将专业兵棋推演有效整合到军事力量设计、教育和培训中，对于我们在战略多变且快速变革的时代规划路线至关重要。兵棋推演指一系列在竞争框架下对军事问题进行结构化思考的工具，其中有思想敌人的是我们对战略理论认识的核心。

从美国海军开发两栖作战理论到图哈切夫斯基提出 "纵深作战"，过去成功的军事创新一般都是建立合理整合兵棋推演的基础上。我们必须在一个综合过程中有效利用兵棋推演来产生切实合理的结果。21世纪的兵棋推演要得出这种高保真结果，需要对网络及其行为进行准确建模，以正确预测想定结果。

为什么网络保真在兵棋中至关重要？

尽管许多兵棋推演模拟系统在平台机动和行为方面表现出色，但是大多数假设通信完好，而且没有考虑威胁和必然的退化对网络性能的影响。如果不假定通信完好，它们可能依赖于过度简化的模型--使用简单的范围或者为了速度牺牲通信保真度。

在未来，军事战斗将越来越多涉及影响信息技术系统的工作--通信技术系统是通信和武器系统有效运行的关键部件。在现代战争中，几乎每种态势都依赖于及时通信，如果不能准确模拟这种情况，将产生不正确的兵棋推演结论。这要求兵棋推演平台模拟真实的联网和通信效果以及网络攻击，进而为有效的战术、技术和程序的制定提供支持。这将确保在多域战场上网络漏洞或网络性能不佳造成的任何影响能够得到准确模拟，并在确定兵棋推演结果时得到适当考虑。

什么是网络数字孪生？

网络数字孪生是指对通信设备、其运行环境及其传输流量的数字复制。网络数字孪生将有关网络特性、网络流量和环境的数据作为输入，并将这些输入将如何影响网络行为的模拟预测作为输出[2]。这就创造了一个低成本、低风险的环境，用于研究系统或设备在各种运行条件下（包括网络攻击和恶化的通信环境）的行为方式。

为此，网络数字孪生需要有足够的保真度，以准确模拟可能导致网络出现意外行为的网络方面。这就要求网络数字孪生能够准确地描绘出网络运行的所有组成部分，包括协议、系统配置、网络拓扑结构、物理环境、应用流量以及任何网络威胁。此外，网络数字孪生还应能以快于实时的速度运行，以有效地分析假设情景，研究在不同的网络配置设置、不同的流量分布和不同的网络威胁下，系统行为会发生怎样的变化。

网络数字孪生如何与兵棋推演相关联？

为增强兵棋推演体验和价值，可以将实时硬件和软件应用程序连接或者整合到网络数字孪生中，并实时执行。网络数字孪生能够为兵棋推演提供一个真实的网络平台，能够模拟任务的方方面面。兵棋推演平台负责处理平台机动和动能任务，网络数字孪生负责底层的通信网络和网络效果。

在实时系统上测试网络效果是一项耗时且充满挑战性的任务。而网络孪生是一种经济有效的工具，可用于评估兵棋推演想定中系统和任务的网络复原力。使用网络数字孪生可以解决大部分有关网络复原力检验的挑战，例如：

大规模兵棋推演：由于时间和资源限制，很难实时部署大规模兵棋想定或任务。使用网络数字孪生系统，可以重现全部或者部分想定，使大规模兵棋推演更容易进行。这有利于对未来冲突使用的新战术和战略进行大规模测试。

网络威胁：网络数字孪生允许在模型上执行许多网络攻击，例如漏洞利用、病毒/蠕虫传播以及分布式拒止服务，而没有破坏或者损害实时系统的风险，从而更容易扩大网络复原力测试的范围。

扩展测试：通常，我们会通过测试后分析和行动后回顾确定进一步测试，进而更深入了解系统的运行情况以及减轻威胁的潜在方式。例如，测试结果可能强调，有必要调查若从网络中移除受损系统并允许流量通过其他路径传输会发生什么情况，以及这种变化对任务敏感数据流的影响。在使用网络数字孪生系统时，这种测试可以快速、省力地进行。

有效的测试计划：使用网络数字孪生时，可检验多个配置或者配置文件，进而将运行的测试或想定设定优先级，并帮助选择最有效的想定。

网络数字孪生分析也可轻松整合到机器学习和人工智能中，进而将数据和数据背景结合在一起，方便想定设计师检验各种方案，并可能在方案出现问题之前发现问题。这可以通过使用比实时执行更快的兵棋推演平台，配合网络数字孪生实现，并将结果输入到机器学习算法中，以便算法对正在接受检验的参数提出修改建议。

使用案例

想定说明

本节介绍的想定主要基于开源信息--美国海军陆战队和美国海军提出的远征前沿基地作战等潜在概念开发，并不代表美军的真正行动计划。

普林塞萨港上部署有一个高价值机场以及一个美国海军陆战队的远征前沿基地。该岛北端还驻扎着美国海军陆战队的两个导弹炮兵排（参见下图）。其他值得关注的蓝军资产还包括位于地图中央北部的蓝军舰船，其中还包括蓝军旋转翼资产。红军，以水面行动小组形式部署在蓝军舰船的正东部，将与蓝军交战。

旋转翼资产从蓝军舰船上起飞，立即开始监视周围区域。一旦直升机到达传感器能够感应红军水面行动小组的高度，就会将红军水面行动小组的位置信息发送给其他蓝军。如果两支导弹营以及蓝军舰船能够成功接收这一位置信息，它们就能够与该水面行动群交战并解除其战斗力。

想定运行

1)单独运行兵棋系统时

和大多数其他兵棋推演系统一样，指挥专业版假定实体之间的通信完美零延迟。因此，当想定仅在该系统下运行时，一旦直升机侦察到红军的水面行动小组，其位置信息机会立即成功被其他蓝军接收。一旦发生这种情况，两个导弹营和蓝军舰船就会与对方的水面行动小组交战，从而结束冲突。

2)搭配使用网络数字孪生时

接下来，我们构建了网络数字孪生想定（见下图），并使用自定义接口将其与指挥专业版实例连接在一起。通过这种配置，可以在更深层次地分析整体想定，并通过运行假设想定进行更真实地通信分析。

同时我们还可以模拟先进的干扰机特征，例如机动性、动态行动，或者可转向天线的使用，并准确呈现对蓝军通信的影响。

网络攻击的影响

在首个使用网络数字孪生的想定中，红军水面行动小组配备了干扰机。干扰机和无线通信模型能够准确捕捉信号衰减等干扰攻击的影响，这可能造成信息传输的延迟，并导致通信完全中断。在该想定中，干扰机有效阻止了直升机与美国海军陆战队导弹营或者美国海军舰船的通信。这致使蓝军的直升机和舰船军被红军水面行动小组消灭。

通信失败的影响

在第二个假设想定中，美国海军陆战队的一个节点通信失效，另一个节点只能单独运行。在这种情况下，当蓝军直升机侦察到红军水面行动小组时，网络通信只能传输给其中一个导弹炮兵营。这致使只有一个营与对手交战，结果，水面行动小组摧毁了直升机

结语

在作战空间广阔的分布式作战环境中，有效且有弹性的指挥与控制系统是作战成功的关键。确保兵棋推演建模的保真度，有助于我们提前了解指挥控制系统对对手行动的有效性和弹性。

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