基于兵棋推演的南海作战无人系统设计

导读：在DTC 2021兵棋推演比赛中，中原先锋围绕无人系统规划设计和作战应用做了分析，提出了相关对策建议。该报告内容丰富，结论较为实用，但在理论创新方面还略显不足。瑕不掩瑜，刊登全文，供读者品鉴，欢迎留言探讨。

一、兵棋推演及相关方法在无人系统设计中的比较研究

兵棋推演作为一种成长中的装备设计、验证和训练手段，需要与其他相关手段作辨析对比以明确其价值，推动其与无人作战系统设计紧密结合。

（一）兵棋推演与概念设计等方法在无人系统设计中的对比

近年来，美军不断推陈出新的作战概念提高了军事界对理论和概念创新的重视程度。美军作战概念创新通常聚焦特定对象，从分析未来复杂环境和确认军事挑战入手，注重组织理念和思想创新，合理设想部队能力需求，提出框架性、方向性解决方案。虽然美军作战概念发挥了设计未来战争、牵引部队发展的作用，但所提出的新概念、原则和方法等未获得检验或难以检验而无法直接进入条令。只有结合现有能力和军事实践，通过严密推演、评估、检验、论证、演习，识别面向未来无人作战的能力需求及现实缺口，进而从条令、编制、装备和人员等方面制订形成能力发展的相关举措，才有助于塑造面向未来作战需求的作战能力。

（二）兵棋推演与作战仿真等手段在无人系统设计中的对比

广义的作战模拟，既包括兵棋推演，也包括以建模与仿真为技术基础的计算机模拟，即作战仿真。作战仿真以建模为核心并由其决定仿真系统的正确性，导致其较难用于非线性、无法用还原论解决的军事复杂系统问题，特别是指挥员的战争经验和谋略艺术很难被定量仿真，导致我军对作战模拟仿真信任度较低。而兵棋推演通过作战仿真提供的高逼真度数据与模型保证其模拟的情景更贴近实际，并能够最大限度的发挥人在推演过程中指挥决策的主观能动性，这样既保证了所执行的裁决准确合理，又保证了其探索预测、训练分析的意义和效果最大化，发挥出传统作战仿真所不具有的效力。

（三）兵棋推演与作战实验等实践在无人系统设计中的对比

武器装备研发通常需要经过需求论证、立项、原型机研制和定型等阶段，每个阶段都需要投入大量资源，尤其是大型武器平台研发的试错成本极高。兵棋推演不带实兵实装、直通战场的特性，使其可以以较小成本和风险完成新型武器装备，尤其是未来无人作战系统的概念演示和技术验证等环节，并可为列装单位尽早、全面了解装备主要技战术性能提供训练手段，可为列装部队、快速形成战斗力打下坚实基础。

二、基于兵棋推演的南海作战无人系统技术规划

利用兵棋推演的预测和检验验证优势设计南海作战无人系统，应从编配要求、主要技战术性能和技术研发路径等角度，将其与兵棋推演相结合提出解决方案。

（一）基于兵棋推演的南海作战无人系统编配要求

1.南海作战无人系统可能的对手

近年来，南海区域周边国家及域外国家利益诉求及军事行动保持热点并呈上升态势。南海350万平方公里总面积中，除与越南、马来西亚等已划定海上边界的部分，还有较大部分被周边国家占据并声索主权。我南沙、中沙海区面积广大且距离本土较远，海上维权斗争力量投射困难，需要无人系统辅助或单独实施作战。南海作战无人系统面临的对手，可分为强敌、劲敌、弱敌三类。强敌是指美军航母打击编队、美日印澳四方安全机制海上联合力量等兵力，亦是我南海作战无人系统的主要对手；劲敌是指美西方盟邦“南海航行自由”巡航兵力、对南海诉求意志与实力兼具的越南海军等兵力，是南海常态化战备的重要目标；弱敌是指菲律宾黄岩岛、中国台湾东沙群岛等登岛守岛兵力，是我长期有效扼控南海必须关注的目标。

2.南海作战无人系统的作战属性

针对三类主要对手，南海作战无人系统应采取威慑强敌的战略预置、削弱劲敌的机动部署、监控弱敌的常态部署等三种部署状态，以战略预置为主。未来海上作战将呈现有人系统作战、有人-无人系统协同作战、无人系统独立作战等形态，有人系统作战是传统和主流形态，有人-无人系统协同作战是新兴和快速发展形态，无人系统独立作战是可能的远期形态，特别是在威慑强敌的战略预置行动中，有人-无人系统协同作战将是现实可行的形态。有人-无人系统协同作战中的无人系统，根据其任务可具有专门拒止敌大型舰艇、侦收敌海上编队行动信号、配合有人舰艇实施攻防行动等功能，考虑到无人系统往往载荷较小，应以执行某项专门功能为主。

3.基于兵棋推演的南海作战无人系统编配规模

从强敌在南海海域兵力运用的特点看，其以新型导弹驱逐舰2舰编队或1舰1潜艇编队运用为主，执行宣示权益、侦收信号和海洋测绘等任务，可以以其作为威慑强敌战略预置行动的敌方兵力基数，1个10～12艘舰艇的航母打击群约为5个基数。针对1个基数的敌方兵力实施威慑强敌的战略预置行动，需要专门拒止敌大型舰艇的无人防御系统、专门侦收敌海上编队行动信号的无人情报系统、专门配合有人舰艇实施攻防行动的无人进攻系统，从深海远距离无人作战系统运用的复杂性角度考虑，无人防御系统的对敌兵力比应不小于3：1，无人进攻系统的对敌兵力比应不小于5：1，无人情报系统的对敌兵力比应不小于1：1，如表1所示。

表1 我无人系统与敌1个基数舰艇编队兵力配比

（二）基于兵棋推演的南海作战无人系统技战术性能

1.兵棋推演中的南海作战无人系统攻防特性

敌1个基数的海上兵力即具有攻防一体作战能力，要求我无人系统也应具有对等攻防能力。我无人防御系统应具有悬浮水雷、动能撞击、排爆敌水雷等被动防御能力，以在舰-潜水深剖面的立体空间形成防御配系。我无人进攻系统应在该剖面内具有制导鱼雷、爆震弹等主动防御能力并形成进攻配系。

2.兵棋推演中的南海作战无人系统指控特性

在威慑强敌的战略预置行动有人-无人系统协同作战中，可以由无人情报系统兼具情报侦收和集群指挥控制功能，也可由有人舰艇实施该任务，考虑到无人系统间协同时目标判读和算法实现难度和风险较高，应以有人舰艇指控无人作战系统为主，无人情报系统担负部分集群通信任务。

3.兵棋推演中的南海作战无人系统运维特性

南海作战无人系统的部署涉及投放、维持、自毁等运维需求，可以通过母舰投放或运输机空投进入作战水域，水下系统可由海洋潮汐自供电、水面系统由太阳能或油电混合动力等维持运行，所有无人系统实施加密通信并加装离水自爆与断电自爆装置解决自毁保密问题。

（三）基于兵棋推演的南海作战无人系统研发路径

1.由虚到实的装备概念设计

先进无人作战系统应以降低有人系统可能的人员消耗为主要目标，突出低成本可消耗特性，适度技术集成避免操控运用过于复杂，以降低其部署难度并增强其运用灵活性。从兵棋推演红蓝对抗的角度，其应具有数量多、吨位适中、低能耗、可变速、高爆战斗部等特性，以与敌中大型舰艇形成对抗态势。从实战角度，其应能完成识别敌我、机动至目标位置、上传目标信息、以自身发起攻击等作业。

2.军民融合的技术实现路径

南海作战无人系统具有个体小、数量多、水上活动等特性，可以从仿生学视角参考“海豚兽群”行为模式进行总体技术设计，可以参考“蛟龙号”深潜船方案设计水下无人系统、参考菲律宾海岛“河蟹船”方案设计水面无人系统，在实体研制上应尽可能采用军民两用平台和可模块化拆装组件，以实现快速生产、列装并担负多样化功能。

3.由点到面的能力生成路径

借助兵棋推演，可将有人舰艇对无人系统的指挥控制功能作为兵棋系统推送信息适时发送无人系统，进而驱动其在模拟实战环境下与敌舰艇单位算子攻防互动，以敌兵力性能参数为基准调整我无人系统核心功能，通过反复推演或基于人工智能的自我博弈战报数据，标定无人防御系统、无人进攻系统、无人情报系统的核心能力参数。

三、南海作战无人系统运用场景设计与推演分析

发挥兵棋推演聚焦研究对象核心功能指标的优势，推演南海作战无人系统的功能及运用，可有效排除新生事物研发过程干扰因素或非必要因素的影响，加快目标功能定型和实体设计。

（一）南海作战无人系统运用典型场景设计

英军《兵棋推演手册》认为，在考虑兵棋推演背景和所需的复杂性时，应根据从“理解”到“洞察”再到“评估”的不同深度需要来进行设定。基于此，可对南海作战无人系统运用设计多种规模和复杂度的场景，其中的基准场景如下：20XX年XX月XX日，某南海域外大国为威慑我维护祖国统一军事行动，派出某“伯克”级导弹驱逐舰、某“海狼级”攻击型核潜艇组成2舰编队，意图渗透我南海某海域窥探和干扰我正在实施的海上联合演习。基于“南海态势感知”等平台发布的数据，敌编队较大概率在我黄岩岛（注：被菲律宾军舰坐滩非法占据）附近海域活动。为拒止并震慑敌渗透企图，我派出战斗支援舰母舰，提前在相关海域部署无人作战系统，与我演习编队保持必要通信，担负设伏反敌兵力渗透任务。

（二）基于兵棋推演的南海作战无人系统运用

基于上述场景设计推演想定如下：蓝方2舰编队以渗透进入我海上联合演习区域为目标，在保持己方兵力无损失情况下获知我演习指挥舰位置或侦收到我无人系统与母舰通信信号为获胜点，未在规定时间抵达红方演习海域或自身遭受损失为失败点；红方南海作战无人系统以反强敌海上兵力渗透为目标，在确保不击沉敌方舰艇情况下造成蓝方有效损伤或在规定时间内阻止其通过任务海域为获胜点，未能损伤蓝方舰艇或造成其毁损沉没，或在规定时间内未能阻止敌舰艇编队通过任务区域则向母舰发送信号，此为红方失败点。红蓝双方以3人编组形式对抗，红方推手分别掌握无人防御系统、无人进攻系统和无人情报系统算子；蓝方推手分别掌握水面舰艇、潜艇和舰载直升机算子。推演可按部署、机动、侦察、渗透、反渗透、追击、脱离等阶段设置回合。

（三）南海作战无人系统运用能效比较分析

南海作战无人系统运用兵棋推演的关键点在于达成突然性，即蓝方以超出红方设想的航行路线避开伏击区域，或在无法避开伏击区域情况下以编队自身综合作战优势反击压制红方伏击兵力；红方则以蓝方未提前侦获己方海上作战无人系统情况下以“守株待兔”方式对敌舰艇造成非致命伤害，或在对抗中采取以小搏大、立体攻防的“请君入瓮”战法吓退敌渗透企图。在运用兵棋推演解决问题过程中，通过分析大量既往战例及强敌兵力兵器数据，可以精准设定敌作战能力，进而在反复推演中修正我南海作战无人系统各型装备性能数据，并抽象推演人员典型战法设计无人系统战法模型，经过建模仿真和功能等效转化为切合实际的指标参数，为装备部门实体研发提供依据。

四、基于兵棋推演的无人系统规划设计对策建议

海上、太空无人系统作战正大踏步走向战场，国内外相关研究呈加速活跃态势，推动我无人系统能力成军应采取“摸着石头过河”“踩着石头上山”思路，既遵循普遍规律也有所超越。

（一）美军基于兵棋推演的无人系统规划设计做法分析

1.以概念设计牵引体系创新

在以实战驱动概念设计的同时加快形成概念落地所需的各方面条件。“马赛克战”概念提出不久，DARPA即斥巨资围绕其展开项目研究部署以推进概念落地，兵棋推演结果与项目成果间形成良性反馈，从架构、指挥、通信、平台等各方面健全了无人作战体系，加速其理论转化为现实。

2.注重概念推演与作战实验相结合

通过兵棋推演与作战实验相互印证发挥其各自优势并弥补不足。“马赛克战”提出以来，美军领导机关和各军种部队精心设计海上作战、城市作战、太空作战等紧贴实战的典型想定来开展兵棋推演以多角度检验无人系统的定位、作用和价值，并配合开展带部分实兵的小规模作战实验与兵棋推演结果相互印证，提高研究目标落地实施的可行性、正确性。

3.以标准化推动“战争艺术”向“战争科学”转变

推动无人作战深入人心需要克服人员个体差异及思维惯性。美军长期开展的大量推演活动积累了详尽客观的数据，推演过程往往建立在标准全面的流程和规则基础上，形成了久经检验的理论体系，从而使“战争艺术”变为“战争科学”。

4.兵棋推演与模拟仿真并重

彼得·波拉等兵棋领域专家认为，仿真是兵棋推演的元素之一。兵棋推演重在演，作战仿真要在真，通过推演事件潜在的发展路径，仿真事件发展中客观存在的各类核心要素，从而实现对各类实体及实体间的交互过程高逼真度的映射，解决现实世界和数字孪生体之间的关系建立和价值传递问题。

（二）我军基于兵棋推演的无人系统规划设计重难点问题

1.应以作战概念为“源头活水”灌溉未来无人作战

无人系统作为一种反传统的新型作战手段，其发展应由传统的“军事需求”牵引向“作战概念”牵引跨越。为了从顶层设计开始把准新型装备体系在未来作战中的任务背景、运用方式、能力需求、系统需求和技术需求等，应设计多种形式的兵棋推演，从研究对象的不同属性角度反复推演，从而以较高效率、较小代价获得尽可能接近实际的结论，高效驱动装备研发。

2.应在兵棋推演中发挥数字孪生对实体的虚化效应和人员谋略战法对装备性能的物化作用

兵棋推演呈现的是作战实体和作战过程中较受关注的侧面而非全部信息，不能以此简单僵化兵棋对作战的支撑作用，而应结合数字孪生技术从更多的视角和粒度将作战实体映射进兵棋推演进程，以达到对事物的全面检验。同时，无人系统的实战运用应以无人干预为主有人干预为辅，可借助推演人员反复实践和总结，将其所运用的谋略、战法、流程合理区分为无人系统属性和人为因素，以利于未来打好人机协同的无人作战。

3.应简化兵棋推演以提高其运用效率

《兵棋推演手册》认为，兵棋在设计之初应尽量简化，以避免推演人员过多关注不必要的因素而忽略核心内容。尤其是在运用兵棋推演考察无人作战系统时，更应减少兵棋本身对推演人员注意力的分散，以确保推演人员把主要精力集中于更主要的抽象和不确定性问题上。

（三）推进基于兵棋推演的无人系统规划设计对策建议

1.无人系统应形成攻防兼备的力量编配模式

无人系统受适应环境能力、自持力、安全性等因素影响，不可避免面临战场“被俘”的局面。从确保装备安全、技术安全和信息安全等角度出发，应在无人系统编配专职或主要担负警戒救援任务的无人装备，如武装岗哨车、应急救援车等，以确保无人系统整体安全，并具有自爆自毁等保底手段。

2.无人系统设计应在高度集成化和简单易实现之间寻求中间路线

当前无人系统毕竟是主战系统、有人系统的替代和辅助，从战争机理和战斗力生成逻辑上并不能要求其具有“包打一切”的高大全能力。应以突出和解决首要矛盾作为无人系统功能定位的核心，注意前沿技术和现有成熟技术的组合运用，既不能高新技术过于密集而难以实现和操作，也不能功能过于单一而无谓增加战场人力和运载工具消耗。

3.注意将人的认知物化与智能系统的建议物化相结合

在运用兵棋推演设计完善无人作战系统过程中，主要基于人的已有认知和经过简化抽象的条件来发挥作用，人对装备的能力期待和使用方法可物化为无人系统未来的能力，同时也要注意利用人工智能等无人干预手段来创新无人装备的操作和战法运用，通过将两方面产物相融合形成接近完备的解决方案。围棋智能Alpha Zero自我博弈走出了人类迄今未知的棋法，即是对围棋本身新的贡献。

参赛团队：中原先锋，成员包括鲁晓彬、孙佳佳、张瑞杰、张蒙、李永伟、王凯、许浩杰、李梦来、陈柯伸、张超、王一凡