大数据在军事领域有哪些应用?

1.提高军事管理水平

管理大师戴明和德鲁克都曾说过:“没有量化,就不可能管理”。数据的基本价值之一是它可以作为管理的基础。大数据应用的特点是强调对与某件事相关的整体数据的分析,而不是提取少量的数据样本;大数据注重事物的杂合性,不追求事物的准确性;大数据侧重于事物之间的关系,而不探究它们之间的因果关系。

将大数据应用到军事领域,意味着军事管理将更加刚性,基本不受人为因素影响,自动化程度更高。因此,大数据强军的内涵本质上是军队管理科学化程度的提升,即与小数据相比,有了大数据,军队管理活动更量化,工具更先进,边界更广,管理质量和效率会更高。

2.丰富军事科学研究方法

通常研究战争机理、寻找战争规律的方法有三种,也称为三大范式:实验科学范式,通过战前反复的实战演习来论证和完善作战方案;理论科学范式,用数学公式描述交战过程,如经典的兰彻斯特方程;计算科学的范式是以计算机为基础,开发一个模拟系统来模拟不同作战单位之间的交战场景。

然而,上述研究范式只能使人们感知到战争的过程和结果,却没有有效提高管理、存储和分析海量数据的能力。

以大数据为核心技术的数据挖掘模式被称为第四次战争研究范式。人们可以有效利用大数据,探索信息战的内在规律,而不是被海量数据淹没。大数据的研究范式是由软件处理各种传感器或模拟实验产生的大量数据,将获得的信息或知识存储在计算机中,根据数据而不是现有的规则编写程序,然后利用包括量子计算机在内的各种高性能计算机挖掘海量信息,使计算机智能地发现隐藏在数据中的关联,从而发现未知规律,捕捉有价值的情报信息。

例如,第一次海湾战争前,美军用改进的“战棋”推演战争过程、结果和伤亡情况,推演结果与战争实际结果基本一致。伊拉克战争前,美军利用计算机兵棋系统进行演习,推演出“攻打伊拉克”的作战方案。随后,美军对伊拉克的实际打击及其胜利与兵棋推演结果几乎一致。

作战模拟已经从手工模式转变为计算机模式。再加上大数据,战前的模拟推演,从武器使用、战法打法到指挥手段,都可以清晰的展现出来,这是非常好的战时决策依据。一旦发现作战计划有问题,可以及时调整,保证实战中伤亡最小,取得胜利。

3.加速武器装备都有

大数据在武器装备中的广泛应用,意味着武器装备建设将从注重信息系统的研发向注重数据处理和应用转变,从注重信息系统的互联互通向注重信息系统的透明和互操作转变。目前,武器装备的信息化水平越来越高,装备系统中节点之间的信息共享越来越方便可靠。但也带来了一些突出的问题,如原始信息规模大、价值低、难以直接提取所需信息等,大大降低了武器装备体系中信息获取的效率。在此背景下产生的大数据为解决上述问题提供了有效途径。

需要注意的是,大数据的应用不仅意味着人们以创新的方式使用海量数据,还意味着人们使用人工智能技术处理自然文本和表达知识,而不是目前依靠专家和技术人员的昂贵和耗时的信息处理方法。

大数据和人工智能是一对二、二对一的关系。得益于大数据技术,武器装备系统将从战场上的信息用户升级为高度智能的自主系统。具体流程如下:经过智能处理的高价值信息进入战场网络链路后,与战场网络融合的武器装备系统能够实时自动感知相关威胁,各装备节点能够自动感知包括己方态势和敌方态势在内的战场态势,在作战人员有限参与的情况下,高度自主地分解作战任务,确定作战目标和行动方案,经过适当的审批程序后实施相关作战行动。

在这方面走在前列的还是美军。美军大数据研究的第一个重要目标,就是通过大数据打造一个真正能够自主决策和行动的无人系统。在无人机领域已经实现了这一点。美国军方希望无人机能够完全摆脱人类的控制,实现自主行动。美军2013测试的X-47B就是这个系统的代表。它已经能够在没有任何干预的情况下,在航母上自动起降,执行作战任务。

4.提高情报分析能力

19世纪初,军事家克劳塞维茨以人类认知局限为由,提出了“战争迷雾”的概念。显然,“战争之雾”就是“数据之雾”。信息战首先要消除“战争迷雾”。信息战是体系对体系的战争,而这个体系是一个超级复杂庞大的系统。只是各军兵种复杂的武器装备和作战环境数据大到足以让普通的信息处理能力捉襟见肘。敌我对抗的复杂性使得数据量呈爆炸式增长,带来了比传统战争更多的“数据迷雾”。可以说,信息战的机理就深藏在“数据迷雾”之中。

消除“战争迷雾”将提高指挥官的情报分析和军事情报预测能力。过去,由于可用数据的缺乏和战争的高度不确定性,指挥官很容易陷入“战争迷雾”。大数据最重要的价值之一就是预测,即将数据算法应用于海量数据,预测事物发生的可能性。

具体来说,未来完全可以依托大数据分析处理技术和构建模型,通过数据挖掘模式从海量数据中挖掘出有价值的信息,及时准确地掌握敌方的战略意图、作战规律和兵力配置,真正做到“知己知彼”,让战场清晰透明,从而突破“战争迷雾”,达到运筹帷幄、决胜千里之外的作战目的。

许多国家及其军队都非常重视这一趋势。比如美军明确提出,通过大数据,情报分析能力要提高100倍以上。如果实现了这个目标,那么其他国家与美军在这一领域的差距将很难用简单的“代沟”来描述。经过多年的发展,美军拥有世界上最先进的情报侦察系统,因为海量情报数据的分析曾经是美军情报侦察能力的瓶颈,而大数据正好可以帮助美军突破这个瓶颈。

大数据时代,往往不要求准确知道每一个精确的细节,只需要了解事物的概貌。大数据技术通过相关数据信息的海量积累,而不是对某个具体数据的精确分析,为我们提取事物运行的规律,判断其发展趋势。比如2011年,美军击毙本拉登的“海神矛”行动,就依赖于数千个数据分析师10年积累的数据。换句话说,是大数据抓住了本拉登。

5.领导指挥和决策方法的变革

管理的核心是决策。大数据带来的一个重要变化是决策的思维、模式和方法的改变。基于小数据时代的经验决策将让位于大数据时代基于全样本数据的决策。

决策是一个数据分析、行动方案设计和最终选择行动方案的过程。军事决策是建立在对敌情的正确分析和预测基础上的,其目的是通过合理分配兵力和武器,优化待打击目标,设计出完成任务的最佳行动方法和步骤。

以往的战争,在进行作战决策时缺乏足够的数据支持,甚至连数据本身的真实性和准确性都难以保证。当前,在信息化条件下,各种情况都变成了数据,这就需要指挥员掌握分析海量数据的工具和能力。过去,指挥官更多地依靠经验来做出相对粗略或广泛的决定。大数据的出现,必然要求指挥员以全新的数据思维进行指挥决策。这一决定将有几个特点:

一是准确性。只要提供的数据量巨大且足够真实,通过数据挖掘模型,就能准确把握敌方指挥官的思维规律,预测对手的作战行动,掌控战场态势的发展变化。

第二是迅速。大数据相关技术提供的高速计算能力有助于指挥官更快地设计行动计划。

第三是自动化。针对特定的作战对手和作战环境,大数据系统可以自动模块化成千上万个自己的作战单元或功能互补的平台,从而优化整体作战能力;面对众多不同性质、不同防护、不同威胁的目标,大数据系统可以自动分配有限数量、有限强度、有限精度的火力,以收获最大的作战效益。

在大数据时代的战争中,军事专家和技术专家的光芒会因为统计学家和数据分析师的参与而变得暗淡,因为后者不受旧观念的影响,能够倾听数据发出的“声音”。

总之,基于数据的定量决策将与基于经验的定性决策同等重要,这将在很大程度上让位于全样本决策,基于大数据的决策手段将从辅助决策的次要地位上升到支持决策的重要地位。

在这方面,美军的理解是最到位的。美军发布的《2013-2017国防部科技投资优先项目》将“从数据到决策”项目排在首位,凸显了大数据对其指挥决策模式的巨大影响。

6.优化作战指挥流程

随着互联网的日益普及,信息的流通和共享不再是一个难题,人们开始注重对信息的理解和将信息转化为知识的能力。

相应的,军事信息技术也从以“T”(技术)为主转变为以“I”(信息)为主。从指挥自动化系统(C4ISR)的建设,即指挥、控制、通信、计算机、情报、监视、侦察等信息系统,管理“战场信息的获取、传输、处理、分发”的整个信息流。发展到重视大数据处理应用,全面整合数据采集、处理平台和分析系统,统一优化管理“战场数据采集、传输、分析、应用”全数据流程。也就是说,通过对海量数据的开发和处理,大大提高从中提取高价值情报的能力,从而实现对战场综合态势的实时感知和同步认知,进一步压缩“OODA循环”,即观察-调整-决策-行动的指挥周期,缩短“知其然”的时间,提高快速反应能力。

随着数据挖掘技术、大规模并行算法和人工智能技术在军事上的不断完善和广泛应用,情报、决策和作战一体化将会取得快速进展。在武器装备方面,将特别注重各作战平台的系统集成和无缝链接,确保战场信息的实时快速流动,缩短“传感器到射手”的时间差,实现“发现即摧毁”的作战目标。

比如近几年发展迅速的无人机作战平台,本质上就是一个智能系统。它可以以“发现并摧毁”的方式对实时捕获的重要目标进行系统打击,还可以通过整合情报的前端和后端,使数据流和作战流无缝链接和相互驱动,从而构建全方位联合作战的“侦察-作战一体化”体系,实现从传感器到射手的系统突破。

7.推动战争形态的演变

大数据可以改变未来的战争形态。美军一直追求从传感器到平台的实时打击能力,追求零伤亡。

由大数据支持的具有自主能力的无人作战平台将使这些追求成为可能。比如全球最先进的无人侦察机“全球鹰”,可以连续监视移动目标,准确识别地面各种飞机、导弹、车辆的类型,甚至可以清晰分辨汽车轮胎的类型。如今,美国空军的无人机数量已经超过有人机。或许在不久的将来,美军将走向一场由自主无人系统主导、逐渐减少对网络依赖的“数据中心战争”。

无人机能否实时传输图像非常重要。

目前,美国正在使用新一代甚高频通信卫星作为大数据平台的支撑。未来,无人机甚至可能摆脱人类的控制,实现完全的自主行动。美国的实验型无人作战飞机X-47B就是这种趋势的代表,它已经能够在航母上自动起降,执行作战任务,无需任何干预。

总之,基于大数据的实时、无人作战,将彻底改变几千年来人类主导的战争形态。

8.引导军队组织形态变革。

大数据是大融合,有望打破军种之间的壁垒,解决军队跨军种、跨部门合作的问题,真正实现一体化作战。

就组织形式而言,横向组织、简单层级、高度整合、系统集成应该更好地适应大数据时代的要求。相关的军事趋势是:

(1)网状。陆军的指挥系统逐渐发展成为“指挥网”,原来的“树状结构”变成了“网状结构”。一旦一个师的指挥系统被击溃,师以下各级都可以通过“网”与上级或其他作战单位联系。这改变了传统军事指挥系统“树干、树枝、树叶”的组织形式,避免了机械化战争中“断一枝、瘫痪一枝”的弊端,有效提高了局部战争中的指挥效率。

(2)小型化。在发达国家,陆军由军、师、团、营体制向军、旅、营体制转变,使战斗群更加轻便灵活,机动性更强。根据部队不同职能的优化组合,基本作战单元可以在不加强和补充的情况下进行各种作战,从而全面提高应对各种安全威胁和完成多样化军事任务的能力。以营为基本战术“模块”,以旅为基本合成单位,按积木式组织,战时根据需要临时组织,快速生成不同作战任务的部队。

世界各主要国家都非常重视军事组织形态的变革,致力于发展新的军兵种,及时设计建设新的部队。

2009年,美国国防部宣布组建网络战司令部。2013年3月,美国网络战司令部司令亚历山大宣布,美国将增加40支网络战部队。美国、俄罗斯等国都在积极筹划或建造能在太空作战的“天军”部队和“机器人”部队。

随着新的军兵种的建立,陆军的组织形态将焕然一新,未来战争的触角将不断延伸,网络、电磁频谱等领域的竞争将方兴未艾。太空不再是一个孤独的世界,天地之间的战争也不再遥远。

(3)整合。军事信息化必然要求一体化,信息化程度越高,一体化特征越明显。为适应新形势下强军目标的要求,我军必须整合战斗力要素,推进武装力量、部队编组、指挥控制、作战要素一体化,提高整体效能。

9.大数据将大大提高系统能力。

从作战手段看,大数据的应用及其支撑的新型武器装备将丰富军事作战体系;从作战效能来看,大数据下的作战行动周期(包括德军周期)花费的时间会大大缩短,更符合“未来战争不是吃大吃小,而是吃快吃慢”的制胜规律。相关变化的结果是,陆军系统能力将得到极大提升。

10.提高军队信息化建设水平。

大数据给了各国军队(尤其是像我军这样信息化发展水平参差不齐的军队)一个机会,把自己的信息化建设拉上一个台阶,同时也把整体水平看齐,因为大数据就是“整体”。

具体来说,军事“数据网”要自上而下,以提高决策速度、反应速度和联合作战能力为目标,以数据为中心,以搜索、分析和处理数据为中心架构;加快建立云计算中心,把大数据的分析处理作为军队信息化建设的重中之重,努力构建大数据精确分析处理的硬件系统和软件模型,实现大数据“从数据到决策”的智能化和即时化。

同时也要做好单兵和末端单个武器装备的数据采集和存储设备设计,为海量数据的挖掘和整合奠定基础。