赛博蓝军力量建设效能评估模型

柯宏发， 祝冀鲁， 罗 剑

(装备学院装备试验系, 北京 102206)

赛博蓝军力量建设效能评估模型

柯宏发， 祝冀鲁， 罗 剑

(装备学院装备试验系, 北京 102206)

界定了赛博蓝军力量及其建设的概念与内涵，从物理域、信息域、认知域和社会域的行动反应角度建立了赛博蓝军力量建设效能评估指标体系和矩阵描述模型，构建了赛博蓝军力量建设效能矩阵型灰色关联评估模型，最后，通过仿真评估算例进行了验证。结果表明：提出的建设效能评估指标体系和矩阵型灰色关联评估模型是有效可行的。

赛博空间；蓝军力量；建设效能；矩阵型灰色关联评估模型

赛博空间概念于20世纪80年代提出，军事意义上的赛博空间是指具备物化特征的信息网络空间，包括敌我双方的军事信息系统以及嵌入信息要素的诸多武器系统。赛博空间已成为继陆、海、空、天之后的第5维作战空间[1-4]，其催生了一种全新的作战样式——赛博作战。在赛博空间作战,其攻击简单，而防御很难。目前，美军已成立了赛博作战司令部，各国(地区)也都加快步伐建设赛博作战力量。研究赛博作战战法，建设赛博蓝军力量是检验赛博作战效果最直接、最好的一种途径。赛博蓝军力量建设效果对提高赛博作战能力、解决赛博装备作战运用等问题具有极其重要的意义。本文从物理域、信息域、认知域和社会域角度分析赛博蓝军力量的作战效果，建立赛博蓝军力量建设效果评估矩阵，构建基于灰色关联矩阵的建设效果评估模型。

1 赛博蓝军力量及其建设的概念与内涵

1.1 赛博蓝军力量

《中国人民解放军军语》[5]65定义作战力量是指用于遂行作战任务的各种组织、人员及武器装备等的统称。笔者认为：赛博蓝军作战力量(简称“赛博蓝军力量”)是指担负赛博作战任务的模拟作战对手部队的统称，主要是指赛博对手担负赛博攻防的直接交战力量以及担负作战保障(包括后勤与装备保障)的作战支援保障力量等。赛博蓝军力量的基本使命任务是致力于提高蓝军并破坏敌方在赛博空间的赛博信息获取、处理、传输、运用能力和信息效能，形成敌我双方赛博对抗中的信息优势。赛博蓝军力量的运用主要包括3个方面：1)配合赛博红军力量进行赛博攻防训练，检验红军力量的攻击效果；2)配合赛博装备进行试验鉴定，为赛博装备建设提供依据；3)进行赛博攻防的科研工作，催生、验证新的赛博作战理论。

1.2 赛博蓝军力量建设

《中国人民解放军军语》[5]10定义作战力量建设是指为构建和完善作战力量体系、提高作战部队战斗力而进行的活动。笔者认为：赛博蓝军力量建设是指以提高赛博蓝军力量的赛博作战能力为根本目标而开展的装备建设、能力分析、体制编制验证等工作的总称。

从赛博蓝军力量的运用来看，赛博蓝军力量建设是一个极其复杂的系统工程。从哲学的层次看，赛博蓝军力量是由生产力要素和生产关系要素构成的一个有机整体。相应地，赛博蓝军力量建设包括生产力要素建设和生产关系要素建设2个方面：生产力要素建设包括信息技术基础设施、赛博人才和赛博装备等物质基础的建设；生产关系要素建设主要包括体制编制、多元赛博作战力量的指挥控制关系、赛博作战综合保障等内容。在生产力要素中，赛博人才的技术水平、赛博侦察装备的侦察能力、赛博攻击装备的攻击能力、赛博防御装备的防御能力等反映了赛博蓝军力量建设效能的固态分量。在生产关系要素中，体制编制效能、指挥控制能力以及综合保障水平等是赛博蓝军力量建设效能的动态分量，不同的体制编制、指挥控制关系以及综合保障水平会导致赛博蓝军力量作战效能的不同；处于一定发展阶段的赛博蓝军力量，其体制编制、指挥控制关系等生产关系要素就成为其建设效能的牵引和推动因素。

2 基于4域的赛博蓝军力量建设效能评估指标体系

赛博蓝军力量通过鲁棒、安全的信息技术基础设施将各种赛博装备、指挥控制系统、赛博作战部队等作战要素和资源连接起来，提供一体化赛博信息的获取、传输、处理、分发和利用等服务，形成一条从赛博侦察装备获取目标数据到信息、知识，继而转化为决策以及赛博行动的作战行为价值传递链，实现赛博蓝军力量作战能力的最大化。

赛博蓝军力量的作战行动同时发生在物理域、信息域、认知域和社会域4个领域中，这4个领域是赛博蓝军力量作战能力形成的源泉，4域的相互作用和网络信息传递形成了赛博蓝军力量的作战能力。借鉴基于效果的行动反应循环解析思路[6]，基于4域建立赛博蓝军力量作战能力形成框架，如图1所示。

图1 赛博蓝军力量作战能力形成框架

图1中，物理域是指赛博攻防领域或战场环境空间，其要素包括赛博信息技术基础设施、各级作战人员、指挥控制装备和赛博攻防装备等,赛博的主要作战能力均在该领域进行度量。信息域是指赛博信息产生、传输、处理和共享的领域或空间，既是赛博行动的信息空间，也是赛博蓝军力量传递指挥控制的领域，更是传达指挥员意图的领域；在该领域中，赛博蓝军力量具有收集、获取和共享赛博信息的能力，以建立和维持超越赛博红军的赛博优势；所有关于赛博态势的信息都必须与该领域进行交互，然后又通过其进行共享。认知域是指赛博蓝军形成赛博知识、决策和价值的空间，既是信念、认识和价值观存在的领域，也是贯彻意图、条令、战术，并根据理性认识进行决策的领域；该领域的基本要素包括领导能力、经验水平、态势感知能力以及协同决策能力等。社会域是指赛博蓝军力量人员之间和组织之间进行信息交互、共享认知和理解以及协同决策的过程和领域；社会域受到经济、教育、政治甚至宗教等因素的影响。由上述分析可知：基于效果的赛博蓝军力量行动反应循环过程主要涉及赛博感知、认知、决策、行动和社会影响5个要素，据此建立的赛博蓝军力量建设效能评估指标体系如图2所示。

图2 赛博蓝军力量建设效能评估指标体系

3 矩阵型灰色关联评估模型

3.1 建设效能的矩阵描述

设Ph(h=1,2,3,4,5)分别为赛博感知能力、赛博认知能力、赛博决策能力、赛博行动能力和社会影响能力，则赛博蓝军力量建设效能为

Ecyber-blue=f(P1,P2,P3,P4,P5),

(1)

式中:Ecyber-blue为赛博蓝军力量建设效能；f(·)为赛博作战能力聚合函数。

将赛博蓝军力量作战过程分为刺探、重点目标攻击、升级控制等k个阶段，则通过第i(i=1,2,…,n)次任务想定、基于4域的赛博蓝军力量作战能力的矩阵描述为

(2)

设赛博蓝军力量的理想作战能力矩阵为

(3)

则f(·)可以转化为作战能力矩阵Xi和理想作战能力矩阵X0的逼近程度评估函数。逼近程度评估要求决定了Xi和X0的逼近性应包括2个方面[7]：1)Xi和X0的相似程度，即二者之间的相同或共同程度，一般用距离的倒数来度量；2)Xi和X0的贴近程度，即二者相应元素对比的正确程度。Xi和X0在几何上等价于2个曲面，相似度仅能衡量2个曲面几何形状的相似程度，无法度量相应要素对比的正确程度；贴近度可衡量2个曲面在空间的接近程度，无法处理2个曲面局部与整体间的复杂关系。本文利用矩阵型灰色关联度[8]综合衡量Xi和X0的相似度和贴近度，该方法为赛博作战能力的聚合提供了一个新思路。

3.2 作战能力矩阵的初值化处理

由于作战能力的指标量纲或数值量级不一致，在进行灰色关联分析前，必须对Xi进行无量纲化处理。另外，所有灰色序列均能通过某种变换减弱其随机性和扰动冲击，凸显其内在的变化规律[8]。因此,本文选择初值化算子对Xi进行预处理,并记初值化处理后的矩阵为Xi,

设Xi=[ahj]5×k，D为Xi的初值化算子，则

X=DXi=[dahj]5×k=[ahj/ah1]5×k，

(4)

为Xi的初值化矩阵。

3.3 作战能力矩阵的灰关联分析模型

(5)

(6)

(7)

分别为3级极大、极小距离[8]。极大、极小距离体现了系统论的整体性观点，反映了整个系统对单个特征参数关联程度的影响。

基于一般关联度的基本思想，可根据作战能力参数与理想能力参数之间的极大、极小距离来定义参数之间的关联系数，则

(8)

设(h,j)处的关联系数权重为whj，则

(9)

为关联系数的权重矩阵，且

(10)

对灰关联系数矩阵进行聚焦，得到被评赛博蓝军力量建设效能为

(11)

4 仿真评估算例

设赛博蓝军力量与红军力量的博弈过程可分为刺探、重点目标监测、攻击、重点目标攻击、升级控制5个阶段，利用综合加权平均得到赛博蓝军力量的赛博感知能力、赛博认知能力、赛博决策能力、赛博行动能力和社会影响能力，赛博蓝军力量的作战能力矩阵为

进行初值化处理后为

赛博蓝军力量与红军力量的博弈过程能取胜的理想作战能力矩阵为

进行初值化处理后为

利用MATLAB中的surf命令进行初值化处理后，赛博蓝军力量X1和X0的描述曲面如图3、4所示。可以看出：2个曲面具有较大的差异，相似性不是很理想，难以对赛博蓝军力量建设效能进行分析。

图3 赛博蓝军力量作战能力描述曲面

图4 赛博蓝军力量理想作战能力描述曲面

基于本文提出的定量分析方法，根据式(5)-(7)，可得

当ξ=0.5时，可求得赛博蓝军力量作战能力相对于理想作战能力的灰关联系数矩阵为

设各个灰关联系数的相对重要性相同，则

由此可得被评赛博蓝军力量建设效能为

r0l=r(X0,X1)=0.696。

由式(8)可知：灰色关联度r的取值范围为[ξ/(1+ξ)，1]。本文中当ξ=0.5时，r的取值范围为[0.333 3，1]，表明被评赛博蓝军力量建设效能不是很理想，这一结论与定性分析结果一致。

5 结论

赛博蓝军力量建设是赛博弱国提高赛博作战能力的紧迫任务，研究赛博蓝军力量的建设效能评估方法是其中的主要内容之一。赛博蓝军力量包含较多的生产力和生产关系要素，不同要素的内涵特征差异较大，下一步将基于本文提出的评估思路，对赛博蓝军力量建设过程中具体要素建设效能的评估指标体系、评估模型、指标权重计算等问题进行深入研究。

[1] James R L, Michael T M. Securing Cyberspace for the 44th Presidency[R]. Washington DC: Center for Strategic and International Studies, 2008.

[2] Andrew C, Lech J. Establishing Cyber Warfare Doctrine[J]. Journal of Strategic Security, 2012, 5(1): 31-48.

[3] 张明智，胡晓峰．赛博空间作战及其对战争仿真建模的影响[J]．军事运筹与系统工程，2012，26(4):10-15.

[4] 蔡亚梅，汪立萍．赛博空间作战及应考虑的问题[J]．航天电子对抗，2012，28(1): 17-19.

[5] 全军军事术语管理委员会.中国人民解放军军语：全本[M]．北京：军事科学出版社，2011.

[6] Smith E A．复杂性、联网和基于效果的作战方法[M]．王志成，译.北京：国防工业出版社，2010.

[7] 刘思峰，谢乃明，Forrest J．基于相似性和接近性视角的新型灰色关联分析模型[J]．系统工程理论与实践，2010，30(5)：881-887.

[8] 张可．矩阵型灰色关联分析建模技术研究[D]．南京：南京航空航天大学，2010.

(责任编辑: 王生凤)

Construction Effectiveness Evaluation Model of Cyberspace Blue Force

KE Hong-fa, ZHU Ji-lu, LUO Jian

(Department of Equipment Test, Equipment Academy, Beijing 102206, China)

Concept and connotation of cyberspace blue force and its construction are defined. From the action and reaction view of physical domain, information domain, cognitive domain and social domain, the index system of construction effectiveness evaluation of cyberspace operational blue force is set up and the matrix description model is built. Evaluation model based on the matrix grey relational analysis for construction effectiveness is constructed and validated through simulation evaluation examples. The results show that the method proposed is feasible and practical.

cyberspace; blue force; construction effectiveness; matrix grey relational analysis

1672-1497(2015)05-0006-04

2015-05-13

国家社会科学基金资助项目(12GJ003-102)

柯宏发(1969-)，男，教授，博士。

E27; E917

A

10.3969/j.issn.1672-1497.2015.05.002