Информационный подход в решении военных задач
ВМ №12.2004г.(стр. 30-34)
Информационный подход в решении военных задач
Полковник в отставке С. К. БУРМИСТРОВ,
доктор военных наук
Подполковник В. В. МАНЮК,
кандидат технических наук
НЕПРЕРЫВНОЕ изменение сил (средств) противоборства в военной сфере, усложнение динамики современного противовоздушного боя диктуют необходимость постоянной переоценки подходов, методов и моделей исследования эффективности боевых действий. Наиболее разработанным научно-методическим аппаратом исследований, проводимых в области военных и военно-технических задач, является аппарат теории вероятностей. Однако его применение сопряжено с определенными ограничениями и допущениями, а в исследовании единичных или уникальных событий и явлений он просто не применим.
В то же время значительные наработки в других областях научных знаний дают возможность постоянно совершенствовать научно-методический аппарат проводимых исследований с опорой на фундаментальную основу. Применительно к решению оперативно-тактических и военно-технических задач такая основа имеет место в системологии и информатике, и следовательно, встает вопрос о целесообразности использования системного и информационного подходов в решении военных задач.
Что касается системного подхода, то он на данном этапе находит относительно широкое применение, чего нельзя сказать об информационном подходе, который еще недостаточно разработан и в котором используется непривычная терминология (неопределенность и ее мера - энтропия; информация и ее меры - количество, смысл и ценность, а также меры сложности систем различного назначения и другие термины).
В целом информационный подход не ведет к каким-либо революционным изменениям в проводимых исследованиях, однако в необходимом сочетании с теорией вероятностей и системологией он позволяет обосновывать новые свойства в системах военного назначения, на основе которых могут быть разработаны новые способы боевого применения этих систем. К числу таких свойств следует отнести: информативность системы, обеспечивающую обоснованность принятия решений; информационную избыточность (недостаточность); информационную надежность; пропускную способность и др.
Как известно, теория вероятностей - математическая наука, изучающая закономерности в случайных явлениях, - полагает, что в природе нет ни одного физического явления, в котором не присутствуют элементы случайности. Но при этом случайные явления должны носить массовый характер и проявляться примерно в одинаковых условиях, что не всегда имеет место в решении военных задач. Это положение - первое из ограничений для теории вероятностей.
Второе ограничение связано с исследованием систем военного назначения, работающих в условиях случайных возмущений, когда для оценки таких систем требуется кроме морфологического и функционального описания еще и информационное, что обязательно связано с применением информационного подхода.
Третье ограничение - наличие как минимум четырех градаций понятия «вероятность»: частотная - количественная закономерность массовых случайных явлений; диспозиционная - отражающая особые свойства опытной ситуации; логическая - определяющая отношение одного утверждения (гипотезы) к другим возможным; субъективная - мера доверия. Информационный подход унифицирует различные методы оценки таких вероятностей.
Четвертое, очень важное ограничение связано с наличием условий, когда в решении военных задач присутствует неопределенность либо в состоянии системы, либо в содержании складывающейся ситуации в ходе противоборства с противником. Поэтому реальная ситуация или ее модель включает в себя некоторую «неопределенность», которая не имеет канонизированных форм и меры, тогда как информационный подход оперирует такой количественной мерой, как энтропия (от греческого entropia - превращение), обладающей очень важными свойствами.
Проведя количественную оценку энтропии Н(х) для состояния данной системы или ситуации, можно оценить объем информации I(х), требуемый для устранения возникающей неопределенности в интересах принятия обоснованного решения. Это обстоятельство связано с тем, что объем добываемой средствами разведки информации о противнике, необходимый для полного устранения неопределенности, должен быть не менее уровня энтропии, т.е. I(х) ≥ Н(х).
Энтропия как мера неопределенности в решении военных задач обладает рядом достоинств, определяющих ее практическую значимость в ходе подготовки и принятии решений. Эти достоинства выражены в следующих известных свойствах энтропии.
Первое свойство - энтропия стремится к нулю в случаях, когда одно из состояний системы достоверно, а другие невозможны, что на практике предполагает сосредоточение усилий на достоверном состоянии (направлении, временном интервале или других достоверных событиях).
Второе свойство - аддитивность, т. е. возможность оценивать N систем (средств или подразделений, частей и т.д.) в рамках единой системы (группировки) с оценкой суммы энтропии элементов группировки. Данное свойство дает возможность оценивать объем циркулирующей информации в рамках либо отдельных средств (систем), либо группировки в целом даже тогда, когда информация поступает от различных источников, в том числе работающих на различных физических принципах.
Третье свойство состоит в том, что энтропия выступает не только в качестве меры неопределенности, но и сложности систем (группировок сил и средств, других системных образований). Это означает, что можно вводить различные градации сложности систем с количественной мерой их оценки. Следовательно, при функционировании средств (систем) или создании группировки сил (средств), а также при планировании боевых действий на основе информационного подхода обеспечивается возможность количественно оценивать требуемый объем информации для принятия решений с заданной достоверностью. При этом максимальное значение энтропии Н(х)мах для каждой конкретной ситуации диктует необходимость добывания максимума информации I(х)мах для устранения неопределенности в интересах обоснования принятия решения.
В развитие третьего свойства в рамках информационного подхода действует принцип экстремума энтропии, в соответствии с которым при планировании боевых действий необходимо предусматривать возможность добывания максимального значения информации для устранения неопределенности обстановки.
Приведенные основные свойства и принцип экстремума энтропии открывают широкие возможности в использовании количественных методов оценки при решении военно-технических и оперативно-тактических задач противоборства с противником. Однако наибольшее применение информационный подход может найти в дальнейшем развитии теории принятия решений на этапах подготовки и ведения операций (боевых действий).
Примером решения военно-технических задач может служить работа радиолокационной системы, в зоне действия которой находится ряд целей определенного класса, когда координаты, скорости и уровни отраженных от них сигналов, выступающие как случайные события, распределены по известным законам. В этом случае энтропия радиолокационной информации Н(х)Σ относительно общей воздушной обстановки равна
где Н1(х1) - неопределенность в оценке класса целей;
Н2(х2) - неопределенность в оценке координат целей;
Н3(х3) - неопределенность в оценке скоростей целей;
Н4(х4) - неопределенность в оценке уровней получаемых о целях сигналов.
При этом для оценки данных уровней неопределенностей используются статистические значения параметров х1, х2, х3, х4 либо ожидаемых при планировании, либо получаемых непосредственно в ходе боевого применения.
Методы расчета различных значений Нi(хi) разработаны, и их применение позволит термин «неопределенность» заменить на количественную меру и перевести процесс принятия решения на уровень количественных оценок.
Применение системного подхода к описанию отдельных средств (систем) или группировок сил (средств), их моделей как систем различного назначения и уровней иерархии предъявляет соответствующие требования к процессу принятия решения, который должен осуществляться в такой последовательности: информационное решение, отвечающее на вопрос «Что есть правда?»; организационное, отвечающее на вопрос «Как организоваться?» и оперативное - «Как действовать?». Основу организационных и оперативных решений составляет информационное решение, призванное обеспечить добывание объема информации I(x)max, устраняющего имеющуюся неопределенность Н(х)мах в оценке сложившейся ситуации.
При этом достоверность принятых решений будет тем выше, чем ниже уровень неопределенности в момент формирования этих решений.
При решении оперативных и оперативно-тактических задач возможна следующая градация уровней неопределенности.
Четвертый уровень. Максимальный уровень неопределенности -возможен на этапе подготовки к боевым действиям, когда имеется ограниченная информация о противнике. Оценка неопределенности в этом случае определяется как энтропия равновероятного распределения информационного параметра, например времени / при круговой обороне с радиусом г, а также действий на площади S = πr2:
или в пределах верхней полусферы:
Третий уровень. В условиях ведения боевых действий на ограниченном интервале времени оценка уровня неопределенности рассматривается как энтропия равновероятного распределения на участке фронта (Ь - а):
Второй уровень. При известном значении математического ожидания mt величины t оценка энтропии соответствует энтропии экспоненциального распределения, соответствующего условиям спада (наращивания) усилий противника:
где е = 2,71 - основание натурального логарифма.
Первый уровень. На определенном направлении действий противника и при наличии среднеквадратической ошибки в оценке этих действий (σt) уровень неопределенности рассчитывается как энтропия нормального закона распределения t:
Каждому из этих уровней H(t)i должен соответствовать требуемый объем информации I(t)i, обеспечивающий устранение неопределенности в интересах принятия обоснованных решений. С практической точки зрения количество и содержание этих уровней должно быть расширено в ходе исследований, а в решении оперативных и оперативно-тактических задач может быть увязано с формами боевых действий.
Введение соответствующих уровней сложности средств и систем вооружения, обеспечивающих возможность получения и обработки максимального объема информации I(x)max для заданных условий, позволяет решать обратную задачу, т.е. по величине требуемой I(х)мах определять потенциальное значение Н(х)мах, при котором данные средства (системы) или группировки в целом могут функционировать в условиях максимального уровня неопределенности (экстремума энтропии).
Таким образом, информационный подход обеспечивает возможность: перевода понятия «неопределенность» на количественный уровень с обоснованием требуемой информации для устранения неопределенности в рассматриваемой ситуации; количественной оценки достоверности принимаемых решений; информационного описания средств и систем различного назначения; обоснования новых свойств при создании или модернизации систем и т.д.
Обобщенно можно утверждать, что применение информационного подхода в совокупности с системным, вероятностным и другими подходами обеспечит развитие научно-методического аппарата исследований широкого круга военных и военно-технических задач.
