引更多的专家学者参与相关的讨论和研究.

1    指挥与控制的重新认识 

指挥与控制的核心要素是人信息及其组织 构与过. 工业时代之, 号角烽火兵士的呐喊就是指挥与控制的主要形. 胜负的键在于装备和兵力的强弱与多. 工业时代之, 经过二次世界大, 特别是东西方之间的冷, 一步形成了对武器和技术的崇. 神化并追 几乎成为指挥与控制压倒一切的特, , “速度常常是在牺牲对情形和使命的理解之上取得的. 1 , 从第一次海湾战争开始在军事 物革 (Revolution in Military Affairs, RMA) , 美军 20 年的时间里把战场上从传感器到火时间 24 小时缩短 2.5 [4]. , 911 件使 RMA 理论遭受重创, 出人意料地被摔成 复杂 性与混沌理[6]”. 这使许多美国军事指挥人员学者认识, 今日现场上的胜负更要依靠发 (Detection) 而不是军力 (Mass), 战争的成败必须更 加聚焦于军与政府与社文化与统经济与 意识的整. 军事战争的复杂性已经把指挥与控 这个学科推向阵地的前沿. 尽管失败和缺陷在战 的各个方面中无法避, 但若指挥与控制不, 使整个体系面临崩[6]. , 我们必须根据新的现实重新认识指挥与控制这一领域和学科.




指挥与控制作为名词, 指控描述的就是一个由人、信息和支持结构为基本元素所构成的系统; 相互作用产生有效且和谐的行动, 完成希望的目标和使命. 指挥与控制作为动词, 则描述了一个过程: 包括相关行动之序列、各种程序之集合、完成特定任务的特定步骤, 等等. 重要的是, 指控可以含有程序, 但其本身不应成为一种程序. 典型的指挥与控制活 动包括情报的收集与分析、资源组织、通讯指令、决策、计划、协调、监控、督导等等. 指控作为一个过程首先必须帮助我们感知情形, 及时洞察我们所面临的问题之本质和需求. 其次, 指控过程必须帮助 我们设计合适有效的目标, 并根据情形的变化加以修正, 及时采取行动完成这些目标. 必须时刻明确的是: 最终的目的不是一个有效的指挥与控制过程, 而是军事行动或其他使命的有效执行和实际完成.


基于对指挥与控制的这些基础理论的认识, 各国相应的组织都制定了自己的术语和定义, 确保其指控功能的有效落实. 以美军为例, 基本定义如下[7]:

指挥授予一名军人指导、协调和控制军队的权力”.

Command: “The authority vested in an individual of the armed forces for the direction, coordination, and control of military forces”.


指挥与控制: 正当指派的指挥员在完成使命中对其分派的队伍行使权力和指导. 指挥与控制的功能通过指挥员完成使命中计划、指导、协调和控制队伍及行动所动用的人员、装备、通讯、设施和程序之安排得以实现”.

Command   and   Control:  “The exercise of authority and direction by a properly designated commander over as- signed forces in the accomplishment of the mission. Command and control functions are performed through an arrangement of personnel, equipment, communications, facilities, and procedures which are employed by a commander in planning, directing, coordinating, and controlling forces and operations in the accomplishment of the mission”.


指挥与控制系统:  指挥员依据分配的任务而计划、指导、控制分派队伍行动所必要的设施、装备、通讯、程序及人员”.

Command and Control System:  “The facilities, equipment, communications, procedures, and personnel essential to the commander for planning, directing, and controlling operations of assigned forces pursuant to the missions assigned”.


美国著名的军事分析人士 Allard 对这些定义曾评论到: 最大的特色就是这些定义所激发的指挥 本身之个人性质的程度, 尤其是授予个人的事实, 由于负责、指导、协调和控制军事队伍, 因此在法律上和专业上也要为这些队伍所作或没能作的一切担责任[8]. Allard 的评论, 是引发兰德公司 Builder Banks 等人对指挥与控制重新认识的一个重要诱因.


Builder 等认为, 过去的指挥与控制理论有太多内容围绕组织与通讯, 而不能解释指控做什么和不做什么, 能做什么不能做什么. 更重要的是, 这些理论不能解释想法的质量 (Quality of ideas)” 或想 法是如何在系统内表示的. Builder , 一个完备的指挥与控制理论应该不仅说明如何组织, 连接和处理信息和人员, 还应阐明想法的质量及其表示, 以及人员的品质何以能够贡献或损害指控系统. 为此, 他们坚信, 必须区分指挥员的表现和技术的表现, 而且, 指挥员的认知过程是指挥的核心与实质[3].


为此, Builder 等提出建立指挥概念 (Command concept) ” 的模型, 即在军事行动过程中通告指挥决策制定的预期军事行动愿景. “指挥概念的实质就是对指挥员的目标进行建模, 借以减少信息超载及信息的过度采集所带来的负面影响, 从而使人员的行为和想法的质量能够在指挥与 控制过程中得到一定程度上的评估与度量. 而且, 理想指挥概念应当包含的时间、尺度、情形感知等十个要素, 具有分层内嵌式结构, 用于指控的每一个层面. Builder 等针对现代军事史上的六个案例围绕指挥概念”  展开了分析研究[3].


以美军为首的 CCRP 是对指挥与控制重新认识的另一项重要工作. CCRP , 美国国防部 (DoD) NATO 国家合作, 历时 7 年一起研究了新条件下的 C2 理论和体系. 最终的结论为: “指挥与控制的未来不是指挥与控制 (The future of command and control is not COMMAND and CONTROL)”, 昕似荒唐? 其实不然. 这句话里的第一个指挥与控制是当前阶段一般语言意义下的指挥与控制, 第二个指挥与控制是斜体大写, 特指传统军事意义下 DoD 的指挥与控制. 不但如此, CCRP 还认为传统 C2 理念和方法是限制指挥与控制发展的重大障碍. 换言之, 必须对现有的指挥与控制进行革命.


关键是这个如何”? CCRP 提出以灵捷、聚焦、收敛 (Agility, Focus, and Convergence, AFC )” 作为未来指挥与控制的核心, 专门成立了 FACT 小组 (Focus, Agility, and Convergence Team), 其使命就是勾画和发展新的方法途径, 使军事组织在新的行动空间中, 成为边缘组织 (Edge Organization)”, 如图 2 所示, 力图使捷性成为军事组织迎接不确定性、多样性和复杂性挑战的关键能力, 通过聚焦提供并定义复杂行动的情景和目的, 而收敛就是指导行动和完成目标并取得效果的过程. 为了强化新的理念, 彻底消除传统的惯性影响, CCRP 建议彻底地改变指挥与控制的语言和术语, 聚焦和收敛取代指挥与控制”, 要求从 C2 迈向 F & C. DoD 的这一切努力, 都是希望充分利用信息时代的技术革命, 在网络中心战争 (Network Centric Warfare, NCW) 的框架之下, 变革其指挥与控制体系, 使之能够在新世纪的背景下有效地完 成各种各样的复杂战争与非战争军事行动, 特别是跨域作战行动 ( 3).

 


Leonhard 等提出的指控新概念模型中, 也把技术的潜能与人心的非理性之间的平衡作为一个重要的因素, 强调其灵活改变能力的重要性[6], 他认为必须重新从复杂系统和复杂性科学的角度出发深入了解指控及其全新的运作环境, 警惕过分关注历史, 强调面向未来建立新时代的指挥与控制体系.


Builder 等的指挥概念Alberts 等的从 C2 AFCLeonhard 等提倡的均是非牛顿复杂性思维, 对重新认识指挥与控制作了十分有益的探索. 但这些工作尚不完整, 也不系统, 而且以理念性理论为主, 并未指明如何与当前的技术和手段相结合, 以及如何找到能将理念和理论落实的具体措施. 针对这种情况, 我们如何应对?如何开展自己在新形势下指挥与控制的再认识?


2009 年赴国防科学技术大学做了第一个相关学术报告以来, 本人一直在思考如何将基于 ACP CPSS 的平行系统方法[912] 引入指挥与控制的变革之中, 并开展了多方面尝试[45,1321]. 实际上, 我们提倡的社会计算、人工系统、计算实验、平行执 行、知识自动化, 以及基于默顿系统和默顿定律的复 杂性方法, 不但与 BuilderAlberts Leonhard 等的工作有直接的关联, 而且更加系统, 与当前的大数据、物联网、云计算、智能技术, 特别是无人系统、智能战争、智慧社会等新兴的科技方向及发展趋势密切相关相联, 互为支撑, 为理念和理论的具体落实, 指明了方向和途径.


我们认为, 指挥与控制是一个本质上的复杂性科学与工程问题, 不存在一劳永逸的解决方案, 人类只能不断地根据其新问题新发展, 去不断地重新认识指挥与控制的元素、过程与对象. 当前阶段, 其本质问题可归纳为如何将复杂系统所面临的不确定性 (Uncertainty)、多样性 (Diversity)  和复杂性 (Complexity), 通过有效的指挥与控制, 转化为针对特定任务和使命的灵捷 (Agility)、聚焦 (Focus)、收敛 (Convergence) 等性能. 如图 4 所示.



我们同时认为, 单纯依靠物理空间的资源, 将无法有效地解决现代指控所面临的从 UDC AFC 的转化问题. 必须引入 Cyberspace 及其虚拟 , 通过虚实互动的平行思维, 完成从 UDC AFC 的跨越为此, 我们必须坚持平行思维、平行文化、 平行体系, 在机械化、电气化、信息化、网络化之后, 迈入平行化的新时代 ( 5) , 这就是我们将基于 ACP CPSS 的平行指挥与控制作为指控 5.0 范式”  进行变革性研究和应用的基本考虑.



2   指控 5.0: 面向跨域情报与决策的平行指挥与控制

 

人类社会发展到今天, 其非物质的虚构能力发挥了极其重要的作用. 首先, “虚构的语言使人与人之间的合作更加有效, 并使人类经验和知识的传承更加高质可靠. 进而, 从原始社会到农业社会, 再到工业社会, 人类社会形态的发展就是建立在社理、国家、文化、货币、科学这些虚拟的概念之上. 到了近代, 人类社会更是加速地经历了从蒸汽机为特征的机械化、以电机为特征的电气化、以计算机为特征的信息化、以路由器为特征的网络化四个鲜明的发展阶段. 今天, 虚拟的威力将得到进一步的释放, 智能技术的发展使我们进入了一个崭新的阶段, 这就是以无人机为特征, 虚拟与现实进行实时嵌入 式互动的第五个时代: 平行时代. 在技术上, 随之而来的, 将是一场巨大的变革, 军事 5.0、工业 5.0、经 5.0、社会 5.0, 等等, 必将兴起. 然而, 指控 5.0, 当仁不让应是当前最紧迫最亟需的变革, 我们必须以平行的思维去重新认识指挥与控制, 培养新时代的指控人才, 变革情报的获取和分析方式, 建立新的指控体系与过程.



如图 6 所示, 指控 5.0 的核心理念即为虚实互动的平行思想, 两个关键支持即为 ACP 理论和 CPSS 基础设施, 三个主题任务即为智能部队或智能组织, 智慧指挥或智慧管理, 社会情报或社会解析, 四个集成整合使人员、信息、装备和使命密切地融合在一 , 从而形成具有深度知识的灵捷, 能够实验分析的聚焦, 最终落实闭环、反馈、精准的收敛.

其中, 社会物理网络系统 CPSS 是构建指控 5.0的所必需的基础设施, 如图 7 所示.



近几年国际上的技术趋势表明, 目前最热门的任务就是发展面向信息物理系统 (Cyber-Physical Systems, CPS) C2. 但我们认为, 未来的 C2 不仅要面向 CPS, 还需更进一步, 再加一个社会及人的因素 S, 即面向物理社会信息系统 CPSS C2, 以便应对跨域作战的需要 ( 8). 其实, 这不仅出于 技术上的考虑, 更有关于人类行为和世界本质方面的哲学之思量. 为此, 我们不妨首先简单地回顾一下 CPSS 概念的演化及其意义.



大致上, CPSS 经历了单独物理系统 P (1970 2000 )、融入网络系统 C (2000 年至 2008 ) 整合社会系统 S (2008 年至今) 三个阶段. 实质而言, 第一阶段即为工业控制中常见的嵌入式系统, 来随着智能空间和网络技术的发展, 连通的网络化嵌入式系统兴起并普及, 进入了物理信息系统 CPS 的第二阶段. CPS 可分为两类: 硬件为主的网络化嵌入式系统和以软件”  为主的知识发现和转 播系统 (例如 2008 年美国 NSF KDD 立项) . 者本质上都一样, 均是通过通信、控制以及决策的一体化, 实现计算和物理资源的协调共享. 更进一步, Web 2.0+、移动媒体、社会网络的兴起和迅速普及, 真正地实现了人在系统之中的场景构建, 使物理社会与网络社会的实时化平行互动成为现实, 由此 催生了信息物理社会系统 CPSS 的第三阶段, 即物理、认知、计算和社会等资源的一体化协调与融合.


追本溯源, CPSS 体现了波普尔的物理、心理、 人工三个世界之合成的哲学理念, 属跨域系统. 虽然 CPS 三者无法完全划清分开, 但大致上, P 主要与现实的物质、自然或物理域第一世界对应; S 主要与现实的社会、认知或心理域第二世界对应; C 主要与现实的信息、知识或人工域第三世界对应.


目前, 大数据成为新兴的技术和方向, 成为人工世界建模的主导与驱动因素; 换言之, 人工世界就是 大数据驱动的世界. 国际著名的人工智能、认知和 管理科学专家司马贺曾深入地探讨过人工世界的问题, 撰写了《人工科学)的论著[22], 并阐明了有限理 性原理. 本质上, 战争源于理性的有限: 人类有限的理性和智能之水平及相应的技术发展之程度, 又决 定了战争的形态. 这就是克劳塞维茨所说的: “每个时代均应有其特定的战争”, 问题是当代特定的战争形态是什么? 这主要取决于时代的智力与技术处于何种水平.


答案与 CPSS 直接相关. CPSS 对于战争的重 要性, 将远大于核武器的作用, 因为这一技术的出现, 已引发人类的智力爆炸”, 从而改变了理性的界限. 人类的智力水平, 其实就是人类的理性程度的技术表现, 在战争和政治事务中直接发挥作用. CPSS 的初步发展, 已经并仍正在改变人类理性和智力的界限, 极大地提高了人类当代的技术水平, 扩展了我们的理性空间, 所以也必将深刻地变革未来战争的形态, 这就是为什么我们必须发展面向 CPSS 的平行指挥与控制之根本原因.

 


特别强调的是, CPSS 的跨域特性使其成为在 物理域、认知域、心理域、网络域、信息域等等之间进行跨域集成作战的系统与体系构建之理想基础. 如图 9 和图 10 所示, P 主导的物理域, 主要任务 为执行传统指哪?打哪!” 的命令, 其当代表现为以 高科技尤其是无人武器为核心的明战”. C 主导 的网络域, 主要任务为回答指哪?打哪?” 的问题, 其当代表现为以信息和情报武器为核心的暗战”. S 主导的社会域, 主要任务为实现打哪?指哪!” 的引导: 打了就是打了, 打哪就指哪, 成为一项政治 任务, 其当代表现就是以大数据和社会媒体为手段 观战”.


网络时代之前, 不同域中的明战暗战观战相对独立, 而且多数情况下都是分开进行. 现在, 由于 CPSS 的出现, 物理、社会、信息形态都已融合在一起, 就因果效应而言, 特别是在非常规战争中, 很难分清哪个是物理世界, 哪个是心理世 , 哪个是人工世界. “明战暗战观战三战合一, 无法分离, 必须同时策划、同时进行、同时评估、同时反馈. 因此, 只有从 CPSS 的理念出发, 才能完成对传统指挥与控制体系的变革, 构建指控 5.0 体系, 实现明战暗战观战之有机的战略 整合, 在新形势下以虚实互动、跨域行动的方式达到预期的行动目标.

 

3   ACPAFC: 人工军队、计算实验、 平行执行

 

如何在指挥与控制中充分利用 CPSS? 如何确保未来的指挥与控制具有灵捷、聚焦、收敛 AFC 特性?我们认为, 一条可行的途径就是利用为解决复杂系统控制与管理问题而提出的 ACP 方法 和相应的平行系统技术所谓 ACP, 是指人工社会 (Artificial Societies)、计算实验 (Computational Experiments) 与平行执行 (Parallel Execution) 之有机组合, : 

ACP = Artificial Societies +

                      Computational Experiments +

    Parallel Execution

 

ACP 方法的理念即通过这一组合, 将人工的虚拟空间 Cyberspace 转化为我们解决复杂指挥与控制问题的新的、另一半空间, 同自然的物理空间一 起构成求解复杂战争方程之完整的复杂空间”, 从而突破传统军事理念、方法及资源的约束. 就像数学对于虚数概念的引入, 虚数成为数的新的一半, 进而与实数共同组成复数, 形成新的数之空间: “复数空间”, 其结果是使许多过去无解的方程变得有解 一样. 11 给出 ACP 方法的学科与哲学基础, 12 和图 13 给出大数据的本质与任务和大数据解析 ACP 方法的关系, 以及由此催生的由信息到解析 的变革 ( 14).



引入 ACP 的主要目的, 就是跨越由于人和社会因素之复杂性所产生的建模鸿沟, 导致系统从牛顿 知你为何之特性转向默顿的望你为何之特性, 如图 15 所示, 进而使得焦点从大定律、小数之牛顿定律, 变为小定律、大数据之默顿定律, 形成范例转移式的变革, 恰好满足新时代指挥与控制的需求.


对虚拟空间 Cyberspace 的这种理解与利用, 使 物理域、网络域、社会域之间的跨域行动变得可能和方便. 而新兴的互联网云计算物联网等技术, 正是支撑 ACP 方法的核心技术. 从本质上讲, ACP 的核心就是把复杂问题的 部分建立起来, 通过可定量、可实施的计算化、实时化, 使之硬化”, 真正地用于解决实际的复杂问题.


简言之, ACP 三步曲组成第一步, 利用 人工部队或人工系统对复杂问题进行建模; 一定意 义上, 可以把人工部队看成是软件定义的部队或一 科学化游戏”, 这可使用类似计算机游戏 技术来建模. 第二步, 利用计算实验对复杂现象进 行分析和评估; 一旦有了针对性的人工部队, 我们就可以把人的行为、社会的行为放到计算机里面, 把计算机变成一个军事或战争实验室, 进行计算实验”, 通过实验来分析复杂系统的行为, 评估其可能的 后果, 如图 16 所示. 第三步, 将实际部队与人工部队并举, 通过实际与人工之间的虚实互动, 以平行执行的方式对复杂军事系统的运行进行有效地指挥与控制.



人工社会或人工系统可被视为传统数学或解析建模之扩展, 是广义的知识模型, 更是落实各种各样的灵捷性 (Agility)” 的基础. 而且, 各类人工系统 是实现 Builder 等的指挥概念的有效途径. 计算实验是仿真模拟的升华, 是分析、预测和选择复杂 决策的途径, 也是确保复杂情况下能够正确聚焦 (Focus)” 的手段. 平行执行是自适应控制和许多管理思想与方法的进一步推广, 是一种通过虚实互动 而构成的新型反馈控制机制, 由此可以指导行动、锁定目标, 保证过程的收敛 (Convergence)”. 没有人工系统、计算实验、平行执行, 灵捷、聚焦、收敛就 没有基础, 只能是空中阁楼.


平行系统即为 ACP 方法中由实际系统和人工系统共同构成的系统 ( 17 所示): 实际与人工系统 基于 ACP 组合互动之后, 将整合虚实子系统的资源和能力, 形成一个新的、整体功能和性能更加优越的集成系统, 进而对实际系统进行有效的管理与控制, 使其具有灵捷、聚焦、收敛 AFC 特性, 从而可以在各种复杂情况下完成既定的目标.



由此, 显而易见:此处的平行, 并非指计算机科学中常用的并行计算之 Parallel, 而是指虚实之间的平行互动, 是实际物理过程与人工计算过程之间的平行交互, Physical vs. Cyber 之间的 Parallel. 平行系统之 Parallel, 是将实际问题向虚空间扩充 Extension 之后, 通过虚实互动进行求解的一种解决问题的方式. 并行计算之 Parallel, 是将实际问题划 分成许多子问题之后, 同时进行求解的一种解决问题的方式, 如图 18 所示.



在平行系统的运行和操作中, 必然涉及许多需要专门知识、复杂分析、细致判断及创造性解决问题技巧才能完成的任务, 这正是目前知识自动化的核心内容. 因此, 知识自动化将是构建平行系统的技术关键. 实际上, 基于 ACP 的平行系统框架, 也为进行决策与管理的知识自动化提供了有效途径. 显然, 对于复杂问题, 我们需要不同情景下各种各样的人工系统, 以便形成充分完整的知识模型库和决策 流程链, 提供知识自动化的基础.

 

平行指挥与控制体系

 

平行军事体系 (Systems of Parallel Military Systems, SoPMS) 是平行系统在军事组织与行动中的直接应用[14], 即利用实际军事组织及人员系统等和相应人工军事组织及代理系统等的组合, 通过实际与人工虚实互动的执行方式来完成特定军事任务及目标的一种组织与行动方法; 其特色是以数据为 驱动, 构建一系列人工军事组织及行动代理系统; 在此基础上, 针对具体问题和对应的人工映像, 通过军事计算实验进行定量分析和评估, 利用虚实互动实现实时反馈, 不断提升军队的作战能力与执行水平. 平行军事体系是一种利用从定性到定量的知识转化, 面向网络化、大数据和知识自动化, 以深度计算为主要手段的管理与控制复杂军事过程与行动的方法.

 

基于平行军事体系的思想, 平行指挥与控制的基本原则和目标可简述如下[1516, 18]: 针对当前军事任务, 特别是非战争军事行动的不确定性、多样性、复杂性等特点, 通过人工系统为实现灵捷和计算实验建立基础, 利用计算实验为聚焦和平行执行提供手段, 借助平行执行为收敛和任务导引做出保障, 三位一体落实闭环反馈式的军事知识自动化, 最终实现军事训练、演练、作战等的合一化, ACP AFC (如图 19 所示), 建立新形势下的军事组织及系统的指挥与控制理论和方法.


 

具体而言, 人工军事组织及代理系统以数字化的形式承载了实际人工军事组织及系统各种历史、经验、技能、感知、期望、过程、使命、目标等等, 是一类软件定义的军事系统 (Software-Defined Military Systems, SDMS), 这主要涉及三方面的知识: 1) Descriptive, 描述或记录军事组织、系统及案例 的各种功能和状态; 2) Predictive, 预测或设计在各种情况下未来可能或希望出现的状态; 3) Prescriptive, 引导或控制各种资源情况下未来所希望的状态. 方面 2) 的功能必须通过计算实验来落实, 此时, 人工军事组织及系统或 SDMS 变为计算实验的作战实验室和训练靶场, 通过充分的预测、分析、检验之后而聚焦. 方面 3) 的功能则需通过平行执行来实施, 此时, 人工与实际之间的虚实互动、闭环反馈成为引导行动的驱动机制, 促使整个平行系统向设定或涌现的目标收敛. 描述 1)、预测 2)、引导 3) 三方面的知识还是在整个过程中实施知识自动化的基础, 这一点非常重要. 因为如果不落实知识自动化, 将不可避免地对系统的操作者和使用者的素质和专业水平提出很高甚至是过分的要求, 这既不现实, 也无必要, 更具威胁.



一般而言, 一个平行军事体系应当是面向特定任务的专用系统, 其中一个实际军事组织及系统可以对应多个不同的人工军事组织及系统, 如图 20; 际与人工组合互动之后, 将形成一个更加有效的系统, 相应的整体功能和性能也应远超其子系统的功 能和性能之合. 实际系统的真实战士和指挥人员可以操作人工系统, 人工系统的虚拟代理也可以在实际系统中担任角色; 真实战士和指挥人员可以伴生多个人工或软件定义的代理, 推荐并协助其做出决策或执行任务. 实际与人工之间的互动, 可以同步, 亦可异步, 可视具体的应用背景和操作目标而定.

一般情况下, 我们可有:

平行军事组织

              =   实际军事组织 + i 人工军事组织

              =   实际军事组织 + iΣ人工军事组织

              = Σ实际军事组织 + i 人工军事组织

              = Σ实际军事组织 + iΣ人工军事组织

平行军事人员

              =   实际军事人员 + i 人工军事人员

              =   实际军事人员 + iΣ人工军事人员

              = Σ实际军事人员 + i 人工军事人员

              = Σ实际军事人员 + iΣ人工军事人员


平行指挥与控制的核心任务和目标是: 针对复杂军事系统的指挥与控制, 构造实际军事组织及系统与人工军事组织及系统并行互动的平行军事系统; 目标是使实际军事组织及系统趋向人工军事组织及系统, 而非人工军事组织及系统逼近实际军事组织 及系统, 进而借助人工军事组织及系统使复杂问题简单化, 以此使复杂军事组织及系统具有灵捷、聚焦、收敛的特性, 实现对其进行有效指挥与控制.


在平行指挥与控制的框架之下, 可有三种主要的运作模式 ( 21) , :  1) 学习与培训, 此时以SDMS 为主, 且人工与实际军事组织及系统可有很大的差别, 可自我设定过程或流程, 万变应不变”, 而且不必平行运作, 目标即为培养灵捷性; 2) 实验与评估, 此时以计算实验为主, 人工 SDMS 实际军事组织及系统须有相应的交互, 以此可以对各种各样的解决方案进行不同程度的测试, 对其效果进行评判和预估, 为聚焦提供手段; 3) 控制与管理, 此时以平行执行为主, 人工 SDMS 与实际军事 组织及系统可以实时地平行互动, 相互借鉴, 按预定好的规则行事, 以此完成对复杂军事组织及系统的有效控制、管理与指挥, 不变应万变”, 最终促使向设定的目标收敛. 必须指出的是, 一个实际军事组 织及系统可与多个人工 SDMS 互动. 例如, 根据需要, 一个实际军事组织及系统可与同时或分时地与影像、理想、试验、应急、优化、评价、培训、学习等人工 SDMS 等平行交互. 当然, 实际与人工的一对多, 还可以扩展到多对一、多对多的情景. 在此基础上, 可以落实各种各样的知识自动化要求.



相对于其他军事指挥与控制的方法, 平行指挥与控制的特色首先表现在其必须依靠数据驱动, 特别是来自 Cyberspace 的实时海量数据驱动的本性. 只有在此基础之上, 我们才能现实地构建各种有实际意义的人工 SDMS 过程和程序, 例如: 以数据为 驱动, 面向特定问题或情景的战士、指挥员与武器及 组织模型、行为与心理的计算等等. 更为重要的是, 利用 Web Cyberspace 海量且丰富的数据, 还有正在兴起的物联网与云计算技术, 我们将可以构建服务于各种各样特殊用途、的人工 SDMS, 嵌存于、运行于、动漫或可视化于 Cyberspace, 并导致 其结构和行为的演化独立于组织或系统的原设计者, 使之真正不同于计算机仿真. 一定意义上, 数据驱动使得信息成为粮食喂养人工 SDMS ”, 如同用于医药试验的动物一样, 使人工 SDMS 成为规划复杂军事行动的试验动物”.


显然, 平行指挥与控制的这种构建和运作方式远超出目前军事仿真所研发的范围. 但基于 ACP 方法的平行思想, 特别是其中的计算实验, 与计算机仿真有着天然且直接的联系. 实际上, 除了由于字面上的含义而造成人与社会行为的无”  可仿之本质冲突, 计算实验可以看作是计算机仿真的扩展与升华, 是一种实时、嵌入、伴生但却独立于实际的仿实验.


平行指挥与控制, 特别是人工组织及系统 SDMS 的引入, 使 Cyberspace 成为新的资源空间, 为我们开启了不同军种、不同域上的行动之间的合作通道, 对于跨域作战一体化组织和指挥更是方便. 人工的形式, 加之开源的信息, 同时使得平行军事行 动具备数据的外部开放性和丰富性, 进而使军事资 源规划 (Military Resource Planning, MRP)、军事 执行系统 (Military Execution Systems, MES)、军 事过程控制 (Military Process Control, MPC) 概念的落实和实施成为可能 ( 22). 这对于以无人作战为主线的未来战争至关重要, 就像企业资源规划 ERP、制造执行系统 MES、过程控制系统 PCS 对于现代工业生产之必不可少的作用一样. 因为对于无人作战, 发射导弹的操作与按一下工业过程或 计算机游戏里的键盘相同, 无论是手动还是自动的 方式. 当然, 现代工业生产的这些系统的构建和应用情况, 也可以直接帮助构建和利用相应的军事系统 MRPMESMPC, 等等.



这里我们仅仅浅显地描述了平行指挥与控制的基本思路, 其完整的构建将是一个庞大的系统工程, 但我们必须尽启动这方面的工作. CCPR 已沿另 一个方向, 主要是设计与灵捷性的维度, 进行了尝试[23], 相信不久的未来, 一个国家的军力, 在很大程 度上可能不取决于其实际军队如何, 而是由其伴生的人工军队之规模和水平所决定, 因为它们表征了军队知识自动化的水平, 决定了军队的灵捷、聚焦、 收敛的能力.

这里所述的平行指挥与控制方法, 主要是针对军事应用讨论的. 显然, 这一方法在民事系统, 特别是智慧城市与智慧社会的智能管理中也有很大的应 用市场, 如图 23 所示, 相关讨论在文 [25] 中给出.



5 展望


2012 11 14 , 以色列与哈马斯冲突升级, 展开了 “Operation pillar of defense” “Operation stones of baked clay” 的对决. 就在各自导弹在对方落地的同时, 双方在网上的 Cyber War 以及在 Twitter Facebook 上的舆论大战也开始了: 地面上几万人的明战”, 迅速演化为社会媒体上几十亿人的观战和一般人觉察不到的 Cyberspace“暗战”, 以色列的官方网站开战后一日内就受到了 4 400 多万次的袭击, 其激烈和复杂程度, 远超过传统的军事战斗, 三战合一的跨域联合作战提供了一个活生生的例子. 还有当前的叙利亚动乱, 政府军与反对派之间的战斗也是典型的 战合一”, 甚至连战场上的军事装备使用情况, 都是由社会媒体上的开源情报通过众包而来, 从美国 CIADoD 的情报机构到联合国等国际权威组织都没有例外.


从历史角度来看, 二战之后, 传统战争愈来愈少, 非常规军事行动越来越多, 呈现出明显的反克 劳塞维茨断言趋势: 政治是战争通过其它手段的继续”, 而非战争是政治通过其它手段的 ”. 目前东海、南海、朝鲜半岛上正在上演的局势, 就是 对此的最好说明. 进一步, 从第一次海湾战争到刚刚讲的巴以、叙利亚冲突, “三战合一的跨域作战形态愈加明显. 面对世界军事政治的这些历史性变革, 我们必须在军事组织及其指挥与控制领域做出相应的变革.


西方国家的军事专家已做出指挥与控制的未来不是指挥与控制的断言, 并把灵捷、聚焦、收敛作为对其军事国防体系的新要求. 我们必须有自己的应对策略, 切实地把跨域的明战、暗战、观战融合起来. 为此, 我们必须在理念上有所突破, 在理论上有所创新. 基于开源情报的人工军事组织、军事知识自动化、平行指挥与控制、平行情报、平行军事, 就是沿此方向的尝试.


中华民族要复兴, 实现中国梦”, 没有自己先进的军事理论与力量是无法想象的, 正如管子所言: “兵不必胜敌国, 而能正天下者, 未之有也”. 美国之 所以强大, 因为在它强大之前其军队就是世界上最强大的, 至今其强大的最大保证依然是其军事的强大. 我们不希望再有敌国, 但我们必须面临现实的竞争对手. 我们必须学习发达国家的方法和技术, 10 年、20 年后, “醒之后, 我们总不能一面说自己是世界强国, 一面还在继续依靠别国的军事理论和方法, 甚至依靠传统的 C4ISRK 来指挥与控制自己军队. 因此, 我们必须深入研究, 勇于创新, 扎实实践, 不断改进, 利用开源情报、知识自动化和平行逐步建立起自己的、先进有效的平行军事理论和方法体系. 指控 5.0 的探索, 以及平行指挥与控制的方法, 就是我们沿此思路的初步工作.


政治是战争通过其他手段的继续成为常态, 和平成为世界的常态.

 

致谢与说明

 

本文是作者相关工作报告和文章[1415, 17] 的整合, 特此说明. 本人非常感谢张育林教授和张建昌先 生对此项工作的长期支持和帮助.

 

References

 

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2 王飞跃. 指挥与控制研究项目 CCRP 介绍. : 军事计算实验与平行系统技术研究中心报告. 长沙, 2010.

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4 王飞跃. 指挥 5.0: 面向 CPSS 的智能指挥与控制. : 中国人民解放军装备与指挥学院报告. 北京, 2011.

5 王飞跃. 情报 5.0: 平行时代的平行情报体系. :某部技术报告. , 2014.

6 Leonhard R R, Buchanan T H, Hillman J L, Nolen J M, Galpin T J. A Concept for command and control [J]. Johns Hopkins Apl Technical Digest, 2010, 29(2): 157−170

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王飞跃. 平行系统方法与复杂系统的管理与控制 [J]. 控制与决策,2004, 19(5): 485−489

10 王飞跃. 计算实验方法与复杂系统行为分析和决策评估 [J]. 系统仿真学报, 2004, 16(5): 893−897

11 王飞跃. 人工社会、计算实验、平行系统 —– 关于复杂社会经济系统计算研究的讨论 [J]. 复杂系统与复杂性科学, 2004, 1(4): 25−35

12 Wang F Y. The emergence of intelligent enterprises: from CPS to CPSS [J]. IEEE Intelligent Systems, 2010, 25(4): 85−88

13 王飞跃. 平行系统理论. : 第三届全国平行控制、平行管理会议. 张家界, 2011.

14 王飞跃. 面向赛博空间的战争组织与行动: 关于平行军事体系的讨 [J]. 军事运筹与系统工程, 2012, 26(3): 5−10

15 王飞跃. 面向 Cyber-Physical-Social Systems 的指挥与控制: 关于平行系统军事体系的理论、方法及应用. : 第一届中国指挥控制 大会. 北京, 2013.

16 王飞跃. 面向跨域作战的计算试验与平行指挥控制系统. : 中国海洋发展与指挥控制论坛. 烟台, 2013.

17  王飞跃. 国防装备与系统的未来变革: 3D 打印到平行军事体系[J]. 国防科技, 2013, 34(3): 1−9

18 王飞跃. 面向 Cyber-Physical-Social 系统的指挥与控制: 平行军事体系的方法及应用 [G]//中国指挥与控制学会. 第一届中国指挥与控制大会报告文集. 北京: 国防工业出版社, 2013: 19−26

19 王飞跃. 平行应急管理系统 PeMS 的体系框架及其应用研究 [J]. 中国应急管理, 2007, 1(12): 22−28

20 王飞跃. 面向大数据和知识自动化的平行指挥与控制 —– 灵捷、聚焦、收敛. : 中国海洋发展与指挥控制论坛. 南京, 2014.

21  王飞跃. 软件定义的系统与知识自动化: 从牛顿到莫顿的平行升华[J]. 自动化学报, 2015, 41(1): 1−8

22  司马贺. 人工科学 [M]. 武夷山, . 上海: 上海科技教育出版社,2004. 

23 C2 By Design: A handbook for putting command and control agility theory into practice [Z]. CCRP Research Materials. http://www.dodccrp.org/files/c2agility handbook.pdf, August 2014.

24 Konnersman P M. Decision process specification: A process for defining professional and managerial work process [C]// Portland International Conference on Management of Engineering and Technology. Portland, Oregon, USA, 1997: 335−341.

25 王飞跃, 王晓, 袁勇, 王涛, 林忠伦. 社会计算与计算社会: 智慧社会 的基础与必然 [J]. 科学通报, 2015, 60(5/6):  460−469


 作者简介


王飞 (1961), 研究, 国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室研究员和主任. 主要研究方向为智能系统和复杂系统的建, 析与控制.

E-mail: wangfeiyue@nudt.edu.cn

 




http://blog.sciencenet.cn/blog-2374-1190164.html

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1 郑永军

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