《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(yīng)用》同名

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1、編號： （學(xué)生不填） 本科生課程論文 學(xué)年、學(xué)期： 2014 ~ 2015學(xué)年 春 學(xué)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(yīng)用 姓名： 學(xué)號： 成績： 教師簽名： 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(yīng)用 彭勃 3130104395 （控制科學(xué)與工程） 摘要：隨著人工智能(AI)研究與應(yīng)用的深入和推廣，各先進國家越來越重視Al在軍事中的應(yīng)用。普遍認為，一旦在軍事中應(yīng)用AI技術(shù)獲得成功，那么相應(yīng)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

2、技術(shù)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢 關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù)；現(xiàn)代戰(zhàn)爭；C3I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(yīng)用之前，先讓我們來簡單了解一下所謂的“人工智能技術(shù)”。 總的來說，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(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。它是一門邊沿學(xué)科，屬于自然科學(xué)、社會科學(xué)、技術(shù)科學(xué)三向交叉學(xué)科。它涉及到的的學(xué)科有哲學(xué)和認知科學(xué)，數(shù)學(xué)，神經(jīng)生理學(xué)，心理學(xué)，計算機科學(xué)，信息論，控制論，不定性論，仿生學(xué)，社會結(jié)構(gòu)學(xué)與科學(xué)發(fā)展觀等。其研究的范圍包括語言的學(xué)習(xí)與處理，知識表現(xiàn)，智

3、能搜索，推理，規(guī)劃，機器學(xué)習(xí)，知識獲取，組合調(diào)度問題，感知問題，模式識別，邏輯程序設(shè)計，軟計算，不精確和不確定的管理，人工生命，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，復(fù)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(chǔ)技術(shù) 人工智能的基本問題是關(guān)于知識的獲取、表示和利用問題。其基礎(chǔ)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

4、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(chǔ)，同時也與知識的獲取密切相關(guān)。 1.2.2.搜索推理技術(shù) 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(chǔ)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

5、題求解系統(tǒng)，以便在計算機中實現(xiàn)問題的解決。 2. C3I系統(tǒng)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的應(yīng)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，并作出準確決策。C3I系統(tǒng)已成功應(yīng)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(wù)、旅館預(yù)約服務(wù)、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(lǐng)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)爭中的應(yīng)用情況。 2.1

6、.C3I系統(tǒng)簡介 C3I（Communication，Command，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）、控制（control）、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)是美國提出來的，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)提出來的，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(xué)

7、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C3I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)。C3I是個泛指的概念，是動態(tài)的、模糊的、發(fā)展的。C3I的內(nèi)容不斷擴充，其形勢也在不斷變化。比如C3I、C4、C4I、C3I-EW、C3CM到C4ISIR等。而指揮自動化系統(tǒng)這個術(shù)語比較穩(wěn)定，是

8、個綜合性的概念，具有業(yè)務(wù)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C3I系統(tǒng)的應(yīng)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(yīng)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。尤其需要指出的是，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(wù)的。 (3)現(xiàn)代戰(zhàn)爭是以信息為基礎(chǔ)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

9、。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C3I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(yīng)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C3I系統(tǒng)應(yīng)用的實例 (1)海灣戰(zhàn)爭 海灣戰(zhàn)爭結(jié)束后，

10、世界上許多國家的軍界人士，都認為C3I系統(tǒng)對多國部隊來說是功不可沒的。美軍戰(zhàn)后分析原因時指出，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1

11、1種45顆軌道衛(wèi)星和34架預(yù)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(yīng)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(dǎo)武器的應(yīng)用含量逐漸增大，其應(yīng)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)所提出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(shè)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

12、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(dǎo)彈來摧毀伊方的雷達和地空導(dǎo)彈，再用激光制導(dǎo)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(dǎo)航和紅外瞄準系統(tǒng)吊艙、導(dǎo)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(wù)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

13、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(yīng)用。 表1：美國C3I系統(tǒng)的分類 類別 名稱 說明 1 WWMCCS 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) 2 NMCS 全國軍事指揮系統(tǒng) 為三軍聯(lián)合指揮官使用的系統(tǒng) 3 NORAD 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) 4 OCCSS 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

14、前的TOS TFCCC 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(yù)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) 5 NTDS 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(yù)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(dǎo)彈進行防空作戰(zhàn)的指揮控制系統(tǒng)(正在研制) 2.2.3. C3I系統(tǒng)在軍事行動中的作用歸納 通過分析以上幾個案例，我們可以歸納出C

15、3I系統(tǒng)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中最突出的幾個作用： (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(wù)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(yīng)用與現(xiàn)代各種探測，偵察設(shè)備相聯(lián)接的C3I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C3I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C3I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，

16、錯漏多，誤差大等明顯的問題。而采用了C3I系統(tǒng)后，這種“人—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(xué)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(dǎo)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C3I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C3I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出來。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

17、，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(yīng)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(yù)警、導(dǎo)航、定位、綜合指揮、控制網(wǎng)絡(luò)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2000—3000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

18、上述先進的C3I系統(tǒng)。 (4) 能作出快速反應(yīng)，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(dǎo)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(dǎo)彈只需50秒即可飛臨頂空。而C3I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)，迅速的做出反應(yīng)。另一方面由于先進的精確制導(dǎo)武器與C3I系統(tǒng)聯(lián)成了一體，能夠精確引導(dǎo)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(yīng)時間。如單炮準備時間可由

19、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。 2.2.4. C3I系統(tǒng)目前存在的問題 作為一種正式應(yīng)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。可以預(yù)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

20、統(tǒng)是軍隊戰(zhàn)斗力的這樣一個重要部分,且通信設(shè)施的位置是十分公開的,所以可以預(yù)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。可見,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。現(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。C3I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C3I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

21、了對網(wǎng)絡(luò)、文電、圖形圖像、數(shù)據(jù)庫、多媒體的深入應(yīng)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) C3I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(shè)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(shè)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(dǎo)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

22、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(dǎo)彈技術(shù)陣地C3 [2] 封錦昌，《現(xiàn)代高科技戰(zhàn)爭特點看C3I系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展》，信息產(chǎn)業(yè)部電子第5研究所，《Radio Communications Technology》，1996 Vol.25 No.6 [3] 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(yīng)用》 [4] 張征爾，《C3I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C3I系統(tǒng)的發(fā)展及應(yīng)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C3I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，《C3I系統(tǒng)在裝甲作戰(zhàn)仿真中的應(yīng)用》，《火力指揮與控制》，2004年12月，第6期