《塑造陆军网络2025—2040》(五)：“数据—决策”范式转移的3要素

Original 2017-02-06 ☞ 信息与电子前沿

数据——决策活动

从类型多样、毫不关联的数据元素到高效指挥决策的过程需要集中关注作战行动的网络架构支撑。这种需要将会促使陆军对未来多项系统和网络进行大幅度改进。这种范式转移的关键要素可以分解为可接入性、可用性和互操作性等基础性的概念，其重点还是强调在信息丰富的环境中增强个人和作战单位的认知能力。

1. 可接入性

目前相互独立的分析系统常常会限制在需要的时刻和需要的地点对正确数据的有效访问，因此，这些系统代表着转型的起点而不是可接受的最终状态。

目前的技术复杂、脆弱的解决方案必然要由新一代的灵活的、动态的、可靠的分析平台所取代，这种新的分析平台集成了全球的网络化企业。目前给陆军造成阻碍的挑战包括：数据可用性和网络传输容量限制（尤其是全球广域网（WAN）问题最为突出）、复杂的非兼容应用程序和对于使用和维护目前的数据环境所需的专业技术人员的依赖。具体来说，当前存在的数据接入限制使企业范围内许多组织的任务执行效率受到影响，与此同时，对于更多数据的需求无论从广度上还是深度上都出现持续增长。这些因素促使人们回避这种大型单独设备的限制，这种大型单独设备的运行需要依赖数据资源充分的数据中心设备。这些成本高昂的复杂系统架构需要大量专业技术和财政资源的投入，才能在当前容量受限的全球广域网（WAN）中传输海量数据，并构建满足用户需求的可视化能力解决方案。关注数据中心型而非系统中心型模式的作战和技术架构——全球网状网络——将促进实现不考虑系统和数据源的透明接入所需数据的能力。

为确保在所需位置和时间实现数据接入，全球网状网络将利用唯一权威的国防部身份系统作为全球可信数据源，用于基于身份的接入控制。这将简化数据接入控制，并且由于预定义的职责都已经完成设定，且每条数据都用这种职责标签进行标记，数据在获取的同时就能实现独立数据元素级别的数据自动分段。特定用户身份文件中的职责属性能够指定接入的作战需求，并控制分析解决方案的使用，通过验证这种属性将使用户获准接入系统功能、应用和数据源。这种方式将在不需要系统管理员进行任何手动干预或者系统调整的情况下，确保用户可以自由接入属于其作战域建制内的数据集和数据源。利用单一国防部身份验证数据源，联合作战行动成员和其他动态任务伙伴能够以自动的方式快速接入数据和分析工具。

2. 可用性

受到开发初期面临困难而造成的配置冲突和复杂脆弱的依靠性影响，不断发展进步的大数据分析工具承受着沉重负担。

由于这些因素的存在，这种新兴能力对于范围更广的作战行动组织来说可用性不强。这些技术被认为将逐渐成熟、稳定并最终使陆军实现一种规模可变、硬件无关、联合的全球网状网络，如图2所示。此外，大量技术进步被认为将处理和解决当前许多影响这些能力解决方案运行效率的问题，例如应用程序脆弱、配置复杂、应用之间过度依靠性，以及需要专业技术操作维护这样的系统等等。

利用支持模块式“即插即用”方式到分析开发模式的成熟、预定义代码和索引库，当前需要大量专业人员的劳动密集型任务将实现运行自动化。这将简化连接数据源的程序、实现数据流内部元素的标准化，以及对数据应用的搜索标签和关系。预开发代码元素的模块化和可移植性将促进在新型解决方案的大量组件中更加高效地运用机器学习技术。这将包括从外部索引到数据元素的连接背景的程序、数据标准化、在数据流中确定统计基准和方差、以及通过可定制接口提供具有实际意义的摘要视图等。这些关键领域的进步将促进大数据分析工具在陆军任务和整体作战环境中具有更强的适应性和整合性。

图2：全球分析网和成员节点总体视图

Member nodes are able to continue to perform some critical functions when connectivity is limited成员节点在连接受限的情况下依然能够继续执行某些关键功能。
Modularity and portability of pre——developed code elements will enable the effective application of machine learning to many tasks预开发代码元素的模块化和可移植性将能在多种任务中促进高效应用机器学习技术。
Storage and compute capacity is dynamically sized according to requirements at each location存储和计算容量将根据每个位置的需求进行动态分配。
Integrated mesh of independent, fully functional member nodes combined to operate as a single analytic capability独立且功能全面的成员节点的整合网络将共同作为一种分析能力运行。
Data are captured and stored at natural aggregation points; only queries and responses traverse the WAN数据在自然聚合点被捕获和存储；广域网中只传输请求语句及其应答信息。
Pre——built data connectors and machine learning automate analytics and many functions预制数据连接器和机器学习能力将进行自动分析并实现许多功能。

从通过微小的身份异常检测基于网络的攻击，到利用多样化数据流和传感器源优化大规模任务计划活动，全球数据分析会被证实将对一系列类型广泛的陆军任务和作战功能发挥关键作用。收集的数据将涵盖所有类型和秘密等级，将支持战术任务指挥系统、战略行动以及一系列背景复杂的信息。在网络作战域内高效整合涉及范围广泛的分析能力，可以利用机器学习技术取得的进步，以实现当前需要专门人员操作的许多日常功能的自动化，从而解放未来的参谋人员，使其只需执行必须利用人类技能和智力完成的任务。实现这种目标需要灵活、有针对性地开发跨域解决方案，从而提供单向数据摄取能力。确定这些强大的解决方案规模的因素主要包括支持用户环境的需要和需求，以及每个作战编组层级和地理位置的任务驱动使用案例工作量和容量需求。

除了使恰当的数据在所有作战场景和位置之中可用外，用户端界面也将提供凭直觉获知和透明的数据接入能力，并不需要计算机科学或者统计学专业知识。随着数据可接入性和可用性不断增强，预先定义的代码库将加速数据分析发展的过程，并促进发现多样化数据集之间的微妙关系。这种功能将促进可定制视图的开发，提供根据用户和职责不同而确定的作战图像。用户定义的作战视图将融合一系列范围广泛的传感器和数据源，从而创建具有实际意义的记分盘。这将确保非技术操作员能够选择数据反馈和数据源，应用内置和自定义分析工具，并且在个性化界面中显示输出结果和支持用户一系列全面的需求，包括在多种类型的地理分布式系统中迅速建立行动状态监视能力等。这种解决方案还能够确保高级用户在防御环境中发现“零日漏洞”“零时差攻击”的网络威胁，从而在敌人行动之前采取措施。

这种全球动态网状网络所需使用的关键技术包括：最大程度上减少数据在广域网中传输的一种分布式和逻辑关联的网络；在陆军本身以及联合伙伴之间实现最佳互操作能力的规模可变的、模块化分析工具；建立基于职责的接入控制系统，从而快速确定与所支持的任务相适应的全球网状网络成员的实例规模。

3. 互操作性

上文描述的全球能力解决方案将提及当前实施中的限制，后者建立在需要向系统传输数据的中心单片集群概念基础之上。

相反，全球网状网络将由位于关键数据聚合点上的独立成员节点构成。在这种背景下，节点就是存在于一组集群计算和存储能力之上的动态、规模适当、全面自包含、功能齐全的分析应用堆栈。在与全球网状网络连接能力减弱甚至中断连接的情况下，某些节点能够继续维持一段时间的功能运行。当仍然需要允许连接断开以及重新连接企业网络和数据源时，要求数据同步技术具有先进性以支持这种级别的数据持续性，对于某些系统和指挥官决策活动可能具有关键影响。

在全球网状网络内部，大多数节点都是收集具体地理位置和其所赋予任务数据的永久性战略实例。这些节点将被配置，以便于根据其他企业节点的请求利用本地存储的数据执行分析操作。这种架构将支持仅向数据传递代码和请求语句，而非移动数据本身的概念。通过在未来系统基础平台中纳入数据的互操作性，这种新型环境的构建也就具备了可行性。

通过在最接近于数据生成的现有聚合点收集和存储数据，这种环境还会将广域网中海量数据传输需求最小化。为了实现这种联合功能性，每个节点实例必须根据系统内协议、用于索引和存储的数据标准、基于职责的用户接入控制等进行一致性配置。在此基础上，任何企业级节点都只需针对在全球多处位置处收集的特定数据类型发送同样一种分析请求语句；随后，每个成员节点将利用其本地存储的数据执行这种请求语句，并只将应答信息通过广域网返回发出请求的节点和用户。

随着陆军的敏捷性和机动性不断增强，在像软件定义网络和动态定位服务等新技术的支持下，分析能力解决方案必须同样满足这些作战行动的紧急需求。这意味着高效解决方案必须在存储容量、运行内存和计算能力方面实现规模可变和模块化要求。敏捷性是向运动状态作战人员提供支持的关键属性，能够在最低物理部署限度范围内提供最强的行动功能。满足这些条件既需要软件应用程序的灵活性又要求硬件组件实现模块化。对支持该能力的改进将促使操作系统和应用程序与特定硬件的相互依靠关系进行逻辑分离，允许存储、计算、内存和网络容量进行单独调整。企业解决方案的这种特征将支持节点的动态和快速调整，以及实现每个节点的目标规模，从而满足所支持位置的具体需求。据估计，促进实现这些能力解决方案的改进措施将涉及软件和硬件领域，包括以更低成本实现内存和存储容量增大、提高基础代码基准的稳定性和改进代码互操作性、自动生成代码和模块化应用程序、将硬件依靠性及其线性运行范围抽象为物理资源的函数等。