陆军作战复杂系统ABMS机理研究

韩月敏，彭 海，张金荣，董臻圃

（石家庄陆军指挥学院，河北 石家庄 050084）

陆军作战是典型的复杂系统[1]。研究陆军作战系统的复杂性，涉及陆军作战、建模与仿真、复杂性理论等三个独立而又相互关联的视域[2]。将陆军作战视为一个复杂系统，传统的分析方法显现出了它的局限性，其根本问题是没有把陆军作战系统的复杂性当作复杂性来处理[3]，违背了复杂性研究的方法论原则；对陆军作战复杂系统的建模与仿真，传统的陆军作战模型把“人”的作战当成“机器”的作战[4]，忽视了人和指挥控制的作用。而复杂性理论为陆军作战系统的复杂性研究提供了有效的思想方法和研究手段（ABMS）。本文从复杂性思维的视角，对陆军作战目标系统进行了分析，将其自然映射成由实施陆军作战的基本行为主体——陆战Agent组成的仿真系统，能够关注“人”的行为进行建模，通过陆战Agent之间以及陆战Agent与作战环境之间相互作用和影响过程的仿真，可捕捉陆军作战复杂系统的动态演化特性和宏观涌现行为。

由此，可以得到陆军作战、复杂性理论和ABMS三者之间的关系，如图1所示。在三者之间的关系中不难发现，研究陆军作战复杂系统，需要解决两个不可回避的基本问题。一是怎样利用复杂性理论研究陆军作战系统的复杂性？即怎样借鉴复杂性理论，构建复杂性思维模式。要解决这个问题，首先必须弄清复杂性理论概念的核心原理，以指导陆军作战系统的复杂性研究。二是在复杂性思维模式下，怎样进行陆军作战复杂系统的ABMS？要解决这个问题，首先必须弄清陆军作战复杂系统ABMS的机理所在。本文就这两个问题进行了探索和研究。

图1 陆军作战、复杂性理论和ABMS三者关系示意图

1 复杂性理论概念的核心原理

由于复杂性理论正在发展演化之中，在复杂性理论的相关文献中，一方面，很多概念的描述，因作者不同而异，相同概念具有不同的解释以及相同描述具有不同的语义[5]；另一方面，所阐述的概念、性质、机制和复杂现象往往与其适用领域和逻辑层次不符。因而一直影响着复杂性理论概念的理解和运用。为运用复杂性理论构建复杂性思维模式，文献[5]通过对复杂性理论概念进行分析、归纳和梳理，总结了相关科学文献中复杂性理论概念的共同特征，如图2所示。

图2 科学文献中关于复杂性理论概念的共同特征（CS：Complex System复杂系统）

复杂现象的涌现是核心主题，产生于复杂系统元素之间的非线性相互作用，它的描述或模型涉及到层次的概念，图2中显示了两层，矩形框R1和R2与层1（系统的元素）相对应，R3和R4与层2（系统整体）相对应。R1和R4代表对复杂系统的描述，R2和R3代表复杂系统的表现。

复杂性理论概念的核心原理体现在服从递进关系的四个方面，这四个方面称为四个准则：

准则 1——复杂系统涌现的基本条件（复杂系统涌现必须满足基本条件的最小集合，图2中的层1）。

准则 2——复杂系统元素的性质和相互作用机制（图2中的层1）。

准则 3——复杂系统涌现的复杂现象（图2中的层2）。

准则 4——复杂系统的整体性质和特征（图2中的层2）。

这四个准则涵盖了复杂系统的概念、性质、机制和对复杂系统所作的观察，四个准则及其相互依赖关系可用一个概念视图来说明，如图3所示，其详述见文献[5]。

图3 复杂性理论概念核心原理的概念视图（CS：Complex System）

2 复杂性思维模式的建立

从四个准则中不难发现，对系统复杂性的分析有两个视角，第一个视角是系统的聚集层次，即将系统内相互作用元素的特征与隶属于系统整体的特征相区别。图4中垂直方向上的矩形框代表了这种视角。第二个视角是系统的状态，也就是将系统的静态描述与动态表现相区别，主要体现在两个方面：一是用系统的组成元素、内在性质、结构等术语来描述复杂系统；二是对诸如组成元素之间的相互作用、重新组织和涌现的表现等进行更加动态地分析。图4中水平方向上的矩形框代表了这种视角。相对来说，这两种视角是正交的，并形成了一个系统复杂性分析的二维结构。图4中的“描述”对应着复杂系统的“静态”分析，“表现”对应着复杂系统的“动态”研究。

图4 系统复杂性分析的二维结构

因此，由图2可以得到系统复杂性分析的二维结构，如图4所示。二维结构下的区分称为模态，共有四个，称为“四个模态”，以描述和刻画复杂系统及其整体行为演化的复合条件和综合状态。

“四个模态”及其二维结构用于对陆军作战系统的复杂性进行分析，既能够清晰地展现陆军作战复杂系统的静态属性和动态表现，也可以在不同的层面上对陆军作战复杂系统的静态属性和动态表现进行分析，从而提供了陆军作战系统复杂性研究新的理论框架。建立起复杂性的思维模式，为陆军作战复杂系统ABMS机理的研究奠定了思想方法基础。

3 陆军作战复杂系统ABMS机理

3.1 陆军作战复杂系统ABMS的二维结构

从建模与仿真的角度看，陆军作战复杂系统的ABM，不管在什么层次上，都需要建立两类模型：一类是对作战实体的建模，即陆战 Agent；另一类是对陆军作战环境的建模，我们称其为陆战环境。陆军作战复杂系统的ABS是对作战对抗双方陆战Agent在陆战环境中进行战斗过程的仿真。因此，陆军作战复杂系统的ABMS，可以按照复杂性分析的二维结构进行自然地表达，如图5所示。

图5 陆战复杂系统ABMS的二维结构

陆军作战复杂系统的ABMS也是一个二维结构。在水平方向上，是对其建模与仿真的区分。在垂直方向上，是对其建模与仿真所依赖层次的区分。

3.2 陆军作战复杂系统ABMS的“四个要素”

由上述的讨论不难发现，陆军作战复杂系统ABMS的二维结构，与系统复杂性分析的二维结构有着内在的一致性，是一一对应关系。这种对应关系是从“四个模态”到陆军作战复杂系统ABMS基本要素的映射关系，亦即从模态1到陆战Agent模型的映射、从模态2到陆战Agent仿真运行的映射、从模态4到陆战Agent仿真宏观行为涌现的映射、从模态3到陆战Agent仿真结果的映射。

陆战Agent模型是陆军作战复杂系统ABMS的基本元素，是建模的结果；陆战Agent之间的相互作用是陆战Agent模型的仿真运行；陆军作战复杂系统整体行为的涌现只能在陆战Agent模型的仿真运行中才能进行观测；陆军作战复杂系统的整体性质和特征，既是对陆军作战复杂系统建模的一种依据，也是对仿真结果的综合分析。

因此，陆军作战复杂系统ABMS的二维结构完整地涵盖了ABMS的四个要素，即分析、建模、仿真、观测。对于陆军作战复杂系统ABMS来说，这四个要素既是活动过程的基本要素，也是活动内容的核心。

3.3 陆军作战复杂系统ABMS的基本过程

陆军作战复杂系统ABMS的基本过程，是一个以“四个要素”为核心，以自顶向下的分析中建模与自底向上的仿真中综合为途径，逐步细化、反复迭代的全动态过程，如图6所示。

图6 陆战复杂系统ABMS的基本过程

4 陆战Agent模型框架

陆战Agent是陆军作战复杂系统ABMS核心的基础要素，从系统复杂性的研究出发构建陆战Agent模型，也是陆军作战复杂系统ABMS必须要解决的关键问题之一。

由上述讨论可知，模态2是陆军作战复杂系统客观世界的运行所在。在陆军作战 ABS过程中，陆战Agent的智能是陆军作战仿真在计算机世界能够得以运行的内在支撑，包括陆战Agent的内部结构、规划机理、学习机理、决策机理、陆战Agent之间的通信机制和协作机制。与之相关的模型，我们称其为陆战Agent的内在机理模型。

模态4是客观世界里陆军作战复杂系统在混沌边缘演化过程中的复杂现象。在陆军作战ABS过程中，内在机理支撑计算机世界的陆战Agent相互作用，使陆战Agent组成的陆战系统随时间演化，系统整体涌现的外在表现可供仿真用户观测。

模态3是陆军作战复杂系统客观世界的整体特性和特征，在计算机世界内是陆军作战ABS的结果。

“四个模态”、陆战Agent、陆战Agent的外在表现、陆战Agent的内在机理之间的关系如图7所示。

图7 “四个模态”、陆战Agent外在表现、陆战Agent内在机理之间的关系

陆战Agent的外在表现与内在机理的关系就像我们人的外在表现和人体内在机能的关系一样，是一个事物的两个方面。内在机理是根本，外在表现是内在机理的能动反映。因此，陆战Agent模型应该在外在表现和内在机理两个方面来研究，陆战Agent模型研究内容的组织结构如图8所示。

图8 陆战Agent模型研究内容的组织结构

5 结束语

本文从复杂性理论概念的核心原理出发，构建了复杂性分析二维结构，并在此基础上研究探索了陆军作战复杂系统ABMS的机理，提出了陆战Agent模型框架，为陆军作战复杂系统的ABMS奠定了基础。

[1]Andrew Ilachinski.Land Warfare and Complexity (Part I)Mathematical Backgorund and Technical Sourcebook[DB/OL].Center for Naval Analyses,1996:7-8.http://www.cna.org.

[2]Andrew Ilachinski.Land Warfare and Complexity (Part II)An Assessment of the Applicability of Nonlinear Dynamics and Complex Systems Theory to the Study of Land Warfare.[DB/OL]Center for Naval Analyses,1996:14.http://www.cna.org.

[3]许国志.系统科学[M].上海:上海科技出版社,2000:299.

[4]胡晓峰,罗批.战争系统复杂性与战争模拟[J].国防科技,2007(2):2-6.

[5]韩月敏,刘非平,郭勇.一种军事复杂系统的研究方法框架[J].系统仿真学报,2009,21(16):5187-5192.