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2.3 武器装备体系的复杂性与不确定性

2.3.1 武器装备体系复杂性的形成

体系具有组成系统行为的自主性与管理独立性、结构弹性与环境自主适应性等特征,导致其复杂性比系统的复杂性更高。武器装备体系是体系的一个分支,它的最终目的是在极其复杂不确定性的战争环境中实施体系对抗的作战,完成相应的使命任务并获得战争的胜利;另一个重要目的,是在武器装备体系论证、研制、开发和维护过程中,进行体系化的建设,不仅仅实现各种武器装备的有序发展,而且实现武器装备发展与国防战略、经济规模、技术发展和后勤保障等方面协调发展。基于上述两个目的,武器装备体系的特性造就了其独特的复杂性,具体表现如下。

1.弹性与伸缩性导致的武器装备体系复杂性

弹性是指装备体系中作战单元在受到打击、损伤、干扰后能够自主恢复的能力。伸缩性主要体现在两个方面,一方面它强调体系的组成单元在空间上分布广泛,具有独立的功能,可以独立运行、功能完整、过程闭环地完成相应任务。相对于系统而言,系统在空间上一般是一体的,其组成单元不能独立闭环地完成任务。例如,航母编队就是一个典型应用体系,其组成单元的航母本舰、驱逐舰、护卫舰、潜艇和各型飞机都是可以独立运行完成警戒探测、跟踪定位、打击防御的相应作战任务的。而雷达系统,作为一个系统,其发射机、接收机、信号处理器、显示设备等组成部分不能单独完成作战任务。所以说,体系的组分系统更加强调“活”,系统的组成单元则相对“死”。另一方面,它强调体系组成和功能上要具有弹性,指体系的边界不确定,可动态配置功能、资源以适应不同任务的需要,而系统的功能、组成、性能都是比较固定的。武器装备体系的这种弹性和伸缩性是形成其复杂性的重要原因。

2.体系对抗过程中涌现性形成的武器装备体系复杂性

这是指体系组成单元通过交互协作实现其独立运行不具备的新的功能和特性。涌现性主要通过体系中各个单元之间的信息传递与融合、功能交互与传播,以及体系与环境的持续交融、演化而使武器装备体系具有对抗过程中的涌现性。例如,A船作为探测节点,将目标信息传给C船,由C船发射导弹打击目标,实现远程超视距打击和协同打击。实际上系统和体系同样具有涌现性,它们不同涌现性的展现或实现方式的不同,系统的涌现性我们可以称为预设式的,而武器装备体系的涌现性是突发式、不可控的。对于武器装备体系而言,涌现性具有正向积极影响和负面消极影响两方面,正向积极影响是指体系涌现的功能和特性使体系的整体性能或能力得到大幅度提升,而负向消极影响则正好相反。上述这些特性都会导致武器装备体系的复杂性大大增加。

3.动态演化性导致的武器装备体系复杂性

演化性具有静态演化性和动态自适应演化性。静态演化性是指在非使用状态下武器装备体系随时间变化,通过新的组成单元加入、新系统的研制或部分系统的升级完善,来满足新的需求。动态自适应演化性是指在体系对抗使用过程中实现面向效能的结构优化、功能完善和性能提升等,在不确定战场环境的体系对抗过程中具有“自组织”“自完善”“自治愈”和“自优化”等特性。而系统的演化与体系的静态演化基本相似,主要依靠整体性的更新换代、部件更新升级来完成。然而武器装备体系在对抗过程中的动态演化,要求在作战单元故障或战损、功能缺失、流程中断等情况下,通过在线实时动态的结构重置、功能重组和流程重构,实现武器装备体系生命力的延续和作战能力的保持。这种动态演化特性极大增加了武器装备体系的复杂性。

从目前复杂系统理论的研究看,并不是所有复杂问题都得到较好的解决,复杂理论在很大程度上只是引导人们对复杂性及复杂系统行为的理解和认识,并不能从根本上解决复杂问题。对于武器装备体系来说,一方面,需要发展什么装备系统、需要淘汰哪些装备系统、需要持续使用和保障哪些装备系统、需要什么样的新概念装备系统等,这是目前系统理论和系统工程方法尚不能解决的复杂问题;另一方面,如何有效地、快速动态地选取并构建实施体系对抗需要的武器装备集合,如何在极其复杂不确定性的战场环境下,有效地实施作战,并且在局部武器、平台或系统出现战损的情况下保持武器装备体系具有极强的生命力等,目前的系统工程与体系工程方法尚有缺陷 [4]

2.3.2 武器装备体系的不确定性形成和表现

不确定性是现实世界的本质属性。在18—19世纪,受到牛顿力学取得的巨大成功的影响,决定论在科学上占据了绝对的统治地位,它将整个宇宙看作一种确定性的动力学系统,按照确定的、和谐的、有序的规律运动,知道了初始条件就可以决定未来的一切。按照牛顿力学理论体系,给定了初始状态,物体就会在力学定律的制约下做出唯一的运动,并且该运动是可以预测的,也是可以反向推导的,所有的事物都在最初的那一刻被完整且唯一确定了。随着庞加莱对三体问题深入研究到混沌理论的创立、热力学第二定律揭示出时间的不可逆性、量子力学的海森堡测不准原理等,从宏观到微观揭示了客观世界的不确定性是自然界本质特性的客观反映,是客观世界中的一种真实存在,是存在宇宙间的自然形态 [5,6]

不确定性大致分为两大类——客观不确定性(也称为固有不确定性)和认知不确定性,也有学者将其分为随机不确定性(Aleatory Uncertainty)和认识不确定性(Epistemic Uncertainty)。前者表示自然界或物理现象中存在的随机性或不确定性,人类无法控制或减少这种不确定性。后者是指由于人类主观认识不足或所获得的知识和信息缺乏等,导致无法对客观事物进行精确的描述、表达或建模等,由此产生的不确定性。认知不确定性,归根结底来源于客观世界的不确定性。

武器装备体系的最终目的是在极其复杂不确定性的战争环境中实施体系对抗的作战,完成相应的使命任务并获得战争的胜利。武器装备体系包括了客观不确定性和认知不确定性。武器装备体系在作战使用过程的不确定性,主要包括:

1.复杂战场物理环境对武器装备体系影响不确定性

例如,复杂电磁环境对雷达的性能影响、复杂水声环境对声呐作用距离的影响具有很大的不确定性等,这类不确定性主要是由客观不确定性组成的。武器装备体系主要通过雷达、声呐、光电等设备实现对作战目标的探测、识别、定位和跟踪,这是实施体系对抗的前提。复杂的地理环境、大气环境、电磁环境、海洋环境和水声环境等对武器装备的不确定性影响非常大。例如,包括海洋动力噪声、生物噪声、交通噪声和工业噪声、地质噪声和热噪声等的海洋环境噪声,具有复杂的时、空、频变异性,同一海区不同时间段(上午、下午和晚上),受到温度、盐度、洋流等因素影响,水下声道产生不确定性变化;不同海区的环境噪声谱级、指向性和垂直相关性极为复杂;这使得声呐探测距离、精度等具有很大的不确定性。武器装备体系采用多种装备和手段,通过对多源异构不确定性信息融合来实现对目标的探测识别与定位跟踪,这样可以获得在复杂战场环境中观察目标的鲁棒性、收集信息的敏锐性和丰富性、更快的反应时间等好处。但是也存在坏数据污染好数据、大量多种类信息之间的不完全一致性导致辨识不确定性等巨大风险。

2.对抗双方零和博弈不确定性

在体系对抗的过程中,敌我双方的最终目的都是打败对方,获得最后的胜利。在体系对抗过程的剧烈变化的战场环境、作战态势、作战任务和作战行动中寻求零和的博弈决策。博弈双方的决策主体需要在高度不确定条件下进行决策,例如不能确定战场环境和态势,不能确定目标精确信息,对博弈中发生事件的真实性无法确认,不能确定对方采取的当前行动,无法预测对方的未来行动等。这种不确定性主要是认知的不确定,它表现为对战场感知和认知不确定性条件下的全方位体系对抗决策的不确定性。

3.武器装备体系内部行动、协作和认识等不确定性

武器装备体系在实施对抗作战的方案制订、任务规划和行动决策的过程中,一般都通过多节点、多人协同与协作来实现,然而不同的个体经历、性格、偏好等往往会形成多人多方面协同与决策的不一致性和不确定性,包含人在回路过程的认知与决策的随意性、倾向性都具有很大不确定性。而为获得体系整体优势和最优效能的体系对抗必须处理好这种不确定性。

4.各个组成单元不确定性传播导致复杂性

体系的各个组成单元通过复杂网络实现连接与交互,形成执行体系使命任务的一个整体流程。因此,体系内各个组成系统的不确定性也会在体系成员之间交互而传播,这种不确定性联合传播关系的复杂性表现得尤其明显。 apQLdo2pc80+99LqsT7IRducsv3aOIEaqnrdMHoWWvELkXeMLuFsr6Wwl/mj6c6H

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