摘 要： 科技发展和战争形态演变带来了武器装备、战场环境和作战样式的深刻变革，军事设施防护需要进行理论和技术创新来应对新的威胁和挑战。首先论述了智能化战争条件下军事设施防护面临的挑战，基于新的要求和挑战提出了军事设施拓扑防护理念，其次从时间、空间和功能3个维度构建了军事设施拓扑防护结构，再次提出了智能化战争条件下军事设施拓扑防护的关键支撑技术。
关键词 : 智能化战争;军事设施;人工智能;发展重点;
Abstract： The development of technology and evolution of war forms has brought about profound revolution of weapons and equipment,battlefield enviroments and pattern of operations. The protection of military installation requires innovation in both theory and technology so that it can adapt to new threats and challenges. This paper first discusses the challenges of military installation protection in intelligent war conditions,and puts forward the concept of topological protection of military installation according to new requirements and challenges; secondly,constructs a topological protection structure on the dimensions of time,space and function; and finally,proposes some key support technologies for topological protection of military installation in intelligent war conditions.
Keyword： intelligent war; military installation; artificial intelligence; focus of development;
进入新世纪以来，国际安全格局深度演变，大国军事力量加快转型，新兴战略空间竞争加剧，新型作战武器层出不穷，前沿颠覆技术屡有突破，创新军事理论不断涌现，新一轮科技革命、产业革命和军事革命正在加速到来[1]。军事设施是各类作战行动实施的重要依托，是一个国家战争潜力的重要标志之一。打击敌方重要军事设施，快速削弱敌方的作战意志和作战潜力，一直是作战双方孜孜追求的目标。随着军事技术的快速发展，武器弹药效能大幅提升，作战形态加速转变，军事设施战场生存面临严峻挑战。探析未来战争演进方向，研判军事设施威胁样式，革新军事设施防护理念，创新军事设施防护技术，提升军事设施生存能力成为当前及未来军事设施建设必须解决的问题。
1、战争智能化演进的必然性
战争转型是人类社会发展中带有革命性的一种特殊现象，其时代意义重大、历史影响深远、波及范围宽广。从人类战争发展史来看，能够代表人类社会最高生产力的科学技术首先会应用于军事领域，形成革命性的军事能力优势，用于弥补传统军事能力中急需提升的短板弱项，不断提升杀伤力、机动性和信息力[2]。人类战争形态在经过冷兵器战争、热兵器战争、机械化战争和信息化战争后，以杀伤力、机动力和信息力为代表的主要能力指标已经得到大幅提升，这些能力的进一步提升或优化只能形成增量变化，而不能产生革命性质变，信息化战争形态已经步入发展瓶颈。一是随着军事技术的不断提升，扩展情报获取能力、提升弹药打击精度或进一步优化作战力量结构已经难以大幅提升作战能力，短板和弱项聚焦于基于人脑的指挥能力;二是信息化建设中出现的海量数据、各类无人机器的控制管理及战场物联网调配对以人脑为核心的指挥控制能力和协调能力提出严峻挑战[3];三是信息技术不断发展和融合，人类社会已经进入高度关联社会，作战行动中需要考虑的因素呈指数增长，需要对海量数据进行处理和分析，进而开展综合评估，这需要强大的计算能力才能完成。因此，人类战争中军事能力拓展需要开发的最后一个领域高度指向“智力”，突破人脑智力局限的“人工智能”[4]。人工智能的成熟和广泛应用，将形成“人脑+机脑”的联合工作模式，呈现出全方位、深层次发展的态势和多点突破、深度融合、广泛渗透的特征，形成智能化武器装备和新型作战样式，从而带动杀伤力、机动力和信息力等军事能力效能和模式升级，推动战争形态步入智能化战争[5]。战争的演进方向和模式不以人的意志为转移，智能化战争形态已经初露端倪，支撑智能化战争的武器装备、作战样式、保障模式正在加速形成。未来战争将对军事设施的类型样式、功能组成、安全防护等建设内容提出全新要求，军事设施防护必须适应新要求、新变化，才能紧跟战争演进步伐而不断革新发展。
2 、智能化战争条件下军事设施防护面临的挑战
随着精确制导、无人控制和人工智能技术的成熟和扩散，拥有100台3D打印机的国家或组织就可以制造成千上万架无人机进行集群战斗[6]，这将大幅降低发起作战打击的成本。军事设施防护不仅面临传统武器弹药性能提升带来的防护能力挑战，还要面临智能化武器弹药发展带来的防护模式挑战，甚至还要面临深海极地作战环境带来的极端环境挑战。
2.1 、战争形态演变带来的需求挑战
军事设施防护作为作战防护的重要组成部分，其发展紧跟战争形态演变和军事技术进步。冷兵器战争至机械化战争，解决的是作战“打击威力”问题，打击武器由冷兵器发展到热兵器，再到机械化武器，军事设施防护主要采用土木工程技术，采取“以硬抗强”模式降低武器弹药的毁伤效果;进入信息化战争时代，核心是提升“精确打击”作战能力，军事设施防护向综合化、集成化、体系化方向发展，运用伪装干扰、遮弹防护、近程拦截等技术，采取“以聚抗准”模式降低打击精度和毁伤效果;智能化战争以提升作战计算能力为核心，迭代无人控制、大数据、3D打印等前沿技术，将大幅提升打击效能，使作战模式多样化、灵活化，将作战空间向极地、深海、深空拓展。战争形态演变，新型武器装备不断涌现，打击方式不断更新，使得军事设施防护面临的威胁多样化，防护要素、节点数量大幅攀升，造成军事设施防护体系复杂、冗余，现有防护技术和模式防护效率和可靠性亟待提升，急需进行模式和能力创新。
2.2 、作战样式变革带来的模式挑战
随着大数据、云计算、人工智能等技术群与精确制导技术在武器体系中的融合发展，智能化作战力量单元依靠网络信息系统支撑将能够形成一定规模的作战集群，这种动态聚合的作战集群通过智能随动的饱和攻击对防守方带来巨大压力，获取对抗中的显着优势，将成为未来智能化作战行动的主要表现形态。例如杀伤概率为0.5的导弹攻击某一目标，要保证杀伤率达到90%，至少需要4枚导弹。如果形成智能化作战集群，同样是发射4枚导弹，可以消灭3～4个目标。以此类推，大量智能化作战单元聚合为作战集群，其作战效能将呈现出指数级跃升[7]。智能化战争中，由于武器平台表现出更强的自主性和智能化，作战样式表现出中心模糊、个体智能、集群趋稳和功能放大的特征[8]，相对于传统离散攻击具有显着的数量、协同、速度和情报优势，将“侦、控、打、评”的作战流程由分布实施转变为同步协同实施，大幅压缩防护体系的响应时间，配合多样化的打击弹药和打击方式，将对军事设施安全带来全方位挑战，包括弹药打击、无人机攻击、电磁毁伤、恐怖袭击、核生化危机以及突发事件等，任何微小漏洞都可能导致整个防护体系的崩塌。
2.3 、武器装备发展带来的能力挑战
技术进步驱动战术发展。随着材料技术、制导技术、无人技术的进步和快速发展，武器弹药和打击方式呈现出加速发展态势:(1)高功率微波武器威胁电磁空间安全[9]。(2)高超声速导弹挑战现有防护技术。(3)智能弹药蜂群攻击战术突破防护能力极限[10]。2021年1月7日，美国空军试验中心使用一架F-16战斗机，投掷2枚“协作型‘小直径炸弹’(CSDB)”，该弹装有协作式自主系统荷载，可以相互建立通信，两弹协作发现了GPS干扰机，并能够识别最高优先目标[11]。(4)低当量和钻地核武器快速发展挑战工程生存极限[12,13]。弹药技术的进步将促进打击战术的发展，智能弹药、高超声速导弹以及高功率微波武器的技术发展和交叉融合将大幅提升弹药的突防能力和毁伤效能，对现有的被动防护和主动防护技术均构成严峻挑战，急需通过理念创新和技术革新提升防护能力。
2.4、 战场空间拓展带来的保障挑战
智能化战争条件下，武器系统将具备更强的自主飞行和目标识别能力，各类无人飞行装备将大幅拓展战场空间范围，战场空间将快速向深海、深地、深空、极地、远海、高原等极端环境和空间拓展[14]。宾夕法尼亚大学的四轴飞行器使用智能手机进行自主飞行，只使用机载硬件和视觉算法，就可以进行导航定位;DARPA也正在利用地球磁场的变化开发精确导航，以上2种系统都不受全球定位系统干扰或欺骗的影响，解决了无人飞行器在导航信号受限情况下的自主飞行问题。智能化战争条件下，决定战争胜负的作战要素将转变为人、计算力和数据，因此军事设施的功能也将逐步拓展，军事设施不仅要承担指挥通信、边防海防、物资储备等传统功能，还将向作战运算中心、数据中心等支撑智能化作战的相关功能转变。
当前新型武器装备不断涌现，打击方式不断更新，军事设施面临的威胁多样化，防护要素数量大幅攀升，造成军事设施防护体系复杂、冗余，防护模式单一、拓展融合能力不足，当前军事设施防护技术和模式已经无法满足当前及未来设施防护需要。
3 、军事设施防护理念创新
面对新兴技术发展和战争转型带来的不确定性，无论是国家、军队，还是领域、行业，先知先行者生。军事设施防护作为部队作战能力生成的重要着力点，必须紧跟技术发展前沿，紧盯战争转型实战需要，基于作战能力提升、作战信息流通和防护技术创新，着力推动防护理念和技术由“以硬抗强”“以聚抗精”的防护向“以巧抗智”的拓扑防护转变，才能更好适应未来智能化作战要求。
3.1、 基本理念
拓扑是一个数学概念，是数学对象的子集的集合，称为空间的“开集”。拓扑空间(X，τ)的数学对象集合是X，空间拓扑是τ，τ包含X的一系列子集，满足下列条件:X和空集包含在τ中;τ中集合的任何并集也在τ中;τ中集合的任何有限交集也都在τ中[15]。“拓扑”就是把实体抽象成与其大小、形状无关的“点”，把连接实体的线路抽象成“线”，进而以图的形式来表示这些点和线之间关系的方法，其中心任务是研究拓扑性质中的不变性，目的在于研究点、线之间的相互关系。拓扑的3个基本性质是不可缺失性、不可重复性和可拓展性。针对军事设施防护的复杂性和多样性，笔者借助拓扑学的基本原理，弱化军事设施实体结构、单项技术防护效果等传统重点考虑因素，构建由防护要素和信息数据构成的拓扑防护结构图。主要考虑:防护要素的完备性、设施设备可靠性、重新配置难易程度、信息数据传输性等因素，构建满足全域多任务需求的防护系统，实现结构实体空间、防护功能空间、数据控制空间的拓扑互联互通。
3.2、 基本原则
基于拓扑学基本理念，结合军事设施面临的威胁挑战和防护技术发展现状，在当前及未来军事设施拓扑防护体系构建过程中，需要遵循全面性、唯一性和拓展性原则。
(1)全面性。全面性原则主要是保证军事设施防护体系构建过程中，防护要素必须全面覆盖当前及未来军事设施面临的各种现实威胁，即防护要素的不可缺失性。当前军事设施面临的威胁日趋多样化，在智能化作战背景下，防护体系的漏洞很容被放大，任何一项防护短板均可能导致军事设施战场生存能力严重下降，军事设施整体防护能力不是由防护能力最强的某项防护措施决定，而是决定于防护效能最弱的防护措施，也就是所谓的“木桶效应”。因此，防护体系构建首先应满足全面性原则，涵盖防空反导、安全警戒、设施管理、工程防护、抢修抢建等防护措施，避免防护要素的遗漏和缺项。
(2)唯一性。唯一性原则表明每种防护要素均是独一无二的，任何防护要素不能由一种或几种防护要素替换，即防护要素的不可替代性。在实战环境下，军事设施在具体时间和空间中，面临的威胁是单一和固定的，发挥防护功能的往往是某种特定的防护要素，而其他防护要素则处于“待命”状态，因此防护要素之间是不可替代的。另外，由于军事设施结构形式、分布地域、功能需求多种多样，在构建军事设施防护体系过程中，具体防护技术可以进行升级、替换，但是防护要素不能相互替代，否则容易造成防护要素缺失，使得军事设施整体防护功能不完整。
(3)拓展性。军事设施拓扑防护结构的构建是基于实战防护需要，具备可拓展性。在实战环境下，军事设施面临的威胁多样，需要满足的作战功能复杂，因此军事设施拓扑防护体系构建还应具有拓展性特征，即防护形式的多样性和可扩展性。基于军事设施实际作战需要，在构建军事设施拓扑防护体系过程中，需要预留防护功能拓展的时间和场地空间，预留相关技术升级和改造的接口和储备，提升军事设施防护能力的弹性和韧性，满足军事设施适应多样化任务和应对多重威胁挑战的需要。
4 、军事设施拓扑防护构想
基于拓扑的基本数学模型，在遵循全面性、唯一性和拓展性原则的基础上，按照“由繁至简，由简至优”的思路，从时间、空间和功能3个维度对军事设施面临的威胁和防护能力需求进行简化，再根据实战环境下的防护功能要求，按照“防护模块—防护要素—防护技术”的顺序逐层级构建拓扑防护结构。
4.1、 时间拓扑
以时间维度对军事设施防护进行拓扑分析，分为平时和战时2个时间模块，军事设施平时拓扑为建设期、运维期和封存期3个时间模块;军事设施战时拓扑为打击前、打击时和打击后3个时间模块，具体如图1所示。军事设施在不同时间面临的威胁不同，因此需要构建的防护要素也存在差异。打击前重点开展情报收集和分析、关键部位伪装隐蔽、重要物资和人员疏散隔离以及重要结构工程加固等;打击过程中重点依托防空反导、近程拦截和主动防护等对抗手段，对来袭运载平台、武器弹药和无人机等目标进行拦截，降低军事设施被命中概率。另外，各时间模块对军事设施防护能力提升的贡献率不同，但是相互之间并不是分离的，军事设施建设期采取的防护要素对于军事设施运维、打击过程中的防护均具有基础性和长期性的影响。
4.2、 空间拓扑
从空间维度来看，军事设施分为地面目标和地下目标，军事设施防护的空间维度分为空域、地面和地下3个维度。空域维度分为3个层次，分别是防空反导、区域防空和近程拦截，具体如图2所示。防空反导主要应对隐身飞机突防、远程巡航导弹和弹道导弹等中远程打击弹药和武器平台，拦截空域范围约在100～500 km;区域防空主要应对作战区域内远程火箭炮、精确制导炸弹和制导炮弹等弹药威胁，防护区域范围大约为10～100 km;近程拦截主要应对接近军事设施的来袭弹药、无人机、巡飞弹和迫击炮弹等近程威胁。地面维度主要分为区域监视、安全警戒和安全隔离区，安全隔离区一般设置距离为500 m，形成一定安全距离。地面军事设施内部防护还包括:工程加固、伪装示假、功能区划分、电磁防护、核生化防护以及内部安全管控等;地下军事设施还涉及抗爆隔震、电磁屏蔽以及地下内部环境安全等内容。
图1 军事设施时间拓扑防护结构
图2 军事设施空间拓扑防护结构
4.3、 功能拓扑
从军事设施防护功能维度来看，军事设施防护功能主要拓扑为威慑、预防、积极警戒、被动防御和效应减缓5个功能，这5个功能直接支持军事设施防护作战。5个防护功能是非时序的，多个防护功能往往在同一时间支持同一作战行动，这反映了防护作为战斗力和作战职能组成部分的双重属性。5个防护功能的最终目的各有侧重，威慑的目的是消弱敌方攻击的意志;预防的目的是降低敌方攻击的发生概率;积极警戒的目的是阻止敌方破坏行动的发生;被动防御的目的是降低敌方袭击的破坏效果;效应减缓的目的是管控袭击后果。不同防护功能由具体防护要素和防护技术进行支撑和实现，如图3所示。
图3 军事设施功能拓扑防护结构
在军事设施防护实践中，军事设施防护的时间拓扑、空间拓扑和功能拓扑并不是分离割裂的，在遵循全面性、唯一性和拓展性原则上，对于某一军事设施的防护可以同时采用2种或多种拓扑方式;具体拓扑类型的选择，依据“化繁为简”的原则，重点是有利于将设施防护涉及的威胁方式、打击武器、防护对象、防护技术、环境背景等因素逻辑化和条理化，透过各种复杂现象归纳出设施防护的核心本质，最终设计出实战化、体系化和完备化的拓扑防护结构。
5 、军事设施拓扑防护支撑技术
军事设施拓扑防护结构着重理清设施防护的基本要素和逻辑关系，对军事设施防护体系化建设和防护理念革新具有牵引性作用，军事设施拓扑防护的实践应用还要结合军事设施面临的具体威胁方式、打击武器和环境背景进行具体分析，并以具体防护技术为物质支撑，才能真正提升军事设施防护能力，满足军事设施实战化防护需求。面对智能化战争对军事设施防护带来的挑战，军事设施拓扑防护支撑技术需要重点开展防护能力快速生成、防护模块组合拓展、全维多能智能警戒和数字孪生安全运维等技术生成和提升，才能满足未来战争对军事设施防护能力的智能化、拓展化和韧性化要求。
5.1 、防护功能快速生成技术
智能化战争条件下，部队遂行军事任务向多域化、多样化和高效化转变，作战能力需要满足高强对抗、边境危机管控、野外驻训、维和行动、维稳处突等多任务实战需求，因此军事设施拓扑防护的组成要素和结构形式将更加多样，以满足全域作战、攻防兼备的作战需求。未来战争中，为满足多地域、多类型和多功能军事设施防护要求，必须加快形成防护功能快速生成技术，例如通过增材制造、就地取材和快速建造技术解决防护材料和结构快速生成问题，为军事设施防护提供物质保障[16];基于碳纳米管、仿生技术、超材料和大数据技术[17]，研制轻量化、高效便捷和多应用场景的防护结构和器材，解决军事设施防弹防爆、伪装示假、电磁屏蔽等防护能力快速生成问题。
5.2、 防护模块组合拓展技术
军事设施拓扑防护要求单项防护技术具有多种应用模式和可拓展性，从而满足实战条件下多维度拓扑需要，改变传统军事设施防护结构施工复杂、保障困难、费时费力的构筑方式，实现模块化设计、构筑和保障，解决传统军事设施防护赋能速度“慢”、机动能力“差”、体系联动“弱”、维护保障“难”的问题。重点加强柔性防护结构、多功能防弹板、屏蔽与伪装一体化材料等防护技术开发，开展基于物联网和大数据的防护模块组合拓展技术研究，实现单项防护技术功能兼容性、自主性和互通性，通过防护模块组合拓展，降低防护结构成本、提高防护结构构筑效率、提升军事设施整体防护效能。
5.3 、全维多能智能警戒技术
随着纳米技术、微机电技术和人工智能的快速发展，各种小型自主机器人将广泛应用于战场环境中，执行侦察、中继、破坏、监视等多种任务，对军事设施平时运行和战时功能构成严峻挑战，例如，俄罗斯通过“仙女座-D”指挥系统控制6个“平台-M”履带机器人、4个“暗语”轮式机器人和数架无人机对叙利亚反对派军事设施进行了侦察监视和打击评估[18]。因此未来战争中军事设施安全警戒对于设施安全十分重要，这也是军事设施拓扑防护需要重点加强方向，通过在军事设施所在空域、地面和地下布设红外传感器、激光探测器和振动传感器，构建全维多功能智能警戒体系，对入侵的人员、车辆、无人机、机器人等“低慢小”目标进行实时监控，配合近程拦截和警戒作战力量及时予以打击消灭，提升军事设施自主警戒和自卫能力。
5.4 、数字孪生安全运维技术
数字孪生安全运维技术是实现军事设施拓扑防护的重要信息化和数据化手段，通过数字孪生技术可以构建军事设施数字化实体，同时植入近程拦截系统、防护功能单元、智能警戒系统以及水电等后勤保障系统，可以大幅提升军事设施一体化、数字化和智能化水平，对于提升军事设施运维水平和防护效能具有重要意义。当前军事设施数字孪生安全运维技术尚处于概念和技术验证阶段，需要加强军事设施数字化建模、基于物联网的军事设施防护结构管控技术、军事设施智能运维技术、军事设施安全状态评估技术等方面的研究工作。
6、结语
面对加速走来的智能化战争，军事设施防护建设需要增强时不我待的紧迫感和勇于担当的责任感，紧紧把握发展机遇，积极应对智能化战争带来的严峻挑战。不断增强对战争形态演变和防护技术发展认知，以提升重要军事设施战场生存和作战能力为第一要务，坚持防护理念和防护技术创新，推动防护能力快速生成、防护模块组合拓展、全维多能智能警戒和数字孪生安全运维等技术生成和提升，努力提高我军军事设施防护的智能化水平，力争实现军事设施防护能力的跨越式发展，为我积极防御战略实施奠定良好的能力和技术基础。
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