SIMNET - SIMNET

SIMNET era una red de área amplia con simuladores de vehículos y pantallas para la simulación de combate distribuida en tiempo real: tanques, helicópteros y aviones en un campo de batalla virtual. SIMNET fue desarrollado y utilizado por el ejército de los Estados Unidos . El desarrollo de SIMNET comenzó a mediados de la década de 1980, se implementó a partir de 1987 y se utilizó para capacitación hasta que los programas sucesores se pusieron en línea hasta bien entrada la década de 1990.

Origen y propósito

Jack Thorpe, de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA), vio la necesidad de una simulación multiusuario en red . El equipo de simulación interactiva era muy caro y la reproducción de las instalaciones de formación era también cara y requería mucho tiempo. A principios de la década de 1980, DARPA decidió crear un sistema de investigación prototipo para investigar la viabilidad de crear un simulador distribuido en tiempo real para la simulación de combate. SIMNET, la aplicación resultante, iba a probar tanto la viabilidad como la eficacia de tal proyecto (Pimental y Blau 1994).

La formación con equipos reales era extremadamente cara y peligrosa. Ser capaz de simular ciertos escenarios de combate y tener a los participantes ubicados de forma remota en lugar de todos en un solo lugar, redujo enormemente el costo del entrenamiento y el riesgo de lesiones personales (Rheingold 1992). Las redes de larga distancia para SIMNET se ejecutaban originalmente en varias líneas de acceso telefónico a 56 kbit / s, utilizando procesadores paralelos para comprimir paquetes en los enlaces de datos. Este tráfico contenía no solo los datos del vehículo, sino también voz comprimida.

Empresas que desarrollaron SIMNET

SIMNET fue desarrollado por tres empresas: Delta Graphics, Inc .; Perceptronics, Inc .; y Bolt, Beranek y Newman (BBN), Inc. No había ningún contratista principal en SIMNET; Se realizaron contratos independientes directamente con cada una de estas tres empresas. BBN desarrolló el software de red y simulación de vehículos, así como otro software como artillería, reabastecimiento y fuerzas semiautomatizadas que se utilizan a menudo para las fuerzas opuestas. Delta Graphics, con sede en Bellevue, Washington, desarrolló el sistema de gráficos y las bases de datos del terreno. Delta Graphics finalmente fue comprada por BBN. Perceptronics, con sede en Los Ángeles, fue responsable de los simuladores SIMNET reales; los ingenieros, el personal de factores humanos y el equipo de fabricación de la empresa diseñaron, desarrollaron y construyeron más de 300 simuladores de tripulación completa, integrando los controles, los sistemas de sonido y los sistemas visuales en las carcasas especiales del simulador; también instalaron los simuladores en varias instalaciones en los EE. UU. y Alemania, capacitaron a los operadores y apoyaron el sistema durante varios años. BBN fue responsable de desarrollar el software de simulación dinámica para cada uno de los simuladores, así como el software de comunicación en red distribuida que mantuvo a cada simulador informado de la posición (y otra información de estado) de otros simuladores que estaban dentro de la línea de visión potencial dentro el entorno virtual compartido. Cada simulador mantuvo su propia copia de este entorno virtual y transmitió su propia información de estado a los otros simuladores.

Avances de la red

Dado que se trataba de una simulación en red, cada estación de simulación necesitaba su propia pantalla del entorno virtual compartido . Las estaciones de visualización en sí eran maquetas de ciertos simuladores de control de tanques y aviones , y estaban configuradas para simular las condiciones dentro del vehículo de combate real. Los simuladores de tanque, por ejemplo, podrían acomodar un complemento de tripulación completo de cuatro personas para mejorar la efectividad del entrenamiento. La red se diseñó para admitir hasta varios cientos de usuarios a la vez. La fidelidad de la simulación fue tal que podría usarse para entrenar para escenarios de misiones y ensayos tácticos para operaciones realizadas durante las acciones estadounidenses en la Tormenta del Desierto en 1992 (Robinett 1994).

SIMNET utilizó el concepto de " navegación a estima " para correlacionar las posiciones de los objetos y actores dentro del entorno simulado. Duncan (Duke) Miller, el administrador del programa BBN SIMNET, usó por primera vez este término, que se remonta a los primeros días de la navegación de barcos, para explicar cómo los simuladores podían comunicarse entre sí la información de cambio de estado mientras minimizaban el tráfico de red. Esencialmente, el enfoque implica calcular la posición actual de un objeto a partir de su posición y velocidad anteriores (que se compone de elementos vectoriales y de velocidad) (Pimental y Blau 1994). Los protocolos SIMNET establecían que cuando el estado real de un simulador se desviaba en más de un cierto umbral de su estado calculado por estima, el simulador estaba obligado a enviar un nuevo mensaje de actualización de estado.

El uso de protocolos SIMNET y sistemas de entrenamiento basados ​​en SIMNET en la Primera Guerra del Golfo demuestra el éxito de SIMNET, y su legado fue visto como una prueba de que la simulación virtual cooperativa en red interactiva en tiempo real es posible para una gran población de usuarios. Posteriormente, se utilizó la Red Terrestre de Banda Ancha (un descendiente de alta velocidad de ARPANET que corría a velocidades T1 ) para transportar tráfico. Esta red permaneció bajo DARPA después de que el resto de ARPANET se fusionó con NSFNet y ARPANET fue desmantelado (Rheingold 1992).

Avances gráficos

Además de la red, el segundo desafío fundamental en el momento en que se concibió SIMNET fue la incapacidad de los sistemas gráficos para manejar una gran cantidad de modelos en movimiento. Por ejemplo, la mayoría de los simuladores de vuelo contemporáneos usaban Partición de espacio binario, que es computacionalmente efectivo para entornos fijos, ya que el orden de visualización de los polígonos (es decir, su coherencia de profundidad) se puede calcular previamente. Si bien es adecuada para simuladores de vuelo, que en gran medida tienen un punto de vista por encima de la superficie fija de la Tierra, esta técnica es ineficaz cerca del suelo, donde el orden en el que los polígonos se superponen cambia con la ubicación del punto de vista. También es ineficaz con una gran cantidad de modelos en movimiento, ya que mover un modelo cambia su coherencia de profundidad en relación con los polígonos que representan el suelo.

Por el contrario, las técnicas de Z-buffer no dependen de la coherencia de profundidad precalculada y, por lo tanto, fueron una tecnología habilitadora clave para el punto de vista terrestre de SIMNET y un gran número de vehículos en movimiento. El almacenamiento en búfer Z consume mucha memoria en relación con el particionamiento de espacio binario, pero fue posible en parte porque el costo de la RAM en ese momento había bajado significativamente de precio.

SIMNET utilizó pantallas Z-buffer desarrolladas por Delta Graphics. Delta Graphics fue fundada por Drew Johnston (desarrollo de software), Mike Cyrus (presidente), ambos de Boeing Aerospace Company / Graphics Lab, y Jay Beck (CTO y VP), consultor de gráficos 3D de Softtool Consulting. El procesador de gráficos, el GDP, desarrollado a medida para SIMNET por Gary Wilson (Ingeniero Senior de HW), ganó sobre el Silicon Graphics HW existente debido a su bajo costo y debido a su arquitectura. Fue el primer procesador de visualización del simulador en utilizar un búfer de trama y algoritmos de búfer Z por canal de visualización para mostrar la vista simulada.

Uso militar de SIMNET para entrenamiento

SIMNET fue utilizado activamente por el ejército de los EE. UU. Para entrenar principalmente en Fort Benning , Fort Rucker y Fort Knox . Otras ubicaciones temporales y permanentes se encontraban en Fort Leavenworth y Grafenwoehr , Alemania.

Programas de seguimiento SIMNET

Los siguientes protocolos de SIMNET se denominaron simulación interactiva distribuida ; El principal programa de seguimiento del Ejército de los EE. UU. fue el Entrenador táctico de combate cuerpo a cuerpo (CCTT).

El programa SIMNET-D (de desarrollo) utilizó sistemas de simulación desarrollados en el programa SIMNET para realizar experimentos en sistemas de armas, conceptos y tácticas. Se convirtió en el programa de demostración de tecnología de simulación avanzada (ADST). Fomentó la creación de los laboratorios de batalla en todo el ejército de los EE. UU. , Incluido el banco de pruebas de guerra montado en Ft Knox, Ky, el laboratorio de batalla de soldados en Ft Benning, GA, el laboratorio de batalla de maniobras aéreas en Ft Rucker, AL, el laboratorio de batalla de incendios en Ft Sill, de acuerdo.

Los programas de investigación adicionales después del final de SIMNET incluyeron trabajo en el clima y modificaciones del terreno en tiempo real.

Empresas y tecnologías fundadas sobre la base de la experiencia SIMNET

Uno de los principales desarrolladores de la red para SIMNET, Rolland Waters, fundó RTIME, Inc. en 1992, para proporcionar motores de red a la industria del juego. Sony (SCEA) compró RTIME en 2000 como base para su red de juegos en línea PS2. Otras startups del equipo de BBN / Delta Graphics incluyen:

  • MetaVR, Inc (W. Garth Smith), simulación y entrenamiento, sistemas GIS
  • MaK Technologies (John Morrison y Warren Katz), que continúa proporcionando software de simulación
  • Reality by Design, Inc (Joanne West Metzger y Paul Metzger), software y sistemas de simulación y formación
  • Zipper Interactive (Brian Soderberg), que desarrolló la serie de juegos SOCOM PS2 y también fue comprado por SCEA
  • Wiz! Bang (Drew Johnston), otro desarrollador de juegos. Drew Johnston es actualmente el Gerente de Unidad de Producto (PUM) para el equipo de la Plataforma de Juegos de Windows en Microsoft.

Referencias

  • Pimental, K. y Blau, B. (1994). "Enseñar a su sistema a compartir". Gráficos por computadora y aplicaciones IEEE, 14 (1), 60
  • Rheingold, H. (1992). Realidad virtual, Simon & Schuster, Nueva York, NY
  • Robinett, W. (1994). "Interactividad y punto de vista individual en mundos virtuales compartidos: la pantalla grande frente a las pantallas personales en red". Gráficos por computadora, 28 (2), 127
  • Stone, AR (1991). ¿Se pondrá de pie el cuerpo real ?: Historias límite sobre culturas virtuales. En M. Benedikt (Ed.), Cyberspace: First Steps (págs. 81-118). Cambridge: MIT Press.

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