基于复杂网络的信息化靶场体系能力分析与评估

罗小明，　朱延雷，　何　榕

(1. 装备学院 航天指挥系， 北京 101416；　2. 装备学院 研究生管理大队， 北京 101416)



基于复杂网络的信息化靶场体系能力分析与评估

罗小明1，朱延雷2，何榕2

(1. 装备学院 航天指挥系， 北京 101416；2. 装备学院 研究生管理大队， 北京 101416)

体系能力是基于信息系统的军事靶场体系所特有的整体能力，对其分析与评估是军事靶场向信息化靶场转型建设与优化发展中必须解决的一个重难点问题。针对信息化靶场体系能力“是什么”“评什么”“怎么评”等问题，剖析了信息化靶场体系能力的概念内涵及整体性、动态性、相对性特征，提出了信息化靶场体系能力的总体构成，构建了信息化靶场能力评估指标体系和网络结构模型，探讨了基于复杂网络的信息化靶场体系能力评估思路与方法途径，为信息化靶场体系能力建设与评估提供理论基础和技术框架。

信息化靶场；体系能力；复杂网络；网络结构模型；评估

体系能力是一种新的基于信息系统的体系所特有的整体能力，它既是信息化靶场创建“试”“训”“研”“用”“保”“评”( 军事装备试验、部队训练、战法研究检验、部队使用、作战支援保障、综合评估) 六位一体新模式的基本依托，也是信息化靶场全面考核装备作战适用性、作战效能及体系贡献度，开展多系统作战平台、多平台作战体系试验的必备条件。针对信息化靶场体系能力“是什么”“评什么”“怎么评”等问题，深入研究信息化靶场体系能力的概念内涵、基本特征、总体构成及综合评估等问题，对于创新信息化靶场运行机制、构建信息化靶场能力体系、推进信息化靶场转型建设与优化发展具有重要的理论价值和现实意义。

1　概念内涵

军事靶场是国家和军队为主要从事军事装备试验、部队训练和军事应用研究而专门设立的军事科研机构[1]7，其组成要素包括人员、技术、装备、场区和法规[1]13。当今世界的军事竞争，本质上是打赢能力的竞争。战场打不赢，一切等于零。发展信息化武器装备、打赢信息化战争自然离不开信息化的军事靶场。

信息化靶场是军事靶场发展的高级形态。但是目前军事靶场尚处于这一高级形态的初级阶段[2]。在这个阶段，信息系统在军事靶场体系中具有基础和核心作用。军事靶场各要素、单元、系统和方式手段依赖信息系统的“孵化器”“倍增器”“黏合剂”或“催化剂”作用，实现高效聚合、结构演化、效能涌现，形成一体化联合的军事靶场体系。没有信息系统的赋能作用，就没有军事靶场体系能力的最终生成。因此，信息化靶场建设的关键是在人的智能充分发挥的基础上，信息系统和军事靶场的能量得到有效耦合与释放。

借鉴2011年版《军语》及相关文献对“基于信息系统的体系作战能力”的定义[3]39-40，笔者认为：信息化靶场体系能力是指以靶场指挥信息系统为纽带和支撑，使靶场各要素、单元、系统相互融合，按照一定组织结构进行联结，将靶场军事装备试验、部队训练、战法研究检验、部队使用、作战支援保障、综合评估等功能集成为一体，所形成的具有涌现效应的整体能力。毫无疑问，将信息系统引入军事靶场体系所形成的整体能力，其效能不再是军事靶场各要素、单元、系统能力的累加之和，而是涌现性增加，进而使军事靶场成为作战体系及体系作战能力建设的基础支撑[4]，成为检验装备作战适用性、作战效能、体系贡献度的“磨刀石”“检验场”“练兵场”或“助推剂”。

2　基本特征

信息化靶场体系能力是在军事靶场推进一体化联合试验体系建设、开展武器装备作战试验需求驱动下提出的新概念，具有整体性、动态性、相对性等基本特征。

2.1整体性

体系是能够得到进一步涌现性质的关联或联结的独立系统的集合[5]。信息化靶场体系是在一定的战略指导、任务指挥和综合保障条件下，为完成一定的使命任务，通过信息系统将军事靶场相互联系和相互作用的各要素、单元、系统，按照一定的组织结构形式而组成的更高层次的整体系统[6]。“整体性”具体表现在：

1) 靶场各要素、单元、系统之间相互关联、相互依存、相互协作、功能互补，形成难以简单划定或区分功能的综合系统，开放性和包容性强。

2) 靶场实质上是一个由人员、技术、装备、场区、法规等要素构成的复杂适应系统(Complex Adaptive System, CAS)，呈现“3+1+1”结构。“3”指实体要素(人、装备、体制编制)，“1”分别指渗透性要素(信息)和关系要素(适应性)。

3) 强调发挥靶场指挥信息系统互联、互通、互操作的融合功能，实现靶场各要素、单元和系统的结构演化、一体联动和效能涌现，达到“1+1>2”的整体效果。

2.2动态性

根据系统结构与环境决定系统功能的系统论规律，信息化靶场是一个按照相应机理运动发展的整体系统，是“活”的系统，其结构、状态、特性、功能、行为等将随时间的推移而发生变化，这种变化可称之为演化(Evolution)[7]。也就是说，信息化靶场具有适应性和进化性，其结构、状态、特性、功能、行为等都处在或快或慢的演化之中。因此，信息化靶场体系能力不是静态的，而是在实施运作中不断发展变化，具有灵活、适变、动态等特性。“动态性”具体表现在：

1) 靶场任务/运行体系结构能灵活应对不同任务要求，可为创新试验鉴定模式、构设联合试验环境、承担新型试验任务而发生演化，如信息协同能力、任务协同能力、OODA (Observe-Orient-Decide-Act)环效能等。

2) 靶场系统体系结构在连通性、鲁棒性、脆弱性、抗毁性等方面发生的演化，如信息(服务)交互能力、组网通信能力及质量、体系运行的自适应和自协同性能等。

3) 靶场技术体系结构的演化，表现在指向性、功能性、整体性、规范性、逻辑性等方面[8]。

2.3相对性

信息化靶场体系能力是通过使命任务展现的，是其功能和作用与使命任务结合的直接体现，是在某种环境条件和方式手段下“某一任务”“某一时刻”的能力水平[9]。使命任务不同，其能力也不同。“相对性”具体表现在：

1) 环境条件的相对性。主要指军事靶场遂行使命任务时是否构设实际的战场环境，是否和配装部队使用结合起来，是否按照实际的任务流程和任务剖面要求来实施运作。

2) 方式手段的相对性。主要指军事靶场在任务想定拟制、任务条件构设、任务计划制定、任务项目实施中所用方式手段的对比性、创新性和有效性。

3) 获取数据的相对性。获取与装备相关的资料和数据是军事靶场遂行使命任务时的主要目标，也是军事靶场考核装备作战适用性、作战效能及体系贡献度的前提和基础。受环境条件、数据采集与分析手段的限制，军事靶场任务期间获取的数据具有相对性。

3　总体构成

研究的视角不同，体系能力的总体构成也会有不同的表述。着眼信息系统的主导地位和军事靶场的组织功能，可将信息化靶场体系能力分为7个部分，如图1所示[3]58-69。

图1　信息化靶场体系能力总体构成

3.1信息支撑能力

信息支撑能力，是指利用靶场指挥信息系统和其他信息设备，为信息化靶场高效运行提供保障的能力。具体包括信息生成能力、信息获取能力、信息处理能力、信息存储能力、信息传输能力、信息分发管理能力和信息安全保密能力[10]。信息支撑能力是靶场信息资源渗透到各种能力中的基础性功能和支撑条件。信息资源是靶场最大、最宝贵的资源。开发和利用好信息资源，既是军事靶场要素能力和任务能力实现功能耦合、结构演化和效能涌现的有力保证，也是推进信息化靶场体系能力建设的意义所在。

3.2指挥控制能力

指挥控制系统包括各级指挥所、指挥中心和指挥单元，它是军事靶场的“大脑”和“神经中枢”，主要功能是信息监控、辅助决策、任务管理、文电和时统处理及数据支持，实现不间断、无缝隙的指挥等。指挥控制能力，则是指指挥员及其指挥机关运用靶场指挥信息系统对靶场各力量及其行动任务进行运筹决策和控制协调的能力，具体包括指挥决策能力、任务控制能力和指挥保障能力。

3.3军事装备试验能力

试验功能是军事靶场首要的基本功能。装备试验按照试验性质或目的主要分为装备科研试验、装备定型(鉴定)试验、装备作战试验。军事装备试验能力的指标主要包括环境(平台)构建能力、靶标保障能力、测量控制能力等因素。其中，靶标保障能力主要考核靶标的运动特性、目标特性、空间分布特性和逼真度等因素；测量控制能力主要考核测量完整性、测量精确性、数据处理实时性和安全控制可靠性等因素。

3.4部队训练能力

训练功能也是军事靶场的基本功能。军事靶场应充分利用靶场人员、技术、装备和场区资源，为部队实战化训练提供对抗环境、作战对手和战术战法，成为部队体系作战能力的“检验场”或“练兵场”。部队训练能力的指标主要包括环境(平台)构建能力、作战模拟仿真能力、测量控制能力等因素。

3.5军事应用研究能力

军事靶场具有人员、技术、装备、设施和环境条件，是开展军事应用研究活动的理想场所。军事应用研究功能包括靶场应用研究、部队使用研究和国防科学研究等。军事应用研究能力重点考核军事靶场的理论方法支撑能力和综合评估能力。理论方法主要包括装备试验方法、作战训练方法、测量方法、数据处理方法、评估方法等。

3.6战法研究检验能力

战法研究检验能力和作战支援保障能力是目前军事靶场需要发展的辅助能力。战法研究检验能力的指标主要包括环境(平台)构建能力、作战模拟仿真能力、数据处理能力等因素。

3.7综合保障能力

综合保障能力主要指为信息化靶场运作提供勤务保障和作战支援保障的能力。其中：勤务保障能力主要考核兵力保障能力、场区和设施保障能力、计量检定保障能力和后勤保障能力等因素；作战支援保障能力主要包括检测维修能力、培训能力、专家咨询能力等。

4　综合评估

信息化靶场体系能力综合评估是检验军事靶场信息化建设成效的重要手段。长期以来，如何对其体系能力进行分析与评估，是军事靶场向信息化靶场转型建设与优化发展中的一个重难点问题，一直没有得到有效解决。本文提出可通过构建信息化靶场能力评估指标体系和网络结构模型，利用基于复杂网络(Complex Networks)的仿真实验方法，实现对信息化靶场体系能力评估的思路与途径。

4.1建立信息化靶场能力评估指标体系

开展信息化靶场体系能力综合评估，确定评估指标体系是基础。指标选择的好坏对评估结果具有至关重要的影响。构建信息化靶场体系能力评估指标体系，一方面要反映信息化靶场所包含的要素、单元、系统及其相互间的关联关系；另一方面还要反映信息化靶场的整体涌现性、适应不同任务的灵活机动性，以及信息系统的基础支撑作用。本文从目标能力、核心能力、现实能力3个方面，构建了信息化靶场体系能力评估指标体系，如图2所示。其中，目标能力是军事靶场完成其使命任务需要具备的能力，是军事靶场在遂行使命任务中初始状态的设计能力；核心能力是军事靶场在一定时期内保持发展优势的能力，本文主要指信息协同能力和任务协同能力，由信息化靶场信息力、结构力、保障力、管理力和创新力决定[11]；现实能力是军事靶场遂行使命任务时所发挥出来的实际能力，可由任务完成效果(效益、战果)、任务完成效率(完成持续时间，指挥控制周期或OODA环时长)、任务完成代价(损耗、风险、战损(比))来表征。

图2　信息化靶场能力评估指标体系

4.2信息化靶场体系能力分析的网络结构模型

从某种意义上讲，信息化靶场体系是其构成实体(要素、单元、系统)以特定方式耦合的动态网络。如果将信息化靶场体系各构成实体抽象成网络节点，实体之间的指控关系、组织关系和运行机制抽象成网络边，那么由这些节点和边可构成一个网络[12-13]。

图3　信息化靶场体系能力分析的网络结构模型

从复杂网络的角度看，可将信息化靶场体系视为一个以各种资源和任务力量为节点，相应指控关系、组织关系和运行机制为边，并由这些节点和边链接而成的“网络的网络”。该网络是具有多层次(Multi-level)、多维度(Multi-dimension)、多准则(Multi-criterion)、多指标(Multiple index)、多方案(Multi-plan)等“5多”或“5M”特征的超网络。可采用基于边权信息的动态靶场体系网络结构分析算法，计算复杂网络的平均路径长度、集聚系数、度分布、网络效率等参数，并从纵向上的网络层级和横向上的网络跨度2个方面(网络层级对应网络的平均路径长度和集聚系数，网络跨度对应网络的度分布和网络效率)，基于仿真数据对靶场体系结构在某段仿真时间内的演化情况进行实验分析，研究靶场信息支撑能力、信息(任务)协同能力，以及网络结构对靶场体系能力的制约与影响。

根据信息化靶场体系的网络化结构形态，结合军事靶场的使命任务，通过分析目标能力、核心能力、现实能力的生成过程及其网络的结构、功能和行为演化关系，即可构建信息化靶场体系能力分析的网络结构模型，如图3所示[14-16]。在目标能力、核心能力、现实能力评估模型的基础上，通过基于复杂网络的仿真实验方法，再利用研究各类复杂对象行为演化规律的建模与仿真平台——NetLogo 5.0[17]，最终可实现对信息化靶场体系能力的综合评估。

5　结 束 语

自1998年D. J. Watts和S. H. Strogatz发现了复杂网络的小世界(Small World)现象，以及1999年A.L. Barabasi和R. Albert发现了复杂网络的无标度(Scale-free)性质以来，各种关于复杂网络的研究得以快速开展，并很快应用于各领域关于复杂体系的研究，并催生了一门新兴交叉学科——网络新科学(New Science of Networks)。本文借鉴复杂网络理论的相关成果，对信息化靶场体系能力分析与评估问题进行了初步探讨。下一步还需深入研究信息化靶场体系运作中的小世界现象和无标度性质，信息化靶场体系复杂网络建模与仿真算法，信息化靶场体系结构、功能和行为演化特性，以及信息化靶场体系使命任务效能和体系涌现性效能评估等问题。

References)

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(编辑：李江涛)

System Capability Analysis and Evaluation of Information-based Range Based on Complex Networks

LUO Xiaoming1,ZHU Yanlei2,HE Rong2

(1. Department of Space Command, Academy Equipment, Beijing 101416, China；2. Department of Graduate Management, Academy Equipment, Beijing 101416, China)

System capability is an overall ability of the military test range system based on information system, and the analysis and evaluation on the system capability is a key issue to be solve out during the transformation to information-based test range, and its optimized development . With regard to some questions like what is test range system capability, what is the evaluation object and how to evaluate the system capability, the paper analyzes the connotative concept of information-based range system ability and its characteristic in terms of integrity, dynamics, relativity, puts forward the information-based range system’s overall competence, builds up an information range ability evaluation index system and a network structure model and discusses the ability evaluation ideas and approaches of information -based test range based on complex network to provide theoretical basis and technical framework for the construction and evaluation of the information-based range system capability.

information-based range; system capability; complex networks; network structure model; evaluation

2015-07-07

部委级资助项目

罗小明(1966—)，男，教授，博士生导师，主要研究方向为军事运筹、作战模拟仿真。

E92

2095-3828(2016)05-0113-06

A DOI10.3783/j.issn.2095-3828.2016.05.023