《以CI系統(tǒng)為例看人工智能技術(shù)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的應用》

以CI系統(tǒng)為例看人工智能技術(shù)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的應用作者:日期:編號:（學生不填）本科生課程論文學年、學期：20142015學年 春 學期課程名稱：現(xiàn)代戰(zhàn)爭與國防技術(shù)031M0010題目：以C3I系統(tǒng)為例看人工智能技術(shù)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的應用姓名：學號：成績：教師簽名：以ch系統(tǒng)為例看人工智能技術(shù)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的應用彭勃 3130104395(控制科學與工程)摘 要：隨著人工智能(AI)研究與應用的深入和推廣，各先進國家越來越重視 Al在軍事中的應用。普遍認為，一旦在軍事中應用AI技術(shù)獲得成功，那么相應的軍事力量就可在世界上占絕對優(yōu)勢。本文主要以c3i系統(tǒng)為例分析人工智能技術(shù)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的應用及發(fā)展趨勢關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù)；現(xiàn)代戰(zhàn)爭；C?I系統(tǒng)1. 人工智能技術(shù)概述1.1. 簡介在討論人工智能技術(shù)的應用之前，先讓我們來 簡單了解一下所謂的“人工智能技術(shù)”?？偟膩碚f，人工智能(Artificial Intelligence )是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴 展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應用系統(tǒng)的一門 新的技術(shù)科學。它是一門邊沿學科，屬于自然科學、 社會科學、技術(shù)科學三向交叉學科。它涉及到的的 學科有哲學和認知科學，數(shù)學，神經(jīng)生理學，心理 學，計算機科學，信息論，控制論，不定性論，仿 生學，社會結(jié)構(gòu)學與科學發(fā)展觀等。其研究的范圍 包括語言的學習與處理，知識表現(xiàn)，智能搜索，推 理，規(guī)劃，機器學習，知識獲取，組合調(diào)度問題， 感知問題，模式識別，邏輯程序設計，軟計算，不 精確和不確定的管理，人工生命，神經(jīng)網(wǎng)絡，復雜 系統(tǒng)，遺傳算法人類思維方式，以及是機器的自主 創(chuàng)造性思維能力的塑造與提升等。1.2. 相關(guān)基礎技術(shù)人工智能的基本問題是關(guān)于知識的獲取、表示 和利用冋題。其基礎技術(shù)主要包括知識表示技術(shù)、 搜索推理技術(shù)以及系統(tǒng)構(gòu)成技術(shù)。1.2.1. 知識表示技術(shù)知識表示是指知識在計算機中的表示方法和搜索推理技術(shù)中包括：(1)推理。主要包括經(jīng) 典邏輯中的謂詞邏輯和由它經(jīng)某種擴充、發(fā)展而來 的各種邏輯。后者通常稱為非經(jīng)典或非標準邏輯。(2) 搜索。所謂搜索，就是為了達到某一“目標”， 而連續(xù)地進行推理的過程。(3)歸納。所謂歸納技 術(shù)，是指機器自動提取概念、抽取知識、尋找規(guī)律 的技術(shù)。(4)聯(lián)想。聯(lián)想是最基本、最基礎的思維 活動，它幾乎與所有的 AI技術(shù)息息相關(guān)。1.2.3.系統(tǒng)構(gòu)成技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成技術(shù)主要研究如何將有關(guān)的知識、部 件組織成一個高效的問題求解系統(tǒng)，以便在計算機 中實現(xiàn)問題的解決。2. C 3I系統(tǒng)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的應用作為人工智能技術(shù)中的一種典型的代表，c3i系統(tǒng)具有很強的人機交互功能，能對地理上分布很 廣的資源進行統(tǒng)一的管理和協(xié)調(diào)，或針對當前面臨 的各種各樣問題，提供準確的實時情報，根據(jù)現(xiàn)有 的情報對問題進行分析，并作岀準確決策。Ci系統(tǒng)已成功應用于軍隊指揮自動化、空中交通管制、 列車自動調(diào)度、城市交通管理、電力網(wǎng)輸配電控制、 民航訂票服務、旅館預約服務、銀行電子支付系統(tǒng)、 經(jīng)濟信息系統(tǒng)，以及大型工程項目計劃協(xié)調(diào)等領 域。與此同時，現(xiàn)在戰(zhàn)爭中也越來越多的會用到 c3i 系統(tǒng)。下面我們就將簡要介紹c3i系統(tǒng)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭表示形式，它涉及到知識的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)。 知識庫類似于數(shù)據(jù)庫，所以知識庫技術(shù)包括知識的 組織、管理、維護、優(yōu)化等技術(shù)。對知識庫的操作 要靠知識庫管理系統(tǒng)的支持。顯然，知識庫與知識 表示密切相關(guān)。需說明的是，知識表示實際也隱含 著知識的運用，知識表示和知識庫是知識運用的基 礎，同時也與知識的獲取密切相關(guān)。1.2.2. 搜索推理技術(shù)中的應用情況。2.1. C 3I系統(tǒng)簡介C3I ( Communication， Comman，Control and Intelligence systems )系統(tǒng)就是指揮自動化技術(shù) 系統(tǒng)，是用電子計算機將指揮、控制、通信和情報 各分系統(tǒng)緊密聯(lián)在一起的綜合系統(tǒng)。因為指揮(command八 控制 (control 八 通信 (communication )的英文第一個字母都是 C和情報(intelligence )的第一個英文字母是 I，所以 西方國家又把它簡稱為“ C3I ”系統(tǒng)。實際上，C3I系統(tǒng)是美國提岀來的，是以美軍 為代表的軍事術(shù)語。指揮自動化系統(tǒng)是前蘇聯(lián)提岀 來的，是以蘇軍為代表的軍事術(shù)語。在中國盡管有 不同提法和看法，但軍界和學術(shù)界多數(shù)人將C3I系統(tǒng)等同于指揮自動化系統(tǒng)。實際上二者含義相近而 不完全相同，但現(xiàn)今只好默認這一事實了。但是我們必須強調(diào)一個事實，即ci的本義不單是指“指揮、控制、通信、情報”四個英文單詞 的第一個字母組成的含義，而實際上口 I是“Automated Command, Control ， Communication and Intelligence system ”的簡稱，即自動化指 揮、控制、通信和情報系統(tǒng)。Ch是個泛指的概念，是動態(tài)的、模糊的、發(fā)展的。dI的內(nèi)容不斷擴充，其形勢也在不斷變化。比如c3i、C*、c4i、Cl-EW、C?CM到C4ISIR等。而指揮自動化系統(tǒng)這個術(shù)語比較 穩(wěn)定，是個綜合性的概念，具有業(yè)務上和技術(shù)上的 綜合性。2.2. 現(xiàn)代戰(zhàn)爭的特點以及其中C3|系統(tǒng)的應用2.2.1. 現(xiàn)代戰(zhàn)爭的特點在列舉C3I系統(tǒng)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的應用之前，讓 我們先來分析一下現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的幾個特點。(1) 現(xiàn)代戰(zhàn)爭的戰(zhàn)場結(jié)構(gòu)和作戰(zhàn)環(huán)境立體化。對現(xiàn)代戰(zhàn)爭來說，陸上、地下、空間(高、中、低)、 島嶼、海面、海底、水下都將是作戰(zhàn)的戰(zhàn)場。尤其 需要指岀的是，海、空、天將是未來作戰(zhàn)的重中之 重。(2) 現(xiàn)代化戰(zhàn)爭一定是多軍(兵)種的聯(lián)合作戰(zhàn)。一般來說，單一軍(兵)種是無法完成現(xiàn)代戰(zhàn) 爭中的作戰(zhàn)任務的。(3) 現(xiàn)代戰(zhàn)爭是以信息為基礎的高科技較量。毫不夸張的說，現(xiàn)代戰(zhàn)爭中誰具有信息的主動權(quán)誰 就能取勝。而信息的主動權(quán)是由一系列高科技支持 的C3I系統(tǒng)(包括對抗系統(tǒng))的運作取得的。(4) 信息攻防戰(zhàn)將是未來戰(zhàn)爭的重要形式。(5) 現(xiàn)代化戰(zhàn)爭前線和后方將變得十分模糊。隨著全方位打擊能力的提升，現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，哪里需要進行打擊哪里就是“前線”。(6) 現(xiàn)代戰(zhàn)爭中C?l系統(tǒng)是敵方打擊的重心。這 在近年來的幾次現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中已經(jīng)得到了證明。(7) 現(xiàn)代戰(zhàn)爭都將以“脫離直接接觸”的快速 性、突然性形式開始。隨著各種超視距打擊武器的 應用，現(xiàn)代戰(zhàn)爭的開始階段一般都將是以事先聽不 到飛機、槍炮聲的距攻擊目標達幾干千米遠距離的 形式開始的。2.2.2. 幾個C3|系統(tǒng)應用的實例(1) 海灣戰(zhàn)爭海灣戰(zhàn)爭結(jié)束后，世界上許多國家的軍界人 士,都認為C?l系統(tǒng)對多國部隊來說是功不可沒的。 美軍戰(zhàn)后分析原因時指岀，海灣戰(zhàn)爭中多國部隊的 空中打擊，特別是美軍的 C3I系統(tǒng)是近代戰(zhàn)爭史上 運用得最成功的一次。進行如此大規(guī)模的高技術(shù)戰(zhàn) 爭，如果沒有先進的 C3I系統(tǒng)作為其軍事行動的支 柱是無法組織幾千架飛機，幾百艘軍艦，數(shù)十萬地 面部隊，實施空、地一體，空、海一體聯(lián)合作戰(zhàn)行 動的，也是無法摧毀伊軍1300多輛坦克，700余門 大炮，900多輛裝甲車，從而迅速結(jié)束地面戰(zhàn)爭的； 如果沒有c3i系統(tǒng)的保障，是不可能如此輕而易舉 地擊敗號稱“世界第六空中力量”、“中東軍事強國” 伊拉克的。例如多國部隊的大規(guī)?？罩幸u擊所以取 得成效，與C3I系統(tǒng)通過11種45顆軌道衛(wèi)星和34 架預警飛機及時、準確提供瞬息萬變的戰(zhàn)場信息是 分不開的。(2) “沙漠之狐”行動以及科索沃戰(zhàn)爭相比海灣戰(zhàn)爭，“沙漠之狐”行動和科索沃戰(zhàn) 爭在C3I系統(tǒng)的應用上明顯成熟了很多。從海灣戰(zhàn)爭、“沙漠之狐”到科索沃戰(zhàn)爭，精 確制導武器的應用含量逐漸增大，其應用含量達到 整個使用武器系統(tǒng)的比例分別為8% 70% 98%以上。而精確打擊作戰(zhàn)所提岀的準確地觀測敵我戰(zhàn)場態(tài) 勢，精確地快速地獲取信息、處理信息，迅速準確 地判斷敵我雙方部隊及裝備設施和精確地定位被 打擊目標所處位置，精確地控制己方部隊和武器的 作戰(zhàn)行動，并對各次行動的作戰(zhàn)效果作出精確地評 估從而確定如何再實施新的打擊和作戰(zhàn)行動等要 求，都是C3I系統(tǒng)的內(nèi)涵所在。又例如，“沙漠之狐”軍事行動中，在電子戰(zhàn) 飛機支援下，用 F 一 16、F 一 18、EA 一 6等飛機 發(fā)射反輻射導彈來摧毀伊方的雷達和地空導彈，再 用激光制導炸彈打擊伊方。并在F 一 16戰(zhàn)斗機改進后加裝了夜間低空導航和紅外瞄準系統(tǒng)吊艙、導 航星全球定位系統(tǒng)終端及具有攝像機攝像偵察系 統(tǒng)等，全面提高了飛機的夜戰(zhàn)能力和低空飛行能 力。而且高空偵察機性能也大大提高。在禁飛區(qū)執(zhí) 行任務的U 一 25偵察機可監(jiān)視伊方的一切活動和 重要目標。由于美國等有高技術(shù)裝備的C3I系統(tǒng)適合晝夜作戰(zhàn)，并利用夜色掩護能避開伊拉克和南聯(lián)盟的防空火力揚長避短，大大減少了損失。并且每 次攻擊之后再通過偵察衛(wèi)星和空中偵察機拍攝的 照片快速分析和評價攻擊效果。這些都是C3I系統(tǒng)的典型應用。表1 ：美國cCi系統(tǒng)的分類類別名稱說明1WWMCCS全球軍事指揮與控制系統(tǒng)供美國總統(tǒng)和國防部 長使用的指揮與控制系統(tǒng)2NMCS全國軍事指揮系統(tǒng)為三軍聯(lián)合指揮官使用的系統(tǒng)3NORAD北美防空司令部為北美大陸航空宇宙 防衛(wèi)司令部使用的系統(tǒng)SACCS戰(zhàn)略空軍指揮 控制系統(tǒng)為戰(zhàn)略空軍使用的系 統(tǒng)4OCCSS作戰(zhàn)指揮控制支援系統(tǒng)是陸軍使用的以最新 技術(shù)裝備起來的射擊控 制、防空、情報、電子對 抗、管理支援等諸系統(tǒng)的 合成系統(tǒng)，取代以前的TOSTFCCC戰(zhàn)術(shù)艦旗指揮系統(tǒng)海軍艦隊司令官使用的系統(tǒng)TCO戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗作戰(zhàn)系統(tǒng)分析作戰(zhàn)預案，確定 作戰(zhàn)計劃和進行戰(zhàn)況分析 的戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)系統(tǒng)(正使用 和研制)5NTDS海軍戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)裝備于艦船，根據(jù)與 其他艦船、飛機的情報交 換進行戰(zhàn)術(shù)節(jié)情報處理， 實施指揮控制(正在運行、 研制)MACCS海軍陸戰(zhàn)隊航 空指揮與控制 系統(tǒng)分析空戰(zhàn)預案，確定 作戰(zhàn)計劃，進行戰(zhàn)況分析 以及對己方飛機實行航空 管制和使用防空飛機和地 對空導彈進行防空作戰(zhàn)的 指揮控制系統(tǒng)(正在研制)223. C 3|系統(tǒng)在軍事行動中的作用歸納通過分析以上幾個案例，我們可以歸納岀C3I系統(tǒng)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中最突岀的幾個作用：(1) 及時準確的掌握信息，幫助進行決策隨著軍隊信息化程度的不斷提高，及時準確的 獲取信息已經(jīng)成了進行軍事決策和完成作戰(zhàn)任務 的重要前提。然而戰(zhàn)場情況瞬息萬變，當前指揮員 用來判斷情況，定下決心所需的情報數(shù)量也大大增 加。應用與現(xiàn)代各種探測，偵察設備相聯(lián)接的 ci 系統(tǒng)，大大提高了情報信息的時效性。據(jù)美軍統(tǒng)計，用傳統(tǒng)手段只能處理它所獲取情報的 30%,而建立 C3|系統(tǒng)后，每天能傳輸20億以上字符信息，其北 美防空司令部的C3|系統(tǒng)能同時處理2500個空中目 標數(shù)據(jù)。(2) 能為實施快節(jié)奏高效率的指揮提供重要 保障在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，傳統(tǒng)的指揮方式存在效率低， 速度慢，錯漏多，誤差大等明顯的問題。而采用了 c3i系統(tǒng)后，這種“人一機”結(jié)合的指揮系統(tǒng)可以 準確掌握戰(zhàn)場信息、進行科學決策、縮短指揮周期。 這種作用突出體現(xiàn)在三個方面：一是高速度。由于 它從目標探測，情報采集、數(shù)據(jù)傳輸，命令下達， 跟蹤監(jiān)視，指揮引導到武器控制全過程均實現(xiàn)了自 動化，因此指揮速度比傳統(tǒng)的手工操作方法提高了 幾倍，十幾倍。據(jù)稱美國第二代戰(zhàn)略C3|可在3分鐘內(nèi)即可把最高指揮當局的作戰(zhàn)命令傳達到一線 部隊。二是高精度。由于 Ci系統(tǒng)所需指揮參數(shù)、 文字、標號均可以用圖形、圖象逼真、直觀地從熒 光屏幕上顯示岀來。因此，指揮、控制的精確度大 大提高。差錯率可降到1%以下。三是高強度。如一 個“ BADGE指揮控制中心，能同時掌握處理 240 330批目標，能同時對100批目標實施攔截指揮。 因而能夠適應多批次、多層次、高強度作戰(zhàn)指揮的 需要。(3) 能協(xié)調(diào)戰(zhàn)場行動，為發(fā)揮整體作戰(zhàn)效能 創(chuàng)造條件C3I系統(tǒng)具有航天、航空和地面相結(jié)合的立體 化、自動化的預警、導航、定位、綜合指揮、控制 網(wǎng)絡等功能，進而可以實現(xiàn)對各種類型、各個方向、 各個層次的兵力兵器協(xié)調(diào)。海灣戰(zhàn)爭中，以美國為 首的多國部隊，盡管有 28個國家參戰(zhàn)，僅空中戰(zhàn) 場日均出動作戰(zhàn)飛機達 20003000架次；共20個 機種，44個機型，在遠、中、近、高、中、低空實施大規(guī)?？找u，能夠?qū)崿F(xiàn)步調(diào)一致，密切協(xié)同，互不碰撞，互不誤傷，發(fā)揮整體作戰(zhàn)效能，其關(guān)鍵因 素就是得益于有上述先進的 C3I系統(tǒng)。(4) 能作岀快速反應，是武器威力的倍增器 由于現(xiàn)代襲擊武器速度空前增大，例如美國的AGM空地導彈，速度可達每分鐘 60公里(3馬赫)， 使戰(zhàn)斗行動的突然性、節(jié)奏感顯著增強。如果僅僅 靠地面雷達，其天線在 5米高度時，目標到50公 里處才能發(fā)現(xiàn)，此時上述導彈只需50秒即可飛臨頂空。而M系統(tǒng)在這方面能發(fā)揮其作用，它可以 在分秒，毫秒，甚至更短時間內(nèi)，迅速的做岀反應。 另一方面由于先進的精確制導武器與C3I系統(tǒng)聯(lián)成了一體，能夠精確引導武器有效打擊目標。同時也 可以通過各種類型的計算機，進行數(shù)據(jù)快速處理， 并使之與決策支持，武器系統(tǒng)有機結(jié)合，以縮短武 器系統(tǒng)的反應時間。如單炮準備時間可由1分鐘縮短到6秒，10門炮射擊35個目標可由10分鐘縮短 到1分36秒。224. C 3|系統(tǒng)目前存在的問題作為一種正式應用于軍事上不過二十余年的 新技術(shù)，我認為C3I目前仍存在以下兩點主要的問 題：(1)由于現(xiàn)代戰(zhàn)爭中武器作用距離的擴大，指 揮員必須將其警戒范圍的作用距離擴大到越來越 遠。據(jù)推算：指揮員所關(guān)注的區(qū)域與他的或敵方的 武器距離呈二次函數(shù)的關(guān)系，通常，所跟蹤事物數(shù) 目與區(qū)域成線性關(guān)系增加。這樣，便要求在警戒區(qū) 域提供越來越多的傳感器。而且必須將它們所產(chǎn)生 的混合數(shù)據(jù)處理成單一普通的環(huán)境感覺?？梢灶A 見：通信管理問題可能會成為 c3i研制項目中有待 解決的最棘手問題。(2)因為C3I系統(tǒng)是軍隊戰(zhàn)斗力的這樣一個重要部分，且通信設施的位置是十分公開的，所以可以預料它會受到攻擊、最明顯的是干擾或阻斷它的 通信環(huán)路，這就致使指揮控制系統(tǒng)本身正在變得更 脆弱?？梢?千擾和抗干擾將是增強 C3I系統(tǒng)強度方 面的關(guān)鍵問題。2.2.5. C3I系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(1) 生存能力的大幅度提高?，F(xiàn)代化戰(zhàn)爭中c3i系統(tǒng)是敵方攻擊的主要目標。在技術(shù)上增強c3i系統(tǒng)的生存能力的研究勢在必行。Ch系統(tǒng)的生存能力包括c3i系統(tǒng)的抗毀性、可靠性、電子對抗能力、 信息防攻擊能力、防電磁泄露能力等。(2) 軟件是Ch系統(tǒng)的靈魂，無論是c3i系統(tǒng)還 是現(xiàn)代化武器裝備都有豐富的軟件。所以在未來的 軍事信息化進程中，除了對網(wǎng)絡、文電、圖形圖像、 數(shù)據(jù)庫、多媒體的深入應用研究外，還特別要進行 軟件質(zhì)量、軟件評測技術(shù)的研究。(3) C 3|系統(tǒng)的成本會逐步降低。為了節(jié)約口C3I系統(tǒng)綜合建設的開支，各國都十分重視原型試 驗系統(tǒng)和試驗基地的建設研究及系統(tǒng)模擬仿真技 術(shù)研究。這也意味著在不久的將來C3I系統(tǒng)的成本將降低到一個可以大范圍普及的程度。(4) 空間戰(zhàn)將是未來 C3I系統(tǒng)的一個重點發(fā)展 方向。綜合防空、立體防空和反空襲的技術(shù)研究及 發(fā)展精確制導武器系統(tǒng)是必然的趨勢，與之密切相 關(guān)的C3I系統(tǒng)也將在這方面有長足的額發(fā)展。這里 包含有三個內(nèi)容：一是對敵方的武器系統(tǒng)和發(fā)射系 統(tǒng)進行遠方精確打擊；二是對來襲的敵武器系統(tǒng)進 行空中攔截摧毀；三是對未能攔截的落入我方的敵 武器系統(tǒng)能有抗毀措施以減少損失。參考文獻1 董旭，導彈技術(shù)陣地 ®系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，哈爾濱 工程大學，工程碩士學位論文，2 封錦昌，現(xiàn)代高科技戰(zhàn)爭特點看 El系統(tǒng)技術(shù)的應用與發(fā)展，信息產(chǎn)業(yè)部電子第 5研究所，Radio CommunicationsTech no logy，1996 Vol.25 No.63 I.M. 里奇&C.J.埃德蒙茲，人工智能在軍事指揮與控制系統(tǒng)中的應用4 張征爾，di系統(tǒng)在軍事行動中的作用，軍事系統(tǒng)工 程1997年第4期5 劉平，未來十年美國Cl系統(tǒng)的發(fā)展及應用，電子工 業(yè)部第五十四研究所6 楊秀珍，潘泉，徐乃平，戴冠中，戰(zhàn)場環(huán)境下芒1系統(tǒng) 效能研究，火力指揮與控制，2000年3月，第1期7 楊瑞平，黃忠剛，郭齊勝，C3|系統(tǒng)在裝甲作戰(zhàn)仿真中 的應用，火力指揮與控制，2004年12月，第6期