战场损伤评估认知发展模型

第３３卷　第２２期　ｏ．１．３３　・计算机工程　２００７年１１月　Ｎｏｖｅｍｂｅｒ　２００７　Ｎｏ．２２　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　人工智能及识别技术・　文章编号：１０００－－３４２８（２００７）２２－－０２０６－－－０３　文＿｝标识码；Ａ　中圈分类号；Ｎ９４５．１２　战场损伤评估认知发展模型　赵盼，贾希胜，胡起伟　（石家庄军械工程学院装备指挥与管理系，石家庄０５０００３）　羹耍：为了建立战场损伤评估导师系统，对战场损伤评估认知发展模型进行了分析研究。根据实际装备战场损伤评估，综合当前几种战　场损伤评估程序，建立了适合ＢＤＡ训练需求的战场损伤评估程序，确定了合理、有效的评估决策过程，并对评估程序中各个步骤的内涵　进行了分析说明，分析战场损伤评估的知识，基于智力技能层次论研究了战场损伤评估的认知任务，参考医疗教学中的认知模型，建立了　战场损伤评估认知模型。　关翻：战场抢修；战场损伤评估程序；智能导师系统；认知模型　Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　Ｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄ　Ｄａｍａｇｅ　Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ＺＨＡ０　Ｐａｎ，ＪＩＡ　Ｘｉ－ｓｈｅｎｇ，ＨＵ　Ｑｉ－ｗｅｉ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｃｏｍｍａｎｄ　ａｎｄ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ　Ｏ￣ｎａｎｃｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ　０５０００３）　ＩＡｂｓｔｒａｃｔｌ　Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｂｕｉｌｄ　ｂａ￣ｅｉｆｄｄ　ｄａｍａｇｅ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｔｕｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ．ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｈｔｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｃｏｇｎｉｉｔｖｅ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄ　ｄａｍａｇｅ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ．Ａｃｃｏｒｉｄｎｇ　ｔｏ　ｓｏｍｅ　ａｃｔｕａｌ　ｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄ　ｄａｍａｇｅ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，ａ　ｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄ　ｄａｍａｇｅ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｐｒｃｏｅｓｓ　ｆｏｒ　ｗｍｍｎｇ　ｉｓ　ｂｕｉｌｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｌｏｇｉｃａｌ　ａｎｄ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｍａｋｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｉｔ　ａｌｓｏ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｓｔｅｐ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄ　ｄａｍａｇｅ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ　ｏｆ　ｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄ　ｄａｍａｇｅ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ａｓ　ｗｅｌ１．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｈｅｏ￣ｏｆ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ　ｎａｄ　ｓｋｉｌｌ　ｌｅｖｅｌｓ，ｔｈｅ　ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ　ｔａｓｋ　ｏｆ　ｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄ　ｄａｍａｇｅ　ｉｓ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ【ｏ　ｔｈｅ　ｃｏｇｎｉｉｔｖｅ　ｔａｓｋ　ｍｏｄｅｌ　ｉｎ　ｍｅｄｉｃａｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．ｔｈｅ　ｃｏｇｎｉｉｔｖｅ　ｍｏｄｅｌ　ｉｓ　ｂｕｉｌｔ．　｜Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓｌ　ｂａｔｔｌｅｉｆｅｌｄ　ｄａｍａｇｅ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｎａｄ　ｒｅｐａｉｒ；ｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄ　ｄａｍａｇｅ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｐｒｃｏｅｓｓ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｔｕｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ；ｃｏｇｎｉｉｔｖｅ　ｍｏｄｅｌ　随着装备结构日益复杂化，战场损伤评估训练成为军队　据收集，它囊括了大多数战场损伤分析数据，而非针对战场　发展亟须解决的问题。为了保证装备战场损伤评估训练的有　上某一具体任务，作用是辅助ＢＤＡ人员对战场损伤评估情况　效性，分析其认知过程是必要的。装备战场损伤评估　进行快速评估。而训练时，呈现给学生的是一个具体的模拟　（ｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄ　ｄａｍａｇｅ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ，ＢＤＡ）指在战场上或紧急情况　损伤事件，要学生完成具体的战损评估任务，因此，评估程　下对损伤装备的损伤程度及其修复措施进行快速评估，以便　序中要加入假设的战场环境因素、确定关键件及查找唯一损　对装备采取应急抢修或推迟修理，确保当前任务的完成　Ｊ。　伤原因，这就影响了损伤评估程序。　ＢＤＡ实际上是一个对损伤装备进行处理的决策过程，建立　（１）战场环境　ＢＤＡ评估程序的目的是为损伤评估提供合理的决策顺序。因　战场环境即明确战场环境，主要明确以下３方面内容：　此，ＢＤＡ训练首先要明确ＢＤＡ程序，以此确定其知识类型，　１）可提供的抢修任务时问：可按各级任务时问来进行计　然后考虑学生获取ＢＤＡ技能的认知任务，才有可能建立学生　算，例如，陆军装备一般可按级分为：连２小时，营６小时，　认知发展模型。　旅团２４小时，师３６小时（防御时）；　１战场损伤评估程序　２）可获得的资源：原材料，油料，备件，工具和人员等　１．１战场损伤评估程序的国内外研究现状　资源；　１９８８年美国Ｒ＆Ｍ研讨会上，路沙尔迪等针对陆军坦克　３）任务要求：行军，防御，进攻。　车辆的战场损伤评估程序进行了详细说明，考汀豪提出了飞　（２）损伤部位　机战场损伤评估程序　Ｊ。军械工程学院总结美军战场损伤评　损伤部位即确定损伤装备的受损部位和故障部位。它要　估，提出战场损伤评估的一般程序　。２００２年出于军队需求，　求目视检查及监测设备即可以分辨出的部位，不需要拆卸或　建立了实用、可操作性强的损伤评估程序，并将其应用到战　用仪器检测。　场损伤快速评估系统中，在实践过程中取得了良好的效果　。　（３）损伤现象　１．２智售　练采用的战场损伤评估程序　损伤现象即通过观察或监测设备所表现出来的非正常　在实际战场损伤评估过程中，涉及３个重要因素：评估　现象。　实施人员，损伤装备和战场环境。评估人员的经验知识水平、　基金顶目：总装通保部维修预研项目　损伤装备中损伤对系统和各级结构的影响、战场环境下允许　作者倚介：赵盼（１９７８－－），女，博士研究生，主研方向：战场抢修，　的评估及抢修时间等都可以根本改变评估的进程及结果　Ｊ。　训练系统软件，人工智能；贾希胜，教授、博士生导师；胡起伟，　由于当前最先进的损伤评估程序适用于战场损伤快速评　硕士、讲师　估系统，而此系统是一种专家系统，在某种意义上是一种数　收藕日期：２００７—０１—１０　Ｅ－ｍａｉｌ：Ｐａｎｐａｎ７８１１０５＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ　维普资讯 http://www.cqvip.com （４）最终影响　１．３战损评估过程中必须掌握的知识　当前损伤可能对装备系统造成的所有最终影响。所谓最　１．３．１检测方法　终影响是指产品损伤对装备的使用、功能和状态的影响。　对损伤装备进行评估首先需要进行检测，确定装备的状　（５）关键部位　况。检测的方法应简单、有效。选择的一般顺序为：外观检　关键部位即确定关键部位。ＢＤＡ考虑的基础是“什么是　查，必要的使用检查，必要的性能测试。　必要的”。ＢＤＡ人员要与当地指挥官密切联系，要充分了解　１．３．２抢修工作类型　作战要求以及他可获得的修理资源。评估人员根据战斗任务　抢修工作类型主要包括切换、剪除（或称“旁路”）、拆　的要求，确定损伤装备的关键部位，因为战斗任务不同，所　换、替代（置代）、原件修复（临时修复）、制配、重构等。　要处理的装备损伤部位也不同。例如，当机动性是优先时，　１．３．３　ＢＤＲ地点的确定　应修复车辆的行走系统；而处于防御态势时，应先修复火炮　前方修理的原则是：在操作可能和技术可行的前提下，　系统【３１０　装备应在尽可能靠近损伤点的地方进行修复。实际的修理点　（６）直接决策　与“何时”以及由战斗状况决定的可用修复时间有关。　结合战场环境需要及评估人员经验，如果可以，直接作　１．３．４继续使用的类型　出决策，如继续使用、弃修、销毁或拆卸有用部件作为备件　在战场上或紧急情况下，首先应选择简单的处理方法，　等。继续使用要标明其使用限制，拆卸有用部件作为备件要　使装备可立即投入战斗。不是所有的损伤都需要马上修理，　明确哪些部件需要拆卸。　只有当损伤影响装备的基本功能、完成当前任务或实施自救　（７）损伤原因　时，才进行抢修。在损伤评估及选择抢修方法前，允许以下　损伤原因与故障原因类似，是直接导致系统功能不能实　情况…使用装备：　现或降低的最底层零件，‘一般为可更换单元。造成当前损伤　（１）带伤使用；　现象的原因，简单的可直接确定；复杂的装备损伤，需要进　（２）降额使用；　一步查找损伤特征，一般按损伤树的思路进行损伤定位。对　（３）改变操作方式使用；　于实际装备的一个损伤现象，一般对应几个可能的损伤原因。　（４）冒险使用。　（８）损伤状态　２　ＢＤＡ知识分析与认知任务　损伤状态即损伤的程度，是损伤情况详细描述，可以用　Ａｎｄｅｒｓｏｎ把知识分为２类：陈述性知识（ｄｅｃｌａｒａｔｉｖｅ　定性或定量参数描述。它是确定处理决断的依据。一个原因　ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）和程序性知识（ｐｒｏｃｅｄｕｒａｌ　ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）。传统心理　可能对应于多个损伤状态。但是，一个确定的原因对应于一　学将程序性知识分为运动技能和智力技能。战场损伤评估属　个损伤状态。不同的损伤状态决定了下一步处理决断的内容。　于程序性知识中的智力技能，因此，战场损伤评估可采用智　（９）处理决断　力技能层次论来分析。　针对不同的损伤状态提供不同的处理准则，即何种状态　２．１智力技能层次论　采取何种处理方法。　加涅的智力技能层次论把智能技能分成５个部分：　（１０）处理方法　（１）辨别，区分具体刺激物之间的不同点；　处理方法包括继续使用或修复：继续使用方案及使用时　（２）具体概念，识别具有共同特征的同类物体；　的注意事项；修复方案及修复后的使用注意事项。修复方案　（３）定义性概念，运用概念的定义特性对事物分类；　要考虑抢修方法、工具、备件、人数和时间。　（４）规则，运用单一规则完成某项任务；　（１１）评估报告　（５）高级规则，同时运用几条规则完成某项任务。　评估人员要将评估结果形成文档，为指挥人员及抢修人　其中，辨别、具体概念和定性概念相当于模式识别程序，规　员提供决策资料。　则和高级规则相当于动作序列程序。５种智力技能的学习存　损伤评估程序如图１所示。　在一定的层次关系，即高级规则学习以单一规则学习为先决　条件，规则学习以定性概念学习为先决条件，定义性概念学　习以具体概念学习为先决条件，具体的概念学习以知觉辨别　为先决条件。任何一个智力技能学习都依赖于之前学习的其　他比较简单的技能。　２．２战场损伤评估认知任务分析　战场损伤评估是一种普遍的认知任务。战场损伤评估人　员根据装备损伤现象，必要时借助一定的检测方法，推断装　备的损伤原因，确定损伤部位。然后根据损伤部位的损伤状　态以及战斗任务的要求，确定抢修方法及处理方法。最后，　填写ＢＤＡ报告，发送给指挥人员、抢修人员或装备使用人员。　针对损伤装备的某一损伤部位，进行损伤评估，其基本　评估过程与认知过程如图２所示。　（１）确定损伤部位的认知任务　识别损伤区域，查找到所有的损伤部位，并将损伤部位　与损伤部位的名称正确地联系起来。实现认知的技能是搜索　目１　ｌ唆场损伤评估程序　与发现能力。　２０７—　维普资讯 http://www.cqvip.com

（２）损伤现象的认知任务　经过（１）后，需要提取损伤部位所表现出的损伤现象的特　的帮助内容、实现系统功效是非常重要的。　由于和平时期实旋战场损伤评估的难度较大，战场损伤　评估认知发展过程无法从实际中找出规律，因此本文参考医　生培养过程Ｉ４Ｊ，将ＢＤＡ人员按ＢＤＡ水平分为新手、中级ＢＤＡ　员、专家级ＢＤＡ员，建立ＢＤＡ学生认知发展模型，如表１　所示。　裹１　ＢＤＡ学生认知发晨模星　技能　新手　中级ＢＤＡ员　专家级ＢＤＡ员　征，能将特征正确、清楚地用文字描述出来。实现认知的技　能是特征识别与提取能力、文字表述能力。　（３）最终影响的认知任务　＋．　“　确定损伤部位与系统功能实现之间的联系，将所有的最　终影响正确、清楚地表达。实现认知韵技能是向后推理能力。　（４）关键部位的认知任务　综合战场环境要求，确定关键部位。认知技能是综合决　策能力。　与索竺苎竺芝　篓竺　精确的搜索技术，　对故障点认知能力犄鸣的埠索技术，对故障精确的搜索技能，快速定　发现有限　点精确的认知能力　位技术　（６）直接决策的认知任务　根据战场环境的要求，作出综合决策。认知技能为综合　决策。　（７）损伤原因的认知任务　提出损伤原因假设集合，然后进一步查找损伤现象特征，　从而验证假设是否正确。若不正确，即可排除此假设情况；　若正确，则找到损伤原因。　认知的技能是提出假设的知识、向前推理和向后推理的　能力，确定排除错误假设的时机。　（８）损伤状态认知任务　观察、测量当前损伤程度，并用文字精确、清晰地描述　出来。认知技能为细心观察能力和测量能力。　（９）处理决断的认知任务　，耋篓　委　。　修篓　错方；法基本的经不验具　经备抢具验备　一些抢修方法的　：。　．’．　’　薹．　　．　一　４结束语　基于智能技能层次的ＢＤＡ认知发展模型，既符合ＢＤＡ　的知识特点，又考虑了人类技能的获取过程，为智能导师训　练系统的有效性提供了保　证。本文分析了满足ＢＤＡ　训练要求的ＢＤＡ过程及知　识类型，研究了在ＢＤＡ过　程中ＢＤＡ的认知任务，从　而建立了ＢＤＡ认知模型。　根据损伤状态和资源情况，决定修复方法或继续使用的　（１Ｏ）处理方法的认知任务　、　注意事项。认知技能为决策能力ａ　如果（９）确定的是修复，考虑当前的修复方法；如果（９）　确定的是继续使用，考虑使用的注意事项。认知技能为综合　决策能力和抢修方法经验。　损伤评估过程　参考文献　１典型装备战场损伤评估技　术研究课题组．战场损伤　评估程序与方法研究报告　［Ｒ］．军械工程学院，２００２．　２李建平，石全，甘茂治．　装备战场抢修理论与应　用【Ｍ】．北京：兵器工业出　版社，２０００：１　２２—１２４．　３考斯汀．ＢＤＡＲ与战斗恢　复力需求（ＡＩＡＡ一８６—１　ｌ　４７）　［Ｊ】、军械工程学院学报，　圈２损伤评估程序与认知过程　１９９５，７（７）：９．　４　Ｃｒｏｗｌｅｙ　Ｒ　Ｓ，Ｍｅｄｖｅｄｅｖａ　Ｏ．Ａｎ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｔｕｔｏｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｖｉｓｕａｌ　３　学生认知发展模型　根据学习者在学习ＢＤＡ知识过程中的关键特点，对学生　分类并对学生进行建模，对于诊断学生知识水平、提供有效　Ｃｌａｓｓｉｉｆｃａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｂｌｅｍ　Ｓｏｌｖｉｎｇ［Ｊ］．Ａｒｉｔｉｆｃｉａｌ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｉｎ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，　２００６，３６（１）：８５—１１７．　一２０８一