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复杂系统仿真:穿透信息化战争“迷雾”的利器

http://jczs.sina.com.cn 2006年05月17日 00:16 解放军报
复杂系统仿真:穿透信息化战争“迷雾”的利器

专家小传:金士尧,1961年毕业于哈尔滨军事工程学院。现为国防科技大学教授,计算机科学与技术一级学科博士生导师,“并行与分布处理国家重点实验室”和“军用仿真机与人机接口重点实验室”学术带头人。解放军卫星总站博士后流动站副主任,国防科技大学科技委员会委员。

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  本报记者王握文 文/图

  时间:2006年五一前夕

  地点:国防科技大学并行与分布处理国家重点实验室

  记者:您一直致力于研究计算机仿真,现代计算机仿真有什么新的进展?

  金士尧:计算机仿真是继理论分析、科学实验之后的促进人类社会进步、科学技术发展的第三种探索创新手段。计算机仿真已经从纯数学仿真,实物在回路中的数学与实物混合仿真,发展到现在的人在回路的智能化仿真。从仿真的深度和广度来看,计算机仿真已从单系统单设备仿真,发展到多系统体系仿真,目前国内外正在研究复杂系统仿真。为迎接新世纪的挑战,2001年世界计算机仿真大会确定的主题是:“用仿真来构造世界,用仿真来构造未来。”因此,无论是国家经济建设,还是国防现代化都离不开计算机仿真。记者:请您谈一谈计算机仿真在新军事变革中的作用。

  金士尧:计算机仿真在科技强军中的作用有三个方面:首先是加速我军现代化,其次是提高武器装备的效能和部队的战斗力,第三是节省国防开支。目前计算机仿真已经应用到国防与部队建设的方方面面,包括装备的采办、武器的研制、作战训练、武器对抗、战场评估以及国防工程建设等。例如研制某种武器,经过数百次的纯数学仿真,再经过几十次的半实物仿真(设备在回路中的仿真),可以确保一次实弹打靶成功;再例如,不调动部队,通过网络完成虚拟战争,实现

军事演习,达到作战训练的目的。但是,目前的计算机仿真都属于常规的系统仿真,它们的仿真对象都可以用数学公式来描述,对象之间的关联相对确定,大多属于规则演化,还没有上升到复杂系统仿真的更高层次。

  记者:什么是复杂系统仿真,它与一般的系统仿真有什么区别?也就是说,复杂系统仿真有什么特点?

  金士尧:现代系统论的开创者冯·贝塔朗菲根据系统自身的表征,将系统定义为“相互作用的多元素复合体”。系统具有多元性、相关性和整体性等主要特性。我国科学家钱学森将系统定义为:由相互制约的各个组成部分形成具有一定功能的整体。

  系统科学把系统整体才具有、而孤立的组成部分及其总和不具备的性质,定义为系统整体的涌现性。

  复杂系统是具有系统整体涌现性的系统。整体的涌现性主要是由系统组成部分按照它们的关联性相互作用、相互补充、相互制约而激发出来的。其关联性描述非常复杂,一般难以用数学工具进行描述。科学家希尔伯特·西蒙指出:“已知系统组成部分的性质及其之间的相互关系,也很难把整体的性质推断出来”,通俗的说法即“系统的整体性质大于部分之和”。

  记者:复杂系统好像是不可捉摸的系统。那么,如何来研究复杂系统呢?

  金士尧:研究复杂系统不可能也不应该采用传统的笛卡儿还原法。还原法的基本思想是将整体分解为部分去研究,并认为部分弄清楚了,整体也就迎刃而解。研究复杂系统的困难在于系统的整体性和整体的涌现性。突变论的创始者勒内·托姆建议采用动力学的方法来研究复杂系统,既要从局部走向整体,又要从整体走向局部。对于从局部走向整体,数学中是解析性概念;对于整体走向局部,数学中是奇点概念。我国著名科学家钱学森等主张采用辩证逼近法来研究复杂系统,即从定性到定量综合集成。

  记者:复杂系统仿真的军事应用前景如何?

  金士尧:战争系统属于复杂系统范畴,主要原因有:第一,战争系统是由许多具有自主能力的作战单元组成;第二,作战过程中由于多方的对抗和协同,所形成的状态很难稳定;第三,战争具有许多不确定的因素,导致系统的状态演化结果不能确定,因而战争过程是不可重复的,充满了必然的偶然性。归结到一点,战争系统的各个组成部分在分解以后,不能反映战争系统的整体特性,特别是在“人”作为系统的组成部分时,这一点更为突出。

  为了打赢现代化信息战争,必须研究复杂系统仿真,特别是人在回路中的作战仿真。美国已经将复杂系统仿真的初步成果运用到阿富汗战争和

伊拉克战争中,世界先进的军事强国都在利用复杂系统仿真进行“网络中心战”的研究。

  我们针对复杂系统及其整体性研究提出了时空结构法,进行了趋势预测、危机处理及决策支持的初步探索。

  希望通过复杂系统仿真的军事应用,能够拨开

信息化战争的“迷雾”,提高我军指挥与控制决策的效率和科学性,赋予部队更高的应变能力和战斗力,为我军的新军事变革、打赢信息化战争提供新的利器。

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