军事战略博弈研讨系统分析与设计

2019-03-01陈敏,黄谦,李坎

指挥控制与仿真 2019年1期

陈敏,黄谦,李坎

(军事科学院,北京 100091)

传统的战略博弈研究大多采用社会科学领域广泛应用的定性分析、思辨判断方法等,通过史料研究、分类比较、归纳演绎、分析综合、概括总结等方式,从历史、艺术、哲学等多个层面进行研究[1-4]。进入21世纪以来,高度复杂不确定性的信息化联合作战提出了许多新的分析需求,需要从定性与定量相结合的角度把握军事活动全局复杂变量间的内在联系,才能为战略决策提供令人信服而又切实可行的科学建议。

因此,把现代运筹方法和信息技术发展的最新成果注入战略博弈研究领域,将以定量研究为主要特征的自然科学方法和以定性思辨为主要特征的社会科学方法相结合,创新研究方法,弥补传统战略研究方法科学性不足的弱点,提高军事战略博弈研究能力,使军事高层决策得到科学的评估、论证与优化,是新时期军事斗争准备和军队建设的迫切需要,也是信息化条件下军事科研方法创新的必然趋势。

美军的战略博弈研讨和重大行动推演分析工具中“兰德战略评估系统”(RSAS)[5-7],将“政治-军事”兵棋推演与分析建模相结合,围绕自动化兵棋推演、基于规则的建模、结构化兵力分析和敌对行动作战建模,逐步形成了独特的“兰德系统与方法”,对美军战略平衡研究及战略分析方法产生了巨大影响,开创了现代美国战略评估与战略分析的新思维、新方法、新时代。

2014年11月,美国防部长《国防革新倡议备忘录》[9]提出“重振作战博弈”。认为“重振作战博弈将有效创新和检验达成战略目标的途径,帮助我们更清楚地思考未来作战环境”。2016年10月,美军事运筹学会(MORS)举行MORS作战博弈专门会议[10],认为应对未来高度不确定的信息化战场挑战,需要“把作战博弈集成到支持战略、条令、政策和其他决策的国防部整个分析过程中”,并就搞好作战博弈的设计、开发、实现与应用等进行了交流研讨。

1 军事战略博弈研讨系统

1.1 概述

战略博弈研讨方法,在传统研讨方法的基础上,将思维科学、系统科学和运筹分析等科学理论和方法注入研讨过程中,并将其与信息、模型、仿真等现代技术支持手段相结合,形成的信息化条件下的新型军事科研和决策方法,必将成为作战实验的一种重要形式和组成部分,符合军事战略问题研究方法的发展趋势。

军事战略博弈研讨系统就是基于战略博弈研讨方法,针对信息化条件下的联合作战和战略决策问题,按照定性与定量相结合的原则,以战略运筹分析方法应用为基础,结合最新的信息技术开发设计而成的。

军事战略博弈研讨系统是平台级的博弈研讨软件应用系统,实现了博弈研讨活动全过程要素的信息化,构建了一个人机结合的博弈研讨环境,提供了研讨环境支持、运筹分析方法支持和综合信息支持,可辅助军事人员运用协同式研讨、正反式研讨和对抗式研讨等方式,进行联合作战战略性重大问题研究,有效增强了作战和战略问题研究方法的科学性和研究成果的质量。

1.2 设计思路

军事战略博弈研讨系统的目标是构建一个可扩充的“人——机——知识”结合的研讨环境,实现专家、知识和机器三者的高度融合,使研讨集体在反复研讨过程中相互启发、激发灵感,为战略指导需求分析、军队建设发展需求分析、军队建设发展规划需求方案评估问题的研究与决策提供更加科学、高效的支持。

1)专家体系

专家体系是综合集成研讨的主体,由参与研讨的专家组成。在专家体系中,各个专家根据自身经验及其他载体所提供的知识,充分发挥自身的创造力,进而产生新知识、解决复杂问题。

图2 军事战略博弈研讨系统功能结构图

图1 “人-机-知识”相结合的综合集成框架

2)知识体系

知识以专家的经验、计算机存储介质及其他形式的载体储存,通过协同感知、运算推理等能力,与专家的创造性思维相结合，进而构成新知识的产生体系。

3)网络与计算机体系

旨在为参与研讨的专家构建一个智能化的分布式研讨平台,主要由硬件和软件两部分组成,包括计算机网络系统及以软件形式存在于系统中供专家使用的研讨工具和环境。

在研讨过程中,计算机体系可为专家提供模型、案例、规则、方法等知识的查询功能,使其可结合自身经验,充分发挥思维能力,提高协同研讨复杂问题的效果。计算机体系还为其存储的知识提供良好的接口,供其他模块自动调用或访问。经过多次研讨,知识体系将不断更新,使新知识不断产生。

2 军事战略博弈研讨系统功能分析

为支持博弈研讨活动,博弈研讨系统功能主要包括研讨支持、运筹支持和信息支持三个功能模块[8],系统功能结构如图2所示。

2.1 研讨支持

支持开展各种类型研讨的设计、开发、实施和总结;

支持各类研讨模式的构建、保存与应用;支持研讨实施的控制、监控与管理;提供研讨支持工具,包括群体交流工具、意见分析与共识工具、问题树管理工具、协同编辑工具、视频会议工具、网络会议工具、大屏显控工具,以此形成各类型研讨环境。

2.2 运筹支持

主要为博弈研讨提供运筹分析工具、方法、模型、仿真等支持功能,包括运筹分析方法和建模等工具支持,如层次分析工具、价值分析工具、系统动力学建模工具、博弈分析工具、影响图分析工具等;提供运筹分析模型支持,在联合战役对抗推演系统、联合作战仿真评估系统等外围系统的支持下,提供联合战役对抗推演、联合作战仿真评估等支持。

2.3 信息支持

主要为博弈研讨提供基础信息综合管理、动态信息综合管理、战略态势表现管理、视频会议服务、知识管理等信息技术支持功能。通过信息支持功能,军事研究人员可实现对网络信息、数据库信息、本地信息的采集、整理、统计分析;对研讨过程和结果数据进行整理、分析和可视化展示;对战略态势信息进行编辑和显示控制;同时应用数据管理工具、数据统计分析工具、数据挖掘工具充分挖掘信息成果,存储、管理、分析科研活动的成果数据,并通过对数据的结构化、案例化、知识化,生成、应用和展现知识。该功能也需要作战实验目标分析系统、联合作战实验战场环境支持系统以及综合信息与情报分析系统等外围系统的支持。

2.4 应用支持功能

系统遵循平台化与实用化相结合的特点,在考虑战略决策问题一般特点的基础上,根据具体问题研究的个性化应用需求,针对性开发部署特定的应用功能。军事研究人员可以利用平台提供的各种功能,灵活配置、集成调用研讨支持工具、运筹分析工具、数据、信息和模型,并对各类研讨功能进行灵活编排,为具体军事战略问题研究提供环境支持、过程支持、方法支持和信息支持,并实现对各种大型、小型、常态化研讨方式的配置部署。

3 军事战略博弈研讨系统逻辑结构

博弈研讨系统总体逻辑结构包括数据资源层、系统功能层、研讨模式层、问题模式层、应用层以及研讨部署应用方式,图3为系统逻辑结构图[5,7]。

图3 系统逻辑结构图

3.1 数据资源层

数据资源层为博弈研讨提供所需的数据、模型、工具、信息、方法和知识等资源支持。数据资源层自底向上包括基础数据资源层、数据资源层和数据仓库层。各层之间相互独立,并且向上一层提供接口和相应的数据基础。

3.2 系统功能层

系统功能层为研究各类复杂军事战略问题提供研讨支持、运筹分析支持、信息支持、数据统计分析等功能上的支持,自底而上划分为基础功能层、系统层和功能群层。

3.3 研讨模式层

研讨模式是针对一类问题而选用的研讨方法,其规范的研讨流程,对于一类问题的解决具有较好的针对性、适用性和高效性。博弈研讨模式主要包括协同式研讨、正反式研讨和对抗式研讨三种类型。

3.4 问题模式层

虽然战略问题内容多种多样,但其解决过程和方式有很大相似性,我们将具有相似结构和相似解决方案的问题进行归类,形成问题模式,主要包括:辨识型、预测型、分析型、评估型、推演型、设计型、共识型、优化型等。

3.5 应用层

战略决策问题类型主要有:战略调整、战争筹划、战略规划和危机管理。

3.6 研讨部署应用模式

系统的部署应用模式分为集中研讨模式、异地对抗模式、异地分组模式和网络终端模式。

4 军事战略博弈研讨系统总体架构设计

软件系统主要由研讨支持功能群、分析支持功能群、信息支持功能群组成,在这三个功能群的基础上,可根据具体领域问题研讨需求,结合相应领域模型和信息,提供定制化设计、配置以及实施过程管理等应用支持。系统总体体系架构[11]从下至上分为基础设施层、数据资源层、应用支撑层和应用层,以及贯穿整个系统的标准规范体系和安全管理体系。其总体架构如图4所示。

图4 博弈研讨系统总体架构图

4.1 基础设施层

提供硬件和网络资源支撑,主要包括计算、存储、网络、安全、会议等硬件设备。内网通过综合研讨专用网络进行通信连接;外网通过互联网采集数据资源并实时向内网同步,内网和外网之间物理隔离。

4.2 数据资源层

用于数据资源的统一组织和管理,提供数据支撑,主要包括基础信息数据库、过程信息数据库、战略信息数据库、模型数据库、工具数据库、地理信息数据库、多媒体数据库、决策分析数据库等。

4.3 应用支撑层

为上层各类应用提供支撑,主要包括提供应用支撑环境的基础平台、中间件,以及知识发现、数据挖掘、大数据分析等专用服务。

应用支撑环境采用JDK、Paas、数据库开发引擎构建;公共业务服务构件采用BPS工作流引擎、ESB等技术;大数据分析采用ETL、Hadoop等技术。

4.4 应用层

实现综合集成研讨的各类功能应用,主要包括研讨支持、运筹支持、信息支持和综合研讨应用支持。

5 关键技术

关键技术是指在战略博弈研讨活动中主要使用的、能够支持活动的基础性方法技术,主要包括信息交流/沟通技术、研讨可视化技术、思维激励与矛盾处理技术、共识构建技术、运筹分析技术五种类型。

5.1 信息交流/沟通

研讨活动本质上是思维、认识和观点的沟通、协调并形成共识的过程,因此,研讨活动的信息交流与沟通手段是支持战略博弈研讨的重要方法。主要依靠面对面交流及计算机网络等辅助手段实现专家、控制组与支持组之间的信息传递,以实现有效的研讨及对研讨的控制。信息的交流与共享受到研讨活动形式的制约,如:对抗式研讨活动中,需要针对各个角色方不同的信息访问权限和需求进行定制化设置。信息流结构如图5所示。

图5 研讨中的信息流结构

5.2 可视化技术

借助计算机技术、Web、多媒体技术以及计算机图形学等技术,将交互过程中的各种信息属性及其关系属性转化成视觉和听觉上直观的、易于引导注意力聚焦、便于理解和记忆、辅助研讨/决策的静/动态图形化信息的过程。

博弈研讨活动中涉及的可视化方法主要包括:

研讨过程可视化,即研讨活动全过程的可视化展示;

研讨信息可视化,即专家个人信息及专家发言内容、研讨过程中的态势展现及其他需要进行公示的信息及研讨结果综合意见的可视化展示与整理;

研讨工具可视化,即将研讨活动中涉及的工具、模型、算法、分析过程进行可视化展现。

5.3 思维激励与矛盾处理

战略博弈研讨活动的研究对象是战略问题,具有一定的复杂性,无法预先形成确定的研究思路和既定的结论,因此在研讨过程中需采用一定的策略激励专家思维,同时针对矛盾观点进行科学处理,如采用“正反式研讨”将矛盾观点进行分组讨论,对观点间关系进行智能化处理和定量计算等。

5.4 共识构建

从某种程度来说,共识构建的过程就是战略博弈研讨活动的过程,也可看作是意见的综合或收敛,即群体寻求一致的过程。共识构建方法的关键在于将专家智慧、数据、信息和计算机的智能有机结合起来,采用人-机结合的方式研究复杂系统问题。常用方法包括:多目标决策法、行为决策辅助法、小组集成、投票法、数据挖掘、德尔菲法、AHP法或满意度法等。

5.5 运筹分析

运筹分析[12-13]是对涉及人和技术因素的复杂问题进行分析决策的科学方法,主要包括定量计算和结构化的定性分析,是战略博弈研讨支持方法的重要组成部分,是从定性到定量综合集成方法在定量层次的具体体现,是军事战略运筹分析方法在战略博弈研讨活动中的具体应用。

5.5.1 运筹分析模型支持

战略博弈研讨活动中的模型主要用于协助研讨参与者进行理解、分析、判断与评估。在不同的博弈研讨阶段,需要为控制者、决策者及其他参与者提供不同的支持,因此就需要系统具备相应的模型支持。其运筹分析模型如表1所示。

表1 战略博弈研讨活动中的运筹分析模型

5.5.2 通用分析工具支持

影响图建模分析工具:以贝叶斯网络为基础,构建影响图模型。通过构建影响因素之间的影响关系、填写因素节点初始/条件概率,得出对于最终节点或起始节点选项可能概率的判断,也可针对某些因素进行灵敏度分析。主要用于判断局势发展、影响因素筛选、辅助决策等。

AHP工具:以AHP方法为基础,构建模块化的AHP工具。针对决策问题的关键因素,按目标、准则、措施等进行分类;构造一个层次结构模型,从上到下将各类因素相互联结,并排列于不同层次,得出层次结构图;根据层次结构图确定各类因素的权重系数,进而计算出措施层各方案的相对权重系数,最终得到各方案的优劣排序,辅助决策者选择决策。主要用于调查专家对某些问题的重要性排序的意见。也可以针对某个战略问题的各项要素,计算因素之间的重要性顺序。

价值分析工具:以价值中心法(Value-focused thinking)为基础,通过明确问题—构建定性价值模型—构建定量价值模型—确定性分析—不确定性和风险分析等系列模块/工具支持,将对价值或目标的聚焦作为决策者的驱动力,把专家的多种主观判断转化为定量化的价值评分,同时还能允许专家自由地创造或选择任何满足需求的备选方案。

系统动力学模型:以系统动力学为基础的,通过确定系统目标—确定系统边界—设计指标体系,建立变量集—因果关系图构造—动力学模型流图和方程式构造—进行模拟和评估分析等系列模块/工具支持。能够使专家能根据不同的策略选择,通过改变参数,反复模拟,了解不同的系统行为模式,更深入地理解系统的运行机制和转化关系。

冲突分析工具:以冲突分析方法为基础,通过对冲突可能结局的偏好排序进行逻辑学和集合论的运算来求得冲突最可能的结局。工具要能快速灵活地根据问题构建冲突模型,并进行稳定性分析,为分析复杂冲突局势提供运筹支持。

博弈树(对策树)运筹分析工具:以博弈论方法为基础,快速灵活地建立博弈模型,并能进行计算。可用于以下用途:研究问题本质,启发专家思路;作为系统分析工具,通过详细计算,进行方案对比;针对所研究的问题,研究特殊的一类博弈模型及其最佳解,以深化认识,得到结论。

6 军事战略博弈研讨系统的应用效益

军事战略博弈研讨系统设计完成后,可根据具体的应用需求,利用系统的配置功能为具体的综合研讨活动的设计、开发、实施和总结分析提供研讨环境、过程控制和方法等各方面的支持。

基于该系统可实现基于SWOT分析的作战战略分析论证、基于战略战役决策树的作战方案选项分析、基于过程序列建模(PSM)的关键作战能力分析、基于框架式研讨的作战风险分析、基于博弈树模型的战争可控性分析、基于“日后”研讨模式的危机管理分析等功能,有效支持国防和军队建设发展及其他重大战略问题研究(如表2所示)。