區塊鏈與人工智能的應用(區塊鏈和知識圖譜技術在智能化戰爭中的應用)

摘　要：智能化戰爭背景下，把區塊鏈和知識圖譜技術運用于軍事智能化作戰和保障領域能夠滿足現代戰爭對數據安全性和一致性的需求。首先介紹區塊鏈和知識圖譜技術的特性，分析了基于區塊鏈與知識圖譜的融合技術重點在戰役戰術指揮控制、多源異構情報融合、動態信息后裝保障、嚴格監察精準施訓 4 個方面進行應用分析，其次提出基于區塊鏈和知識圖譜技術的軍事智能系統架構，最后對目前建設應用存在的困難和領域發展動向進行了展望。

內容目錄：

1　區塊鏈和知識圖譜技術概述

2　區塊鏈和知識圖譜技術的軍事智能化應用

3　基于區塊鏈和知識圖譜技術的軍事智能系統架構

4　結　語

未來智能化戰爭形態是多域、全維、精確的戰爭，網絡電磁環境復雜，裝備特性多樣，數據模態和數據來源不可控制，對準確實施指揮控制、動態共享偵察情報、精確支撐后勤保障、嚴格監察演訓施訓等方面都提出了很高的要求。模塊化分散作戰、通信網絡中斷、無人裝備認證等情況是復雜戰場環境中產生的現實問題，導致指揮員在指揮決策時所面臨的風險大幅度增加。裝備維修保障、后勤補給投送、傷病員醫療救護等跨時空的信息流通及精準保障實現難度大，使得信息溝壑很難跨越。智能化的基礎是數據，如何在復雜動態環境下保障作戰數據的安全性和一致性是完成作戰任務的基礎。其中，安全性需要解決的是獲得的數據從識別、認證到入庫整個過程的安全問題。

在面對不明來源的信息時，需保證該數據安全有效，不會對整個系統安全造成威脅。在復雜動態環境中，數據來源廣泛、模態多樣，有來自不同方向和領域的數據庫或情報偵察數據，也有指控系統傳達的指令信息，包括圖像、文字、數據、文檔、信號等多模態數據，識別和統一這些數據的流程和標準十分復雜，這就是數據一致性問題。區塊鏈和知識圖譜技術是解決數據一致性和安全性問題的有效技術保證。其中，區塊鏈技術解決了復雜作戰環境中的數據安全認證和有效情報共享問題。區塊鏈的分布式存儲、點對點傳輸、加密算法等應用模式很好地契合了軍事領域對數據獲取、安全傳輸、精準保障的需求。通過記錄每個目標節點的賬本，確定節點的身份信息和歷史記錄。知識圖譜通過對多源異構數據的清洗和消歧等流程解決了數據一致性問題。知識圖譜中的實體和關系通過全局唯一的統一資源標識符（Uniform Resource Identifier，URI）進行標識，并且其他的異構信息均可添加為該標識下的信息。隨著知識圖譜的不斷完善，基于知識圖譜的應用逐漸搭建起來。區塊鏈負責解決認證安全問題，知識圖譜負責處理數據質量和支撐上層應用，兩者相輔相成，互為表里，共同支撐軍事智能化應用場景。

1　區塊鏈和知識圖譜技術概述

隨著區塊鏈在經濟社會的普及和推廣，其應用潛力在越來越多的領域得到不斷展現，成為廣受世界各國關注的戰略性技術。區塊鏈解決了數據的主導權、隱私保護、數據確權、激勵機制等問題。隨著區塊鏈擴展技術的不斷發展，高速數據運算逐漸成為可能。

知識圖譜的出現受到了工業界和學術界的一致追捧，在人工智能的聯結主義和符號主義之間架起了一座可能的橋梁，奠定了大數據智能的數據基石。將區塊鏈和知識圖譜技術綜合應用于智能化戰爭是未來戰爭發展的必然趨勢，也是當前軍事智能研究的熱點領域。

1.1　區塊鏈技術

區塊鏈的本質是利用密碼學串接并保護內容的一連串分布式的數據賬本。通過全網廣播記錄數據的模式，區塊鏈完成去中心化和去信任化的賬本記錄事務。隨著技術的不斷發展，區塊鏈技術的應用領域從以比特幣為代表的數字貨幣，逐漸發展為以智能合約和分布式社會應用為主的各種需要分布式記賬并自動化處理契約的場景。區塊鏈融合了基于點對點的網絡分布式數據存儲技術、以哈希算法和非對稱加密為代表的加密算法、由自動執行腳本代碼組成的可編程智能合約、以工作量證明和拜占庭容錯等方法為代表的共識機制等重點技術，具有去中心化、獨立性、自動化、匿名性和安全性的特性。在實踐中，各組織針對不同的用戶開放不同的權限，進而發展出公共鏈、聯盟鏈和私有鏈 3 種架構，軍事應用更多的是采用聯盟鏈和私有鏈的模式。區塊鏈可應用在復雜不可信、多業務主體的環境中，采用時間戳、數字簽名、密碼學、鏈式數據結構、分布式存儲技術可以保證系統的歷史與結果可信，通過對軟分支鏈的清除合并使得多主體間數據保持一致性。理論上，任何需要用到賬本或數據庫的領域，均可探索區塊鏈應用。區塊鏈去中心化的方式，與軍事領域的扁平化指揮、抗毀重組等應用需求相似；區塊鏈防篡改、防丟失及信息完整、準確、可追溯等特征，與軍事系統中信息安全、可靠的要求趨同；區塊鏈的集體維護、信息共享的模式，與集群作戰自組織組網、群體感知、分布式決策控制等場景類似；基于智能合約的自動運行機制，與軍事系統中自動化、智能化的作戰要求相仿；區塊鏈的自治性，與軍事系統無人集群作戰自主協同一致。因此，軍事數據上鏈對智能化戰爭背景下的指控通信、情報監偵、網絡安全、增材制造、軍事后裝保障與物流等領域來說具有巨大的應用潛力。

1.2　知識圖譜技術

知識圖譜是指以圖模型表示概念及其之間的關系，是大數據背景下的結構化語義知識庫。知識圖譜注重刻畫對象及其聯系，適應了大數據時代下信息互聯互通、多維立體的特性，將現代統計學方法融入知識的發現、融合、關聯、計算等方面，顯著增強了知識的可理解性、魯棒性、實時性、復用性、演化性，在知識表示、計算和存儲層面的性能都有了質的提升。圖譜不同于以往的數據形態，在具備了規模龐大、結構友好、質量精良的條件下，還強調了數據的語義關系信息，使得融合了知識的機器學習成為可解釋人工智能的發展路徑。軍事智能要求數據必須轉化為計算機可以理解的表示結構，知識圖譜在軍事智能化進程中起到了奠基性作用，實現了知識的一致性，為智能籌劃輔助決策、情報關聯分析推理、人員后裝信息管理等場景提供了高質量的數據保證。總而言之，知識是比數據更加精良的信息資產，是走向強人工智能的強大動力源。知識圖譜承載著這個使命，在軍事作戰籌劃過程中，可以精準、快速、有效、便捷、智能地為指揮員籌劃戰略戰役，定下作戰決心，并提供與作戰任務目標相關的戰場環境、力量編成、后裝保障、態勢情報等關鍵信息，大幅度提升聯合作戰的自動化和智能化水平。

2　區塊鏈和知識圖譜技術的軍事智能化應用

現代戰爭向著無人化和智能化趨勢發展，數據安全是成功完成作戰任務的基本保障，數據和知識的品質已經成為戰斗力生成的重要內容。由情報數據、作戰知識、輔助決策以及后勤保障構成的信息流是戰爭制勝的重要信息鏈條。區塊鏈和圖譜技術在數據準確和安全層面構建了數據共享的通道，以安全、精準的智能化技術支撐數據突破障礙高效流轉。

2.1　戰役戰術指揮控制

在軍事行動中，準確、安全、便捷的通信非常重要。作為底層去信任技術和安全機制，區塊鏈應用于指揮控制情報體系中可以極大地提高系統安全性，在網絡空間成為對抗激烈的第五作戰域的未來戰爭中能夠保證指揮系統的穩定性。區塊鏈技術強大的加密技術能夠確保軍事通信數據不可篡改和溯源，從而建立起安全可信的通信環境。作戰指令的下達和傳遞都帶有時間戳信息，通過哈希值來充分保證數據的完整性、真實性和安全性。

隨著“馬賽克戰”等新興作戰概念不斷更迭，現代戰爭的局部特性已逐漸呈現，模塊化成為部隊重要的作戰力量編成模式。在模塊化作戰環境中，區塊鏈賦能作戰指揮協同、目標協同、行動協同、資源協同，搭建安全的分布式協同指揮關系數據網絡。每個武器節點或應用程序可同時處于不同的區塊鏈中，支持多條區塊鏈跨域、跨級認證，以滿足多級化、扁平化的指揮結構需要。

基于區塊鏈的數據授權顆粒度細，可信度高。零知識證明能夠在不向驗證者提供任何有用信息的情況下，使驗證者相信某個論斷的正確性。當裝備節點丟失時，使用零知識證明策略，再次復聯后對丟失節點身份 ID、公鑰、證書等信息進行確認，以及由哈希數值對數據變化進行比對分析，可以得知失聯階段的原因、過程和數據變化，如圖 1 所示。

圖 1 區塊鏈與知識圖譜融入指揮鏈路

作戰數據在經過篩選和認證后進入整合后的軍事知識圖譜，成為圖譜的元數據和主數據。基于知識圖譜的軍事籌劃應用場景、歷史案例、經驗規則、事理知識、戰場態勢、后裝保障、協同支援等方面進行綜合考慮，目的是協助指戰員在作戰籌劃過程中掌握最為快捷、準確的戰場情報，以及進行全面、高效的整體設計。軍事知識圖譜反映了指揮控制輔助系統的核心數據結構。將知識圖譜應用于軍事作戰籌劃輔助決策過程中，可以精準、快速、有效、便捷、智能地為指揮員籌劃戰略戰役、定下作戰決心，并提供與作戰任務目標相關的戰場環境、力量編成、后裝保障、態勢情報等關鍵信息，為指揮藝術提供支持，提升聯合作戰籌劃的信息化和智能化水平。軍事知識圖譜包含概念模型、戰場環境模型、武器裝備體系模型、指揮和編制體制模型、事件和規則模型。基于作戰情報深度問答的知識圖譜系統，有助于對自然語言查詢的理解和反饋，實現智能參謀助理的功能。針對戰場環境中的目標長期活動規律進行關聯分析，標繪目標軌跡并推測意圖。在形成作戰方案計劃的過程中，知識圖譜技術以形成不同文書的結構化模板的方式對文書進行補全和校對，對不同的文檔構建詞向量模型時，可以對相似方案進行推薦，輔助指揮員進行參考對比分析。

2.2　多源異構情報融合

準確的情報、監視和偵察數據對科學的指揮決策具有關鍵意義。隨著戰場傳感器的大量部署，以及戰爭進程的超快節奏，全域作戰產生的海量數據來源多樣、格式各異，指揮人員的數據分析負荷已經嚴重過載。高質量的數據是實現智能化的重要基礎，從數據到信息再到知識的蒸餾過程是一個篩選清洗、去偽存真的過程。因為通信環境復雜、數據來源不確定、數據結構多樣、系統接口不一致，所以將“大數據”轉化為價值高、密度大、表征好的知識數據是當前軍事情報處理的重要需求 。區塊鏈技術搭建了不同區塊間轉移、傳遞和交換情報的橋梁，優化了情報鏈路運行流程，解決了情報共享安全性的痛點。經過區塊鏈的情報數據加強了其來源的可靠性，通過知識圖譜進一步實現了對數據的整合和頂層應用。知識圖譜清理了大量低密度信息，在強語義環境下進行知識的加工，通過知識推理、可視化、數據挖掘的方法，支持指揮員和參謀人員對情報信息進行深度問答，智能推薦關聯信息、主題任務信息檢索等一系列功能，進而完成戰場態勢變化分析、敵我能力分析、戰損情況評估等內容，以可視化及語言問答的人機交互呈現方式實現情報從感知到輔助決策的過程。

2.3　動態信息后裝保障

在供應鏈方面，軍事供應鏈管理通過對供應商、供應管理部門、倉儲機構和需求單位的數據流管理，將物資以最小的流轉成本精準送達所需的單位 [3]。目前，軍事的供應鏈水平較現代戰爭要求的標準仍有差距，數據的傳輸途徑和渠道容易產生阻斷，存在環節復雜、可信度低、信息分散、監管難度大等一系列問題。區塊鏈技術可以保證需求端到供應端的扁平化互信，數據可查可信，避免了物資堆積和虛假需求。整個信息流時間縮短，減少了上下游之間數據傳遞延遲，省去了中間多層部門的流轉時間和可能累計的誤差，提高了效率。供應保障可以通過智能合約設定自動發貨流程，對審批級別較低的保障物資進行智能保障，減少人工環節。在供應鏈中，將供需方、物資品種、數量質量、交付情況等信息記錄在賬本上，保證監督部門可以從公開透明的渠道獲取。區塊鏈的強可追溯性可以消除國防采購中軍事供應鏈的漏洞，建立資產所有者裝備傳遞的永久記錄。知識圖譜能夠搭建一個完整的供應鏈信息網，對供應鏈中的每個節點的相關信息進行存儲，形成一個巨大的知識庫，在任意節點需要進行調取和查詢時，能夠提供完備信息供用戶查詢。在戰時如果面臨部分地域補給不足的情況，基于一套完備的實時供應鏈知識圖譜可以清楚地看到戰場中后勤裝備物資的分布情況，同時區塊鏈記錄了各個單位的物資變化賬本，通過查閱了解協同部隊的情況便于就近調劑。

在裝備制造管理方面，裝備從立項論證到報廢的階段需要實現智能化和規范化，區塊鏈技術的引入直接替代了傳統的紙質檔案，在裝備制造的上中下游實現裝備研發的全流程參與和狀態更新。也能在“軍民融合”中，健全軍民安全對接機制，完成身份的隱私保密和數據共享技術協同攻關。當前，增材制造技術不斷發展，通過區塊鏈 + 知識圖譜的遠程協同系統，使得高效裝備的修復和制造有了更為廣闊的發展空間。裝備可以進行遠程數據共享，把裝備細節參數進行遠程遞送，即使在運輸阻斷的情況下也可以安全傳輸。在裝備零部件缺失的情況下，利用增材制造工具制作相關缺損零部件，縮短裝備制造周期流程，加速國防武器系統創新發展 。

在衛勤戰救方面，由于戰場醫療救護信息系統中的醫療數據體量龐大，將區塊鏈技術應用于系統，可以實現將與醫療相關的元數據存儲在區塊鏈中，相應的龐大的知識圖譜存儲在數據平臺上。在不同地域區塊訪問對方數據時，完成接口的標準化對接。數據上鏈后，醫院通過源數據庫和知識圖譜的 URI創建協議，軍人使用其私鑰簽署協議，訪問區塊鏈上的協議內容，調取醫療圖譜中的數據，只有擁有傷病員認證私鑰的相關主體醫院才能獲取相關信息。醫療數據上鏈可以履行智能合約，如將病亡軍人的信息上報及疑難雜癥的轉院治療等，在確診信息產生時就會自動化履行相關的處理條例規定，大大方便了醫療診斷通聯全流程。

2.4　嚴格監察精準施訓

知識圖譜能夠提供海量學習資源，輔助部隊開展訓練。區塊鏈技術可以實現對訓練過程的嚴格把控和對訓練質量的精準評估。關聯學習是人認識世界的一種有效模式。知識圖譜通過積累海量數據，提供了大量相互關聯的軍事知識，以及政治、經濟、地理、人文等信息，通過平時對軍事知識的結構化、可視化表現，使軍事訓練能夠更加多樣化、體系化，在平時實現多維立體的形象化學習中，增強訓練效果。由集訓人員設定學習主題，參訓人員基于特定主題深入研究，遷移泛化相關領域的知識，拓寬知識面，增強認識深度。針對具體裝備等問題，亦可以深入研究戰技戰法和作戰效能，加深對裝備的研究理解。個人的訓練數據通過區塊鏈網絡連接，利用區塊鏈把控軍事訓練數據的真實性，將軍事訓練數據聯網上鏈，避免弄虛作假，完善監管途徑，保證軍事訓練的科學性和真實性。

3　基于區塊鏈和知識圖譜技術的軍事智能系統架構

基于區塊鏈與知識圖譜技術的軍事智能系統架構分為基礎平臺、知識中心和應用平臺，如圖 2 所示。

圖 2 基于區塊鏈和知識圖譜技術的軍事智能系統架構

基礎平臺奠定了基礎環境、數據來源和安全認證機制。未來的軍事云平臺是一個兼具私有云和公有云的混合云平臺，搭建鏈上鏈下數據環境，實現數據分級、分類、分布式存儲。混合云平臺能夠儲存高質量信息，根據不同的數據安全等級給予數據申請者不同的讀取和訂閱權限。便捷迅速的 5G 網絡實現了數據傳輸的高效性。內源、外源數據集成融合，統一進入數據池進行清洗。將區塊鏈的共識算法、激勵機制、網絡傳播機制、驗證機制、跨鏈機制以及智能合約技術配置在系統的基礎層，為把控數據質量和搭建上層應用提供支撐。

知識中心和區塊鏈融為一體，實現戰場數據的全生命周期管理。數據運營系統是將數據作為新型資產進行經營管理的系統。數據匯聚是將多源異構數據進行收集整理，以在線或離線的方式存儲在數據網絡中，并形成數據視圖的過程。數據開發對數據價值進行提煉，是對數據進行的一系列深入整理，將內部數據和開源情報一并納入圖譜之中。數據體系將數據分層，制定建設規范、方法及模型，構建數據倉庫進行數據統一管理，將數據的各個特點以易解讀的方式分門別類做好展示是數據資產管理的過程。數據體系在戰場全域原始數據基礎上，進行標準定義及分層建模，數據體系建設最終呈現的結果是一套完整、規范、準確的數據體系，可以方便支撐數據應用。數據資產管理指規劃、控制和提供數據及信息資產，為實現數據價值提供服務。知識圖譜貫穿在數據匯聚、開發、體系、資產管理以及數據服務全過程，在運轉過程中通過運營系統安全健康地進行運轉，并支撐上層輔助決策的諸多應用服務，成為輔助決策堅固的基石。

應用平臺基于基礎平臺底座和知識中心，實現戰場環境中的數據一致性和安全交換。人機交互功能為查詢問答、智能推薦和可視化，打通了各場景輔助決策的應用途徑。應用場景包括了戰術戰役層級的指揮決策、效能評估、方案制訂，多源異構情報融合領域的態勢感知、情報集成融合，演訓施訓層面的訓練監察評估、研訓一體，以及裝備戰勤領域的后裝保障、增材制造、衛勤戰救等。多場景融合的應用體系是實現一體化戰、訓、研的目標驅動力。

4　結 語

在未來智能化戰爭中，利用機器把控戰場態勢，基于基本常識進行快速應對，經指揮員進行修訂和確認，形成人在回路中的快速決策，以敏捷性達成制智權將成為未來作戰指揮的重要模式。數據鏈路的安全性問題以及分布式存儲在區塊鏈技術的賦能下，使得高質量的數據應用成為可能。將區塊鏈和知識圖譜作為支撐技術，可以融合人工智能、云計算、物聯網等新一代信息技術，搭建從數據到決策及裝備制造的鏈路。縱觀全球，當前軍事領域區塊鏈和知識圖譜技術在實踐過程中還存在基礎設施不足、運行效率低、轉型成本高等難題。輕量化的區塊鏈應用是實現突破性應用的方向，尤其是當前軍事通信網絡穩定性差，聯盟鏈路的架構適用性尚未得到檢驗，如何構建復雜通信環境下的信息認證系統和分布式知識圖譜是該領域最可能出現的應用場景。隨著軍事信息化和智能化加速推進，區塊鏈 + 知識圖譜技術可滿足軍事領域數據的安全性、一致性、強韌性、可靠性等需求，以海量數據容量支撐智能應用，在保證通信數據系統安全的基礎上，為軍事競爭環境提供分布式智能彈性指揮控制，并拓展出智能輔助決策系統、增材制造、國防供應鏈、監察管理等領域的一系列智能應用場景，其將會在未來智能化戰爭中起到大腦中樞的重要作用。

引用格式：郝瑞哲 , 葉軍 , 張國超 . 區塊鏈和知識圖譜技術在智能化戰爭中的應用 [J]. 信息安全與通信保密 ,2022(9):101-108.

作者簡介 >>>

郝瑞哲，男，碩士，助理工程師，主要研究方向為知識圖譜、數據治理、區塊鏈；

葉　軍，男，碩士，高級工程師，主要研究方向為運籌分析；

張國超，男，碩士，助理工程師，主要研究方向為運籌學、數據分析。

選自《信息安全與通信保密》2022年第9期（為便于排版，已省去原文參考文獻）