SIMNET - SIMNET

SIMNET was een wide area netwerk met voertuigsimulatoren en displays voor real-time gedistribueerde gevechtssimulatie: tanks, helikopters en vliegtuigen in een virtueel slagveld. SIMNET is ontwikkeld voor en wordt gebruikt door het Amerikaanse leger . De ontwikkeling van SIMNET begon halverwege de jaren tachtig, werd uitgevoerd vanaf 1987 en werd gebruikt voor training totdat de volgende programma's tot ver in de jaren negentig online kwamen.

Oorsprong en doel

Jack Thorpe van het Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) zag de noodzaak in van multi-user simulatie in een netwerk . Interactieve simulatieapparatuur was erg duur, en het reproduceren van trainingsfaciliteiten was eveneens duur en tijdrovend. Begin jaren tachtig besloot DARPA een prototype van een onderzoekssysteem te creëren om de haalbaarheid te onderzoeken van het creëren van een real-time gedistribueerde simulator voor gevechtssimulatie. SIMNET, de resulterende toepassing, was om zowel de haalbaarheid als de effectiviteit van een dergelijk project te bewijzen (Pimental en Blau 1994).

Opleiding met daadwerkelijke apparatuur was buitengewoon duur en gevaarlijk. Het kunnen simuleren van bepaalde gevechtsscenario 's en het hebben van deelnemers op afstand in plaats van allemaal op één plek, verminderde de kosten van training en het risico op persoonlijk letsel enorm (Rheingold 1992). Lange-afstandsnetwerken voor SIMNET werden oorspronkelijk uitgevoerd over meerdere 56 kbit / s inbellijnen, waarbij parallelle processors werden gebruikt om pakketten over de datalinks te comprimeren. Dit verkeer bevatte niet alleen de voertuigdata, maar ook gecomprimeerde spraak.

Bedrijven die SIMNET hebben ontwikkeld

SIMNET is ontwikkeld door drie bedrijven: Delta Graphics, Inc .; Perceptronics, Inc .; en Bolt, Beranek en Newman (BBN), Inc. Er was geen hoofdaannemer op SIMNET; Met elk van deze drie bedrijven werden rechtstreeks onafhankelijke contracten gesloten. BBN ontwikkelde de voertuigsimulatie- en netwerksoftware, evenals andere software zoals artillerie, bevoorrading en semi-automatische troepen die vaak worden gebruikt voor tegengestelde krachten. Delta Graphics, gevestigd in Bellevue, Washington, ontwikkelde het grafische systeem en de terreindatabases. Delta Graphics werd uiteindelijk gekocht door BBN. Perceptronics, gevestigd in Los Angeles, was verantwoordelijk voor de eigenlijke SIMNET-simulatoren; de ingenieurs van het bedrijf, het personeel van de menselijke factoren en het fabricageteam ontwierpen, ontwikkelden en bouwden meer dan 300 simulatoren met volledige bemanning, waarbij de bedieningselementen, geluidssystemen en visuele systemen werden geïntegreerd in de speciale simulatieschalen; ze installeerden de simulatoren ook in een aantal faciliteiten in de VS en Duitsland, trainden de operators en ondersteunden het systeem gedurende meerdere jaren. BBN was verantwoordelijk voor het ontwikkelen van de dynamische simulatiesoftware voor elk van de simulatoren, evenals de gedistribueerde netwerkcommunicatiesoftware die elke simulator op de hoogte hield van de positie (en andere statusinformatie) van andere simulatoren die zich binnen een potentiële gezichtslijn bevonden. de gedeelde virtuele omgeving. Elke simulator hield zijn eigen kopie van deze virtuele omgeving bij en zond zijn eigen statusinformatie uit naar de andere simulatoren.

Netwerkvooruitgang

Omdat dit een genetwerkte simulatie was, had elk simulatiestation zijn eigen weergave van de gedeelde virtuele omgeving nodig . De weergavestations zelf waren mock-ups van bepaalde tank- en vliegtuigbesturingssimulatoren , en ze waren geconfigureerd om de omstandigheden in het eigenlijke gevechtsvoertuig te simuleren . De tanksimulatoren zouden bijvoorbeeld plaats kunnen bieden aan een volledige bemanning van vier personen om de effectiviteit van de training te vergroten. Het netwerk is ontworpen om honderden gebruikers tegelijk te ondersteunen. De betrouwbaarheid van de simulatie was zodanig dat deze kon worden gebruikt om te trainen voor missiescenario 's en tactische repetities voor operaties die werden uitgevoerd tijdens de Amerikaanse acties in Desert Storm in 1992 (Robinett 1994).

SIMNET gebruikte het concept van " gegist bestek " om de posities van de objecten en actoren binnen de gesimuleerde omgeving te correleren. Duncan (Duke) Miller, de programmamanager van BBN SIMNET, gebruikte deze term voor het eerst, die teruggrijpt naar de vroegste dagen van de scheepsnavigatie, om uit te leggen hoe simulatoren informatie over statuswijzigingen met elkaar konden communiceren terwijl het netwerkverkeer tot een minimum werd beperkt. In wezen omvat de benadering het berekenen van de huidige positie van een object vanuit zijn vorige positie en snelheid (die is samengesteld uit vector- en snelheidselementen) (Pimental en Blau 1994). De SIMNET-protocollen zorgden ervoor dat wanneer de ware toestand van een simulator meer dan een bepaalde drempel week van zijn toestand zoals berekend door gegist bestek, de simulator verplicht was een nieuw statusupdate-bericht te verzenden.

Het gebruik van SIMNET-protocollen en SIMNET-gebaseerde trainingssystemen in de Eerste Golfoorlog toont het succes van SIMNET aan, en de erfenis ervan werd gezien als het bewijs dat realtime interactieve genetwerkte coöperatieve virtuele simulatie mogelijk is voor een grote gebruikerspopulatie. Later werd het Terrestrial Wideband Network (een snelle afstammeling van het ARPANET dat op T1- snelheden liep ) gebruikt om verkeer te vervoeren. Dit netwerk bleef onder DARPA nadat de rest van ARPANET was samengevoegd met NSFNet en het ARPANET werd ontmanteld (Rheingold 1992).

Grafische vooruitgang

Naast het netwerk was de tweede fundamentele uitdaging op het moment dat SIMNET werd bedacht het onvermogen van grafische systemen om grote aantallen bewegende modellen te verwerken. De meeste hedendaagse vluchtsimulatoren maakten bijvoorbeeld gebruik van binaire ruimteverdeling, wat rekenkundig effectief is voor vaste omgevingen, aangezien de weergavevolgorde van polygonen (dwz hun dieptecoherentie) vooraf kan worden berekend. Hoewel geschikt voor vluchtsimulatoren, die grotendeels een gezichtspunt boven het vaste oppervlak van de aarde hebben, is deze techniek niet effectief in de buurt van de grond, waar de volgorde waarin polygonen elkaar overlappen verandert met de locatie van het gezichtspunt. Het is ook niet effectief met een groot aantal bewegende modellen, aangezien het verplaatsen van een model de diepte-coherentie verandert ten opzichte van de polygonen die de grond voorstellen.

Daarentegen zijn Z-buffertechnieken niet afhankelijk van vooraf berekende diepte-coherentie en waren ze daarom een ​​sleuteltechnologie voor SIMNET's standpunt op de grond en grote aantallen bewegende voertuigen. Z-buffering is geheugenintensief in vergelijking met Binary Space Partitioning, maar werd gedeeltelijk mogelijk gemaakt omdat de kosten van RAM op dat moment aanzienlijk in prijs waren gedaald.

SIMNET gebruikte Z-buffer displays ontwikkeld door Delta Graphics. Delta Graphics is opgericht door Drew Johnston (ontwikkeling van software), Mike Cyrus (president), beide van de Boeing Aerospace Company / Graphics Lab, en Jay Beck (CTO en VP), een 3D-grafische consultant van Softtool Consulting. De grafische processor, de GDP, op maat ontwikkeld voor SIMNET door Gary Wilson (Sr HW Engineer), won het van de bestaande Silicon Graphics HW vanwege zijn lage kosten en vanwege zijn architectuur. Het was de eerste simulatorweergaveprocessor die een framebuffer en Z-bufferalgoritmen per weergavekanaal gebruikte om de gesimuleerde weergave te tonen.

Gebruik door het leger van SIMNET voor training

SIMNET werd actief gebruikt door het Amerikaanse leger voor training, voornamelijk in Fort Benning , Fort Rucker en Fort Knox . Extra tijdelijke en permanente locaties waren in Fort Leavenworth en Grafenwoehr , Duitsland.

SIMNET-vervolgprogramma's

De vervolgprotocollen voor SIMNET werden Distributed Interactive Simulation genoemd ; het belangrijkste vervolgprogramma van het Amerikaanse leger was de Close Combat Tactical Trainer (CCTT).

Het SIMNET-D-programma (Developmental) gebruikte simulatiesystemen die in het SIMNET-programma waren ontwikkeld om experimenten uit te voeren in wapensystemen, concepten en tactieken. Het werd het Advanced Simulation Technology Demonstration (ADST) -programma. Het bevorderde de oprichting van de Battle Labs in het hele Amerikaanse leger , waaronder het Mounted Warfare TestBed in Ft Knox, Ky, het Soldier Battle Lab in Ft Benning, GA, het Air Manoeuvre Battle Lab in Ft Rucker, AL, het Fires Battle Lab in Ft Sill, oké.

Bijkomende onderzoeksprogramma's na het einde van SIMNET omvatten werkzaamheden aan het weer en real-time terreinaanpassingen.

Bedrijven en technologieën opgericht op basis van SIMNET-ervaring

Een van de belangrijkste ontwikkelaars van het netwerk voor SIMNET, Rolland Waters, richtte in 1992 RTIME, Inc. op om de game-industrie te voorzien van netwerkengines. Sony (SCEA) kocht RTIME in 2000 als basis voor hun PS2 online game-netwerk. Andere startups uit het BBN / Delta Graphics-team zijn onder meer:

  • MetaVR, Inc (W. Garth Smith), simulatie en training, GIS-systemen
  • MaK Technologies (John Morrison en Warren Katz), dat simulatiesoftware blijft leveren
  • Reality by Design, Inc (Joanne West Metzger en Paul Metzger), simulatie- en trainingssoftware en -systemen
  • Zipper Interactive (Brian Soderberg), die de SOCOM PS2-gameserie ontwikkelde en ook door SCEA werd gekocht
  • Wiz! Bang (Drew Johnston), een andere game-ontwikkelaar. Drew Johnston is momenteel de Product Unit Manager (PUM) voor het Windows Gaming Platform-team bij Microsoft.

Referenties

  • Pimental, K., en Blau, B. (1994). "Uw systeem leren delen." IEEE computergraphics en applicaties, 14 (1), 60
  • Rheingold, H. (1992). Virtuele realiteit, Simon & Schuster, New York, NY
  • Robinett, W. (1994). "Interactiviteit en individueel gezichtspunt in gedeelde virtuele werelden: het grote scherm vs. persoonlijke netwerkdisplays." Computergraphics, 28 (2), 127
  • Stone, AR (1991). Zal het echte lichaam alsjeblieft opstaan?: Boundary Stories About Virtual Cultures. In M. Benedikt (Ed.), Cyberspace: First Steps (pp. 81-118). Cambridge: MIT Press.

Externe links