一种网络信息体系超网模型的建立方法与流程

1.本发明涉及一种网络信息体系超网模型的建立方法，属于系统工程科学与信息科学技术领域。


背景技术：

2.网络信息体系是一个典型的复杂巨系统。随时间推进，网络信息体系由于自身结构调整(装备增减、更替、连接关系重构等)引发能力在时间轴上的“横向”演化(提升、削弱、消退等)；同时，体系的各成员系统通过铰链耦合，自底向上“纵向”涌现出“1 1>2”的体系能力效用。如何寻找一种科学方法，对网络信息体系的能力演化与涌现进行分析预测，具有重要科学意义和应用价值。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种网络信息体系超网模型的建立方法，立足于能力动态演化与涌现特点，基于超网理论，通过网络信息体系能力演化与涌现，为军事需求人员提供了网络信息体系超网模型的建立方法。
4.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
5.一种网络信息体系超网模型的建立方法，包括：
6.基于不同功能属性的网信单元的能力建立网络信息体系超网模型；
7.对网络信息体系超网模型进行能力动态演化分析
8.对网络信息体系超网模型进行能力涌现分析；
9.基于能力动态演化分析结果和能力涌现分析结果对网络信息体系超网模型能力进行预测；
10.基于能力预测结果更新网络信息体系超网模型，并持续进行迭代。
11.优选的，所述网络信息体系超网模块按照由微观到宏观分为单元层、网系层、体系层；
12.所述单元层由不同功能属性的网信单元及相互间的信息连边组成，并将网信单元按功能属性通过信息连边构建功能网络；
13.所述网系层由不同功能属性的作战单元及互相间的信息连边组成，并将作战单元按功能属性通过信息连边有序连接所构建的功能网络形成作战网系；
14.所述体系层根据任务需求，按照信息赋能、网络增能、体系聚能的要求，将各作战单元、作战网系有机融合形成的体系能力网络。
15.优选的，所述对网络信息体系进行能力动态演化分析包括：
16.输入当前的初始能力值；
17.对当前初始能力值按照网信单元自演化、网信单元互激励、网系牵引、环境驱动四类要素分别确定其演化结果。
18.优选的，所述网信单元自演化包括：
19.确定其解析表达式为：
[0020][0021]
其中，o
t
、t
t
、e
t
、l
t
分别为t时刻网信单元v
iu
的作战理论认识层次、军事训练强度、装备操作运用熟练程度、后勤保障水平，为各因素对网信单元能力的贡献度；
[0022]
网信单元能力为仅考虑上述因素的演化影响，则成立，即演化结果：
[0023][0024]
所述网信单元互激励包括：
[0025]
t时刻，网信单元v
ju
对网信单元v
iu
的激励因子为：
[0026][0027]
其中，为互激励系数，和分别为网信单元和的在t时刻的能力；
[0028]
网信单元能力为仅考虑上述因素的演化影响，则成立，即演化结果：
[0029][0030]
所述网系牵引包括：
[0031]
t时刻，网系l
n
对所属网信单元v
iu
的能力演化牵引系数为：
[0032][0033]
其中，|l
nt
|为网系l
n
所含网信单元的规模，为与网信单元v
iu
具备同等能力值的规模；
[0034]
网信单元能力为仅考虑上述因素的演化影响，则成立，即演化能力：
[0035][0036]
所述环境驱动包括：
[0037]
t时刻，环境驱动系数为：
[0038][0039]
其中，和分别为环境积极因子和消极因子，和分别为环境积极因子和消极因子的权重；
[0040]
网信单元能力为仅考虑上述因素的演化影响，则成立，即演化能力：
[0041][0042]
优选的，所述对网络信息体系进行能力涌现分析包括：
[0043]
输入当前的初始能力值；
[0044]
对当前初始能力值从同层能力组合关联、层间能力聚合两个维度分别确定其涌现结果。
[0045]
优选的，所述同层能力组合关联包括：
[0046]
静态效能发挥角度：能力c
i
的发挥有赖于c
j
且c
i
聚合于c
k
，定义上述关系为“隐含依赖关系”，c
k
隐含依赖于c
j
，只有c
j
达到一定阈值，c
k
才能发挥其效能；
[0047]
动态作战进程角度：c
i
和c
j
共同支撑作战进程，且c
i
和c
j
所支持的活动存在先后时序，则称c
i
和c
j
存在依赖关系；
[0048]
所述层间能力聚合包括：
[0049]
串联：上层能力的满足必须以下层能力的发挥为前提，两者之间在数学意义上为加权积关系；
[0050]
协同：若下层能力仅为上层能力达成的可选项，则下层能力与上层能力之间在数学意义上为加权和关系；
[0051]
并联：各项能力在遂行通信任务中，发挥同样的功能，互为替补或备份关系；
[0052]
混合：按照串联、协同、并联的次序叠加，三种能力聚合方式，充分考虑指标间的构成、依赖关系。
[0053]
优选的，所述基于能力动态演化分析结果和能力涌现分析结果对网络信息体系能力进行预测包括：
[0054]
能力动态演化预测：
[0055]
设为t时刻，单元自演化、单元互激励、网系牵引和环境驱动四类因素之于网信单元v
iu
的权重，则网信单元能力动态演化的表达式如下：
[0056][0057]
能力涌现预测：
[0058]
在指标间串联、协同、并联、混合四种能力关系的基础上，按照先串联、后协同、再并联的次序，获得能力涌现的最终结果值。
[0059]
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
[0060]
本发明提供的一种网络信息体系超网模型的建立方法，梳理网络信息体系能力演化动因，通过网络信息体系能力演化与涌现分析，给出一套网络信息体系演化与涌现分析方法技术方案和详细的能力动态演化与涌现分析过程，为军事需求人员提供了一种网络信息体系超网模型的建立方法。该方法可应用于网络信息体系规划计划论证、建设方案拟制等顶层设计，以提高顶层设计的科学性和规范性。
附图说明
[0061]
图1是本发明实施例提供的一种网络信息体系超网模型的建立方法流程图；
[0062]
图2是本发明实施例提供的实验数据的网络信息体系能力层次；
[0063]
图3是本发明实施例提供的实验数据的单元能力演化曲线；
[0064]
图4是本发明实施例提供的实验数据的体系能力涌现曲线。
具体实施方式
[0065]
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0066]
实施例一：
[0067]
如图1所示，本实施例提供了一种网络信息体系超网模型的建立方法，包括以下步骤：
[0068]
步骤1、基于不同功能属性的网信单元的能力建立网络信息体系超网模型；
[0069]
步骤2、对网络信息体系进行能力动态演化分析
[0070]
步骤2.1、输入当前的初始能力值；
[0071]
步骤2.2对当前初始能力值按照网信单元自演化、网信单元互激励、网系牵引、环境驱动四类要素分别确定其演化结果；
[0072]
其中：网信单元自演化包括：
[0073]
确定其解析表达式为：
[0074][0075]
其中，o
t
、t
t
、e
t
、l
t
分别为t时刻网信单元v
iu
的作战理论认识层次、军事训练强度、装备操作运用熟练程度、后勤保障水平，为各因素对网信单元能力的贡献度；
[0076]
网信单元能力为仅考虑上述因素的演化影响，则成立，即演化结果：
[0077][0078]
网信单元互激励包括：
[0079]
t时刻，网信单元v
ju
对网信单元v
iu
的激励因子为：
[0080][0081]
其中，为互激励系数，和分别为网信单元和的在t时刻的能力；
[0082]
网信单元能力为仅考虑上述因素的演化影响，则成立，即演化结果：
[0083][0084]
网系牵引包括：
[0085]
t时刻，网系l
n
对所属网信单元v
iu
的能力演化牵引系数为：
[0086][0087]
其中，|l
nt
|为网系l
n
所含网信单元的规模，为与网信单元v
iu
具备同等能力值的规模；
[0088]
网信单元能力为仅考虑上述因素的演化影响，则成立，即演化能力：
[0089][0090]
环境驱动包括：
[0091]
t时刻，环境驱动系数为：
[0092][0093]
其中，和分别为环境积极因子和消极因子，和分别为环境积极因子和消极因子的权重；
[0094]
网信单元能力为仅考虑上述因素的演化影响，则成立，即演化能力：
[0095][0096]
步骤3、对网络信息体系进行能力涌现分析；
[0097]
步骤3.1、输入当前的初始能力值；
[0098]
步骤3.2、对当前初始能力值从同层能力组合关联、层间能力聚合两个维度分别确定其涌现结果；
[0099]
其中，同层能力组合关联包括：
[0100]
静态效能发挥角度：能力c
i
的发挥有赖于c
j
且c
i
聚合于c
k
，定义上述关系为“隐含依赖关系”，c
k
隐含依赖于c
j
，只有c
j
达到一定阈值，c
k
才能发挥其效能；
[0101]
动态作战进程角度：c
i
和c
j
共同支撑作战进程，且c
i
和c
j
所支持的活动存在先后时序，则称c
i
和c
j
存在依赖关系；
[0102]
设置阈值v1、v2和系数k，若该隐含指标的能力值valueindex
indirect
低于阀值v1则认为依赖于该隐含指标的指标不具备相应能力，置k为0；若隐含指标能力值valueindex
indirect
高于阀值v2则认为依赖于该隐含指标的指标完全具备相应能力，置k为1；隐含指标能力值valueindex
indirect
介于v1、v2之间则系数k 介于0
‑
1之间，其表达式为：
[0103][0104]
层间能力聚合包括：
[0105]
串联：上层能力的满足必须以下层能力的发挥为前提，两者之间在数学意义上为加权积关系；以下层能力c
sub
‑
i
为例，设n为c
sub
‑
i
子能力的总数量，w
i
为 c
sub
‑
i
权重，则其上层能力有：
[0106][0107]
协同：若下层能力仅为上层能力达成的可选项，则下层能力与上层能力之间在数学意义上为加权和关系；以子能力c
sub
‑
i
为例，设n为c
sub
‑
i
子能力的总数量，w
i
为c
sub
‑
i
权重，则其上层能力有：
[0108][0109]
并联：各项能力在遂行通信任务中，发挥同样的功能，互为替补或备份关系；以子能力c
sub
‑
i
为例，设n为c
sub
‑
i
子能力的总数量，w
i
为c
sub
‑
i
权重，则其上层能力有：
[0110][0111]
混合：按照串联、协同、并联的次序叠加，三种能力聚合方式，充分考虑指标间的构成、依赖关系。
[0112]
步骤4、基于能力动态演化分析结果和能力涌现分析结果对网络信息体系能力进行预测；
[0113]
步骤5、基于能力预测结果更新网络信息体系超网模型，并持续进行迭代。
[0114]
能力动态演化预测：
[0115]
设为t时刻，单元自演化、单元互激励、网系牵引和环境驱动四类因素之于网信单元v
iu
的权重，则网信单元能力动态演化的表达式如下：
[0116][0117]
能力涌现预测：
[0118]
在指标间串联、协同、并联、混合四种能力关系的基础上，按照先串联、后协同、再并联的次序，获得能力涌现的最终结果值。
[0119]
其中，网络信息体系按照由微观到宏观分为单元层、网系层、体系层。
[0120]
单元层由不同功能属性的网信单元及相互间的信息连边组成，并将网信单元按功能属性通过信息连边构建功能网络；网系层由不同功能属性的作战单元及互相间的信息连边组成，并将作战单元按功能属性通过信息连边有序连接所构建的功能网络形成作战网系；体系层根据任务需求，按照信息赋能、网络增能、体系聚能的要求，将各作战单元、作战网系有机融合形成的体系能力网络。
[0121]
以下述实验数据为例，构建网络信息体系超网模型，确定信息获取、信息传输、信息处理、信息对抗、预警探测、跟踪定位、后勤保障、装备保障、组织协调、筹划决策、体系融合、体系强度等12类单元能力，信息力、感知力、保障力、指挥力、行动力等五类网系能力。网络信息体系的能力分层及能力组成如图2所示。
[0122]
基于能力需求满足度理论，给出各单元能力的初始值，如表1所示。
[0123]
表1单元能力初始值
[0124][0125][0126]
表1中的初始值将作为下一步能力演化与涌现分析的基本依据和原始输入。
[0127]
单元能力演化：
[0128]
网信单元在自演化、互激励、网系牵引和环境驱动等因素影响下，能力随时间推进而动态演化。为获取单元能力的演化规律，首先给出初始时刻各单元能力的参数设置。限于篇幅，以信息获取能力c
i1
为例，初始参数设置如表2所示。
[0129]
表二t0时刻c
i1
初始参数
[0130][0131]
设演化步长δt＝5，演化周期为10步长。将初始数据按照网信单元自演化、网信单元互激励、网系牵引、环境驱动四类要素分别确定其演化结果，得各单元能力演化曲线如图3所示。
[0132]
各单元能力随时间推进而增强，总体上在t＝40时刻达到相对稳定状态。其中，信息力和感知力伴随网络信息基础设施的逐渐构设而得以提升；保障力 (后勤保障c
i2
、装备保障c
i2
)随经济建设的推进，相关后勤物资装备的保障逐步到位，因此能力增长较快；同时，随着武器装备型号逐渐成体系、武器装备协同运用逐渐成熟，建立在火力配备完备性、饱和度及火力打击协同性之上的体系融合c
f1
、体系强度c
f2
逐渐强化；由于指挥力主要依托于指挥信息系统及指挥员经验，相对固定，增长幅度较为平缓。
[0133]
体系能力涌现：
[0134]
为进一步挖掘体系能力的涌现规律，邀请六组专家采用anp方法，分别确定六组单元能力权重方案，如表3所示。方案一至方案五分别突出强调信息类、感知类、保障类、指挥类、行动类网系单元能力；方案六在五类网系单元能力中均衡分配权重。
[0135]
表3单元能力权重分配
[0136]
[0137][0138]
将初始数据按照同层能力组合关联、层间能力聚合两个维度，得各方案下体系能力涌现结果如图4所示。
[0139]
方案一至方案五中，方案一和方案三涌现出的体系能力值较大，方案四涌现出的体系能力值最小，表明信息类和保障类网信单元对能力涌现的贡献度最大，而指挥类网信单元对能力涌现的贡献度有限。所有方案中，方案六涌现出的体系能力值最高，表明各类网信单元的均衡赋权将极大促进体系涌现的发生。进一步地，可以考察方案六中具体的权重分配，发现信息传输c
i2
、信息处理c
i3
、预警探测c
a1
、后勤保障c
l1
、筹划决策c
c2
、体系强度c
f2
等单元能力所占权重较大，因此，在下一步的网络信息体系建设中，可以针对上述几项能力有的放矢，着重发力，为健全网络信息体系能力体系，提供强有力支撑。
[0140]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、 cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0141]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。