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【法篇266】作战模拟方法学在中国

归档日期:07-05       文本归类:假定作战时间      文章编辑:爱尚语录

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  孙武是我国古代一位伟大的军事哲学家。他从战术、战略、武器、供给和哲学的角度,对春秋前战争史进行了周密考查,从中引出了深刻的哲学教训。他在写作不朽的军事哲学著作《孙子兵法》的过程中,事实上是在自己的脑子里按不同的战斗条件推演了矛盾斗争的整个过程。他是军事史上第一个运用模拟作战的思想方法研究战争的伟大人物。

  莱斯维茨(Von Reisswitz)、兰彻斯特()、冯·诺伊曼(Yvn Neumann)、约翰生(Ellis A.Johnson).杜派(T.N.Dupuy)对发展作战模拟方法学都有杰出贡献。作战模拟的最新应用是:美国陆军用“师作战模拟”(Division War Game)研究设计1982年版和1986年版《作战纲要》,美国SDID用对抗模拟方法学研究SDI如何对付苏联的反措施。最近儿年,高层次对抗模拟在美国有领先的发展。

  1979年7月24日,钱学森在一次有本文作者及柴本良参与准备的给中国人民解放军总部机关的讲演《军事系统工程》【1】中把作战模拟推荐给中国人民解放军。他说:“战术模拟技术,实质上提供了一个“作战实验室”,在这个实验室里,利用模拟的作战环境,可以进行策略和计划的实验,可以检验策略和计划的缺陷,可以预测策略和计划的效果,可以评估武器系统的效能,可以启发新的作战思想。战术模拟技术,把系统工程的模型、模拟和最优决策方法引入到军事领域”,“是军事科学研究方法学划时代的革新。”

  为了系统地给中国读者介绍作战模拟知识,本文作者在1982年写作了《现代作战模拟》【2】一书。在写作过程中作者与钱学森讨论认为:作战模拟方法学有半经验或经验的实质,而作战模拟方法学又与军事艺术结合,作战过程有四种定量描述途径,即:

  2.经验的定量途径。这是由美国退休陆军上校杜派及其军事历史协会的同事在20世纪70年代发展的;

  3.统计实验的定量途径。这就是美国运筹学家约翰生1950年初从核武器设计引用过来的Monte Carlo方法,

  把今天的作战模拟方法学同整个19世纪和20世纪初的飞行研究方法学进行比较,是很有启发的。

  在整个19世纪,实际上有两种很少联系的飞行理论。一种是力学和数学家们如牛顿(Newton),达朗伯(D’Alembert)等发展的流体力学数学理论。这种理论同飞行的实际问题脱节,对渴望飞行的人们不能提出有益的建议。另一种飞行理论,是热心飞行的实际工作者为着应用于早期飞行实践而发展的半经验理论。所谓半经验理论,是在难以用严格数学方法处理的实际问题上,根据深入实际的经验性观察提出一种猜想或假设,用以说明影响物理过程的主要变量是如何结合起来对过程产生影响的。如果从这种猜想或假设获得的结论与实验结果相符,就可以用于解决实际问题。半经验飞行理论的早期代表人物是英国爵士乔治·凯莱(George Cayley,1773-1807)。在19世纪的头一个10年,他提出过当时对设计飞行体的任何企图都有重要性的两个正确猜想。

  19世纪末和20世纪初,在数学家、物理学家和设计师的合作下,这两种互不联系的飞行理论开始汇合,从而开始了现代飞行的发展。兰彻斯待是为这一转变作出重要贡献的人之一。他在180年证实了凯莱的两个猜想。他关于飞行理论的两卷著作“Aerial alight”先后出版于1907年1908年。他为无限翼展和有限翼展机翼理论奠定了严格的科学基础,促进飞行理论从半经验理论向严谨理论发展。接着,他把兴趣转向作战研究,把半经验理论方法引入到当时尚无理论可循的作战研究领域。

  从1914年以来,在描述作战过程的数学理论上同样有两条发展途径。一条是兰彻斯特1914年开始的半经验途径,一条是冯·诺伊曼(Von Neumman)1928年开始的严格理论途径。由于作战问题的复杂性,今天能够实际应用的仍然是半经验理论。回顾描述作战过程的建模理论的发展,并把它同飞行理论的早期发展相比较,至少可以得到重要的启发;提出经验的假设或猜想,是建立战斗过程数学模型的重要方法。这是建立作战模拟数学模型与建立物理科学和工程科学数学模型的区别。在半经验的作战描述理论中,经验性假设或猜想是建立战斗过程数学模型的出发点。

  兰彻斯特对近代战争的两种战术情况进行了研究。他研究的第一种情况以这样一个假设(或猜想)为研究的出发点:双方战斗单位数量损失的速率,正比于双方战斗一单位数量的乘积。他研究的第二种情况以这样一个假设(或猜想)为研究的出发点:每一方战斗单位的损失速率与对方战斗单位的数量成正比。当他用微分方程把这两个假设表达出来之后,简明而优美的微分方程往往把这两个假设的性质掩盖了。

  包括后来投身作战模拟的科学家在内,微分方程的“假设”常常是原来未经严格证明的。数学家一般说来兴趣在于解微分方程,而不在于说明他的数学模型微妙的军事经验含义或解释【3】。

  本文作者发现,兰彻斯特的两个猜想,原来是符合在他以前的军事经验的。在他以前的克劳塞维茨在《战争论》中写过:“如果两支数量不等的步兵和炮兵编成的部队在同样大的地区内平行配置,那么,在所有的射击都是以单个人为射击目标的情况下,命中的弹数同射击的人数成正比。如果射击的目标不是单个人。而是一个整体,如一个步兵营,一个横队等,那么命中的弹数同射击的人数也成正比。因此,对战争中的、甚至散兵战斗中的射击,大多数确实是可以作这样估计的。然而这个靶并不是一个完全的实体靶,而是由人和空隙组成的。空隙是随着同一空间内的战斗者的增加而缩小的。因此,两支兵力不等的部队之间的火力战的效力,取决于射击者的人数和被射击的敌军人数,换句活说,数量优势在火力战中不起决定性作用,因为一方利用大量的射击所获得的利益,会由于对方的射击更容易命中而被抵销。假设有五十个人同一个500人的步兵营在同样大的地区内对峙,如果50发子弹中有30发中靶,即打中对方步兵营所占的正方形地区,那么对方的500发子弹中就有300发打中50个人所占的地区。但是,500人的密度是50人的密度的10倍,因此50人一方的子弹的命中率也是对方的10倍,从而50发子弹打中的人数恰恰同这一方被对方500发子弹打电的人数一样多”【4】这一条军事经验,前后两段话分别与兰彻斯特对两种情况的假设是对应的。原来,兰彻斯特关于两种战术情况的研究。其出发点完全与克劳塞维茨关于战争经验的这两段描述相一致。兰彻斯特从经验假设演绎出完美的线性律和平方律。这种杰出运用,深刻说明经验性假设与作战模拟方法学的关系。

  作为另一种定量途径的杰出代表,杜派运用“定量判定模型”(QuantifiedJudgementmodel),表明了如何通过经验把影响战斗结果的各种因素定量化,从而从另一个侧面发展了作战模拟方法学。杜派的分析工作使用了经过编辑的1943年9月至1944年6月间在意大利6o次师水平的战斗数据。

  在解析背景中计算可定量的战斗变量,或在历史信息基础上定义这些战斗变量,都要用到种种假设。不同于物理科学,这类假设不能用严谨的方法加以证明,但必须符合军事经验。战斗建模的关键性基础工作,是学会运用历史的和演习的各种战斗的经验数据。只有在此基础上才能演绎和外推关子现代和未来战斗的结果。为此,对历史数据、演习数据和靶场试验数据进行系统研究,是不可缺少的。

  1.从历史数据、演习数据和靶场实验数据的研究,提炼出经验性假设,如兰彻斯特对两种战术情况的假设。

  2.以经验性假设为出发点,建立战斗过程模型的表达式,如兰彻斯特关于两种战术情况的微分方程。

  4.用战例和演习数据校验所得出的结论,模型核实,就是用实验性的或经验性的证据对所要求的假设进行检验的过程。如兰彻斯特用平方律解释了车法加尔(Trafalgar)海战的结果,恩格尔(J.H.Engel)应用修正的兰彻斯特方程说明了第二次世界大故美、日硫黄岛战役结果,伊文·德里格斯(Ivan Driggs)用MonteCarlo方法柑当符合地校验了兰彻斯特平方律。简尼斯·法恩(JaniceFern)用杜派使用过的二次世界大战60次陆战数据,说明了兰彻斯特半经验途径(semi empirical approach)和杜派经验途径(empiricalapproaches)之间呈现有趣的收敛性。

  5.经过初步校验的战斗过程模型,可以应用于预测现在和未来类似战术情况的结局。

  作战条令、武器装备、部队结构和部队训练,是形成军事潜力的四大要素,它们要在作战理论指导下实现协调统一发展。中国人民解放军要建立以作战理论为依据的武器装备、作战条令、部队结构、部队训练的发展、完善体制。现代作战模拟,是研究作战条令、武需装备、部队结构、部队训练四要素协调统一发展的科学方法学。在模拟的可控制条件下,按照设想的战略、战役、战术规定,进行作战实验,一能够对作战方式、兵力结构和武器装备之间的复杂关系获得定量了解,能较习惯用的推理方法获得更.清晰的洞察力,并能用形象化的方式解释所获得的启发。

  计算机作战模拟的应用在我国已开始起步。1979-1982年是提倡和引进知识的时期,1983年开始了应用研究时期。为了推动作战模拟的研究,中国系统工程学会在1980年11月成立时,就组织了军事系统工程专业委员会。1981年5月,该委员会在北京召开了全国首届计算机作战模拟学术会议。近年来中国计算机作战模拟研究成果主要有:海军航空兵和导弹艇攻击巡洋舰编队作战数学模型(1983年1月),陆军师坚固阵地防御地面炮兵作战模拟模型(1985年2月),陆军师野战高炮群战斗模拟模型(1985年2月),“长城一号”分队战术模型(1985年3月),“长江二号”合成军师团作战模型(1985年12月);《地面防空火力群反空袭战斗模拟系统(1987年4月),中国人民解放军第一届作战模拟经验交流会1985年3月在北京召开。

  现代作战模拟方法学发展中面临的问题是:由于影响战斗过程的一些因素不易捉摸,建立战斗过程的数学模型不能指望严密的实验观察,只能依靠在军事经验基础上提出种种假设。提出经验的假设或猜想,是建立战斗过程数量模型的重要方法。严格核实这些假设是困难的。从半经验理论过渡到严格理论,还有相当长的道路要走,经验的假设包含了猜想的因素和简化的因素。用半经验或经验的定量方法处理同一或相似的战斗过程,不同的假设会产生不同的数学模型。迄今还没有方法能严格验明哪一类模型是最有效的。只能认为,能够与更多战例、野战演习数据相关联协调而又是有较少矛盾的模型,是比较接近于反映战斗现实的模型。

  我们注意研究美国发展作战模拟技术的经验。70年代,美国军队以部门分割为基础的作战模型管理,导致相互不兼容的模型激增,大量模型重复·在这种情况下,美国作战模拟科学工作者以“模型改进计划(Army Modelimprovement Program)为代表,提出一种新的方法学思想【5】:试验开发一种战斗模拟建模能力,以体现下列特点的结合:等级结构(Hierarchical structure),模块结构、数据库通用性、多模式工作、软件和程序逻辑兼容性,以便为新的“如何打仗”的研究更快提供具有高精度和高可信度的分析支持。“模型改进计划”与其说是一个作战模型族,不如说是代表了一种新的建模基本原理。我们中国作战模拟科学工作者,正在研究结合中国实际,丰富这一方法学的内容。

  对作战运用最有兴趣的模型,看起来是合成军和师级作战模型,由于计算机能力的限制,这类模型是高度聚集的,因而很少可能严格近似实战情况。

  对这个问题的解决途径,在于新的计算机技术的运用,分别在一个一个计算机上建立每个军事单位的模型,将很快成为经济可行的。按照这种方式建立起计算机的一个等级结构,与军事建制的等级结构一一对应。这样一种系统能在许多不同层次提供战术作战的状态信息,从排的详细状态到更高指挥层所感受的总战斗局势。这一途径允许在更高层模型中处理目前尚不能处理的细节,因而改进它们的可信度和用途。一个统一的、经过校验和取得一致意见的等级模型,连同计算机等级结构网络,这一途径将解决这样一个问题:“哪一个模型最好?”避免工作的重复,使战术建模工作者在一个统一规格的全国等级结构模型上合作。这是朝向战术建模工作成熟发展的主要步骤。

  【1】钱学森等著.《论系统工程》,湖南科学技术出版社,长沙,1982,第495 0页。

  【4】克劳塞维茨,《战争论》,中文版,中国人民解放军军事科学院,1965年版,第1391-1892页。

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