[工程科技]第二章 军事信息处理技术.doc

第二章 军事信息处理技术军事信息处理技术，是指应用现代计算机技术，对信息进行综合、转换、整理加工、存储和表示的技术。它是信息作战主体技术的核心，是信息作战技术学的重要研究领域。运用军事信息处理技术，能对信息作战收集到得各种实时信息自动进行综合、分类、计算、存储、更新、分发、显示和输出，并能根据实时和历史的信息，进行军事运筹、辅助决策，及对各种作战方案进行模拟、比较、评估和选优，其应用和发展，不仅直接影响到信息作战其他技术领域的应用和发展，而且对信息作战的方式和效能产生巨大影响。第一节 信息处理技术的构成和作用随着军事高技术特别是计算机技术的迅猛发展，信息处理技术广泛应用于信息作战的指挥控制系统、数字化部队、信息化武器装备和指挥控制决策等各个领域，使其构成不断发展变化，在信息作战中的地位和作用更为突出。一、信息处理技术的构成现代信息处理完全是借助于计算机实现的，因此，信息处理技术的主体或核心是计算机技术。计算机技术可分为计算机硬件技术和计算机软件技术两大部分。计算机硬件技术是有关计算机内部元器件、系统及外部设备等硬件的研制、设计和生产的技术。计算机软件技术是用于计算机的各种软件程序的编制及使用技术。软件根据其所起的作用，可分为两大类：一类是系统软件，包括操作系统、语言编译系统、服务性程序等，主要计算机本身的管理、维护、控制与运行，以及高级语言程序解释、编译等；另一类是针对不同信息处理任务而编制的应用软件，主要用于解决特定的应用问题，如情报检索系统、数据库系统等。从分析信息处理技术在信息作战中的功能来看，信息处理技术如图2-1所示主要包括计算技术、推理技术、存储技术、显示技术、多媒体技术、软件技术和模拟仿真技术等。二、信息处理技术的作用1.信息处理技术是作战的重要支柱在信息作战领域，信息处理技术的主体计算机技术和作为信息处理工具的电子计算机，是信息作战指挥员和指挥控制机构的“外脑”，是信息作战系统的核心。其组成的计算机网络，将各种信息系统、信息武器系统、数字化部队相连，使信息的获取、传递、处理、辅助决策、指挥控制、显示和对抗实现了自动化，它可为信息作战指挥员及其指挥控制机构提供经处理的必要、适时、准确和相关的情报信息，使其在“透明”的信息化战场指挥部队和控制武器系统遂行信息作战任务，协调诸军兵种联合作战，以夺取信息作战的胜利。这表明，信息处理技术已成为信息作战的重要支柱。信息处理技术的应用程度，已成为信息作战运用高新技术程度的一个重要标志。模拟仿真技术并行处理技术主要的多媒体技术网络计算技术精确推理技术不精确推理技术主存储器技术磁盘存储技术光盘存储技术超导存储技术图像显示技术三维显示技术可视化技术虚拟现实技术图形显示技术作战模拟技术系统仿真技术军事信息处理技术计算技术推理技术存储技术显示技术多媒体技术软件开发技术图2-1 军事信息处理技术的构成2.信息处理技术是实现信息作战武器信息化的关键要素使用信息化武器系统，精确打击、实体摧毁敌之指挥控制机构、信息系统、数字化部队是信息作战的主要内容。武器装备的信息化离不开信息处理技术。信息处理技术的发展，大大推进了武器装备的信息化进程，使传统武器装备向精确化、智能化、远程化、隐身化、无人化方向发展。采用了计算机的信息化武器系统，将传感装置、计算机、控制系统和战斗部队有机组成在一起，并与自动化指挥、控制、通信、情报系统及战场环境相结合，使武器系统的发射、对目标判断、识别、精确定位和跟踪实现了自动化，大大提高了其突防力、杀伤力和生存力。如巡航导弹等精确制导武器能够在敌防区外发射，借助于信息处理技术准确命中目标，实现远航精确目标打击。实际上，任何武器装备系统，甚至但并使用的武器装备都可嵌入电子计算机，使其作战效能成十上百倍地提高，以适应作战的需要。3. 信息处理技术是开辟新的信息作战战场的物质基础信息处理技术的核心是电子计算机技术，是开辟新的信息作战战场的物质基础。通过计算机构成的网络作战是信息作战的关键作战行动，他是在“计算机控制的空间战场”，综合运用计算机进攻和防御手段，控制信息，削弱或摧毁敌计算机网络，并使已方的计算机网络得到严密防护的信息作战行动。随着多媒体技术、计算技术、推理技术、存储技术、软件技术和模试仿真技术等信息处理技术的飞速发展与融合，使用于信息作战的计算机网络空前发展，如国际互联网、各类指挥控制系统、全球和战场信息基础设施、全球个人通信等。信息处理技术使“计算机控制空间”不断膨胀，不仅开辟了新的信息作战战场-计算机网络空间战场，而且使信息作战的计算机网络战日趋激烈，计算机程序攻击、计算机芯片攻击和“黑客”攻击、计算机防护等多种新的作战行动应运而生。未来信息作战的胜利者，将属于抢占新的信息作战战场-计算机网络空间的一方。4. 信息处理技术是指挥控制和训练方式变革的主要平台信息处理技术，如模仿仿真技术、虚似现实技术、计算技术、显示技术和软件技术等，推动着信息作战指挥控制方式的变革和手段的更新，日益显示出传统的指挥控制、训练方式和手段无法比似的先进性。信息处理技术广泛运用于战场情报侦察、信息传输、指挥控制系统，并通过计算机网络技术将信息化战场、信息化武器系统、数字化部队连结成一个整体，使信息作战的指挥控制能在网络状态下，对所有的作战单元实施实时的、无指挥层次的指挥控制，一些新的指挥控制方式，如网络式、分布式、互访式指挥控制方式脱颖而出。信息处理技术，是信息作战训练的环境、条件和手段产生了质的飞跃，运用模仿仿真技术的模式训练把单个受训者置于一种模式信息作战的三维虚似环境，一个可帮他学习和练习战术技术而专门设计的特定环境，使其全身心地投入到训练之中：运用虚似现实技术和计算机交互技术的虚似现实和分布交互式训练、使受训者在逼真的近似实战条件下进行多层次的合成训练、对抗训练，从而改变“一张图、几只笔、一个简易沙盘”的传统训练模式，大幅度增强了训练的科学性、对抗性、经济性。为信息作战的仿真演习和部队人员的训练，提供了现代化的“信息作战实验室”。5. 信息作战技术对信息处理技术提出了更高的要求以信息处理技术为核心的信息作战技术在信息作战中的突出地位和作用，推动力信息作战的产生和发展，反过来信息作战又对信息处理技术提出来更高的要求。一是处理速度要快。信息处理速度取决于计算机的运算速度，而计算机的运算速度是指计算机执行指令的平均速度，现在的高性能计算机运算速度最高能达到每秒万亿次。数字化战场态势复杂、瞬息万变、信息量巨大，信息处理技术能提供很快的信息处理能力，以满足信息作战对实时响应能力的要求。二是处理技术要高。处理精度取决于计算机的运算精度，运算精度是指在计算机cpu中进行运算的数据长度，通常称为机器字长，以数据的二进制编码位数来表示。字长越长，精度越高，但硬件价格越贵。微型机的字长有8位、16位、32位等，大型机以上可达64位。武器装备的信息化要求信息处理技术能提供高精度的处理能力，以精确命中和打击目标。三是存储容量要大。存储容量通常以字节为单位，包括主存（内存）容量和辅助存储器（外存）的容量。信息作战中的信息量是巨大的，特别是设计到多媒体信息时更是如此，因此要求信息处理技术能提供大容量的存储能力。四是多媒体信息处理能力要强。在信息作战中，往往是采用各种形式的多媒体信息如表格数据、文字、话音、传真、图形以及图像等作为军事信息的载体。因此信息处理技术硬能提供很强的多媒体信息输入、存储、分析和输出等能力。五是输入输出能力要强。输入输出能力取决于配置的外部设备的数量和性能。信息作战要求信息处理系统能配置各种各样的外部设备，快速地进行各种信息的输入和输出，六是人机接口要友好。应能提供友好的人机接口，如图形用户接口（gui）或更加自然的人机交互接口，使指挥参谋人员能容易地学习和掌握、方便地操作。七是软件要丰富、功能要齐全。信息处理功能最终要靠相应的软件来实现。因此应能提供品种丰富、功能齐全的软件，包括系统软件和应用系统等。八是可靠性要高。包括硬件和软件的可靠性，要求具有足够的可靠性冗余、后援存储能力和容错能力，必须保证信息处理系统能长期稳定、可靠地运行。九时安全性要高。在信息作战中，计算机及其网络系统是信息攻击的队形。因此对信息处理技术提出了很高的安全性要求，已阻止信息攻击。十是开放性要好。军事信息系统复杂，往往涉及到不同厂家的计算机硬件软件，因此应制定和遵循一定的开放标准，实现异构计算机及操作系统、异构网络之间的互兼容、互连、互通和互操作，使之成为一个有机协调的整体。第二节 军事信息常用处理技术一、计算技术计算技术是信息处理技术的基础，其目的是研究如何提高计算机的运算速度和处理能力，使之更能满足实际应用的需要。随着军事高科技的发展，信息作战的信息网络系统、武器系统的设计、研制和运用，都需要每秒十亿次、乃至百亿次、千亿次、万亿次运算的计算机系统，以满足高速、实时、大数据量和高复杂的计算，而仅依靠器件的发展来提高速度，远不能满足军事领域对高速计算机能力的需要。这就要改进计算机结构，采用各种并行处理技术和新的计算方式，以便大幅度的提高处理速度和能力。21世纪的计算机微处理器续写辉煌，他的进展将获得巨大的技术飞跃甚至定义新的“摩尔定律”21世纪内，光子、分子、生物、量子与超导计算机新技术可能导致一场新的计算机技术革命，但这些新技术的成熟还有一个过程。电子计算机仍有强大的生命力。在近半个世纪内。其他计算技术还不大可能完全取代电子计算机。光、电、超导、生物、量子等各种混合技术的计算机将取得较大进展。21世纪计算机可能比针尖还小，甚至植入人的大脑里或置于特殊环境中，人们通过网络使用。（一）并行处理技术并行处理技术，是中央处理器内或计算机系统内各部件能尽量并行操作以提高系统处理速度的计算机技术。大规模并进行处理技术则是将并行级别提高到处理机一级，使许多处理机能并行操作，实质是许多处理机同时算一道题。它能使百上千乃至上万个处理单元并行操作，是使计算机性能持续增长的关键技术。并行处理技术自60年代中期出现以来，经历了从阵列机、流水线到超线程、多核cpu计算机、共享储存的对多处理器系统（smp）、分布式储存的大规模并行处理系统（mpp）到分布式共享储存的大规模并行处理系统(numa)和计算机机群（ciuster）的发展过程。但目前超线程、多核cpu处理技术仅用于微处理器（如intel公司的pentium系列）内部结构中以提高其运算速度。目前并行处理技术努力要达到的目标是实现“3t”（1t=1012 ）并行处理系统，及每秒万亿次浮点运算速度、亿万字节储存容量、每秒亿万位传输宽带。并行处理计算机系统主要可分为两大类，及单指令流多数据流（simd）系统和多指令流多数据流（mimd）系统。后者有可分为共享存储与分布式存储两类。1、单指令流多数据流型大规模并行处理系统单指令流多数据流型曾经是大规模并行处理系统的主流技术。这种类型的机器是将许多具有相同功能和处理能力的处理器按一定的拓扑结构互连而构成的。在系统内，所有处理器均从同一个控制器同时接受同一指令（即所谓“单指令流”），各处理器在单指令流的控制下并行处理各自的数据（即所谓“多数据流”）。这种结构对处理器的要求不高，处理器可以很简单，甚至可以是一位微处理器，如tmc公司的cm-1和cm-2机，但实现指令流和数据流传送的网络和系统的同步机构则比较复杂。单指令流多数据流机的规模可以很大，也具有一定的规模可变性。早期的单指令流多数据流机主要采用“蚁阵”策略。单指令流多数据流机的专用性很强，其性能与算法结构密切相关，对于某些特定用途（如信号处理和图像处理等）来说，可以达到高速运算。例如，由16，384个一位处理单元按128*128阵列结构组成的单指令流多数据流机的8位数的加法速度可以达到每秒65亿次；由65，536个一个处理单元组成的cm-2机的运算速度达到每秒25亿次，对特殊问题的运算速度可达到每秒70亿次。单指令流多数据流的优点是并行粒度（并行操作的量度，如微指令或指令级就属于细粒度）细，向量处理能力较弱，而且专用型太强，对有些问题（如数据库管理）几乎是无能为力。这些不足之处恰哈是多指令流多数据流机的长处。2、紧藕合共享存储多指令流多数据流型并行处理系统在这种系统内，每个处理机可以执行不同的指令（即所谓“多指令流”），并行处理不同的数据（即所谓“多数据流”），编程比较灵活，因此它比单指令流多数据流机的通用性高。出于对系统的资源和运行效率的考虑，系统内每个处理单元与存储器实现紧密连接，处理单元能直接访问任一存储体，一般采用总线技术和交叉开关矩阵技术来实现。总线技术是将处理机模块、存储器模块和外部设备模块均连接到总线上，技术相对较简单，成本较低。总线技术的缺点是，当某个处理机访问存储时，其他处理机就不能访问，总线成为系统的“瓶颈”。当总线上挂的处理机超过一定数量是，系统的效率就会急剧下降。因此，采用总线技术实现的并行系统，其规模是非常有限的。交叉开关据阵的设备随着所连接的模块数量成几何级数上升，成本非常昂贵，所能实现的规模也是极为有限的。因此，紧耦合共享存储多指令流多数据流型并行处理系统一般不属于大规模并行处理系统，而称为多处理机系统。如果系统中所有处理机都处于平等地位，这样的系统又称为多处理机（smp）系统.多处理机系统或对称多处理机系统均采用高性能的单元，如高性能32位或64位通用微处理器，甚至是小型机或巨型机的处理单元。采用通用微处理器的系统一般采用总线技术，目前多采用于军用事务处理。采用巨型机处理单元的系统，一般采用交叉开关矩阵技术，目前均用于科学计算。这种用巨型机处理单元构成的系统（如cray研究公司的cray y/mp）采用“象群”策略。3、松耦合分布存储多指令流多数据流型大规模并行处理系统在这类机型中，每个处理单元均拥有自己独立的存储器(称为局部存储器)，而没有位所有处理单元所共享的全局存储器。结点（在分布式存储器结构的并行处理系统中，处理单元又称为节点）间的通讯（从软件的角度看，是并行运行的进程间的通讯）采用点对点的信息传送方式。从总体上看，存储器分布在各自的结点上，与其他结点的存储器的关系比较松散，所以称为“松藕合分布式存储结构”。在分布式存储器结构中，由于放弃了对存储器共享的要求，易于大量增加处理单元的数量，更适合于构成大规模并行处理系统，因此，它是当前大规模并行处理系统的主流技术。paragon机、tear3d机和cm5机都是松藕合分布存储多指令流多数据流型大规模并行处理系统。实现这种类型的大规模并行处理系统的关键技术主要有三个方面。结点结构。目前，除少数机型采用专用处理器外，大多数机型选用通用高性能的简化指令系统计算机（risc）微处理器，并且趋向于选用64位处理器（如dec的alpha系列和mips的r4000系列）。设计结点的一个基本原则，应当是尽量降低处理器的通讯开销，因而一般均在结点上设计一个功能较强的通信处理机构，有的机型（如paragon机）甚至在结点上增设一个处理器作为通讯处理机。高速互联网络。高速互联网络的性能是决系统效率和性能的关键。目前，这一代大规模并行处理系统在处理器速度和结点间的通讯速度方面尚未达到适当的平横。换句话说，就是处理器的速度高而连网络的通讯速度不够高，形成系统中有些处理器处于等待状态。尽管今年来推出的新器件和新的通讯算法（又称路由算法）使该问题有所缓和，但由于未处理器的速度在不断地提高，这个问题的压力仍会长期存在。网络的拓扑结构、网络的路由算法使决定互联网络性能的重要因素。系统软件。大规模并行处理系统的系统软件包括操作系统、高级语言和并行程序设计环境。它是发挥大规模并行处理系统的效率和方便用户使用的关键因素。当前，大规模并行处理器的操作系统多用微内核技术实现，其特点是一般均与unix兼容，核心部分规模较小，层次清晰，采用多线程技术，因而操作系统的开销小，效率高。美国carnegie mellon大学研制的mach3.0就是这样一种微内核操作系统，它能支持紧耦合或松耦合的多机系统，以为多种大规模并行处理系统采用（如paragonxp/s机和tear3d机）。在某种意义上说，mach3.0已成为大规模并行处理的标注操作系统。4、群机并行处理系统群机并行处理系统有通过高速互联网络（一般用局域网lan）连接起来的一组高性能工作站、高档pc机、服务器甚至巨型或大规模并行处理系统组成，以提供更为经济有效的高性能计算能力。实现一个群机系统，不仅技术简单、经济代价小，而且还具有资源复用的优点，即系统内的工作站即可作为工作站正常使用，同时又是并行系统的一个处理单元。目前，群机系统由于处理机间通讯速度较低，不宜构成大规模并行处理系统，只适用于数据分割类型的、而且处理机间通讯量不大的题目，或者用于并行算法研究和快速演示原型。从某种意义上说，群机系统技术的真正优势在于其无可比拟的灵活性和能够方便地将不同体系结构的各种计算机连在一起，有机地形成一个为用户所需的异构计算环境。美国convex公司推出的“超越计算环境”，就是用pvm（一种并行程序设计环境）将各种计算机系统（小型机、大规模并行处理机和工作站群机等）连在一起，形成一个集各种计算系统，但这种超越了某一特定体系结构的所谓“超越复杂环境”，在高性能计算领域，很可能是真正能够满足各种高速度复杂计算工作和可视化计算、海量存储要求的并行处理系统。高性能并行处理系统将用作信息战系统中的大型多媒体数据库服务器，作为强大的多媒体信息服务平台。在进行大型的多媒体数据库处理时，只需几分钟能从几百万个数据库中抽出几万个数据，并以每秒吉比特（gbps）以上的速度将数据注入信息网络中，高性能并行处理系统还将用作大型武器系统特别是精确制导武器的信息处理平台，提高其快速响应能力和命中率。（二）网络计算技术intemet（因特网）/ intranet（内部网）技术的发展和广泛应用引起了计算模式的变革，导致了网络计算模式的产生。1、计算模式的演变计算模式经历了“以大型主机为中心”和“客户机/服务器（c/s）”两个阶段，目前正向以网络为中心的计算模式转变，简称网络计算模式。1）以主机为中心的计算模式二十多年前，人们主要使用功能强大的大型主机，即用户通过简单的终端（又称哑终端）分时共享主机的计算资源和数据资源，这些简单的终端将用户的输入传入主机，由主机进行处理，然后接受主机返回的结果。终端是本身不具备处理能力的输入输出设备。这种集中式的计算模式 成为以主机为中心（mainframe centric）的计算模式，它存在着成本高和系统封闭等问题。2）客户机/服务器计算模式90年代以来，由于微处理器技术和存储技术的发展，使得今天的微型机达到了10年或15年以前大型机的水平，价格还要便宜得多。此外，网络技术的发展，使得局域网和由局域网组成的广域网完全可以作为各种关键任务的支撑平台。因此，人们不满足于80年代初期形成的资源共享模式，这时出现了一种称为客户机/服务器（client/server）的计算模式。客户机/服务器是一种两层的计算模式，应用被分为前端得客户部分和后端的服务器部分。客户部分运行在微机或工作站上，而服务器部分可以运行在从微机到大型机等各种计算机上。客户机为用户提供可以运行在从微机到大型机等各种计算机上。客户机为用户提供一个图形化的人机交互界面（gui），负责用户命令和数据的输入，并通过网络向服务器发出操作请求；服务器根据请求完成相应的操作，然后把结果送回给客户机。因此这种计算模式是一种分布式处理技术，其任务是由客户机和服务器双方共同承担的。现成流行的数据库系统如oracle、sybase、informix和microsoft sql等都支持客户机/服务器模式。但是人们在实践中发现，这种计算模式也存在着客户端软件维护复杂的问题，造成客户机很“肥”。这时因为：首先，网络中的不同应用系统都有其不同的客户端；其次，每逢应用系统的服务器端软件更新时，相应的客户端软件也须随之更新。因此，导致客户端软件愈来愈多且维护、管理相当麻烦，系统的总拥有成本（tco）非常高。3）网络计算模式90年代以来，随着internet/intranet技术发展，特别是万维网（world wide web，简记为www或web）技术的产生和发展，使解决客户机/服务器计算模式存在的问题找到了新的途径，从而使客户机/服务器计算模式发展成网络计算模式。web技术本是九十年代初产生的用于实现internet上跨平台的信息资源发布与共享的网络化得分布式超媒体技术。web模式将客户机/服务器模式扩展为web浏览器（browser）/web服务器（server）的模式。用户使用统一的客户端web浏览器，以客户机/服务器方式就可访问internet/intranet上所有web服务器中的超媒体信息。网络计算模式结合了客户机/服务器计算模式和web浏览器/web服务器模式两者的优点，通过中间件（middleware）实现web服务器与各种应用服务器如数据库服务器的集成连接，从而将两层的客户机/服务器模式变为三层的“web浏览器/web服务器/应用服务器”的计算模式，简称为浏览器/服务器模式。即用户仅仅通过统一的web浏览器向web服务器发出请求，web服务器然后将请求传送给应用服务器，最后web服务器将处理的结果返回给web浏览器。网络计算模式使用户通过统一的客户端web浏览器就可访问网上所有的应用服务器，大大简化了客户端软件的维护工作，使客户机变“瘦”了，实现了前端的使用环境与后端的应用开发环境的分离，可以大大加快应用的开发速度和节省应用的开发费用。从表面上看，似乎又回到了二十年前的“以主机为中心的计算模式”时代，然而，这恰恰体现了哲学上的“螺旋式上升”的发展规律。总之，网络计算的基本思想就是通过局域网或广域网，如internet/intranet，利用网上的计算机资源，包括处理资源和信息资源，实现现实问题的计算。本地计算机不需要具有高性能计算能力，任务的处理可由网上的某个或多个主机或服务器完成。通过网络将地理上分布的许多服务器变成了一台台“虚拟的大型主机”，而这一切对用户来说，是透明的，感觉不到的，就好像网络就是一台高性能计算机，这就是名言“网络就是计算机”的含义。2、关键的网络计算技术网络计算需要跨平台的计算环境。由于intranet/intranet中互连的网络往往是异构的，网络中的服务器或主机硬件和软件平台往往也是异构的，因此要求用户编写的程序能够跨不同平台而运行，为此产生了网络计算的技术标准和程序设计语言。1）web技术web技术包括url（统一资源定位子）、http协议（超文本传输协议）、html语言（超文本标记语言）和cgi标准（公用网关接口）等开放的协议和标准。url是一种通用的网络资源地址的表示方法。网上所有资源的位置或地址都可以统一用url表示出来。url包含有web服务器的ip（网际互联）地址或域名、资源的目录路径及所使用的通信协议等信息。http协议时web浏览器和web服务器之间通信所使用的应用层协议。http协议规定了web浏览器与web服务器之间的通信规程、请求处理的方法。html语言是web服务器组织和表达其资源所使用的语言。html是描述资源文档结构格式的语言。它将一些特殊的指令符号（称为标记）插入文档中，以标记各种显示效果和特殊的含义。再由web浏览器解释这些标记，将文档的效果显示出来。一个html文档通常称为一个页面，web服务器第一个显示给用户的页面称为主页（homepage）。通过标记可以在html文档中加入指向另一个html文档的url，这样就形成了一个超链（hyperlink）。超链功能实现了html文档属于超文本（hypertext）。此外，通过标记还可以在html文档中加入各种多媒体信息，如图形、图像、声音和视频等，因此html文档又属于超媒体（hypermedia）。web服务器返回给web浏览器的结果信息时以html语言来表达的。cgi标准是web服务器调用其他可执行程序如应用服务器所使用的接口标准。cgi标准包括web服务器传递信息给外部程序和从外部程序接受信息的借口标准。2）java语言java语言是一种支持网络计算的程序设计语言。用java编写的程序具有平台独立性，可跨越所有的硬件和软件平台而运行，因此称之为跨件（crossware），人们称之为“一次编写，到处运行”。java语言还直接支持internet/intranet网络操作，用java编写的applet（小程序）可按需从网络服务器下载，运行于web浏览器的页面中，直接同web服务器或应用服务器通信，从而使web浏览器成为应用平台。java还是一种面向对象的程序设计语言，可以使软件实现对象像硬件实现的部件一样，进行组装和重复使用。此外，java还是一种体系结构。已经开发出了低价格、高性能的java微处理器。这种java微处理器可以运行小型java代码段，能方便地嵌入到电话、设备控制器、消费类产品和武器装备中去。3、网络计算机网络计算机（nc）是实现网络计算思想的计算机。它只要具有intranet/intranet联网功能，能运行web浏览器、支持java即可；它所需的软件和数据都存放在网络服务器上，按需（on-demand）从网上下载，可以没有硬盘和光驱。因此网络计算机的结构可以比较简单，是一种“瘦”型客户机，价格很便宜，使一般用户都能用得起，并且最终能像今天的电话一样走上街头路边，为公众服务。目前关于网络计算机有不同的工业标准，也已经出现了几种网络计算机的产品。oracle公司提出的nc标准仅规定了nc使用的协议和技术标准，对其实现所需的硬件和软件平台没有作特殊的要求；而microsoft公司提出的netpc标准则是基于microsoftwindows软件平台的网络计算机。4、网络计算网格（grid）是借鉴电力网（power grid）的概念提出来的，指使用者在任何地方，都能够实现对各种网络资源的“即插即用”，即只要你能够接触到网格，就可以根据自己的需要，“按需”从网格获取各种资源与服务，而不必关心资源与服务所在的具体位置。网络实际上是继传统因特网、万维网之后的第三代因特网应用。传统因特网实现了计算机硬件的联通，万维网实现了网页的联通，而网格试图实现互联网上所有资源的全面联通，包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源、等等，最终实现网络虚拟环境上的资源共享和协同工作，消除信息孤岛和资源孤岛。网络的目标就是让人使用网络资源像用电一样简单。internet的作用是将各种计算机连接起来，而网格是将各种信息资源（内容连接起来。在internet/web上，数据和信息资源零散地分布在各个网格站点。在信息网格中，资源被统一管理和使用。打一个不太精确的比方，信息网格相当于中央电视台，而目前的internet/web相当于成千上万个独立的制作组，各制作组有自己的频道、互不共享资源，只提供原始数据。2002年6月，我国政府在“863”计划中设立了网格专项：研制中国国家网格。总体目标是研制一台每秒4万亿次运算能力、面向网格的高性能计算机；建设一个具有5万至7万亿次聚合计算能力的高性能计算环境；开发一套具有自主知识产权的网格软件；建设2至3个事关国计民生的应用网格；形成若干网格技术的国家标准，参与制定国际标准；培养一批高素质的网格研究和应用人才。联想集团和中科院计算所先后推出了运算速度达到每秒4万亿次的“深腾6800”和每秒10万亿次的曙光4000a超级服务器；地质、气象、航空、基因、森林资源与林业生态等七大行业的应用网格项目建设先后启动；建成了中科院、上海、清华大学等7个网格结点；中科院计算所围绕网格路由器、网格操作系统、工具软件包、信息网格平台、知识网格以及安全系统进行系列研发，形成了“织女星”网格品牌；联想推出了“关联应用”的网格发展战略，已有部分产品面世。网格计算模式将成为信息作战系统中的信息处理的主要模式，未来数字化战场的各种作战单元，上至各级指挥员下至基层士兵通过信息网络连接起来后，只有通过网络计算机模式才能实现战场信息资源在整个作战范围内的有效利用。数字化战场将大量配备结构和操作简单、但功能强大的网络计算机。网络计算机是士兵计算机系统的最佳选择，使士兵能用简单的手段获取整个战场的态势和图像，进行相互联络和协同。二、推理技术推理是指从前提（已知事实）推出结论（新的事实）的过程。推理是人类思维的一个重要方面。专家之所以能够高效率地解决复杂问题，不仅因为他们拥有大量的专门知识，还在于他们具有选择知识、运用知识进行推理的能力。在军事领域获得广泛应用的专家系统就是基于知识的推理系统。专家系统中推理机的基本任务就是选择合适的知识，并应用知识进行推理。推理机从知识库中选择知识和应用知识所依据的原则和方法，就是所谓的推理方法，又称为推力控制策略。常用的推理方法可分为：正向推理、反向推理、正反向混合推理等。这些推理方法又都有精确之分。专家系统中常用“如果，那么：”形式的规则来表达知识，因为下面将以基于规则的推理过程来说明推理技术的一般原则。（一）精确推理技术1、正向推理方法它是从原始数据出发，按照一定的策略，正向使用知识库中的知识，推断出结论的方法，所以也叫数据驱动控制策略、正向链推理、自底向上推理等。正向推理首先要求用户提供当前求解问题的所有事实，存放到数据库，然后推理机进行工作。其基本过程是：1)推理机让规则的前提与数据库中的事实数据进行匹配（简称识别或激活）；2)匹配成功的规则称为可用规则，选择一条可用规则（称为冲突消解）；3)将该规则的结论部分作为新的事实加入数据库，这时数据库中的事实增加了（简称动作或执行）；4)再用更新后的数据库，重复上述1、2、3步（这时有些原来匹配不成功的规则就可能会匹配成功），直到得出结论或不再有新的事实加入数据库中为止。这个过程简言之，就是不断地执行“识别动作”循环。正向推理方法的主要优点是允许用户主动提供有用的事实信息，而不必等到需要时再让用户提供。该方法适合于解决空间较大的一类问题，如设计、规划和预测等。其缺点是规则的激活与执行没有目的，被激活和执行的规则的结论部分可能并不能达到最后结论，因而会导致推理过程中的低效率，这一缺点在反向推理方法中可以避免。2、反向推理方法它是先提出假设（结论或目标），然后反向使用知识，去寻找支持这个假设证据的推理方法。由于它是从结论到数据，所以又称为目标驱动控制策略、自顶向下推理、反响链推理等。反向推理中，首先由用户或系统提出一个或一批假设（目标、结论），然后系统一一验证这些假设的真实性。其基本过程是：1）判断假设是否在数据库中。若在，则假设成立，推理结束或进行下一个假设的检验；否则，进行下一步；2）判断所验证的假设是否原始证据。若是，则向用户提问，询问其真实性；否则，就进行下一步；3）找出结论部分包含此假设的那些规则，这些规则简称为可用规则；4）选择一条可用规则（冲突消解），把这条规则所有前提作为新的假设；5）重复1、2、3、4步，直到某一假设成立为止或所有假设全不成立。这一过程实际上是一个递归过程。反向推理的主要特点是只考虑能导出某个特定假设（目标）的规则，推理的方向性很强，因而推理效率很高。但是反向推理存在的主要缺点是：初始目标的选择比较盲目，可能会选择许多不成立的目标（假设）进行验证。3、正反向混合推理方法正向推理的主要缺点是盲目推理，可能激活和执行了与结论无关的规则；而反向推理的主要缺点是盲目选择目标，可能会选择许多不成立的目标进行验证。解决这些问题的一个有效办法是综合利用正向推理和反向推理的优点，即先根据数据库中用户主动提供的原始数据，通过正向推理帮助选择初始目标，再运用反向推理来求解这个目标，这样就可以克服各自的缺点。这就是所谓的正反向混合推理方法。正反向混合推理方法在实际运用中会有不同的模式，如正反向同时推理、生成与测试等。正反向同时推理的基本思想是；根据原始证据进行正向推理，同时从目标出发进行反向推理；当正向推理得出的中间结果满足了反向推理的要求时，则推理成功，也就是正向推理和反向推理在原始证据和目标之间的某处“接合”起来了，但判定两个推理是否接合是这类推理方法的难点。生成与测试的基本思想是；先根据部分约束条件“生成”一批目标，然后再利用全部约束条件逐个“测试”目标。也可以生成一个，测试一个，即由生成部分负责选择目标，由测试部分负责证实目标。这种方法特别适合解决空间大的一类问题。（二）不精确推理技术现实世界中的不确定性是处处存在的，例如事物之间的因果关系往往是不确定的；由于观察手段的限制，事实证据也可能是不确定的。因此在实际工作中人们经常使用一些不确定的或不完善的资料进行工作。计算机要模拟人类解决现实问题，自然要能进行不精确推理。不精确推理是相对于精确推理而言的。在精确推理中，领域知识都表示成必然的因果或逻辑关系，并且事实证据也是确定的，因此推理所得的结论的结论是确定的。在不精确推理中，证据不一定是确定的，推理规则也不一定是确定的，因此结论也不一定是确定的。不精确推理就是要利用不确定的知识进行推理，得出近乎合理的结论。不精确推理的主要理论基础是概率论。但是由于人类专家的不确定性知识不是在大量客观样本的分析中取得的，而是人类专家的经验原则和主观信念，因此不精确推理不能使用纯概率论的方法。为此，人工智能研究者们提出了一些改进的准经验方法，如可信度方法、主观bayes方法等；并且试图建立不精确的理论模型，如可能性理论、证据理论等。三、存储技术存储技术是计算机系统中存储程序和数据的技术。存储器是存放程序和数据的设备，可分为主存储器（memory）和铺存储器（storage）。主存储器是计算机系统中，中央处理机能够直接访问的存储器，简称主存，设在主机内部，因此也称为内存，用来存放当前正在运行的程序和数据。其特点是速度较高、但容量较小（一般从几十到几百兆字节），价格也较高。目前，半导体存储器以取代以前的磁芯存储器作为主存，其读写周期从几微秒提高到100纳秒以下。辅助存储器，简称辅存，设在主机外部，因此也称为外存，用来存放当前暂不执行的程序和数据。辅存的特点是容量极大，价格便宜，但速度低。从它所处的部位以及主机交换信息的方式看，它也属于外部设备。目前用作辅存的主要有磁表面存储器（磁盘、磁带）和光存储器（光盘）两大类。磁盘存储器使用方便，存取速度相对较快，并可随机存取。常用的磁盘存储器有软磁盘和密封式的温切斯特硬盘。磁带存储器容量大、价格低，但速度慢且只能顺序存取。目前关盘存储器发展迅速，它的容量比磁盘大，但速度比磁盘低。（一）主存储器技术由于大规模集成电路技术的发展，半导体存储器的价格急剧下降，到80年代初，计算机主存储器已普遍用半导体存储器，结束了延续多年的用磁芯存储器作主存的局面。半导体存储器的特点是速度高、体积小、功耗低、价格便宜、可靠性高和使用方便。按功能不同，半导体存储器可分为两大类；随机存取的读写存储器（ram）和只读存储器（rom）。半导体随机存储器的主要缺点可长久保存信息，因此常将这两种结合起来用作主存。1、半导体随机存储器（ram）按工作方式的不同，随机存储器又可分为静态随机存储器（sram）和动态随机存储器（dram）两种。静态随机存储器速度快、不需要任何刷新，使用方便；但存储单元器件多，面积大，而且功耗大，因而不利于提高集成度和降低成本。动态随机存储器需要每隔24毫秒对存储单元中的信息重写一次，这称为刷新。它的特点是存储单元器件少，集成度高，因此大容量的随机存储器都采用这种技术，它是超大规模随机存储器发展的主要方向。2、半导体只读存储器只读存储器（rom）是一种工作时只能读出，不能写入信息的存储器。他所储存的信息是用特殊方式写入的，一经写入，就可以长久保存，不受电源断电的影响。从功能上讲，rom可分为用户不可编程和用户可编程两大类。目前常用的闪速存储器（flash memo-ry）。它是一种新型的电可擦除的rom。它不但具有ram的高速性，而且还具有rom的非易失性。同时它具有可以整块电擦除、功耗低、集成度高、体积小、可靠性高、无需后备电池支持、可重新改写、重复使用性好（至少可反复使用10万次以上）等优点，但目前其成本还较昂贵。数字战场信息网络中的服务器（如通信服务器和数据库服务器等）将会采用高速度、大容量的半导体存储器作为主存，这是提供高速度通信服务和数据库服务功能的需要。预计这些网络服务器主存容量将达到几百兆字节以上。数字化战场的数字化作战平台和单兵数字化装备的计算机系统中将大量采用闪速存储器做成的存储卡（磁盘）来取代微型硬盘，从而可以节约电能、减轻重量，提高机器的抗震性能，适应信息作战的需要。（二）磁盘存储技术磁盘存储器是利用磁效应在圆盘介质上进行数据存储的辅助存储器，一般由驱动器、控制器和盘片等组成、与其他辅助存储器相比，磁盘存储器具有较大的存储容量和较快的存取速度。随着新技术的采用，硬盘的存储密度和存储容量不断提高。目前3.5英寸硬盘的容量已达几百gb，今后几年中，估计单台硬盘容量会以每年70%的速度增加。磁盘存储技术的一项主要应用是磁盘阵列（raid），它是采用若干个硬盘驱动器按一定要求组成的一个整体。其中有一个热备盘，其余是数据和校验盘。整个阵列由阵列控制器管理，使用上与一个硬盘一样。它有许多优点，首先是大大提高了存储容量，“一台”硬磁盘阵列的容量是单台的几倍或几十倍。现在用于服务器的磁盘阵列容量可达tb数量级。其次，多台硬磁盘驱动器可并行工作，提高数据传输速度。第三，由于采用了校验技术，提高了可靠性。如果阵列中有一台硬磁盘损坏，利用其他盘可以重组损坏盘上原来的数据，不影响系统正常工作，并且可以在带电状态下更换坏的硬磁盘（称为“热拔插”），阵列控制器自动把重组的数据写入新盘，或写入热备份盘而使用新盘做热备份。因此磁盘阵列具有容量大、可靠性高、速度快、并行处理能力强等优点。相信随着磁盘阵列技术的进一步发展，它还会表现出更多的优势。特别适合对容量、速度和可靠性要求的场合，例如数字化战场信息网络中的服务器将会采用容量大、速度快和可靠性高的磁盘阵列作为一级后援存储器，以提供强大的多媒体信息存储能力。（三）光盘存储技术光盘存储技术是一门利用光学读写信息的存储技术。其基本原理是：写入时，把激光束聚焦成1um左右的微小光点，使能量高度集中，在存储介质上产生物理或化学变化来记录信息；读出时，激光束在存储介质上扫描，根据反射光的变化来判断记录的信息。光盘片是一种平面圆状存储介质，数据在其上一般以螺旋线的形式记录存储。光盘存储器由光盘片、光盘驱动器（光盘机）组成。和磁盘存储技术相比，光盘存储技术的主要特点是：记录密度高、容量大，光盘容量一般为几百兆字节以上，存储密度可达105bit/cm3。读写时不接触存储介质，完全消除了撞坏光头、画上盘片的可能性，提高了光盘的耐用性与使用寿命；可保存信息10100年。光盘易于更换，能做成自动换盘装置，极大地扩充了系统的存储容量。光盘对于黄精条件没有特殊要求，不需特殊的防震与除尘设备。目前光盘的主要特点是读写速度比磁盘慢，因此它不能完全取代磁盘产品。根据性能和用途不同，光盘可分为三种类型：只读型光盘（rom）.这种光盘的盘片由生产厂家预先用激光蚀刻上数字信息，出厂后用户只能读取光盘上的内容，不能再写入信息。只读型光盘时最早实用化得光盘，如激光视盘（vcd）、激光唱盘（cd）及计算机中使用的cd-rom都属于这一类。由于这类光盘技术成熟、易复制、价格低和容量大（每片光盘可达650m字节），因此广泛用于文献资料库、电子出版物和软件分发。只写一次型光盘（worm）。这种光盘可由用户写入信息，但只能写入一次，写入后不能再修改，但可多次读出。只写一次型光盘主要用于信息存档。可擦写光盘（e/w）。这种光盘时今年出现的，它类似于磁盘，可以重写信息。可擦写光盘价格目前较贵，主要用作计算机系统的后援可换性存储器。大容量光盘存储设备光盘存储器具有存储密度高、容量大等特点，但普通的单一光盘驱动器在容量、数据传输速度以及随机寻址能力几个方面仍不能满足网络多媒体应用的要求。为弥补上述不足，产生了一些基于单个光盘驱动器的大容量光盘存储设备。光盘库。又称光盘自动换盘机，是一种能自动把存放在系统内的许多光盘中的人一片在系统内的驱动器上装卸并存取的装置。其目的在于尽量扩充光盘系统的容量。光盘塔。光盘塔是将多个光盘驱动器并行连接在一起，其目的在于设计一个在线容量尽量大的外部设备，以提高系统的响应速度，如网上多媒体数据库的外存储器。光盘阵列。光盘塔虽然将光盘系统的在线容量大大扩充，同时比光盘库具有更快的响应速度，但当系统的读写任务都集中在某个或某几个驱动器时，系统的响应速度将大大下降。为了能将读写任务均匀地分散到所有驱动器中，同时仿效磁盘阵列的设计思想，产生了光盘阵列。它是通过多个驱动器有机组合的并行工作达到高的数传率，及更大的在线容量。通过合理地在阵列中各个驱动器分布数据，可缩短响应时间，提高存取速度；同时可以利用增加数据的方法来提高数据的可靠性。数字多用光盘（dvd）数字多用光盘是一种新型高度密度、超级海量光盘。一张dvd光盘的容量为4.7gb，相当于cd-rom容量（650m）的7倍；dvd可存放采用mpeg-2标准的133分钟视频节目，还包括七个杜比数字化环绕立体声。dvd容量提高的奥秘在于：更小的信道间距、更短的激光波长，从而获得更高的数据密度。实际上，dvd的容量还远不止此。dvd盘的一面包含两个信息层；一层是清晰的，两一层是模糊的，层数加倍的dvd表面可存储8.5g，这相当于是13张cd-rom光盘。如果将两张dvd盘叠加在一起，就成为双面dvd盘，如果是单层，它可以存储9.4g，如果两面都是双层，它就可以存储17g，这相当于26张cd-rom。不过，dvd驱动器向后兼容，可以读取以前的各类cd光盘。按照存储的功能，dvd可以分为下列三类：只读型dvd(dvd-rom)，盘片中已录有各种软件包、图书、音像制品等各种信息，只能读出信息。一次写型dvd（dvd-worm）,只能写入一次，可多次读出。特别适合于存储需要长期保存的资料。随机存储型dvd(dvd-ram),可多次写入信息。dvd-ram可替代录像机，成为新一代的声像设备。数字化战场信息网络中的服务器将会采用大容量光盘存储设备和数字多多用光盘（dvd）作为其二级后援存储器、提供多媒体信息存储能力。特别是dvd是可拆卸硬磁盘和软盘的理想替代物。（四）超导存储技术某些物体在接近某个低温区时（如绝对零