Resumen: Para adaptarse a las necesidades de los futuros campos de batalla marítimos basados en información, es necesario mejorar la eficiencia del mando de los buques. sistemas de mando y control. La inteligencia del sistema de mando y control del barco es la clave y la única forma de mejorar la eficiencia del mando del barco. Este artículo analiza principalmente el estado de la inteligencia en la guerra de información, especialmente para los sistemas de comando y control de barcos, y también proporciona un modelo estructural de un sistema de comando y control de barcos inteligente que utiliza tecnología de inteligencia artificial totalmente distribuida;
Palabras clave: guerra de información; sistema de mando y control de buques; tecnología de inteligencia artificial totalmente distribuida; eficacia del mando
Número de clasificación de la biblioteca china: TP18 Código de identificación del documento: a.
Investigación sobre inteligencia artificial totalmente distribuida en sistemas C2 a bordo
Chen Ke, Yang Qingsong, Zhang Yu-ce
Resumen: Para adaptarse al desarrollo de guerra de información (IW) Según la demanda, se debe mejorar la eficiencia de mando del sistema C2 a bordo. La inteligencia del sistema C2 de a bordo es un factor clave para mejorar sus capacidades de comunicación y su eficiencia. Este artículo ofrece un modelo de sistema C2 inteligente a bordo que utiliza inteligencia artificial totalmente distribuida.
Palabras clave: IW; sistema C2 a bordo; tecnología de IA distribuida; eficiencia de comando
0 Introducción
En 1985, los estrategas militares estadounidenses propusieron por primera vez el concepto de "información". El advenimiento de esta era está desencadenando una nueva revolución militar y están surgiendo nuevas formas de guerra caracterizadas por la tecnología de la información". Luego propuso "guerra de la información". Si la Guerra del Golfo demostró al mundo por primera vez el enorme papel estratégico de la superioridad de la información, entonces la guerra entre Estados Unidos y el Reino Unido contra Irak fue una extensión adicional de la guerra de la información. Fue mediante el uso de sistemas de inteligencia avanzados, equipos de guerra electrónica y fuerzas de ataque de precisión que Estados Unidos y Gran Bretaña dañaron gravemente el sistema de comando militar vivo de Irak, controlando así firmemente la información del campo de batalla y, en última instancia, obtuvieron una victoria integral a un costo relativamente pequeño. En cuanto a las características de la guerra de información, se extraerán diferentes explicaciones desde diferentes perspectivas. Los ejércitos extranjeros generalmente creen que la guerra de información es esencialmente una guerra informática, especialmente una competencia intelectual de alto nivel. La Guerra del Golfo y varias guerras locales recientes demostraron plenamente las características inteligentes de la guerra de alta tecnología. Esta característica se refleja especialmente en el período de preparación de la guerra y la transición al período de implementación de la guerra. El 3 de octubre de 1997, un grupo de investigación de la Junta de Ciencias de la Defensa del Departamento de Defensa de los EE. UU. presentó un informe titulado "Guerra de información - Defensa", que enfatizaba particularmente la necesidad de fortalecer las capacidades de respuesta inteligente de los militares y pedía a los militares que fortalecieran Capacidades de defensa de "guerra de información" para evitar que se produzca el incidente electrónico "Pearl Harbor" y garantizar que el ejército estadounidense tenga 210.
Dos ordenadores y una red de 10.000 ordenadores locales no se ven afectados fácilmente. Además, la aplicación táctica también enfatiza el uso integral inteligente de destruir, destruir y utilizar al enemigo. Este también es un requisito inevitable para que el secreto de combate, el engaño militar, la guerra psicológica, la guerra electrónica, la destrucción de la potencia de fuego y otras operaciones de combate desempeñen un papel integral. papel en el proceso de mando y confrontación [1].
En vista de la evolución de los patrones de guerra y los requisitos de guerras futuras, el ejército estadounidense ha confiado en sus ventajas de alta tecnología para proponer un plan de modernización para una "fuerza digital", el primero de los cuales es para realizar la inteligencia de los sistemas de mando y control, así como de las armas y equipos. La inteligencia de armas y equipos y el comando de combate maximizarán el papel del "cuerpo humano" y se convertirán en un nuevo punto de crecimiento para mejorar la efectividad del combate militar. Por lo tanto, los expertos militares extranjeros predicen: "Quien pueda ganar en el campo de la inteligencia artificial en el futuro tomará la iniciativa en la nueva revolución militar".
1 Funciones del nuevo mando y control de barcos inteligentes totalmente distribuidos system
1.1 mejora el nivel de disfrute de la información y mejora la capacidad de supervivencia y antidestrucción del sistema.
La denominada totalmente distribuida se refiere a la distribución de todo el sistema en términos de ubicación, función y control. Por lo tanto, esta distribución no sólo se refleja en el hardware, la ubicación y la topología distribuida del sistema, sino más importante aún en su software. Arquitectura totalmente distribuida, cada nodo está equipado con todo el software de aplicación, el software de gestión del sistema está distribuido en cada nodo, pero solo uno está funcionando, utilizando una base de datos distribuida. El beneficio de esto es que cuando falla una ubicación, función o control, se puede recuperar con potencia de procesamiento de respaldo y software de redundancia funcional. Las funciones primarias se pueden redistribuir de un nodo a otros nodos; cuando falla un nodo trabajador que ejecuta el software de administración del sistema, el software de administración del sistema se puede reinstalar automáticamente.
La realización de una arquitectura de sistema totalmente distribuida de software y hardware se basa en el soporte de una tecnología de empalme modular. Esta tecnología de empalme utiliza la tecnología de empalme σ [2], que es una tecnología típica de arquitectura de sistema modular totalmente distribuido. Debido a la crueldad de la guerra naval moderna, el uso de una arquitectura totalmente distribuida puede mejorar el disfrute de la información, mejorar la capacidad de supervivencia y la invulnerabilidad del sistema, mejorar la ensamblabilidad del sistema y cumplir con los requisitos militares de alta confiabilidad, invulnerabilidad, y destructibilidad de los sistemas de mando y control. Requisitos para una fuerte vitalidad, una organización de comunicación flexible y un alto grado de automatización.
1.2 Mejorar la eficiencia de la información y la toma de decisiones.
La inteligencia puede mejorar la eficiencia de la recopilación de información del sistema de mando y control del barco y mejorar la puntualidad, precisión y disponibilidad de la información. La recopilación de información se basa en el campo de batalla o en el monitoreo y reconocimiento ambiental a mayor escala, lo que a su vez requiere fuerzas espacialmente dispersas u otros medios de transporte correspondientes para completarse. Esto causará dos problemas. El primero es cómo lograr la configuración óptima del equipo de reconocimiento y la comunicación entre tropas o portaaviones; en segundo lugar, cuando un determinado equipo de reconocimiento no puede realizar de manera efectiva una misión de reconocimiento determinada, ¿cómo no puede afectar la finalización de la misión general del sistema? Una forma eficaz de resolver estos problemas es utilizar tecnología de inteligencia artificial distribuida (DAI) para desarrollar un sistema de recopilación de información basado en un sistema multiagente (MAS), de modo que varios agentes de reconocimiento puedan operar de forma autónoma e interactuar con el campo de batalla dinámico. y puede coordinar y cooperar con otros agentes inteligentes, por lo que tiene una alta eficiencia de recopilación de información y capacidad de autorreorganización.
La toma de decisiones auxiliar inteligente mejora la practicidad y adaptabilidad de la toma de decisiones de mando en el sistema de mando y control del barco. Generalmente existen dos tipos de toma de decisiones asistida por computadora: el tipo de recuperación y el tipo inteligente. En el tipo de recuperación, varios planes de combate formulados a partir de suposiciones a priori se almacenan en la biblioteca de software. Cuando es necesario, los planes de combate se encuentran en la biblioteca de acuerdo con ciertos criterios de correlación y se entregan al comandante. La toma de decisiones inteligente no es solo eso, sino que, lo que es más importante, tiene las características de la inteligencia artificial, que puede proporcionar automáticamente a los comandantes planes de combate que satisfagan las necesidades actuales en tiempo real basándose en el conocimiento y el proceso de razonamiento de los expertos militares y la situación real. . Obviamente, el tipo inteligente tiene mayor flexibilidad y adaptabilidad que el tipo de recuperación y está más en línea con las condiciones reales cambiantes del campo de batalla.
El sistema auxiliar inteligente de toma de decisiones puede ayudar a los comandantes de barcos a resolver problemas de toma de decisiones semiestructurados o no estructurados que son difíciles de resolver con métodos ordinarios. Este tipo de problema de toma de decisiones es difícil de resolver con métodos convencionales, pero se pueden obtener soluciones satisfactorias utilizando la toma de decisiones asistida inteligente y el razonamiento del conocimiento. Esto mejora el proceso de toma de decisiones y permite a los tomadores de decisiones lograr una toma de decisiones de alta calidad y una toma de decisiones integral multiobjetivo que combine decisiones cualitativas y cuantitativas.
1.3 promueve la aparición de nuevos métodos de mando y control.
El sistema inteligente de mando y control del barco requiere un modo de mando y control correspondiente para lograr un mando y control eficiente y en tiempo real en un estado inteligente. Por lo tanto, han surgido algunos nuevos modelos de comando, como el comando de red, el comando no jerárquico, el comando de visita mutua, etc. A través de Internet y sistemas de procesamiento inteligentes eficientes, la información se procesa y transmite de manera oportuna, lo que permite a los comandantes comprender la situación del campo de batalla en cualquier momento y emitir órdenes de combate, capturando así a los combatientes de manera oportuna y logrando la toma de decisiones y la toma de decisiones en tiempo real. control.
Desde la perspectiva de las acciones de ataque en comando y control, dado que el sistema inteligente de comando y control del barco tiene una buena estabilidad de trabajo, siempre que su entorno de trabajo y sus procedimientos de trabajo no se destruyan directamente durante la operación, puede continuar normalmente. Por lo tanto, en comparación con el pasado, para luchar contra el sistema de mando integrado hombre-máquina, objetivamente no sólo debemos conocer la información relevante del comandante enemigo, sino también comprender con precisión la forma en que el sistema de información de mando del enemigo procesa y utiliza la información y su funcionamiento. procedimientos, así como nuestra propia capacidad para resistir diferentes medios y métodos de ataque de información.
Desde la perspectiva de las acciones protectoras en el mando y control, antes de la informatización y puesta en red del sistema de mando, la protección durante el proceso de mando consistía principalmente en adoptar diversos medios (como cambiar las contraseñas de comunicación de manera oportuna) para garantizar la transmisión de información. Ahora, la informatización del sistema de mando ha cambiado esta situación, haciendo más complejo el mando y el apoyo del sistema de mando. No solo garantiza la confidencialidad de la transmisión de información, sino que también garantiza que el sistema esté protegido contra virus y otros ataques, y que los datos originales del sistema no cambiarán su naturaleza original durante la operación y transmisión, y no serán robados por el otra parte. Los experimentos del ejército estadounidense demostraron que, con una tasa de éxito del 88%, sólo se detectó el 4% de los ataques a 10.000 sistemas informáticos. Por lo tanto, en el campo de batalla de la información, sin un apoyo informativo oportuno, preciso y suficiente, es imposible tomar las medidas de protección correspondientes o incluso detectar ataques enemigos.
1.4 Mejorar la adaptabilidad de los combatientes.
Las capacidades de respuesta de los futuros combatientes navales en el campo de batalla serán difíciles de adaptar a amenazas provenientes de múltiples direcciones, lotes, objetivos y todas las direcciones. El uso de sistemas inteligentes de mando y control de barcos puede mejorar la adaptabilidad del personal de combate, especialmente de los comandantes, a campos de batalla complejos. Por supuesto, la inteligencia del sistema no sólo aumenta los requisitos de las personas, sino que también crea una enorme demanda de calidad de las personas, promoviendo la transformación y mejora de la estructura de conocimiento y la forma de pensar del comandante. Si los comandantes quieren controlar la guerra moderna, primero deben controlar el sistema de mando inteligente. Al mismo tiempo, el sistema inteligente de comando y control también utiliza tecnología informática, tecnología de realidad virtual (VR) y tecnología de red distribuida para proporcionar algunos métodos y medios de capacitación nuevos, como capacitación por inmersión en simulación, capacitación en realidad virtual, capacitación distribuida interactiva, etc. . Cambia el modelo de formación tradicional, aumenta la cientificidad, la confrontación y la economía de la formación y puede mejorar eficazmente la calidad de la formación.
2. Establecer un sistema de mando y control del barco basado en tecnología de inteligencia artificial distribuida
La tecnología de inteligencia artificial distribuida DAI puede descomponer el problema en varios subproblemas con una estructura jerárquica[3] , Utilizando el método de descomposición y coordinación de sistemas grandes para obtener soluciones satisfactorias, reduciendo así la complejidad del modelado y la solución del sistema. Para mejorar la eficiencia en la toma de decisiones, se estableció un sistema distribuido de comando y control de barcos con inteligencia artificial como se muestra en la Figura 1.
Figura 1 Diagrama estructural del sistema de control y mando de naves con inteligencia artificial distribuida
Como se puede ver en la Figura 1, este sistema de mando y control de naves es una unidad orgánica de campo de batalla, combate y Conocimientos expertos militares. Tener capacidad de autoaprendizaje y superación personal. Puede generar modelos de toma de decisiones basados en el análisis de la situación del campo de batalla, la evaluación de amenazas, el diagnóstico de fuentes de amenazas y otra información, solicitar datos y algoritmos relevantes para proporcionar alternativas, evaluar y optimizar diversas soluciones y llevar a cabo un diálogo entre humanos y máquinas a través de un usuario de pantalla grande. interfaz para ayudar El comandante tomó una decisión y entregó la orden. Cuando cada unidad de ejecución del acorazado reciba la instrucción, responderá y actuará.
En la figura, la base de datos almacena principalmente los parámetros de rendimiento táctico de varias armas y equipos, la organización típica y los parámetros dinámicos del proceso de combate, etc. La base de conocimientos almacena principalmente principios tácticos de campaña, principios para el uso de fuerzas y armas militares, varios escenarios típicos, incluidos entornos del campo de batalla, intentos y situaciones de combate, y algoritmos básicos necesarios para evaluar el progreso del combate. La biblioteca de modelos almacena principalmente varios modelos de sistemas de armas, modelos de programación lineal y no lineal, modelos de análisis de inferencia, modelos de predicción, modelos de prueba de simulación, modelos de optimización, modelos de evaluación, modelos de combate integrales, modelos de procesamiento de datos, modelos de informes de gráficos e imágenes, modelos inteligentes. modelos, etc. Relacionado con las operaciones; el sistema de diálogo hombre-máquina es la interfaz entre los usuarios y las computadoras en los sistemas de comando y control, y juega un papel importante en la transferencia (incluida la conversión) de comandos y datos entre operadores, bibliotecas de modelos, bases de datos y bases de conocimiento. La máquina de razonamiento automático completa algunas decisiones de procesos operativos complejos que son difíciles de describir cuantitativamente.
El sistema experto difuso inteligente basado en una base de información consta principalmente de un generador difuso, un eliminador difuso, un motor de inferencia difusa, un módulo de adquisición de conocimientos, una base de conocimientos difusos, una base de datos difusa y una interfaz hombre-computadora [4], como se muestra en la figura 2 mostrada.
La tarea principal es obtener diversa información de datos a través de la operación del espacio de información original, y luego el generador difuso la asigna a un conjunto difuso como entrada inicial. Luego use la información lingüística en la base de conocimiento difuso: hechos y reglas, use el modelo de pizarra para la descomposición de problemas, razonamiento y control colaborativo, y use el mecanismo de comunicación de pizarra + canalización para transferir información de control e información de conocimiento a otros subsistemas/módulos para determinar configuración inteligente. Controle el cambio de modos de comando de combate, complete la asignación y programación de tareas de combate, ajuste adaptativo y optimización de la estructura y los parámetros del sistema de grupo de redes neuronales difusas, aislamiento de fallas y reconstrucción del sistema de cada subsistema/módulo, comunicaciones de red e interfaces inteligentes Gestión, etc. .
Figura 2 Diagrama de estructura de un sistema experto difuso inteligente basado en una base de información
3 Conclusión
A través de la discusión anterior, podemos saber que el comando de barco inteligente totalmente distribuido y control El sistema puede integrar real y en tiempo real el conocimiento del campo de batalla, el comando y las operaciones de combate, y reunir a expertos militares para maximizar la efectividad de diversas armas y equipos. Este tipo de sistema de mando y control de barcos puede atravesar el tiempo y el espacio del campo de batalla existente, cambiar la apariencia y la forma del campo de batalla de la información y provocar una nueva revolución militar real. Por lo tanto, es la tendencia de desarrollo de los sistemas de mando y control de barcos.