1. 战场仿真研究的意义、现状及应用前景
基于虚拟现实技术的战场环境仿真
摘要:战场环境是一切军事行动的空间基础,战场环境仿真是目前军事作战模拟领域研究的热点。本文讨论了战场环境的构成、战场环境仿真的主要内容,重点讨论了虚拟现实技术在战场环境感知仿真中的应用和关键技术。
关键词:战场环境,战场环境仿真,虚拟现实
战争具有很强的实践性特点,指战员的指挥艺术和作战能力,都需要在一定的战争环境中得到锻炼和提高。战争年代,这种能力可以通过真正的战争实践得以积累,但这种实践是不可重演、不可试验的,其代价也十分高昂。因此,即使在战争年代,非战时的训练也成为决胜的关键,指导训练的标准就是战争实践本身。和平时期,军事演习是一种普遍的训练方法,驾驭战争实践的能力是通过各种作战样式的试验来积累和提高。由于缺少实际战争的检验,各训练样式也就规定着未来作战的样式。
自人类历史上出现战争以来,人们对军事训练的研究都是以对战争规律的学习和探讨为目的,并在训练领域逐渐形成了“作战模拟”这一特殊的研究主题。作战模拟是对包括战争规律和战争指导规律两个方面在内的战争本质规律的模拟[1],其首要的一点就是要创造一个贴近实战的训练环境,使得各类受训人员能够在此环境中得到恰如其分的训练[2]。
战场环境是敌对双方作战活动的空间,在现代作战模拟中,要营造一个贴近实战的训练环境,首先就要根据仿真原理来建立一个符合特定的作战训练科目需要的数字化的战场环境,这就是战场环境仿真(Battlefield Environment Simulation)。战场环境仿真在内容上包括战场感知 虚拟现实是二十世纪90年代末出现的一种十分有效的仿真技术,本文将重点讨论如何运用虚拟现实技术来实现战场环境仿真。
1.战场环境仿真概述
1. 1 战场环境的构成
战场环境是指作战空间中除人员与武器装备以外的客观环境。从战争所涉及的客观因素来分析,战场环境应该包含战场地理环境、气象环境、电磁环境和核化环境。也许,随着网络信息战的形成,战场网络环境也将成为战场环境的一个重要的组成部分。
战场环境具有多维性、互动性的特点。多维性的含义是:①战场环境是由多个具有自身变化规律的客观环境构成的,上述的四个环境分属于不同的学科领域;②这些客观环境的空间形态是随作战过程而演变的。互动性的含义是:上述环境之间互有影响,其中,地形环境是其他环境的物理依托,是可以进行空间定位和加载各种作战信息的基础。如图1所示,战场环境中,气象环境与地理环境互有影响,气象环境具有地缘特点,如不同的地理位置具有热带、亚热带等气象特征,而气象环境会影响地理环境,如流水侵蚀地貌、冰川地貌的形成,雨天和晴天对地面土质有影响,进而影响行军速度;地理环境和气象环境都对电磁环境的形成有重大影响,不仅规定了电子设施的分布,还决定着电磁波的传递范围和受气象干扰的程度;战场核化环境的形成,与核设施的地理位置及其周围的环境有关,核污染的区域的形成和发展与地理环境和气象环境密切相关。
1.2 战场环境仿真及其描述方式
战场环境仿真是指运用仿真技术来描述战场环境。仿真(Simulation)是通过系统模型的实验来研究一个存在的或设计中的系统。计算机仿真(也称数学仿真)是指借助计算机,用系统的模型对真实系统或设计中的系统进行试验,以达到分析、研究与设计该系统的目的[3]。在这里,系统是指为了达到某种目的的一组具有特定功能、彼此相互联系的若干要素的有机整体。对一个系统的仿真涉及三个要素:系统、系统模型、计算机,而联系这三个要素的基本活动是:模型建立、仿真模型建立和仿真实验[4](如图2所示)。
如果把战场环境作为一个战场空间系统来看待,其特定功能就是构成战场的空间载体和物理条件,战场环境中各类环境的相互关系则构成这个空间载体的有机整体。运用计算机实现战场环境仿真,首先需要把战场环境数字化,即建立战场环境模型,数字地图就是一种典型的战场环境模型。这种模型具备通用性,但往往不能满足一些特殊的需求,例如现代作战模拟由于仍沿袭兵棋的推演方式,需要把地形环境数据按一定分辨率处理成按格网存储的数据,而且这些数据还随着作战过程的展开而动态变化。这种把战场环境模型处理成符合作战模拟使用的模型的过程,就是战场环境的二次建模(仿真建模)。经过二次建模处理的战场环境模型,就可以用于计算机作战模拟。为了保证作战模拟结果的准确、可靠,要求战场环境模型具有一定的精确性,这就需要通过仿真实验对模型进行检验(验模)。
根据战场环境仿真在作战模拟中的用途,可以将其区分为数据仿真和感知仿真两种描述方式。数据仿真主要用于仿真对抗和作战评估,此时,战场环境数据是提供给电脑“认识”战场使用,不妨把由基本的战场环境数据转化成计算机能够识别的战场环境模型的过程称为“战场模型化”。感知仿真主要是针对指挥作业和训练模拟,即通过战场视景、声效等要素来展现战场环境,指挥员通过一定的操作界面来感知战场环境,达到辅助现地勘察、掌握态势和辅助决策等目的,这种“战场感知化”的结果,是供人脑认识战场使用的。战场环境的数据仿真和感知仿真都是以数字化战场环境为基础,在实际应用中,这两种仿真描述方式互为作用,根据模型驱动而改变的数据仿真通过感知化展现给参训人员,而参训人员通过人机交互可以改变数据仿真的结果。图3表述了战场环境仿真两种描述方式之间的关系。由于篇幅所限,本文只对战场环境的感知仿真的内容与关键技术加以讨论。
1.3 战场环境感知仿真的主要内容
感知仿真的目的是通过直观地展现战场环境来充分训练参训人员的指挥决策能力。其内容包括对战场环境的视觉、听觉、触觉等多种感觉通道的仿真。视觉仿真通常也称“战场可视化”,是感知仿真中的一种主要形式,就是将战场环境中可见的(如地形、地物)和不可见的(如电磁场、潮汐流场)要素以立体的、三维的或二维的图形图像表达出来。听觉仿真是指通过对战场中各作战单元的声音(音效、音量和音位)的模拟来营造战场气氛。触觉仿真是指通过对人机交互设备的操作来实现人与环境的交流,这是使参训人员产生临场感的重要手段。这种通过多感觉通道的模拟来实现临场感觉的技术就是虚拟现实技术。与传统的通过地图、实物沙盘或影像资料等来了解战场的认知方式相比,在这样的系统中,参训人员就由旁观者转变为参与者,可以主动地在逼真的环境中进行探索,从而大大地提高战场认知的效率。
2.虚拟现实与战场环境感知仿真
2.1 虚拟战场环境在感知仿真中的应用
虚拟现实(VR)这一术语诞生于上世纪80年代末,是指由计算机生成的具有临场感觉的环境[5][6],实现这种环境的技术称为虚拟现实技术。军事部门是这项技术的资助者和的最先用户,而且主要用于军事训练。1988年,NASA与美国国防部共同支持研制了一个虚拟界面环境工作站VIEW(Virtual Interface Environment Workstation),该工作站由一台HP-9000计算机、一副数据手套、一个液晶头盔显示器和一套语音识别系统构成,用户可以从中看到立体图像、听到三维声、可发出口头命令、可伸手捉取由计算机生成的虚拟物体,这是世界上第一套虚拟现实系统[7]。此后虚拟现实技术及其产品得到飞速发展,并形成了产业,据简氏信息集团(Jane’s Information Group)的一份特别报告统计[8],到了2000年,从事与训练模拟相关的虚拟现实产品制作的公司已多达800多家,其市场将由2000年的400亿美元发展到2010年的650亿美元。
虚拟现实产品在作战模拟领域得到广泛的应用,且多数涉及战场环境仿真。运用虚拟现实技术实现战场环境仿真,其目的就是构成多维的、可感知的、可度量的、逼真的虚拟战场环境,借此提高参训人员对战场环境的认知效率。主要用于仿真对抗、导调监控、装备操作、参谋作业训练等。虚拟战场环境可以为计算机作战推演、半实兵演习、实兵演习提供与实际演习区域的仿真环境,也可以为特定的训练科目拟构出典型的训练环境(在现实中并不存在)。借助于虚拟战场环境,可以训练指挥员的指挥决策能力、参谋人员的业务能力、装备操作人员的操作能力。例如,美军从1984年开始研制的基于网络的分布式坦克训练模拟系统SIMNET,就将美国本土及欧州的10个地区作战环境置于系统之内。到了90年,已使200辆装甲车辆可异地参加统一指挥的可交互的模拟演练。每个模拟器以美国的M1主战坦克为单位,提供作战区域内精确的地形起伏、植被、道路、建筑物、桥梁等信息。坦克手可以在模拟器中看到由计算机实时生成的战场环境以及其他战车图像。1991年,美国为海湾战役“东经73”计划的实施提供了一套供M1A1主战坦克使用的战场环境仿真系统,将伊拉克的沙漠环境用三幅大屏幕展现在参战者面前,进行身临其境的战场研究,为最终取胜打下了关键的基础。荷兰1992年完成的毒刺导弹训练器(VST)是虚拟现实技术用于单兵武器模拟设备的代表作,它在头盔内形成一个空间动态立体场景;随操作者的头部动作而相应改变场景,以训练操作者对付敌方飞行器的机动能力和瞄准能力,予先制备的VCD盘提供各种作战环境相应的音响效果[9]。1997年,洛克希德•马丁Vought公司为美国海军航空兵训练系统项目办公室开发了一套实战演习系统TOPSCENE(战术操作实况)。这是一个综合运用军事测绘成果和虚拟现实技术的装备,被广泛应用于海军、海军陆战队、陆军和空军,已配备100多套。该系统运用SGI图形工作站(最高配置为ONYX2、4个R1000CPU)来处理图像数据,在高配置下,每秒能产生30帧详细、逼真的高分辨率战场图像。系统可以模拟各种地形要素、不同的气象条件,还可仿真带有夜视仪、红外显示器或合成孔径雷达显示效果的夜间战斗过程。
2.2虚拟战场环境系统的基本构成
虚拟战场环境系统由软件系统、数据库系统和硬件系统三部分构成。其软件系统主要包括战场环境建模软件、场景纹理生成与处理软件、立体图像生成软件、观察与操作控制软件、分析应用GIS软件等;数据库系统主要包括战场地图数据库、三维环境模型数据库、武器装备数据库、环境纹理影像数据库、应用专题数据库等;硬件系统主要包括计算机、声像处理系统、感知系统(显示设备、立体观察装置、人机操纵装置)等。根据虚拟战场环境的应用需求,以上三个部分就有不同的组合方式,进而构成不同的应用系统。
就军事应用而言,虚拟战场环境主要有多人共享式和单兵沉浸式两种应用模式,相应地,虚拟战场环境系统就有多人共享式和单兵沉浸式两种构成,其主要区别在于立体图像的显示与观察方式以及对场景的控制方式上。
(1) 多人共享式。在作战指挥以及大多数作战模拟与训练中,指挥和参谋人员往往需要围绕同一个战场环境来研讨作战方案、评估作战效果。为了满足多人共享的需求,目前大多数的虚拟战场环境系统都是以大屏幕投影显示、通过立体眼镜(液晶式或偏振光式)观察来实现视觉共享,通过操纵杆或鼠标和键盘等输入设备来控制视点。其优点是处于同一空间中的用户(几人到几十人)可以同时观察到同一场景,且系统硬件价格低廉。其不足是对场景的操作只能由一人完成,且当大屏投影的图像无法占满观察者的视野时,会削弱临境感。
(2) 单兵沉浸式。在单兵对技术、战术武器装备的操作训练的应用中,需要强调的是受训者个人与武器装备及其所处环境的关系。为此,多采用头盔显示器(HMD)来作为立体显示、立体观察和头部定位跟踪装置,运用数据手套或体位跟踪器来完成定位、选择等操作。运用这些装置可以使受训者产生强烈的临境感,进而达到良好的训练效果。但其设备十分昂贵,难以推广使用,并且由于传感装置还不十分精确、计算机对大数据量的场景计算能力有限,常常会造成感觉的病态反应。
3. 建构虚拟战场环境的若干关键技术
作为虚拟现实系统,一般认为需要具备三个基本特征—交互(Interaction)、沉浸(Immersion)和想象(Imagination)[10],但根据实际用途,对这“3I”特征的体现也有所侧重。就共享式虚拟战场环境系统而言,体现可交互性是重点;而对于沉浸式虚拟战场环境系统,所强调的是其沉浸特征(可进入性);无论哪种应用,想象力都是不可缺少的。
3.1 实现“交互”的关键技术
交互特征是指系统具有对人机交互作出响应的能力,衡量这种能力的标准是系统处理和显示环境图像的刷新率(帧/秒),刷新率越高,说明系统可以对交互作出越快的响应,当交互响应达到实时,在视觉上就表现为场景随交互过程而连续平滑地变化。当交互响应有明显延时,在视觉上就表现为场景的停滞和抖动变化。显然,影响交互能力的因素除了系统硬件对于场景数据处理和显示的性能外,还与场景的数据量以及交互控制的软件有关。因此,在建构虚拟战场环境系统时,要充分考虑设备的性能以及用户的实际装备能力,软件系统开发的关键则在于场景数据的组织和管理。
在战场环境仿真应用中,参与可视化处理的场景数据包括三维地形模型、三维地物模型和地形地物的表面纹理(如果考虑到综合战场环境的构成,还应该包括武器装备模型及其纹理以及烟火特效、声效等数据),其数据量十分庞大。为了实现大数据量地景的实时交互显示,就必须解决场景数据的组织与管理问题,其思路就是在保证场景显示细节的前提下,使参与实时处理的场景数据降低到最少,以保证交互响应的效率。我们的实践表明,按人类视觉认知的规律来组织和调度场景数据是一种行之有效的方法。该规律是:从固定视点注视客观物体时,离视觉中心越近的部分在视网膜上的呈像越清晰,越远其呈像越模糊;从不同视距观察客观物体时,离物体越近,看到的物体的细节就越丰富。遵循上述规律,场景数据的组织和调度实际上就归结为场景细节层次的组织以及与视点相关的各层次数据的调度[11]。
(1) 场景细节层次的组织:场景的细节包括场景模型的细节和场景纹理的细节。场景模型的细节是指场景体形态所表达的细节,场景纹理的细节是指场景表面影像所表达的细节。场景模型的最高细节取决于模型建立的数据源,对于以矢量地图数据为主要数据源的战场环境仿真应用来说,数字地图的原始比例尺决定着场景模型所描述的最高细节,即比例尺越大,细节越丰富。场景纹理的最高细节取决于纹理影像的数据源,当以数据地图作为仿真地面纹理的数据源时,其纹理的最高细节同样与数字地图的比例尺有关,即比例尺越大,地物要素的分类分级越详细,则仿真影像所能描述的地表的细节越丰富;当以遥感影像作为地表纹理时,影像分辨率则决定着地表要素所能展现的细节。
为了达到视点越近细节越丰富的场景表达效果,需要把场景模型和纹理数据区分为多种细节层次,并按细节序列加以组织。
(2) 与视点相关的层次数据的调度:在同一个视景中,按视觉中心详细周边概略的原则来调度不同细节的模型和纹理数据,也是为保持交互与视觉效果而降低参与计算的地景数据量的有效方法。
需要说明的是,纹理细节可以在视觉上弥补模型细节的不足,即在较为概略的模型骨架上叠加细节较多的纹理,这是提高交互效率而不降低显示效果的一个有效策略。
3.2 实现“沉浸”的关键技术
沉浸特征是指系统的声像效果能够使受训者产生置身于虚拟环境中的感觉。对于大多数应用而言,营造立体视觉效果是实现“沉浸”的关键,即根据人类的双目立体视觉原理,借助于一定的设备,使观察者在生理水平上对被观察的场景产生强烈的立体感。由于在虚拟现实系统中,场景是由计算机生成的(非实地拍摄),为了达到立体效果,就需要对图像的生成、显示与观察各环节进行适人化的处理,因此该技术也被成为“人造立体视觉技术”[5][12]。
(1) 立体图像的生成。就是根据生理立体视觉的水平视差,对同一场景生成以左右眼为视点的场景图像,即构成一个像对。像对的视差是引起生理立体感的唯一因素,决定着场景的纵深效果。关于视差的类型及其相应的视觉效果,可参阅参考文献[12]。
(2) 立体图像的显示与观察。显示方式与观察方式密切相关,选择何种方式取决于实际应用的需求,在上述内容中描述了战场环境仿真应用中的两种显示与观察方式。这两种方式也是目前市场上的主流,但由于这两种方式都要把部分观察装置加戴在观察者的头上,而且观察效果也不够理想(如液晶眼镜会增加闪烁、降低场景亮度,LCD头盔显示分辨率偏低,CRT头盔偏重等),因此使许多用户宁可选择三维观察方式,即直接在显示器或投影幕上观看由计算机生成的单目场景视像,以场景中的光影和形态为线索,通过观察者的心理加工,产生三维感觉(实际上是一种错觉)。最近,德国Dresden 3D有限公司推出了一种立体液晶显示器,观察者无须佩带任何观察装置就可以看出立体图像。在该显示器中装配有眼动跟踪摄像机,可捕获观察者双眼的位置,由此来控制安装在液晶屏前的一个光学蒙片分别向左右眼方向偏移左右眼图像。显然,该显示器不适合于多人共享。
在战场环境仿真应用中,环境声音主要是武器装备在作战过程中所发出的诸如发动机轰鸣、枪炮开火、弹药爆炸等声响。这些声响的特点是都具有确切的空间位置和声音效果,通过可描述空间声响的软件(如Direct 3D)就可以把声音的定位信息通过音响系统传递给用户。喧嚣的战场音响可以营造出生动逼真的战场氛围。
3.3 体现“想象”的几个方面
把“想象”作为虚拟现实系统的一个基本特征,表明了创造性形象思维能力对于构建虚拟现实系统的重要性。高超的创意不仅可以引发观看者心灵上的震撼,还可以引导他们达到探索的目的。对于虚拟战场环境的创建,这种想象力体现在人机界面的构想、场景表达的构想以及是否提供对战场环境的再创建手段等方面。
(1)人机界面的构想。“VR最困难的地方就是让用户的感觉对信息确信无疑”,这是比尔•盖茨对虚拟环境应该达到的最高境界的理解[13]。要使用户“进入到”系统所产生的场景中并对其确信无疑,就需要有良好的人机界面。传统的人机界面是让用户隔着“窗口”来观察和操作应用软件,在虚拟环境中,这样的窗口会把用户阻隔在旁观者的位置上,无法作为参与者“进入到”环境中。因此,如何设计符合虚拟环境特点的人机交互界面就成为想象的焦点。
(2)场景描述的构想。实际上就是指虚拟场景的设计。虚拟战场环境的外观是否逼真,主要取决于场景的外观设计。当运用矢量地图数据来生成场景的表面纹理时,场景描述的构想就涉及到每一个要素的表示方法的设计(运用几何符号还是仿真图像)、地表及各要素表面噪音效果的设计、不同地貌类型的色层表的设计、武器装备等作战单元在战场环境中的表示方法的设计、作战意图与态势的表示方法设计等方面。
(3)提供实现构想的工具。在不同的军事应用中,用户对虚拟战场环境的表示方法有不同的要求,比如,对于飞行模拟训练,受训者希望能够以航空影像作为表面纹理,以便使场景在视觉上更接近于实际的地形环境。但对于作战指挥训练而言,受训者更希望场景中能够表达出地图上的分类分级信息(符号化的表示方法),以便分析和决策,这就需要在系统中为用户提供多种表达手段。此外,对于战法研究而言,用户有时需要拟构一个典型的战场环境,这也需要给用户提供实现构想的工具。
4.应用举例
从1995年以来,解放军信息工程大学测绘学院战场环境仿真工程实验室以虚拟战场环境为主题,做了大量的研究工作,取得了以“地形环境仿真系统”为代表的成果。该系统是运用虚拟现实技术,在军事测绘数据库的支持下,实现战场环境仿真的一个实用系统。主要模拟作战区域的地形环境,可以为作战模拟的各层次(战术、战役、战略)、各阶段(预案拟订、对抗模拟、结果评估)提供各种地幅的二维电子地图、三维地景和地理信息。
本系统已经初步具备了虚拟现实的基本特征(“可进入”、“可交互”),在研制过程中解决了以下几个关键技术问题:
1. 解决了在微机环境下,对地形环境的快速三维建模、模型简化以及实时交互等问题。
2. 研制出与液晶立体眼镜的接口硬件,使得在微机和工作站环境下,可以用较底价位的立体眼镜实现具有“进入感”的立体效果。
3. 解决了地形模型与其它商业化三维软件的接口问题,以及技术、战术武器在三维地形环境中的置入问题(如图5)。
目前,本系统已在全军得到广泛的应用,也在国民经济建设中得到应用,如运用本系统,为三峡移民局进行了三峡库区水淹没过程的模拟(如图6)。
5.结语
战场环境仿真是应数字化战场建设的需要而产生的高新技术,其应用领域十分广泛。本文仅从作战模拟这一应用领域来论述虚拟现实技术在战场环境感知仿真中的应用,实际上,该技术在军事上还被应用于作战指挥、武器试验、外交谈判、灾害预测等多方面。随着虚拟现实技术日趋成熟、实用,我们相信在不远的将来,它将成为提高军队战斗力的重要的技术手段。
2. 谁能给我详细的古代作战方案和作战图
简单地说,“阵形”是古代军队的野战队形,它是人类战争发展到一定历史阶段的产物,盛行于冷兵器时代,消亡于热兵器时代。氏族社会,人类的战争表现为部落冲突,当时还没有军队,也没有什么指挥,战斗大多是一拥而上,如同群殴,自然也就无所谓“阵形”。随着历史的发展,奴隶制国家出现,奴隶主为了巩固统治和掠取奴隶(战争俘虏是奴隶的主要来源),开始编制有组织的军队,并且采用一定的队形,这就是原始的“阵”。“阵”是在军队产生的过程中,因为组织军队和指挥战斗的需要而出现的,融合了古代军制学和战术学的成果。东方的战阵起源于中国。
中国最早的阵法,据说始于黄帝,黄帝为战胜蚩尤,从神那里学到阵法,但这只是传说,有据可考的是在商朝后期。公元前12世纪,商王武乙到武丁编制了左、中、右“三师”,从“三师”的命名来看,已经采用固定的阵形。公元前1066年,武王伐纣,“周师三百五十乘,陈于牧野”,“陈”通“阵”。
早期的阵形比较简单,按照“三师”的编制,呈一字或者方形排列,阵战法在西周和春秋的时代极为盛行,当时常见这样一种情况:两军约在某地会战,列阵整齐,相互攻伐……。中国的阵法是在春秋和战国发展成熟的,这一成果的代表有《六韬》、《吴子》和《孙膑兵法》。《六韬》又称《太公兵法》,相传为西周姜尚所着,据考为后人伪托,成书在先秦或者汉初,至今尚无定论;《吴子》是战国名将吴起的兵法,略为可信。以上两部兵法主要介绍了车阵。战国以后,步骑取代战车成为军队的主要编成,阵法又有了变化和发展,1972年出土了《孙膑兵法》,里面讲述了十种阵形(方阵、圆阵、锥行之阵等),及其使用的方法。同时代的《尉缭子》本来也有“阵形篇”,现在已经失传。秦汉以后,我国历朝的军事家对阵法的发展还有:三国魏武帝曹操着《孟德新书》(已失传,仅余若干引用),有专章讲述行军布阵之法;(蜀)汉丞相诸葛亮“推演兵法,作八阵图”,“武侯八阵”流传后世,影响极广。《唐太宗与李卫公问对》深研阵法。南宋岳飞留有兵法残篇讲授阵法。明代戚继光撰《纪效新书》、《练兵实纪》,详解阵法,戚继光还自创的“鸳鸯阵”和“三才阵”,在抗倭战争中显现威力。我国的各朝军队均演练阵法。
日本的阵法起源于中国。天平宝字四年(760年)十一月十日,授刀舍人春日部三关、中卫舍人土师宿祢关成等六人与太宰府的大弐吉备真备等将在军中演练“武侯八阵”和孙子的“九地”,以后自源平合战始,在实战中普遍地使用。“武侯八阵”经过历次战争的洗礼,结合日本的实际,发展成为鱼鳞、锋矢、鹤翼、偃月、方圆、雁行、长蛇、衡轭,编成这八阵的是日本战国名将武田信玄,因此又称“武田八阵”。下面作简单的介绍:
鱼鳞阵:大将位于阵形中后,主要兵力在中央集结,分作若干鱼鳞状的小方阵,按梯次配置,前端微凸,属于进攻阵形。战术思想:“中央突破”。 集中兵力对敌阵中央发起猛攻,已方优势时使用,阵形的弱点在于尾侧。
锋矢阵:大将位于阵形中后,主要兵力在中央集结,前锋张开呈箭头形状,也是属于进攻阵形。战术思想:“中央突破”。 锋矢阵的防御性较鱼鳞阵为好,前锋张开的“箭头”可以抵御来自敌军两翼的压力,但进攻性稍差,阵形的弱点仍在尾侧。
鹤翼阵:大将位于阵形中后,以重兵围护,左右张开如鹤的双翅,是一种攻守兼备的阵形。战术思想:左右包抄。鹤翼阵要求大将应有较高的战术指挥能力,两翼张合自如,既可用于抄袭敌军两侧,又可合力夹击突入阵型中部之敌,大将本阵防卫应严,防止被敌突破;两翼应当机动灵活,密切协同,攻击猛烈,否则就不能达到目的。
偃月阵:全军呈弧形配置,形如弯月,是一种非对称的阵形,大将本阵通常位于月牙内凹的底部。作战时注重攻击侧翼,以厚实的月轮抵挡敌军,月牙内凹处看似薄弱,却包藏凶险,大将本阵应有较强的战力,兵强将勇者适用,也适用于某些不对称的地形。
方圆阵:大将位于阵形中央,外围兵力层层布防,长枪、弓箭在外,机动兵力在内,与优势敌军交战时使用,战术思想:密集防御。方圆阵的队形密集,防御力强,因队形密集限制了机动,缺少变化,敌军败退亦难以追击,攻击性较差。
雁行阵:兵力配置如大雁飞过的斜行,以充分发挥射击兵种的威力。冷兵器时代以白刃战为主,雁行阵较为少用,但也应结合具体的情况。个人认为,“骑铁”很适合使用。
长蛇阵:用于行军或追击的一路纵队,机动力强,战斗力弱。
衡轭阵:与长蛇相似,采用多路纵队并排的形式,战斗力较长蛇阵强。
“武田八阵”是很有代表性的阵形,另外还介绍一种车悬阵,车悬阵为日本战国名将上杉谦信所创。车悬阵的与方圆阵相似,大将位于阵形中央,外围兵力层层布设,不同之处在于,机动兵力在外,结成若干游阵,临战时向同一方向旋转,轮流攻击敌阵,形如一个转动的车轮。其意义在于:向敌军的一部不断地施加压力,使其因疲惫而崩溃,己方则因为轮流出击而得到补充和休整,恢复战力。不容质疑,这种战术是很优秀的。车悬阵受地形的制约大,要便于机动;要求大将有高超的战术指挥能力,应善于寻找战机和在军队的轮换中避免疏漏;战力持久却不利速决。
此外还有虎韬、卧龙、轮违、大妄、虎乱、乱剑、云龙、飞鸟、松皮、流行、井雁行直、将棋头、别手直等阵,不一一详解。
阵法操练,是古代治军的重要方法。通过操练,教给士卒进退的规矩、聚散的法度,使他们熟悉各种信号和口令,在战斗时做到令行禁止,协调一致,只有这样,才能发挥整体合力。阵法操练是将乌合之众训练成军队的有效途径。今天各国军队使用的队列,就是古代阵法操练的残余。目前各国均使用西式队列,原来东方的队列已不可见,但是基本的原理是相同的。西式队列较东式队列严肃整齐,指挥多用口令,东式则是以旗号、金、鼓为主,日本使用军旗、法螺贝、太鼓、钟和军配。战国名将武田信玄擅长阵法训练,武田的军容,常使人感到危险。
中国的兵法重视谋略,阵法处在次要的位置,而在日本则受到相当的重视。这是因为,中国的战争规模远比日本为大,在动辄以“良将千员,带甲十万”的战争中,军队统帅主要进行战略和战役层的思考,战术还在其次,同时也因为尊崇儒术,重文轻武,对阵法研究不够重视;而日本的战争多在千人级,军队统帅也是战术指挥员,不能不精研阵法,日本自镰仓以来一直是武家政权,阵法在历次战争中经受磨练,终于结出了丰硕的果实。
3. 厦门战役作战方案是怎样制定的
厦门战役是解放军第一次渡海登陆作战,这个时候正处于台风施虐的季节,进攻的地方有敌人重兵防守,而且厦门岛有永久性工事,要想剿灭敌人,的确存在一定难度。
事实上,岛的面积大些,还利于作战,岛小的话就没那么容易了。如果岛大,防御工事便难以集中,空隙就很多很大,很容易突破;倘若岛小,就很难攻破了,因为防卫严密,没有空隙。
那该如何攻占厦门岛呢?十兵团司令员叶飞为此苦思冥想。他对收集到的情况进行了综合地分析,判断敌人反击部队会集中在厦门岛腰部。
鉴于这种情况,叶飞觉得要想渡海登陆战,必须先佯攻鼓浪屿,给敌人造成错觉,引诱敌人纵深机动部队南调援救,这是佯攻方向;另一方面,要把主攻方向放在厦门岛北部高崎。
这是调动敌人很重要的一着棋。这是叶飞又一次采用鲁南突围时使用第十师首先东进以调动敌人向东,然后我主力突然向西突围的战法。当然,这是险着,叶飞一生就用过两次。
据此,十兵团很快拟定具体作战部署如下:以三十一军的九十一师并以九十三师一个加强团,担任佯攻鼓浪屿任务;以二十九军八十五师、八十六师和三十一军九十二师,在集美我军强大炮兵群的火力支援下,从西、北、东北登船,采取多方向,在厦门北部高崎两侧15公里的正面登陆突破,夺取高崎滩头阵地和莲河、围头沿海阵地,监视金门国民党军,并以炮火压制金门,进行牵制。
到了10月15日,厦门战役首先从鼓浪屿开始,一场激烈的战斗就拉开了序幕。
鼓浪屿地处九龙江出海口北侧,是以海拔92.74米的日光岩为最高点,由若干小山峰聚集而成的岩石岛屿,是厦门岛的近岸卫星岛,与嵩屿隔海东西相望,最近处仅有1公里,与厦门港码头隔着700米的航道。南北长约1750米,东西宽约1570米,环岛周长约7580米。真可谓弹丸之地,面积仅有1.84平方公里。地势南高北低,岛周边多礁石、陡壁,岛上树木茂密,建筑物不少,只有英雄山两侧和大德记是沙滩,便于登陆地段较少。
鼓浪屿虽属弹丸之地,但岛上怪石嵯峨、叠成洞壑,树木葱郁、四季常青、亭抬楼阁,掩映错落,风景如画,以海上花园的美名着称于中外。1840年鸦片战争之后,列强争相在这里划租界、开洋行、建教堂,设领事馆,成了万国租界。
国民党军配置了五十五军第二十九师的八十五、八十六两个团的兵力,扼守这个厦门的后花园。敌军凭着它多年防守据点的经验,把鼓浪的防御工事修筑得很完备,在日军筑堡的基础上,沿岛岸高潮线的岩滩和突出石崖脚筑有钢筋混凝土碉堡,在便于上岛的岸边筑起石围墙,并用空汽油桶加高5米以上,沿岸容易登陆地点架设有半屋脊形铁刺网和电网,在几个前沿制高点上配置了探照灯和直瞄炮火,不断向我岸照射和打炮。从高崎机场起飞的飞机和港内军舰也不断向我袭击和轰炸。全岛形成了以钢筋水泥碉堡为骨干,以支撑点为核心,以交通壕相连接的要塞式环形防御体系。
鼓浪屿是敌人厦门整体防御的重点部分,兵力密度大,平均每平米2.7人,火力强,工事坚固,守军又是国民党几个部队里面战斗力最强的五十五军二十九师。而敌军高级将领在厦鼓被围后,失去信心,军以上指挥机关全部在军舰上遥控指挥,以免被俘。
敌军二十九师原为西北军部队,曹福林长期担任师长,长期追随刘汝明。解放军九十一师在半个月内两次面对二十九师,真是冤家路窄!
解放厦门的作战任务,9月底便传达下来,三十一军担负厦门岛西北部登陆突破,协同二十九军从北部登陆后,攻坚厦门守敌;九十一师担负攻击鼓浪屿的任务。
三十一军虽然在渡江战役中有过乘木帆船训练和渡江的经验,但因为是第二梯队,并无敌前登陆战斗的经验,而且渡江与渡海峡还有不同,士兵多是北方大汉,不习水性,当时并没有引起师部重视。
九十一师师长高锐作为一代儒将,多次组织观察地形。他站在嵩屿半岛东端高地上,把鼓浪屿西部一览无余:守敌在西南突出角的石崖下,筑有水泥地堡,西北侧山坡不很陡,只看到树木,看不到坚固的火力点。突出角南侧岛岸向东凹折,无法观察,但其火力对突出角以北并无威胁。从嵩屿东端到鼓浪屿西南突出角,直线距离不超过1500米,我军57反坦克炮及野炮便可直接进行破坏射击。
经过研究决定,师指挥部把登陆突破口选择在鼓浪屿西面突出角及以北地区。并拟定出如下部署:最精锐的二七一团及二七二团第一营共四个营为第一梯队,担任主攻,从九龙江北岸海沧出发,出九龙江口,由鼓浪屿西南突出角以东地区突击登陆,攻占纵深制高点日光岩,尔后分割围歼守敌;二七三团为第二梯队,随二七一团之后加入战斗。二七二团为师预备队。归九十一师指挥的九十三师二七七团从九龙江南岸的沙坛出发,出江口向鼓浪屿西南突出角以东地段突击登陆,上岛后协同二七一团围歼守敌。师炮兵群是由配属之炮兵十四团的一个105榴弹炮营、军炮兵团的一个山野炮营和师炮兵营的57反坦克炮连和迫击炮连组成的,共30余门炮,部署于嵩屿半岛东端,师指挥部设嵩屿高地上。
这是九十一师的首次登陆作战,确认部署后,部队上下都围绕登陆作战新特点展开各项准备。师针对嵩屿战斗中的教训,大家克服麻痹轻敌的思想,另一方面解决一些战士对渡海作战信心不足的思想。
4. 战争中用超级计算机的"沙盘推演"是怎么回事
战争沙盘模拟推演通过红、蓝两军在战场上的对抗与较量,发现双方战略战术上存在的问题,提高指挥员的作战能力。战争沙盘模拟推演跨越了通过实兵军演检验的巨大成本障碍和时空限制,在重大战争战役中得到普遍运用,其实演效果尤其在"二战"中发挥到了极致。
新概念“沙盘”推演现代战争
兵圣孙子曰:“夫地形者,兵之助也。”自古以来,军事家总是希望能居高临下,纵览整个战区或战场的地形特征及变化态势,赢得战争的胜利。“沙盘” 的出现,无疑将两军对垒的场景惟妙惟肖地搬进了“中军帐”。如今,随着高新科技的广泛运用,已使得军用沙盘家族焕然一新,更具有了先进性和时代性。
传统沙盘形象直观
人们通常把根据地形图、航空图片或实地地形按一定比例用泥沙、兵棋等材料制作的沙盘称为“传统沙盘”。而且,依据其制作材料和使用时限,还可细分为简易沙盘、活动沙盘、固定沙盘、永久性沙盘和电动沙盘等。“传统沙盘”具有形象直观、制作简便、经济实用等特点,能较为形象地显示实地地形、敌我阵地编成、兵力部署和兵器配置等情况,因此军事上常用于研究地形、敌情、作战方案、组织协同运作、实施战术演练、研究战例和总结作战经验等。
经常使用的传统沙盘为简易沙盘和永久性沙盘两种。简易沙盘取材方便、制作简单、迅速,经济实用,是训练和组织指挥战斗的常用工具。根据使用目的和条件选定使用的器材一般有:沙盘框(没有沙盘框时也可直接在场地上堆制)、细沙、粘土、地物模型、染色锯末、颜料、兵棋、队标和队号、纸牌、标签、细绳、米尺、铁钉、铁锹、钳子、毛笔及脸盆等工具,尔后按照整框拉网、堆积地貌、设置地物、设置战术情况和整饰几步程序来完成沙盘制作。永久性沙盘,有精度高、重量轻、坚固耐用、久不变形等特点,适于院校和高级指挥机关长期使用,不仅制作更细、精度更高、而且形态也便于观赏。
在现代战争中,传统沙盘依然得到了充分的利用。例如在印巴战争中,印度就构制了巴基斯坦全境的大型沙盘组;两伊战争中,伊拉克将两伊边界冲突地区制成数块大型沙盘,且精度很高。然而由于传统沙盘构制速度慢,运输不便,已难以适应现代和未来信息化战场的需要,所以现代高科技打造的新型沙盘应运而生。
电子沙盘三维立体
进入电子时代,电脑三维立体画面开始出现,军事科学家们便把目光转移到屏幕上来。
然而,电脑屏幕虽然显示的是三维立体画面,但毕竟是在二维平面上展现的,与人的视觉生理习惯有很大差异,使用起来不大方便,于是军事科学家们又想起了立体直观的传统军用沙盘。他们把现代电子技术与老式沙盘相结合,使古老的军事沙盘获得新生,新一代军用沙盘——“军用电子沙盘”诞生了。
电子沙盘由4个主要部件组成:图文扫描仪、中心电脑、电子驱动器、“沙盘 ”。图文扫描仪将收到的照片或录像信息输入电脑,电脑可对图像信息进行判读、加工处理,并在屏幕上显示出三维立体图形;然后,电脑把转换的信息数据输给电子驱动器,安装在“沙盘”上,如同打印机的打印头,可以快速地在“沙盘 ”下面往复运动。由于精度的需要,可以由几台电子沙盘并成大型的沙盘组。例如,9个小沙盘可以由一台中心电脑同时控制,这样一来沙盘的线性精度便以2倍、3倍乃至更大倍数增加,以满足不同的军事需要,甚至还可以制造大量“单兵电子沙盘”。
电子沙盘的电脑可以准确地判读卫星、航天飞机发回的航天照片和录像、侦察飞机、气球等发回的航空照片及录像。最有新意的是电视炮弹发回的战场录像,一发电视炮弹射程几十公里,滞空时间仅几十秒钟,它能快速掠过敌方阵地,且无声无息,敌方根本无法拦截,它却可以及时地拍摄小范围内的战场态势,且有很高的精确度,运用这样精度的电子沙盘辅助指挥战斗,会令指挥员们“耳聪目明”。
现在,电子沙盘不仅有了彩色显示,而且可以明显地分辨出海洋、河流、沼泽、绿地、森林、沙漠等地形地貌特征,十分生动、逼真。科学技术日新月异,新工艺、新材料不断出现,电子沙盘如今仍在不断更新换代,将更先进、更完美。
激光沙盘虚拟现实
随着激光技术的运用和信息时代的到来,科学家目前已在一定范围制造出了人工海市蜃楼群。据外刊报道,美国科学家已能将人工海市蜃楼景象重现战场实况,战场上的地形地貌、双方作战态势及其变化都能同时真实地在人造蜃景中展现出来,“战场”被搬到了指挥员面前。这种虚拟现实技术被视为高度机密,严加保护。因为谁具有这种虚拟技术,谁就能更加对战场了如指掌,甚至可以打一场完全单向透明的战争。
这种系统就是新概念的信息“激光沙盘”。电脑把转换成数据的信息传输给激光发射器,激光发射器便向“沙盘”发射出一定频率的激光。而“沙盘”是一个长宽各1米,高0.5米的空体玻璃箱,其中密封着各种惰性气体,箱内的气压传感器、温度传感器、湿度传感器及空气悬浮颗粒传感器等与电脑链结,以便制造蜃景,当几台激光发射器按照数学信号连续快速射击箱内空气后,一幅清晰的彩色立体图景就会展现面前,并随着输入图像的变化而变化,比如:山川、河流、道路、隘口、桥梁、车站、机场等。
同电子沙盘一样,出于精度的需要,可以由几台激光沙盘拼成大型的激光沙盘。这样一来,沙盘的线精度便以2倍、3倍乃至更大倍数放大,以满足不同的军事需要。
据悉,激光沙盘电脑可以判读、转换由卫星、航天飞机及侦察飞机、气球等发回的航空照片和录像,也可以判读、转换普通军用地图,把平面地图转换成立体图。
特别是在小规模的局部战场上,激光沙盘的精度很高,可以显示出高层建筑物、高架桥梁、水坝、电站乃至火车、轮船、汽车、战车等。激光沙盘不仅可以静态显示,还能动态显示,使整个战斗态势随时可见。可以相信,随着高新技术的迅速发展,激光沙盘会得到进一步完善,且必将在未来战场上大显身手。
5. 沙盘的资料
沙盘起源可能比较难知道了。
中国历史上有记载的最早沙盘可能是东汉。
东汉名将马援曾经被汉光武帝刘秀派去侦察陇西,回来后就用白米堆集成山川地势,道路分布,给刘秀讲陇西形势,我想这可能是中国记载沙盘最早使用的历史记载吧。
不过史官的记载我始终觉得有些蹊跷,也许未必是白米,而是白沙加上胶泥,一般读史书的都是文人,并不懂那些军事上的事情,就随便记上那么一笔。古代军队中的很多东西都是严格保密的,现在基本上不存在文字记载。
也许,在秦汉,甚至在战国就有了比较精确的军用地图和沙盘,但是保密的缘故而不见于历史记载,如果不是因为马援和刘秀的身份,也许连这一笔也不会记录下来。
至于西方欧洲国家什么时候出现沙盘,就不太清楚了
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在军事题材的电影、电视作品中,我们常常看到指挥员们站在一个地形模型前研究作战方案。这种根据地形图、航空像片或实地地形,按一定的比例关系,用泥沙、兵棋和其它材料堆制的模型就是沙盘。沙盘分为简易沙盘和永久性沙盘。简易沙盘是用泥沙和兵棋在场地上临时堆制的;永久性沙盘是用泡沫塑料板(或三合板)、石膏粉、纸浆等材料制作的,能长期保存。沙盘具有立体感强、形象直观、制作简便、经济实用等特点。沙盘的用途广泛,能形象地显示作战地区的地形,表示敌我阵地组成、兵力部署和兵器配置等情况。军事指挥员常用以研究地形、敌情、作战方案,组织协同动作,实施战术演练,研究战例和总结作战经验等。沙盘还常用来制作经济发展规划和大型工程建设的模型,其形象直观,颇受计划决策者和工程技术人员的青睐。
沙盘是用沙土或其他材料做成的地形模型。它根据地形图,航空照片或实地地形,按一定的比例制作。通常步以兵棋,以显示地形和地面目标。主要用以研究地形,敌情,作战方案,组织协同和军事训练等。沙盘上的兵棋,就是供沙盘作业使用的军队标号图形和表示人员,兵器,地物等的模型式棋子,如表示直升机,坦克的小模型等。
沙盘是用沙土等材料按一定比例做成的立体模型。用以研究作战区域的地形、地貌,敌我双方兵力布置等情况,利于直观的研究作战方案。沙盘是用于军队训练与演习中的模拟推演,它运用独特直观的沙土教具,融入战场可能的变数,再结合敌我角色扮演、战场情景模拟、导演的点评,使参训人员在虚拟的战争环境中,全真体会战争过程。
在一个大型平台上用沙土等材料模拟战场的地形,用不同颜色(敌我各用一种颜色)小旗子或者小模型(士兵或战车飞机模型)代表这个战场上的军队,并根据实际情况放在沙土地图的相应位置主要用于指挥官战场形式的分析与部署以及军事推演
6. 战争的胜败可以预测吗
战争的胜败是不可以预测的。作战模拟是拟制作战计划、验证作战方案、论证武器装备和实施军事训练等的重要辅助手段。但战争胜负历来是物质力量和精神力量综合较量的结果,而人则是决定战争胜负的主要因素。由于人的因素存在很高的可变性,另外,还存在种种不可预知的其他因素,所以模拟只能得出一定的可能性,而不可能与实际作战百分之百符合。
战争胜负历来是物质力量和精神力量综合较量的结果,而人则是决定战争胜负的主要因素。
由于人的因素存在很高的可变性,另外,还存在种种不可预知的其他因素,所以模拟只能得出一定的可能性,而不可能与实际作战百分之百符合。
7. 山地攻坚战作战方法
按照作战原则简单概括如下:
首先熟悉地形
空中侦察
图上熟悉
实地考察
第二了解社情
第三了解敌情
了解天候等
根据上述要素
根据自己的情况
判断主攻方向和助攻方向
安排预备队
要求上级支援配属等分队
做战术推演、沙盘演练
实兵演练
战前训练
最后实地作战
8. 战争是科学也是艺术
【核心提示】伴随着计算机仿真技术的快速发展,作为行之有效的战争预实践方式,虚拟演兵日益受到各国军方的青睐。在人类军事斗争进入智能较量的时代,战争正在从“黑箱艺术”大步流星地步入“科学艺术”的殿堂。
从传统的沙盘推演、图上作业、实兵演习,到今天的计算机模拟、实验室推演,近年来,伴随着计算机仿真技术的快速发展,作为行之有效的战争预实践方式,虚拟演兵日益受到各国军方的青睐。这深刻地揭示出,在人类军事斗争进入智能较量的时代,战争正在从“黑箱艺术”大步流星地步入“科学艺术”的殿堂。美军对作战实验室的深度关切,也从另一个侧面给予了印证。
从兰彻斯特到杜普伊
作战模拟是指运用各种手段,对作战环境、作战过程及作战结局等进行推演的战争预实践活动。自有人类战争以来,无不受到各国兵家重视。中国古代曾有墨子与公输般推演攻守战法的经典案例,近代德国也曾创立了一整套严格的作战演练体制,如普鲁士总参谋部所开发的沙盘作业。然而,受限于特定的科学技术发展水平,在军事作战模拟探索之路上,人类长期徘徊不前,直至进入20世纪,才有了较大进展。
首先是在1914年,英国工程师兰彻斯特创立了着名的兰彻斯特方程,最先完成了地面战斗的数学模型,开始用科学的定量方法来研究作战过程。1916年,他又提出了描述交战过程中双方兵力变化关系的微分方程。20世纪40年代,美国人约翰逊创立了蒙特卡洛(MC)方法,该方法以随机变量的抽样为主要手段,描述了作战的随机过程。二战之后,由于电子计算机的发明及不断改进,作战模拟技术进一步成为制定全面作战方案的重要工具。
从20世纪50年代末开始,美国退役上校杜普伊基于大量战史资料分析,与其同事一起,在美军历史评估研究室(HERO),为美国陆军战斗发展司令部(CDC)开展了一项题为“关于武器杀伤力之历史发展趋势”的研究。最终,杜普伊得出了一个经验公式,并从中导出一个“理论杀伤力指数”(TLI)计量模型。然而,由于该模型的假设作战环境过于简单化,因此,无法实际用于作战模拟。1960年3月,美国陆军少校斯图阿特在《军事评论》杂志上,发表了一篇题为《火力、机动性和疏散的相互关系》的论文,在斯图阿特相关研究的基础上,杜普伊建立了“应用杀伤力指数”(OLI)计量模型,开发出了对军队战斗力进行评判的“定量评估模型”(QJM),从而为作战模拟奠定了坚实的数理科学基础。
在杜普伊看来,作为一种数学表达式,定量评估模型可以作为军事演习的依据。对于其潜在价值,美国陆军上将约翰·R.高尔文曾评述道:“作战模拟在多大程度上适合于数学分析,又在多大程度上总是依赖于主观判断?计算机究竟能否帮我们解决作战模拟这一复杂问题?毫无疑问,杜普伊的研究在其概念设置和数学公式的细节上,可能会受到挑战,但他为让人们重新认识这一重要课题——战争到底是科学还是艺术?——而作出的探索,却值得充分肯定。”
战争进入智能较量时代
我国军事技术哲学专家刘戟锋在深入研究科技进步与战争演进互动史后,认为人类战争正在从体能较量、技能较量步入智能较量时代。具体而言,在二战之后,一场新的技术革命在全球范围展开。这场革命的特点之一,就是用密集的最新科技知识代替人的部分脑力劳动。它在军事上引起的后果,就是将进一步从根本上改变军队的作战能力,未来军事系统的主要元素间将由功能互补走向智能互补,成为一个既能发挥人的主观创造性,又能发挥机器系统高速度、大容量等特性,从而可以充分发挥人和机器各自特长的“综合人机智能系统”。从体能较量、技能较量到智能较量,是人类认识战争本质规律的一次飞跃。当然,这次飞跃是借助了科学技术的“翅膀”。
克劳塞维茨认为,战争是一个“充满不确定性的领域”。科学的发展,技术的进步,总是与这种概然性或偶然性成反比。当现代科技的光芒照亮了战争的每一个角落,这种概然性与偶然性的领域也就逐渐缩小,传统谋划决策中的“艺术”开始走向“科学”。时至今日,无论是作战决策的思维方法,还是组织控制的物质手段,无不在科技巨浪的推动下,开始由单纯的“精于权谋”向“器良技熟”转变,更加侧重于用数理科学——特别是各种新兴的科学方法和先进技术——去研究如何指导战争。如现代利用高度信息化的测量技术手段,已能构建出精确到厘米级的数字地球模型。在这个储藏着海量数据的“人造地球”上,不仅可以融合全球地理、气象、水文、电磁等自然信息,而且可以融合各国人口、建筑、交通乃至军事、经济、文化等各类社会信息。这就为运用科学实验方法研究战争提供了重要依托。
正是基于这一大背景,我们才敢于断言,计算机仿真技术正在为探索军事世界的奥秘提供着“望远镜”和“显微镜”。如由于缺乏信息资源与手段,采用沙盘推演、实兵演习等传统方式进行战争研究,无法克服实物模拟、物理等效、经验参照的时空局限性,而目前运用作战仿真技术就能以较高的逼真度虚拟战场、虚拟军队及虚拟作战,从而在数字化的作战仿真环境中,直观展现风云变幻的全维战场。亦正因此,近年来,美国把军事建模与仿真技术列为战略性关键技术,加强技术开发与资源整合,打造先进的作战实验室,现已初步构建了由各类作战仿真系统组成的作战实验平台体系,其中有支持作战分析的JWARS系统、支持指挥推演的JTLS系统以及支持作战训练的JSIMS系统等。这些系统普遍采用了先进的信息网络技术,可与C4ISR系统互联,具有平时实验、战时实战的平战转化功能。
搏杀从作战实验室开启
发端于18世纪的工业革命,在确立了科学活动于社会生活中独特地位的同时,也将科学实验活动引入了军事领域。从此,西方各国便开始相继探索建立作战实验室。在模拟实验室中,进行科学与艺术的综合创造,并将所得出的知识及方法在军队中推广运用。进入20世纪后,各种作战实验室开始在军队不断发展壮大。如二战时的法西斯德国,率先建立了以作战实验室为支撑点的作战模拟推演系统,秘密进行战争准备,使闪击战理论与军事斗争准备达到了较好的结合。时隔50余年后,1992年5月,美国陆军训练与条令司令部实施的“战斗实验室计划”,则标志着现代美军作战实验室建设工作的正式启动。很快,美国陆军便先后建立起包括“战斗指挥”在内的多个现代作战实验室。根据三军联合作战原则及作战方案,美国陆军又建立了“空中机动战斗实验室”、“空间和导弹防御战斗实验室”。这些现代作战实验室的建立并投入使用,在美军军事转型中正在扮演着不可替代的重要角色。
首先,作战实验室是武器装备的试金石。如美国建立在内华达州内利斯空军基地附近的空军无人机(UAV)作战实验室,与附近的MQ-1“捕食者”无人机使用单位密切合作,利用该地区各种试验场所及南部地区的宇航工业研发机构的技术优势,为美军试验新型无人机作出了重要贡献。其次,作战实验室是复合型军事人才的孵化器。信息时代的战争更趋一体化,相应地对复合型军事人才提出了需求。鉴于现代军事人才还是主要由军事院校先期培养,然后才分到各军兵种岗位上,尽管也有跨部门的人员流动,但有限的交流依然难于培养出高度复合型的新型军事人才。而现代作战实验室的出现与不断成熟,从某种程度上将解决这个难题。因为来自诸军兵种部队、拥有多学科专业背景的军事人才聚合到一起,必将产生1+1>2的系统效应,有助于培养知识广博、能力复合及思维创新的复合型军事人才。最后,作战实验室是创新军事理论的演练场。如美国陆军先后建立了多个作战实验室,对新型作战理论进行全面实验,从而为军事转型探路导航,之后,美国空军、海军及陆战队也先后组建了多个作战实验室,以探索未来军事之路。
总之,充分运用计算机仿真技术而建立起来的作战实验室,在美军军事转型中正扮演着重要的角色。这也从另一个侧面印证出,现代战争的搏杀从实验室打响,已不再是传说。我们需要密切关注全球虚拟演兵所指引的作战模拟发展动向,因为今天虚拟演兵场上的惊心动魄,很可能就是明天真实战场上的腥风血雨。
摘自中国社会科学网,谢谢。