兵棋推演技术

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兵棋，作为现代战争模拟的重要起源，强调以“推演人员为中心”，注重人与仿真系统的结合，通过对战争进程的推演，研究战争的动态演化过程以及不确定性和偶然性对战争结果的影响，可以启发我们对问题的理解，找到解决问题的途径。目前兵棋推演正逐渐成为国内研究的热点，通过将兵棋推演的思想与建模与仿真、计算机网络、并行计算等现代信息技术相结合，建立能够适用于现代战争模拟的兵棋推演系统。

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兵棋的发展历史

关于兵棋，普遍认为现代战争模拟起源于兵棋，而兵棋起源于古代的棋戏。在古代中国和印度都有模仿战术机动和武装冲突的棋戏。如中国围棋中的“围”、“占”、“断”、“杀”概念，都是真实战争活动中相应概念的类比和抽象。中国象棋中的将、帅、士、象、车、马、炮、兵、卒等，直接沿用了古代战争中将领、兵种、武器装备和士兵的概念，棋盘中的“楚河”、“汉界”好似当年作战地图的简约画法。古印度有一种棋戏“恰图朗加”，模拟了当时在印度军队中服役的四个兵种：象、马、双轮马拉战车和步兵，由四人按固定规则在棋盘上走子，不同走子的结果用掷骰子决定。在古代欧洲，也有类似模仿战争活动的棋戏，它们往往将不同的棋子赋予各种规则，用以将步兵的战术机动复现在棋盘上，以及表现长矛兵、戟兵和骑兵的专门战术功能。

现代类型的兵棋是由普鲁士的宫廷文职战争顾问冯·莱斯维茨于1811年发明的，它由一幅地图、一套棋子、两个对阵人、一个裁判、一本详细规则、一张概率表和一个骰子组成，用这套兵棋，可以逼真地模拟当时战场的实际作战活动。所以它一问世，就受到各国军队的欢迎，被迅速普及和不断加以改进。1876年，普鲁士陆军上校冯·凡尔第改革了兵棋，把它变成一种随意性较强的图上作业。这种图上作业主要依据演习指导者（一般由有经验的军官担任）的个人判断，而不是详细的兵棋规则来裁决对阵结果。

美国虽非兵棋的发源地，但却是兵棋的集大成者。美国海军是世界上最早使用兵棋的兵种之一。创建于1893年的美国海军兵种学院在建院初期就将兵棋列为必修课程。1916年成立了由爱迪生领导的海军研究实验室，成为美国最早利用兵棋研究军队战术的机构。在第一次和第二次世界大战中，各发达国家用兵棋推演的方法来试验和检验作战计划已达到了相当高的水平。

二战后，随着计算机技术的发展，兵棋中较为繁杂的推演规则可以由计算机处理，从而开启了兵棋发展的新阶段。从20世纪80年代起，计算机兵棋成为兵棋的主流，并演化出诸多类型，如模仿坦克、战机、舰船等现代武器平台对抗的格斗兵棋；模仿战役、战斗的交战兵棋；模仿历史或现实中某场战争谋略运筹的战略兵棋等。计算机兵棋也由此分成了两个分支：一个是用于民间的娱乐类兵棋，另一个是用于军方的军用兵棋，强调作战经验对推演的核心作用，并融合了作战运筹分析中的科学化内容，逐步形成了军用计算机兵棋系统。

军用兵棋发展至今，与其他仿真技术和信息技术高度融合，力求能够更逼真地模拟大规模的作战行动，为训练和分析提供更好的虚拟环境，成为现代战争模拟的重要分支。计算机化的“战争游戏”，已脱离了“棋戏”的形式，成为现代战争模拟的一个特殊类型。

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传统兵棋的基本形式

棋盘+棋子+规则，构成了任何一种棋戏的基本形式，兵棋也不例外，但是，相比象棋、围棋等传统棋戏，兵棋又有其自身的特点。

2.1 兵棋棋盘

兵棋的棋盘称为兵棋地图，兵棋使用的地图可按照真实的地形依比例尺专门绘制，也可以是包含各种地形的虚拟地图。对阵各方的棋子都放在一定的棋格里，这与其他棋类游戏是相似的，所不同的是每个棋格都要标出它的地形种类，以及有无道路、桥梁、涵洞、机场、港口等对作战行动有影响的地理信息。这种在地图上覆盖网格和区分地形种类、标记信息的工作，叫“量化地形”或“地形的量化”。

近年来，六边形作为平面离散网格系统的基础剖分图形受到越来越多的关注。正六角网格，即俗称的蜂窝状排列结构。在相同的采样密度下，六角网格的逼近质量比方形网格的一致性更好。兵棋地图既可以依据作战区域的真实地形依比例尺专门绘制，也可以直接使用军用地形图，同时还可以使用包含各种特殊地形的假想地图。在兵棋推演系统过程中，兵棋地图的作用可以简要的概括为两个方面：

1）概略量化地形。兵棋地图一般是对真实地形的模拟，并根据一定的规则将地形分为山区、沙漠、森林、水域、居民地、开阔地等不同的类型，地形图的比例尺依据作战级别及兵棋推演系统的需要确定。

2）控制棋子的部署与作战行动。在推演过程中，推演者必须明确己方的作战单位处在何处，而兵棋地图上的网格就是用于控制棋子的部署与作战行动的。

2.2 兵棋棋子

兵棋的棋子代表一定的作战单位或战场事件。代表作战单位的棋子叫“单位算子”，其粒度大小与具体应用有关，可以代表一个师、一个飞行中队，也可以代表一个排、一架飞机，不同的颜色代表不同的参战方。在棋子上，通常显示其攻击力值、防御力值、机动点值、军兵种、主要装备、作战代号、番号等主要信息，以及目标类型、武器级别、射程等附属信息。代表战场事件的棋子叫“事件算子”，是一种辅助棋子，主要用于记录伤亡、破坏、突发事件等动态战场情况。例如，一座桥梁被砸毁，可以在其所在格子放置一个“摧毁”棋子。“事件算子”通常受兵棋裁判控制，由裁判人员根据战斗结果或想定规则设置不同的事件。

2.3 兵棋规则

兵棋规则是指导兵棋推演实施的基本准则，是兵棋推演的核心。规则是否合理，关系推演分析结果的可信度。规则来源于对作战经验的总结，内容非常丰富，通常包括布局规则、行动规则、顺序规则、裁决规则等几种类型。布局规则规定了如何在棋盘上排兵布阵；行动规则是对各类棋子所代表的作战单元作战行动的说明，包括行动、交战、保障、支援等多种行动；裁决规则是对作战行动后果的计算和评判，如攻击方对目标的毁伤效果等，通常需要制定详细的裁决表，主要通过对进攻力、防御力等比较和对战场情况的修正完成，对涉及到具有不确定的随机因素问题，要设计出各种可能性，以便在推演中通过掷骰子来裁决和计算；对阵规则是参与推演的各对阵方的走棋次序和内容的规定，通常采用轮次表来说明。

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兵棋推演的本质

什么是兵棋？美国著名兵棋专家Peter Perla博士在其经典著作《The Art of Wargaming》中对兵棋以及兵棋推演进行了如下描述：“兵棋，是一种战争模型或模拟，不包括真实军队的行动，由模拟战争对抗各方人员的决策驱动兵棋事件的发生。…兵棋是对人员交互的训练，是人员决策之间的相互影响，这使得任何两次兵棋推演都不可能具有相同的仿真结果。兵棋不是解决战争问题的万能钥匙，它的优点在于对人员决策的作用和可能结果的探索…”。

我国一些学者又将其翻译成对抗模拟，徐学文、王寿云将其描述为：“对抗模拟由一系列局中人的决策构成，决策后果通过某种判定过程来评价，这个过程可以由开始前预先设计好的模型和/或数据库来决定结果，可以通过局中人的讨论来决定后果，也可以（通常是）结合两者来判定，以便得到正确的分析结论”。

从以上描述可以看出，兵棋推演强调推演各方的对抗，是一个博弈过程，这也是许多人将其通俗地翻译为“棋”的原因。因此可以从博弈论的角度来阐述兵棋推演与其它战争模拟方式的区别。在经典博弈论中，根据每个局中人的策略是否可以在博弈开始之前确定，分为战略式博弈（strategic form game）和扩展式博弈(extensive form game)。在一般的分析性仿真中，仿真想定包含各作战单元的使命信息，是领域专家决策内容的形式化体现，仿真系统根据想定中的初始化数据运行模型得出仿真结果。除非仿真系统本身的故障，运行时一般不会对事先制订的策略进行修改。很明显，这种类型的对抗模拟属于战略式博弈。与一般的分析性仿真相比，兵棋推演规定了每个推演者的行动顺序，并指明了行动时推演者面临的决策问题结构，包括可供选择的行动方案和了解到的信息。因此，兵棋推演属于扩展式博弈的范畴，它具有扩展式博弈的基本特征，主要表现为：

(1) 代表推演各方的参与人集合；

(2) 参与人的推演次序；

(3) 每个参与人推演时面临的决策问题，包括可选择的行动方案和所了解的信息；

(4) 推演结束后，推演各方获得的博弈结果，包括各方的战损程度、后续影响，并综合各种因素得出的评判结果。

可以看出，与一般分析性仿真侧重对仿真结果的描述相比，兵棋推演更注重对决策人员在对抗过程中所遇到决策问题的序列结构的详细分析。

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兵棋推演的作用

兵棋研究的重点是人员决策和兵棋事件之间的因果关系，强调“以推演人员为中心”的主动过程是兵棋区别于其他类型仿真的标志，兵棋推演充分利用了人（军事专家或其团队）的决策控制和规划能力，突出人对战争问题的分析、设计和控制。兵棋推演之所以对战争有效，一方面是因为其推演规则是对过去战争经验的总结，反映了过去战争的基本规律；另一方面其推演方式容易发挥推演人员的智慧和经验。兵棋推演因此成为战争分析的重要补充手段。

从认识论的角度来看，战争中的指挥决策是一个动态的对抗过程，在作战之初，受客观和主观条件的限制，决策人员对作战态势的认识是“茫然”的，随着作战进展的演化，不断收到新的信息，作战态势将逐渐清晰。但这一过程不是线性递进的，而是在曲折过程中向前发展，这是一种认识的规律。“人的认识不是直线，而是无限地近似于一串圆圈，近似于螺旋的曲线”。

在运筹分析和一般分析性仿真中，人的作用主要体现在问题求解之初的结构化处理与决策结论的认可，决策模型、推理机制与决策流程是固化的，因而缺少对过程的深刻认识。

Peter Perla认为：“兵棋是研究战争动态演化过程的工具，它可以模拟当前或未来的军事态势，辅助研究各种军事行动的可能影响，或者提出重大问题，这些问题的答案可能只能通过实际的军队作战或演习，或通过谨慎或精密的数学分析才能获得”。

因此可以说，兵棋是研究战争问题的一种有效工具，它的长处在于对角色的探究和对人的决心的影响，但兵棋不是解决战争问题的万能钥匙，兵棋推演“只是众多战争研究工具中的一种。相比而言，在研究现实世界其他更加技术性的方面时，其他工具更胜一筹。兵棋推演必须和实兵演习、运筹分析、军事历史研究结合在一起，形成一个连续的研究循环，使得每一种工具都能够在其中发挥最大的功用”。

美军作战模拟专家认为，兵棋、演习、分析，是三种既相互区别，又彼此配合的战争研究工具。它们各有不同，又需要整合，构成一个完整的战争问题研究循环。兵棋、演习、分析这三种工具各有其不同的研究角度：

Ø  兵棋关注“决心”，提供敌对双方策略制定过程中的非常规因素；

Ø  演习关注“行动”，评估部队行动的实际能力；

Ø  分析关注“数据”，给予精确的数学分析。

三种工具各有所长，但也都有其局限性，只有把它们整合起来，形成综合的研究结果，才能逐步逼近真实。如果不能区分其各自特性，就难以有效发挥其各自作用。例如，片面强调兵棋数据的精确性，就会忽略兵棋的谋略对抗特点，看不见兵棋长于发现非常规作战因素的能力，误以为兵棋定量粗略就过时了，使计算机作战模拟得不到兵棋的规则支持，因而苍白无力，脱离战争实际，难于被指战员接受；又如，片面强调分析的数学建模的全面性，希望它面面俱到，要求它替代兵棋推演去完成人类对抗过程的研究，就会分散它的注意力，无法专注于数学建模的深化，导致投资巨大、建设拖延、难于实用；再如，片面强调演习的综合演练效果，忽略它对部队行动能力的试验评估功能，不搞数据统计，大量演习经费的投入就不能转化为数学模型，导致演习的有效价值白白流失。

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发展计算机兵棋推演技术的需求分析

传统兵棋的设计和推演方式与当时的历史背景密切相关，已不能适应对信息化战争模拟的要求。随着信息化时代的到来，现代化战争的内涵已发生了根本性的变化，另外，信息技术的发展也极大地促进了战争模拟技术的进步。现代战争模拟技术，是建立在军事科学、军事运筹学、军事系统工程、系统仿真和现代信息技术基础上的基于计算机的模拟，其主要功能是处理战争数据和信息，构建相应的模型和规则，创建逼真的虚拟战场环境、作战部队和武器装备，通过仿真的方法对战争的整体或局部进行再现、推演和分析。

近年来，国内引进了西方国家的计算机作战模拟技术，加强了对计算机作战模拟的研究，构建了许多不同领域、不同层次的作战仿真系统。兵棋在最近几年让我们了解到兵棋这一模拟战争的定量军事方法和技术，我们需要研究兵棋——这种比较适合作战分析的推演方式，如何与新的信息化系统相结合。在综合集成各种信息技术的兵棋推演过程中，通过一步一步地推演战争进程，研究战争的动态演化过程以及不确定性和偶然性对战争结果的影响，启发我们对问题的理解，找到解决问题的途径。这些对于我军军事仿真技术的发展以及国防教育的普及，有着重要的现实和战略意义。