区块链和知识图谱技术在智能化战争中的应用

未来智能化战争形态是多域、全维、精确的战争，网络电磁环境复杂，装备特性多样，数据模态和数据来源不可控制，对准确实施指挥控制、动态共享侦察情报、精确支撑后勤保障、严格监察演训施训等方面都提出了很高的要求。模块化分散作战、通信网络中断、无人装备认证等情况是复杂战场环境中产生的现实问题，导致指挥员在指挥决策时所面临的风险大幅度增加。装备维修保障、后勤补给投送、伤病员医疗救护等跨时空的信息流通及精准保障实现难度大，使得信息沟壑很难跨越。智能化的基础是数据，如何在复杂动态环境下保障作战数据的安全性和一致性是完成作战任务的基础。其中，安全性需要解决的是获得的数据从识别、认证到入库整个过程的安全问题。在面对不明来源的信息时，需保证该数据安全有效，不会对整个系统安全造成威胁。在复杂动态环境中，数据来源广泛、模态多样，有来自不同方向和领域的数据库或情报侦察数据，也有指控系统传达的指令信息，包括图像、文字、数据、文档、信号等多模态数据，识别和统一这些数据的流程和标准十分复杂，这就是数据一致性问题。区块链和知识图谱技术是解决数据一致性和安全性问题的有效技术保证。其中，区块链技术解决了复杂作战环境中的数据安全认证和有效情报共享问题。区块链的分布式存储、点对点传输、加密算法等应用模式很好地契合了军事领域对数据获取、安全传输、精准保障的需求。通过记录每个目标节点的账本，确定节点的身份信息和历史记录。知识图谱通过对多源异构数据的清洗和消歧等流程解决了数据一致性问题。知识图谱中的实体和关系通过全局唯一的统一资源标识符（UniformResourceIdentifier，URI）进行标识，并且其他的异构信息均可添加为该标识下的信息。随着知识图谱的不断完善，基于知识图谱的应用逐渐搭建起来。区块链负责解决认证安全问题，知识图谱负责处理数据质量和支撑上层应用，两者相辅相成，互为表里，共同支撑军事智能化应用场景。1区块链和知识图谱技术概述随着区块链在经济社会的普及和推广，其应用潜力在越来越多的领域得到不断展现，成为广受世界各国关注的战略性技术。区块链解决了数据的主导权、隐私保护、数据确权、激励机制等问题。随着区块链扩展技术的不断发展，高速数据运算逐渐成为可能。知识图谱的出现受到了工业界和学术界的一致追捧，在人工智能的联结主义和符号主义之间架起了一座可能的桥梁，奠定了大数据智能的数据基石。将区块链和知识图谱技术综合应用于智能化战争是未来战争发展的必然趋势，也是当前军事智能研究的热点领域。1.1区块链技术区块链的本质是利用密码学串接并保护内容的一连串分布式的数据账本。通过全网广播记录数据的模式，区块链完成去中心化和去信任化的账本记录事务。随着技术的不断发展，区块链技术的应用领域从以比特币为代表的数字货币，逐渐发展为以智能合约和分布式社会应用为主的各种需要分布式记账并自动化处理契约的场景。区块链融合了基于点对点的网络分布式数据存储技术、以哈希算法和非对称加密为代表的加密算法、由自动执行脚本代码组成的可编程智能合约、以工作量证明和拜占庭容错等方法为代表的共识机制等重点技术，具有去中心化、独立性、自动化、匿名性和安全性的特性。在实践中，各组织针对不同的用户开放不同的权限，进而发展出公共链、联盟链和私有链3种架构，军事应用更多的是采用联盟链和私有链的模式。区块链可应用在复杂不可信、多业务主体的环境中，采用时间戳、数字签名、密码学、链式数据结构、分布式存储技术可以保证系统的历史与结果可信，通过对软分支链的清除合并使得多主体间数据保持一致性。理论上，任何需要用到账本或数据库的领域，均可探索区块链应用。区块链去中心化的方式，与军事领域的扁平化指挥、抗毁重组等应用需求相似；区块链防篡改、防丢失及信息完整、准确、可追溯等特征，与军事系统中信息安全、可靠的要求趋同；区块链的集体维护、信息共享的模式，与集群作战自组织组网、群体感知、分布式决策控制等场景类似；基于智能合约的自动运行机制，与军事系统中自动化、智能化的作战要求相仿；区块链的自治性，与军事系统无人集群作战自主协同一致。因此，军事数据上链对智能化战争背景下的指控通信、情报监侦、网络安全、增材制造、军事后装保障与物流等领域来说具有巨大的应用潜力。1.2知识图谱技术知识图谱是指以图模型表示概念及其之间的关系，是大数据背景下的结构化语义知识库。知识图谱注重刻画对象及其联系，适应了大数据时代下信息互联互通、多维立体的特性，将现代统计学方法融入知识的发现、融合、关联、计算等方面，显著增强了知识的可理解性、鲁棒性、实时性、复用性、演化性，在知识表示、计算和存储层面的性能都有了质的提升。图谱不同于以往的数据形态，在具备了规模庞大、结构友好、质量精良的条件下，还强调了数据的语义关系信息，使得融合了知识的机器学习成为可解释人工智能的发展路径。军事智能要求数据必须转化为计算机可以理解的表示结构，知识图谱在军事智能化进程中起到了奠基性作用，实现了知识的一致性，为智能筹划辅助决策、情报关联分析推理、人员后装信息管理等场景提供了高质量的数据保证。总而言之，知识是比数据更加精良的信息资产，是走向强人工智能的强大动力源。知识图谱承载着这个使命，在军事作战筹划过程中，可以精准、快速、有效、便捷、智能地为指挥员筹划战略战役，定下作战决心，并提供与作战任务目标相关的战场环境、力量编成、后装保障、态势情报等关键信息，大幅度提升联合作战的自动化和智能化水平。2区块链和知识图谱技术的军事智能化应用现代战争向着无人化和智能化趋势发展，数据安全是成功完成作战任务的基本保障，数据和知识的品质已经成为战斗力生成的重要内容。由情报数据、作战知识、辅助决策以及后勤保障构成的信息流是战争制胜的重要信息链条。区块链和图谱技术在数据准确和安全层面构建了数据共享的通道，以安全、精准的智能化技术支撑数据突破障碍高效流转。2.1战役战术指挥控制在军事行动中，准确、安全、便捷的通信非常重要。作为底层去信任技术和安全机制，区块链应用于指挥控制情报体系中可以极大地提高系统安全性，在网络空间成为对抗激烈的第五作战域的未来战争中能够保证指挥系统的稳定性。区块链技术强大的加密技术能够确保军事通信数据不可篡改和溯源，从而建立起安全可信的通信环境。作战指令的下达和传递都带有时间戳信息，通过哈希值来充分保证数据的完整性、真实性和安全性。随着“马赛克战”等新兴作战概念不断更迭，现代战争的局部特性已逐渐呈现，模块化成为部队重要的作战力量编成模式。在模块化作战环境中，区块链赋能作战指挥协同、目标协同、行动协同、资源协同，搭建安全的分布式协同指挥关系数据网络。每个武器节点或应用程序可同时处于不同的区块链中，支持多条区块链跨域、跨级认证，以满足多级化、扁平化的指挥结构需要。基于区块链的数据授权颗粒度细，可信度高。零知识证明能够在不向验证者提供任何有用信息的情况下，使验证者相信某个论断的正确性。当装备节点丢失时，使用零知识证明策略，再次复联后对丢失节点身份ID、公钥、证书等信息进行确认，以及由哈希数值对数据变化进行比对分析，可以得知失联阶段的原因、过程和数据变化，如图1所示。图1区块链与知识图谱融入指挥链路作战数据在经过筛选和认证后进入整合后的军事知识图谱，成为图谱的元数据和主数据。基于知识图谱的军事筹划应用场景、历史案例、经验规则、事理知识、战场态势、后装保障、协同支援等方面进行综合考虑，目的是协助指战员在作战筹划过程中掌握最为快捷、准确的战场情报，以及进行全面、高效的整体设计。军事知识图谱反映了指挥控制辅助系统的核心数据结构。将知识图谱应用于军事作战筹划辅助决策过程中，可以精准、快速、有效、便捷、智能地为指挥员筹划战略战役、定下作战决心，并提供与作战任务目标相关的战场环境、力量编成、后装保障、态势情报等关键信息，为指挥艺术提供支持，提升联合作战筹划的信息化和智能化水平。军事知识图谱包含概念模型、战场环境模型、武器装备体系模型、指挥和编制体制模型、事件和规则模型。基于作战情报深度问答的知识图谱系统，有助于对自然语言查询的理解和反馈，实现智能参谋助理的功能。针对战场环境中的目标长期活动规律进行关联分析，标绘目标轨迹并推测意图。在形成作战方案计划的过程中，知识图谱技术以形成不同文书的结构化模板的方式对文书进行补全和校对，对不同的文档构建词向量模型时，可以对相似方案进行推荐，辅助指挥员进行参考对比分析。2.2多源异构情报融合准确的情报、监视和侦察数据对科学的指挥决策具有关键意义。随着战场传感器的大量部署，以及战争进程的超快节奏，全域作战产生的海量数据来源多样、格式各异，指挥人员的数据分析负荷已经严重过载。高质量的数据是实现智能化的重要基础，从数据到信息再到知识的蒸馏过程是一个筛选清洗、去伪存真的过程。因为通信环境复杂、数据来源不确定、数据结构多样、系统接口不一致，所以将“大数据”转化为价值高、密度大、表征好的知识数据是当前军事情报处理的重要需求。区块链技术搭建了不同区块间转移、传递和交换情报的桥梁，优化了情报链路运行流程，解决了情报共享安全性的痛点。经过区块链的情报数据加强了其来源的可靠性，通过知识图谱进一步实现了对数据的整合和顶层应用。知识图谱清理了大量低密度信息，在强语义环境下进行知识的加工，通过知识推理、可视化、数据挖掘的方法，支持指挥员和参谋人员对情报信息进行深度问答，智能推荐关联信息、主题任务信息检索等一系列功能，进而完成战场态势变化分析、敌我能力分析、战损情况评估等内容，以可视化及语言问答的人机交互呈现方式实现情报从感知到辅助决策的过程。2.3动态信息后装保障在供应链方面，军事供应链管理通过对供应商、供应管理部门、仓储机构和需求单位的数据流管理，将物资以最小的流转成本精准送达所需的单位[3]。目前，军事的供应链水平较现代战争要求的标准仍有差距，数据的传输途径和渠道容易产生阻断，存在环节复杂、可信度低、信息分散、监管难度大等一系列问题。区块链技术可以保证需求端到供应端的扁平化互信，数据可查可信，避免了物资堆积和虚假需求。整个信息流时间缩短，减少了上下游之间数据传递延迟，省去了中间多层部门的流转时间和可能累计的误差，提高了效率。供应保障可以通过智能合约设定自动发货流程，对审批级别较低的保障物资进行智能保障，减少人工环节。在供应链中，将供需方、物资品种、数量质量、交付情况等信息记录在账本上，保证监督部门可以从公开透明的渠道获取。区块链的强可追溯性可以消除国防采购中军事供应链的漏洞，建立资产所有者装备传递的永久记录。知识图谱能够搭建一个完整的供应链信息网，对供应链中的每个节点的相关信息进行存储，形成一个巨大的知识库，在任意节点需要进行调取和查询时，能够提供完备信息供用户查询。在战时如果面临部分地域补给不足的情况，基于一套完备的实时供应链知识图谱可以清楚地看到战场中后勤装备物资的分布情况，同时区块链记录了各个单位的物资变化账本，通过查阅了解协同部队的情况便于就近调剂。在装备制造管理方面，装备从立项论证到报废的阶段需要实现智能化和规范化，区块链技术的引入直接替代了传统的纸质档案，在装备制造的上中下游实现装备研发的全流程参与和状态更新。也能在“军民融合”中，健全军民安全对接机制，完成身份的隐私保密和数据共享技术协同攻关。当前，增材制造技术不断发展，通过区块链+知识图谱的远程协同系统，使得高效装备的修复和制造有了更为广阔的发展空间。装备可以进行远程数据共享，把装备细节参数进行远程递送，即使在运输阻断的情况下也可以安全传输。在装备零部件缺失的情况下，利用增材制造工具制作相关缺损零部件，缩短装备制造周期流程，加速国防武器系统创新发展。在卫勤战救方面，由于战场医疗救护信息系统中的医疗数据体量庞大，将区块链技术应用于系统，可以实现将与医疗相关的元数据存储在区块链中，相应的庞大的知识图谱存储在数据平台上。在不同地域区块访问对方数据时，完成接口的标准化对接。数据上链后，医院通过源数据库和知识图谱的URI创建协议，军人使用其私钥签署协议，访问区块链上的协议内容，调取医疗图谱中的数据，只有拥有伤病员认证私钥的相关主体医院才能获取相关信息。医疗数据上链可以履行智能合约，如将病亡军人的信息上报及疑难杂症的转院治疗等，在确诊信息产生时就会自动化履行相关的处理条例规定，大大方便了医疗诊断通联全流程。2.4严格监察精准施训知识图谱能够提供海量学习资源，辅助部队开展训练。区块链技术可以实现对训练过程的严格把控和对训练质量的精准评估。关联学习是人认识世界的一种有效模式。知识图谱通过积累海量数据，提供了大量相互关联的军事知识，以及政治、经济、地理、人文等信息，通过平时对军事知识的结构化、可视化表现，使军事训练能够更加多样化、体系化，在平时实现多维立体的形象化学习中，增强训练效果。由集训人员设定学习主题，参训人员基于特定主题深入研究，迁移泛化相关领域的知识，拓宽知识面，增强认识深度。针对具体装备等问题，亦可以深入研究战技战法和作战效能，加深对装备的研究理解。个人的训练数据通过区块链网络连接，利用区块链把控军事训练数据的真实性，将军事训练数据联网上链，避免弄虚作假，完善监管途径，保证军事训练的科学性和真实性。3基于区块链和知识图谱技术的军事智能系统架构基于区块链与知识图谱技术的军事智能系统架构分为基础平台、知识中心和应用平台，如图2所示。图2基于区块链和知识图谱技术的军事智能系统架构基础平台奠定了基础环境、数据来源和安全认证机制。未来的军事云平台是一个兼具私有云和公有云的混合云平台，搭建链上链下数据环境，实现数据分级、分类、分布式存储。混合云平台能够储存高质量信息，根据不同的数据安全等级给予数据申请者不同的读取和订阅权限。便捷迅速的5G网络实现了数据传输的高效性。内源、外源数据集成融合，统一进入数据池进行清洗。将区块链的共识算法、激励机制、网络传播机制、验证机制、跨链机制以及智能合约技术配置在系统的基础层，为把控数据质量和搭建上层应用提供支撑。知识中心和区块链融为一体，实现战场数据的全生命周期管理。数据运营系统是将数据作为新型资产进行经营管理的系统。数据汇聚是将多源异构数据进行收集整理，以在线或离线的方式存储在数据网络中，并形成数据视图的过程。数据开发对数据价值进行提炼，是对数据进行的一系列深入整理，将内部数据和开源情报一并纳入图谱之中。数据体系将数据分层，制定建设规范、方法及模型，构建数据仓库进行数据统一管理，将数据的各个特点以易解读的方式分门别类做好展示是数据资产管理的过程。数据体系在战场全域原始数据基础上，进行标准定义及分层建模，数据体系建设最终呈现的结果是一套完整、规范、准确的数据体系，可以方便支撑数据应用。数据资产管理指规划、控制和提供数据及信息资产，为实现数据价值提供服务。知识图谱贯穿在数据汇聚、开发、体系、资产管理以及数据服务全过程，在运转过程中通过运营系统安全健康地进行运转，并支撑上层辅助决策的诸多应用服务，成为辅助决策坚固的基石。应用平台基于基础平台底座和知识中心，