C2过程与机理的尺度关联性分析
阳东升1张维明2
摘 要 综述C2领域关于C2过程与机理的相关理论模型,剖析不同理论模型的适应背景与范畴,提出C2过程与机理的“尺度”关联性,即在不同兵力系统的尺度(时间尺度、空间尺度和兵力规模)上,其C2过程与机理存在差异,包括指挥与控制闭环反馈的形式、指挥决策方式、控制对象与内容等等.基于C2活动的“尺度”的关联性分析,界定经典理论模型—OODA环的适用范围为微观尺度(小型作战平台)的实时对抗,即单一作战平台指挥控制过程与机理,中观和宏观体系C2过程与机理应有与其兵力系统“尺度”相适应的理论模型.
关键词 指挥与控制,机理,尺度
在军事学术领域关于“指挥与控制”(Command and Control,C2)这一术语的出现可追溯到19世纪30年代,在《战争艺术》(1836年)中,Jomini在阐述“军队指挥与作战控制”时分别使用了“Command”和 “Control of Operations”[1],事实上,“指挥”和 “控制”概念运用有各自的出场顺序,军事领域的“指挥”概念伴随人类战争与文明的发展,其源头已无从考证,东西方有各自不同的理解认知[2−4],但“控制”概念与“控制科学”相伴而生,是“控制理论”[5]在军事领域的运用.在“指挥”与“控制”结合后,军事指挥领域的“艺术”逐渐转向“科学”,尽管仍然存在指挥艺术,但控制科学的权重在逐渐增加.
关于C2概念的科学研究,从可查文献看,集中在20世纪80年代,包括改进的OODA环[6]、Lawson模型[7]、HEAT环[8]、SHOR模型[9]等系列成果,其中,从非官方途径(非正式出版文献),OODA环的产生可追溯至20世纪50年代初,是约翰·博伊德(John R.Boyd)从朝鲜战场战斗机空中格斗的经验总结,在20世纪80年代中后期,该模型从众多理论成果脱颖而出,被多个国家的武装力量写入各军兵种作战条令,包括美海军(1991年)、空军(1999年)和陆军(2003年)及其他国防力量[10].
20世纪90年代以来,OODA环已从最初战斗机空中格斗的优势/劣势分析方法演变为军事领域指挥控制系统设计的通用业务模型,其应用范围不仅仅是单机/舰/车,还涵盖了各层级指挥系统,包括舰队、战区和全球指挥与控制系统等,远远超出约翰·博伊德(John R.Boyd)关于OODA环的理论预设,甚至在作战概念上,不同层级的C2战也把OODA环列为基本指导,强调“快速”和“切入”致胜.
在这一经典理论模型的应用泛化后,暴露出诸多约翰·博伊德(John R.Boyd)未能想到的问题,如多机/多主体对抗(大规模兵力对抗)问题、参谋机构的团队协作决策问题、作战转换问题(从决策至执行的过渡)等等,Tim Grant和Bas Kooter系统性地梳理了问题[11],提出6个方面的缺陷:一是概念定义模糊,没有明确各个环节的内容和边界;二是忽略了“筹划”过程;三是忽视了对“当前态势”聚焦的机制,或者“行动”环节的态势聚焦;四是局限于基于规则的推理,没有基于能力和基于知识的推理;五是适用于个体,对团队(指挥机构或小组)指挥活动不适用;六是(与RPDM[12]和PDCA[13]相比较)缺少学习和纠偏过程,即在“行动”环节的检查和反馈.Tim Grant和Bas Kooter认为OODA环是机械化战争形态的指挥活动过程描述,与信息时代网络中心战的指挥决策需求相去甚远并以网络中心战为背景,提出6个方面的需求:一是态势感知的集中处理需求;二是指挥系统结构扁平化的需求;三是指挥节点反应敏捷,且支持自同步;四是从集中循环控制转向分散的自由控制;五是战争层次属性模糊,过程(战前、战中、战后)边界模糊;六是协同交战的需求.
与Tim Grant和Bas Kooter的战争形态差异观念不一样,文献[14−15]认为OODA环源于战斗机的空中格斗,是单一平台的指挥对抗,其应用的局限性根源在于从平台上升至体系后,指挥控制活动基本属性发生了本质的变化,并从物理域、信息域、认知域剖析了其属性的变化,这些变化包括决策方式的变化,从基于规则转向基于预案;观察的变化,从实时态势演变为多种态势,如预判/预测态势、直前态势、实时态势和历史数据(作战过程);兵力行动的变化,从直接执行计划至先作战转换(部署展开)再执行,等等.
本文梳理总结了C2领域关于C2过程与机理的相关理论模型,包括OODA环及衍生的系列模型,通过理论模型的基本原理和应用背景分析,提出了C2过程与机理的尺度关联性结论,包括时间、空间尺度和兵力规模等,即不同尺度上C2过程与机理存在差异,包括指挥与控制闭环反馈的形式、指挥决策方式、控制对象与内容等等.目前,关于C2过程与机理,还没有适用于不同尺度的指挥活动统一的理论模型,从微观的舰、机、车平台指挥与控制至宏观的战略或战役指挥,在不同尺度上,需要以尺度为标准选择相应的理论模型作为其指挥系统建设的依据和指导.C2领域的经典理论模型—OODA环的适用范围为微观尺度,即单一作战平台C2过程与机理,中观或宏观体系的C2过程与机理需要有新的理论模型.
1 C2过程与机理的相关理论模型分析
1.1 OODA环及改进模型
OODA环把C2过程看作是4个分离却不孤立的阶段:
目前相当多的工程造价咨询企业的业务范围单一，只包括项目建设某个阶段，甚至只是某个阶段中的一部分，业务基本上都集中在工程招标控制价的编审、实施阶段的预算和结算审核上，前期的投资策划及决策、可行性研究及工程项目后评估方面没有涉及。服务手段落后、造价咨询服务缺乏全面性和完整性。工程造价的确定与控制应该是全过程的，工程实施阶段对造价的有效控制空间只有20～30%，而投资策划、投资决策阶段对造价的有效控制空间可达70～80%。
1)观察(Observe):获取战场空间中的信息,形成敌我态势的感知;
2)调整(Orient):根据敌我态势,调整(战斗机)姿态,占领有利战斗航向;
3)决策(Decide):定下攻击决心;
4)行动(Act):实施攻击行动.
2)方案评估及优先排序:评估可选方案优劣,对方案进行优先排序,为指挥员定下作战决心提供技术支持.
图1 OODA模型
OODA环源于朝鲜战争中战斗机空中格斗的优劣势分析.通过OODA环的建立,约翰·博伊德(John R.Boyd)发现,F-86战机在4个环节都优于对手的表现,其警戒探测性能、指挥员的判断和决策以及战机的战术机动控制性能都有更出色的表现.OODA环成功解释了空中格斗优势所在的根本原因,同时,也为其战斗机的研发、航空兵的训练提供了指导.
1996年,约翰·博伊德对其OODA模型进行了更进一步的解释[16],以增强模型的普遍适用性,而不仅仅限于一对一的空战C2对抗过程描述[17].在其修订的OODA模型中强调了4个过程环节中的“Orient”.Boyd认为“Orient”是形成的对现实世界的映像、感觉、观点和见解,即“判断”.“判断(Orient)”是主体通过预测、映射、关联和否定相互作用的思维过程,主体的判断受文化传统、习俗、个人经历经验以及已知环境条件等多重因素的影响,“判断(Orient)”是C2过程的重点,它影响其他3个过程的方式(如图2所示).
第13步:形成新的样本原型,包括其相关的COA选项、目标与期望.
观察:是通过与环境的交互、感知,获取环境信息的过程,同时,观察接受来自判断过程的指导与控制和来自决策与行动的反馈.
决策:决策是设想各种战场环境态势以及可能的应对措施,并进行选择.决策接受来自判断的前馈,并向观察过程提供反馈.
图2 OODA修订模型
行动:行动是通过与环境的交互测试在决策过程选择的假设,行动接受来自判断过程的指导与控制和来自决策的前馈,行动过程向观察提供反馈.
OODA环观察始于物理域,可以通过融合其他观察信息,将个人注意力贯穿整个信息域;判断过程发生在认知域,吸收观察信息的内容,并置于个人先前的知识、经验以及训练的背景环境之中.判断过程为决策提供依据,而决策也是认知域的行为.最后,为了成为行动基础,决策自身(如飞机控制、指挥官指令)也必须通过信息域.
OODA环是观察–判断–决策–行动4个过程持续与环境交互的反复循环过程.事实上,对抗竞争环境中每一个个体都拥有自己的OODA环,这些OODA环都遵循相似的过程,即对环境的观察→对态势的判断→根据判断作出决定→根据决策作出行动.在任何冲突中,谁能让OODA循环更快,并确保其一致性和有效性,那么谁就能维持战场行动更快的节奏,谁就能获取OODA每一个循环的优势.与优势一方相比较,劣势一方面将越来越陷入反应慢和滞后的困境,最终导致不能应付恶化的战场态势.伴随每一次OODA循环,劣势一方面的行动将越来越偏离真实的战场态势,从而导致C2自身的恶化.
约翰·博伊德提出OODA环的独特之处在于对“节奏”的强调,即OODA过程的循环时间,Boyd认为要获取战场的主动权就必须在指挥与控制上比敌人有更快的节奏,介入到敌人的OODA循环中,扰乱敌人的C2过程.OODA环最适用于直接行动,也就是决策者采取的行动.实际上,尽管OODA环模型很简单,但还是清楚地说明了整个C2过程.在OODA环模型中,OODA环具有周期性,周期的长短与作战的兵力规模、空间范围、作战样式有关,一个周期的结束是另一个周期的开始.
1.2 HEAT环
20世纪80年代中期,Ronald Buettner为评估美空运司令部指挥系统效能,开发了司令部效能评估工具(Headquarters Effectiveness Assessment Tool,HEAT)[8,18],在该工具的研制上,提出了司令部运行的HEAT环模型,如图3所示.
图3 HEAT环
HEAT环由方案制定、方案评估和优先排序、下定决心、指导部队、态势监控、态势理解6个环节构成闭环,各环节的主要活动如下:
1)方案制定:根据态势理解及作战目标、作战要求,制定多种可选的方案.
OODA环对C2机理的描述是4个环节构成指挥闭环,持续循环直至行动结束,如图1所示.
（三）教师割裂了三维目标，阻碍了情感态度价值观目标的落实。往往一旦提出要重视情感态度价值观教学目标，教师们就会把它单独拿出来进行考量和设定，人为地把三维目标进行了割裂。而事实上，知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面互相联系，融为一体。比如说在教学归类单词中字母发音时，只有和知识教学相结合，让学生去寻找知识规律，小组合作，在知识的学习中自然而然培养了他们乐于思考、乐于合作的情感态度，从而潜移默化地影响他们的价值观。
在C2系统中,基于RPDM模型完整C2过程包括以下步骤:
第2层:对当前态势的理解和判断(当前态势要素的比较),与OODA环的“Orient”一致;
5)态势监控:监控战场态势,包括敌我兵力部署、战场环境的变化、兵力行动以及计划执行进程等,及时纠正计划执行的偏差.
6)态势理解:指挥员获取战场态势信息,做出态势的判断,为司令部的参谋团队提供输入,HEAT环转入下一周期.
与OODA环的起源不一样,HEAT环产生的背景是司令部,而不是作战平台的指挥对抗分析,因此,HEAT环细化了“决策”环节的内容,区分了指挥机构参谋角色制定方案、方案评估排序和指挥员定下决心的活动,在“执行”上,同样细化了指挥机构与“环境”的交互过程,包含了对作战部队的“指导”和“监控”.
1.3 SHOR模型
“刺激–假设–选择–反应”(Stimulus-Hypothesis-Option-Response,SHOR)模型[9,19]源于J.G.Wohl对军事组织作战活动的研究,SHOR模型在构建机理上与OODA环相似,由“刺激”、“假设”、“选择”和“反应”4个环节构成军事组织的指挥闭环过程,如图4所示.
图4 SHOR模型
与OODA环所不同的是各个环节的具体活动内容,既有相同,也有差异之处.
刺激(Stimulus):作战环境中的事件触发,在这一环节,Wohl强调了数据的采集、处理、显示、存储等活动,而不是OODA模型简单的观察和判断.
假设(Hypothesis):关于态势认知的假设提出、评估和选择,对应于OODA模型的判断活动.
选择(Option):应对方案或措施的拟制、评估和选择,对应于OODA模型的决策活动.
反应(Response):行动,包含了行动的计划、组织、执行,对应于OODA模型的行动.
从概念上看,SHOR模型使用了“刺激”–“反应”概念,类似于操作手的行为,但从内涵上看,“刺激”是事件触发,包含了数据的采集、处理、显示、存储等活动,“反应”包含了行动的计划、组织、执行,因此,SHOR模型是比较矛盾的,在概念上可适用于底层的操作手行为建模,但在内涵上又与底层“操作手”相矛盾,尤其是“选择”和“反应”活动,不符合层次较低的个体行为.通常,其“选择”和“反应”活动是以直觉或规则为主,没有条件进行方案拟制、评估和选择,也不具备行动计划、组织和执行的条件.因此,从内涵上,SHOR模型较OODA环有更高的适用性,从战斗机这类小型作战平台上升到战斗舰艇此类大型平台.
1.4 Lawson模型
Lawson于20世纪80年代初提出基于控制过程的C2模型—Lawson模型[7],该模型真正意义上基于控制理论的模型,是控制论在军事领域的应用.Lawson模型由5个环节组成,分别是“感知”、“处理”、“比较”、“决策”和 “行动”,其中,“比较”是 “期望的目标状态”与对当前环境态势“认知”(由“感知”和“处理”获取)的比较,根据“比较”输出“决策”,“决策”即从当前状态实现“期望状态”的方案,这一过程遵循严格意义上的反馈控制原理,如图5所示.
图5 Lawson模型
4)集中循环控制转向分散自由控制;
根系作为幼苗吸收水分和养分的器官,其生长发育状况和活力强度直接影响到甜瓜幼苗对水分的吸收与利用[13]。过高或过低温度处理下,甜瓜幼苗根系活力均显著低于25/15℃处理(68.7 ug/g/h)。低温下甜瓜幼苗代谢活动受到抑制,根系活力随之会降低到较低水平,从而使根系水分吸收能力降低[14-15]; 高温下幼苗体内水分过度散失,其代谢活动因缺水而受到抑制,同样使根系活力降低。
1.5 Rasmussen模型
Rasmussen模型产生的背景是20世纪80年代,思维科学的发展,提出了关于人脑思维的层次.Rasmussen模型[20−22]聚焦OODA环的“决策”活动,从个体思维与行为模式出发,建立了个体决策行为的3个层次.
在班级群里，通过每日“家长作业”的展示和主题交流，家校沟通不再是教师喋喋不休的讲解、劝导，而是与家长一起陪伴孩子成长进步。人人会说话，人人有话说，人人想说话，这就是微信群的聊天姿势。我们要在班级智慧的群聊中加深情感、交流信息、增强信任、共同提高，真正实现家校合作，共同助力孩子的幸福成长。
图 2 至图 11 为引物 S11、S13、S29、S32、S40、S43、S44、S47、S49、S50 的 RAPD 扩增图谱。 10 个指纹图谱综合分析结果表明，湖南古丈与恩施太阳河、宣恩椒园的共同点位很少，扩增的条带少，它们的亲缘关系较远，而恩施红庙与湖南古丈、建始花坪与巴东茶店子的扩增带的相似性很大且谱带清晰，所扩增的片段都在100～1 000 bp，它们的亲缘关系较近。
第1层:以传感器信息为输入,基于技能的决策方式,通常不用 “思考”,是 “刺激”→“反应”模式的体现;
第2层:基于技能的“刺激”→“反应”模式的失效,个体运用基于规则的推理方式,快速匹配态势和任务需求,作出决策,在OODA环以及SHOR模型中,都采取了这一决策方式;
第3层:基于“规则”的决策方式失效,或者说没有任务规则匹配当前的态势和任务,个体不得不运用基于“知识”的推理方式,这一方式通常比较困难,且需要较长的决策时间.
Rasmussen模型关于个体“决策”方式的层次划分及过程如图6所示.
为拓宽党建工作渠道，进一步抓牢基层、夯实基础工作，坚持创新为魂、创新聚力、创新增效，持续提升党建工作水平，宝胜党委积极运用新媒体探索创新基层党建工作。
Rasmussen模型在“判断”和“决策”环节上拓展了OODA环单一“基于规则”的决策方式和“直接感知”的判断方式,既包含了底层操作员基于技能的“刺激”–“反应”模式,也包含了更高层次基于“知识”的推理决策方式.因此,Rasmussen模型进一步拓展了OODA环应用领域,从C2系统的操作手到指挥员,都适应用改进后的模型.
粘液腺囊肿需要与血管瘤、早期粘液表面样癌和粘液腺癌相区别。血管瘤是一种闭合性腔隙，受到压力时血液进入血管，体积可缩小，色泽变浅，触诊无波动感，刺穿内容物为血性。早期粘液表面样癌和粘液腺癌多发生在腭、颊粘膜以及上唇等部位，通常基底与周围组织粘连，较硬，存在实质性肿块。粘液腺囊肿具有以下几点特征：
为获得闪烁体或固态探测器的输出信号并将之送入后续的电子学处理系统，需要对高速信号进行高速低噪声放大，从而需要进行高速电流型前置放大器的设计[1]。该前放系统主要由电源部分放大电路部分低噪声线性稳压芯片进行降噪稳压。为了提高整个前放系统的稳定性和尽可能降低电源引入的系统噪声，通过两级的运算放大器提供高带宽高输出增益。同时针对提取高压电离室信号的需求设计了高压部分电路与放大电路的保护电路。
苏霍姆林斯基说过：“不了解儿童的心灵，就谈不上教学素质。”可见，要想促使学生良好道德品质的形成，必须首先对学生身心发展特点有精准把握。小学生天性好玩，对各种游戏有浓厚的兴趣，表现欲望强烈。学生的这一特点必须引起教师高度关注，结合所学内容组织趣味游戏，让学生在游戏中获得思想的成长，陶冶他们的道德情操。游戏是内化学生道德情感，培养学生良好个性品质的重要途径。借助趣味游戏开展教学活动已然被认可，但如何进行具体操作又是另外一个问题。
1.6 SA模型
态势感知(Situation Awareness,SA)模型[23]是Endsley在21世纪初关于“态势感知”活动的理论解释,该模型聚焦OODA环的“观察”和“判断”活动,把“观察”和“判断”合为一体,即“态势感知”,重新区分“态势感知”的3个层次:
第1层:当前态势的感知活动,与OODA环的“观察”一致;
4)指导部队:根据指挥员的决心方案制定计划,转化为指导部队的具体指令,分发到执行计划的作战单元,并影响作战环境.
第3层:形成未来态势的映像,是后续作战筹划的输入,即“作战构想”的一部分.
SA 模型由 “态势感知”→“决策”→“行动”→“环境”构成闭环过程,如图7所示.
SA模型强调了对“态势”感知的3个层次,但仍然是OODA环的改进,在应用范畴上,与OODA环相类似,适用于单一作战平台.
1.7 PDCA环
PDCA模型源于Shewhart的3步骤循环处理模型[24]:规范 (Specification→ 生产(Production)→ 检查(Inspection)→规范(Specification)Demming对该模型进行了改进,增加了对检查出问题的处置环节,形成了由“计划 (Plan)”、“执行(Do)”、“检查(Check)”和“处置(Act)”4个步骤组成的产品质量控制闭环,也称之为“戴明环”[25],如图8所示.
“计划(Plan)”是质量管理PDCA环的第一环节,通过计划,确定质量管理的方针、目标,以及实现目标方针的行动和措施,计划阶段包括4个步骤:1)分析现状,找出存在的质量问题;2)分析问题的原因和影响因素;3)确定质量问题的影响因素;4)制定质量改进的措施和行动计划,并预计效果.“执行(Do)”是质量管理计划的组织实施.“检查(Check)”是对计划执行效果的检查.“处置(Act)”是对检查出来的各种问题进行处理,正确的加以肯定,总结成文,制定标准,提出尚未解决的问题,转入到下一个循环中去.
图6 Rasmussen模型关于个体“决策”方式的层次划分及过程
图7 态势感知(SA)模型
图8 PDCA环
与OODA环相比较,质量管理领域的PDCA环局限于产品的质量管理,并不需要在每一次循环面对新的态势,学习新的规则,因此,PDCA环缺少了对态势的获取、理解和判断的环节,本质上,PDCA环不适用于对抗博弈的作战环境,但其“计划”→“处置”的循环过程,持续实现目标的过程可以借鉴到军事领域的C2理论中.
1.2.2手术病理检查 在术中切除脑膜瘤病灶组织为样本，应用10%甲醛妥善固定，再行脱水、浸蜡、包埋、切片等处理，并行HE染色和免疫组织化学染色。
1.8 RPDM模型
Recognition-Primed Decision-Making(RPDM)模型运用了心理学家关于决策方式的选择研究成果:在日常生活或熟悉的工作环境(场景)中,人的决策活动通常是自然决策(Naturalistic Decision-Making,NDM)过程,只有面临重大事件时,其决策活动才选择理性决策(Rational Decision-Making,RDM)过程[26],但理性决策过程需要具备苛刻的条件:有完整的选项、充足的时间(用于选项的评估).在激烈对抗的环境中,指挥员及其指挥机构面临动态不确定的战场态势,几乎不可能在有限的时间获取完整的信息,并基于完备的信息做出理性的选择决策[27].由此,RPDM模型把持续演化的战场态势区分为经典态势和非经典态势,经典态势是指挥员熟悉的、经常处理的典型场景,非经典态势是指挥员不熟悉的、很少遭遇的场景,两种态势各有自己不同的决策过程,如图9所示.
第1步:获取态势信息;
第2步:与态势版本匹配当前态势;
第3步:审视匹配样本,包括作战过程(Course of Action,COA)、作战目标和期望;
第4步:辨识样本期望与当前态势的差异;
第5步:获取更多态势信息,厘清差异;
雪花漂在水上 On the river, snow flakes are lonely drifting
第6步:提炼匹配过程,诊断差异的根源;
第7步:评估COA;
第8步:根据评估结果调整COA的优先选择;
第9步:COA实施准备;
“道”是什么？老子在《道德经·第一章》指出：“道可道，非常道；名可名，非常名。无名，万物之始，有名，万物之母。故常无欲，以观其妙，常有欲，以观其徼。此两者，同出而异名，同谓之玄，玄之又玄，众妙之门。”
3)定下决心:指挥员根据方案评估及排序,及时定下决心,确定执行方案.
第10步:准备其他与样本匹配的COA检索;
第11步:准备检索匹配当前态势的其他样本;
第12步:实施COA;
根据约翰·博伊德对OODA环的描述,其他3个环节可作如下解释:
图9 RPDM模型
比较OODA环和RPDM模型,其关键的差异在于“决策”过程,RPDM模型把“决策”活动细分两种情况:基于典型态势和非典型态势,不同的情况有不同的决策活动过程,根据“决策”的信息需求,对“判断”活动进行了区分.
1.9 网络中心战的C2需求模型
Tim Grant和Bas Kooter认为工业时代的C2与信息时代的C2具有不同的基础,工业时代,C2活动是基于分工专业化、组织结构层级化、C2系统建设条块分割等典型特征,而信息时代的C2活动是基于连接网络化、信息共享、组织结构扁平化、组织行为敏捷化(自同步、自适应)等典型特征[28−29].基于支撑C2活动的基础条件的不同,Tim Grant和Bas Kooter提出了网络中心战条件下C2需求[11]:
仿佛一夜间，爸妈的态度来了个180度大转变。那天下班回家，我看见爸坐在沙发上练习按手机键盘，妈正在卫生间里研究滚筒洗衣机，她戴着我前几天给她配的老花镜，态度认真又虔诚。
1)态势感知的集中处理,形成统一态势;
2)C2结构的扁平化,构建基于对等关系(peerto-peer)的C2结点;
3)C2结点的敏捷行为以及对自同步和感知的支持;
Lawson模型的突出贡献是建立C2的过程控制,但其不足同样也体现在“过程控制”的建模上,其建模思维机械地把“C2过程”当作反馈控制过程,强调了过程的“控制”,而忽视了“指挥”与“控制”的差异性,事实上,在一定层级或规模的指挥机构,“控制”通常是参谋角色的职能,主要是监控战场环境态势和行动,对偏离计划的行动进行纠正;“指挥”是“指挥员”的职能,包括理解态势、构想作战、确定决心方案等活动.因此,Lawson模型更适合于低层次参谋角色.
5)C2活动的层级模糊:战略/战役/战术不再有明确的边界区分;
6)C2活动的阶段模型:不再有明确的战前/战中/战后的边界区分;
7)支持协同作业.
基于以上需求,Tim Grant和Bas Kooter采用面向过程的结构化分析技术(SADT/IDEF)建立网络中心战条件下C2需求模型,如图10所示.
同OODA环相比较,网络中心战条件下C2需求模型增加了“计划”环节和“态势感知”环节,并建立了“感知”、“计划”融入OODA环的机制.本质上,网络中心战条件下C2需求模型仍然以OODA环为主线,其过程和机理与OODA环没有本质的变化.尽管Tim Grant和Bas Kooter强调了信息时代C2在战略、战役和战术层级的模糊性以及战前、战中和战后阶段上的模糊性,但这一特征要求并没有体现在其模型中.
1.10 新C2原理
李敏勇和张建昌认为,工业时代的传统C2赋予兵力系统以自动机的功能,信息时代需要突破这种理念的束缚,赋予兵力系统具有生命特征的进化能力,包括自适应、自组织、自修复的能力[30],基于这一理念,提出了信息时代的新C2原理[31]:测不准原理、时空转换原理、适应性原理、整合原理.
测不准原理:指挥决策误差概率与决策时间成反比(指挥的不定性原理),控制状态转移的误差概率与转移时间成反比(控制不定性原理),交换信息的误差概率与交换时间成反比(通信不定性原理),识别的误差与识别的时间成反比(识别的不定性原理),对抗的误差概率与对抗的总时间成反比(对抗的不定性原理).
图10 网络中心战条件下C2需求模型
时空转换原理:网络化的兵力系统作战行动通过共享-合作-同步的C2活动实现空间上的拓展和时间上的压缩,即在更大范围获取作战资源,产生作战效果,同时,在更短的时间内获取态势、形成决策、实施行动.时空转换原理改变了传统兵力系统的时空关系.
适应性原理:C2不仅是兵力系统实现目标的手段,而且是系统的运行机制,这种机制赋予系统进化、适应功能和自学习、自适应、自组织、自修复功能.适应性原理赋予兵力系统以生命特征,与真实对抗环境和实体相符合.
整合原理:兵力系统的作战潜能与整合程度成正比,整合可以是跨建制、层级、功能、时间和空间的.整合的基础结构是网络.本质上,整合原理是复杂系统的“涌现”行为,符合复杂系统的一般特性.
新的C2原理解释了信息时代兵力系统C2活动的特征,事实上,无论是工业时代,还是信息时代,具有一定规模的兵力系统都具有生命特征的进化能力,这些特征是不随时代进步或技术变革而改变,改变的是其C2活动方式,包括感知方式、决策方式、控制方式和行动方式等等,通过改变实现了其自适应、自组织、自修复的能力提升.
1.11 PREA环
C2领域的经典理论—OODA环源于战斗机的空中格斗,有效解决了机械化战争时代单一作战平台指挥对抗的机理问题,同时,也为信息时代C2系统的设计提供理论依据,得到了广泛应用.经典理论—OODA环在当前应用中暴露出的问题可以追溯到源头,即OODA环产生的时代背景和场景,决定了OODA理论的适应范围—平台级的C2,超出这一范围,如从作战平台上升至作战体系,由于其C2活动的基本属性,无论是物理域、信息域还是认知域或社会域,都发生了本质的变化,再运用OODA理论无疑会产生诸多问题,这就是所有当前对OODA环及其改进模型提出问题的关键所在.
基于这一认识,文献[14]建立了作战体系指挥对抗活动的一般过程描述:“筹划(Planning)”→“准备 (Readiness)”→“执行 (Execution)”→“评估 (Assessment)”→“筹划 (Planning)”(PREA 环),4 个环节对应4种态势:预测态势、直前态势、实时态势和历史态势,4种态势对应不同的决策方式:基于预测态势采用周密筹划(周密决策),拟制各种备选方案;基于直前态势(动向情报+实时态势)采取直前筹划(精确决策),即根据直前态势的变化对备选方案进行评估,选择可应对直前态势的具体方案;基于实时态势采用临机筹划(快速决策)处置当前的事件,临机筹划(快速决策)通常是基于规则的决策,而直前筹划(精确决策)通常是基于预案的决策.PREA环如图11所示.
PREA环依据作战平台上升至体系后,其C2活动基本属性的变化建立了与OODA环完全不同的机理和过程,并以PREA环为遵循,提出军事体系指挥对抗的致胜机理:决策高于行动、稳定高于速度和效果累积,按照这一机理提出了体系指挥对抗的策略,对敌PREA环干扰破坏的策略:上策是“伐谋”,即影响其“筹划”环节的决心;中策是干扰部署,即影响其行动的部署;下策是直接行动对抗.对我方PREA环的保护策略:1)强调顶层指挥机构的筹划与决策职能;2)越强调PREA环运行的稳定性;3)强调“效果”的累积,而不是过程或单一效果.
图11 军事体系指挥活动的一般过程—PREA环
从作战平台上升至作战体系,PREA环实现了C2理论的跨越,从作战平台的C2理论模型,拓展到作战体系,在一定程度上弥补了C2领域理论的空缺,也解释了经典理论OODA环的问题根源之所在.PREA环的产生背景是海上合成编队,同样没有面临相似的问题:海上合成编队的作战指挥控制与更高层级的指挥控制活动是否存在同样的机理？如果答案是否定的,那么,PREA环的适用范围只能界定在有限的范围,即合成编队或与合成编队C2机理相同的兵力系统,在更高层次,则需要探索更高层次C2活动的机理和理论模型.
2 C2活动的尺度关联性分析
C2活动的主体包括各级指挥员及其指挥机构,客体即作战部队,C2是兵力系统的核心要素,其主要活动包括态势感知、指挥决策、行动执行监控以及评估转换等,这些活动在不同尺度(时间尺度、空间尺度以及兵力规模尺度等)上有不同的表现形式和内涵.
2.1 态势感知的尺度关联性
在微观尺度上,指挥员通常是直接视觉观察战场情况,获取战场态势信息,尽管可观察的范围狭小,但获取态势信息快速、有效,可满足微观尺度上指挥对抗的需要,如战斗机的近距离空中格斗,格斗双方对态势的直接感知活动在很大程度上决定了OODA环的运行节奏,从而决定胜负.
在宏观尺度上,指挥员对态势的感知活动要复杂得多,首先是指挥员对战场空间范围的感知,不再局限于视觉可观察的范围,而是视觉远不能触及的宏观整体态势,在敌情、我情和环境的感知上,既有传统的陆、海、空三维空间感知,同时还有新的网络、电磁空间感知,在更大尺度上,还需要感知历史文化、政治经济、国防动员等内容;其次是感知方式发生了变化,直接感知已成为不可能,尤其网络和电磁空间的感知活动,只能通过间接方式获取战场态势信息,中间的感知传递活动包括传感器的信息获取、多信息源的信息融合处理、中间情报或指挥机构的感知判断、态势(情报)整编等等,由于时间尺度的变化,从实时上升到战前判断和战后的评估,在微观层面的感知仅仅只是目标和信号,而在宏观层面,其感知内容包括历史文化、政治经济、国防军事等(如图12所示);第三是感知的内涵发生了变化,从传统的指挥个体局部感知,演变为多作战主体的协同感知,即分布环境中各作战单元的指挥员主体和指挥机构之间共享统一态势,通过共享和会商的形式,形成统一的理解认识.
态势感知活动的尺度变化带来的直接影响是指挥员获取态势信息的滞后性,尽管随着传感器、信息融合以及网络技术、态势(情报)整编技术的发展,宏观尺度上的态势感知越来越近乎实时,但由于各级态势(情报)信息的处理都需要时间,少则几秒(如传感器的操作手),多则几小时(如遥感卫星情报处理),不可避免地损失态势信息的时效性,宏观尺度上的态势感知,往往滞后于微观尺度的态势感知,而且是尺度越大,感知活动的时间滞后越多.
态势感知活动的尺度变化带来的另外一个影响是态势信息的失真.在宏观尺度上,由于态势信息经历了多个环节、多个层次,从传感器的操作手,C2系统的信息融合,到指挥机构的态势(情报)整编,每一个环节、每一个层级都存在态势信息的处理,在这些信息的处理过程中,都存在操作手、算法技术、处理分析员的理解判断,不可避免地造成真实信息的丢失、遗漏,甚至曲解.尺度越大,其感知的信息失真程度越高.态势信息的失真是宏观尺度上态势感知活动所特有的属性.
态势感知活动的尺度关联需要指挥员根据所在兵力系统的尺度选择相应的指挥方式.
1)根据尺度选择相应的委托授权方式
在微观尺度上,指挥员可实时获取局部小范围的态势信息,并根据信息进行快速决策和行动,通常不选择委托授权实施指挥;在宏观尺度上,指挥员对战场态势的感知不可避免地滞后且失真,不得不选择委托授权,让能够快速获取真实战场态势的指挥员或指挥机构实施指挥,在需要实施干预或否定指挥时,指挥员需要从宏观整体态势的关注转入局部战场态势的关注,以便于获取局部战场的真实信息,而不是通过过滤处理的失真信息.
图12 兵力系统不同尺度上的态势感知
根据不同尺度上的态势感知条件进行委托授权是指挥员实施委托指挥的主要考虑因素.
2)根据尺度选择态势(情报)的辨识方式
由于尺度越大,失真信息越多,其辨识难度越大,指挥员应对多次融合、多级处理的信息持怀疑的态度,而不是直接使用,无论是技术处理还是人工处理,都毫无疑问地带来信息的丢失,如何辨识这些信息？一方面是态势(情报)多源化,只有经过多源佐证的信息才能具备使用条件;另一方面是态势(情报)分析的透明化,即大尺度上的态势(情报)可追溯形成过程,对所获取的信息持较大的怀疑时,可对融合或整编处理的信息进行解构,显示其原始信息和分析过程.
3)根据尺度研判态势(情报)演化趋势
由于尺度越大,其宏观整体战场态势(情报)信息获取的时效性越差,指挥员在使用这些信息时,需要进行演化趋势的判断,即根据滞后的态势(情报)信息进行推算,预判当前的态势和未来变化趋势.通常,尺度越大的兵力系统,其演化的难度越大,而微观尺度的兵力系统,通常无需进行推算,直接可根据实时态势进行相关的处置.
由于不同尺度上态势感知活动基本属性的变化,C2系统需要根据其态势感知的尺度不同进行针对性设计.
1)微观尺度上的C2系统以局部战场环境目标的感知功能为主,建立目标态势信息到武器控制系统的通道,直接为武器控制系统提供目标信息,实现“观察”至“行动”的快速反应,获取微观尺度指挥对抗的优势.这一设计理念在作战平台(如舰艇、飞机)的C2系统设计上有充分的体现.
2)中观尺度上的C2系统应具备多域多维战场空间的态势感知功能和信息融合功能,包括网络和电磁空间,能在相应尺度上提供统一态势,同时,兼具动向情报的分析功能,提供相关事件的历史、现在、未来趋势分析,典型的兵力系统如航母战斗群、两栖攻击群等.
3)宏观尺度上的C2系统在态势(情报)信息上应具备“聚合”和“解构”功能,能够“聚合”局部战场元素(包括兵力和环境),完整显示宏观尺度的全局态势,同时,在需要时可对“聚合”显示进行“放大”,“解构”相关要素.
2.2 兵力行动的尺度关联性
兵力行动是兵力系统对环境实施影响的直接手段,在OODA环中对应“Act”环节,兵力行动的尺度关联性主要体现在其“惯性”、“摩擦”和“阻力”等基本属性的变化,并由此带来的其他C2活动的影响,包括决策活动和转换活动.
在兵力行动的“惯性”上,微观尺度的兵力行动以物理上的惯性约束为主,即质量越大惯性越大,改变行动所需要的时间代价和燃料成本越高,如战斗机、坦克、舰艇等作战平台,其战术机动(如进入航线、占领阵位、攻击行动、撤出阵位等)优势获取在很大程度上取决于对自身物理属性—“惯性”克服或利用,提高其战术机动性能通常可通过物理手段实现,如优化外形布局、增强动力、减少吨位等措施,实现作战平台机动能力的提升.
如果说在微观尺度上的兵力行动主要受限于“物理”上的“惯性”约束,那么,在宏观尺度上的兵力行动“惯性”约束则要复杂得多,“物理”上的“惯性”约束—“质量”在宏观尺度仅仅只是可以忽略不计的方面,更多的是信息域和社会域的“惯性”行为.在信息域的“惯性”体现为信息的传递和各级指挥员和指挥机构对信息的理解,改变兵力行动、实现预期的行动效果需要指令或意图能够在各级指挥员和指挥机构得到正确的理解并执行,由于各级指挥主体理解的差异,由此导致行动执行的差异;在“社会域”则体现为行动的组织协同,大尺度上的兵力行动,通常需要密切协同才能达成行动的目的和效果,各兵力的行动不能达成密切协同则可能各自为阵,行动可能相互干扰,无法实现预期的效果,以转向为例,微观尺度上单机/舰的转向仅仅只需要克服和利用其平台的自身“惯性”,但对大编队来说,其航向的变化需要各作战平台密切协同,协同的组织活动是否有效直接决定编队的转向能否实现预期效果.在大尺度上的兵力行动需要信息域共享感知和理解,需要社会域的组织协同,这是微观尺度上兵力行动对“惯性”克服和利用所不具备的活动.
在兵力行动的“摩擦”和“阻力”上,微观尺度的兵力行动同样只是主要体现在物理域的影响“克服”,如舰艇、飞机和坦克等作战平台,其行动的“摩擦”和“阻力”源于平台所处的媒介(如海水、空气和道路地形等),消除影响的主要措施既可从技术上改进设计、优化布局,从源头上减少行动的“摩擦”和“阻力”,也可选择合适的航线要素、机动方法,从战术上减少行动的“摩擦”和“阻力”,从而实现行动的优势.对大尺度的兵力行动来说,其“摩擦”和“阻力”的影响要素要复杂得多,主要包括两个方面:一方面是外部环境的“摩擦”和“阻力”,与微观尺度上的物理属性基本相同,包括作战环境和作战对手;另一方面是内部“摩擦”和“阻力”,主要体现在信息域的信息传递延迟、损失、扭曲甚至误解,在社会域的组织协作失效,造成行动的协同失效,这是微观尺度上兵力行动的“摩擦”和“阻力”所没有的影响.
因此,微观尺度的兵力行动与宏观尺度的兵力具有完全不同的属性,微观尺度的兵力行动能力取决于兵力的“物理”属性,而宏观尺度的兵力行动,不仅取决于作战环境、作战对手,还取决于兵力系统内部,存在信息域和社会的活动(如图13).
图13 兵力系统不同尺度上的惯性、摩擦与阻力
在兵力行动上,尺度越大,兵力系统的 “惯性”、“摩擦”和“阻力”的影响因素越复杂,从系统外部的物理行为拓展至内部信息、认知和社会行为,C2活动从物理域拓展至信息域、认知域和社会域,反之,尺度越小,其“惯性”、“摩擦”和“阻力”的影响因素越少,C2活动越简单.
2.3 指挥决策的尺度关联性
“指挥决策”是兵力系统C2的关键活动,由于兵力系统在行动和感知上存在尺度的关联,“指挥决策”活动不得不在决策时机、内容、形式以及方式方法上适应不同尺度的需求,以确保不同规模的兵力系统能够在相应的尺度上作出快速反应,以获取对抗优势.
决策问题的基本属性:确定性与不确定性.尺度的差异完全改变了决策问题的基本属性,在微观尺度上,C2对象是简单的兵力系统(如单机、单舰),指挥主体面临的决策问题通常是确定性的问题,可以通过战术计算获取最佳解决方案.宏观尺度上,指挥主体面临的是不确定性问题,在有限的决策窗口内,无法获取最佳解决方案,只能寻找合适的解决方案.在不同尺度上决策活动基本属性的差异导致不同尺度C2系统的建设需要完全不同的理念和理论支持,如微观尺度上可实现传感器至武器的直接通道,减少人机交互,提高快速反应能力,但在宏观尺度上则需要以开放性为主,通过更多的人机交互实现决策的科学化.
在决策方式上,微观尺度上兵力系统,由于对抗的激烈性和反应速度的决定性,指挥主体通常以自然决策为主,根据平时的场景(战术)训练直接给出决策输出,也可以理解为基于规则的决策方式,简单高效;在宏观尺度上,兵力系统具有相对稳定的节奏,同时,决策风险加剧,指挥主体通常以理性决策为主,先确定可选的决策方案,再综合权衡各种可选方案的优劣,最后做出选择,这种决策方式也可理解为基于预案的决策.决策方式在不同尺度上的变化导致在不同尺度上C2系统需要不同的设计方法,在微观尺度上的C2系统(如单机/舰/车)需要建设“规则库”,为指挥主体提供辅助决策功能,但在大尺度上的C2系统则需要建设“筹划”功能,为指挥主体提供预案的拟制以及方案的推演和评估功能等.
在决策时机和节奏上,由于不同尺度的兵力系统存在“惯性”、“摩擦”和“阻力”的属性差异,在微观尺度上,“决策”与“行动”通常可实现快速无缝衔接,即指令可直接转为兵力系统行动的实施,为适应兵力系统快速反应的需求,通常,其决策时机的窗口狭小,节奏快;在宏观尺度上,“决策”到“行动”需要克服兵力系统的“惯性”,通常这一过程的衔接活动包括兵力部署的转换、战备等级的提升、战争/战斗动员等,这是微观尺度兵力系统所没有的特性,因此,宏观尺度上的决策时机窗口相对较大,节奏相对慢,而且具有明确的周期性(如战区的72 h指令,海上24 h周期等),以确保宏观尺度上兵力系统运行的稳定.
在决策内容与输出形式上,由于决策时机和节奏的差异导致内容与形式上不同.微观尺度上,指挥主体通常直接下达需要执行指令,兵力系统执行快捷高效;宏观尺度上,由于决策窗口大,节奏慢,兵力系统需要完成从当前状态到未来行动实施状态的转换,在其转换过程中,决策内容在不同的时间阶段有不同的表现形式,在预先准备阶段,表现为预先号令和指挥主体的作战构想(或者初步决心),在作战筹划结束阶段则表现为指挥主体的作战决心方案,在直前准备阶段则体现为各类作战指导,在作战实施阶段(战中)则表现为各类指令.宏观尺度上决策输出的不同形式也适应了在不确定条件下对解决方案逐步求精的渐近过程.
在决策的组织方式上,微观尺度兵力系统体现为指挥主体的个体决策行为,宏观尺度兵力系统,其决策活动要复杂得多,通常体现为协同决策,包括指挥机构内的协同和指挥机构之间协同决策,指挥机构内部协同表现为各作战要素协同作业,拟制作战方案、计划,指挥机构之间的协同决策表现为上下级指挥机构的协同和友邻指挥机构的协同,上下级指挥机构之间的协同通常是计划/方案制定的指导和被指导的关系,友邻指挥机构之间的协同通常是共享情报、理解和认知,实现行动的同步.
总之,不同尺度的兵力系统,其指挥决策在基本属性、决策方案、决策时机和节奏、决策内容与输出形式以及组织方式都存在本质的差异,在微观尺度上,指挥决策窗口狭小,以自然决策方式,基于战术规则给出最佳解决方案,在宏观尺度上,指挥决策窗口大,节奏相对较慢,通常采取理性决策方式,基于预案选择合适的解决方案.
2.4 作战控制的尺度关联性
作战控制与指挥决策相对应,是C2活动不可或缺的部分.作战控制的尺度关联体现在控制活动的各个方面,包括控制对象、控制方式和控制方法等基本属性(如图14).
在控制对象上,不同尺度兵力系统的控制不仅仅体现在控制规模上,更多的是控制要素的不同.在微观尺度上,兵力系统的作战控制体现为武器系统的控制行为;而在中观尺度上,体现为作战平台或兵力单元的状态与行动控制;在宏观尺度上,既有作战行动的控制,如行动进程控制、节奏的控制、计划执行的纠偏等,也有作战环境的控制,如频谱管控、空域管控、海域管控等,总之,宏观尺度上控制更多的是体现在战场态势控制.
在控制方式上,微观尺度的兵力系统往往表现为直接控制,即指挥员的口令直接通过操作人员转化为系统执行的指令,并且是实时的指令控制;在宏观尺度上,作战控制对象从系统拓展到平台,从动作上升行动,从兵力系统拓展至作战环境(战场态势),在控制方式上,简单的指令控制、实时控制已不能满足需求,宏观尺度上的控制主要表现为间接控制和计划控制,间接控制是在兵力系统中既存在指挥主体,同时存在控制主体,指挥和控制实现分离,控制主体包括作战行动的控制主体(如海上合成编队的防空、反潜、反舰作战行动)和作战要素控制主体(如空域管控、海域管控、频域管控),宏观尺度上,仍然存在实时控制,但实时控制并不是主要控制方式,对宏观尺度上的控制方式更多体现在计划控制中,如各种作战行动的执行计划、作战要素的管控计划等.间接控制手段与方式同样与兵力系统尺度密切关联,微观尺度上,通常以武器系统的不同来区分;在小尺度上,通常按方面或方向区分控制活动,而在中观尺度上,存在军兵种的区分或作战行动区分,在宏观尺度上,存在区域的控制区分.
在宏观尺度上的控制活动并非体现为严格意义的“控制”概念内涵,尤其是作战要素的控制,更多体现为战场要素的管理协调活动,如兵力系统的兵力兵器资源管控,战场的空域、海域、频域、时域的管控,都以管理协调为主,解决各作战行动在兵力兵器资源、空域、海域、频域、时域上的需求冲突,确保作战行动有序,这类资源使用冲突解决方式,既有作战准备阶段的协调活动(计划协调),也有作战实施(战中)阶段的临机协调.
图14 兵力系统不同尺度上的控制活动属性
总之,作战控制活动在不同尺度上有不同的表现形式和内涵,从微观尺度上的系统控制,至宏观尺度上的态势控制、资源管理,其基本属性同样也发生了本质的变化,C2系统的建设需要根据尺度的不同做相应的改变.
2.5 评估转换的尺度关联性
从经典理论模型看,“评估转换”的尺度关联性具有直观的显示:在经典理论模型—OODA环中,只有“行动”,没有行动执行后的“评估”,同样,“转换”也不在其闭环中,而在分析军事体系的PREA模型中,“评估转换”为独立的环节.
为什么在经典理论模型—OODA环中没有涉及行动的“评估”和“转换”？事实上,并不是OODA模型忽略了“评估转换”,而是把行动后的“评估转换”从原来的OODA环转入新的OODA环:观察行动后效→判断是否实现预期→决定是否转入新的行动→实施新的行动,这一作法既作到了指挥活动的无缝衔接,也加快了指挥闭环的节奏,为微观尺度上的指挥对抗优势获取提供了条件,同样的作法也体现在HEAT环、SA模型中.
在大尺度的兵力系统对抗中,“评估转换”活动的显性化和独立性既具备应对战场不确定对抗环境的需求,也具备了条件实施“评估转换”活动的条件.
作战行动的实施是否实现预期的目标和效果？在微观尺度上(如单一作战平台的攻击行动),这一问题是确定的,指挥主体可通过直观的感官(如视觉)获取态势信息进行判断,得到确定的结论,如对手被击落、击伤或逃离.在宏观尺度上,这一问题具有诸多的不确定性因素,既有兵力系统外部环境影响因素,也有作战对手的博弈对抗,还有存在于兵力系统内部的“摩擦”和“阻力”,所有这些因素造成了实现预期行动效果的不确定性,因此,对行动效果的“评估”较微观尺度的确定性行为要重要得多.
宏观尺度上兵力系统的指挥决策周期长、节奏慢,这一变化为其行动效果的“评估”活动提供了条件,在微观尺度上,指挥决策窗口小、节奏快,“评估”环节的独立存在不具备条件.
同“评估”一样,“转换”也是宏观尺度兵力系统C2活动所特有的属性.在微观尺度上,“转换”表现为兵力系统功能的切换或状态改变,如武器控制系统,甚至在作战平台层次上,也同样体现为功能切换或状态改变,由于“惯性”、“摩擦”和“阻力”等因素影响非常小,“转换”过程在C2活动中通常可忽略不计.在尺度增大后,兵力系统的“转换”则体现为作战行动,如结束行动撤出作战区、实施兵力部署转换,由于其“惯性”、“摩擦”和“阻力”等因素在尺度放大后成为影响“转换”行动的关键因素,“转换”过程通常伴随兵力系统战斗力下降,并且最有可能遭遇对手的攻击,因此,“转换”过程必须伴随“评估”,充分“评估”“转换”可能带来的风险和代价,避免为追求未来收益最大化而不考虑过程的盲目的“转换”.
3 C2过程与机理的尺度关联性分析
3.1 C2过程的尺度关联性
C2过程是控制科学关于控制与反馈的闭环原理在C2领域的体现,C2过程同样遵循闭环的基本科学原理,但这一过程在不同尺度上有不同的内涵与形式.
在微观尺度上,C2的闭环过程是单一的,通常可描述为指令输入→执行反馈单一闭环过程(如图15所示),这一过程是机械性的,在闭环中的各类角色(包括指挥或操作人员)必须严格遵循过程的程序法则,任何违反程序法则的行为都会造成过程的失效.其程序法则通常体现为指挥或控制系统的设计流程,典型微观尺度的C2过程实例体现在各类武器控制系统以及战斗机、坦克等作战平台上,在C2领域,严格遵循微观尺度上闭环过程原理的模型包括OODA环、SA模型和Lawson模型等.事实上,微观尺度上的“控制”通常由系统机械执行,不存在“控制”主体,因此,“C2”没有严格区分“指挥”和“控制”,而是把两类活动都合并为“指挥主体”的活动.
在宏观尺度上,由于兵力行动规模大、战场空间维度多、作战域交叉,兵力系统的控制形式和内涵发生了本质的变化,同时,反馈所需要战场态势信息获取与微观尺度上的直观感知具有完全不同的方式方法,由此导致宏观尺度上的C2过程要复杂得多,具体地说,同微观尺度C2的闭环过程相比较,宏观尺度上的过程发生了两个方面的变化:一方面是单一闭环转为多类闭环过程,既包含各作战域的闭环过程,也有各作战要素的闭环过程,同时,在不同规模尺度上又有各自的兵力系统闭环过程,这些闭环过程之间具有多类关系:在不同尺度上的过程闭环以嵌套关系为主,即大尺度闭环中嵌入小尺度的闭环过程,在大小尺度的闭环之间再构建新的闭环过程,在同一尺度上的闭环通常是协同、协作和保障关系(如图16所示);另一方面,C2过程的刚性减弱,柔性增强,不再强调机械性的遵循过程法则,闭环之间可实时重构关系,在闭环中也可根据实际需要调整过程的程序,这一点在大尺度兵力系统的指挥机构中有明显的体现,如指挥机构的部署调整、作业程序改变.体现宏观尺度兵力系统C2过程的模型有文献[32−33]中海上合成编队的指挥模式,该模式是PREA环的具体运用.
3.2 C2机理的尺度关联性
C2机理同样也存在尺度的关联,与尺度密切关联的C2机理主要体现在两个方面:一是C2对抗的制胜机理;二是C2系统的运行机理.
在微观尺度上,C2对抗优势的获取主要在于两个方面:一是C2闭环的节奏,强调快;二是C2闭环介入对手的闭环,干扰其闭环过程,强调C2闭环的有效性.在宏观尺度上,其对抗优势的获取关键不再强调“快”和“介入”,而另外的两个方面:一是“稳”,即保持兵力系统的稳定性,不被牵制和干扰,宏观尺度上的兵力系统其稳定主要体现在既定的决心和稳定的节奏,“决心”一旦改变,对大规模兵力系统是破坏性甚至灾难性的,撤出或转换都会带来战斗力的下降,兵力系统稳定性的重建需要相当长的时间;二是“累积效应”,即不强调一时一地的优势获取,而是逐步“累积”效果,积“小胜”为“大胜”或“全胜”,局部或阶段的优势可能导致陷入全局的劣势,始终瞄准最终的目标才是宏观尺度兵力系统的制胜关键.
在微观尺度上,C2活动强调物理性、机械性和科学性,在宏观尺度上,C2活动强调社会性和艺术性,因此,其运行机理也发生了本质的变化.
首先,随着尺度的增大,“指挥”与“控制”要素在C2系统中逐步分离,微观尺度上“指挥与控制”合为一体,存在“指挥”和“控制”活动的不同,但不区分活动主体,通常由指挥主体兼控制活动;在宏观尺度上,“指挥”与“控制”要素在C2系统中区分为不同角色、不同主体和不同部位与功能,如在指挥机构设置指挥决策部位、作战控制部位、协调部位,在指挥部署上设置指挥官、控制官、协调官等,在功能上设置辅助决策功能、监控功能、协调功能等,指挥机构的各主体、部位之间相互协作,共同实现宏观尺度上兵力系统的C2闭环过程.
图15 微观尺度上的兵力系统C2闭环过程
图16 宏观尺度上的兵力系统C2闭环过程示意图
其次,随着尺度增大,兵力系统C2活动的社会性和艺术性体现越来越明显,在微观尺度上“刚性”的C2活动(固定的C2关系和流程),在尺度增大后,需要“柔性”设置,一方面,在职责与权利上,需要给予指挥控制主体进行指挥机构或团队重组的权限,可以根据自身需要进行委托授权,组织其参谋团队,另一方面,在指挥系统的装备建设上,需要可灵活重组的设计,避免僵化的流程和结构设计.
4 C2过程与机理尺度关联的科学原理分析
在尺度变化后,C2活动基本属性也随之发生变化,导致其过程和机理的差异.这是目前各级指挥系统(包括指挥机构和指挥手段)建设差异化的根本遵循,无论是指挥机构设置、指挥编组还是指挥流程都选择了与其兵力系统尺度相适应为基本指导.那么,C2随尺度变化的科学原理是什么？是否遵循或违背了基本的科学原理？
在微观尺度上,兵力系统行为可能体现为简单的机械和物理属性,如火控系统、传感器系统;在尺度放大后,兵力系统则表现为具有社会性的组织行为,是典型的复杂系统,而且尺度越大,其复杂系统的行为属性越明显.
不同尺度兵力系统中C2活动基本属性的差异是复杂系统的“涌现”行为的体现.系统的涌现性包括系统整体的涌现性和系统层次间的涌现性[34],由局部组成整体,出现整体具有而局部不具有的功能或要素,这种现象即为涌现(emergence),出现这种现象的行为属性即涌现性—系统整体的涌现性.系统层次间的涌现性是由低层次上升到高层次的过程中出现涌现的行为属性.兵力系统在不同尺度上有不同的“涌现”行为,以海上合成编队为例,在作战平台(飞机、军舰、潜艇)尺度上,舰载/机载的传感器系统、武器系统都具有各自功能,在作战平台上则体现能力(如指挥控制能力、打击能力、防御能力等);作战平台在某一方面的能力(如防空型驱逐舰、反潜驱逐舰)在合成编队尺度上体现为使命任务能力.
在微观尺度的兵力系统中,C2行为的基本属性是机械的、物理的,也是刚性的;在尺度增大后,其C2行为表现出的适应性、社会性,这一现象是典型的整体“涌现性”.
在宏观尺度的兵力系统中,存在众多不同尺度的兵力系统,在一定尺度上的兵力系统(如战役作战集团),通常包含众多不同的作战域、作战方面任务兵力组织,在任务兵力组织尺度上,又包含更多的微观尺度系统,如武器系统、传感器系统、指挥控制系统等等,总之,在不同尺度上,兵力系统的C2活动有不同的表现形式、组织机构和运行机制,这种尺度变化导致的差异是典型的系统层次间的涌现性.
不同尺度兵力系统C2过程与机理的差异同样遵循了系统的“涌现”原理.微观尺度上对抗活动以“节奏快”和“介入”为制胜机理,在宏观尺度上则体现为系统运行的“稳定性”和行动效果的“累积效应”,积小胜为大胜的机理,与微观尺度的实时对抗机理完全不同.这种过程机理的变化同样也是系统的整体涌现行为.由此导致不同尺度上的指挥主体需要遵循相应尺度上的机理特点和规律,而不能把微观尺度的经验用于宏观尺度的兵力行动.
兵力系统C2过程与机理的尺度关联性在实现中有诸多的典型实例,如作战平台的C2系统、编队作战指挥系统、战区作战系统,各级指挥系统在空间布局、流程设计、结构设计上都存在根本的差异,究其原因,是不同层次上C2活动基本属性的差异性以及由此导致的过程和机理的不同.如果不同尺度上兵力系统的C2活动存在相同的行为属性,过程与机理一致,那么,所有指挥机构与指挥手段(C2系统)建设应该是可以复制或者套用,不存在区别,事实上,这是不可能的.
5 结论与展望
自20世纪80年代以来,C2理论的科学研究受到广泛的重视,在过程机理的研究方法上,大多以所处的背景,或者说所选的对象展开研究,试图从典型个案或数案得出一般的理论模型,从理论成果的运用看,即使是经典的OODA理论,在改进后仍然存在运用问题,而且,这些问题不仅仅源于所处的时代背景与运用背景(工业时代-信息时代[34−35])的差异,还有所选对象或背景的尺度差异,这是本文研究的重点.
本文总结梳理了C2领域关于过程机理研究的主要理论成果,剖析了C2基本活动和过程机理在不同尺度上所表现的特点和差异,包括态势感知、指挥决策、作战控制、兵力行动以及评估转换等C2活动,以及C2闭环过程、C2系统运行机理和C2对抗致胜机理,并从科学原理阐述了其尺度关联的根源,通过研究,形成以下结论.
1)不同尺度的兵力系统在C2上有不同的C2活动基本属性和过程机理.在C2领域,现有C2过程机理描述的理论模型源于特定的研究对象和背景,都有各自的尺度适应范畴,没有在所有尺度上适用的理论模型.因此,C2理论模型的运用需要根据其兵力系统的尺度进行选择,理论模型与尺度不相适应时,其运用就会存在问题.
关于C2过程机理,主要C2理论模型及其尺度适用范围如表1所示.
2)在作战C2上,其层级的区分应依据兵力系统的尺度规模,而不应按照传统的战略、战役、战术进行区分层级,以解决当前战略、战役与战术边界日趋模糊的问题,战术行动可以是战略层次的影响,战略行动可能仅仅只是一次小规模的兵力行动,相当传统的战术行动,如果按照传统的层级划分,战略行动按照战略指挥的流程、部署实施,则完全不能满足小规模兵力行动指挥的需要,也就是说,小规模兵力行动,即使是战略行动,其C2活动,为满足其快节奏、实时对抗的需要,无需按照战略指挥的要求组织实施,而应选择与其规模相适应的C2方法.
3)在C2的流程与结构上,尺度越小,其“刚性”越强;尺度越大,“柔性”越好.在相应的C2系统中,微观尺度上,应强调战术技术和程序设计,固化程序,缩短指挥反应时间,加快作战节奏;而在宏观尺度上,应以指挥主体为中心,强调个性化的灵活设置,体现指挥艺术,实现C2结构与流程可重构、可重组,即柔性设计.
4)在C2系统对抗上,微观尺度的C2闭环强调“节奏快”、“介入对手”,在宏观尺度上,强调C2闭环“节奏稳”、“效果累积效应”,不同尺度上的制胜机理有本质的不同.
5)在C2系统的运行上,尺度越小,“指挥”与“控制”活动的绞链越紧,极端情况(如单兵作战),“指挥”和“控制”融为一体,尺度越大,“指挥”与“控制”活动的绞链越松,宏观尺度上,“指挥”和“控制”通常设置独立的机构或部位,如指挥职能设置“指挥中心”或“指挥决策部位”,控制职能设置“作战控制中心”或“协调控制部位”等.
C2的尺度关联性是复杂系统“涌现”行为的体现,有其内在的规律和特点,因此,根据尺度的不同,有针对性地研究C2活动的特点与规律,建设与尺度相适应的C2系统是各军种和任务部队需要形成的共识,同时,在同一尺度上和任务性质上,统一C2的相关制度规范,包括作战指挥的条令、大纲及应用指南,以及C2系统建设指导是当前迫切需要解决的问题,以海上合成编队为例,无论是航母编队、两栖编队,还是其他战术编队,都具有规模尺度上的一致性和作战环境相似性,理论上,其C2应具有相同的机理,可依据相同的机理建立合成编队统一的指挥模式.这是后续研究的关键问题.
表1 C2理论模型的尺度适用范畴
由于C2过程与机理的尺度关联性,智能技术,特别是平行智能指控方法[36−38]与C2的结合需要考虑兵力系统的尺度,除非建立所有尺度上的C2通用模型,否则,智能C2在不同的尺度上需要有不同过程与机理,通俗地说,就是思维模式或范式.这是后续研究的另一方向.
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Relationship Between Mechanism and Scale of Command and Control
YANG Dong-Sheng1 ZHANG Wei-Ming2
1.Unit 91181 of PLA,Qingdao Shandong 266605,China 2.The Key Laboratory for Information Systems Engineering National University of Defense Technology,Changsha Hunan 410073,China
Abstract Theories and models about processes and mechanism of command and control(C2)with its background and scope of application are summarized.Relationship between mechanism and scale of C2 is proposed,which embodies on processes and mechanism of C2 with dif f erent diverse scale military systems(such as time scale,space scale,and scale in military force,et al.).The dif f erence includes layout of C2 closed loop feedback,style of commanding decision,object and content of controlling,et al.The application of classic theory—OODA loop in C2 area is in micro-C2,which is single platform command real time confrontation.New theories and models about processes and mechanism of C2 are required in macro or mid-scale military force.
Key words command and control,mechanism,scale
引用格式 阳东升,张维明.C2过程与机理的尺度关联性分析[J].指挥与控制学报,2019,5(3):191−208
DOI 10.3969/j.issn.2096-0204.2019.03.0191
收稿日期 2019-08-30
Manuscript received August 30,2019
1.解放军91181部队山东青岛266605 2.国防科技大学信息系统工程重点实验室湖南长沙410073
Citation YANG Dong-Sheng,ZHANG Wei-Ming.Relationship between mechanism and scale of command and control[J].Journal of Command and Control,2019,5(3):191−208
阳东升 (1975−),男,博士,高级工程师,主要研究方向为指挥控制基础理论与方法、海上合成编队作战指挥、体系工程.
本文通信作者 .E-mail:zhouyun@nudt.edu.cn
张维明 (1962−),男,博士,教授,主要研究方向为体系工程理论与方法、信息系统工程.
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