SIMNET - SIMNET

SIMNET byla rozsáhlá síť se simulátory vozidel a displeji pro distribuovanou bojovou simulaci v reálném čase: tanky, vrtulníky a letadla na virtuálním bojišti. SIMNET byl vyvinut a používán armádou Spojených států . Vývoj sítě SIMNET začal v polovině 80. let, do provozu se dostal od roku 1987 a používal se k trénování, dokud se nástupnické programy nedostaly online až do 90. let.

Vznik a účel

Jack Thorpe z agentury Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) viděl potřebu síťové simulace pro více uživatelů . Interaktivní simulační zařízení bylo velmi drahé a reprodukce výcvikových zařízení byla rovněž nákladná a časově náročná. Na začátku 80. let se DARPA rozhodla vytvořit prototypový výzkumný systém, který by prozkoumal proveditelnost vytvoření distribuovaného simulátoru pro bojovou simulaci v reálném čase . Výsledná aplikace SIMNET měla prokázat proveditelnost a efektivitu takového projektu (Pimental a Blau 1994).

Školení pomocí skutečného vybavení bylo extrémně nákladné a nebezpečné. Schopnost simulovat určité bojové scénáře a mít účastníky vzdáleně umístěné spíše než všichni na jednom místě, výrazně snížila náklady na výcvik a riziko zranění (Rheingold 1992). Dálková síť pro SIMNET byla původně provozována na několika vytáčených linkách s rychlostí 56 kbit / s pomocí paralelních procesorů ke komprimaci paketů přes datová spojení. Tento provoz obsahoval nejen data vozidla, ale také komprimovaný hlas.

Společnosti, které vyvinuly SIMNET

SIMNET vyvinuli tři společnosti: Delta Graphics, Inc .; Perceptronics, Inc .; a Bolt, Beranek a Newman (BBN), Inc. Na serveru SIMNET nebyl žádný hlavní dodavatel; s každou z těchto tří společností byly uzavřeny nezávislé smlouvy. Společnost BBN vyvinula simulační a síťový software vozidla a také další software, jako je dělostřelectvo, doplňování zásob a poloautomatické síly často používané pro protilehlé síly. Společnost Delta Graphics se sídlem v Bellevue ve Washingtonu vyvinula grafický systém a databáze terénu. Delta Graphics byl nakonec koupen BBN. Společnost Perceptronics se sídlem v Los Angeles byla zodpovědná za skutečné simulátory SIMNET; inženýři společnosti, pracovníci v oblasti lidských faktorů a výrobní tým navrhli, vyvinuli a postavili více než 300 simulátorů s plnou posádkou, integrujících ovládání, zvukové systémy a vizuální systémy do speciálních skořepin simulátoru; nainstalovali také simulátory do řady zařízení v USA a Německu, proškolili operátory a několik let systém podporovali. BBN byl zodpovědný za vývoj dynamického simulačního softwaru pro každý ze simulátorů, jakož i distribuovaného síťového komunikačního softwaru, který informoval každý simulátor o poloze (a dalších informacích o stavu) jiných simulátorů, které byly v rámci potenciálního přímého dohledu uvnitř sdílené virtuální prostředí. Každý simulátor udržoval svou vlastní kopii tohoto virtuálního prostředí a vysílal své vlastní informace o stavu do ostatních simulátorů.

Síťové zálohy

Jelikož se jednalo o síťovou simulaci, potřebovala každá simulační stanice vlastní zobrazení sdíleného virtuálního prostředí . Samotné zobrazovací stanice byly maketami určitých simulátorů řízení tanků a letadel a byly konfigurovány tak, aby simulovaly podmínky ve skutečném bojovém vozidle. Například tankové simulátory by mohly pojmout plnohodnotný doplněk čtyřčlenné posádky, aby se zvýšila účinnost výcviku. Sítě byl navržen pro podporu až několika stovek uživatelů najednou. Věrnost simulace byla taková, že ji bylo možné použít k trénování scénářů misí a taktických zkoušek operací prováděných během akcí USA v Desert Storm v roce 1992 (Robinett 1994).

SIMNET použil koncept „ mrtvého zúčtování “ ke korelaci pozic objektů a aktérů v simulovaném prostředí. Duncan (Duke) Miller, programový manažer BBN SIMNET, poprvé použil tento termín, který se vrací do nejranějších dnů plavby lodí, k vysvětlení, jak si simulátory dokázali navzájem sdělovat informace o změně stavu při minimalizaci síťového provozu. Tento přístup v zásadě zahrnuje výpočet aktuální polohy objektu z jeho předchozí polohy a rychlosti (která se skládá z vektorových a rychlostních prvků) (Pimental a Blau 1994). Protokoly SIMNET stanovily, že kdykoli se skutečný stav simulátoru odchýlil o více než určitou prahovou hodnotu od jeho stavu, jak byl vypočítán pomocí mrtvého výpočtu, byl simulátor povinen odeslat novou zprávu o aktualizaci stavu.

Využití protokolů SIMNET a výcvikových systémů založených na SIMNET v první válce v Perském zálivu ukazuje úspěch SIMNETu a jeho odkaz byl považován za důkaz toho, že pro velkou populaci uživatelů je možná interaktivní síťová kooperativní virtuální simulace v reálném čase. Později byla k přenosu provozu použita Terrestrial Wideband Network (vysokorychlostní potomek ARPANETU, který běžel rychlostí T1 ). Tato síť zůstala pod DARPA poté, co byl zbytek ARPANETu sloučen s NSFNet a ARPANET byl vyřazen z provozu (Rheingold 1992).

Grafické zálohy

Kromě sítě byla v době, kdy byla SIMNET koncipována, druhou zásadní výzvou neschopnost grafických systémů zvládnout velké množství pohybujících se modelů. Například většina současných letových simulátorů používala rozdělení v binárním prostoru, které je výpočetně efektivní pro pevná prostředí, protože pořadí zobrazení polygonů (tj. Jejich hloubková koherence) lze předem vypočítat. I když je tato technika vhodná pro letové simulátory, které mají do značné míry úhel pohledu nad pevným povrchem Země, je neúčinná v blízkosti země, kde se pořadí, ve kterém se polygony navzájem překrývají, mění s umístěním úhlu pohledu. To je také neúčinné s velkým počtem pohyblivých modelů, protože pohybování modelu mění jeho hloubkovou koherenci vzhledem k polygonům představujícím zem.

Naproti tomu techniky Z-bufferu nezávisí na předem vypočítané soudržnosti hloubky, a byly proto klíčovou umožňující technologií pro pozemní hledisko SIMNET a velké množství jedoucích vozidel. Vyrovnávací paměť Z je náročná na paměť ve srovnání s rozdělením na binární prostor, ale byla částečně umožněna, protože cena RAM v té době výrazně poklesla v ceně.

SIMNET používá displeje Z-bufferu vyvinuté společností Delta Graphics. Společnost Delta Graphics založili Drew Johnston (vývoj SW), Mike Cyrus (prezident), oba z Boeing Aerospace Company / Graphics Lab, a Jay Beck (CTO a VP), konzultant pro 3D grafiku Softtool Consulting. Grafický procesor, GDP, vyvinutý speciálně pro SIMNET Garym Wilsonem (Sr HW Engineer), zvítězil nad stávajícím Silicon Graphics HW kvůli jeho nízké ceně a architektuře. Byl to první zobrazovací procesor simulátoru, který k zobrazení simulovaného pohledu použil algoritmy vyrovnávací paměti snímků a Z-vyrovnávací paměti na základě jednotlivých zobrazovacích kanálů.

Armádní využití SIMNET pro výcvik

SIMNET byla americkou armádou aktivně využívána k výcviku především ve Fort Benning , Fort Rucker a Fort Knox . Další dočasná a trvalá místa byla ve Fort Leavenworth a Grafenwoehr v Německu.

Následné programy SIMNET

Následné protokoly k SIMNETu se nazývaly Distributed Interactive Simulation ; primárním pokračovacím programem americké armády byl Taktický cvičitel na blízko (CCTT).

Program SIMNET-D (vývojový) používal simulační systémy vyvinuté v programu SIMNET k provádění experimentů se zbraňovými systémy, koncepty a taktikou. Stal se z něj program Advanced Simulation Technology Demonstration (ADST). Podpořilo vytvoření bitevních laboratoří v celé americké armádě , včetně testovacích jízd Mounted Warfare ve Ft Knox, Ky, Soldier Battle Lab ve Ft Benning, GA, Air Maneuver Battle Lab ve Ft Rucker, AL, Fires Battle Lab ve Ft Sill, OK.

Mezi další výzkumné programy po skončení SIMNETu patřily práce v počasí a úpravy terénu v reálném čase.

Společnosti a technologie založené na zkušenostech se SIMNETem

Jeden z hlavních vývojářů sítě pro SIMNET, Rolland Waters, založil společnost RTIME, Inc. v roce 1992, aby poskytoval síťové motory herního průmyslu. Společnost Sony (SCEA) koupila RTIME v roce 2000 jako základ pro svou online herní síť PS2. Mezi další startupy mimo tým BBN / Delta Graphics patří:

  • MetaVR, Inc (W. Garth Smith), simulace a školení, GIS systémy
  • MaK Technologies (John Morrison a Warren Katz), která nadále poskytuje simulační software
  • Reality by Design, Inc (Joanne West Metzger a Paul Metzger), simulační a školicí software a systémy
  • Zipper Interactive (Brian Soderberg), který vyvinul herní sérii SOCOM PS2 a byl také zakoupen společností SCEA
  • Wiz! Bang (Drew Johnston), další vývojář her. Drew Johnston je v současné době produktovým manažerem produktu (PUM) pro tým Windows Gaming Platform ve společnosti Microsoft.

Reference

  • Pimental, K. a Blau, B. (1994). "Naučte svůj systém sdílet." Počítačová grafika a aplikace IEEE, 14 (1), 60
  • Rheingold, H. (1992). Virtuální realita, Simon & Schuster, New York, NY
  • Robinett, W. (1994). „Interaktivita a individuální hledisko ve sdílených virtuálních světech: velká obrazovka vs. síťové osobní displeje.“ Počítačová grafika, 28 (2), 127
  • Kámen, AR (1991). Postaví se skutečné tělo?: Hraniční příběhy o virtuálních kulturách. In M. Benedikt (Ed.), Cyberspace: First Steps (str. 81-118). Cambridge: MIT Press.

externí odkazy