大數(shù)據(jù)在美國(guó)軍事及民用航天領(lǐng)域中的應(yīng)用

互聯(lián)網(wǎng)IDC圈5月19日?qǐng)?bào)道，近年來(lái)，隨著全球新一代信息技術(shù)和應(yīng)用的興起，大數(shù)據(jù)浪潮席卷全球。為應(yīng)對(duì)龐雜數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)及繼續(xù)謀求信息優(yōu)勢(shì)，迎接“大數(shù)據(jù)”時(shí)代的來(lái)臨，2012年3月，美國(guó)發(fā)表了《大數(shù)據(jù)研發(fā)倡議》，美國(guó)國(guó)防部及國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)在同期發(fā)布的大數(shù)據(jù)項(xiàng)目清單中列出了10項(xiàng)研究計(jì)劃，開(kāi)發(fā)相應(yīng)工具盒技術(shù)，大力提升獲取、管理和分析大數(shù)據(jù)的能力，正式把大數(shù)據(jù)研發(fā)提升為國(guó)家戰(zhàn)略，并作為美軍建設(shè)的戰(zhàn)略重點(diǎn)。大數(shù)據(jù)項(xiàng)目作為一種新興的技術(shù)極有可能對(duì)美國(guó)的國(guó)家安全戰(zhàn)略、軍事戰(zhàn)略、軍隊(duì)建設(shè)、作戰(zhàn)理論等方面產(chǎn)生重大影響。

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美軍面臨的大數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)

對(duì)于美軍來(lái)說(shuō)，隨著信息化建設(shè)的繼續(xù)深入發(fā)展，各種新技術(shù)、新武器不斷涌現(xiàn)，以及各級(jí)別的“系統(tǒng)集成”越來(lái)越復(fù)雜，在處理信息以及數(shù)據(jù)方面也開(kāi)始遭遇各種挑戰(zhàn)，主要有以下幾種情況：

1)海量戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)無(wú)法得到及時(shí)、高效的處理。信息化條件下的作戰(zhàn)，戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)：來(lái)源廣泛、容量巨大、更新頻繁。為了提高對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的感知，美軍綜合運(yùn)用了無(wú)人機(jī)、傳感器等偵察手段，其雷達(dá)、光電、聲音、影像偵察能力已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)的全覆蓋，但所帶來(lái)的問(wèn)題是：隨著數(shù)據(jù)量的大幅增加，僅僅依靠現(xiàn)有信息技術(shù)，美軍已不能及時(shí)高效地分析和處理這些數(shù)據(jù)，而且持續(xù)更新的數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)的存儲(chǔ)能力也提出了更高的要求，海量數(shù)據(jù)甚至?xí)斐上到y(tǒng)癱瘓。

2)數(shù)據(jù)壁壘高阻礙了數(shù)據(jù)融合。美軍認(rèn)為，影響數(shù)據(jù)融合的壁壘主要有：在體制上，相關(guān)部門往往各自為營(yíng)，存在重復(fù)開(kāi)發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)各異等問(wèn)題，而且出于對(duì)自身利益的考慮，可能會(huì)獨(dú)享情報(bào)，無(wú)法做到信息共享;在格式上，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，博客、聊天室、論壇等成為獲取情報(bào)數(shù)據(jù)的新來(lái)源。這就帶來(lái)了除結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以外的新型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如半結(jié)構(gòu)化的HTML、XML數(shù)據(jù)以及非結(jié)構(gòu)化的圖形、圖像、視頻、音頻數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)擁有自己的特性和模式。為了適應(yīng)信息集成的需要，各種數(shù)據(jù)必須建立統(tǒng)一的格式標(biāo)準(zhǔn)，建立一種能夠容納和處理各種數(shù)據(jù)格式的綜合集成的數(shù)據(jù)庫(kù)。

3)數(shù)據(jù)庫(kù)漏洞增多，信息安全存在隱患。信息安全是一個(gè)存在已久的問(wèn)題，而數(shù)據(jù)則是信息的重要載體。隨著數(shù)據(jù)量的爆炸性增長(zhǎng)，一方面，數(shù)據(jù)庫(kù)漏洞越來(lái)越多，可攻擊的目標(biāo)也隨之增加，且攻擊目標(biāo)將更為暴露;另一方面，隱藏在海量數(shù)據(jù)中的攻擊行為往往難以被及時(shí)探測(cè)。數(shù)據(jù)安全是大數(shù)據(jù)應(yīng)用的根本保障，核心數(shù)據(jù)的泄露將對(duì)整個(gè)戰(zhàn)局造成致命性影響。因此，必須研發(fā)出可靠的防護(hù)措施，以確保信息安全。

美國(guó)大數(shù)據(jù)政策及其軍事項(xiàng)目研發(fā)

近年來(lái)，美國(guó)奧巴馬政府從戰(zhàn)略高度看待大數(shù)據(jù)問(wèn)題，出臺(tái)了相關(guān)政策文件。2010年12月，美國(guó)總統(tǒng)行政辦公室、總統(tǒng)科技顧問(wèn)委員會(huì)提交了題為“設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)化未來(lái)”的報(bào)告。該報(bào)告通過(guò)對(duì)事關(guān)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)未來(lái)發(fā)展的五大問(wèn)題的分析，提出國(guó)家安全和國(guó)土安全部門在網(wǎng)絡(luò)信息領(lǐng)域應(yīng)具備的能力，并進(jìn)一步闡述了大規(guī)模數(shù)據(jù)管理與分析的重要性及存在的研究挑戰(zhàn)。在上述報(bào)告的基礎(chǔ)上，奧巴馬政府綜合其他各智庫(kù)的意見(jiàn)，于2012年3月29日發(fā)布了“大數(shù)據(jù)研發(fā)倡議”，將大數(shù)據(jù)研發(fā)提升為國(guó)家政策。

美國(guó)政府旨在通過(guò)此舉實(shí)現(xiàn)效率大化，即利用較少的投入帶動(dòng)全國(guó)各部門對(duì)大數(shù)據(jù)項(xiàng)目的研發(fā)。總統(tǒng)科技助理兼白宮科技政策辦公室主任約翰·霍爾德倫博士在“大數(shù)據(jù)研發(fā)倡議”新聞發(fā)布會(huì)上指出：正如聯(lián)邦政府過(guò)去在信息技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域的投入，曾經(jīng)推動(dòng)超級(jí)計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生那樣，我們今天發(fā)布的這個(gè)倡議，將確保我們有能力將大數(shù)據(jù)用于科學(xué)發(fā)現(xiàn)、環(huán)境與生物醫(yī)藥研究、教育和國(guó)家安全。目前，該文件尚處于保密階段。

根據(jù)白宮發(fā)布的新聞稿，奧巴馬政府推進(jìn)大數(shù)據(jù)研發(fā)項(xiàng)目的目的是：

1)發(fā)展前沿核心技術(shù)，以滿足搜集、存儲(chǔ)、防護(hù)、管理、分析和共享海量數(shù)據(jù)的要求;

2)利用上述技術(shù)，推動(dòng)科學(xué)與工程領(lǐng)域的發(fā)明創(chuàng)造，增強(qiáng)國(guó)家安全，轉(zhuǎn)變教育方式;

3)儲(chǔ)備人力資源，以滿足發(fā)展和利用大數(shù)據(jù)技術(shù)的需求。

目前，共有6個(gè)部門和機(jī)構(gòu)為推動(dòng)該倡議承擔(dān)了任務(wù)，包括：國(guó)家科學(xué)基金會(huì)、國(guó)家衛(wèi)生研究院、能源部、國(guó)防部及國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局、美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局。

國(guó)防部及其下屬國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局現(xiàn)有的大數(shù)據(jù)項(xiàng)目共有10個(gè)。其中，具有代表性的項(xiàng)目是：數(shù)據(jù)到?jīng)Q策、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部威脅、影像檢索與分析和X-數(shù)據(jù)項(xiàng)目。

1)多尺度異常檢測(cè)(ADAMS)項(xiàng)目。解決大規(guī)模數(shù)據(jù)集的異常檢測(cè)與表征問(wèn)題。在此背景下，數(shù)據(jù)中的異常為在各種現(xiàn)實(shí)背景下搜集另外可操作的信息提供了線索。

2)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部威脅項(xiàng)目。該項(xiàng)目的目的是通過(guò)采用新式網(wǎng)絡(luò)威脅判斷技術(shù)，提高探知網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)的精度、頻度和速度，從而及早暴露和防范對(duì)手的破壞活動(dòng)，并提升己方的網(wǎng)絡(luò)安全水平。尋求研究新的方法檢測(cè)軍方計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的符合網(wǎng)絡(luò)間諜特征的活動(dòng)，旨在提高檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)威脅的準(zhǔn)確度、比例與速度。

3)洞察力項(xiàng)目。以解決當(dāng)前情報(bào)、監(jiān)視與偵察系統(tǒng)中的重要不足，旨在研發(fā)一種資源管理系統(tǒng)，通過(guò)分析成像和非成像傳感器及其他來(lái)源的信息，自動(dòng)識(shí)別威脅網(wǎng)絡(luò)和非常規(guī)作戰(zhàn)行動(dòng)。

4)機(jī)器讀取項(xiàng)目。通過(guò)研發(fā)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，處理自然文本并在知識(shí)庫(kù)中插入產(chǎn)生的語(yǔ)義表示，而非依賴于當(dāng)前用于知識(shí)表達(dá)昂貴且費(fèi)時(shí)的處理過(guò)程。

5)“心靈之眼”項(xiàng)目。旨在開(kāi)發(fā)一種可在機(jī)器上應(yīng)用的“可視化情報(bào)”能力。

6)面向任務(wù)的彈性“云”項(xiàng)目。旨在開(kāi)發(fā)檢測(cè)、診斷和應(yīng)對(duì)攻擊的技術(shù)，為“云”計(jì)算環(huán)境建立有效的“社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)體系”，應(yīng)對(duì)“云”計(jì)算中固有的安全挑戰(zhàn)。

7)加密數(shù)據(jù)的編程運(yùn)算項(xiàng)目。旨在為運(yùn)算中的數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)其在應(yīng)用的整個(gè)過(guò)程中保持加密狀態(tài)所需的切實(shí)可行的做法與相關(guān)的現(xiàn)代編程語(yǔ)言，克服在“云”計(jì)算環(huán)境內(nèi)信息安全面臨的主要挑戰(zhàn)。

8)影像檢索與分析項(xiàng)目。其目的是開(kāi)發(fā)一套系統(tǒng)，使軍事圖像分析員有能力開(kāi)發(fā)收集到的大量視頻內(nèi)容，使分析員能夠?yàn)橛袃r(jià)值的活動(dòng)與事件建立起預(yù)警功能。該項(xiàng)目一旦取得成功，分析人員將能從海量視頻庫(kù)中快速、精確地檢索特定的視頻內(nèi)容，由此便能充分、高效地挖掘影像中隱藏的有用信息。

9)X-數(shù)據(jù)項(xiàng)目。該項(xiàng)目的主要內(nèi)容是：通過(guò)開(kāi)發(fā)大容量數(shù)據(jù)分析所需的可擴(kuò)展算法，以便處理分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)中的不規(guī)則數(shù)據(jù);通過(guò)開(kāi)發(fā)高效的人機(jī)互動(dòng)設(shè)備和可視用戶界面技術(shù)，以便在多樣化任務(wù)中更好、更快地執(zhí)行操作。旨在為分析大量半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)計(jì)算技術(shù)和軟件工具，主要解決處理分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中不完整數(shù)據(jù)的可擴(kuò)展算法，以及用于各種任務(wù)、可迅速定制，方便視覺(jué)推理的有效的人機(jī)交互工具。

10)數(shù)據(jù)到?jīng)Q策項(xiàng)目。該項(xiàng)目的主要內(nèi)容是：首先，通過(guò)各種新途徑充分利用海量數(shù)據(jù)，整合感知、認(rèn)知和決策保障系統(tǒng)，以創(chuàng)造一種真正自主的系統(tǒng)，使之可以自主機(jī)動(dòng)作業(yè)并做出決策;其次，提高態(tài)勢(shì)感知水平，以協(xié)助作戰(zhàn)人員和分析人員，并為作戰(zhàn)行動(dòng)提供更好的保障。國(guó)防部正在研發(fā)新技術(shù)，以使分析員從各種語(yǔ)言的文本中獲取信息的能力提高100倍，目的是使分析員查知各類目標(biāo)、活動(dòng)和事情的能力取得相似程度的提升。

目前，在《大數(shù)據(jù)研發(fā)倡議》中，國(guó)防部?jī)H負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)到?jīng)Q策這一個(gè)項(xiàng)目;國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局負(fù)責(zé)其余的9個(gè)項(xiàng)目，并已經(jīng)開(kāi)始啟動(dòng)X-數(shù)據(jù)項(xiàng)目。

美軍大數(shù)據(jù)項(xiàng)目研發(fā)的進(jìn)展

美國(guó)政府除正式出臺(tái)了大數(shù)據(jù)研發(fā)政策文件外，還在組織機(jī)構(gòu)上對(duì)大數(shù)據(jù)研發(fā)項(xiàng)目加強(qiáng)了管理，在資金上加大了投入。

美國(guó)白宮科技政策辦公室專門成立了“大數(shù)據(jù)高級(jí)指導(dǎo)小組”，以協(xié)調(diào)和推動(dòng)政府在這一關(guān)鍵領(lǐng)域的投入。

報(bào)告“設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)化未來(lái)”認(rèn)為，聯(lián)邦政府在大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)上投入不足。針對(duì)此問(wèn)題，國(guó)防部除了承擔(dān)在“大數(shù)據(jù)研發(fā)倡議”中的任務(wù)外，每年還將通過(guò)一系列項(xiàng)目，在軍事部門中投入約2.5億美元用于大數(shù)據(jù)研發(fā)，其中6000萬(wàn)美元用于新設(shè)立的研究項(xiàng)目。此外國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局已開(kāi)始研發(fā)的X-數(shù)據(jù)項(xiàng)目每年耗資約2500萬(wàn)美元，并將持續(xù)4年。

國(guó)防部還與一些知名大學(xué)和大型企業(yè)簽訂了有關(guān)大數(shù)據(jù)項(xiàng)目的合同，以便充分利用知名大學(xué)的人才資源和大型企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提高研發(fā)效率。例如，2011年，國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局同佐治亞理工學(xué)院簽訂了一份價(jià)值270萬(wàn)美元的技術(shù)研發(fā)合同，以幫助解決大數(shù)據(jù)的技術(shù)挑戰(zhàn)。該合同屬于X-數(shù)據(jù)項(xiàng)目的組成部分，以解決可擴(kuò)展分析和數(shù)據(jù)處理技術(shù)難題。2013年2月5日，Continuum Analytics公司宣布，已收到計(jì)劃局300萬(wàn)美元的研究經(jīng)費(fèi)，為大型多維度數(shù)據(jù)集的交互搜索開(kāi)發(fā)Numpy、SciPy和可視化技術(shù)。

此外，為了推動(dòng)大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的創(chuàng)新，以滿足各類要求，美國(guó)國(guó)防部還將舉辦一系列公開(kāi)的大獎(jiǎng)賽，以提高科技人員的積極性和主動(dòng)精神。

本文標(biāo)題：大數(shù)據(jù)在美國(guó)軍事及民用航天領(lǐng)域中的應(yīng)用
網(wǎng)頁(yè)路徑：http://muchs.cn/article38/chpppp.html

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