连载3丨概念模型及指挥与控制的概念模型
三、概念模型及指挥与控制的概念模型
张维明 黄松平 阳东升
在信息时代，为了更好地实现对联合行动的指挥，达成网络化聚能效果，各个国家和组织都在着手军事转型工作。由于指挥与控制被认为是信息时代转型的核心，因此，分析已有的及新型的指挥与控制方法是理解转型路线图及发展关键。从1991年开始，北约技术研究组织（Research and Technology Organization,RTO）发起并资助了很多专门研究团队，其中SAS（The Studies Analysis and Simulation）着眼于更科学地评价指挥与控制技术的发展水平，建立了较为完整的指挥与控制概念模型。
1、概念模型的内涵
概念模型是我们对某一问题/对象的抽象思维，顾名思义，概念模型源于概念的理解。而概念包含两层含义：一是从具体实例或现象形成的抽象理念；二是通过对抽象的认知而在大脑中形成的思维或见解。概念既可用于理解和认识具体对象的本质，也可进行进一步的抽象，如在C2的概念理解上可进一步划分C2在物理域、信息域、认知域和社会域的理解。
概念模型由各种抽象或概念组成，同时也包括了抽象或概念之间的关系，事实上，抽象或概念之间关系本身就是一种抽象，它包括以下五个方面：
（1）两个或两个以上概念间相互关联和影响的关系；
（2）关系影响的范围或影响的方面；
（3）关系带来的效用；
（4）关系关联的强度（如偶尔产生、间歇产生或按一定的概率发生等）；
（5）关系改变的条件。
假设在一个模型中概念能被赋予不同的值，那么，该概念就成为模型探索分析的变量，可用于解释模型的输入与输出，预测模型在不同的条件下结果。这就是为什么概念模型被认为是任何实验至关重要的部分。
对具体问题（如系统、过程）的分析和评估，概念模型依据其具体的背景或应用中以定性的方法描述问题的一般结构，因此，概念模型最终需要被实例化，以实现对具体问题的分析，其实例化的途径是引入在具体背景或应用中影响问题（包括系统或过程）解决方案或效能的各种变量（包括可控变量和不可控变量）以及变量间的关系。在给定与背景关联的假设和变量约束时，具体问题的概念模型就奠定了结构化定性分析的基础，如果可进一步提供足够的数据，就可在概念模型的基础上开发可执行的模型。
可执行模型以数据或逻辑函数的形式对概念模型进一步解析，并转换为计算机代码，通过计算机的模拟实验，产生计算结果以支持对问题进行更深入全面的分析。
通常，一般概念模型的建立是容易的，但一个有用的、能指导问题解决实践的概念模型需要考虑诸多因素，最困难也是最重要的问题在于确定概念模型要涵盖的要素，即哪些要素要纳入概念模型，而哪些要素可以忽略。在模型的构建上有两种不同的思路：一种是自底向上，在建模之初即识别所有相关的变量；另一种是自顶向下，在建模之初仅识别了最小的概念/变量集，而不是所有相关的变量。无论在建模初始采用哪一种方式，在模型开发过程中往往都需要两种方式的结合，而两种方式结果的收敛汇聚就意味着成功。
概念模型的好与不好并不取决于引入要素变量的多少，而是取决于要素变量的数量是否合适。概念模型的变量数量必须确保其概念交流的最低需求，只要满足这一最低需求，那么变量数量就越少越好。这就需要在构建概念模型时尽量抽取客观事实的本质要素，而且在模型中只存在反应本质的要素，不存在多余的要素。因此，概念模型的设计需要在反应客观事实真实度和模型的简洁之间进行平衡。如何解决模型简洁需求与反应客观真实性需求两者间的矛盾？方式之一就是建立大量的概念模型视图或描述，每一个概念视图或描述服务于具体的目的。
在确定概念模型的要素时，需要考虑以下五个方面的条件：
（1）明确定义模型的假设和限制条件；
（2）模型的变量定义充分；
（3）模型的因果关系表达清晰，具体内容包括确定哪些是独立的变量；哪些是可控变量，哪些是非可控变量；哪些是依赖变量。
（4）有效描述了所关注问题；
（5）限定模型的影响因素为与问题紧密相关且至关重要。
2、北约与美军的指挥与控制概念模型
目前，在C2概念模型开发上存在两种不同的思路，一种是采取自顶向下的方法建立C2的概念模型，选择这一方法的代表有（《理解指挥与控制》中建立的C2概念模型和《网络赋能概念框架2.0版本》中基于网络中心战原则建立的C2概念模型；另一种是北约（NATO）RTO采取自底向上的方法建立C2概念模型。两种模型开发思路都建立了相当多的变量，虽然有许多成员同时参加了两个模型开发小组，但其结果仍然存在较大的差异，主要的差别并不是最初列出的变量，这些变量在考虑术语差异后基本可以认为是等同的，其差别在于这些变量的组织，两个组采用了不同的方式把初始单一变量变成组合变量/概念。
（1）北约C2概念模型
a.北约C2概念模型开发的相关背景
北约C2概念模型由SAS（Studies Analysis and Simulation，SAS）研究小组开发。SAS是北约关于C2相关问题研究的组织，其历史可追溯到20世纪90年代初。
C2概念模型（1.0版本）是SAS-050的产品，也称之为SAS-050概念模型（1.0版本），于2006年1月发布。SAS-050概念模型开发由北约发起，参与成员对北约和非北约国家开放，旨在解决信息时代军事变革的核心问题，包括网络环境下决策权限的分配、指挥与控制的过程属性以及信息的分发等，而这些问题的根源就在于对信息时代C2的理解，因此，建立C2的概念模型就成为SAS-050的首要任务。
由SAS-050小组开发的C2概念的参考模型（C2 Conceptual Reference Model，C2CRM）（1.0版本）包含了约300个变量和3000种变量关系的描述，这些变量和变量关系涵盖了信息时代网络环境下影响C2方式与C2效能的主要因素。C2CRM的提出是C2领域奠基性的里程碑，使得C2相关问题的研究，包括C2概念、能力以及C2实验设计与实施，具备了参照依据。
2006年，北约成立SAS-065研究任务组，其主要目的是为网络赋能战（Network-Enabled Operations，NEO）开发C2成熟度模型，由于C2成熟度模型开发的需要，SAS-065研究任务组对C2概念模型（1.0版本）进行了修订，于2009年发布C2概念模型（2.0版本）。因此，SAS-065研究任务组的主要产品除北约网络赋能C2成熟度模型（NATO NEC Command and Control Maturity Model，N2C2M2）及N2C2M2用户指南外，还包括修订的C2概念参考模型（2.0版本）。
由于C2方式的不同直接影响到战场兵力组织中决策权的分配、指挥与控制过程属性以及信息的分发，C2方式是信息时代军事变革的核心内容，理解C2概念与方法、探索信息时代新的C2方式是实现军事力量转型的关键。北约关于C2概念模型构建的主要目的是探索信息时代新的C2方式，模型开发的主要目标包括以下三个方面：
(a)支持对新的C2方式（如以网络为中心的C2、扁平C2）的探索研究；
(b)支持对不同C2方式的比较分析，包括特征、性能、有效性与敏捷性；
(c)支持对影响C2方式的变量跟踪。
b.北约C2概念模型
（a）模型的假设
概念模型源于概念。由于军事领域持续的、快速的变革，关于C2的概念同军事变革一样也在持续的演化之中，未能形成统一认识。然而，C2概念模型的开发必须建立在一个既定的C2定义基础之上，由此，SAS-50小组界定了C2区别于传统概念的以下特性：
l 指挥与控制相互关联，是不可分割的整体（区别于David S. Alberts和Richard E. Hayes概念模型的假设）；
l 指挥与控制并不涵盖军事组织中个人或组织做出的所有决策，它仅仅处理与C2职能直接相关的决策问题；
l C2界定行为发生的边界，而不是行为本身，这种行为边界自由度可能存在较大的变化空间，如C2建立感知和执行行为产生的条件，但C2并不是关注感知和执行行为本身；
l C2的实施方法途径是多样的，并不局限于或特指某一个或某一类方法途径，不同的方法途径适合于不同的目的和环境，不同的主体可能采用的不同的途径方法，不同的时间也可导致方法途径的调整；
l C2是一种分形概念，可适用于一个军事力量或兵力组织的任何层次上、任何职能领域（如作战、后勤、装备）和任何活动（从战略到战术）上；
l 统一指挥、统一意图、层次性的结构和明确的控制并不是成功实施C2的必要条件。
（b）C2概念参考模型
C2概念参考模型框架如图1所示。
目前，北约C2概念参考模型变量的组成包括C2的影响因素和与之相应的价值测度（Measures of Merit.MoM），在模型中通过定性方法和手段建立了这些变量之间的相互影响关系。
图1 北约C2概念模型框架
C2方式的选择对应决策权的分布，因此，意图的建立和交流都是C2方式选择的函数；而感知/认知过程包含了个体和团队的感知/认知行为，C2方式决定了信息对个体的可获取性以及团队内个体间的交互特征，知晓、理解和最终的决策都是感知/认知的输出产品。因此，C2方式的选择有三个方面的考虑：一是决策权的授予问题，即授权；二是成员间的交互模式；三是信息共享模式，或者说信息分发的设置。
C2概念模型的核心是参考模型，参考模型由重要的300多个要素变量以及变量之间的关系组成，这些要素变量及变量关系对C2过程有效性和C2价值有重要的影响，参考模型以清单的形式提供给研究、分析和实验人员，以支持对C2理解、能力评估方面的研究。
过程视图具有多样化的实例，不同的C2方式对应不同的过程视图，每一个过程视图对应一种C2方式的选择。过程视图是基于想定的客观描述，为价值视图提供数据，每一个过程视图对应一个价值视图，在价值通过过程视图集成后就形成了价值链。
价值视图包含了参考模型中要素变量的子集和变量之间的关系子集，这些包含在价值视图中的变量和关系组成了C2的价值链，其中的每一个变量都是有关质量、性能、有效性或价值的测度。价值视图中变量之间的关系需要根据经验来实例化，其经验可能来自于多方面，包括实践经验、实验设计或模拟结果等。
目前，虽然模型包含了300多个变量和3000多种变量关系，但并不意味着其概念模型具备了要素的完备性，在具体的C2问题研究上可能需要引入新的变量和变量关系。因此，C2概念模型仍然处在不断的完善之中。
(2)美军C2概念模型
David S. Alberts和Richard E. Hayes都是北约C2概念模型开发SAS-050小组成员，其中David S. Alberts为SAS-050小组主席，然而，David S. Alberts和Richard E. Hayes在合著的《理解指挥控制》中关于C2概念模型的开发选择了与北约SAS-050小组截然不同的方法，即自顶向下。David S. Alberts认为在概念开发上方法的选择也取决于研究小组的人员构成，在SAS-050小组中，组成成员较多（共35人），而且成员的知识结构、阅历经历、身份和职位都不一样，由此导致在C2概念模型的关注点不一样、观点不一样，很难在小组内达成关于C2概念模型核心要素的一致意见。因此，选择自底向上的方法是北约SAS-050小组的无奈之举。而David S. Alberts和Richard E. Hayes关于C2概念模型的开发首先就在其核心要素上达成了共识，建立了C2概念模型的最小要素概念集。
David S. Alberts和Richard E. Hayes建立C2概念模型的宗旨：一是理解新的网络中心概念、优势C2（Edge C2）方法和传统方法之间的差异；二是理解每一种C2方式的适用条件和存在问题与缺陷；三是探索网络中心战对C2方式设计的指导，即如何开发敏捷C2。
基于以上宗旨，David S. Alberts和Richard E. Hayes建立C2的概念模型如下图所示，其核心要素包括指挥、控制、行动和行动效果以及态势信息，其中，“控制”以“指挥”输出为输入，是把“指挥”输出转为可执行的计划并监控计划的执行活动，“控制”活动本身取决于控制有效性；“行为”是“控制”输出在“控制”的支配下具体执行行为，“行为”本身取决于兵力组织/系统的性能；效果是指环境/态势的变化，其度量概率为兵力组织的使命效能；态势信息是战场环境的反应，取决于信息质量。各要素之间的影响关系如图2所示。
图2 David S. Alberts和Richard E. Hayes关于C2的概念模型
C2概念模型由两类概念组成：一类是功能/过程概念；另一类是与（效果/有效性）评价相关的概念，对每一个功能/过程概念有相应的评价概念。功能/过程概念通常以图的形式加以描述，C2概念模型的过程视图如图3所示。
图3 C2概念模型：过程视图
在概念模型中要素间存在三种不同类型的关系：一类是功能/过程概念之间的关系（在上文关于C2概念模型的图中以实线表示）；另一类是功能/过程与相应的评价概念之间的对应关系（在上文关于C2概念模型的图中以虚线表示）；第三种类型的关系是评价概念之间的关系。在概念模型中，这三种类型的关系共同定义了概念模型的价值链，C2概念模型的价值链如图4所示。
图4 C2概念模型：价值链视图
图中的价值链建立了与六个功能/过程相对应的评价测度概念之间的关系，使命效能具有高度的使命依赖性，使命效能影响部队的敏捷行动能力，部队的敏捷行动能力不仅仅是一种评价测度概念，它还应该成为最终的选择标准。图中建立的价值链视图区分开了C2职能概念和支持C2职能概念的系统和能力，同时也引入了说明性的评价测试概念来反应这些系统和能力的性能/有效性。信息源(ISR)质量、信息传输质量和信息服务质量反应我们在信息域收集、分发、处理数据和交互的能力，这些能力的引入有助于我们实施可视化的操作和协作，促进或约束C2行为，或者限制选择的C2方式。
与北约的C2概念模型不一样，David S. Alberts和Richard E. Hayes的C2概念模型仅仅建立了概念模型的最少概念集，并没有列出所有变量及与相关的有效性测度。这一做法也是出于其研究目的，即建立适用于其研究宗旨的C2概念模型。
C2是分形概念，在兵力组织的各个层次上都存在C2，C2的概念模型建立了C2的基本原理，是适用于所有分形C2的概念模型。在不同的层次上可能运用不同的C2方式方法。在宏观整体或者说最高层次上，指挥的职能是确定分形C2的数量或所有分形C2之间的关系，在任何一个分形C2的运行条件都由其上一层次C2的“指挥”确定，也就说是，在某一层次上的C2确定所属分形C2的运行条件。
未完待续 明日连载第4篇
作者：张维明 黄松平 阳东升