面向仿真推演的异构系统互操作方法
刘兆鹏1, 2司光亚1柳少军1张金璐3
摘 要 针对指挥信息系统和仿真系统在联合作战方案仿真推演过程中的互操作问题,深入分析了异构系统互操作问题的本质,从信息和软件两个角度广泛讨论了国内外互操作领域研究现状,提出了语用级互操作方法设想,展望了这种方法在无人作战领域的应用前景.
关键词 异构系统,联合作战方案,仿真推演,互操作,语用
战役级联合作战方案(Course of Actions,COA)是联合计划(Joint Planning)过程的中间产品[1] .对拟制的联合作战方案进行评估,是指挥员定下决心的重要依据.传统评估方法包括基于归纳方法的历史经验分析、基于演绎方法的数学解析分析和基于相似性原理的仿真推演分析3 种手段[2- 3],由于作战双方对抗博弈、隐真示假,联合作战方案所有信息存在大量不确定性,传统历史经验分析和数学解析方法难以解决,仿真推演具有相似、动态、对抗特征,适合对不确定性、非线性、不可还原性问题建模,成为联合作战方案评估的重要手段.
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利用仿真推演方法对联合作战方案进行评估,带来了指挥信息系统和仿真系统之间的互操作问题,这两类系统分属指挥控制和仿真两个领域,是典型的异构系统.本文从互操作本质入手,分析联合作战方仿真推演过程中面临的互操作问题、当前国内外研究现状以及发展趋势.
1 互操作问题分析
1.1 互操作概念
系统间的互操作,目的是为了系统重用,重用是为了快速、经济地系统开发.通过系统互操作性研究,将遗留系统、异构系统等现存系统进行改造,提高其可组合性,使之具备按需演化的特征,随着人们对问题认知的不断深入和新需求的不断涌现,实现系统的在线动态演化能力.
根据IEEE 的定义,互操作性是指“两个或多个系统或组成部分之间交换信息以及对所有已经交换的信息加以使用的能力”[4]; 文献[5] 认为语义互操作是指交换信息、知识能够被理解,并产生有效行为协作结果.归纳可知,互操作包括两个方面特征,一是信息共享,就是需要在实施互操作的系统之间进行信息传递; 二是有效协同,就是信息接收系统按照信息发送系统的意图执行相关动作,进而得出互操作本质是一种带有意图的信息交互行为的结论.
1.2 问题根源
语言是信息描述的基础.对于信息描述语言,1998年,美军开始对作战管理语言(Battle Management Language,BML)进行研究[27- 28].2004年仿真互操作标准化组织(Simulation Interoperability Standard Organization,SISO)成立作战管理语言研究小组,开发联盟作战管理语言(Coalition BML,C-BML)[28],用于在联盟作战中指挥控制系统、LVC 建模仿真系统、自治无人系统之间计划、命令、需求和报告的描述和交换,用于支持实战化训练(train-as-you-fight)、联合作战方案分析(Course of Action Analysis,COAA)和使命演练(Mission Rehearsal),计划开发数据模型、形式化结构(语法)、形式化语义(本体)3 个阶段产品,目前只正式发布了第一阶段的数据模型标准,并研究了第二阶段及后续的标准开发框架.2008年SISO 组织发布了军事想定语言(Military Scenario Definition Language,MSDL),用于规范仿真系统之间和仿真系统和指挥控制系统之间共享想定信息的描述[29].当前具备联合作战方案信息描述能力的C-BML 语言,其语法和语义规范尚在制定过程中,急需一种语义级的联合作战方案描述语言.
分析互操作近三十年的研究历程,可知互操作问题的根源有3 个.一是标准化发展的制约,当前国内外解决互操作问题的主要方法还是制定共享信息标准,比如美国防部专门设置了数据管理计划(DoD Data Administration Program),用于指导美军的数据标准化工作,建模仿真主计划中将数据标准(DS)作为技术体系框架的3 项内容之一[6],文献[7] 建议通过扩展和遵守NIEM (the National Information Exchange Model)标准实现无人装备的互操作,但是由于系统研发部门存在的竞争关系,制约了标准化的发展; 二是人的认知局限性,分析互操作问题最突出的时间是在新技术研究之初,新系统刚出现的时候,在新技术研究之初制定标准,由于人们对问题认知的不深入、不全面,会导致制定出的标准在后期不适用,在新技术广泛应用之后制定标准,虽然标准的适用性很大,但是在新技术刚出现到应用推广这一段时间内,就无法解决互操作的问题;三是信息特征局限性,由于信息本身存在的不确定性、语义层次性和协同意图特征,导致无法通过标准化来完全解决互操作的共享信息描述问题.
语形就是对符号(词法)和符号间关系(句法)层面的约束,如IEEE 发布的IEEE1278 标准,语义就是对符号和符号所指代对象或概念之间关系的约束(包括概念的内涵、外延和概念间关系),如ISO/IEC JTC1 SC32 制定的互操作元模型框架(Metamodel Framework for Interoperability,MFI)
1.3 仿真推演互操作问题分析
在联合作战方案仿真推演过程中,指挥信息系统与仿真系统互操作存在人工和人工智能两种互操作方式,如图1所示.虚线表示人工方式,指挥信息系统将联合作战方案导出为文件,指挥员将联合作战方案转化为仿真系统的模型指令,利用仿真系统进行推演,并生成仿真评估结果; 实线表示人工智能方式,通过智能化方法让机器完成虚线中指挥员的工作.
随着信息化、智能化的发展,OODA 循环速度不断加快,指挥周期进一步缩短.人工方式存在推演周期长,涉及人员多,越来越不适应当前快节奏的指挥需求.利用人工智能技术来实现互操作的无人化,是未来发展的趋势.要将人工方式转变为人工智能方式,需要解决以下3 方面问题.
1)异构系统带来的语义理解问题
图1 推演仿真互操作模式
罗瑞没结婚，他走马灯似地换女朋友，从来没想过要娶谁。他的房间很乱，衣柜里堆满了各类名牌服装，屋里弥漫着一股香水和袜子混杂在一起的怪味，除了他自己没人愿意进来，但是他出门时总能把自己收拾得衣冠楚楚油头粉面，身上散发出一种淡淡的香水味。他换工作也跟换女朋友一样勤，一直靠姑妈养活。
传统联合作战方案仿真推演是人在回路的方式,推演人员根据自己的经验,观察仿真计算结果,判断任务执行状态,执行仿真过程控制.将人工模式变成人工智能模式,需要让机器学会推演人员的观察、信息加工和过程控制能力.
“我们的杏鲍菇是绿色无污染食品，从菌包采摘下来就可直接食用，细嚼慢咽下能感受到杏仁的味道，鲍鱼的口感。”陆良县供销社党委副书记史乔林说。
联合作战方案仿真推演,共享的主要信息就是指挥信息系统生成的战役级联合作战方案,2017 版联合出版物《JP 5-0 Joint Planning》将其定义为“用于完成某一使命由作战单位或实体担负的行动序列”,是作战计划的中间产品,参考经典任务规划对计划的定义[8],可知联合作战方案主要包括初始态势、终止态势和用于实现终止态势的任务集合,体现了指挥员对作战过程和战法的设想,也就是指挥员的意图.联合作战方案的任务以战役级任务为主,担负战役任务的是战役任务执行单位,其中一个战役任务可以分解为多个相互关联的战术任务集合.
仿真系统按照使用类型可以分为训练、分析、采办3 类,仿真推演中使用的仿真系统为分析类仿真系统,按照仿真问题的层次,可以分为战略、战役、战术、工程4 个层次,仿真推演使用的仿真系统为战役层仿真系统,仿真系统为了保证仿真效果的逼真性,一般会将分辨率提高一个层次,采用战术级实体模型来进行战役仿真,战术级仿真模型能够担负的是战术任务.
综上可见,指挥信息系统对联合作战方案信息的描述和仿真系统对联合作战方案信息的理解处于不同的分辨率,比如指挥信息系统生成的联合作战方案中包含联合火力毁瘫敌70%防空阵地任务,这很难通过语义推理映射到仿真系统的战术级模型指令上,需要基于任务的初始态势,根据指挥员意图进行战术任务规划,文献[9] 将指挥官意图定义为使命执行中相关要素的最终状态,奥斯丁的言语行为理论,将意图定义为状态的变化,可见意图就是任务的执行效果,也可称为终止态势.要解决这个问题就需要将战役级任务细化为战术级任务,并根据任务规划结果研究资源调度和协同时间分配.
3)推演无人化带来的智能控制问题
2)共享信息的多分辨率问题
指挥信息系统和仿真系统,建模和开发组织不同,针对的问题不同,组分的定义和采用的结构不同,是典型的异构系统.系统的异构特征导致具有3 个方面的语义问题：一是语词异构,即两个系统采用的信息描述编码不一致,比如对空间坐标的描述,指挥信息系统就有方里网坐标、直角坐标和经纬坐标3 种,仿真系统多采用经纬网坐标,且数据的描述形式也不一致,存在小数点描述和度分秒描述两种; 二是语法异构,即采用不同的语词组织规则,比如仿真系统多采用IEEE 1516 标准、逻辑靶场对象模型(Logical Range Object Model,LROM)等标准,指挥信息系统多采用自定义技术标准; 三是语义异质,即语词所指代概念的内涵和外延不一致,比如任务概念,指挥信息系统的外延包括战略任务、战役任务和战术任务,但是在战役级联合作战方案仿真分析中,仿真系统为了保证仿真的逼真性,一般将仿真模型降低一个层次,定位在战术级,所以其任务概念的外延只有战术任务.
自20 世纪40年代美国数学家维纳创立控制论以来,经历了经典控制理论和现代控制理论两个阶段,两种理论都需要对被控对象和干扰用严格的数学模型描述,区别是经典控制理论研究单变量、常系数、线性系统数学模型,现代控制理论研究多输入、多输出、线性系统数学模型[10].战争系统是一个复杂系统,具有非线性、不确定性和不可还原性特征,很难用精确的线性的数学模型来描述战争的演化过程和指挥员的直觉经验,需要研究如何利用模糊集合的方式描述任务的执行状态,研究如何利用模糊推理的方式来提升推演控制的智能化程度.
2 国内外研究现状
2.1 仿真推演中的互操作问题
2.1.1 信息内涵定义
信息按照系统的私有程度划分为内部信息和共享信息,不论内部信息还是共享信息,都是信息的一种形式.对于信息的定义很多,较为常见的有3 种,一是香农的定义：信息就是能够使熵减少的东西,法裔美国科学家布里渊也在《科学与信息论》中指出信息就是负熵,用于减少不确定性的东西.但是从香农《通信的数学理论》中可以看出,香农认为的不确定性是波形上的不确定性,只是从信息语形层的符号编码和语法两个方面进行了定义,完全没有考虑信息的语义和语用层的内涵; 二是英国生物学家艾什比在《控制论导引》中认为信息就是“变异度”,意大利学者朗格也在《信息论：新的趋势与未决问题》中认为信息包含在事物的差异之中,我国电子学家冯秉铨也赞同信息就是差异的定义,但是将差异作为判定信息范畴的标准,是否没有差异就不是信息,这一点还有待商榷[11]; 本文较为支持的是钟信义在《信息科学原理》中提出的本体论和认知论结合的定义方法,从本体论角度,信息就是实物运动的状态和状态变化方式的自我表述或自我显示,认知论在本体论的基础上,增加了信息是认知主体对本体信息的感知和表达,包括其内在含义和效用价值[11] .可见信息包括两部分,一部分是客观实在,是客观世界事物的运动状态、状态变化方式以及对于前两项的自我表现,比如战场态势,一部分是人对客观实在的认知,在BDI 建模方法中,将其称为智能Agent的信念(Belief),比如指挥员脑海中的心象态势,从信息范围上说,由于战争的对抗博弈和双方的隐真示假,指挥员的心象态势是客观战场态势的子集,从信息含量上说,由于事物运动状态及其变化方式的不确定性和对方指挥员的人为因素,指挥员心象态势可能是战场态势的数倍.
在改造工程里，我们应当尤其注重路面强度。毕竟在常见的沥青路面上，严重的车辙、裂缝、鼓包等都将严重影响车辆的行驶安全，则极易造成交通事故。而据调查研究，路面稳固性又和路面基层有关，基层和面层问题需要两手同时抓，重点关注一些常见问题。在我们掌握的情况下，可以对路面结构进行有效修补。
2.1.2 共享信息格式及范畴界定
从应用背景角度说,参考OODA 循环理论,在对战役级联合作战方案进行仿真推演,涉及下行的指挥信息系统向仿真系统传递的联合作战方案、作战命令等指挥控制类信息和上行的仿真系统向指挥员传递的代表仿真计算结果的战场态势类信息,按照信息本质的定义,由于战争迷雾,这3 类信息都属于指挥员的心象信息,可以用BDI 建模方法中的信念、愿望和意图进行描述.从数据角度说,数据是信息系统中信息的载体,指挥信息系统的信息按照类型可以分为无结构化数据、半结构化数据和结构化数据,无结构化数据比如视频、声音等信息,半结构化数据比如作战文书、要图图件等信息,结构化数据比如各种关系数据库中的数据.随着信息化建设的不断发展,联合作战方案、作战命令、战场态势类信息的发展趋势是结构化数据.
当前的指挥形式一般是任务式指挥,作战命令的本质就是作战任务,不论上行的战场态势还是下行的作战命令,都属于联合作战方案信息的一个子集,所以联合作战方案仿真推演过程中共享信息的研究范畴,应该界定为联合作战方案信息.
2.1.3 联合作战方案信息构成
联合作战方案从内容上,包括初始态势、终止态势和一组任务集合,下面从形式上进行讨论.根据《JP5-0 Joint Planning》中规范的联合计划格式,可以分析其联合作战方案形式化构成要素.联合计划由头部、主体和附录组成,根据不同司令部的需求,在细节上可能略有调整,但是在主题框架上基本一致.头部包括编号、发布司令部、发布地点、有效日期时组、作战计划序号或代字、参考资料等,主体包括态势、使命、执行、管理后勤和指挥控制5 部分组成,态势部分重点描述了敌我双方的作战重心、行动方案、作战规则和影响计划实施的假设.分析国内相关研究[13- 14],联合计划一般由标题、正文、签名和附件组成,标题和签名即联合计划的头部,主体包括态势、使命、限制、阶段和任务与参考文献等,其中态势包括敌情、我情和战场环境.
对比国内外联合作战方案形式化研究,国内在态势和任务的量化、形式化描述方面与国外尚有差距,但是随着信息化技术的不断发展,作为联合作战方案信息的基础,态势和任务必然会不断量化、形式化、权威化.
2.1.4 联合作战方案研究现状
国外对于联合作战方案的建模研究可分为两类,一类专注研究联合作战方案的概念本体和形式化描述,这部分可以归纳为概念模型研究,一类专注研究基于传统规划的联合作战方案生成,这部分可以归纳为求解模型研究.
侧吹炉产生的高温烟气在炉体上部及上升烟道漏风，将烟气中CO二次燃烧后，经余热锅炉回收余热，产生蒸汽送余热发电。通过沉尘室及布袋收尘器除尘后，烟气送尾气脱硫系统处理，烟尘倒运返回侧吹熔炼配料。
概念模型主要是以联合计划过程的最终产品计划为研究对象,始于DARPA 的Air Force Research Laboratory(Rome)Planning Initiative (ARPI)计划(1991-1999)[15- 16],包括1992年ARPI 计划的知识描述规范语言(Knowledge Representation Specification Language,KRSL)模型[16]、1996年对象模型工作组(Object Management Work Group,OMWG)制定了核心计划表示模型(Core Plan Representation,CPR)[17] 、1997年8月DARPA和ARPI 计划基于之前的研究成果定义了Shared Planning and Activity Representation (SPAR)模型[18]、2006年戈义君提出了计划通用描述框架[13]、2008年钱猛基于SysML 语言设计了作战行动序列元模型[19]、2009年樊青云提出了基于XML 的作战计划模型[12]、2012年北约多边互操作计划(Multilateral Interoperability Programme,MIP)发布了JC3IEDM 3.1.4 模型[20] 等.概念模型从KRSL 以行动和目标为核心的7 实体模型,发展到JC3IEDM 定义的19 实体模型,量化研究的实体和关系越来越多,实体和关系的量化是求解模型进行科学计算的基础.
诊断标准:(1)子宫腔内未见妊娠囊,(2)宫颈管内未见妊娠囊,(3)妊娠囊在子宫峡部前壁,(4)孕囊与膀胱之间肌层变薄。
水资源论证工作的各环节需进一步加强和规范。在报告书编制程序、编制格式，资质单位间的合作，报告书审查程序、审查形式、审查结论等方面还需严格和规范。缺少全面的水资源论证监督管理，对资质单位缺乏考核，对评审专家的监督管理和从业技术人员的培训不够，水资源论证市场缺乏有效的监管，存在无序竞争、随意压价等问题。公众参与机制还未建立，水资源论证与受影响取水用户的取水权益及公众的环境权益密切相关，在水资源论证制度的实施中，公众参与还比较薄弱，需要继续加强和完善。
求解模型研究分为两类,第一类是采用20 世纪90年代的研究思路,在概念模型的基础上构建知识库,利用交战规则进行状态推理,从而实现规划问题求解.在2010年之前应用较多,比如20 世纪90年代的CPR 模型被用于美国的空军战役规划,乔治梅森大学开发的DISCIPLE 项目用于辅助进行联合作战方案(COA)和作战重心(COG)分析[21],2009年罗旭辉利用知识库对HTN 网络模型求解[22]; 第二类就是构建数学模型,采用运筹的方法进行求解,当前多用于资源调度、时间分配等优化问题和目标分析、效果评估等评估问题,近年来有人将博弈论方法引入求解模型,如2009年彭小宏将敌方的可能行动作为随机事件引入建模过程[23],并在此基础上实现了针对行动序列生成问题求解,2011年武云鹏构建了基于“状态己方行动敌方行动” 三元组的树状模型[24],并设置了状态转移概率和敌方针对己方行动的反应行动概率两个先验知识,并将可观测的行动效果作为后验概率,实现了针对行动序列生成问题求解,2013年杜正军构建了基于态势、敌我双方行动、资源约束的序贯博弈模型[25].求解模型的两种方法各有特点,但是近年来结合博弈论的建模方法,考虑敌我双方博弈的行动策略生成,逐渐增多,成为了未来的发展趋势.
仿真推演互操作问题,既需要考虑联合作战方案的战役级概念模型,又需要考虑基于概念模型的战术级求解模型,概念模型中JC3IEDM 应用较广,是解决仿真推演互操作的重要参考,求解模型中,结合博弈论的建模方法,是解决信息多分辨率问题的重要手段.
2.2 互操作框架研究
当前互操作框架模型很多,大致归纳为信息框架和软件框架两个部分,信息框架从信息角度,阐述共享信息的描述语言和层次划分,软件框架描述软件的集成程度和度量方法,本文分别从这4 方面展开讨论.
Alabdulwahab A等提出了考虑风电随机性的电力机组日前调度方法；Sahin C等建立了天然气+电力的混合系统动态模型；Kamalinia S等考虑风电不稳定性提出了一种微电网热电联合调度的优化模型；Awad B等建立了考虑环境成本、能源生产成本和电、冷、热多能协调成本的多目标节能调度模型；周任军等建立了不同优化目标条件下的综合能源系统优化调度模型，并且通过实例进行了求解，最后分析了在不同优化目标下最优调度方案的统一性和矛盾性。
2.2.1 信息描述语言
分析信息系统发展的近三十年历程,在二十年前,信息系统发展之初,国内外就已经展开了信息系统间的互操作研究,提出了很多标准和互操作框架;在十年前,云计算技术发展之初,国内外就其中的核心技术虚拟化平台间的互操作性展开了研究,提出了开放虚拟化格式(Open Visualization Format,OVF)等相关标准; 近年来,随着人工智能技术的发展,涌现出诸如无人机、Alpha Zero 等智能产品,国内外又展开了人与智能装备之间的互操作问题研究.
2.2.2 语言描述能力等级
根据1938年莫瑞斯在《符号理论基础》中将语言的描述能力,将互操作等级划分为语形(morphology)、语义(semantics)和语用(pragmatics)3 个层次[30].如图2所示.
仿真推演过程中的互操作,既存在对战争问题的认知局限性问题,又由于分属不同领域和联合作战方案信息的不确定性和意图特征,也存在标准化发展制约与信息特征局限性这两方面制约.
系列标准[31],TENA 的LROM[32],语用需要在语义基础上考虑使用场景(语境)和信息交互双方的影响因素(意图),如DARPA 知识共享组(Knowledge Share Effect,KSE)制定的知识查询和管理语言(Knowledge Query and Management Language,KQML),这3 个层次逐级递进,前一层次是下一层次的基础.
图2 基于描述能力的互操作等级
联合作战方案仿真推演过程中的互操作问题,由于需要考虑战场态势(语境)和指挥员的意图,所以应该定位在语用级互操作.
转染48 h后，MTT检测各组SHG-44细胞增殖水平，结果显示，miR-543 mimic组与mimic NC组相比细胞增殖水平明显降低(P＜0.01)，miR-543 inhibitor组与inhibitor NC组相比细胞增殖水平明显升高(P＜0.01)，见图2;由此可见miR-543过表达可抑制SHG-44细胞增殖，抑制miR-543的表达可促进SHG-44细胞增殖。
2.2.3 软件集成框架
从软件集成程度角度,互操作可以分为离线模式、在线模式和集成模式3 种层次.离线模式属于低层次互操作,发起互操作的系统将需要共享的信息导出为数据文件,接受互操作的系统通过导入数据文件实现两个系统的互操作,离线模式对系统修改程度最小,效率也最低; 在线模式根据互操作系统的数量进一步分为一对一模式和多系统模式,其中一对一模式一般通过设立网关来实现两个系统间共享信息的传递,多系统模式一般采用设立黑板来实现共享信息的传递,黑板属于信息广播方法,在Agent 通信中用的较多,在线模式信息传递效率介于离模式和集成模式之间,但是不需要人工介入,且对系统的修改量较小; 集成框架模式属于高互操作等级,通过体系结构设计,可以将需要互操作的系统集成为一个有机整体,这种方法信息传递效率最高,但是需要对两个系统进行较大程度修改,不太适用于无法修改或者修改代价过高的遗留系统.
由于在线推演对系统修改要求少,互操作过程不需要人工参与,信息传递效率适中,适合作为仿真推演的软件集成模式.由于与仿真推演过程中的信息传递本质是指挥信息系统与多个仿真模型之间对联合作战方案信息的共享,将指挥信息系统和仿真模型看作是两类Agent,则是典型的多Agent 结构,适合采用黑板模式.随着软件服务化的发展趋势,在线网关服务形式将成为推演仿真互操作的主流.
2.2.4 集成程度评估框架
后面集中出示药材名称，引导学生去读文了解药性和作用，从而把“在古寺里做了什么”这个问题很好地解决了。这样，文章的主要脉络在组块出现的词语中慢慢显露出来了。
1981年国际标准化组织制定了开放系统互联参考模型(Open System Interconnect Reference Model,OSIRM),将互联划分为物理、数据链路、网络、会话、传输、表示、应用7 层,并得到广泛共识; 1998年美军军事信息系统体系结构工作组提出了信息系统互操作性模型(Levels of Information Systems Interoperability,LISI),将互操作成熟度划分为人工环境的隔离级、点到点的连接级、分布式环境的功能级、集成环境的领域级和全球环境的企业级5 个等级,并作为技术模型指导指挥信息系统互操作等级的提升,为美国防部评估现存系统互操作性等级并确定互操作性需求; 1999年Clark和Jones 针对组织结构对指挥信息系统互操作的影响参考LISI 提出了组织结构互操作成熟度模型(Organizational Interoperability Maturity Model,OIMM),将组织结构互操作性划分为独立、自组织、协作、集成、统一5 个等级[33]; 2002年SISO 组织提出了C4ISR/Sim 互操作技术参考模型(Technical Reference Model,TRM),通过参考模型功能接口图(TRM Functional Interface Graphic,TRMFIG)定义了两个系统之间的信息交互类,并对共享数据进行分类,在接口层解决了两类系统的互操作问题[27]; 2003年美国弗吉尼亚大学Andreas Tolk等提出了概念互操作等级模型(Levels of Conceptual Interoperability Model,LCIM),并于2010年完善,将共享信息表达能力划分为无互操作、技术层、语法层、语义层、规划层和概念层6 个等级.
当前的集成程度评估框架,多从软件角度划分,而LCIM 又混合了软件和信息两个要素,容易产生混淆,利用本文的软件和信息分离的模式进行评估定位更容易获得清晰的互操作等级认知.
3 存在问题及发展趋势
互操作的本质是带意图的信息交互行为,解决互操作问题须从共享信息入手.信息共享需要通过语言实现,比如形式化语言、图示语言等.语言的描述能力分为语形、语义和语用3 个层级,互操作是带意图的信息共享,只有语用级语言描述能力才能实现意图的描述和理解,所以需要在语用层进行建模.
在我国的传统教学中，通常采用的方式是教师讲、学生听、做作业辅助学习为主的课上课后相互支撑的教学模式，学生获取知识的学习方式比较固化，缺少信息搜索、网络学习等方式，导致主动学习的积极性较低。此外，学生在学习过程中为了应对考试，大多会比较被动地死记硬背课程的知识点与考点，对知识点的理解缺乏质疑的眼光，并不会具体去分析讨论问题所在，也不会对课程内容进行综合概括，导致整个学习过程比较缺乏主动的学习思维。
根据2.2.2 节所述,语用层需要描述语义之外的意图和环境两部分关键信息.联合作战仿真推演互操作中的主要共享信息是联合作战方案,联合作战方案在经典任务规划中定义为初始态势、终止态势和一组相互关联的任务集合,按照文献[9] 和奥斯丁的言语行为理论,意图就是初始态势向终止态势的变化,从博弈论角度环境则是敌方策略和自然环境信息.联合作战方案在语义层描述的是我方任务集合,从任务描述语法、任务实体、任务关系等角度进行语法解析、语义相似度计算、实体解聚等传统方法,都难以解决共享信息的多分辨率特征带来的语用级鸿沟.仿真推演中,指挥信息系统与仿真系统互操作的目的是让仿真系统理解指挥信息系统的“意图”,并按照指挥信息系统的“意图” 进行推演.联合作战方案所蕴含的意图是在初始态势的条件下实现终止态势,需要在语用层进行意图的解聚,就是利用任务规划方法,根据战役任务所描述的阶段性目标和终止态势,将战役任务解聚为一组仿真系统可以执行的战术任务,用以实现战役任务初始状态向终止状态的转化,进而在战术级实现联合作战方案初始态势向终止态势的转化.实现这个过程的方法,就是2.1.4 节所提及的联合作战方案求解模型.
联合作战方案求解模型的发展趋势是博弈论中的不完全不完美信息动态博弈方法.区别于传统任务规划,互操作的本质是带意图的信息交互,所以还需要这个方法具有较强的信息描述能力.当前,结合深度学习和博弈论方法的Alpha Zero 虽然在围棋领域实现了很大突破,但是神经网络的黑盒和自描述弱特征导致了其不适宜作为共享信息的语用级求解模型.谷歌公司提出的知识图谱(Knowledge Graph),具有强大的语义描述能力,且谷歌公司已经通过用户的行动特征分析,实现了基于用户意图的搜索和信息推荐[34],展现了强大的意图推理能力.结合知识图谱和博弈论的求解模型建模方法,充分发挥了知识图谱的语义描述能力和语用级意图推理的能力,以及博弈论在不完全不完美信息动态决策领域建模能力,是联合作战方案信息的有效解聚方法,也将成为解决联合作战方案推演中语用级互操作的发展趋势.
《肝衰竭诊治指南（2018年版）》（简称《指南》）旨在使医生对肝衰竭的诊疗有进一步了解，并做出较为合理的决策，并非强制性标准。鉴于肝衰竭是由多种病因引起的复杂病理生理过程，本指南不可能包括或解决肝衰竭诊治中的所有问题。因此，在针对具体病情，临床医生应参照本《指南》，并充分了解肝衰竭的最佳临床证据和现有的医疗资源，在全面考虑患者具体病情及其意愿的基础上，制订合理的诊治方案。随着对肝衰竭发病机制及诊断、治疗研究的逐渐深入，本《指南》将根据最新的临床医学证据不断更新和完善。
随着人工智能技术的发展,无人装备不断涌入作战体系,人指挥人的作战模式逐渐被人指挥机器的无人化作战样式取代,必然面临人机对话问题.2016年10月DARPA 发布可解释人工智能项目,可以理解为如何增强机器人的自我表达能力,美国陆军研究实验室聚焦的4 个人工智能项目,就包括如何让机器人理解人的意图; 此外,基于相似性原理的仿真系统也会不断增加无人装备模型,这就将人机对话问题带入了仿真领域,同时仿真系统的智能化程度也在不断提高.这就导致指挥信息系统与仿真系统在仿真推演方面的互操作,越来越多地需要从语用层考虑.在语用层研究异构系统互操作问题,既是联合作战方案仿真推演的需要,又是未来无人化作战样式中的人机对话的必然发展趋势.
2.7.1 疟原虫感染对按蚊吸血的影响 按蚊叮吸正常对照小鼠和感染疟原虫小鼠的吸血率显示，二者差异有统计学意义（P＜0.05）。其中，叮吸正常对照组小鼠按蚊的7.8 min吸血率维持在42%左右，而叮吸疟原虫感染小鼠按蚊的吸血率可高达93%左右，见图6A。目视法统计的吸血率结果与称重法的计算结果一致，见图6B。
4 结论
本文梳理了异构系统互操作的软件和信息两种模式,从信息模式视角提出了语形、语义、语用3 个互操作层次,分析了联合作战方案仿真分析中面临互操作的语用层定位,展望了语用层互操作方法的发展趋势,下一步将针对互操作信息的不确定性、多分辨率问题以及互操作过程中的智能控制问题,深入研究知识图谱和博弈论结合的具体实现方法.
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The Interoperability Research of Heterogeneous Systems in Wargaming
LIU Zhao-Peng1, 2 SI Guang-Ya1 LIU Shao-Jun1 ZHANG Jin-Lu3
Abstract Aiming at interoperability problems between Command and Control Information System (C2IS)and simulation system in Course of Action(COA)wargaming,the essence of the interoperability of heterogeneous systems is analyzed deeply,then the current research situation in the field of interoperability at domestic and abroad is widely discussed from the perspectives of information and software,a pragmatic level interoperability approach is proposed,the application prospect of this approach in unmanned combat field is also prospected.
Key words heterogeneous system,course of action,wargaming,interoperability,pragmatic
引用格式 刘兆鹏,司光亚,柳少军,张金璐.面向仿真推演的异构系统互操作方法[J].指挥与控制学报,2019,5(1)：18- 24
DOI 10.3969/j.issn.2096-0204.2019.01.0018
收稿日期 2018-10-26
Manuscript received October 26,2018
装备预研项目(41401050201)资助
Supported by Advanced Equipment Research Project(41401050201)
1.国防大学联合作战学院 北京100091 2.军事科学院战争研究院北京100091 3.军事科学院政治工作研究院 北京100091
1.College of Joint Operation,National Defense University,Beijing 100091,China 2.War Research Institute,Academy of Military Science,Beijing 100091,China 3.Military Political Work Institute,Academy of Military Science,Beijing 100091,China
Citation LIU Zhao-Peng,SI Guang-Ya,LIU Shao-Jun,ZHANG Jin-Lu.The interoperability research of heterogeneous systems in wargaming[J].Journal of Command and Control,2019,5(1)：18- 24
刘兆鹏 (1981- ),男,博士生,助理研究员,主要研究方向为运筹分析与军事智能决策.本文通信作者.E-mail：scs_pengpeng@126.com
司光亚 (1967- ),男,博士,教授,主要研究方向为战争模拟.
柳少军 (1962- ),男,博士,教授,主要研究方向为运筹分析与军事智能决策.
张金璐 (1984- ),女,博士,研究实习员,主要研究方向为认知心理学.
标签：异构系统论文; 联合作战方案论文; 仿真推演论文; 互操作论文; 语用论文; 国防大学联合作战学院论文; 军事科学院战争研究院论文; 军事科学院政治工作研究院论文;