新一代飞机任务系统概念与构架

王国庆,谷青范*,吴建民,王淼

中国航空无线电电子研究所,上海 200233

飞机是空中力量组织最重要的组成部分。从前几代飞机发展来看,飞机的使命都是面向战术能力空间,针对不同的任务、不同的场景和不同的目标,确定飞机不同的能力和优势。随着全球一体化发展趋势,以IT信息技术发展为代表形成了全球一体化信息空间组织,以卫星、空间站和火箭为代表构建了空间能力组织。然而,如何建立以飞机为代表的空中能力组织,形成全球战略综合能力,已经成为新一代飞机发展急需解决的核心问题[1]。

飞机的任务系统是飞机实现其使命的活动与能力组织[2]。传统飞机任务系统是面向飞机自身的能力组织,是由航空电子系统和飞行员构成,航空电子系统提供功能和能力,飞行员负责任务的组织。随着航空电子系统技术发展和空中体系作战的需求,飞机任务系统根据作战使命和环境,依据飞机自身能力进行任务的组织,实现飞机任务活动。针对全球战略组织的需求,飞机的任务转变为面向全球空间环境,获取全球的信息感知,运用全球的能力条件,实施全球的事件响应,支持实现全球的战略目标[1]。因此,新一代飞机任务系统是从战术力量组织到战略与战术力量综合组织一个重要的概念转变,其目标从构建当前战场优势转变为到构建国家战略优势。

1 新一代飞机任务系统需求

1.1 任务系统战略组织需求

任何飞机的需求都是基于任务组织的概念,即任何飞机都具有使命、目标和能力需求,构成飞机任务的组织目标。随着当前技术的进步与高速发展,飞机能力能覆盖全球的区域,信息技术能覆盖全域的空间,能力组织能覆盖所有的领域能力(如云组织和大数据)[3-4]。这种视角、层次和深度的变化,推动了新一代飞机从战术的层面向战略的层面转变。新一代飞机的使命不再局限于局部区域,而是转向全球的区域；飞机目标不再局限于局部的事件,而是转向全域的信息；飞机能力不再局限于自身能力,而是转向全球、全域、全空间能力。

因此,新一代飞机任务系统是面向全球战略需求,共享全球战略视景,支持全球战略组织,覆盖全域作用空间,依据全域能力支撑,构建全球战略体系组织的核心力量。根据战略组织体系需求,全球作战体系主要由战略空间与环境、战略能力与力量和战略目标与任务[5-6]。

1)战略空间与环境

新一代飞机任务系统首先要面向全球战略空间与领域,确定战略环境的作用范围,覆盖全球区域与地区、全域信息与空间和全程范围与谱系,形成战略系统体系组织优势。

2)战略能力与力量

新一代飞机任务系统要基于全球战略最大的能力组织,覆盖全球战略组织的信息、专业和业务作用领域,形成面向全球战略组织的最宽的能力感知、最大的能量的获取和最有效的力量的应用优势。

3)战略目标与任务

新一代飞机任务系统要基于全球战略最大的任务响应,面向全球空间,基于全球能力,覆盖全球区域,构建全球警戒、全球到达和全球力量优势[7]。

新一代飞机任务系统是基于上述战略空间与环境、战略能力与力量和战略目标与任务,构建全球与全域事态监控,形成战略感知和监测能力；构建全域与全空间任务组织,形成战略任务执行能力。

1.1.1 全球与全域事态监控

全球与全域事态监控是针对全球危害可能产生的威胁,从战略、战术和事件3个视角,确定危害源头,识别危害的环境,明确危害的形式。全球与全域事态监控通过基于全球所有区域、环境、事件状态和变化的感知,面对全域空间信息、技术和能力状态和变化的监控,实时对全球与全域安全、安防和安定的威胁监控,建立面向全球和全域威胁的持续感知警戒。全球与全域事态监控如图1所示。

图1 全球与全域事态监控Fig.1 Global and all regional event monitoring

1.1.2 全域与全空间能力组织

全域与全空间能力组织是针对全球技术与能力、环境与事件、安全与安防的威胁,根据全球区域、空间和领域的到达需求,从能力感知、能力转换和能力组织3个方面,构建面向全域与全空间环境、事件和对方企图的响应能力需求,构建基于全域与全空间的能力组织、能量转换与力量集成,构建全域与全空间对抗体系组织、任务组织和任务活动能力。全域与全空间能力组织如图2所示。

图2 全域与全空间能力组织Fig.2 All regional and cyberspaces capability organizing

1.1.3 全域与全范围任务响应

全域与全范围任务响应是针对全球威胁,根据全球警戒的要求,从响应时间、响应速度和响应隐身3个方面,支持面向全球地区的区域、环境和事件的到达,建立任务系统物理操作活动能力；支持面向全球空间的物理、赛博和时间的全域空间的到达[8-11],建立任务系统信息技术活动能力；支持面向全球领域的业务、专业和信息的全状态到达,建立任务系统应用组织活动能力。全域与全空间任务响应组织如图3所示。

图3 全域与全空间任务响应组织Fig.3 All regional and cyberspaces task response organzing

1.2 未来作战优势

任何作战优势都是建立在系统的情报掌握、充分的能力保障和有效的活动组织基础上。情报掌握是建立作战的场景组织,能力保障是建立作战的能力组织,活动组织是建立作战的任务组织。

从战术层面上,情报掌握是建立战术使命的场景组织,通过面向对方3个层面:使命、任务和活动需求,掌握相关3个要素:意图、能力和状态,实现战术信息组织；能力保障是建立战术对抗的能力组织,通过面对飞机自身3个层面:目标、角色和响应的需求,构建相关3个要素:业务、功能和资源,实现战术能力保障；活动组织是建立战术目标组织,通过面向飞机任务系统的3个层面:环境、组织和能力需求,建立相关的3个要素:过程、关系和结果,实现战术任务活动组织。

从战略层面上,情报掌握通过利用全球和全域信息,掌握空域、时域和网(赛博)域[10]信息的变化、关联和趋势,实现全球和全域战略空间的技术与能力、事端与环境、安全与防护的监视,构建全球和全域的态势感知,形成全域和全球战略环境的警戒组织；能力保障通过利用全球和全域的能力,掌握全球和全域的信息、专业和业务能力的环境、条件和变化,构建全球和全域的能力组织,实现全球和全域面向战略场景能力组织、转换和集成,形成全域和全球的战略能力组织；活动组织通过利用全球和全域的状态,掌握全球和全域的物理、赛博[10]和时间空间的区域、环境和事端,构建全球和全域的响应组织,实现全球和全域面向战略目标的任务组织、实施和综合,形成全域和全球的战略任务组织。

1.2.1 信息感知优势

信息感知优势是任务系统优势的前提。信息感知的主要任务是获取与飞机任务相关的信息,理清这些信息的条件和环境,识别这些信息的关系和组织,确定这些信息的作用和权重,推测这些信息产生的结果和性能。信息感知首先是信息获取的感知,包括环境因素态势、条件关系模式和信息类型组织；其次是信息组织的识别,包括由直接关联、间接关联和关联权重；第三是信息能力的推测,包括目标组织、能力形式和结果性能。信息态势组织如图4所示。

信息感知优势形成任务系统的认知优势。从飞机任务系统组织的角度来说,信息感知的目标主要是为飞机任务系统构建场景、确定范围、预计结果。飞机任务系统信息感知优势是有效的场景组织、准确的范围确定以及明确的结果能力。因此,构建信息感知优势是实现更加宽广的信息感知,包括更宽的感知环境和范围、更广的感知因素和条件、更多的感知信息类型和构成；更加有效的信息组织,包括有更确切感知的信息之间交联、更广泛感知的信息支持、更清晰感知的信息影响；更加准确的结果预测,包括更清晰的感知目标需求、更明确的感知能力构架、更精确的感知结果形式。这种信息感知优势为新一代任务系统的任务能力组织奠定了基础。

1.2.2 能力组织优势

能力组织优势是任务对抗组织的优势。能力组织的主要任务是针对系统态势感知的结果,建立与其相对应的能力模式,支持系统的任务组织。能力组织主要是根据系统态势感知形成的对方企图、能力推测,确定与其对抗的相关能力类型,确定对抗能力作用的领域,建立对抗能力组织模式。相关能力类型是根据能力影响和范围,构成信息能力的组织；根据能力特征与技术,构成专业能力的组织；根据能力应用环境与目标,构成业务能力的组织。相关能力的作用领域是根据对抗能力的活动特征,构成能力的作用空间与模式；根据对抗能力的目标需求,构成能力的作用领域与目标,根据对抗能力的组织模式,构建能力的转换机制与方式。能力对抗组织的关系如图5所示。

图4 信息态势组织Fig.4 Information awareness organizing

图5 能力组织Fig.5 Capability organizing

能力组织优势是任务系统形成的能力组织优势。任务系统的能力组织主要是根据任务系统的感知推测,构建与其对抗的能力类型、作用领域和组织模式。飞机任务系统能力的组织优势是建立支撑的能力类型组织、协同的能力作用领域和有效的能力组织模式。支撑的能力类型组织是依据任务感知推测结果和自身环境确定相关的信息构成,依据不同信息需求与技术特征建立专业功能,依据专业能力与应用目标形成的业务能力组织。协同的能力作用领域是依据信息、专业和业务的能力类型模式确定作用空间和范围,根据信息、专业和业务的能力活动方式确定作用领域和目标,根据信息、专业和业务的能力性能要求确定作用时域。有效的能力组织模式是依据系统感知能力识别与当前环境与建立场景需求的能力组织,依据场景组织模式与任务目标建立任务关系与权重的能力组织,依据任务组织与目标要求建立任务活动的能力模式。

1.2.3 任务响应优势

任务响应优势是指任务组织的目标优势。任务响应的主要任务是根据任务系统的信息感知,依据任务系统的能力组织,针对任务系统的使命要求,建立基于当前环境的任务场景模式、基于任务场景的能力作用组织和基于成立的任务活动组织。任务响应首要任务是构建任务场景。任务场景是根据飞机的任务使命,依据飞机当前的环境背景,构建基于事件模式、专业分类和业务组织,形成系统的任务场景。任务响应的第2项任务是建立任务的能力。任务的能力是基于任务场景的组织需求,根据系统能力组织支持,构建基于信息空间的能力、作用领域和能力类型的能力组织,形成支持任务场景和任务使命的任务能力。任务响应的第3项任务是建立任务活动和过程组织。任务过程组织是基于任务场景的需求与关系,根据任务能力的类型和作用,针对使命要任务和任务组织,建立实现任务目标的活动和过程,形成任务系统目标,实现能力组织。任务响应组织关系如图6所示。

图6 任务响应组织Fig.6 Task response organizing

任务响应优势是指任务系统形成的过程组织优势。任务系统的过程组织主要是根据任务系统的感知推测和系统能力组织模式,构建与其对抗的任务场景、任务能力和任务过程组织。飞机任务系统的任务响应组织优势是建立实际的任务场景模式、相关的任务能力组织和有效的任务过程设计。实际的任务场景是基于当前的背景环境,根据任务系统感知,建立反映场景活动的事件组织,反映场景能力专业组织,反映场景结果的业务能力。相关的任务能力是基于任务环境,依据任务场景组织,确定任务信息能力、作用领域和任务目标需求,形成系统基本能力到场景构成的能量转换,任务场景的构成能量到任务过程的力量转换,形成任务能力组织。任务过程组织是基于任务场景模式,依据任务能力组织和情景任务能力需求,建立任务系统架构,形成任务活动与过程组织。

1.3 新一代飞机任务系统能力组织

新一代飞机任务系统能力组织主要概念是针对全球、全域和全空间的任务目标与需求,根据全球、全域和全空间任务的关联环境,依据系统最大能力组织的概念,构建基于战略支持背景能力、战术对抗组织能力和作战节点任务组织架构,形成全球战略与战术目标的全球、全域和全空间最大能力组织与运用。

1.3.1 “蝴蝶效应”

“蝴蝶效应”是复杂系统能力聚集、积累和传递的著名论述[12]。复杂系统能量具有积累效应是指在系统的运动过程中,如果起始状态稍微有一点改变,那么随着系统的演化,这种变化就会被迅速积累和放大,最终导致系统行为发生巨大的变化。复杂系统的演化途径通过谣言模式实现能量集成效应,在战略、战术和任务的组织下,最终实现面向全球、全域、全空间的战略能力、战术能量和任务力量的组织。

新一代飞机任务系统是作为整个复杂网络空间作战节点而存在的。按照“蝴蝶效应”理论,全球物质、事务和环境都存在着某种内在关联,这些相互依存的复杂关系存在很大的能量。即对于一个复杂系统,在一个合适的环境和条件下,任何一个很小物质的微弱的事务变化,都可能产生巨大的影响和效果。因此,新一代飞机任务能力主要是基于“蝴蝶效应”,通过感知任何微小的事务和信息,建立与事务和信息相关的组织和增强机制,利用全球、全域和全空间存在的能量关联,针对战略、战术和任务的组织,通过能力、能量和力量的转换,形成对应用目标巨大的能力响应。“蝴蝶效应”是通过环境条件基础、能力效应支撑和应用作用的关联形成的。

1)环境与基础:“谣言模式”

“蝴蝶效应”的主要思想是基于世界上存在大量的能力,任务系统则是通过感知和建立关联机制,将这些能力充分调动起来,集中在特种应用环境和特定应用任务上。“谣言模式”[13]就是世界上存在能力的组织机制。即世界上的能力存在形式像“谣言”存在形式一样,基于特定信息和能力相关,基于条件和焦点关联,面向事件和关系条件。“谣言模式”主要包含:信息与能力、条件与焦点、事件与关系。

2)能力与条件:能力模式

针对“谣言模式”的构成,虽然建立了各种信息与能力构成,确定了条件与焦点模式,形成了事件与条件激励,但时间上的能力从存在到组织到应用还必须与环境相关、与组织相关和与应用相关模式,通过适时和适当的转换,实现不同层面的可用的能力、能量和力量。能力模式主要包含:环境与能力、组织与能量、应用与力量。

3)应用与作用:组织模式

针对能力、能量和力量组织与转换,虽然通过环境与能力识别、组织与能量转换,应用与力量组织,但这些必须建立在相关作用对象与环境中,实现飞机作战任务的能力、能量和力量组织。组织模式主要包含:战略与能力集成、战术与能量机动、任务与力量综合。

1.3.2 任务系统能力组织

新一代飞机任务系统根据“蝴蝶效应”机理,通过采用复杂系统抽象组织和系统优化方法,依据系统最大支持能力组织概念,面向基础与背景能力,构建任务系统的战略支持背景能力组织；依据系统最优应用能力组织的概念,构建任务系统战术场景和对抗能力组织；依据系统最有效活动能力组织概念,构建系统任务过程能力组织。即战略能力、战术能力和任务能力组织3层模式架构,形成面向全球、全域、全空间的战略背景、战术场景和任务模式能力的组织。

1)战略支持背景能力

战略支持背景能力体现在面向战略目标需求层面。即依据战略能力涉及的领域,建立其余相关和支持目标实现的基础能力。包括如基础设施、知识能力、数据库、信息网络、信息能力、专业能力和业务能力,以及战略愿景实现的途径,形成战略能力目标、战略能力领域和战略能力方法,为系统战术组织和任务组织奠定基础支撑能力。

① 战略能力目标构建覆盖全域空间优势,警戒全球领域优势,获取全球能力优势,响应全球目标优势,形成压倒性优势。

② 战略能力领域包含战略信息能力与作用、战略技术能力与知识、战略环境事态与情报、战略威胁与安全防护和战略能力与力量组织。

③ 战略能力方法包括目标与空间的到达、信息与情报的获取、知识与技术的掌控、安全与安防的监控以及能力与力量的组织。

2)战术场景组织能力

战术场景组织能力体现在面向任务的应用组织层面。即根据战略背景的支持能力,针对目标作战环境,依据任务节点的专业优势(如预警、情报分析、攻击等),建立战术对抗的场景,构建作战对抗模式,确立对抗能力的优势,明确优势的作用空间,形成战术能力目标、战术能力领域和战术能力方法,为系统任务组织建立系统框架与环境。

① 战术能力目标构建使命目标组织优势,战场环境信息优势,任务作用空间优势,能力协同组织优势和体系对抗任务优势。

②战术能力领域包含战场系统目标架构组织,战场环境信息能力感知,战场空间组织作用能力,战场任务活动协同优化,战场体系能力组织对抗。

③战术能力方法包括作战使命的规划与场景组织,作战环境能力与模式的组织,战场空间、领域与时域的组织,网络协同模式与信息的组织,体系对抗模式与任务的组织。

3)任务过程组织能力

任务过程能力的组织体现在面向作战任务过程的能力组织层面。即根据战略背景的使命和提供的基础能力,依据战术场景目标要求和作用空间的能力保障,针对基于战术场景的任务节点组织,建立节点任务目标、关系和角色要求,形成任务能力目标、任务能力领域和任务能力方法,实现战术场景组织和目标,增强战略背景的支撑能力。

① 任务能力目标构建任务目标的能力优势,任务环境的组织优势,任务过程的优化优势,任务结果的性能优势,任务管理的组织优势。

②任务能力领域包含任务响应的应用与作用,任务响应的感知与组织,任务响应的角色与关系,任务响应的行为与效能,任务响应的管理与性能。

③任务能力方法包括任务能力与作用领域组织,任务需求与响应能力组织,任务目标能力与活动组织,任务过程能力与性能组织,任务结果综合与效能组织。

1.3.3 任务系统能力组织面临的挑战

新一代飞机任务系统组织是面向全域空间、全域信息和全域的能力组织。但是,全域的能力是无穷的和无尽的,所有的事物是关联的和无序的,环境影响是不确定的和动态的,人们的认知是有限的和有错的。因此,新一代飞机任务系统组织超越了当前的任务组织逻辑与领域范围,也超越了人们传统的认识和思维模式。其主要特征有:

1)战略能力层面的问题

已知新一代任务系统战略能力是面向全球、全域、全空间的战略的能力环境、感知与组织,必然存在无穷的信息、无尽的范围和无限的环境问题。因此,新一代任务系统战略能力组织面临的问题:面向有用/无用、固态/瞬态、关联/非关联的战略信息获取,面向有效/无效、动态/静态、逻辑/非逻辑的战略状态管理,面向协同/冲突、冗余/非冗余、确定/非确定的战略能力组织。

2)战术能力层面的问题

已知新一代飞机任务系统战术能力是基于战略能力支持,构建面向不同使命、不同环境、不同空间和不同能力的战场组织优势,必然存在不确定的场景问题、不确定的领域和不确定的能力。因此,新一代飞机任务系统战术能力面临的问题:①面向多环境、多空间、多信息的战术场景与使命组织；②面向多知识、多专业、多技术的战术领域与过程组织；③面向多组织、多缺陷、多冲突的战术能力与目标组织。

3)任务能力面临的问题

已知新一代飞机任务系统任务能力是基于战略能力支持和战术能力的组织,构建面向多重任务环境、多重任务能力和多重任务操作的任务组织优势,必然存在动态任务环境与目标、动态任务能力与性能、动态任务操作与效率问题。因此,新一代飞机任务系统任务能力面临的问题有:

① 面向动态环境、多种目标保障需求、不一致业务模式的任务应用组织。

② 面向动态能力、多种性能支撑需求、不完善专业模式的任务功能组织。

③ 面向动态过程、多种操作效率需求、不完整资源类型的任务资源组织。

2 新一代飞机任务系统的任务组织

新一代飞机任务系统的任务组织模式是根据新一代飞机任务系统战略组织模式,针对在战略层面、战术层面和任务层面存在的问题,采用传统静态逻辑组织的系统架构、确定系统处理与组织模式、静态有效性能力转换组织,无法满足新一代飞机任务系统的复杂系统组织的特征、不确定性处理特点和动态能量机动能力组织方式的需求。因此,必须采用新的概念和技术方法,构建新一代飞机任务的架构组织,形成任务系统战略组织模式、战术组织模式和任务组织模式。

2.1 任务组织方法

新一代飞机任务系统的战略模式包含面向战略层面、战术层面和任务层面的能力组织。在系统组织方面,新一代飞机任务系统对应不同空间、不同领域、不同组织的系统组织,支持不同目标、不同应用、不同环境的系统能力,提供不同任务、不同过程、不同条件的系统活动。在系统处理方面,新一代飞机任务系统对应不同区域、不同空间、不同业务的信息感知,支持不同需求、不同专业、不同活动的操作模式,提供不同认知、不同条件、不同逻辑的处理模式。在系统能力方面,新一代飞机任务系统对应不同使命、不同组织、不同作用的系统需求,支持不同应用、不同专业、不同知识的系统应用,提供不同目标、不同任务、不同环境的系统过程。因此,如何针对新一代飞机任务系统需求,建立系统能力组织模式、系统信息处理模式和系统逻辑处理模式是新一代飞机任务系统核心任务[14-15]。

1)能力组织模式——云组织

云组织是指虚拟化系统组织、分布式处理、并行处理和网格组织与计算的系统组织与处理架构,形成面向各种能力的云组织,支持各种应用云平台,提供各种服务的云计算。新一代飞机任务系统云组织处理模式有:系统组织虚拟化——组织模式、资源组织分布化——管理模式、能力组织最大化——能力模式、逻辑组织专业化——处理模式、应用组织业务化——应用模式。

2)信息处理模式——大数据

大数据[16]是指通过对领域、范围、连续、离散、随机海量数据的收集,通过空间关联、事件关联、环境关联、逻辑关联、时间管理和趋势关联数据相关性分析,形成对各种领域、环境、业务、任务、活动的关联的信息能力。新一代飞机任务系统大数据处理模式有:系统组织虚拟化——组织模式、资源组织分布化——管理模式、能力组织最大化——能力模式、逻辑组织专业化——处理模式、应用组织业务化——应用模式。

3)逻辑处理模式——智能化

智能化是指通过对当前已有的信息能力存在目标混沌、能力缺陷、环境变异、范围限制、逻辑离散、行为冲突现状,根据信息内在领域、业务、逻辑、能力关联模式,依据知识和经验的驱动与推理,形成支持业务、任务、活动的优化组织与处理模式。新一代飞机任务系统智能化处理模式有:信息业务智能化——应用领域、信息逻辑智能化——处理模式、信息时间智能化——作用时域、信息环境智能化——有效环境、信息发展智能化——发展预期。

2.2 战略层组织

新一代飞机任务系统战略层组织是基于“蝴蝶效应”机理,针对战略目标需求,感知和获取全球、全域、全空间的信息、技术和事件环境,构建相关的信息能力、专业能力和业务能力组织,形成面向战略目标的战略层组织架构。

针对战略层能力组织与需求,首先,根据战略组织的复杂信息与能力特征,构建最大范围信息平台,获取、分类目标信息组织,建立面向不同能力、不同领域、不同空间组织的信息云；其次,根据战略组织的复杂技术与逻辑特征,构建最大范围专业平台,获取、分类目标专业组织,建立面向不同知识、不同技术和不同逻辑组织的专业云；第三,根据战略组织的复杂环境与事件特征,构建最大范围的业务平台,构建面向不同应用、不同目标、不同环境的组织业务云。最终通过信息云、专业云和业务云的一体化组织构成战略云平台。任务系统战略云平台如图7所示。

图7 任务系统战略云平台Fig.7 Strategy cloud platform of task system

战略云平台是针对系统战略愿景的组织,构建基于大数据的信息组织、专业组织和业务组织,建立虚拟化、分布式、网格化信息能力模式组织,形成支持战略愿景的云平台。

1)信息云组织

信息云组织[17]是由面向战略愿景的信息感知(包含信息、类型和环境)、能力识别(包含元素、关系和权重)和事件模式(包含结果、特征和条件)构成。信息云根据战略云平台的架构,通过采用基于云平台的大数据分析模型、推理模型和归纳模型,确定信息云的信息类型与范围、信息条件与组织、信息能力与能力熵组织。信息云组织如图8所示,图中:f1(*)、f2(*)、f3(*)和F*均代表一种函数。

2)专业云组织

专业云组织是由面向战略能力的行为组织(包括信息、能力和事件)、技术领域(包括方式、类型和行为)和专业模式(包括作用、技术和过程)构成。专业云根据战略云平台的架构,通过采用基于云平台的大数据分析模型、推理模型和归纳模型,确定专业云的专业类型与范围、专业条件与组织、专业能力与结果熵。专业云组织如图9所示。

图9 专业云组织Fig.9 Specialty cloud organizing

3)业务云组织

业务云组织[18]是由面向战略目标的活动组织(包括事件、技术和专业)、应用领域(包括领域、环境和活动)和业务模式(包括能力、知识和认知)构成。业务云根据能力云平台的架构,通过采用基于云平台的大数据分析模型、推理模型和归纳模型,确定业务云的业务类型与范围、业务条件与组织、业务能力与能力熵组织。业务云组织如图10所示。

4)战略云平台组织

战略云平台组织是基于战略愿景、能力和目标组织模式,通过信息云、专业云和业务云的能力综合,根据云能力指数的权重配置,依据云能力熵的置信度分配,形成的战略云平台能力组织。战略云平台组织如图11所示。

图10 业务云组织Fig.10 Business cloud organizing

图11 战略云平台组织Fig.11 Tactics cloud platform organizing

2.3 战术层组织

新一代飞机任务系统战术层组织是基于战略层定义的使命、背景和能力,针对作战应用需求,建立面向全球、全域、全空间的作战场景,构建相关的作用领域,构建能力支持、能量转换和能力集成模式,形成面向战术目标的战术层组织架构。

针对战术层作战组织与需求,首先,根据战术组织的复杂环境与条件特征,构建覆盖战场模式的场景想定,形成战场,战役和作战应用模式,建立面向不同应用、不同环境、不同能力组织的场景云。其次,根据战术组织的复杂领域与空间特征,构建应用战场模式的作用领域,形成空间、领域和时域作用模式,建立面向不同领域、不同技术和不同作用组织的领域云。第三,根据战术组织的复杂能力与转换特征,构建支持战场模式的能力组织,形成能力、能量和力量组织与集成,建立面向不同环境、不同目标、不同等级组织的能力云。最终通过场景云、领域云和能力云一体化组织构成的战术云平台。任务系统战术云平台如图12所示。

图12 任务系统战术云平台Fig.12 Tactics cloud platform of task system

战术云平台是针对系统使命目标的组织,其构建基于大数据的复杂系统的场景能力与组织、领域能力与应用能力与组织,建立虚拟化、分布式、网格化系统的使命场景、作用领域和能量集成,形成支持战术目标组织云平台。

1)场景云组织

场景云组织是由面向战术环境的应用组织(包括目标、环境和条件)、能力组织(包括体系、网络和节点)和任务组织(包括攻击、防御和安全)构成。场景云根据战术云平台的架构,通过采用基于云平台的复杂系统组织模型、复杂系统不确定处理和复杂系统动态模式,确定空间云的场景应用与模式、场景活动与能力、场景结果与熵。场景云组织如图13所示。

图13 场景云组织Fig.13 Scenario cloud organizing

2)领域云组织

领域云组织[19]是由面向战术活动的空间组织(包括空间、地面和太空)、领域组织(包括信息、技术和赛博)和时域组织(包括时间、频率和速度)构成。领域云根据战术云平台的架构,通过采用基于云平台的复杂系统组织模型、复杂系统不确定处理和复杂系统动态模式,确定领域云的领域模式与范围、领域活动与能力、领域结果与熵。领域云组织如图14所示。

图14 领域云组织Fig.14 Domain cloud organizing

3)能量云组织

能量云组织[20]是由面向战术目标的能力组织(包括信息、专业和业务)、能量组织(包括任务、环境和结果)和力量组织(包括应用、目标和效能)构成。能量云根据战术云平台的架构,通过采用基于云平台的复杂系统组织模型、复杂系统不确定处理和复杂系统动态模式,确定能量云的能量感式与范围、能量活动与组织、转换结果与熵。能量云组织如图15所示。

图15 能量云组织Fig.15 Energy cloud organizing

4)战术云平台组织

战术云平台组织是基于战术环境、活动和目标组织模式,通过场景云、领域云和能量云的组织综合,根据云能力指数的权重配置,依据云能力熵的置信度分配,形成的战术云平台能力组织。战术云平台组织模式如图16所示。

图16 战术云平台组织模式Fig.16 Organizing modes of tactics cloud platform

2.4 任务层组织

新一代飞机任务系统任务层组织是基于战术层定义的场景、领域和能力,针对任务组织需求,建立覆盖全球、全域、全空间的任务组织,构建支持任务活动的功能能力,构建运行功能组织的资源环境,形成面向任务组织的任务层组织架构。

针对任务层任务组织与需求,首先,根据任务组织的复杂环境应用模式特征,构建支持作战任务的应用目标、功能和效能组织,建立面向不同应用、不同业务、不同条件组织的任务云。其次,根据任务组织的复杂领域功能能力特征,构建支持作战任务的功能品质、力量和效率组织,建立面向不同作用、不同专业和不同逻辑组织的功能云。第三,根据任务组织的复杂资源能力与操作特征,构建支持作战任务的资源效率、力量和有效性组织,建立面向不同目标、不同操作和不同性能组织的资源云。最终通过任务云、功能云和资源云的一体化组织构成任务云平台。任务云平台如图17所示。

图17 任务系统任务云平台Fig.17 Task cloud platform of task system

任务云平台是针对系统任务目标的组织,构建基于大数据的动态不确定系统的应用任务与组织、支撑能力与组织、操作模式与组织,建立虚拟化、分布式、网格化系统目标和活动组织,形成支持任务目标支持的云平台。

1)任务云组织

任务云组织是由面向任务目标的战场感知(事件、专业和业务)、任务组织(目标、过程和环境)和任务管理(状态、能力和有效性)构成。任务云根据任务云平台的架构,通过采用基于云平台的系统动态组织模型、系统不确定处理和环境自适应模式,确定任务云的应用任务与模式、任务活动与能力、任务结果与熵。任务云组织如图18所示。

图18 任务云组织Fig.18 Task cloud organizing

2)功能云组织

功能云组织是由面向任务能力的处理模式(包括应用、任务和效能)、功能组织(包括空间、领域和时域)和功能管理(包括能力、能量和力量)构成。功能云根据任务云平台的架构,通过采用基于云平台的系统动态组织模型、系统不确定处理和环境自适应模式,确定功能云的功能组织与模式、功能处理与能力、功能结果与熵。功能云组织如图19所示。

图19 功能云组织Fig.19 Function cloud organizing

3)资源云组织

资源云组织是由面向任务运行的资源模式(包括类型、能力和条件)、资源组织(包括操作、过程和效率)资源管理(包括状态,故障,有效性)构成。资源云根据任务云平台的架构,通过采用基于云平台的系统动态组织模型、系统不确定处理和环境自适应模式,确定资源云的资源组织与模式、资源操作与能力、资源结果与熵。资源云组织如图20所示。

图20 资源云组织Fig.20 Resource cloud organizing

4)任务云平台组织

任务云平台组织是基于任务组织、功能处理和资源操作组织模式,通过任务云、功能云和资源云的组织综合,根据云能力指数的权重配置,依据云能力熵的置信度分配,形成的任务云平台能力组织。任务云平台组织如图21所示。

图21 任务云平台组织模式Fig.21 Organizing mode of task cloud platform

3 结 论

针对新一代飞机战略目标与需求和未来作战优势组织与领域,讨论了 “蝴蝶效应”的能力组织思路,论述了新一代飞机任务系统发展思路和面临的挑战,提出了基于云组织、大数据和智能化的任务系统构架组织思路和方法,构建了任务系统战略层、战术层和任务组织模式,为新一代飞机任务系统研究作了一些探索。

[1] Maybury M T.Air force cyber vision 2025[Z/OL].[2015-05-05].http://cybernyalliance.ogr/wpcontent/uploads/2012/08/Cyber Vision2025Mark Marbury Brief18-Jul12.pdf.

[2] Wang G Q,Gu Q F,Wang M,et al.Research on the architecture technology for new generation integrated avionics aystem[J].Acta Aeronautica et Astronautica Sinica,2014,35(6):1473-1486(in Chinese).王国庆,谷青范,王淼,等.新一代综合化航空电子系统构架技术研究[J].航空学报,2014,35(6):1473-1486.

[3] Ji C Q,Li Y,Qiu W M,et al.Big data processing in cloud computing environments[C]//2012 International Symposium on Pervasive Systems,Algorithms and Networks,2012:17-23.

[4] Mehdi B,Mukesh S.The role of cloud computing architecture in big data[C]//Information Granularity,Big Data,and Computational Intelligence Studies in Big Data,2015:275-295.

[5] Todd G H.Armed attack in cyberspace:Deterring asymmetric warfare with an asymmetric definition[J].Air Force Law Review,2009,64:64-65.

[6] Air Force Cyber Command(provisional).Air force cyber command strategic vision[EB/OL].(2008-04-03)[2015-03-14].http://www.dtic.mil/cgi-bin/Get TRDoc?AD=ADA479060.

[7] WelshⅢ,Gen M A.Global vigilance,global reach,global power for America:The world’s greatest air force-powered by airmen,fueled by innovation[J].Air&Space Power Journal,2014:1-8.

[8] Liu J X,Chen S D,Wang F.The tactical maneuver in cyber space[J].Electronics Optics&Control,2014,21(9):1-6(in Chinese).刘金星,陈哨东,王芳.赛博空间的战术机动[J].电光与控制,2014,21(9):1-6.

[9] Ventola E.Systemic functional theory and cyberspace[J].Equinox Publishing,2014(2):370-377.

[10] Weber R H V.Realizing a new global cyberspace framework[M].Berlin:Springer,2015:99-160.

[11] United States Air Force.Cyberspace science and technology vision 2012-2025,cyber vision 2025[EB/OL].[2015-03-14].http://www.defenseinnovationmarketplace.milresources/cybervision2025.pdf.

[12] Wójcik D.The butterfly defect:how globalization creates systemic risks and what to do about it[J].Journal of Economic Geography,2015,15(1):250-252.

[13] Xie H,Tan Y,Xu Y.Research on simulation of the emergency information dissemination based on netlogo[C]//Proceedings of 2013 4th International Asia Conference on Industrial Engineering and Management Innovation(IEMI2013).Berilin:Springer,2014:847-857.

[14] Wang G Q,Gu Q F,Wang M,et al.Research on integrated technology and model in avionics system[C]//2014 IEEE/AIAA 33rd Digital Avionics Systems Conference.Piscataway,NJ:IEEE Press,2014:1-52.

[15] Wang G Q,Gu Q F.Research on distributed integrated modular avionics system architecture design and implementation[C]//2013 IEEE/AIAA 32nd Digital Avionics Systems Conference.Piscataway,NJ:IEEE Press,2013:7D6-1-10.

[16] Zikopoulos P,Eaton C.Understanding big data:Analytics for enterprise class hadoop and streaming data[M].McGraw-Hill Osborne Media,e-book:IBM Corporation,2012.

[17] Paul P K,Kumar K,Chatterjee D.Cloud computing and information infrastructure:emerging possibilities—a SWOT analysis[J].SRELS Journal of Information Management,2014,51(2):129-134.

[18] Chang V.The business intelligence as a service in the cloud[J].Future Generation Computer Systems,2014,37:512-534.

[19] Gouglidis A,Mavridis I,Hu V C.Security policy verification for multi-domains in cloud systems[J].International Journal of Information Security,2014,13(2):97-111.

[20] Berl A,Gelenbe E,Di Girolamo M,et al.Energy-efficient cloud computing[J].The Computer Journal,2010,53(7):1045-1051.