军事仿真技术的价值分析及发展展望
Value Analysis and Development Prospect of Military Simulation Technology
李国强① LI Guo-qiang；杨建兵① YANG Jian-bing；
何天鹏① HE Tian-peng；高清伦② GAO Qing-lun
（①陆军装甲兵学院，北京 100072；②陆军步兵学院，石家庄 050083）
（①Army Academy of Armored Forces，Beijing 100072，China；②Army Academy of Infantry，Shijiazhuang 050083，China）
摘要：当前，仿真技术有着完整的专业技术体系，并迅速地发展为一项通用性、战略性技术。军事领域内的仿真技术在高技术条件下的战争中正在起着越来越大的作用。本文首先对军事仿真技术进行了简要介绍，接着对军事仿真技术的军事价值、经济价值和社会价值进行了详细分析，最后对军事仿真技术的新发展及其应用价值进行了展望。
Abstract: At present, simulation technology has a complete professional technical system and has rapidly developed into a versatile and strategic technology. Simulation technology in the military field is playing an increasingly important role in the war under high-tech conditions. In this paper, the military simulation technology is briefly introduced. Then the military value, economic value and social value of military simulation technology are analyzed in detail. Finally, the future development trend of military simulation technology is prospected.
关键词：军事仿真；概念；价值；发展
Key words: military simulation；concept；value；development
中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）01-0184-03
1 军事仿真技术的概念介绍
1.1 仿真的基本概念
从非科学视角，仿真意味着仿造、赝品或者虚假对象（比如仿制皮革、仿制珍珠等），用于表达贬损的含义。甚至在这些用法中，还有仿真和模仿的混淆。模仿意味着“努力比得上或超出”。比如，一个小女孩可以模仿他的父母，但她这样做并不意味着她在仿真他们。
从科学视角可以对仿真定义如下：仿真是有目的地利用动态模型进行的实验。弗朗西斯·培根在1620年发表的《新工具》中提出了基于实验的科学方法，而如今仿真被认为是继理论和实验之后，认识和改造世界的第三种方法。当实验不能或不应该在真实系统中进行时，可以利用一个动态模型来针对研究对象进行实验，这就是仿真。从系统论的观点来看，系统包括输入、输出和状态变量三大要素，倘若其中两个变量值已知，可以通过仿真来获取第三变量值，相应的仿真可被用于分析、控制和设计。
1.2 军事仿真的基本概念
过去在战争时期，人们从“从战争中学习战争”、“从历史中学习战争”，而现在处于和平时期，需要从实验室中学习战争”、“从未来中学习战争”。所谓“未来”，就是在作战实验室中利用计算机模拟创造出来的，该实验室中除了包括“斗室”内的网上对抗，还应包括基于现代仿真、分布交互等技术的野战化实兵实装模拟系统。建造这个能够上演未来波澜壮阔战争“话剧舞台”的即为现代军事仿真技术。
军事仿真技术的工具是计算机和专用物理设备，其基础是计算技术、军事运筹方法、相似原理和控制论，它是一种在军事作战及保障领域，对实际的或者设想的系统利用系统模型进行试验研究的综合技术。
利用仿真技术对系统进行实验研究，首要任务是设计仿真实验方案和建立系统模型。参考系统模型，通过利用仿真系统中的计算机和专用物理设备，建立有效仿真模型。之后利用仿真系统，分析仿真实验结果，从而实现研究、设计和评价系统及利用仿真系统进行人员培训、作战预演等目的。军事仿真技术研究范围主要包括仿真试验与结果分析技术；专用仿真设备；仿真计算机系统、仿真算法及软件；仿真理论、方法与建模、验模；仿真系统总体技术等五个领域。
1.3 军事仿真的分类
根据不同的分类标准，军事仿真技术可以有以下多种分类方法：
按模型的类型，可分为连续系统仿真、离散（事件）系统仿真和连续/离散（事件）混合系统仿真。
按照实现方式和手段的不同，可将模型分为半物理仿真、物理仿真和数学仿真。半物理仿真是指模型的一部分是数学模型，另一部分是实体模型或实物所进行的仿真，其中包含实物在内（硬件设备在回路中）的叫做半实物仿真，包含人员在内的叫做人在回路中的仿真；物理仿真是用实体模型（物理效应模型）或系统实际设备（实物）所进行的仿真；数学仿真是运用数学模型在计算机上进行的仿真，包括在模拟机、数模混合机和数字机上仿真。
按照仿真对象的层次不同，可将其分成武器装备及平台仿真、作战指挥仿真和战略决策仿真。武器装备及平台仿真，即对单件武器装备平台或多件武器装备构成的武器系统进行仿真。作战指挥仿真，即利用计算机创造出模拟的战场环境，用于对参与作战的指挥员进行指挥训练，对作战方案进行评估，对武器装备的作战效能进行评估等。战略决策仿真即利用现代计算机仿真技术，建立起虚拟的国家安全环境，对战略层次决策的问题进行研究评估、预测和模拟，利用高层模型的定量与定性的运算，以期获得对高层决策比较可信的结果。
2 军事仿真技术的价值分析
2.1 军事仿真技术的军事价值
2.1.1 促进装备研制发展
在武器装备研制过程中，可应用军事仿真技术提前对所研制的新武器利用仿真系统检验新武器系统的设计方案和战术、技术性能的合理性，如此可有效减少在实际研制过程中的错误概率，避免掉由于不断失败而带来的研制周期增加，同时它还支持技术评估、系统更新、样机研制，可用较低的成本提高武器武备的战术性能。在特定合成环境下，各用户还能够利用各种仿真手段进行演习、训练和试验等，并对现有的武器装备进行鉴定，分析其优劣势。当前，在武器装备研制生产中仿真系统已不可或缺，成为了必备的装备之一。
2.1.2 促进人员素质提升
对于现代军队而言，训练模拟器材和仿真系统已是必需装备，军事仿真技术甚至一定程度上决定了部队战斗力，这是高技术战争的一个重要特征。未来战争高新技术武器是主力，但高新技术武器不仅复杂、开发周期长，且费用较高，若在平常的军事演习中全部采用高新技术武器，其所消耗的资源将是巨大的，且有可能存在安全隐患，而若不在演习中训练人员对高新技术武器的使用，待真正需要使用高新技术武器时恐有失误。基于此，仿真系统和训练模拟器材的出现有效解决了上述问题，不仅省力、省钱，而且安全性高、限制较少，十分有利于人员素质提升。
2.1.3 促进部队战法创新
运用军事仿真技术，开发军事训练分布式仿真系统通过联网技术将分散在各地的人在回路中的仿真器、计算机生成的兵力以及其他设备联结为一个整体，形成一个可以在时间和空间上互相耦合的虚拟战场合成环境，参与者可以自由地交互作用。如此，只需在利用计算机、仿真器和人工合成的虚拟环境中演戏即可，大大节约了成本和时间。利用仿真器产生动态的、直观的环境，配合仿真的地形、烟雾和“敌人”的武器装备，使部队能够进行生动逼真的军事演习，不断促进战法研究和战法创新。
2.1.4 促进国家战略研究
运用军事仿真技术进行仿真实验己成为各国制定中长期发展规划和实施决策的一个必不可少的环节，其特点主要包括：一是领域宽，除了军事范围外，还包括心理、外交、经济及政治等；二是重点在决策阶段，强调决策的生成、评估和决策后果的仿真模拟；三是仿真模型的综合性强，建模复杂且推演复杂，有些甚至无法建模，更强调人的介入；四是信息资料不仅要求新、快、真，而且要求具有较高的权威度。所以人机结合是主要方式，人作为仿真引擎的一部分，起到推进仿真过程的作用，其作用主要体现在以下几个方面：国家目标与国家战略研究、国防战略与作战方针研究、武装力量的规划等。
2.2 军事仿真技术的经济价值
2.2.1 减少装备研发成本
在军事装备领域，军事仿真技术已经成为武器装备研制与试验中的先导技术、校验技术和分析技术。1930年左右美国陆、海军航空队就使用了林克式仪表飞行模拟训练器，当时其经济效益相当于每年节约1.3亿美元，而且少牺牲524名飞行员。在20世纪80年代对于导弹研制，由于采用仿真就有了减少飞行试验数量30%～40%、节约研制经费10%～40%和缩短周期30%～40%的效果，极大地减少了装备研发成本。
2.2.2 减少训练演习投入
在军事训练领域，军事仿真技术使得不动一枪一炮的作战演习成为可能，从单兵技能训练，到分队战术与合同战术训练，再到联合战术训练，人在环的仿真系统参与到训练、演习的各个环节，减少了装备调用、装备保障装备维护等全过程，人员机动、物资补给、营区建设等全要素的经费投入，以更经济的方法取得更加明显的效果。
2.2.3 促进军民融合发展
军事仿真是个综合性、交叉性的复杂学科，军事仿真技术的发展有赖于控制理论、信息技术、军事运筹、装备制造等各行各业的高度注视和广泛参与。在深化国防和军队改革的大浪潮中，军事仿真技术的发展吸引了大量的有志青年和优秀企业积极投入到“民参军”的行列，有效地促进了军队的建设发展。同时军事仿真技术的发展和普及，也反哺地方产业，在很大程度上促进了教育、卫生、交通、抗震减灾、工业制造等众多行业的发展，是军民融合发展战略的重要组成部分。
2.3 军事仿真技术的社会价值
2.3.1 激发社会创造活力
自主创新、重点跨越、支撑发展、引领未来式建设创新型国家的指导方针，同时也是实现我军军事仿真技术发展的必由之路。新时期新阶段以来，国家大力开展仿真技术的理论研究和技术应用研究，尽快缩短与先进发达国家在技术上的差距。军事仿真技术在促进部队战斗力提升的同时，也激发了社会各界的创新热情、创新活力，在“大众创业、万众创新”的历史浪潮中起到了一定的推动作用。
2.3.2 较少生态环境影响
军事仿真技术的广泛应用，以仿真训练代替部分实装训练，以仿真训练促进实装训练，在一定程度上减少了对生态环境的影响。以坦克等装甲车辆为例，其柴油发动机为例，其尾气主要为一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、烟尘微粒、臭气等，仿真器的训练有效减少了上述气体的排放。
2.3.3 促进和谐社会建设
一方面，运用军事仿真技术进行仿真训练，在提高保密性的同时，也可以在一定程度上减少交通管制、航空管制对社会交通的影响；另一方面，仿真技术的广泛应用提高了军事活动的安全性、可靠性，可以有效地较少在装备研制、技能训练、战术训练、战场作战等过程中的人员伤亡，减少对社会家庭的影响；最后，仿真训练以模拟器代替实装，从演习场走向室内，可以有效减少机器噪音、道路粉尘等对社会生活的影响。
3 军事仿真技术的新发展及其应用价值展望
新世纪以来，世界上各主要国家都十分重视军事仿真技术的发展与应用。随着科学技术及社会的发展，人工智能、虚拟现实、军事游戏开发等新技术将在军事仿真领域得到进一步推广和应用，军事仿真技术将在军事、经济、社会等方面体现更加重要的应用价值。
3.1 通过人工智能技术提高指挥员模型的智能化水平
人工智能技术作为一门新的技术科学，其研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统。人工智能是计算机科学的一个重要组成部分，该领域的研究主要包括专家系统、自然语言处理、图像识别、语言识别、机器人等。人类智能和机器相比其优势主要体现在想象力、逻辑推理能力、创造力及高效性上。随着机器学习算法的不断发展和进步，再加上计算机本身强大的存储和运算能力，人类文明几千年积累下来的知识计算机将很快全部学过，借助完整知识库对复杂事务的预测和判断的准确度将很快超越人类。现代军事仿真，逐渐向人工智能技术方面发展，将会在很大程度上提高指挥员模型的准确性和智能化，进而增强仿真训练的可信度。
3.2 通过虚拟现实技术增强作战模拟训练的沉浸感
虚拟现实技术在军事领域开辟了一个富有发展潜力的新领域。虚拟现实技术将为武器装备确定需求、设计、制作样机、批量生产，为部队的模拟训练、战备，为制定合成作战条令，为制定应急计划，为战后评估及战史分析等几乎全部军事活动提供一种一体化的作战环境。这将有助于从虚拟武器及战场顺利地过渡到真实武器与战场。虚拟现实的优点在于仿真程度高，沉浸感强，给士兵以真实的身临其境的感受，这样一来训练效果就更贴近实战。同时，由于不需要实兵实装训练，因此训练成本低。此外，部署迅速、能将任何环境转变成训练场，比如篮球场、空地、营房等，配备相关穿戴装备，都能变成各种不同环境的训练场，而且具有较强的适应性，能模拟各类武器装备和作战行动。
3.3 通过军事游戏开发技术激发参训人员的训练热情
军事游戏越来越实战成为军事仿真作战新平台。近几年，外军开始将目光放在军事游戏开放上，开始着手军事转型，通过开发军事游戏，将教育训练等融入其中，将电脑游戏和教育训练有机结合起来，取得了良好的训练效果，同时有效激发了学员的学习兴趣。这种创新的做法，打破了传统的枯燥学习氛围，在寓教于乐中起到了训练效果，受到世人的广泛认可。军事游戏拥有现实而明确的军事需求，其娱乐功能满足人类娱乐的本能，其训练功能突出了受训者的主体地位，其沉浸功能符合了“实战”训练的要求，这都在极大程度上激发了参训人员的训练热情，也将进一步推动日臻成熟的“军事—娱乐”复合体产业模式进入军事仿真领域，推动军事训练的不断发展。
4 结束语
军事仿真作为一个重要的科学技术，在现代科学事业中占有举足轻重的地位，特别是对于国防工业而言，其意义更是不言而喻，被各国领域人和工程技术人员所认同。军事仿真技术涉及范围相当广阔，它的广泛应用可以带来巨大的军事价值、经济价值和社会价值。我们要深刻认识到发展军事仿真技术的必要性和重要性，取他人之长，补己之短有效地促进我国军事仿真技术的深刻发展，促进我军战场打赢能力的不断提升。
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