基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的信息對(duì)抗體系設(shè)想

王 琦, 楊會(huì)軍

( 中國(guó)航天科工集團(tuán)8511研究所，江蘇 南京 210007)

·技術(shù)前沿·

基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的信息對(duì)抗體系設(shè)想

王 琦, 楊會(huì)軍

( 中國(guó)航天科工集團(tuán)8511研究所，江蘇 南京 210007)

信息對(duì)抗體系建設(shè)是適應(yīng)現(xiàn)代信息化作戰(zhàn)的必由之路。探討了大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的信息對(duì)抗體系建設(shè)的基本概念、組成構(gòu)架、建設(shè)內(nèi)容，最后給出建設(shè)實(shí)施的幾項(xiàng)建議。

大數(shù)據(jù)；云計(jì)算；信息對(duì)抗；體系

0 引言

信息對(duì)抗技術(shù)發(fā)展的最終目的就是通過擴(kuò)展己方感知能力并抑制對(duì)方感知能力而形成作戰(zhàn)的“單向信息透明”優(yōu)勢(shì)，同時(shí)通過信息優(yōu)勢(shì)獲取作戰(zhàn)勝利。信息對(duì)抗能力的優(yōu)劣在當(dāng)今作戰(zhàn)中起到?jīng)Q定性作用。

現(xiàn)有信息對(duì)抗系統(tǒng)在功能、能力和作戰(zhàn)使用方式等方面暴露出越來越多的問題：?jiǎn)窝b功能單一、互操作性差、缺乏融合協(xié)同、作戰(zhàn)使用模式缺乏靈活性等不足，一言概之，缺乏體系作戰(zhàn)發(fā)展規(guī)劃[1]。面對(duì)未來任務(wù)挑戰(zhàn)，現(xiàn)有的任何單一信息裝備或多種信息對(duì)抗裝備的功能疊加已不能滿足需要,體系化的綜合對(duì)抗不可避免。于是,在作戰(zhàn)平臺(tái)信息化程度不斷提高的情況下,發(fā)展新一代信息對(duì)抗體系對(duì)抗成為提高戰(zhàn)斗力的一種必然選擇。

目前，云計(jì)算與大數(shù)據(jù)等技術(shù)的快速發(fā)展給傳統(tǒng)信息對(duì)抗帶來了挑戰(zhàn)與機(jī)遇。不立足未來，不謀求物理、信息、作戰(zhàn)域上的革命性體系重構(gòu)，就難以在軍事電子技術(shù)上真正實(shí)現(xiàn)突破與超越。以大數(shù)據(jù)為特征的信息系統(tǒng)一體化是軍事電子系統(tǒng)的重大發(fā)展趨勢(shì)，也將成為軍事電子系統(tǒng)最具潛力、最為徹底的技術(shù)變革方向。以基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算先進(jìn)理念構(gòu)建下一代對(duì)抗體系成為了一種新的解決思路。本文就此議題作一些探討并提出后續(xù)發(fā)展建議。

1 概念與內(nèi)涵

1.1 大數(shù)據(jù)[2]

“大數(shù)據(jù)”是近兩年來的一個(gè)熱門話題，維基百科對(duì)于大數(shù)據(jù)的定義是：無法在一定時(shí)間內(nèi)用常規(guī)軟件工具對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行抓取管理和處理的數(shù)據(jù)集合。大數(shù)據(jù)的意義并不在于大容量、種類多等特征，而在于如何對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和分析，以及因此而發(fā)掘出的價(jià)值。

信息對(duì)抗中的大數(shù)據(jù)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1)具有不同尺度特性。數(shù)據(jù)在不同觀察層次遵循的規(guī)律和體現(xiàn)出的特性不盡相同。在尺度維上，表達(dá)了數(shù)據(jù)由細(xì)至粗多比例尺或多分辨率的幾何變換過程。尺度越小，對(duì)目標(biāo)表達(dá)越精細(xì)、越微觀；尺度越大，對(duì)目標(biāo)表達(dá)越概括、越宏觀，利用該特性可以探究目標(biāo)信息在泛化和細(xì)化過程中所反映出的特性漸變規(guī)律。

2)數(shù)據(jù)巨大，分布式存儲(chǔ)。分布在不同信息平臺(tái)的海量數(shù)據(jù)常使一些算法因難度和效率或計(jì)算量過大而無法實(shí)施，因此要克服由海量數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)帶來的困難，發(fā)展云計(jì)算模式并研究新的高效算法。

3)目標(biāo)空間屬性的非線性關(guān)系。它是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)復(fù)雜性的重要標(biāo)志，反映了系統(tǒng)內(nèi)部相互作用的復(fù)雜關(guān)系和機(jī)制。

4)目標(biāo)維數(shù)的增加和數(shù)據(jù)類型的復(fù)雜。目標(biāo)對(duì)象的屬性增加極為迅速，如在偵察領(lǐng)域，由于傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展，波段的數(shù)量由幾個(gè)增加到幾十甚至上百個(gè)。如何從幾十甚至幾百維空間中挖掘數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)知識(shí)，成為研究的又一個(gè)難點(diǎn)。

5)目標(biāo)信息的模糊性和不確定性。模糊性和不確定性幾乎存在于各類數(shù)據(jù)中，如目標(biāo)位置的不確定性，目標(biāo)對(duì)象關(guān)系的模糊性以及模糊的屬性值等。

6)數(shù)據(jù)的缺失。數(shù)據(jù)的缺失是由于不可抗拒的外力使數(shù)據(jù)無法獲取或丟失。如何對(duì)丟失的數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)并估計(jì)數(shù)據(jù)的固有分布屬性，成為解決數(shù)據(jù)復(fù)雜性的難點(diǎn)之一。

基于大數(shù)據(jù)的信息對(duì)抗需要在數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，綜合利用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理、模式識(shí)別技術(shù)、人工智能方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊數(shù)學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、專家系統(tǒng)和相關(guān)信息技術(shù)等，從大量的接收數(shù)據(jù)、背景數(shù)據(jù)、經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)或中間數(shù)據(jù)中提取出可信的、新穎的、感興趣的、隱藏的、事先未知的、潛在有用的和最終可理解的知識(shí)，從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)的自動(dòng)獲取。

1.2 云計(jì)算

云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計(jì)算機(jī)或其它設(shè)備。典型的云計(jì)算提供商往往通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動(dòng)態(tài)、易擴(kuò)展且虛擬化的資源。

云計(jì)算的特點(diǎn)有：大規(guī)模、虛擬化、高可靠性、通用性、高可擴(kuò)展性、按需服務(wù)、低成本。這些特點(diǎn)為信息對(duì)抗大數(shù)據(jù)處理提供了有效解決途徑。

1.3 信息對(duì)抗體系

體系在某種程度上和系統(tǒng)、整體的概念有所相似, 但體系是更高層次的系統(tǒng), 具有層次結(jié)構(gòu), 是聯(lián)系復(fù)雜多樣的有機(jī)整體。體系的概念可以理解為: 體系是由若干相互聯(lián)系、相互作用的系統(tǒng)綜合集成的具有一定結(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)整體。它滿足以下幾個(gè)條件：1)每個(gè)成員系統(tǒng)具有運(yùn)行與管理的獨(dú)立性；2)成員系統(tǒng)間存在信息交互，并且相互關(guān)聯(lián)；3)成員系統(tǒng)組合在一起完成特定的功能，并具有“整體大于部分之和”的能力涌現(xiàn)性；4)體系是不斷發(fā)展演化的。

信息對(duì)抗體系, 就是將綜合電子信息系統(tǒng)( 包括情報(bào)偵察系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)、電子戰(zhàn)系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)、導(dǎo)航定位系統(tǒng)和其它信息系統(tǒng)等)作為對(duì)抗能力的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ), 發(fā)揮綜合信息系統(tǒng)互聯(lián)、互通、互操作的融合功能, 實(shí)現(xiàn)對(duì)抗單元、要素和系統(tǒng)的整體聯(lián)動(dòng)。含義主要體現(xiàn)在融合各種信息對(duì)抗要素、形成聯(lián)合作戰(zhàn)體系、具有強(qiáng)大整體作戰(zhàn)能力等幾個(gè)方面。信息對(duì)抗作戰(zhàn)體系發(fā)展是隨整個(gè)作戰(zhàn)體系發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的，不是孤立的信息對(duì)抗，而是與其它對(duì)抗領(lǐng)域相輔相成的。

2 信息對(duì)抗體系架構(gòu)

當(dāng)前戰(zhàn)爭(zhēng)處于一個(gè)信息爆炸的時(shí)代，各種作戰(zhàn)信息指數(shù)快速增長(zhǎng)，如何有效利用這龐大的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息獲取與對(duì)抗，大數(shù)據(jù)與云計(jì)算成為有效工具，基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的信息對(duì)抗體系成為必然選擇。

對(duì)基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的信息對(duì)抗協(xié)同作戰(zhàn)體系的技術(shù)研究，可打破傳統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)置的界限，提高信息對(duì)抗體系整體作戰(zhàn)效能。通過建立基于云計(jì)算的信息云網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)體系內(nèi)的對(duì)抗資源共享，提升體系對(duì)抗性能效果。

發(fā)展思路：在統(tǒng)一的框架下實(shí)現(xiàn)傳感器網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)和作戰(zhàn)平臺(tái)網(wǎng)的綜合集成，并遵循“按需定制”的原則，把整個(gè)一體化的軍事信息網(wǎng)絡(luò)化分為若干云，將信息共享分為不同層次，使系統(tǒng)能針對(duì)不同用戶提供所需要的可處理的信息。

體系建立框架：協(xié)同作戰(zhàn)體系架構(gòu)采取了四層結(jié)構(gòu)，即資源層、接入層、管理層和應(yīng)用層，再加上應(yīng)用安全模塊。如圖1所示。

資源層是指能夠支持軍事信息系統(tǒng)集成的任何信息資源，整體分為三類：信息設(shè)備資源、信息處理資源、數(shù)據(jù)資源。信息設(shè)備資源包括各類信息資源，這些設(shè)備自身有其控制和管理模塊，但一旦接入信息對(duì)抗體系后能夠以一種標(biāo)準(zhǔn)的格式提供數(shù)據(jù)流服務(wù)。數(shù)據(jù)資源是體系架構(gòu)的基礎(chǔ)，各類數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式各不相同，有的存于數(shù)據(jù)庫(kù)中，有的數(shù)據(jù)以文件目錄進(jìn)行組織。信息處理資源實(shí)際上是對(duì)上述數(shù)據(jù)資源的分析與處理，本質(zhì)上說是提供數(shù)據(jù)密集型計(jì)算。

接入層主要目的在于在資源層的資源上部署通用的服務(wù)，將底層的信息系統(tǒng)資源進(jìn)行封裝，從而可以屏蔽底層資源的異構(gòu)性，實(shí)現(xiàn)資源即插即用，從根本上消除信息孤島造成的信息系統(tǒng)之間的互聯(lián)、互通、互操作的困難。

管理層用于提供對(duì)底層的各種資源進(jìn)行管理和分類的功能，為應(yīng)用提供透明的訪問資源和有效的發(fā)現(xiàn)資源。

應(yīng)用層主要是針對(duì)各種不同的情況開發(fā)的具體應(yīng)用，它需要提供各類信息系統(tǒng)應(yīng)用及集成中間件、具體應(yīng)用及用戶接口。

圖1 基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的信息對(duì)抗體系架構(gòu)

3 信息對(duì)抗體系具備特點(diǎn)

與傳統(tǒng)信息對(duì)抗比較，基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的信息對(duì)抗體系建立帶來了幾個(gè)重要變化：

1) 作戰(zhàn)對(duì)象由傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝^察-瞄準(zhǔn)-決策-行動(dòng)環(huán)”反應(yīng)式武器系統(tǒng)；

2) 作戰(zhàn)方式由傳感器對(duì)抗轉(zhuǎn)變?yōu)轶w系破擊，以更快、更精確、更高效的作戰(zhàn)方式壓制對(duì)手；

3) 作戰(zhàn)構(gòu)成由離散的電子支援、電子攻擊、電子防護(hù)轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)集成的作戰(zhàn)組織，裝備的研制方向會(huì)有革命性的變化。

通過大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的體系構(gòu)建過程實(shí)質(zhì)上就是體系能力形成與提升過程，未來戰(zhàn)場(chǎng)上單一信息對(duì)抗裝備的先進(jìn)程度取決于在體系中的貢獻(xiàn)程度[3]。

基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的信息對(duì)抗體系具備如下能力：

1)無縫的互聯(lián)互通互操作能力

各種信息作戰(zhàn)要素是高度分散在各地的，它們依托專用網(wǎng)絡(luò)及將來戰(zhàn)術(shù)云實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中各個(gè)單元的互聯(lián)，為它們的協(xié)同工作提供通路及帶寬的保證。實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的信息融合，使節(jié)點(diǎn)之間可以自動(dòng)完成互操作。

2)廣域的系統(tǒng)覆蓋能力

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)要求具有廣域覆蓋能力，傳統(tǒng)的軍事信息系統(tǒng)難以勝任，采用先進(jìn)的軍事信息對(duì)抗體系把作戰(zhàn)平臺(tái)聯(lián)系起來，從而實(shí)現(xiàn)全面大范圍及時(shí)掌握戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，實(shí)施精確打擊，聯(lián)合作戰(zhàn)。

3)全面信息資源共享能力

資源共享能力主要包括多傳感器數(shù)據(jù)融合、異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)共享和應(yīng)用程序共享三個(gè)方面。通過信息資源共享實(shí)現(xiàn)更快、更精確、更全面的目標(biāo)偵察。

4)快捷的應(yīng)急響應(yīng)能力

這種能力使得各參戰(zhàn)單元能夠以戰(zhàn)術(shù)云為紐帶，自適應(yīng)實(shí)現(xiàn)情報(bào)信息與指揮控制信息的快速共享與傳達(dá)，滿足戰(zhàn)場(chǎng)爭(zhēng)分奪秒反應(yīng)需求。

5)高效的信息處理能力

通過云計(jì)算實(shí)現(xiàn)多信息平臺(tái)資源的有效結(jié)合應(yīng)用，完成復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)處理功能。

6)綜合的安全防護(hù)與抗摧毀能力

4 建設(shè)發(fā)展建議

著眼未來信息對(duì)抗發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)當(dāng)以軍事需求為牽引，以能力建設(shè)為導(dǎo)向，以技術(shù)進(jìn)步為推動(dòng)，重點(diǎn)突出全球信息感知、戰(zhàn)場(chǎng)持續(xù)偵察監(jiān)視和戰(zhàn)術(shù)支援、載荷抗干擾能力和一體化聯(lián)合作戰(zhàn)理念。突出重點(diǎn)，統(tǒng)籌安排，構(gòu)建具備全球頻譜實(shí)時(shí)感知、戰(zhàn)略情報(bào)獲取、重點(diǎn)區(qū)域戰(zhàn)術(shù)情報(bào)支援、關(guān)鍵信息網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)攻擊等能力的，具有網(wǎng)絡(luò)化、服務(wù)化功能的一體化信息對(duì)抗體系。

基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的信息對(duì)抗體系建設(shè)思路首先要從以下幾個(gè)方面入手，明確體系發(fā)展重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容與途徑，逐步發(fā)展最終形成強(qiáng)大的體系對(duì)抗能力：

1) 制定“以數(shù)據(jù)為中心”的體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)管理策略，并將其用于描述目標(biāo)結(jié)構(gòu)登記庫(kù)系統(tǒng)，使各類信息數(shù)據(jù)有效規(guī)范與管理，避免復(fù)雜作戰(zhàn)環(huán)境過多過亂的信息擾亂決策貽誤戰(zhàn)機(jī)。

2) 體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的通用分類法，即隨著通用體系結(jié)構(gòu)相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)體，相應(yīng)體系結(jié)構(gòu)及其數(shù)據(jù)的資源庫(kù)的不斷改進(jìn)，體系結(jié)構(gòu)框架將重新描述分類法并指導(dǎo)其應(yīng)用。

3) 重視判斷強(qiáng)敵發(fā)展趨勢(shì)，開發(fā)新的能力增長(zhǎng)點(diǎn)。加強(qiáng)賽博空間、水下空間、臨近空間作戰(zhàn)力量，這些對(duì)抗領(lǐng)域必將是未來戰(zhàn)爭(zhēng)的重要作戰(zhàn)空間，研究這些空間對(duì)抗領(lǐng)域必須站在國(guó)家利益的高度，把信息化武器系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)化社會(huì)作為一個(gè)整體來考慮[4]。

4) 擴(kuò)大“體系結(jié)構(gòu)框架”的應(yīng)用范圍。使盡可能多的各種信息系統(tǒng)相互兼容，信息共享，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的一體化體系作戰(zhàn)。

5 結(jié)束語

體系作戰(zhàn)的本質(zhì)要求所有參戰(zhàn)實(shí)體實(shí)現(xiàn)信息、智力和力量上的全面聯(lián)合，相互取長(zhǎng)補(bǔ)短、相互促進(jìn),將分散的戰(zhàn)斗力凝聚成一股強(qiáng)大的、以整體形式出擊的力量。為了推動(dòng)未來先進(jìn)信息對(duì)抗領(lǐng)域的創(chuàng)新變革與能力跨越，必須思考如何建設(shè)新一代信息對(duì)抗體系?；诖髷?shù)據(jù)、云計(jì)算的信息對(duì)抗體系能起到對(duì)抗效能倍增器的作用，將是今后信息對(duì)抗發(fā)展的必然之路?！?/p>

[1] 楊小牛，楊志邦，賴蘭劍.下一代信號(hào)情報(bào)偵察體系架構(gòu)——大數(shù)據(jù)概念的應(yīng)用[J].中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào)， 2013,8(1):1-7.

[2] 郭曉科. 大數(shù)據(jù)[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2003.

[3] 劉鵬. 軍事信息柵格理論與技術(shù)[M]. 北京: 國(guó)防工業(yè)出版社, 2015.

[4] 鄒時(shí)禧．賽博空間作戰(zhàn)條件下的電子對(duì)抗裝備技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀研究[J].艦船電子對(duì)抗，2013，36(3)：7-11.

Design of information countermeasure system based on big date and cloud computing

Wang Qi, Yang Huijun

(No. 8511 Research Institute of CASIC, Nanjing 210007, Jiangsu, China)

The construction of information countermeasure system is the only way to adapt to modern information warfare. The basic concept, composition framework and construction content of information countermeasure system based on big date and cloud computing are discussed. Finally, several suggestions of construction implementation are given.

big date; cloud computing; information countermeasure; system

2017-06-20；2017-07-18修回。

王琦(1972-)，男，研究員,博士，從事電子對(duì)抗總體研究工作。

TN973

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