伯伊德与OODA环理论
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伯伊德与OODA环理论 众所周知，空军是各国军事力量的精华所在，向来有“天之骄子”的美誉，空战技术被视为一门艺术。朝鲜战争中，美国空军喷气式F-86飞机的基本战术和第二次世界大战中的活塞式P-51飞机的基本战术并没有什么两样，无非就是拼速度、拼高度、拼转弯、力争咬尾、力争先于敌人把航炮指向对方这种战术被美国飞行员简称为“turn and burn”。由于美国拥有强大的工业实力和完善的训练体系,在二战及朝鲜战争中一直保持了明显的空中优势，世人也乐于把美国空军的战绩归功干美国飞行员的经验和素质。 但是绰号“疯子少校”的王牌飞行员约翰·伯伊德（John Boyd）不满足于人云亦云，决心用科学的方法来研究空战艺术问题。在众多工程技术人员的配合下他搜集整理了大量的空战实例，通过统计归纳分析和技术流程分解他逐渐认识到常人津津乐道的速度、高度、转弯半径等并不是空中格斗的决定性因素。飞行员对战斗环境的了解（Situational Awareness）和战斗机迅速改变飞行状态的能力才是空战取胜的终极要素。这也就是说飞行员的个人能力与飞机平台的综合素质相辅相成，优秀的飞行员与优秀的战机搭配才能相得益彰，离开高性能的战机再杰出的飞行员也逃脱不了“巧妇难为无米之炊”的尴尬。 随着研究逐步深入, 伯伊德发现战斗机要想在空战格斗中率先抢占优势位置不只取决于飞机单纯的速度和高度参数优势，而是要依靠战斗机整体的能量水平转换优势。速度相应于动能，高度相应于势能，飞机爬升和俯冲的过程就是动能和位能相互转换的过程。空战中,谁能更快、更准确地转换能量水平,谁就能增大获胜的概率。 经过无数不眠之夜,伯伊德终于推导出一个简洁优美的数学公式, 对战斗机的机动性给予了准确、形象的科学说明。 此公式后来成为美国空军“能量机动性理论”（Energy-Maneuverability theory）的核心思想，它表明：翼负荷和能量这两个因素决定了战机的战斗性能。翼负荷越低，则翼面能够产生更多升力，让战机以更小的转弯半径进行机动。能量越高,表示机翼能够持续提供升能力越强。 “能量机动理论”提出后，率先在北约国家的军机设计中得到采用，西方第三代半和四代战机普遍采用了大型的中度后掠梯型翼设计, 以得到足够的翼面积（即更低的翼负荷）。另一方面，这些战机普遍装备了推重比超过1的后燃涡扇发动机，这让战机有足够的能量持续转弯。 而同时期的苏式战机，仍沿用传统的设计思路以流畅轻巧的气动布局和小型发动机来保持高空高速优势，虽然它们的翼负荷也很低，却没有足够的能量连续进行小半径转弯机动,空中格斗能力迅速下降。因此,从第四次中东战争开始直到第一次海湾战争结束的多次空战中，苏式战机多次处于劣势。苏联军机设计师在实战的教训下也开始全面采用“能量机动理论”来改善自己落伍的设计理论。目前，全世界的第四代战斗机已经普遍接受了“能量机动理论”的设计概念，在超视距导弹技术日新月异的今天，仍依靠强大的空中机动作战能力焕发出茂盛的生命力。 约翰·伯伊德（John Boyd）提出的OODA环理论（Observation，Orientation，Decesion，Action），提供了一种以侦查、判断、决策、行动循环来描述冲突的方法，从最初解释空军战术的概念扩展到解释一般意义上的决策处理，被广泛应用于军事问题研究。 OODA环理论指出指挥控制作战的特点就是按照观察—判断—决策—行动环路进行战斗，具体可分为如下四个阶段： 第一阶段为观察（Observation），主要是通过各种传感设备和网络的运用进行情报收集，例如，预警探测的信息、战场环境的信息、敌方坐标信息等。 第二阶段为判断（Orientation），战场态势瞬息万变、并且有很大的不确定性，判断就是将数据转化为有用的信息，有效、快速地判断结果能够辅助指挥员做出正确的决策，甚至改变战场态势。 第三阶段为决策（Decision），就是指挥员明确制定任务方案、下达作战计划。决策的迅速形成对战场态势有着决定性意义。 第四阶段为行动（Action），战场上的行动通常描述为根据上级下达的作战计划采取相应的作战部署，并进行动作行为。 OODA环具有周期性和嵌套性，周期性意味着一个环路结束时，另一个新的环开始，周期的大小与作战兵力的规模、空间范围、作战样式有关；嵌套性意味着环与环以嵌套的形式关联，例如在战术级作战系统中，最小的OODA环是近距离武器系统的火力闭环控制环，在分队层次上同样有OODA环，这些指挥控制环相互嵌套，内环周期短、外环周期长。 在作战中，对抗各方会不断观察周围环境、获取相关信息、判断威胁，即时调整、做出决策，并采取相应的行动，具体体现在OODA环的响应能力的竞争上，如能努力缩短己方的OODA周期，并尽可能地增加敌方的OODA周期，在敌人对己方前次行动作出反应之前发起新的行动，那么敌人很快就会应接不暇，失去反应能力，这样就能掌握作战的主动权，获得巨大的优势。 图 对抗冲突双方OODA环原理 因此，柏伊德给出了米格15在与F86搏斗的例子，米格15在机动性上、单武器平台的优势上，火力上均优于F86，但信息处理不若F86迅捷，F86具有更广阔的视野、更准确的判断、更迅速的决策和更敏捷的行动，在作战时具有很大的优势。一言以蔽之，就是“以快吃慢”。 进入信息时代，OODA 环发挥越来越重要的作用，美国前国防部长科恩就说过，以往的战争哲学是大吃小，现在是快吃慢，“基于OODA 以快吃慢”成为信息时代重要的制胜机理，是信息化时代概念创新的支撑思想。 OODA 环理论提出之后，人们通过定性分析、理论思辩进行研究，推导出一些新的军事概念，像“快速决定论”，“分布式并行作战”等，但规律研究深受环境制约，为此作战实验的预实践手段，也被用来对理论、概念进行鉴别，论证真伪。 针对OODA 模型，许多学者在其模型的信息收集、态势评估以及辅助决策能力等环节进行了相关研究，并取得了一定成果。但是在当下随着作战信息的日益增长，如何有效利用海量数据信息改善模型效能，还未有深入研究。值得关注的是，美军已率先提出了“从数据到决策”的应对策略，解决数据过载、提高数据分析智能化水平等问题，以辅助指挥官及时、准确地发现作战关节、缩短决策周期、选择最佳行动方案。 图 OODA系统模型优化框架 第一是在判断阶段引入专家系统，并将专家系统的规则库与数据库相结合。首先，专家系统能够辅助指挥员在信息处理过程中迅速、精准地做出决策建议。其次，将作战指挥数据库中的数据按照专家系统规则库的规则模式存储，利用作战指挥数据库信息丰富的优势扩充专家系统的判断范围，进而为作战决策提供更为精准的辅助指导。 第二是对整个系统引入反馈机制，即通过神经网络的自学习能力不断丰富作战指挥数据库。将决策阶段的作战计划和行动阶段的战场实际态势做差值计算得出误差值，将误差值按照一定规则输入神经网络；神经网络通过其自学习功能将本次作战情况输送至判断阶段用于辅助下一次作战决策判断。可以看到，引入反馈机制可将作战情况及时地以某种方式传递给作战指挥数据库以丰富其信息量，从而有效缩短辅助判断时间，并提高辅助决策的精准度。 随着战争信息化程度越来越高，现代战争网络化体系对抗特征越来越突出，与此相应的体系对抗作战指挥也呈现网络化、体系化的OODA循环过程，战争的胜负取决于网络化作战体系对抗的整体效能。因此，将体系化的OODA 指挥循环速度作为评价体系能力整体效果的指标，对于网络化体系对抗能力评估具有重要的参考价值。 以复杂网络理论为代表的网络科学为网络化作战体系建模奠定了理论基础，将体系看成是“网络的网络”，作战体系要素基于信息网络耦合交互作用效果以及由此涌现出的整体效能（如信息优势），可通过网络科学理论进行更准确深入的研究。 |
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