空间兵棋推演初探

2013-01-12张占月

装备学院学报 2013年3期

张占月，孙琰

（装备学院航天指挥系，北京101416）

进入21世纪以来，以各类卫星为主的航天力量为地面作战提供了全面的信息支援，对战争进程和结局产生了巨大影响。由于航天力量支援下的信息化作战样式丰富、规模巨大、协调控制复杂、影响因素众多，要运用严格的数学建模、精确的逻辑推算、严密的程序设计对作战进行仿真模拟是极其困难的。兵棋推演综合运用统计学、概率论、博弈论等方法，通过预测对手作战行动、制定应对策略实现决策与指挥演练［1］，具有简明、直观、形象、易于理解等特点，被誉为导演战争的“魔术师”［2］，其创新与发展历来为古今兵家所重视。采用兵棋推演的方式研究航天力量作战问题，使作战人员在近于真实的环境中实施演习训练，不但能锻炼作战人员驾驭航天力量实施作战的能力，还能探索发现航天力量运用的特点规律，推动航天力量作战理论创新，是信息化战争实现科学决策、精确指挥的必然要求，具有十分重要的军事意义。

1 空间兵棋推演的概念与特点

兵棋通常由地图（棋盘）、推演棋子和行动规则构成，通过回合制对真实或虚拟的战争进行模拟。兵棋推演的重点是人员决策和兵棋事件之间的因果关系［3］。兵棋的种类划分方式有很多种。根据裁决方式不同，可以把兵棋划分为严格式兵棋与自由式兵棋2类；按照兵棋推演方式的不同，还可将兵棋分为手工兵棋和计算机兵棋。严格式兵棋能够形成大量符合实战的裁决规则和战场经验数据，因此能够很自然地演化成计算机兵棋［4］1－5。

本文所讨论的空间兵棋，是指在遵循兵棋一般特征的前提下，针对航天力量作战实际情况，规划棋盘、棋子、规则等要素，并以计算机推演为主要方式的严格式兵棋。空间兵棋既有兵棋的共同特点，又与传统的兵棋有很大不同。

首先，空间兵棋具有兵棋共有的特点，它是在不设预案的基础上引入随机事件，推演开始时仅提供作战背景、战场环境与双方编制和装备，其他行动和事件完全由双方依靠严格的兵棋交战规则对抗推演产生，其目的是通过不断推演，形成更为合理的决策［5］。

其次，空间兵棋不同于传统的手工兵棋，其主体是各种类型卫星，除地球静止轨道卫星外，所有卫星均无法停留在某地上空，而是会高速飞越全球，时空覆盖规律复杂，传统手工兵棋的局部地图模式以及较为简单的机动规则、裁决规则等均无法适用于空间兵棋。

最后，传统手工兵棋主要由人的自主决策行为驱动，而空间兵棋对复杂时空特性的分析必然要求借助专业的卫星任务规划工具，因此空间兵棋是以人的自主决策为主，同时又融合运筹分析、作战模拟等手段的综合性作战推演方式。

综上所述，由于航天力量的独有特性，空间兵棋推演必然要求对现有兵棋推演模式进行改造和完善，以达到有效突出航天力量作战决策训练的目的。

2 空间兵棋推演总体构想

2.1 空间兵棋推演主要功能

总的来看，空间兵棋推演至少应具备航天力量作战行动推演、量化裁决2类功能。

首先，空间兵棋推演要能够模拟空间战场和作战实体，并根据交战规则与数据，驱动兵棋对抗模型，对各种航天力量作战行动过程与效果进行推演评估。兵棋推演特别强调作战行动的推演过程，推演的每一步决策，都应该是推演者根据态势得出的深思熟虑后的结果，每一步推演的结果都将成为下一步推演的条件。

其次，为了描述对抗双方决策的得失优劣，空间兵棋推演需提供对抗结果的量化裁决。空间兵棋推演中对任何作战行动的裁决都是建立在量化计算基础上的。传统兵棋特别强调对历史经验数据的总结，作为定量计算的基础，但航天力量运用的经验数据较少，这就需要通过武器系统模拟仿真等方式，事先获取相对可信的量化计算基础数据。

2.2 空间兵棋推演的要素

一般来说，一套完整的兵棋通常由棋盘（地图）、棋子、规则等组成，这三者也称为兵棋的三要素。空间兵棋同样具有这3个要素，但其具体形式则与传统兵棋有明显区别。

1）棋盘（地图）。当空间兵棋推演航天力量支援地面作战行动时，各种卫星是支援装备而非主战装备，此时棋盘应当以表现地面作战力量为主，因此仍可沿袭传统兵棋的正六边形网格地图，但由于卫星具有覆盖面积大、运动速度快的特点，空间兵棋的地图范围不应过于狭窄，至少应覆盖一个战区的作战范围。当空间兵棋推演类似美军施里弗演习的航天力量对抗作战行动时，作战行动主要在空间而非地面进行，传统兵棋的六边形网格地图无法描述广袤的空间战场，此时就必须引入惯性空间的三维棋盘，以便有效展现各种卫星在三维空间的相对位置关系和运动状态。

2）棋子。在兵棋推演中，棋子一般包括单位棋子和注记棋子2类。其中，单位棋子代表作战单元的兵种、部别、规模、位置和各种能力；注记棋子主要记录伤亡、破坏、突发事件等动态战场情况。空间兵棋相比常规兵棋主要增加了卫星有关的棋子，同时常规作战单元也会因卫星应用而增加新的标记棋子。以进行航天力量支援地面作战推演为例，新增的卫星单位棋子主要应包括作战行动涉及的侦察卫星棋子、预警卫星棋子、通信卫星棋子、导航卫星棋子、气象卫星棋子等，每个棋子可与一颗卫星相对应，且均应标注该卫星的主要物理参数和性能指标；新增的卫星注记棋子则主要包括卫星载荷工作／空闲／故障状态、卫星本体／载荷姿态指向等状态注记棋子，卫星变轨、调姿等命令注记棋子，以及空间碎片、异常电磁事件等环境注记棋子；常规作战单元棋子因卫星应用新增的注记棋子主要是状态注记棋子，包括被敌方卫星侦察发现、通信能力变化、侦察能力变化、导航能力变化等。

3）规则。规则是在兵棋推演中为规范兵棋推演和裁决交战结果而做出的具体规定，也是兵棋的核心和难点所在，兵棋规则按适用范围可分为推演规则和裁决规则2类［6］。推演规则是对推演者如何使兵棋进行推演的说明，如兵棋推演方组成、推演次序、地图大小等；裁决规则用于说明棋子在不同环境下可移动最大棋格数，以及判断对阵双方交战的胜负或损失。

空间兵棋的推演规则反映了各种类型卫星的作战形态、作战规律和作战约束条件。不同类型卫星的推演规则既有共有规则也有特殊规则。例如，所有类型卫星都可具有轨道机动和调姿规则，但雷达侦察卫星具有雷达开机、工作模式选择等特殊规则，通信卫星则具有信道分配、抗电子干扰等特殊规则。推演规则的形式为计算机兵棋能够接受的各种决策指令。

裁决规则也称模型规则，包括机动规则、战斗结果裁决规则等。卫星在空间的轨道运动不需要消耗能量，因此除变轨外不会消耗机动点值。与此对应，地面作战单元单位棋子运动都需要消耗机动点值。由于卫星运动速度极快，对空间兵棋推演时间分辨率要求较高，关键环节对应的每轮实战时间往往需缩短到分钟量级。空间兵棋推演的战斗结果裁决规则根据作战类型不同而有很大差别。对于航天力量支援地面作战，与卫星有关的战斗结果裁决主要包括：侦察卫星发现和识别目标的概率、通信卫星完整正确传输数据的概率、导弹预警卫星成功发现并预警弹道导弹发射的概率等；对于航天力量对抗作战，与卫星有关的战斗结果裁决则还包括了干扰、阻断、拒止乃至摧毁［7］目标卫星的概率等。

2.3 空间兵棋推演的模式

空间兵棋推演总体上可借鉴“综合集成研讨厅”的形式来实现。“综合集成研讨厅”是20世纪钱学森提出的处理复杂巨系统的方法：将专家群体、数据和各种信息与计算机仿真有机地结合起来，把有关学科的科学理论与人的经验、知识结合起来，发挥综合系统的整体优势，建立应用于科学决策的从定性到定量综合集成系统，用于研究解决复杂巨系统的问题［8］。这种以人的定性分析判断决策为主、以计算机定量仿真计算为辅的研讨厅形式与严格式兵棋有很大的相似度。事实证明这种方法在应用中是有效的，本文推测美军举行的历次施里弗演习均采用了类似“综合集成研讨厅”的模式［9］。国内也有专家开展过空间军事系统综合集成研讨厅的研究［10］。采用这种模式，可以利用综合研讨厅体系框架完善兵棋推演各种因素、提高推演的科学性［11］，还可以把参演的高级官员或技术专家从繁杂的规则体系中解放出来，重点进行情况判断和作战决策，具体规则操作交由技术人员通过计算机执行，从而能最大限度地发挥高层次人员的能动性、大大提高兵棋推演效率。具体而言，开展空间兵棋推演可按如下步骤［12］进行。

1）推演前准备。兵棋设计的最大特点是“每战一棋”从不重样，每一款兵棋都是针对具体的一场交战行动（战斗、战役或战争）来设计的［4］45。为进行一场空间兵棋推演，必须提前进行长时间的细致准备，其主要工作包括编写想定、收集数据、建立模型、细化规则、开发系统等。例如，美军开展的施里弗2012演习就进行了长达3个多月的准备。

2）推演人员培训和分组。推演开始前，需要对推演人员进行相关知识培训；推演开始时，首先按照综合集成研讨厅的思想进行人员分组［13］，主要是把参演人员分为对抗的2队，每队人员除总体指挥协调角色外，还需具体细分为各种小组，如指挥控制小组、技术专家小组等。此外，还需要设置中央控制部，扮演推演总监、对阵控制员等角色［4］114。

3）推演实施。分组结束以后，由导演方导入初始想定，对抗双方通过OODA（observe，orient，decide，act）环［14］模式进行信息收集、情况判断、作战决策，同时对秔双方都会配属足够数量的对阵控制员，负责把决策方案按照兵棋推演规则输入计算机操作执行，并依据裁决规则给出执行结果。整个推演过程由对抗双方的OODA行动驱动进行，过程中产生的大量数据被采集到计算机中。

4）推演结束。推演结束后，需要对推演过程产生的大量数据进行统计处理和分析，并对对阵双方的表现进行讲评。

3 空间兵棋推演的实现要求

为达到有效训练部队这一目的，空间兵棋推演在实现时须考虑如下要求。

首先，空间兵棋推演所有行动应围绕卫星作战运用展开，由于卫星运行具有复杂的时空特，因此不能简单套用传统以陆战为主的手工兵棋模式，而是要创建符合卫星全球快速运行特性的棋盘形式和棋子运行模式，并且需要充分利用卫星任务规划等运筹学工具，为推演者提供辅助决策支持。

其次，空间兵棋推演应突出作战决策这一主题，通过建立主要行动的逻辑关系、简洁物理运行模型和作战效果模型，来对作战行动进行模拟，这就要求真实而全面、直观地反映实际作战中各种主客观因素的相互作用和影响，反映战争固有的基本规律、原则和要求，形成计算机可实现的推演和裁决规则。

最后，兵棋推演的一大优点是具有简单性和趣味性，因此也要求空间兵棋推演时，把各类卫星复杂运用特点，用简单、生动的方式地表现出来，使指挥员容易理解、乐于使用。实际上，民间兵棋游戏里早就开发了卫星这一角色，如在著名的兵棋游戏“红色警戒”中，就设置了间谍卫星、磁力卫星等装备，玩家能够直观简便地使用和体验卫星带来的作战优势。考虑到现代战争中民间兵棋对美军战斗力曾起到重要的提升作用［4］38－42，空间兵棋也应该借鉴民间兵棋的某些成功做法，以利推广和普及。

4 结论

空间兵棋推演作为一种新型的研究航天力量作战的手段，不但能够提高参演者的作战指挥能力，还可以用于作战辅助决策、创新战法、评估武器系统能力。可以预见，未来空间兵棋推演的发展必将推动航天力量运用的快速发展。本文讨论了空间兵棋的概念、特点、实现构想和要求，但兵棋的具体开发还需要开展大量细致艰苦的工作，尤其是空间兵棋推演规则体系的建立和系统实现方案的设计，是未来空间兵棋开发的难点，也是下一步应重点开展的工作。

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［1］吴晓东，杨永伟.战略投送兵棋推演初探［J］.军事运筹与系统工程，2011，9（3）：15－19.

［2］邓刚，李伟.兵棋导演战争的“魔术师”：近代军事科学的第三大发明［J］.环球军事，2008，176（6）：38－40.

［3］王桂起，刘辉，朱宁.兵棋技术综述［J］.兵工自动化，2012，31（8）：38－41.

［4］杨南征.虚拟演兵：兵棋、作战模拟与仿真［M］.北京：解放军出版社，2007.

［5］俞康伦.撩起兵棋推演和运筹分析的面纱［J］.环球军事，2008，176（6）：47－49.

［6］韩志军，柳少军.计算机兵棋推演系统研究［J］.计算机仿真，2011（4）：10－13.

［7］USA AF.Air force doctrine document 2－2.1［EB／OL］.［2012－11－22］.http：／／www.e－publishing.af.mil，2005.11.

［8］胡晓峰.战争模拟引论［M］.北京：国防大学出版社，2003：929－934.

［9］AFSPC.Schriever wargame 2012 HQ SACT report［EB／OL］.［2012－11－22］.http：／／www.act.nato.int／images／stories／events／2012／sw12i／sw12i－report.pdf，2012.12.

［10］常显奇.空间军事系统综合集成研讨厅内容体系的研究与建设［J］.系统工程理论与实践，2001，6（5）：86－90.