美军数据战略体系架构全解析!

发表时间: 2024-04-24 23:44:40 发布于:行业新闻

  21世纪以来,大数据技术蒸蒸日上、军事应用潜力凸显,已逐步成为智能化装备的重要技术基础,成为打赢未来智能化战争和提升国防管理决策质量效率的重要引擎。美军紧盯大数据发展的策略机遇,出台了《国防部数据战略》等一系列军事数据战略文件加速军事数据建设,进而谋求以数据为中心的全方位军事优势。文章分析了美军大力推进数据建设的需求动因,总结了美军快速推进数据建设的主要路径和做法,构建了“两维三层”的美军数据战略体系架构,提出了不同层级数据战略的互动模式。研究结论对客观认识影响军事数据建设的重要的因素,深刻把握我军数据建设的特点规律提供了参考。

  美军在推进信息化建设过程中,很看重数据的建设、管理与应用。他们都以为,数据是信息的物理表现形式,是作战指挥和行动的依据,快速、高效地采集并利用数据,是缩短决策周期、形成信息优势、增强联合作战能力的关键。

  2020年10月美国防部发布《国防部数据战略》,明确将数据定位为战略资产,提出“使国防部成为以数据为中心的机构,通过快速规模化使用数据来获取作战优势和提高效率”的发展愿景,并提出了推进数据发展的七大目标、八大指导原则、四个基本能力和三个重点应用领域,如图1所示。

  大数据在军事领域的深度应用,必将推动未来装备建设、作战形态、国防管理出现重大变革。因而,美军牢牢抓住大数据发展的战略机遇期,大力出事数据战略规划、推进军事数据建设,意在谋求数据发展一马当先的优势,进而谋求以数据为中心的全方位军事优势。

  随着信息化与智能化融合发展逐步深入,数据已深度嵌入联合作战、业务分析和战略决策的所有的环节,成为夺取未来信息优势、决策优势和作战优势的重要基础。美军敏锐地意识到大数据技术的广阔应用前景,明白准确地提出数据已成为军事领域高的附加价值的战略资产和高利润产品,频繁出台《国防部数字化战略》《国防部数据战略》等一系列战略指导文件,力争通过规模化使用数据获取全方位军事优势。

  美国处于全球信息技术发展的领头羊,更是军事信息技术领域军事数据建设、管理和共享方面的佼佼者。但美军认为,随着对手国家信息技术加快速度进行发展与应用,其领头羊已经受到了严重威胁。为此,发布国防部数据战略,引导军方和政府加大投资力度,调动全社会优势资源开展大数据前沿研发技术与应用,构建强大而安全的大数据产业优势,试图扩大军事大数据领域技术优势。

  21世纪以来,高速通信网络、高性能计算、高质量传感器、大数据以及人工智能等技术不断突破,催生战争形态从机械化、信息化向无人化、智能化转变。智能化战争的核心就是在快速处理、学习理解和深度分析海量数据基础上,实现整个侦察、判断、决策和行动(OODA)作战指挥链路自主化。可以说,数据是智能化战争获取战场态势、开展科学决策、实施高效打击的重要基础和源泉。美军认为AI和大数据是“一枚硬币的两面”,两者密不可分,为此,加大军事大数据投入,积极在整个国防部和各军种范围内推动军事大数据发展,从而谋求未来智能化战争绝对优势。

  从20世纪60年代中期开始的数据标准化实践,到21世纪初以网络为中心、面向服务的数据共享探索,再到如今以大数据、云计算、人工智能相融合的数据应用理念,美军事数据建设发展的重要特点就是问题和应用导向,始终聚焦面向战场、服务决策,破解长期存在的数据共享效率低、互操作水平低、数据分析能力不够、服务作战和管理效果较差等问题,在不断迭代中总结经验教训、螺旋上升发展。

  如,美国会认为,美国防部积累了海量的采办数据,但长期以来采办管理与决策仍然以人为假设的定性分析方法为主,缺乏基于数据的科学分析,数据挖掘与利用不充分。为此,美军推进数据建设的重心由生产共享向服务应用转移,试图有效破解长期制约军事数据高效应用的障碍。

  美军十分重视数据战略在数据建设与应用中的作用,《陆军数据战略》指出,“好的数据战略促成好的决策”。美军深耕数据建设数十年,大致经历了标准化管理、网络化共享、智能化应用三次递进式跃升,每次蜕变都得益于数据战略的引领。美军坚持针对军事数据建设存在的薄弱环节,提出适应本国国情军情的数据战略或规划,详细描述国防部数据建设的愿景、主要内容和重点方向,为强力推进军事数据建设与应用奠定了基础。

  在早期以资源为中心的数据管理时期,出台了《数据元素和数据代码标准大纲》《国防部数据管理》《国防部信息资源管理战略规划》等一系列战略文件,有效实现了基于数据标准的数据资源管理和访问。

  信息化战争的发展,特别是20世纪末的几场战争,使美军意识到传统的以标准化为核心的数据战略已经不能够满足网络环境下大规模的数据访问与应用需求。为此,美国防部适时调整,提出了《网络中心数据战略》。直到最近又发布《国防部数据战略》,都说明美军数据建设数十年来取得的成就与强有力的战略引领密不可分。

  美军数据战略是开展数据建设、管理与应用的指导性、政策性文件。自20世纪60年代开始,美国防部和各军种就发布了一系列数据战略,适应不一样时期国防建设和作战需要。由于较早意识到大数据对经济、军事乃至社会结构的巨大影响,奥巴马政府先后于2012年和2016年推出《大数据研究与发展倡议》《联邦大数据研究与发展的策略规划》,使美国成为最早从国家层面布局大数据的国家之一。

  美国防部作为联邦政府的主要部门,聚焦军队建设转型和国防现代化管理,积极做出响应联邦大数据战略,并与各军种密切沟通、上下互动,陆续出台了《国防部数字现代化战略》《国防部数据战略》等10余项军事数据战略,抢占军事数据利用制高点。

  从战略主体、战略内容、战略作用看,美军数据战略体系形成了“两维三层”的体系结构:“两维”是指战略制定主体国防部和各军种,“三层”包括顶层指导战略、共性支撑战略和领域推进战略,如图2所示。

  顶层指导战略,主要是着眼国防和军队发展全局,从最高管理层面对数据建设与利用提供方向性、纲领性、原则性指导,是国防部所属机构及各军种开展数据驱动业务的根本依据,具有最高的战略引领作用。

  共性支撑战略,主要是专对于国防管理和军事行动中的数据建设与应用问题,提供推进实施的策略、标准或程序,既是对顶层指导战略的具体细化,也是国防部所属机构及各军种开展数据工作的通用指南,具有承上启下的作用。

  领域推进战略,主要是国防部所属机构及各军种为推进本部门、本系统数据工作制定的领域实施指导文件,具有较强指导性、实践性和可操作性,是各领域开展数据工作的方法论或路线 注重数据战略的上下互动与促进

  美军出台的不一样的层次、不相同的领域的数据战略,是其数据建设与管理实践经验的总结。在实践过程中,美国防部的高层战略与各部门、各军种的领域战略相互呼应、协调促进,形成了实践催生战略、战略引领实践、上下良性互动的数据发展态势。

  如,在《国防部网络中心数据战略》指导下,美国陆军大力推动陆军网络一体化建设和面向服务的数据共享,经过十多年发展,于2016年2月正式提出《陆军数据战略》,该战略继承了网络中心数据战略的思想理念,明确了陆军数据战略的基本构想、指导原则、主要目标、面临的挑战、应对举措和实施指导等,既是《国防部网络中心数据战略》的贯彻落实,也为将陆军打造成“数据赋能的网络化部队”提供了具体指导。

  数据产生于武器平台、传感器、训练设施、试验场和业务系统等国防和军队每个方面,并最终用于作战、管理决策和业务分析等,因此以应用为牵引成为美军数据建设的重要导向。无论是在以有效管理为目的的数据标准化时期,还是在以数据深度共享为目的的网络化时期,美军数据建设与发展无不带有明显的需求牵引色彩。

  特别是新版《国防部数据战略》,明白准确地提出了联合全域作战、业务分析和高级领导决策支持等三个重点数据应用领域,要求数据治理部门必须与联合全域指挥控制跨职能团队、联合人工智能中心和负责指挥控制与通信的副首席信息官密切合作,确保国防部能够在高度竞争的环境中实现信息与战术优势;数据部门必须要提供支持决策的数据及分析和可视化工具平台;必须支持对包括预算、采购、库存、后勤和人事等广泛的业务数据的采集、分析和显示。此外,美国防部持续推进业务信息系统的升级换代,每年投入经费高达30亿美元,重点推动业务信息系统从传统的以办公信息化为主,向以数据分析与应用为核心的“数据”系统迭代发展。

  人工智能不仅给经济社会带来非常大影响,也会加速军事领域的深刻变革。未来大数据对军事AI应用发展的推动作用将越来越明显,数据赋能人工智能、用人工智能唤醒“沉睡的数据”,已然成为未来军事领域应用的新引擎。美军最新提出的“马赛克战”概念,通过将AI引入C4KISR(指挥、控制、通信、计算机、杀伤、情报、监视、侦察)一体化的杀伤链流程,以AI技术为核心、以数据为基础、以智能化武器装备平台为支撑,从而引发从侦察、决策再到交战的系统性变化,将推动美军未来作战进入一个更高的层次。

  美《2021财年国防授权法》提高了联合人工智能中心主任的权限,提出要确保联合人工智能中心主任有能力发现、获取、共享和再利用国防部其他机构及军种的有关数据和模型,从而为国防部建立和维持人工智能能力。同时要求,国防部长应通过首席数据官、军种部首席管理官等官员,开展不少于5项现有AI系统应用示范,支持国防部采办、人事、审计、财务等方面管理职能的改进。在最近的《国防部数据战略》中,美国防部将用于人工智能的训练数据称作“国防部最有价值的数据资产”,并作为该战略的主要指导原则,充足表现了美国防部运用人工智能带动数据应用的战略意图。此外,美国防部联合人工智能中心发布了“人工智能开发准备数据”订购协议,寻求相关企业帮助国防部和政府用户准备用于AI应用的数据。

  数据孤岛是困扰军事数据建设发展的关键掣肘,为破解国防部数据私有化和共享难题,美军通过树立“共享为常态、不共享为例外”文化氛围、确定权威数据源、制定数据接口规范、基于决策需求获取数据、推广数据共享集成软件工具等方法,全方面提高国防数据共享效率,最大化数据可用性。此外,美军很注重国防数据与普通商业数据的异同,强调提出对于敏感数据、个人数据、专有数据等国防保密性高的数据,应通过建立受控分析环境、灵活设置人员权限、开发可控“黑箱”系统保护原始数据等方式控制知悉范围,确保国防采办数据共享安全可控。

  为适应大数据时代数据获取更快、数据使用更频繁、数据应用需求更旺盛等特点,美军提出构建开放式的信息体系架构,确保用户在任何时间和地点,都能够按照权限安全地访问所需的数据和应用服务,提升数据应用的有效性、安全性和高效性。为获取军事战略优势,提出构建快于对手数据应用的敏捷信息体系架构,一方面有利于快速部署轻量级应用系统,以便用户依据需求快速、持续获取和使用数据,提高数据可访问性,另一方面该架构易于按照每个用户需求和数据应用需求快速平稳地迭代发展。

  随着云计算技术加快速度进行发展以及云平台在社会经济等领域的广泛应用,美国防部意识到云计算具有巨大的军事应用潜力,因此,不遗余力地通过“通用云”“专用云”“多云并存”等方式,整合各部门、各类型、各层次的软件应用系统和数据资源,将国防部现有软件应用系统模块化、体系化迁移到云环境,作为加快提升国防部信息化和数字化建设水平的主要途径。

  2019年美国防部提出,未来10年将利用100亿美元实施国防部联合信息基础设施建设项目,加强国防部云平台建设,重点建设基础设施层和平台服务层,用于储存和管理公开和敏感数据。美国防部首席信息官表示“云环境是美军实现目标的关键”,云平台可为战术边缘缓解基础设施支撑不足的问题,能够实时或近实时分析传感器所得的数据,为作战人员辅助决策提供支撑。同时,在战场环境中使用云平台还能减少系统之间通信的安全漏洞。美国防部联合人工智能中心计划整合各部门的云平台和软件开发工具,有效解决AI应用存在的算力不足或算力冗余等问题。

  2020年美陆军首席信息官在首届“数据与云讨论会”上表示,2020财年将是美陆军的云之年,陆军将继续加速推进其云实施计划,重点推进“企业即服务”试点云项目、“联合企业国防设施”云项目等。美陆军表示,未来将整合多种商业云和战术云,并通过混合云环境重构任务指挥应用系统,以便提供战场情报和数据融合服务。

  美军的数据建设很注重把握前沿技术发展机遇,通过及时将信息网络、云计算、大数据、人工智能先进的技术融入数据采集、传输、共享与利用过程,不断取得创新突破,成为其数据建设与发展的重要引擎。

  如,早期《国防部网络中心数据战略》,创新引入了面向服务的数据服务框架结构,设计了基于元数据的数据共享模型,有效推动了数据共享模式从“点到点”向“多到多”的转化。此外,美国防部与麻省理工学院合作,试图建立面向国防采办业务的语义数据湖平台,在清洗处理海量碎片化业务文本数据基础上,通过对比分析、关联检索和综合研判,建立国防采办知识体系,自动发现和挖掘国防采办与作战能力需求之间的相互依赖关系,快速查找能力缺陷,优化采办投资项目,为国防采办管理与决策提供参考借鉴。

  美军认为数据分析与应用不仅仅是简单的技术应用问题,更是管理问题,提出通过制定政策制度、标准规范、加强治理等手段,全方位推进国防部数据分析与应用工作。

  在政策制度方面,提出建立数据全寿命周期的问责制,细化数据管理员、数据保管员和数据使用人员的权限,确保数据可控管理;在标准规范方面,提出构建数据安全利用和交换的标准,确保数据共享的标准化运行;在数据治理方面,提出建立自上而下的数据治理体系,全流程记录数据使用的过程,加强多层次的数据管理监督,便于国防部正确开展数据管理工作。

  美军认为大数据在军事领域应用就像“双刃剑”,一方面加速了国防和军队现代化进程,另一方面也增大了军队建设发展数据泄露的风险。数据的集中和数据量激增,使得海量数据的安全防护更加困难。针对网络安全攻击形势日益严峻,美军通过制定政策、创新技术、加强防护、强化管理等物防、人防、技防等组合拳,加强国防部数据应用全要素和全领域的安全防护工作。提出通过建立精细化数据管理权限策略、部署端到端身份认证设备、定期评估数据安全、核准数据使用记录、数据意外发布与披露防控技术、授权管控、数据应用全面审计等系列措施,在最大限度利用数据基础上,提升数据安全防护的规范性、可操作性和有效性。

  人才是军事数据分析与应用的第一资源,打造一支既精通数据分析知识,又熟悉国防业务的复合型人才队伍,是数据分析与利用的关键。

  《国防部数据战略》将“人才与文化”作为实现美国防部数据目标的基本能力之一,强调要实现国防部向以数据为中心的机构转型,必须推动以国防部人员为核心的文化转型,并通过悉心培养数据人才,创造和保持国防部人员处理数据、分析数据、做出决策的能力。同时,提出建立数据工程卓越中心,为国防部工作人员提供数据处理与应用的专业技能培训,并建立数据专家与业务专家的高效互动生态。

  为了加强人才竞争优势,美军采取引进民用人才、培养现有人员、加强资格认证等方式,重点培养数据处理、分析与应用,以及数据安全等方面的人才队伍。针对数据分析人员的职业教育和规划缺乏大数据分析方面内容问题,美空军参谋部正考虑扩展相关技能,让空军分析人员有更多机会接触更大规模的大数据场景,并引入和培养数据科学家。此外,美国防采办大学通过与斯坦福大学、约翰霍普金斯大学、谷歌、IBM等民用领域大数据技术探讨研究优势院校和研究机构合作,培养高级数据分析、统计编程、机器学习、文本挖掘等“数业俱精”国防数据人才,提升国防数据分析与利用能力水平。

  美军在信息化发展过程中,长期致力于军事数据建设和应用,其数据建设与发展水平处于世界领头羊。数据战略是美军开展数据建设实践的根本指导,蕴含着军事数据建设的核心理念和主要做法。基于美军数据战略,系统总结其军事数据发展实践的经验做法,对我军推进新时代数据建设工作具有一定的参考价值。

  当前,我军正处于由机械化向信息化、智能化迈进的关键阶段,为适应大数据时代国防和军队现代化建设新需求、新形势,应结合国情军情实际,积极树立以数据为中心的理念、制定军事数据战略规划、加快军事数据基础设施建设、加速推进军事数据共享共用、引入先进成熟的商业数据分析与利用技术、推动形成数据驱动的作战指挥与管理决策范式、加强军事数据人才教育培训,不断的提高作战行动和管理决策的数据化、精准化、科学化、高效化水平。



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