第二章军事信息处理技术

第二章军事信息处理技术军事信息处理技术，是指应用现代计算机技术，对信息进行综合、转换、整理加工、存储和表示的技术。它是信息作战主体技术的核心，是信息作战技术学的重要研究领域。运用军事信息处理技术，能对信息作战收集到得各种实时信息自动进行综合、分类、计算、存储、更新、分发、显示和输出，并能根据实时和历史的信息，进行军事运筹、辅助决策，及对各种作战方案进行模拟、比较、评估和选优，其应用和发展，不仅直接影响到信息作战其他技术领域的应用和发展，而且对信息作战的方式和效能产生巨大影响。第一节信息处理技术的构成和作用随着军事高技术特别是计算机技术的迅猛发展，信息处理技术广泛应用于信息作战的指挥控制系统、数字化部队、信息化武器装备和指挥控制决策等各个领域，使其构成不断发展变化，在信息作战中的地位和作用更为突出。一、信息处理技术的构成现代信息处理完全是借助于计算机实现的，因此，信息处理技术的主体或核心是计算机技术。计算机技术可分为计算机硬件技术和计算机软件技术两大部分。计算机硬件技术是有关计算机内部元器件、系统及外部设备等硬件的研制、设计和生产的技术。计算机软件技术是用于计算机的各种软件程序的编制及使用技术。软件根据其所起的作用，可分为两大类：一类是系统软件，包括操作系统、语言编译系统、服务性程序等，主要计算机本身的管理、维护、控制与运行，以及高级语言程序解释、编译等；另一类是针对不同信息处理任务而编制的应用软件，主要用于解决特定的应用问题，如情报检索系统、数据库系统等。从分析信息处理技术在信息作战中的功能来看，信息处理技术如图2-1所示主要包括计算技术、推理技术、存储技术、显示技术、多媒体技术、软件技术和模拟仿真技术等。二、信息处理技术的作用1.信息处理技术是作战的重要支柱在信息作战领域，信息处理技术的主体—计算机技术和作为信息处理工具的电子计算机，是信息作战指挥员和指挥控制机构的“外脑”，是信息作战系统的核心。其组成的计算机网络，将各种信息系统、信息武器系统、数字化部队相连，使信息的获取、传递、处理、辅助决策、指挥控制、显示和对抗实现了自动化，它可为信息作战指挥员及其指挥控制机构提供经处理的必要、适时、准确和相关的情报信息，使其在“透明”的信息化战场指挥部队和控制武器系统遂行信息作战任务，协调诸军兵种联合作战，以夺取信息作战的胜利。这表明，信息处理技术已成为信息作战的重要支柱。信息处理技术的应用程度，已成为信息作战运用高新技术程度的一个重要标志。图2-1军事信息处理技术的构成2.信息处理技术是实现信息作战武器信息化的关键要素使用信息化武器系统，精确打击、实体摧毁敌之指挥控制机构、信息系统、数字化部队是信息作战的主要内容。武器装备的信息化离不开信息处理技术。信息处理技术的发展，大大推进了武器装备的信息化进程，使传统武器装备向精确化、智能化、远程化、隐身化、无人化方向发展。采用了计算机的信息化武器系统，将传感装置、计算机、控制系统和战斗部队有机组成在一起，并与自动化指挥、控制、通信、情报系统及战场环境相结合，使武器系统的发射、对目标判断、识别、精确定位和跟踪实现了自动化，大大提高了其突防力、杀伤力和生存力。如巡航导弹等精确制导武器能够在敌防区外发射，借助于信息处理技术准确命中目标，实现远航精确目标打击。实际上，任何武器装备系统，甚至但并使用的武器装备都可嵌入电子计算机，使其作战效能成十上百倍地提高，以适应作战的需模拟仿真技术并行处理技术主要的多媒体技术网络计算技术精确推理技术不精确推理技术主存储器技术磁盘存储技术光盘存储技术超导存储技术图像显示技术三维显示技术可视化技术虚拟现实技术图形显示技术作战模拟技术系统仿真技术军事信息处理技术计算技术推理技术存储技术显示技术多媒体技术软件开发技术要。3.信息处理技术是开辟新的信息作战战场的物质基础信息处理技术的核心是电子计算机技术，是开辟新的信息作战战场的物质基础。通过计算机构成的网络作战是信息作战的关键作战行动，他是在“计算机控制的空间战场”，综合运用计算机进攻和防御手段，控制信息，削弱或摧毁敌计算机网络，并使已方的计算机网络得到严密防护的信息作战行动。随着多媒体技术、计算技术、推理技术、存储技术、软件技术和模试仿真技术等信息处理技术的飞速发展与融合，使用于信息作战的计算机网络空前发展，如国际互联网、各类指挥控制系统、全球和战场信息基础设施、全球个人通信等。信息处理技术使“计算机控制空间”不断膨胀，不仅开辟了新的信息作战战场----计算机网络空间战场，而且使信息作战的计算机网络战日趋激烈，计算机程序攻击、计算机芯片攻击和“黑客”攻击、计算机防护等多种新的作战行动应运而生。未来信息作战的胜利者，将属于抢占新的信息作战战场-----计算机网络空间的一方。4.信息处理技术是指挥控制和训练方式变革的主要平台信息处理技术，如模仿仿真技术、虚似现实技术、计算技术、显示技术和软件技术等，推动着信息作战指挥控制方式的变革和手段的更新，日益显示出传统的指挥控制、训练方式和手段无法比似的先进性。信息处理技术广泛运用于战场情报侦察、信息传输、指挥控制系统，并通过计算机网络技术将信息化战场、信息化武器系统、数字化部队连结成一个整体，使信息作战的指挥控制能在网络状态下，对所有的作战单元实施实时的、无指挥层次的指挥控制，一些新的指挥控制方式，如网络式、分布式、互访式指挥控制方式脱颖而出。信息处理技术，是信息作战训练的环境、条件和手段产生了质的飞跃，运用模仿仿真技术的模式训练把单个受训者置于一种模式信息作战的三维虚似环境，一个可帮他学习和练习战术技术而专门设计的特定环境，使其全身心地投入到训练之中：运用虚似现实技术和计算机交互技术的虚似现实和分布交互式训练、使受训者在逼真的近似实战条件下进行多层次的合成训练、对抗训练，从而改变“一张图、几只笔、一个简易沙盘”的传统训练模式，大幅度增强了训练的科学性、对抗性、经济性。为信息作战的仿真演习和部队人员的训练，提供了现代化的“信息作战实验室”。5.信息作战技术对信息处理技术提出了更高的要求以信息处理技术为核心的信息作战技术在信息作战中的突出地位和作用，推动力信息作战的产生和发展，反过来信息作战又对信息处理技术提出来更高的要求。一是处理速度要快。信息处理速度取决于计算机的运算速度，而计算机的运算速度是指计算机执行指令的平均速度，现在的高性能计算机运算速度最高能达到每秒万亿次。数字化战场态势复杂、瞬息万变、信息量巨大，信息处理技术能提供很快的信息处理能力，以满足信息作战对实时响应能力的要求。二是处理技术要高。处理精度取决于计算机的运算精度，运算精度是指在计算机CPU中进行运算的数据长度，通常称为机器字长，以数据的二进制编码位数来表示。字长越长，精度越高，但硬件价格越贵。微型机的字长有8位、16位、32位等，大型机以上可达64位。武器装备的信息化要求信息处理技术能提供高精度的处理能力，以精确命中和打击目标。三是存储容量要大。存储容量通常以字节为单位，包括主存（内存）容量和辅助存储器（外存）的容量。信息作战中的信息量是巨大的，特别是设计到多媒体信息时更是如此，因此要求信息处理技术能提供大容量的存储能力。四是多媒体信息处理能力要强。在信息作战中，往往是采用各种形式的多媒体信息如表格数据、文字、话音、传真、图形以及图像等作为军事信息的载体。因此信息处理技术硬能提供很强的多媒体信息输入、存储、分析和输出等能力。五是输入输出能力要强。输入输出能力取决于配置的外部设备的数量和性能。信息作战要求信息处理系统能配置各种各样的外部设备，快速地进行各种信息的输入和输出，六是人机接口要友好。应能提供友好的人机接口，如图形用户接口（GUI）或更加自然的人机交互接口，使指挥参谋人员能容易地学习和掌握、方便地操作。七是软件要丰富、功能要齐全。信息处理功能最终要靠相应的软件来实现。因此应能提供品种丰富、功能齐全的软件，包括系统软件和应用系统等。八是可靠性要高。包括硬件和软件的可靠性，要求具有足够的可靠性冗余、后援存储能力和容错能力，必须保证信息处理系统能长期稳定、可靠地运行。九时安全性要高。在信息作战中，计算机及其网络系统是信息攻击的队形。因此对信息处理技术提出了很高的安全性要求，已阻止信息攻击。十是开放性要好。军事信息系统复杂，往往涉及到不同厂家的计算机硬件软件，因此应制定和遵循一定的开放标准，实现异构计算机及操作系统、异构网络之间的互兼容、互连、互通和互操作，使之成为一个有机协调的整体。第二节军事信息常用处理技术一、计算技术计算技术是信息处理技术的基础，其目的是研究如何提高计算机的运算速度和处理能力，使之更能满足实际应用的需要。随着军事高科技的发展，信息作战的信息网络系统、武器系统的设计、研制和运用，都需要每秒十亿次、乃至百亿次、千亿次、万亿次运算的计算机系统，以满足高速、实时、大数据量和高复杂的计算，而仅依靠器件的发展来提高速度，远不能满足军事领域对高速计算机能力的需要。这就要改进计算机结构，采用各种并行处理技术和新的计算方式，以便大幅度的提高处理速度和能力。21世纪的计算机微处理器续写辉煌，他的进展将获得巨大的技术飞跃甚至定义新的“摩尔定律”21世纪内，光子、分子、生物、量子与超导计算机新技术可能导致一场新的计算机技术革命，但这些新技术的成熟还有一个过程。电子计算机仍有强大的生命力。在近半个世纪内。其他计算技术还不大可能完全取代电子计算机。光、电、超导、生物、量子等各种混合技术的计算机将取得较大进展。21世纪计算机可能比针尖还小，甚至植入人的大脑里或置于特殊环境中，人们通过网络使用。（一）并行处理技术并行处理技术，是中央处理器内或计算机系统内各部件能尽量并行操作以提高系统处理速度的计算机技术。大规模并进行处理技术则是将并行级别提高到处理机一级，使许多处理机能并行操作，实质是许多处理机同时算一道题。它能使百上千乃至上万个处理单元并行操作，是使计算机性能持续增长的关键技术。并行处理技术自60年代中期出现以来，经历了从阵列机、流水线到超线程、多核CPU计算机、共享储存的对多处理器系统（SMP）、分布式储存的大规模并行处理系统（MPP）到分布式共享储存的大规模并行处理系统(NUMA)和计算机机群（CIuster）的发展过程。但目前超线程、多核CPU处理技术仅用于微处理器（如Intel公司的Pentium系列）内部结构中以提高其运算速度。目前并行处理技术努力要达到的目标是实现“3T”（1T=1012）并行处理系统，及每秒万亿次浮点运算速度、亿万字节储存容量、每秒亿万位传输宽带。并行处理计算机系统主要可分为两大类，及单指令流多数据流（SIMD）系统和多指令流多数据流（MIMD）系统。后者有可分为共享存储与分布式存储两类。1、单指令流多数据流型大规模并行处理系统单指令流多数据流型曾经是大规模并行处理系统的主流技术。这种类型的机器是将许多具有相同功能和处理能力的处理器按一定的拓扑结构互连而构成的。在系统内，所有处理器均从同一个控制器同时接受同一指令（即所谓“单指令流”），各处理器在单指令流的控制下并行处理各自的数据（即所谓“多数据流”）。这种结构对处理器的要求不高，处理器可以很简单，甚至可以是一位微处理器，如TMC公司的CM-1和CM-2机，但实现指令流和数据流传送的网络和系统的同步机构则比较复杂。单指令流多数据流机的规模可以很大，也具有一定的规模可变性。早期的单指令流多数据流机主要采用“蚁阵”策略。单指令流多数据流机的专用性很强，其性能与算法结构密切相关，对于某些特定用途（如信号处理和图像处理等）来说，可以达到高速运算。例如，由16，384个一位处理单元按128*128阵列结构组成的单指令流多数据流机的8位数的加法速度可以达到每秒65亿次；由65，536个一个处理单元组成的CM-2机的运算速度达到每秒25亿次，对特殊问题的运算速度可达到每秒70亿次。单指令流多数据流的优点是并行粒度（并行操作的量度，如微指令或指令级就属于细粒度）细，向量处理能力较弱，而且专用型太强，对有些问题（如数据库管理）几乎是无能为力。这些不