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信息融合

认知域作战中听觉刺激智能化系统模型建构应用研究*

  • 任岫博 ,
  • 许秋健
展开
  • 湖北省设计创新及产业发展研究中心CTTI燕山大学智库, 河北 秦皇岛 066000
许秋健(1982—),男,教授,博士,博士生导师。

任岫博(1996—),女,博士研究生,研究方向为智能感知交叉学科。

Office editor: 许韦韦

收稿日期: 2025-01-15

  修回日期: 2025-04-18

  网络出版日期: 2026-03-25

基金资助

* 2023年河北省JMRH发展研究课题《国家DYZQ争端视域下新型认知域作战机制建构研究》(HB23JMRH015)

Modeling and applied research on intelligent auditory stimulation systems in cognitive warfare

  • REN Xiubo ,
  • XU Qiujian
Expand
  • School of Art and Design, Yanshan University, Qinhuangdao 066000, China

Received date: 2025-01-15

  Revised date: 2025-04-18

  Online published: 2026-03-25

摘要

现代战争呈现多域融合与智能化发展的趋势,认知作战成为争夺“制智权”的关键领域。然而,当前认知域作战中对听觉刺激的智能化应用研究尚不系统,缺乏精准干预模型。针对此问题,本研究开展了一项基于神经科学、认知心理学、人工智能和生物传感技术的智能听觉刺激系统模型研究。研究采用多模态数据采集与实时分析方法,通过监测士兵的生理与认知状态,动态调节听觉刺激参数,以实现情绪稳定、注意力增强和压力缓解的目标。研究结果表明,该系统可优化作战心理调控,提升士兵的团队协同能力与心理韧性,从而提高作战持续性,为国家提供切实可行的决策参考,增强战略主动权。其应用不仅拓展了认知战理论的研究路径,还为建构符合中国国情的认知域作战模型提供了科学依据。

本文引用格式

任岫博 , 许秋健 . 认知域作战中听觉刺激智能化系统模型建构应用研究*[J]. 指挥控制与仿真, 2026 , 48(2) : 97 -105 . DOI: 10.3969/j.issn.1673-3819.2026.02.014

Abstract

Modern warfare is characterized by a trend toward multi-domain integration and intelligent development, with cognitive operations becoming a key domain in the competition for “cognitive dominance.” However, the current application of intelligent auditory stimulation in cognitive domain warfare remains unsystematic and lacks precise intervention models. To address this issue, the present study develops a model of an intelligent auditory stimulation system based on neuroscience, cognitive psychology, artificial intelligence, and biosensing technology. The study adopts multimodal data collection and real-time analysis methods, dynamically adjusting auditory stimulation parameters by monitoring soldiers' physiological and cognitive states, with the aim of achieving emotional stabilization, enhanced attention, and stress relief. The results show that the system can optimize psychological regulation in combat settings and enhance soldiers' team coordination and psychological resilience, thereby improving operational sustainability. It provides feasible decision-making support for the state and enhances strategic initiative. Furthermore, its application not only expands the research path of cognitive warfare theory, but also offers a scientific basis for constructing a cognitive domain warfare model suited to China's national conditions.

随着全球战争形态的演变,现代作战已从传统的武器装备对抗向信息与认知领域深度融合的方向发展[1]。认知域作战(Cognitive Domain Warfare)作为这一趋势的核心,旨在通过精准的心理干预,削弱敌方的认知能力与决策效率,从而建构战略优势[2]。自2001年认知域概念被提出以来,该作战模式在多次局部冲突中展现出关键作用,各国纷纷加快其理论研究与技术布局。神经科学、认知心理学与人工智能技术的发展,使得认知状态的实时监测与智能调控成为可能,为认知域作战提供了强有力的技术支撑。在此背景下,声频因其独特的情绪调节与心理干预效能引起关注,尽管其在医疗康复领域已取得显著成就,但在军事应用方面仍处于探索阶段[3-4]
认知域作战的发展受网络中心战理论的影响,并基于“认知域(Cognitive Dimension)”概念进一步演化。其涵盖生理与心理两个层面,核心目标在于争夺心理优势,增强己方作战人员的认知能力,同时削弱敌方的判断力和执行力。与传统依赖物理摧毁的作战方式不同,认知域作战强调通过非暴力手段达成战略目标,其发展已在全球军事领域引起广泛关注[5]
我国传统军事思想中蕴含丰富的认知战策略,《孙子兵法》提出的“上兵伐谋”及诸葛亮运用的“空城计”,均体现了以认知影响取胜的智慧。随着境外势力利用文化渗透和信息操控实施认知战,其对国家意识形态和社会稳定的影响愈加显著。因此,建构自主性和防御性的文化安全体系已成为国家安全战略的重点方向[6]
近年来,听觉刺激在神经康复与军事心理干预领域的应用研究逐渐深入,尤其在提升注意力、缓解心理压力和优化认知状态等方面展现出重要的实践价值。袁一宸等研究发现,相较于单通道刺激,双通道视听联合刺激能够显著增强注意力捕获能力,并产生跨感官促进效应。同时,工作记忆负载的类型对多通道感觉整合具有调节作用,进一步验证了听觉刺激在注意力调控中的关键作用[7]。在康复领域,节律性听觉刺激(Rhythmic Auditory Stimulation, RAS)已被广泛应用于卒中后偏瘫患者的步态恢复。研究表明,相较于传统的口头指导训练,结合RAS的干预方法能更有效地改善患者的平衡能力和步态稳定性[8]。此外,在无反应觉醒综合征(UWS)和植物状态(VS)患者的研究中,P300脑电成分被证实可作为神经电生理评估指标。相关研究发现,DO范式(Decoding of Order Paradigm)中的P300反应与最小意识状态患者对经颅直流电刺激(tDCS)的响应性密切相关,揭示了其在语义加工恢复中的潜在作用[9]
在军事应用方面,已有研究建构了阈下听觉信息对军人价值认同影响的实验模型,并通过生理反应、内隐态度和价值评估等指标验证了其心理干预效果。研究结果显示,阈下听觉信息具有隐蔽性、内趋性等特点,可在不直接干预意识层面的情况下影响个体的心理认知,同时,情绪一致性刺激可显著增强内隐态度的塑造[10]。此外,美国研发的“美杜莎”(MEDUSA)武器利用微波声效技术制造颅内声音,实现对目标个体的心理干预,这一技术在军事心理战中的应用前景广阔,可用于远程心理干预和认知影响[11]
当前,我国在认知干预与心理防御领域的研究主要聚焦于对敌方实施精准打击,以削弱其认知优势和决策能力[12]。然而,认知域作战的核心竞争力不仅在于对敌影响,更在于强化己方人员的心理韧性和认知调控能力,从而在高强度作战环境中保持决策主动权。本研究围绕听觉刺激在认知域作战中的应用,建构智能化听觉刺激系统模型,以实现对己方作战人员的科学心理干预与认知优化。
在全球战略竞争日趋复杂化的背景下,本研究不仅有助于完善现有的认知域作战理论体系,还可为我国军事心理干预技术的发展提供新的实践路径,可致力于推动我国认知域作战技术体系的创新升级,助力国家安全战略目标的实现。

1 听觉刺激在认知域作战的机理研究

本研究从理论与实践双维度探讨听觉刺激在认知域作战中的应用潜力,包括明确其作用机制与适配性,建构适用于认知域作战的听觉刺激系统及模型,为现代军事心理调节提供创新性解决方案,为提升认知域作战效能提供前沿理论支持与技术路径,助力我国在复杂国际局势下抢占战略制高点,维护国家安全与主权。

1.1 听觉刺激的基本原理

听觉刺激以听觉感知为媒介,包括但不限于音乐干预,通过调节情感系统与生理状态,具有非侵入性和独特性[13]。音乐心理学研究表明,音乐可唤起认同感,强化文化与社会归属感;生理学研究则指出,声频可调节交感与副交感神经系统,影响心率、血压和呼吸,从而改善情绪与心理状态[14-15]。听觉刺激广泛应用于心理健康、医疗和教育领域,能够缓解压力、改善情绪、促进自我表达,是跨领域健康服务体系的重要组成部分。神经科学为其提供理论支持,声频能激活大脑复杂网络,促进全脑协同功能。不同节奏声频对生理状态影响不同,快节奏声频激活交感神经,提升兴奋状态;慢节奏声频激活副交感神经,产生镇静与放松效果,并提升认知能力与情绪调节功能[16]。声频在民族文化传承与集体意识形成中同样发挥重要作用。传统调式和爱国歌曲等可激发民族认同感与集体记忆,提升民族自豪感。在国家主权与安全挑战下,声频作为文化软实力,可增强社会心理韧性,助力认知域作战。

1.2 听觉刺激的军事应用历史

声频在战争历史中有着重要的地位。古代,声频以号角和鼓声传递军事指令,后发展为军乐体系[17]。路易十四时期,法国军队在行军、冲锋与撤退中常伴随声频指挥,增强士兵的战斗意志。20世纪,两次世界大战期间,军乐和战地广播在提升士气和心理战中发挥了关键作用。尤其是第二次世界大战期间,《莉莉·玛莲》等歌曲成为敌对双方心理战中的重要媒介,跨越文化和语言障碍。现代战争中,听觉刺激的形式更加多样,美国入侵巴拿马时用高分贝摇滚声频迫使敌方投降;伊拉克与阿富汗战争中美军以声频扰乱敌军心理;英国海军商船则通过播放流行声频驱散索马里海盗。可见,声频已成为现代军事心理战的重要工具。虽然军事音乐在战场上的直接作用有所减弱,但其在提升士气、稳定军心和缓解战斗压力方面仍然不可或缺。作为心理缓冲手段,其为士兵在战争恐惧与压力下提供精神慰藉,成为特殊的心理调节方式。

1.3 听觉刺激的应用潜力

在认知域作战中,听觉刺激具有广泛适配性与应用潜力。声频学、神经科学与人工智能相结合,为其提供科学依据。声频的情感与文化属性能够通过激发共同回忆和归属感来增强士兵的心理韧性。节奏型声频可以通过同步作用增强团队协作,而熟悉的文化音乐则可降低心理压力。人工智能应用与作战系统,基于生理信号的反馈系统可动态调整声频,适应不同需求。在复杂作战环境中,听觉刺激能缓解压力、降低焦虑、增强团队凝聚力。
听觉刺激在医疗健康和心理康复领域的研究表明,正念舒缓音乐训练辅助常规干预在预防创伤后应激障碍(Post-traumatic stress disorder,PTSD)方面效果良好,可有效改善睡眠觉醒行为,降低应激障碍[18]。进一步研究听觉刺激显示,听觉感官具有高度敏感性,即使是短时刺激也能有效地吸引个体的注意力并调节情绪。此外,特定背景声在复杂环境中可增强注意力集中,提升反应速度[19]。不仅如此,听觉刺激进行信息加工,通过唤醒军人对积极正向启动刺激的反应,能够潜移默化地影响心理和行为,进一步强化军人的价值认同[20]

2 听觉刺激模型建构

现代认知域作战要求士兵具备高度的心理稳定性与认知适应能力,而听觉刺激作为一种可直接作用于人脑的非侵入式干预手段,能够有效提升士兵的专注力、情绪调控能力及决策效率。为此,本研究建构了一种智能化听觉刺激系统,依托多模态生理数据采集与人工智能算法,实现个性化、实时性的心理干预,助力作战效能提升。

2.1 设计需求

士兵在复杂多变的战场环境中,心理状态和情绪波动直接影响作战效率与决策能力。建构智能化听觉刺激系统,实时感知与分析士兵生理和心理状态,通过声频干预动态调节,是提升心理韧性与战斗力的重要手段。该系统的设计需求重点致力于训练与实战两大场景,因此,分别对其能力支撑与功能特性提出了明确需求。
(1)能力需求
该系统应首先具备对多模态生理信号的高频采集与同步处理能力。具体而言,应能够稳定、连续地获取包括心率、脑电活动、皮肤电反应、呼吸频率等在内的关键生理指标,并确保信号输入的时效性与准确性,为后续分析与干预提供可靠的数据基础。
在此基础上,系统还应具备对士兵心理状态的识别与分类功能。通过对生理信号变化模式的深度解析,能够初步判断其焦虑、专注、疲劳等情绪状态,并实现动态分类与持续跟踪,为个性化干预策略提供依据。进一步而言,系统在感知个体状态的同时,还需结合外部任务信息与环境变量,具备相应的场景识别能力。通过综合分析任务标签、作战时段、环境声强等信息,快速判断士兵所处的具体应用情境,确保干预措施与实际场景相匹配。
在完成状态识别与场景分析的基础上,应具备对干预策略的动态适配能力。针对不同个体在不同阶段表现出的生理与心理反应差异,系统应能够实现干预内容与强度的个性化调整,并在长期使用中不断优化匹配逻辑,提升干预响应的敏感性与稳定性。与此同时,系统还需建构干预效果的分析与评估机制。通过引入因果推断等建模方法,对声频刺激与心理状态变化之间的内在关系进行科学验证,以增强干预手段的理论支撑与可解释性,提升系统整体的干预科学性与实证价值。在系统交互方面,应设置清晰直观的数据可视化与信息反馈界面,实时呈现心理状态波动趋势、干预策略执行情况及效果评估结果,为指挥人员提供直观参考,增强人机协同效率。在面对多种作战与训练环境的情况下,应能够实现干预模式的自动调节与手动干预自由切换,确保在高动态、强干扰的复杂环境中仍具备稳定、高效的运行性能。
(2)功能性需求
在功能层面,系统需具备针对训练与实战两类典型应用场景适配性要求,以确保其在不同任务背景下均能有效发挥干预作用。
在训练场景中,系统应具备模拟多种声学压力环境的能力。通过建构复杂、多变的声频情境,逐步增强士兵对高压听觉环境的适应能力,有效锻炼其在干扰条件下的注意力调节与认知负荷承受力。在此过程中,同步记录士兵的生理与心理响应,形成全过程的数据链,为训练效果评估及个性化训练方案的优化提供依据。同时,系统应提供训练过程中的情绪变化可视化反馈机制,实时呈现个体心理状态波动趋势,辅助教官判断干预效果,并据此调整声频内容与干预强度,以实现训练干预的精准匹配。
在实战场景中,系统应具备对士兵心理状态的快速识别与声频干预的即时响应能力。根据个体任务角色和心理承受能力的差异,系统需支持分层次、分角色的干预策略部署,实现对重点岗位、关键任务人员的重点调控,从而提升整体作战心理协同水平。此外,考虑到实战环境的复杂性与动态性,应具备高度的环境自适应能力,能够根据任务节奏、环境噪声变化以及个体状态实时调整声频类型、干预频率与输出模式,保障声频干预在不中断、不干扰作战任务的前提下持续发挥作用。
干预反馈机制应贯穿训练与实战全过程。系统需持续跟踪干预效果,对声频内容进行动态评估与调整,以减缓因长期使用带来的声频耐受性问题,提升干预方案在实战条件下的持续有效性与个体适应性。同时,在人机交互方面,系统界面应保持简洁、高效,既满足实时信息可视化展示的需求,又支持指挥人员与士兵之间的双向操作控制,确保在任务推进过程中干预措施可控、信息可循、反馈可调。
综合上述需求,该系统在功能上应体现出多场景适配、高强度应对与个体化干预并行的特征,以高效感知、精准识别、智能调控、可视反馈与持续学习为核心设计逻辑,为听觉刺激在认知域作战任务中的实际部署和广泛推广提供稳定可靠的功能支撑。

2.2 系统组成

智能化听觉刺激系统由硬件架构和软件架构组成。硬件部分负责生理信号采集、数据传输及执行干预指令;软件部分则结合智能算法,实现生理信号解析、听觉干预策略制定及任务管理。
(1)硬件架构
该设备采用单兵穿戴设备、数据传输装置与便携式终端的集成化设计,各组件之间通过高效信号流转确保协同工作。如图1所示,单兵穿戴设备采用智能头盔或智能上衣,集成生物信号传感器,用于采集士兵的心率、脑电波、皮肤电反应、肌电、呼吸频率、脉搏等数据。数据传输装置不仅包含信号采集,还具有分析储存装置,支持USB、WiFi和蓝牙等传输方式,可实现设备与传输器间的高效数据连接。
图1 基于多模态听觉刺激的单兵作战辅助设备硬件架构设计

Fig.1 Hardware architecture design of a soldier-oriented operational assistance device based on multimodal auditory stimulation

传输器作为设备与终端的桥梁,接收设备传输的数字信号,利用处理与缓冲模块完成格式转换与暂存,并通过加密和压缩技术保障数据安全与传输效率。最终,信号通过网络模块发送至终端,支持蓝牙接口、WiFi或有线传输方式。
终端作为核心数据处理与决策平台,集成生物信号处理系统、数据分析系统和声频数据库。信号处理系统完成滤波、特征提取和模式识别;数据分析系统基于机器学习和统计方法进行深度解析,生成听觉刺激的量化评估与预测结果。声频数据库存储参考样本,用于信号匹配与校正,提升分析的精度与个性化水平。结果展示模块通过交互界面呈现分析结果,并支持用户实时反馈与系统动态调整,将实现从信号采集、传输到分析的闭环流程,具备高灵敏度、可靠性与扩展性,为听觉刺激研究奠定了技术基础[21]
(2)软件架构
图2所示,软件架构围绕生物信号采集、应用场景评估、听觉刺激个性化、任务结果评估、结果可视化与主动干预五大模块,并基于智能算法建构,该系统旨在实现从生物信号分析到声频干预效果评估的全流程闭环管理。在此基础上将数据安全与加密系统应用至全流程,确保数据的安全性。不同模块协同运行,实现数据采集、智能分析、个性化调节、任务管理、可视化反馈以及自适应优化,形成完整闭环流程[22]。如图3所示,所有模块之间通过数据流动和算法协同进行高效联动,确保系统能够适应不同战术任务场景,提供最优听觉刺激干预方案。
图2 基于多模态听觉刺激的单兵作战辅助设备软件架构设计

Fig.2 Software architecture design of a soldier-oriented operational assistance device based on multimodal auditory stimulation

图3 三位一体模块示意图

Fig.3 Schematic diagram of the triadic-integrated module

①生物信号数据化
生物信号采集模块作为系统的核心基础,主要负责对士兵生理状态的实时监测与数据获取。其采集内容包括心率(Heart Rate, HR)、脑电波(Electroencephalogram, EEG)、皮肤电反应(Electrodermal Activity, EDA)、肌电(Electromyography, EMG)及呼吸频率等关键生理信号。为提升数据质量与系统稳定性,采集到的原始信号需经过一系列预处理过程,如带通滤波、噪声抑制与小波变换等操作,并借助信噪比评估模型对低质量信号进行筛除,从而确保输入数据的有效性与可靠性。
在信号处理完成后,系统基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)模型对生理数据进行实时分析,实现对士兵情绪状态(如焦虑、平静、兴奋等)的自动识别与分类。当检测到高压力、疲劳或认知负荷过载等异常状态时,系统将自动触发应用场景评估模块,为个性化听觉刺激策略的智能匹配提供依据。
该模块覆盖任务执行的全过程——包括任务前的状态评估、任务中的动态监控以及任务后的反馈整合,从而建构起一套闭环式的心理状态管理机制,保障听觉刺激系统能够动态适应士兵在不同任务阶段的生理与心理变化,实现干预效果的最优化。
②应用场景评估
应用场景评估模块主要基于决策树(Decision Tree)模型,综合分析士兵的生理信号特征与外部环境输入信息(如任务标签、地理位置、时间节点等),对当前所处的应用情境进行智能识别与分类。该模块能够自动判定士兵当前所处状态,如休息、作战、医疗干预、待命等多种典型作战场景,并生成详细的场景评估报告。
在场景评估过程中,系统不仅考虑生理参数的异常波动,还引入任务强度等级、环境噪声水平、通信指令频率等上下文因素,从而提高判断的准确性与环境适应性。与此同时,评估结果将与情绪识别模块输出的士兵情绪状态进行交叉验证,以判断当前场景与心理状态是否一致,识别潜在的应激失调或心理负荷失衡风险。最终,该模块将为后续的听觉刺激个性化推荐提供关键决策依据,使刺激策略在具体场景下更具针对性与有效性,确保干预措施的时效性与实用价值,从而提升整体系统对认知状态的动态响应能力。
③听觉刺激个性化
在情绪分类与应用场景评估结果的基础上,系统进入个性化听觉刺激匹配与智能调节阶段。该阶段综合士兵的心理状态与当前作战环境特征,采用K近邻算法(K-Nearest Neighbors, KNN)从声频数据库中精准匹配最优听觉刺激方案,以提升干预的针对性与实效性。为进一步提高匹配的动态适应能力,系统引入强化学习算法中的Q-Learning机制,能够根据士兵实时生理反馈(如心率波动、脑电活动等)对干预策略进行持续优化,动态调整刺激内容与强度,实现“边干预、边学习”的自适应智能调控。根据具体任务需求对声频刺激参数进行有针对性的调整,确保所施加的听觉刺激既贴合士兵当下的情绪状态,又有助于增强其作战效能。
系统可智能适配个性化声频类型:在高强度任务执行前,播放β波共振频段(14~30 Hz),以增强士兵注意力与认知警觉性,使其快速进入战斗状态;在战术休整阶段,采用α波频段(8~12 Hz)进行声频干预,以缓解心理压力、降低焦虑水平并提升情绪稳定性,助力士兵高效恢复;在深度睡眠恢复期,则提供δ波声频(0.5~4 Hz),以促进神经系统修复、优化睡眠质量,加快战后生理与心理的恢复进程。
④任务结果评估
系统在听觉刺激干预过程中,通过生理数据变化率模型(Delta-Change Analysis)对干预效果进行实时评估。该模型以关键生理指标在干预前后不同时间窗内的变化幅度为基础,提取特征差异并建构动态趋势图,用以判断干预措施是否在短时内引发显著生理响应,从而量化干预的即时效能。
在此基础上,系统引入用户行为分析模型,采用逻辑回归(Logistic Regression)方法,依据干预期间士兵的操作行为、响应延迟、任务表现以及主观反馈等多源数据,对其对声频干预的主观接受度进行预测与分类。该模型可辅助识别不同类型声频在个体层面上的适配性差异,为优化干预内容的个性化推荐提供数据支持。
为了进一步明确干预效果与情绪状态变化之间的因果关系,系统融合因果推断模型(Causal Inference),通过对干预变量与情绪指标之间的因果路径建模,结合倾向得分匹配(Propensity Score Matching)与时间序列分析等方法,剖析干预引发的实际心理效应,确保干预策略的科学性与因果逻辑的有效性。
⑤结果可视化
结果可视化模块基于Matplotlib或D3.js等可视化工具,建构交互式界面,实时呈现士兵心理状态变化趋势。展示内容涵盖生理信号变化趋势图、情绪反馈图与压力响应曲线,便于指挥人员直观掌握士兵当前及阶段性心理状态,辅助战术决策,并且通过“if-else”逻辑判断机制持续监测干预效果。若生理数据或行为反馈显示干预无效,系统将自动调整干预参数,或回溯至“个性化听觉刺激匹配模块”,基于最新生理状态重新生成更精准的干预方案,形成动态闭环干预机制,确保干预措施与个体状态的高度契合。
不仅如此,系统还支持手、自动双重干预模式。指挥人员可依据实际任务需求主动干预,选择适合的声频方案;也可授权系统自主决策,实现干预策略的全流程智能调控,保障士兵心理状态始终处于最优作战水平。
⑥数据安全与加密
考虑士兵生理数据的高度敏感性,本系统采用全程安全防护措施,以确保数据安全和保护隐私。在数据加密方面,系统采用 AES-256 端到端加密方案,保障数据在采集、存储和传输过程中的安全性,同时结合哈希算法生成完整性校验码,防止数据在传输或存储过程中被篡改或伪造。在数据存储方面,系统采用分布式存储技术,将生理数据分散存储于多个物理位置,降低单点故障和集中存储泄露的风险。此外,为了确保数据的可追溯性和不可篡改性,系统结合区块链技术,记录关键生理信号数据,形成时间戳记录,确保数据的完整性和可审查性。在访问权限控制方面,系统设有严格的身份验证机制,仅允许授权的指挥员、系统管理员或医务人员访问关键生理数据,并通过多重身份验证确保数据访问的安全性。同时,为了最大程度保护士兵的隐私,系统引入匿名化处理机制,将生理数据与个人身份信息完全分离,生成不可追溯的匿名数据集,确保数据科学性与安全性兼顾。另外,为了防范潜在的网络攻击,系统采用入侵检测与防御系统,实时监测并防止恶意入侵,确保士兵生理数据不受外部威胁影响。通过这一系列的安全策略,本系统有效保障了数据的机密性、完整性和可用性,为士兵生理监测和听觉刺激干预提供了强有力的数据安全支持。

3 听觉刺激模型应用

听觉刺激模型在认知域作战中的应用是一个亟待深入研究与完善的课题。高强度作战环境对士兵的心理、睡眠、体能及认知能力构成严峻挑战,而听觉刺激以其非侵入式、无副作用的特点,在多方面展现了潜在的干预价值。

3.1 状态调控

在高强度作战任务中,士兵往往需要长时间保持高度警觉,面对极端压力环境,如伏击任务、长时间待命或高风险渗透行动。这些任务要求士兵在极度紧张的情况下保持冷静,但过度压力可能导致焦虑上升、认知迟钝,甚至出现战斗力下降的情况。针对这一问题,智能化听觉刺激系统能够实时监测士兵的生理状态,并提供相应的声频干预以增强心理韧性和战术执行能力。系统通过随身佩戴的生理监测设备采集心率变异性(HRV)、脑电活动(EEG)、皮肤电反应(EDA)等数据,分析士兵的情绪波动,并判断其心理压力水平。当系统检测到焦虑峰值或战术压力过大时,会自动触发不同类型的听觉刺激方案。
为了提升战斗意志,系统可播放快节奏、高强度声频(120~140 BPM),增强士兵的警觉度和行动决策能力。同时,通过节律同步背景音从而稳定士兵心率,帮助其在高压状态下保持冷静。对于长时间紧张导致的焦虑累积,系统可以采用α波共振声频(8~12 Hz)进行情绪调节,帮助士兵缓解压力并优化认知表现。此外,系统会根据实时反馈优化声频强度、节奏和频率,确保干预效果最大化。

3.2 睡眠调适

长时间的战斗任务或高强度训练常常导致士兵的睡眠质量下降,进而影响认知能力和体能恢复。尤其在连续作战任务中,如 48 小时战备值守或长途奔袭行动,士兵可能因睡眠剥夺而产生反应迟缓、情绪不稳定等问题,严重削弱战斗力。针对这一挑战,本系统提供了一种基于生理数据的个性化睡眠干预方案,通过优化听觉刺激,提高士兵的深度睡眠质量,并加快恢复速度。
系统首先通过EEG(脑电波)监测士兵的δ波(深度睡眠占比),实时评估其疲劳状态。当检测到士兵难以进入深度睡眠时,系统会自动匹配适当的听觉干预策略。低频α波声频(8~12 Hz)可帮助士兵在短时间内进入浅睡眠状态,而δ波共振(0.5~4 Hz)能够有效延长深度睡眠周期,减少夜间觉醒,提高整体睡眠质量。此外,对于短时战术休息,系统采用Binaural Beats(双耳节律刺激)技术,以优化战术打盹策略,提高恢复效率。

3.3 疲劳抑制

士兵在长时间行军或战斗任务期间,往往面临极大的体能消耗和疲劳积累,导致反应能力下降,影响任务完成效率。特别是在长途奔袭或强行军中,士兵需要高度集中注意力,同时保持身体协调性和耐力。针对这一挑战,本研究的智能化听觉刺激系统结合步态同步算法,通过声频节奏调节优化士兵的运动表现,延缓疲劳产生。
系统通过传感设备采集步频、心率、肌电等数据,分析士兵的体能状况,并动态调整听觉刺激模式。在长时间步行或作战行进过程中,系统可自动匹配BPM 160+ 的快节奏声频,与士兵的步频节律同步,提高运动效率,减少额外能量消耗。同时,声音触发式呼吸节奏调整可优化有氧耐力,减少疲劳累积。在任务完成后,系统会通过低频率双耳节拍声频(Binaural Beats) 缓解肌肉紧张,减少运动后疼痛感并加速身体恢复。

3.4 抗干扰处理

现代战场环境中,敌方常利用噪音干扰、虚假信息等手段削弱士兵的判断力,降低作战效率。尤其在电子战背景下,士兵可能遭遇高分贝噪音干扰,使战术决策能力下降。针对这一问题,本系统采用主动降噪与脑波同步技术,帮助士兵屏蔽外界干扰并提升信息处理效率。
系统首先通过环境噪声识别算法,检测战场中的无关噪声,并动态匹配主动降噪声频(White Noise),减少环境干扰。同时,系统采用脑波同步(Brainwave Entrainment)技术,诱导士兵产生β波(14~30 Hz),增强注意力,提高战场专注度。

3.5 认知优化

任务执行过程中,士兵容易因信息超载或持续高度注意力消耗导致认知疲劳。为了确保士兵在长期任务中的认知活跃度,本研究的智能化听觉刺激系统结合认知刺激声频,优化士兵的思维能力和记忆力。
系统根据任务需求,匹配40 Hz 伽马波声频,提升士兵的记忆力和信息处理速度,同时采用动态旋律调整优化士兵的认知负荷分配,确保长时间作业效率。

4 结束语

本研究紧扣国家安全战略需求,建构了具有可操作性的认知域作战模型。研究表明,智能听觉刺激系统可优化作战心理调控,并提升士兵的团队协同能力与心理韧性,从而提高作战持续性。为国家提供切实可行的决策参考,增强战略主动权。然而,在实际开发过程中,应依据准作战能力需求,进一步验证其在战术训练、士兵心理健康调适及认知优化等方面的实际应用,为建构符合中国国情的认知域作战模型提供科学依据。
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