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美军作战大数据技术现状与建设启迪

来源:飞航导弹 作者:胡春宇,刘卫东
发布于:2020-09-21 共5024字

  摘    要: 当今世界已跨入大数据时代,基于大数据的作战逐渐成为世界各国的重点研究内容。介绍了作战数据的概念及优点,分析了美国作战数据发展现状,研究了美军在战场感知、联合作战指挥、智能化等领域的应用成果,指出了影响和制约其建设发展的瓶颈问题。

  关键词: 作战数据; 发展趋势; 启示;

  引言

  在大数据时代,作战数据的建设发展既是顺应作战模式的必然趋势,又是推动战斗力生成的内在要求,同时也是推进作战指挥向数字化、数据化转变的直接体现。研究作战数据,可以厘清基于数据指挥决策的优势,借助数据化推进联合作战实战化训练,为执行作战任务提供有力的科学依据和数据支撑。于是,基于数据的作战样式成为研究讨论的焦点,并不断阔步向前发展。

  1、 作战数据概述

  作战数据并不是与生俱来的,而是随着战争应运而生的。在古代,人们还没有提出“作战数据”的概念,但是有了作战数据的雏形。20世纪中叶,美国将数据模型运用到作战指挥中,标志着作战数据的形成。

  1.1 、作战数据的概念

  作战数据是指为实现某一作战意图,从大量军事数据中提取所需信息,通过数据分析和处理,服务于作战指挥决策、方案计划拟制、火力筹划运用、作战效能评估等军事活动的功能型数据。主要表现在以下几个方面:

  1)作战数据的表达方式复杂化。作战数据不单单是简单的数字,而是诸多与作战息息相关的数字、图片、文字、音视频等数据的统称。由于作战数据表达方式区别于传统的数字,这就决定了其输入的非线性化,需要的标准不统一,数据处理的难度和手段相对增加。

  2)作战数据的分类方式多样化。按来源可分为试验数据、统计数据、训练数据等;按保障方式可分为装备保障数据、阵地保障数据、诸元保障数据、后勤保障数据等;按用途可分为作战指挥数据、教学训练数据、科研数据;按作战对象可分为敌情、我情、社情。
 

美军作战大数据技术现状与建设启迪
 

  1.2、 作战数据处理的流程

  作战数据是所涉及的范围广、数量大,数据存储的标准不统一,获取方式不同,实际使用时有些数据不能直接投入作战中,需按照一定规则进行处理,得出所需的数据。数据处理是一项复杂、庞大的过程,主要有数据源获取、数据融合处理、数据分析,具体表现在:

  1)数据源获取。数据源的获取是作战数据的基础,来源为情报部门获取、人工记录、传感器直接传输、卫星或无人机信息获取等多方面的渠道。

  2)数据融合处理。由于作战数据标准不一,不能直接使用,采用经典的数学计算方法,由计算机软件编程,将数据以一定的形式输出。对某些类型相仿但不匹配的数据,使用相应的变换软件,转换成系统所需的数据。

  3)数据分析。根据数据处理结果,将数学计算结果与传统经验数据进行比较分析,删除干扰项,得出指挥员决策使用的信息。

  图1 数据处理流程
图1 数据处理流程

  1.3 、作战数据运用的特点

  1)适用范围广。作战数据广泛应用于空间、海上、陆地、水下等各作战领域,涉及侦察监视、图像信息采集、气象水文、道路交通信息等诸多元素,贯穿于整个作战流程。

  2)处理难度大。作战数据的体系庞大、标准不一,在数据处理上所投入的人力物力相对增加,计算过程用到的数学计算方法、计算机、数据传输系统等配套设施较多,对大数据进行挖掘分析、基于模型仿真计算等较为复杂和繁琐,处理难度大。

  2 、美国作战数据发展现状分析

  2.1 、美军大数据技术研发现状分析

  大数据战争已经逐步成为未来战争的主流。近年来,美国将大数据上升到战略高度,提出了行之有效的配套法规制度。美国在2012年发布的《大数据研发倡议》中,把大数据作为国家重点发展政策之一,美国先后投入大量资金用于大数据的项目研究,主要包括网络内部威胁、影像检索与分析、X-数据、数据到决策、多尺度异常检测等10个项目。其中,国防部负责数据到决策项目,国防预先研究计划局研究其余9个项目。2014年启动的大机理项目,主要依托大数据技术,重点放在计算分析、信息获取、仿真推演等方面的研究。2015年全球定量分析项目中,对以全球和区域经济为主体的数据进行分析,从而来预测美国的军事安全发展趋势。2016年,美空军情报部门负责人指出,运用大数据技术来获取情报是最佳选择,是符合事物发展规律,大数据带来的变化给情报界提供了科学性和必要性,要大力加强融合到实际操作中去。2017年,美国海军开始加入到数据学习与分析的序列中,保数据就是保生存。2018年,美国Hadoop公司将大数据与云计算深度结合,重点向数据分析和处理为主的高级数据服务等方面快速发展,并在数据分析上有了新的突破,提出了新的方法。2019年,美国更新完善了《国家人工智能战略》,将推进以数据为中心的知识发现方法摆在优先位置,将已经公开的数据集应用于人工智能,来满足人工智能的发展需要。

  可见,从美国大数据的发展现状层面看,美国起着领头羊的作用,率先向尖端技术发起了冲击,为其他国家提供了很好的借鉴。从战略层次看,美国形成了长远的战略规划、完整的法律制度、配套的保障体系、雄厚的资金项目等一整套计划链,并不间断地持续推进大数据向着创新发展。

  2.2 、大数据在美军作战指挥应用中的能力分析

  1)战场感知能力加强。

  在以往的美国信息作战中,指挥员通过情报侦察和信息监视系统回传所有作战数据,但是他们不明白数据的意义,不能从数据中提取有利用价值的情报,不能及时做出最佳决策,在应对措施上反应较为迟钝。针对这一问题,美国国防部把大数据技术引入到作战信息系统中,从大数据中提取挖掘对指挥决策有用的数据。例如,美国正在研发的数据决策项目,通过建立快捷有效的数据分析算法模型,该项目可以对数据进行实时独立的关联、集成和认知,挖掘目标威胁、精确打击、效果评估等数据信息,为指挥员提供通俗易懂的决策,能够很快地掌握战场态势走向,可以实现远程指挥控制。又如,美国国防预先研究计划局支持的扩展数据计划,通过高端的软件和算法,将战场的数据转换成操作简单的可视化信息工具,能准确了解战场信息,能更加快捷地进行作战筹划。

  2)联合作战指挥融合程度高。

  现代作战是诸军兵种高度联合的作战体系,因美军军兵种体制的差异,军兵种之间信息不能完全互通。正是由于这些因素,美国提出将大数据技术引入作战指挥中,摒弃兵种之间的不和谐因素,减少作战数据资源的浪费,通过将军种之间的数据融合,形成了联合指挥、高度集成、层次分明、结构扁平的军事形态。这样不仅解决了跨军种指挥协调难、信息传输慢、作战反应时间长等问题,而且把采集到的信息进行整合到同一软件平台,为参战指挥员提供一个统一的战场态势图,保证了战场信息的快速传输,缩短了指挥决策的时间,最终实现了快速反击的效果。

  3)智能化水平高。

  大数据技术是由美国率先发起的,而大数据主要基于智能化的发展。在2018年美国计算机辅助报道年会中显示,大数据、人工智能已经成为各国热议的话题。此次会议中,有超过220个分会议的内容涉及数据挖掘、数据分析、软件展示、机器学习等诸多方面。美国《天空中的探秘》报道中最引人注目的是数据收集,通过智能化,可以模拟侦察机的飞行轨迹,并实现可视化,这项技术令世界其他国家都叹为观止,而这种可视化的效果背后最重要的工作就是数据挖据和分析。总的来说,美国的一些看似并非数据化的成果,往往是数据驱动的效果。通过数据收集、数据挖掘、数据量化分析,得出初步结果,再深入实地调查,论证结果的可行性。整个过程运用智能化科技,效率大大提高。

  2.3、 美军大数据研发存在的问题

  美国军方在大数据技术和军事方面一直走在世界前列,美军依托大数据及相关技术,对未来信息战的模式、思维理念等产生了深刻的影响,但其大数据应用不是一帆风顺,也有一定的问题。具体表现如下:

  1)尖端技术研发难度大。

  美国Hadoop公司在大数据研发方面有着多年的研究经验,各项技术已经走在了世界前列。但是在数据存储、数据挖掘等尖端技术的进展较慢。大数据的提出使得传统的存储方式和存储容量难以满足大数据所需的存储空间。对于大数据的处理,应用数据挖掘技术、数据建模与仿真推演等高级手段必须依托计算机,大多软件开发难度大,缺乏实质性进展,相关领域的价值未充分利用起来。

  2)数据资源共享渠道不畅通。

  受美国军队体制的影响,各个军兵种之间对作战数据要求不尽相同,在软件开发方面之间存在差异性,同一类型的数据在不同用户之间的输出类型有所差异,加之作战数据的安全保密性,作战数据之间的信息融合渠道不畅通,信息共享层面还处于探索阶段,限制了信息的共享,没有使数据的利用价值最大化。

  3)人才技术相对稀缺。

  人才技术稀缺不仅仅在美国,乃至全世界都是共性的问题。在运用大数据建设方面,美国虽然有不少专家,但与大数据的人才要求相比较,人才需求量大,人才储备不足,短时间内无法满足现实需要。部分人员虽然迈进了大数据建设的“门”,但是没有大数据的基本概念,不会数据分析和处理,导致大数据成为摆设。人才管理和培养机制方面不够健全,一定程度上制约了大数据的持续发展。

  4)网络安全威胁大。

  据报道称,美国用于作战的信息系统有700多个数据中心、7万多台服务器、700多万个计算机终端设备,数据的存储、分析计算、传输等功能都主要依赖这一套信息系统,由于计算机系统设计方面的漏洞和病毒的入侵,将面临严重的网络安全威胁,一旦遭受破坏,将造成不可估量的损伤。为此,美国多次调整国家安全战略,并制定了相应的政策法规。2019年美国国家情报战略中,将网络安全威胁列入重点任务中去,其重要程度不言而喻。网络安全战已经成为各军事强国之间战争博弈的重点关注对象。

  图2 美军海外作战ISR目前面临的大数据困境
图2 美军海外作战ISR目前面临的大数据困境

  3、 作战数据建设的启示

  当代军队现代化水平的高低表现在信息化水平的高低。通过大数据战略,美军将突破一系列关键信息技术,并大大提高信息获取能力、信息处理能力、信息流转能力,从而推动美军信息技术的全面飞跃。为缩短与美军在大数据建设方面的差距,就要以美军信息化条件下大数据发展经验为鉴,迎头追赶。

  3.1 、紧跟时代步伐,转变思想观念

  当传统数据观念碰上大数据后,必将在相关领域产生不和谐的“火花”,大数据的应用是时代发展的产物,是符合事务向前发展的规律,是未来作战的大趋势,要大胆改变思维方式,从不敢用、不想用、不会用的固定圈子中走出来,不断适应现代高新技术手段的成果,把作战数据运用当成一项经常性工作来抓,通过教育转化,转变思想观念,逐步解决不敢用、不想用、不会用的问题。

  3.2 、着眼当前形势,提升数据汇总能力

  按照作战数据需求,精准完善作战数据库,结合各军兵种作战数据建设之间的差距和数据兼容性问题,从作战数据“有什么、怎么汇总、汇总成什么样”的思路出发,规范数据统计标准,优化数据结构,扩充数据内容,加强数据融合,打破兵种之间的隔阂,建立信息互通、资源共享的良好模式,全面提升作战数据的有效利用价值。

  3.3 、瞄准重点目标,强化人员培养

  作战数据建设的关键在于人才队伍的建设,需要将人才纳入整体建设规划中,统筹考虑。紧盯人才队伍的突出问题,加大作战数据人才培训力度,打造过硬的专业人才团队。研究人才保留和使用机制,科学制定人才队伍长远发展,常态开展集中培训、远程教学、实际作业、上岗考核等形式,增强学习本领,向尖端大数据、云计算等高科技阵地发起冲击,建设一支过硬的作战数据保障新型力量人才队伍。

  3.4 、突出作战主线,加强数据配套建设

  着眼未来发展,完善作战数据法规制度,重点投入软件开发应用和硬件设施设备建设,加强数据维护保障,健全网络安全,为作战数据建设夯实基础。

  4 、结束语

  运用大数据是美国未来作战的重要形式,是高级指挥员决策的重要支撑。研究美国作战数据的运用能有效掌握其作战能力的强硬部分和弱点,便于精准做出应对措施,在战场上做到“料敌于先”。

  参考文献

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作者单位:火箭军工程大学
原文出处:美国作战数据发展现状研究及启示[J]. 胡春宇,刘卫东. 飞航导弹. 2020(07)
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