军事战略博弈研讨系统分析与设计
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第41卷第1期2019年2月
指挥控制与仿真
CommandControl&Simulation
Vol 41㊀No 1Feb 2019
文章编号:1673⁃3819(2019)01⁃0084⁃06
军事战略博弈研讨系统分析与设计
陈㊀敏,黄㊀谦,李㊀坎
(军事科学院,北京㊀100091)
摘㊀要:军事战略博弈研讨系统旨在将以定量研究为主要特征的自然科学方法和以定性思辨为主要特征的社会科学方法相结合,将思维科学㊁系统科学和运筹分析等科学理论和方法注入研讨过程中,并将其与知识库㊁大数据㊁人工智能等现代技术支持手段相结合,以构建一个人机结合的博弈研讨环境,增强战略问题研究的科学性和研究成果的质量㊂首先对博弈研讨系统及其设计思路进行介绍,然后对其功能需求进行分析,进而对系统逻辑结构和总体架构进行设计,最后分析了系统的关键支持技术,这对创新军事战略问题研讨方法㊁推动博弈研讨系统发展具有重要启发意义㊂
关键词:战略博弈研讨系统;功能分析;结构设计;关键支持技术
中图分类号:E211㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀㊀DOI:10.3969/j.issn.1673⁃3819.2019.01.017
AnalysisandDesignofMilitaryStrategyGameResearchSystem
CHENMin,HUANGQian,LIKan
(AcademyofMilitaryScience,Beijing100091,China)
Abstract:Militarystrategygameresearchsystemisurgentlyneededinthemilitarypreparednessandmilitarydevelopmentofthenewperiod.Inthesystem,thenaturalsciencemethodcharacterizedbyquantitativeresearchandthesocialsciencemeth⁃odcharacterizedbyqualitativethinkingarecombined.Scientifictheoriesandmethods,suchassystemscientific,thinkingscienceandoperationalresearch,areinjectedintothediscussionprocessandcombinedwithmoderntechnologysupportmethodssuchasknowledgebase,Hadoopandartificialintelligence.Thispaperfirstintroducesthegameresearchsystemanditsdesignideas,thenanalyzesitsfunctionalrequirements,thendesignsthelogicalstructureandoverallarchitectureofthesystem,andfinallyanalyzesthekeysupportingtechnologiesofthesystem,whichisofgreatsignificancetothedevelopmentoftheresearchonmilitarystrategyintheinformationage.
Keywords:militarystrategygameresearchsystem;functionalrequirementsanalysis;structuredesign;keysupportingtechnology
收稿日期:2018⁃07⁃23
修回日期:2018⁃08⁃31
作者简介:陈㊀敏(1978⁃),男,湖南湘潭人,硕士研究生,研
究方向为建模与仿真㊂
黄㊀谦(1968⁃),男,博士研究生㊂
㊀㊀传统的战略博弈研究大多采用社会科学领域广泛应用的定性分析㊁思辨判断方法等,通过史料研究㊁分类比较㊁归纳演绎㊁分析综合㊁概括总结等方式,从历史㊁艺术㊁哲学等多个层面进行研究[1⁃4]㊂进入21世纪以来,高度复杂不确定性的信息化联合作战提出了许多新的分析需求,需要从定性与定量相结合的角度把握军事活动全局复杂变量间的内在联系,才能为战略决策提供令人信服而又切实可行的科学建议㊂
因此,把现代运筹方法和信息技术发展的最新成果注入战略博弈研究领域,将以定量研究为主要特征的自然科学方法和以定性思辨为主要特征的社会科学方法相结合,创新研究方法,弥补传统战略研究方法科学性不足的弱点,提高军事战略博弈研究能力,使军事高层决策得到科学的评估㊁论证与优化,是新时期军事
斗争准备和军队建设的迫切需要,也是信息化条件下军事科研方法创新的必然趋势㊂
美军的战略博弈研讨和重大行动推演分析工具中
兰德战略评估系统 (RSAS)[5⁃7],将 政治⁃军事 兵棋推演与分析建模相结合,围绕自动化兵棋推演㊁基于规则的建模㊁结构化兵力分析和敌对行动作战建模,逐步形成了独特的 兰德系统与方法 ,对美军战略平衡研究及战略分析方法产生了巨大影响,开创了现代美国战略评估与战略分析的新思维㊁新方法㊁新时代㊂
2014年11月,美国防部长‘国防革新倡议备忘录“[9]提出 重振作战博弈 ㊂认为 重振作战博弈将有效创新和检验达成战略目标的途径,帮助我们更清楚地思考未来作战环境 ㊂2016年10月,美军事运筹学会(MORS)举行MORS作战博弈专门会议[10],认为应对未来高度不确定的信息化战场挑战,需要 把作战博弈集成到支持战略㊁条令㊁政策和其他决策的国防部整个分析过程中 ,并就搞好作战博弈的设计㊁开发㊁实现与应用等进行了交流研讨㊂
第1期指挥控制与仿真85
㊀1㊀军事战略博弈研讨系统
1 1㊀概述
战略博弈研讨方法,在传统研讨方法的基础上,将思维科学㊁系统科学和运筹分析等科学理论和方法注入研讨过程中,并将其与信息㊁模型㊁仿真等现代技术支持手段相结合,形成的信息化条件下的新型军事科研和决策方法,必将成为作战实验的一种重要形式和组成部分,符合军事战略问题研究方法的发展趋势㊂
军事战略博弈研讨系统就是基于战略博弈研讨方法,针对信息化条件下的联合作战和战略决策问题,按照定性与定量相结合的原则,以战略运筹分析方法应用为基础,结合最新的信息技术开发设计而成的㊂
军事战略博弈研讨系统是平台级的博弈研讨软件应用系统,实现了博弈研讨活动全过程要素的信息化,构建了一个人机结合的博弈研讨环境,提供了研讨环境支持㊁运筹分析方法支持和综合信息支持,可辅助军事人员运用协同式研讨㊁正反式研讨和对抗式研讨等方式,进行联合作战战略性重大问题研究,有效增强了作战和战略问题研究方法的科学性和研究成果的质量㊂
1 2㊀设计思路
军事战略博弈研讨系统的目标是构建一个可扩充的 人 机 知识 结合的研讨环境,实现专家㊁知识和机器三者的高度融合,使研讨集体在反复研讨过程中相互启发㊁激发灵感,为战略指导需求分析㊁军队建设发展需求分析㊁军队建设发展规划需求方案评估问题的研究与决策提供更加科学㊁高效的支持㊂
1)专家体系
专家体系是综合集成研讨的主体,由参与研讨的
专家组成㊂在专家体系中,各个专家根据自身经验及其他载体所提供的知识,充分发挥自身的创造力,进而产生新知识㊁解决复杂问题
㊂
图2㊀
军事战略博弈研讨系统功能结构图
图1㊀ 人⁃机⁃知识 相结合的综合集成框架
㊀㊀2)知识体系
知识以专家的经验㊁计算机存储介质及其他形式
的载体储存,通过协同感知㊁运算推理等能力,与专家的创造性思维相结合,进而构成新知识的产生体系㊂
3)网络与计算机体系
旨在为参与研讨的专家构建一个智能化的分布式
研讨平台,主要由硬件和软件两部分组成,包括计算机网络系统及以软件形式存在于系统中供专家使用的研讨工具和环境㊂
在研讨过程中,计算机体系可为专家提供模型㊁案例㊁规则㊁方法等知识的查询功能,使其可结合自身经验,充分发挥思维能力,提高协同研讨复杂问题的效果㊂计算机体系还为其存储的知识提供良好的接口,供其他模块自动调用或访问㊂经过多次研讨,知识体系将不断更新,使新知识不断产生㊂
2㊀军事战略博弈研讨系统功能分析
为支持博弈研讨活动,博弈研讨系统功能主要包
括研讨支持㊁运筹支持和信息支持三个功能模块[8],系统功能结构如图2所示㊂
2 1㊀研讨支持
支持开展各种类型研讨的设计㊁开发㊁实施和总结;
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支持各类研讨模式的构建㊁保存与应用;支持研讨实施的控制㊁监控与管理;提供研讨支持工具,包括群体交流工具㊁意见分析与共识工具㊁问题树管理工具㊁协同编辑工具㊁视频会议工具㊁网络会议工具㊁大屏显控工具,以此形成各类型研讨环境㊂
2 2㊀运筹支持
主要为博弈研讨提供运筹分析工具㊁方法㊁模型㊁仿真等支持功能,包括运筹分析方法和建模等工具支持,如层次分析工具㊁价值分析工具㊁系统动力学建模工具㊁博弈分析工具㊁影响图分析工具等;提供运筹分析模型支持,在联合战役对抗推演系统㊁联合作战仿真评估系统等外围系统的支持下,提供联合战役对抗推演㊁联合作战仿真评估等支持㊂
2 3㊀信息支持
主要为博弈研讨提供基础信息综合管理㊁动态信息综合管理㊁战略态势表现管理㊁视频会议服务㊁知识管理等信息技术支持功能㊂通过信息支持功能,军事研究人员可实现对网络信息㊁数据库信息㊁本地信息的采集㊁整理㊁统计分析;对研讨过程和结果数据进行整理㊁分析和可视化展示;对战略态势信息进行编辑和显
示控制;同时应用数据管理工具㊁数据统计分析工具㊁数据挖掘工具充分挖掘信息成果,存储㊁管理㊁分析科研活动的成果数据,并通过对数据的结构化㊁案例化㊁知识化,生成㊁应用和展现知识㊂该功能也需要作战实验目标分析系统㊁联合作战实验战场环境支持系统以及综合信息与情报分析系统等外围系统的支持㊂
2 4㊀应用支持功能
系统遵循平台化与实用化相结合的特点,在考虑战略决策问题一般特点的基础上,根据具体问题研究的个性化应用需求,针对性开发部署特定的应用功能㊂军事研究人员可以利用平台提供的各种功能,灵活配置㊁集成调用研讨支持工具㊁运筹分析工具㊁数据㊁信息和模型,并对各类研讨功能进行灵活编排,为具体军事战略问题研究提供环境支持㊁过程支持㊁方法支持和信息支持,并实现对各种大型㊁小型㊁常态化研讨方式的配置部署㊂
3㊀军事战略博弈研讨系统逻辑结构
博弈研讨系统总体逻辑结构包括数据资源层㊁系统功能层㊁研讨模式层㊁问题模式层㊁应用层以及研讨部署应用方式,图3为系统逻辑结构图[5,7]
㊂
图3㊀系统逻辑结构图
3 1㊀数据资源层
数据资源层为博弈研讨提供所需的数据㊁模型㊁工具㊁信息㊁方法和知识等资源支持㊂数据资源层自底向上包括基础数据资源层㊁数据资源层和数据仓库层㊂各层之间相互独立,并且向上一层提供接口和相应的数据基础㊂
3 2㊀系统功能层
系统功能层为研究各类复杂军事战略问题提供研讨支持㊁运筹分析支持㊁信息支持㊁数据统计分析等功能上的支持,自底而上划分为基础功能层㊁系统层和功能群层㊂
3 3㊀研讨模式层
研讨模式是针对一类问题而选用的研讨方法,其
规范的研讨流程,对于一类问题的解决具有较好的针对性㊁适用性和高效性㊂博弈研讨模式主要包括协同式研讨㊁正反式研讨和对抗式研讨三种类型㊂
3 4㊀问题模式层
虽然战略问题内容多种多样,但其解决过程和方式有很大相似性,我们将具有相似结构和相似解决方案的问题进行归类,形成问题模式,主要包括:辨识型㊁预测型㊁分析型㊁评估型㊁推演型㊁设计型㊁共识型㊁优化型等㊂
3 5㊀应用层
战略决策问题类型主要有:战略调整㊁战争筹划㊁战略规划和危机管理㊂
3 6㊀研讨部署应用模式
系统的部署应用模式分为集中研讨模式㊁异地对
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㊀
抗模式㊁异地分组模式和网络终端模式㊂
4㊀军事战略博弈研讨系统总体架构设计
软件系统主要由研讨支持功能群㊁分析支持功能群㊁信息支持功能群组成,在这三个功能群的基础上,可根据具体领域问题研讨需求,结合相应领域模型和信息,提供定制化设计㊁配置以及实施过程管理等应用支持㊂系统总体体系架构[11]从下至上分为基础设施层㊁数据资源层㊁应用支撑层和应用层,以及贯穿整个系统的标准规范体系和安全管理体系㊂其总体架构如图4所示㊂
图4㊀博弈研讨系统总体架构图
4 1㊀基础设施层
提供硬件和网络资源支撑,主要包括计算㊁存储㊁网络㊁安全㊁会议等硬件设备㊂内网通过综合研讨专用网络进行通信连接;外网通过互联网采集数据资源并实时向内网同步,内网和外网之间物理隔离㊂
4 2㊀数据资源层
用于数据资源的统一组织和管理,提供数据支撑,主要包括基础信息数据库㊁过程信息数据库㊁战略信息数据库㊁模型数据库㊁工具数据库㊁地理信息数据库㊁多媒体数据库㊁决策分析数据库等㊂
4 3㊀应用支撑层
为上层各类应用提供支撑,主要包括提供应用支撑环境的基础平台㊁中间件,以及知识发现㊁数据挖掘㊁大数据分析等专用服务㊂
应用支撑环境采用JDK㊁Paas㊁数据库开发引擎构建;公共业务服务构件采用BPS工作流引擎㊁ESB等技术;大数据分析采用ETL㊁Hadoop等技术㊂
4 4㊀应用层
实现综合集成研讨的各类功能应用,主要包括研讨支持㊁运筹支持㊁信息支持和综合研讨应用支持㊂5㊀关键技术
关键技术是指在战略博弈研讨活动中主要使用的㊁能够支持活动的基础性方法技术,主要包括信息交流/沟通技术㊁研讨可视化技术㊁思维激励与矛盾处理技术㊁共识构建技术㊁运筹分析技术五种类型㊂
5 1㊀信息交流/沟通
研讨活动本质上是思维㊁认识和观点的沟通㊁协调并形成共识的过程,因此,研讨活动的信息交流与沟通手段是支持战略博弈研讨的重要方法㊂主要依靠面对面交流及计算机网络等辅助手段实现专家㊁控制组与支持组之间的信息传递,以实现有效的研讨及对研讨的控制㊂信息的交流与共享受到研讨活动形式的制约,如:对抗式研讨活动中,需要针对各个角色方不同的信息访问权限和需求进行定制化设置㊂信息流结构如图5所示
㊂
图5㊀研讨中的信息流结构
5 2㊀可视化技术
借助计算机技术㊁Web㊁多媒体技术以及计算机图形学等技术,将交互过程中的各种信息属性及其关系
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属性转化成视觉和听觉上直观的㊁易于引导注意力聚焦㊁便于理解和记忆㊁辅助研讨/决策的静/动态图形化信息的过程㊂
博弈研讨活动中涉及的可视化方法主要包括:
研讨过程可视化,即研讨活动全过程的可视化展示;
研讨信息可视化,即专家个人信息及专家发言内容㊁研讨过程中的态势展现及其他需要进行公示的信息及研讨结果综合意见的可视化展示与整理;
研讨工具可视化,即将研讨活动中涉及的工具㊁模型㊁算法㊁分析过程进行可视化展现㊂
5 3㊀思维激励与矛盾处理
战略博弈研讨活动的研究对象是战略问题,具有一定的复杂性,无法预先形成确定的研究思路和既定的结论,因此在研讨过程中需采用一定的策略激励专家思维,同时针对矛盾观点进行科学处理,如采用 正反式研讨 将矛盾观点进行分组讨论,对观点间关系进行智能化处理和定量计算等㊂
5 4㊀共识构建
从某种程度来说,共识构建的过程就是战略博弈研讨活动的过程,也可看作是意见的综合或收敛,即群体寻求一致的过程㊂共识构建方法的关键在于将专家智慧㊁数据㊁信息和计算机的智能有机结合起来,采用人⁃机结合的方式研究复杂系统问题㊂常用方法包括:多目标决策法㊁行为决策辅助法㊁小组集成㊁投票法㊁数据挖掘㊁德尔菲法㊁AHP法或满意度法等㊂
5 5㊀运筹分析
运筹分析[12⁃13]是对涉及人和技术因素的复杂问题进行分析决策的科学方法,主要包括定量计算和结构化的定性分析,是战略博弈研讨支持方法的重要组成部分,是从定性到定量综合集成方法在定量层次的具体体现,是军事战略运筹分析方法在战略博弈研讨活动中的具体应用㊂
5 5 1㊀运筹分析模型支持
战略博弈研讨活动中的模型主要用于协助研讨参与者进行理解㊁分析㊁判断与评估㊂在不同的博弈研讨阶段,需要为控制者㊁决策者及其他参与者提供不同的支持,因此就需要系统具备相应的模型支持㊂其运筹分析模型如表1所示㊂
表1㊀战略博弈研讨活动中的运筹分析模型模型种类包含内容
数据统计处理模型数据挖掘模型㊁数据分布模型
聚合级战争模型战争风险评估㊁作战风险评估㊁作战推演模型(系统)
仿真模型(仿真系统)战场环境仿真模型㊁战役及战术级作战仿真模型㊁后勤保障模型辅助设计模型战略决策参考规则模型㊁方案设计模型
评估模型战略效果评估㊁方案评估㊁作战效能评估㊁威胁评估㊁威慑分析与评估㊁影响评估(战争对经济㊁社会㊁心理的影响)模型
预测/预报/预见模型战争升级预测㊁战局控制㊁危机发展分析模型
㊀
5 5 2㊀通用分析工具支持
影响图建模分析工具:以贝叶斯网络为基础,构建影响图模型㊂通过构建影响因素之间的影响关系㊁填写因素节点初始/条件概率,得出对于最终节点或起始节点选项可能概率的判断,也可针对某些因素进行灵敏度分析㊂主要用于判断局势发展㊁影响因素筛选㊁辅助决策等㊂
AHP工具:以AHP方法为基础,构建模块化的AHP工具㊂针对决策问题的关键因素,按目标㊁准则㊁措施等进行分类;构造一个层次结构模型,从上到下将各类因素相互联结,并排列于不同层次,得出层次结构图;根据层次结构图确定各类因素的权重系数,进而计算出措施层各方案的相对权重系数,最终得到各方案的优劣排序,辅助决策者选择决策㊂主要用于调查专家对某些问题的重要性排序的意见㊂也可以针对某个战略问题的各项要素,计算因素之间的重要性顺序㊂价值分析工具:以价值中心法(Value⁃focused
thinking)为基础,通过明确问题 构建定性价值模型 构建定量价值模型 确定性分析 不确定性和风险分析等系列模块/工具支持,将对价值或目标的聚焦作为决策者的驱动力,把专家的多种主观判断转化为定量化的价值评分,同时还能允许专家自由地创造或选择任何满足需求的备选方案㊂
系统动力学模型:以系统动力学为基础的,通过确定系统目标 确定系统边界 设计指标体系,建立变量集 因果关系图构造 动力学模型流图和方程式构造 进行模拟和评估分析等系列模块/工具支持㊂能够使专家能根据不同的策略选择,通过改变参数,反复模拟,了解不同的系统行为模式,更深入地理解系统的运行机制和转化关系㊂
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㊀
冲突分析工具:以冲突分析方法为基础,通过对冲突可能结局的偏好排序进行逻辑学和集合论的运算来求得冲突最可能的结局㊂工具要能快速灵活地根据问题构建冲突模型,并进行稳定性分析,为分析复杂冲突局势提供运筹支持㊂
博弈树(对策树)运筹分析工具:以博弈论方法为基础,快速灵活地建立博弈模型,并能进行计算㊂可用于以下用途:研究问题本质,启发专家思路;作为系统分析工具,通过详细计算,进行方案对比;针对所研究的问题,研究特殊的一类博弈模型及其最佳解,以深化认识,得到结论㊂6㊀军事战略博弈研讨系统的应用效益
军事战略博弈研讨系统设计完成后,可根据具体的应用需求,利用系统的配置功能为具体的综合研讨活动的设计㊁开发㊁实施和总结分析提供研讨环境㊁过程控制和方法等各方面的支持㊂
基于该系统可实现基于SWOT分析的作战战略分析论证㊁基于战略战役决策树的作战方案选项分析㊁基于过程序列建模(PSM)的关键作战能力分析㊁基于框架式研讨的作战风险分析㊁基于博弈树模型的战争可控性分析㊁基于 日后 研讨模式的危机管理分析等功能,有效支持国防和军队建设发展及其他重大战略问题研究(如表2所示)㊂
表2㊀军事战略博弈研讨系统应用前景问题类型包含内容
战略指导需求分析对国家战略利益㊁国家安全环境㊁世界军事形势㊁军事安全威胁㊁军事战略能力㊁国家支撑能力㊁军事战略布局㊁法律运用因素等进行综合研讨和评估分析
军队建设发展需求分析对军队建设体系㊁现代化水平㊁资源投入㊁军民融合水平等进行综合研讨和评估分析
军队建设发展规划需求方
案评估
对作战需求满足度㊁体系建设贡献率㊁经济支持条件㊁科技支撑条件㊁政治外交风险等进行综合研讨和评估分析战略调整国际战略形势分析㊁国家安全形势分析㊁战略能力评估㊁国家安全战略评估㊁调整和优化等
战争筹划战争形势分析㊁作战能力评估㊁作战兵力规划㊁作战方案生成与优化㊁战局控制分析㊁作战风险分析等
危机管理危机诱因分析㊁危机预警和预测㊁危机趋势分析㊁危机对策分析等
㊀
7㊀结束语
军事战略博弈研讨系统针对军事战略决策问题,遵循定性与定量相结合的理念,按照自顶向下将复杂战略问题逐层分解的策略,采用战略知识地图等信息动态关联技术,结合研讨推演等实验手段和方法,有效增强了战略博弈研讨决策的科学性和质量,对推动军事战略决策研究和发展具有重要意义㊂
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(责任编辑:张培培)。