浅谈计算机技术在军事领域的应用.doc

大学计算机基础期末论文浅谈计算机技术在军事领域的应用 课程： 周一第7、8节 指导老师： 胡敏 姓名： 江哲宇 学号： 3140103425 学院班级:工科试验班（电气工程及其自动化） 1408班摘要计算机技术来源与军事，又服务于军事.从 1945年底第一台电子计算机诞生至今，在短短50多年的时间里,电子计算机取得了惊人的发展 。在现代社会，计算机已广泛应用到军事、科研、经济、文化等各个领域，成为人们一个不可缺少的好帮手。时至今日，计算机的应用，已渗透到军事领域的各个角度和各种活动中。无论是军队管理、部队训练，还是武器制导、指挥、控制、情报与通信;无论是前线,还是后方，都离不开计算机。而计算机技术的一些典型应用又在其中起着至关重要的总用。本文将浅谈计算机技术在军事领域的一些典型的应用，以及其战略意义和局限性。关键词 计算机 军事 应用 云计算 信息战 可穿戴设备 兵棋系统目录一、军事计算机技术背景3二、应用方向简谈4三、典型军事应用实例4（一）云计算的军事应用4（二)军事信息战7（三）可穿戴计算机设备9（四）决胜未来战场的“兵棋系统”11四、小结12参考文献13一、军事计算机技术背景 从 1945年底第一台电子计算机诞生至今，在短短50多年的时 间里，电子计算机取得了惊人的发展 。在现代社会，计算机已广泛应用到军事、科研、经济、文化等各个领域，成为人们一个不可缺少的好帮手。 从19461958年的第一代电子管计算机开始，计算机技术便开始运用于国防军事上。当时主要用于与国防科研有关的计算和导弹、原子弹的研究。与此同时，在军事上的运用也使得计算机技术得到不断发展。特别是在第二次世界大战爆发前后，军事科学技术对高速计算工具的需要尤为迫切。在此期间，德国、美国、英国部在进行计算机的开拓工作,几乎同时开始了机电式计算机和电子计算机的研究,使得计算机技术取得了突破与跃升.时至今日，计算机的应用,已渗透到军事领域的各个角度和各种活动中。无论是军队管理、部队训练，还是武器制导、指挥、控制、情报与通信；无论是前线,还是后方，都离不开计算机。 20世纪90年代,计算机技术突飞猛进,以美军为首的世界上发达国家的军队加快了军队后勤与国家信息化接轨的步伐，后勤自动化装备的“横向一体化有了较快的发展，智能化、网络化和一体化水平不断提高.“多多益善、有备无患”的保障观念，被“适时、适地、适量、适需”的精确化保障所取代，并通过网络化的后勤计算机系统对所有人员和物资实施全程监控，自动化后勤显示出巨大的发展潜力。众所周知,在现代化战争当中，谁掌握了高新技术，谁就掌握了战争的主动权.以计算机技术为基础的信息化战争,已经成为各国关注的焦点和必争的高地.信息化战争简称信息战。简单地说，它是敌我双方在信息领域中争夺信息控制权的战争.其作战对象主要不是人,而是对方的各种信息系统以及与之有关的各项设施;其任务是获取、管理、使用和控制各种信息，同时防止对方获取和有效地使用各种信息。无论是在信息获取、信息传递、信息处理和利用这三个基本环节，还是在侦察反侦察、干扰反干扰、破坏反破坏、摧毁反摧毁、控制反控制五种基本手段当中，计算机技术都发挥了不可替代的作用。 二、应用方向简谈 总的来说，计算机的军事用途主要有五个方面： 一用于科学计算。例如，通过在计算机上进行计算，可掌握核武器试验时核反应的变化规律,可计算弹道导弹的运动轨迹。 二用于信息处理。在平时的国防科研、高技术武器生产、部队的日常管理和教育训练中、都要使用计算机处理大量信息。 三用于自动控制。自动控制也称为实时控制或过程控制，是指计算机对连续运作过程的控制，主要体现在制导武器的自动控制，飞机、舰艇的自动驾驶，以及军工部门的生产自动化管理上。 四用于开发智能武器。有人的部分思维能力的智能计算机装入武器系统后，就可生产出智能武器。智能武器比精确制导武器更先进，能有意识地寻找、辨别和打击要摧毁的目标。五用于后勤自动化管理。在现代条件下,后勤保障任务空前繁重，后勤部门必须具有及时采集、处理大量信息和进行快速决策的能力。这就要求积极采用和不断改进由电子计算机和现代通信手段组成的自动化管理系统,实现后勤管理自动化。三、典型军事应用实例 （一)云计算的军事应用 1.云计算的概念及架构。 典 型 的 云 架 构 分 为 3 个 层 次 ： 基 础 设 施 层（ Infrastructure )、 平 台 层 ( Platform ) 和 应 用（Application）层。通过虚拟化、标准化和自动化等方式有机地整合了云中的硬件和软件资源，并通过网络将云中的服务交付给用户。 基础设施层：基础设施层是经过虚拟化后的硬件资源和相关管理功能的集合。云的硬件资源包括了计算、存储和网络等资源。基础设施层通过虚拟化技术对这些物理资源进行抽象, 并且实现了内部流程自动化和资源管理优化，从而向外部提供动态、灵活的基础设施层服务。 平台层：平台层介于基础设施层和应用层之间，它是具有通用性和可复用性的软件资源的集合，为云应用提供了开发、运行、管理和监控的环境.平台层是优化的“云中间件，能够更好地满足云的应用在可伸缩性、可用性和安全性等方面的要求。 应用层：应用层是云上应用软件的集合，这些应用构建在基础设施层提供的资源和平台层提供的环境之上,通过网络交付给用户。云应用种类繁多，既可以是受众群体庞大的标准应用，也可以是定制的服务应用，还可以是用户开发的多元应用。 2。云计算的军事应用. 郑纬民. 云计算的挑战与机遇J. 中国计算机学会通讯, 2011(01): 18-22. 云计算可以有效提高军事指挥效率和灵活性,在指挥机关和执行任务的作战单元有效连接的基础上,还可以将科研院所、院校以及其他的技术或者智囊机构融入其中，各取所需并相互配合.充分体现了信息化优势和扁平化指挥的效果，显著增强军队的体系作战能力。 云架构的 3 个层面分别对应所能提供的 3 种服务，即基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务(SaaS）,现从这 3 种服务方式分析其在军事方面的效能发挥. （1）基础设施即服务。基础设施即服务交付给用户的是基本的基础设施资源。用户无需购买、维护硬件设备和相关系统软件，就可以直接在基础设施即服务层上构建自己的平台和应用。基础设施向用户提供了虚拟化的计算资源、存储资源和网络资源。这些资源能够根据用户的需求进行动态分配。相对于软件即服务和平台即服务，基础设施即服务所提供的服务都比较偏底层，但使用也更为灵活。(2）平台即服务。 平台即服务交付给用户的是丰富的“云中间件”资源，这些资源包括应用容器、数据库和消息处理等。因此，平台即服务面向的并不是普通的终端用户，而是软件开发人员，他们可以充分利用这些开放的资源来开发定制化的应用。 在平台即服务上开发应用和传统的开发模式相比有着很大的优势。 科研院所的在云计算中的技术力量集中体现在这个层面，通过统一、互联的云平台，分处全国各地的技术部门联合开发一些军内软件将成为可能，同时也加强了彼此之间的交流与合作,不同部门所开发的不同系统的兼容性得到大大提升，有利于军内软件开发技术力量整体水平的提高。而且由于直接与指挥部门和作战部门连接，能够直接面对部队的需求,从软件开始开发到战斗力生成的时间周期也大大缩短。二战时期苏联的工人开着刚出厂的坦克便直接奔赴战场的情景在云计算的软件应用上也将习以为常. （3）软件即服务。软件即服务交付给用户的是定制化的软件,即软件提供方根据用户的需求，将软件或应用通过租用的形式提供给用户使用.软件即服务主要有 3 个特征: 用户不需要在本地安装该软件的副本,也不需要维护相应的硬件资源，该软件部署并运行在提供方自有的或第三方的环境中；软件以服务的方式通过网络交付给用户，用户端只需要打开浏览器或者某种客户端工具就可以使用服务；虽然软件即服务面向多个用户, 但是每个用户都感觉是独自占有该服务. 应用的提供者可以是大的院所，也可以是规模较小的教研室,甚至可以是一名学有专长的战士，能够充分发挥和体现每个军人的主观能动性，有效促进了政治工作和管理训练工作的灵活性扩展。 3.云计算在军事方面的现状及未来.综上所述，云计算兼顾军队的整体需求并在各部分独立运行，一改大多数传统指挥系统纵向一条线或者组网一个面的连接模式，将军事指挥、作战及保障等诸多元素科学灵活地连接成一体化系统。当前中国军队正处在积极向信息化跃进的关键时期，云计算在中国军队真正的部署和运行也许尚需时日，抑或尚未部署便会被新出现的技术取代,但目前进行一些云计算在军事方面的应用所能带来的进步和优势仍然有很大的启发。（二）军事信息战世界范围内的军事革命正在蓬勃兴起，而军事信息战正是这一军事革命的核心.传统的机械化大兵团的攻防作战将成为历史，小规模机动战和游击战虽然在一定的时期内存在,但多军种、大联合、一体化的机动战和以信息战为主辅以精确打击相结合的联合作战将成为未来战争的主流。 1.军事信息战及其特征。“军事信息战”是一个出现频率很高的词语，但是其概念至今仍是模糊。不过提及军事信息战，我们往往能想到这样一些词汇：电子战、心理战、情报战、欺骗战、导弹战、C4I系统 C4I系统：C4I是Command,Control,Communication,Computer和Intelligence的缩写,是指挥、控制、通信、计算机和情报系统的总称.是当代军事信息系统的核心和主要组成部分。从军事意义上讲，信息战就是以信息为研究对象，敌我双方均企图利用和控制信息，综合运用军事欺骗、作战安全（保密)、C粗系统、对抗系统、卫星资源手段。确保己方信息系统的完整性，防止被千扰、利用、恶化或破坏.摧毁和破坏对方的信息系统或制造虚假信息,达到削弱敌人指挥控制的能力。并在此过程中取得部队使用中的信息优势。信息战的特征以多军种、大联合、一体化、全方位的现代立体战争形态、指挥体制和战争进程等形式体现出来，并体现出信息时代的特征和各种信息的巨大作用。 2.计算机是军事信息战的核心和支柱.计算机技术的迅速发展,使计算机技术在军事技术装备的各个领域中有了极其广泛的应用,特别是在军事系统中的C4II系统、卫星监视、精确制导、空中进攻与防御、水上与水下作战、地面战等等，都需要和依靠计算机.任何战争形式其作战力量均由物质、能量和信息构成。在机械化战争中,物质和能量起主导作用,信息起重要作用;而在军事化信息战中,信息起主导作用,物质和能量起重要作用.信息流制约着物质流和能量流，控制信息权成为未来战争的制高点,是夺取战争主动权的前提。对这些军事信息的采集、分析、存储、计算，显示各种战场信息和各类情报，组成各级指挥网，提供各种通信联络娜各个环节都有计算机在发挥着作用,计算机还对制定火力控制计划、优化作战方案、进行决策决断具有辅助作用。这充分说明，未来的军事信息战与计算机是密不可分的,计算机和计算机技术的应用是实现国防现代化的重要因素。目前计算机已成为国家政治、经济、军事、文化、交通等各个领域的命脉和核心，并将在以信息为对抗的战争中发挥其智能、中枢和支柱作用。 3。计算机病毒武器.在计算机战中,计算机病毒是一种武器，利用计算机进行攻击和破坏,并可用自身的复制品去感染与已受感染的计算机系统相联系的其它计算机系统。它是一种价格低廉、使用方便的软杀伤武器，也是对军事技术装备的效能产生重大影响的进攻性武器.计算机渗透与计算机病毒有区别又有联系，前者是为获取敌方军事情报，后者是破坏和摧毁敌方计算机系统的正常运转.计算机病毒潜人对方军事技术的计算机系统是有目的、有计划、有指向性的。存在于军事技术装备的研制、生产、训练、作战和维护等各个环节，并且随时都有可能潜人的可能。 4。计算机对抗。 引自钱朴惠等.计算机战中的计算机渗透和计算机病毒.火力与指挥控制97学术年会论文集,青岛.1998,4计算机病毒种类繁多，病毒本身采取加密50%时,才会使非工作冗余的可靠度大于工作冗余的可靠度。对于工作冗余而言，除了不考虑检测器和转换开关,设备的本身应力强度也随之降低。例如,身负重任的网络服务器采用双CPU，双硬盘镜像容错技术就是一例。因此，在网络系统中，一般都选用工作冗余。但究竟选那种,还应考虑其它因素,如设备的失效模式，维护方法及环境条件等。如果系统(设备)电源功率不够或发热量超标,则不能采用冗余系统;另外,对工作状态要求有连续性的系统，也不宜采用非工作冗余。例如，网络内某站点计算机按一定程序运行，发生故障很难用另一台计算机替换，对于实时控制系统更是如此. 5.军事信息战的威慑.表面看来,军事信息战几乎以不流血的方式进行,但其破坏程序不亚于常规武器或核武器。这是因为军事信息战可使敌方的计算机网、电子数据网、通信网、干线网、C4I系统等瘫痪，使飞机、舰艇、导弹、火箭等一切带有计算机的装备失灵.同时,也可用来攻击对方的民用设施和民用信息系统，使对方的金融、商业、交通、电力、通信等系统陷入混乱状态而不战自败,使我方轻而易举地获得战的胜利。（三)可穿戴计算机设备 可穿戴计算机是随着计算机向超微型化发展应运而生的一种新概念个人移动计算机系统。它充分体现计算机“以人为本”理念，使人与计算机的结合更为紧密,互相依存。可穿戴计算机的特点极大拓展了计算机技术在军事上的应用。 1.可穿戴计算机设备的基本特征及发展状况.动态性 对运行环境适应性强，可在运动状态下使用。硬件轻便柔性化,可变形，对用户身体自由活动影响轻微。自主性 界面友好,运行过程中能按用户事先设定的参数自动接收处理一般信息并做出适当响应。除非出现用户设置的紧急告警事件，不干扰用户与其它信息的交流。可控性 用户可在任何时间、任何状态下对计算机的全部功能进行持续控制.持续性 各种传感器可长时间连续工作，持续增强用户对环境的感知能力.模块化 根据用户需要，硬件可方便拆卸，并根据功能需求进行模块重组。各模块功能可单独使用或易于与其它非同类设备组合使用。世界上第一台可穿戴计算机的概念机，当属1980年加拿大的曼恩发明的,基于苹果2计算机的身背式可穿戴计算机，它首次采用了可穿戴计算机的标志性组件HMD。90年代中后期可穿戴计算机开始受到学术界、工业界和国防部门的广泛关注， 特别是在军事应用上取得一系列成果。 2.可穿戴计算机的关键技术。 部分资料引自陈东义.可穿戴式计算机的发展与趋势.重庆大学学报（自然科学版）J/000 ./2（2J1）. （1）语音信号处理技术目前的可穿戴计算机产品虽然普遍具备了语音信号处理能力，但功能远未令用户满意，主要表现在：一是语音识别系统的适应性差,对环境依赖性强；二是高噪声环境下语音识别困难；三是语言学、生理学、心理学方面的研究成果难以量化、建模并用于语音识别；四是对人类听觉理解、知识积累、学习机制以及大脑神经系统的控制机理等层面的认识不够清楚。解决问题的主要方法包括自适应训练、基于最大互信信息准则和最小区别信息准则的区别训练和“矫正”训练;根据人耳处理语音信号的特点，分析提取特征参数，应用人工神经元网络技术等。 （2)战场环境与虚拟现实融合技术可穿戴计算机为建立新的人机关系提供了可能.为了使其更智能化地辅助穿戴者，必须有更先进的交互方式满足可穿戴计算机作为智能代理的需要。AR增强现实是最重要的交互方式之一，是指在真实环境之上提供信息覆盖，将图像、文字、声音及超文本叠加于真实环境之上，提供附加信息以实现提醒、提示、助记、告警等功能。 （3）信息过滤技术信息过滤技术的目标是将战场环境中诸多数字信息以最为简洁高效的方式传递给使用者，避免发生信息拥挤现象.战场环境中基本上采用无线传输技术作为底层通信手段，无线信道所能提供的网络带宽相对有线信道要低得多。而在激烈对抗的战场上，各种指挥、情报、环境信息流量越来越大,现有通信系统不堪重负。不仅如此，过于庞大的信息量也可能导致贻误战机。因为大量增加的信息可能使指挥官应接不暇，也可能使处理信息的士兵感到一筹莫展；因此，可穿戴计算机应具备介入现实的功能，阻断用户不需要的信息，起到信息滤波器的作用，使用户看到经调整、加工后的现实世界。 （4)移动自组网技术自组网是一种无中心的分布式控制网络，在网中，每个用户终端兼备路由器和主机两种功能,可以在任何时刻、任何地点快速构建起一个移动通信网络。由于自组网中的用户终端都兼备独立路由和主机功能,不存在一个网络中心控制点，用户终端之间的地位是平等的，因而具有很强的鲁棒性和抗毁性。(四）决胜未来战场的“兵棋系统”把现代战争真实地搬进计算机，构设一个符合中国军队特点和未来战争实际的虚拟战场，通过无限接近实战的兵棋推演,使我军获得未来战争的更大胜算这就是兵棋推演的魅力所在。大屏幕上,陆海空联合作战，沉着迎击来犯之敌；计算机上,各要素实时显现，兵力调动紧张有序轻触屏幕,战场一览无余;指尖游弋，指挥千军万马。数百名指挥员编组红蓝绿三方，依托网上共享态势图,搏杀在虚拟战场. 1。兵棋系统概要。兵棋,英文名”Wargame”,是一种特殊的作战模拟系统。 让战斗首先在计算机上打响”现在已经成为各国军队的共识.现代兵棋系统以现代战争理论融合军事运筹学、系统仿真学及信息技术等构成大型战争模拟系统,勾勒出多维、全面、逼真的信息化战争图景。逼真的战略战役指挥训练环境使得从实验室中学习战争、推演战争、预判战争成为现实，被誉为导演战争的魔术师。兵棋系统能够使受训者真实地感知战场态势，得到近似实战的磨练，对提高部队作战指挥和谋划能力起着不可替代的重要作用。通过无限接近实战的兵棋推演，可以使军队获得未来战争的更大胜算。不过，兵棋的精髓，始终是以人作为推演核心。人的活动带来的复杂性往往使得现有的数学分析工具无能为力。兵棋推演借助人在回路、实时交互优势,成为一种有效的解决方法.展望未来，兵棋系统还将越来越多地应用于军事战略研究或外交、经济、金融等社会其他领域。 2。现代化的兵棋系统 解放军建立首个战略兵棋系统：颠覆传统战争推演.凤凰军事 信息化战争与兵棋系统紧密相融备受各军事强国推崇，战争推演与实兵对抗,在虚拟与现实间日趋高度统一。像很多传统领域一样,现代科学技术为兵棋注入了新的生命。运筹学、电子技术、计算机技术和模拟仿真技术等大量应用，使计算机兵棋系统脱胎换骨,具备了模型、软件、数据库等新要素.美海军军事学院率先运用新技术，将复杂作战规则与运筹学方法相结合，设计出由计算机负责裁决的兵棋模型，大大提高了推演精准度，减少了主观臆断的成分。兵棋开发工程师霍克运用军事运筹学等技术，构建出兵棋中各种武器的火力效果模型，甚至将影响武器杀伤力和人员战斗力等因素糅合进兵棋数学模型;兵棋专家邓尼根则为一些难以量化的因素构建起量化计算模型，能够模拟出部队士气、指挥水平、作战技能等效果;而程序员麦克科林蒂克与邓尼根合作，实现了兵棋模型的连续时间驱动推演,彻底颠覆了传统的轮次交替推演方式，使计算机兵棋褪掉了”棋的最后一抹印记。如今，计算机兵棋系统已用屏幕取代了传统的棋盘和棋子，用计算机模型取代了冗长、繁琐的人工裁决计算，用信息系统构建起逼真的指挥机构，发展成为可面向效果设计的运筹方法。四、小结计算机在军事领域中的应用是越来越多了,对于提高武器的性能，可靠性，可维护性，有着巨大的作用。然而,任何高技术兵器都不可能完美无缺。在特定环境下，仍有许多高技术兵器的优势难以发挥，高技术武器的实战效能还会大打折扣.即计算机技术应用于军事武器上是有其特定的局限性。如：高失误率战场上惨烈的自相残杀；耗资巨大难以承受的战争负担；依赖性强战场技术保障难尽人意;易受攻击面临传统武器和战法的威胁.军用计算机技术是军用高技术中具有战略意义和竞争最激烈的技术之一。计算机是战术、战略武器及航天系统的信息处理中心，是战场指挥管理和武器控制的重要工具。电子计算机的技术水平己成为军事技术发展和武器装备现代化程度的重要标志，同时也是现代战争作战指挥、通信联络、后勤保障等诸多决定战争胜负关键因素的依靠和保证，并业已或正在对传统的军事理论和军事观念产生着巨大而深远的影响。随着计算机技术的不断发展，新的战争形态必将不断出现，只有掌握了最前沿的技术，才能建设最牢固的国防军事，才能保卫国家和人民的安全。参考文献【1】李永田.浅谈计算机与军事信息战。计算机与网络.2000.8.【2】郑纬民. 云计算的挑战与机遇J。 中国计算机学会通讯， 2011(01）： 18-22.【3】钱朴惠等。计算机战中的计算机渗透和计算机病毒。火力与指挥控制97学术年会论文集，青岛.1998，4。【4】陈东义。可穿戴式计算机的发展与趋势。重庆大学学报（自然科学版）J/000 。/2（2J1）。【5】解放军建立首个战略兵棋系统：颠覆传统战争推演.凤凰军事。2014。6.29。 【6】林建红,赵跃龙。可穿戴计算机军事应用研究.计算机时代.2004年第二期。【7】李昭锐，吴学智，何如龙。浅析云计算的军事应用.通信技术。Vol.44，No。09,2011