К вопросу о методологии математического моделирования операций
ВОЕННАЯ МЫСЛЬ № 4/1988, стр. 46-54
УПРАВЛЕНИЕ ВОЙСКАМИ
К вопросу о методологии математического моделирования операций
В 1987 ГОДУ на страницах журнала была развернута дискуссия по статье генерал-лейтенанта Е. А. Евстигнеева. В ходе ее были высказаны различные мнения. Ряд авторов, в целом соглашаясь с генералом Е. А. Евстигнеевым, пошел по пути углубления и развития поднятых им проблем. Контр-адмирал в отставке Б. А. Коковихин в своей статье высказал точку зрения, резко отличающуюся от остальных. В адрес редакции отклики продолжают поступать. Публикуем некоторые из них.
* * *
Продолжая начатый тов. Е. А. Евстигнеевым разговор, хотелось бы остановиться на вопросах, направленных на повышение качества и эффективности математического моделирования операций.
Сложность этой проблемы объясняется тем, что мы вынуждены имитировать не описательно, а в логико-математических символах функционирование находящихся в постоянном динамическом противодействии крупных воинских формирований, которые по своей структуре, содержанию и выполняемым задачам относятся к классу сложных организационных динамических систем.
Решить ее под силу лишь высококвалифицированному коллективу исполнителей, однако основные принципы математического моделирования должны знать и руководствоваться ими офицеры оперативных штабов. Часть из них изложена в заглавной статье. На мой взгляд, в целях глубокого понимания диалектического единства и взаимосвязи их необходимо рассматривать не обособленно, а в комплексе, как единую систему, позволяющую наиболее четко определить функции заказчика и разработчика математической модели.
Условно эти принципы можно разделить на три группы: первая - методологические, позволяющие правильно осуществить постановку задачи; вторая - технологические, обеспечивающие рациональное построение моделей, алгоритмов и программ для ЭВМ, и третья - организационные, определяющие необходимые условия совместной работы заказчика и разработчиков модели. Основополагающим в первой группе является принцип целенаправленности модели.
В особую группу целесообразно выделить модели, работающие в реальном масштабе времени и вырабатывающие фактически алгоритмы работы средств управления. Именно они наряду с информационными являются основными компонентами систем специального математического обеспечения управления.
Методы разработки и реализация на практике алгоритмов управления существенно отличаются от оценочных или оптимизационных моделей. Аналогами такой градации являются, с одной стороны, модели оценки эффективности стрельбы в интересах обоснования правил использования оружия и, с другой - алгоритмы, реализующие эти правила в приборах управления стрельбой. Не учитывая принципиальных различий этих двух групп моделей, невозможно грамотно подойти к постановке задач на разработку конкретной модели операции (боя).
Далее, опираясь на принцип целенаправленности, следует критически оценивать и такое требование, как единство информационной базы. Вопрос этот не решается однозначно. Для моделей, применяемых в АСУ, оно необходимо, а при использовании отдельных моделей целесообразно оставить только то требование, которое касается единых правил составления запросов (перечень и таблицы входной информации, классифицируемые по специальным признакам) и формирования выходных данных. Такой подход при соответствующем общем математическом обеспечении ЭВМ позволит организовать автоматическую рассылку исходных данных, облегчит многовариантное использование модели, сократит трудозатраты.
Осуществляя формализованное описание исследуемой системы, которое является промежуточным этапом между его содержательным (оперативно-тактическим) описанием и собственно математической моделью, следует строго придерживаться принципа рациональной формализации моделируемого процесса. Его цель - представить разработчикам сведения, требующиеся для конструирования модели. Выполняется оно офицерами, понимающими законы, условия и формы функционирования реальной системы, и заключается в однозначном представлении действий ее компонентов. Без этого никакой модели быть не может.
Одной из главных задач является определение критериев оценки боевых действий войск. Но здесь возникает вопрос: как практически осуществить выбор показателя эффективности (критерия), чем должен при этом руководствоваться заказчик? Ответ на него дает показатель эффективности исследуемой системы, который особенно важное значение приобретает при изучении эффективности работы частных подсистем, таких, например, как управления войсками в операции, разведки, РЭБ и др..
Кроме того, при выборе показателей эффективности (ПЭ) следует руководствоваться и такими требованиями, как однозначное их трактование с тем, чтобы понятийное содержание отвечало цели и смыслу реального процесса; максимально допустимая простота, наглядность и удобство его вычисления; достаточная чувствительность (критичность) по отношению к конкретным задачам исследования; полнота учета всех факторов, существенно влияющих на величину показателя эффективности, что особенно важно при сравнительной оценке действий разнородных сил, обладающих различными техническими и оперативными возможностями. И наконец, согласованность частных подсистем с главным показателем оценки эффективности всей операции. Это условие обеспечивает возможность исследования методов и способов оптимизации функционирования всей системы без моделирования частных подсистем. Говоря об «унификации критериев», следует прежде всего понимать их «согласованность», так как все обоснования показателей эффективности заказчик должен проводить совместно с разработчиками.
К основным технологическим принципам моделирования относятся: проектирование модели сверху вниз, модульное построение модели, экономичность математического аппарата.
Проектирование следует осуществлять последовательно, начиная с самого верхнего уровня исследуемой системы. Раскрывать логику решения общей задачи моделирования необходимо, исходя из иерархии частных целей, определяющих достижение основной задачи функционирования всей системы. В этом случае на каждом этапе разработки алгоритма заказчик может убедиться в грамотно составленном формализованном описании системы и проверить достаточность последнего.
Органическим продолжением данного правила является принцип модульности. О нем подробно сказано в статье Е. А. Евстигнеева. Подчеркну лишь, что, чем сложнее моделируемая операция, тем сильнее должен проявляться этот принцип.
Несколько слов о математическом аппарате. Как разработчик, так и заказчик должны помнить, что, чем проще математический аппарат, тем легче и быстрее осуществляется процесс алгоритмизации и программирования, удобнее эксплуатация модели, а следовательно, и ниже ее себестоимость. Но суть данного принципа заключается в том, что он полностью отвечает известному классическому положению (закону): качество решения поставленной задачи зависит прежде всего от точности исходных данных и адекватности функционального представления в модели реального исследуемого процесса.
В связи с изложенным представляется необходимым остановиться на утверждении автора, что математическое моделирование как метод исследования «обладает принципиальной возможностью получения любой наперед заданной точности результатов решения». И далее «применяемый при моделировании математический аппарат должен... обеспечивать заданную точность результатов моделирования». Такое утверждение требует уточнения, ибо сформулированный выше закон как раз и говорит о принципиальной невозможности получения любой заданной точности, а значит, и не дает нам основания требовать этого от математической модели. Поэтому и применение тонких математических структур для описания реальной системы не является, на мой взгляд, оправданным, если исходные данные известны с большими ошибками, а сам процесс недостаточно четко формализован.
Сформулированный принцип выдвигает перед разработчиками сразу несколько требований: предварительный анализ точности исходных данных и выходных величин; установление необходимого и в то же время достаточного минимума исходных величин; обоснование и выбор рационального типа модели, а следовательно, и наиболее эффективного метода моделирования. Решение этого вопроса зависит прежде всего от назначения модели и содержания моделируемого процесса, квалификации разработчиков и условий реализации на конкретной ЭВМ.
Совершенно справедливо в статье обращается внимание на большую роль и ответственность в разработке моделей заказчиков (штабов и командования). В этом проявляется значимость принципа прямого руководства (первого руководителя) со стороны заказчика всем процессом разработки математической модели. Под «прямым руководством» понимается непосредственное выполнение заказчиком следующих функций: установление целей моделирования и проверка понимания разработчиками всего процесса функционирования моделируемой системы в рамках поставленной задачи, рассмотрение и анализ результатов каждого этапа работы; определение необходимых корректур в содержании и сроках выполнения работы; контроль за соблюдением всеми инстанциями принципов математического моделирования и требований к модели; определение порядка и объема исследований, необходимых для проверки качества и эффективности разработанной модели. При этом важным является установление еще на ранней стадии совместной работы полной идентичности в понимании всех элементов функционирования системы и их реализации в модели и заказчиками, и ее разработчиками. Как это ни удивительно, но именно такое взаимопонимание зачастую отсутствует, что приводит к созданию модели, не удовлетворяющей первоначальному замыслу командования. Руководитель обязан оценить (совместно с разработчиками) тот потенциальный выигрыш, который будет получен штабом при практическом использовании модели. Как видим, организация работы и руководство созданием модели являются постоянной функцией заказчика.
В заключение следует подчеркнуть, что эта проблема требует дальнейшего обсуждения и выработки обоснованных предложений в интересах совершенствования структуры и организации управления на всех уровнях.
Что касается статьи контр-адмирала в отставке Б. А. Коковихина, то можно сказать однозначно, что предлагаемые им меры, которые, по мнению автора, позволят решить проблему качества моделирования, являются весьма сомнительными.
Во-первых, автор, пытаясь вскрыть причины, затрудняющие создание приемлемых моделей, говорит, что главная из них лежит в области основных понятий теории войны и военного искусства, где до сих пор, на его взгляд, еще не разработаны достаточно точные и глубокие категории. Известно, что модель лишь отражает в формальных, логико-математических символах то содержание моделируемого процесса, которое удалось военному специалисту грамотно и с необходимой для поставленной цели точностью словесно описать. При этом совершенно неважно, как будет назван тот или иной компонент исследуемой системы. Главное, чтобы все употребляемые термины составляли полную и непротиворечивую систему понятий. Это в военной науке и в ее частях (стратегии, оперативном искусстве и тактике) соблюдается полностью. Поэтому для математического моделирования операций данный вопрос значения не имеет, так же как и предложение - обучение специалистов по моделированию «начинать с доказательства истинности категорий военной науки».
Во-вторых, предложение об отделении теории войны и военного искусства от теоретических описаний типовых вариантов их ведения, считая, что последние в форме уставных положений подменили военную науку, по меньшей мере чрезвычайно странно. Это утверждение, на мой взгляд, противоречит истине. Но даже если оно и верно, предполагаемый автором путь положительного влияния на разработку математической модели не окажет.
В-третьих, требование учитывать при создании моделей «естественно-исторический процесс развития и смены способов ведения войны», как мне кажется, носит чисто декларативный характер.
В-четвертых, непонятно, что послужило основанием для автора утверждать, что передача в АИ СССР, так сказать, философских разделов военной науки есть «единственно реальный путь... обеспечивающий теоретически обоснованное решение многих прикладных проблем, в том числе и моделирования военных действий». С этим согласиться нельзя.
Многолетний опыт моделирования говорит о другом: единственно возможный путь резко повысить качество и эффективность математического моделирования - это органически объединить знания военных специалистов (операторов, специалистов по вооружению и др.) и разработчиков моделей. Ведь очевидно, что теоретически обосновать пути решения такой прикладной проблемы, как моделирование военных действий, могут лишь военные специалисты, вооруженные знанием механизма математического моделирования, ибо только они знают и глубоко понимают организацию и ведение операции (боя), только они способны всесторонне рассмотреть различные варианты решения задач моделирования.
Кроме того, предлагаемый автором «свой подход» к разработке штабных моделей, на мой взгляд, не представляет собой ясной и последовательной системы правил. Его утверждения о целесообразности применения теории игр, о простоте аппарата теории вероятности и о том, что модели учат «офицеров побеждать числом, а не умением», просто неверны.
Мне представляется, что главной причиной существующих недостатков во всем комплексе разрабатываемых моделей является, с одной стороны, недостаточно глубокое проникновение со стороны заказчиков и военных специалистов в сущность самого механизма математического моделирования, а с другой - слабое знание разработчиками способов, методов организации и ведения боевых действий войск и сил флота. Первым шагом для устранения этого несоответствия является основательное изучение и усвоение всеми должностными лицами, ответственными за разработку и практическое использование математических моделей, принципов математического моделирования военных действий.
Л. П. ТОМАШЕВСКИЙ, капитан 1 ранга запаса,
кандидат военно-морских наук
* * *
Вопросы, поднятые в статье контр-адмирала в отставке Б. А. Коко-вихина, включают не только теоретические, но и некоторые практические аспекты военного дела. По ряду из них еще не сложилось единого мнения, поэтому хотелось бы высказать свои соображения, касающиеся затронутых автором проблем.
Товарищ Б. А. Коковихин предлагает передать в Академию наук СССР философскую (фундаментальную) часть теории войны и военного искусства, где она должна быть представлена наравне с другими общественными науками.
Думается, однако, что дело не только в представительстве, роли и месте военной науки в системе других наук и не в том, какому ведомству поручить исследование ее проблем, а скорее в организационной стороне проводимых исследований. Видимо, назрела необходимость усиления элементов централизации и координации исследований по фундаментальным проблемам советской военной науки, а также по рациональному использованию имеющихся военно-научных сил, исследующих структурно-содержательные проблемы советской военной науки. Науч-i-ый потенциал исследовательских организаций используется еще недостаточно эффективно, главным образом из-за разобщенности усилий военных ученых.
Автор, к сожалению, не приводит аргументов, на основании которых предлагается военную науку включить в состав общественных наук, а также не объясняет, какие конкретно проблемы составляют ее фундаментальную часть. Это вопрос не праздный. В печати, да и в устных выступлениях порой раздаются призывы о необходимости фундаментализации подготовки офицерских кадров, особенно в военных академиях, но редко можно найти обоснование, какой же массив военно-научных знаний следует отнести к фундаментальному. Неясная трактовка фундаментализации военного образования не способствует выработке единства взглядов по этому вопросу.
Несколько слов о категориях военной науки, и прежде всего о понятии войны. Б. А. Коковихин предлагает перейти в определении войны от широкого ее толкования к более узкому. По его мнению, сущность войны заключается в вооруженной борьбе между государствами или классами внутри государств. С этим, видимо, следует согласиться потому, что, во-первых, в современных условиях прежнее определение войны как продолжения политики иными средствами, как уже отмечалось, подверглось известному уточнению и, во-вторых, сведение сущности войны к вооруженной борьбе позволяет более четко определить границы предмета военной науки.
Следует также, как мне кажется, согласиться и с трактовкой таких понятий, как военные и боевые действия. Определение действий тактического масштаба как боевых, а стратегического и оперативно-стратегического как военных вносит явную путаницу в понимание сущности идентичных явлений. В самом деле, трудно укладывается в сознании тот факт, что общевойсковое соединение по существующим понятиям, ведя бой, как бы не участвует в военных действиях.
Однако нельзя согласиться с определением автором таких понятий, как формы и способы вооруженной борьбы. О формах он вообще речи не ведет. Бой, операцию, перегруппировку определяет как способы военных действий. Вместе с тем такие установившиеся понятия, как формы вооруженной борьбы (операция, сражение, бой, удар), являются категориями более высокого порядка. Они отражают организационные рамки и масштабы военных действий, поскольку каждая из них предполагает наличие целого комплекса различных приемов, порядка и последовательности выполнения поставленных задач, объединенных общим понятием - способы вооруженной борьбы (операции, боя). К ним, например, западные военные специалисты относят одновременное поражение группировки противника ударами всех современных средств поражения или его последовательный разгром в условиях применения только обычного оружия и т. д.
Особого рассмотрения требуют положения автора о соотношении научных и уставных положений. Нельзя прежде всего согласиться с утверждением автора, что «взгляды в форме уставных положений подменили науку». В этой фразе все спорно и неубедительно. Можно спорить об уровне качества уставных документов и обоснованности их положений, но заявлять, что офицеры командно-штабной специальности учатся и работают «не по науке, а по взглядам», и отделять тем самым столь категорично военную науку от уставных положений, на мой взгляд, неправомерно. Наши уставные положения - это не совокупность частных мнений и взглядов, а система официально принятых установок, базирующихся на теоретически обобщенном опыте работы командования, штабов, войск (сил), военно-учебных заведений. В Вооруженных Силах не только проделана, но и продолжается большая работа по упорядочению системы, совершенствованию структуры и содержания основополагающих нормативных документов, что является крупным достижением советской военной науки.
Несколько слов о принципах военного искусства.
Не совсем верно, как мне кажется, сводить сущность военного искусства только к одному, хотя и очень важному, принципу - умению создать подавляющее превосходство над противником в решающий момент, в решающем месте. Само по себе соблюдение его не может автоматически предопределять успех операции (боя), для этого необходимы также учет целого комплекса условий и соблюдение ряда важных требований, объективно вытекающих из природы и динамики современных военных действий.
И наконец, о математическом моделировании. Не отрицая в целом важности и больших возможностей моделирования таких сложных явлений, как военные действия различных масштабов, хочется поддержать сторонников неоднократно высказанного мнения о том, что само по себе моделирование любых явлений, в том числе и военных, не панацея, не архимедов рычаг в решении всех труднопредсказуемых и не поддающихся какой-либо общепринятой оценке событий, которые могут возникнуть в ходе ведения операции (боя).
Если смоделировать, например, некоторые операции Великой Отечественной войны, то по математическим и даже логическим оценкам они не будут укладываться в общепринятые критерии, предопределяющие успех войск (сил). Однако завершились многие из них успешно. Это говорит о том, что модели этих операций, сформированные в головах командующих войсками перед принятием решений, вряд ли можно уложить в прокрустово ложе современных математических моделей. И если бы командующие в процессе выработки решений и их практической реализации руководствовались только классическими математическими моделями, то многие операции не предпринимались бы вообще. Поэтому моделирование, использование средств автоматизации и механизации следует, как мне кажется, рассматривать как важные, но не единственные и тем более не всегда приемлемые способы облегчения аналитической, интеллектуальной, творческой и практической организаторской деятельности командующих и офицеров штабов по руководству войсками в процессе подготовки и ведения военных действий. Возлагать излишние надежды на модели и электронно-вычислительную технику не только бесперспективно, но и вредно. Все это может выполнять вспомогательную, а не основную функцию в деятельности военного руководителя. Как показывает опыт, слепая вера в силу моделей и различных технических средств иногда дезориентирует руководящие военные кадры, способствует упрощенным представлениям о сущности современных военных действий и руководстве ими.
Какими бы сложными ни были современные военные действия, какие бы самые совершенные средства ни применялись в них, конечный результат этих действий по-прежнему предопределяется уровнем военно-теоретической подготовки и практическим опытом, интеллектом, волей, организаторскими способностями военачальника.
Полковник И. П. ТЕРЕХОВ,
кандидат военных наук.доцент
* * *
В статье контр-адмирала в отставке Б. А. Коковихина имеется, на мой взгляд, ряд неточностей, спорных и даже неправильных рассуждений, искажающих истину.
Прежде всего не могу согласиться с тем, что математическая модель и методика оперативно-тактических расчетов одно и то же. Математическая модель - описание оригинала на математическом языке отношений, то есть применительно к военным действиям,- это приближенный аналог боевых действий войск в операции (бою), отражающий закономерности применения средств воюющих сторон. Методика оперативно-тактических расчетов физического процесса (явления) не воспроизводит. Она представляет собой последовательность действий, приводящих к нахождению числовых значений искомых показателей.
Нельзя практически реализовать предложение автора о том, что каждая модель операции (боя) должна уточняться командующим (командиром) и его штабом на основе той информации, которой они располагают. Специалистам по моделированию известно, что уточнение модели сопряжено со значительными затратами времени, а его в создавшейся конкретной обстановке может и не быть.
Неубедительны аргументы и в пользу применения моделей только при определении замыслов действий противостоящих сторон. Если их можно применять при выработке замысла, так почему их нельзя использовать при принятии решения. Ведь в период подготовки операции необходимо в соответствии с планом совершенствовать группировки войск, провести мероприятия по организации взаимодействия, управления и всех видов обеспечения, а также отработать варианты их действий в операции. Другой вопрос, что модели должны создаваться с учетом целевого назначения.
В статье, на мой взгляд, допущена путаница в порядке разработки моделей и анализе их результатов. Автор считает, что их разработка (производство расчетов) и анализ могут иметь следующий порядок: определяются общее соотношение сил сторон, а также варианты замыслов действий противника, своих войск; выбирается критерий оценки возможных замыслов; вычисляются по избранному критерию ожидаемые результаты, они анализируются и определяется наиболее целесообразный замысел операции (боя). Как видим, здесь нет ни порядка разработки моделей, ни методики анализа полученных результатов. Автор излагает общий процесс выбора целесообразного варианта замысла операции (боя) из множества возможных.
Следует также кратко рассмотреть высказывание автора о том, что анализ результатов расчетов и выбор оптимального варианта замысла операции (боя) целесообразно производить с помощью теории игр. Ее применение, как известно, сопряжено с многократным воспроизведением (моделированием) операции (боя), со значительными затратами времени. Поэтому возможность применения теории игр в ходе принятия решения зависит от конкретной обстановки, и прежде всего от временных параметров. Существует и другое обстоятельство. В ходе операции командующий по данным разведки обязан вскрыть замысел действий противника, оценить соответствие его одному из принятых в период подготовки операции (боя) и немедленно, а при необходимости после уточнения ввести в действие один из сформулированных замыслов своих войск.
Некорректным, возможно, и ошибочным является утверждение о юм, что, чем проще модель, тем она ближе к действительности, менее искаженно ее отражает. Речь идет об адекватности модели, а в узком смысле о точности моделирования реальных процессов. По моему убеждению, степень адекватности модели, то есть ее соответствие структуре и содержанию отображаемых процессов или их фрагментов, определяется не сложностью модели, а достоверным отражением в ней свойств оригинала, правильным воспроизведением реальных физических и информационных процессов. Иными словами, адекватность модели зависит прежде всего от структурно-функционального подобия модели и оригинала. Опыт показывает, что с увеличением числа правильно учитываемых факторов и условий обстановки точность моделирования возрастает, но при этом модели получаются, как правило, более сложными. Нахождение оптимального соотношения моделей и реальных процессов военных действий является одной из нерешенных проблем в области математического моделирования.
Можно согласиться с выводом автора, что в настоящее время разработанные модели еще не полностью обеспечивают практическую деятельность командующих (командиров) и их штабов.
Это, на мой взгляд, объясняется наличием ряда нерешенных вопросов методологического, оперативно-тактического (стратегического), организационного, научно-методического, информационного и математического характера.
При разработке математических моделей важно определить конкретные требования к ним. Они приведены в статье генерал-лейтенанта с. А. Евстигнеева. Однако некоторые из них сформулированы неконкретно. Например, требование соответствия уровню руководства, в интересах которого разрабатывается модель, обязывает, чтобы степень детализации информации по мере восхождения от низших звеньев к высшим уменьшалась. Это правильно, но каким образом можно учесть его при разработке модели, когда еще неизвестно, какой элемент группировки войск должен быть выбран в качестве первичного. Этим в основном и можно объяснить тот факт, что в моделях, разработанных разными организациями или даже разными специалистами одной организации, для одного и того же уровня руководства, как правило, по-иному соблюдается упомянутое требование. А ведь от соблюдения его зависят и сложность модели, и объем необходимой входной информации, и время моделирования, а в конечном итоге и эффективность применения модели.
Практическая ценность модели в значительной мере зависит от того, как в ней учтены принципы применения войск (сил) в операции (бою). При ее разработке, если не учитывать такой принцип, как сосредоточение сил на основном направлении или в решающем месте в решающий момент, то в ней не найдет отражения объективный закон зависимости успеха в вооруженной борьбе от соотношения боевой мощи или боевых возможностей воюющих сторон, а, следовательно, результаты моделирования окажутся для практического использования непригодными. Поэтому обоснованию принципов боевого применения различных родов войск и их правильному учету в моделях следует уделить особое внимание.
Важным направлением повышения эффективности применения моделей является совершенствование организации и методики их разработки. Практика показывает, что разработки моделей силами НИУ и ввузов без штабов желаемого результата не дают. Участие органов управления в создании моделей обязательно должно быть отражено в соответствующих планах и практически выполняться. Постановка задачи (оперативно-тактическое описание модели), являющаяся ответственным этапом разработки модели, должна осуществляться штабами. Ими же должны готовиться контрольные варианты и проверяться работоспособность модели по реальной группировке своих войск.
Полковник С. Г. БЕГЛАРЯН,
кандидат военных наук
Военная Мысль.- 1987.- № 7.- С. 33-41.
Там же.-№ 8, 10.
Там же,- № 12.-С. 36-44.
Морской сборник.- 1982.-№ 2.-С. 20-25.
Военная Мысль.- 1987,- № 7.- С. 33-41.
Военная Мысль.- 1987.- № 12.- С. 36-44.
Советская Военная Энциклопедия.- Т. 1.- М.: Воениздат, 1976.- С. 532.
Военный энциклопедический словарь.- М.: Воениздат, 1986.- С. 145.
