分析云计算赋能马赛克战的技术应用.docx

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1、分析云计算赋能马赛克战的技术应用目录引言21 .前言32 .马赛克战概念分析31. 1.马赛克战基本概念32. 2.马赛克战主要特点42. 2. 1.马赛克战面向实战42. 2. 2.马赛克战高度分布42. 2. 3.马赛克战灵活敏捷42. 2. 4.韧性抗毁42. 2. 5.成本低廉52. 3.关键作战应用技术62. 3. 1.动态通信组网技术62. 3. 2.弹性信息共享技术62. 3. 3,四维空域动态管理技术62. 3. 4.自适应作战管理规划技术62. 3. 5.智能无人作战平台技术72. 3. 6.自主作战决策技术72. 3. 7.马赛克实脸推演评估技术73 .马赛克战的介绍71.

2、 1.马赛克战的目标和缺陷73. 2.马赛克战引入云计算架构的好处和条件84 .云计算机下的马赛克战104. 1.云计算架构105. 2.基于云计算改造当前系统架构116. 3.改造后系统功能指标127. 4.改造后面临的难题125 .云计算下的人工智能技术域131. 1.计算机视觉技术域135. 2.语音识别技术域136. 3.自然语言处理技术域147. 4.专家系统技术域148. 5.知识图谱技术域145. 6.大数据分析技术域145. 7.引擎推荐技术域155. 8.虚拟个人助理技术域155. 9.生物特征识别技术域155. 10. VRARMR 技术域155.11.推理决策技术域165

3、. 12.可解释Al技术域165.13. 自主无人系统技术域165.14. 智能机器人技术域175. 15.群体智能技术域175. 16.类脑智能技术域175. 17.人机混合智能技术域175. 18.智能化建模仿真技术域185. 19.体系集成技术域185.20.信息安全技术域196.人工智能支撑马赛克战研究196. 1.人工智能和马赛克战的关系196. 1. 1.人工智能技术的驱动196. 1.2.人工智能技术的支撑196. 2.云计算下的人工智能技术域对马赛克战关键作战应用技术的支撑206. 2. 1.动态通信组网方面206. 2. 2.弹性信息共享方面206. 2. 3,空域动态管理方

4、面206. 2. 4.自适应作战管理规划方面216. 2. 5.智能无人作战平台方面216. 2. 6.自主作战决策方面216. 2. 7.马赛克战实脸推演评估方面216. 3.人工智能支撑马赛克战体系架构227.结论24引言近30年来，随着信息化军事变革的兴起，各种新的军事作战概念和作战理论层出不穷。从20 世纪90年代前后提出的“信息战”“空地一体战” “数字化部队”等，到进入21世纪后提出的 “网络中心战”“快速决定性作战”“基于效果的作战”“分布式作战”等，再到近年来提出的“作战云” “系统之系统”“敏捷作战”“多域战”“算法战”等，以美国国防高级研究计划局 (DARPA)为代表的各国

5、研究机构对新型作战概念的研究越来越深入。2017年8月，DARPA提出了 马赛克战这一作战概念，该概念融合了美军近年来其他作战概念的思想和理念，成为DARPA军事 作战体系研究的顶层核心概念。之后3年，DARPA和米切尔航空航天研究所、美国战略与预算评 估中心(CSBA)等研究部门相继发布了新的关于马赛克战的指导性文件，如2018年在DARPA成立 60周年研讨会上强调要将作战方式由传统样式向马赛克战转变。2019年3月发布了主要围绕马赛 克战的“战略技术”公告，9月发布马赛克战：恢复美国的军事竞争力报告，2020年2月发布 了马赛克战：利用人工智能和自主系统实现决策中心战报告。这些指导性文件

6、的相继发布，标 志着美军对马赛克战的研究正在逐步从概念走向现实，从理论走向实战。我国的研究机构也高度关 注这一作战概念，跟踪美军马赛克战的研究进展，对马赛克战进行全方位的解读，并尝试将马赛克 战理念应用到指挥控制、防空反导等军事领域的研究中。分析认为，马赛克战从理论研究走向应用 研究，其中不可或缺的一环是人工智能技术对马赛克战作战应用技术的支撑。从这个角度出发，本 文对马赛克战进行解读，并开展人工智能支撑马赛克战的机理研究。1 .前言马赛克战是美军为贯彻“从反恐重返大国竞争”的国防战略，重建美军力量体系而采用的新作 战方式，它是一个以决策为中心的系统作战兵力设计概念，通过灵活重组作战力量，为己

7、方创造适 应性，为敌方制造复杂性或不确定性。马赛克战是指由人类指挥官负责指挥、由Al赋能的机器负 责控制，对己方高度分散的部队快速组合和重组，使得战场态势复杂化，在提升己方适应性和灵活 性的同时，让敌方难以判断战争形势，进而陷入决策困境。2 .马赛克战概念分析2. 1.马赛克战基本概念马赛克(M。SaiC)是指建筑物外表面用于拼接各类装饰图案的小瓷砖碎片，又称纸皮砖或锦砖。 马赛克战借鉴了马赛克拼图的思路，从功能角度将传感器系统、指挥控制系统、武器平台系统、兵 力编队等各类作战单元视为“马赛克碎片”，用类似拼图或搭积木的方式，通过动态通信网络将“碎片”链接形成一张物理和功能高度分散、灵活机动、

8、动态协同组合的弹性作战效果网，形成类 似于马赛克块的作战体系。利用自主系统赋能分布式和任务式指挥，利用人工智能赋能决策支持， 快速、灵活、自主地重组一支具备解耦合特性的军事力量来创造己方的适应性，增大敌方的决策复 杂度或不确定性。即便系统中部分组合被敌方干扰、中和或摧毁，仍能基于所能连通的作战资源， 自动快速做出反应，并形成新的“虽然功能降级，但仍能够相互连接，适用于战场情景和任务需 求”的作战体系。图1为马赛克战的概念示意图，左侧为红方传统部队，包括战机、地导、潜艇等作战装备；右 侧为蓝方马赛克部队，包括陆、海、空、天、网等多维作战力量。战场的每个作战节点按照其作战 任务和自身性质，具备决策

9、、感知、行动、指挥等4种作战要素中的一种或多种，这些作战节点基 于规则和自身能力，相互链接成为一个分布式的马赛克网状作战体系。图1(a)为红蓝双方交战的 初始状态。蓝方各马赛克节点已经形成了相对固定的对敌目标打击环路。图1(b)为交战过程的中 间状态。随着战斗的进行，红方击溃了蓝方某些作战节点，切断了部分信息链路，撕裂了蓝方原有 的作战体系。在这种情形下，马赛克作战体系快速做出反应，基于预定的规则，各作战节点快速修 复打击环路，形成了针对预定目标的多个OoDA环，确保作战任务不间断。3. 2.马赛克战主要特点2. 2. 1.马赛克战面向实战马赛克战着眼于实战场景下敌我双方的高强度对抗，重视对手

10、的区域拒止能力，正视战场上可 能遇到的战争迷雾和突发事件。它设想在战斗过程中可能遭到对方的突袭和破坏，导致通信网络和 数据链路被中断，作战信息流被干扰，作战要素被孤立，作战体系网被破坏等。在此情形下，去设 计每个作战节点和整个作战体系。2. 2. 2.马赛克战高度分布马赛克战继承和发扬了 “分布式作战”的理念，强调将平台要素分解为最小的功能单元，以分 布式作战管理取代集中式指挥控制，用高度分散的杀伤网取代杀伤链，确保网络具有较多的冗余节 点，没有不可或缺的关键节点。这种高度分布的特性使之具备了作战节点数量上的绝对优势和功能 /性能/价格上的相对优势，给作战带来了很多新的变化。2. 2. 3.马

11、赛克战灵活敏捷马赛克战的灵活敏捷性体现在多个方面：一是资源调配的灵活性。大规模空中作战行动中，空 域、频谱等各类作战资源十分紧张，马赛克作战体系可根据战场实时态势，自适应动态调配各类作 战资源。二是“观察判断决策行动”(OODA)循环的敏捷性。面对敌方的动态威胁，根据可用资 源，将低成本传感器、多域指挥与控制节点以及相互协作的有人、无人系统等灵活组合，快速拼装 出复杂的杀伤网体系。2. 2. 4.韧性抗毁马赛克作战体系具有韧性、抗摧毁等特点。在指挥上采用分布式作战管理体制，没有明显的关 键指挥节点，即使对方破坏了部分指挥节点，也并不影响整体指挥效能。在杀伤效果方面，采用高 度分散的杀伤网，各类

12、武器平台具有大量、小型、价格低廉、地理位置高度分散等特点，即使部分 杀伤节点被破坏，作战体系将快速寻找其他杀伤路径，确保整体的杀伤效能不受影响。图1马赛克战作战概念2. 2. 5.成本低廉马赛克战的成本低廉性体现在两个方面：一是马赛克战不需要特别研制价格高昂的专用装备， 针对所需作战能力，仅依靠现有装备的自主式组合，就可以形成所需的体系作战能力。二是马赛克 战旨在发展大量、小型、价格低廉、模块化、功能单一的无人平台，并将它们部署在冲突对抗的最 前沿。这些无人平台比传统平台数量更多，成本更低，能够承受较高的损失。DARPA所进行的马赛 克部队第3次兵棋推演中，损失的平台成本不到传统部队的1/3。

13、2. 3.关键作战应用技术马赛克作战体系需要研究和突破的智能技术有很多，这里梳理了 7项关键的作战应用技术。2. 3. 1.动态通信组网技术通信组网将相互分散的作战单元链接起来，形成灵活机动的弹性作战效果网，是马赛克作战体 系的“神经系统”。通过引入动态通信组网技术，构建基于任务驱动的智能空中信息网络，支持各 类马赛克作战单元的动态接入和实时通信，实现网络的自规划、自重构、智能流量管理等功能，为 战场态势信息网络化感知、情报信息实时共享，以及作战资源的快速调度提供敏捷高效的通信服 务。在动态通信组网技术的支持下，指挥官可以控制那些他们能够联系的部队，并能够根据实时通 信情况动态调整决策部署。2

14、. 3. 2.弹性信息共享技术信息共享为每一个作战单元提供所需的情报信息、作战态势信息、行动指令信息、节点状态信 息等，是马赛克作战体系的“血液系统”。马赛克战正视军事冲突中固有的迷雾和摩擦，强调每一 作战要素都可以动态接入网络，链接形成弹性作战信息网。为此，网络信息体系就必须具备灵活 性、自适应性和弹性。这表现在两个方面：一是网状信息传播机制。信息传递不是采用固定路径， 而是采用网状传播路径，创建大量的冗余功能节点，确保信息可达性。二是多域互操作，马赛克作 战要素涉及陆、海、空、天、网等多个物理域，各个分系统之间可能没有通用数据标准，要在具有 不同物理层协议的异构网络上实现跨域操作。2. 3

15、. 3,四维空域动态管理技术空域是空中作战行动的核心资源，空域动态管理为每个马赛克作战单元智能规划了活动空间和 运动轨迹。通过研究先进的空域态势理解和空域规划决策算法，为作战人员提供四维（三维空间和 时间）空域的动态图像，并根据作战进程和任务需求，自动为作战兵力调配空域资源。四维空域动 态管理可以消除同一空域中各类马赛克作战单元的活动冲突，并利用传感器网络探测和绘制敌方位 置，快速对抗敌人战场行动。2. 3. 4.自适应作战管理规划技术大规模空中作战行动出动兵力多、作战过程难于预测，预先制定的任务计划可能无法满足马赛 克作战体系高度动态化的作战需求。自适应作战管理规划是马赛克作战体系的“智能管家”，基于 语义解析、知识图谱、统计优化等技术手段，构建基于意图的自适应作战规划方法，自动生成和指 派作战任务，实现作战任务的自适应管理规划功能。2. 3. 5.智能无人作战平台技术智能无人作战平台可根据任务需要灵活重构任务载荷，是马赛克作战体系的“重拳”。作战功 能分散在各个平台上，通过广泛的协作形成复杂的感知、决策、攻击网络。以攻击网络为例，马赛 克战杀伤网体系中很多功能分布在大量、小型、廉价、多样的自主无人武器平台上，包括无人机、 无人舰艇、无人战车等。这些平台分