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通信模型及在作战系统中的体现


在作战系统研究中,我们涉及到信息问题,就是要用信息方法,从信息的角度去认识作战系统演化中信息领域所具有的特点与规律,从而为研究作战系统的演化提供新的思路,并用以指导作战实践。这里所说的信息方法,就是“运用信息的观点,把系统看作是借助于信息的获取、传递、加工、处理而实现其有目的性运动的一种研究方法。它本身具有以信息为基础,把系统的运动看作是抽象的信息变换过程,并且直接从整体出发,用联系、转化的观点,综合研究系统过程的特点。”[1]


申农早期的信息论带有浓厚的通信技术工程背景。它主要是研究信息的获取、变换、传输、处理等问题,其任务就是解决电子通信技术的编码和抗干扰等问题,从而提高通信系统的传输效率和可靠性。后来经过与其它科学的融合、渗透与影响,形成了广义信息论,其研究对象也从单纯通信系统中的信息扩展到了各种系统、各门科学中的普遍意义上的信息。因此,它的规律也更为一般化,其适用范围也逐步扩大到各个领域。

申农对于信息论的贡献之一就是阐明了通信的基本问题,并提出了通信系统的一般模型。即,所谓的通信就是两个系统(两个对象)之间传递信息,由信源发出信息,通过信道传送信息,再由信宿获取信息,这就构成通信系统。其一般通信模型如图41所示:

这个模型不仅包括电视、电台、电话、雷达等狭义的通信系统,也包括生物有机体的遗传系统、神经系统、甚至人类社会的管理系统等与环境有信息交换的一切系统。

当然,上述模型只是一个单向的通信模型,现实世界中虽然也存在着这种通信方式(如广播电台与收音机之间、电视台与电视机之间),但更多的通信往往是双向的,即信源本身也是信宿,而信宿也是信源。只不过双向通信时,需要在这个模型中的信源与信宿上多加一套编码与译码设备而已。此时,其通信模型就变为图42所示。



信源:就是信息的来源。即发出消息的“源头”。信源可以是人、机器、自然界的物体等等。进一步地讲,我们可以把任何发出信息的物体都可以称之为信源。当然我们也可以将其视为一个相对独立的系统。信源发出的信息一般以不同的形式(文字、声音、图像、气味等)或某种信号(语言、电磁波信号等)表现出来,而表示信息的这些信号称之为消息。换句话说,我们也可以将消息理解为信息的载体,它通过通信以双方所能理解的形式进行传递与交换。因此,消息的形式是具体的、多样的。对作战系统来说,这些信源一方面可以理解成是通信过程中发送信息的一方,如作战系统中的某一要素或元素;另一方面,还可以理解成作战系统内部或环境中的某些“实体”。如作战系统要了解敌情,则必然要通过各种侦察手段了解敌方作战系统的人员、武器装备以及他们所发出的红外、可见光、无线电台发出的电磁波、雷达波等信号来获取,那么,这些人员、武器装备及其所发出的信号都可以称为信源。当然,在这个领域中,双方作战系统就已经存在着广泛的侦察与反侦察、欺骗与反欺骗的信息对抗。


编码:就是把信息变换成适合在信道中传输的信号(如光、电、声、生物等信号)的过程和措施,信号携带着消息,它又是消息的载体。在作战系统中,根据信息不同的传输信道,所采用的编码同普通的信息编码相同,具有多样性的特点。如侦察人员为了将一定的信息传输到远距离的指挥机构,通常使用无线电进行传输,那么,利用无线电设备将具体的信息转换成能够在彼此所使用的电台中传输的过程和措施,就是作战信息的编码。由于特定设备对信息所采用的编码不同,使作战信息在传输过程中具有了一定的保密特性。如程式不同的电台构成的网络,即使在同一频率下使用,也可以确保彼此之间收听不到各自所传输的信息。


信道:就是通信系统把载有消息的信号从发送端(信源)送到接收端(信宿)的“通道”,是传输信息的媒质,一般来说也包括在此过程中的某些信息储存媒质。它是构成信息系统的重要组成部分。在狭义的通信系统中,它包括电(线)缆、无线电波传播空间、磁盘、光盘等设备及器材;而对于广义的通信系统来说,信道还可以是其他类型的传输媒介。信道有时可以是单一的,有时也可以是多种或多路的。对作战系统来说,信道随着人类社会的进步与科学技术的不断发展也同样经历着不断的变化。早期使用通信人员(有时是指挥员自己)传递口令、文件,后来又出现了有线电、无线电、激光、卫星乃至计算机网络,其中的传令兵、电线、无线电波、激光、网络等都可以称为信道。对于普通的信息传递,通常使用单一的信道即可达到通信的要求,但对于重要的信息,有时需要使用多种信道进行传递。如同时使用有线电、无线电进行传递,或者使用不同程式的电台进行传递。这样做的目的在于当某一信道因对方干扰或其它原因导致通信受阻时,仍能通过其它的信道确保信息可靠、及时、有效的传递。由于某些信道(如无线电)在传输空间上具有广延性,双方都可以加以利用,因此,在这一领域,双方也可能存在干扰与反干扰、欺骗与反欺骗的对抗。


噪声:又被称为是干扰,在通信过程中除了预定要传送的信号之外的一切其他信号我们都可以将其统称为噪声。以其来源为标准进行划分,可分为两种:一种是系统外部的噪声,一种是系统内部的噪声。噪声的存在,使传递的信号中夹杂着其他的信息,从而可以导致传递的信息错误、信息量损失,严重时还可能使通信完全失效。需要说明的是,物理学原理证明,在通信系统中噪声是必然存在的。也就是说,我们在现实的通信系统中,虽然可采取技术手段增强纠错能力和降低噪声干扰,但还是无法做到完全避免噪声的负面影响。当然,通过人们的研究与认识,噪声也可以加以利用。如在通信技术上广泛使用的某些加密通信就是利用了噪声能够掩盖或隐藏信息的特点而达成的。此外,噪声虽然无法做到人工彻底消除,却可以人为地增大及加强。也正是如此,敌对双方作战系统往往会采用人工方式在对方信息传输的信道中制造更大的噪声,即用这种方式去干扰、压制对方的通信。


译码:就是把信道输出的已经叠加了一定规则的编码信号进行反向变换,转换成信宿能够理解的消息。如把信号转换成能够识别、理解的文字、图形、图像、声音等。译码过程所使用的“设备”(当然有时也可以是人)我们通常称之为译码器,它是通信中必不可缺少的要素。没有这种要素,有时即使是信宿接到了一定量的信号,也无法还原成有利用价值的信息。在军事通信上,除了技术上的原因外,还存在着战术上的原因。如无线电报务通信则是将有关信息进行人工编码与解码(虽然目前大都使用机器进行,但我们还是可以将其视为人工行为),其目的就是为了对传输的信号进行加密。当然,它也存在着一定的不足,那就是因为加密与解密都需要一定的时间,这就在某种程度上相对延长了通信的时间。


信宿:即收信人,信息的接收者,消息传递的对象。与信源相同,它可以是人,也可以是机器或其他事物。对于双向通信系统来说,信宿与信源是互兼的。


从信息论角度分析,作战系统内部及其与环境之间存在着频繁、大量的信息交换,因此,我们自然也可以将其看作是信息系统。只是这样一个信息系统中远远比一个双向通信的系统模型要复杂得多。它不但广泛存在着双向通信,更重要的是在作战系统与外界环境之间、作战系统与内部不同层次以及不同类型的要素之间、内部诸要素乃至元素之间都存在着各种各样的、使用不同设备、编码规则、信道的多方、双向通信,由此构成了更为复杂的通信网络。这种通信网络随着作战系统规模的不同、其所处时代不同、内部要素种类的不同而各有不同。但有一点是毋庸置疑的,那就是随着人类社会的不断进步和科学技术的不断发展,即使是在同等规模的作战系统中,其通信网络也呈现出越来越复杂的趋势。其实这正是通信技术不断满足作战系统需要的一种表现。同时,也正是在这一趋势的作用下,才诱发了作战过程中在信息领域进行对抗的地位的日益突出,即我们所说的制信息权的斗争呈现出越来越激烈的趋势。


[1] 王雨田:《控制论、信息论、系统科学与哲学》第381382页,中国人民大学出版社,1986




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