SIMNET - SIMNET

SIMNET a fost o rețea extinsă cu simulatoare de vehicule și afișaje pentru simulare de luptă distribuită în timp real: tancuri, elicoptere și avioane într-un câmp de luptă virtual. SIMNET a fost dezvoltat și utilizat pentru armata Statelor Unite . Dezvoltarea SIMNET a început la mijlocul anilor '80, a fost lansată din 1987 și a fost utilizată pentru instruire până când programele succesive au intrat online până în anii '90.

Originea și scopul

Jack Thorpe de la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) a văzut nevoia de simulare în rețea multi-utilizatori . Echipamentele de simulare interactivă erau foarte scumpe, iar reproducerea instalațiilor de instruire era la fel de costisitoare și consumatoare de timp. La începutul anilor 1980, DARPA a decis să creeze un sistem de cercetare prototip pentru a investiga fezabilitatea creării unui simulator distribuit în timp real pentru simularea luptei. SIMNET, aplicația rezultată, urma să demonstreze atât fezabilitatea, cât și eficacitatea unui astfel de proiect (Pimental și Blau 1994).

Antrenamentul folosind echipamente reale a fost extrem de costisitor și periculos. Posibilitatea de a simula anumite scenarii de luptă și de a avea participanții localizați de la distanță, mai degrabă decât toți într-un singur loc, a redus enorm costul antrenamentului și riscul de rănire personală (Rheingold 1992). Rețeaua pe distanțe lungi pentru SIMNET a fost rulată inițial pe mai multe linii dial-up de 56 kbit / s, folosind procesoare paralele pentru a comprima pachetele peste legăturile de date. Acest trafic conținea nu numai datele vehiculului, ci și vocea comprimată.

Companii care au dezvoltat SIMNET

SIMNET a fost dezvoltat de trei companii: Delta Graphics, Inc .; Perceptronics, Inc .; și Bolt, Beranek și Newman (BBN), Inc. Nu a existat niciun contractant principal pe SIMNET; contracte independente au fost făcute direct cu fiecare dintre aceste trei companii. BBN a dezvoltat software-ul de simulare și rețea al vehiculului, precum și alte software-uri, cum ar fi artileria, aprovizionarea și forțele semiautomatizate utilizate adesea pentru forțele opuse. Delta Graphics, cu sediul în Bellevue, Washington, a dezvoltat sistemul grafic și bazele de date de teren. Delta Graphics a fost cumpărată în cele din urmă de BBN. Perceptronics, cu sediul în Los Angeles, a fost responsabil pentru simulatoarele reale SIMNET; inginerii companiei, personalul factorilor umani și echipa de producție au proiectat, dezvoltat și construit peste 300 de simulatoare cu echipaj complet, integrând comenzile, sistemele sonore și sistemele vizuale în carcasele speciale ale simulatorului; de asemenea, au instalat simulatoarele în mai multe facilități din SUA și Germania, au instruit operatorii și au susținut sistemul timp de câțiva ani. BBN a fost responsabil pentru dezvoltarea software-ului de simulare dinamică pentru fiecare dintre simulatoare, precum și a software-ului de comunicații de rețea distribuită care a ținut fiecare simulator informat cu privire la poziția (și alte informații de stare) ale altor simulatoare care se aflau în linia de vedere potențială în cadrul mediul virtual partajat. Fiecare simulator și-a menținut propria copie a acestui mediu virtual și a transmis propriile informații de stare celorlalte simulatoare.

Progrese în rețea

Deoarece aceasta era o simulare în rețea, fiecare stație de simulare avea nevoie de propria afișare a mediului virtual partajat . Stațiile de afișare în sine erau machete ale anumitor simulatoare de control al tancurilor și aeronavelor și erau configurate pentru a simula condițiile din vehiculul de luptă propriu-zis. Simulatoarele de tancuri, de exemplu, ar putea găzdui un echipaj complet de patru persoane pentru a spori eficiența antrenamentului. Rețeaua a fost proiectat pentru a suporta până la câteva sute de utilizatori simultan. Fidelitatea simulației a fost de așa natură încât ar putea fi folosită pentru a se antrena pentru scenarii de misiune și repetiții tactice pentru operațiunile efectuate în timpul acțiunilor SUA în Desert Storm în 1992 (Robinett 1994).

SIMNET a folosit conceptul de „ calcul mort ” pentru a corela pozițiile obiectelor și ale actorilor în mediul simulat. Duncan (Duke) Miller, managerul programului BBN SIMNET, a folosit pentru prima dată acest termen, care se întoarce în primele zile de navigație a navei, pentru a explica modul în care simulatoarele au fost capabile să comunice reciproc informații despre schimbarea stării, reducând în același timp traficul de rețea. În esență, abordarea implică calcularea poziției curente a unui obiect din poziția și viteza sa anterioară (care este compusă din elemente vectoriale și de viteză) (Pimental și Blau 1994). Protocoalele SIMNET prevedeau că, ori de câte ori starea adevărată a unui simulator s-a deviat cu mai mult de un anumit prag de la starea sa, calculată prin calculul mort, simulatorul a fost obligat să trimită un nou mesaj de actualizare a stării.

Utilizarea protocoalelor SIMNET și a sistemelor de formare bazate pe SIMNET în Primul Război al Golfului demonstrează succesul SIMNET, iar moștenirea sa a fost privită ca o dovadă că simularea virtuală cooperativă interactivă în rețea în timp real este posibilă pentru o populație mare de utilizatori. Mai târziu, rețeaua terestră de bandă largă (un descendent de mare viteză al ARPANET care circula la viteze T1 ) a fost folosită pentru a transporta traficul. Această rețea a rămas sub DARPA după ce restul ARPANET a fost fuzionat cu NSFNet și ARPANET a fost dezafectat (Rheingold 1992).

Progrese grafice

În plus față de rețea, a doua provocare fundamentală la momentul conceperii SIMNET a fost incapacitatea sistemelor grafice de a gestiona un număr mare de modele în mișcare. De exemplu, majoritatea simulatoarelor de zbor contemporane au folosit partiționarea spațiului binar, care este eficient din punct de vedere computerizat pentru medii fixe, deoarece ordinea de afișare a poligonului (adică coerența adâncimii lor) poate fi pre-calculată. Deși este potrivită pentru simulatoarele de zbor, care au în mare măsură un punct de vedere deasupra suprafeței fixe a Pământului, această tehnică este ineficientă în apropierea solului, unde ordinea în care poligoanele se suprapun se schimbă odată cu poziția punctului de vedere. De asemenea, este ineficient cu un număr mare de modele în mișcare, deoarece mutarea unui model își schimbă coerența adâncimii în raport cu poligoanele care reprezintă solul.

În schimb, tehnicile tamponului Z nu depind de coerența precomputată a adâncimii și, prin urmare, au reprezentat o tehnologie cheie care permite punctul de vedere SIMNET la sol și un număr mare de vehicule în mișcare. Z-buffering-ul este intensiv în memorie în raport cu partiționarea spațiului binar, dar a fost posibil parțial, deoarece costul RAM la momentul respectiv scăzuse semnificativ în preț.

SIMNET a folosit afișaje tampon Z dezvoltate de Delta Graphics. Delta Graphics a fost fondată de Drew Johnston (dezvoltare SW), Mike Cyrus (președinte), ambii de la Boeing Aerospace Company / Graphics Lab și Jay Beck (CTO și VP), consultant grafic 3D al Softtool Consulting. Procesorul grafic, PIB, dezvoltat personalizat pentru SIMNET de Gary Wilson (inginer Sr HW), a câștigat față de Silicon Graphics HW existent datorită costului redus și a arhitecturii sale. A fost primul procesor de afișare simulator care a folosit un tampon de cadre și algoritmi tampon Z pe baza unui canal de afișare pentru a arăta vizualizarea simulată.

Utilizarea armatei SIMNET pentru antrenament

SIMNET a fost utilizat în mod activ de armata SUA pentru instruire în principal la Fort Benning , Fort Rucker și Fort Knox . Locații suplimentare temporare și permanente au fost în Fort Leavenworth și Grafenwoehr , Germania.

Programe de urmărire SIMNET

Protocoalele de urmărire către SIMNET au fost numite Simulare interactivă distribuită ; principalul program de urmărire al armatei SUA a fost antrenorul tactic de luptă apropiată (CCTT).

Programul SIMNET-D (de dezvoltare) a folosit sisteme de simulare dezvoltate în programul SIMNET pentru a efectua experimente în sisteme de arme, concepte și tactici. A devenit programul Advanced Simulation Technology Demonstration (ADST). A încurajat crearea laboratoarelor de luptă în toată armata SUA , inclusiv testul de război montat, pat la Ft Knox, Ky, laboratorul de luptă soldat de la Ft Benning, GA, laboratorul de luptă aeriană la Ft Rucker, AL, laboratorul de luptă Fires la Ft Sill, OK.

Programe suplimentare de cercetare după sfârșitul SIMNET au inclus lucrul la modificări ale vremii și ale terenului în timp real.

Companii și tehnologii fondate pe baza experienței SIMNET

Unul dintre principalii dezvoltatori ai rețelei pentru SIMNET, Rolland Waters, a fondat RTIME, Inc. în 1992, pentru a furniza motoarelor de rețea din industria jocurilor. Sony (SCEA) a cumpărat RTIME în 2000 ca bază pentru rețeaua lor de jocuri online PS2. Alte startup-uri din echipa BBN / Delta Graphics includ:

  • MetaVR, Inc (W. Garth Smith), simulare și instruire, sisteme GIS
  • MaK Technologies (John Morrison și Warren Katz), care continuă să ofere software de simulare
  • Reality by Design, Inc (Joanne West Metzger și Paul Metzger), software și sisteme de simulare și instruire
  • Zipper Interactive (Brian Soderberg), care a dezvoltat seria de jocuri SOCOM PS2 și a fost achiziționat și de SCEA
  • Wiz! Bang (Drew Johnston), un alt dezvoltator de jocuri. În prezent, Drew Johnston este Manager de unitate de produs (PUM) pentru echipa Windows Gaming Platform de la Microsoft.

Referințe

  • Pimental, K. și Blau, B. (1994). „Învățându-vă sistemul să partajați”. Grafică și aplicații computerizate IEEE, 14 (1), 60
  • Rheingold, H. (1992). Realitate virtuală, Simon & Schuster, New York, NY
  • Robinett, W. (1994). „Interactivitate și punct de vedere individual în lumile virtuale partajate: ecranul mare vs. afișaje personale în rețea.” Computer Graphics, 28 (2), 127
  • Stone, AR (1991). Vă va ridica corpul real ?: Povestiri de graniță despre culturile virtuale. În M. Benedikt (Ed.), Cyberspace: First Steps (pp. 81-118). Cambridge: MIT Press.

linkuri externe