人工智能在c3i中的应用

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1、2 0 0 0中 国拉 制 与 决 策 李 术 年 会 论 丈 集 人工智能在C 3 1 中的应用 陈元 ( 国防科技大学七系 长沙 4 1 0 0 7 3 ) 摘要在探讨 了C 3 1 系统复杂性的蕃础上 指出匆能C 3 1 系统是未来 C 3 1 的发展方向， 并介 绍了人工匆能技术在C3 1系统各领域的应用及发展前最。 系统的智能化大多以专家系统设计方 法为实现蕃础， 而面向对 泉技术是适应系 统复杂性的 进行系统总体设计和智能程序设计的 一种 有效方法。 类性调C 3 1 . 面向对象技术， 智能C 3 1 1 引言 现代战争是攻防双方利用先进的科学技术在人力， 物力， 特别是在人的智

2、慧方面的全面较 量。 未来战争是多军种多兵种多武器平台 超越有限时间 的不分前方后方的多维战争， 它是由 一 人 一机 一环境所组成的体系的 对抗. 先进的武器固然有巨大的杀伤力， 但如何运用这些武器， 把它们 运用于何种场合， 它们之间又如何配合使用以收 到最佳的效果， 却是由电 子技术协助 指 挥员来实现的。因 此， C 3 1 系 统要 研究如何发挥武器系统的 整体效能， 研究在现代战争中武器 系统的配备及双方对抗措施以及现代战争的决策支 持系统等。 2 C 3 1 系统是一个复杂的系统 C 3 1 系统是一个非常复杂的系统， 它不仅包括人、 各种武器系统、 各类传感器， 而且还包括 各

3、类环境。C3 1 系统的“ 维数灾” 产生于作战过程中出现的大量C 3 1 系统实体及其在时间空间 上的分布 性， 以 及简单C 2 的 控制论回 路的交织。 C 3 1 系 统的“ 复杂性灾” 的主要来源是由 于C 2 系统中有许多决策者在参与决策， 这些具有智慧和主动性的人不仅仅只是 C 2系统的一个部 件或用户， 也是整个 C 2过程的一个有机部分， 对敌我双方都是如此.人与人之间的对杭就会 出 现“ 措施” 和“ 反措施” 这样一个过程， 还包括利用信息错误和欺骗手段等过程。 C 3 1 系统的复杂性表现 在系 统的定义和总 体设计上。精 确的定义和描述系统是系统开发 的 保证。 而C

4、 3 1 系统的不确定性使得系统的描述过程和知 识的表述复杂化， 由 于对C 3 1 系 统的 信息与 决策相互关系的机理认识不足， 因而对于语义信息和语用信息尚无一套比较恰当的 描 述方法， 因此 C 3 1 的人机交互系统是复杂的。 C 3 1 系统的复 杂性还表现在系统的开发过程中. 首 先是系 统集成的复杂性， 在系统总体设 计的指导下， 按用户要求， 依照一定的标准 标范， 采用相应的 技术 手段， 把相关产品和应用软件 组合集成一个整体。其次是系统发展过程 和评 价的 复杂性.由 于军事 活动是人类活动中 最具 有或然 性的活动， 一切军事活动 的目 的、 要 求、 环境和态势都具

5、有不确定性和动态时变性， 所以 C 3 1 系统所处的使用环境复杂， 系统的 评价过程 和方法也很复杂。 另外， C 3 1 系统的复 杂性还表现在系 统的 复杂 结构上. C 3 1 系统可分为， 操作子系统， 信息 7 3 9 月ree动1，|eseeJ|es.日.，IJra，eeeeee 子系统， 决策支持子系统和通信子系统. 3 人工智能在 C 3 1 中的应用 人工智能技术在社会生活中的应用是极其广泛的. 复杂的C 3 1 系统的未来发展方向就是 智能化. 人工智能技术在C 3 1 中的 应用， 可解决系统的复杂性所带来的理论问 题. 专家系统是 人工智能的一个分支， 是 一种基于知

6、识的智能系统， 能对需要专家知识才能 解决的应用问题提 供专家水平的解答. 神经网络 技术和知 识库系 统也是在人 工智能的荃础上发展起来的。 3 . 1 人工智能在军本指 挥系统总体设计中的应用 C 3 1 系统是个复 杂的系统工程. 在作战指挥过程中， 指挥员 必须根据敌我双方的态势， 快 速准确 地作出决策， 以取得战争的主动权。 然而， 现代战争是立体战争， 战争的突发性大， 破坏 力 增加， 战场范围广阔， 参战部队多， 战斗样式转换迅速， 这些都使 得现代战争的作战指挥愈来 愈复杂， 难度越来越大， 因而单凭指挥员个人的能力准确地作出决策几乎是不可能的， 所以各 式军事指挥决策支持

7、系统应运而生。 军事指挥决策系统是由 专家系统加模型库组成. 过去， 军事专家系统的知识表示多以采用 产生式规则来描述， 虽有其固 有的优点， 但不能完全描述系统的复杂性， 它有其模块化差， 维护 性能不好， 执行效率低， 缺乏灵活性等缺点. 军事规则 是随着武器 装备的改进， 作战理论的更新 等而变化的， 井且军事指挥过程与一般的决策过程不同， 它的复 杂性必然导致指挥规则增多， 同时现代战争需 要处理的信息蚤相当大的特点更攀礴了 产生式军事指 挥专家系统的不足。 而 面向对象的程序设计技术在军事指挥专家系统的设计中 就有了 广阔的 应用前景. 面向对象方法具有抽象性、 封装性、 继承性和多

8、 态性等特点， 适用于解决规棋较大， 问 题领 域较复杂的课 题.用面向 对象方法所建造的专家系统其知识库具有模块化， 维护性能好， 且系 统推理效率高， 华中 理工大学采用面向 对象技术开发的军事指挥系 统已 在某合成集团 军软硬武器作战效 能综合仿真棋型中得到应用。 3 . 2 人工智能在C 3 1 仿x系统中 的应用 当 前 C 3 1 系统仿真技术的发展趋势是把专家系统和人工智能技术以及传统的 仿真技术 相结合， 形成一种新m的 仿真系统即智能化仿真系统。用人工智能技术， 包括专家系统使模型 设计者建立一种模拟人的决策逻辑基本部分的独立模块， 从 而将招呼控制例行任务放到仿真 逻辑之中

9、， 使得 C 3 1 系统仿真更加接近客观实际的人的决策行为. 智能化仿真系统有许多优于传统仿真系统之处。由 于它把与研究 领域 有关的专家知识纳 人知识库， 并根据这些 知识进行推理， 因而 能解释用户的 请求， 确定必要的输入数据， 修正或选 择一个合适的模型进行实验， 向用户提供所需要的说明和解答等。 一个完善的智能化仿真系统应具有如下功能: 1 ) 能接受问题描述， 并通过咨询知识库综合仿真模型， 最后推荐一个能满足指定目 标的 方案。 2 ) 能对仿真建模， 实验方案设计、 运行及对结果的合理性、 可信性予以 解释。 3 )具有学习能力. 4 )具有彩色图形及动画显示， 为用户提供多

10、种信息表达形式。 74 0 3 . 3 智能作战模拟系统 智能作战模拟系统是我军现代化建设的一个重要研究领域， 它是采用军事专家系统的方 式来确定战斗发展的框架， 用 作战模拟的方式来实现战斗过程. 智能作战棋拟的基本特征是: D智能性。 智能作战模拟的智能 性首先体现在它能 遥真 地模拟指挥员的作战决策思 维过 程， 也能对指挥员的指挥决策过程给予评估; 其次是它具有较高的作战模拟自动化程度， 第3 是它具 有较强的免 疫能 力和可 扩充自 适应能力; 第4 是知识与元知识应用于模拟过程。 2)复杂的 体系 结构。 智能 作战 棋拟是一种基于计算机通讯网 络的 分布 式或分散式的体系 结构，

11、 各种模型、 知 识、 态势数据、 干预、 箱入 输出等都分 布在各网 络节点上， “ 作战” 过程 是在节 点上协调模拟进行. 3)广泛的技术支撑。 智能作战模拟的研究， 不仅需要新的研究方法而且还需要其它 领域 的研究成 果来支撑.这些支掸技术包括: 人工智能技术、 建模与仿真技术、 面向对象技术、 多媒 体技术、 计算机网络与分布式系统技术和灵境技术等。 4)友 好的人机界面. 智能作战模拟中 的人机 界面的含义十分丰富， 包括数据的 翰人界面、 结果的物出界面、 各种制作工 具界面、 遏真的作战 模拟环境、 引导与 学习界 面， 这些界面需广泛 应用多媒体技术与人工智能技术。 5)动态

12、、 实时和并发性。战场态势瞬息多变， 各种情况都可能发生， 信息量惊人且真伪 难 辨， 所有这些都要求模拟系统反应迅速， 并且要具有对突发或并发事件实时处置的能力. 6)先进性。 智能作战模拟是作战模拟和军事专家系 统关系 发展的 高级阶段， 二者相互 渗 透， 相互调用， 相互补 充， 协同求解。 智能作战模拟的研究代表了我军在训练改 革现代化的一个 重要方向。 3 . 4 人工智能在信息融合中的应用 强 有力的总体实时信息融合技术是基于人工智能和模式识别技术的模板技术， 高级信息 融合中 最常用的是专家系统法， 应用专家系统技术的目 的是 缩短 信息 融合的 计算时间， 提供及 时决策，

13、解决决策时遇到的 矛盾冲突， 帮 助决策者作去除 个人偏见的正确决策. 技术问题涉及 到合适的推理技术、 知识的有效性和完备性、 高速大容量存储器和平 行处理技术、 强有力的数 据库管理系 统以及正确的知识表示。 系统设计的关键部分是知识源和知识结构的规划 和控制， 控制机构设计不合理可能会大大降低系统的效能。 3 . 5 神经网络技术在C 31 中的应用 人工神经网 络是在现代神经科学的基础上提出 和发展 起来的， 旨 在反映人脑结构及功能 的一种抽象数学模型。 一个人工神经网络是由 大量神经元结点经广泛互连 而组成的复杂网络 拓扑， 用于棋 拟人类进行知识和信息的 表示、 存储和计算行为。

14、智能化C 3 I 系统的理论基础是 人工 神经网 络理论， 它在目 标 识别、 多目 标跟踪和数据融合、 弹道射表处理等领域存在着有效 的应用.实际上. 人工神经网络几乎覆盖了C 3I系统参数的研究问题， 为智能C 31系统理论体 系提供了一个粗略的研究框架。 4 结语_犷 本文在探讨了C 3I系统复杂性的基础上， 指出 智能C 3I系统 是C 3I未来的发展方向， 并介 7 4 1 绍了人工智能技术在C 3 1 系统各领域的应用及发展前景。系统的智能化大多以专家系统设计 为实现墓础， 对专家系 统的 数据结构和推理机的研究热点方法( 计划发展理论、 人工神经网络 和马尔科夫随 机场方法) 已

15、成为众多技术学科研究的焦点， 系 统级分布式知识库及知 识库管理 技术和新型的实时空间数据库研究已越来越多地引起人们的关注.而面向对象技术是适应系 统复杂 性并进 行系 统总 体设计和智能程序设计的一种有效方 法。 参 考 文 献 1 P J O mr id . O b je c t -o r ie n t e d t e c h n i q ue f o r s y s t e ms . E l e c t r ic c o m m u n ic a t io n , 1 9 9 2 , 6 5 ( 3 ) 2 KA荣. 关于C ”系魄发展中的几个劝论难里. 火力指挥与控侧, 1 9 9 2 . 2 3 钟诗胜， 面向对象的军事指挥专家不统的总体设计. 系统工租与电子技术， 1 9 9 5” 4 吕招义. 韧能化仿离系统及其案例研究. 系统工砚与电子技术， 1 9 9 7 , 1 5杨蛛拐. C 3 1 系统的建摸与仿真. 军队拍挥自 动化， 1 9 9 7 . 1 6 梦贾山. C 3 1 系笑理论羞础. 1 9 9 7 7 吴泉橄. 人工铆侣与专家系统. 长沙 国防科技大学出版社， 1 9 9 5 吕 ，文君. 知识岸燕筑东理及其应用. 上海 龙旦大学出版牡， 1 9 9 5 7 4 2