【深度】智能化战争的电子信息装备,应该什么样?

云脑智库 2022-05-26 00:00


来源 | 学术plus

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今日荐文的作者为中国电子科学研究院,中国电科发展战略研究中心专家魏凡,王世忠,郝政疆本篇节选自论文《面向智能化战争的电子信息装备需求和方向分析》,发表于《中国电子科学研究院学报》第14卷第10期。

摘 要随着新一轮科技革命、产业革命和军事革命的不断深入,基于网络信息体系的智能化战争日趋成为未来战争的基本形态。本文分析了智能化战争的基本内涵,研究了其对电子信息装备能力的发展需求,分析了电子信息系统整体发展方向,以及态势感知、信息传送、指挥控制、网电对抗、无人作战等电子信息装备的发展方向,可为电子信息装备发展提供决策依据。


关键词: 智能化战争  电子信息装备  发展

引  言

随着新一轮科技革命、产业革命和军事革命的不断深入,电子信息技术不断向其他领域渗透融合,数字化、网络化、智能化成为新的发展方向,基于网络信息体系的智能化战争日趋成为未来战争的基本形态。信息资源与武器资源一体化程度不断加深,更加强调各种作战要素的组网、信息优势的充分发挥和体系作战效能的提高,客观要求构建基于网络信息体系的联合作战能力、全域作战能力,对电子信息装备提出了新的发展要求。


本文以促进面向智能化战争的电子信息装备发展为目的,分析了智能化战争的基本内涵,研究了其对电子信息装备能力的发展需求,分析了电子信息系统整体发展方向,以及态势感知、信息传送、指挥控制、网电对抗、无人作战等电子信息装备的发展方向,以期为电子信息装备发展提供决策依据。 

1. 智能化战争的内涵

随着云计算、物联网、大数据、人工智能等电子信息技术的快速发展,以及电子信息技术向其他领域的不断渗透和深度融合,各作战要素的数字化、网络化、智能化进一步深化,基于信息系统的信息化战争将进入新的发展阶段,逐步形成基于网络信息体系的智能化战争[1]。

智能化战争        
智能化战争,是指以信息为基础,依托栅格化网络系统,使用信息化、智能化武器装备及相应作战方法,在陆、海、空、天和网电等物理空间及认知领域进行的以体系对抗、信息主导、智能较量为主要形式的战争。从本质上说,它是人与武器高度融合的战争,更加强调各种作战要素的组网、信息优势的充分发挥和体系作战效能的提高,力求最大限度的发挥信息资源汇聚、融合和挖掘的作用,是信息、知识、智能的综合对抗。

基于网络信息体系的智能化战争主要体现在智能化态势感知、智能化信息传送、智能化指挥控制、智能化信息对抗、智能化打击评估等五大要素。


智能化态势感知主要体现在战场态势感知的自学习特性。空天飞机、军事卫星、自主式机器人等各类网络化、集成化的装备将感知到的信息汇集为战场全景图,能够在复杂、多变和未知的战场环境中自感知、自适应、自学习,自进化,对感知信息的种类、精细程度、态势判断等具备自主规划和决策能力,使战场空间进一步透明化,实现战场信息感知精细化、实时化、全球化。


智能化信息传送主要体现在信息传送的精准性和安全性。综合采用激光通信、微波通信、量子通信等各类传输手段,有效利用各个传输频段,形成覆盖全物理空间的陆海空天一体化信息传输网络,具有高度的弹性、自适应性和集成性,能够按照作战需求将战区内的各军兵种作战力量、各类武器装备等作战单元以及其他相关的作战要素有选择性的连接在一起,提供及时、精准、可靠的信息服务,真正实现“在正确的时间,将正确的信息传给正确的人”的终极目标。


智能化指挥控制主要体现在指挥控制的自适应特性。人机交互技术和机器学习技术广泛应用,指挥控制系统将把作战空间侦察预警、监视、指挥、控制、通信、精确打击联为一体,能够对各种作战力量、武器装备平台等进行有效管理,并根据不同的作战需求和作战目的,自主制订出最佳的作战决策并传达到每一个相关的作战要素,计算机辅助决策向自主指挥的方向发展,并能适应战场变化自主调整作战决策,把信息优势转化为决策优势,实现战场资源配置最优化、作战力量编成自主化、作战行动高效化。


智能化信息对抗主要体现在网电空间主动防御和智能化攻击。一方面,广泛应用电子干扰、虚拟现实、增强现实等技术,可以根据军事任务需求,利用己方设备发出的电磁信号制造出特定的现实场景,实现迷惑和扰乱敌方电子设备和作战力量的目的。另一方面,可以按照敌方目标的系统要素和特征要素,自主进行目标分类描述、打击重心分析、执行攻击行动等,通过攻击目标网电体系的漏洞或脆弱点,实现敌方网电空间作战体系整体效能数量级的降低。


智能化打击评估主要体现在打击行动的自组织特性。人机交互、机器智能、精确制导技术广泛应用实战,人识武器、武器识人、人机一体、融合高效将成为现实,人脑的智慧和意图可以有选择地植入武器系统中,使武器具有自我判断、自我调控、自我寻的和自我评估的新功能,实现按照指战员的“大脑”遂行自主行动,有效缩小打击链路周期,达成“发现即摧毁”。 

2. 智能化战争对电子信息装备能力的新需求

基于网络信息体系的智能化战争中,各作战要素互联、互通、聚集性更强,信息资源与武器资源一体化程度不断加深,体系对抗成为主流,客观要求构建基于网络信息体系的联合作战能力、全域作战能力,对各类电子信息装备能力提出了新的需求。

 


2.1态势感知更加全面精细,有效实现战场透明


一是具备覆盖全球的态势感知能力。随着经济全球化和主要国家海外利益的不断拓展,美国、日本、俄罗斯等国家逐步加快向国外扩展军事影响的步伐,全球化战场成为历史发展的必然。客观上要求态势感知向覆盖全球内陆、远洋、水下的全时段、全天候监视发展,尤其是天基、海基等具有全球性、广域性的战略型系统装备,实现陆海空天一体的全球感知能力,为全球化作战提供对全球重点区域、热点地区、热点时段的持续监视。


二是具备更加精细的态势感知能力。未来智能化战争中,各类武器装备小型化、隐形化、分布式、高机动的特征更加明显,分布式集群目标、临近空间目标、地面隐蔽目标、新型掠海目标、水下静音目标等新式目标威胁日益严峻,要求能够探测到更小、更高、更远、更快的目标,分辨率、数据率更高,全天时、全天候能力更强,具备助推段拦截的威慑能力。


三是具备面向公共安全和社会稳定的新型态势感知能力。国际政治形势复杂多变,恐怖主义、重大传染性疾病、气候变化等非传统安全威胁持续蔓延,有可能演化为武装冲突或局部战争,要发展基于天-空-地、无人、网络、新频段、新体制等多种态势感知手段,实现对公共场所人员活动、隐蔽可疑装备的实时成像侦察,以及对恐怖活动计划、恐怖分子信息联络的及时感知,为精准高效的应急处突和反恐行动提供强有力信息保障[2]。

 

2.2信息传送更加精准高效,有效支撑柔性作战


一是具备泛在的传输网络能力。智能化战争中,各种作战要素分布在陆、海、空、天和网电等物理空间及认知领域中,各种作战要素的灵活组网是体系对抗、发挥信息优势的基础,要求实现包括陆、海、空、天、水下所有物理空间的无缝覆盖,军队的所有等级的场景覆盖,无线通信、卫星通信、光纤通信等所有通信方式的业务覆盖等,实现各层级网络的无缝融合,真正实现一体化的网络泛在能力。


二是具备人-机-物高效互联能力。智能化战争中,各种作战人员、武器装备等作战要素都是作战网络中的节点,其蕴含着的各类战场信息都可能成为战争成败的关键,要求大力应用以物联网为基础的万物互联技术,通过人、机、物的智能互联和信息交互,实现虚拟和现实之间的有效沟通和融合,有力拓展未来作战的时域、空域和频域,将分散的各种作战力量形成有机整体,实现一体化联合作战功能。


三是具备精准的按需信息服务能力。智能化战争中,各种作战要素汇集起来的信息呈指数级的增长,如何提高信息服务的效率、维护信息安全是确保获取信息优势的关键。这就要求综合应用虚拟化、云计算、大数据等新兴信息技术,有效利用数量剧增、种类繁多、内容复杂多样且质量各异的各类信息,强调需求和信息之间对接匹配,提供多种服务模式,适应不同服务场景,满足用户不同层次需求,避免“信息淹没”、“信息迷茫”,确保获取信息优势。

 

2.3指挥控制更加敏捷灵活,有效提高决策效率


一是具备联合态势综合分析与认知能力。未来的智能化战争是跨作战域、跨军兵种、成体系对抗的联合作战,必须对整个战场进行联合态势分析与认知,才能正确展现出战场态势。要求利用大数据等技术,及时辨识和挖掘出有价值的战场信息,动态展示多作战领域相互影响的战场态势,运用网络中心技术、协同作战概念和前端处理技术,实现以网络为中心的协同目标定位,与现存的特种情报侦察监视(ISR)系统的补充能力实现交互,提高目标探测的可能性、减少虚警、显著提高准确性和及时性,提高关键目标攻击时间的速度和准确性。


二是具备多域、灵活的联合作战指挥控制能力。针对跨作战域、跨军兵种、成体系对抗的联合作战,需要根据不同的作战任务,有选择性的将相关作战要素组织起来,并制订出最佳的作战决策,才能真正发挥联合作战优势。要求综合考虑陆、海、空、天、网电等各作战领域和各军兵种作战力量,构建具有易响应性、可恢复性、鲁棒性、灵活性、自适应性和创新性等六个特征的指挥控制系统,支撑全域的指挥控制信息共享、联合作战态势认知、联合作战规划与方案优选、作战效能评估与战中计划调整,打造联合作战优势,满足从战略到战术不同级别的联合作战任务要求[3]。


三是具备无人化作战指挥控制能力。针对未来战场上大量部署的无人化作战力量,需要构建无人化和无人有人混合的指挥控制系统,能够将不同作战领域的无人和有人作战力量的感知信息有效融合和综合分析,对无人集群、无人有人混合作战的作战效果进行计划、集成和同步,实现无人力量集群的作战效应,促进智能化战争中无人化装备效能的充分发挥。 


2.4 网电对抗以攻为主、攻防结合,有效维护网电空间安全


一是具备动态、主动的网电空间防御能力。网电空间作为新的作战域,是未来智能化战争的必争之地,拥有强大的防御能力对于确保网电空间安全至关重要。要求重点突破移动目标防御、深度数据包检测、数据融合和挖掘、网络追踪溯源(或归因性)和反向攻击或拦截等前沿技术,加强跨陆、海、空、天等物理空间领域的主动防御能力,避免信息内容被窃取、篡改和删除。


二是具备精准的网电空间攻击能力。网电空间作战作为未来战争的新型作战样式,具有隐蔽性、突然性、破坏性、不对称性等特点,必须先发制人。要求发展关键基础设施远程渗透、漏洞探测和情报获取、移动互联网规模致瘫、行业网络远程与定点精准打击、攻击反溯源与隐蔽通联等手段,实现对敌关键基础设施“纵深、精准、规模”的定向打击能力,对敌陆海空天战场的指控网络、数据链、组网雷达和军事卫星系统等战场关键电子信息系统进行综合对抗和体系破击。


三是具备全面的网电空间侦察能力。在“防御性”侦察与利用方面,针对己方、友方网电空间进行侦察与利用,确保己方网电空间的安全;在“攻击性”侦察与利用方面,针对敌方、第三方网电空间进行侦察与利用,为获取敌方、第三方的网电空间情报以及后续的网电攻击奠定基础。



2.5打击具备智能无人作战能力,有效提高作战效能


一是具备精确的火力打击能力。智能化战争中,信息优势得以充分发挥,其在火力打击上的表现就是更加精准,大幅提高火力打击的效率和效益。要求无人飞行器、地面机器人、水面和水下机器人等无人作战系统采用无人集群的方式发射打击弹药或者利用无人平台本身直接攻击敌方目标,使敌方的反抗能力在短时间内处于无法应对的饱和状态,提高突防概率。


二是具备多样的非火力打击能力。智能无人作战系统携带非火力武器,破坏敌方的电气、通信网络等关键基础设施;携带非致命武器,实现对目标的驱散和非致命性打击;携带电磁干扰载荷,实现规模化干扰、多样化干扰、近距离干扰等集群电子战[4]。


三是具备基于大数据的智能决策能力。智能无人作战系统汇聚各类作战要素的环境、状态等信息,对海量数据进行挖掘和分析,为特定军事任务制定作战方案和效果预评估,为作战人员提供智能化的打击决策建议。 


3. 面向智能化战争的电子信息装备发展方向

3.1电子信息系统整体发展方向


一是从网络中心向知识中心发展。在云计算、大数据、人工智能等新技术推动下,网络中心体系进一步演化,知识中心渐露端倪,成为未来发展方向。要发展能完全自主控制的高级智能化系统,充分发挥知识优势[5]。


二是从广域互连向泛在物联发展。网络覆盖范围不断拓展,移动通信、物联网等技术蓬勃发展,使得电子信息系统从基于广域网的多点互连结构向基于泛在网络的人、机、物普适互联结构转变。要发展覆盖实体空间、服务于所有作战单元甚至无人终端的泛在互联体系,使得各类人员、信息系统、武器平台等有机融合,支撑一体化联合作战。


三是从刚性定制向柔性定义发展。软件定义、资源虚拟化等新技术与动态灵活的任务需求充分结合,任务系统从定制向按需生成转变,逐步实现动态适变的柔性体系。相应地,体系工程方法也逐步向能力集成、全域集成方向转变,更加关注基于能力的顶层设计、基于网络的全域作战要素集成及能力交付。


 3.2态势感知装备发展方向


一是全域协同化。单装感知装备将向蜂群化感知簇发展,以“传感器为主”的感知系统将逐步过渡到“体系化对抗”感知系统。各平台、传感器、武器系统将形成虚拟存在的作战云节点,以网络化、云协同为基础,实现陆、海、空、天、电、网态势的实时、多维和全时掌握。


二是载体泛在化。在尺寸层面,系统的物理尺寸形态将向极大化、极小化等两极发展。在类型层面,无人智能雷达、共形仿生雷达将成为战场主力,生物有望成为新型的雷达载体。在数量层面,雷达探测网络的构成单元数目指数上升,构建万物互联、全维感知的泛在式、云协同探测体系。


三是功能柔性化。多功能综合射频系统是重要发展趋势,具有单元功能、模块选择、平台组网的高度灵活性,实现按需探测感知。即可自主选择每个模块的功能和工作的模块数量,雷达、通信、电子对抗和电子支援侦察等各类任务模式可快速切换,甚至可同时执行多种功能,真正实现探-干-侦-通高度一体化。


四是敏捷智慧化。态势感知系统的智慧程度将由有限的自适应层级逐步拓展到智能和认知层级。在核心算法上,大数据和深度学习等技术有望解决认知雷达瓶颈,实现环境自适应、处理自判断和能力自提升;在处理能力上,量子计算和量子存储等技术将助力数据处理能力的指数级提升,完成决策快速化、精准化和自主化,实现探测即识别的感知能力;在重构性上,感知系统将具备资源自控、抗毁重组、柔性组网、自主维护等功能,极大提升系统的生存力和战场应变能力。

 

3.3信息传送装备发展方向


一是互联泛在化。信息传送网络目前已经由分立的战略通信网、战术通信网、卫星通信及水下通信过渡到天空地海各类异构网络互联互通,正在向高动态、大容量、长距离、全移动的天空地海一体的信息网络方向发展,未来将走向泛在化,全球稳定覆盖与大容量信息传输能力持续提高,解决大地域范围内运动通信和诸军兵种协同通信,保障战役、战术指挥、情报传递等中远程通信要求,满足应急机动部队、边海防部队、远程飞机、远海舰艇和特种部队动中通信的要求。


二是智能化柔性按需组网与随遇接入能力不断增强。网络架构和技术体制持续优化,实现网络柔性重组和自主重构,支持构建机固一体的网络,为各类信息系统提供可信、可控、高性能统一承载平台,资源动态按需动态扩展、智能管控、智能无缝随遇接入和端到端QoS保障能力将不断提高,满足一体化联合作战对信息突发性、要素机动性的发展需求。


三是多种新型通信手段有望在军事通信中发挥重要作用。空间激光通信方面,世界首个商业空间激光通信系统已于2016年开始运营,标志着空地无线光通信技术日渐成熟,将为军事通信提供高速实时、高容量的空间通信链路。量子通信方面,多个量子通信保密干线进入实用阶段,量子卫星发射成功,天地一体化的广域量子通信网络初见雏形,将保障军事应用的信息安全传输。移动通信方面,第五代移动通信系统(5G)逐步商用,其高带宽、高传输速率、低时延、全IP 架构以及支持综合业务的特点,可实现图片、视频监控、虚拟现实等业务的有效传输,实现传感器、指挥控制机构与武器平台的紧密铰链,使整个战术通信网络变为可提供实时战场情报信息、进行实时交换数据信息的多媒体网络,形成未来战场所需的无缝的通信体系[6]。  


3.4指挥控制装备发展方向


一是向“即插即用”型方向发展。随着信息采集、宽带传输、智能处理、网络协议等技术发展,战场信息的自动采集、宽带传输、自主决策逐步实现,战场信息在所有作战力量之间实现高度共享,指挥控制向着“即插即用”型方向发展。只需通过网络协议和密码将各种便携式设备随时随地“插入”即可使用,满足应对复杂多变战场的快速反应能力和实时指挥的要求。


二是火指控一体化。依托网络信息,以信息系统为支撑,让各个作战要素之间实现无缝链接,形成高效、统一的整体,实时共享侦察信息、情报信息、武器装备信息等,指挥控制与武器装备的火力控制形成一体化,从而满足智能化作战需求、个性化作战需求[7]。


三是人机一体化。随着语音识别、图像识别、语义分析、脑机科学等技术发展,人机交互的方式越来越多,尤其是眼睛虹膜、掌纹、步态、唇读、人脸、DNA等基于人类特征的交互方式进行多种融合,人与机的一体化程度越来越高,甚至达到把人的大脑意念直接植入机器[8]。 


3.5网电对抗装备发展方向


一是网电对抗装备“多功能一体化”。干扰平台可把雷达干扰、通信干扰和光电干扰等集成在一起,实现一个平台完成对敌方雷达、通信和光电等电子信息系统装备的干扰。侦察平台可把各种传感器集成在一起,机载侦察系统把电子情报和通信情报侦察子系统集成在一起,综合光电告警装备把可见光、红外、紫外和激光告警传感器集成在一起,弥补单一传感器告警无距离信息的缺陷。


二是网络侦察攻击向网电一体、软硬结合、跨网渗透方向发展。随着频谱特征收集分析、无线网络溯源定位等技术的发展,网络战与电子战有机集成和应用将不断加快,网电一体成为大势所趋。网络攻击的破坏机理从瘫痪信息系统向损坏网络硬件基础设施拓展,网络攻击的范围和效能进一步扩大。网络攻击技术突防向跨网渗透方向发展,能突破多个网络层次,避开网络内容审查过滤,综合运用多种攻击手段,对重要敏感目标进行精确控制和有效利用,攻击过程更为持久隐蔽[9]。


三是拟态防御成为网络空间主动防御的普适性方法。借鉴生物学中的拟态现象,以隐匿目标对象的某些行为和特征为目标,采用动态异构冗余思想,融合多种主动防御要素,改变目标系统的相似性、单一性、静态性、确定性,增强目标系统服务功能的柔韧性或弹性,解决网络空间不同领域相关应用层次上的基于未知漏洞、后门或病毒木马等的不确定性威胁[10]。 


3.6无人作战装备发展方向


一是向超长时、全环境发展。高端无人作战装备将继续朝着替代有人系统担负高风险任务和拓展人的能力方向发展,能够适应各种复杂环境,能超长时在全天候、全谱电磁、全谱地理环境实施作战,减少人的伤亡,弥补人的不足。


二是向自主攻击转型。无人作战装备将从侦察向察打一体转型,具有发射后不管、自主寻的、自动回收等特点,可以独立的完成作战任务,特别是自杀式攻击。无人机、无人巡逻车、无人潜水器等,都将具备自主行动和自杀式攻击能力。


三是向通用化、模块化、可变载荷发展。无人作战装备的硬件和软件将逐步通用化、模块化,通过搭载不同的载荷实现不同的功能需求,大幅提高无人作战装备的使用效率。比如,无人机搭载大功率微波武器,即可成为强大的攻击性武器,适用于打击防空系统等各类高价值目标;无人机搭载通信设备,即可成为移动的分布式组网的通信节点,为战争提供动态组网的传输网络。

结 语

为了打赢未来基于网络信息体系的智能化战争,电子信息装备必须具备立体化的全球态势感知能力、精准高效的信息传送和服务能力、敏捷灵活的指挥控制能力、以攻为主攻防结合的网电对抗能力以及智能无人作战能力,电子信息系统整体上朝着智能化、泛在化、无形化等方向发展,态势感知装备朝着全域协同化、载体泛在、功能柔性化、敏捷智慧化等方向发展,信息传送装备朝着互联泛在化、智能化柔性按需组网和接入、多种新型通信手段并用等方向发展,指挥控制装备朝着即插即用、火指控一体化、人机一体化等方向发展,网电对抗装备朝着多功能对抗一体化、侦察攻击一体化、拟态主动防御等方向发展,无人作战装备朝着超长时全环境、自主攻击、通用化模块化可变载荷等方向发展。  

【参考文献】


1. 才慧民.  人工智能—开启未来作战模式新篇章[J].  智库时代. 2018(49).
2. 何永健,黄天录,冯寿鹏.  无线传感器网络技术在军事中的应用[J].  物联网技术. 2011(1).
3. https://ccc.amedd.army.mil/PolicyPositions/Multi-Domain Battle Combined Arms for the 21st Century.pdf
4. 赵振森,王克印,李永健,黄海英,赵排航.  小型无人机武器化及其发展前景分析[J].  飞航导弹. 2018(6).
5. 彭辉,曹雷,董强,张永亮.  “以知识为中心”的指挥信息系统概念模型与组成结构[J].  装备学院学报. 2015, 26(6).
6. 徐全盛,邹勤宜,葛林强.  基于5G的天空地一体化战术通信研究[J].  通信技术. 2016, 49(2).
7. 孙清,贺雅琦,赵录杰,段晶晶. 网络信息体系联合作战指挥控制系统的发展与趋势[J]. 中国新通信. 2019(12).8. 狄宋珍,闫树威,田大新. 指挥与控制装备技术发展趋势[J]. 火力与指挥控制. 2016, 41(3).
9. 沈雪石.  网络空间攻防技术发展动向分析[J].  国防科技. 2017, 38(4).
10. 邬江兴.  网络空间拟态防御研究[J].  信息安全学报. 2016, 1(4).

- The End

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