Принцип адаптации в решении военных задач

ВОЕННАЯ МЫСЛЬ № 6/1997, стр. 45-48

Принцип адаптации в решении военных задач

Полковник в отставке С.К.БУРМИСТРОВ,

доктор военных наук, профессор

Подполковник В.А.МАРЧУК,

кандидат технических наук

РЕЗКОЕ повышение динамизма вооруженного противоборства остро поставило проблему оценки постоянно меняющихся условий в целях оперативного реагирования на них. Такая реакция характеризуется обобщенным понятием «адаптация» (приспособление), а системы, обладающие способностью приспосабливаться к изменениям внешних и внутренних условий, называют адаптивными.

Отметим, что термин «адаптация» сначала применялся для описания приспособления объектов живой природы к изменяющимся условиям жизнедеятельности. В дальнейшем он был перенесен в техническую область (в частности, в кибернетику) и стал обозначать процесс накопления и использования информации в системе, созданной человеком, для достижения ее оптимального состояния или поведения при начальной неопределенности и изменяющихся внешних условиях. В ходе адаптации могут изменяться параметры элементов и структура системы, алгоритмы функционирования, управляющие воздействия и др.

Однако рассматривать адаптацию как простое приспособление, на наш взгляд, недопустимо, поскольку приспособление есть только ответная реакция на условия, сложившиеся в данный момент времени. Суть же адаптации применительно к искусственным системам заключается в приспособлении с учетом закономерностей развития наиболее существенных процессов на основе использования текущей информации и прогнозирования (с достаточно высокой степенью достоверности) ожидаемых условий и результатов функционирования в этих условиях.

Отсюда можно сделать вывод, что главная особенность адаптивной системы - способность вскрывать закономерности развития наиболее существенных для нее процессов и использовать это для повышения эффективности своего функционирования. Поэтому адаптация применяется в тех случаях, когда воздействующие на систему факторы являются априори полностью или частично неизвестными. Система накапливает данные о таких факторах, определяет их характеристики и степень возможного влияния на результаты функционирования в целях оптимизации своего состояния или поведения.

Преимущества адаптивных систем перед «жесткими» можно отразить на графике (см.рисунок), где одна ось (W) направлена в сторону повышения эффективности систем, а другая (U) - ухудшения условий их функционирования.

Здесь кривая а характеризует эффективность множества систем, каждая из которых оптимальна только в одной точке в пределах отрезка UHUK (идеальный случай). Кривые b и с относятся к «жестким» системам, настроенным на наиболее благоприятные и наихудшие условия соответственно, а кривая d - к адаптивной системе. Анализ представленных зависимостей показывает, что эффективность «жесткой» системы, настроенной на наиболее благоприятные условия, существенно уменьшается с их ухудшением. Для системы, ориентированной на наихудший вариант, характерен нерациональный расход ресурсов в благоприятных ситуациях. Адаптивная же система достаточно эффективна в широком диапазоне условий функционирования.

На современном этапе развития военной науки уже устоявшимся можно считать подход, согласно которому группировки войск (сил) рассматриваются как системы взаимосвязанных элементов. Многомерность, многообразие форм связи и природы элементов, цикличность изменения состояния позволяют отнести их к классу сложных систем, а следовательно, интерпретировать боевые действия как противоборство сложных систем и применять методы системного анализа для поиска решений актуальных задач военной науки.

Искусственная система с точки зрения системотехники является средством достижения цели путем организации ее рационального поведения, в основе которого лежит управление. При этом всякая адаптация является вторичной по отношению к основному контуру управления. Если управление выполняет основные цели, реализация которых обеспечивает работоспособность системы, то адаптация обеспечивает качество процесса функционирования. Таким образом, проблема адаптации возникает всегда, когда вопросы качества становятся основными.

Известны три концепции рационального поведения системы: пригодности, оптимизации и адаптивизации. Согласно концепции пригодности к рациональным относится любой вариант управления из множества возможных, обеспечивающий значение показателя эффективности не ниже требуемого уровня. В данной концепции все приемлемые управляющие воздействия равноценны, т.е. одинаково удовлетворительны, а все неприемлемые - одинаково неудовлетворительны, что приводит к негибкой и нецеленаправленной системе действий.

Концепция оптимизации относит к рациональным лишь те варианты управления из заданного ограниченного их множества, которые позволяют достичь максимальной эффективности функционирования. Использовать ее можно в том случае, если условия функционирования системы неизменны. В результате получится целенаправленная, но не гибкая система действий, так как не учитывается текущая информация об изменениях, происходящих в системе и во внешней среде при реализации решения.

Особенность концепции адаптивизации состоит в возможности оперативного реагирования системы на поступающую текущую информацию об изменении условий ее функционирования. Суть концепции заключается в изменении управляющих воздействий на основе не только априорной, но и текущей информации в целях достижения (сохранения) определенного состояния системы при изменяющихся условиях функционирования. По мере поступления текущей информации система может видоизменять как множество допустимых вариантов управления, так и цель своей деятельности. Следование концепции адаптивизации обусловливает целенаправленную и гибкую систему действий, а значит, в наибольшей степени соответствует задачам функционирования систем военного назначения.

Для реализации концепции адаптивизации требуются не только новые организационно-технические решения, но и соответствующий образ мышления военных специалистов. В основе проектирования, создания боевых систем и их функционирования должен лежать принцип адаптации, т.е. обеспечение возможности целенаправленного приспособления состояния или поведения системы к складывающимся условиям противоборства путем выявления и учета закономерностей в их изменении.

Адаптация систем военного назначения может осуществляться на этапе их подготовки к боевому применению и в ходе боевых действий. В первом случае имеется относительно большой резерв времени, поэтому изменению в основном подлежат состав, пространственное построение и структура системы. Этапу боевых действий присуще изменение параметров, режимов и алгоритмов функционирования, а также перераспределение ресурсов и функций между элементами системы. Это позволяет рассматривать два вида адаптации: техническую как процесс целенаправленного изменения параметров, режимов и алгоритмов функционирования отдельных элементов и системы в целом, ее внутрисистемных и межсистемных связей с учетом изменяющихся условий; тактическую - целенаправленное изменение в соответствии со складывающимися условиями основных свойств и вариантов применения системы путем перераспределения ресурсов или функций между ее элементами. Следует различать автоматическую (реализуемую системами автоматического управления) и автоматизированную (осуществляемую при участии человека) адаптацию.

Применительно к системам военного назначения представляется целесообразным выделить три способа адаптации: изменение состава, параметров, режимов и алгоритмов функционирования элементов (системы); перераспределение ресурса; перераспределение функций. Первый способ предусматривает прежде всего изменение наиболее важных характеристик элементов системы, чем обеспечивается их эффективное функционирование в конкретно складывающихся условиях применения. Второй способ заключается в сосредоточении или распределении ресурсов на решение определенных задач в динамике противоборства (маневр силами и средствами и т.п.), третий - в пересмотре приоритетности в решении задач, что сопряжено со структурными изменениями.

Эффективность использования любого способа адаптации определяется возможностями системы по получению, анализу и учету текущей информации. Поэтому в системе должны предусматриваться специальные средства для получения, обработки информации и обмена ею. Весьма важной является задача разработки алгоритмов их рационального использования в зависимости от конкретных условий. Наивысшая степень адаптации системы достигается применением алгоритма, позволяющего по мере получения и обработки информации выбирать параметры и варианты функционирования на основе оценки эффективности предстоящих действий системы в ходе боя (сражения). Отсюда вытекает необходимость специального исследования эффективности систем военного назначения как систем, обладающих адаптивными свойствами.

Принцип адаптации уже сегодня реализуется как в отдельных системах вооружения, так и в действиях войск. Например, составной частью системы управления многонациональными силами в зоне Персидского залива была автоматизированная система моделирования боевых действий. С ее помощью на основе оперативной информации о текущем положении и состоянии своих сил и средств (от батальона и выше) прогнозировались и оценивались различные варианты боевых действий (их ожидаемые исходы). Это позволяло своевременно реагировать на изменения обстановки и вырабатывать оптимальные решения на применение сил и средств.

Можно говорить о различных направлениях использования принципа адаптации в системах военного назначения. Так, его реализация в алгоритмах АСУ боевыми действиями даст возможность рационально распределять поражающие воздействия огневых средств по целям (группам целей) в зависимости от их тактической важности в складывающихся условиях противоборства. Программно-адаптивный способ управления действиями группы истребителей позволит существенно увеличить боевой потенциал путем изменения характеристик программ управления по мере накопления информации о воздушной обстановке и прогнозирования альтернативных вариантов действий противника. Эффективность управления силами в операции флота, на наш взгляд, существенно возрастет, если использовать комплекс моделей, в которых вооруженная борьба на море представляется как процесс взаимного воздействия боевых систем, способных строить свое поведение в соответствии с изменяющейся обстановкой.

Следует отметить, что подходы, методы и модели для исследования эффективности систем военного назначения, как сложных адаптивных систем, обладают рядом особенностей, связанных с необходимостью учета: априорной неопределенности динамики тактических ситуаций в ходе вооруженного противоборства; возможностей системы по получению, анализу и использованию информации о складывающихся условиях функционирования; изменения в той или иной степени параметров и характеристик как элементов, так и системы в целом; временных ограничений на поиск и реализацию решений, соответствующих складывающимся тактическим ситуациям. Поэтому возникает потребность в разработке специальных моделей, отражающих соответствующим образом изменения параметров и характеристик (свойств) систем.

Итак, повышение неопределенности в условиях функционирования систем военного назначения представляется возможным компенсировать реализацией в них конкретных видов и способов адаптации. При этом необходимы специальные модели исследования эффективности данных систем. В то же время надо учитывать, что реализация способности к адаптации связана со значительными затратами. Следовательно, возникает проблема обоснования рациональной степени адаптации систем. Она может решаться на основе комплексной оценки прироста эффективности системы, затрат на его достижение и временных ограничений на осуществление адаптации.

Надежность и эффективность в технике: Справочник/Под ред. В.И.Кузнецова, Е.Ю.Барзиловича. - М: Машиностроение, 1989. - Т.1. - С.69.