Принципы построения моделей закономерностей операций (боевых действий)
ВОЕННАЯ МЫСЛЬ № 3(5-6)/1999, стр. 42-45
Принципы построения моделей закономерностей операций (боевых действий)
Полковник запаса В.Н.НОЧЕВКИН,
доктор технических наук,
член-корреспондент АВН
В продолжение начатого разговора рассматривается методологический подход к созданию информационных технологий принятия решения на операцию на базе нового класса математических моделей.
ПО ОБЩЕПРИНЯТОМУ определению закономерность представляет собой достаточно устойчивую, необходимую связь между рассматриваемыми объектами (явлениями), которая в отличие от жесткой функциональной связи проявляется в виде более или менее выраженной тенденции и, следовательно, имеет недетерминированный характер. Последнее означает, что знание отдельной закономерности отнюдь не гарантирует достижение поставленной цели. Для этого нужна некоторая система закономерностей, обладающая свойством монотонности: чем больше закономерностей мы знаем, тем определеннее, надежнее прогноз исхода планируемой операции. Методологический принцип единства и совместного действия закономерностей операции (боевых действий) требует выявления достаточно полной системы закономерностей, обладающей свойством монотонности, для надежного прогнозирования возможных последствий принимаемых решений. Причем независимо от способов построения такая система закономерностей должна быть открытой (наращиваемой).
В рассматриваемом подходе построение моделей закономерностей предлагается осуществлять на основе декомпозиции исходной имитационной модели операции по управлению. Такая декомпозиция приводит как бы к размыванию учитываемых в модели причинно-следственных (каузальных) связей, делает их границы нечеткими. Так называемый принцип робастности отражает эту важную особенность построения моделей закономерностей и предполагает использование в качестве его основы аппарата теории нечетких множеств. В соответствии с ней модель закономерности боевых действий можно определить как нечеткое отношение на заданных нечетких множествах, используемых для качественного описания элементов обстановки, принимаемого решения и возможных результатов боевых действий, с функцией принадлежности, характеризующей степень тесноты каузальных связей между ними. Данному нечеткому отношению отвечает робастная модель, раскрывающая механизм действия соответствующей закономерности при достаточно высоком уровне значимости каузальных связей. Для качественного описания переменных робастной модели (элементов обстановки, принимаемого решения и возможных результатов боевых действий) используются лингвистические переменные.
Моделированию системных закономерностей операции присущ ряд специфических принципов.
В результате оптимизации значений системных показателей формируется информационная модель замысла операции. Такая оптимизация проводится в соответствии с принципом системного подхода к построению моделей системных закономерностей операции, т.е. в рамках феноменологической модели целесообразного поведения противоборствующих сторон в операции.
В основе подхода к решению данной проблемы лежит идея распространения закономерностей составных частей на операцию в целом, вытекающая из принципа единства и совместного действия закономерностей операции. В соответствии с ней модель системных закономерностей операции образуется в процессе последовательного построения иерархически вложенной системы моделей закономерностей частных операций и их координации (взаимного согласования) по цели, месту, времени, привлекаемым силам, средствам и др. Отсюда модель системных закономерностей операции представляет собой своего рода набор матрешек, начинающийся с наименьшей - модели структурно неделимой «единичной» операции (ЕО) и заканчивающийся моделью подготавливаемой операции в целом.
Другими словами, такая система создается путем дедуктивного задания некоторой исходной базы моделей закономерностей ЕО, играющих роль аксиом, а также правил композиции, каждое из которых описывает способ построения моделей более крупных составных частей операции. При этом обеспечивается построение иерархии моделей одновременно и последовательно проводимых частных операций, имеющих различную внутреннюю структуру. Последнее в соответствии с принципом структурного полиморфизма обеспечивает возможность совместного анализа (по совокупности системных показателей) альтернативных вариантов проведения операции в целях выбора наиболее рационального.
Важно отметить фундаментальный характер моделей ЕО для выявления механизмов действия закономерностей операции, поскольку они отражают закономерности различных форм и способов применения сил и средств.
Рассмотрим методический подход к решению задачи синтеза моделей системных закономерностей операции по составным частям. Представим модель операции в виде многоуровневой системы с конечным множеством состояний на каждом уровне. Эти множества представляют собой совокупности альтернативных вариантов действий войск (сил) и называются координационными. При этом каждому варианту вышестоящего уровня отвечает некоторое подмножество вариантов нижестоящего. Если теперь из данного подмножества вариантов выбрать тот, при котором вариант вышестоящего уровня реализуется ценой минимальных потерь, то такой способ выбора будет выступать в качестве механизма межуровневой координации рассматриваемой системы моделей.
Указанная координация осуществляется для каждого варианта и на каждом уровне, вплоть до наивысшего, соответствующего операции в целом. Выбор рационального варианта проведения операции осуществляется с использованием специальных методов многокритериальной оптимизации. Причем этот выбор одновременно определяет цепочку соответствующих ему иерархически вложенных вариантов, раскрывающих его содержание. При таком способе координации реализуется так называемый принцип транзитивной оптимальности.
Использование на практике указанного подхода во многом определяется принятым способом структуризации вариантов действий войск (сил). В качестве примера рассмотрим способ позадачной структуризации вариантов применительно к моделированию воздушной операции (ВО) на ТВД.
Исследования показывают, что в процессе синтеза модели ВО каждая ее составная часть характеризуется следующими параметрами, определяющими альтернативные варианты действий войск (сил): пространственно-временной размах боевых действий; численный состав привлекаемых сил и средств; способ боевых действий (МАУ, ведение СБД, отражение воздушных налетов противника); глубина воздействия; распределение авиационного ресурса по основным задачам. При построении авиационных группировок сторон на каждом уровне иерархии они рассматриваются как состоящие из двух эшелонов, условно называемых воздушным (ВЭ) и противовоздушным (ПВЭ). Первый создается для решения задач по поражению объектов на территории противника, второй-по противодействию ВЭ противоборствующей стороны.
Такая структуризация обеспечивает возможность раздельной) построения моделей боевых действий каждой из сторон, что существенно уменьшает размерность задачи синтеза модели системных закономерностей операции и позволяет объединить их на заключительном этапе в единую игровую модель (объединяются координационные множества вариантов применения сил сторон). В рамках этой модели проводится окончательное согласование вариантов действий сторон по численности группировок, выделенным ресурсам и другим условиям, а также формируется «множество выбора» путем определения для каждого варианта действий своих войск (сил) ожидаемого варианта действий противника (например, в соответствии с принципом минимакса). Такое множество служит основой для построения системных закономерностей, которые непосредственно предъявляются пользователю (командующему) для анализа и выбора рационального варианта проведения операции.
Предлагаемый подход к построению штабных информационных технологий (ИТ) может быть реализован в интеллектуальной системе поддержки принятия решений (ИСППР) в высших органах управления ВС РФ в ходе планирования применения ВВС в воздушных кампаниях. Как кибернетическая система ИСППР включает субъект управления - лицо, принимающее решение (ЛПР), объект управления (модель системных закономерностей действий ВВС) и систему управления. Основными элементами последней являются: функциональный блок анализа вариантов и формирования решений (их многокритериальной оптимизации); структурный процессор, реализующий функции построения иерархической системы моделей; база моделей ЕО, содержащая структурно неделимые (с точки зрения реализуемого в данной системе информационного процесса) модели закономерностей составных частей воздушных операций; база знаний, используемая для формирования сценариев воздушной кампании.
Рассмотренный подход к созданию штабных ИТ обеспечивает учет психофизиологических возможностей человека по преобразованию информации и сокращение имеющегося разрыва между конечным пользователем (командующим) и средствами автоматизации на основе использования принципиально новых интеллектуальных средств системного анализа операций (боевых действий) и формирования рациональных вариантов решения. Основу таких средств составляют математические модели нового класса-модели системных закономерностей операций.
Это открывает принципиально новые пути существенного повышения качества принимаемых решений и эффективности управления войсками (силами) в целом. Командующий получает возможность пользоваться несравненно более богатой информацией для принятия научно обоснованного решения: вместо оценки одного-трех вариантов проведения операции он опирается на ее системные закономерности, отражающие влияние на ход и исход операции важнейших элементов обстановки и решения. Идеология создания таких ИТ может быть использована в деятельности и других должностных лиц органов управления в рамках распределенной ИСППР.
Предлагаемый подход позволяет на более высоком качественном уровне осуществлять построение агрегированных моделей крупномасштабных операций (вплоть до моделей войны), разрабатывать гибкие интеллектуальные системы поддержки принятия решений с переменной базой моделей, что обеспечивает уникальную возможность оперативного выдвижения, анализа и оценки новых форм и способов применения различных группировок ВС.
Начало см.: Военная мысль. 1999. № 2. С. 30-33.
Проблемы управления безопасностью сложных систем: Материалы шестой международной конференции. М.: ИПУ РАН. 1999. С. 155.
Под системными закономерностями операции здесь понимаются закономерности ее развития (поведения) как системы частных операций. Моделью системных закономерностей операции назовем качественную зависимость ее хода и исхода от системных показателей- важнейших характеристик внутренней организации (структуры) и наиболее существенных системообразующих связей между частными операциями.
Применительно к воздушной операции на ТВД-это ракетно-артиллерийский удар, массированный авиационный удар (МАУ), систематические боевые действия (СБД) авиации на операционном направлении.
