基于大数据、云计算的信息对抗作战体系发展思考

季华益，唐　莽，王　琦

(中国航天科工集团8511研究所,江苏 南京 210007)



基于大数据、云计算的信息对抗作战体系发展思考

季华益，唐莽，王琦

(中国航天科工集团8511研究所,江苏 南京 210007)

摘要：大数据是“未来的新石油”，谁掌握了数据优势谁就将主宰未来的世界。军事领域是人类最先进科技的实验室，随着信息技术的发展，未来战争必将具有“大数据战”的基本特性，大数据无疑将给战争形态带来巨大的改变。基于对信息化战争发展趋势的研判，给出了基于大数据、云计算的信息对抗作战体系的初步设想，并提出了发展思路和几点思考建议。

关键词：大数据；云计算；信息对抗作战体系；发展思考

0引言

目前，大数据的研究已经在全球范围内全面开展，并取得了重大效益。在信息对抗技术快速发展的今天，应用大数据的概念来构建下一代信息对抗体系架构，借鉴大数据的技术来解决体系对抗作战目前所面临的问题，将是信息对抗技术的重要发展方向。

1大数据时代需要大数据思维

随着信息技术和网络技术的快速发展, 人类所存储的数据越来越多, 数据已经从量变走向了质变, 成为了“大数据”。美国认为：确保大数据技术的领先将确保美国在未来20年的技术优势，只有依托大数据，美国才能在新一轮信息技术竞争中保住霸主地位，军事领域尤其如此。大数据时代的到来会深刻地改变整个世界，也会改变人类的思维方式，同样也会改变战争。

1.1　关于大数据“大”的理解

大数据是指那些已经超出了传统数据尺度，目前主流技术与工具难以获取、存储、管理和分析的数据。大数据与传统数据相比，具有数据量大、查询分析复杂等特点，业界将其归纳为4 个“V”——“Volume (体量巨大)”、“Variety(种类繁多)”、“Value(价值巨大但密度很低)”、“Velocity(生成快速)”。

大数据的“大”表现在四个方面：

1)“关键信息”才重要：大数据看起来是以容量大为特征，但有重大价值的少量信息才是核心；

2)数据的关联性：大数据更加关注数据之间的关联性，而且将会有更多关于数据(元数据)和解析数据(数据的属性含义)的信息需要去理解；

3)数据处理的实时性：大数据的数据流往往为高速实时数据流，而且往往需要快速、持续地实时处理，否则事后处理可能毫无价值；

4)大数据对于知识的重构：知识作为一种公共资源，它的层次化和商业化使其自身呈现出新颖性、独创性和专用性的特点，因此，大数据对知识的重构将会开启知识创造的新时代。

1.2　大数据与云计算

传统意义上网络是平台的认识正在发生深刻的变革， “世界万维网之父”蒂姆·伯纳斯-李明确指出，下一代互联网本质上是“数据网”。

互联网技术的发展，势必颠覆我们研究思考计算机信息处理技术和网络互联技术的方式，云计算与大数据将会发展成为互联的云计算或云计算的网络，如图1所示。

图1　互联的云计算或云计算的网络

大数据的超大容量需要容量大、速度快、安全的存储，满足这种要求的存储离不开云计算；高速产生的大数据只有通过云计算才能实现实时处理。

也只有通过数据挖掘才能发现大数据的潜在价值，而数据挖掘技术的实现离不开云计算。

总之，云计算是大数据处理的核心支撑技术，是大数据挖掘的主流方式。没有互联网，就没有虚拟化技术为核心的云计算技术，没有云计算就没有大数据处理的支撑技术。

2信息对抗已经迈入大数据时代

2.1　信息对抗的大数据特征

随着信息化技术的快速发展，在军事领域，信息对抗已经具有鲜明的大数据特征：

1)海量的信号情报侦察数据(Volume)。

随着全谱信息感知需求的不断增长，信息感知的频段不断加宽，从长波一直到太赫兹；而且各种宽带雷达、通信体制的出现，对瞬时处理带宽的要求也不断提高，侦察获取的数据量迅速增长。

2)复杂的信号类型(Variety)。

战场电磁信号越来越复杂，调制方式种类繁多：按用途可分为通信信号、雷达信号、无线电引信信号、制导信号、导航信号等；按电磁波传播方式可分为表面波信号、地波信号、天波信号、对流层散射信号等。众多复杂的信号加大了侦察和分析的难度。

3)信息价值密度低，但隐含价值巨大(Value)。

在采集的海量数据当中，包含大量的噪声或干扰，以及己方、友方的各种信号，需要在密集的信号中挖掘出很少的、但价值巨大的有用信息。

4)对信号处理及响应的实时性要求高(Velocity)。

信息系统的信息处理速度、目标态势的获取时间、决策周期以及快速响应时间决定着军事行动的成败。在大数据背景下，加快战场信息流转，缩短从“传感器到射手”的周期，实现“发现即摧毁”的目标，成为信息化作战体系必须解决的首要问题。

2.2　国外发展情况

美国奥巴马政府2012年3月29日发布了《大数据研究与发展计划倡议》，宣布启动大数据研发计划。

美军在前期介入国家大数据研发计划之后，又进一步细化了自己的侧重方向，大力推进网络云计算项目，直接以企业化的作战应用服务支撑整个作战过程。针对大数据所面临的带宽稀缺、适应性、安全性和存储等问题，加强与IT界在云计算环境与协作、非结构化数据的整合等方面的合作，取得了一定成效。

1)联合信息环境实施战略

2013年1月，美军参联会主席马丁·邓普西签发了《联合信息环境白皮书》；2013年9月，美国国防部向国会提交了《联合信息环境实施战略》；同月，国防部首席信息官签发了《联合信息环境实施指导》，从概念、战略到实时逐步推进联合信息环境。其目标能力状态如图2所示。

图2　联合信息环境的目标能力状态

《联合信息环境白皮书》以2020年以后联合部队构想为背景，阐述了联合信息环境的构想及其与作战行动的相关性。联合信息环境是一种基于设施即服务/混合模式(IaaS/Hybrid)云计算架构的先进信息技术框架，由网络化的作战中心、一套经过整合的核心数据中心及一套全球身份管理系统组成，提供一种信息环境，通过对海量数据搜索、挖掘、存储、分析等大数据技术开发，为美军提供大数据能力，支持美军的全球作战。

联合信息环境是美军实现全球一体化作战及任务指挥的根本赋能要素，为美军提供关键的对敌优势，是建立一支战而能胜的联合部队的关键。是美军从以网络为中心向以信息为中心转型的一个关键计划，是全面进入信息化战争时代的典型标志，是美军信息化建设的集大成者。

2) “作战云”概念初步成形成

2014年，美国空军空战司令部迈克·霍斯蒂奇将军提出了全新的“作战云”概念，尝试将日益成熟的“云计算”引入到协同作战领域，力求将网络中心战的作战思想演进为全新的“作战云”信息融合理念，让各平台之间具有更广泛的“对话”能力，从而实现各军种之间战术信息的互联互通。

类似于“云计算”，“作战云”同样具备全球性、分布式和联通性的特点；它以虚拟化形式存在于战场，承担不同任务的战术平台扮演了“云”来“云”往的角色，实现战场数据在不同平台间的“流动”；每个平台作为一个节点，提供信息给“作战云”，并从中下载所需信息，甚至成为一场战役的核心；通过网络技术来全面融合来自海上、空中和太空的实时信息，汇集成“作战云”，在作战体系层面实现数据共享，是一种典型的基于云计算平台的大数据应用系统。

“作战云”将结合有人与无人系统，利用隐形飞机、精确武器和先进指挥与控制系统的优势，确保敌人单一的点攻击不会瘫痪美国的作战行动。这意味着有机会创造出模块化、规模化的作战能力，而非迫使某种飞机或其它设备来承担越来越多的任务。“作战云”将有助于各军种的合作最大化，同时将潜在能力空白最小化，并将引发空中、地面、海上和太空领域信息分享的跃进。

2.3　发展趋势研判

现有信息对抗作战体系受应用需求制约，其发展模式主体上是基于当前技术基础，针对预设功能的改进提高或综合集成，随着战场电磁环境日益复杂，信号带宽不断扩展、类型逐渐多样化，准确感知战场态势的难度加大，其局限性日益明显，离期望的理想作战使用要求还有很大的距离。

当今，微系统、量子物理学、大数据、云处理与云计算等技术的快速发展，正悄然提示我们，军事科学领域也许正处在这一重大革命性变革的前夜。

基于云计算架构的，以大数据获取、存储、处理、分析为基础的信息对抗体系是军事电子系统的重大发展趋势，也将成为军事电子系统最具潜力、最为彻底的技术变革方向。

3基于大数据、云计算的信息对抗作战体系

3.1　发展意义

抓住了大数据带来科学方法变革这一事实，构建基于云计算的信息对抗作战体系网络，将能够实现更加科学的作战决策与增强协同能力，同时将催生更多崭新的工作模式与作战样式。此外，这也是跟随发展战略突破现有电子系统，把握跨代发展的重大机遇。 因此，基于大数据、云计算的信息对抗作战体系将改变战场游戏规则，大幅提升军事电子信息系统作战能力。

3.2　作用价值

信息化战争下的体系对抗将在更大程度上依靠各种军事信息系统、软件和数据，以及在此基础上进行综合设计、集成、综合运用，形成以网络为中心的整体信息作战优势，从而实现各作战要素与武器平台之间的互联互通互操作，以确保在正确的时间、正确的地点，为正确的指挥、决策和控制提供正确的信息。

伴随着战场数据量的增大，如何从数据中发掘出敌我态势的变化，预测出最合理的作战方案，使海量数据更好地为信息化战争服务是要解决的关键问题。

1)大数据挖掘技术有望为信息对抗侦察带来更多价值。

战场ISR设备获取的“数据”越来越多(大数据)，而从这些“数据”中获取情报的能力越来越弱，导致自身的“价值”越来越遭受质疑。 若能利用大数据挖掘技术，则可从侦察获取的大数据中提取“情报”、进而大幅提升整个信息对抗侦察领域的“价值”。

2)精确的侦察信息将使得对抗攻击手段更加高效。

和平时期的海量情报侦察数据的积累和数据挖掘处理，可以逐步建立相对完善的外军装备情报数据库和目标识别库。 战时，通过云计算网络的信息对抗体系进行基于大数据的目标识别，态势预测，将可为合理的战术及技术决策和实施提供支撑，使得信息对抗攻击手段更加精确、高效。

3)可信信息系统将大幅提升电子攻击、赛博攻击代价。

基于大数据、云计算的信息对抗体系，将可实现对多源、异构情报侦察信息的融合，来进一步获取足够支撑战场决策的细粒度情报。 在这种从大数据中提取“价值”的数据融合处理过程中，将建立一个作战信息系统的“可信信息环境”，这将大幅增加攻击者(电子攻击、赛博攻击)的代价。

3.3　初步设想

基于大数据、云计算的信息对抗作战体系运行想象图如图3所示。

图3　体系运行想象图

设想这种信息对抗作战体系是一种采用信息时代技术的情报、监视与侦察，打击，机动和维持的复合体，体系中各作战平台可充分利用各自的先进传感器，对敌方目标实施搜索、探测和跟踪，将各种信息在云端进行综合处理，再在不同平台之间实现数据融合，而不管指挥结构层次内的各个军种、领域、平台或者层次，从而扩大覆盖范围，获得更加全面和完整的战场态势信息。

更进一步设想，它将通过网络技术全面融合来自海上、空中和太空的实时信息，在作战体系层面实现数据共享，以使高度互联的分布式作战行动变得可行。

该体系以随时、随地构建网络，实现数据融合和资源共享为特征，具备整合战场可见范围内己方所有军事电子系统的能力，通过利用指挥与控制和情报、监视与侦察网络快速交换来自各个领域传感器和体系框架内任何来源的数据，来整合各个对抗系统的对抗力量，从而获得整体规模效益。

该体系打破了传统作战系统之间的屏障，通过建立基于云计算的信息云网络，实现体系内的对抗资源共享，提升体系对抗性能效果，促进体系作战整体效能的提高。

基于大数据、云计算的信息对抗作战体系架构如图4所示。新的体系架构中，各作战单元既可以按照传统的方式对各自获得的传感信息进行接收处理，还将获得的数据传输给虚拟的云处理中心。云处理中心是体系的核心，它可以是体系中任意的作战单元。云处理中心根据任务需求将获得的各作战单元的数据进行存储，并通过对数据的分析与挖掘、信息的融合处理，获得有用信息，去更新各作战单元对战场态势的判断，同时将信息发给指挥决策单元。作战单元既可以根据新的战场态势自动作出最佳的对抗作战响应，也可以根据指挥决策单元的统一调度进行针对性的响应。

图4　体系架构

这种体系框架不同于传统“多兵种作战”模式的作战概念，可创造一种无所不在、高度可靠的信息获取与攻击综合体系。它是建立在计算机技术基础设施上的智力体系，为了适应传感器数据的爆炸式增长，不是建立更大的管道来传输收集到的所有信息,而是在云端处理大量数据，只将用户感兴趣的数据进行授权传输。

这种方法颠覆了当前的情报、监视与侦察处理模式。可以将各种互补的能力整合成一个能够执行分解的分布式行动的单一联合“对抗系统”。

作战对象由传感器转变为“观察—瞄准—决策—行动环”反应式武器系统；作战方式由传感器对抗转变为体系破击，以更快的作战节奏压制对手；作战构成由离散的电子支援、电子攻击、电子防护转变为有机集成的作战组织，装备的研制方向会有革命性的变化。

通过云计算的体系构建过程实质上就是体系能力形成与提升过程，未来战场上单一信息对抗装备的先进程度取决于其在体系中的贡献程度。

4发展思路及建议

1)提高认识，取得共识

从专用系统上拔出来、从现有能力中跳出来，用战略的眼光，从科学规律上重新认识大数据带来的变革，也要从物理域、信息域和方法论上重新认识。

赋予军事电子系统更加长久的生命力，将“死系统”变为“活系统”。例如在现有体系框架下，各军事电子系统功能都是“死”的，在不同工作模式下很多能力都浪费了，发展模式不可持续。而在新的体系下，军事电子系统都是云网的数据提供者，也是数据受益者，其功能和模式可以在硬件许可的范围内任意编程。

2)深入开展相关科学技术问题研究

应高度重视前沿科学技术问题研究，首先抓准系统层面上安全传输、存储、高速计算处理、安全认证等环节的关键能力突破点，同时要高度关注大数据时代的有效对抗技术发展，如：数据挖掘技术、 资源高效分配与利用技术、量子物理技术、信息的安全认证和传输、大数据下的网电对抗技术。

5结束语

基于大数据、云计算的信息对抗体系是一项改变战场游戏规则，大幅提升信息化战争体系作战能力的重大颠覆性技术。推动这项技术，要加强顶层设计、统筹规划，需要理论、设计、器件、技术、工艺、应用等的协同创新，需要知识创新主体和技术创新主体间的通力协作，甚至需要改变科研生产体制，任重而道远。■

参考文献：

[1]刘红, 胡新和. 数据革命：从数到大数据的历史考察[J].自然辩证法通讯, 2013,35(6):33-38.

[2]张晓强, 杨君游, 曾国屏. 大数据方法：科学方法的变革和哲学思考[J]. 哲学动态, 2014(8)：83-91.

[3]杨小牛，杨志邦，赖兰剑.下一代信号情报侦察体系架构: 大数据概念的应用[J]. 中国电子科学研究院学报, 2013，8(1)：1-7.

Thinking of development of information countermeasures combat

system based on the big data and cloud computing

Ji Huayi, Tang Mang, Wang Qi

(No. 8511 Research Institute of CASIC，Nanjing 210007，Jiangsu，China)

Abstract：The big data is ‘the fresh oil of future’, the person masters the advantage of the data is the person in charge of the world. The military field is the most advanced science technology laboratory of human. With the development of information technology, the future war must have the basic characteristic of the ‘big data war’. The big data undoubtedly will bring great change to the pattern of the future war. Based on the judgment of the development trend of information war, some preliminary ideas of information countermeasures combat system which based on the big date and cloud computing are provided, and the development ideas and several suggestions are also proposed.

Key words：big data;cloud computing;information countermeasures combat system;development thinking

中图分类号：TN97

文献标识码：A

作者简介：季华益(1963-)，男，研究员，主要研究方向为电子对抗。

收稿日期：2015-10-12；2015-11-17修回。