陳文平 向 慧

（武漢數(shù)字工程研究所 武漢 430205）

1 引言

遠(yuǎn)海作戰(zhàn)是未來(lái)海上戰(zhàn)爭(zhēng)的重要內(nèi)容，而因其作戰(zhàn)范圍的廣泛性、任務(wù)的即時(shí)性、環(huán)境的復(fù)雜性、資源的不確定性，各遠(yuǎn)海作戰(zhàn)單元所產(chǎn)生的作戰(zhàn)數(shù)據(jù)面臨無(wú)法即時(shí)共享、很難有效整合的問(wèn)題，這為遠(yuǎn)海作戰(zhàn)情報(bào)體系建設(shè)帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。因此必須綜合運(yùn)用人工智能理論技術(shù)、復(fù)雜系統(tǒng)理論方法和體系工程方法，突破海上作戰(zhàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)行的體系頂層架構(gòu)，設(shè)計(jì)一套智能化的、穩(wěn)健的、實(shí)時(shí)互通的遠(yuǎn)海作戰(zhàn)數(shù)據(jù)架構(gòu)，并基于此架構(gòu)，利用知識(shí)計(jì)算相關(guān)技術(shù)，自主發(fā)掘、篩選、矯正、評(píng)估、共享作戰(zhàn)數(shù)據(jù)內(nèi)蘊(yùn)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)海作戰(zhàn)的數(shù)據(jù)化、精確化、體系化、智能化情報(bào)保障，支撐作戰(zhàn)編隊(duì)在遠(yuǎn)海獨(dú)立、準(zhǔn)確、快速、高效的行動(dòng)決策。

2 總體設(shè)計(jì)

針對(duì)遠(yuǎn)海作戰(zhàn)背景下，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、即時(shí)、穩(wěn)健服務(wù)的軍事需求，構(gòu)建基于分布式儲(chǔ)存和分布式計(jì)算的新型海上數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)?；具壿嫾軜?gòu)分為三層：節(jié)點(diǎn)計(jì)算層、知識(shí)共享層、遠(yuǎn)海作戰(zhàn)云端。通過(guò)邊緣計(jì)算層各級(jí)作戰(zhàn)單元對(duì)所產(chǎn)生的作戰(zhàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理和挖掘分析，提取重要作戰(zhàn)要素信息，實(shí)現(xiàn)初步知識(shí)積累和分布式共享知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建。統(tǒng)籌優(yōu)化知識(shí)共享策略，高效利用多類共享手段，實(shí)時(shí)管控共享安全，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)海通信約束下的全向智能知識(shí)共享體系，支撐遠(yuǎn)海作戰(zhàn)云端的邏輯組成。在云端通過(guò)知識(shí)整合、知識(shí)消歧、知識(shí)推理、知識(shí)發(fā)現(xiàn)、知識(shí)增殖等多源知識(shí)挖掘技術(shù)，構(gòu)建面向遠(yuǎn)海作戰(zhàn)情報(bào)保障的超維知識(shí)圖譜，形成整體完備、內(nèi)部一致的遠(yuǎn)海作戰(zhàn)知識(shí)體系。平臺(tái)的邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 遠(yuǎn)海作戰(zhàn)智能化服務(wù)平臺(tái)邏輯結(jié)構(gòu)圖

3 關(guān)鍵技術(shù)

依據(jù)遠(yuǎn)海作戰(zhàn)智能化服務(wù)平臺(tái)的邏輯構(gòu)成，服務(wù)平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)包括遠(yuǎn)海作戰(zhàn)目標(biāo)實(shí)體知識(shí)挖掘、面向遠(yuǎn)海作戰(zhàn)的知識(shí)安全智能共享以及異構(gòu)知識(shí)計(jì)算。

3.1 遠(yuǎn)海作戰(zhàn)目標(biāo)實(shí)體知識(shí)挖掘

在各作戰(zhàn)單元內(nèi)，利用圖像處理、水聲分析等技術(shù)，分別對(duì)各型傳感器、衛(wèi)星等探測(cè)設(shè)備所產(chǎn)生的探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能融合和高效挖掘，實(shí)現(xiàn)秒級(jí)的目標(biāo)身份信息識(shí)別、目標(biāo)關(guān)鍵點(diǎn)及關(guān)鍵位置識(shí)別；利用增量學(xué)習(xí)技術(shù)，構(gòu)建目標(biāo)行為分析模型，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)目標(biāo)行為分析，支撐目標(biāo)意圖判斷。遠(yuǎn)海作戰(zhàn)目標(biāo)實(shí)體知識(shí)挖掘框架如圖2 所示。

圖2 遠(yuǎn)海作戰(zhàn)目標(biāo)實(shí)體知識(shí)挖掘框架

3.1.1 作戰(zhàn)目標(biāo)身份檢測(cè)

針對(duì)遠(yuǎn)海作戰(zhàn)模式，各作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)結(jié)合自身傳感適配數(shù)據(jù)，對(duì)探測(cè)目標(biāo)的身份、國(guó)籍、類型、作戰(zhàn)層級(jí)、隸屬關(guān)系等信息進(jìn)行智能挖掘、模糊校準(zhǔn)、深度匹配等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)海作戰(zhàn)壞境下對(duì)作戰(zhàn)目標(biāo)的身份檢測(cè)與確認(rèn)。

3.1.2 目標(biāo)精細(xì)化識(shí)別

目標(biāo)的精細(xì)化識(shí)別是在遠(yuǎn)海作戰(zhàn)編隊(duì)各級(jí)節(jié)點(diǎn)對(duì)作戰(zhàn)目標(biāo)協(xié)同感知的基礎(chǔ)上，通過(guò)多級(jí)融合和深度關(guān)聯(lián)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)海非合作目標(biāo)編隊(duì)內(nèi)關(guān)鍵目標(biāo)的識(shí)別，以及對(duì)目標(biāo)的關(guān)鍵部位的識(shí)別，形成大范圍立體打擊的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)保障。

3.1.3 目標(biāo)行為分析

各作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)依據(jù)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡信息，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)，構(gòu)建目標(biāo)機(jī)動(dòng)模型，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行簡(jiǎn)單的行為分析，分析目標(biāo)現(xiàn)行運(yùn)動(dòng)模式，預(yù)測(cè)目標(biāo)活動(dòng)軌跡，圈定目標(biāo)活動(dòng)范圍。

3.1.4 目標(biāo)意圖判斷

依據(jù)先驗(yàn)軍事知識(shí)，結(jié)合目標(biāo)各作戰(zhàn)要素信息，通過(guò)人機(jī)協(xié)同的方式，智能分析目標(biāo)實(shí)時(shí)意圖，并依據(jù)流態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)增量更新意圖評(píng)估模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的意圖判斷。

3.2 面向遠(yuǎn)海作戰(zhàn)的知識(shí)安全智能共享技術(shù)

針對(duì)遠(yuǎn)海作戰(zhàn)通信的帶寬、鏈路的穩(wěn)定性、敵方的情偵威脅等多項(xiàng)約束條件，研究面向遠(yuǎn)海作戰(zhàn)的知識(shí)安全智能共享技術(shù)。通過(guò)低時(shí)延雙活全向信息共享架構(gòu)技術(shù)，構(gòu)建岸基弱相關(guān)的獨(dú)立信息共享拓?fù)?，支撐作?zhàn)體系內(nèi)高效實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享；利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃等技術(shù)，依各節(jié)點(diǎn)特性，實(shí)現(xiàn)知識(shí)共享的自組織籌劃；利用優(yōu)化技術(shù)，制定高效的數(shù)據(jù)傳輸鏈路策略；建立知識(shí)共享評(píng)估指標(biāo)，有效評(píng)估知識(shí)共享過(guò)程，設(shè)計(jì)高容災(zāi)的知識(shí)共享體系。

3.2.1 低時(shí)延雙活全向信息共享架構(gòu)

設(shè)計(jì)面向遠(yuǎn)海作戰(zhàn)的多體制、多平臺(tái)、窄帶寬、強(qiáng)抗毀的低延時(shí)雙活全向信息共享架構(gòu)，在邏輯層面形成一個(gè)健壯的全向拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，以支撐遠(yuǎn)海作戰(zhàn)編隊(duì)內(nèi)的智能信息共享。

3.2.2 自組織知識(shí)共享

知識(shí)自組織共享主要是整合有限的通信資源，通過(guò)對(duì)待傳輸知識(shí)和傳輸鏈路的評(píng)估，利用多重優(yōu)化方法，結(jié)合多種智能推薦引擎，統(tǒng)籌規(guī)劃知識(shí)傳輸順序、知識(shí)傳輸模式、知識(shí)傳輸鏈路，形成完備的、安全的、高效的、可控的多級(jí)數(shù)據(jù)傳輸策略。

3.2.3 知識(shí)共享風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及容災(zāi)設(shè)計(jì)

結(jié)合各類遠(yuǎn)海任務(wù)背景，構(gòu)建共享體系安全評(píng)估指標(biāo)，對(duì)共享網(wǎng)絡(luò)內(nèi)蘊(yùn)的結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)、組織風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化建模，實(shí)時(shí)監(jiān)控并測(cè)評(píng)整個(gè)共享過(guò)程的安全指數(shù)，并依據(jù)評(píng)估結(jié)果，動(dòng)態(tài)調(diào)整共享網(wǎng)路邏輯結(jié)構(gòu)。通過(guò)異地即時(shí)備份、信息壓縮加密等技術(shù)，提升作戰(zhàn)編隊(duì)數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)的容災(zāi)能力。

3.3 異構(gòu)知識(shí)計(jì)算技術(shù)

在遠(yuǎn)海作戰(zhàn)云端，利用異構(gòu)知識(shí)表示技術(shù)，建立統(tǒng)一的知識(shí)量化表示，構(gòu)建各作戰(zhàn)單元的知識(shí)倉(cāng)儲(chǔ)；利用知識(shí)消歧、知識(shí)補(bǔ)全、維度約簡(jiǎn)等技術(shù)，結(jié)合領(lǐng)域先驗(yàn)知識(shí)及相應(yīng)規(guī)則，實(shí)現(xiàn)對(duì)云端知識(shí)的一致性處理和最優(yōu)化表達(dá)；利用關(guān)聯(lián)關(guān)系挖掘、知識(shí)符號(hào)推理進(jìn)行多源知識(shí)融合、潛在知識(shí)發(fā)現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)知識(shí)動(dòng)態(tài)擴(kuò)展和知識(shí)增量更迭；結(jié)合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、信息系統(tǒng)等理論手段，建立遠(yuǎn)海作戰(zhàn)知識(shí)圖譜，支撐超維知識(shí)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)精準(zhǔn)信息識(shí)別、目標(biāo)高級(jí)意圖分析、以及面向編隊(duì)的目標(biāo)社區(qū)動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)、目標(biāo)社區(qū)群行為分析等知識(shí)的頂層應(yīng)用。云端異構(gòu)知識(shí)處理框架圖如圖3所示。

圖3 云端異構(gòu)知識(shí)處理框圖

3.3.1 異構(gòu)知識(shí)統(tǒng)一表示

利用張量模型、符號(hào)系統(tǒng)等技術(shù)手段，對(duì)傳入邏輯云端的數(shù)據(jù)，構(gòu)建知識(shí)的統(tǒng)一表示模式，形成對(duì)多源知識(shí)的統(tǒng)一量化指標(biāo)。建立知識(shí)層級(jí)目錄，結(jié)構(gòu)化各知識(shí)條目，優(yōu)化知識(shí)儲(chǔ)存物理路徑，形成可快速檢索的云端邏輯知識(shí)庫(kù)。

3.3.2 知識(shí)優(yōu)化表達(dá)

結(jié)合軍事先驗(yàn)知識(shí)、符號(hào)推理技術(shù)以及機(jī)器學(xué)習(xí)方法，構(gòu)建知識(shí)一致性審查模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)云端知識(shí)的內(nèi)蘊(yùn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和矯正，包括知識(shí)消歧、知識(shí)驗(yàn)證、知識(shí)關(guān)聯(lián)、知識(shí)融合等。并針對(duì)多來(lái)源的作戰(zhàn)要素信息，利用維度約簡(jiǎn)、表示學(xué)習(xí)等方法優(yōu)化知識(shí)的統(tǒng)一表達(dá)。

3.3.3 多來(lái)源潛在知識(shí)挖掘

依據(jù)多節(jié)信息融合處理技術(shù)，完善并更新單一節(jié)點(diǎn)生成知識(shí)，提升知識(shí)置信度。依據(jù)軍事規(guī)則要義，在情報(bào)分析領(lǐng)域的典型應(yīng)用背景下，挖掘更深層次的潛在關(guān)系。采用統(tǒng)計(jì)機(jī)器學(xué)習(xí)方法、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析方法、以及邏輯符號(hào)推理技術(shù)，建立各知識(shí)之間的潛在邏輯關(guān)系，并基于知識(shí)推理、知識(shí)補(bǔ)全等知識(shí)計(jì)算手段實(shí)現(xiàn)知識(shí)增量更新和動(dòng)態(tài)增值。

3.3.4 遠(yuǎn)海作戰(zhàn)知識(shí)圖譜構(gòu)建

梳理作戰(zhàn)云端知識(shí)庫(kù)表中的有效知識(shí)，依據(jù)知識(shí)結(jié)構(gòu)條目，設(shè)計(jì)知識(shí)圖譜邏輯框架，初步建立支撐遠(yuǎn)海作戰(zhàn)情報(bào)保障的超維知識(shí)圖譜，并依據(jù)譜內(nèi)知識(shí)計(jì)算，實(shí)時(shí)迭代更新圖譜信息。依云端圖譜，智能推送面向遠(yuǎn)海作戰(zhàn)的各類作戰(zhàn)要素知識(shí)，包括目標(biāo)精準(zhǔn)信息識(shí)別、目標(biāo)高級(jí)意圖分析、以及面向編隊(duì)的目標(biāo)社區(qū)動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)、目標(biāo)社區(qū)群行為分析等知識(shí)的頂層應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

遠(yuǎn)海作戰(zhàn)作為未來(lái)海上戰(zhàn)爭(zhēng)的重要組成部分，由于其環(huán)境復(fù)雜性和資源的不確定性，給數(shù)據(jù)資源及時(shí)共享和綜合應(yīng)用提出了挑戰(zhàn)。本文從遠(yuǎn)海作戰(zhàn)數(shù)據(jù)共享與利用的角度，提出了一套較為完整的作戰(zhàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用體系架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)解決方案，從作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)知識(shí)層、知識(shí)共享層以及端服務(wù)層進(jìn)行了詳細(xì)的闡述和設(shè)計(jì)，對(duì)提高遠(yuǎn)海作戰(zhàn)數(shù)據(jù)的體系化精準(zhǔn)化保障提供了重要手段支撐。