• 山东省天衍管道设备制造有限公司:面向未来战争的「作战仿真推演系统」

    来自:开封七彩合发涂料有限公司

    人类历史上共发生了上万场各种战争,没有任何两场是完全相同的,但有一条规律似乎是清晰的:在创新求变中适应战争发展,随时为将要发生的战争做好准备,是立于不败之地的前提。

    通过作战推演系统对未来战争全过程进行仿真、模拟与推演,可用于作战概念及战法研究、作战方案评估、武器装备论证、军事人工智能试验、模拟对抗训练等军事应用。

    2019年1月,谷歌公司AlphaStar在即时战略游戏《星际争霸2》中,以10∶1战胜职业高手。其中,AlphaStar使用了监督学习和强化学习,只用了两周时间就完成了人类选手需要200年时间的训练量,不仅证明了多智能体强化学习在作战仿真推演中重要的实用价值,也展示了虚拟空间进行仿真对抗训练的巨大优势与前景。

    目前,世界各国均认识到仿真技术在军事领域的巨大作用,将军用仿真领域的竞争视为现代化战争的“超前智能较量”,并把建模与仿真看作“军队和经费效率的倍增器”和影响国家安全及繁荣的关键技术之一。

    未来,随着虚拟仿真、混合现实、大数据、人工智能的应用和发展,通过建立一个平行军事系统,使物理空间的实体部队与虚拟空间的软件定义部队相互映射、相互迭代,可以在虚拟空间里解决物理空间难以实现的快速、高强度对抗训练和超量计算,可以与高仿真的“蓝军系统”进行对抗和博弈,不断积累数据,建立模型和算法,从而把最优解决方案用于指导实体部队建设和作战,达到虚实互动、以虚制实、以虚制胜的目的。

    作为业内最早一批进入军事智能化领域的人工智能企业之一,渊亭长期致力于面向作战指挥、策略仿真、无人系统集群协同等军事场景的决策型AI解决方案研发,致力于打造一套真正具有实战意义的对抗模拟推演系统,通过引入知识图谱、多智能体强化学习、不完备信息博弈等人工智能技术导入新一代多用途、全领域的仿真推演平台实现倍增赋能,以满足未来战争对军事模拟仿真的现实需求。

    01未来战争的特点

    近年来,随着人工智能技术的不断创新,未来战争朝着智能化方向发展,战场复杂度越来越高,智能化战争的高度复杂性导致人脑跟不上形势变化和战场分析计算,不能适应战场灵活性和多变性。只有把握智能化战争演进脉搏,预先演练智能化战争未来特征,透析智能化战争的内在本质,探索智能化战争的制胜机理。才能在未来战争中掌握主动权。

    通过预先学习、模拟推演多类型智能作战单元在遂行作战任务全程的各种情况,立足适应战场环境及任务复杂性,促进复合智能群体进行跨越式体系编配;着眼作战需求实施整体战斗单元动态弹性重构,特别是要在群体无明显中心控制的条件下,由局部作战单元间的智能交互触发全局整体的灵活变换,实现作战编成集强聚优。

    1、人依然牢牢掌握着战争的“开火权”,依然是智能化战争回路中的主体性和决定性因素。

    2、智能优势实质是信息优势、认知优势、决策优势和行动优势的高度统一,夺控的关键是在算法对抗上取得优势。

    3、人类具有高度主动性、思想性、创造性;机器具有精准性、快速性、重复性,二者优势互补带来全新而独特的作战方式。

    4、机械化战争对作战要素数量优势的要求,信息化战争对作战要素质量的要求,发展为智能化战争对智能武器数量质量并重的要求。

    02未来战争对仿真推演的要求

    基于模拟仿真技术的作战推演在以往的研究训练中已经取得了很好的应用效果,但随着新质作战力量的引入及新的作战概念的发展,对不确定性进行仿真模拟的要求不断提高。

    面对新平台、新技术、新战术、新样式等变化,将AI等新技术和仿真作战推演结合,建设面向未来战争的智能化仿真推演平台愈发迫切和必要。

    1、支持大规模、全域多维的复杂战场空间构建

    未来战场虽然可能表现为局部冲突,但由于各国都在追求全域全谱的优势,因此涉及的参战力量、牵扯的作战范围一定更加繁多广阔。多兵种联合作战下的仿真推演,由于涉及的作战范围大、参与部队多、使用装备类目广,要想高度还原战场,就必须对战场态势环境、兵力部署、武器装备、作战任务等进行联合模拟,其模拟必须要保证主要影响因素的仿真模拟,同时要兼顾非主要因素引起的偏差修正、偶然性因素的影响等,要求仿真平台具备支持大规模仿真实体及全域多维复杂战场空间的构建能力,以尽可能真实的还原未来战场的复杂性。

    2、拥有高精度仿真模型与完整的仿真模型体系设计

    作战仿真需要对不同军兵种的武器装备和军事力量进行建模,需要集成不同类型的模型,而且这些模型往往具有不同分辨率和粒度等属性,具有继承、组合、交互和指挥控制等复杂关系。加上未来战场新兴的无人系统、网络信息系统、AI系统等新质作战力量、单元将会广泛应用。这些新质力量作战机理、运用原则、作战效能等的高精度仿真模型将决定对未来战场模拟的效果。因此作战仿真系统模型体系的设计以及模型设计与实现将是未来来仿真推演平台建设中的一个重要方面。

    3、支持大数据场景下的多元异构数据的作战效能、作战方案的实时及离线评估

    未来的仿真系统将不仅用于平时的方案推演、战法研究、指挥流程训练及装备论证的场合,更多的将直接应用于对战场未来态势的预测及指挥方案的评估。因此仿真平台必须具备多元信息的实时接入能力及快速推演快速实时评估能力,这就需要进行大数据场景下的仿真平台的数据处理设计,以满足现代化战争复杂、快速、多变的特性下的现实需要。

    4、支持智能化方法进行仿真建模与推演对抗

    未来智能化无人化装备的大量引入,使得战场进程节奏急剧加快,这就要求仿真平台具备智能化推演能力以提高“人在回路”干预的效率,使得构建“平行战场”成为可能,同时智能化模型的构建也使“人不在回路”的自主决策推演更加合理真实,提高了作战实验的准确度。

    5、可灵活满足未来战场新出现的作战武器和力量

    随着科技步伐的加快,未来战场会带来很多新的不确定因素,未来智能将渗透到战争全过程。物联网、智联网与脑联网成为战争的基础,物理域、信息域、认知域、社会域四域深度融合,使战场全息透明,战争控制有人,战场交锋无人。智能化武器装备将重塑“从传感器到射手”的作战流程。

    6、支持分布式仿真服务

    为提高仿真平台的运行效率及柔性,未来仿真平台应采取分布式仿真服务方式,以应对定制多种仿真应用、运行不同精度仿真模型、外接多种外部系统、提供整个系统柔性可组合的需求。

    03渊亭「天衍作战仿真推演系统」

    渊亭科技是国内领先的一站式认知智能平台与服务厂商,技术全栈包含认知中台、AI中台、数据中台。

    渊亭致力于打造「一站式“AI+国防”」方案,以多智能体强化学习、认知推理、数字孪生等技术为基础,面向情报分析、装备体系、仿真推演、指挥控制等领域,提供面向全角色、全生命周期、全智能化,贯穿军事作战各个要素、各个环节的全栈解决方案。

    「渊亭「一站式AI+国防」全栈解决方案

    渊亭「天衍-作战仿真推演系统」是渊亭「一站式AI+国防」产品体系的重要组成部分。系统鉴于仿真推演中规则和计算等方面等复杂性,以海、陆、空、电多兵种联合作战等全域作战为背景,覆盖了战役、战术级别的作战推演??晒惴河τ迷诰又富庸俸筒文比嗽蹦甭远钥寡盗?、拟制完善作战方案、规划协同作战行动、研究创新作战理论、验证新型战法等。

    系统综合运用知识图谱、多智能体强化学习、行为树规则等技术支持模拟对抗、能够以较低的人力、物力和时间成本进行想定环境下的实战演练和作战效能分析,消除现实对抗模拟所需的高昂代价,为各级指挥人员提供战前规划、实时监测、战后评估等决策支持,同时能够帮助指挥官进行决策优化和战场态势分析,在近似真实的数字环境中,研究战争、预知战争,成为把握未来战场主动权、打赢智能化战争的关键驱动力。

    一、核心技术

    相较于传统兵棋推演,渊亭「天衍-作战仿真推演系统」在核心引擎、推演功能柔性重组、模型架构体系设计、推演机制符合实战、规则数据开放透明、战场环境辨识精细等方面进行大胆的技术创新,通过引入人工智能技术导入新一代多用途全领域的仿真推演平台实现倍增赋能,建设面向未来战争的智能化仿真推演平台,以满足未来军事模拟仿真的现实需求:

    包括解决传统兵棋推演系统、沙盘作业、图上作业短板,体现出复杂电磁环境下,对电子侦查、通信数据链、电子对抗、多军兵种作战的影响,通过体系化作战的模拟推演,形成指挥人员、武器装备、作战任务等高度协同,突出战斗力的表现等等。

    核心技术:

    1、武器装备知识图谱构建技术

    2、基于先验图谱的态势融合分析技术

    3、可视化策略与行为树编辑技术

    4、基于专家经验的规则生成技术

    5、基于图神经网络的推理解释引擎

    6、基于微观粒子的高性能三维渲染引擎

    7、基于细粒度并行算子的分布式计算框架

    8、基于自我博弈的多智能体强化学习模型训练技术

    9、支持领域描述语言的热插拔作战模型配置体系

    二、产品特性

    1、系统智能化体验

    天衍-作战仿真推演系统区别于目前市场上的传统操作方式,注重体现智能化、简单化的交互操作,通过可视化渲染提高用户体验,降低使用门槛,方便不同角色的客户能够更快上手操作与理解。

    2、不完备信息博弈

    支持对获取到的已知单位信息经过数据比对进行目标验证,对未知单位的不完整信息(速度、轨迹、运动姿态等)通过其相似装备的发展演变进行目标识别,推断补全其武器装备型号及能力,进行轨迹特征提取,最终根据装备单位的行为轨迹、基础能力及其在历史战场中的历史数据进行分析,从而判断其多种可能的军事意图,目的是为了最大程度的还原真实战场,模拟实战对抗,并结合多智能体强化学习、知识图谱等技术生成多种应对策略帮助指挥官进行辅助决策。

    3、实时态势感知

    实时反馈当前战场态势情况,主要包括四个层次:感知(Perception)、融合(Fusion)、展现(Visualization)和预测(Projection)。通过整体战场环境的数据信息和基础态势指标信息的数据交互,对双方的作战行动及战场环境进行实时的态势评估,对不同用户从不同角度和层级提供智能化态势信息展示,包括兵力态势、战场环境、作战能力、电磁、地理信息、关键事件等全方面的态势感知信息进行实时展示,帮助指挥官能够直观的把握战争的过程和全局态势情况。

    4、能谱分析

    基于武器装备知识图谱作为数据支持,覆盖多种大规模武器装备数据,通过知识图谱对装备进行关联关系分析,展示包含从打击、机动、保障、防护和信息力等维度的分值评估。同时还包括对装备的基本信息、关联事件、编制体系等数据分析展示。

    5、复盘评估

    根据采集的历史对抗数据,对整个态势演变过程进行回顾、分析和评判,通过这些作战信息数据分析此次对抗结果,生成作战启示,分析出此次对抗各个环节中还需改进的决策,验证作战方案的可行性,最后自动生成作战推演复盘分析报告。

    三、三大核心竞争力

    1、备的知识图谱

    结合百科、军事系统、自有积累数据、多年行业经验沉淀出高质量的亿级规模的武器装备图谱,为作战仿真推演系统提供数据支持,基于知识图谱进行战场态势感知,分析战场数据之间的关联关系,提取关键事件进行语义分析。对多军兵种协同作战态势、多维战场空间进行可视化展示与分析,实现高效的体系作战指挥研判。

    2、多智能体强化学习

    结合多智能体强化学习进行不完备信息博弈,在复杂的战场环境交互过程中不断探索、识别和利用作战过程中的态势信息,对战场环境作战单元的以往动作进行价值分析,自动生成价值策略较高的全局、局部战术决策作为最优策略以供指挥官参考,丰富作战计划制定,帮助指挥官更好的对战场情况进行分析,从而进行辅助决策,优化战术策略。

    3、可视化策略编辑

    提供专家经验的可视化策略编排工具(DAG、行为树),以规则行为树为主体,支持对作战单位进行各种类型的任务编排及多个智能体之间的协同作战,实现战场战术策略的制定,将指挥官的作战艺术及作战理念固化到策略工具中,方便完善作战计划的制定与修改,可为其他指挥官提供参考依据。

    四、应用场景

    1、模拟对抗

    支持通过编辑地图环境,构建想定场景进行战场模拟对抗,支持人机、人人、自动推演三种模式,对真实作战中出现的各种情况进行模拟和呈现、行动过程回放分析,提高指挥官的战术思维、作战指挥和临机处置能力。

    2、武器装备科研论证

    支持武器装备预先研究、型号论证、体系论证作战使用研究四类典型应用,分析装备在对抗环境下的能力需求满足度,论证装备的主要战技指标,评估装备建设方案的可行性和合理性,评估装备性能对体系作战效能的贡献程度。

    3、作战实验

    支持对战术级对抗下的战场环境、战场实体、战场行为、战斗行动、战斗动作等进行建模仿真,构建可进行大样本仿真计算和数据分析,提供从实验方案拟定、实验因素设定、实验想定运行到实验分析评估的全过程支持,满足作战指挥人员和作战研究人员开展作战理论研究、作战方案分析评估等仿真实验的需要。

    4、战法创新研究

    构造虚拟战场环境和作战对象,在实验环境中展现作战概念和战法,通过对作战过程的仿真,观察作战进程和结果,分析战场上面临的?;?、挑战和潜在对手,达到检验作战战法、验证作战概念、设计未来战争的目的。

    04应用案例

    目前,渊亭「天衍-作战仿真推演系统」已服务于陆军,海军,战支,装发等数十个案例,提供了用户模拟对抗、拟制完善作战方案、规划协调作战行动、研究验证新型战技法、创新作战理论等应用。

    案例一:L军战术级作战任务模拟仿真系统

    围绕L军典型作战模式,建立聚合集兵力模型(最小到班)、平台型模型(通信、电抗、工程等),实现L战战场网络通信智能化、态势感知智能化、决策筹划智能化以及行动控制智能化,构建符合L军战术指挥决策体系的多智能体强化学习的作战仿真推演系统。

    案例二:H军某基地??樟献髡酵蒲菹低?/span>

    面向??找惶寤髡叫枨?,基于作战仿真技术构建作战方案分析评估系统,深化战技战法研究;支持??兆髡椒桨钙拦?,预测作战结果,检验作战能力,支撑??樟献髡教逑滴蠢捶⒄剐枨舐壑?。

    案例三:某实验基地武器装备体系效能评估系统

    基于“需求驱动、体系结构主导、模型支撑和持续验证”的现代系统工程核心思想,通过资源管理系统和设计数据共享机制,打造关于武器装备论证与设计一体化仿真支撑平台,形成一个成熟的闭环系统,全面提升武器装备论证、规划、分析和设计能力。

    主营产品:弯头,三通、四通,异径管/大小头,直通、接头,法兰/法兰盘/突缘,管帽,其他管件,封头
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