SIMNET - SIMNET

SIMNET era una vasta rete con simulatori di veicoli e display per la simulazione di combattimento distribuita in tempo reale: carri armati, elicotteri e aeroplani in un campo di battaglia virtuale. SIMNET è stato sviluppato e utilizzato dalle forze armate degli Stati Uniti . Lo sviluppo di SIMNET è iniziato a metà degli anni '80, è stato messo in campo a partire dal 1987 ed è stato utilizzato per la formazione fino a quando i programmi successivi non sono stati pubblicati online negli anni '90.

Creazione e scopo

Jack Thorpe della Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) ha notato la necessità di una simulazione multiutente in rete . L'attrezzatura di simulazione interattiva era molto costosa e anche la riproduzione delle strutture di formazione era costosa e richiedeva tempo. All'inizio degli anni '80, DARPA decise di creare un prototipo di sistema di ricerca per indagare sulla fattibilità della creazione di un simulatore distribuito in tempo reale per la simulazione di combattimento. SIMNET, l'applicazione risultante, doveva dimostrare sia la fattibilità che l'efficacia di un tale progetto (Pimental e Blau 1994).

L'addestramento utilizzando attrezzature reali era estremamente costoso e pericoloso. Essere in grado di simulare determinati scenari di combattimento e di avere i partecipanti a distanza piuttosto che tutti in un unico luogo, ha ridotto enormemente il costo dell'addestramento e il rischio di lesioni personali (Rheingold 1992). La rete a lungo raggio per SIMNET era originariamente gestita su più linee dial-up a 56 kbit / s, utilizzando processori paralleli per comprimere i pacchetti sui collegamenti dati. Questo traffico conteneva non solo i dati del veicolo ma anche la voce compressa.

Aziende che hanno sviluppato SIMNET

SIMNET è stato sviluppato da tre società: Delta Graphics, Inc .; Perceptronics, Inc .; e Bolt, Beranek e Newman (BBN), Inc. Non c'era alcun appaltatore principale su SIMNET; contratti indipendenti sono stati stipulati direttamente con ciascuna di queste tre società. La BBN ha sviluppato la simulazione del veicolo e il software di rete, nonché altri software come l'artiglieria, i rifornimenti e le forze semi-automatiche spesso utilizzate per le forze opposte. Delta Graphics, con sede a Bellevue, Washington, ha sviluppato il sistema grafico e i database del terreno. Alla fine, la Delta Graphics fu acquistata dalla BBN. Perceptronics, con sede a Los Angeles, era responsabile degli attuali simulatori SIMNET; gli ingegneri dell'azienda, il personale addetto ai fattori umani e il team di produzione hanno progettato, sviluppato e costruito oltre 300 simulatori a equipaggio completo, integrando i controlli, i sistemi audio e visivi negli speciali gusci del simulatore; hanno inoltre installato i simulatori in numerose strutture negli Stati Uniti e in Germania, addestrato gli operatori e supportato il sistema per diversi anni. La BBN era responsabile dello sviluppo del software di simulazione dinamica per ciascuno dei simulatori, nonché del software di comunicazione in rete distribuito che teneva ogni simulatore informato della posizione (e altre informazioni di stato) di altri simulatori che si trovavano all'interno della potenziale linea di vista all'interno l'ambiente virtuale condiviso. Ogni simulatore ha mantenuto la propria copia di questo ambiente virtuale e trasmette le proprie informazioni sullo stato agli altri simulatori.

Avanzamenti di rete

Poiché si trattava di una simulazione in rete, ciascuna stazione di simulazione necessitava della propria visualizzazione dell'ambiente virtuale condiviso . Le stesse stazioni di visualizzazione erano modelli di alcuni simulatori di controllo di carri armati e aerei , ed erano configurate per simulare le condizioni all'interno del veicolo da combattimento reale. I simulatori di carri armati, ad esempio, potrebbero ospitare un equipaggio completo di quattro persone per migliorare l'efficacia dell'addestramento. La rete è stata progettata per supportare fino a diverse centinaia di utenti contemporaneamente. La fedeltà della simulazione era tale da poter essere utilizzata per addestrare per scenari di missione e prove tattiche per operazioni eseguite durante le azioni statunitensi in Desert Storm nel 1992 (Robinett 1994).

SIMNET ha utilizzato il concetto di " resa dei conti " per correlare le posizioni degli oggetti e degli attori all'interno dell'ambiente simulato. Duncan (Duke) Miller, il manager del programma BBN SIMNET, ha utilizzato per la prima volta questo termine, che si rifà ai primi giorni di navigazione della nave, per spiegare come i simulatori fossero in grado di comunicare tra loro le informazioni sul cambiamento di stato riducendo al minimo il traffico di rete. Essenzialmente, l'approccio implica il calcolo della posizione corrente di un oggetto dalla sua posizione e velocità precedenti (che è composta da elementi vettoriali e velocità) (Pimental e Blau 1994). I protocolli SIMNET prevedevano che ogni volta che il vero stato di un simulatore deviava di più di una certa soglia dal suo stato calcolato in base alla resa dei conti, il simulatore era obbligato a inviare un nuovo messaggio di aggiornamento dello stato.

L'uso dei protocolli SIMNET e dei sistemi di addestramento basati su SIMNET nella prima guerra del Golfo dimostra il successo del SIMNET e la sua eredità è stata vista come la prova che la simulazione virtuale cooperativa interattiva in rete in tempo reale è possibile per una vasta popolazione di utenti. Successivamente, la rete terrestre a banda larga (un discendente ad alta velocità di ARPANET che funzionava a velocità T1 ) è stata utilizzata per trasportare il traffico. Questa rete è rimasta sotto DARPA dopo che il resto di ARPANET è stato fuso con NSFNet e ARPANET è stato disattivato (Rheingold 1992).

Avanzamenti grafici

Oltre alla rete, la seconda sfida fondamentale all'epoca in cui è stato concepito SIMNET era l'incapacità dei sistemi grafici di gestire un gran numero di modelli in movimento. Ad esempio, la maggior parte dei simulatori di volo contemporanei utilizzava il partizionamento binario dello spazio, che è computazionalmente efficace per ambienti fissi poiché l'ordine di visualizzazione dei poligoni (cioè la loro coerenza di profondità) può essere precalcolato. Sebbene sia adatta per i simulatori di volo, che hanno in gran parte un punto di vista sopra la superficie fissa della Terra, questa tecnica è inefficace vicino al suolo, dove l'ordine in cui i poligoni si sovrappongono cambia con la posizione del punto di vista. È anche inefficace con un gran numero di modelli in movimento, poiché lo spostamento di un modello cambia la sua coerenza in profondità rispetto ai poligoni che rappresentano il terreno.

Al contrario, le tecniche Z-buffer non dipendono dalla coerenza della profondità pre-calcolata ed erano quindi una tecnologia abilitante chiave per il punto di vista a terra di SIMNET e per un gran numero di veicoli in movimento. Lo Z-buffering richiede molta memoria rispetto al partizionamento dello spazio binario, ma è stato reso possibile in parte perché il costo della RAM all'epoca era sceso in modo significativo.

SIMNET utilizzava display Z-buffer sviluppati da Delta Graphics. Delta Graphics è stata fondata da Drew Johnston (sviluppo SW), Mike Cyrus (Presidente), entrambi della Boeing Aerospace Company / Graphics Lab, e Jay Beck (CTO e VP), un consulente di grafica 3D di Softtool Consulting. Il processore grafico, il GDP, sviluppato su misura per SIMNET da Gary Wilson (Sr HW Engineer), ha prevalso sull'esistente Silicon Graphics HW per il suo basso costo e per la sua architettura. È stato il primo processore di visualizzazione del simulatore a utilizzare un frame buffer e algoritmi Z-buffer per canale di visualizzazione per mostrare la vista simulata.

Uso militare di SIMNET per l'addestramento

SIMNET è stato utilizzato attivamente dall'esercito degli Stati Uniti per l'addestramento principalmente a Fort Benning , Fort Rucker e Fort Knox . Ulteriori sedi temporanee e permanenti erano a Fort Leavenworth e Grafenwoehr , in Germania.

Programmi di follow-on SIMNET

I protocolli successivi a SIMNET sono stati chiamati Distributed Interactive Simulation ; il principale programma di follow-on dell'esercito americano era il Close Combat Tactical Trainer (CCTT).

Il programma SIMNET-D (Developmental) utilizzava sistemi di simulazione sviluppati nel programma SIMNET per eseguire esperimenti su sistemi d'arma, concetti e tattiche. È diventato il programma ADST (Advanced Simulation Technology Demonstration). Ha promosso la creazione dei Battle Labs in tutto l' esercito degli Stati Uniti , tra cui il Mounted Warfare TestBed a Ft Knox, Ky, il Soldier Battle Lab a Ft Benning, GA, l'Air Maneuver Battle Lab a Ft Rucker, AL, il Fires Battle Lab a Ft Sill, ok.

Ulteriori programmi di ricerca dopo la fine di SIMNET includevano il lavoro sulle condizioni meteorologiche e le modifiche del terreno in tempo reale.

Società e tecnologie fondate sulla base dell'esperienza SIMNET

Uno dei principali sviluppatori della rete per SIMNET, Rolland Waters, ha fondato RTIME, Inc. nel 1992, per fornire motori di rete all'industria dei giochi. Sony (SCEA) ha acquistato RTIME nel 2000 come base per la propria rete di giochi online PS2. Altre startup fuori dal team BBN / Delta Graphics includono:

  • MetaVR, Inc (W. Garth Smith), simulazione e addestramento, sistemi GIS
  • MaK Technologies (John Morrison e Warren Katz), che continua a fornire software di simulazione
  • Reality by Design, Inc (Joanne West Metzger e Paul Metzger), software e sistemi di simulazione e formazione
  • Zipper Interactive (Brian Soderberg), che ha sviluppato la serie di giochi SOCOM per PS2 ed è stato anche acquistato da SCEA
  • Wiz! Bang (Drew Johnston), un altro sviluppatore di giochi. Drew Johnston è attualmente il Product Unit Manager (PUM) per il team di Windows Gaming Platform in Microsoft.

Riferimenti

  • Pimental, K. e Blau, B. (1994). "Insegnare al sistema a condividere". Computer grafica e applicazioni IEEE, 14 (1), 60
  • Rheingold, H. (1992). Realtà virtuale, Simon & Schuster, New York, NY
  • Robinett, W. (1994). "Interattività e punto di vista individuale in mondi virtuali condivisi: il grande schermo e i display personali in rete". Computer Graphics, 28 (2), 127
  • Stone, AR (1991). Il corpo reale si alza per favore ?: Storie di confine sulle culture virtuali. In M. Benedikt (a cura di), Cyberspace: First Steps (pp. 81-118). Cambridge: MIT Press.

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