數據挖掘——信息化戰爭的基礎工程
來源:解放軍報 更新時間:2012-04-15
 

 

  美國一些科學家不久前在拉特格斯大學開會,探討如何把“次序理論”(抽象數學中關于等級關系的一個分支)應用于反恐行動。會議認為,恐怖分子利用網絡組織實施恐怖活動,來無影去無蹤。如果能夠充分利用數據挖掘技術搜索龐大的數據庫,就可能發現恐怖網絡、人員、地點和事件之間的聯系,加強反恐行動的針對性。例如,某一個計算機程序發現

兩個恐怖組織的成員之間有大量的電子郵件往來,表明這兩個組織可能正在進行某種合作——數據挖掘就這樣成為反恐行動中掌握信息的得力工具。

  所謂數據挖掘,是指從大量、不完全、有噪聲、模糊、隨機的數據中,通過設置一定的學習算法,提取隱含在其中的,人們事先不知道但又是潛在有用的信息的過程。它是根據數據的微觀特征,發現其表征的、帶有普遍性的、較高層次概念的知識,是信息優勢成為知識優勢的基礎工程。數據挖掘萌芽于“情報深加工”,前身為知識發現(KDD),其實質就是發現情報背后的情報,“新聞背后的新聞”。如二戰中,波蘭軍隊根據一只波斯貓的出現推斷德軍的一個司令部的存在;上世紀六、七十年代,日本根據公開的信息推斷大慶油田的方位、出油量等,都是通過簡單信息推斷深層信息的例子。當然,由于計算機技術和學習算法的限制,當時的情報加工主要靠人工分析完成。隨著信息加工手段的計算機化和數據庫技術的發展,情報由模擬信號變成了數據,情報深加工便發展為對已知數據的挖掘。

  伊拉克戰爭開始前,美軍就利用其高技術信息情報手段,對伊拉克進行了長期、全面和深入的監視與情報收集工作,掌握了大量政治、經濟和軍事情報。以此為基礎,通過數據挖掘,美軍對各種作戰方案進行了充分論證和演練。戰前,美中央總部還利用數據挖掘等技術制定了“聯合一體化目標清單”,其中包括多達25240個攻擊目標,僅針對伊領導集團及其控制能力的目標就有4559個。在戰爭中,美利用龐大的情報偵察網繼續大規模收集情報,并與以前數據庫融合,挖掘出許多新的信息,預測敵方可能的行動,為其讓世人驚異的高速突擊作戰提供了有力保證。

  在信息化戰場上,數據挖掘能使人們對所處戰場形勢有清醒的察覺,知道敵人正在做什么,為什么要這么做;對自己掌握的信息有一個正確的評估,能及時地制定作戰計劃并加以實施。正在興盛之中的“基于效果作戰”,則更加依賴于數據挖掘。因為傳感器的原始信息仍然難以準確反映作戰的效果,通過數據挖掘產生的結論,才能更好地支持效果作戰。

  數據挖掘之所以被廣泛運用于信息化戰場,就在于其具有預測和描述兩大功能。預測是從已知事件推測未知事件,用今天演繹未來的過程。數據挖掘中的預測,是利用數據庫中已知知識和專家知識建立識別模式,預測或查證未知同類型信息的知識表達。信息化戰場由一系列瞬時事件組成,數據挖掘能發現已有的數據庫與新近發生的戰場事件間的聯系,通過已知事件推導未知事件,預測將要發生的事件,這對奪取戰場決策優勢和行動優勢至關重要。描述是信息推演信息,揭示已有信息更深層的內在表達,指從現實數據庫中發現和抽取未知的、有價值的和可理解的模式。信息,既反映表象,又反映本質。只有把信息放在相關聯的環境中,通過挖掘才可以“吹沙見石”,發現反映事物本質的真相。

  數據挖掘是平時準備與戰時運用的有機融合。它包括以下必備步驟:一是數據準備。數據挖掘必須要有“礦床”:由已知數據、主觀思考模式等組成的背景情況,否則無法挖掘。在戰前,要針對特定方向收集各類數據,建立相應的數據庫。數據準備包括數據集成、數據選擇和預分析過程等。二是建模。數據挖掘依賴于一定的模型。建模是指依據挖掘目標由已知知識建立判別模式,提供給網絡訓練、學習并記憶。判別模式,由文化、教育、理性和經驗等所決定,應具有開放性。如固守一個模式,拒絕其它模式,可能會將挖掘引向歧途。三是挖掘。利用訓練成熟后的網絡記憶,查詢、分析數據庫中的數據,挖掘出與已知模型同類型的知識或新信息。四是表達。不同的用戶,需要不同種類和不同級別的信息。根據用戶的具體需求,以不同的輸出把挖掘結果反映給用戶。五是評估。挖掘的知識是否準確,需要評估和檢驗,如不準確還需要反饋重新運行模型,直到滿意為止。

  數據挖掘,既是信息處理的工具,也是信息化戰爭的思維方法。信息化戰場上,各種信息浩如煙海,重復、不完全、有噪聲、模糊、隨機信息充雜其中,必須有數據挖掘的意識和慧眼,不被信息的表象所迷惑。數據挖掘基于“知彼知己”,應加強特定方向的數據庫建設:包括對方地理及天氣影響;通信、運輸和電力分配基礎設施網絡圖;政治領導人、金融機構和關鍵產業的聯系分析圖;電腦空間薄弱環節圖;關鍵性軍事、政治、經濟和社會人物的心理特征等,并分析敵人的政治、軍事、經濟、社會、基礎設施和信息系統以及它們的相互關系,對己方可以采取的各種潛在行動做出判斷。

  無論是信息化建設,還是信息化作戰,數據挖掘技術都有著很大的牽引和拉動作用。信息偵察手段處于劣勢的現實,更要求我們必須大力開發數據挖掘技術,充分利用來之不易的信息,發揮出最大的作戰效能。



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