武器装备体系涌现性

系统与体系都具有涌现性，系统的涌现性是体系涌现性的基础，武器装备体系的涌现性相比于系统涌现性，具有突发性、不可预计性强，严重影响体系的效果等特性。

1系统涌现性

系统形成整体后，产生或涌现了系统功能、性能等整体属性，这是一种质变，这种整体属性是形成系统整体前所未有的。这是系统整体性的集中表现，系统涌现性是系统要素之间的相互作用产生的，涌现性只有在整体中才能体现它意义，离开整体不存在了。系统涌现性具有下列特征：

(1)系统涌现出来的是各个要素所形成的一种特定的功能模式，这种模式既提供了新功能，也改变了或约束了各个要素的行为。

(2)系统涌现的整体功能常常是不可预测的。有一些虽然是人们预计到并且希望它产生的，但是有时候会出现一些出乎意料的新功能。

(3)涌现具有某种意义上的不可还原性。

关于系统整体性能的涌现机制，大致出于下面几种原因：

(1)系统的组成部分之间、层次之间、系统与环境之间的相互作用的非线性。

(2)系统内部存在多样性和差异性，经过必要的组织和集成，产生涌现性。

(3)系统的层次结构、信息作用，以及环境塑造的结果。

系统整体性能是各个组成部分结合成系统后所产生的，是系统的质变，这种性能是形成系统整体前所未有的，不同于各个部分的性能，这是整体组合效应。对于人造系统，正是为了获得这种性能才建立这个系统，整体性能反应了系统的功能。各个部分的恰当结合，促使这种整体性的涌现。

由人所建造或改造的系统总有一定的“目的性”功能。这里所说的系统功能和目的，是系统整体的功能和目的，是原来各组成部分不具备或不完全具备，只是在系统形成后才“涌现”出来而具备的。很多复杂的武器装备系统都由许多子系统或设备按照一定层次组成，层次性使得系统的整体性能得以涌现，并且具有多种性能。对于复杂系统来说，由于具有较多层次，各层的子系统具有由于下一层集成而涌现的新功能，而子系统向上集成又使得上一层涌现出新的性能，这些新的性能不但不是其组成部分性能的简单加和，而且汇聚有完全不同的特性。涌现性只要是由组成单元按照系统结构方式相互作用、相互制约而产生的，结构不同，结果也不同，因此表现为结构效应。

根据涌现性对系统运作的影响结果的上看，系统涌现性可以分为两类：

(1)正面积极的涌现，这是系统设计开发的初衷，也是系统的“目的性”所在，系统设计与实施的主要目的是确保产生积极的涌现行为和特性，以满足系统层的需求。

(2)负面消极的涌现，这些一般都是设计之外的、非预期的和非期望的涌现行为和特性，如系统的故障、系统崩溃等的消极涌现，这类消极涌现是不容易预测，因为这类涌现可以通过合适的预案和控制来避免。

为了助长、利用系统正面积极的涌现性，限制或消除系统负面消极的涌现性，系统工程需要从以下两个方面开展相关工作：

(1)正面积极的涌现，如系统涌现新的功能和整体性能等，系统的这种涌现性在多数情况下是可预见的，这是系统科学和系统工程的一个重要性追求；因此在系统设计和开发过程中，通过系统设计千方百计寻找系统最优方案，以便获得预计的正面积极的涌现。系统形成后，也会涌现出一些不在预计范围内的正向积极涌现。

(2)负面消极的涌现，如系统崩溃、故障和失效等对系统破环性的涌现，这种涌现性在多数情况下是不可预见的。因此在系统设计与开发中，通过采取相应防止措施来降低或消除这种消极涌现，例如冗余设计、容错设计等，同时在系统运行过程中，也可以通过制定相关应对预案来降低这种消极涌现的危害。

2武器装备体系涌现模式与分类

武器装备体系具有系统和体系的特性，因此其拥有系统涌现性的一般特征。然而武器装备体系具备自身的独特性，因此，其涌现机理、行为和特性也有所差异。

武器装备体系在功能的执行以实现其目标过程中所表现出的行为是其组成各部分所不具备或不能表现出的行为，这些行为是整个体系的“涌现”特性。体系的 “涌现行为”是体系的基本特征和构建体系的主要目标。

武器装备体系的涌现，是指它构成之后，发生了质变，产生了新的性质，形成了新的功能。这种新性质和新功能只能在体系整体上得以体现和观察到，是成员系统大量微观行为集成后产生的宏观特征，局部成员系统是不具备这种新性质的。这种涌现既不能完全预测，也不能完全分解还原，而形成涌现的因果关系也很难追溯。体系的构建常常是以追求可预见的涌现，以获得所需要的功能为目标，但又可能出现未曾预计的有益或有害涌现。

武器装备体系具有组成成员行为自主性与管理独立性、在线重构的动态演化性、成员连接与交互网络性、体系决策集中与分布性等特征。因此，武器装备体系的涌现模式主要表现在以下几个方面：

(1)整体组合效应的涌现。一方面，武器装备体系的整体组合效应的涌现，它具有一般武器装备系统整体组合效应的涌现性(我们称之为预设式的整体涌现性)。另一方面，根据需要遂行作战使命任务的要求，通过加入或退出具有自主行为和独立管理的成员构筑形成一体的武器装备体系，在体系对抗过程中涌现实时出来的单个成员所没有的整体功能和性能等属性(我们称之为非预设式的整体涌现性)。

(2)结构效应的涌现。一方面，武器装备体系的结构效应的涌现，它具有一般系统结构效应的涌现性，这种结构效应一般是指的是组成结构(structure)的结构效应涌现。另一方面，武器装备体系需要通过网络和统一的体系结构(architecture)灵活地集成具有独立性、自主性和分布性的武器、平台和系统，形成能够完成相应使命任务的武器装备体系，会形成体系结构效应的涌现。

(3)信息交互效应的涌现。在信息化条件下的战争，信息被认为是体系作战能力、效能“倍增”器(美国的网络中心战)，这说明网络和信息在现代战争条件下特别重要。武器装备体系通过网络将分布在不同地域的武器、装备和系统进行互联互通，实现体系内全维度的信息共享、交互与融合，实现作战能力的大幅度提升。信息交互效应是武器装备体系重要的涌现特性。

(4)认知协同效应的涌现。武器装备体系实施作战的过程中，与一般体系不存在中心控制的特性不同，武器装备体系一般存在决策指挥控制中心，同时分布在不同的战场空间的各个成员具有一定的自主决策权和指挥控制权。这种中心和分中心协同对战场态势协同认识、协商决策和协同攻防实现了大范围、多领域的体系对抗，涌现出了单个装备、人员所没有的作战能力，这形成了武器装备体系认知协同效应的涌现性。

(5)动态演化效应的涌现。武器装备体系的演化既有组成成员的更新换代、维护升级、新成员加入和旧成员淘汰等，这种演化模型是武器装备体系非运行过程中进行的，可以称之为静态演化，静态演化会导致体系出现新的行为、状态等属性，形成了静态演化效应的涌现。武器装备体系的演化还包括指体系对抗的实施过程中，可能出现成员战损、故障或失效等退出体系，也有可能出现新武器、新系统或者新兵力投入到战场加入体系，通过实施在线动态的结构重置、功能重组和流程重构，形成动态演化，此时，武器装备体系在结构、行为和状态上表现出的新性质，使它的能力跃升，形成了动态演化效应的涌现。

武器装备体系的涌现模式与系统涌现模式有所差异。因此，武器装备体系的涌现性不仅仅要求建设阶段采取与系统工程相类此的措施，来确保获得积极的涌现行为或特性，避免或消除消极的涌现行为或特性。然而，武器装备体系更重要的一个方面是，通过从现有的武器、平台和系统集合中，针对当前需要遂行的使命任务，构建形成能够执行体系对抗作战的体系。而此时，通过网络连接的各个武器、平台和系统的结合效应、结构效应、交互效应和认知效应等形成的积极涌现行为和特性，就成为了武器装备体系作战能力、效能“倍增”的有效途径，也是在体系对抗过程中获得胜利的一种重要手段。以此同时，交互中断、成员被毁、流程不流畅等消极涌现也会随着而来。因此，从这个层面上来说，武器装备体系的涌现性，尤其在使用过程中致命积极或消极的涌现行为和特性大多都是不可预见、不可设计的，同时又需要千方百计地使武器装备体系具有积极的涌现，又要全力避免、预防或消除消极的涌现。所以相比于系统工程在应对涌现性，武器装备体系工程还需要从以下两个方面开展相关研究工作：

(1)在体系对抗过程中引导发挥正面积极的涌现。在武器装备遂行作战使命任务过程中，通过体系集成与动态演化涌现新的功能和整体性能等，这种涌现性在多数情况下是不可预见的，无法在武器装备体系设计阶段通过寻找最优的方案获得。需要通过开放的体系结构、可灵活重组的功能配置和可动态重构的流程设置等，发现、保护、引导正向积极的涌现，并在体系对抗的作战过程中加以利用。

(2)在体系应用中尽量避免负面消极的涌现。对于武器装备体系在遂行作战任务的过程中出现的成员战损、故障或失效等对体系破环性的涌现，这种涌现性更是无法预计的，并且可能是频繁出现的，不仅需要通过网络、体系结构确保武器装备体系的鲁棒性和弹性，同时通过实时分析计算武器装备体系的脆弱性，来降低这种消极涌现。

3武器装备体系涌现机制

武器装备体系的涌现是在它构成之后，产生了新的性质，形成了新的功能、性能，或性能上的跃升。这种只能在体系整体上得以体现和观察到，局部成员系统是不具备的。同时这种涌现既不能完全预测，也不能完全分解还原，而形成涌现的因果关系也很难追溯。

3.1 涌现性描述

涌现是系统和体系一个重要特性，也是系统工程和体系工程所追求的重要目标。涌现性的描述产生与描述一直都是难题。在涌现性的描述上，贝塔朗菲借用亚里士多德的著名命题“整体大于部分之和”来表述，已被系统科学界普遍接受。另W记为系统整体，有n部分组成，另pi为第i个部分，i=1, 2, …, n，则亚里士多德命题可形式化表示为：

有人更简洁地表述为：

1 1>2

严格地说，上述并非涌现原理的科学表述，只能算一种形象的比喻。“整体大于部分之和”是一个量化命题，上述把涌现归结为一个单纯的定量问题。涌现首先是一个定性问题，实质指整体具有部分或部分之和所没有的性质、特性、行为、功能等，称为整体质或系统质，涌现性具有非加和性。涌现原理的正确的表述应该是：整体局部部分及其总和所没有的新的属性或行为模式，用部分的性质或模式不可能全面解释整体的性质或模式。

在涌现性的量化分析上，在有些情况下 ，整体与部分表现出同质的功能彼此具有可比性，涌现效应可以进行量化，这样的整体涌现性就是非加和性。事实上，在量方面的涌现正确表述应该是“整体不等于部分之和”，分为两个方面，其一是正非加和效应——即正面积极的涌现，整体大于部分之和，即：

另一种是负非加和效应——即负面消极的涌现，整体小于部分之和 ，即：

系统工程过程，追求的是系统的整体涌现性。收益是正效应，越大越好；代价是负效应，越小越好。

上述表述的特点是系统已经给定，不问它如何产生和演化，只考虑已产生和演化完毕后呈现出来的系统特征，通过比较整体与部分的异同，揭示整体涌现性。这是描述只是从整体上对涌现性进行了简单的形式化描述，表达了分则不见整体涌现，合则整体涌现可见的特性。

3.2 涌现的产生机制

系统和体系的涌现产生机制，随着系统科学的兴起，提供了初步的答案：

(1)非线性相互作用。系统整体涌现性的来源，归根结底在于系统组分(要素和分系统)之间、层次之间、系统与环境之间的相互作用，涌现性是组分之间、层次之间、系统与环境之间互动互应所激发出来的系统整体效应。正因为如此，系统一旦被解构为组分，整体涌现性便不复存在。

(2)差异整合。涌现的前提是存在多样性和差异性，特别是系统内部的种种差异。只有一个组分不成为系统，组分多更有利于涌现出现。组分品种繁多、批次差异大的系统，即异质性显著的系统，能够涌现出更多的整体特性。多样性和差异性不会直接转变为涌现性，需经过必要的整合或组织而形成一定的系统，才能产生涌现性。涌现性是系统的整体效应，即结构效应或组织效应。组分之间互补互惠，协同行动，相互促进，和谐共生，将产生正面的涌现效应；组分之间相互阻碍、相互拆台，将产生负面的涌现效应。整合和组织需要对组分进行必要的限制和约束，这是系统产生涌现性的必要且重要条件。整合与组织的过程既给部分以激发和推动，也对部分施加约束和限制，约束和限制的效果是把部分的某些性质屏蔽起来，在整体中看不见它们，只有解构整体、还原为部分才能释放出来。

(3)等级层次结构。复杂系统从组分层次到整体层次的涌现不可能经过一次整合就完成，需要经过多次逐级整合，逐级涌现，才能完成实现从元素质到系统质的飞跃，获得系统的整体涌现性。

(4)信息运作。对于系统的生成、维护、运行和演化，信息起整合里和组织力的作用。无论是组分之间和层次之间的整合，还是系统与环境之间的整合，都是通过一定的信息运作实现的：组分之间凭借信息来表征自身和相互识别，系统与环境中的其他系统或非系统之间也凭借信息来表征自身和相互识别，差异的整合和组织过程是复杂的信息运作过程。所谓信息运作，指信息的采集、发送、传输(通信)、加工、存取、增值、积累、控制和作用等，系统的生成、维持、运行(发挥功能)和演化都包含大量的信息运作。所以研究系统的一个极为重要视角是考察有关的信息运作。

(5)环境的选择和塑造。系统生成、发展、演化中的整合不限于组分之间，还包含系统与环境的整合，使系统和环境建立稳定有序的互动互应关系。既然环境提供系统生存发展的资源和条件，并施加一定的限制和压力，环境就具有对系统的生成、运行、演化进行评价和选择作用，适者生存，不适者淘汰。多样性、差异性、复杂性的环境塑造出来的系统必定呈现丰富、多样、复杂的整体涌现性。

3.3 武器装备体系的涌现特征

系统科学对涌现产生机制的描述能够对武器装备体系的涌现产生机制可以适用。武器装备体系不仅具有一般复杂系统的特征，更具有复杂性与不确定性、动态演化性、可变伸缩性和网络交互性等整体特征，同时组成武器装备的系统具有自主性、支配性、异构性和分布性等，并且在武器装备体系中，具备智能的人具有非常大的作用。因此，武器装备体系与一般复杂系统、体系相比，其涌现特征具有以下一些独特的性质：

(1)器装备体系的创造性活动与决策产生涌现。武器装备体系的主体是具备智能的人和由人与系统结合实施作战行动。因此武器装备体系的对抗使用过程中，会涌现出创造性的活动行为和创造性的决策行为，这种独特的过程是武器装备体系独有，并且是在武器装备体系建设与实施过程中，重点支持、追求和保护的，这也是武器装备体系对抗作战中获得胜利的重要因素。

(2)器装备体系的一致性目标产生涌现。武器装备体系要求集中调动它所有的资源，并将所有的成员快速组成一体实施体系对抗的作战。为了能够赢得体系对抗的作战，需要把所有可用的成员同时统一组织起来，最大限度地获得对战场环境和对方行动策略的理解，并集中所有的力量开展作战行动，并及时对对方的行动做出行之有效的反应。这种一致的目标和行为能够使得很多潜在的涌现产生。

(3)最优动态化与复杂化产生涌现。对于武器装备体系来说，有两种极端情况。第一种是每一个成员都独立行动，没有协作。这种为数众多的没有协作与合作的独立作战行为，对整个体系并无好处，不能形成合力来共同应对复杂的战场环境。第二种极端是所有成员都受到事先确定方案、策略所约束与限制，整个体系是一个固化的结构和程序化的流程，所有作战行动都受到严格的限制，这样也不能够应对战场环境的剧烈变化。所以武器装备体系需要在这两个极端的中间快速形成复杂动态的最优选择，这就是复杂性和动态性的优化。在快速最优动态复杂性是武器装备体系积极和消极涌现的重要前提。

(4)模糊博弈选择的涌现性。武装装备体系在建设过程中，会收到大量的数据、信息和知识。怎样选择、接受并在统一与变异、灵活性与程序性、稳定性和扩展性之间保持平衡，这是一个模糊的选择过程。在武器装备体系的对抗使用过程中，如何应对当前对方的行动策略，并根据过去的行为策略，进行怎样的决策，选择怎样的行动策略极具模糊博弈性。而这种基于极为模糊的博弈决策与选择，使得武器装备体系的涌现性更具不确定性。

(5)知识向心聚合性产生涌现。在武器装备体系的对抗使用过程中，知识共享是获取战争的重要因素。武器装备体系将分布在不同位置的成员对战场环境的感知、对态势的理解和对的形势的判断等知识，都在武器装备体系中心(数据中心与指挥中心)汇聚，并将适宜的知识在适当的时候传递给合适的人用于进行指挥决策，并实施行动，这非常有力于产生积极的涌现。

(6)不断变化的边界产生涌现。武器装备体系在对抗使用过程，它与环境之间的交互不断进行，导致武器装备体系与战场环境、与敌方之间的界限是不断变化。这种变化都会导致武器装备体系时常面临全新的不确定情况，产生意向不到的涌现。

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